JP2002036200A - マイクロメカニカルデバイスの相互接続 - Google Patents
マイクロメカニカルデバイスの相互接続Info
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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-
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本明細書は、マイクロエレクトロニックマシ
ンメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）のための相互接続戦
略を述べる。 【解決手段】 一般的なＭＥＭＳデバイスアレイは、各
々がマルチチップモジュール（ＭＣＭ）によって駆動さ
れる多数の個々の機械的デバイスを備える。ＭＣＭをシ
ステム相互接続基板の両面に実装することにより、高密
度相互接続が達成される。所定の機械的素子を駆動する
共通の回路におけるＭＣＭをシステム相互接続基板の両
面に配置し、基板を通るビアを使用してそれらを相互接
続することにより、相互接続長全体が低減される。電気
的接続用のコンタクトピンアレイを使用してすべての能
動素子をソケットに実装することにより、迅速な交換／
修理が容易になる。冗長なＭＣＭのためにスペアソケッ
トを提供することにより、インサービス信頼性が得られ
る。
ンメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）のための相互接続戦
略を述べる。 【解決手段】 一般的なＭＥＭＳデバイスアレイは、各
々がマルチチップモジュール（ＭＣＭ）によって駆動さ
れる多数の個々の機械的デバイスを備える。ＭＣＭをシ
ステム相互接続基板の両面に実装することにより、高密
度相互接続が達成される。所定の機械的素子を駆動する
共通の回路におけるＭＣＭをシステム相互接続基板の両
面に配置し、基板を通るビアを使用してそれらを相互接
続することにより、相互接続長全体が低減される。電気
的接続用のコンタクトピンアレイを使用してすべての能
動素子をソケットに実装することにより、迅速な交換／
修理が容易になる。冗長なＭＣＭのためにスペアソケッ
トを提供することにより、インサービス信頼性が得られ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、相互接続テクノロ
ジに関し、特にマイクロエレクトロニックマシンメカニ
カルシステム（micro-electronic machined mechanical
device（ＭＥＭＳ））を相互接続することに関する。
ジに関し、特にマイクロエレクトロニックマシンメカニ
カルシステム（micro-electronic machined mechanical
device（ＭＥＭＳ））を相互接続することに関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロメカニカル素子を使用する新た
な光デバイス（photonic device）が開発されている。
主に、マイクロメカニカル素子は、種々のプラットフォ
ーム上に構成することができる。しかしながら、特に選
択される基板は、一般に半導体ウェハ、たとえばシリコ
ンである。シリコンの機械的および光学的特性を結合す
る新たなデバイス構造を作成するために、高度にかつし
ばしば精密に設計されたシリコン処理を使用することが
できる。この手法を改良するために、高度のテクノロ
ジ、すなわちシリコンオプティカルベンチテクノロジが
開発されてきた。一般に、共通の機能を並列モードで実
行するために、大型集積アレイに、本明細書ではＭＥＭ
Ｓと呼ぶマイクロメカニカルデバイスまたはサブアセン
ブリが形成される。アレイ用の基板は、通常、シリコン
ウェハかまたは大型シリコンチップである。大抵の例で
は、ＭＥＭＳデバイスアレイは、光デバイスを備えてお
り、光Ｉ／Ｏ信号を用いてアクセスされる。
な光デバイス（photonic device）が開発されている。
主に、マイクロメカニカル素子は、種々のプラットフォ
ーム上に構成することができる。しかしながら、特に選
択される基板は、一般に半導体ウェハ、たとえばシリコ
ンである。シリコンの機械的および光学的特性を結合す
る新たなデバイス構造を作成するために、高度にかつし
ばしば精密に設計されたシリコン処理を使用することが
できる。この手法を改良するために、高度のテクノロ
ジ、すなわちシリコンオプティカルベンチテクノロジが
開発されてきた。一般に、共通の機能を並列モードで実
行するために、大型集積アレイに、本明細書ではＭＥＭ
Ｓと呼ぶマイクロメカニカルデバイスまたはサブアセン
ブリが形成される。アレイ用の基板は、通常、シリコン
ウェハかまたは大型シリコンチップである。大抵の例で
は、ＭＥＭＳデバイスアレイは、光デバイスを備えてお
り、光Ｉ／Ｏ信号を用いてアクセスされる。
【０００３】最も有望な光ＭＥＭＳデバイスの１つは、
光クロスコネクトデバイスである。これらは、光ネット
ワーキングにおいて、ある光チャネルのアレイから他の
アレイに光信号をルーティングするために使用され得
る。光クロスコネクトは、一般に、マイクロメカニカル
ミラーのコンパクトアレイの形態で作成される。光導波
管の通常は線形アレイである入力アレイは、ミラーアレ
イにアドレスように配置されており、ミラーアレイは、
入力アレイから光導波管の対応する出力アレイに光ビー
ムを向ける。入力および出力光チャネルは、光集積回路
における光導波管であってよく、あるいは光ファイバの
アレイであってよい。
光クロスコネクトデバイスである。これらは、光ネット
ワーキングにおいて、ある光チャネルのアレイから他の
アレイに光信号をルーティングするために使用され得
る。光クロスコネクトは、一般に、マイクロメカニカル
ミラーのコンパクトアレイの形態で作成される。光導波
管の通常は線形アレイである入力アレイは、ミラーアレ
イにアドレスように配置されており、ミラーアレイは、
入力アレイから光導波管の対応する出力アレイに光ビー
ムを向ける。入力および出力光チャネルは、光集積回路
における光導波管であってよく、あるいは光ファイバの
アレイであってよい。
【０００４】これら光クロスコネクトデバイスは、多数
の光出力のうちの選択された１つの間で多数の光入力の
うちの１つを切替えることができる。たとえば、１０フ
ァイバ出力アレイとともに使用される１０ファイバ入力
アレイは、１００個の接続を作成する能力を有してい
る。各チャネルは、一般に何１０、あるいは将来のシス
テムでは何１００ものチャネル波長分割多重（ＷＤＭ）
を共に有する。かかるスイッチの情報処理能力は非常に
大きい。
の光出力のうちの選択された１つの間で多数の光入力の
うちの１つを切替えることができる。たとえば、１０フ
ァイバ出力アレイとともに使用される１０ファイバ入力
アレイは、１００個の接続を作成する能力を有してい
る。各チャネルは、一般に何１０、あるいは将来のシス
テムでは何１００ものチャネル波長分割多重（ＷＤＭ）
を共に有する。かかるスイッチの情報処理能力は非常に
大きい。
【０００５】最先端技術による光ネットワーキングシス
テムは、マイクロメカニカルミラーの大型のコンパクト
アレイを必要とする。マイクロメカニカルミラーは、制
御電極を使用して電気的に動作し、ミラーのチルトは、
制御電極に選択的に印加される静電界によって制御され
る。
テムは、マイクロメカニカルミラーの大型のコンパクト
アレイを必要とする。マイクロメカニカルミラーは、制
御電極を使用して電気的に動作し、ミラーのチルトは、
制御電極に選択的に印加される静電界によって制御され
る。
【０００６】標準の光ネットワーキングシステムでは、
ｎの入力ファイバに対し、ｎ2のミラーアレイが使用さ
れる。各入力ファイバは、たとえば１０個のミラーの関
連する列にアクセスし、１０個のミラーの各々は１０個
の出力ファイバのうちの１つにアドレスする。一般的な
動作中のクロスコネクトでは、たとえば、最初の３つの
ミラーは駆動されず、すなわちビーム経路に交わらず、
４番目のミラーが電気的にチルトされてビーム経路に交
わり、その関連するファイバにビームを向ける。このよ
うに、第１のファイバは１０のミラーのうちの選択され
た１つ、故に１０のファイバのうちの選択された１つに
アドレスすることができる。このｎ2ミラーアレイは、
オンとオフという２つのチルト位置を必要とする。代替
的なミラー構成では、同じ１０×１０スイッチに対し２
ｎミラーを使用する。それは、１０の位置のうちの１つ
に光ビームを向けることによって動作し、２方向チルト
能力を有する。
ｎの入力ファイバに対し、ｎ2のミラーアレイが使用さ
れる。各入力ファイバは、たとえば１０個のミラーの関
連する列にアクセスし、１０個のミラーの各々は１０個
の出力ファイバのうちの１つにアドレスする。一般的な
動作中のクロスコネクトでは、たとえば、最初の３つの
ミラーは駆動されず、すなわちビーム経路に交わらず、
４番目のミラーが電気的にチルトされてビーム経路に交
わり、その関連するファイバにビームを向ける。このよ
うに、第１のファイバは１０のミラーのうちの選択され
た１つ、故に１０のファイバのうちの選択された１つに
アドレスすることができる。このｎ2ミラーアレイは、
オンとオフという２つのチルト位置を必要とする。代替
的なミラー構成では、同じ１０×１０スイッチに対し２
ｎミラーを使用する。それは、１０の位置のうちの１つ
に光ビームを向けることによって動作し、２方向チルト
能力を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】相互接続問題を説明す
るために、ｎ2の具体例を分析する。
るために、ｎ2の具体例を分析する。
【０００８】３２チャネルＷＤＭシステムは、３２×３
２ミラーアレイを必要とする。ミラー毎に４つの独立し
た電気的アドレス手段がある場合、相互接続の合計数は
４０９６である。更に、アレイの各ミラーは関連するＩ
Ｃドライバを有し、それは増幅器とデジタルアナログ変
換器（ＤＡＣ）とを含む場合がある。増幅器およびＤＡ
Ｃは、各々いくつかまたは多く、たとえば６つのＩＣチ
ップを備える場合がある。従来からの回路基板アセンブ
リを使用すると、この相互接続のレベルでは多くの大型
印刷回路基板が必要である。
２ミラーアレイを必要とする。ミラー毎に４つの独立し
た電気的アドレス手段がある場合、相互接続の合計数は
４０９６である。更に、アレイの各ミラーは関連するＩ
Ｃドライバを有し、それは増幅器とデジタルアナログ変
換器（ＤＡＣ）とを含む場合がある。増幅器およびＤＡ
Ｃは、各々いくつかまたは多く、たとえば６つのＩＣチ
ップを備える場合がある。従来からの回路基板アセンブ
リを使用すると、この相互接続のレベルでは多くの大型
印刷回路基板が必要である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】ＭＥＭデバイスアレイを
駆動するために必要なＩＣ制御回路を備えたＭＥＭデバ
イスアレイを、共通のシステム相互接続基板上に集積す
る、ＭＥＭＳデバイスアレイのための相互接続システム
を開発した。たとえば、３２チャネルＷＤＭスイッチ用
のＭＥＭＳ光交換アセンブリとチャネル毎の２つのマル
チプルチップＩＣモジュールとの場合、本発明の相互接
続システムは、ミラーアレイ用に６４モジュールＩＣド
ライバを備えた１０２４ミラーアレイを集積する。ＩＣ
モジュールは、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）であ
り、共通の相互接続基板に基板の両面を使用してソケッ
ト実装される。これにより、所定のＷＤＭチャネルを提
供するＭＣＭの対を、共通の相互接続基板の上と下とに
近接して配置することができる。冗長相互接続戦略は連
続動作を提供し、ソケット実装戦略により、欠陥部分の
迅速な交換が可能になる。ソケットにおいてＭＥＭデバ
イスアセンブリとＭＣＭとを相互接続するために、コン
タクトピンアレイが使用されてよい。コンタクトピンア
レイを使用することにより、ＭＥＭＳデバイスおよびＭ
ＣＭを交換または修理のために容易に取外すことができ
る。
駆動するために必要なＩＣ制御回路を備えたＭＥＭデバ
イスアレイを、共通のシステム相互接続基板上に集積す
る、ＭＥＭＳデバイスアレイのための相互接続システム
を開発した。たとえば、３２チャネルＷＤＭスイッチ用
のＭＥＭＳ光交換アセンブリとチャネル毎の２つのマル
チプルチップＩＣモジュールとの場合、本発明の相互接
続システムは、ミラーアレイ用に６４モジュールＩＣド
ライバを備えた１０２４ミラーアレイを集積する。ＩＣ
モジュールは、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）であ
り、共通の相互接続基板に基板の両面を使用してソケッ
ト実装される。これにより、所定のＷＤＭチャネルを提
供するＭＣＭの対を、共通の相互接続基板の上と下とに
近接して配置することができる。冗長相互接続戦略は連
続動作を提供し、ソケット実装戦略により、欠陥部分の
迅速な交換が可能になる。ソケットにおいてＭＥＭデバ
イスアセンブリとＭＣＭとを相互接続するために、コン
タクトピンアレイが使用されてよい。コンタクトピンア
レイを使用することにより、ＭＥＭＳデバイスおよびＭ
ＣＭを交換または修理のために容易に取外すことができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、３×３マイク
ロメカニカルミラーアレイが、本発明に従って有利に相
互接続されたＭＥＭＳデバイスアレイの例として示され
ている。マイクロメカニカルデバイスの３×３アレイ
は、１１ａ〜１１ｉとして示すように、シリコン基板１
２上に実装された９つのマイクロメカニカルミラーから
なる。アレイの個々のミラーデバイスは、４方向チルト
能力を備えたミラー面１４と、鎖線で示す駆動電極１５
〜１８とを備えている。チルトの制御は、電極１５〜１
８に選択的に電圧を印加することにより電気的に行われ
る。これは、通常、４つの電極の各々が個々に指定可能
であることが必要である。ランナ２１は、各デバイス１
１ａ〜１１ｉの４つの電極をボンディングパッド２３に
相互接続する。ｎ個のデバイスのアレイには、４ｎの独
立した電極相互接続が必要である。原則として、それよ
り少ない電気的接続を使用することができるが、好まし
い選択は示されているものである。この相互接続には、
３×３アレイに対し合計３６の個々のランナおよびボン
ディングパッドが必要である。
ロメカニカルミラーアレイが、本発明に従って有利に相
互接続されたＭＥＭＳデバイスアレイの例として示され
ている。マイクロメカニカルデバイスの３×３アレイ
は、１１ａ〜１１ｉとして示すように、シリコン基板１
２上に実装された９つのマイクロメカニカルミラーから
なる。アレイの個々のミラーデバイスは、４方向チルト
能力を備えたミラー面１４と、鎖線で示す駆動電極１５
〜１８とを備えている。チルトの制御は、電極１５〜１
８に選択的に電圧を印加することにより電気的に行われ
る。これは、通常、４つの電極の各々が個々に指定可能
であることが必要である。ランナ２１は、各デバイス１
１ａ〜１１ｉの４つの電極をボンディングパッド２３に
相互接続する。ｎ個のデバイスのアレイには、４ｎの独
立した電極相互接続が必要である。原則として、それよ
り少ない電気的接続を使用することができるが、好まし
い選択は示されているものである。この相互接続には、
３×３アレイに対し合計３６の個々のランナおよびボン
ディングパッドが必要である。
【００１１】光クロスコネクトにおいて、アレイのミラ
ーは、光導波管の光ビームと通信する。導波管は本発明
の一部ではないため、本発明の説明を簡単にするために
ここには示さない。アレイの３×３というサイズは、本
明細書において、大型のマイクロメカニカルデバイスア
レイに必要な電気的相互接続の複雑性を示す便宜上選択
されている。最近開発されているデバイスアレイは、単
一シリコンプラットフォーム上に何１０もまたは何１０
０ものマイクロメカニカルミラーを有する場合がある。
マイクロメカニカルデバイスの数が増大するに従い、相
互接続問題は困難になる。
ーは、光導波管の光ビームと通信する。導波管は本発明
の一部ではないため、本発明の説明を簡単にするために
ここには示さない。アレイの３×３というサイズは、本
明細書において、大型のマイクロメカニカルデバイスア
レイに必要な電気的相互接続の複雑性を示す便宜上選択
されている。最近開発されているデバイスアレイは、単
一シリコンプラットフォーム上に何１０もまたは何１０
０ものマイクロメカニカルミラーを有する場合がある。
マイクロメカニカルデバイスの数が増大するに従い、相
互接続問題は困難になる。
【００１２】マイクロメカニカルミラーデバイスは、共
通基板上の大型アレイに製作され得る広範囲の電気的駆
動マイクロメカニカル素子の単なる例として与えられて
いる。それは、大型のマイクロメカニカルデバイスアレ
イの相互接続に関連する問題を説明するために示されて
いる。
通基板上の大型アレイに製作され得る広範囲の電気的駆
動マイクロメカニカル素子の単なる例として与えられて
いる。それは、大型のマイクロメカニカルデバイスアレ
イの相互接続に関連する問題を説明するために示されて
いる。
【００１３】ＭＥＭＳデバイスは、明らかに壊れ易いた
め、悪環境から十分に保護されなければならない。正常
なサービス環境では、それらは完全に封入され好ましく
は密封されなければならないが、それでも光アクセスは
可能である。ＭＥＭＳデバイスの機械的特徴により、パ
ッケージは機械的完全性と寸法安定性とを提供しなけれ
ばならない。本発明の相互接続システムを使用する相互
接続に適したタイプのＭＥＭＳモジュールを、図２に示
す。ＭＥＭＳモジュールは、迅速な取外しおよび交換を
容易にするために、コンタクトピンアレイソケットに実
装されるように示されている。
め、悪環境から十分に保護されなければならない。正常
なサービス環境では、それらは完全に封入され好ましく
は密封されなければならないが、それでも光アクセスは
可能である。ＭＥＭＳデバイスの機械的特徴により、パ
ッケージは機械的完全性と寸法安定性とを提供しなけれ
ばならない。本発明の相互接続システムを使用する相互
接続に適したタイプのＭＥＭＳモジュールを、図２に示
す。ＭＥＭＳモジュールは、迅速な取外しおよび交換を
容易にするために、コンタクトピンアレイソケットに実
装されるように示されている。
【００１４】図２において、シリコン基板３２が、その
上に実装されたＭＥＭＳデバイス３１とともに示されて
いる。３０台の参照番号を有する素子は、ＭＥＭＳモジ
ュールの部品を示す。ソケット素子は、５０台の番号で
示されている。
上に実装されたＭＥＭＳデバイス３１とともに示されて
いる。３０台の参照番号を有する素子は、ＭＥＭＳモジ
ュールの部品を示す。ソケット素子は、５０台の番号で
示されている。
【００１５】シリコン基板３２は、単結晶、多結晶（ポ
リシリコン）またはアモルファスシリコンであってよ
い。ＭＥＭＳデバイスは、ワイヤボンド３３を用いて基
板３２にダイボンディングされ相互接続されてよい。ワ
イヤボンドは、ボンディングパッド（図１の２３）を基
板パッド（図示せず）に相互接続する。当業者には、種
々の実装方式のいずれが使用されてもよく、主な目的は
ＭＥＭＳデバイスの熱膨張率ｔcをそれが置かれる基盤
と一致させることである、ということが理解されよう。
ＭＥＭＳデバイス３１と基板３２との間の電気的相互接
続は、多くの形態をとることができる。シリコン基板の
場合、標準ＩＣ相互接続テクノロジを使用することが便
利である。一般に、これは、成長したかまたは沈着され
た酸化物と、酸化物上にフォトリソグラフィにより形成
されたアルミニウム金属被覆相互接続パターンと、を備
える。本発明の１つの実施の形態によれば、ＭＥＭＳデ
バイスを封入するためにシリコンチャンバが提供され
る。図２に示す構成では、チャンバの側壁はシリコンウ
ェハ３４、３５および３６で構成されている。個々のウ
ェハには、示されているようにＭＥＭＳデバイスに適応
するために広い開口が設けられている。開口は、ＲＩＥ
等のディープエッチング技術を使用して形成されてよ
く、あるいはレーザ穴あけされるか、他の適切な方法で
生成されてもよい。開口の形成後、ウェハは、標準ウェ
ハボンディング方法を用いて共に取付けられてよい。例
えば、ウェハの表面は、たとえば０．１〜５ミクロン等
の非常に薄い酸化物を形成するよう酸化することがで
き、ウェハは熱圧着ボンディングを使用して共に接着す
ることができる。シリコンチャンバの側壁および底を構
成するために、いかなる「異質の」材料（先の例では非
常に薄いＳｉＯ2層以外）も使用されないことが好まし
い。これにより、アセンブリ全体の同質性と付随する一
様の熱機械的特性が保持される。
リシリコン）またはアモルファスシリコンであってよ
い。ＭＥＭＳデバイスは、ワイヤボンド３３を用いて基
板３２にダイボンディングされ相互接続されてよい。ワ
イヤボンドは、ボンディングパッド（図１の２３）を基
板パッド（図示せず）に相互接続する。当業者には、種
々の実装方式のいずれが使用されてもよく、主な目的は
ＭＥＭＳデバイスの熱膨張率ｔcをそれが置かれる基盤
と一致させることである、ということが理解されよう。
ＭＥＭＳデバイス３１と基板３２との間の電気的相互接
続は、多くの形態をとることができる。シリコン基板の
場合、標準ＩＣ相互接続テクノロジを使用することが便
利である。一般に、これは、成長したかまたは沈着され
た酸化物と、酸化物上にフォトリソグラフィにより形成
されたアルミニウム金属被覆相互接続パターンと、を備
える。本発明の１つの実施の形態によれば、ＭＥＭＳデ
バイスを封入するためにシリコンチャンバが提供され
る。図２に示す構成では、チャンバの側壁はシリコンウ
ェハ３４、３５および３６で構成されている。個々のウ
ェハには、示されているようにＭＥＭＳデバイスに適応
するために広い開口が設けられている。開口は、ＲＩＥ
等のディープエッチング技術を使用して形成されてよ
く、あるいはレーザ穴あけされるか、他の適切な方法で
生成されてもよい。開口の形成後、ウェハは、標準ウェ
ハボンディング方法を用いて共に取付けられてよい。例
えば、ウェハの表面は、たとえば０．１〜５ミクロン等
の非常に薄い酸化物を形成するよう酸化することがで
き、ウェハは熱圧着ボンディングを使用して共に接着す
ることができる。シリコンチャンバの側壁および底を構
成するために、いかなる「異質の」材料（先の例では非
常に薄いＳｉＯ2層以外）も使用されないことが好まし
い。これにより、アセンブリ全体の同質性と付随する一
様の熱機械的特性が保持される。
【００１６】チャンバ４０の上部は、透明ウインドウペ
イン３８によって覆われている。ウインドウペインは、
ＭＥＭＳデバイスにおいて偏向されている光ビームのた
めに使用される波長に対して透明な溶融石英または他の
適切な材料であってよい。一般に、この波長は１．３ま
たは１．５５ｎｍである。図２において、上部シリコン
ウェハ３６の開口の側壁３７は、チャンバ４０との間に
凹みを設けて配置されることにより、ウインドウペイン
３８用のレッジ（ledge）を提供する。ウェハ３６の開
口は、ウインドウの幅より大きいことが好ましい。これ
により、チャンバを形成する、正確には熱機械的に一致
していない唯一の材料からなるウインドウペインが「浮
動」することができる。このため、チャンバ壁とウイン
ドウペインとの間の異なる熱膨張が、ウインドウペイン
シートにおけるチャンバ壁とウインドウペイン自体との
間の空間によって適応される。たとえば種々のシリコン
材料から選択することができる弾性充填材／接着剤を用
いて、ウインドウペインをチャンバに密封させることが
できる。
イン３８によって覆われている。ウインドウペインは、
ＭＥＭＳデバイスにおいて偏向されている光ビームのた
めに使用される波長に対して透明な溶融石英または他の
適切な材料であってよい。一般に、この波長は１．３ま
たは１．５５ｎｍである。図２において、上部シリコン
ウェハ３６の開口の側壁３７は、チャンバ４０との間に
凹みを設けて配置されることにより、ウインドウペイン
３８用のレッジ（ledge）を提供する。ウェハ３６の開
口は、ウインドウの幅より大きいことが好ましい。これ
により、チャンバを形成する、正確には熱機械的に一致
していない唯一の材料からなるウインドウペインが「浮
動」することができる。このため、チャンバ壁とウイン
ドウペインとの間の異なる熱膨張が、ウインドウペイン
シートにおけるチャンバ壁とウインドウペイン自体との
間の空間によって適応される。たとえば種々のシリコン
材料から選択することができる弾性充填材／接着剤を用
いて、ウインドウペインをチャンバに密封させることが
できる。
【００１７】図２において、密封されたチャンバ４０の
側壁を形成する際に、３つのシリコンウェハが使用され
る。必要なウェハの数は、ウェハの厚さと、ＭＥＭＳデ
バイスの高さと、ＭＥＭＳデバイスの上部とウインドウ
ペイン３８との間に必要なスタンドオフと、によって決
まる。ＭＥＭＳデバイス用の基板が、従来からの薄型化
技術によって薄型化される場合、チャンバ側壁を構成す
るために、単一の標準２０〜３０ミル厚さのウェハで十
分である。
側壁を形成する際に、３つのシリコンウェハが使用され
る。必要なウェハの数は、ウェハの厚さと、ＭＥＭＳデ
バイスの高さと、ＭＥＭＳデバイスの上部とウインドウ
ペイン３８との間に必要なスタンドオフと、によって決
まる。ＭＥＭＳデバイス用の基板が、従来からの薄型化
技術によって薄型化される場合、チャンバ側壁を構成す
るために、単一の標準２０〜３０ミル厚さのウェハで十
分である。
【００１８】チャンバ側壁を形成するためにシリコンウ
ェハを使用することは、当業者に思いつくいくつかの選
択肢の単なる一例である。代替的に、シリコンの基板３
２にシリコンのカラーを取付けてもよい。また、カラー
は、ウインドウペイン用のレッジを提供するために機械
加工されてもよい。また、ウインドウペインは、カラー
の上部か、または同様の結果を提供するように図２の上
部ウェハ３６の上、すなわちシート無しに配置されても
よい。
ェハを使用することは、当業者に思いつくいくつかの選
択肢の単なる一例である。代替的に、シリコンの基板３
２にシリコンのカラーを取付けてもよい。また、カラー
は、ウインドウペイン用のレッジを提供するために機械
加工されてもよい。また、ウインドウペインは、カラー
の上部か、または同様の結果を提供するように図２の上
部ウェハ３６の上、すなわちシート無しに配置されても
よい。
【００１９】なお、当業者には、これら図面の種々の要
素のサイズが本発明の原理を説明するための便宜上のも
のであり、必ずしも一定の比率で縮小されていない、と
いうことが明らかなはずである。示されている３×３ア
レイは、説明の便宜上のものである。上述したように、
より一般的なアレイは、３．２ｃｍ基板上の３２×３２
マイクロメカニカルデバイスであり、それによりおおよ
そ１ｍｍ2の１デバイスサイズが可能になる。また、ｘ
列とｙ列とからなるアレイ構成は、単なる一例にすぎな
い。他の配置、たとえば交互にオフセット配置された列
および交互配置（interbeared）された列等、他の配置
が使用されてもよい。
素のサイズが本発明の原理を説明するための便宜上のも
のであり、必ずしも一定の比率で縮小されていない、と
いうことが明らかなはずである。示されている３×３ア
レイは、説明の便宜上のものである。上述したように、
より一般的なアレイは、３．２ｃｍ基板上の３２×３２
マイクロメカニカルデバイスであり、それによりおおよ
そ１ｍｍ2の１デバイスサイズが可能になる。また、ｘ
列とｙ列とからなるアレイ構成は、単なる一例にすぎな
い。他の配置、たとえば交互にオフセット配置された列
および交互配置（interbeared）された列等、他の配置
が使用されてもよい。
【００２０】再び図２を参照すると、基板３２には、図
２に示すようなソケット５２へのプラグイン接続のため
に配置されたコンタクトパッド３９のアレイが設けられ
ている。コンタクトパッド３９は、チャンバ内でＭＥＭ
Ｓデバイスと相互接続する。この相互接続は、チャンバ
アセンブリの底を貫通して延在するビア（via）等、あ
らゆる適切な構成によってなされてよい。ソケットの材
料は、セラミック、プラスチック、またはエポキシであ
ってよい。ソケット５２には、コンタクトパッド３９を
圧するがそれらに取付けられてはいない複数のばね式コ
ンタクトピン５６が設けられている。これにより、ＭＥ
ＭＳデバイスを交換または修理のために容易に取除くこ
とができる。また、電気的接続を機械的に浮動させるこ
とができ、それによりソケット５２または次の相互接続
レベルに対する異なる熱膨張かまたは他の機械的応力
が、ＭＥＭＳデバイスに伝わるのが防止される。容易に
アクセスできるように、およびＭＥＭＳデバイスがソケ
ット５２の基部上で浮動することができるように、ソケ
ットに取付けられたときのＭＥＭＳデバイスの周囲に
は、空間５８が設けられ、それによってＭＥＭＳデバイ
スに対して与えられる応力からのソケットにおけるひず
みが除去される。空間は、ひずみの逃げに適応するには
十分大きいが、コンタクトパッド３９のいずれもがその
関連するコンタクトピン５６から移動するのを防止する
ためには小さすぎる。コンタクトピン５９の下部は、後
述するシステムボードに電気的に接続されている。シス
テムボードは、エポキシ印刷配線板（ＰＷＢ）か、また
は他の適切な相互接続基板であってよい。なお、ＭＥＭ
Ｓデバイスは、ＭＥＭＳデバイス自体が挿入されるデュ
アルソケット、すなわちソケット５２に実装され、ソケ
ット５２は、コンタクトピンアレイ実装配置を使用して
システム相互接続基板に実装される。ＭＥＭＳデバイス
もソケットも共に、容易に取外すことができるが、ソケ
ットは通常、システム相互接続基板に固定される。
２に示すようなソケット５２へのプラグイン接続のため
に配置されたコンタクトパッド３９のアレイが設けられ
ている。コンタクトパッド３９は、チャンバ内でＭＥＭ
Ｓデバイスと相互接続する。この相互接続は、チャンバ
アセンブリの底を貫通して延在するビア（via）等、あ
らゆる適切な構成によってなされてよい。ソケットの材
料は、セラミック、プラスチック、またはエポキシであ
ってよい。ソケット５２には、コンタクトパッド３９を
圧するがそれらに取付けられてはいない複数のばね式コ
ンタクトピン５６が設けられている。これにより、ＭＥ
ＭＳデバイスを交換または修理のために容易に取除くこ
とができる。また、電気的接続を機械的に浮動させるこ
とができ、それによりソケット５２または次の相互接続
レベルに対する異なる熱膨張かまたは他の機械的応力
が、ＭＥＭＳデバイスに伝わるのが防止される。容易に
アクセスできるように、およびＭＥＭＳデバイスがソケ
ット５２の基部上で浮動することができるように、ソケ
ットに取付けられたときのＭＥＭＳデバイスの周囲に
は、空間５８が設けられ、それによってＭＥＭＳデバイ
スに対して与えられる応力からのソケットにおけるひず
みが除去される。空間は、ひずみの逃げに適応するには
十分大きいが、コンタクトパッド３９のいずれもがその
関連するコンタクトピン５６から移動するのを防止する
ためには小さすぎる。コンタクトピン５９の下部は、後
述するシステムボードに電気的に接続されている。シス
テムボードは、エポキシ印刷配線板（ＰＷＢ）か、また
は他の適切な相互接続基板であってよい。なお、ＭＥＭ
Ｓデバイスは、ＭＥＭＳデバイス自体が挿入されるデュ
アルソケット、すなわちソケット５２に実装され、ソケ
ット５２は、コンタクトピンアレイ実装配置を使用して
システム相互接続基板に実装される。ＭＥＭＳデバイス
もソケットも共に、容易に取外すことができるが、ソケ
ットは通常、システム相互接続基板に固定される。
【００２１】一般的な最先端技術によるＭＥＭＳ光交換
システムでは、システム全体が複数のＭＥＭＳデバイス
を含む場合がある。また、たとえばＭＥＭＳ用の駆動回
路、増幅器、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣＳ）等、
いくつかの機能に対し多くの集積回路を含んでもよい。
これら複数の素子は、大型で複雑な相互接続システムに
おいて電気的に接続されている。システムのいかなるモ
ジュールの故障も、迅速な修理機能によって有利に処理
される。本発明の主な特徴によれば、システムの能動素
子の各々が、交換または修理のために迅速に取除くこと
を容易にする方法で相互接続されている。このため、示
されているＭＥＭＳアセンブリにおいて、ＭＥＭＳデバ
イスは取外し可能である。ＩＣ駆動回路もまた取外し可
能である。
システムでは、システム全体が複数のＭＥＭＳデバイス
を含む場合がある。また、たとえばＭＥＭＳ用の駆動回
路、増幅器、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣＳ）等、
いくつかの機能に対し多くの集積回路を含んでもよい。
これら複数の素子は、大型で複雑な相互接続システムに
おいて電気的に接続されている。システムのいかなるモ
ジュールの故障も、迅速な修理機能によって有利に処理
される。本発明の主な特徴によれば、システムの能動素
子の各々が、交換または修理のために迅速に取除くこと
を容易にする方法で相互接続されている。このため、示
されているＭＥＭＳアセンブリにおいて、ＭＥＭＳデバ
イスは取外し可能である。ＩＣ駆動回路もまた取外し可
能である。
【００２２】単一基板にシステムの能動コンポーネント
のすべてを取外し可能に取付ける手段を備えたシステム
相互接続基板を、図３の平面図に示す。システム相互接
続基板６１には、ＭＥＭＳデバイス用のソケット６２
と、ＩＣドライバモジュール用のソケット６４と、が設
けられている。また、インタフェース制御チップ用のソ
ケット６５も設けられてよい。
のすべてを取外し可能に取付ける手段を備えたシステム
相互接続基板を、図３の平面図に示す。システム相互接
続基板６１には、ＭＥＭＳデバイス用のソケット６２
と、ＩＣドライバモジュール用のソケット６４と、が設
けられている。また、インタフェース制御チップ用のソ
ケット６５も設けられてよい。
【００２３】図３の断面線４−４に沿った断面図を図４
に示す。システム相互接続基板は、構造上の支持を提供
するための剛性フレーム６６を備えるように示されてい
る。追加のＩＣドライバモジュールに適応するために、
システム相互接続基板の下側に、ソケット６７が設けら
れている。要求される多数の印刷回路相互接続に適応す
るために、システム相互接続基板は多層ボードであって
よい。図４の破線６３は、この選択を示す。多層ボード
は、セラミックかまたはエポキシかまたは他の適切な構
造であってよい。
に示す。システム相互接続基板は、構造上の支持を提供
するための剛性フレーム６６を備えるように示されてい
る。追加のＩＣドライバモジュールに適応するために、
システム相互接続基板の下側に、ソケット６７が設けら
れている。要求される多数の印刷回路相互接続に適応す
るために、システム相互接続基板は多層ボードであって
よい。図４の破線６３は、この選択を示す。多層ボード
は、セラミックかまたはエポキシかまたは他の適切な構
造であってよい。
【００２４】本発明による典型的なＩＣドライバモジュ
ールを図５に示す。このモジュールは、本システムの３
２のマイクロメカニカルミラーのうちの１つの増幅器を
表す。本モジュールは、ＩＣチップ７１、すなわちはん
だバンプにより基板７２にボンディングされたフリップ
チップを備える。基板は、セラミックかエポキシかまた
は他の適切な材料であってよいが、好ましくはシリコン
である。ワイヤボンド７３は、ＩＣチップ７１と基板７
２とを相互接続する。基板７２は、印刷配線板（ＰＷ
Ｂ）７４上に支持される。基板７２は、ＰＷＢ７４のビ
ア（図示せず）を介してコンタクトパッドアレイ７８と
相互接続される相互接続パターン７６を有する。ＩＣチ
ップの保護のために、プラスチックオーバモールディン
グ７９が設けられてよい。ＩＣチップ７１、基板７２お
よび相互接続は、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）と
して認識される。ＭＣＭの多くの形態が、示されている
バージョンが単なる一例である本技術分野において周知
である。ＭＣＭパッケージ全体は、ランドグリッドアレ
イＭＣＭに似ており、ランドパッド７８が、図２に関連
して述べた方法でコンタクトピンアレイと係合するため
に配置されている。他の代替的な配置では、ＩＣチップ
７１が基板７２にワイヤボンディングされてよく、ある
いは基板７２が除去されＩＣチップが基板７６に直接フ
リップチップボンディングかまたはワイヤボンディング
されてよい。多くの場合、基板７２は、別々の回路素子
に対して有用であることが分かる。
ールを図５に示す。このモジュールは、本システムの３
２のマイクロメカニカルミラーのうちの１つの増幅器を
表す。本モジュールは、ＩＣチップ７１、すなわちはん
だバンプにより基板７２にボンディングされたフリップ
チップを備える。基板は、セラミックかエポキシかまた
は他の適切な材料であってよいが、好ましくはシリコン
である。ワイヤボンド７３は、ＩＣチップ７１と基板７
２とを相互接続する。基板７２は、印刷配線板（ＰＷ
Ｂ）７４上に支持される。基板７２は、ＰＷＢ７４のビ
ア（図示せず）を介してコンタクトパッドアレイ７８と
相互接続される相互接続パターン７６を有する。ＩＣチ
ップの保護のために、プラスチックオーバモールディン
グ７９が設けられてよい。ＩＣチップ７１、基板７２お
よび相互接続は、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）と
して認識される。ＭＣＭの多くの形態が、示されている
バージョンが単なる一例である本技術分野において周知
である。ＭＣＭパッケージ全体は、ランドグリッドアレ
イＭＣＭに似ており、ランドパッド７８が、図２に関連
して述べた方法でコンタクトピンアレイと係合するため
に配置されている。他の代替的な配置では、ＩＣチップ
７１が基板７２にワイヤボンディングされてよく、ある
いは基板７２が除去されＩＣチップが基板７６に直接フ
リップチップボンディングかまたはワイヤボンディング
されてよい。多くの場合、基板７２は、別々の回路素子
に対して有用であることが分かる。
【００２５】図５は、ソケット８１に挿入されるＭＣＭ
を示す。ソケットは、図４のソケット６４の１つに対応
する。ソケットは、図２に関連して説明した種類のコン
タクトピンアレイ８２を有する。ＩＣデバイスの更なる
保護のために、カバー８３が設けられてよい。
を示す。ソケットは、図４のソケット６４の１つに対応
する。ソケットは、図２に関連して説明した種類のコン
タクトピンアレイ８２を有する。ＩＣデバイスの更なる
保護のために、カバー８３が設けられてよい。
【００２６】ＩＣドライバＭＣＭおよびＭＥＭＳモジュ
ール９１とともに置かれた、図４のシステム相互接続基
板６１を、図６に示す。基板の表面のＭＣＭは９３で示
し、基板の底面のＭＣＭは９５で示す。
ール９１とともに置かれた、図４のシステム相互接続基
板６１を、図６に示す。基板の表面のＭＣＭは９３で示
し、基板の底面のＭＣＭは９５で示す。
【００２７】システム相互接続基板６１の下面の平面図
を図７に示す。ソケットの縁は６７で見ることができ、
そこにＭＣＭ９５が挿入されている。図６は、図７の６
−６に沿った図である。典型的なアセンブリでは、モジ
ュール９１を適所に保持する手段（図示せず）が設けら
れる。その手段は、各モジュールのためのばねクリップ
であってよく、あるいは基板全体に亙るホールドダウン
フレームであってもよい。
を図７に示す。ソケットの縁は６７で見ることができ、
そこにＭＣＭ９５が挿入されている。図６は、図７の６
−６に沿った図である。典型的なアセンブリでは、モジ
ュール９１を適所に保持する手段（図示せず）が設けら
れる。その手段は、各モジュールのためのばねクリップ
であってよく、あるいは基板全体に亙るホールドダウン
フレームであってもよい。
【００２８】本発明の好ましい実施の形態では、上面お
よび下面それぞれのＭＣＭは本質的に同じであり、すな
わち、ＭＣＭ９３は同じであって１つの回路機能を提供
し、ＭＣＭ９５は同じであって異なる回路機能を提供し
てよい。本明細書で詳細に説明する例では、ＭＣＭ９３
は増幅器ＭＣＭであり、ＭＣＭ９５はデジタルアナログ
変換器である。逆の配置も同等であると考えられる。各
ミラーがいくつかのチルト位置を提供するものであるミ
ラーアレイでは、デジタルアナログ変換器が使用され
る。他のミラーアレイは、２つのチルト位置のみを必要
としてよい。このため、他の回路機能を備えた他のＭＣ
Ｍが必要とされる場合もある。しかしながら、本発明の
特徴は、システム相互接続基板上の同じ上／下部分に、
所定の機械的デバイス（ここではミラー）を動作させる
ＭＣＭを配置することである。例えば、図６において、
ＭＣＭ９３ａは、所定のミラーの駆動回路で動作する増
幅器モジュールであり、ＭＣＭ９５ａは、同じ駆動回路
におけるデジタルアナログ変換器である。それらは、示
されているように、システム相互接続基板を貫通しかつ
それに対して垂直に延在する軸９６によりおよそ中心が
決められて位置合せされる。このように、所定の電気回
路のＭＣＭを相互接続する電気的経路が最小化される。
この特徴は、本システムの総相互接続長を低減するため
に重要であり、同じ基板上にシステム全体を統合するの
を可能にする。
よび下面それぞれのＭＣＭは本質的に同じであり、すな
わち、ＭＣＭ９３は同じであって１つの回路機能を提供
し、ＭＣＭ９５は同じであって異なる回路機能を提供し
てよい。本明細書で詳細に説明する例では、ＭＣＭ９３
は増幅器ＭＣＭであり、ＭＣＭ９５はデジタルアナログ
変換器である。逆の配置も同等であると考えられる。各
ミラーがいくつかのチルト位置を提供するものであるミ
ラーアレイでは、デジタルアナログ変換器が使用され
る。他のミラーアレイは、２つのチルト位置のみを必要
としてよい。このため、他の回路機能を備えた他のＭＣ
Ｍが必要とされる場合もある。しかしながら、本発明の
特徴は、システム相互接続基板上の同じ上／下部分に、
所定の機械的デバイス（ここではミラー）を動作させる
ＭＣＭを配置することである。例えば、図６において、
ＭＣＭ９３ａは、所定のミラーの駆動回路で動作する増
幅器モジュールであり、ＭＣＭ９５ａは、同じ駆動回路
におけるデジタルアナログ変換器である。それらは、示
されているように、システム相互接続基板を貫通しかつ
それに対して垂直に延在する軸９６によりおよそ中心が
決められて位置合せされる。このように、所定の電気回
路のＭＣＭを相互接続する電気的経路が最小化される。
この特徴は、本システムの総相互接続長を低減するため
に重要であり、同じ基板上にシステム全体を統合するの
を可能にする。
【００２９】本明細書で説明する種類の複雑なシステム
では、システム信頼性が重要な問題である。本明細書で
は、システム信頼性を３つのコンテキストで扱う。第１
は製造信頼性であり、そこでは、高歩留りで製造される
システム設計の能力が重要である。第２は設計信頼性で
あり、そこでは、システム設計により異なるシステム要
求に対するスケーリングおよび他の変更が可能になる。
第３はサービス信頼性であり、サービス環境における回
路または機械的故障によるサービスの中断を避けるシス
テムの能力を意味する。３つはすべて、本発明の相互接
続構成によって提供される。
では、システム信頼性が重要な問題である。本明細書で
は、システム信頼性を３つのコンテキストで扱う。第１
は製造信頼性であり、そこでは、高歩留りで製造される
システム設計の能力が重要である。第２は設計信頼性で
あり、そこでは、システム設計により異なるシステム要
求に対するスケーリングおよび他の変更が可能になる。
第３はサービス信頼性であり、サービス環境における回
路または機械的故障によるサービスの中断を避けるシス
テムの能力を意味する。３つはすべて、本発明の相互接
続構成によって提供される。
【００３０】高システム製造歩留りは、システムソケッ
トにすべてのコンポーネントを取付けることからもたら
される。製造業者のシステムアセンブリ段階での挿入に
失敗したコンポーネントは、容易に取外され交換され
る。コンポーネントがはんだ付けされるかまたは他の方
法で永久的に取付けられる、対応するシステムアセンブ
リでは、アセンブリ中のコンポーネントの故障により、
しばしば、効率の悪くコストのかかる補整が必要とな
る。
トにすべてのコンポーネントを取付けることからもたら
される。製造業者のシステムアセンブリ段階での挿入に
失敗したコンポーネントは、容易に取外され交換され
る。コンポーネントがはんだ付けされるかまたは他の方
法で永久的に取付けられる、対応するシステムアセンブ
リでは、アセンブリ中のコンポーネントの故障により、
しばしば、効率の悪くコストのかかる補整が必要とな
る。
【００３１】システムのサイズ、すなわち機械的デバイ
スの数を単にソケットを追加するかまたは取除くことに
よって変更することができる、上述した構成により、高
レベルのシステム設計信頼性が提供される。これによ
り、非常に単純な回路変更によって、８、１６、２４ま
たは３２の機械的素子を備えたシステムに対し８つの駆
動回路のモジュールにおいて同じ基本基板設計を使用す
ることができる、モジュール設計戦略が可能となる。そ
れにより、２４または３２の機械的素子の汎用相互接続
ブロックとして、例えば３２の機械的デバイス用の駆動
回路等を備えた単一ボードを使用することが、費用効率
のよいことが分かる。
スの数を単にソケットを追加するかまたは取除くことに
よって変更することができる、上述した構成により、高
レベルのシステム設計信頼性が提供される。これによ
り、非常に単純な回路変更によって、８、１６、２４ま
たは３２の機械的素子を備えたシステムに対し８つの駆
動回路のモジュールにおいて同じ基本基板設計を使用す
ることができる、モジュール設計戦略が可能となる。そ
れにより、２４または３２の機械的素子の汎用相互接続
ブロックとして、例えば３２の機械的デバイス用の駆動
回路等を備えた単一ボードを使用することが、費用効率
のよいことが分かる。
【００３２】第３の信頼性カテゴリ、すなわちインサー
ビス（in-service）信頼性は、本発明のコンテキストに
おいて特に重大である。本明細書で説明する光交換クロ
スコネクトは、大量のトラフィックを運ぶ通信システム
において機能する。単一の３２チャネルＷＤＭスイッチ
が、８０の多重化高速信号を搬送し、何１００もの顧客
をサービスしてよい。絶対的なインサービス信頼性を備
えた、すなわち本質的にサービス中断の可能性が全くな
いかかるスイッチを設計することが望ましい。本発明の
特徴によれば、本システムには、すべての能動デバイス
素子のソケット相互接続による迅速な取外しおよび交換
能力が提供されるのみでなく、動作が中断されないため
の冗長的な特徴もまた提供される。図３、図４、図６お
よび図７のシステム相互接続基板は、３２の機械的（こ
こではミラー）素子を備えたＭＥＭ用に設計されてい
る。本実施の形態における機械的素子の各々に対する駆
動回路要件は、増幅器用の１つのＭＣＭと、デジタルア
ナログ変換器用の１つのＭＣＭと、である。３２の増幅
器ＭＣＭと３２のデジタルアナログ変換器ＭＣＭとは、
本システムに対し６４のＭＣＭの相互接続を必要とす
る。示されている実施の形態では、基板６１の上側に３
２の増幅器ＭＣＭソケットが設けられ、下側に３２のデ
ジタルアナログ変換器ＭＣＭソケットが設けられる。両
面に、スペアＭＣＭに適応するためのスペアソケットが
ある。図３は、基板６１の上側における３４のＭＣＭソ
ケットを示し、２つのスペア増幅器ＭＣＭを可能とす
る。図７は、基板の下側の３６のＭＣＭソケットを示
し、示されるように、４つのスペアデジタルアナログ変
換器ＭＣＭを可能とする。代替的に、図４および図７に
おけるソケット６７ａは、スペアＭＥＭデバイスのため
に使用されてよく、この場合、ＭＣＭサイトをサイト６
５（図７）の代りに追加することができる。本発明の他
の実施の形態では、ＭＥＭデバイスが別々の基板上に実
装されてよい。当業者には、本明細書で示し説明する構
成に対する多数の他の変形例が思いつくであろう。本発
明のこの態様の基本的な特徴は、（ｎ＋ｘ）ソケットと
（ｎ＋ｘ）ＭＣＭと（ｘは１以上）を備えたｎ個の機械
的素子のシステムである。各機械的素子の駆動回路が、
１つの回路機能を提供するＭＯＤAで示す第１の種類の
ＭＣＭモジュールと、他の回路機能を提供するＭＯＤB
で示す第２の種類のＭＣＭモジュールとを必要とし、シ
ステム相互接続基板の一方の面に複数のＭＯＤAが設け
られ他方の面に複数のＭＯＤBが設けられた両面システ
ム相互接続基板が使用される、上述した実施の形態で
は、一般化規定は次のようになる。すなわち、ｎ個の機
械的デバイスを駆動するｎ個の回路用のシステム相互接
続基板は、基板の一方の面に（ｎ＋ｘ）ＭＯＤAおよび
基板の他方の面に（ｎ＋ｘ’）ＭＯＤBを備え、ここで
ｘおよびｘ’は、１以上であって同じあっても異なって
もよい。更に、上述した特徴によれば、システム相互接
続基板を貫通しかつそれに対して垂直に延在する軸の上
におよそ中心を置くｎ個の回路の各々に対してＭＯＤA
およびＭＯＤBを有するように特徴付けられてよい。
ビス（in-service）信頼性は、本発明のコンテキストに
おいて特に重大である。本明細書で説明する光交換クロ
スコネクトは、大量のトラフィックを運ぶ通信システム
において機能する。単一の３２チャネルＷＤＭスイッチ
が、８０の多重化高速信号を搬送し、何１００もの顧客
をサービスしてよい。絶対的なインサービス信頼性を備
えた、すなわち本質的にサービス中断の可能性が全くな
いかかるスイッチを設計することが望ましい。本発明の
特徴によれば、本システムには、すべての能動デバイス
素子のソケット相互接続による迅速な取外しおよび交換
能力が提供されるのみでなく、動作が中断されないため
の冗長的な特徴もまた提供される。図３、図４、図６お
よび図７のシステム相互接続基板は、３２の機械的（こ
こではミラー）素子を備えたＭＥＭ用に設計されてい
る。本実施の形態における機械的素子の各々に対する駆
動回路要件は、増幅器用の１つのＭＣＭと、デジタルア
ナログ変換器用の１つのＭＣＭと、である。３２の増幅
器ＭＣＭと３２のデジタルアナログ変換器ＭＣＭとは、
本システムに対し６４のＭＣＭの相互接続を必要とす
る。示されている実施の形態では、基板６１の上側に３
２の増幅器ＭＣＭソケットが設けられ、下側に３２のデ
ジタルアナログ変換器ＭＣＭソケットが設けられる。両
面に、スペアＭＣＭに適応するためのスペアソケットが
ある。図３は、基板６１の上側における３４のＭＣＭソ
ケットを示し、２つのスペア増幅器ＭＣＭを可能とす
る。図７は、基板の下側の３６のＭＣＭソケットを示
し、示されるように、４つのスペアデジタルアナログ変
換器ＭＣＭを可能とする。代替的に、図４および図７に
おけるソケット６７ａは、スペアＭＥＭデバイスのため
に使用されてよく、この場合、ＭＣＭサイトをサイト６
５（図７）の代りに追加することができる。本発明の他
の実施の形態では、ＭＥＭデバイスが別々の基板上に実
装されてよい。当業者には、本明細書で示し説明する構
成に対する多数の他の変形例が思いつくであろう。本発
明のこの態様の基本的な特徴は、（ｎ＋ｘ）ソケットと
（ｎ＋ｘ）ＭＣＭと（ｘは１以上）を備えたｎ個の機械
的素子のシステムである。各機械的素子の駆動回路が、
１つの回路機能を提供するＭＯＤAで示す第１の種類の
ＭＣＭモジュールと、他の回路機能を提供するＭＯＤB
で示す第２の種類のＭＣＭモジュールとを必要とし、シ
ステム相互接続基板の一方の面に複数のＭＯＤAが設け
られ他方の面に複数のＭＯＤBが設けられた両面システ
ム相互接続基板が使用される、上述した実施の形態で
は、一般化規定は次のようになる。すなわち、ｎ個の機
械的デバイスを駆動するｎ個の回路用のシステム相互接
続基板は、基板の一方の面に（ｎ＋ｘ）ＭＯＤAおよび
基板の他方の面に（ｎ＋ｘ’）ＭＯＤBを備え、ここで
ｘおよびｘ’は、１以上であって同じあっても異なって
もよい。更に、上述した特徴によれば、システム相互接
続基板を貫通しかつそれに対して垂直に延在する軸の上
におよそ中心を置くｎ個の回路の各々に対してＭＯＤA
およびＭＯＤBを有するように特徴付けられてよい。
【００３３】本質的に同じ回路機能かまたはその近い変
形という語は、本明細書で使用される場合、システム相
互接続基板の上側に配置されたＭＣＭモジュールの各々
は本質的に同じ回路機能を実行し、システム相互接続基
板の下側のＭＣＭの各々は本質的に同じ機能を実行し、
ただしシステム相互接続基板の上側のＭＣＭによって実
行される機能はシステム相互接続基板の下側のＭＣＭに
よって実行される機能とは同じでない、という事実を伝
えるものと解釈される。概して、共通の電気駆動回路の
ＭＯＤAおよびＭＯＤBの各対は、電気的に直列に接続さ
れており、機械的デバイスのｎアレイを提供するＭＯＤ
AおよびＭＯＤBの対は、電気的に並列に接続される。
形という語は、本明細書で使用される場合、システム相
互接続基板の上側に配置されたＭＣＭモジュールの各々
は本質的に同じ回路機能を実行し、システム相互接続基
板の下側のＭＣＭの各々は本質的に同じ機能を実行し、
ただしシステム相互接続基板の上側のＭＣＭによって実
行される機能はシステム相互接続基板の下側のＭＣＭに
よって実行される機能とは同じでない、という事実を伝
えるものと解釈される。概して、共通の電気駆動回路の
ＭＯＤAおよびＭＯＤBの各対は、電気的に直列に接続さ
れており、機械的デバイスのｎアレイを提供するＭＯＤ
AおよびＭＯＤBの対は、電気的に並列に接続される。
【００３４】シリコンという語は、本発明の相互接続シ
ステムの素子の材料を説明するために本明細書で使用さ
れる場合、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリ
コン）またはアモルファスシリコンを含むものと解釈さ
れる。
ステムの素子の材料を説明するために本明細書で使用さ
れる場合、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリ
コン）またはアモルファスシリコンを含むものと解釈さ
れる。
【００３５】本発明の種々の更なる変更は、当業者に思
いつくであろう。基本的に、それによって本技術が進歩
した原理およびそれらの等価物によっている、この明細
書の特定の教示からのずれはすべて、説明されおよび請
求されているような本発明の範囲内にあると適切にみな
される。
いつくであろう。基本的に、それによって本技術が進歩
した原理およびそれらの等価物によっている、この明細
書の特定の教示からのずれはすべて、説明されおよび請
求されているような本発明の範囲内にあると適切にみな
される。
【図１】本発明を用いて相互接続され得るデバイスの例
として示されている、本実施の形態では光クロスコネク
ト用の４方向チルトのミラーである、ＭＥＭＳデバイス
アレイの略図である。
として示されている、本実施の形態では光クロスコネク
ト用の４方向チルトのミラーである、ＭＥＭＳデバイス
アレイの略図である。
【図２】一般的なＭＥＭＳアセンブリとその関連するソ
ケットを示す略図である。
ケットを示す略図である。
【図３】本発明のシステム相互接続基板の平面図であ
る。
る。
【図４】図３の４−４断面図である。
【図５】図３および図４のシステム相互接続基板のソケ
ットへの挿入に適したＭＣＭの概略図である。
ットへの挿入に適したＭＣＭの概略図である。
【図６】システム相互接続基板に取付けられたＭＣＭを
示す図４と同様の図である。
示す図４と同様の図である。
【図７】ＭＣＭが取付けられたシステム相互接続基板の
下側を示す、図３と同様の平面図である。
下側を示す、図３と同様の平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 501166979 アギア システムズ オプトエレクトロニ クス ガーディアン コーポレーション アメリカ合衆国 32819 フロリダ，オー ランド，サウス ジョン ヤング パーク ウェイ 9333 (72)発明者 イーノン デガニ アメリカ合衆国 08904 ニュージャーシ ィ，ハイランド パーク，クリーヴランド アヴェニュー 10 (72)発明者 トーマス デキソン ダッデラー アメリカ合衆国 07928 ニュージャーシ ィ，カザム，スクール アヴェニュー 30 (72)発明者 キング リエン タイ アメリカ合衆国 07922 ニュージャーシ ィ，バークレイ ハイツ，ハイランド サ ークル 95 Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AA17 AB14 AC06 AZ02 AZ08
Claims (14)
- 【請求項１】 ａ．上面と下面とを有するシリコン基板
を備え、該上面にマイクロエレクトロニックマシンメカ
ニカル（ＭＥＭＳ）デバイスが実装される、ＭＥＭＳア
センブリを、 ｂ．複数のマルチチップモジュール（ＭＣＭ）と相互接
続する相互接続システムであって、 ｉ．上側と下側とを有するシステム相互接続基板と、 ｉｉ．該システム相互接続基板の前記上側に実装される
第１の複数のソケットと、 ｉｉｉ．前記システム相互接続基板の前記下側に実装さ
れる第２の複数のソケットと、 ｉｖ．前記システム相互接続基板上のソケットに挿入さ
れる少なくとも１つのＭＥＭアセンブリと、 ｖ．該システム相互接続基板の前記上側の前記複数のソ
ケットのうちの１つに挿入される少なくとも１つのＭＣ
Ｍと、を具備する相互接続システム。 - 【請求項２】 前記システム相互接続基板の前記下側の
前記複数のソケットのうちの１つに挿入される少なくと
も１つのＭＣＭを更に具備する請求項１記載の相互接続
システム。 - 【請求項３】 前記システム相互接続基板の前記上側の
前記複数のソケットのうちの１つに挿入される前記少な
くとも１つのＭＣＭと、前記システム相互接続基板の前
記下側の前記複数のソケットのうちの１つに挿入される
前記少なくとも１つのＭＣＭとは、各々前記システム相
互接続基板を貫通しかつそれに対して垂直に延在する軸
上におよそ中心を置く請求項２記載の相互接続システ
ム。 - 【請求項４】 前記システム相互接続基板の前記上側の
前記複数のソケットのうちの１つに挿入される前記少な
くとも１つのＭＣＭは、増幅器回路からなり、前記シス
テム相互接続基板の前記下側の前記複数のソケットのう
ちの１つに挿入される前記少なくとも１つのＭＣＭは、
デジタルアナログ変換器回路からなる請求項３記載の相
互接続システム。 - 【請求項５】 前記システム相互接続基板の前記上側の
前記複数のソケットのうちの１つに挿入される前記少な
くとも１つのＭＣＭと、該システム相互接続基板の前記
下側の前記複数のソケットのうちの１つに挿入される前
記少なくとも１つのＭＣＭとは、共通の回路を構成する
請求項３記載の相互接続システム。 - 【請求項６】 ａ．マイクロエレクトロニックマシンメ
カニカル（ＭＥＭＳ）アセンブリと、 ｂ．各々が、上側と下側とを有し、該上側に少なくとも
２つのＩＣチップと該下側に複数のＭＣＭ電気的コンタ
クトパッドとを有する基板を備えた、複数のマルチチッ
プモジュール（ＭＣＭ）と、を相互接続する相互接続シ
ステムであって、 ｉ．上側と下側とを有するシステム相互接続基板と、 ｉｉ．該システム相互接続基板の前記上側に実装される
第１の複数のソケットと、 ｉｉｉ．該システム相互接続基板の前記下側に実装され
る第２の複数のソケットであって、前記第１の複数のソ
ケットと前記第２の複数のソケットとが各々、ソケット
基板と、該ソケット基板を貫通して延在するソケットコ
ンタクトピンアレイと、を備えるものであり、 ｉｖ．該システム相互接続基板の前記上側の前記複数の
ソケットのうちの１つに挿入され、前記ＭＣＭ電気的コ
ンタクトパッドがソケットコンタクトピンアレイと接触
する、少なくとも１つのＭＥＭアセンブリと、 ｖ．該システム相互接続基板の前記下側の前記複数のソ
ケットのうちの１つに挿入され、前記ＭＣＭ電気的コン
タクトパッドがソケットコンタクトピンアレイと接触す
る、少なくとも１つのＭＣＭと、を具備する前記相互接
続システム。 - 【請求項７】 前記システム相互接続基板のソケットに
挿入される少なくとも１つのＭＥＭアセンブリを更に具
備し、該ＭＥＭアセンブリは、上面と下面とを有するシ
リコン基板を備え、前記上面にＭＥＭＳデバイスが実装
され、該下面に複数のＭＥＭ電気的コンタクトパッドが
実装され、前記ソケット基板の前記コンタクトピンアレ
イは、前記ＭＥＭコンタクトパッドアレイと接触する請
求項６記載の相互接続システム。 - 【請求項８】 前記システム相互接続基板の前記上側の
前記複数のソケットに、第１の複数のＭＣＭが挿入さ
れ、該第１の複数のＭＣＭの各々は本質的に同一の回路
機能を実行し、前記下側の前記複数のソケットに、第２
の複数のＭＣＭが挿入され、該第２の複数のＭＣＭの各
々は本質的に同一の回路機能を実行する請求項７記載の
相互接続システム。 - 【請求項９】 前記第１の複数のＭＣＭによって実行さ
れる前記回路機能は、前記第２の複数のＭＣＭによって
実行される前記回路機能とは異なる請求項８記載の相互
接続システム。 - 【請求項１０】 前記第１の複数のＭＣＭの各々は、前
記第２の複数のＭＣＭのうちの１つに電気的に接続され
る請求項９記載の相互接続システム。 - 【請求項１１】 前記第１の複数のＭＣＭの各々は、前
記システム相互接続基板を貫通しかつそれに対して垂直
に延在する共通の軸上に配置されている前記第２の複数
のＭＣＭのうちの１つと電気的に接続される請求項９記
載の相互接続システム。 - 【請求項１２】 前記ＭＥＭアセンブリはｎ個の機械的
素子を備え、前記第１および第２の複数のＭＣＭは（ｎ
＋ｘ）個のＭＣＭ（ｘは１以上）を備える請求項１１記
載の相互接続システム。 - 【請求項１３】 前記ＭＥＭデバイスはｎ個の機械的素
子を有し、前記複数のＭＣＭは、１つの回路機能を提供
するＭＯＤAで示す複数の（ｎ＋ｘ）個の第１の種類の
ＭＣＭと、第２の回路機能を提供するＭＯＤBで示す複
数の（ｎ＋ｘ’）個の第２の種類のＭＣＭと、を備え、
ｘおよびｘ’は１以上であり、更に、ＭＯＤAで示す前
記ＭＣＭは前記システム相互接続基板の一方の面に配置
され、ＭＯＤBで示す前記ＭＣＭは該システム相互接続
基板の他方の面に配置される請求項２記載の相互接続シ
ステム - 【請求項１４】 前記複数のＭＣＭは、ｎ個の回路の各
々のためのＭＯＤAおよびＭＯＤBを備え、該ＭＯＤAお
よびＭＯＤBは、前記システム相互接続基板を貫通しか
つそれに対して垂直に延在する軸上におよそ中心を置く
請求項１３記載の相互接続システム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/588336 | 2000-06-06 | ||
| US09/588,336 US6396711B1 (en) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | Interconnecting micromechanical devices |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US6396711B1 (ja) |
| EP (1) | EP1162169B1 (ja) |
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| DE (1) | DE60112003T2 (ja) |
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