JP2003075741A - Ｍｅｍｓドライバ回路の構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッケージしたマイクロエレクトロメカニカ
ル・システム（ＭＥＭＳ）デバイスを提供すること。 【解決手段】 マイクロミラーを含むパッケージしたＭ
ＥＭＳデバイスが、その上に少なくとも２つの別個の集
積回路チップを装着しており、そのうちの少なくとも１
つが低電圧デジタル−アナログ変換器を含み、そのうち
の少なくとも１つが高電圧増幅器を含む。これらの集積
回路チップは、ＭＥＭＳパッケージに直接装着すること
もできる。したがって、ＭＥＭＳデバイスは、二重の役
割で用いられる。すなわち、１）ＭＥＭＳデバイスのた
めのパッケージの役割、および２）バックプレーンの役
割であり、このバックプレーンは、装着場所、ならびに
ＭＥＭＳデバイスと低電圧デジタル−アナログ変換器お
よび高電圧増幅器を含むチップまたはモジュールとを相
互接続するワイアを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に光学系の技
術分野に関し、より詳細には、マイクロエレクトロメカ
ニカル・システム（ＭＥＭＳ）を用いる光信号のスイッ
チングおよび／または処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロエレクトロメカニカル・システ
ム（ＭＥＭＳ）を用いる光学式スイッチは、光線に担持
された信号をソース・バンドルのファイバから宛先バン
ドルのファイバにルーティングし、複数のマイクロミラ
ーを使用し、各ファイバがこのスイッチのポートであ
る。これらのマイクロミラーは、一般に様々な電圧を用
いて静電駆動および電子制御され、例えば、各マイクロ
ミラーはその全移動範囲を通じて動作可能なように、様
々な制御電極に印加される独立の４種の電圧を必要とす
ることがあり得る。

【０００３】スイッチのポートの個数が多くなるにつれ
て、マイクロミラーが構築される基板上で電極が位置す
る箇所に制御電圧を結合することがより困難になる。例
えば、１２００個の入力ポートおよび１２００個の出力
ポートのアレイでは１２００個のマイクロミラーが必要
であり、４８００個の電極でそれらに電圧を供給しなけ
ればならない。個々の分離したワイアを使用して制御回
路とマイクロミラーを含むＭＥＭＳチップとの間に電圧
を結合する従来技術を用いると、いくつかの故障モード
が生じ、ワイアの本数が増えるにつれてそれが悪化す
る。最も重大なことに、電気接続の故障確率が比較的高
いために、スイッチング系の故障が生じるとすれば、そ
れは電気接続のどれか１つの故障が原因となる可能性が
高い。電圧が絶えず維持されていないと、マイクロミラ
ーが移動することになって、光接続が不十分になるかま
たは途切れることになるので、ドライブ電圧を発生させ
る増幅器と電極の間でのマルチプレキシングができな
い。

【０００４】研究の余地がある従来の一手法は、マイク
ロミラーと同一基板上にドライブ回路を集積するもの、
または、例えばフリップ・チップもしくはバンプ・ボン
ディング技術を用いて、マイクロミラーの基板上にドラ
イブ回路を直接的に結合するものである。そうすること
で、デバイスのレベルでいくつかの利点が得られるよう
に思われる。すなわち、それによって、ａ）接続の数が
減少することになり、ｂ）細線幅リソグラフィを用い
て、シリコン上での高密度ワイア・ルーティングの使用
が可能になり、さらにｃ）デジタル−アナログ変換処理
を行って各電極の電圧を生成する前に、デジタル領域の
マルチプレキシングを用い、基板上でのデマルチプレキ
シングを作用して、マイクロミラーの基板に通じるワイ
アの本数を減少させることができよう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】マイクロミラーと同一
基板にドライブ回路を集積する従来の方法は、デバイス
のレベルでは利点を有するものの、システムのレベルで
は、重大な欠点があることが分かっている。具体的に
は、故障モードが結合され、したがってシステムに冗長
構成が組み込まれていないと、集積したドライバおよび
マイクロミラーの一部が故障したとき、デバイス全体を
交換しなければならなくなる。

【０００６】しかしながら、このような冗長構成のコス
トは、システムのレベルでは高価である。つまり、光学
式スイッチは、任意の入力ポートから任意の出力ポート
へ協働して光をスイッチングする２組の対向するマイク
ロミラーから構成されており、マイクロミラーとドライ
バとのユニットを組み立てたとき、得られるシステム
は、可能な限り最良の光接続が得られるようにアライメ
ントさせる必要があるからである。そのためには、各マ
イクロミラーと対向する組の１つ置きのマイクロミラー
の間の最良の接続を達成するには各マイクロミラーの電
極に何ボルトの電圧を印加する必要があるのか、および
対向するマイクロミラーそれぞれの電極に何ボルトの電
圧を印加する必要があるのかを決定しなければならな
い。電圧を決定するこのようなステップは、「トレーニ
ング」として知られている。

【０００７】冗長構成がシステムに組み込まれている場
合は、余分のポートが存在し、そのアライメント電圧を
決定する必要がある。これらの電圧の決定は非常に時間
がかかり、その結果非常に高価になり、したがって余分
のマイクロミラーはコストの増大をもたらす。その上、
冗長マイクロミラーを使用するためには、故障したマイ
クロミラーのポートを構成するファイバに光を送出し、
またはそこから光を受け取る接続を、スイッチより上流
側／下流側で変更しなければならない。これは物理的か
つ手作業で行わねばならないかもしれず、コストの上乗
せとなる。

【０００８】故障の程度がさらにひどく、何れの冗長ポ
ートによっても処理できる域を超える場合は、マイクロ
ミラーとドライバの少なくとも１つのユニット全体を交
換せざるを得なくなる。そうすることによる材料コスト
は、新たにスイッチを１個組み立てる程には大きくない
とはいえ、新旧ユニット間での適正な協働を確実にする
ためには、アライメントのプロセス全体を実施しなけれ
ばならない。残念なことであるが、先に指摘したよう
に、このようなアライメントの実施に要するコストは非
常に高価である。

【０００９】マイクロミラーとドライバとの組合せは、
熱に関する問題を生じる恐れもある。さらに具体的に言
えば、ドライバの電子回路は発熱する。マイクロミラー
の使用個数によって、発生する熱は異なり得る。このよ
うな熱は、集積ユニットのマイクロミラー部分に結合す
る恐れがある。残念なことに、従来技術では、マイクロ
ミラーの性能および寿命は、マイクロミラーの動作温度
によって左右されている。マイクロミラーの性能および
寿命は何れも、温度が低くなるほど良好になる。したが
って、動作温度の範囲内で可能な限り低い一定の温度
に、例えば、いわゆる「室温」の下限温度に維持するこ
とがより望ましい。

【００１０】マイクロミラーと同一基板にドライブ回路
を集積する従来の手法に関して分かっているもう１つの
問題は、マイクロミラーを作動させるために使用する静
電電圧が、例えば１５０から２００ボルト程度と極めて
高くなければならないことである。このような制御電圧
は、デジタル−アナログ変換器を用いてデジタル制御信
号を低電圧アナログ制御信号に変換し、次いで電圧増幅
器を用いてこの低電圧アナログ制御信号を所要の高電圧
制御信号に増幅することによって生成される。しかしな
がら、低電圧デジタル−アナログ変換器を作製するため
の従来から利用可能な製造技術と高電圧増幅器を作製す
るための従来から利用可能な製造技術は、例えば、ａ）
最小線幅およびｂ）分離のレベルに対する要件が異なる
せいで、整合性がない。その上、従来のマイクロミラー
製造技術は、低電圧デジタル−アナログ変換器および高
電圧増幅器の製造技術と整合性がない。

【００１１】たとえ将来でも、最大の所要制御電圧を低
減できるようになると、デジタル−アナログ変換器によ
って生成される電圧も低減されるものと予想される。し
たがって、本明細書では、高電圧とは、低電圧と見なさ
れるデジタル−アナログ変換器に使用する供給電圧より
高い任意の電圧水準であるものと見なす。

【００１２】最後に、デバイスをあまりにも複雑にする
と、どの部分が故障してもデバイス全体の故障となるの
で、完全に機能する集積デバイスの全体的な歩留まりは
別体の構成要素の場合よりも低くなる可能性が高くなる
と予想される。

【００１３】以上、光学式スイッチに関して説明してき
たが、同じタイプの問題は、光信号である様々なビーム
をＭＥＭＳデバイスを使用して処理する他の光学的処理
でも生じる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の原
理によれば、パッケージしたＭＥＭＳデバイスは、その
上に少なくとも２個の別個の集積回路チップが装着され
ており、そのうちの少なくとも１つは、低電圧デジタル
−アナログ変換器を含み、そのうちの少なくとも１つは
高電圧増幅器を含む。これらの集積回路チップをＭＥＭ
Ｓパッケージに直接装着することも、また、例えばマル
チチップ・モジュールに直接装着し、次にこのモジュー
ルをパッケージに装着することによって、これらの回路
チップを間接にパッケージに装着することもできる。し
たがって、ＭＥＭＳパッケージは、二重の役割で使用さ
れる。すなわち、１）ＭＥＭＳデバイス用のパッケージ
の役割、および２）バックプレーンの役割であり、この
バックプレーンは、装着場所、ならびにＭＥＭＳデバイ
スと低電圧デジタル−アナログ変換器および高電圧増幅
器を含むチップまたはモジュールとを相互接続するワイ
アを含む。

【００１５】パッケージしたＭＥＭＳデバイスとは、一
般に、ＭＥＭＳデバイスが装着されたどんな構造も包含
するものであることに留意されたい。このようなパッケ
ージングは、通常、電気接続をＭＥＭＳチップから離し
た状態にするために、かつＭＥＭＳチップが動作する環
境を制御するために用いられる。

【００１６】有利なことに、別体の集積回路チップを使
用しているので、それぞれのタイプのチップに、例えば
低電圧デジタル−アナログ変換器には低電圧処理を、高
電圧増幅器には高電圧処理をと、その機能に最もよく適
合した適正な処理技術を利用することができ、低コスト
がその機能を実現できるようになる。さらに有利なこと
に、ＭＥＭＳデバイスを単独の状態にしておくのに必要
なはずのワイアの本数よりも、組合せ構造にしておくの
に必要なワイアの本数は大幅に少なくなる。

【００１７】本発明の一実施形態では、パッケージした
ＭＥＭＳデバイス上には、直接または間接に、デジタル
制御信号をデマルチプレキシングする回路系がさらに装
着してあり、これらの信号は次いで低電圧デジタル−ア
ナログ変換器の様々な回路に分配される。有利なこと
に、このようなデマルチプレクス回路系を使用すること
によって、デマルチプレキシングを実行していなかった
場合に必要なはずのワイアの本数よりも、組合せ構造に
しておくのに必要なワイアの本数をさらに少なくするこ
とができる。

【００１８】本発明の別の利点は、デジタル−アナログ
変換器または高電圧増幅器が故障した場合に、故障した
素子を含むチップまたはモジュールだけを交換すればよ
いことである。さらには、故障チップと実質的に厳密に
対応するように交換用チップを較正して、この故障チッ
プと実質的に同一の性能が交換用チップによって達成さ
れるようにすることによって、システム全体のトレーニ
ングを回避することができる。

【００１９】本発明の一実施形態では、ＭＥＭＳデバイ
スがマイクロミラーを含む場合、ＭＥＭＳデバイスのマ
イクロミラーに対向する面とは反対側のＭＥＭＳデバイ
ス・パッケージの面に集積回路を装着するが、このよう
なＭＥＭＳデバイス・パッケージは「ミッドプレーン」
と呼ばれるものである。チップおよび／またはモジュー
ル間の相互接続は、このようなパッケージ上に配設した
ワイアを用いて行うことができ、ソースの共用またはよ
り高度な全体的機能を提供する。

【００２０】本発明の別の利点は、実際のシステム設計
の段階で、各信号に関するコネクタの個数、すなわち信
号が通過する着脱可能な相互接続の数を減少させ得るこ
とにある。本発明のさらに別の利点は、ＭＥＭＳデバイ
ス自体の基板上だけではなくＭＥＭＳデバイス・パッケ
ージ全体にわたって熱エネルギーを放散させることがで
きるので、熱に関する問題が軽減されることにある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下の記載は、本発明の原理を例
示するものにすぎない。したがって、本明細書で明示的
に説明または図示しないが、当業者には、本発明の原理
を実施しかつその趣旨および範囲に含まれる様々な構成
を考案できることが理解されよう。さらに、ここに記載
する全ての例および条件付けされた用語は、本発明の原
理および当技術分野の発展に貢献した発明者の概念を読
み手が理解するための助けとなるよう、明白に教育的な
目的のみを主として意図するものであり、かつ具体的に
記載されたそのような例および条件に限定するものでは
ないと解釈するべきである。さらには、本発明の原理、
態様、および実施形態を記載する本明細書のあらゆる文
言ならびにその具体例は、本発明の構造的および機能的
均等物を包含するものである。また、このような均等物
は、現在知られている均等物ばかりでなく、将来開発さ
れる均等物、すなわち、構造には関係なく同一の機能を
果たすどんな開発要素も含むものとする。

【００２２】したがって、例えば、本明細書のどのブロ
ック図も本発明の原理を実施する例示的な回路の概念図
を表すことは当業者には理解されよう。

【００２３】本明細書の特許請求の範囲では、特定の機
能を果たす手段として示すどの要素も、そのような機能
を果たす任意の方法を包含するものとする。それらに
は、例えば、ａ）このような機能を果たす回路素子の組
合せまたはｂ）任意の形態のソフトウェア、したがっ
て、ソフトウェアを実行してこのような機能を果たすた
めの適正な回路を組み合わせたファームウェア、マイク
ロコードなどが含まれる。このような特許請求の範囲に
よって定義される本発明は、記載した様々な手段によっ
て提供される機能が、これらの特許請求の範囲が要求す
る形態で組み合わされかつ統合されることにある。した
がって、本出願人は、そのような機能を提供することが
できる手段は何れも本明細書に示すものの均等物である
と見なすものである。

【００２４】本明細書で特段の明示的な指定がない限
り、図面は等しい縮尺で描いたものではない。

【００２５】さらに、本明細書で特段の明示的な指定が
ない限り、ここで図示および／または説明するどのレン
ズも、実際には、そのようなレンズの指定した特定の性
質を有する光学系である。このような光学系は、単一の
レンズ要素によって実施することもできるが、必ずしも
それに限定されない。同様に、ミラーを図示および／ま
たは説明する場合は、実際に図示および／または説明さ
れているものは、このようなミラーの指定した性質を備
えた光学系であり、それは単一のミラー要素によっても
実施できるが、必ずしも単一のミラー要素に限定されな
い。つまり、当技術分野で周知のように、様々な光学系
は、単一のレンズ要素またはミラーと同じ機能を提供で
き、しかも、例えば歪みが少ないなど、より優れた形で
提供することができるからである。さらには、当技術分
野で周知のように、曲面ミラーの機能は、レンズとミラ
ーの組合せによって実現可能であり、その逆も同様であ
る。その上、例えば、結像システム、回折格子、被覆素
子、およびプリズムなど、指定の機能を果たす光学的構
成要素のどんな構成も、同じ指定の機能を果たす光学的
構成要素の他の任意の構成で置き換えることができる。
したがって、本明細書で特段の明示的な指定がない限
り、ここに開示された包括的な実施形態の範囲内で特定
の機能を提供可能なあらゆる光学素子または光学系は、
開示においては互いに均等物である。

【００２６】本明細書で用いるマイクロエレクトロメカ
ニカル・システム（ＭＥＭＳ）デバイスという用語は、
光学的ＭＥＭＳデバイスの一全体またはその任意の部分
を意味するものとする。光学的ＭＥＭＳデバイスは、光
信号あるいはある種の光と共に用いられるＭＥＭＳデバ
イスである。光学的ＭＥＭＳデバイスは、マイクロミラ
ーを使用してもよいが、使用しなくてもよい。したがっ
て、仮にＭＥＭＳデバイスの一部分が作動しなくても、
あるいはＭＥＭＳデバイスの一部分が遮断されていて
も、このようなＭＥＭＳデバイスは依然として本発明の
開示では、１つのＭＥＭＳデバイスと見なす。

【００２７】図１は、集積ＭＥＭＳ電子回路アセンブリ
１００の横断面図であり、本発明の原理に従って、ａ）
パッケージしたＭＥＭＳデバイスを含み、かつｂ）その
上に別個の少なくとも２つの集積回路チップを装着し、
そのうちの少なくとも１つが低電圧デジタル−アナログ
変換器を含み、かつそのうちの少なくとも１つが高電圧
増幅器を含む。一般に、これらの集積回路チップは、こ
のＭＥＭＳパッケージに直接装着することもでき、また
このパッケージに装着されているマルチチップ・モジュ
ールに直接装着することによって、そのパッケージにこ
れらの集積回路チップを間接に装着することもできる。

【００２８】図１には、ＭＥＭＳパッケージ１０１が示
してあり、その空間１０４にＭＥＭＳデバイス１０５が
挿入されている。ＭＥＭＳパッケージ１０１は一般に、
ＭＥＭＳデバイスが装着されているどんな構造も包含す
る。このようなパッケージングは、通常、電気接続をＭ
ＥＭＳチップから離した状態にするために、かつＭＥＭ
Ｓデバイスが作動する環境を制御するために用いられ
る。ＭＥＭＳパッケージ１０１は、通常、セラミック材
料から製造されるが、それはこのセラミック材料が、
ａ）気密封止ができる、ｂ）熱放散性が良好である、
ｃ）機械的強度が大きい、およびｄ）内部配線密度が高
いという利点を有するからである。空間１０４は、光学
封止窓１０３によって気密封止が可能であり、ＭＥＭＳ
デバイス１０５のための制御作動環境となる。ＭＥＭＳ
デバイス１０５は、例えば光学的スイッチングに用いる
マイクロミラーまたは光学的処理に用いる他の光学的構
成要素を含むことができる。

【００２９】さらに、本発明の原理によれば、デジタル
−アナログ変換器モジュール１０７上に装着した低電圧
デジタル−アナログ変換器チップと、高電圧増幅器モジ
ュール１０９上に装着した高電圧増幅器チップとがパッ
ケージ１０１に装着されている。各モジュールは、ＭＥ
ＭＳパッケージ１０１と一体になったコネクタ１１１
（例えば、サッシェ）の１つによって装着される。コネ
クタ１１１は、接合コネクタ１１３を受けることができ
る。したがって、ＭＥＭＳパッケージ１０１は、二重の
役割で使用される。すなわち、１）ＭＥＭＳデバイス１
０５のためのパッケージの役割、および２）バックプレ
ーンの役割であり、このバックプレーンには、装着場所
と、デジタル−アナログ変換器モジュール１０７および
高電圧増幅器モジュール１０９に、ＭＥＭＳデバイス１
０５を相互接続するワイアとが含まれる。したがって、
図１の構成のように、ＭＥＭＳパッケージ１０１は「ミ
ッドプレーン」と呼ばれる。

【００３０】有利なことに、別体の集積回路チップをモ
ジュールに使用しているので、それぞれのタイプのチッ
プは、その機能を低コストで実現するように、例えば低
電圧デジタル−アナログ変換器には低電圧処理をそして
高電圧増幅器には高電圧処理をというように、その機能
に最も良く適合した適正な処理技術を利用することがで
きる。さらに、本発明の一実施形態では、ＭＥＭＳパッ
ケージ１０１は、デジタル制御信号をデマルチプレキシ
ングするモジュールをその上に装着することができ、こ
れらの信号は次いでデジタル−アナログ変換器モジュー
ル１０７の様々なモジュールへと分配される。有利なこ
とに、このようなデマルチプレックス・モジュールを使
用することによって、デマルチプレキシングを使用しな
い場合に必要なはずのワイア本数よりも、組合せ構造に
しておくのに必要なワイアの本数をさらに少なくするこ
とができる。

【００３１】図２は、コネクタ１１１および１１３の一
実施形態の拡大図であり、相互接続の詳細は図示しない
が、この図では、これらのコネクタが分離している。図
３は、コネクタ１１１の一実施形態の拡大図であり、こ
のコネクタ１１１は、集積回路に合体させた接合コネク
タ１１３をその集積回路上に必要とせず、その集積回路
のピン３１７を直接受ける。図４は、コネクタ１１１の
一実施形態の拡大図であり、集積回路に合体させた接合
コネクタ１１３をその集積回路上に必要とせず、その集
積回路上の接点４１７に直接接合する。

【００３２】図５は、パッケージ１０１の図であり、そ
の上に窓１０３が装着されかつその上に様々な集積回路
またはマルチチップ・モジュールが装着されている面と
は反対の面に向かってこのパッケージを見たものであ
る。さらに図５にはワイア５２５が示されており、それ
らのワイアは、信号を入力としてパッケージ１０１へ取
り入れ、かつそれらのワイアを経由して信号を出力とし
てパッケージ１０１から取り出すことができる。集積回
路とワイア５２５の間ばかりでなく、集積回路自体の相
互間、および集積回路とＭＥＭＳデバイスの間の実際の
相互接続ワイアも、それらがパッケージ１０１の内部
に、すなわちパッケージ１０１の外部表面の下に配設さ
れているので、図５では見ることはできない。本発明の
他の実施形態では、これらの相互接続ワイアの幾本か
が、あるいは追加の相互接続ワイアがパッケージ１０１
の表面上を通ることもあり、それらが図５に見えてい
る。有利なことに、ＭＥＭＳデバイス１０５のみをパッ
ケージ１０１に装着する場合に必要なはずのこのような
ワイアの本数よりも、必要なワイア５２５の本数がかな
り少なくなる。

【００３３】図６は、本発明の別の実施形態であり、単
一の集積回路チップ６３５の外観を呈するものがそれぞ
れ、個々の集積回路ソケット６３３のうちの１個の内部
に装着されている。単一の集積回路チップ６３５の外観
を呈するもの（すなわち、外部からは従来の単一の集積
回路に見える）はそれぞれ、実際には、例えば低電圧デ
ジタル−アナログ変換器または高電圧増幅器のみを含む
単一の集積回路のみを内蔵するだけでもよい。あるい
は、単一の集積回路チップ６３５の外観を呈するものが
それぞれ、実際には、２個以上の集積回路チップ、例え
ば、低電圧デジタル−アナログ変換器のみを含む１個の
集積回路チップと、高電圧増幅器のみを含む１個の集積
回路チップとを内蔵してもよい。本発明の別の実施形態
では、単一の集積回路チップ６３５の外観を呈するもの
がそれぞれ、実際には、低電圧デジタル−アナログ変換
器および高電圧増幅器を含む単一の集積回路チップであ
ることができる。

【００３４】本発明の別の実施形態では、単一の集積回
路チップ６３５の外観を呈するもののうちの何個かは、
デジタル制御信号をデマルチプレキシングする集積回路
をそれらの上に含むことができ、これらの信号は次にデ
ジタル−アナログ変換器の様々な回路チップに分配され
る。デマルチプレキシングする集積回路だけが単独で、
単一集積回路チップ６３５の外観を呈するもののうちの
複数個の内部にあっても、またその回路チップが、低電
圧デジタル−アナログ変換器および／または高電圧増幅
器をさらに含む単一の集積回路チップ６３５の外観を呈
するもののうちの１個の内部にあってもよい。さらに有
利なことに、このようなデマルチプレキシングを用いる
ことによって、デマルチプレキシングを用いてない場合
に必要なはずのワイア本数よりも、組合せ構造にしてお
くのに必要なワイアの本数をさらに少なくすることがで
きる。

【００３５】図１では、モジュールのそれぞれが、単一
タイプの集積回路をその上に装着されている。しかしな
がら、必ずしもそのようにする必要はない。したがっ
て、図７では、様々な混合タイプのモジュール７１９が
ＭＥＭＳパッケージ１０１に装着されている本発明の一
実施形態を示す。混合タイプのモジュール７１９はそれ
ぞれ、少なくとも２つの異なるカテゴリから、例えば、
低電圧デジタル−アナログ変換器、高電圧増幅器、およ
びデマルチプレクサから１個または複数の集積回路チッ
プを含む。混合タイプのモジュール７１９は、モジュー
ル１０７および１０９（図１）をＭＥＭＳパッケージ１
０１に結合するのと同様にしてＭＥＭＳパッケージ１０
１に結合する。

【００３６】図８は、集積回路が、ＭＥＭＳデバイス１
０５を装着してあるＭＥＭＳパッケージ１０１の面と同
一面に装着されている本発明の一実施形態である。図９
は、ＭＥＭＳパッケージ１０１の２つの面に集積回路を
装着してある本発明の一実施形態である。ＭＥＭＳパッ
ケージ１０１の他の面も同様に使用できることは当業者
には理解されよう。ＭＥＭＳデバイスが、その光学的に
活性な領域（例えば、そのマイクロミラー）をＭＥＭＳ
パッケージ１０１の単一側のみに向かせるように示して
あるが、必ずしもこのようにする必要がないことに留意
されたい。そのようにせず、この光学的に作用的な領域
を複数の側に向けてもよい。

【００３７】本発明の利点は、デジタル−アナログ変換
器または高電圧増幅器が故障した場合に、モジュラー式
の設計が得られる故に、その故障素子を含むチップまた
はモジュールのみを取り換えるだけでよいことにある。

【００３８】図１０は、本発明の一実施形態、例えば集
積ＭＥＭＳ電子回路アセンブリ１００を含む光学的アセ
ンブリ１０００を示す。アセンブリ１００は、別の集積
ＭＥＭＳ電子回路アセンブリの一部であってもよい他の
光学的構成要素１０５３と光学的に結合されている。一
般に、集積ＭＥＭＳ電子回路アセンブリ１００および他
の光学的構成要素１０５３は、限界光学的アライメント
の状態になるように筐体１０５５、あるいは任意選択で
他の何らかの光学的フレームに搭載される。集積ＭＥＭ
Ｓ電子回路アセンブリ１００は、機械的取付け具１０５
７、例えば、ネジ、ブラケット、溶接継手、接着剤、隔
離絶縁器、ボルト等またはその組合せを用いて、筐体１
０５５に搭載することができる。限界光学的アライメン
トとは、規定の相対位置が、ＭＥＭＳチップ１０５の各
マイクロミラーの規定点、例えば中心と他の光学的構成
要素１０５３上の規定点との間で維持されていることを
意味する。

【００３９】光学的アセンブリ１０００を構成する様々
な構成要素を製造し組み立てる際の誤差のせいで、光学
的アセンブリ１０００の最良の性能が得られるように各
マイクロミラーの制御信号（例えば、各電極に印加する
必要のある電圧）を決定する必要がある。この各制御信
号を決定するステップは、「トレーニング」として知ら
れている。トレーニングは時間およびコストのかかるス
テップである。従来技術で提案される通常の全集積式方
法、例えば低電圧デジタル−アナログ変換器、高電圧増
幅器および／またはデマルチプレクサと同一基板に装着
したＭＥＭＳデバイスを用いる場合、ドライバ電子回路
に故障が１つでも存在すると、そのＭＥＭＳデバイスを
交換用デバイスと交換せざるを得なくなる。残念なこと
に、このような交換用ＭＥＭＳは、交換されるＭＥＭＳ
デバイスとは異なる性質を有することになり、したがっ
てトレーニングの全ステップを繰り返さねばならない。

【００４０】有利なことに、本発明を用いることによ
り、ドライバ電子回路に故障が存在するとき、故障した
電子構成要素のみを交換するだけで済む。ＭＥＭＳデバ
イスは、定位置のままでよい。したがって、システムを
再トレーニングする必要がなくなる。ただし、交換用電
子構成要素を較正して、この交換用要素と交換された構
成要素によって、その環境で提供されていたはずの制御
信号と同一の制御信号を、この交換用要素の出力で供給
するように機能させることが必要である。これは、その
交換用構成要素に適正な入力値を指示するドライブ・ソ
フトウェアによって容易に達成することができる。換言
すれば、このようなソフトウェアによって電子回路に提
供される入力値を、所望のマイクロミラー位置に関して
電子回路によって規定値が元の構成要素に供給された場
合と同じ出力が得られるように調節する。このために
は、システムを初期トレーニングする際に、各電子デバ
イスを特徴付けることが必要である。

【００４１】本明細書では、マイクロミラーを備えたＭ
ＥＭＳデバイスに関してトレーニングを説明してきた
が、マイクロミラーを備えていない他のＭＥＭＳデバイ
スのトレーニングが必要となることもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】パッケージしたＭＥＭＳデバイスを含み、この
デバイス上に少なくとも２つの別個の集積回路チップが
装着されており、そのうちの少なくとも１つが低電圧デ
ジタル−アナログ変換器を含み、かつそのうちの少なく
とも１つが高電圧増幅器を含む、本発明の原理に準拠す
る集積ＭＥＭＳ電子回路アセンブリの横断面図である。

【図２】図１に示すコネクタの一実施形態の拡大図であ
る。

【図３】集積回路と合体した接合コネクタを集積回路上
に必要とせず、集積回路のピンを直接受け入れる、図１
のコネクタの一実施形態の拡大図である。

【図４】集積回路と合体した接合コネクタを集積回路上
に必要とせず、集積回路上の接点と直接的に接合する、
図１のコネクタの一実施形態の拡大図である。

【図５】図１のパッケージの別の図である。

【図６】単一の集積回路チップの外観を呈するもののそ
れぞれが個々の集積回路ソケット内部に装着されている
本発明の別の実施形態を示す図である。

【図７】様々な混合タイプのモジュールがパッケージに
装着されている本発明の一実施形態を示す図である。

【図８】ＭＥＭＳデバイスを装着した面と同一のパッケ
ージ面に集積回路を装着した、本発明の一実施形態を示
す図である。

【図９】パッケージの２つの面に集積回路を装着した、
本発明の一実施形態を示す図である。

【図１０】他の光学的構成要素と光学的に結合する本発
明の一実施形態を含む光学アセンブリを示す図である。

フロントページの続き (71)出願人 301030605 アギア システムズ ガーディアン コー ポレーション Ａｇｅｒｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｇｕａｒｄ ｉａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ アメリカ合衆国．32819−8698 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 ロバート アルバート ボイエ アメリカ合衆国 05734 ヴァーモント, ブリドポート，ミドル ロード 1627 (72)発明者 ユンサン キム アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ，バスキング リッジ，モナーク サー クル 46 (72)発明者 ヒョンソク ソー アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ，バスキング リッジ，ハートレイ レ ーン 10 Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB14 AC06 AZ08

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージしたマイクロエレクトロメカ
   ニカル・システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、 少なくとも１つの光学的ＭＥＭＳデバイスをパッケージ
   する手段と、 前記パッケージする手段の上に、少なくとも２つの別個
   の集積回路チップを装着する手段とを備え、前記集積回
   路チップのうちの第１のチップが低電圧デジタル−アナ
   ログ変換器を含み、前記集積回路チップのうちの第２の
   チップが高電圧増幅器を含むデバイス。
2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの光学的ＭＥＭＳデ
   バイスが、少なくとも１つのマイクロミラーを含む、請
   求項１に記載のデバイス。
3. 【請求項３】 前記少なくとも２つの別個の集積回路チ
   ップのうちの少なくとも１つを、前記少なくとも１つの
   光学的ＭＥＭＳデバイスに電気的に結合する手段をさら
   に備える、請求項１に記載のデバイス。
4. 【請求項４】 前記少なくとも２つの別個の集積回路チ
   ップのうちの１つを、前記少なくとも２つの別個の集積
   回路チップのうちの少なくとも別の１つに電気的に結合
   する手段をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
5. 【請求項５】 前記パッケージする手段上に、デマルチ
   プレキシングを実行する少なくとも１つの集積回路チッ
   プを装着する手段をさらに備える、請求項１に記載のデ
   バイス。
6. 【請求項６】 パッケージしたマイクロエレクトロメカ
   ニカル・システム（ＭＥＭＳ）デバイスを形成する方法
   であって、 パッケージ内部に少なくとも１つの光学的ＭＥＭＳデバ
   イスを装着するステップと、 前記パッケージに少なくとも２つの別個の集積回路チッ
   プを装着するステップとを含み、 前記集積回路チップの第１のチップが低電圧デジタル−
   アナログ変換器を含み、前記集積回路チップの第２のチ
   ップが高電圧増幅器を含む方法。
7. 【請求項７】 前記パッケージに少なくとも２つの別個
   の集積回路チップを装着する前記ステップ中に、前記パ
   ッケージに前記第１および第２の集積回路を装着する前
   に、これらの回路をモジュールの内部に配置するステッ
   プをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記マイクロエレクトロメカニカル・シ
   ステム（ＭＥＭＳ）デバイスが、少なくとも１つの他の
   デバイスに光学的に結合されて、トレーニング済みのシ
   ステムを形成し、前記方法が、 前記第１の集積回路と第２の集積回路のうちの一方を交
   換して、その交換の後に前記システムをトレーニングす
   る必要なしに、その交換を実行する前と同様に前記シス
   テムを動作させるステップをさらに含む、請求項６に記
   載の方法。
9. 【請求項９】 前記マイクロエレクトロメカニカル・シ
   ステム（ＭＥＭＳ）デバイスが、少なくとも１つの他の
   デバイスに光学的に結合されて、トレーニング済みのシ
   ステムを形成し、前記第１および第２集積回路のうちの
   一方が、１組の第１の規定値のそれぞれを入力として供
   給されたときに、それぞれ対応する出力を生成し、前記
   方法が、 前記第１および第２集積回路のうちの一方を交換するス
   テップと、 １組の交換規定値を用いるステップとを含み、前記１組
   の交換規定値中の各値が前記１組の第１の規定値中にそ
   れぞれ対応する規定値を有しており、前記交換規定値の
   それぞれが、前記第１および第２集積回路のうちの前記
   交換された一方に、前記１組の第１の規定値のうちの対
   応する値が前記第１および第２集積回路のうちの前記交
   換された一方に供給されていた場合に、前記第１および
   第２集積回路のうちの前記交換された一方が供給してい
   たはずのものと同一の出力を供給させるようになってお
   り、 それによって前記交換するステップ後にトレーニングが
   必要でなくなる、請求項６に記載の方法。