JP2007331096A - Ｍｅｍｓデバイスの集積化ダイレベル分離 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＥＭＳデバイスを収納するハウジングとＭＥＭＳデバイス間の熱膨張差に起因する歪みによってＭＥＭＳデバイスの動作に悪影響を及ぼさないＭＥＭＳデバイス装置を提供する。
【解決手段】ＭＥＭＳデバイス２４は、ＭＥＭＳセンサ３０と、ＭＥＭＳセンサに第１の面で接続されるベース２６とを含む。ベースは内部が空洞である逆凹形であって、ＭＥＭＳセンサを搭載する部分である第１の支持デバイス４８及び第１の支持デバイスから部分的、物理的に分離されハウジングに取り付ける脚となる部分である第２の支持デバイスを含む。第２の支持デバイスは第１の支持デバイス４８の縁部に隣接して設置された複数のポストから成り、４つのコーナポストおよび４つのサイドポスト４４を含む。４つのコーナポストのそれぞれは２つの空洞３８によって４つのサイドポストから分離されている。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、微小電子機械システム（Microelectromechanical Systems; ＭＥＭＳ）デバイスの集積化ダイレベル分離（die level isolation）に関する。

微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは一般に、剛性のハウジング構造体に取り付けられた後、その剛性ハウジング構造体が、回路基板など、何か別のデバイスに取り付けられる。

剛性ハウジング構造体とＭＥＭＳデバイスの間の小さな歪力が、ＭＥＭＳデバイス内に設置されたＭＥＭＳセンサの動作に悪影響を及ぼす。或る歪力は、剛性構造体とＭＥＭＳデバイスの間の熱膨張係数の差異に起因する。[0002]従って、ＭＥＭＳデバイスを特定のパッケージング力から分離する必要がある。

[0003]本発明は、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）のパッケージ（package）を提供するものである。このＭＥＭＳパッケージは、空洞のあるハウジングを含み、その空洞内でベース面とＭＥＭＳデバイスが接合される。このＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳセンサと、そのＭＥＭＳセンサに第１の面で接続されたベースとを含む。このベースは、ＭＥＭＳセンサと一緒に設置された第１の支持デバイスと、第１の支持デバイスから部分的、物理的に分離された第２の支持デバイスとを含む。取付けデバイスにより、第２の支持デバイスをハウジングのベース面に取り付ける。

[0004]第２の支持デバイスは、１つまたは複数の空洞によって第１の支持デバイスから分離される。第２の支持デバイスは、ベースの縁部に隣接して設置された複数のポストを含む。これら複数のポストは、４つのコーナポストおよび４つのサイドポストを含み、４つのコーナポストのそれぞれは、各空洞のうちの２つによって４つのサイドポストのうちの２つから分離される。[0005]本発明の好ましい実施形態および代替実施形態を、添付の図面に関して以下で詳細に説明する。

[0011]図２Ａおよび図２Ｂに、本発明の一実施形態により形成された微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージシステム２０が示されている。システム２０は、ハウジングボリューム２８内に設置されたＭＥＭＳデバイス２４を含み、ハウジングボリューム２８は、ベース部２２ａおよび蓋２２ｂを有するハウジング２２によって形成される。ＭＥＭＳデバイス２４は、センサ層内に設置されたＭＥＭＳセンサ３０を含み、センサ層は、基板すなわちベース構造体２６の上面に設置すなわち取り付けられる。一実施形態では、センサ３０は、キャッピングデバイス３２で覆われる。

[0012]ベース構造体２６の一部分（空洞３８および５０）が、ハウジング２２内部にベース構造体２６を取り付ける前に除去される。空洞３８および５０は、構造体２６の底面から所定の距離まで垂直に構造体２６内部で延びる。結果として、４つのサイド構造体４４（そのうちの２つが図２Ａに示される）と、空洞３８および５０によって分離された中央構造体４８（図３）とが得られる。ＭＥＭＳデバイス２４をハウジング２２に取り付けるために、４つのサイド構造体４４のそれぞれは、取付け機構４２を使用してハウジングボリューム２８内のベース面に取り付けられる。取付け機構４２のいくつかの例は、金スタッドバンプ、ハンダ、またはエポキシを含む。

[0013]中央構造体４８は、センサ層内に設置されたＭＥＭＳセンサ３０の下に位置する。従って、ベース構造体２６とハウジング２２の間のどんな望ましくない力も、空洞３８、５０によってサイド構造体４４にだけ作用し、中央構造体４８およびＭＥＭＳセンサ３０は、その力から分離される。

[0014]図３に、ベース構造体２６が透視図で示されているが、一実施形態により形成されるすべてのフィーチャを示すために上下が反転されている。４つのコーナポスト３４と、４つのサイド構造体４４と、中央構造体４８とを作り出す２組の空洞３８および５０を備えるように、ベース構造体２６はエッチングまたは機械加工されている。ベース構造体２６は、シリコンまたはガラス、例えばパイレックスガラスなど、いくつかの異なる材料からなるものでよい。ベース構造体２６の材料を除去するためにいくつかの異なる方法を使用して、コーナポスト３４およびサイド構造体４４から中央構造体４８を分離する２組の空洞３８および５０を形成することができる。空洞３８、５０を形成するために構造体２６の材料を除去する例示的な一方法は、高精密のこぎりを使用することによるものである。基板２６の材料を除去する別の例示的方法は、いくつかの既知のマスキング技法、および深反応性イオンエッチングなどのエッチング技法のいずれかを使用するものである。

[0015]図３の例では、空洞３８の縦軸は、空洞５０の縦軸に対して９０°になっている。空洞３８、５０の各縦軸の角度の関係は、どんな角度をなしてもよい。また、空洞３８、５０は、直線でなく曲がっていてもよく、あるいは複数の幾何形状の組合せでもよい。

[0016]４つのコーナポスト３４、および４つのサイド構造体４４は、取付け機構４２を使用してハウジングボリューム２８内のベース面に取り付けられる。中央構造体４８がＭＥＭＳセンサ３０と一緒に設置され、かつ取付け機構４２から分離されるので、構造的変形はデバイス２４の一部分に限定され、この部分は中央構造体４８の外側になり、従ってＭＥＭＳセンサ３０の外側になる。

[0017]図４は、本発明の一代替実施形態により形成されたベース構造体７６を示す。ベース構造体７６は、空洞８０を備えるようにエッチングまたは機械加工される。空洞８０は、４つの側面が空洞８０で取り囲まれた中央構造体６８を画定する。空洞８０は、ベース構造体７６の周囲を回って延びる外周壁７８によって形成される。空洞８０は、ベース構造体７６の材料組成に応じて、シリコンエッチング技法またはガラスエッチング技法、精密のこぎり、あるいは他のシリコン除去技法またはガラス除去技法によって形成される。外周壁７８は、取付け機構４２を使用して、ハウジング２２内のハウジングボリューム２８のベース面（図２Ａ）の様々な箇所に取り付けられる。空洞８０は、外周壁７８と中央構造体６８の間で力の分離をやはり可能にする円形の形状、または何か他の形状としてよい。

従来技術により形成されたパッケージＭＥＭＳデバイスの断面図である。 本発明の一実施形態により形成されたパッケージＭＥＭＳデバイスの断面図である。 図２Ａに示されたパッケージＭＥＭＳデバイスの、引き伸ばした透視図である。 本発明の一実施形態により形成されたＭＥＭＳデバイスの、上下反転の透視図である。 本発明の一代替実施形態により形成されたＭＥＭＳデバイスの、上下反転の透視図である。

符号の説明

２０ 微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス装置
２２ ハウジング
２２ａ ハウジングベース部
２２ｂ ハウジング蓋
２４ ＭＥＭＳデバイス
２６ ベース構造体、基板
２８ ハウジングボリューム
３０ ＭＥＭＳセンサ
３２ キャッピングデバイス
３４ コーナポスト、第２の支持デバイス
３８ 空洞
４２ 取付けデバイス
４４ サイド構造体、第２の支持デバイス
４８ 中央構造体、第１の支持デバイス
５０ 空洞
６８ 中央構造体
７６ ベース構造体
７８ 外周壁
８０ 空洞

Claims (4)

1. ベース面を備える空洞を有するハウジング（２２）及びＭＥＭＳデバイス（２４）を含む微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス装置（２０）であって、
   前記ＭＥＭＳデバイス（２４）がＭＥＭＳセンサ（３０）及び前記ＭＥＭＳセンサに第１の面で接続されたベース（２６）を含み、
   前記ベースが前記ＭＥＭＳセンサと一緒に設置された第１の支持デバイス（４８）及び前記第１の支持デバイスから部分的、物理的に分離された第２の支持デバイス（３４、４４）を含み、
   更に前記第２の支持デバイスを前記ハウジングの前記ベース面に取り付ける取付けデバイス（４２）を含む、前記装置。
2. 前記第２の支持デバイスが、１つまたは複数の空洞によって前記第１の支持デバイスから分離される、請求項１に記載の装置。
3. 前記ベースがシリコンまたはガラスを含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記第２の支持デバイスが、前記ベースの縁部に隣接して設置された複数のポストを含み、前記複数のポストが、４つのコーナポスト（３４）、および４つのサイドポスト（４４）を含み、前記４つのコーナポストのそれぞれが、前記空洞のうちの２つによって前記４つのサイドポストのうちの２つから分離される、請求項２に記載の装置。

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