JP2009154264A - Mems module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MEMSモジュールに関するものであり、詳しくは、MEMSデバイスがパッケージに実装されてなるMEMSモジュールに関する。 The present invention relates to a MEMS module, and more particularly to a MEMS module in which a MEMS device is mounted in a package.
MEMS(Micro Electro Mechanical System)デバイスは微小構造の電気機械システムを実現するデバイスであり応用分野も多岐にわたっているが、そのうち光学分野においては、例えば光スイッチ、光減衰器、光スキャナー等に広く用いられている。 A MEMS (Micro Electro Mechanical System) device is a device that realizes an electromechanical system with a fine structure and has a wide range of application fields. Among them, in the optical field, for example, it is widely used for optical switches, optical attenuators, optical scanners, etc. ing.
この場合、MEMSデバイスはその一部にマイクロミラーが形成されており、マイクロミラーの機械的な動きを電気的に制御することにより、光源からマイクロミラーに向けて照射された光がマイクロミラーの反射面で反射された反射光の、光軸を切り換え、或いは光軸を傾け、或いは光軸を高速走査するものであり、よって光スイッチ、光減衰器、光スキャナーの夫々において主要構成要素の一役を担うものである。 In this case, a micromirror is formed in a part of the MEMS device, and the light irradiated from the light source toward the micromirror is reflected by the micromirror by electrically controlling the mechanical movement of the micromirror. The reflected light reflected from the surface switches the optical axis, tilts the optical axis, or scans the optical axis at high speed, and thus plays a role in the main components in each of the optical switch, optical attenuator, and optical scanner. It is what you bear.
光学分野においてMEMSデバイスを応用するためには、MEMSデバイスを採用した光学系に対する、マイクロミラーによる反射光の光軸の高いアライメント精度が必要であり、それを実現するためにはMEMSデバイスのパッケージに対する実装精度を高めることが非常に重要な要件となる。 In order to apply a MEMS device in the optical field, it is necessary to have a high alignment accuracy of the optical axis of light reflected by a micromirror with respect to an optical system that employs the MEMS device. Increasing mounting accuracy is a very important requirement.
ところで、MEMSデバイスの従来の実装形態として、図7に示すようなMEMSモジュール50が提案されている。それは凹形状の下側パッケージ部51と開口部を有する上側パッケージ部52が繋がって一体化されたパッケージ本体53の該繋ぎ目部分に、パッケージ本体53内からパッケージ本体53外に延びるリードピン54が設けられている。
Incidentally, as a conventional mounting form of the MEMS device, a
そして、MEMSデバイス55が下側パッケージ部51の内底面56に載設(ダイボンディング)されると共に、MEMSデバイス55に形成された電極パッド(図示せず)とリードピン54をボンディングワイヤ57で接続(ワイヤボンディング)することによりMEMSデバイス55とリードピン54の電気的導通を図ったものである(例えば、特許文献1参照。)。
Then, the
また、他の実装形態として、図8に示すようなMEMSモジュール60が考えられる。それは、複数のリードピン61が挿通された、絶縁性を有する台座部62上にMEMSデバイス63がダイボンディング(以下、D/Bと略称する)され、MEMSデバイス63に形成された電極パッド64とリードピン61をボンディングワイヤ65でワイヤボンディング(以下、W/Bと略称する)することによりMEMSデバイス63とリードピン61の電気的導通を図ったものである。
ところで、上記いずれの実装形態においても、MEMSデバイスのD/B時の位置合わせ(アライメント)は、ダイボンダーに取り付けられた撮像カメラで撮像された、MEMSデバイスがD/Bされる面に施されたアライメントマークとMEMSデバイスの画像に基づいて行われる。 By the way, in any of the above-described mounting forms, the alignment (alignment) of the MEMS device at the time of D / B is performed on the surface on which the MEMS device is D / B imaged by the imaging camera attached to the die bonder. This is performed based on the alignment mark and the image of the MEMS device.
そのため、図7の構成のMEMSモジュール50は、MEMSデバイス55のパッケージ53に対する実装精度が主に製造装置であるダイボンダーの機械精度によって決まり、実装精度を高めるためのダイボンダーの高精度化は他方では製造装置のコスト上昇を伴う。
Therefore, in the
また、複数のダイボンダーを稼働させる場合、個々の製造装置の性能の違いがMEMSデバイスの実装精度の違いを生み、製造装置間におけるMEMSデバイスの実装精度のばらつきとなる。つまり、性能品質が安定しない製品が製造されることになる。 In addition, when a plurality of die bonders are operated, the difference in performance of individual manufacturing apparatuses causes a difference in mounting accuracy of MEMS devices, resulting in variations in mounting accuracy of MEMS devices among manufacturing apparatuses. That is, a product whose performance quality is not stable is manufactured.
一方、図8の構成のMEMSモジュール60は、上記同様にMEMSデバイス63の実装精度がダイボンダーの機械精度に依存すると共に、MEMSデバイス63を実装する台座部62の、実装するMEMSデバイス63の外形に対応する位置よりも外側にアライメントマーク66を施す必要がある。そのため、台座部62の寸法がMEMSデバイス63の外形寸法の一回り以上大きくなり、その結果、MEMSモジュール60の寸法が大きくなってMEMSデバイス63の小型化の利点が生かされない。
On the other hand, in the
また、MEMSデバイス63は多くの場合、MEMSデバイス63内に可動部を備えた構造を有しており、D/B時のMEMSデバイス63のピックアップにおいて、MEMSデバイス63の可動部となる部分を上部から吸引チャックする方式はデバイスの諸特性に悪影響を及ぼす懸念がある。
In many cases, the
従って、このような方式のダイボンダーは使用することができず、換わってMEMSデバイスの対向する両端を挟んでピックアップする方式のダイボンダーが使用される。 Therefore, this type of die bonder cannot be used, and instead, a die bonder of a type that picks up across the opposite ends of the MEMS device is used.
但し、このような方式のダイボンダーを使用する場合、ピックアップヘッドの移動範囲内にパッケージが位置することは許されず、パッケージを大型化せざるを得ないという問題がある。 However, when such a type of die bonder is used, the package is not allowed to be positioned within the movement range of the pickup head, and there is a problem that the package must be enlarged.
MEMSデバイスの加工プロセスにおいて該MEMSデバイスの一部にアライメント用の挿通孔を形成し、パッケージに取り付けられたアライメントピンに挿通孔を挿通することにより、パッケージに対するMEMSデバイスのアライメントを自動的に行う方式(ピンアライメント方式)もある。 A method of automatically aligning a MEMS device with respect to a package by forming an insertion hole for alignment in a part of the MEMS device in a processing process of the MEMS device and inserting the insertion hole into an alignment pin attached to the package (Pin alignment method) is also available.
このアライメント方式は、MEMSデバイスに設けられた電極パッドとハウジングに設けられたリードピンの距離が離れているため、電極パッドとリードピンを接続してMEMSデバイスとハウジングの電気的導通を図るボンディングワイヤの架空配線の距離が長くなる。そのためボンディングワイヤがデバイスに接触して電気的な不具合が生じないようにボンディングワイヤを上側に膨らんだループ状に配線しなければならない。 In this alignment method, since the distance between the electrode pad provided in the MEMS device and the lead pin provided in the housing is large, the bonding wire is imaginary for connecting the electrode pad and the lead pin to achieve electrical conduction between the MEMS device and the housing. The wiring distance becomes longer. Therefore, the bonding wire must be wired in a loop shape bulging upward so that the bonding wire does not contact the device and cause an electrical failure.
その結果、パッケージの小型化が妨げられると共に、ボンディングワイヤによるL(インダクタンス)及びC(キャパシタンス)成分の増加が高周波信号の遅延の要因となり、R(レジスタンス)成分の増加が電力損失の要因となる。 As a result, downsizing of the package is hindered, and an increase in the L (inductance) and C (capacitance) components due to the bonding wire causes a delay in the high-frequency signal, and an increase in the R (resistance) component causes a power loss. .
ボンディングワイヤは金線やアルミ線からなり、ボンディングワイヤの配線が長くなることにより材料コストの増加も懸念される。 The bonding wire is made of a gold wire or an aluminum wire, and there is a concern about an increase in material cost due to the long wiring of the bonding wire.
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、パッケージに対するMEMSデバイス実装時のアライメンが容易で且つアライメント精度が高く、パッケージの小型化も可能なMEMSモジュールを提供することにある。 Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a MEMS module that can be easily aligned when a MEMS device is mounted on a package, has high alignment accuracy, and can be downsized. It is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、
台座部及び前記台座部を貫通する複数のリードピンを備えたパッケージと、
電極パッド及び前記リードピンに対応する位置にリードピン挿通孔を設けたMEMSデバイスを有し、
前記リードピン挿通孔に前記リードピンが挿通されて前記MEMSデバイスが前記台座部に載置されると共に前記リードピンと前記電極パッドが電気的に接続されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the invention described in
A package including a pedestal part and a plurality of lead pins penetrating the pedestal part;
A MEMS device having a lead pin insertion hole at a position corresponding to the electrode pad and the lead pin,
The lead pin is inserted into the lead pin insertion hole, the MEMS device is placed on the pedestal portion, and the lead pin and the electrode pad are electrically connected.
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記台座部の前記MEMSデバイスが実装される面と前記MEMSデバイスの前記台座部側の面は略同形同寸法であることを特徴とするものである。
Moreover, the invention described in
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1又は2のいずれか1項において、前記リードピン及び前記リードピン挿通孔の数がいずれも複数であることを特徴とするものである。
In addition, the invention described in claim 3 of the present invention is characterized in that, in any one of
また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか1項において、前記リードピンは、前記台座部の前記MEMSデバイスが実装される面よりも突出していることを特徴とするものである。
Moreover, the invention described in claim 4 of the present invention is that, in any one of
本発明は、パッケージの台座部に複数のリードピンを設けると共にMEMSデバイスの該リードピンに対応する位置にリードピン挿通孔を設け、リードピン挿通孔にリードピンを挿通して台座部上にMEMSデバイスを載置した後、リードピンとMEMSデバイスの電極パッドを電気的に接続した。 In the present invention, a plurality of lead pins are provided on a pedestal portion of a package, a lead pin insertion hole is provided at a position corresponding to the lead pin of the MEMS device, and the lead pin is inserted into the lead pin insertion hole to place the MEMS device on the pedestal portion. Thereafter, the lead pins and the electrode pads of the MEMS device were electrically connected.
その結果、パッケージに対するMEMSデバイス実装時のアライメンが容易で且つアライメント精度が高く、パッケージの小型化も可能なMEMSモジュールが実現できた。 As a result, it was possible to realize a MEMS module that can be easily aligned when the MEMS device is mounted on the package, has high alignment accuracy, and can be downsized.
以下、この発明の好適な実施形態を図1から図6を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG. 6 (the same parts are given the same reference numerals). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.
実施例1はMEMSデバイスを用いた光偏向器モジュールである。光偏向器モジュール1は図1に示すように光偏向機能を有するMEMSデバイス2とパッケージ3で構成され、図2のようにMEMSデバイス2をパッケージ3の台座部19上に実装した構造となっている。
Example 1 is an optical deflector module using a MEMS device. The
図1において、符号4はSOI基板、12a〜12dは圧電アクチュエータ部、13はミラー部、15a〜15dは振動部、16a、16bは弾性支持部、17はリードピン挿通孔である。図2において、符号19は台座部、20はリードピンである。
In FIG. 1, reference numeral 4 is an SOI substrate, 12a to 12d are piezoelectric actuator sections, 13 is a mirror section, 15a to 15d are vibration sections, 16a and 16b are elastic support sections, and 17 is a lead pin insertion hole. In FIG. 2,
MEMSデバイスの製造方法について図3の工程図を参照して説明する。なお、図3は図1におけるX−X断面図である。 A method for manufacturing a MEMS device will be described with reference to the process diagram of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
図3(a)の工程において、基板を3層構造のSOI基板4とし、層厚2μmの中間酸化膜層(Box層)5を挟んだ両側に、層厚525μmの単結晶シリコンからなる支持層(Handle層)6と層厚30μmの単結晶シリコンからなる活性層(SOI層)7が位置している。そして、SOI基板4の活性層7上及び支持層6上に拡散炉を用いて膜厚500nmのSiO2膜(熱酸化シリコン膜)8a、8bを成膜する。
In the step of FIG. 3A, the substrate is a three-layer SOI substrate 4, and a support layer made of single crystal silicon having a layer thickness of 525 μm is disposed on both sides of an intermediate oxide film layer (Box layer) 5 having a layer thickness of 2 μm. A (Handle layer) 6 and an active layer (SOI layer) 7 made of single crystal silicon having a layer thickness of 30 μm are located. Then, SiO 2 films (thermally oxidized silicon films) 8 a and 8 b having a film thickness of 500 nm are formed on the
(b)の工程において、SiO2膜8a上にスパッタ法により該SiO2膜8a側から順次膜厚50nmのTi膜及び膜厚150nmのPt膜を成膜し、2層構造の下部電極9を形成する。 In the step (b), by sputtering on the SiO 2 film 8a forming a Pt film of Ti film and the thickness 150nm of sequentially thickness 50nm from the SiO 2 film 8a side, the lower electrode 9 of a two-layer structure Form.
次に、反応性アーク放電イオンプレーティング法(特開2001−234331号公報、特開2002−177765号公報、及び特開2003−81694号公報を参照)により下側電極9のPt膜上に膜厚3μmの、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛膜(以下、PZTと呼称する)を成膜し、圧電膜10を形成する。 Next, a film is formed on the Pt film of the lower electrode 9 by a reactive arc discharge ion plating method (see Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-234331, 2002-177765, and 2003-81694). A piezoelectric film 10 is formed by forming a lead zirconate titanate film (hereinafter referred to as PZT) that is a piezoelectric material having a thickness of 3 μm.
更に、圧電膜10上にスパッタ法により膜厚150nmのPt膜を成膜し、上部電極11を形成する。 Further, a Pt film having a film thickness of 150 nm is formed on the piezoelectric film 10 by sputtering to form the upper electrode 11.
(c)の工程において、フォトリソ技術及びドライエッチング技術によりPt上部電極11のパターニングを行い夫々分離独立した4箇所の上部電極11a、11b、11c、11dを形成し、同様にPZT圧電膜10及びPt/Ti下部電極9のパターニングを行い夫々上部電極11a、11b、11c、11dの下側に位置する圧電膜10a、10b、10c、10d及び下部電極9a、9b、9c、9dを形成し、実質3層構造の圧電アクチュエータ部12a、12b、12c、12dを作製する。
In the step (c), the Pt upper electrode 11 is patterned by the photolithographic technique and the dry etching technique to form four independent
このとき、Pt/Ti下部電極9の中央部はレジストによってドライエッチングから保護され、残った下部電極9eはMEMSデバイスのミラー部13を構成する反射膜として機能する。
At this time, the central portion of the Pt / Ti lower electrode 9 is protected from dry etching by the resist, and the remaining
なお、ミラー部13の光反射効率を高める場合には、AlあるいはAu等の金属反射材料をスパッタ成膜した後、フォトリソ技術及びドライエッチング技術によりミラー部13の下部電極9e上にAlあるいはAu等による金属反射膜を形成する。
In order to increase the light reflection efficiency of the
(d)の工程において、圧電アクチュエータ部12a、12b、12c、12d及びミラー部13が形成された側の面を全面に亘って厚膜レジストで保護し、支持層6側のSiO2膜8bをバッファードフッ酸(BHF)で除去した後に支持層6上にAl膜14をスパッタ成膜する。更にその後、フォトリソ技術及びドライエッチング技術によりAl膜14のパターニングを行い、Al膜14によるICP−RIEのハードマスクを形成する。
In the step (d), the surface on which the
(e)の工程において、圧電アクチュエータ部12a、12b、12c、12d及びミラー部13が形成された側の面に設けられた厚膜レジストを剥離し、再度同面側からフォトリソ技術によるレジストパターンをマスクにしてICP−RIE装置を用いてSOI基板4上のSiO2膜8a及びSOI基板4の活性層7の不要な部分を除去加工する。
In the step (e), the thick film resist provided on the surface on which the
すると、SOI基板4の中間酸化膜層5上に、夫々分離独立したミラー部13、各圧電アクチュエータ部12a、12b、12c、12dの下側に位置する振動部15a、15b、15c、15d、及び弾性支持部16a、16bが形成される。
Then, on the intermediate oxide film layer 5 of the SOI substrate 4,
但し、除去された部分には、パッケージ台座に実装するときに、後述するリードピン20が挿通されてアライメント機能を果たすリードピン挿通孔17aも含まれている。
However, the removed portion also includes a lead
(f)の工程において、ICP−RIE装置を用いたドライエッチングにより不要な部分の支持層6を除去加工し、ミラー部13の揺動空間18及びリードピン挿通孔17bを形成する。
In the step (f), unnecessary portions of the
(g)の工程において、不要な部分の中間酸化膜層5をBHF溶液で除去し、ミラー部13の揺動空間18及びリードピン挿通孔17を形成する。
In the step (g), an unnecessary portion of the intermediate oxide film layer 5 is removed with a BHF solution to form a swinging
その後、後工程のダイシング工程において上述のSOIウエハを切断分割することにより、個片化した複数の、光偏向機能を有するMEMSデバイス2が完成する。
Thereafter, the above-described SOI wafer is cut and divided in a subsequent dicing process, whereby a plurality of
上記製造工程を経て作製されたMEMSデバイス2を実装するパッケージ3は、図1のように、実装するMEMSデバイス2と同等の外形寸法を有する台座部19と、台座部19の、MEMSデバイス2のリードピン挿通孔17に対応する位置に設けられたリードピン20で構成されている。
As shown in FIG. 1, the package 3 for mounting the
リードピン20は台座部19を貫通する直線状のストレートピンで互い平行に並設されており、リードピン20の、台座部19のMEMSデバイス2が実装される側の端面20aは、台座部19のMEMSデバイス実装面19aから600μm突出した位置にある。
The lead pins 20 are linear straight pins that pass through the
そして、図2のように、パッケージ3のリードピン20にMEMSデバイス2のリードピン挿通孔17を嵌め込むことによってパッケージ3に対するMEMSデバイス2の位置アライメントを行い、エポキシ樹脂等の接着剤(図示せず)を介してMEMSデバイス2をパッケージ3の台座部19上に接着固定する。
Then, as shown in FIG. 2, the lead
最後に、各リードピン20の端面20aとMEMSデバイス2の電極パッド(圧電アクチュエータ部12a、12b、12c、12dの上部電極11a、11b、11c、11d)をボンディングワイヤ21で接続し、光偏向器モジュール1が完成する。なお、必要に応じて光学窓付きの封止キャップをMEMSデバイス2上方に、台座部19と一体に配設する。
Finally, the
次に、上記光偏向器モジュールについて行った動作試験及びその試験結果について説明する。外部電源から光偏向器モジュール1のリードピン20及びボンディングワイヤ21を介して、分離独立して設けられた4箇所の圧電アクチュエータ部12a、12b、12c、12dのうち2箇所の圧電アクチュエータ部12a、12bに正弦波のバイアス電圧を印加した。印加電圧は周波数5kHz、振幅(Vpp)20Vであった。
Next, an operation test performed on the optical deflector module and a test result thereof will be described. Two
同時に、他の2個所の圧電アクチュエータ部12c、12dに前記印加電圧と周波数及び振幅が同一で位相のみが異なる(逆位相)正弦波のバイアス電圧を印加し、そのときのミラー部13の回転振動について検証を試みた。
At the same time, a bias voltage of a sine wave having the same frequency and amplitude as the applied voltage but different in phase (reverse phase) is applied to the other two
検証方法として、ミラー部13の反射面にHe−Neレーザからのレーザ光を照射し、該ミラー部13の反射面で反射された反射光を所定の距離をおいて配置されたスクリーンに投影することによりミラー部13の回転角度を算出した。その結果、回転角度は±10°であることがわかった。
As a verification method, the reflecting surface of the
つまり、本実施例の光偏向器モジュール1は、MEMSデバイス2の電圧アクチュエータ部12a、12b、12c、12dの駆動周波数を弾性支持部16a、16bを含むミラー部13の機械的共振周波数(5kHz)と一致させることにより、低電圧駆動でもミラー部13の回転振動の回転角を大きくできることが実証できた。
That is, in the
同時に、MEMSデバイスのパッケージに対する実装時に、MEMSデバイスのリードピン挿通孔にパッケージのリードピンを挿通することにより、MEMSデバイスのパッケージに対する実装位置のアライメントが自動的に且つ高精度に行われる。 At the same time, by inserting the lead pins of the package into the lead pin insertion holes of the MEMS device at the time of mounting the MEMS device on the package, alignment of the mounting position with respect to the package of the MEMS device is performed automatically and with high accuracy.
そのため、本発明の光偏向器モジュールを備えたレーザ走査光学系においては、光偏向器モジュールを支持するホルダーの光偏向器モジュール保持部の形状寸法を光偏向器モジュールの外形寸法に合致させることにより、光偏向器モジュールがホルダーに支持されるとレーザ走査光学系における光偏向器モジュールの光学的アライメントが自動的に、且つ高精度に行われる。つまり、レーザ走査光学系における光偏向器モジュールの光学的アライメントが容易に精度良くできる。 Therefore, in the laser scanning optical system provided with the optical deflector module of the present invention, by matching the shape dimension of the optical deflector module holding portion of the holder that supports the optical deflector module with the external dimension of the optical deflector module. When the optical deflector module is supported by the holder, the optical alignment of the optical deflector module in the laser scanning optical system is automatically performed with high accuracy. That is, the optical alignment of the optical deflector module in the laser scanning optical system can be easily and accurately performed.
図4は、実施例2に係るパッケージを示す概略図である。なお、実施例2は、使用するMEMSデバイスの構造及び製造工程が上記実施例1で使用したものと同一であると共に、MEMSデバイスのパッケージに対する実装方法も実施例1と同様に行われ、パッケージの形状のみが異なる。よって、以下、パッケージの説明のみを行い、MEMSデバイスの説明、及びMEMSデバイスのパッケージに対する実装方法は省略する。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a package according to the second embodiment. In Example 2, the structure and manufacturing process of the MEMS device to be used are the same as those used in Example 1, and the mounting method of the MEMS device on the package is performed in the same manner as in Example 1. Only the shape is different. Therefore, only the description of the package will be given below, and the description of the MEMS device and the mounting method for the package of the MEMS device will be omitted.
図4より、パッケージ3に設けられたリードピン20が台座部19のMEMSデバイスを実装する面から突出しており、台座部19の反対側の面に略平行に且つ外側に向かって略直角に折り曲げられている。このパッケージを使用した実施例2の光偏向器モジュールは回路基板に対して表面実装に適している。
As shown in FIG. 4, the
図5は、実施例3に係るパッケージを示す概略図である。なお、実施例3は、使用するMEMSデバイスの構造及び製造工程が上記実施例1及び2で使用したものと同一であると共に、MEMSデバイスのパッケージに対する実装方法も実施例1及び2と同様に行われ、パッケージの形状のみが異なる。よって、以下、パッケージの説明のみを行い、MEMSデバイスの説明、及びMEMSデバイスのパッケージに対する実装方法は省略する。 FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a package according to the third embodiment. In Example 3, the structure and manufacturing process of the MEMS device to be used are the same as those used in Examples 1 and 2, and the method for mounting the MEMS device on the package is the same as in Examples 1 and 2. Only the shape of the package is different. Therefore, only the description of the package will be given below, and the description of the MEMS device and the mounting method for the package of the MEMS device will be omitted.
図5より、パッケージ3に設けられたリードピン20が台座部19のMEMSデバイスを実装する面から突出しており、台座部19の反対面側からは平板化されたリードピン20が該反対面及び側面に沿って折り曲げられている。このパッケージを使用した実施例2の光偏向器モジュールは回路基板に対して印刷ハンダリフローによる表面実装に適している。
From FIG. 5, the
図6は、実施例4に係るパッケージを示す概略図である。なお、実施例4は、使用するMEMSデバイスの構造及び製造工程が上記実施例1、2、及び3で使用したものと同一であると共に、MEMSデバイスのパッケージに対する実装方法も実施例1、2、及び3と同様に行われ、パッケージの形状のみが異なる。よって、以下、パッケージの説明のみを行い、MEMSデバイスの説明、及びMEMSデバイスのパッケージに対する実装方法は省略する。 FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a package according to the fourth embodiment. In Example 4, the structure and manufacturing process of the MEMS device to be used are the same as those used in Examples 1, 2, and 3, and the mounting method for the MEMS device package is also described in Examples 1, 2, and 3. And 3 and only the shape of the package is different. Therefore, only the package will be described below, and the description of the MEMS device and the mounting method of the MEMS device on the package will be omitted.
図6より、リードピン20は台座部19を貫通する直線状のストレートピンであるが、リードピン20の配置が、各リードピン20を頂点とする四角形の互いに対向する頂角同士が等角度とならないような非対称の配置となっている。これに伴って、MEMSデバイスのリードピン挿通孔もリードピン20に対応した位置に設けられる。
As shown in FIG. 6, the
そのため、MEMSデバイスのパッケージに対する実装方向が一義的に決まり、誤った向きの実装によって発生する電気的不具合を防止することができる。特に、MEMSデバイスの面方向の構造が非対称である場合は必須となるパッケージ構成である。 Therefore, the mounting direction of the MEMS device with respect to the package is uniquely determined, and an electrical failure caused by mounting in the wrong direction can be prevented. In particular, the package configuration is indispensable when the structure of the surface direction of the MEMS device is asymmetric.
以上詳細に説明したように、本発明のMEMSモジュールは、パッケージに設けられたリードピンをMEMSデバイスの実装時の位置決合わせにも使用するものであり、そのためパッケージを大きくすることなく高精度に位置合わせを行うことができる。 As described above in detail, the MEMS module of the present invention uses the lead pins provided in the package for positioning at the time of mounting the MEMS device. Therefore, the MEMS module can be positioned with high accuracy without enlarging the package. Can be combined.
また、MEMSデバイスのパッケージに対する実装時の位置合わせに使用されるリードピン挿通孔は、MEMSデバイスの可動部を支持する枠部に、該MEMSデバイスの製造プロセスの工程内で形成される。そのため、MEMSデバイスにリードピン挿通孔を形成するためだけの別個のプロセスを必要としない。 In addition, the lead pin insertion hole used for alignment at the time of mounting on the package of the MEMS device is formed in the frame portion that supports the movable portion of the MEMS device within the process of the manufacturing process of the MEMS device. Therefore, a separate process only for forming the lead pin insertion hole in the MEMS device is not required.
また、パッケージに設けられたリードピンをMEMSデバイスの実装時の位置決合わせに使用するため、製造設備に従来のような、撮像カメラを含めた画像認識手段を搭載する必要がない。 In addition, since the lead pins provided in the package are used for positioning at the time of mounting the MEMS device, it is not necessary to mount image recognition means including an imaging camera as in the conventional case in the manufacturing facility.
また、パッケージをMEMSデバイスと同等の大きさにすることができるため、MEMSデバイスが実装されたMEMSモジュールを小型化することが可能になると共に、MEMSデバイスに設けられた電極パッドとハウジングに設けられたリードピンの距離が短縮されて電極パッドとリードピンを接続してMEMSデバイスとハウジングの電気的導通を図るボンディングワイヤの架空配線の距離が短くなり、優れた高周波特性を実現すると共に電力損失が少なくなる。ボンディングワイヤの短縮化は材料コストの低減にも寄与する。 Further, since the package can be made the same size as the MEMS device, the MEMS module on which the MEMS device is mounted can be downsized, and the electrode pad and the housing provided on the MEMS device are provided. The distance between the lead pins is shortened, and the distance between the overhead wires of the bonding wires that connect the electrode pads and the lead pins to establish electrical continuity between the MEMS device and the housing is shortened, realizing excellent high frequency characteristics and reducing power loss. . Shortening the bonding wire also contributes to a reduction in material costs.
また、パッケージの台座部の、MEMSデバイスの実装面からのリードピンの突出長をMEMSデバイスの厚み+αとすることで、ボンディングワイヤのループ状に膨らんだ配線を解消することができ、優れた高周波特性を有すると共に電力損失が少ないMEMSモジュールを実現することができる。 In addition, by setting the protrusion length of the lead pin from the mounting surface of the MEMS device to the thickness of the MEMS device + α, the wiring swelled in a loop shape of the bonding wire can be eliminated, and excellent high frequency characteristics And a MEMS module with low power loss.
更に、MEMSデバイスのリードピン挿通孔の近傍に電極パッドを設けることにより、該電極パッドとリードピンの接続をハンダや導電性ペーストを介して行うことが可能となり、ボンディングワイヤを必要としないワイヤレス給電も可能である。 Furthermore, by providing an electrode pad near the lead pin insertion hole of the MEMS device, it is possible to connect the electrode pad and the lead pin via solder or conductive paste, and wireless power feeding that does not require a bonding wire is also possible It is.
1 光偏向器モジュール
2 MEMSデバイス
3 パッケージ
4 SOI基板
5 中間酸化膜層
6 支持層
7 活性層
8a、8b SiO2膜
9 下部電極
9a、9b、9c、9d、9e 下部電極
10 圧電膜
10a、10b、10c、10d 圧電膜
11 上部電極
11a、11b、11c、11d 上部電極
12a、12b、12c、12d 圧電アクチュエータ部
13 ミラー部
14 Al膜
15a、15b、15c、15d 振動部
16a、16b 弾性支持部
17 リードピン挿通孔
17a、17b リードピン挿通孔
18 揺動空間
19 台座部
19a MEMSデバイス実装面
20 リードピン
20a 端面
21 ボンディングワイヤ
1
Claims (4)
電極パッド及び前記リードピンに対応する位置にリードピン挿通孔を設けたMEMSデバイスを有し、
前記リードピン挿通孔に前記リードピンが挿通されて前記MEMSデバイスが前記台座部に載置されると共に前記リードピンと前記電極パッドが電気的に接続されていることを特徴とするMEMSモジュール。 A package including a pedestal part and a plurality of lead pins penetrating the pedestal part;
A MEMS device having a lead pin insertion hole at a position corresponding to the electrode pad and the lead pin,
The MEMS module, wherein the lead pin is inserted into the lead pin insertion hole, the MEMS device is placed on the pedestal portion, and the lead pin and the electrode pad are electrically connected.
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