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公開番号2024100800
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-26
出願番号2024075653,2021549450
出願日2024-05-08,2019-02-22
発明の名称等角狭窄スルービアを用いた完全対称多投スイッチ
出願人メンロ・マイクロシステムズ・インコーポレーテッド,MENLO MICROSYSTEMS,INC.
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B81B 7/00 20060101AFI20240719BHJP(マイクロ構造技術)
要約【課題】装置の動作・保管温度範囲に亘って装置と外部環境との間で密閉封止が維持される密封封止コンポーネントを提供する。
【解決手段】密閉封止コンポーネントは、ガラス基板と、ガラス基板に対応付けられ、少なくとも1つの電気ポートを有する装置と、ガラス蓋体とを備え得る。ガラス蓋体は、少なくとも1つの側壁を有し得る。ガラス蓋体は、ガラス蓋体の上面からガラス柱の底面までガラス蓋体を通過して延在する成形された空隙を有し得る。導電プラグは、空隙内に配置され、空隙を密閉封止するよう構成され得る。導電プラグは、電気ポートに電気的に接続され得る。ガラス蓋体が上記ガラス基板上に上記少なくとも1つの側壁を間に挟んで配置されて、装置を取り囲む空洞部が形成され得る。側壁がガラス基板及び上記ガラス蓋体に接触して密閉封止されることにより、空洞部内の第1の環境が空洞部の外部の第2の環境に対して隔離され得る。
【選択図】図1C
特許請求の範囲【請求項１】
ガラス基板と、
前記ガラス基板に対応付けられ、少なくとも１つの電気ポートを有する装置と、
ガラス蓋体と、
少なくとも１つの側壁と、
前記ガラス蓋体及びガラス柱を通過して前記ガラス蓋体の上面から前記ガラス柱の底面まで延在する空隙と、
前記空隙内に配置され、前記少なくとも１つの電気ポートに電気的に接続され且つ前記空隙を密閉封止するよう構成された導電プラグと、を備え、
前記ガラス蓋体及び前記ガラス基板が前記少なくとも１つの側壁を間に挟んで配置されて、前記装置を取り囲む空洞部が形成され、前記少なくとも１つの側壁が前記ガラス基板及び前記ガラス蓋体に接触して密閉封止されることにより、前記空洞部内の第１の環境が前記空洞部の外部の第２の環境に対して隔離され、前記導電プラグが前記電気ポートに接触した、密閉封止コンポーネント。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記装置は、（ｉ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）による装置、（ｉｉ）ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）による装置、及び（ｉｉｉ）オームスイッチのうちのいずれか１つである、密閉封止コンポーネント。
【請求項３】
請求項１に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記密閉封止は、ヘリウムリークレートの測定値が１．０×１０
－６
（ａｔｍ－ｃｍ）
３
／秒未満となるよう構成された、密閉封止コンポーネント。
【請求項４】
請求項１に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記ガラス基板及び前記ガラス蓋体は、（ｉ）二酸化ケイ素（ＳｉＯ
２
）、（ｉｉ）溶融シリカ、（ｉｉｉ）シリカガラス、（ｉｖ）石英、（ｖ）ナトリウム添加ガラス、及び（ｖｉ）ホウケイ酸ガラスのうちの１つ以上からなる、密閉封止コンポーネント。
【請求項５】
請求項１に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記装置は、一連の蒸着リソグラフィーパターンエッチング処理を用いて前記ガラス基板上に一体化されることにより前記ガラス基板に対応付けられる、密閉封止コンポーネント。
【請求項６】
請求項１に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記導電プラグは、金属熱圧着により、前記少なくとも１つの電気ポートに電気的に接続されている、密閉封止コンポーネント。
【請求項７】
請求項１に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記側壁と、前記ガラス基板及び前記ガラス蓋体の一方又は両方との間の接合は、（ｉ）金属圧着、（ｉｉ）共晶接合、（ｉｉｉ）レーザ接合、（ｉｖ）ガラスフリット、及び（ｖ）陽極基板接合のうちの１つにより実施される、密閉封止コンポーネント。
【請求項８】
請求項１に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記空隙は砂時計形状であり、前記導電プラグ及び前記空隙は等角狭窄ビア（ＣＰＶ）を形成する、密閉封止コンポーネント。
【請求項９】
請求項１に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記ガラス蓋体は、前記ガラス蓋体の上面に配置された再配線層をさらに備え、当該再配線層は前記導電プラグに電気的に接続されている、密閉封止コンポーネント。
【請求項１０】
請求項９に記載の密閉封止コンポーネントにおいて、
前記再配線層は、金、アルミニウム、及び銅のうちの少なくとも１つからなる、密閉封止コンポーネント。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
スイッチなどの特定の装置は、制御されていない動作環境条件に晒されると、信頼性及び一貫性のある動作を行わない可能性がある。湿気や汚物により、早い段階での装置故障が増加し得る。したがって、一般的にはこのような装置は保護パッケージ内に収め、少なくともある程度、内部装置環境を外部環境から隔離することが行われている。しかし、上記パッケージングは特定の弱点に影響される可能性がある。例えば、パッケージの継ぎ目は、パッケージ内部と外部環境との間で漏れが生じるきっかけとなり得る。上記装置を外部環境における構成要素と電気的に接続する際に、当該電気接続は、外部環境から装置環境内そして当該装置へと経由する必要がある。装置パッケージには、パッケージ壁内に成形された空隙である１つ又は複数の「ビア」が用いられることがあり、これにより、導体がパッケージを通して外部環境から装置環境へと引き込まれる。このようなビアは、一般的には、外部環境が装置環境に作用するための機会を提供する。ビアを用いてパッケージ壁を通じた電気接続を実装する技術として、めっきビアが知られている。めっきビアは、典型的には、パッケージ壁内に形成された円筒状の空隙であって、その壁に金属を蒸着させ、成長させ、又は配置したものである。めっきビアは、パッケージの外部からパッケージの内部への導電経路を提供するが、パッケージの外部から内部への空隙が残ってしまう。ビアを封止する努力がなされたとしても、ビア内でのパッケージ及び導体の膨張及び収縮により、極度の動作・保管温度に亘って当該封止を維持することは困難となり得る。
続きを表示（約 2,000 文字）【発明の概要】
【０００２】
本明細書に記載する実施形態は、密閉封止された空洞部内に装置を包含する装置パッケージに関するものである。上記空洞部は上記装置を装置環境内に取り囲み、当該装置を外部環境から隔離する。上記装置から上記外部環境内の各構成要素への電気接続は、上記装置パッケージ内の各ビアを介して実現される。これらのビアは、上記装置と外部環境との間で密閉封止がなされるように構成され、上記装置の動作・保管温度範囲に亘って当該封止が維持されるように構成される。
【０００３】
一実施形態では、上記密閉封止は等角狭窄ビア（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｐｉｎｃｈｅｄｖｉａ：ＣＰＶ）により実現し得るものであり、当該ＣＰＶは、上記ビアが通過するパッケージ材料とＣＰＶの材料との熱膨張係数（ＣＴＥ）の差に適応するよう構成される。上記ＣＰＶを上記装置上方のパッケージ壁内に配置することで、電気ポートへの直接のアクセスが可能となり、装置ポートに至るまでに信号経路が装置基板を横断する必要がなくなる。
【０００４】
本発明の一態様は、ガラス基板と、上記ガラス基板に対応付けられた装置とを備える密閉封止コンポーネントであってもよい。上記装置は、少なくとも１つの電気ポートを有し得る。上記密閉封止コンポーネントは、さらに、ガラス蓋体と、少なくとも１つの側壁と、上記ガラス蓋体及びガラス柱を通過して上記ガラス蓋体の上面から上記ガラス柱の底面まで延在する空隙と、上記空隙内に配置された導電プラグとを備え得る。上記導電プラグは、上記少なくとも１つの電気ポートに電気的に接続され且つ上記空隙を密閉封止するよう構成され得る。上記ガラス蓋体及び上記ガラス基板が上記少なくとも１つの側壁を間に挟んで配置されて、上記装置を取り囲む空洞部が形成され得る。上記少なくとも１つの側壁が上記ガラス基板及び上記ガラス蓋体に接触して密閉封止されることにより、上記空洞部内の第１の環境が上記空洞部の外部の第２の環境に対して隔離され、上記導電プラグが上記電気ポートに接触し得る。
【０００５】
上記装置は、（ｉ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）による装置、（ｉｉ）ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）による装置、及び（ｉｉｉ）オームスイッチのうちのいずれか１つであってもよい。上記密閉封止は、ヘリウムリークレートの測定値が１．０×１０
－６
（ａｔｍ－ｃｍ）
３
／秒未満となるよう構成されてもよい。上記ガラス基板及び上記ガラス蓋体は、（ｉ）二酸化ケイ素（ＳｉＯ
２
）、（ｉｉ）溶融シリカ、（ｉｉｉ）シリカガラス、（ｉｖ）石英、（ｖ）ナトリウム添加ガラス、及び（ｖｉ）ホウケイ酸ガラスのうちの１つ以上からなってもよい。上記装置は、一連の蒸着リソグラフィーパターンエッチング処理を用いて上記ガラス基板上に一体化されることにより上記ガラス基板に対応付けられてもよい。
【０００６】
上記導電プラグは、金属熱圧着により、上記少なくとも１つの電気ポートに電気的に接続されてもよい。
【０００７】
上記側壁と、上記ガラス基板及び上記ガラス蓋体の一方又は両方との間の接合は、（ｉ）金属圧着、（ｉｉ）共晶接合、（ｉｉｉ）レーザ接合、（ｉｖ）ガラスフリット、及び（ｖ）陽極ウエハ接合のうちの１つにより実施されてもよい。
【０００８】
上記空隙は砂時計形状であってもよく、上記導電プラグ及び上記空隙は等角狭窄ビア（ＣＰＶ）を形成してもよい。上記ガラス蓋体は、上記ガラス蓋体の上面に配置された再配線層をさらに備え、当該再配線層は上記導電プラグに電気的に接続されてもよい。上記再配線層は、金、アルミニウム、及び銅のうちの少なくとも１つからなってもよい。上記空隙は、上記ガラス蓋体の上記上面により画定される面内で、直径が５００μｍ未満であってもよい。上記空洞部のうち、上記ガラス蓋体及び上記少なくとも１つの側壁によって画定される部分は、上記ガラス蓋体及び上記少なくとも１つの側壁が単一の一体化された構成をなすように形成されてもよい。上記空洞部のうち、上記ガラス基板及び上記少なくとも１つの側壁によって画定される部分は、上記ガラス基板及び上記少なくとも１つの側壁が単一の一体化された構成をなすように形成されてもよい。
【０００９】
上記装置は、（ｉ）単投オームスイッチ及び（ｉｉ）多投オームスイッチのうちの１つからなってもよい。上記装置は、金属、ポリシリコン、又はその両方からなってもよい。
【００１０】
上記ＣＰＶの上記導電プラグが膨張又は収縮することにより、上記ガラス蓋体の熱膨張係数（ＣＴＥ）と上記導電プラグのＣＴＥとの差を緩和してもよい。上記装置は、２つ以上の個別装置からなってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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