(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
チップ実装部と、
前記ベース部を前記チップ実装部に接続する１つまたは複数の屈曲部と、
前記ベース部から前記チップ実装部の方へ伸びる第１の複数の突起と、
前記チップ実装部から前記ベース部の方へ伸びて、第１の複数の突起によって形成される隙間に入り込んでいる第２の複数の突起と
を備えるインターポーザ・チップ。
【請求項２】
請求項１に記載のインターポーザ・チップ装置であって、前記ベース部、前記チップ実装部、前記第１及び第２の複数の突起が隙間を形成し、前記第１及び第２の複数の突起が近付いたり離れたりするときに隙間を通じて流体が押し出され及び引き込まれ、これにより、前記第１および第２の複数の突起が、前記ベース部に対する前記チップ実装部の動きをスクイーズ膜減衰させるよう構成されているインターポーザ・チップ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のインターポーザ・チップ装置であって、前記第１および第２の複数の突起は、前記第１の複数の突起の面が前記第２の複数の突起の面に対向するように配置された全体的に平らな構造を含み、
前記第１および第２の複数の突起の前記全体的に平らな構造が、前記インターポーザ・チップによって形成される平面に対して直角であるインターポーザ・チップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]この出願は、２０１０年１１月２３日に出願された米国仮出願第６１／４１６，４８５号の優先権の利益を主張し、この出願の開示は、参照して本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[0002]過酷な環境で使用される感知システムは、通常、その環境からの何らかの形の分離を必要とする。例えば、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）は、振動および／または大きな衝撃にさらされることが多い。したがって、一般に、ＩＭＵからの振動および／または大きな衝撃を減衰させるために振動絶縁システムが使用される。
【０００３】
[0003]従来の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ＩＭＵは、ＩＭＵ筺体を内部構成要素から切り離す振動絶縁装置を含むことができる。この振動絶縁装置は、一般に、広い温度範囲（−５５℃から８５℃）にわたって相当な量の振動を吸収しかつ減衰させる（例えば、ほぼ決定的に減衰される）ことができるエラストマ材料である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]１つの例では、インターポーザ・チップが提供される。インターポーザ・チップは、ベース部とチップ実装部を含む。インターポーザ・チップは、また、ベース部をチップ実装部に接続する１つまたは複数の屈曲部を含む。さらに、第１の複数の突起がベース部からチップ実装部の方へ伸び、第２の複数の突起がチップ実装部からベース部の方へ延びて、第１の複数の突起によって形成された隙間に入り込んでいる。
【０００５】
[0005]図面は例示の実施形態を図示しているだけであるので範囲を限定するものと考えられるべきでないという理解のもとで、例示の実施形態が、添付の図面を用いて追加の特性および細部とともに説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[0006]振動絶縁インターポーザ・ダイを含むシステムの一例の斜視図である。
【図２】[0007]慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を一緒に構成することができる図１のインターポーザ・ダイおよびセンサチップの一例の断面図である。
【図３Ａ】[0008]図１のインターポーザの一例の上面図である。
【図３Ｂ】[0009]図１のインターポーザの他の例の上面図である。
【図３Ｃ】[0010]図１のインターポーザのさらに他の例の上面図である。
【図４Ａ】[0011]図３Ａのインターポーザの一部の図であり、特に、スクイーズ膜減衰用の複数の突起を図示している。
【図４Ｂ】図３Ａのインターポーザの一部の図であり、特に、スクイーズ膜減衰用の複数の突起を図示している。
【図５】[0012]振動絶縁インターポーザ・ダイを有するＩＭＵを含む電子装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0013]慣行に従って、説明される様々な特徴は、一定の拡大比で描かれないで、例示の実施形態に関係がある特定の特徴を強調するように描かれている。
[0014]次の詳細な説明では、詳細な説明の一部を形成し、説明に役立つ特定の実施形態が実例として示されている添付の図面を参照する。しかし、理解されるべきことであるが、他の実施形態が利用されることがあり、また論理的、機械的、および電気的な変更が加えられることがある。さらに、図および明細書に表わされた方法は、個々のステップが実施される順序を限定するものとして解釈されるべきでない。したがって、次の詳細な説明は、限定の意味で理解されるべきでない。
【０００８】
[0015]以下で説明される実施形態は、センサチップと回路基板の間に取り付け可能な振動絶縁インターポーザ・ダイに関する。インターポーザ・ダイは、回路基板に取り付けるベース部と、チップを取り付けるためのチップ実装部とを含むことができる。いくつかの例では、インターポーザ・ダイは、また、ベース部をチップ実装部に接続しかつそれらの間の相対的な動きを可能にする１つまたは複数の屈曲部を含むことができる。インターポーザ・ダイは、また、ベース部とチップ実装部の間の相対的な動きをスクイーズ膜減衰させることができる。
【０００９】
[0016]図１は、振動絶縁インターポーザ・ダイ１０２を含むシステム１００の一例の斜視図である。振動絶縁インターポーザ・ダイ１０２（また本明細書で「インターポーザ・ダイ」または単に「インターポーザ」とも呼ばれる）は、チップ１０４（例えば、センサチップ）と基板１０６（例えば、回路基板）の間に取り付けられるように構成可能であり、基板１０６にチップ１０４を物理的に接続するものとして機能することができる。このように、チップ１０４はインターポーザ１０２に付けることができ、インターポーザ１０２は基板１０６に付けることができる。したがって、インターポーザ１０２は、半田、陽極結合、または他の材料などの任意の適切なダイアタッチを使用して基板１０６とチップ１０４に付けることができる。いくつかの例では、基板１０６とチップ１０４の間の電気的接続は、インターポーザ１０２を通して経路設定されることがある。これらの例では、インターポーザ１０２は、チップ１０４および基板１０６への電気接続と、チップ１０４と基板１０６の間の電気接続とを可能にする適切な配線、基板貫通ビア、エッジ相互接続、または他の相互接続、並びに導電性パッドなどであってもよい。インターポーザ１０２は、シリコン、ガラス、または他の基板などの任意の適切な材料で構成可能である。
【００１０】
[0017]図２は、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を一緒に構成することができる図１のインターポーザ１０２およびチップ１０４の一例の断面図である。この例では、チップ１０４は、少なくとも３個の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ジャイロスコープと少なくとも３個のＭＥＭＳ加速度計とを含むセンサチップを備えることができ、各ジャイロスコープおよび加速度計は３つの直交軸（例えば、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸）のうちの１つに関して感知するように方向付けされている。チップ１０４は、インターポーザ１０２のチップ実装部２０２に取り付けることができる。インターポーザ１０２は、また、基板１０６に取り付けるように構成されたベース部２０４を含むことができる。
【００１１】
[0018]図３Ａ〜３Ｃは、図１のインターポーザ１０２の例の上面図である。上で言及されたように、インターポーザ１０２は、ベース部２０４とチップ実装部２０２を含むことができる。インターポーザ１０２は、また、チップ実装部２０２をベース部２０４に接続する１つまたは複数の屈曲部３０２（例えば、バネ部材）を含むことができる。
【００１２】
[0019]１つまたは複数の屈曲部３０２は、ベース部２０４およびチップ実装部２０２に接続された細長い折畳み部材を含むことができる。それに加えて、１つまたは複数の屈曲部３０２の構造（例えば、折畳み構造）は、チップ実装部２０２がベース部２０４に対して動くことができるようにすることができる。この動きによって、インターポーザ１０２が、例えば基板１０６とチップ１０４の熱膨張係数の差によって生じる応力を吸収することができるようになる。その上、屈曲部３０２は、望ましい周波数より高い基板１０６中の周波数が実質的に吸収されてチップ１０４に伝えられないように設計することができる。１つの例では、インターポーザ１０２は、ほぼ１００Ｈｚより低い周波数がチップ１０４に伝えられ１００Ｈｚより高い周波数はインターポーザ１０２によって吸収されるように低いロールオフ周波数を持つことができる。いくつかの例では、インターポーザ１０２は、３つの直交軸のまわりの回転振動を含めて３つの直交軸に沿ったそのような振動を吸収するように設計されることがある。したがって、インターポーザ１０２は、チップ１０４に対して振動絶縁装置として働くことができる。
【００１３】
[0020]１つの例では、インターポーザ１０２は、チップ実装部２０２とベース部２０４の両方から外へ伸びる複数の突起３０４、３０６（例えば、フィン）を含むことができる。例えば、第１の複数の突起３０４は、互いに対向する面を持つように配置された複数の全体的に平らな構造、例えばフィンなどを備えることができる。さらに、対向面は、互いに接近し、かつチップ実装部２０２とベース部２０４の間の相対的な動きによって対向面が互いに近づいたり離れたりするように方向付けされることがある。２つの面によって流体（例えば、気体）が２つの面の間のギャップから押し出されたりギャップに引き込まれたりするようになるので、近づいたり離れたりする対向面のこの動きは、スクイーズ膜減衰を引き起こすことができる。
【００１４】
[0021]図４Ａおよび４Ｂは、図３Ａのインターポーザ１０２の一部の図であり、特に、複数の突起３０４、３０６を図示している。複数の突起は、ベース部２０４からチップ実装部２０２の方へ伸びる第１の複数の突起４０２‐１、４０２‐２と、チップ実装部２０２からベース部２０４の方へ伸びる第２の複数の突起４０４‐１、４０４‐２とを含む。図４Ｂに示されるように、第１および第２の複数の突起４０２‐１、４０２‐２、４０４‐１、４０４‐２はそれぞれ、全体的に平らなフィンを備える。全体的に平らなフィンは、ベース部２０４またはチップ実装部２０２からそれぞれ外へ垂直に伸びる。さらに、一方の側からの突起４０２‐１、４０２‐２は、反対方向に伸びる突起４０４‐１、４０４‐２の隙間に入り込んでいる。すなわち、ベース部２０４から伸びる突起４０２‐１、４０２‐２は、チップ実装部２０２から伸びる突起の間に伸び、チップ実装部２０２から伸びる突起４０４‐１、４０４‐２は、ベース部２０４から伸びる突起の間に伸びている。したがって、突起４０２‐１の面は、突起４０４‐１の面に対向している。このようにして、突起４０２‐１が突起４０４‐１に近づいたり離れたりするとき、突起４０２‐１、４０４‐１の間の流体は、突起間のギャップから押し出されたりギャップに引き込まれたりする。この流体の行動は、突起４０２‐１、４０４‐１の動きのスクイーズ膜減衰を引き起こす。このスクイーズ膜減衰は、互いに近づいたり離れたりする方向での突起４０２‐１、４０４‐１の動きによって起こるので、突起４０２‐１、４０４‐１は主にこの方向で減衰を与えるが、その方向に直交する方向ではほとんどまたは全く減衰を与えないことがある。したがって、インターポーザ１０２は、複数のサブセットの突起を含み、これらの複数のサブセットは、異なる方向で減衰を与えるように異なる方向に向けられる。例えば、第１のサブセットの突起４０２‐１は、第１の方向に向けられることがあり、第２のサブセットの突起４０２‐２は、第１の方向に対して直角の第２の方向に向けられることがある。ベース部２０４から伸びる第１のサブセットの突起４０２‐１は、チップ実装部２０２から伸びる対応する第３のサブセットの突起４０４‐１を有し、ベース部２０４から伸びる第２のサブセットの突起４０２‐２は、チップ実装部２０２から伸びる対応する第４のサブセットの突起４０４‐２を有する。したがって、第１のサブセット４０２‐１および第３のサブセット４０４‐１は、第１の方向で減衰を与えることができ、第２のサブセット４０２‐２および第４のサブセット４０４‐２は、第１の方向に対して直角の第２の方向で減衰を与えることができる。
【００１５】
[0022]再び図３Ａ〜３Ｃを参照すると、インターポーザ１０２は、様々な方向に向けられた突起３０４、３０６を含むことができる。例えば、図３Ａのインターポーザ１０２では、突起３０４、３０６は矩形（例えば、正方形）のパターンで配置されている。図３Ａで、第１の複数の突起３０４は、チップ実装部２０２から伸び、第２の複数の突起３０６は、ベース部２０４から伸びる。第１の複数の突起３０４は、第１の方向に伸びる第１のサブセット、第２の方向に伸びる第２のサブセット、第３の方向に伸びる第３のサブセット、および第４の方向に伸びる第４のサブセットを含み、第２の方向は第１の方向に対して直角であり、第３の方向は第１の方向と反対の方向へ延び、さらに第４の方向は第２の方向と反対の方向に延びる。また、第１、第２、第３、および第４の方向は、インターポーザ１０２によって形成される平面内にある。すなわち第１、第２、第３、および第４のサブセットの平らな表面は、インターポーザ１０２によって形成される平面に対して全体的に直角に方向付けされる。第２の複数の突起３０６は、第１のサブセットの隙間の中へ伸びる第５のサブセット、第２のサブセットの隙間の中へ伸びる第６のサブセット、第３のサブセットの隙間の中へ伸びる第７のサブセット、および第４のサブセットの隙間の中へ伸びる第８のサブセットを含む。したがって、第５のサブセットは第３の方向に伸び、第６のサブセットは第４の方向に伸び、第７のサブセットは第１の方向に伸び、第８のサブセットは第２の方向に伸びる。このようにして、インターポーザ１０２は、インターポーザ１０２によって形成される平面内の２つの直交方向でスクイーズ膜減衰を与えることができる。
【００１６】
[0023]図３Ｂは、他の例を示し、突起３０４、３０６は円形パターンに配置されている。したがって、第１の複数の突起３０４は、チップ実装部２０２から半径方向外向きに伸びる。第２の複数の突起３０６は、ベース部２０４から半径方向内向きに伸びる。図示のように、第２の複数の突起３０６は、第１の複数の突起３０４の隙間の中へ伸びている。４個の屈曲部３０２が、ベース２０４をチップ実装部２０２にフレキシブルに接続するのが示されている。しかし、他の数および／または向きの屈曲部が使用可能である。したがって、ベース部２０４に対するチップ実装部２０２の回転、並びにほとんどの方向でのインターポーザ２０２の面に沿った横方向の動きは、突起３０４、３０６によって減衰されることがある。
【００１７】
[0024]図３Ｃは、さらに他の例を示し、突起３０４、３０６は、円形パターンに配置されて、チップ実装部２０２から半径方向外向きおよび内向きの動きを減衰させるように方向付けされている。第１の複数の突起３０４は、チップ実装部２０２から伸び、ベース部２０４から伸びる第２の複数の突起３０６の対応する面に対向する面を持っている。これらの面は、チップ実装部に対して半径方向外向きおよび内向きの動きを減衰させるように方向付けされている。４個の屈曲部３０２が、ベース部２０４をチップ実装部２０２にフレキシブルに接続するのが示されている。しかし、他の数および／または向きの屈曲部が使用可能である。
【００１８】
[0025]突起３０４、３０６のパターン、向き、数および形状寸法の特定の例が図３Ａ〜３Ｃに示されている。しかし、理解されるべきことであるが、突起３０４、３０６の他のパターン、向き、数、および形状寸法が使用可能である。１つの例では、突起３０４、３０６は、対向面が互いに１０ミクロン以下で離れているように配置される。他の例では、突起３０４、３０６は、対向面が互いに５ミクロン以下で離れているように配置される。これらの距離は、望ましいスクイーズ膜減衰を達成するために使用可能である。
【００１９】
[0026]再び図２を参照すると、インターポーザ１０２とチップ１０４の間に形成されるギャップ２０６は、インターポーザ１０２によって形成される平面に対して直角の方向でスクイーズ膜減衰を可能にすることができる。すなわち、チップ実装部２０２に対するベース部２０４の動き（例えば、図２に示されるように上下に）によって、ギャップ２０６内の流体（例えば、空気）がギャップ２０６から押し出されたりギャップに引き込まれたりするようになる。この流体の動きは、インターポーザ１０２によって形成される平面に対して直角の方向（例えば、ｚ軸）の動きをスクイーズ膜減衰させるように働くことができる。１つの例では、インターポーザ１０２とセンサチップ１０４の間のギャップ２０６は、１０ミクロン以下である。他の例では、インターポーザ１０２とセンサチップ１０４の間のギャップ２０６は、５ミクロン以下である。
【００２０】
[0027]再び図３Ａを参照すると、１つの例では、ベース部２０４は、インターポーザ１０２の周辺部を構成し、チップ実装部２０２はインターポーザ１０２の内部領域を構成する。突起３０４、３０６は、チップ実装部２０２とベース部２０４の間に配置される。１つの例では、突起３０４、３０６の間に形成された１つまたは複数の開口（例えば、ギャップ）は、空気にさらされる（例えば、インターポーザ１０２を取り囲む環境にさらされる）。空気が突起３０４、３０６の間でスクイーズ膜減衰に使用される例では、空気は温度につれて比較的ゆっくり変化する（液体またはエラストマに比べて）ので、減衰は温度範囲にわたって比較的一定であることがある。他の例では、チップ実装部がインターポーザの周辺部を構成することがあり、ベース部がインターポーザの内部領域を構成することがある。すなわち、いくつかの例では、チップ１０４は、インターポーザの周辺部に取り付けられることがあり、インターポーザは、内部領域の基板１０６に取り付けられることがある。他の例では、チップ実装部およびベース部の他の配置が使用可能である。
【００２１】
[0028]１つの例では、屈曲部３０２は、屈曲部３０２の共振を減衰させるために重合体を含む。いずれにしても、突起３０４、３０６は、チップ実装部２０２とベース部２０４の間の動き（例えば、振動）を減衰させることができる。
【００２２】
[0029]１つの例では、インターポーザ１０２は、半導体プロセスを使用して製作されることがある。例えば、インターポーザ１０２は、複数の将来インターポーザ・ダイを有するブランクウェーハから始めて形成されることがある。インターポーザ・ダイの各々は、ベース部２０４とチップ実装部２０２の間に開口（例えば、ギャップ）を形成するようにエッチングされることがある。このエッチングは、また、突起３０４、３０６および屈曲部３０２を画定することができる。次に、ウェーハは、個々のインターポーザ・ダイを形成するように単体化されることがある。次に、インターポーザ・ダイ１０２は、他のチップ１０４（例えば、センサチップ）および／または基板１０６（例えば、回路基板）に付けられてもよい（例えば、接着される）。
【００２３】
[0030]１つの例では、インターポーザ１０２は、インターポーザ１０２を貫通してチップ１０４を基板１０６に電気的に結合する電気相互接続を含むことがある。１つの例では、電気相互接続は、１つまたは複数の配線４０６を１つまたは複数の屈曲部３０２上に含むことができる。屈曲部上の配線４０６は、チップ実装部２０２上の接続部４０８（例えば、ダイパッド）をベース部２０４上の基板貫通ビア（ＴＳＶ）４１０と結合することができる。ダイパッド４０８は、チップ１０４に結合するように構成されることがあり、ＴＳＶ４１０は、インターポーザ１０２の底部側で基板１０６に結合するように構成されることがある。配線４０６は、屈曲部３０２に関連した動きに耐えるように構成可能である。したがって、チップ１０４は、インターポーザ１０２の電気相互接続を通して基板１０６に電気的に結合可能である。他の例では、インターポーザ１０２の縁部の垂直相互接続を含めて他の電気相互接続が使用されることがある。
【００２４】
[0031]図５は、振動絶縁インターポーザ・ダイを有するＩＭＵ７０６を含む電子装置７００のブロック図である。システム７００は、１つまたは複数の記憶装置７０４に結合された１つまたは複数の処理装置７０２を含むことができる。１つまたは複数の記憶装置は、１つまたは複数の処理装置７０２によって実行されたときハイブリッドまたは慣性ナビゲーション解決法を行うようなナビゲーション機能を処理装置７０２に実現させる命令を含むことができる。１つまたは複数の処理装置７０２は、また、インターポーザ・ダイ１０２のようなインターポーザ・ダイを含むことができるＩＭＵ１０４のようなＩＭＵ７０６に結合されることがある。したがって、ＩＭＵ７０６のセンサは、基板（例えば、回路基板）からの振動および温度変化から分離されることがある。電子装置７００は、また、他の装置と信号の送受信をするための入力および／または出力ポート７０８を含むことができる。いくつかの例では、電子装置７００は、また、衛星ナビゲーションシステム受信機のような他のセンサを含むことができる。１つの例では、電子装置７００は、航空機、自動車、携帯電話、または慣性データが望ましい他の装置のようなもっと大きな他の装置に一体化されるように構成されることがある。
【００２５】
[0032]１つまたは複数の処理装置７０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ（例えば、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ））、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）および他の処理装置などであることがある。１つまたは複数の処理装置７０２および電子装置７００が、或る特定の行為を行うように「構成」されることがあり、そのとき、１つまたは複数の記憶装置７０４は、１つまたは複数の処理装置７０２によって実行されたときその或る特定の行為をその１つまたは複数の処理装置７０２に行わせる命令を含んでいる。この命令は、例えば、ナビゲーションシステムの機能を実現することがある。この命令は、プロセッサ読取り可能命令および／またはデータ構造を格納するために使用される任意の適切なプロセッサ読取り可能媒体に格納されることがある。このプロセッサ読取り可能媒体は、１つまたは複数の記憶装置７０４および／または他の適切な媒体を含むことができる。適切なプロセッサ読取り可能媒体は、磁気または光媒体のような有形の媒体などであることがある。
【００２６】
[0033]本明細書で特定の実施形態が図示され説明されたが、同じ目的を達成するために計画されるどんな構成でも、示された特定の実施形態の代わりに用いられる可能性があることを、当業者は理解するであろう。したがって、この発明は特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることが、明白に意図されている。
［形態１］
ベース部と、
チップ実装部と、
前記ベース部を前記チップ実装部に接続する１つまたは複数の屈曲部と、
前記ベース部から前記チップ実装部の方へ伸びる第１の複数の突起と、
前記チップ実装部から前記ベース部の方へ伸びて、第１の複数の突起によって形成される隙間に入り込んでいる第２の複数の突起と
を備えるインターポーザ・チップ。
［形態２］
形態１に記載のインターポーザ・チップ装置であって、前記第１および第２の複数の突起が、前記ベース部に対する前記チップ実装部の動きをスクイーズ膜減衰させるよう構成されているインターポーザ・チップ装置。
［形態３］
形態１に記載のインターポーザ・チップ装置であって、前記第１および第２の複数の突起は、前記第１の複数の突起の面が前記第２の複数の突起の面に対向するように配置された全体的に平らな構造を含み、
前記第１および第２の複数の突起の前記全体的に平らな構造が、前記インターポーザ・チップによって形成される平面に対して直角であるインターポーザ・チップ装置。
【符号の説明】
【００２７】
１００  振動絶縁インターポーザ・ダイを含むシステム
１０２  振動絶縁インターポーザ・ダイ
１０４  チップ
１０６  基板
２０２  チップ実装部
２０４  ベース部
２０６  ギャップ
３０２  屈曲部
３０４、３０６  突起
４０２‐１、４０２‐２  突起
４０４‐１、４０４‐２  突起
４０６  配線
４０８  接続部
４１０  基板貫通ビア
７００  電子装置
７０２  処理装置
７０４  記憶装置
７０６  ＩＭＵ
７０８  入出力ポート
【図１】
0005860270.tif 000002
【図２】
0005860270.tif 000003
【図３Ａ】
0005860270.tif 000004
【図３Ｂ】
0005860270.tif 000005
【図３Ｃ】
0005860270.tif 000006
【図４Ａ】
0005860270.tif 000007
【図４Ｂ】
0005860270.tif 000008
【図５】
0005860270.tif 000009