(57)【要約】  本発明は、基板（１２）と、上記基板の表面の周波数調整機能と、上記機能（ＬＳ）と接触する電気励起による可変的な誘電率を有する誘電体と、上記パッケージを定義するために上記基板に固定されるサポート（１１）とを備える電子パッケージにおいて、上記基板が膜（１３）を備え、上記膜が上記パッケージの上部空洞（１４）と下部空洞（１５）との間に存在し、少なくとも１つの空洞が、液晶であるような上記誘電体で満たされることを特徴とする電子パッケージに関する。少なくとも１つの空洞が可変的な誘電率を有する誘電体で満たされる上記２つの空洞の存在は、上記機能の操作周波数範囲を増加することを可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１２）と、
前記基板の表面の周波数調整機能と、
前記機能（ＬＳ）と接触する電気励起による可変的な誘電率を有する誘電体と、
前記パッケージを定義するために前記基板に固定されるサポート（１１）と
を備える電子パッケージにおいて、
前記基板が前記調整機能をサポートする膜（１３）を備え、前記膜が前記パッケージの上部空洞と下部空洞との間に存在し、少なくとも１つの空洞が前記誘電体で満たされることを特徴とする電子パッケージ。
【請求項２】
少なくとも１つの空洞は、液晶を含む材料で満たされることを特徴とする請求項１に記載の電子パッケージ。
【請求項３】
前記材料がポリマーと液晶とを含む複合材料であることを特徴とする請求項２に記載の電子パッケージ。
【請求項４】
前記上部空洞の下面と、前記下部空洞の上面とのそれぞれがグランド平面（ＰＭ１１、ＰＭ１２）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子パッケージ。
【請求項５】
前記機能がマイクロストリップライン（ＬＳ）と関連するグランド平面（ＰＭＳ）とを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子パッケージ。
【請求項６】
前記基板は、
局所的に機械加工された表面を示す半導体物質からなる第１の部分と、
局所的に機械加工された表面を備える半導体物質によりサポートされた膜を備える第２の部分と、
前記第１の部分と前記第２の部分とが組み立てられ、
前記機械加工された表面がお互いに反対側であり、これらの機械加工された表面と膜との間で定義される下部空洞とを備えることを特徴とする請求項５に記載の電子パッケージ。
【請求項７】
前記サポートが半導体材料から成る機械加工された部分を備え、前記上部空洞が前記機械加工された表面と膜との間で定義されることを特徴とする請求項６に記載の電子パッケージ。
【請求項８】
前記機械加工された表面が金属被覆され、グランド平面を構成することを特徴とする請求項６または７に記載の電子パッケージ。
【請求項９】
前記機能を周波数調整する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子パッケージ。
【請求項１０】
前記機能を周波数調整する手段が前記機能またはグランド平面のレベルで電界を適用するための手段から成ることを特徴とする請求項９に記載の電子パッケージ。
【請求項１１】
前記パッケージがシリコンから作成され、前記膜が二酸化ケイ素、窒化ケイ素形式、２つの組合せ、またはベンゾシクロブテンの材料から作成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電子パッケージ。
【請求項１２】
前記機能がフィルタ、遅延線、位相シフター形式であることを特徴とする請求項１１に記載の電子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、マイクロマシン構造に組み込まれた電子部品に係り、特に低い損失が必要とされるマイクロ波構成要素アプリケーションにとても有益であることに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシン技術は、大きさと重さが、例えばプリント回路のようなより伝統的な技術に関して大いに減少され、能動的であるか受動的である構造を可能にし、一方で、コストを減少させ、ミリメートル周波数のパフォーマンスをかなり改善させる。特に、３次元での機能を統合するこの技術の能力は、回路の統合密度を増加させることを可能にする。それは、またこれらのマイクロマシン構造のまさしくその内部で、単一の平面技術で高水準多機能システムを統合する可能性も提供する。例えば、フリップチップまたは配線での能動コンポーネントの統合は、全くこの種の技術で考えられる。
【０００３】
それは、またしばしば複合体で従って高価な統合の調査を要求する、個別の構成要素の代わりとして簡単にマイクロマシン受動コンポーネントを統合することも可能にする。さらに、この技術はＭＥＭＳ（Micro Electronic Memory System）構成要素の直接の統合を許容し、そして、１ＧＨｚから２、３ＴＨｚまで非常に有効なシステムを得るという長所があり、一方で最終的な構造の大きさを減少する。
【０００４】
回路の保護が構造の遮蔽により自然に得られるので、マイクロマシン回路は、それらがいずれかの外部パッケージまたはサポートも必要としないと言うことになっているいかなる特定のカプセル化も必要としない。
【０００５】
マイクロマシン技術は、コンダクタを非常に薄い膜（約１０μｍ）にエッチングして、構造の全体を固体基板にカプセル化することを可能にする。それはどんな種類の半導体基板にでも適用されることができ、しかしシリコンの使用はより多くの製造経費を減少させることを可能にし、この基板が半導体産業で広く使用される。
【０００６】
図１で示されるような周波数調整できる機能を備えるマイクロマシン構造を備えるモジュールは、特にすでに提案されている。エッチングされた信号線ＬＳと関連するグランド平面ＰＭＳは、基板１の表面で基板とサポート２により定義され、典型的にシリコン部分を機械加工することにより得られる基板とサポート２により定義されたマイクロマシン構造でカプセル化される。これは、３レベルのグランド平面ＰＭ１、ＰＭＳ、およびＰＭ２により定義されるいわゆるトリプレート（triplate）構造を含み、グランド平面ＰＭ１とＰＭ２は、空洞３を含む全体の電磁遮蔽を確実にする。
【０００７】
さらに、特徴が電気励起により変化する誘電体を使用することにより周波数調整できる機能を獲得できることが知られている。
【０００８】
例えば、可変コンデンサまたはシフター、だけでなく、調整可能フィルタを達成可能とする液晶の使用は、以下の文献に記載されている。（非特許文献１と、非特許文献２と、非特許文献３と非特許文献４）。
【０００９】
【非特許文献１】「光アイソトープ液晶を使用するマイクロ波アプリケーションのための調整可能受動位相シフター」、ＷＥＩＦ−３２、ＩＥＥＥ  ＭＴＴＳダイジェスト２００４、頁１１５３−１１５６
【非特許文献２】「強誘電体と液晶調整可能マイクロ波位相シフター」、３３回目のヨーロッパのマイクロ波会議−ミュンヘン２００３、頁１４３１−１４３４
【非特許文献３】「液晶を使用する反転マイクロストリップラインに基づくマイクロ波調整可能位相シフターの改善」、３３回目のヨーロッパのマイクロ波会議−ミュンヘン２００３、頁１４１７−１４２０
【非特許文献４】「液晶基板による新しい周波数反応位相シフター構造］、第１２のJournes Nationales Microondes、２００１年５月１６，１７，１８日、ポアティエ６Ｂ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
信号線と周波数調整可能なグランド平面により定義される上記機能を提供するために、空洞３に、例えば誘電率が電気的に制御できる液晶形式のような材料で満たすことはすでに提案されている。
【００１１】
それでも、このグランドのような基板の存在は、一方で従来、基板として使用された物質の高誘電率のため、また他方でこれらの誘電特性の非周波数同調性を通して、この種の構造物の欠点を表現する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この文中において、本発明は、基板と、周波数調整可能な機能と、上記機能と接触する電気励起による可変的な誘電率を有する誘電体と、パッケージを定義するために上記基板に固定されるサポート（１１）とを備える電子パッケージにおいて、上記基板が上記調整機能をサポートする膜を備え、上記膜が上記パッケージの上部空洞と下部空洞との間に存在し、少なくとも１つの空洞が上記誘電体で満たされる。
【００１３】
有利に、上記可変的な誘電率の誘電体は、液晶を含むことができる。これはポリマーと、ポリマーで分散された液晶を備える均一な材料または複合材料である可能性がある。
【００１４】
有利に、上記基板は、局所的に機械加工された表面を展示する半導体材料で作られた第１の部分と、局所的に機械加工された表面を備える半導体材料によりサポートされた膜を備える第２の部分とを備え、上記第１の部分と上記第２の部分が組み合わされ、上記機械加工された表面がお互いの反対側にあり、上記下部空洞はこれらの機械加工された表面と膜との間で定義される。
【００１５】
有利に、上記サポートは半導体材料から作成される第３の局所的に機械加工された部分を備え、上部空洞が上記機械加工された表面と上記膜との間で定義される。
【００１６】
有利に、一方または両方の空洞は、液晶を含む少なくとも１つの材料で満たされる。
【００１７】
有利に、上記機能は、フィルタ、遅延線、位相シフター等の形式である可能性がある。
【００１８】
有利に、上記機能は、信号線および関連するグランド平面を備える。
【００１９】
有利に、上記上部空洞の下面と、上記下部空洞の上面のそれぞれは、信号のためのグランド平面を備え、周波数調整可能機能に関して上記パッケージの電磁遮蔽を確実にすることを可能にする。グランド平面の概念が、この場合は役に立つ信号の周波数帯に関するものである点に留意する必要があり、ＤＣ電圧のグランドとはことによると異なる。
【００２０】
有利に、半導体基板の上記機械加工された表面は、グランド平面を構成するために金属被覆される。
【００２１】
本発明の変形によれば、上記機能を周波数調整する手段は、一方の上記膜にエッチングされる上記構造と他方上記グランド平面のうちの少なくとも１つとの間で、またはこの場合ＤＣ信号の観点から分離される２つのグランド平面との間のいずれかで印加される電界から構成される。
【００２２】
有利に、上記パッケージは、シリコンから作成される可能性があり、上記膜は、二酸化ケイ素または窒化ケイ素形式または上記２つの組み合わせ、またはベンゾシクロブテンのその他の材料から作成される可能性がある。
【００２３】
有利に、上記機能および／または上記グランド平面は、金属から作成される。これは、特に金である可能性がある。
【００２４】
本発明の対象は、さらに、以下のステップ、すなわち、
第１の局所的な機械加工された基板を作成するステップと、
第２の局所的な機械加工された基板によりサポートされた周波数調整可能機能を備える膜を作成するステップと、
第３の局所的な機械加工された基板を作成するステップと、
上記膜の両側に下部空洞と上部空洞を備えるパッケージを定義するために３つの基板を組み合わせるステップと、
少なくとも１つの空洞を電気励起により可変的な誘電率を有する誘電体を備える流体材料で満たすステップと
を備える本発明による電子パッケージを製造する方法でもある。
【００２５】
有利に、上記誘電体は液晶を含むことができる。
【００２６】
本発明の変形によれば、上記液晶を含む材料の充填は、注入により実行される。
【００２７】
本発明の変形によれば、上記第１、第２、および第３基板の上記機械加工された表面は、金属被覆される。
【００２８】
有利に、上記基板はシリコンから作成される。
【００２９】
本発明による別の方法によれば、上記基板は、フォトリソグラフィーにより機械加工される可能性がある。
【００３０】
以下の非限定的記載を読むことにより、または添付の図面により、本発明はよりよく理解され、そして他の利点が明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明において提案される電子パッケージは、少なくとも１つの構成要素を作成される膜により区切られる２つの空洞を一般的な方法で含み、そして本発明により典型的なパッケージの部分図を表現する図２に示されるように、周波数調整可能の状態にする機能とも呼ばれる。
【００３２】
さらに正確には、パッケージは、第１の部分またはサポート１１および基板とも呼ばれる第２の部分により定義され、マイクロストリップラインＬＳで表現される場合の機能がなされる膜１３により切り離される。上部１４と下部１５の２つの空洞は、このように膜１３の両側に定義される。これらの２つの空洞の少なくとも１つは、周波数調整可能な誘電率を有する誘電体で満たされ、有利に、この場合誘電体に関するハッチングにより示されるように両方とも満たされる可能性がある。さらに、このように作成される構造は、３レベルのグランド平面：ＰＭＳ、ＰＭ１１、及びＰＭ１２を備える。
【００３３】
［シリコン基板で作成される空洞を備えるパッケージを作成する例］
我々は、より詳細にいくつかのシリコン基板からパッケージを作成することを解説する。
【００３４】
第１のシリコン基板Ｓ１が使用され、そこでは、マスクがエッチングを目的とするゾーンを定義することができるように、フォトリソグラフィーにより作成される。エッチングの後、表面の全体が金属被覆され、図３ａに示されるように、グランド平面を備える機械加工された基板が得られる。
【００３５】
第２の基板Ｓ２が使用され、それは、図３ｂに示されるように、上部表面の酸化物層で覆われるシリコン基板に対応する。酸化物の代わりに、他の材料が、膜のために上記のように使用されることも可能である。エッチングが酸化物層上で止まるまで、この部分は下部表面で機械加工され、このように、調整可能機能を受け持つことを目的とする膜を作成する。したがって、酸化物層Ｃｏ上の、上部表面で、周波数調整可能機能を構成することを目的とするマイクロストリップラインＬＳが、正確に置かれ、関連するグランド平面ＰＭＳと、そして、後部表面の別の金属化ＰＭ２０も同様に正確に置かれる。
【００３６】
図３ｃに示され、機械加工され、金属層で覆われた第３のシリコン基板Ｓ３は、図３ａに示される基板と類似し、グランド平面ＰＭ２１を備える基板を作成するために使用される。
【００３７】
上記３つの基板Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３は、次いで、ろう着、接着性結合、または熱圧着により組み立てられる。このように、パッケージは、遮蔽（金属化ＰＭ２０とＰＭ２１により定義されるＰＭ１１とＰＭ１２）を許容する、その２つの空洞とそのグランド平面と共に定義される。
【００３８】
パッケージを２つの空洞を統合して、流体液晶材による充填が、実行される。この充填させる動作は、上記カバーに作成され、周波数調整可能機能と接続するために、ハイパー周波数ポートの通過を許容する開口を使用する注入により実行されることが可能である。
【００３９】
液晶の電圧制御は、様々な方法でなされることが可能である。図４ａと図４ｂは、可能な電気レイアウトを示す。したがって、図４ａは、ＲＦ高周波電圧と直流電圧ＶＤＣがマイクロストリップラインＬＳのレベルで膜にエッチングされる構造物に適用される構成を示す。
【００４０】
図４ｂは、液晶のＤＣ制御電圧がマイクロストリップラインを囲むグランド平面要素ＰＭ１１とＰＭ１２との間で印加される別の可能な構成を示す。
【００４１】
［３ポールフィルタと、液晶を充填される２つの空洞とを備えるに本発明によるパッケージを作成する例］
選択された例において、上記機能は、上から入力ラインＬ１と出力ラインＬ２と、共鳴器Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３と、関連する信号グランド平面ＰＭＳとの構成要素である金属化を示す図５に示されるように、３ポールフィルタである。遅延線、位相シフターまたはその種の他のもののような他の機能が、作成されることもできる。
【００４２】
空洞は、相対的な誘電率が２．９と３．１との間を変化できるメルク社製の商用ネマティック液晶Ｋ１５で満たされる。
【００４３】
図６に示されるパフォーマンスが得られ、これは様々な誘電率の動作周波数の機能としてマッチング（降下カーブ）と送信（上昇カーブ）の展開に対応する。誘電率は、印加されるＤＣ電圧を修正することにより調節される。
【００４４】
得られる中心周波数の相対的な変化は、
【００４５】
【数１】
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【００４６】
すなわち、ここでは１ＧＨｚ〜３０ＧＨｚに等しい。そして、図６のカーブで示すように、マッチングレベルは、約−３０ｄＢで、完全に保たれる。
【００４７】
従来技術によるパッケージと本発明によるパッケージの３ポールフィルタの動作周波数における振幅の変化に関して、比較された。
【００４８】
ａ）アルミナ基板と、液晶Ｋ１５で満たされた空洞とを備える図１に示すような従来技術構造を有するパッケージ：
中心周波数における相対的な変化：０．７％
ｂ）ＲＯ４００３ポリマー材料でできている基板と、液晶Ｋ１５で満たされた空洞とを備える図１に示すような従来技術構造を有するパッケージ：
中心周波数における相対的な変化：１．６％
ｃ）空気で満たされた空洞と、液晶Ｋ１５で満たされた空洞とを備える図２に示すような本発明の構造を有するパッケージ：
中心周波数における相対的な変化：３％
ｄ）液晶Ｋ１５で満たされた２つの空洞を備える図２に示すような本発明の構造を有するパッケージ：
中心周波数における相対的な変化：３．３％
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来技術による周波数調整可能な機能を備える典型的な電子パッケージを示す図である。
【図２】膜により区切られた２つの空洞を備える本発明の典型的なパッケージを示す図である。
【図３ａ】本発明によるパッケージを製造する方法のステップを示す図である。
【図３ｂ】本発明によるパッケージを製造する方法のステップを示す図である。
【図３ｃ】本発明によるパッケージを製造する方法のステップを示す図である。
【図４ａ】周波数調整可能な機能を配置する例を示す図である。
【図４ｂ】周波数調整可能な機能を配置する例を示す図である。
【図５】本発明によるパッケージの膜の表面で作成される典型的な３ポールフィルタを示す図である。
【図６】本発明によるパッケージで使用される液晶に適用されるＤＣ電圧を修正することにより調節される様々な誘電率値の周波数の機能としてマッチングと送信の展開を示す図である。
【図１】
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【図２】
2009521150.tif 000005
【図３ａ】
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【図３ｂ】
2009521150.tif 000007
【図３ｃ】
2009521150.tif 000008
【図４ａ】
2009521150.tif 000009
【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2009521150.tif 000013
2009521150.tif 000014