(57)【要約】【課題】加速度計及びジャイロスコープなどのＭＥＭＳセンサが提供される。【解決手段】基板（１３ｂ）と基板（１３ｂ）の第１の側に可動に取り付けられたセンサ素子（１２）とを備え、基板（１３ｂ）の第２の側（２０）が、レリーフ状に形成されたパターン（２１）を有するＭＥＭＳセンサを提供する。基板の第２の側（２０）にレリーフ状に形成されたパターン（２１）により、ダイボンド層（１７）との接触表面積は減少する。表面積が減少すると、ダイボンド層（１７）から基板（１３ｂ）に伝達される応力量が減少する（したがって、ＭＥＭＳセンサ素子に到達する伝達応力量が減少する）。基板のレリーフパターンにより一定量の応力減結合がもたらされるので、ダイボンド層は、先の設計と同程度まで応力を減結合する必要がない。したがって、用いるダイボンド層（１７）を薄くすることができ、ひいては、パッケージ（１６）全体をわずかに薄くすることが可能になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と
前記基板の第１の側に可動に取り付けられたセンサ素子とを備え、
前記基板の第２の側が、レリーフ状に形成されたパターンを有するＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
前記パターンが表面から盛り上がっている１つまたは複数の突起またはリブを備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記パターンが対称である、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記パターンの少なくとも１つの対称が前記センサ素子の少なくとも１つの対称に対応する、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記パターンが前記センサ素子の対称に実質的に対応する対称を有する、請求項３または４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記パターンが４回対称、必要に応じて８回対称を有する、請求項３、４または５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記パターンが放射状に配向したリブのセットを備える、先行請求項のいずれかに記載のセンサ。
【請求項８】
前記リブが等角度間隔で円状に配置された、先行請求項のいずれかに記載のセンサ。
【請求項９】
前記リブがリブの第１のセット及びリブの第２のセットを備え、前記第１のセットの前記リブが前記第２のセットの前記リブより長い、請求項７または８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記センサが矩形形状を有し、前記第１のセットの前記リブが前記第２のセットの前記リブよりも前記矩形の対角線に近接して延在する、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記パターンが、前記基板の前記第２の側から、前記第２の側の残りの部分が前記ダイボンド材料から離間するのに十分な距離を隆起する、先行請求項のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１２】
前記基板がガラスから形成され前記センサ素子がシリコンから形成された、先行請求項のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１３】
前記パターンがパウダーブラスティングまたはウェットエッチングで形成された、請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記基板がシリコンから形成され前記センサ素子がシリコンから形成された、先行請求項のいずれかに記載のセンサ。
【請求項１５】
パッケージと、
前記パッケージに接着したダイボンド層と、
前記ダイボンド層に接着された第２の表面のパターンを有する先行請求項のいずれかに記載のセンサとを備えるパッケージ化されたセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、慣性センサに関し、詳細には加速度計及びジャイロスコープなどのＭＥＭＳ（微小電気機械センサ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な慣性センサ製品は、パッケージ内に取り付けられたセンサを備える。センサは、通常、ダイボンド層によってパッケージに固定される。センサの接点をパッケージのリードに接続するのにワイヤボンドを用いてもよい。次いで、パッケージを、ＰＣＢなどの車両の構造体に適切に取り付ける、または、使用する他の同様のセンサと共に取り付ける。
【０００３】
構造体にはいくつかの様々な材料が含まれ、各材料は、異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。このことにより、デバイスが温度変化を受けると種々の材料間の接合部に応力が生じる。例えば、ＭＥＭＳセンサダイは、通常、シリコンオンガラス配置またはシリコンオンシリコン配置のいずれかとして形成される。前者の配置では、シリコンＭＥＭＳ構造体は、上ガラス基板と下ガラス基板に挟まれ、ＭＥＭＳ構造体が組立体内に封止されるように陽極接合（またはフリット接合）される。後者の配置では、シリコン基板がガラス基板の代わりに用いられる。ガラスのＣＴＥは、多くの場合、例えばドーピングによりシリコンのＣＴＥにかなり近接するように調整することができる。しかしながら、ダイボンド層のＣＴＥ及びパッケージのＣＴＥは、通常、有意に異なる。
【０００４】
ＭＥＭＳとパッケージのＣＴＥの不一致およびパッケージと車両構造体のＣＴＥの不一致による応力は、特に、ＭＥＭＳセンサにとって問題がある。なぜなら、これらの応力はＭＥＭＳセンサ自体まで伝達され、ＭＥＭＳセンサの外部刺激への応じ方に変化をもたらすからである。例えば、デバイスのバイアス及びスケールファクタは、これらの応力に影響を受ける。
【０００５】
ＣＴＥ応力の影響を低減する先の取組みとして、厚みのあるコンプライアントなダイボンド層を用いて、ＭＥＭＳをパッケージから離隔するということがある。ダイボンド層にコンプライアントな材料を用いることによって、パッケージとダイボンドの境界部で生じる応力及びダイボンドとＭＥＭＳセンサの境界部で生じる応力をある程度まで吸収することができる。しかしながら、ダイボンド層は、応力を適切に分断するために、十分な厚みがなければならない。厚みのあるダイボンド層は、パッケージ内でのセンサダイのアラインメントをより難しくする（硬化プロセスの際のダイボンド材料のわずかな流動性のため）ので、望ましくない。
【０００６】
既存のデバイスの場合、デバイスに残るＣＴＥの影響を補償するのに、工場キャリブレーションを行う。しかしながら、ダイボンド材料は、典型的には弾性を失うという経時的な特性の変化を有するというさらなる問題がある。このことにより、デバイスのＣＴＥ応力の伝達は、工場キャリブレーションがもはや十分ではない程度に変化する。
【０００７】
温度変化の極端な例で、ダイボンド層は、剛性がはるかに増し性能特性に不連続性が生じるガラス転移温度に達することがあり、これにより補償はより難しくなる。通常、ダイボンド材料は、通常動作温度でそのようなことが起こらないように選ばれる。これによって、ダイボンド材料を利用可能なものから選択するのにさらなる制限がかかる。
【０００８】
ＣＴＥの不一致により生じる応力は、ＭＥＭＳデバイス、特にＭＥＭＳジャイロスコープ及び加速度計などの感応デバイスにとって、これらのセンサの機械的な性質により問題となる。特に、これらのデバイスの感応性は、ＭＥＭＳセンサ周囲のＣＴＥ応力の非対称が問題となるようなものである。例えば、感応ＭＥＭＳリングジャイロスコープを形成するのに、ＭＥＭＳリング構造が円形対称を有することを確保するのに細心の注意が払われる。しかしながら、シリコン構造体の製造プロセス（ウェハからのダイシング）は、通常、正方対称または矩形対称をもたらす。この矩形対称が意味するところは、ＣＴＥ不一致による応力はセンサ周囲で非対称であり、これはセンサの性能に悪影響を与えるということである。パッケージに対するセンサの配置（すなわちアラインメント）も、これらの応力の伝達に有意に影響を与える。したがって、これらの問題は、矩形対称を有する加速度計でも同じことである。これらの非対称な応力を分離するのに、応力分離への試みとして、接触面積が小さいインターポーザを使用して、ＭＥＭＳダイとパッケージの接触を低減させるものがあるが、これは、センサのアラインメントの達成及び維持（実際の物理的運動を測定する慣性センサにとって重要）ならびに高重力の衝撃荷重の際の接着の維持（慣性センサのもう１つの要件）に関する問題につながり、全体の組立プロセスの複雑さを増大させる。ＭＥＭＳウェハの複合的なダイシングプロセスを用いて、より対称性のあるＭＥＭＳダイを形成しようとする解決策もある。しかしながら、これは、コスト及びプロセスの複雑さを増大させ、ウェハからのダイの歩留まりを減少させ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示によると、基板と、基板の第１の側に可動に取り付けられたセンサ素子とを備え、基板の第２の側が、レリーフ状に形成されたパターンを有するＭＥＭＳセンサが提供される。
【００１０】
基板の第２の側にレリーフ状に形成されたパターンにより、ダイボンド層との接触表面積は減少する。表面積が減少すると、ダイボンド層から基板に伝達される応力量が減少する（したがって、ＭＥＭＳセンサ素子に到達する伝達応力量が減少する）。
【００１１】
基板のレリーフパターンにより一定量の応力減結合がもたらされるので、ダイボンド層は、先の設計と同程度まで応力を減結合する必要がない。したがって、用いるダイボンド層を薄くすることができ、ひいては、パッケージ全体をわずかに薄くすることが可能になる。
【００１２】
パターンはセンサ素子の基板に直接形成されるので、センサ素子まで伝達されるいずれの応力もパターンの適当な設計で制御することができるようにパターンをセンサ素子に対して正確に位置合わせすることができる。これにより、ダイボンド層をパッケージ内に形成する際に必要な精度が低くなり、したがって、精密なセンサの製造が容易になる。また、ダイボンド層からセンサダイに伝達される応力のレベルが小さくなるにつれて、ダイボンド材料の経時的な影響がセンサ性能に与える影響は小さくなり、これにより、ダイボンド材料をより自由に選ぶことが可能になる。慎重に設計すれば、非コンプライアントなダイボンド材料でさえ検討することができる。
【００１３】
センサダイの全体構造は、第１の側及び第２の側が基板のほぼ平面状の対向面であるような、ほぼ平面状の構成であることが好ましい。基板の第２の側のパターニングは平面状の第２の面からのずれを形成し、したがって、パターンは、ほぼ平面状の面から盛り上がるように形成される。第１の側もＭＥＭＳセンサの設計の一環としてなんらかの表面レリーフを有する場合があるが、実装には関わらない。例えば、第１の側のそのような表面レリーフは、支持を行うため、またはシリコンＭＥＭＳ構造体の部品（吊り下げ式プルーフマスまたはリングなど）との間に隙間をもたらすためでもよく、トラッキング及び相互接続などのための小さな表面詳細を含んでもよい。
【００１４】
パターンは任意の適切な形状から形成してもよく、選択されるパターンは一般に、ＭＥＭＳセンサの特定の設計に左右される。いくつかの好ましい例で、パターンは、表面から盛り上がっている１つまたは複数の突起またはリブを備えても良い。
【００１５】
パターンは、少なくとも何らかの形の対称性を有するという意味で、対称であることが好ましい。これは、鏡面対称または回転対称または両方であり得る。パターンの少なくとも１つの対称がセンサ素子の少なくとも１つの対称に対応することが好ましい。すなわち、センサ素子が回転対称を有する場合、基板パターンも回転対称を有し得る。同様に、センサ素子が鏡面対称を有する場合、基板パターンも鏡面対称を有し得る。対称の程度も同じであることが好ましく、例えば、４回回転対称のパターンは４回回転対称を有するセンサに一致することが理想的である。代わりに、または、さらに、パターンの対称は、トランスデューサ（例えば、ＭＥＭＳの運動を駆動かつ／または検知する駆動トランスデューサ及び／またはピックアップトランスデューサ）の対称などの、センサの他の部品の対称を反映してもよい。いくつかの好ましい例で、パターンは、４回対称、必要に応じて８回対称を有する。いくつかの例で、パターンは、センサ素子の対称に実質的に対応する対称を有してもよい。例えば、円形対称パターンは、ジャイロスコープリングなどの円形センサ素子によく適合し、正方対称パターンまたは矩形対称パターンは、正方のまたは矩形の加速度計プルーフマスによく適合する。パターンは、センサ素子の形状を補完することが好ましい。対称性は、厳密な基準で評価されるべきではないことが理解されよう。例えば、センサリングは、完全に対称ではない取付脚によって支持されてもよく、または、インタリーブされているコンデンサの指部を有する加速度計の場合、指部は厳密な対称に形成されなくても良い。そのような小さな差異は、センサ素子へ伝達される応力をパターン形状が適切に減少させる限り、全体的なセンサ形状及び全体的なパターン形状の対称性に注目するという目的のために無視してもよい。
【００１６】
基板パターンの正確な形状は、その上に取り付けられるＭＥＭＳデバイス次第で、有意に変わってもよい。例えば、ＭＥＭＳデバイスの寸法及び形状、ならびに／またはＭＥＭＳデバイスのトランスデューサの寸法及び形状は、パターンの寸法及び形状に影響を与えてもよい。ＭＥＭＳデバイスは、動作のため様々な技術を用いてもよく、それは例えば、容量性素子、誘導性素子または圧電素子であり得る。これらの技術のそれぞれは、やや異なる構成及びトランスデューサ配置を用いる場合があり、デバイス動作時の応力伝導を最小化しかつ応力伝導の影響を最小化するのにそれぞれ基板上のパターンの異なる設計を必要とする場合がある。
【００１７】
いくつかの例で、パターンは、１つまたは複数の環状リブを含んでもよい。環状リブは、ＭＥＭＳデバイスの円形部品（例えば、リングジャイロスコープのリング）と同心であってもよい。他の例で、正方環状または矩形環状のリブを設けてもよく、これらのリブは、正方のまたは矩形のＭＥＭＳデバイス（例えば、直線加速度計のプルーフマス）に対して、同心状にまたは対称的に配置してもよい。
【００１８】
他の例で、パターンは、放射状に配向したリブのセットを備えてもよい。これらのリブは、共通の中心点から放射する一連のスポークを本質的に形成してもよい。中心点は、リングジャイロスコープのリングなどの円形ＭＥＭＳセンサ素子の中心に対応してもよい。リブまたはスポークは、すべて、中心で連結してもよく、したがって星形が形成される。そのような場合、正確な形成が難しいパターン内の鋭角を回避するため、隣接するリブの連結部を丸くする。しかしながら、これによりパターンの接触表面積は増加するので、リブまたはスポークは互いから離間している（中心で連結しない）ことが好ましい。このように、各リブは、第１の半径からより長い第２の半径に延在する。第１の半径は、隣接するリブ間が、選んだ製造プロセスによりパターンの容易な形成を行えるほど離間することを確保するのに十分な長さとなるように選択される。円形突起を、さらなる支持のために中心点に形成してもよく、この円形突起はリブから離間している（リブに連結していない）。
【００１９】
いくつかの例で、リブは、等角度間隔で円状に配置されることが好ましい。しかしながら、これは必須ではないこと及び他の配置を用いてもよいことが理解されよう。例えば、隣接するリブの角度間隔が一定ではないリブの対（またはより一般にはリブのグルーブ）を用い得る（とはいえ繰り返しパターンで変化するのが好ましくはある。上述したように、パターン全体が対称であることが好ましい）。
【００２０】
リブは全て同一の長さでも良い。しかしながら、いくつかの例で、リブはリブの第１のセット及びリブの第２のセットを備えることが好ましく、ここで、リブの第１のセットはリブの第２のセットより長い。そのような配置は、応力結合パターンのばらつきをより効果的に補償するのに用いることができる。例えば、正方形のダイを正方形のパッケージで用いる場合（最も一般的で便利な配置）、ＣＴＥの不一致から生じる応力は、最大寸法でありよって最大の全応力を受ける正方形の対角線に沿って最大となる。したがって、正方形の（またはより一般的には矩形の）パッケージに生じる応力パターンは、正方形（または矩形）の中心から角に向かう最も高い応力と中心から縁に向かう（最小寸法）最も低い応力の間で角度的に変わる。パターンは、ＭＥＭＳダイからのこの応力を可能な限り減結合するよう意図されているが、多少の残留応力がＭＥＭＳダイにまで結合する。この応力をより有利に結合する（センサの動作に与える悪影響が最も少なくなる方法で）ため、ＭＥＭＳ基板上のパターンは、応力パターンと同様に変わる長さを有するリブを有してもよい。応力が高い領域には長いリブを設け、応力が低い領域には短いリブを設けることが好ましい。このようにして、シリコンオンガラス（またはシリコンオンシリコン）構造体内に発生する応力及びパッケージ化により誘導される応力は、ＭＥＭＳセンサ自体への影響が最小になる理想的で対称性のある応力パターンに可能な限り近くなるように、応力結合の帳尻が合うような方法で結合させることができる。
【００２１】
したがって、いくつかの好ましい例で、センサは、矩形形状を有し、リブの第１のセットは、リブの第２のセットより、矩形の対角線に近接して延在する。上述したように、リブは、第１の半径からより長い第２の半径に延在してもよい。リブの長さのばらつきは、任意の適切な方法で、例えば、内半径及び外半径のいずれかまたは両方を変化させることによって、達成してもよい。例えば、リブを、同一の外半径でかつリブの長さによって異なる内半径で形成し得る。しかしながら、リブは全て、同一の内半径を有し、リブの長さによって異なる外半径を有することが好ましい。なぜなら、基板の正方形（または矩形）の形状は、そのような配置で、リブの長さのばらつきをより大きくすることが可能であるからである。
【００２２】
パターンは、基板の第２の側から、第２の側の残りの部分がダイボンド材料から離間するのに十分な距離を隆起するのが好ましい。つまり、パターンの深さ（すなわちパターンのレリーフの高さ）は、基板の第２の側の非パターン領域がダイボンド材料に接触しないだけの高さがあり、応力は基板表面の非パターン領域に結合しない。上述したように、典型的なダイボンド材料は多くの場合、弾性があり、ダイボンドをパッケージ及び基板に接着させる硬化プロセスの際に一定の量の流動性を有し得る。したがって、パターンの高さは、硬化後の基板とダイボンドの唯一の接点が基板のパターン領域を通る部分であることを確保するように選択される。
【００２３】
本開示は、多くの様々な構成からかつ様々な材料からなるセンサに適用されるが、いくつかの好ましい例で、基板はガラスから形成され、センサ素子はシリコンから形成される（いわゆる、シリコンオンガラス構成）。パターンを形成するように基板表面を形作るのに、任意の適切な技術を用いてもよい。しかしながら、これらシリコンオンガラスの例で、パターンは、例えば、パウダーブラスティングまたはウェットエッチングで形成されてもよい。
【００２４】
他の好ましい例で、基板はシリコンから形成されてもよく、センサ素子もシリコンから形成されてもよい（いわゆる、シリコンオンシリコン構成）。やはり、パターンを形成するように基板表面を形作るのに、任意の適切な技術を用いてもよい。しかしながら、これらシリコンオンシリコンの例で、パターンは、例えば、ディープ反応性イオンエッチングで形成されてもよい。
【００２５】
別の態様によると、本開示は、パッケージと、パッケージに接着されたダイボンド層と、第２の表面のパターンがダイボンド層に接着された上述したようなセンサ（必要に応じて、上述した任意の特徴のいずれかまたはすべてを含む）とを備えるパッケージ化されたセンサを提供する。
【００２６】
ダイボンド層の厚さは、特定の用途次第で、例えばパッケージ及びＭＥＭＳダイの寸法次第で変化してもよい。しかしながら、いくつかの好ましい例で、ダイボンド層の厚さは、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下である。これを、従来の厚みのあるダイボンドの２５０μｍ前後の厚さと比較する。
【００２７】
また、前述したように、コンプライアントなダイボンド層が一般的な選択であるが、本開示のいくつかの例で、ダイボンド層は、非コンプライアントな材料であってもよい。
【００２８】
適切なコンプライアントな材料の例として、シリコーンエラストマ、コンプライアントなアクリレート系のまたはコンプライアントなエポキシ系のダイボンド接着剤がある。高剛性（非コンプライアントな）材料として、非コンプライアントなエポキシを含んでもよい。
【００２９】
１つまたは複数の非限定例を単なる例示としてかつ添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】典型的な従来技術の構成の分解断面図である。
【図２】本開示のある例によるＭＥＭＳパッケージの構成及び実装の分解断面図である。
【図３】パターンの一例である。
【図４】あるセンサ構造体の上に重なる図３のパターンである。
【図５ａ】非パターン基板に対する応力パターンで、比較用である。
【図５ｂ】パターン基板に対する応力パターンで、比較用である。
【図６】パターンの別の例である。
【図７】パターンのさらなる例である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、典型的な従来技術のダイボンド層に厚みのあるＭＥＭＳパッケージの構成と実装の分解断面図を示す。この例で、ＭＥＭＳダイ１５は、シリコンオンガラスの構成を用いて形成される。シリコン層１１は、例えばエッチングにより形成されたＭＥＭＳセンサを有する。この例で、ジャイロスコープリング１２がシリコン層１１内にエッチングされる。シリコン層１１は、２つのガラス基板層１３ａ及び１３ｂに挟まれる。シリコン層１１は、矢印１４で示すように縁の周囲に陽極接合またはフリット接合のいずれかを行うことによってガラス層１３ａ及び１３ｂに接合される。シリコン層１１ならびにガラス層１３ａ及び１３ｂがまとまってＭＥＭＳダイ１５を形成する。
【００３２】
ＭＥＭＳダイ１５は、パッケージ１６内に厚みのあるダイボンド層１７を介して取り付けられる。リッド１９は、パッケージを従来の方法で封止するように設けられる。ダイボンド層は、通常、２５０μｍ前後の厚さであり、ＭＥＭＳダイ１５、パッケージ１６及びＰＣＢ１８（または、適用可能な場合、他の代替実装面）の熱膨張係数が異なることにより生じる応力を適切に吸収することができるようにコンプライアントな材料からなる。下ガラス基板１３ｂの底面は、ダイボンド層１７に完全に接触する。
【００３３】
図２は、本開示のある例によるＭＥＭＳパッケージの構成及び実装の分解断面図を示す。この構成の大部分は、図１に示したものと同一であり、同一の参照番号を用いている。しかしながら、２つの重要な違いは、下基板１３ｂの底面２０がレリーフパターン２１でパターン化されていること及びダイボンド層１７が図１の従来技術の構成より有意に薄いことである。
【００３４】
下基板１３ｂのレリーフパターン２１は、ダイボンド層１７が表面２０の非パターン部に接触しないのに十分なレリーフである（すなわち、パターンは、表面２０の残りの部分から十分量盛り上がって延在している）。こうして、ＰＣＢ１８とパッケージ１６間でかつパッケージ１６とＭＥＭＳダイ１５の間で生じる応力は、表面２０のパターン部２１を介してのみ伝達される。
【００３５】
図３は、基板１３ｂの底面２０に用いてもよいパターンの一例を示す。図３の陰影部は、表面２０のパターン部、すなわち表面２０の残りの部分から突き出ており使用時にダイボンド層１７と接触する表面２０の一部を示す。
【００３６】
図３のパターンは、中心の円形突起３０が１６本の放射状リブ３１に囲まれ、各放射状リブ３１は、第１の内半径から第２の外半径に延在している。この特定の例で、すべてのリブ３１は、共通の第１の内半径を共有するが、リブ３１は、それぞれが異なる外半径を有する２つのセットに分けることができる。第１のセット３１ａは、長いリブであり、短いリブである第２のセット３１ｂの外半径よりも放射状にさらに外にある外半径まで延在する。基板１３ｂの矩形（より具体的には、この例では正方形）の外周囲を３２で示す。パターンは、基板１３ｂの回転対称に一致する４回回転対称を有することが理解され得る。パターンはまた、水平軸及び垂直軸の両方に関して（図３で分かるように）、かつ正方形基板１３ｂの両方の対角線周りに、鏡映対称も有する。この例で、リブ３１ａ及び３１ｂは、長いリブ３１ａが各対角線（基板１３ｂの中心から基板１３ｂの角までの最長の半径の長さである）の両側に配置され、短いリブ３１ｂが水平軸及び垂直軸（基板１３ｂの中心から基板１３ｂの各辺の中点までの最短の半径の長さである）それぞれの両側に配置されるように、配置される。このように、長いリブ３１ａは、短いリブ３１ｂよりも対角線に近接する。リブの長さのこのばらつきは、基板の非対称により生じる応力に一致し、したがって、残留応力がＭＥＭＳ構造体に結合するときの非対称の影響を軽減する。パターンの対称は、センサ素子（図示したケースで、これは、振動リングジャイロスコープのリングであるが、本開示はそのような例に限定されない）の対称に対応することが理解されよう。
【００３７】
図３に示したパターンの変形例で、パターンは、リブ３１が対角線上（かつ／または垂直軸及び水平軸上）に存在するように配置しうることが理解されよう。回転対称及び鏡面対称は、そのまま維持される。長いリブ３１ａ及び短いリブ３１ｂの数は変化してもよく、例えば、１つだけの長いリブ、及び／または１つだけの短いリブ、及び／または２つより多い長いリブ、及び／または３つより多い短いリブの場合がある。また、２つより多いリブのセット、すなわち、リブの長さの異なりが３つより多い場合があってもよい。この場合、やはり、最長のリブが対角線上または対角線に近接して配置され、リブの長さが水平基板軸及び垂直基板軸に向かうにつれ短くなることが好ましい。
【００３８】
図４は、ＭＥＭＳデバイスの構造体およびそのトランスデューサの上に重なる図３のパターンを示す。リブ３１ａ及び３１ｂは、ＭＥＭＳデバイス及びトランスデューサに対して対称に配置されていることが分かる。１６本のリブ３１ａ及び３１ｂのそれぞれは、応力がトランスデューサ４０に沿って結合するように、ＭＥＭＳデバイスのトランスデューサ４０に重なる。
【００３９】
図５ａは、典型的な従来技術の配置のＭＥＭＳダイ１５で生じる非対称の応力パターンを図示する。各矢印の長さ及び厚さは、ダイ１５に誘導された応力量を図示する。最大応力は、基板１３ｂの最長半径すなわち対角線に沿い、最小応力は、各辺の中点に向かっている（すなわち、基板１３ｂの最短半径）ことが分かる。ＭＥＭＳデバイスに関する問題を引き起こすのはこの非対称の応力結合である。この問題は、例えば、トランスデューサのアラインメントに非対称な変化を引き起こすＭＥＭＳ構造体の変形を通して、共振モードのアラインメント及びモード周波数の平衡が崩れることであり、これはバイアス及びスケールファクタのエラーならびに性能低下につながり得る。
【００４０】
図５ｂは、例えば図３のパターン基板を用いると生じる対称応力パターンを図示する。ここで矢印は厚さ及び長さが同一であり応力がＭＥＭＳ構造体に対してより均一に結合したことを示していることが分かる。
【００４１】
図６は、底面２０にパターン２１を有する基板１３ｂの透視図を示す。パターンは、リブ３１のそれぞれが中心ハブ３０に接続していることを除いて、図３に示したパターンに類似している。ハブ３０は、この例で、隣接するリブ３１同士のエッチング角度が鋭くなることを回避するようにより大きくなっていることが分かる。
【００４２】
図７は、基板１３ｂの底面２０に用いることができる代替のパターン２１を示す。図７のパターン２１は、それぞれが表面２０の残りの部分から盛り上がっている２つの同心環状リングを備える。この例で、外側のリング７０及び内側のリング７１の２つのリングを示すが、他の例で２つより多いリングを用いてもよい。リング７０及びリング７１は、リブ３１の場合に得られるのと同程度の制御は提供しないが、それでも、ダイボンド層１７と基板１３ｂの接触表面積を減少させることによって応力結合を減少させ、これによって、ＭＥＭＳダイ１５に結合する応力量を減少させる。
【００４３】
すべての例のケースで（図３、６及び７）、パターン２１は、基板１３ｂの実質的に全幅にわたって、ＭＥＭＳダイ１５を支持する。これは、基板１３ｂの半径方向外側の点（特に、基板１３ｂの中心からの辺長の４分の１より大きい、より好ましくは、基板１３ｂの中心からの辺長の８分の３より大きい）に接触点（すなわちレリーフパターンの一部）を設けることによって達成される。したがって、ＭＥＭＳダイ１５は、ＭＥＭＳダイ１５に結合する応力は減少されたままで、ダイボンド層１７上で安定して支持される。
【００４４】
説明及び例示として、典型的なシリコンオンガラスのＭＥＭＳダイ構造体で、ＭＥＭＳダイは、厚さ７００μｍ前後、幅５０００μｍ前後及び長さ５０００μｍ前後を有する。このダイに対するパッケージの大きさは、通常、厚さ２．２ｍｍ当たり８ｍｍ×８ｍｍ前後である。
【図１】
2018072335.tif 000003
【図２】
2018072335.tif 000004
【図３】
2018072335.tif 000005
【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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