(57)【要約】      （修正有）【課題】平面で非常に厚いモノリシック電子回路を湾曲させることができ、簡単な操作を可能にできるように適切な機械的剛性を維持できる方法を提供する。【解決手段】平面の回路の一方の側に広がっている三角形の断面を有する切込み１６を所定の方向に形成する段階と、切込み１６の側面上に接着剤２０を堆積する段階と、それらを近づけるために前記切込み１６の側面を共に移動させる段階とを含む。【選択図】図３
2011100971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲した回路（１０）を製造するための方法であって、
・互いに平行にあり及び前記回路（１０）のどちらか一方の側に広がっている三角形の断面を有する切込み（１６）を、前記回路（１０）の一面に、及び少なくとも一つの所定の方向に形成する段階と、
・このように作られた切込み（１６）の側面上に接着剤（２０）を堆積する段階と、
・それらを近づけるために前記切込みの側面を共に移動させる段階と、
を含むことを特徴とする湾曲した回路（１０）を製造するための方法。
【請求項２】
前記切込み（１６）の幅は、次の式を満足するように選択されることを特徴とする請求項１に記載の湾曲した回路（１０）を製造するための方法。
【数１】
2011100971.tif 000006
ここで、Ｌｌｏｗｅｒは、切込み（１６）が形成される回路（１０）の面（２４）により、それが閉ざされた時点で形成された円の弧の長さであり、Ｌｕｐｐｅｒは、前記切込みが形成される面（２４）とは反対の前記回路の面（２２）により、前記切込みが閉ざされたときの円の弧の長さであり、Ｗは前記回路の厚さであり、及びＲｃは前記回路の所望の曲率半径である。
【請求項３】
前記切込み（１６）の底部（１８）の上の前記回路（１０）の残余の厚さ（ｅ）は、５０μｍより小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の湾曲した回路（１０）を製造するための方法。
【請求項４】
前記切込み（１６）の幅（Ｌｔ）は、１００μｍに等しいかそれより大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の湾曲した回路（１０）を製造するための方法。
【請求項５】
前記切込み（１６）の幅（Ｌｔ）の全ては、前記切込みが形成される面の幅の７５％より小さいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の湾曲した回路（１０）を製造するための方法。
【請求項６】
前記回路の異方性の湾曲を得るために、異なる方向で切込みを形成する段階を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の湾曲した回路（１０）を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は湾曲した電子回路に関連し、より具体的には、スペクトル領域を問わない電磁放射検出器に関連している。
【背景技術】
【０００２】
写真及びビデオの双方において、アナログフィルムの平面形状及び製造者が従来導入していた光学機器に関連する本来の歴史的理由のために、デジタルイメージは平面センサー上に一般に形成される。殆どの研究はそれ故、単一の検出装置の数または画素の数の観点から解像度を向上させること、及び高い信号増幅ゲインに起因するデジタルノイズを管理することを考慮してきた。
【０００３】
それにもかかわらず、平板センサーの使用は、樽形歪曲及び糸巻型歪曲、球面収差（または“拡散光”収差）、コマ、非点収差、ケラレ、ブルーミング、スプリアス光（反射）及び一様色収差を含む一定の幾何収差及び色収差の双方を直接もたらす。複合光学を利用して、及び／または重要な計算力を要求するイメージ処理アルゴリズムを同時に実装することにより、イメージが実質的に形成されるとき、そのような収差は補正される必要がある。このようにして、センサーの平面特性は、収差の直接の原因であり、及び／またはこれらを補正することは、カメラ及びデジタルカメラ内に大きくて高価なレンズ及び強力なオンボードコンピュータを必要とする。
【０００４】
しかしながら、センサーが動物の目と似ている球状を有する場合、そのような収差さは消える。それ故、前記センサーを湾曲する能力は、収差を補正するだけでなく、大きな演算能力を必要としない安価でコンパクトなカメラを考案すること、及び魚眼型レンズの場合における１８０°と同じほどの高さとなりうる強化視力を提供することを可能にさせる。
【０００５】
それ故、湾曲センサーを設計することの魅力は、イメージングの分野において、容易に明らかとなる。
【０００６】
湾曲したセンサーは、光学分光分析のような他の分野においても利点を有している。光学分光計は球面上で回折パターンを形成することが知られている。光学分光計を調節することは、前記干渉縞が形成される前記球面に関連して前記平面センサーの位置を最適化すること、及びそれらの間の補正を扱うことを含んでいる。非特許文献１は、光学分光分析の分野において平面センサーにより引き起こされる問題を解明している。湾曲センサーを実現させることは、この球面上で理想的に検出を位置づけることを可能にしている。
【０００７】
一般的に、それらの技術（可視領域におけるＣＣＤまたはＣＭＯＳデジタルセンサー、赤外領域におけるＣｄＨｇＴｅ、等）及び構造（モノリシック、ハイブリッド、等）にも関わらず、デジタルセンサーは、画素読み出し回路が形成される基板を備えており、前記基板は、数十マイクロメートルから最大数ミリメートルの厚さを有している。
【０００８】
湾曲した基板を製造する段階、またはより一般的にはフレキシブル回路を製造する段階は、そのような厚さに対して困難性が残っている。
【０００９】
実際に、非常に厚く（一般的に５０μｍをこえる）、及びそれ故非常に硬い平面回路を湾曲させることは、例えば、ビーディング、クラッキング、テアリング、及び前記接続の破壊及び前記回路が含んでいる電気的構成要素の破壊のような前記回路の質に不利な影響を与える欠陥をもたらす。
【００１０】
そのような欠点を避けるために、比較的薄く（一般的に５０μｍより薄い）、結果として非常に柔軟であり、ひいては所望の湾曲を有する支持体上に接着させることのできる回路を設計することが可能である。
【００１１】
しかしながら、非常に薄い回路は、高価な保持装置を使うことなく操作するには扱いにくい。それだけでなく、前記経路と接触する表面上で、ほんのささいな欠陥（ほこり、気泡、結合樹脂内の非均一性、等）は、それが前記回路に適応させる前記保持装置または前記支持体の表面欠陥であるかどうかに関わらず、前記回路に影響を与え、前記回路の質を減じ、そのようにして、その操作に影響を与え、及び前記接続または前記回路が含んでいる電気部品を破壊する。非常に薄い回路を操作することは、それ故、部分的に高価な保護手段を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００８／００７００８号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「Concept of a miniature optical spectrometer using integrated optical and micro-optical components」 by Ivan Avratusky et al., Applied Optics, vol.45, No.30, October 2006
【非特許文献２】「3D and TSV Report: Cost, Technologies and Market」 by Yole Developpment, November 2007, pp186-203
【非特許文献３】「A hemispherical electronic eye camera based on compressible silicon optoelectronics」 by H. Cho KO et al, Nature, vol.454, pp 748-753, August 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、当初は平面で非常に厚い回路を湾曲させることができ、及び簡単な操作を可能にできるように適切な機械的剛性を維持できる方法によって上述した問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このために、本発明の目的は、
・前記回路の一面上に、及び少なくとも一つ所定の方向に、前記回路の両側まで延びる三角形の平行な切込みを形成する段階と、
・このようにして作られた切込みの側面上に接着剤を堆積する段階と、
・前記切込みの側面を共に動かしてそれらを近づける段階と、
を含む湾曲した回路を製造するための方法である。
【００１６】
１ミリメートルより小さい厚さ、例えば、５０μｍから１ｍｍの厚さを有する回路がここでは参照される。
【００１７】
前記基板の役割から、全ての電子部品（前記基板上に堆積され、及び「活性層」として共通に参照されているこれらの要素を備えている層）が薄膜技術を用いて製造される回路の一般要素は、前記回路の機械強度を確保することを単に目的としており、このようにして、その製造工程の各段階で前記回路の扱いを可能にさせる。前記基板を除去する段階と、前記活性層の下に小さい厚さを残すだけの段階は、製造の間に前記回路の操作を非常に難しくさせ、及び高価で且つ使うには扱いにくい道具を必要とする。非常に薄い装置（＜５０μｍ）を保持することに関わる問題は、非特許文献２で取り扱われている。
【００１８】
言い換えると、前記切込みの底部は、これらの切込みの位置において前記回路を巻くことを可能にする意図的な脆弱の線を画定し、このようにして前記回路を湾曲する。加えて、前記回路が前記切込みの側面を移動させることにより湾曲されるとき、除去された材料を有することで、ビーディングやテアリングがない。前記回路はこのようにして、機械的に強くするために非常に厚く作られうる。最後に、三角形の断面を有する切込みを提供する段階は、後者を近づけることを可能にさせ、このようにして、前記切込みに対して垂直な平面内で環状の部分を得ることができる。
【００１９】
本発明の前記方法の一つの有利な態様によれば、前記切込みの幅は、以下の式を満たすように選ばれる。
【００２０】
【数１】
2011100971.tif 000003
【００２１】
ここで、
Ｌｌｏｗｅｒは、前記切込みが形成される前記回路の面により、前記切込みが近づけられた時点で形成された円形の弧の長さであり、
Ｌｕｐｐｅｒは、前記切込みが形成される面とは反対の前記回路の面により、前記切込みが近づけられた時点で形成された円形の弧の長さであり、
Ｗは、前記回路の厚さであり、
Ｒｃは、前記回路の所望の曲率半径である。
【００２２】
加えて、前記切込みの底部上の前記回路の残余の厚さは、有利的に５０μｍより小さく、及び前記切込みの幅は、１００μｍと等しいかまたはそれより大きい。
【００２３】
本発明によると、前記切込みの全体の幅は、機械的強度を確保して非常に小さい基板と共に前記デバイスを脆くさせないように、それらが形成される面の幅の７５％より有利的に小さい。
【００２４】
最後に、前記切込みは、前記回路の異方性の湾曲を得るために異なる方向に形成される。
【００２５】
本発明は、単に例として与えられた以下の説明と、同一の参照番号は同一のまたは機能的に類似の構成要素を示している添付の図面を読むことによって容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明による方法の様々な段階でのモノリシックな回路の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明による方法の様々な段階でのモノリシックな回路の概略断面図である。
【図３】図３は、本発明による方法の様々な段階でのモノリシックな回路の概略断面図である。
【図４】図４は、本発明による方法の様々な段階でのモノリシックな回路の概略断面図である。
【図５】図５は、本発明による方法の様々な段階でのモノリシックな回路の概略断面図である。
【図６】図６は、本発明による方法を利用して湾曲することに特に適している従来技術によるハイブリッド回路の概略断面図である
【図７】様々な方向で前記切込みの方向を示している回路の概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１において、平面のモノリシック電子回路１０、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳ技術を用いて製造されたイメージセンサーは、いわゆる活性層１４が形成される支持体を形成するシリコン基板１２を備えている。この層は、当技術分野で周知のように、イメージを形成及び読み出しするために必要とされる全ての電気的要素を備えている。平面の回路１０は、簡略を目的として、ここではより詳細に述べられていない従来技術を用いて実現される。
【００２８】
本発明によると、三角形の断面を有する切込み１６が基板１２（図２）の露出面内に形成され、及び前記基板を通って広がっている。より正確には、前記切込みは回路１０を通って広がっている。切込み１６は、従来の技術、例えばカッティング、ドライまたはウェットエッチング、マイクロミリング等を用いて作られる。
【００２９】
前記切込みの形状と寸法は、回路１０の所望の湾曲、ただしこの湾曲は円の弧である必要はない、を得るために、及び所望の湾曲を得るために所望の方法で回路１０が続いて折り曲がる「スコア」ラインを画定するために選択される。
【００３０】
より具体的には、前記切込み１６の断面が二等辺三角形である場合、切込み１６の幅Ｌｔ、切込み１６の数及びそれらの空間は、回路１０の円の弧において所望の湾曲を得るために選択される。切込み１６の深さＰｔは、以下で詳細に説明される方法で、切込み１６の底部１８で回路１０の残余の厚さｅを調節するために選択される。
【００３１】
本発明による方法は、切込み１６の側面上に接着剤２０、例えばエポキシ接着剤、を堆積する段階を含んでいる（図３）。例えば、前記切込み内部に、及び毛細管現象に起因して結果としてそれらの側面上に移動する接着剤と共に、切込み１６の口内に前記接着剤を分配する注射器を用いて、前記接着剤が堆積される。
【００３２】
接着剤２０が切込み１６の側面上に堆積されると、回路１０は前記切込みに近づくように曲げられる（図４）。例えば、回路１０は、弾性薄膜上、または平面が保たれている形状記憶材料上に装荷され、及びそれからそれが解放されると、回路１０の所望の形状をとる。
【００３３】
そのような球形状薄膜は、例えば、非特許文献３で述べられている。注目すべきは、非特許文献３は、可撓接続によって接続された画素のアレイを開示しており、及び前記画素に必然的に関連している基板及び読み出し回路の湾曲は開示されておらず、及びそれに関する厚さは、上で述べたような前記薄膜を用いて直接的に湾曲され得ないようになっている、ということである。
【００３４】
新規な形状をとることにより、前記薄膜は、切込み１６が閉じるようにさせ、及びそれ故、回路１０の所望の湾曲、すなわち、示された例において、前記切込みが形成される方向に垂直な平面における半径Ｒｃを有する球の環状部分を製造する（図５）。
【００３５】
例えばイメージセンサーの検出面となりうる活性層１４の露出面２２の半径Ｒｃを有する円の弧において湾曲を得るために、前記切込みの形状及び寸法は、以下の式を満たすように選択される。
【００３６】
【数２】
2011100971.tif 000004
【００３７】
ここで、
−Ｌｌｏｗｅｒは、曲げられた時点で、回路１０の湾曲の中心Ｏに向かって面する回路の露出面２４、すなわち、回路１０が湾曲された時点で、基板１２の露出面の長さである（図５）。
−Ｌｕｐｐｅｒは、面２２の反対の露出面２４、すなわち層１４の面の長さである。
−Ｗは回路１０の厚さである
【００３８】
回路１０が最初に長方形の形状を仮定し、及び二等辺の断面と一定の空間を有する理想的な切込みを選択する場合、例の場合と同様に、幅Ｌｔはそれから以下の式となる。
【００３９】
【数３】
2011100971.tif 000005
【００４０】
ここで、Ｎは切込みの数である。
【００４１】
切込み１６の深さＰｔは、残余の高さｅ＝Ｗ−Ｐｔが５０μｍより小さく、１５μｍより大きくなるように選択される。この方法で、前記回路をテアリングする危険性にさらすことなく、前記切込みの底部１８で回路１０の十分な柔軟性が、その厚さのおかげで得られる。
【００４２】
同様に、活性層１４は、電気的要素及び接続を備えており、切込み１６が作られるとき、前記電気的要素及び接続が損傷をうける危険性を避けるために、切込み１６の底部の間に約１０μｍのマージンＭを残しておくことが望ましい。
【００４３】
関連するデータの例として、厚さＷが５２５マイクロメートル、及び幅Ｌｕｐｐｅｒが１０ミリメートル、及び曲率半径１７．２ｍｍを与える２５μｍの活性層１４を有する回路１０に対して、全体で３００μｍの切込み１６が無ければならず、すなわち例えば、三つの１０μｍの切込みがそれぞれ２４２５μｍの距離で分離されている。
【００４４】
前記切込みの幅は、好ましくは、前記切込みの内部に接着剤２０を分配するための従来技術による注射器を用いることができるように、１００μｍに等しいかそれより大きい。
【００４５】
前記切込みの全体の幅は、機械的強度を確保して非常に小さい基板と共に前記デバイスを脆くさせないように、それらが形成される面の幅の７５％より小さいことが好ましい。
【００４６】
それによって実施形態では、円の弧状の湾曲は、上で述べた二等辺の断面を有する均等に分布された理想的な切込みによって得られる。
【００４７】
明らかに、異なる湾曲は、求められている応用及び／または構成及び／またはアセンブリ制約に依存して得られうる。例えば、前記切込みは異なる幅を有し、及び／または非均一に間隔があけられうる。
【００４８】
同様に、例えば検出要素が前記活性層に統合されているＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーのようなモノリシック回路の実施形態が、特に記載の単純化の目的として、上で述べられている。
【００４９】
それにも関わらず、本発明は、有利的には特許文献１で述べられたハイブリッド回路に応用ができ、特許文献１の図６ｄは、ここで図６として再現されている。
【００５０】
この文献によると、電子デバイス６２０は、基板６０２上に装荷された複数の電気的要素６１１を備えている。それぞれの要素６１１は、例えばはんだバンプのような接続要素６０３を経て基板６０２に機械的に接続されている。すべての要素６１１は同様に、少なくとも一つの導体６０６により少なくとも一つの隣接する要素に電気的に接続されている。導体６０６は、前記要素の間の相対的な移動にもかかわらず、隣接した要素で電気的接続の完全性を維持できるほど十分に弾性である。
【００５１】
そのような実現されたデバイス６２０を有して、本発明による方法を用いて基板６０２上でそれを湾曲することが可能であり、導体６０６は、破壊されることなく伸縮できるように十分弾性である。
【００５２】
あるいは、基板６０２は、本発明によりあらかじめ湾曲され、及びそれから要素６１１とそれらの導体６０６が前記湾曲基板上に続いて装荷される。
【００５３】
同様に、単一方向の湾曲は、上で述べられている。明らかに、本発明は二次元で回路を湾曲させることに用いられうる。
【００５４】
例えば、図７で示されるように、切込み７０の第１セットは、第１方向ｘで作られ、及び切込み７２の第２セットは、第１方向ｘに直角な第２方向ｙで作られうる。
【００５５】
切込み７０、７２の二つのセットに対する理想的な切込みと同一の空間を選択することにより、球の一部の形状を実現する回路を得ることが可能である。
【００５６】
異方性の湾曲は、図７の場合のように、第１の方向にある湾曲が前記第２の方向にある湾曲と異なる場合のように、切込みの異なるセット、例えば異なる切込み及び／または異なる空間を選択することにより得られうる。
【００５７】
同様に、図７に示されたような直角のグリッド７４ではなく、５角形、６角形のようなグリッドを形成する切込みを選択することが可能である。
【００５８】
本発明は、以下を達成している。
・特に、不規則な表面に接触する場合、それを損傷させる危険性が無く容易に扱われうる相当な厚さの湾曲回路
・求められている応用に依存して等方または異方でありうる湾曲
・湾曲されうる平面回路の設計を修正することを必要とさせない方法。実際に、前記回路は従来技術を用いて製造され、及びそれから湾曲されうる。特に、前記回路の電気的要素及び接続を備えている層に対して分化した処理を提供する必要がない。
【符号の説明】
【００５９】
１０  回路
１２  基板
１４  活性層
１６  切込み
１８  底部
２０  接着剤
【図１】
2011100971.tif 000007
【図２】
2011100971.tif 000008
【図３】
2011100971.tif 000009
【図４】
2011100971.tif 000010
【図５】
2011100971.tif 000011
【図６】
2011100971.tif 000012
【図７】
2011100971.tif 000013
【外国語明細書】
2011100971.tif 000014
2011100971.tif 000015
2011100971.tif 000016
2011100971.tif 000017
2011100971.tif 000018
2011100971.tif 000019
2011100971.tif 000020
2011100971.tif 000021
2011100971.tif 000022
2011100971.tif 000023
2011100971.tif 000024
2011100971.tif 000025
2011100971.tif 000026