(57)【要約】  本発明は２つの構成要素からなる気密性の組立体およびそうした組立体を製造するための方法に関し、当該組立体は、第１および第２の構成要素(Ａ)および(Ｂ)を備え、第１の構成要素(Ａ)は、・構成要素の外周部に配置された延性材料からなる少なくとも１つのスペーサ(１)と、・延性材料からなる少なくとも１つのビード(３)とを、その表面上に備える支持体を有し、第２の構成要素(Ｂ)は、・第１の構成要素におけるスペーサ(１)に、その表面の全体または一部にわたって挿入される、少なくとも１つのインサート(２)と、・気密性の中央キャビティ(５)を規定し、第１の構成要素上のビード(３)に、その表面のすべてあるいは一部にわたって挿入される少なくとも１つのビードインサート(４)とを、その表面上に備える支持体を有する。
2013502065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの構成要素からなる気密性の組立体であって、
前記気密性の組立体は、
−  第１の構成要素(Ａ)であって、
・前記構成要素の外周部に配置された、延性材料から構成された少なくとも１つのスペーサ(１)と、
・延性材料から構成された少なくとも１つのビード(３)と、
を、その表面において具備してなる支持体を具備してなる、第１の構成要素(Ａ)と、
−  第２の構成要素(Ｂ)であって、
・少なくとも１つのインサート(２)であって、その表面の全体または一部にわたって前記第１の構成要素における前記スペーサ(１)に挿入される、少なくとも１つのインサート(２)と、
・少なくとも１つのビードインサート(４)であって、その表面の全体あるいは一部にわたって前記第１の構成要素における前記ビード(３)に挿入され、気密性の中央キャビティ(５)を規定する、少なくとも１つのビードインサート(４)と、
を、その表面において具備してなる支持体を具備してなる、第２の構成要素(Ｂ)と、
を具備してなり、
前記第２の構成要素(Ｂ)の前記インサート(２，４)は、前記第１の構成要素(Ａ)における前記スペーサ(１)および前記ビード(３)を構成する材料の硬度より大きな硬度を有する材料によって形成され、かつ、
有利なことにボールの形態の前記スペーサ(１)は、前記ビード(３)の高さより大きな高さを有していることを特徴とする気密性の組立体。
【請求項２】
前記インサート(２)および／または前記インサート(４)は中空のものであることを特徴とする請求項１に記載の２つの構成要素からなる気密性の組立体。
【請求項３】
前記インサート(２)および／または前記インサート(４)は、面取りされた自由端を有することを特徴とする請求項２に記載の２つの構成要素からなる気密性の組立体。
【請求項４】
前記インサート(２)および／または前記インサート(４)の一方あるいは両方が、前記スペーサ(１)および／または前記ビード(３)のそれぞれにオーバーラップするよう挿入されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の２つの構成要素からなる気密性の組立体。
【請求項５】
前記スペーサ(１)は、押しつぶしまたは圧縮の形態による機械的な変形部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の２つの構成要素からなる気密性の組立体。
【請求項６】
前記構成要素(Ａ)および(Ｂ)は、チップまたはウエハからなる群から選択されたものであり、前記組立体は有利なことに「ウエハ対チップ(Ｃ２Ｗ)」または「ウエハ対ウエハ(Ｗ２Ｗ)」に対応するものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の２つの構成要素からなる気密性の組立体。
【請求項７】
前記構成要素(Ａ)は、有利なことに前記中央キャビティ(５)においてフィルター(７)を有する蓋であり、かつ、前記構成要素(Ｂ)は、有利なことに前記中央キャビティ(５)においてスタッド(８)を有するボロメータであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の２つの構成要素からなる気密性の組立体。
【請求項８】
複数のビードインサート(４)が１つ以上のビード(３)に挿入されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の２つの構成要素からなる気密性の組立体。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載された組立体からなる積層体。
【請求項１０】
フレキシブルな材料から製造された層(６)が前記組立体同士の間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の組立体の積層体。
【請求項１１】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載された組立体または請求項９から請求項１０のいずれか一項に記載された積層体を製造するための方法であって、
前記方法は、室温で実施される、
−  前記スペーサ(１)および前記ビード(３)と前記インサート(２，４)とをそれぞれ具備してなる前記構成要素(Ａ)および(Ｂ)の表面を互いに対向して配置するステップと、
−  前記スペーサ(１)と前記インサート(２)との間の部分的なあるいは全体的な整列を行い、かつ、前記ビード(３)と前記ビードインサート(４)との間の部分的なあるいは全体的な整列を行うステップと、
−  前記インサート(２)を前記スペーサ(１)に少なくとも予挿入するステップと、
−  前記インサート(２，４)を前記スペーサ(１)と前記ビード(３)とにそれぞれ挿入するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記挿入するステップは、制御された環境内で実施されることを特徴とする請求項１１に記載の組立体を製造するための方法。
【請求項１３】
前記組立体の積層と、フレキシブルな材料から形成された層(６)の付加的な配置とは、前記挿入ステップの前に実施されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の組立体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、マイクロエレクトロニクスの技術分野に関するものである。
【０００２】
より詳細には、本発明は、２つの構成要素の垂直接続(「フリップ−チップ(flip-chi)」として公知である)と、ＳＯＣ(System on Chipとして公知である)タイプの構成要素の気密保護とを同時に必要とするデバイスに関するものである。
【０００３】
本発明は、高い実装温度に耐えられず、特別な環境中で機能し、あるいは外部からの衝撃に対する保護を要求するデバイスに関して特別な利点を有し、そうしたボロメータの像はＣＭＯＳ(「Complementary Metal Oxide Semiconductor」の略語である)ウエハにおける真空下で集合して結像する。
【背景技術】
【０００４】
ウエハに電子構成要素を結合する２Ｗ(「chip to wafer」)が例えば非特許文献１に開示されている。この文献には、気密性の組立体を提供するために、制御された環境下で「チップ・トゥ・ウエハ(chip to wafer)」技術と「無融剤はんだ付け(fluxless soldering)」技術とを組み合わせることが開示されている。
【０００５】
それゆえ当該文献は、特許文献１にも開示されているような方法の実施を説明したものである。簡単に言うと、特許文献１には、溶融前の蓋との正しい配置のために、構成要素を取り囲むシーリング手段およびシーリング手段の高さより大きな初期高さを有する可溶性材料からなる少なくとも１つのスペーサにより、蓋を用いて支持体上に配置された構成要素を包囲することが開示されている。
【０００６】
従来技術において提案されたウエハを結合するための技術のすべてにおいて、組み立て中に加熱ステップが必要とされることが判明している：それは、例えば金属溶着、レーザー溶着、またはガラス溶着の形態で製造されたシーリングビードにより、構成要素上の保護蓋の組立体を保護することを確実にする。しかしながら、当該構成要素はそうした熱応力に耐えることができない。
【０００７】
さらに、提案された技術は気密シーリング中に力を付与することを必要とする。しかしながら、いくつかの構成要素はそうした機械的応力に耐えることができない。
【０００８】
厳密に言えば垂直接続の技術分野において、特に特許文献２には、低温かつ小さな力で軟質な金属に硬質な金属を挿入する技術を使用して、２つの構成要素間の電気的な接続および機械的な接続を同時に実施することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】仏国特許第2 780 200号明細書(FR 2 780 200)
【特許文献２】国際公開第2006/054005号パンフレット
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Lecarpenier、他著、「IMAPS 2008 paper」 第４版 conference on device packaging, アリゾナ、スコッツデール、２００８年３月、DP08-TA1-P06(IMAPS 2008 paper (Lecarpenier et al., Proceeding 4th conference on device packaging, Scottsdale AZ, March 2008, DP08-TA1-P06))
【非特許文献２】Saint-Patrice、他著、「ECTC 2008」、Proceedings Electronic and Components Technology Conference、オルランド、２００８年、pp 46-53(ECTC 2008 (Saint-Patrice et al., Proceedings Electronic and Components Technology Conference, Orlando, 2008, pp 46-53))
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それゆえ、従来技術における上記欠点を伴わない、２つの構成要素と組み立てると同時に垂直接続および気密性の効果を提供するために新規な技術的解決法を提供するという明白な必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、出願人は、気密性のある垂直組立体を可能な構成要素を設計した。そのため第１の態様によれば、本発明は、例えば図１に示される気密性の組立体に関連する。
【００１３】
この組立体は、チップ対ウエハ(chip to wafer(Ｃ２Ｗ))タイプまたはウエハ対ウエハ(wafer to wafer(Ｗ２Ｗ))タイプの、垂直に接続された少なくとも２つの構成要素が設けられることによって特徴付けられる。
【００１４】
そのため本出願は数多くの用途、特に：
−  ボロメータ、ＭＥＭＳ、ガス検出器、気密性光学素子、バイオチップまたは冷却赤外線素子などのすべてのタイプへの使用のために蓋をするＣ２ＷまたはＷ２Ｗ；
−  透過性の蓋を備えるかまたは近距離光学素子(格子またはフィルターなど)が設けられたボロメータ検出マトリクス；なぜなら、本発明は＋／−１μｍより適切に蓋と検出マトリクスとを整列させることを可能にし、蓋の上面または底面上に層を製造することを可能にする、
に適用される。
【００１５】
したがって、有利なことに中央キャビティにフィルターを有する蓋と、有利なことに中央キャビティにスタッドを有するボロメータとの間での組み立てをする場合が有利な例として挙げられる。
【００１６】
より詳細には、組立体の第１の構成要素は、
・外周部に配置された、延性材料からなる少なくとも１つのスペーサと、
・キャビティまたは空間を規定する、延性材料からなる少なくとも１つのビードと、
を、その表面において有する支持体を備える。
【００１７】
補完的な形態においては、第２の構成要素は、
・少なくとも１つのインサートであって、その表面の全体または一部にわたってスペーサに挿入される、少なくとも１つのインサートと、
・少なくとも１つのビードインサートであって、その表面の全体あるいは一部にわたってビードに挿入され、気密性の中央キャビティ(５)を規定する、少なくとも１つのビードインサートと、
を、その表面に有する支持体を備える。
【００１８】
このため、有利なことにボールの形態の１つまたは複数のスペーサは、好ましくは銅、アルミニウム、インジウム、はんだ材料および／または、すずベースの化合物である、有利には延性材料または軟質材料から製造される。こうしたスペーサに、より大きな硬度を有する材料から製造されるインサートが挿入され得る。
【００１９】
これらスペーサは、有利には支持体の外周部に、優先的には対称的に配置されている。この配置は、特に予挿入ステップ中において後述するように組立体におけるより大きな安定性を与えるという利点を有する。
【００２０】
これらスペーサが設けられていることにより、シーリング手段同士(この場合においてはビードとビードインサート)の間の空間が、規定のためにそれらが支持されているキャビティへの特にガスの送り込みを実現するために、解放される。
【００２１】
通常、これらスペーサは、支持体の４つのコーナーに配置されるよう、４つ設けられている。
【００２２】
第１の構成要素の特徴である第２のはんだ要素を構成するビードは、キャビティをシーリングする、つまり密封するように閉鎖する手段である。より詳細に言えば、それは、ビードまたはリングの形態の要素であるが、以下ではビードとする。ビードがインサートを受容することをさらに意図されたものであるため、ビードは、有利なことに、延性材料または軟質材料から、有利にはインサートの強度より小さな強度を有する金属(例えば銅、アルミニウム、インジウム、はんだ合金、および／または、すずベースの化合物)から形成される。この材料は、付加的にはスペーサを構成するものと同様の性質を有する。
【００２３】
有利には、スペーサはビードの外側に配置されている。それゆえビードは、組み立て時に、外部から遮断されかつ構成要素を保護できる気密中央キャビティを構成する中央領域を規定する。いくつかの同心性ビード、特に２つのビードが第１の構成要素の表面上に設けられると想定される。
【００２４】
本発明の他の有利な実施形態によれば、スペーサの初期の高さは、ビードの初期の高さよりも大きい。それゆえ、後述するように、これら要素は、実際に、特に予挿入ステップの間にそのスペーサの役割を果たす：挿入前においては、スペーサは、シーリング手段(ビード)が２つの支持体に接続されることを防止し、その一方で、挿入後には、スペーサは、２つの支持体とシーリング手段(ビード)とが気密状態で接触できるようにする。
【００２５】
特定の状況下では、これらスペーサは、組み立て時に機械的に変形させられ、そして押しつぶされる、つまり圧縮される。この構成によれば、第２の構成要素のインサートの高さは、第１の構成要素のスペーサの高さよりも小さい。したがって、予挿入ステップ中に、第２の構成要素に掛かる力および／またはインサート付近の第２の構成要素の表面に掛かる力は、インサートが第１の構成要素に接触するまでスペーサを変形させ圧縮する。
【００２６】
重要なことに、上述したように、延性材料から形成されるこれら要素(スペーサおよびビード)は、構成要素の表面上に配置されており、それゆえ埋め込まれるか、あるいは、はめ込まれた状態よりも隆起した(突出した)状態となっている。これは、挿入中に、小さな力(ほぼゼロ)で生じる構成要素の表面に平行な方向においてゆがむ能力または圧潰される能力および塑性変形する能力を与える。
【００２７】
第２の構成要素は、その一部に関して、支持体の表面上に配置されるインサートが２セット設けられていることにより特徴付けられている：
−  インサートの第１のセットは、予挿入インサートまたは隆起インサートに関連するものであり、上で規定したようなスペーサに挿入されるよう意図されている。そのため、その数、配置およびサイズはスペーサの数、配置およびサイズに左右される。
−  インサートの第２のセットは、ビードインサートまたはリングインサートに関するものであり、上で規定されたようなビードに挿入されることを意図されている。そのため、その数、配置およびサイズはビードの数、配置およびサイズに左右される。
【００２８】
有利なことに、２つのセットのインサートは、スペーサおよびビードの硬さよりも大きな硬さを有する同じ材料から製造される。これらは、好ましくはＷ，ＷＮ，ＷＳｉ，Ｐｔ，ＴｉまたはＴｉＷを使用して製造されるか、あるいは金からなる層で被覆された金属からなる層から構成される二重の層であってもよい。
【００２９】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、２つのセットのインサートは同様のあるいは等しい高さを有する。
【００３０】
さらに好ましくは、これらインサートの少なくとも１つまたはすべてが中空のものである。
【００３１】
中空インサートは例えば非特許文献２ですでに説明してある。これらインサートは、特に円形または長円形もしくは平行六面体の、有利には四角形または矩形の環状断面を有しており、通常これらのインサートは、数マイクロメートル(例えば３から１０μｍ)の高さおよび直径と、数百ナノメートル(例えば１５０ｎｍ)の厚さを有するチューブの形態のものである。
【００３２】
スペーサおよび／またはビード内のそうしたインサートは、それぞれ２つの実施形態に基づいて実施できる。
【００３３】
第１の実施形態によれば、インサートは、その表面全体にわたって挿入されるものである。この場合、スペーサおよびビードの直径に適合できる直径または幅(つまりスペーサおよびビードの直径よりも小さな直径または幅)をインサートに与えることが必要となる。インサートが中空である場合、好ましくはこれらインサートは、挿入時にガスが閉じ込められないように、面取りされた自由端を有している。予挿入中に、面取り部の高さは予挿入される部分の高さよりも大きい。
【００３４】
代替的には、挿入は、単にインサートの表面の一部にわたってのみ行われてもよい。このインサートは、スペーサおよびビードに対して偏移したポジションに配置され、そのため組み立て時にはオーバーラップする。図６に示されるように、インサートが中空である場合において、予挿入および／または挿入ステップ中の大気が閉じ込められることはなく、かつそのため、気泡が閉じ込められることもない。したがってそれは、インサートがスペーサおよび／またはビードに対して変位するよう構成されかつ配置される場合となる。
【００３５】
より良好な密封を保障するために、同じインサートに、あるいはいくつかのビードに挿入されるいくつかのビードインサートを設けることが可能である。
【００３６】
必要な数の挿入要素またははんだ要素を有する、あるタイプのいくつかの構成要素を他のタイプの同一構成要素上に配置することも想定できる。これに関連して、図４および図５には、連続したはんだ要素を有する構成要素(Ａ)に組みつけられたインサートが設けられた複数の構成要素(Ｂ)が示されている。
【００３７】
特定の実施形態によれば、これら組立体の垂直積層体を製造することが可能である。「バッチ」と称されるこの特定の実施形態は、真空下で複数のウエハを積層することを可能にする。各組立体の間には、組立体の高さにおける変化を補償するためにフレキシブルな材料からなる層を介在させるための手段を設けることができる。
【００３８】
他の態様によれば、本発明は、以下に述べるように組立体または積層体を製造するための方法に関するものである。
【００３９】
そうした方法は、図２および図３に示されており、以下のステップ、すなわち：
−  一方ではスペーサおよびビードを備え、他方ではインサートを備える構成要素の表面を互いに対向するよう配置するステップと、
−  スペーサとインサートとの間の部分的なあるいは全体的な整列を行い、かつ、ビードとビードインサートとの間の部分的なあるいは全体的な整列を行うステップと、
−  スペーサに予挿入インサートを少なくとも予挿入するステップと、
−  スペーサおよびビードにインサートを挿入するステップと、
を含む。
【００４０】
留意すべきことに、この方法のすべてのステップは、有利なことに３０℃以下の周囲温度で実施できる。したがって、温度上昇は必要ではなくなる。
【００４１】
図３に示されるように、予挿入ステップは、挿入ステップ以後に関連する、２つの別個の状況を生じ得ることに留意されたい。
【００４２】
第１の場合において、ビードインサートがはんだビードに接触する前に、隆起インサートはすでに完全に挿入されておりスペーサにおいて接合状態ある。スペーサによって付与される力を補償するために、この要素を機械的に変形させる必要がある。これは、
−  隆起インサートによって構成要素Ｂの平坦部分に力が掛けられるにもかかわらず、ビードインサートをビードに挿入できるようにし、かつ；
−  続いてビードを完全に挿入できるようにする。
【００４３】
この場合、スペーサの変形がビードの挿入に必要な力よりも大きな力を要求しないようなサイズをスペーサが有することが必要となる。そのため予挿入ステップはスペーサへのインサートの挿入のみを引き起こし、かつ挿入ステップはスペーサの変形を引き起こす。
【００４４】
第２の場合において、ビードインサートがはんだビードに接触する前に、隆起インサートはスペーサに完全に挿入されるものではない。この場合において、予挿入ステップは、スペーサへのおよびビードへの２つのセットのインサートそれぞれの挿入を引き起こし、かつ、挿入ステップはスペーサを変形させない。
【００４５】
そのため、最終的なデバイスにおいて、スペーサの高さがビードの高さ以上となること、有利には第２の場合において、より大きくなることが判明している。
【００４６】
最終的な挿入が制御された環境下で、有利には１０−３ｍｂａｒ未満の圧力下で実施される。それは集積されたものであってもよい、つまり、同一の構成要素上に配置された複数の構成要素またはいくつかの積層された組立体に関連したものでもよい。積層された組立体に関連する場合有利なことに、挿入ステップの前に、フレキシブルな材料から形成される層が組立体同士の間に配置される。
【００４７】
簡単に言うと、予挿入ステップおよび挿入ステップ中に付与される力は相対的に小さい、つまりほぼゼロである。値の範囲は規定するのが困難である。なぜなら、その値はさまざまなパラメータに、例えば(特に予挿入の力に関する)インサートの作用断面およびその数；ビードの断面およびその数、延性材料の性質、(特に挿入する際の力に関する)ボールの数および形態などに左右されるからである。
【００４８】
上述したように、本発明に基づくデバイスおよび方法は、予挿入されるウエハの積層挿入を可能とする。最終的な挿入操作に掛かるコストは高くなることが判明している。なぜなら、それは、真空下であるいは特別に制御された環境状態下で操作を実行する場合となるからである。
【００４９】
したがって、図４に概略的に示される好ましい実施形態によれば、最終的な挿入ステップは、以下のように実施される。
−  予挿入ステップが実施されかつ圧力が掛けられた状態で処理チャンバ内に配置された、いくつかのウエハを積層する(Ｃ２ＷまたはＷ２Ｗ)；
−  選択され制御された環境下にチャンバをもたらす(キャビティの内部は、制御された高さのスペーサのおかげでアクセスしやすいものとなっている)；
−  すべてのキャビティ下で気密性が全体的に確立された状態で形成されるスタックを圧縮する。
【００５０】
図５に示されるように、予挿入チップの高さにおける差異を補償するために、フレキシブルな材料からなる層が、それぞれ予挿入されかつ積層されたウエハの間に有利に導入される。この層は、有利なことにフレキシブルな材料、たとえばテフロン(登録商標)(ポリテトラフルオルエチレン)、エラストマーフィルム、または応力を受けた状態で変形を吸収可能な材料から製造され、かつこの層は、予挿入工程に関する高さの差異を吸収できかつ移送されたチップの高さにおける変動を可能にする。
【００５１】
本発明に基づく組立体およびその製造を可能にする方法の利点として以下の点が挙げられる：
−  ほぼゼロの力を用いて気密性を得ることができる；
−  周囲温度で気密性を得ることができる；
−  使用される方法は、非常に簡単に集合的な気密性を得ることができる；特に、典型的な「ピック・アンド・プレイス」配置機械は、はんだ付け前に蓋を予挿入Ｍする(続いて、製造された組立体は「最終的な挿入の前に」ずれる危険性を伴わずに移動可能である)。Ｍ予挿入構成要素を備えるＮウエハの積層体は選択された環境内に完全に挿入可能である。そして、適切なはんだ付けステップが２つの可能な様式(環境温度で、あるいは温度を上昇させることによって)で実施される。
○  スペーサの溶解ポイントより高い温度まで加熱が実施された場合：冶金接続部の形成を伴ってはんだ付けが行われる。
○  環境温度で作業がなされた場合：冶金接続部は相互拡散によってもたらされる(例えば金のスペーサにインジウムのインサート)。
−  インサート同士の接触面は、付随するはんだの体積と比較して最大化される。そのため、雌型チューブ(つまり中空インサート)の底部に配置された「はんだ受容部」内にはんだを回収することができる。
【００５２】
本発明が実施可能な方法およびそれにより生じる利点は、添付された図面を用いて、非限定的な例としての以下に述べる例示的な実施形態からより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】本発明に基づく組立体の概略平面図である。
【図１Ｂ】本発明に基づく組立体の概略断面図である。
【図２Ａ】本発明に基づく組立体の製造方法の一ステップを示す図である。
【図２Ｂ】本発明に基づく組立体の製造方法の一ステップを示す図である。
【図２Ｃ】本発明に基づく組立体の製造方法の一ステップを示す図である。
【図３Ａ】予挿入ステップの終わりにおける組立体に関する状況を概略的に示す図である。
【図３Ｂ】予挿入ステップの終わりにおける、図３Ａとは異なる組立体に関する状況を概略的に示す図である。
【図４】予挿入ステップの終わりにおける組立体の積層体を概略的に示す図である。
【図５】予挿入ステップの終わりにおける、特に構成要素Ｂの組立体の高さを補償するためのフレキシブルな材料からなる層の配置を示す図である。
【図６Ａ】中空インサートを偏移させた場合の予挿入ステップを示す図である。
【図６Ｂ】中空インサートを偏移させた場合の挿入ステップを示す図である。
【図７Ａ】組立前の蓋の概略平面図である。
【図７Ｂ】組立前のボロメータの概略平面図である。
【図８】予挿入インサートおよび「ボロメータ」スタッドをその表面上に有するボロメータウエハの概略断面図である。
【図９】二重リングインサートおよび「ボロメータ」スタッドをその表面上に有するボロメータウエハの概略断面図である。
【図１０Ａ】予挿入ステップの終わりにおいて２つの構成要素ＡおよびＢからなる組立体の概略断面図である。
【図１０Ｂ】挿入ステップの終わりにおいて２つの構成要素ＡおよびＢからなる組立体の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明を、機能別蓋を使用するタイプのボロメータのチップに蓋をすることに関する特定の用途を用いて図示する。以下に示されるこの用途においては、二重挿入ビード(bead)が使用される。
【００５５】
本発明の特徴的な要素の寸法として以下の例を示すことができる：
−  ビード(３)とスペーサ(１)との間の距離：１００μｍ、
−  ビード(３)の幅：１００μｍ、
−ビードインサート(４)の幅：８０μｍ、
−ビードインサート(４)とビード(３)との間の水平方向偏移：１０μｍ。
【００５６】
１)組み立て前の構成要素
この例示は、近距離光学素子(格子またはフィルターなど)が設けられるかまたは透明な蓋と、ボロメータの検出マトリクスを関連付ける。
【００５７】
達成される目的は、赤外線の空間的な分光計を得るために＋／−１μｍより適切となるよう蓋と検出マトリクスとを整列させることおよび蓋の上面または下面上にフィルタリング層を生成することである。
【００５８】
組み立て前の構成要素の平面図が図７に示される
【００５９】
図７Ａには、構成要素(Ａ)に対応する蓋が示されている；これにはスペーサとして機能する、４つの支持ボール(１)と、フィルター(７)が配置される中央領域(５)を区分するはんだビード(３)とが設けられている。
【００６０】
図７Ｂには、構成要素(Ｂ)に対応するボロメータが示されている；これには、４つの「予挿入」インサート(２)と、２つの「ビード」インサート(４)とが設けられている。中央領域(５)においては「ボロメータ」スタッド(８)が配置されている。
【００６１】
１−１  蓋の製造
蓋(Ａ)は、シリコン、ゲルマニウムまたはＺｎＳｅタイプのものからなる赤外線を透過する材料から製造される。続いてこれら蓋には、ボールタイプ(１)のはんだ要素およびビードタイプ(３)のはんだ要素が設けられ、このボールは、ビードの外側に配置される。これら要素は、例えば電気分解および続く再溶解により製造される。
【００６２】
通常、ボール(１)は、４５μｍの直径と３５μｍの高さとを有する。これに対して、ビード(３)は、１００μｍの幅と２０μｍの高さとを有する。ボール(１)は、有利なことに蓋の４つのコーナーに、全部で４つ配置される。
【００６３】
ビードによって規定される中央領域(５)の内側における蓋の上にはかつ同様の面には、異なる波長(７)に関連した帯域赤外線フィルターが配置されている。
【００６４】
１−２  ボロメータウエハの製造：
ボロメータは、ボロメータストリップを支持するスタッドを使用して従来の様式で製造される(以下では３μｍの高さを有する「ボロメータ」スタッド(８)として参照される(図８))。
【００６５】
有利なことに、予挿入インサート(２)は、「ボロメータ」スタッドの製造で使用された材料と同一の材料を使用しかつ、「ボロメータ」スタッドの製造で使用された方法ステップと同一の方法ステップを使用して製造される。これらインサート(２)は、中空のシリンダ形状インサートとなるように非特許文献２に記載されるよう、スタッドの材料のうち垂直部分のみを保持するよう処理される。
【００６６】
有利なことに、これらインサートは、その面全体にわたってボール(１)に挿入可能なように、３μｍの高さと１０μｍの直径とを有している。有利なことに、これらインサートは、ウエハの面の４つのコーナーに配置されかつ蓋の４つのボール(１)に対応するよう、全部で４つ設けられる。
【００６７】
図９に示されるように、二重挿入リング(４)が、同心の形態の２つの中空インサートから構成される。それは、「ボロメータ」スタッドを製造するために使用される材料および方法ステップと同一の材料および方法ステップを使用して製造される。この二重リング(４)もまた予挿入インサート(２)と同様に処理される。
【００６８】
そうしたリング(４)は２つの二重インサートを有し、これは、例えば１０μｍの幅で離間されかつ１０μｍの幅を備える、つまり全体で３０μｍの幅を備え、ビード(３)におけるその面全体にわたるそのインサートと互換性を有する。それは、有利なことに、予挿入インサート(２)の高さおよび「ボロメータ」スタッド(８)の高さと等しい高さ、つまり３μｍを有する。それは、蓋のビード(３)に対向するようにボロメータのウエハ上に配置される。
【００６９】
２)組み立て：
この組み立てステップは、上述されたように図２において全体的な関係が示されている。図１０には、予挿入ステップ(１０Ａ)の終わりにおけるかつ挿入ステップ(１０Ｂ)の終わりにおける構成要素(Ａ)および(Ｂ)のそれぞれのポジションが概略的に示されている。
【００７０】
以下のステップに区分することができる：
−  構成要素(Ａ)および(Ｂ)の面を、互いに対向するよう組み合わせられるように配置させる；
−  特に、ボール(１)と用いて予挿入インサート(２)と、はんだビード(３)を用いて二重挿入リング(４)と、の整列を行う；
−  有利なことに環境温度でかつほぼゼロの力で実施される予挿入ステップ(ボールはビードよりも高さがあるため(２０μｍに比べて３５μｍである)、予挿入インサート(２)のみがボール(１)に係合する。(１０Ａ))；
−  はんだビード(３)内での二重挿入リング(４)の係合に適した挿入ステップ；この精密な場合において、ビード(３)の高さとおおむね同じ高さを有するようになるまでボール(１)を押しつぶす必要がある。そのため、実際に、はんだビード(３)内に完全にビードインサート(４)を挿入するために１５μｍまでボール(１)を押しつぶすことが必要とされる。挿入は、有利なことに、１０-３ｍｂａｒの圧力で実施される。；
【００７１】
付与される力
図面に示された特定の場合において、予挿入のために付与される力および挿入は以下のように計算される：
−  ＡｇＣｎＳｎからなる隆起ボール；
−  ４ｍｍの厚さを有する二重ビード；
−  ４ないし１６０の数のボール；
【００７２】
ビードボールの形状は上述されたようなものとなる。
【００７３】
以下の結果が得られる。
【表１】
2013502065.tif 000003
【００７４】
(予挿入後に)挿入マシンへ移送する間の蓋の強度をより強くすることが望まれる場合には、有利なことに１６０の隆起ボールが配置される。これは、５６ｇ(０.５６Ｎ)の耐久力から２.２４ｋｇ(２２.４Ｎ)の耐久力への移行を可能にする。
【符号の説明】
【００７５】
１  支持ボール
２  予挿入インサート
３  はんだビード
４  ビードインサート
５  中央領域
７  フィルター
８  ボロメータスタッド
Ａ  第１の構成要素
Ｂ  第２の構成要素
【図１Ａ】
2013502065.tif 000004
【図１Ｂ】
2013502065.tif 000005
【図２Ａ】
2013502065.tif 000006
【図２Ｂ】
2013502065.tif 000007
【図２Ｃ】
2013502065.tif 000008
【図３Ａ】
2013502065.tif 000009
【図３Ｂ】
2013502065.tif 000010
【図４】
2013502065.tif 000011
【図５】
2013502065.tif 000012
【図６Ａ】
2013502065.tif 000013
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2013502065.tif 000015
【図７Ｂ】
2013502065.tif 000016
【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2013502065.tif 000019
【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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