(57)【要約】【課題】パッケージングされたデバイスの運動を制御するための装置と方法を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態は、構造要素（130）上に配置されたデバイス（120）に対して物理的制御を行うための制御機構（110）を提供する装置と方法を開示する。発熱反応構造体（140）が制御機構（110）上に配置され、活性化時に発熱反応構造体（140）内の合金（610、620）間の発熱合金化反応により、制御機構（110）が動作するようになっている。制御機構は、デバイス（120）を解放するように、デバイス（120）を位置決めするように、又はデバイス（120）を調整するように適合される。【選択図】図１
2004096110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　デバイスの運動を制御するための装置であって、
　構造要素（１３０）上に配置された前記デバイス（１２０）に対して物理的制御を行うための制御機構（１１０）と、及び
　前記制御機構（１１０）に結合され、前記制御機構（１１０）を動作させるための発熱反応構造体（１４０）であって、活性化時に前記発熱反応構造体（１４０）内の合金（６１０，６２０）間の発熱合金化反応から前記動作用の熱を発生する、発熱反応構造体（１４０）とを備える、装置。
【請求項２】
　前記制御機構（１１０）の局所化セグメント（例えば、２４５）をさらに含み、前記制御機構（１１０）が前記デバイス（１２０）を前記構造要素（１３０）に固定し、前記動作が、前記熱による前記局所化セグメント（２４５）の溶融を含み、前記動作により前記デバイス（１２０）が前記構造要素（１３０）から解放される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
　前記制御機構が固定用ワイヤ（２４０）を含み、その固定用ワイヤ（２４０）が前記構造要素（１３０）と前記デバイス（１２０）とに結合されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
　前記制御機構が、
　前記構造要素（１３０）の基板（３１０）に結合された第１のアンカー（３３０）と、
　前記基板（３１０）に結合された第２のアンカー（３３５）と、及び
　前記第１及び第２のアンカー（３３０，３３５）にそれぞれ取り付けられた第１の端部（３６５）及び第２の端部（３６０）を有するアーム部材（３４０）であって、そのアーム部材（３４０）は、前記基板（３１０）から物理的に引き離され、前記アーム部材の前記第１の端部（３６５）の近くに配置された前記局所化セグメント（例えば、３２５）を含む、アーム部材（３４０）とを含み、
　前記局所化セグメント（３２５）において前記アーム部材（３４０）を溶融して、結果として前記アーム部材（３４０）の移動可能な自由端（３８０）を生じるように、前記発熱反応構造体（３５０）が前記局所化セグメント（３２５）上に配置されている、請求項２記載の装置。
【請求項５】
　前記デバイスのパッケージング後に前記発熱合金化反応を活性化するための外部エネルギー源をさらに含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
　前記構造要素がパッケージングされる容器である、請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、電子デバイスのパッケージングの分野に関する。より具体的には、本発明は、デバイスのパッケージング後にデバイスの運動を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
　封止容器またはハーメチック（気密封止）容器内への電子デバイスのパッケージングは、汚染のない環境内でデバイスの適正な動作を保証するのに必要である。しかしながら、デバイスの製造及びパッケージング中、デバイスに対する物理的な制御が、デバイスを損傷しないようにしたり、またはデバイスの位置を固定するために必要となる。
【０００３】
　デバイスの製作及びパッケージング期間中のデバイスの適正な制御には、構造要素に対するデバイスの固定と解放が含まれる。例えば、デバイスは、スティクションに起因する物理的損傷からデバイスを保護するためにデバイスの製造及びパッケージング期間中に構造要素に固定され得る。小規模デバイスの表面付着力が構造要素の機械的復元力よりも強いときに、スティクションが発生する。この場合、デバイスは基板の方へ引っ張られ、デバイスの故障を招く。デバイスを適正に制御することで、パッケージング後にデバイスは、構造要素から解放されて適正に動作する。
【０００４】
　さらに、構造要素内でのデバイスの位置決めと配向に関する制御を必要とする。また、共振デバイスなどのデバイスの機械的応答性の調整は、デバイスの共振周波数を固定するためにデバイスの様々な位置にわたって物理的制御を必要とする。これらの動作は両方とも、バイモルフアクチュエータの動作を通じて達成され得る。アクチュエータの動作は、リード線を介して供給される電流を用いてアクチュエータを加熱することにより引き起こされ得る。デリケートなデバイスを含む状況下で電流を使用せずにアクチュエータの動作を引き起こしたり、製造の複雑性を低減したり、スケーラビリティを増大させたりすることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　従って、パッケージング環境下でデバイスを解放するための装置と方法が必要とされている。上記の必要性を満たし、パッケージング環境下でのデバイスの動作をさらに制限する装置がさらに必要とされている。上記の必要性を満たし、パッケージング環境下でデバイスの調整を行う装置が、別に必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　パッケージング後にデバイスを制御するための装置と方法が、開示される。本発明の実施形態は、デバイスに対する物理的制御を行う制御機構を開示する。制御機構の動作は、発熱反応構造体の活性化により生じる。活性化時に発熱反応構造体は、発熱反応構造体内の合金間で発熱合金化反応による熱を生成する。制御機構の動作には、構造要素からのデバイスの解放、デバイスの固定、デバイスの位置決め、及びデバイスの調整が含まれる。
【０００７】
　本発明のこれら及び他の技術的特徴は、様々な図面に例示された実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後に、当業者には恐らく明白になるであろう。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パッケージング環境下でデバイスを解放するための装置と方法が提供される。また、パッケージング環境下でのデバイスの動作を制限する装置が提供される。さらに、パッケージング環境下でデバイスの調整を行う装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
　本明細書に組み込まれ、その一部をなす添付図面は、本発明の実施形態を例示し、詳細な説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１０】
　本発明の実施形態、発熱反応構造体を用いてパッケージング後にデバイスの動きを制御するための装置、及び方法について、ここで詳細に言及し、それらの例が添付図面に例示されている。本発明を実施形態と共に説明するが、本発明がこれらの実施形態に限定されることを意図されていないことは言うまでもない。それどころか、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想及び範囲内に含まれ得る代替案、修正案、及び等価物を網羅することが意図されている。さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解をもたらすように、多くの具体的な細部が記載されている。しかしながら、本発明がこれらの具体的な細部を伴うことなく実施され得ることは当業者には認識されよう。また、本発明の態様を不必要に不明瞭にすることのないように、良く知られた方法、手順、部品、及び回路は詳細に説明されない。
【００１１】
　図１は、本発明の一実施形態によるパッケージング後のデバイスの運動を制御するための例示的なシステム１００のブロック図である。本実施形態では、デバイス１２０に対する物理的制御を行う例示的な制御機構１１０が例示されている。デバイスに対して行われる物理的制御は、点線１１５により示される。本出願の目的上、「物理的制御を行う」という用語には、デバイス１２０の固定、デバイス１２０の解放、デバイス１２０の位置決め、デバイス１２０の調整等が含まれる。
【００１２】
　デバイス１２０は、構造要素１３０上に配置される。一実施形態の構造要素１３０は、半導体基板である。別の実施形態では、構造要素１３０はパッケージングされる容器１６０を含み、デバイス１２０はパッケージングされる容器１６０内の基板１３０上に配置される。
【００１３】
　発熱反応構造体１４０は、制御機構に結合される。一実施形態では、発熱反応構造体１４０は、制御機構の局所化セグメントに取り付けられるか、又はこれに配置される。外部エネルギー源１５０により活性化されたときに、発熱反応構造体１４０は、発熱反応構造体１４０内の合金間での発熱合金化反応により熱を発生する。発熱合金化反応による熱は、制御機構１１０の動作を引き起こす。一実施形態では、外部エネルギー源１５０はパッケージング容器１６０の外部にある。
【００１４】
　図６は、本発明の一実施形態において、デバイスに対する物理的な制御を行うのに使用される図１の発熱反応構造体１４０の断面を示す図である。発熱反応構造体１４０は、ストリップ、パッド、又は発熱反応構造体１４０の全体にわたって発熱反応の開始と伝搬を保証するのに適した任意の形状と大きさの形態をとる。本発明の目的上、デバイスに対する物理的制御を行うという用語は、デバイスの固定、デバイスの解放、デバイスの位置決め、デバイスの調整等を指す。
【００１５】
　発熱反応構造体１４０には、当該技術分野で良く知られた発熱反応材料が含まれる。一実施形態では、発熱反応構造体１４０は金属の交互配置層からなる薄膜を含む。金属の薄膜または層は、サブミクロンの厚さであり、先に形成された金属層上へ堆積される。例えば、図６は、発熱反応構造体１４０を形成するために第２の層６２０と交互になった第１の層６１０を例示する。一実施形態では、薄膜または層は、複数の反応性元素の金属層からなる薄い箔構造を形成する。
【００１６】
　発熱反応構造体１４０は、活性化時に局所的加熱をもたらす。発熱反応構造体は、幾つかの金属からなる。これらの金属は、接触状態に置かれてエネルギー、例えば閾値量の熱で開始されるときに、極めて発熱的な合金化反応が可能である。後述するように、発熱反応構造体１４０は、様々な電気機械式装置の解放、動きの制限、及び調整といったデバイスに対する物理的制御を行うのに使用される。
【００１７】
　エネルギー源（図示せず）は、一実施形態において、発熱反応構造体１４０の金属から生じる発熱反応を起こさせるために、利用可能になる。以下にさらに説明するようにいくつかを列挙すると、エネルギー源は局所的加熱をもたらすためのレーザ、局所的加熱をもたらすための電流源、又は密封容器の大半、すなわち全体的に加熱するためのオーブンを含む。
【００１８】
　第１の層６１０と第２の層６２０内に包含された金属には、接触状態に置かれて所定の閾値を超える量の熱、又は他の形態のエネルギーで開始されたときに、極めて発熱的な合金化反応が可能な金属が含まれる。一例として、第１の層６１０内に配置される金属はニッケルであり、第２の層６２０内に配置される金属はアルミニウムである。また、他の良く知られた様々な金属の組み合わせも堆積されて、発熱反応構造体１４０を形成する。
【００１９】
　一実施形態では、発熱反応構造体１４０は、層の数及び種類の異なる多層構造である。例えば、２つ又はそれより多くの金属層を組み合わせて発熱反応構造体１４０を形成する。さらに、２つ又はそれより多くの種類の金属層を用いて発熱反応構造体１４０を形成する。様々な金属層の組み合わせが実施され、発熱反応構造体１４０を形成する。一例として、図６は交互になった層構造を例示し、多層構造１４０は２つ又はそれより多くの金属層（例えば、金属層６１０と金属層６２０）を互い違いにすることにより形成される。
【００２０】
　付随するデバイスと連係して発熱反応構造体１４０は、デバイスの位置と動きを制御でき、本発明の実施形態では、半導体基板上または封止容器内で実施される。パッケージとも呼ばれる容器は、例えば、超小型電子部品を収容するような適切な大きさになっている。また、一実施形態では、超小型電子部品を半導体基板に一体化する。本発明の実施形態は、超小型電子パッケージングに関連して説明されるが、他の実施形態は、大規模デバイスだけでなく、小規模デバイスを支持または収容する基板及びパッケージに好適である。
【００２１】
　本発明の一実施形態は、図１の制御機構１１０としての固定用ワイヤを開示する。固定用ワイヤは、デバイスを構造要素に取り付ける。発熱反応構造体は固定用ワイヤ上に配置され、活性化時に発熱合金化反応が固定用ワイヤを溶融し、それによってデバイスを解放するようになっている。十分な量の熱を供給するエネルギー源が、発熱合金化反応の開始に使用される。
【００２２】
　図２Ａは、本実施形態において、繋ぎ止められたデバイス（被固定デバイス）２２０を収容する封止容器２１０の断面を示す図である。封止容器２１０は、基板２１５上に形成された側壁２１２と２１４を含む。一実施形態では、封止容器２１０は気密封止される容器である。
【００２３】
　一実施形態では、封止容器２１０は様々な大きさのデバイス２２０を収容するように適切な大きさになっている。一実施形態では、デバイス２２０は小規模デバイスである。別の実施形態では、デバイス２２０は大規模デバイスである。さらに別の実施形態では、デバイス２２０は超小型電子デバイスである。
【００２４】
　固定用ワイヤ２３０は、デバイス２２０と側壁２１２に取り付けられ、デバイス２２０を固定位置に支持している。固定用ワイヤ２４０は、デバイス２２０と側壁２１４に取り付けられ、デバイス２２０を固定位置に支持するように示されている。図示されない他の固定用ワイヤは、デバイス２２０を固定位置に維持するために実施され得る。固定用ワイヤは、デバイス２２０を支持するための任意の適切な材料から構成される。一実施形態では、固定用ワイヤはアルミニウムなどの金属からなり、様々な大きさのデバイス２２０（例えば、大規模デバイスから超小型電子デバイスまで）を支持するように適切な大きさになっている。
【００２５】
　図２Ａは、例示的な態様のみにおいて構造要素へのデバイスの固定を例示する。固定用ワイヤの位置は、固定を必要とするデバイスの大きさと形状に依存する。固定用ワイヤの位置は、デバイスを固定する構造要素にも依存する。
【００２６】
　固定用ワイヤ２３０と２４０が、製造及びパッケージング期間中にデバイス２２０に対する損傷を防ぐために設けられる。一例では、固定用ワイヤ２３０と２４０はスティクション問題の除去に役立ち、これによりデバイス２２０は封止容器２１０の側壁（例えば、２１２と２１４）又は基板２１５へ引きつけられる。
【００２７】
　本実施形態は、壁に固定用ワイヤで固定して封止容器２１０の基板２１５に固定されたデバイス２２０を示したが、他の実施形態はデバイス２２０を基板に、又は容器２１０の天井２１６に直接的に固定用ワイヤで固定するのに好適である。さらに別の実施形態では、デバイス２２０を容器２１０の様々な壁、天井、及び基板に固定用ワイヤで固定し、デバイス２２０が封止容器２１０の任意の構造要素に支持されないが、浮遊状態に保たれるようにする。
【００２８】
　発熱反応構造体２５０は、固定用ワイヤ２３０の局所化セグメント２３５上に配置される。同様に、発熱反応構造体２５５は固定用ワイヤ２４０の局所化セグメント２４５上に配置される。各発熱反応構造体２５０と２５５は、一実施形態では、図６に示されるような多層構造１４０である。このように、一実施形態において、発熱反応構造体（２５０と２５５）は、加熱時に発熱合金化反応を生じる少なくとも二つの異なる合金化金属の少なくとも二つの薄い箔層からなる多層構造を含む。
【００２９】
　エネルギー源（図示せず）により活性化された場合に、発熱反応構造体２５０と２５５は、局所的加熱をもたらして局所化セグメント２３５と２４５内の固定用ワイヤ２３０と２４０をそれぞれ溶融する。発熱反応構造体２５０と２５５は、接触状態に置かれて十分な量のエネルギー、例えば閾値量の熱で開始されたときに極めて発熱的な合金化反応が可能である。一実施形態では、発熱反応構造体２５０と２５５は、製造されパッケージングされた後に活性化される。
【００３０】
　図２Ｂは、本発明の一実施形態において、解放された被固定デバイス２２０を収容する封止容器２１０の断面を示す図である。本実施形態では、発熱反応構造体２５０と２５５はエネルギー源（図示せず）により活性化された。一実施形態のエネルギー源は、局所的加熱をもたらすためのレーザ、封止容器２１０の大半、すなわち全体的な加熱をもたらすためのオーブンである。
【００３１】
　発熱反応構造体２５０と２５５内の金属層間の発熱反応の活性化後に、十分な量の熱が生じ、固定用ワイヤ２３０と２４０の局所化区画（局所化セグメント）２３５と２４５をそれぞれ溶融する。このように、固定ワイヤ２３０はここで二つの部分へ分離される。すなわち、デバイス２２０に付いた部分２３０Ａと側壁２１２に付いた部分２３０Ｂである。さらに、固定用ワイヤ２４０はここで二つの部分に分離される。すなわち、側壁２１４に付いた部分２４０Ａと、デバイス２２０に付いた部分２４０Ｂである。固定用ワイヤ２３０と２４０は、封止容器２１０の側壁２１２と２１４からデバイス２２０を解放している。
【００３２】
　別の実施形態では、固定用ワイヤ２３０は発熱反応構造体２５０からなる。このように、発熱反応構造体２５０は、デバイス２２０を繋ぎ止める機能と、発熱反応構造体２５０の活性化時にデバイス２２０を解放する機能の両方を提供する。
【００３３】
　図３Ａと図３Ｂは、一実施形態において基板３１０上に配置された構造要素３２０の断面を示す図である。本発明の実施形態は、片持ち支持構造体に関連して説明されるが、他の実施形態は、基板上に支持された様々なデバイスや構造要素、又は発熱反応構造体、例えば図１の構造要素を用いて解放される他の適切なプラットホームに好適である。
【００３４】
　図３Ａは、構造要素３２０の製造及びパッケージング期間中の構造要素３２０の断面図である。構造要素３２０は、点線３７０により分離される二つの部分３２０Ａと３２０Ｂからなる。片持ち支持構造体は、部分３２０Ａから形成される。片持ち支持構造体は、図３Ａに示すように、一実施形態では共振器である。部分３２０Ｂは、製造及びパッケージング期間中に部分３２０Ａの片持ち支持構造体用の支持構造を形成している。特に、部分３２０Ｂの支持構造は、３２０Ｂの片持ち支持構造体が基板３１０から物理的に分離されることを保証する。
【００３５】
　より詳細には、構造要素３２０は、基板３１０に取り付けられた第１のアンカー３３０を含む。アンカー３３０は、構造要素３２０を基板３１０上とその上方に支持する。また、構造要素３２０は、基板３１０に取り付けられた第２のアンカー３３５も含む。
【００３６】
　さらに、この構造要素３２０はアーム部材３４０を含む。アーム部材３４０は、第１のアンカー３３０に取り付けられた概して点線３６０により画定された第１の端部３６０を含む。また、アーム部材３４０は、第２のアンカー３３５に取り付けられた概して点線３６５により画定された第２の端部３６５を含む。アーム部材は、基板３１０から物理的に引き離されている。
【００３７】
　この構造要素３２０には、任意の窪み付き領域３２５が形成される。窪み付き領域３２５は、構造要素３２０内で溶融を受けやすい脆弱化領域を形成する。窪み付き領域は、窪み付き領域３２５内の部分３２０Ｂの溶融または破壊を容易にする任意の適切な大きさと形状からなる。一実施形態の窪み付き領域３２５は、第２のアンカー３３５により近いアーム領域３４０に形成される。
【００３８】
　窪み付き領域３２５を含む部分３２０Ｂは、一実施形態では図１の制御機構１１０である。部分３２０Ｂは、最初に製造とパッケージング中にアーム部材３４０に対する支持を行う。しかしながら、部分３２０Ｂ内の制御機構と窪み付き領域の動作が、アーム部材３４０を部分３２０Ｂから分離することによりアーム部材３４０を解放する。
【００３９】
　発熱反応構造体３５０が窪み付き領域３２５の頂部に配置され、部分３２０Ｂの支持構造体の溶融または破壊を容易にする。エネルギー源（図示せず）により活性化されたときに、発熱反応構造体３５０は局所的加熱をもたらして部分３２０Ｂの支持構造体の窪み付き領域３２５を溶融する。前述したように、一実施形態のエネルギー源は、局所的加熱をもたらすためのレーザ、局所的加熱をもたらすための電流源、又は封止容器２１０の大半、すなわち全体的な加熱をもたらすためのオーブンである。
【００４０】
　発熱反応構造体３５０は、接触状態に置かれて十分な量のエネルギー、例えば、閾値熱量で開始されたときに、極めて発熱的である合金化反応が可能である。発熱反応構造体３５０は、図６に示されたような構造要素１４０と類似する。
【００４１】
　図３Ｂは、発熱反応構造体３５０の活性化により構造要素３２０の窪み付き領域３２５が溶融された後の構造要素３２０の断面図である。一実施形態では、エネルギー源（図示せず）により、デバイス３２０のパッケージング後に発熱反応構造体３５０を構成する材料間で発熱合金化反応を活性化する。
【００４２】
　アーム部材３４０の窪み付き領域３２５の溶融は、部分３２０Ｂの支持構造体からの片持ち支持構造体３２０Ａの部分的分離という結果になる。この分離は、アーム部材３４０の可動な自由端３８０をもたらす。発熱反応構造体３５０の活性化がパッケージング後に行われるため、片持ち支持構造体３２０Ａは基板３１０に伴うあらゆるスティクション問題を回避する。このように、自由端３８０は共振器の場合と同様に移動可能である。
【００４３】
　別の実施形態では、デバイスは、サーマルアクチュエータに接触させることにより位置決めされる。活性化時、アクチュエータはデバイスの位置または向きを固定するように屈曲し、デバイス上に配置された対応する嵌合カプラと係合する。本実施形態では、アクチュエータは図１の制御機構１１０である。
【００４４】
　本実施形態において、図４Ａと図４Ｂは、発熱反応構造体４５０の活性化前後におけるアクチュエータ４１０の断面を示す図である。本発明の実施形態をサーマルバイモルフアクチュエータに関して説明したが、他の実施形態も熱や他の形態のエネルギーにさらされたときに移動できる様々なデバイスや構造要素、例えば、図１の構造要素に好適である。
【００４５】
　図４Ａは、サーマルバイモルフアクチュエータ４１０と片持ち支持構造体４２０の断面図である。サーマルバイモルフアクチュエータ４１０は、第１の層４１４と第２の層４１２からなる。第２の層４１２は、第１の層４１４と第２の層４１２との間に横たわる第１の層４１４の隣接面４１５上に配置される。アクチュエータ構造要素４１０として結合された第１の層４１４と第２の層４１２は、固定端４２５と自由端４２０を含む。アクチュエータ４１０の固定端４２５は、基板４４０に取り付けられる。アクチュエータ４１０の自由端４２０は、移動可能である。
【００４６】
　第１の層４１４は、第１の熱膨張係数を有する。第２の層４１２は、第１の熱膨張係数よりも大きな正の値を有する第２の熱膨張係数を有する。このように、熱にさらされたときに、第１の層４１４と第２の層４１２は熱膨張する。第２の層４１２がより大きな熱膨張係数を有するため、第２の層４１２は第１の層４１４に比べてより多く膨張する。このように、アクチュエータ４１０の自由端４２０は、第１の層４１４へ向かって屈曲する。
【００４７】
　発熱反応構造体４５０は、第２の層４１２の上面に配置される。発熱反応構造体４５０は、活性化時に局所的加熱を与え、第１の層４１４と第２の層４１２に対して熱膨張させる。前述のように、自由端４２０の屈曲動作は、第１の層４１４へ向けて行なわれる。本実施形態では第２の層４１２の頂部に配置された発熱反応構造体４５０を例示したが、他の実施形態では発熱反応構造体４５０を第１の層４１４の表面上に配置するのが好適である。一実施形態において、発熱反応構造体４５０は、加熱時に発熱合金化反応をもたらす少なくとも二つの異なる合金形成金属の少なくとも二つの薄い箔層からなる多層構造からなる。
【００４８】
　前述のように、一実施形態のエネルギー源は、局所的加熱をもたらすためのレーザ、局所的加熱をもたらすための電流源、又は発熱反応構造体４５０を収容する封止容器の大半、すなわち全体的な加熱をもたらすためのオーブンである。
【００４９】
　アクチュエータ４１０の自由端４２０には、結合部品４３０Aが配置される。一実施形態において、自由端４２０は、結合部品４３０Aを組み込むのに適応した形状をしている。結合部品４３０Aは、接触時に嵌合部品４３０Ｂに永久的に結合するのに適応した形状をしている。図４Ａにおいて、嵌合部品４３０Ｂは、移動が可能な片持ち支持構造体４２０の端部に取り付けられる。
【００５０】
　図４Ｂは、発熱反応構造体４５０の活性化後のアクチュエータ４１０の断面図である。一実施形態では、エネルギー源（図示せず）がアクチュエータ４１０と片持ち支持構造体４２０をパッケージングした後の発熱反応構造体４５０を構成する材料間の発熱合金化反応を活性化する。
【００５１】
　発熱反応構造体４５０の金属層間の発熱合金化反応によるアクチュエータ４１０の加熱により、十分な量のエネルギー、例えば、閾値熱量で開始されたときに、アクチュエータ４１０は第１の層４１４の方向に屈曲する。一実施形態では、アクチュエータ４１０の屈曲運動により、アクチュエータ４１０の自由端４２０が嵌合部品４３０Ｂと接触するように移動する。嵌合部品４３０Ｂは、デバイスすなわち片持ち支持構造体４２０に取り付けられる。
【００５２】
　そういうものだから、アクチュエータ４１０は屈曲時に片持ち支持構造体４２０の動きを制限する。結合部品４３０Ａを嵌合部品４３０Ｂへ永久的に結合すると、片持ち支持構造体４２０の動きは永久的に制限される。
【００５３】
　このように、一実施形態において、アクチュエータ４１０は、片持ち支持構造体４２０すなわち共振デバイスの機械的応答性を調整するために使用され得る。さらに、一般に、アクチュエータ４１０は任意の電気機械デバイスの機械的な応答性を調整することができ、従って共振デバイスの機械的応答性を調整することに限定されない。
【００５４】
　別の実施形態では、デバイスを所望の位置へ動かすためにデバイスの周囲にアクチュエータのアレイが配置される。各アクチュエータは、デバイス又はデバイスの延長部分に直接的に取り付けられた嵌合部品に関連付けられる。このようにして、デバイスはアクチュエータのアレイ内の幾つかのアクチュエータを活性化することにより位置決めされる。さらに、デバイスの位置は他のアクチュエータを活性化することにより微調整される。
【００５５】
　さらに別の実施形態では、アクチュエータ４１０は非弾性材料からなる。加熱されると、アクチュエータの屈曲運動はアクチュエータの冷却期間中に不可逆的になる。そういうものだから、結合部品４３０Ａと嵌合部品４３０Ｂは不要である。
【００５６】
　さらに、本発明の一実施形態によれば、可調整デバイスは、様々なサーマルアクチュエータに接触させることにより調整される。嵌合カプラは、可調整デバイス上の様々な位置に取り付けられる。複数の固定されたアクチュエータが、各嵌合カプラに関連付けられる。個々に活性化された場合に、可調整デバイスを調整するためにアクチュエータは、対応する嵌合カプラと係合する。位置を固定することにより可調整デバイスの全体的な動きを制限するように位置を選択し、これにより可調整デバイスの可調整部分を短くすることによるデバイスの調整が可能になる。各アクチュエータは、図１の制御機構１１０である。
【００５７】
　本実施形態において、図５は、本発明の一実施形態において基板５１０上に配置された片持ち支持構造体５２０の断面を示す図である。本発明の実施形態を片持ち支持構造体に関連して説明したが、他の実施形態は、基板上に支持された様々なデバイスや構造要素、又は例えば、図１の構造要素の発熱反応構造体を用いて調整される他の適切なプラットホームに好適である。
【００５８】
　片持ち支持構造体５２０は、端部５２５において基板５１０に固定される。本実施形態では、片持ち支持構造体５２０の共振アーム５２７は、励起時に所望の周波数で機械的に移動できる。また、片持ち支持構造体５２０は、片持ち支持構造体５２０を調整するための複数の延長部分（例えば、延長部分５３０と５４０）を含む。延長部分は、片持ち支持構造体と任意の適切な形状のアクチュエータを介した構造要素との間の永久的な接点を固定するように適切な形状をしている。複数の延長部分が、片持ち支持構造体５２０の様々な位置に配置される。基板に対して位置を固定することにより、片持ち支持構造体５２０の全体的な動きを制限するように、位置が選択される。
【００５９】
　本発明の実施形態は、二つの位置における片持ち支持構造体５２０の調整を例示するが、他の実施形態では、所望の周波数特性に応じて２つより多い位置での片持ち支持構造体５２０の調整に好適である。さらに、片持ち支持構造体５２０の例示的な使用は、発熱反応構造体の使用を通じて活性化されるアクチュエータを備えた片持ち支持構造体の調整を例示するためである。他の実施形態は、発熱反応構造体でもって活性化されるアクチュエータの使用を通じてあらゆる可調整デバイスを調整するのに好適である。
【００６０】
　図５へ戻ると、複数の固定されたアクチュエータが複数の延長部分のそれぞれと関連付けられている。一実施形態において、アクチュエータは、図４Ａと図４Ｂに例示されたアクチュエータ４１０の或る形態をなす。アクチュエータ４１０は、それぞれ結合部品と発熱反応構造体とを含む。例えば、延長部分５４０は第１のアクチュエータ４１０と関連付けられる。また、延長部分５３０は第２のアクチュエータ４１０と関連付けられる。
【００６１】
　個別に活性化されたときに、アクチュエータ４１０は、可調整片持ち支持構造体５２０を調整するために、対応する延長部分（例えば、延長部分５３０と５４０）上の対応する嵌合カプラと係合する。例えば、延長部分５４０に関連する第１のアクチュエータ４１０は、嵌合カプラ５４５と係合して片持ち支持構造体５２０を調整する。延長部分５３０に関連する第２のアクチュエータ４１０は、嵌合カプラ５３５と係合して片持ち支持構造体５２０を調整する。位置の固定により可調整デバイスの全体的な動きを制限するように位置を選択し、これにより可調整デバイスの可調整部分を短くすることによるデバイスの調整が可能になる。
【００６２】
　アクチュエータ４１０は、エネルギー源（図示せず）により個別に活性化される。例えば、延長部分５４０に関連した第１のアクチュエータ４１０の屈曲は、エネルギー源が延長部分５４０に関連したアクチュエータ４１０に取り付けられた発熱反応構造体４５０を活性化したときに生じる。内部に含まれる金属層間の発熱合金化反応による発熱反応構造体４５０の加熱により、アクチュエータ４１０が延長部分５４０の方へ屈曲する。同様に、延長部分５３０に関連する第２のアクチュエータ４１０に取り付けられた発熱反応構造体４５０の加熱により、アクチュエータ４１０が延長部分５３０の方へ屈曲する。一実施形態では、エネルギー源は局所的加熱をもたらすためのレーザビームである。別の実施形態では、エネルギー源は局所的加熱をもたらすための電流源である。
【００６３】
　一実施形態では、アクチュエータ４１０の屈曲により、アクチュエータ４１０の自由端が、延長部分（例えば、５３０と５４０）に取り付けられた嵌合部品（例えば５３５，５４５）に永久的に結合される。このようにして、片持ち支持構造体５２０は、延長部分と対応するアクチュエータを介して共振アーム５２７を基板５１０に短絡することにより、所望の周波数に永久的に調整される。
【００６４】
　図７は、本発明の一実施形態に従ってデバイスの動きを制御するための方法におけるステップを示すフローチャートである。ステップ７１０では、本実施形態はデバイスに対して物理的制御を行うための制御機構を準備する。一実施形態のデバイスは、構造要素上に配置される。一実施形態では、デバイスは半導体基板上に配置される。別の実施形態では、デバイスは基板上に配置され、封止容器すなわちパッケージング環境内に密封される。
【００６５】
　ステップ７２０では、本実施形態は発熱反応構造体を制御機構に結合する。発熱反応構造体は、活性化時に発熱反応構造体内の合金間の発熱合金化反応による熱を生成する。一実施形態では、発熱反応構造体は、加熱時に発熱合金化反応を生じる少なくとも二つの異なる合金化金属の少なくとも二つの薄い箔層からなる多層構造である。発熱合金化反応による熱によって、制御機構の動作が開始され、デバイスに対する物理的制御を行うための制御機構の動作が生じる。
【００６６】
　発熱反応構造体は、一実施形態ではデバイスのパッケージング後に活性化されて、発熱合金化反応による熱を生成する。前述したように、外部エネルギー源から発熱反応構造体へエネルギー（例えば、熱）を供給することにより、活性化が行なわれる。実施形態において、エネルギー源は、局所的加熱をもたらすためのレーザ、局所的加熱をもたらすための電流源、又は発熱反応構造体を収容した封止容器の大半、すなわち全体的な加熱をもたらすためのオーブンである。
【００６７】
　制御機構の動作は、発熱合金化反応の活性化による熱を用いて行なわれる。一実施形態では、制御機構は構造要素からデバイスを解放する。その場合、制御機構は、最初に前記構造要素にデバイスを固定する。制御機構の動作は、発熱合金化反応による熱を用いて局所化セグメントを溶融することを含む。こうして、デバイスは構造要素から解放される。
【００６８】
　別の実施形態では、制御機構は、制御機構をデバイスに結合することによりデバイスの位置を永久的に固定する。本実施形態では、制御機構は、アクチュエータの第１の端部を基板に固定するように適合されたアクチュエータを含む。また、アクチュエータは、発熱合金化反応による熱にアクチュエータをさらしたときに屈曲運動が可能な自由端も含む。屈曲運動により、自由端がデバイスと接触するように移動する。
【００６９】
　別の実施形態において、制御機構は、制御機構をデバイスに結合することによりデバイスの共振周波数を調整する。一実施形態では、デバイスは共振デバイスである。本実施形態において、制御機構は、アクチュエータの第１の端部を基板に固定するように適合されたアクチュエータを含む。アクチュエータは、発熱合金化反応による熱にアクチュエータをさらしたときに屈曲運動が可能な自由端を含む。この屈曲運動により、自由端がデバイスと接触するように移動する。
【００７０】
　本発明の実施形態、すなわち発熱反応構造体を用いてデバイスを解放および固定するための装置を説明してきた。本発明は、特定の実施形態において説明されたが、本発明は、係る実施形態により限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ特許請求の範囲に従って解釈されねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態による、パッケージング環境内でデバイスの動きを制御できる例示的なシステムのブロック図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、封止容器内に収容されたデバイスを解放する前に固定用ワイヤ上に配置された発熱反応構造体を含む封止容器の断面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、封止容器内に収容されたデバイスを解放した後の図２Ａの封止容器の断面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、二つの端部で基板に固定され、基板から片持ち支持構造体の端部を切り離すために片持ち支持構造体の表面に配置された発熱反応構造体を有する片持ち支持構造体の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による、図３Ａの発熱反応構造体を活性化した後に一端部だけ基板に固定された片持ち支持構造体の断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による、アクチュエータの自由端を曲げるためにアクチュエータの表面に配置された発熱反応構造体を有するサーマルバイモルフアクチュエータの断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による、発熱反応構造体を活性化した後の図４Ａのサーマルバイモルフアクチュエータの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による、図４Ａと図４Ｂのサーマルバイモルフアクチュエータを用いて調整された片持ち支持構造体の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による、発熱反応構造体の断面を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による、パッケージング後のデバイスの移動を制御するための方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
100　システム
110　制御機構
120　デバイス
130　構造要素
140、250、255、350　発熱反応構造体
160　パッケージング容器
215、310、510　基板
230、240　固定用ワイヤ
235、245　局所化セグメント
330、335　アンカー
340　アーム部材
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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