(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び第２面を有するセンサーにして、前記第２面が前記第１面から離間して配され、前記第２面が、また、パッケージ面から離間して配され、前記第１面と前記パッケージ面の間に配される、センサーと、
第１及び第２支持部にして、前記第１及び第２支持部それぞれが閉じた構造を含み、前記第１支持部が、前記第２面の中央領域を周囲し、前記第２支持部が前記第１支持部を周囲する、第１及び第２支持部を備え、
前記第１及び第２支持部それぞれが前記第２面から前記パッケージ面に延び、
前記第１及び第２支持部それぞれが、前記第２面の一部のみの上に配され、またそこに動作可能に接続され、
前記第１及び第２支持部それぞれが、パッケージ−センサー相互作用により生じる応力を低減するように構成され、
前記第１及び第２支持部それぞれが、２つのサブ構成部分として、前記第２面から前記第２面と前記パッケージ面の間の所定位置まで延びる第１サブ構成部分、及び、前記所定位置から前記パッケージ面まで延びる第２サブ構成部分を備え、前記第１サブ構成部分の断面積が、前記第２サブ構成部分の断面積よりも小さい、システム。
【請求項２】
前記第１及び第２支持部それぞれが中空シリンダー構造を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１及び第２支持部それぞれが、前記第２面の近傍の前記センサーの部分と同一の材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２面、前記パッケージ面、及び前記第１及び第２支持部の間に配置された柔軟材料を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１及び第２支持部それぞれが、前記パッケージ面と同一の材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１及び第２支持部の一方の幅が、前記第１及び第２支持部の他方の幅よりも小さい、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記パッケージ面と前記第１及び第２支持部の少なくとも一つの間に封止材料が塗布される：前記封止材料は、気密シールを提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１及び第２支持部の少なくとも一つが前記パッケージ面にボンディングされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１及び第２支持部それぞれが、前記第２面から離れるに応じて変化する断面積を有する；前記断面積が、前記第２面から離れるに応じて増加する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記シリンダー構造における閉じたカーブが円形ではない、請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
前記閉じたカーブのそれぞれが、複数のセクションを備え、前記複数のセクションの各セクションが、前記複数のセクションの別のセクションに１以上の箇所で接合される；前述の各セクションの傾斜が、前記１以上の箇所の少なくとも一つでの前記別のセクションの傾斜に等しくない、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
パッケージ−センサー相互作用に起因する応力が減じられたセンサーシステムを製造するための方法であって、当該方法が、
センサー構造の第２面及び第２面に配置される１以上の支持構造を形成するために、第１面を有するセンサー構造の構成部分の表面をエッチングすることを含む；前記第２面が、前記第１面から離れて配置される；前記第２面は、またパッケージ面から離れて配置され、前記第１面と前記パッケージ面の間に配される；前記１以上の支持構造は、パッケージ−センサー相互作用により生じる応力を低減するように構成され、
前記１以上の支持構造の各支持構造が、２つのサブ構成部分として、前記第２面から前記第２面と前記パッケージ面の間の所定位置まで延びる第１サブ構成部分、及び、前記所定位置から前記パッケージ面まで延びる第２サブ構成部分を備えるように、各支持構造をトリミングすることを更に含み、前記第１サブ構成部分の断面積が前記第２サブ構成部分の断面積よりも小さい、方法。
【請求項１３】
前記センサーシステムにおいて、前記１以上の支持構造の各支持構造が前記第２面から前記パッケージ面に延びるように、前記１以上の支持構造が構成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記構成部分がシリコン構成部分である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記１以上の支持構造の第１支持構造が、前記第２面の中央領域を周囲する；及び、次の各支持構造が、先の支持構造を周囲する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記１以上の支持構造の各支持構造が閉じた構造を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記１以上の支持構造の各支持構造が中空シリンダー構造を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記シリンダー構造における閉じたカーブが円形ではない、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記閉じたカーブのそれぞれが、複数のセクションを備え、前記複数のセクションの各セクションが、前記複数のセクションの別のセクションに１以上の箇所で接合される；前述の各セクションの傾斜が、前記１以上の箇所の少なくとも一つでの前記別のセクションの傾斜に等しくない、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記１以上の支持構造の各支持構造が、前記第２面から離間するようにある距離を延び、この距離が、前記第２面と前記パッケージ面の間の距離よりも小さい、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記１以上の支持構造の各支持構造が前記第２面から離れるに応じて変化する断面積を有するように、各支持構造をトリミングすることを更に含み、前記断面積が前記第２面から離れるに応じて増加する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記１以上の支持構造の各支持構造が前記第２面から離れるに応じて変化する断面積を有するように、各支持構造をトリミングすることを更に含み、前記断面積が前記第２面から離れるに応じて減少する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１及び第２支持部それぞれが、前記第２面から離れるに応じて変化する断面積を有する；前記断面積が、前記第２面から離れるに応じて減少する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
第１面及び第２面を有するセンサーにして、前記第２面が前記第１面から離間して配され、前記第２面が、また、パッケージ面から離間して配され、前記第１面と前記パッケージ面の間に配される、センサーと、
第１及び第２支持部にして、前記第１及び第２支持部それぞれが閉じた構造を含み、前記第１支持部が、前記第２面の中央領域を周囲し、前記第２支持部が前記第１支持部を周囲する、第１及び第２支持部を備え、
前記第１及び第２支持部それぞれが前記第２面から前記パッケージ面に延び、
前記第１及び第２支持部それぞれが、前記第２面の一部のみの上に配され、またそこに動作可能に接続され、
前記第１及び第２支持部それぞれが、パッケージ−センサー相互作用により生じる応力を低減するように構成され、
前記第１及び第２支持部それぞれが、２つのサブ構成部分：前記第２面から前記第２面と前記パッケージ面の間の所定位置まで延びる第１サブ構成部分、及び、前記所定位置から前記パッケージ面まで延びる第２サブ構成部分を備え、前記第１サブ構成部分の断面積が、前記第２サブ構成部分の断面積よりも大きい、システム。
【請求項２５】
パッケージ−センサー相互作用に起因する応力が減じられたセンサーシステムを製造するための方法であって、当該方法が、
センサー構造の第２面及び第２面に配置される１以上の支持構造を形成するために、第１面を有するセンサー構造の構成部分の表面をエッチングすることを含む；前記第２面が、前記第１面から離れて配置される；前記第２面は、またパッケージ面から離れて配置され、前記第１面と前記パッケージ面の間に配される；前記１以上の支持構造は、パッケージ−センサー相互作用により生じる応力を低減するように構成され、
前記１以上の支持構造の各支持構造が、２つのサブ構成部分として、前記第２面から前記第２面と前記パッケージ面の間の所定位置まで延びる第１サブ構成部分、及び、前記所定位置から前記パッケージ面まで延びる第２サブ構成部分を備えるように、各支持構造をトリミングすることを更に含み、前記第１サブ構成部分の断面積が前記第２サブ構成部分の断面積よりも大きい、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してＭＥＭＳセンサーに関し、また、特には、ＭＥＭＳセンサーにおける応力軽減（stress relief）のための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサーといったマイクロ・エレクトリカル・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ（Micro-Electrical-Mechanical-Systems））は、圧力、温度、又は加速度といった物理状態を検出するため、及び、検出した物理状態を示す電気信号を提供するため、自動車、家庭電化製品、建物の換気、及び一般的な産業用途といった広範囲の用途で使用可能である。
【０００３】
多くのセンサーは、測定対象に敏感であることに加えて、その物理的構造の応力又は歪に敏感である。そのような応力は、センサー構造それ自体のために内的に生成され、又は、センサーの封止やパッケージにより外的に生成され得る。熱応力といったパッケージ応力は、ＭＥＭＳセンサーの出力に影響し得る。パッケージ−センサー相互作用応力の一例は、パッケージの構成部分とセンサーの構成部分の熱膨張係数の不整合により生じる応力である。パッケージからの熱応力の軽減を提供するために異なる手法が先に開示されている。幾つかの従来方法は、フレキシブル支持梁を用いてセンサー素子を吊す。他の全ての従来方法は、パッケージボンディングに係る修正を適用し、例えば、フレキシブル支持膜やフレキシブル支持チャックを用い、或いはＭＥＭＳ装置とパッケージの間に応力緩衝材を配置する。
【０００４】
従来方法は、幾つかのＭＥＭＳ圧力センサーパッケージには適するものではない。例えば、フレキシブル支持梁の使用は、余分な応力軽減支持構造を要求し、これは、気密（ハーメチック）でなく、また高い加圧に耐えることができない。他の従来方法は、余分な部品を要求し、また、複雑な製造要求のために高いコストに帰結する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気密シールを要求するＭＥＭＳセンサーに適用可能であり、また簡単に製造できる応力軽減構造及び方法に関する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
気密シールを要求するＭＥＭＳセンサーを含むＭＥＭＳセンサーに適用可能であり、簡単に製造可能である応力軽減構造及び方法が、以下の本明細書に開示される。
【０００７】
１以上の実施形態において、これらの教示のシステムは、第１面及び第２面を有するセンサーを含み、第２面が第１面から離間して配され、第２面が、また、パッケージ面から離間して配され、第１面とパッケージ面の間に配される。システムは、また１以上の支持部を含み、各支持部が第２面からパッケージ面に延びる。支持部は、第２面の一部のみの上に配され、またそこに動作可能に接続される。１以上の支持部が、パッケージ−センサー相互作用（package-sensor interaction）により生じる応力を低減するように構成される。
【０００８】
これらの教示のシステムの更なる実施形態においては、１以上の支持部の第１支持部が、第２面の中央領域を周囲する；及び１以上の支持部の第２支持部が、第１支持部を周囲する。１以上の支持部の各支持部が閉じた構造及び／又は中空シリンダー構造を備え、シリンダー構造における閉じたカーブが円形ではない。閉じたカーブのそれぞれが、複数のセクションを備え、複数のセクションの各セクションが、複数のセクションの別のセクションに１以上の箇所で接合され、各セクションの傾斜が、１以上の箇所の少なくとも一つでの別のセクションの傾斜に等しくない。
【０００９】
これらの教示のシステムのまた更なる実施形態においては、１以上の支持部の各支持部が、第２面の近傍のセンサーの部分と同一の材料、及び／又は、パッケージ面と同一の材料を含む。１以上の支持部が、第２面から離間するように延びる１以上の第１支持部；及びパッケージ面から第２面へ延びる１以上の第２支持部を備え、１以上の第２支持部が、１以上の第１支持部を受容するように構成される。１以上の第１支持部の各支持部が、第２面から離間するようにある距離を延び、この距離が、第２面とパッケージ面の間の距離よりも小さい。ある場合、１以上の支持部の各支持部が、第２面から離れるに応じて変化する断面積を有する。ある実施形態では、断面積が、第２面から離れるに応じて減少する。別の実施形態では、断面積が、第２面から離れるに応じて増加する。また他の実施形態では、１以上の支持部の各支持部が、２つのサブ構成部分：第２面から第２面とパッケージ面の間の所定位置まで延びる第１サブ構成部分、及び、所定位置からパッケージ面まで延びる第２サブ構成部分を備える。ある場合、第１サブ構成部分の断面積が、第２サブ構成部分の断面積よりも大きい。別の場合、第１サブ構成部分の断面積が、第２サブ構成部分の断面積よりも小さい。
【００１０】
これらの教示のシステムのまた更なる実施形態においては、システムは、第２面、パッケージ面、及び１以上の支持部の間に配置された柔軟材料を更に備える。システムは、第２面、パッケージ面、及び１以上の第２支持部の間に配置された柔軟材料を更に備える。システムは、第２面、パッケージ面、及び１以上の第１及び１以上の第２支持部の間に配置された柔軟材料を更に備える。１以上の支持部が、少なくとも２つの支持部を備える。一つの支持部の幅が、他の支持部の幅よりも小さい。パッケージ面と少なくとも一つの支持部の間に封止材料が塗布され、封止材料は、気密シールを提供するように構成される。少なくとも一つの支持部がパッケージ面にボンディングされる。
【００１１】
１以上の実施形態において、これらの教示の、パッケージ−センサー相互作用に起因する応力が減じられたセンサーシステムを製造するための方法は、センサー構造に第２面を形成するために、第１面を有するセンサー構造の構成部分の表面をエッチングすることを含み、１以上の支持構造が第２面に配置される。第２面が、第１面から離れて配置される。第２面は、またパッケージ面から離れて配置され、第１面とパッケージ面の間に配される。１以上の支持構造は、パッケージ−センサー相互作用により生じる応力を低減するように構成される。
【００１２】
これらの教示の方法のまた更なる実施形態においては、センサーシステムにおいて、１以上の支持構造の各支持構造が第２面からパッケージ面に延びるように、１以上の支持構造が構成される。構成部分がシリコン構成部分である。１以上の支持構造の第１支持構造が、第２面の中央領域を周囲し、次の各支持構造が、先の支持構造（ら）を周囲する。１以上の支持構造の各支持構造が閉じた構造及び／又は中空シリンダー構造を備え、シリンダー構造における閉じたカーブが円形ではない。閉じたカーブのそれぞれが、複数のセクションを備え、複数のセクションの各セクションが、複数のセクションの別のセクションに１以上の箇所で接合され、各セクションの傾斜が、１以上の箇所の少なくとも一つでの別のセクションの傾斜に等しくない。１以上の支持構造の各支持構造が、第２面から離間するようにある距離を延び、この距離が、第２面とパッケージ面の間の距離よりも小さい。
【００１３】
これらの教示の方法のまた更なる実施形態においては、方法は、１以上の支持構造の各支持構造が第２面から離れるに応じて変化する断面積を有するように、各支持構造をトリミングすることを更に含み、断面積が第２面から離れるに応じて増加する。また別の実施形態においては、方法は、１以上の支持構造の各支持構造が第２面から離れるに応じて変化する断面積を有するように、各支持構造をトリミングすることを更に含み、断面積が第２面から離れるに応じて減少する。また別の実施形態においては、方法は、１以上の支持構造の各支持構造が、２つのサブ構成部分：第２面から第２面とパッケージ面の間の所定位置まで延びる第１サブ構成部分、及び、所定位置からパッケージ面まで延びる第２サブ構成部分を備えるように、各支持構造をトリミングすることを更に含み、第１サブ構成部分の断面積が第２サブ構成部分の断面積よりも小さい。
【００１４】
これらの教示のシステム及び方法の多数の他の実施形態も開示される。
【００１５】
本教示のより良い理解のため、その他及び追加の目的と共に、参照が、添付図面と詳細な記述に成され、また、その範囲が、添付請求項において特定される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、パッケージ構成部分上のセンサーの従来のマウントの断面図である。
【図２】図２は、これらの教示に係るシステムの一実施形態の断面図である。
【図３】図３（ａ）〜３（ｅ）は、これらの教示に係る応力軽減構造に関するパターンの異なる実施形態を示す。
【図４】図４は、これらの教示に係る応力軽減構造の別の実施形態の断面図である。
【図５】図５は、これらの教示に係る応力軽減構造のまた別の実施形態の断面図を示す。
【図６】図６は、これらの教示に係る応力軽減構造の更なる実施形態の断面図である。
【図７ａ】図７ａは、これらの教示に係る応力軽減構造のまた別の実施形態の断面図を表す。
【図７ｂ】図７ｂは、これらの教示に係る応力軽減構造のまた別の実施形態の断面図を表す。
【図８】図８は、これらの教示に係るシステムを製造することに用いられるセンサー構造の実施形態例を示す。
【図９】図９は、これらの教示に係る幾つかの実施形態と従来の実施形態のシミュレーション結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
応力軽減構造及び方法が以下の本明細書に開示される。これらの教示に係る応力軽減構造及び方法は、ＭＥＭＳセンサーに適用でき、簡単に製造可能であるシステムに帰結できる。
【００１８】
記述は、限定する意味において理解されず、単にこれらの教示の一般原理を説明する目的で為される。なぜなら、これらの教示の範囲が、添付請求項により最も良く規定されるためである。この教示が様々な実施形態に関して記述されるが、これらの教示が、添付請求項の精神及び範囲内において広範囲の更なる及び他の実施形態でも可能であるように理解されるべきである。
【００１９】
明らかにそうでないことを文脈が記述する場合を除いて、本明細書で用いられるように、単数形「ａ」「ａｎ」及び「ｔｈｅ」が複数の参照を含む。
【００２０】
本明細書で用いられるように「パッケージ−センサー相互作用」は、センサーとパッケージ間の相互作用で生成される応力を意味する。パッケージ−センサー相互作用応力の一例は、パッケージの構成部分とセンサーの構成部分の熱膨張係数の不整合により生じる応力である（これらの教示は、その例のみに限定されない）。
【００２１】
図１は、パッケージ構成部分上のセンサーの従来のマウントの断面図を示す。図１を参照すると、圧力センサー１５が、パッケージ構成部分２０上に配される。圧力センサー１５は、第１面３０と第２面３５を有する。第２面３５は、パッケージ構成部分２０の面２５の直上にマウントされる。
【００２２】
ＭＥＭＳ、セラミック、又は他の非金属センサーの場合、センサーは、半田、ろう付け、溶接、又はエポキシタイプの接着剤で金属製パッケージに概してボンディングされる。典型的には、最も強い最大の気密シールを得るため、若しくは単に製造の単純化のため、センサーの対面の全体がボンディングされる。
【００２３】
１以上の実施形態において、これらの教示に係るシステムは、第１及び第２面を有するセンサーにして、第２面が第１面から離間して配され、第２面が、また、パッケージ面から離間して配され、第１面とパッケージ面の間に配される、センサーと、複数の支持部を含み、各支持部が第２面からパッケージ面に延び、支持部が、第２面の一部のみ上に配され、またそこに動作可能に接続される。支持部が、これに限定されないがパッケージ−センサー熱相互作用といったパッケージ−センサー相互作用により生じる応力を低減するように構成される。
【００２４】
図２は、これらの教示に係るシステムの一実施形態の断面図を示す。図２を参照すると、そこに図示の実施形態においては、センサー１５は、第１面３０と第２面３５を有する。第２面３５は、パッケージ構成部分２０のこの面２５から離間して配される。複数の支持部４０が、センサー１５の第２面３５からパッケージ構成部分２０の面２５に延びる。支持部４０は、第２面３５の一部のみ上に配され、またそこに動作可能に接続される。パッケージ構成部分２０とセンサー１５の間に支持部を配置することの結果、センサー１５とパッケージ構成部分２０の間の接触範囲が低減され、センサー１５とパッケージ構成部分２０の間の接続がより柔軟になる。
【００２５】
図２に図示の実施形態においては、支持部４０の材料が、第２面３５の近傍のセンサー１５の部分（section）の材料と同一の材料である。近傍は、本明細書で用いられるように、空間において横又は最も近いことを意味し、これは、辞典による定義である。他の材料を用いる実施形態を含む他の実施形態がこれらの教示の範囲内にあることに留意されたい。
【００２６】
図３（ａ）〜３（ｅ）は、これらの教示で用いられる支持部に関するパターンの異なる実施形態を示す。図３（ａ）〜３（ｄ）に示される実施形態においては、第１支持部４５が、第２面（３５，図２）の中央領域５０を周囲し、次の支持部５５それぞれが、前の支持部を周囲する。図３（ａ）〜３（ｄ）に示される実施形態においては、各支持部は、閉じた構造である。図３（ａ）〜３（ｄ）に示される実施形態においては、各支持部は、中空シリンダー構造４５，５５，７０，７５，６０，６５を含む。中空シリンダー構造とも呼ばれるシリンダーは、本明細書で用いられるように、通常、平面に垂直である平行な線のセットにより全ての点で相互に接続された同一の閉じたカーブにより境界付けられる２つの平行な平面から成る固体（solid）である。図３（ｂ）〜３（ｃ）に図示の実施形態においては、中空シリンダー構造の閉じたカーブが円形ではない。図３（ｂ）〜３（ｃ）に図示の実施形態においては、閉じたカーブのそれぞれ一つが、複数のセクション７５を有し、各セクション７５が、１以上の交点７０で別のセクション７５に接合される。各セクション７５の傾斜は、１以上の交点７０で別のセクション７５の傾斜に等しくない。本明細書で用いられるように、「傾斜」は、セクションを規定又は近似する関数の１次導関数の大きさを意味し、「導関数」が、微積分学で定義されるように用いられる。交点で、別のセクションの傾斜に等しくない一つのセクションの傾斜は、関数が連続的であるが、導関数が連続的ではないという数学的条件に対応する。図３（ｄ）に図示の実施形態においては、一つの支持部６０の幅ｄ2が、他の支持部６５の幅ｄ1よりも小さい。支持部が閉じた構造であり、２以上の支持部がある図３（ａ）〜３（ｄ）の実施形態においては、１以上の他の支持部がパッケージ構成部分２０の面２５に沿って動くことができつつ、封止又はボンディング材料を１以上の支持部に塗布できる。その構成は、構造の柔軟さを保ちつつ、センサー１５とパッケージ構成部分２０の間の気密シールを可能とする。図３（ｅ）に図示の実施形態においては、支持部８０が第２面の中央領域５０を周囲するが、閉じた構造ではない。
【００２７】
図４は、これらの教示に係るシステムの別の実施形態の断面図を示す。図４を参照すると、そこに図示の実施形態においては、柔軟材料（soft material）８５が第２面３５、パッケージ面２５及び支持部４０の間に配される。本明細書で用いられる「柔軟材料」は、第２面の材料のヤング係数又はパッケージ面のヤング係数よりも、少なくとも５倍小さいヤング係数を有する材料である。柔軟材料は、構造の硬さを変えるために使用可能である。
【００２８】
図５は、これらの教示に係るシステムのまた別の実施形態の断面図を示す。図５を参照すると、そこに図示の実施形態においては、支持部は、第２面３５から離れるように延びる第１番（first number）の支持部９０と、パッケージ面２５から第２面３５へ延びる第２番（second number）の支持部９５を含み、第２番の支持部９５が、第１番の支持部９０を受容するように構成される。図５に図示の実施形態においては、第１番の支持部９０の各支持部が、第２面３５から離れてある距離を延び、その距離が、第２面３５とパッケージ面２５の間の距離よりも小さい。また、図５に図示の実施形態においては、柔軟材料８５が第２面３５、パッケージ面２５及び第１及び第２番の支持部９０，９５の間に配される。柔軟材料は、システムが組み立てられる前、第１番の支持部９０上に、又は、システムが組み立てられる前、第２番の支持部９５上に塗布可能であることに留意されたい。（柔軟材料は、柔軟材料に適する任意の従来技術により塗布可能である。従来の堆積技術は、幾つかの材料に適する。他の柔軟材料には、レイヤー・バイ・レイヤー（layer by layer）堆積法、スプレー法、パルスレーザー蒸着、マトリクス補助パルスレーザー動作（matrix assisted pulsed laser operation）、及び直接局所塗布（direct topical application）が材料を塗布するために使用可能である。）柔軟材料が、第２面３５、パッケージ面２５、及び第２番の支持部９５上に堆積される実施形態、及び、柔軟材料が、第２面３５、パッケージ面２５、及び第１番の支持部９０上に堆積される実施形態も、これらの教示の範囲内にある。図５に図示の実施形態により、第１及び第２番の支持部９０，９５の間に柔軟材料を配置することにより構造の硬さを制御する構成が可能になる。柔軟材料が用いられない実施形態もこれらの教示の範囲内にあることに留意されたい。
【００２９】
各支持部が中空シリンダー構造を含む、図３（ａ）〜３（ｄ）に図示のものといった支持部の実施形態は、封止材料がパッケージ面と少なくとも一つの支持部の間に塗布されるシステムの実施形態で使用可能である。封止材料は、パッケージ面と少なくとも一つの支持部の間に気密シールを提供する。封止材料は、接着剤又は封止剤（sealing compound）の局所塗布といった従来方法を用いて塗布されるが、これに限られない。図３（ａ）〜３（ｄ）に図示されるものといった支持部の実施形態は、少なくとも一つの支持部が、気密シールを提供するため、従来のボンディング法を用いて、第２面（２５，図２）にボンディングされるシステムの実施形態にも適用可能である。幾つかの実施形態においては、第２面の中央領域を周囲し、またそこに最も近い支持部が、第２面に封止又はボンディングされる。他の支持部が第２面に封止又はボンディングされる他の実施形態も、これらの教示の範囲内にあることに留意されたい。
【００３０】
図６は、これらの教示に係るシステムの更なる実施形態の断面図である。図６を参照すると、そこに図示された実施形態において、支持部１０５が、パッケージ面２５の材料と同一の材料を含む。支持部１０５のために他の材料が用いられる実施形態もこれらの教示の範囲内にあることに留意されたい。
【００３１】
図７ａ，７ｂは、これらの教示に係る応力軽減パッケージのまた別の実施形態の断面図を表す。図７ａを参酌すると、そこに図示された実施形態において、各支持部１１５は、第２面３５から離れるに応じて変化する断面積を有する。支持部の又は支持部の構成部分の断面積は、本明細書で用いられるように、各支持部の中心線に実質的に垂直な断面積を意味し、中心線が第２面３５からパッケージ面２５に向けて延びる。図７ａに図示の実施形態においては、各支持部１１５の断面積が距離とともに増加し、距離が第２面からパッケージ面に向かって寸法される（以降、第２面からの離間距離として参照される）が、各支持部の断面積が第２面３５からの離間距離で減少する実施形態もこれらの教示の範囲内にあることに留意されたい。
【００３２】
図７ｂを参照すると、そこに図示された実施形態において、各支持部は、２つのサブ構成部分；第２面３５から第２面３５とパッケージ面２５の間の所定位置まで延びる第１サブ構成部分１２５、及び、所定位置からパッケージ面まで延びる第２サブ構成部分１３５を有する。図７ｂに図示の実施形態においては、第１サブ構成部分１２５の断面積が、第２サブ構成部分１３５の断面積よりも小さい。第１サブ構成部分の断面積が第２サブ構成部分の断面積よりも大きい実施形態もこれらの教示の範囲内にある。図７ａ，７ｂに図示のものといった実施形態は、パッケージ構成部分２０（図２）からセンサー１５（図２）への応力の伝搬に作用することを可能にする。応力が熱応力である場合、図７ａ，７ｂに図示のものといった実施形態は、熱抵抗及び熱コンダクタンス（thermal conductance）に作用することを可能にする。
【００３３】
図７ａ及び７ｂを参照すると、そこに図示された実施形態において、支持部は、センサーの材料と同一の材料を含む。支持部が、センサーの材料と異なる材料を含む実施形態もこれらの教示の範囲内にあることに留意されたい。
【００３４】
１以上の実施形態において、パッケージ−センサー相互作用に起因する応力が減じられたセンサーシステムを製造するためのこれらの教示の方法は、センサー構造の第２面及び第２面に配置された１以上の支持構造を形成するために、第１面を有するセンサー構造の構成部分の表面をエッチングすることを含む。第２面が、第１面から離れて配置される。第２面は、またパッケージ面から離れて配置され、第１面とパッケージ面の間に配される。支持部は、パッケージ−センサー相互作用により生じる応力を低減するように構成される。この実施形態においては、センサーの第２面を提供する構成部分の表面がエッチングされて複数の連続の変化及び支持部を形成する。幾つかの実施形態においては、図２，３（ａ）〜３（ｅ）及び５に対応する本明細書で上述した支持構造がエッチングにより形成される。
【００３５】
これらの教示に係る方法の上述の実施形態を説明するために、以下に一例の実施形態が提示される。図８は、一例のセンサー構造１７を示し、処理後、図２のセンサー１５と支持構造４０を提供する。図８を参照すると、そこに図示された実施形態において、センサー構造１７は、第１面２５、内部面（inner surface）３６及び内部面３６から離れた部分（section）３７を有する。部分３７の表面３９をエッチングし、第２面３５と支持構造４０（図２）が形成される。
【００３６】
ある場合、センサー構造の第２面を提供する部分３７がシリコンを含む。
【００３７】
ある場合、これらの教示の方法は、各支持部が第２面から離れるに応じて変化する断面積を有するように、各支持部をトリミングする（trimming）ことも含む。ある実施形態においては、断面積が、第２面から離れるに応じて増加する。別の実施形態においては、断面積が第２面から離れるに応じて減少する。
【００３８】
別の場合、これらの教示の方法が、各支持部が２つのサブ構成部分を備えるように各支持部をトリミングすることも含む。２つのサブ構成部分が、第２面から第２面とパッケージ面の間の所定位置まで延びる第１サブ構成部分と、所定位置からパッケージ面まで延びる第２サブ構成部分を含む。ある実施形態においては、第１サブ構成部分の断面積が、第２サブ構成部分の断面積よりも小さい。第１サブ構成部分の断面積が第２サブ構成部分の断面積よりも大きい実施形態もこれらの教示の範囲内にある。
【００３９】
従来のシステム及び方法よりも本教示には多数の利益がある。これらの利益の一つは、本教示のシステムでは、パッケージ面とのボンディング又は接触範囲が減じられ、隔離された位置に応力が局在化されることである。本教示の構成は、パッケージ工程の過程の応力を抑制する。複数の閉じた支持構造を有する実施形態は、１以上の支持構造とパッケージ面の間の空間を実質的に封止半田付け、又は封止することを可能にすることにより（ある場合、接触範囲から気泡を除去する）、パッケージの気密性を向上させることを可能にする。空間を実質的に封止することは、封止材料又は半田材料を支持構造の面に塗布することにより達成可能である。
【００４０】
図９は、これらの教示の幾つかの実施形態について及び従来の実施形態についてのシミュレーション結果を示す。図９を参照すると、そこに図示された結果においては、「リングアップ無し」が、従来のフラット・トゥ・フラット・表面ボンディングを示す。「１−５００μｍアップ」が、図２のような、単一のシリコンリング形状の支持部を示し、単一のシリコンリング形状の支持部は、５００μｍの幅を有する（幅は、図３（ｄ）のｄ１又はｄ２である）。図９を再び参照すると、「５−１００μｍアップ」は、図２におけるもののような五１００μｍ幅のシリコンリング形状の支持部を示す。図９を再び参照すると、「１−１００μｍ」は、図２におけるもののような単一の１００μｍ幅のシリコンリング形状の支持部を示す。図９から分かるように、減じられた接触範囲又は複数のサブ構成部分が、本教示により得られるように、温度変化による特性ドリフト（例えば、静電容量圧力センサーの静電容量ドリフト）を低減する。
【００４１】
本教示の記述及び定義の目的のため、「実質的に」との用語が、本明細書で、任意の量的な比較、値、測定、又は他の表現に帰する不確実さに内在の程度を表すように用いられることに留意されたい。「実質的に」との用語は、また本明細書で、発行時の主題の基本機能の変化に帰結することなく、量的表現により言及される参照から変化する程度を表すように用いられる。
【００４２】
様々な実施形態に関して本発明を記述したが、これらの教示が、添付請求項の精神及び範囲内において広範囲の追加の及び他の実施形態としても可能であるように理解されるべきである。
【図１】
0006426848.tif 000002
【図２】
0006426848.tif 000003
【図３ａ】
0006426848.tif 000004
【図３ｂ】
0006426848.tif 000005
【図３ｃ】
0006426848.tif 000006
【図３ｄ】
0006426848.tif 000007
【図３ｅ】
0006426848.tif 000008
【図４】
0006426848.tif 000009
【図５】
0006426848.tif 000010
【図６】
0006426848.tif 000011
【図７ａ】
0006426848.tif 000012
【図７ｂ】
0006426848.tif 000013
【図８】
0006426848.tif 000014
【図９】
0006426848.tif 000015