(57)【要約】  １つまたは複数のキャビティが、結合すべき１つ、すべて、またはいくつかの要素の結合面に形成される。これらのキャビティは、結合材用の収容部となり、結合部が局所化される場所である。キャビティは、それらの体積が、結合部を形成する結合材の体積よりも大きいように、十分なサイズおよび形状である。これは、要素が互いに接触されて接合するときに、凝固して結合部となる前に流動することができる結合材がキャビティ内に流入して、部品の分離を妨げないことを保証する。これは、公称ゼロの離隔距離で部品を接合できるようにする。凝固されると、結合材は、各キャビティの内部に、局所化した結合部を形成する。接着材を注入または充填することができる長方形、円形、または任意の他の形状など様々なキャビティ形状が使用されることがある。【選択図】図２Ｄ
2010509087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の要素と、
第２の要素であって、前記第２の要素に形成されたキャビティ内に供与された結合材を介在して前記第１の要素に結合される第２の要素とを備え、前記キャビティが、前記キャビティ内に供与される前記結合材の体積よりも大きい体積を有する
マイクロ構造。
【請求項２】
前記キャビティが、円筒形状を有する請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項３】
前記第１の要素が、前記キャビティ内に挿入されるように適合された１つまたは複数の突起を含む請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項４】
前記第１の要素の接合面が、前記第２の要素の接合面と同一平面にある請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項５】
前記第１の要素が、前記キャビティ内に組み入れられる１つまたは複数の突起を含む請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項６】
前記第２の要素が、前記キャビティの近くに位置決めされたウィッキング・バリアを備える請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項７】
第１の要素と、
第２の要素であって、前記第２の要素に形成された複数のキャビティのうち異なるキャビティの中にそれぞれ供与された複数の結合材を介在して前記第１の要素に結合される第２の要素とを備え、前記キャビティがそれぞれ、該キャビティ内に供与される前記結合材の体積よりも大きい体積を有する
マイクロ構造。
【請求項８】
前記複数のキャビティが、行および列に沿って配列される請求項７に記載のマイクロ構造。
【請求項９】
前記第２の要素が、それぞれ前記キャビティのうちの１つと関連付けられて、該１つのキャビティに隣接して位置決めされた複数のウィッキング・バリアを備える請求項７に記載のマイクロ構造。
【請求項１０】
前記第１の要素の接合面が、前記第２の要素の接合面と同一平面にある請求項７に記載のマイクロ構造。
【請求項１１】
前記第１の要素が、前記第２の要素の前記キャビティの少なくとも１つの中に挿入されるように適合された１つまたは複数の突起を含む請求項７に記載のマイクロ構造。
【請求項１２】
第１の要素と、
第２の要素であって、前記第２の要素の第１の表面に形成された第１の複数のキャビティのうち異なるキャビティの中にそれぞれ供与された第１の複数の結合材を介在して前記第１の要素に結合される第２の要素と、
第３の要素の第１の表面に形成された第２の複数のキャビティのうち異なるキャビティの中にそれぞれ供与された第２の複数の結合材を介在して前記第２の要素の第２の表面に結合される第３の要素と
を備えるマイクロ構造。
【請求項１３】
前記第１および第２の複数のキャビティがそれぞれ、任意の形状を有する請求項１２に記載のマイクロ構造。
【請求項１４】
前記第２の要素が、第１の複数のウィッキング・バリアを備え、前記第１の複数のウィッキング・バリアがそれぞれ、前記第１の複数のキャビティの１つと関連付けられて、該１つのキャビティに隣接して位置決めされ、前記第３の要素が、第２の複数のウィッキング・バリアを備え、前記第２の複数のウィッキング・バリアがそれぞれ、前記第２の複数のキャビティの１つと関連付けられて、該１つのキャビティに隣接して位置決めされる請求項１２に記載のマイクロ構造。
【請求項１５】
前記第１の要素の接合面が、前記第２の要素の第１の表面と同一平面にあり、前記第３の要素の接合面が、前記第２の要素の第２の表面と同一平面にある請求項１２に記載のマイクロ構造。
【請求項１６】
前記第１の要素が、前記第２の要素の前記キャビティの少なくとも１つの中に挿入されるように適合された１つまたは複数の突起を含む請求項１２に記載のマイクロ構造。
【請求項１７】
前記第２の要素が、前記第３の要素の前記キャビティの少なくとも１つの中に挿入されるように適合された１つまたは複数の突起を含む請求項１６に記載のマイクロ構造。
【請求項１８】
第１の要素に形成され、領域を取り囲むキャビティを有する第１の要素と、
前記キャビティ内に入れられた結合材を介在して前記第１の要素に結合される第２の要素と
を備えるマイクロ構造。
【請求項１９】
前記取り囲まれた領域が、１つまたは複数のアクティブ・マイクロ・デバイスを備える請求項１８に記載のマイクロ構造。
【請求項２０】
第１の要素と第２の要素との間に結合部を形成する方法であって、前記第１および第２の要素が、マイクロ構造要素であり、前記方法が、
前記第１の要素にキャビティを形成するステップと、
前記キャビティ内に結合材を供与するステップと、
前記結合材が前記第１の要素と前記第２の要素との両方と直接接触するように、前記第２の要素と前記第１の要素との間の接触を成すステップとを含み、前記キャビティが、前記キャビティ内に供与される前記結合材の体積よりも大きい体積を有する
方法。
【請求項２１】
前記キャビティが、円筒形状を有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記キャビティが、前記キャビティ内に供与される前記結合材の体積よりも大きい体積を有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、
前記キャビティに隣接するウィッキング・バリアを形成するステップ
を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の要素の接合面が、前記第２の要素の接合面と同一平面にある請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の要素が、前記キャビティ内に挿入されるように適合された１つまたは複数の突起を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
第１の要素と第２の要素との間に結合部を形成する方法であって、前記第１および第２の要素が、マイクロ構造要素であり、前記方法が、
前記第１の要素に複数のキャビティを形成するステップと、
前記第１の複数のキャビティそれぞれの中に結合材を供与するステップと、
各キャビティ内の前記結合材が前記第１の要素と前記第２の要素との両方と直接接触するように、前記第２の要素と前記第１の要素との間の接触を成すステップとを含み、前記複数のキャビティがそれぞれ、前記キャビティ内に供与される前記結合材の体積よりも大きい体積を有する
方法。
【請求項２７】
前記複数のキャビティが、行および列に沿って配列される請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、
それぞれ前記複数のキャビティのうち異なるキャビティと関連付けられて、該キャビティに隣接して位置決めされた複数のウィッキング・バリアを形成するステップ
を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の要素の接合面が、前記第２の要素の接合面と同一平面にある請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の要素が、前記キャビティ内に挿入されるように適合された１つまたは複数の突起を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
第１、第２、および第３の要素の間に結合部を形成する方法であって、
前記第１の要素に１つまたは複数のキャビティを形成するステップと、
前記１つまたは複数のキャビティそれぞれの中に結合材を供与するステップと、
前記１つまたは複数のキャビティそれぞれの中の前記結合材が前記第１の要素と前記第２の要素との両方と直接接触するように、前記第２の要素と前記第１の要素との間の接触を成すステップと、
前記第３の要素に１つまたは複数のキャビティを形成するステップと、
前記第３の要素の前記１つまたは複数のキャビティそれぞれの中に結合材を供与するステップと、
前記第３の要素の前記１つまたは複数のキャビティそれぞれの中の前記結合材が前記第１の要素と前記第３の要素との両方と直接接触するように、前記第３の要素と前記第１の要素との間の接触を成すステップと
を含む方法。
【請求項３２】
前記第１または第３の要素の前記キャビティがそれぞれ、任意の形状を有する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
さらに、
前記第１の要素の１つまたは複数のキャビティと関連付けられ、該キャビティに隣接して位置決めされた第１の１つまたは複数のウィッキング・バリアを形成するステップと、
前記第３の要素の１つまたは複数のキャビティと関連付けられ、該キャビティに隣接して位置決めされた第２の１つまたは複数のウィッキング・バリアを形成するステップと
を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の要素の接合面が、前記第２の要素の第１の表面と同一平面にあり、前記第３の要素の接合面が、前記第２の要素の第２の表面と同一平面にある請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の要素が、前記第２の要素の前記キャビティの少なくとも１つの中に挿入されるように適合された１つまたは複数の突起を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記第２の要素が、前記第３の要素の前記キャビティの少なくとも１つの中に挿入されるように適合された１つまたは複数の突起を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
取り囲まれた領域を封止する方法であって、
第１の要素の縁部に沿ってキャビティを形成するステップであって、前記キャビティが、封止すべき前記取り囲まれた領域を画定するステップと、
前記キャビティ内に挿入された結合材を介在して前記第１の要素に第２の要素を結合させるステップと
を含む方法。
【請求項３８】
さらに、
前記結合させるステップの前に、前記取り囲まれた領域内に１つまたは複数のアクティブ・マイクロ・デバイスを形成するステップ
を含む請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つ以上の部品を結合させることに関し、より詳細には、結合される部品の表面間で非常に小さい、ほぼゼロのギャップを保ちながら２つ以上の部品を結合させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途に関して、結合される部品間で公称ゼロのギャップを実現することが、複合構造の適切な機能動作のために重要である。例えば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスの作動要素を形成する部品と、作動される要素を形成する部品との間の距離を定義するギャップが、デバイスの適切な動作に重要である。
【０００３】
図１は、従来技術で知られているような、静電駆動マイクロミラー１０の例示的な図である。マイクロミラー１０は、ヒンジの周りで枢動することができる微細機械加工ミラー１２と、微細機械加工ミラー１２の下に位置決めされ、基板１６上に位置された静電作動電極１４とを含むものとして図示される。マイクロミラーと基板とは、しばしば個別に製造され、次いで一体に結合されて、最終的なデバイスを形成する。電極に印加される電圧により、ミラーが傾く。電極によってミラーに及ぼされる力は、ミラーと電極との間の離隔距離に応じて敏感に変化するので、上述した部品間の離隔距離を厳しい公差で保つことが重要である。したがって、２つの結合面の間の距離をできるだけ小さく、例えば公称ゼロのギャップで保つことが望ましい。
【０００４】
公称ゼロギャップの離隔距離をもたらすことができる標準的な結合技法として、例えば、融着接合、共晶接合、および陽極接合が挙げられる。融着接合は、典型的には、７００℃に迫る温度で行われ、共晶接合は、３００℃で行うことができる。陽極接合は、半導体材料をガラスに結合させることに限定される。例えば、部品が、３００℃を超える温度で劣化する材料からなる場合、または材料が陽極接合に適合しない場合など、部品をさらすことができる最大温度が３００℃未満である場合、代替技法を使用しなければならない。
【０００５】
部品を一体に結合させるための接着剤またははんだの使用は、融着接合または共晶接合よりもはるかに低い温度で行うことができる。接着剤またははんだは、通常は高温を必要とするが、材料の選択によっては１００℃未満の温度で行うことができる。接着剤またははんだでは、結合される部品間で制御可能な離隔距離を実現することが難しい。結合すべき２つの部品の間に結合材が塗布される場合、十分な結合強度を保つために有限量の材料が必要とされるので、ほぼゼロギャップの離隔距離は可能でない。別法として、部品が接合された後に結合材が外部に（例えば、部品の縁部に）塗布される場合、全体の結合強度は、十分に強くないことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
部品間でほぼゼロギャップの離隔距離を実現しながら、接着剤またははんだを使用して部品を一体に結合させる手段が必要とされる。これは、例えば、図１に示されるものなどＭＥＭＳデバイスの製造を、高い制御可能性で、かつ性能均一性を最大にして実現できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、１つまたは複数の結合される部品の表面間の距離は、結合すべき１つ、すべて、またはいくつかの接合要素の結合面に１つまたは複数のキャビティを形成することによって実質的に減少される。これらのキャビティは、結合材用の収容部となり、結合部が局所化される場所である。キャビティは、それらの体積が、キャビティ内に供与される結合材の体積よりも大きいように、十分なサイズおよび形状である。これは、要素が互いに接触されて接合するときに、凝固して結合部となる前に流動することができる結合材がキャビティ内に流入して、部品の分離を妨げないことを保証する。これは、公称ゼロの離隔距離で部品を接合できるようにする。凝固されると、結合材は、各キャビティの内部で、局所化した結合部を形成する。
【０００８】
結合材を注入または充填することができる長方形、円形、または任意の他の形状など様々なキャビティ形状が使用されることがある。いくつかの実施形態では、結合面は、接合面に平行であってよく、または垂直であってよい。さらに他の実施形態では、結合部の表面積を増大させるために、キャビティ内部に１つまたは複数の突起が含まれることがある。結合材の溢流を受け入れるための機構がキャビティに組み込まれることがある。
【０００９】
結合材は、結合される要素に適した任意のタイプの接着剤またははんだであってよいことを理解されたい。そのような材料は、結合部が固化される前に、結合キャビティ内に容易に挿入されうる。さらに、本発明によれば、エッチング、電気めっき、または射出成形など様々なプロセスを使用して結合キャビティを形成することができる。例えば、部品の１つが薄いシリコン・ウェハまたはチップである場合、深堀り反応性イオン・エッチング・プロセスによってキャビティを形成することができる。フォトレジストまたは二酸化珪素層が、エッチング・プロセス用のマスクとなりうる。アクティブ・デバイスが製造される前または後にキャビティを形成することができ、あるいはデバイス製造プロセスに組み込むことができる。
【００１０】
キャビティが形成され、部品が結合のために準備できた後、結合材の制御された体積が、キャビティ内に導入される。ニードル供与プロセスまたはスクリーン印刷プロセスを使用することができる。供与プロセスは、以下の２つの重要な条件を満たさなければならない。１）結合材の体積は、結合材が注入されるキャビティの体積未満でなければならず、２）結合材は、接合部品が一体に押圧されるときに接合部品と接触するのに十分に、接合面の１つから突出しなければならない。
【００１１】
キャビティ内への結合材の導入後、接合面が接触するまで、部品間に圧力が印加される。結合材は、結合材要件に応じて、室温で、または高温で硬化しうる。硬化後、複合構造が完成され、または別の部品を結合させるための準備がなされる。本発明を、図面に関連付けて、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術で知られている、静電駆動マイクロミラーの斜視図である。
【００１３】
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、結合すべき一対の要素を示す図である。
【００１４】
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による、図２Ａの要素の１つに形成されたキャビティを示す図である。
【００１５】
【図２Ｃ】本発明の一実施形態による、図２Ｂのキャビティ内に供与された結合材を示す図である。
【００１６】
【図２Ｄ】本発明の一実施形態による、要素が互いに接触された後の、図２Ｃに示される要素の断面図である。
【００１７】
【図２Ｅ】本発明の一実施形態による、図２Ｃに示されるキャビティを有する構造の上面図である。
【００１８】
【図３Ａ】本発明の別の実施形態による、複数のキャビティを介在して結合された一対の要素の断面図である。
【００１９】
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態による、キャビティの行および列が形成された要素の上面図である。
【００２０】
【図３Ｃ】本発明の一実施形態による、一体に結合される要素に形成されたアクティブ・デバイス間の電気接続を示す図である。
【００２１】
【図４Ａ】本発明の別の実施形態による、積層されて結合された３つの要素の断面図である。
【００２２】
【図４Ｂ】本発明の別の実施形態による、複数のキャビティを介在して結合された一対の要素の断面図である。
【００２３】
【図４Ｃ】本発明の別の実施形態による、複数のキャビティを介在して結合された一対の要素の断面図である。
【００２４】
【図５】本発明の別の実施形態による、要素に形成され、結合に使用するための対称的なキャビティの断面図および上面図である。
【００２５】
【図６】本発明の別の実施形態による、要素に形成されたキャビティとウィッキング・バリアとの断面図および上面図である。
【００２６】
【図７】本発明の別の実施形態による、図６Ａのキャビティおよびウィッキング・バリアの拡大図である。
【００２７】
【図８Ａ】本発明の別の実施形態に従って、要素の１つの内部領域内に形成された１つまたは複数のデバイスを気密封止するように結合された一対の要素の断面図である。
【００２８】
【図８Ｂ】本発明の別の実施形態による、アクティブ・デバイスを含む図８Ａの要素の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明によれば、一体に結合される１つまたは複数の部品の表面間の距離が、実質的にギャップがゼロとなる点まで実質的に減少される。以下の説明はＭＥＭＳデバイスに関してなされるが、本発明は、半導体チップ、マイクロ流体デバイス、および他のタイプのハイブリッド構造など、他のマイクロ構造にも同様に適用でき、接合面の間でほぼゼロ（例えば、数原子層）の離隔距離で結合された部品を有する、かつ局所化した結合部を有するという実質的な利得または利点が存在することを理解されたい。例えば、ハイブリッド・チップ積層を形成するために複数の集積回路チップを結合させるためにこの技法を適用することができる。また、結合面が、同一平面であっても、同一平面でなくてもよいことを理解されたい。したがって、結合面が、合致する形状を有し、互いに近接して位置させることができる限り、本発明が当てはまる。
【００３０】
ほぼゼロギャップの結合部を実現するために、結合すべき１つ、すべて、またはいくつかの要素の結合面に１つまたは複数のキャビティが形成される。以下にさらに説明するように、これらのキャビティは、結合材用の収容部となり、結合部が局所化した場所である。キャビティは、それらの体積が、結合部を形成する結合材の体積よりも大きいように、十分なサイズおよび適切な形状である。これは、要素が互いに接触されて接合するときに、凝固して結合部となる前に流動することができる結合材がキャビティ内に流入して、部品の分離を妨げないことを保証する。これは、公称ゼロの離隔距離で部品を接合できるようにする。凝固されると、結合材は、対向する面と各キャビティ内部の壁との間に、局所化した結合部を形成する。
【００３１】
図２Ａは、本発明の一実施形態による、結合すべき一対の要素１００および１０２を示す。要素１００と要素１０２とを結合させるために、第１に、図２Ｂに示されるように、要素の１つ、例えば要素１０２にキャビティ１０４が形成される。その後、図２Ｃに示されるように、キャビティ１０４内に結合材１０６が供与される。キャビティ１０４は、キャビティ内に供与される結合材１０６の体積よりも大きい体積を有する。次に、図２Ｄに示されるように、要素１００と要素１０２とが互いに接触される。この接触操作により、要素１００と要素１０２とが、結合材１０６を介在して結合部を形成する。図２Ｅは、キャビティ１０４内に供与された結合材１０６を受け取った後の要素１００の上面図である。
【００３２】
上述したように、キャビティ１０４は、結合部を形成する結合材１０６の体積よりも大きい体積を有するように十分なサイズおよび形状であり、それにより、要素１００、１０２が一体に接合されるときに、凝固して結合部となる前に流動することができる結合材がキャビティ内に流入して、要素１００と要素１０２との分離を妨げないことを保証する。
【００３３】
図３Ａは、本発明の別の実施形態による、複数のキャビティ２０４を介在して結合された要素２００と要素２０２との断面図である。図２Ａ〜２Ｅに関して上述したのと同様に、これらのキャビティは、要素２０２に形成され、次いで適量の結合材２０６を受け取る。その後、上述したのと同様に、要素２００と要素２０２とが、結合作用が生じうるように接触される。図３Ｂは、３行６列で配置された例示的な１８個のキャビティを有する要素２０２の上面図である。
【００３４】
図４Ａは、本発明の別の例示実施形態による、互いに結合された要素３００と、要素３０２と、要素３２０との積層の断面図である。要素３００と要素３０２とは、第１の複数のキャビティ３０４を介在して互いに結合されるように図示され、要素３０２と要素３２０とは、第２の複数のキャビティ３１４を介在して互いに結合されるように図示される。
【００３５】
各キャビティは、２つの結合される要素間の局所化した結合部となる。図３Ａ、３Ｂ、および４Ａに示されるように、キャビティは、取付けの全体の強度を最大にするように、部品の表面にわたって分散されることがある。キャビティは、配列させることができ、またはランダムに分散させることができる。
【００３６】
キャビティ内部にアクティブ・デバイスが織り交ぜられることがあり、またはキャビティによって囲まれた集中領域内にアクティブ・デバイスが位置されることがある。さらに、一方の要素にあるアクティブ・デバイスを、他方の要素に電気的に相互接続させることができ、このとき、結合される表面で相互接続が生じる。例えば、図３Ｃを参照すると、アクティブ・デバイス２７０が、要素２５２に形成された導電ライン２６６に電気的に接続されることがある。トレンチ２６２内に入れられた結合材２５４を介在して要素２５２と要素２５０とを結合させることによって、パッド２５６とパッド２５８との電気接続がなされる。パッド２５６が金属ライン２６６と接触し、パッド２５８が金属ライン２６８と接触するので、デバイス２７０も、金属ライン２６８と電気的に連絡する。
【００３７】
結合材を注入または充填することができる長方形、円形、または任意の他の形状など様々な異なるキャビティ形状が使用されることがある。図２Ａ〜２Ｃ（総称して図２と呼ぶ）、図３Ａ〜３Ｃ（総称して図３と呼ぶ）、および図４Ａに示される実施形態では、結合材が、それら当該のキャビティの底面に到達する、すなわち、結合面が、同一平面の接合面に平行である。
【００３８】
図４Ｂは、本発明の別の実施形態による、複数のキャビティ２４４を介在して結合された要素２４０と要素２４２との断面図である。図４Ｂに示される実施形態では、結合材２４６が、それら当該のキャビティの底面に到達しない、すなわち、結合面が、同一平面の接合面２４８に垂直である。
【００３９】
さらに他の実施形態では、結合部の表面積を増大させるために、結合すべき要素の１つが、キャビティ内に組み入れられる１つまたは複数の突起を含む。例えば、図４Ｃに示されるように、要素２６０は、要素２６２に形成されたキャビティ２６４内に組み入れられる３つの突起２６８、２７０、および２７２を含むように示されている。これらのキャビティは、結合材２６６に対する表面積を増大させる。
【００４０】
図５Ａは、要素４０２に形成されたキャビティ４０４内に供与された結合材４０６を介在して結合された要素４００と要素４０２との断面図である。図５Ｂは、キャビティ４０４と結合材４０６との上面図である。キャビティ４０４の延在部４０８が、結合材４０６の溢流を受け入れる。
【００４１】
図６Ａは、本発明による、一体に結合された要素５００と要素５０２との断面図である。キャビティ５０４に加えて、要素５０２は、ウィッキング・バリア５０８も含む。２つの要素を離隔する非常に小さい空間内への結合材のウィッキング（流し込み）が、よく知られている毛細管力によって生じうる。ウィッキング・バリア５０８は、材料フローの表面張力を破壊し、それにより、バリアを越える結合材の流れを防ぐ。
【００４２】
図７は、図６Ａに示されるキャビティ５０４とウィッキング・バリア５０８との拡大図である。この図面から分かるように、キャビティ５０４からウィッキングする結合材５０６は、ウィッキング・バリア５０８の縁部で止められる。図６Ｂは、キャビティ４０４の周縁を示す要素５０４と、ウィッキング・バリア５０８と、結合材５０６との上面図である。
【００４３】
図８Ａは、上述した実施形態の任意のものによる、キャビティ６０６内に挿入された結合材６０４を用いて結合された要素６００と要素６０２との断面図である。図８Ｂは、要素６０２の上面図である。図８Ｂから分かるように、結合材６０４とキャビティ６０６とが、１つまたは複数のアクティブ・デバイス（図示せず）を含む内部領域６０８を取り囲む。すなわち、内部領域６０８は、結合部によって完全に封止される。そのような実施形態は、内部領域６０８内に形成されたアクティブ・デバイスが気密封止される、または真空中で封止されることを必要とする用途向けのものとなりうる。結合部が連続的であるので、漏れ防止シールが形成される。
【００４４】
結合材が、結合される部品と共に使用するのに適した任意のタイプの接着剤またははんだであってよいことを理解されたい。そのような材料は、結合部が固化される前に、結合キャビティ内に容易に導入されうる。さらに、本発明によれば、２つ以上のデバイスを結合させるために、エッチング、電気めっき、または射出成形など様々なプロセスを使用して結合キャビティを形成することができる。例えば、部品の１つが薄いシリコン・ウェハまたはチップである場合、深堀り反応性イオン・エッチング・プロセスによってキャビティを形成することができる。フォトレジストまたは二酸化珪素層が、エッチング・プロセス用のマスクとなりうる。アクティブ・デバイスが製造される前または後にキャビティを形成することができ、あるいはデバイス製造プロセスに組み込むことができる。
【００４５】
キャビティが形成され、部品が結合のために準備できた後、結合材の制御された体積が、キャビティ内に注入される。ニードル供与プロセスまたはスクリーン印刷プロセスを使用することができる。供与プロセスは、以下の２つの重要な条件を満たさなければならない。１）結合材の体積は、結合材が注入されるキャビティの体積未満でなければならず、２）結合材は、図２Ｃに示されるように、接合部品が接合されるときに結合材が接合部品と接触するように、接合面の１つから突出しなければならない。
【００４６】
結合材を供与した後、接合面が接触するまで、部品間に圧力が印加される。結合材は、材料要件に応じて、室温で、または高温で硬化しうる。硬化後、複合構造が完成され、または別の部品を結合させるための準備がなされる。
【００４７】
本発明の上述の実施形態は、例示的なものであり、限定するものではない。様々な代替形態および等価形態が可能である。本発明は、キャビティの高さ、幅、または形状によって限定されない。本発明は、そのようなキャビティの数によっても限定されない。本発明は、キャビティを形成するために使用される任意の特定の加工ステップによって限定されない。本発明は、使用される結合材によって限定されない。本発明は、ＭＥＭＳ、または任意の他のマイクロ構造もしくはデバイスで使用されることがある。他の追加形態、縮小形態、または修正形態は、本開示を考慮すれば明らかであり、添付の特許請求の範囲の範囲に入るものと意図される。
【符号の説明】
【００４８】
１０  マイクロミラー；  １２  微細機械加工ミラー１２；  １４  静電作動電極；  
１６  基板；  １００、１０２  要素；  １０４  キャビティ；  １０６  結合材。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月16日(2009.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面と、対応する第２の要素のキャビティに挿入するための少なくとも１つの第１の突起を有する第１の要素と、
第２の平面と、前記第１平面に対向する前記第２平面に形成される少なくとも１つのキャビティを有する第２の要素と、
を備えるマイクロ構造であって、
前記第２の要素は前記少なくとも１つのキャビティに供与された結合材を介して前記第１の要素に結合され、前記少なくとも１つのキャビティは、前記キャビティ内に供与される前記結合材の体積の和よりも大きい体積を有し、前記第１の平面と前記第２の平面の間にゼロギャップの離隔距離を実現するため、前記少なくとも１つの第１の突起の全ての前記体積は、前記少なくとも１つのキャビティ、および前記少なくとも１つの第１の突起に局所化された結合材によって前記少なくとも１つのキャビティに挿入されることを特徴とするマイクロ構造。
【請求項２】
前記少なくとも１つのキャビティは、前記第２の平面に垂直な中心軸を有する円筒形状であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項３】
前記第２の要素は、前記キャビティに取り付けられ、且つ前記キャビティの内に提供される、前記少なくとも１つの突起には接触しない少なくとも１つの第２の突起を有し、前記キャビティの体積は、前記キャビティ内の前記結合材との接触面積がより大きくなるように前記第２の突起の体積を包含することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項４】
前記第２の要素は、前記少なくとも１つのキャビティの近くに位置決めされたウィッキング・バリアをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項５】
前記第２の要素に形成された複数のキャビティのうち、異なるキャビティ内にそれぞれ供与される複数の結合材をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のマイクロ構造。
【請求項６】
前記複数のキャビティは、行および列に沿って配列されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ構造。
【請求項７】
前記第２の要素は、それぞれ前記キャビティのうちの１つと関連付けられて、該１つのキャビティに隣接して位置決めされた複数のウィッキング・バリアを備えることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ構造。
【請求項８】
前記第１の要素の接合面が、前記第２の要素の接合面と同一平面にある請求項７に記載
のマイクロ構造。
【請求項９】
それぞれのキャビティは、任意の形状を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ構造。
【国際調査報告】
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