(57)【要約】  無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージは、第１の実装基板と、第１の実装基板の上面に形成された信号線路であって、信号線路の第１の部分を信号線路の第２の部分に選択的に電気的に結合するＭＥＭＳデバイスを含む、信号線路と、第１の実装基板に結合された接地アセンブリとを含む。接地アセンブリは、第２の実装基板と、第２の実装基板の底面に形成された接地平面と、接地平面に接触するように第２の実装基板の厚さを通って延びる少なくとも１つの電気的相互接続部とを含み、接地平面は、信号線路から離間している。【選択図】図３
2018534804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の実装基板（４２，１９４，２２０）と、
前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）の上面（５０，２１８，２３２）に形成された信号線路（４６，８４，１８８）であって、前記信号線路（４６，８４，１８８）の第１の部分（６８，９０，１９６，２３６）を前記信号線路（４６，８４，１８８）の第２の部分（７０，９２，１９８，２３８）に選択的に電気的に結合するＭＥＭＳデバイス（４８，２００，２２２）を含む、信号線路（４６，８４，１８８）と、
前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）に結合された接地アセンブリ（４３，１４３，１７２，２１７，２４９）とを含み、前記接地アセンブリ（４３，１４３，１７２，２１７，２４９）は、
第２の実装基板（４４，１６８，２２４）と、
前記第２の実装基板（４４，１６８，２２４）の底面（６４，２２８）に形成された接地平面（６２，１６９）と、
前記接地平面（６２，１６９）に接触するように前記第２の実装基板（４４，１６８，２２４）の厚さ（２２５）を通って延びる少なくとも１つの電気的相互接続部（６６，１９０，２３０）と
を含み、
前記接地平面（６２，１６９）は、前記信号線路（４６，８４，１８８）から離間している、
無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項２】
前記ＭＥＭＳデバイス（４８，２００，２２２）が、第１の位置および第２の位置を有するスイッチを含み、
前記スイッチが前記第１の位置にあるとき、前記信号線路（４６，８４，１８８）の前記第１の部分（６８，９０，１９６，２３６）と前記信号線路（４６，８４，１８８）の前記第２の部分（７０，９２，１９８，２３８）は電気的に結合され、
前記スイッチが前記第２の位置にあるとき、前記信号線路（４６，８４，１８８）の前記第１の部分（６８，９０，１９６，２３６）と前記信号線路（４６，８４，１８８）の前記第２の部分（７０，９２，１９８，２３８）は電気的に切り離される、
請求項１に記載のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項３】
前記接地平面（６２，１６９）を前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）に機械的に結合する少なくとも１つのポスト（２３４）をさらに含む、請求項１に記載のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのポスト（２３４）が、電気的に非導電性である、請求項３に記載のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項５】
気密シール（１４９，１５１，２０２）が、前記接地平面（６２，１６９）と前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）との間に形成され、
前記気密シール（１４９，１５１，２０２）が、前記接地平面（６２，１６９）と前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）との間にキャビティ（８０，１５５，１５７，２０４，２４２）を形成し、
前記ＭＥＭＳデバイス（４８，２００，２２２）が、前記キャビティ（８０，１５５，１５７，２０４，２４２）内に配置される、
請求項１に記載のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項６】
前記気密シール（１４９，１５１，２０２）が、ガラスフリットシール、金−金熱圧縮シール、および気密はんだシールの１つである、請求項５に記載のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項７】
前記キャビティ（８０，１５５，１５７，２０４，２４２）が、誘電性ガスで満たされる、請求項５に記載のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項８】
前記接地平面（６２，１６９）と前記信号線路（４６，８４，１８８）との間に生成される電磁場の横方向成分（８２，２４４，２４６）が、前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）を通って延びない、請求項１に記載のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項９】
前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）の前記上面（５０，２１８，２３２）が、接地線路を含まない、請求項１に記載のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）。
【請求項１０】
第１の実装基板（４２，１９４，２２０）を設けることと、
前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）の上面（５０，２１８，２３２）に、それらの間にギャップ（７２，１１８，１２２，１９７，２４０）を有する第１の部分（６８，９０，１９６，２３６）および第２の部分（７０，９２，１９８，２３８）を含む信号線路（４６，８４，１８８）を形成することと、
ＭＥＭＳデバイス（４８，２００，２２２）を前記信号線路（４６，８４，１８８）の前記第１の部分（６８，９０，１９６，２３６）および前記信号線路（４６，８４，１８８）の前記第２の部分（７０，９２，１９８，２３８）に結合して前記ギャップ（７２，１１８，１２２，１９７，２４０）をブリッジすることと、
接地アセンブリ（４３，１４３，１７２，２１７，２４９）の接地平面（６２，１６９）が前記信号線路（４６，８４，１８８）から離間するように少なくとも１つの機械ポスト（２３４）によって前記接地アセンブリ（４３，１４３，１７２，２１７，２４９）を前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）に結合することとを含み、前記接地アセンブリ（４３，１４３，１７２，２１７，２４９）は、前記接地平面（６２，１６９）に結合された第２の実装基板（４４，１６８，２２４）と、前記接地平面（６２，１６９）に接触するように前記第２の実装基板（４４，１６８，２２４）の厚さ（２２５）を通って延びる少なくとも１つの相互接続部（６６，１９０，２３０）とをさらに含む、
無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージ（４０，１５８，１６０，１６２，１６４，１７０，１７４，２１４）を作製する方法。
【請求項１１】
前記第２の実装基板（４４，１６８，２２４）の前記厚さ（２２５）を通して少なくとも１つのビア（９７，２０６）を形成することと、
前記少なくとも１つのビア（９７，２０６）を導電性材料で満たすことと
によって前記少なくとも１つの相互接続部（６６，１９０，２３０）を形成することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記接地アセンブリ（４３，１４３，１７２，２１７，２４９）を複数の非導電性機械ポスト（２３４）を介して前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）に結合することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の実装基板（４２，１９４，２２０）と前記接地平面（６２，１６９）との間に形成されたキャビティ（８０，１５５，１５７，２０４，２４２）内に前記信号線路（４６，８４，１８８）およびＭＥＭＳデバイス（４８，２００，２２２）を気密封止することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記キャビティ（８０，１５５，１５７，２０４，２４２）を誘電性ガスで満たすことをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ウエハ基板（９６，２７８）、および
前記ウエハ基板（９６，２７８）の上面（１０２）に形成された複数の信号線路（９８，１００，２１６）
を有するＭＥＭＳウエハアセンブリ（１４１，２４７，２７７）であって、各信号線路（９８，１００，２１６）は、
前記ウエハ基板（９６，２７８）の前記上面（１０２）に形成された第１の部分（１０４，１０６）、
前記ウエハ（９６，２７８）の前記上面（１０２）に形成され、前記第１の部分（１０４，１０６）から第１のギャップ（１１６，１２０）によって分離された第２の部分（１０８，１１０）、および
前記第１の部分（１０４，１０６）および前記第２の部分（１０８，１１０）に結合され、前記第１のギャップ（１１６，１２０）上に配置されるＭＥＭＳデバイス（１２４，１２６，１２８，１３０）
を含む、ＭＥＭＳウエハアセンブリ（１４１，２４７，２７７）と、
前記ＭＥＭＳウエハアセンブリ（１４１，２４７，２７７）に機械的に結合され、
接地基板（２５６）、
前記接地基板（２５６）の底面（２５４）に形成された接地平面（２２６，２５２）、および
前記接地平面（２２６，２５２）に接触するように前記接地基板（２５６）の厚さ（２５９）を通って延びる少なくとも１つの電気的相互接続部（２５８）
を有する接地平面アセンブリ（４３，１４３，２１７，２４９）と
を含み、
前記接地平面（２２６，２５２）および前記複数の信号線路（９８，１００，２１６）は、互いに離間している、
無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ウエハ構造（９４，２４８）。
【請求項１６】
前記ＭＥＭＳウエハパッケージ（１４１，２４７，２７７）と前記接地ウエハアセンブリ（１４３，２１７，２４９）を結合する複数の非導電性機械ポスト（２３４）をさらに含む、請求項１５に記載のＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造（９４，２４８）。
【請求項１７】
前記非導電性機械ポスト（２３４）の高さ（２３５）が、前記接地平面（２２６，２５２）と前記複数の信号線路（９８，１００，２１６）との間の間隔を画定する、請求項１６に記載のＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造（９４，２４８）。
【請求項１８】
前記ウエハ基板（９６，２７８）が、接地線路を含まない、請求項１５に記載のＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造（９４，２４８）。
【請求項１９】
前記ＭＥＭＳデバイス（１２４，１２６，１２８，１３０）が、それぞれの信号線路（９８，１００，２１６）の前記第１の部分（１０４，１０６）と前記第２の部分（１０８，１１０）を切り離すように構成された開放位置と、前記それぞれの信号線路（９８，１００，２１６）の前記第１の部分（１０４，１０６）と前記第２の部分（１０８，１１０）を結合するように構成された閉鎖位置とを有する、請求項１５に記載のＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造（９４，２４８）。
【請求項２０】
前記接地平面（２２６，２５２）と前記ウエハ基板（９６，２７８）の前記上面（１０２）との間に配置された複数の気密シール（３０４）をさらに含み、
前記複数の気密シール（３０４）が、複数のキャビティ（３１２）を形成し、各キャビティ（３１２）が、前記複数の信号線路（９８，１００，２１６）の少なくとも１つを含む、
請求項１５に記載のＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造（９４，２４８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反転させたマイクロストリップ伝送線路を有する無線周波数微小電気機械システムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の実施形態は、一般に、無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージに関し、より具体的には、それ自体の統合された接地経路を含まないＭＥＭＳデバイスのＲＦ伝送線路を形成する反転またはフリップさせた接地平面設計を有するＲＦ  ＭＥＭＳパッケージに関する。
【０００３】
ＲＦ  ＭＥＭＳデバイスは、最も一般的な形態では、電気的に作動される機械的動作を使用してＲＦ伝送線路の開放回路または閉鎖回路を実現する小型デバイスと定義することができる技術である。ＲＦ  ＭＥＭＳデバイスがオン位置にあるとき、ＲＦ伝送線路は「閉鎖」され、ＲＦ  ＭＥＭＳデバイスは高周波ＲＦ信号を送信するために使用され得る。
【０００４】
ＲＦ伝送線路を製造するための１つの公知の技術は、図１に示すように、マイクロストリップ伝送線路１０の使用によるものである。マイクロストリップ伝送線路１０は、誘電体基板１２を含み、誘電体基板１２は、誘電体基板１２の上面１６に配置された導電性信号線路１４と、誘電体基板１２の底面２０に配置された接地平面１８とを有する。導電性信号線路１４および接地平面１８は互いに相互作用して、誘電体基板１２を通って進行する電磁波を生成してＲＦ信号を生成する。マイクロストリップ伝送線路１０の幅、誘電体基板１２の厚さ、および誘電体基板１２の材料の比誘電率は、マイクロストリップ伝送線路１０の特性インピーダンスを決定する。導電性信号線路１４には、ＲＦ伝送線路の「開放」または「閉鎖」のいずれかを制御するために、ＲＦ  ＭＥＭＳデバイスを含むことができる。
【０００５】
図１に示すようなマイクロストリップ伝送線路は、高周波回路設計において、導電性を有するコプレーナ導波管伝送線路と併せて使用されることが多い。すなわち、ＲＦ伝送線路は、マイクロストリップ伝送線路の形態から、導電性を有するコプレーナ導波管伝送線路の形態に移行することができる。
【０００６】
図２は、当技術分野で知られている導電性を有するコプレーナ導波管伝送線路２２を示す。コプレーナ導波管伝送線路２２は、誘電体基板１２の上面１６に配置された導電性信号線路１４を含む。同じ誘電体基板１２のマイクロストリップ伝送線路１０とコプレーナ導波管伝送線路２２との間を移行するとき、信号線路１４は、移行を通じて誘電体基板１２の上面１６をわたって続く。コプレーナ導波管伝送線路２２は、誘電体基板１２の上面１６および導電性信号線路１４の両側に配置された一対の接地線路２８，３０をさらに含む。したがって、信号線路１４および接地線路２８，３０は、同じ側に配置され、したがって同一平面上にある。さらに、接地平面１８は、誘電体基板１２の底面２０に配置され、信号線路１４と同様に、移行を通じて誘電体基板１２の底面２０をわたって続く。コプレーナ導波管伝送線路２２は、接地線路２８，３０と接地平面１８とを電気的に接続するように、誘電体基板１２の厚さを通して形成された複数の接地ビア３６をさらに含む。ＲＦ信号は、信号線路１４と接地平面１８との間、さらに接地線路２８，３０と信号線路１４との間の電磁波によって生成される。
【０００７】
上述のように、高周波回路設計で使用されるＲＦ伝送線路は、ＭＥＭＳデバイスの実装基板の底面に統合される接地平面を含む。統合された接地平面は、信号線路と相互作用し、電磁波およびＲＦ信号を生成する。しかし、すべてのＭＥＭＳパッケージが統合された接地平面と共に製造されるわけではないので、既存のＭＥＭＳパッケージは、ＲＦ伝送用のデバイスに統合する前に修正する必要がある。そのような修正は、ＭＥＭＳデバイスの反対側の実装基板の表面に接地平面を配置することと、基板を通して接地平面を基板の上面の接地線路に電気的に接続するビアを形成することとを含む。しかし、石英やケイ素などの材料から作られた基板にビアを形成することは、困難で時間がかかることがある。
【０００８】
したがって、ＭＥＭＳデバイスまたはその関連する実装基板に構造的な修正を加えずに、統合された接地平面を含まないＭＥＭＳデバイスをＲＦ  ＭＥＭＳパッケージに統合することが望ましいであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第８，１１５，２８３Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【００１０】
本発明の一態様によれば、無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージは、第１の実装基板と、第１の実装基板の上面に形成された信号線路であって、信号線路の第１の部分を信号線路の第２の部分に選択的に電気的に結合するＭＥＭＳデバイスを含む、信号線路と、第１の実装基板に結合された接地アセンブリとを含む。接地アセンブリは、第２の実装基板と、第２の実装基板の底面に形成された接地平面と、接地平面に接触するように第２の実装基板の厚さを通って延びる少なくとも１つの電気的相互接続部とを含み、接地平面は、信号線路から離間している。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージを作製する方法は、第１の実装基板を設けることと、第１の実装基板の上面に、それらの間にギャップを有する第１の部分および第２の部分を含む信号線路を形成することと、ＭＥＭＳデバイスを信号線路の第１の部分および信号線路の第２の部分に結合してギャップをブリッジすることと、接地アセンブリの接地平面が信号線路から離間するように少なくとも１つの機械ポストによって接地アセンブリを第１の実装基板に結合することとを含み、接地アセンブリは、接地平面に結合された第２の実装基板と、接地平面に接触するように第２の実装基板の厚さを通って延びる少なくとも１つの相互接続部とをさらに含む。
【００１２】
本発明のさらに別の態様によれば、無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ウエハ構造は、ウエハ基板、およびウエハ基板の上面に形成された複数の信号線路を有するＭＥＭＳウエハアセンブリを含み、各信号線路は、ウエハ基板の上面に形成された第１の部分、ウエハの上面に形成され、第１の部分から第１のギャップによって分離された第２の部分、および第１の部分および第２の部分に結合され、第１のギャップ上に配置されるＭＥＭＳデバイスを含む。ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造は、ＭＥＭＳウエハアセンブリに機械的に結合され、接地基板、接地基板の底面に形成された接地平面、および接地平面に接触するように接地基板の厚さを通って延びる少なくとも１つの電気的相互接続部を有する接地平面アセンブリをさらに含み、接地平面および複数の信号線路は、互いに離間している。
【００１３】
これらのおよび他の利点および特徴は、添付の図面に関連して提供される本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
【００１４】
図面は、本発明を実施するために現在考えられる実施形態を示す。
【００１５】
図面の説明は、以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術で知られているマイクロストリップ伝送線路の図である。
【図２】従来技術で知られている導電性を有するコプレーナ導波管伝送線路の図である。
【図３】本発明の一実施形態による、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの概略斜視図である。
【図４】線４−４に沿った図３のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの概略断面図である。
【図５】線５−５に沿った図４のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの概略断面図である。
【図６】線６−６および６ａ−６ａに沿った図４のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの概略断面図である。
【図７】線７−７に沿った図４のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの概略断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの第１の基板の概略上面図である。
【図９】本発明の別の実施形態による、ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造の概略側面図である。
【図１０】線１０−１０に沿った図９のＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造の概略断面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による、ＲＦ  ＭＥＭＳディスクリートパッケージの概略上面図である。
【図１２】線１２−１２に沿った図１１のＲＦ  ＭＥＭＳディスクリートパッケージの側断面図である。
【図１３】線１３−１３に沿った図１１のＲＦ  ＭＥＭＳディスクリートパッケージの側断面図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの概略斜視図である。
【図１５】線１５−１５に沿った図１４のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの概略断面図である。
【図１６】線１６−１６に沿った図１５のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージの概略断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態による、ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造の概略断面側面図である。
【図１８】線１８−１８に沿った図１７のＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態は、それ自体の統合された接地経路を含まない微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのＲＦ伝送線路を形成する反転またはフリップさせた接地平面設計を含む無線周波数（ＲＦ）ＭＥＭＳパッケージを提供する。ＲＦ伝送線路は、接地平面を含む二次基板をＭＥＭＳデバイスに結合することによって形成される。二次基板に形成された接地平面と、一次基板のＭＥＭＳデバイスの信号線路との間の相互作用により、ＲＦ伝送線路が形成される。その結果、ＲＦ伝送線路は、ＭＥＭＳデバイスまたはその実装基板の物理的構造を変更または修正することなく形成される。
【００１８】
最初に図３を参照すると、本発明の一実施形態によるＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０の概略斜視図が示されている。ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０は、ＭＥＭＳ４１と、接地平面アセンブリ４３とを含む。ＭＥＭＳダイアセンブリ４１は、その上面５０に配置された、ＭＥＭＳデバイス４８を含む導電性信号線路４６を有するＭＥＭＳ実装基板４２を含む。ＭＥＭＳ基板４２は、これらに限定されないが、石英、アルミナ、ヒ化ガリウム、ケイ素などの絶縁性、半絶縁性材料、または半導電性材料で形成されたバルクキャリア基板である。本発明の一実施形態では、ＭＥＭＳデバイス４８は、オーミックコンタクトスイッチ機構である。しかし、代替の実施形態では、ＭＥＭＳデバイス４８は、容量性コンタクトスイッチ機構であってもよい。さらに、ＭＥＭＳデバイス４８は、これらに限定されないが、磁気的、圧電的、熱的、および静電気的な力などの当技術分野で公知の任意の作動機構を利用することができる。
【００１９】
第１の対の導電性接地線路またはパッド５２，５４および第２の対の導電性接地線路またはパッド５６，５８は、第１の基板４２の上面５０に配置される。図１および図２の従来技術のデバイスとは異なり、図３のＭＥＭＳダイアセンブリ４１は、その底面６０に形成された接地平面を含まない。結果として、ＲＦ信号は、ＭＥＭＳダイアセンブリ４１がスタンドアロンデバイスとして使用されるとき、ＭＥＭＳダイアセンブリ４１を通って自由に伝搬しない。
【００２０】
接地平面アセンブリ４３は、ＭＥＭＳダイアセンブリ４１に結合され、ＭＥＭＳダイアセンブリ４１を通るＲＦ信号の伝搬を改善する。接地平面アセンブリ４３は、接地実装基板４４の底面６４に形成される接地平面／領域６２を含む。ＭＥＭＳ基板４２と同様に、接地基板４４は、これらに限定されないが、石英、アルミナ、ヒ化ガリウム、およびケイ素などのような絶縁性または半絶縁性材料である。接地平面６２は、たとえば金スタッドバンプのような電気接点または相互接続部６６を通して接地パッド５２〜５８に接合されて電気的に結合される。接地平面６２は、たとえば、銅、金、タングステン／ニッケル／金スタック、または別の一般的なパッケージング材料のような任意の導電性材料とすることができる。スタッドバンプ６６は、これらに限定されないが、はんだバンプ、金バンプ、および超音波熱付着バンプなどの接地パッド５２〜５８を接地平面６２に接合して電気的に結合するのに適した任意の材料とすることができると考えられる。信号線路４６および接地平面６２は共に、ＲＦ伝送線路６３を形成する。ＲＦ伝送線路６３の電気インピーダンスは、スタッドバンプ６６の高さによって制御される信号線路４６と接地平面６２との間の距離を調整することによって操作することができる。
【００２１】
接地平面６２およびＭＥＭＳ基板４２の配置に基づいて、得られるＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０の構造は、従来技術の構造と比較してフリップまたは反転させた向きを有し、接地平面６２は、信号線路４６および接地パッド５２，５８の下ではなく、上に配置される。そのような配置は、ＭＥＭＳダイアセンブリ４１の誘電体基板４２を通して形成されたスルービアがない場合にＲＦ信号の伝搬を可能にする。図示されたパッケージ構成は、基板４２が処理するのが困難な材料、たとえば石英またはケイ素である場合に特に有利であり、以下でより詳細に説明するように、より高密度の信号線路を用いてパッケージを構成することを可能にする。
【００２２】
図４は、ＭＥＭＳダイアセンブリ４１の上面図を示す、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０の概略断面図である。図５は、図４の線５−５を通るＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０の概略断面図である。図４および図５を適宜参照すると、信号線路４６は、第１の部分６８と、第２の部分７０と、ＭＥＭＳデバイス４８とを含む。信号線路４６の第１の部分６８および信号線路４６の第２の部分７０は、ＭＥＭＳデバイス４８によってブリッジされるギャップ７２によって分離される。ＭＥＭＳデバイス４８が「オン」状態または閉鎖位置（図５に示す）にあるとき、ＭＥＭＳデバイス４８は、信号線路４６の第１の部分６８を信号線路４６の第２の部分７０に電気的に結合し、ＲＦ伝送線路６３に閉鎖回路を形成する。ＭＥＭＳデバイス４８が「オフ」状態または開放位置にあるとき、信号線路４６の第１および第２の部分６８，７０は電気的に切断され、ＲＦ伝送線路６３に開放回路を形成する。
【００２３】
示すように、第１の対の接地パッド５２，５４は、信号線路４６の第１の部分６８に隣接する第１の基板４２の上面５０に配置され、第１の基板４２の全体にわたって延びない。すなわち、第１の対の接地パッド５２，５４は、第１の基板４２の上面５０の全長７５の第１の部分７４に制限される。同様に、第２の対の接地パッド５８，５６は、信号線路４６の第２の部分７０に隣接する第１の基板４２の上面５０に配置され、第１の基板４２の上面５０の全長７５の第２の部分７６に制限される。第１の対の接地パッド５２，５４の各々の長さ５３は、第１の部分６８の長さ６９より短い。同様に、第２の対の接地パッド５６，５８の各々の長さ５７は、第２の部分７０の長さ７１より短い。その結果、ＭＥＭＳデバイス４８に隣接する上面５０の全長７５の第３の部分または残りの部分７８には、接地パッドが配置されていない。言い換えれば、第１の対の接地パッド５２，５４は、第１の基板４２の長さ７５にわたって第２の対の接地パッド５８，５６から離間している。
【００２４】
スタッドバンプ６６は、信号線路４６と接地平面６２との間に形成されたキャビティ８０の高さを画定する。キャビティ８０は、パッケージ４０内の共振応答を減衰させるために、本発明の代替の実施形態によれば、たとえばこれらに限定されないが、空気または窒素のような誘電性ガスなどの誘電性媒体で満たされる。本発明の一実施形態では、キャビティ８０は、接地平面６２とＭＥＭＳ基板４２との間に真空または気密封止される。当技術分野で公知の任意の気密封止プロセス、たとえば、これらに限定されないが、気密はんだ封止、ガラスフリット封止、および金−金熱圧縮封止を使用することができると考えられる。気密封止の結果として、キャビティ８０は、外部環境と流体連通していない。
【００２５】
図３および図５に示すように、本発明の一実施形態では、ＭＥＭＳダイアセンブリ４１の全長７５は、接地平面アセンブリ４３の全長７７より長くてもよい。その結果、接地パッド５２〜５８は各々、接地平面６２を越えて延びる接地接触面５５を含む。同様に、信号線路４６の第１の部分６８は、接地平面６２を越えて延びる第１の信号接触面６９を含み、信号線路４６の第２の部分７０は、接地平面６２を越えて延びる第２の信号接触面７１を含む。代替の実施形態によれば、接地接触面５５、第１の信号接触面６９、および第２の信号接触面７１は、外部回路（図示せず）に接続されたワイヤボンド（図示せず）を含むか、またはグラウンド−シグナル−グラウンド（ＧＳＧ）プローブ（図示せず）に結合され、接地信号を測定または注入することによってＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０を試験する。
【００２６】
図６は、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０の第１の部分７４および第２の部分７６内の、図４の線６−６および６ａ−６ａに沿った電界の横方向成分をそれぞれ示すＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０の断面図である。図５に示すように、接地基板４４はＭＥＭＳ基板４２の上に延び、接地平面６２は接地基板４４の底面６４に結合される。さらに、接地平面６２は、スタッドバンプ６６を介して接地パッド５２，５４に電気的に接合される。信号線路４６と接地平面６２との間に生成される電磁場は、キャビティ８０を通って延びる横方向成分８２を含む。
【００２７】
図７に示すＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０の概略断面図は、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０の第３の部分７８内の、図４の線７−７に沿った電界の横方向成分を示す。部分７４，７６内の電磁場と同様に、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０のこの部分７８内の電磁場は、信号線路４６の第１の部分６８と接地平面６２との間に生成される。その結果、電磁場の横方向成分８２は、ＭＥＭＳ基板４２を通らずに、キャビティ８０を通ってのみ延びる。電磁場がキャビティ８０を通って進行し、パッケージ４０の第３の部分７８内のＭＥＭＳ基板４２を透過しないので、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０内の信号損失は、電磁場がパッケージ構造の全体にわたって誘電体基板を透過する従来技術のデバイスと比較して大幅に改善される。さらに、ＭＥＭＳ基板４２の材料選択は、潜在的な信号損失を考慮することなく行うことができ、それによりパッケージ製造に広範囲の材料を使用することが可能になる。
【００２８】
図３〜図７は、接地基板４４の底面６４に均一に適用されたものとして接地平面６２を示しているが、本発明の代替の実施形態では、接地平面６２の厚さが変化してもよいと考えられる。そのような実施形態では、接地平面６２は、接地平面６２から延びる突出部と接地平面６２に形成された切欠きとの任意の組合せを含むことができる。これらの突出部および／または切欠きの幾何学的形状は、ＲＦ伝送線路６３の所望の電気的共振を達成するための設計仕様に基づいて選択することができる。さらに、キャビティ８０の高さ、長さ、および／または幅を変化させることによって、ＲＦ伝送線路６３の電気的共振を調節することができる。
【００２９】
ここで図８を参照すると、本発明の代替の実施形態による複数の信号線路４６，８４を含むＭＥＭＳダイアセンブリ８５が示されている。ＭＥＭＳダイアセンブリ８５は、図３のＭＥＭＳダイアセンブリ４１の構成要素と同様の構成要素を含むので、図３の構成要素を示すために使用される番号も、図８の同様の構成要素を示すために使用される。ＭＥＭＳダイアセンブリ８５は、増加した信号密度が望まれる用途において、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０（図３）のＭＥＭＳダイアセンブリ４１の代わりに使用されてもよい。
【００３０】
図８に示すように、第１の信号線路４６および第２の信号線路８４は、ＭＥＭＳ基板４２の上面５０に形成される。信号線路４６，８４は、信号線路４６（図３）と同様に構成され、それぞれのＭＥＭＳデバイス４８を含む。第１の群の接地線路またはパッド５２，５４，８６および第２の群の接地線路またはパッド５６，５８，８８は、第１の基板４２の上面５０に形成される。示すように、信号線路４６の第１の部分６８は、接地パッド５２，５４の間に配置され、信号線路８４の第１の部分９０は、接地パッド５４，８６の間に配置される。同様に、接地パッド５６，５８は、信号線路４６の第２の部分７０の隣接する対向する側であり、接地パッド５８，８８は、信号線路８４の第２の部分９２の隣接する対向する側である。接地パッド５２〜５８，８６，８８は、図３〜図７に関して説明したのと同様の方法で、電気接点またはスタッドバンプ６６（図３）を介して接地平面アセンブリ４３（図３）に電気的に接続することができる。
【００３１】
図８に示す実施形態は、ＭＥＭＳ基板４２の上面のスペースを節約し、より小型でコンパクトなＭＥＭＳパッケージを可能にするために、信号線路４６，８４の隣接する第１の部分６８，９０の間の単一の接地パッド５４および信号線路４６，８４の隣接する第２の部分７０，９２の間の単一の接地パッド５８を含むが、各信号線路４６，８４は、それ自体の第１および第２の対の接地パッドを含むことができると考えられる。
【００３２】
図８は、２つ（２）の信号線路、第１の群の３つ（３）の接地パッド、および第２の群の３つ（３）の接地パッドの使用を示しているが、任意の数ｎ＋１（またはｎ・２）の接地パッドを含む第１および第２の群の接地パッドと共に、任意の数ｎの信号線路を第１の基板の上面に形成することができると考えられる。
【００３３】
本発明の一実施形態では、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０（図３）は、図９に示すようなＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造９４から単一化される。ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造９４は、導電性接合部１４５，１４７および／または電気的相互接続部もしくはスタッドバンプ１６６と気密シール１４９，１５１の組合せによってＭＥＭＳウエハアセンブリ１４１に結合された接地平面アセンブリ１４３を含む。図３の接地平面アセンブリ４３と同様に、接地平面アセンブリ１４３は、接地基板１６８に接合された接地平面または接地領域１６９を含む。線１０−１０に沿ったＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造９４の断面図が、ＭＥＭＳウエハアセンブリ１４１および導電性接合部１４５の詳細を示すために図１０に示されている。
【００３４】
ここで図９および図１０を適宜参照すると、ＭＥＭＳウエハアセンブリ１４１は、ＭＥＭＳウエハ基板９６の上面１０２上に形成される、それぞれの信号線路９８，１００に設けられたＭＥＭＳデバイス１２４，１２６，１２８，１３０を含む。図１０に示すように、各信号線路９８，１００は、複数の信号線路部分にパターニングされ、信号線路９８，１００は、それぞれの第１の部分１０４，１０６と、第２の部分１０８，１１０と、第３の部分１１１，１１３と、第４の部分１１２，１１４とを含む。第１のギャップ１１６は、第１の部分１０４を第２の部分１０８から分離し、第２のギャップ１１８は、第３の部分１１１を第４の部分１１２から分離する。ＭＥＭＳデバイス１２４は、第１のギャップ１１６をブリッジして第１の部分１０４と第２の部分１０８を電気的に結合し、ＭＥＭＳデバイス１２６は、第２のギャップ１１８をブリッジして第３の部分１１１を第４の部分１１２に電気的に結合する。同様に、ＭＥＭＳデバイス１２８は、信号線路１００の第１のギャップ１２０をブリッジするように配置され、第２のＭＥＭＳデバイス１３０は、信号線路１００の第２のギャップ１２２をブリッジするように配置される。
【００３５】
ＭＥＭＳデバイス４８と同様に、ＭＥＭＳデバイス１２４，１２６，１２８，１３０は、それぞれの信号線路部分を選択的に結合する。たとえば、ＭＥＭＳデバイス１２４は、閉鎖位置にあるときに部分１０４，１０８を電気的に結合し、開放位置にあるときに部分１０４，１０８を電気的に切り離し、ＭＥＭＳデバイス１２６は、閉鎖位置にあるときに部分１０８，１１２を電気的に結合し、開放位置にあるときに部分１０８，１１２を電気的に切り離す。同様に、ＭＥＭＳデバイス１２８は、閉鎖位置にあるときに部分１０６，１１０を電気的に結合し、開放位置にあるときに部分１０６，１１０を電気的に切り離し、ＭＥＭＳデバイス１３０は、閉鎖位置にあるときに部分１１０，１１４を電気的に結合し、開放位置にあるときに部分１１０，１１４を電気的に切り離す。
【００３６】
ＭＥＭＳウエハアセンブリ１４１はまた、隣接する信号線路９８，１００の間に配置された接地線路または接地パッドの群を含む。具体的には、第１の群の接地パッド１３２，１３４，１３６，１３８は、ＭＥＭＳウエハ基板９６の上面１０２に形成され、接地パッド１３２，１３４は、信号線路９８の第１の部分１０４に隣接して対向する側にあり、接地パッド１３６，１３８は、信号線路１００の第１の部分１０６に隣接して対向する側にある。同様に、第２の群の接地パッド１４０，１４２，１４４，１４６は、信号線路９８，１００の第２の部分１０８，１１０および第３の部分１１１，１１３に隣接して対向する側に配置される。第３の群の接地パッド１４８，１５０，１５２，１５４は、信号線路９８，１００のそれぞれの第４の部分１１２，１１４に隣接して対向する側に配置される。図１０に示すように、第１の群の接地パッド１３２〜１３８、第２の群の接地パッド１４０〜１４６、および第３の群の接地パッド１４８〜１５４は、ウエハ基板９６の幅１６５にわたって互いに電気的に切断される。
【００３７】
図１０は、２つ（２）のギャップ、２つ（２）のＭＥＭＳデバイス、および４つ（４）の信号線路部分を有する各信号線路９８，１００を示しているが、ウエハ構造９４の各信号線路は、任意の数ｎのギャップ、ｎのＭＥＭＳデバイス、およびｎ＊２の信号線路部分を含むことができると考えられる。たとえば、信号線路９８は、４つ（４）のギャップ、４つ（４）のＭＥＭＳデバイス、および８つ（８）の信号線路部分を含むことができる。さらに、２つ（２）より多いまたは少ない信号線路を、ＭＥＭＳウエハ基板９６の上面１０２に形成することができると考えられる。さらに、図９は、各信号線路の４つ（４）の部分に対応する３つ（３）の群の接地パッドの使用を示しているが、任意の数ｎの群の接地パッドを使用することができると考えられる。さらに、代替の実施形態は、任意の数ｎ／２の信号線路に対応する接地パッドの各群内に任意の数ｎの接地パッドを含むことができる。
【００３８】
本発明の一実施形態では、導電性接合部１４５，１４７は、接地平面アセンブリ１４３の接地平面１６９をＭＥＭＳウエハアセンブリ１４１に電気的および機械的に接合する導電性材料で形成される。たとえば、接地パッド１３２〜１４６、導電性接合部１４５，１４７、および接地平面１６９は各々、金で形成されてもよく、その結果、導電性接合部１４５，１４７は、金−金熱圧縮接合によってそれぞれの接地パッド１３２〜１４６を接地平面１６９に接合する。図９に示すように、導電性接合部１４５，１４７は、接地平面１６９と信号線路９８，１００との間に気密封止されたそれぞれのキャビティ１５５，１５７を形成する。各キャビティ１５５，１５７は、空気、またはこれに限定されないが、窒素のような他の誘電性ガスで満たされてもよい。代替的に、接地パッドおよび接地平面１６９は、図３〜図７に関して説明した手順と同様に、スタッドバンプ１６６を使用して共に電気的に結合されてもよく、個々の気密シール１４９，１５１は、図１０の右側部分に示すように、たとえばガラスフリットなどの非導電性材料を使用して、それぞれのＭＥＭＳデバイス１２６，１３０を囲んで形成される。
【００３９】
導電性接合部１４７，１４５を含む本発明の実施形態では、信号線路９８，１００の第１および第２の部分１０４，１０６，１０８，１１０は、図９および図１０の左側部分に示すように、それぞれのキャビティ１５７，１５５内の全体に配置される。導電性ビア９７は、ウエハ基板９６を通して形成される。ビア９７の一部は、信号線路９８，１００の第１および第２の部分１０４，１０６，１０８，１１０を対応する信号線路プローブパッド９９に電気的に接続する。ビア９７の別の部分は、接地パッド１３２〜１４６を対応する接地線路プローブパッド１０１に電気的に接続する。次に、ＧＳＧプローブ（図示せず）を、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ１５８，１６２を試験するために接地信号を測定または注入するのに使用することができる。プローブパッド９９，１０１は、信号線路９８，１００、接地パッド１３２〜１４６、および接地平面１６９に関して、ＲＦ伝送線路のＲＦ信号の伝搬にごくわずかな影響しか及ぼさないような大きさにされている。
【００４０】
導電性接合部１４５，１４７とスタッドバンプ１６６／個々の気密シール１４９，１５１との組合せが例示目的のために図１０に示されているが、製造手順を単純化するために、すべての導電性接合部、またはすべての気密シール／スタッドバンプの組合せを有する所与のウエハパッケージを構成することが考えられる。
【００４１】
接地平面アセンブリ１４３がＭＥＭＳウエハアセンブリ１４１に結合された後、得られるＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造９４は、カットライン１５６に沿って個々のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ１５８，１６０，１６２，１６４に単一化されてもよい。信号線路がＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ１５８，１６２のようなキャビティ内に完全に封止される実施形態では、単一化されたパッケージの全幅１６７は、対応する接地アセンブリの幅と実質的に等しい。ビア９７は、接地平面および信号線路へのインターフェースを形成するために設けられる。あるいは、接地パッドおよび信号線路がそれぞれの気密シール１４９，１５１を越えて延びるパッケージ１６２および１６４などのＲＦ  ＭＥＭＳパッケージでは、単一化されたパッケージの全幅１７３は、図３に示す配置と同様に対応する接地アセンブリの幅より大きい。これらの実施形態では、接地パッドおよび信号線路への電気的接続は、ワイヤボンド接続または上述のＧＳＧプローブを介して行われてもよい。
【００４２】
信号線路がＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ１５８，１６２のようなキャビティ内に完全に封止される実施形態では、単一化されたパッケージの全幅１６７は、対応する接地アセンブリの幅と実質的に等しい。ビア９７は、接地平面および信号線路へのインターフェースを形成するために設けられる。あるいは、接地パッドおよび信号線路がそれぞれの気密シール１４９，１５１を越えて延びるパッケージ１６２および１６４などのＲＦ  ＭＥＭＳパッケージでは、単一化されたパッケージの全幅１７３は、図３に示す配置と同様に対応する接地アセンブリの幅より大きい。これらの実施形態では、接地平面および信号線路への電気的接続は、ワイヤボンド接続または上述のＧＳＧプローブを介して行われてもよい。
【００４３】
図１０に示すように、各ＲＦ  ＭＥＭＳダイパッケージ１５８〜１６４は、それぞれの接地パッドに隣接する信号線路を含む。本発明の代替の実施形態では、各ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ１５８〜１６４は、図８に示すＭＥＭＳダイアセンブリ８５と同様に、１つ（１）以上の信号線路を含むことができる。
【００４４】
図１１は、本発明の代替の実施形態によるＲＦ  ＭＥＭＳディスクリートパッケージ１７０の概略上面断面図を示し、一方、図１２〜１３は、それぞれ線１２−１２および１３−１３に沿った概略側面断面図を示す。この実施形態では、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ１７０は、ＭＥＭＳダイアセンブリ４１（図４）と同様の構成のＭＥＭＳダイアセンブリ１７１と、本体１７６、およびこれに限定されないが、セラミックなどの絶縁性材料から作られた蓋１７８を含む接地アセンブリ１７２とを含む。図１１に示すように、接地パッド領域１８２は、本体１７６の内部底面１８０に形成される。接地アセンブリ１７２は、本体１７６の上面１８０に形成された信号パッド１８４，１８６をさらに含む。
【００４５】
信号パッド１８４，１８６は、信号パッド１８４，１８６を信号線路１８８に接合して電気的に結合するのに適した任意の材料、たとえば、これらに限定されないが、はんだスタッドバンプ、金スタッドバンプ、および超音波熱付着スタッドバンプから形成される電気接点または相互接続部１９０を介してＭＥＭＳダイアセンブリ１７１の導電性信号線路１８８に接合されて電気的に結合される。信号線路４６（図４）と同様に、信号線路１８８は、ＭＥＭＳダイアセンブリ１７１のＭＥＭＳ基板１９４の表面１９２に形成され、第１の部分１９６と、第２の部分１９８と、第１および第２の部分１９６，１９８の間のギャップ１９７をブリッジするＭＥＭＳデバイス２００とを含む。
【００４６】
さらに、複数の接地パッド１９５，１９９が、ＭＥＭＳ基板１９４の下向き面１９２に形成される。示された図には２つの接地パッド１９５，１９９のみが示されているが、ＭＥＭＳダイアセンブリ１７１は、接地パッド５２〜５８（図４）と同様に、信号線路１８８の各部分１９６，１９８に隣接して配置された一対の接地パッドを含むことが考えられる。相互接続部１９０は、接地領域１８２を複数の接地パッド１９５，１９９の各々に接合して電気的に結合するために使用される。
【００４７】
本発明の一実施形態によれば、気密シール２０２は、当技術分野で公知の任意の気密封止プロセス、たとえば、これらに限定されないが、気密はんだ封止、ガラスフリット封止、および金−金熱圧縮封止を使用して接地アセンブリ１７２の本体１７６と蓋１７８との間に形成される。その結果、信号線路１８８と接地パッド領域１８２との間のキャビティ２０４は気密であり、外部環境と流体連通することができない。その結果、キャビティ２０４は、空気、またはこれに限定されないが、窒素のような別の誘電性ガスで満たされてもよい。
【００４８】
図１２に示すように、複数の導電性ビア２０６は、接地アセンブリ１７２の本体１７６を通して形成される。各ビア２０６は、対応する信号パッド１８４，１８６と位置合わせされ、信号パッド１８４，１８６をディスクリートパッケージ１７４の外側表面２１２に配置された信号パッド２０８，２１０に電気的に結合する。信号パッド２０８，２１０は、ディスクリートパッケージ１７４の外側表面２１２に配置され、入力／出力（Ｉ／Ｏ）接続部２０９，２１１によってＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ１７０と外部プリント回路基板（図示せず）との間の電気的接続を容易にする。
【００４９】
上述の実施形態では、接地アセンブリは、ＭＥＭＳダイアセンブリの接地パッドへの１つまたは複数の電気的接続によって電気的に接地される。これらの電気的接続はまた、接地アセンブリをＭＥＭＳダイアセンブリに機械的に結合する。図１４に示す代替の実施形態では、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ２１４は、非導電性材料で構成される、機械ポスト２３４により接地平面アセンブリ２１７に結合されたＭＥＭＳダイアセンブリ２１５を含む。接地平面アセンブリ２１７は、以下でより詳細に説明するように、外部接地（図示せず）への接続を介して接地される。
【００５０】
ＭＥＭＳダイアセンブリ４１（図３）と同様に、ＭＥＭＳダイアセンブリ２１５は、ＭＥＭＳ実装基板２２０の上面２１８に配置された導電性信号線路２１６を含む。信号線路２１６は、ＭＥＭＳデバイス４８（図３）と同様に、オーミックコンタクトスイッチ機構または容量性スイッチ機構とすることができ、任意の公知の作動手段を利用することができるＭＥＭＳデバイス２２２を含む。ＭＥＭＳ基板２２０は、これらに限定されないが、石英、アルミナ、ヒ化ガリウム、ケイ素などの絶縁性、半絶縁性、または半導電性材料で形成することができる。本発明のこの実施形態では、図１５に示すように、ＭＥＭＳ基板２２０の上面２１８に接地線路または接地パッドが形成されていない。
【００５１】
図１４〜図１６を適宜参照すると、接地アセンブリ２１７は、その底面２２８に形成された接地平面２２６を有する接地実装基板２２４を含む。接地平面２２６は、たとえば、銅、金、タングステン／ニッケル／金スタック、または別の一般的なパッケージング材料のような導電性材料とすることができる。接地基板２２４は、ＭＥＭＳ基板２２０と同じまたは異なる絶縁性、半絶縁性、または半導電性材料で形成することができる。少なくとも１つのビアが、上面２３２とその底面２２８との間に画定された接地基板２２４の厚さ２２５を通して形成される。各ビアは導電性材料で満たされ、接地平面２２６を外部接地源（図示せず）に電気的に結合するための金属相互接続部２３０を形成する。
【００５２】
示すように、機械ポスト２３４は、ＭＥＭＳダイアセンブリ２１５を接地アセンブリ２１７に結合し、ＭＥＭＳ実装基板２２０およびその関連する信号線路２１６を接地平面２２６から離して配置する。機械ポスト２３４の高さ２３５は、信号線路２１６と接地平面２２６との間の間隔を画定するように選択することができる。キャビティ２４２は、信号線路２１６と接地平面２２６との間に形成される。本発明の一実施形態では、キャビティ２４２は、接地平面２２６とＭＥＭＳ基板２２０との間に気密封止され、キャビティ２４２が外部環境と流体連通しないようにすることができる。キャビティ２４２は、パッケージ２１４内の共振応答を減衰させるために、これに限定されないが、窒素のような誘電性ガスで満たされもよい。ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０（図３）と同様に、電磁場の横方向成分２４４は、ＭＥＭＳ実装基板２２０を通らずに、キャビティ２４２を通ってのみ延びる。
【００５３】
信号線路２１６は、ＲＦ  ＭＥＭＳダイアセンブリ４１（図３）の信号線路４６と同様に構成される。すなわち、信号線路２１６は、第１の部分２３６と、ギャップ２４０によって第１の部分２３６から分離された第２の部分２３８と、ギャップ２４０をブリッジするＭＥＭＳデバイス２２２とを有する。ＭＥＭＳダイアセンブリ２１５の信号線路２１６および接地アセンブリ２１７の接地平面２２６は共に、ＲＦ伝送線路２２７を形成する。閉鎖位置にあるとき、ＭＥＭＳデバイス２２２は、第１の部分２３６と第２の部分２３８を電気的に結合し、ＲＦ伝送線路２２７に閉鎖回路を形成する。開放位置にあるとき、ＭＥＭＳデバイス２２２は、第１の部分２３６と第２の部分２３８を電気的に切り離し、ＲＦ伝送線路２２７に開放回路を形成する。ＲＦ伝送線路２２７の電気インピーダンスは、信号線路２１６と接地平面２２６との間の距離を制御するために機械ポスト２３４の高さを調整することによって制御することができる。
【００５４】
ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ４０（図３）と同様に、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ２１４は、フリップまたは反転させた向きを有する構造をもたらし、接地平面２２６は、従来技術のデバイスのようにＭＥＭＳ基板２２０の底面に直接結合されるのではなく、信号線路２１６の上に配置される。したがって、ＭＥＭＳダイアセンブリ２１５の実装基板２２０を通してビアを形成することなく、ＲＦ信号の伝搬が可能となる。そのような構成は、実装基板が処理するのが困難な材料、たとえば石英またはケイ素である場合に特に有利であり、より高密度の信号線路を用いてパッケージを構成することを可能にする。さらに、図１６に示すように、信号線路２１６の第１の部分２３６と接地平面２２６との間に生成される電磁場は、ＭＥＭＳ基板２２０を通らずに、キャビティ２４２を通ってのみ延びる横方向成分２４６を含む。したがって、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ２１４内の信号損失は、電磁場が誘電体基板を透過する従来技術のデバイスと比較して大幅に改善される。
【００５５】
本発明の別の実施形態では、複数のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ２１４が、図１７および図１８に示すように、ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造２４８から単一化することができる。そのような実施形態では、ＭＥＭＳウエハアセンブリ２４７は、ＭＥＭＳウエハ基板２７８のそれぞれの信号線路２１６に設けられた複数のＭＥＭＳデバイス２２２を備えて形成される。ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造２４８は、ＭＥＭＳウエハアセンブリ２４７が接地基板２５６の底面２５４に形成された接地平面２５２を含む接地平面アセンブリ２４９に結合されるときに形成される。図１４の接地平面アセンブリ２１７と同様に、接地平面アセンブリ２４９は、接地基板２５６の厚さ２５９を通って延び、接地平面２５２に電気的に結合される複数の相互接続部２５８をさらに含む。相互接続部２５８は、接地平面アセンブリ２４９内に配置され、得られる各ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ２１４は、接地平面２５２を外部接地（図示せず）に結合するための少なくとも１つの相互接続部２５８を含む。
【００５６】
図１０の実施形態と同様に、気密シール３０４は、接地平面２５２とＭＥＭＳウエハ基板２７８との間に形成されて接地平面２５２と信号線路２１６との間にキャビティ３１２を形成し、キャビティ３１２は、空気、またはこれに限定されないが、窒素のような別の誘電性ガスで満たされてもよい。図示の実施形態では、シール３０４は、気密シール１４９，１５１（図１０）と同様に、ガラスフリットなどの非導電性材料である。したがって、信号線路２１６は、気密シール３０４を越えて延びるように構成され、それにより信号線路２１６に外部電気的接続を行うことができる。完了すると、複数のＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ２１４は、カットライン３２４に沿ってＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造２４８から単一化することができる。図１８は、各ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ２１４内の単一ＭＥＭＳデバイス２２２の使用を示しているが、本発明の代替の実施形態は、各パッケージ内に複数のＭＥＭＳデバイス２２２を含むことができる。
【００５７】
本発明の代替の実施形態では、ポスト２３４は、信号線路２１６およびＭＥＭＳデバイス２２２を囲み、気密封止されたキャビティ３１２を形成する連続的な材料の形態であってもよい。したがって、各ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ２１４は、（１）気密封止されたキャビティ３１２を形成し、（２）ＭＥＭＳダイアセンブリ２１５を接地平面アセンブリ２１７に結合するという二重の機能を果たす単一の機械ポスト２３４を含む。
【００５８】
有利には、本発明の実施形態はしたがって、ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ、および専用の接地平面を含まないＭＥＭＳダイアセンブリを使用してＲＦ信号の伝搬を可能にするＲＦ  ＭＥＭＳウエハを提供する。ＭＥＭＳパッケージがフリップまたは反転させた接地平面を有する別の基板に接合されると、ＭＥＭＳダイアセンブリの信号線路および第２の基板の接地平面が、ＲＦ伝送線路を形成する。フリップまたは反転させた接地平面とＭＥＭＳデバイスとの間に生成される電磁場の横方向成分は、主に接地平面とＭＥＭＳデバイスとの間の空気または誘電体で満たされたキャビティに存在するので、スルー基板ビアおよび専用の接地平面を含む従来技術のデバイスと比較して、信号損失が低減される。さらに、本明細書に開示された本発明の実施形態は、スルービアの省略の一部としての結果、信号密度が増加し、基板材料の選択においてより高い柔軟性を有するＭＥＭＳパッケージの製造を可能にする。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージは、第１の実装基板と、第１の実装基板の上面に形成された信号線路であって、信号線路の第１の部分を信号線路の第２の部分に選択的に電気的に結合するＭＥＭＳデバイスを含む、信号線路と、第１の実装基板に結合された接地アセンブリとを含む。接地アセンブリは、第２の実装基板と、第２の実装基板の底面に形成された接地平面と、接地平面に接触するように第２の実装基板の厚さを通って延びる少なくとも１つの電気的相互接続部とを含み、接地平面は、信号線路から離間している。
【００６０】
本発明の別の実施形態によれば、無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）パッケージを作製する方法は、第１の実装基板を設けることと、第１の実装基板の上面に、それらの間にギャップを有する第１の部分および第２の部分を含む信号線路を形成することと、ＭＥＭＳデバイスを信号線路の第１の部分および信号線路の第２の部分に結合してギャップをブリッジすることと、接地アセンブリの接地平面が信号線路から離間するように少なくとも１つの機械ポストによって接地アセンブリを第１の実装基板に結合することとを含み、接地アセンブリは、接地平面に結合された第２の実装基板と、接地平面に接触するように第２の実装基板の厚さを通って延びる少なくとも１つの相互接続部とをさらに含む。
【００６１】
本発明のさらに別の実施形態によれば、無線周波数（ＲＦ）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ウエハ構造は、ウエハ基板、およびウエハ基板の上面に形成された複数の信号線路を有するＭＥＭＳウエハアセンブリを含み、各信号線路は、ウエハ基板の上面に形成された第１の部分、ウエハの上面に形成され、第１の部分から第１のギャップによって分離された第２の部分、および第１の部分および第２の部分に結合され、第１のギャップ上に配置されるＭＥＭＳデバイスを含む。ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造は、ＭＥＭＳウエハアセンブリに機械的に結合され、接地基板、接地基板の底面に形成された接地平面、および接地平面に接触するように接地基板の厚さを通って延びる少なくとも１つの電気的相互接続部を有する接地平面アセンブリをさらに含み、接地平面および複数の信号線路は、互いに離間している。
【００６２】
本明細書は、最良の形態を含んだ本発明の開示のために、また、任意のデバイスまたはシステムの製作および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含んだ本発明の実施がいかなる当業者にも可能になるように、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。
【００６３】
本発明は、限られた数の実施形態に関して詳細に説明してきたが、本発明が、このような開示された実施形態に限定されないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明は、これまでに説明していないが、本発明の精神および範囲に相応する、任意の数の変形、変更、置換または等価な構成を組み込むように修正されてもよい。さらに、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様が、説明した実施形態の一部しか含まなくてもよいことが理解されるべきである。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されるとみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００６４】
１０  マイクロストリップ伝送線路
１２  誘電体基板
１４  導電性信号線路
１６  上面
１８  接地平面
２０  底面
２２  コプレーナ導波管伝送線路
２８  接地線路
３０  接地線路
３６  接地ビア
４０  ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ
４１  ＭＥＭＳダイアセンブリ
４２  ＭＥＭＳ基板、第１の基板
４３  接地平面アセンブリ
４４  接地実装基板
４６  導電性信号線路、第１の信号線路
４８  ＭＥＭＳデバイス
５０  上面
５２  第１の対の接地パッド
５３  長さ
５４  第１の対の接地パッド
５５  接地接触面
５６  第２の対の接地パッド
５７  長さ
５８  第２の対の接地パッド
６０  底面
６２  接地平面、領域
６３  ＲＦ伝送線路
６４  底面
６６  スタッドバンプ、相互接続部
６８  第１の部分
６９  第１の信号接触面
７０  第２の部分
７１  第２の信号接触面
７２  ギャップ
７４  第１の部分
７５  全長
７６  第２の部分
７７  全長
７８  第３の部分
８０  キャビティ
８２  横方向成分
８４  第２の信号線路
８５  ＭＥＭＳダイアセンブリ
８６  第１の対の接地パッド
８８  第２の対の接地パッド
９０  第１の部分
９２  第２の部分
９４  ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造
９６  ＭＥＭＳウエハ基板
９７  導電性ビア
９８  信号線路
９９  信号線路プローブパッド
１００  信号線路
１０１  接地線路プローブパッド
１０２  上面
１０４  第１の部分
１０６  第１の部分
１０８  第２の部分
１１０  第２の部分
１１１  第３の部分
１１２  第４の部分
１１３  第３の部分
１１４  第４の部分
１１６  第１のギャップ
１１８  第２のギャップ
１２０  第１のギャップ
１２２  第２のギャップ
１２４  ＭＥＭＳデバイス
１２６  ＭＥＭＳデバイス
１２８  ＭＥＭＳデバイス
１３０  ＭＥＭＳデバイス
１３２  第１の群の接地パッド
１３４  第１の群の接地パッド
１３６  第１の群の接地パッド
１３８  第１の群の接地パッド
１４０  第２の群の接地パッド
１４１  ＭＥＭＳウエハアセンブリ
１４２  第２の群の接地パッド
１４３  接地平面アセンブリ
１４４  第２の群の接地パッド
１４５  導電性接合部
１４６  第２の群の接地パッド
１４７  導電性接合部
１４８  第３の群の接地パッド
１４９  気密シール
１５０  第３の群の接地パッド
１５１  気密シール
１５２  第３の群の接地パッド
１５４  第３の群の接地パッド
１５５  キャビティ
１５６  カットライン
１５７  キャビティ
１５８  ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ
１６０  ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ
１６２  ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ
１６４  ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ
１６５  幅
１６６  スタッドバンプ
１６７  全幅
１６８  接地基板
１６９  接地平面、接地領域
１７０  ＲＦ  ＭＥＭＳディスクリートパッケージ
１７１  ＭＥＭＳダイアセンブリ
１７２  接地アセンブリ
１７３  全幅
１７４  ディスクリートパッケージ
１７６  本体
１７８  蓋
１８０  内部底面、上面
１８２  接地パッド領域
１８４  信号パッド
１８６  信号パッド
１８８  導電性信号線路
１９０  相互接続部
１９２  下向き面、表面
１９４  ＭＥＭＳ基板
１９５  接地パッド
１９６  第１の部分
１９７  ギャップ
１９８  第２の部分
１９９  接地パッド
２００  ＭＥＭＳデバイス
２０２  気密シール
２０４  キャビティ
２０６  導電性ビア
２０８  信号パッド
２０９  入力／出力（Ｉ／Ｏ）接続部
２１０  信号パッド
２１１  入力／出力（Ｉ／Ｏ）接続部
２１２  外側表面
２１４  ＲＦ  ＭＥＭＳパッケージ
２１５  ＭＥＭＳダイアセンブリ
２１６  導電性信号線路
２１７  接地平面アセンブリ
２１８  上面
２２０  ＭＥＭＳ実装基板
２２２  ＭＥＭＳデバイス
２２４  接地実装基板
２２５  厚さ
２２６  接地平面
２２７  ＲＦ伝送線路
２２８  底面
２３０  金属相互接続部
２３２  上面
２３４  機械ポスト
２３５  高さ
２３６  第１の部分
２３８  第２の部分
２４０  ギャップ
２４２  キャビティ
２４４  横方向成分
２４６  横方向成分
２４７  ＭＥＭＳウエハアセンブリ
２４８  ＲＦ  ＭＥＭＳウエハ構造
２４９  接地平面アセンブリ
２５２  接地平面
２５４  底面
２５６  接地基板
２５８  相互接続部
２５９  厚さ
２７７  ＭＥＭＳウエハアセンブリ
２７８  ＭＥＭＳウエハ基板
３０４  気密シール
３１２  キャビティ
３２４  カットライン
【図１】
2018534804.tif 000003
【図２】
2018534804.tif 000004
【図３】
2018534804.tif 000005
【図４】
2018534804.tif 000006
【図５】
2018534804.tif 000007
【図６】
2018534804.tif 000008
【図７】
2018534804.tif 000009
【図８】
2018534804.tif 000010
【図９】
2018534804.tif 000011
【図１０】
2018534804.tif 000012
【図１１】
2018534804.tif 000013
【図１２】
2018534804.tif 000014
【図１３】
2018534804.tif 000015
【図１４】
2018534804.tif 000016
【図１５】
2018534804.tif 000017
【図１６】
2018534804.tif 000018
【図１７】
2018534804.tif 000019
【図１８】
2018534804.tif 000020
【国際調査報告】
2018534804.tif 000021
2018534804.tif 000022