(57)【要約】【課題】回路基板とＭＥＭＳモジュールを大型化することなく、ＭＥＭＳデバイスの温度特性を改善するＭＥＭＳモジュール及びＭＥＭＳモジュールの特性を安定化する方法を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳデバイス１１２と、該ＭＥＭＳデバイス１１２を特定の雰囲気で密封して収納する密封容器１０２、１０４と、を有するＭＥＭＳモジュール１００において、前記密封容器中１０２、１０４に、ＭＥＭＳデバイス１１２を周囲温度よりも高い一定の温度に保つ温度調節手段１６６の少なくとも一部を収納する。【選択図】図２
2009053100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳデバイスと、該ＭＥＭＳデバイスを特定の雰囲気で密封して収納する密封容器と、を有するＭＥＭＳモジュールにおいて、
前記密封容器中に、ＭＥＭＳデバイスを周囲温度よりも高い一定の温度に保つ温度調節手段の少なくとも一部を収納することを特徴とするＭＥＭＳモジュール。
【請求項２】
前記温度調節手段のうち、少なくとも一部がＭＥＭＳデバイスに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳモジュール。
【請求項３】
前記温度調節手段は、ヒータと、温度センサと、該温度センサの信号を処理する処理回路と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＭＥＭＳモジュール。
【請求項４】
特定の雰囲気である密封容器にＭＥＭＳデバイスを封止して、
該ＭＥＭＳデバイスの少なくとも一部を、該密封容器の周囲温度よりも高い一定の温度に保つことを特徴とするＭＥＭＳモジュールの特性安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の雰囲気で密封容器に収納され封止されたＭＥＭＳデバイス（以降、ＭＥＭＳモジュールと呼ぶ）及びＭＥＭＳモジュールの特性安定化方法に係り、特に、温度特性を有するＭＥＭＳデバイスの特性安定化に好適な、温度調節手段を有するＭＥＭＳモジュール及びＭＥＭＳモジュールの特性安定化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス（一般には、半導体微細加工技術を応用して作製され、例えばシリコンウェーハ上に機械・電子・光・化学などの複合機能を一体化した微小構造体を有する微小デバイスであり、代表的には、圧力センサ、温度センサ、加速度センサ、角加速度センサ等がある）は、物理量センシング・駆動を行う部分が小型である。例えば特許文献１に記載の静電容量検出センサや静電アクチュエータなどの形状的なギャップは数〜数１０μｍ程度しかない。そのため、周囲温度の変化による熱膨張・収縮に伴う変形が、センサやアクチュエータの特性に大きな影響を与えてしまう。
【０００３】
このような温度特性を改善するために、ＩＣ又はディスクリート回路を用いて温度補償機能を持たせることがなされてきた。
【０００４】
又、特許文献２では、温度特性を改善するためではないが、センサにヒータを形成して、センサで計測された静電容量の温度依存性を利用してセンサの故障有無を判別することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８７４９４号公報
【特許文献２】特開２００７−８６００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記温度補償機能については、以下のような問題点を有している。
【０００７】
（１）温度補償機能のためにＩＣを新たに起こす場合には、設計製造に莫大な費用がかかる。
【０００８】
（２）ＩＣを起こす代わりにディスクリート回路を載せると、その分だけ温度補償のための回路基板が大型化する。
【０００９】
（３）温度特性が線形から外れる温度領域では、補正が困難になる。
【００１０】
又、温度特性を改善するために、デバイスそのものを小型の恒温槽に入れているものがあるが、恒温槽の分だけモジュールの大きさが大きくなってしまっている。例えば、エプソントヨコム社製の水晶発信器の場合、１０〜４０ＭＨｚ程度の発信周波数を持つ発信器において標準的なものは最小で２．５ｍｍ×２．０ｍｍ×ｔ０．８ｍｍ（ＳＧ−２１０シリーズ）、大きくても、５．０ｍｍ×３．２ｍｍ×ｔ１．０ｍｍ（ＴＣＯ−７１０ｘシリーズ）程度なのに対し、恒温槽付発信器ＴＣＯ−６６０２は２７．２ｍｍ×３６．２ｍｍ×ｔ２０ｍｍとＳＧ-２１０シリーズに対して体積で約５千倍大きくなるという問題点を有している。
【００１１】
なお、特許文献２は、あくまでも故障有無を判別するためのものであり、本発明の特性安定化ということとは、技術思想が異なるので、本発明の特性安定化に適用可能なものではないと考えられる。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、回路基板とＭＥＭＳモジュールを大型化することなく、ＭＥＭＳデバイスの温度特性を改善するＭＥＭＳモジュール及びＭＥＭＳモジュールの特性を安定化する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願の請求項１に係る発明は、ＭＥＭＳデバイスと、該ＭＥＭＳデバイスを特定の雰囲気で密封して収納する密封容器と、を有するＭＥＭＳモジュールにおいて、前記密封容器中に、ＭＥＭＳデバイスを周囲温度よりも高い一定の温度に保つ温度調節手段の少なくとも一部を収納することにより、前記課題を解決したものである。
【００１４】
すなわち、図１に示す如く、密封容器（例えば中空の構造体）に温度調節手段の一部であるヒータ１６８とＭＥＭＳデバイス１１２とを特定の雰囲気中（真空又は不活性ガスで置換された空間）に密封封止して、ヒータ１６８で加熱することで、密封容器内部の温度を安定化させることにより、ＭＥＭＳデバイス１１２の温度特性の変化を最小とすることができる。
【００１５】
本願の請求項２に係る発明は、前記温度調節手段のうち、少なくとも一部がＭＥＭＳデバイスに形成されるようにしたものである。
【００１６】
又、本願の請求項３に係る発明は、前記温度調節手段が、ヒータと、温度センサと、該温度センサの信号を処理する処理回路と、を有するようにしたものである。  
【００１７】
本願の請求項４に係る発明は、又、特定の雰囲気である密封容器にＭＥＭＳデバイスを封止して、該ＭＥＭＳデバイスの少なくとも一部を、該密封容器の周囲温度よりも高い一定の温度に保つことを特徴とするＭＥＭＳモジュールの特性安定化方法を提供するものである。  
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回路基板とＭＥＭＳモジュールを大型化することなく、ＭＥＭＳデバイスの温度特性の改善を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
〈第１実施形態〉
本発明に係る第１実施形態について、図２から図８を用いて説明する。図２は本実施形態に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図、図３は同じくＭＥＭＳデバイスの断面模式図、図４は同じくＭＥＭＳデバイスの分解斜視図、図５は同じく温度制御のための回路ブロックの概略図、図６は同じくＭＥＭＳデバイス上面における回路配置の一例の模式図、図７は薄膜抵抗体の形状の模式図、図８は本実施形態の変形例に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図を示している。
【００２１】
最初に、本実施形態の構成について、図２から図６を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図２に示す如く、ＭＥＭＳモジュール１００は、蓋１０２と、容器１０４と、ＭＥＭＳデバイス１１２と、を有する。そして、本実施形態では、空気分子によるＭＥＭＳデバイス１１２への影響を低減するために、ＭＥＭＳデバイス１１２は真空封止されている。なお、蓋１０２と容器１０４とから密封容器は構成される。以下、各要素について説明を行う。
【００２３】
前記蓋１０２は、例えば、容器１０４の底面積とほぼ同等な大きさであり、熱膨張率を合わせるために、例えば、容器１０４の材質とほぼ同一のものを使用する。
【００２４】
前記容器１０４は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分としたセラミック容器である。容器１０４の外側には外部電極１０６が設けられ、それに電気的に接続された形で容器１０４の壁を貫通して配線電極１０８が容器１０２内部に導かれている。配線電極１０８からは、ＭＥＭＳデバイス１１２の上面の対応する電極にワイヤ１１０でボンディング接続されている。
【００２５】
前記ＭＥＭＳデバイス１１２は、容器１０４の底面に実装されている。ＭＥＭＳデバイス１１２は、図３に示す如く、例えば、大きく３つの層から構成されており、第２層１３４であるシリコン基板が、その上下面で第１層１１４、第３層１５６のガラス基板で挟まれて、陽極接合されている。第２層１３４には、おもりとなる可動極板１３６が形成されているので、振動でＭＥＭＳデバイス１１２が上下移動すると、可動極板１３６が変位し、その変位からその振動を計測することが可能である。
【００２６】
以下、各層の構成について、図４を用いて説明する。なお、下記構成要素の加工成形は、半導体微細加工技術（フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、成膜技術など）により、容易に行うことができる。
【００２７】
第１層１１４は、テーパ形状の貫通孔１２４〜１３２を有する。１２４は、第２層１３４の可動極板１３６の電位を取出すために設けられ、１２６〜１３２は、第２層１３４に設けられた電極取出し用島１４４〜１５０の電位を取り出すために設けられている。第１層１１４の第２層１３４の上面に接する表面（図４の上段図では下面）には、第１の固定極板１１６と、第１の固定極板１１６に導通して、電極取出し用島１４４につながる検出用電極１１８と、第１の制動用極板１２０と、第１の制動用極板１２０に導通して、電極取出し用島１５０につながる制動用電極１２２とが、設けられている。
【００２８】
第２層１３４は、おもりとなる可動極板１３６と、それを第２層１３４のシリコン基板から支え、上下方向に移動可能とする板ばね構造の弾性部分１３８と、電極取出し用島の孔１４０、１４２と、電気的に絶縁された電極取出し用島１４４〜１５０と、ゲッタ用孔１５２と、ゲッタ１５４と、を有する。可動極板１３６と弾性部分１３８とは、第２層１３４のシリコン基板にエッチングにより一体的に形成されている。電極取出し用島１４４〜１５０は、側面が絶縁処理（例えば、熱酸化膜の形成）されており、電極取出し用島の孔１４０、１４２内で互いに接触しても電気的な導通はなされない。ゲッタ１５４は、例えば、ＭＥＭＳデバイス１１２へのガスの影響を低減するためのガス吸着剤である。
【００２９】
第３層１５６は、第２層１３４の下面に接する表面（図４の下段図では上面）には、第２の固定極板１５８と、第２の固定極板１５８に導通して、電極取出し用島１４６につながる検出用電極１６０と、第２の制動用極板１６２と、第２の制動用極板１６２に導通して、電極取出し用島１４８につながる制動用電極１６４とが、設けられている。
【００３０】
次に、第１層１１４の表面に設けた温度制御手段について、図５、図６を用いて説明する。
【００３１】
温度制御手段１６６は、図５に示す如く、ヒータ１６８と、温度センサ１７０と、処理回路１７２と、を有する。そして、処理回路１７２は、例えば、温度センサ１７０の出力信号をデジタル信号にするＡＤ変換回路１７４と、ＡＤ変換回路１７４から出力される信号に対して設定温度との高低を比較してその結果を出力するデジタル回路１７６と、デジタル回路１７６の出力信号に基づきヒータ１６８の電力供給を制御するドライバ回路１７８と、を有することができる。
【００３２】
そして、図６の第１層１１４の上面図に示す如く、可動極板１３６の真上にあたる第１層１１４の表面にはヒータ１６８が配置されている。そして、ヒータ１６８の近傍に温度センサ１７０を配置して、温度の変動が迅速に判別できるようにしている。更に、ヒータ１６８の駆動と温度センサ１７０の信号とを処理する処理回路１７２と、容器１０４から電源等を供給するための電極群１８０とが設けられている。貫通孔１２４〜１３２には、金属薄膜による電極パターン１２４ａ〜１３２ａが設けられて、それぞれ、貫通孔１２４〜１３２を介して、第２層１３４の各電極１１８、１２２、１６０、１６４、並びに、可動極板１３６と導通している。なお、電極パターン１２４ａ〜１３２ａは、第１層１１４の上面で平坦部分を有しているため、ワイヤにより、容器１０４の配線電極１０８とボンディングをすることができる。第１層１１４は、ガラス基板であるため、その表面に多結晶シリコンを成膜成長させることで、従来の半導体製造プロセスにより、温度センサ１７０や処理回路１７２を形成することができる。なお、本実施形態では、処理回路１７２の近傍にヒータ１６８が配置されるので、ヒータ１６８による調整温度域で処理回路１７２が安定した動作をするように、半導体プロセス条件が適合されて処理回路１７２が形成されることが好ましい。ヒータ１６８の材料としては、処理回路１７２のようにアルミニウム配線を用いるのではなく、高融点金属であるＷ（タングステン）を用いることができる。ヒータ１６８の具体的な形状を、図７（ａ）で示す。ヒータ１６８ａの線間は均一であるので、均一に熱を可動極板１３６に伝えることが可能である。
【００３３】
次に、本実施形態の動作について、図２から図４を用いて説明する。
【００３４】
ＭＥＭＳモジュール１００に外部から振動が加わると（図２の紙面で言えば、上下方向）、当該振動に起因して、弾性部分１３８によって中立位置に支持された可動極板１３６が当該弾性部分１３８に拘束されながら板厚方向に変位する。これにより、第１の固定極板１１６（図４）と可動極板１３６によって形成される可変容量キャパシタの静電容量と、第２の固定極板１５８（図４）と可動極板１３６によって形成される可変容量キャパシタの静電容量とが相互に増減し、これに伴って両者の容量差が変動する。すると、図示しない制御部では、当該容量差の変動分に応じた電圧を、外部電極１０６を介して、ＭＥＭＳデバイス１１２の制動用極板１２０、１６２（図４）に印加することで、制動用極板１２０、１６２（図４）で生じる静電力と可動極板１３６の慣性力とが相殺されることとなる。すなわち、制御部が各制動用極板１２０、１６２（図４）に印加した電圧の大きさから、振動を計測することができる。
【００３５】
このとき、上述の温度制御手段１６６により、例えば、ＭＥＭＳモジュール１００を使用する周囲温度が６０℃を上限として変動する環境であれば、６０℃よりも高温の７０℃から８０℃の間の一定温度にＭＥＭＳモジュール１００を保つことが可能である。この場合においては、ヒータ１６８が可動極板１３６の真上の部分にのみ形成されているので、ＭＥＭＳモジュール１００の可動極板１３６の近傍の温度を一定に保つことが可能である。すなわち、ＭＥＭＳデバイス１１２は、熱的に安定した状態で動作することとなるため、ＭＥＭＳデバイス１１２の可動極板１３６と固定極板１１６、１５８とのギャップは一定に保たれ、周囲環境の温度変化が生じてもＭＥＭＳデバイス１１２の特性の変化を少なくすることが可能となる。
【００３６】
本実施形態では、温度制御手段１６６をＭＥＭＳデバイス１１２に形成するので、ＭＥＭＳデバイス１１２が必要とする雰囲気に封止するための最小の容器１０４を選択することができるので、ＭＥＭＳモジュール１００を小型にすることが容易である。又、ＭＥＭＳモジュール１００を小型にすることで、ヒータ１６８の消費電力は少なくすることができる。更に、体積が小さいため、ＭＥＭＳデバイス１１２の温度の安定化と制御を容易に行うことが可能である。
【００３７】
本実施形態では、第１層１１４の上面に温度制御手段１６６を設けたが、これに限定されるものではない。第１層１１４の下面、第２層１３４の上面・下面、第３層１５６の上面・下面のいずれに温度制御手段１６６を設けてもよいし、或いは温度制御手段１６６の機能を分けて、各層１１４、１３４、１５６に配置してもよい。なお、ＭＥＭＳデバイス１１２の配線パターンとの干渉が生じるのであれば、電気的な短絡を防止するためにその間に絶縁膜が形成可能である。第１層１１４の下面、第２層１３４の上面・下面、第３層１５６の上面にヒータ１６８及び温度センサ１７０を配置すれば、可動極板１３６を間近で温度制御することができるので、より正確に動作の安定性を得ることができる。その際に、シリコン基板を直に加熱することが可能となるので、より消費電力が少なくして温度を制御することが可能である。
【００３８】
又、ヒータ１６８や温度センサ１７０は１つに限定されるものではなく、それぞれ複数設けてもよい。例えば、温度センサ１７０を複数個所に配置すれば、より正確な温度測定が可能となり、可動極板１３６を挟み込むようにヒータ１６８を複数層に配置すれば、可動極板１３６の均一且つ十分な加熱が可能となる。
【００３９】
なお、第３層１５６の上面に温度調節手段１６６を構成したときには、第１層１１４と第２層１３４を貫通するテーパ状の貫通孔を新たに設けることで、第３層１５６の上面に容易に電気的導通を取ることが可能である。又、第３層１５６の下面に温度調節手段１６６を構成したときには、容器１０４の底面に配線パターンを構成しておけば、ＭＥＭＳデバイス１１２を実装すると同時に配線を行うことが可能となる。
【００４０】
上記実施形態では、ゲッタ１５４を有する静電容量型の振動を感知するＭＥＭＳデバイス１１２で説明したが、これに限定されるものではない。例えば、抵抗変化型のＭＥＭＳデバイス等であってもよい。更に、温度に対して非線形で応答するようなＭＥＭＳデバイスであっても、温度を安定した状態で動作させることが可能となるため、本発明はより有効である。
【００４１】
又、容器１０４はセラミック容器に限定されるものではなく、図８で示すような金属製の密封容器１０２ａ、１０４ａで封止してもよい。金属製の密封容器１０２ａ、１０４ａの場合には、加工が容易で、割れや欠けが生じにくいという利点を有する。
【００４２】
又、ヒータ１６８の材質は、Ｗだけに限定されるものではなく、Ｍｏ（モリブデン）やＰｔ（白金）などであっても良い。特にＰｔは、高速応答・高精度な温度センサとしても用いることができるので、フォトリソグラフィ技術を用いてヒータ１６８と温度センサ１７０を同時に形成できる利点を有する。また、ヒータ１６８の形状は、図７（ａ）に限定されるものではなく、例えば、図７（ｂ）の形状であってもよい。また、熱を均一に発生させるのではなく、ヒータ線の密度を中心で高くして中心の発熱量を多くしたものや、逆にヒータ線の密度を中心で低くして中心の発熱量を少なくしたものなど、ＭＥＭＳデバイス１１２の構成に即した適切なヒータ形状とすることができる。
【００４３】
又、ガラス基板上に処理回路１７２を形成するために、多結晶シリコンを成膜・成長させることに限定されるものではなく、アモルファスシリコンを成長させて処理回路１７２を形成しても良い。アモルファスシリコンであれば、多結晶シリコンよりも低コスト化が可能となる。また、シリコン基板上に処理回路１７２を形成した場合には、電子移動度は、アモルファスシリコンや多結晶シリコンよりも高いため、処理速度が速く複雑な回路を形成することが可能である。
【００４４】
又、処理回路１７２は、ＡＤ変換回路１７４、デジタル回路１７６、ドライバ回路１７８を有するものに限定されるものではない。例えば、温度センサ１７０の出力値を直接比較器に入力させ、比較結果として二値化された出力に基づいて、ヒータ１６８の電源をＯＮ／ＯＦＦするという簡易的な構成をとるものであってもよい。
【００４５】
〈第２実施形態〉
本発明に係る第２実施形態について、図９を用いて説明する。図９は本実施形態に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図を示している。
【００４６】
本実施形態においては、ＭＥＭＳデバイス１１２ｂに温度センサ１７０ｂと処理回路１７２ｂを設けて、ヒータ１６８ｂは、別途の部材として容器１０４ｂの内部に固定したものである。他の構成、動作等については第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
ヒータ１６８ｂは、図９（ａ）に示す如く、ＭＥＭＳデバイス１１２ｂと容器１０４ｂの底面との間に実装されており、ヒータ１６８ｂへの電力供給のためのワイヤ１１１ｂがボンディングされている。
【００４８】
本実施形態においても、ヒータ１６８ｂがＭＥＭＳデバイス１１２ｂ近傍にあるため、ＭＥＭＳデバイス１１２ｂは、熱的に安定した状態で動作する。従って、ＭＥＭＳデバイス１１２ｂの可動極板１３６と固定極板１１６、１５８とのギャップは一定に保たれるため、周囲環境の温度変化が生じてもＭＥＭＳデバイス１１２ｂの特性の変化を少なくすることが可能となる。
【００４９】
更に、この構成によれば、容器１０４ｂの大きさはヒータ１６８ｂの面積に左右されるが、ヒータ１６８ｂはヒータとして別体で成形されるので、ＭＥＭＳモジュール１００ｂは容易に形成でき、低コストでＭＥＭＳモジュール１００ｂを作ることが可能である。そして、ヒータ１６８ｂのサイズがＭＥＭＳデバイス１１２ｂの大きさに制限されないので、ＭＥＭＳモジュール１００ｂを高温に保つことが可能で、より特性を安定させることを容易としている。
【００５０】
なお、図９（ｂ）は、ヒータ１６８ｃをＭＥＭＳデバイス１１２ｂの上方で、蓋１０２ｃの内側に配置させた本実施形態の変形例の構造である。この場合には、ヒータ１６８ｃを蓋のようして実装できるので、図９（ａ）の場合に比べて、容器１０４ｃとＭＥＭＳデバイス１１２ｂとの実装位置の位置あわせが厳格でなくてよいという利点を有する。なお、容器１０４ｃの内側の側面に電極パターンを敷設しておき、ヒータ１６８ｃの実装の際に、電極パターンと直接導通を取ることで、ワイヤボンディングの手間を省くことが可能である。
【００５１】
〈第３実施形態〉
本発明に係る第３実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０は本実施形態に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図を示している。
【００５２】
本実施形態においては、ＭＥＭＳデバイス１１２ｄにヒータ１６８ｄを設けて、温度センサ・処理回路１７１ｄは、別途の部材として容器１０４ｄ内部に固定したものである。他の構成、動作等については第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５３】
温度センサ・処理回路１７１ｄは、図１０（ａ）に示す如く、ＭＥＭＳデバイス１１２ｄの上面に実装されており、温度センサ・処理回路１７１ｄの動作ためのワイヤ１１１ｄがボンディングされている。
【００５４】
本実施形態においても、ヒータ１６８ｄをＭＥＭＳデバイス１１２ｄに設けているため、ＭＥＭＳデバイス１１２ｄは、熱的に安定した状態で動作する。従って、ＭＥＭＳデバイス１１２ｄの可動極板１３６と固定極板１１６、１５８とのギャップは一定に保たれるため、周囲環境の温度変化が生じてもＭＥＭＳデバイス１１２ｄの特性の変化を少なくすることが可能となる。
【００５５】
更に、この構成によれば、容器１０４ｄの大きさはＭＥＭデバイス１１２ｄと温度センサ・処理回路１７１ｄの実装形態に左右されるが、ＭＥＭＳデバイス１１２ｄには構成の簡単なヒータ１６８ｄのみが設けられるので、第１、第２実施形態に比べて容易にＭＥＭＳデバイス１１２ｄが形成できる。このため、ＭＥＭＳモジュール１００ｄを、より低コストで作ることが可能である。そして、温度センサ・処理回路１７１ｄが別体であることから、温度センサ・処理回路１７１ｄは市販のものを使用することが可能であるため、製造数量がそれほど多くなくとも、低コストでＭＥＭＳモジュール１００ｄを作ることが可能である。
【００５６】
なお、図１０（ｂ）は、温度センサ・処理回路１７１ｅをＭＥＭＳデバイス１１２ｄに並べて配置した本実施形態の変形例の構造である。この構成は、ＭＥＭＳモジュール１００ｅの厚みを低減する場合や、ＭＥＭＳデバイス１１２ｄの上面の配線パターンの配線自由度の確保を優先する場合に適している。
【００５７】
〈第４実施形態〉
本発明に係る第４実施形態について、図１１を用いて説明する。図１１は本実施形に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図を示している。
【００５８】
本実施形態においては、ＭＥＭＳデバイス１１２ｆには温度制御手段１６６を設けずに、ヒータ１６８ｆと温度センサ・処理回路１７１ｆは、別途の部材として容器１０４ｆの内部に固定したものである。他の構成、動作等については第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
温度センサ・処理回路１７１ｆは、図１１（ａ）に示す如く、容器１０４ｆの底面とＭＥＭＳデバイス１１２ｆとの間に実装されたヒータ１６８ｆ上に、ＭＥＭＳデバイス１１２ｆと並んで実装されており、温度センサ・処理回路１７１ｆの動作ためのワイヤ１１１ｆがボンディングされている。
【００６０】
本実施形態においても、ヒータ１６８ｆがＭＥＭＳデバイス１１２ｆの近傍にあるため、ＭＥＭＳデバイス１１２ｆは、熱的に安定した状態で動作する。従って、ＭＥＭＳデバイス１１２ｆの可動極板１３６と固定極板１１６、１５８とのギャップは一定に保たれるため、周囲環境の温度変化が生じてもＭＥＭＳデバイス１１２ｆの特性の変化を少なくすることが可能となる。
【００６１】
更に、この構成によれば、ＭＥＭＳデバイス１１２ｆにはなんら、温度制御手段１６６が設けられていないので、容易にＭＥＭＳデバイス１１２ｆを形成することが可能である。そして容器１０４ｆの大きさは、ヒータ１６８ｆの大きさとＭＥＭＳデバイス１１２ｆと温度センサ・処理回路１７１ｆの実装形態に左右されるが、より低コストでＭＥＭＳモジュール１００ｆを作ることが可能である。そして、温度センサ・処理回路１７１ｆが別体であることから、温度センサ・処理回路１７１ｆは市販のものを使用することが可能である。このため、製造数量がそれほど多くなくとも、低コストでＭＥＭＳモジュール１００ｆを作ることが可能である。そして、ヒータ１６８ｆのサイズがＭＥＭＳデバイス１１２ｆの大きさに制限されないので、高温で温度を一定とすることを容易としている。
【００６２】
なお、図１１（ｂ）は、ヒータ１６８ｇをＭＥＭＳデバイス１１２ｆの上方で、蓋１０２ｇの内側に配置させた本実施形態の変形例の構造である。この場合には、ヒータ１６８ｇを蓋のようして実装できるので、図１１（ａ）の場合に比べて、容器１０４ｇとＭＥＭＳデバイス１１２ｆとの実装位置の位置あわせが厳格でなくてよいという利点を有する。なお、容器１０４ｇの内側の側面に電極パターンを敷設しておき、ヒータ１６８ｇの実装の際に、電極パターンと直接導通を取ることで、ワイヤボンディングの手間を省くことが可能である。
【００６３】
〈第５実施形態〉
本発明に係る第５実施形態について、図１２、図１３を用いて説明する。図１２は本実施形に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図、図１３はそのＭＥＭＳモジュールをプリント基板に実装した模式図を示している。
【００６４】
本実施形態においては、図１２（ａ）に示す如く、ＭＥＭＳデバイス１１２ｈには温度制御手段１６６を設けずに、別体のヒータ１６８ｈのみを容器１０４ｈの内部に実装している。そして、図１３に示す如く、温度センサ・処理回路１７１ｈは、別の部材として容器１０４ｈの外部のプリント基板１８２上に取付けたものである。他の構成、動作等については第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６５】
本実施形態においては、ＭＥＭＳモジュール１００ｈの内部の温度を直接モニタするものではないが、温度センサ・処理回路１７１ｈがＭＥＭＳモジュール１００ｈ近傍に実装されているため、ＭＥＭＳデバイス１１２ｈは、熱的に安定した状態で動作する。従って、ＭＥＭＳデバイス１１２ｈの可動極板１３６と固定極板１１６、１５８とのギャップは一定に保たれるため、周囲環境の温度変化が生じてもＭＥＭＳデバイス１１２ｈの特性の変化を小さくすることが可能となる。
【００６６】
更に、この構成によれば、ＭＥＭＳデバイス１１２ｈにはなんら、温度制御手段１６６が設けられていないので、ＭＥＭＳデバイス１１２ｈの形成が容易である。容器１０４ｈの大きさは、ヒータ１６８ｈの大きさに左右されるが、第１〜４実施形態に比べればより低コストでＭＥＭＳモジュール１００ｈを作ることが可能である。そして、温度センサ・処理回路１７１ｈが別体で、容器１０４ｈの外部に実装されていることから、温度センサ１７０ｈと処理回路１７２ｈについて小型にするという限定が緩和されるので、価格や性能を重視して市販のものを使用することが可能である。そして、製造数量がそれほど多くなくとも、低コストでＭＥＭＳモジュール１００ｈを作ることが可能である。なお、ヒータ１６８ｈの大きさはＭＥＭＳデバイス１１２ｈの大きさに制限されないので、高温で温度を一定に保つことを容易としている。
【００６７】
なお、図１２（ｂ）は、ヒータ１６８ｉの配置違いを示したものであり、ヒータ１６８ｉをＭＥＭＳデバイス１１２ｈの上方で、蓋１０２ｉの内側に配置させた本実施形態の変形例の構造である。この場合には、ヒータ１６８ｉを蓋のようして実装できるので、図１２（ａ）の場合に比べて、容器１０４ｉとＭＥＭＳデバイス１１２ｈとの実装位置の位置あわせが厳格でなくてよいという利点を有する。なお、容器１０４ｉの内側の側面に電極パターンを敷設しておき、ヒータ１６８ｉの実装の際に、電極パターンと直接導通を取ることで、ワイヤボンディングの手間を省くことが可能である。
【００６８】
上記のいずれの実施形態でも、温度制御手段１６６は、ヒータ１６８と、温度センサ１７０と、処理回路１７２と、を有するとしたが、これに限定されるものではない。温度制御手段１６６は、ヒータ１６８を少なくとも有することで満足されるものである。
【００６９】
又、温度センサ１７０と処理回路１７２とは、ＭＥＭＳデバイス１１２と別体であるときには、一体化した温度センサ・処理回路１７１ｄ、１７１ｅ、１７１ｆ、１７１ｇ、１７１ｈとして説明したが、本発明はこれに限られるものではない。市販されているもので、温度センサ１７０や処理回路１７２を構成する場合には、それぞれ別個のパッケージに分離されているものが多く、本発明はそのような場合を除外するものではない。
【００７０】
又、上記実施形態では、ＭＥＭＳモジュール１００の雰囲気は真空としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ａｒ（アルゴン）や窒素などの不活性化ガスを封入した雰囲気であっても、本発明は適用されるものである。  
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る構成要素を示した模式図
【図２】本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図
【図３】同じくＭＥＭＳデバイスの断面模式図
【図４】同じくＭＥＭＳデバイスの分解斜視図
【図５】同じく温度制御のための回路ブロックの概略図
【図６】同じくＭＥＭＳデバイス上面における回路配置の一例の模式図
【図７】同じく薄膜抵抗体の形状の模式図
【図８】同じく変形例に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図
【図９】本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図
【図１０】本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図
【図１１】本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図
【図１２】本発明の第５実施形態に係るＭＥＭＳモジュールの断面模式図
【図１３】同じくＭＥＭＳモジュールをプリント基板に実装した模式図
【符号の説明】
【００７２】
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｄ、１００ｆ、１００ｈ…ＭＥＭＳモジュール
１０２、１０２ａ〜１０２ｉ…蓋
１０４、１０４ａ〜１０４ｉ…容器
１０６、１０６ａ…外部電極
１０８…配線電極
１１０、１１０ａ〜１１０ｉ、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｄ〜１１１ｈ…ワイヤ
１１２、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｄ、１１２ｆ、１１２ｈ…ＭＥＭＳデバイス
１１４…第１層
１１６…第１の固定極板
１１８、１６０…検出用電極
１２０…第１の制動用極板
１２２、１６４…制動用電極
１２４〜１３２…貫通孔
１２４ａ〜１３２ａ…電極パターン
１３４…第２層
１３６…可動極板
１３８…弾性部分
１４０、１４２…電極取出し用島の孔
１４４〜１５０…電極取出し用島
１５２…ゲッタ用孔
１５４…ゲッタ
１５６…第３層
１５８…第２の固定極板
１６２…第２の制動用極板
１６６…温度制御手段
１６８、１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ、１６８ｆ、１６８ｇ、１６８ｈ、１６８ｉ…ヒータ
１７０…温度センサ
１７１ｄ、１７１ｅ、１７１ｆ、１７１ｇ、１７１ｈ…温度センサ・処理回路
１７２…処理回路
１７４…ＡＤ変換回路
１７６…デジタル回路
１７８…ドライバ回路
１８０…電極群
１８２…プリント基板
【図１】
2009053100.tif 000003
【図２】
2009053100.tif 000004
【図３】
2009053100.tif 000005
【図４】
2009053100.tif 000006
【図５】
2009053100.tif 000007
【図６】
2009053100.tif 000008
【図７】
2009053100.tif 000009
【図８】
2009053100.tif 000010
【図９】
2009053100.tif 000011
【図１０】
2009053100.tif 000012
【図１１】
2009053100.tif 000013
【図１２】
2009053100.tif 000014
【図１３】
2009053100.tif 000015