專利名稱：包括由導(dǎo)電襯墊隔開的鏡面基片和布線基片的微鏡面單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如用于切換由光纖所提供的光路的光切換器件中的微鏡面單元。
背景技術(shù)：
在最近幾年，光通信技術(shù)被廣泛用于各種領(lǐng)域。在光通信中，光纖作為傳輸光信號(hào)的一種介質(zhì)。當(dāng)通過給定光纖的光信號(hào)被切換到另一條光纖時(shí)，使用所謂的光切換器件。為了獲得高質(zhì)量的光通信，光切換器件在切換動(dòng)作中必須具有高容量、高速度和高可靠性的特性?？紤]到這種情況，通過微加工技術(shù)所制造的微鏡面單元非常普遍地作為包含在光切換器件中的一種切換元件。微鏡面單元能夠在光切換器件的輸入側(cè)和輸出側(cè)上的光路之間執(zhí)行切換操作，而不把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)上述特性。
例如在國際專利公告WO00/20899以及文獻(xiàn)“Fully Provisioned112*112 Micro-Mechanical Optical Crossconnect with 35.8Tb/secDemonstrated Capacity”(Proc.25thOptical Fiber CommunicationConf.Baltimore.PD12(2000))中公開通過采用微加工技術(shù)制造的微鏡面單元的光切換器件。
圖18示出一種普通的光切換器件500。該光切換器件500包括一對(duì)微鏡面陣列501、502、輸入光纖陣列503、輸出光纖陣列504、以及多個(gè)微透鏡505、506。輸入光纖陣列503包括預(yù)定數(shù)目的輸入光纖503a。微鏡面陣列501具有分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入光纖503a的相同數(shù)目的微鏡面單元501a。類似地，輸出光纖陣列504包括預(yù)定數(shù)目的輸入光纖504a。微鏡面陣列502具有分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出光纖504a的相同數(shù)目的微鏡面單元502a。每個(gè)微鏡面單元501a、502a具有反射光線的鏡面。鏡面的方向是可控制的。每個(gè)微透鏡505面對(duì)相應(yīng)的輸入光纖503a的一端。類似地，每個(gè)微透鏡506面對(duì)相應(yīng)的輸出光纖504a的一端。
在發(fā)送光信號(hào)中，來自輸入光纖陣列503a的光線L1通過相應(yīng)的微透鏡505，從而變?yōu)橄嗷テ叫?，并且傳送到微鏡面陣列501。光線L1分別在它們相應(yīng)的微鏡面單元501a上反射，從而轉(zhuǎn)向微鏡面陣列502。微鏡面單元501a的鏡面被預(yù)先定向在適當(dāng)?shù)姆较蛏?，從而把光線L1轉(zhuǎn)向到所需的微鏡面單元502a。然后，光線L1在微鏡面單元502a上反射，從而轉(zhuǎn)向到輸出光纖陣列504。微鏡面單元502a的鏡面被預(yù)先定向在適當(dāng)?shù)姆较蛏?，以把光線L1轉(zhuǎn)向到所需的輸出光纖504a。
如上文所述，根據(jù)光切換器件，來自輸入光纖503a的光線L1由于微鏡面陣列501、502的反射到達(dá)所需的輸出光纖504a。按照這種方式，給定輸入光纖503a以一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系與相關(guān)的輸出光纖504a相聯(lián)系。通過適當(dāng)?shù)馗淖兾㈢R面單元501a、502a的方向，可以執(zhí)行切換操作，以及光線L1可以轉(zhuǎn)向到所選擇的輸出光纖504a。
圖19示出另一種普通的光切換裝置600。該光切換裝置600包括微鏡面陣列601、固定鏡面602、輸入輸出光纖陣列603以及多個(gè)微透鏡604。輸入輸出光纖陣列603包括多個(gè)輸入光纖603a和輸出光纖603b。微鏡面陣列601包括分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)光纖603a、603b的相同數(shù)目的微鏡面單元601a。每個(gè)微鏡面單元601a具有用于反射光線的鏡面，鏡面的方向可控制。每個(gè)微透鏡604面對(duì)相應(yīng)的一個(gè)光纖603a、603b的一端。
在發(fā)送光信號(hào)時(shí)，來自輸入光纖603a的光線L2通過相應(yīng)的微透鏡604，并且傳送到微鏡面陣列601。光線L2然后由相應(yīng)的第一微鏡面單元601a所反射，從而轉(zhuǎn)向固定鏡面602，被固定鏡面602所反射，然后進(jìn)入相應(yīng)的第二微鏡面單元601a。第一微鏡面單元601a的鏡面被預(yù)先定向在預(yù)定的方向上，從而把光線L2轉(zhuǎn)向到所選擇的一個(gè)微鏡面單元601a。然后，光線L2在第二微鏡面單元601a上反射，從而轉(zhuǎn)向到輸入輸出光纖陣列603。第二微鏡面單元601a的鏡面被預(yù)先定向在預(yù)定的方向上，以把光線L2轉(zhuǎn)向到預(yù)定的輸出光纖603a。
如上文所述，根據(jù)光切換器件600，來自輸入光纖603a的光線L2由于微鏡面陣列601和固定鏡面602的反射到達(dá)所需的輸出光纖603b。按照這種方式，給定輸入光纖603a以一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系與相關(guān)的輸出光纖604a相聯(lián)系。利用該結(jié)構(gòu)，通過適當(dāng)?shù)馗淖兊谝缓偷诙㈢R面單元601a的方向，可以執(zhí)行切換操作，以及光線L2可以轉(zhuǎn)向到所選擇的輸出光纖603a。
根據(jù)上述光切換器件500、600，光纖的數(shù)目隨著光通信網(wǎng)絡(luò)的尺寸增加而增加。這意味著包含在微鏡面透鏡中的微鏡面單元或鏡面的數(shù)目也增加。對(duì)于較大數(shù)目的鏡面，需要較大的布線量來驅(qū)動(dòng)鏡面，因此必須增加為每個(gè)微鏡面陣列提供的布線的面積。如果鏡面和布線圖案被形成在相同基片中，則布線量的增加要求增加鏡面之間的間距。結(jié)果，作為一個(gè)整體的基片本身或微鏡面陣列必須較大。另外，增加鏡面的數(shù)目導(dǎo)致難以在相同的基片上形成鏡面和布線圖案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在上文所述的情況下提出。因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種微鏡面單元，其能夠減小由于鏡面數(shù)目的增加而導(dǎo)致的尺寸增加的趨勢(shì)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，在此提供一種微鏡面單元，其中包括微鏡面基片，其具有運(yùn)動(dòng)部分、第一框架以及把該運(yùn)動(dòng)部分連接到該框架的扭桿，該運(yùn)動(dòng)部分具有鏡面形成部分；形成有布線圖案的布線基片；以及導(dǎo)電襯墊，用于把該框架電連接到布線圖案并且用于使微鏡面基片與布線基片相互隔開。
利用上述結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)部分(承載一個(gè)鏡面部分)被提供在一個(gè)基片上，并且在另一個(gè)基片上提供操作該運(yùn)動(dòng)部分所需的該布線。這使得微鏡面單元比把運(yùn)動(dòng)部分和布線提供在相同基片上時(shí)更小。利用導(dǎo)電襯墊，可以把隔開的鏡面和布線基片相互電連接。另外，由于鏡面基片(其中提供有運(yùn)動(dòng)部分)由該襯墊與布線基片相隔離，因此運(yùn)動(dòng)部分可以適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)而不與布線基片相干擾。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，在此提供一種微鏡面單元，其中包括與多個(gè)微鏡面單元整體形成的微鏡面基片，每個(gè)微鏡面單元包括運(yùn)動(dòng)部分、框架以及把該運(yùn)動(dòng)部分連接到該框架的扭桿，該運(yùn)動(dòng)部分具有鏡面形成部分；形成有布線圖案的布線基片；以及導(dǎo)電襯墊，用于把該框架電連接到布線圖案并且用于使微鏡面基片與布線基片相互隔開。
最好，導(dǎo)電襯墊可以包括單個(gè)凸塊和多個(gè)疊加的凸塊。
最好，該導(dǎo)電襯墊可以通過一個(gè)電極焊盤或?qū)щ娬澈蟿┻B接到布線圖案和框架。
最好，該導(dǎo)電襯墊和電極焊盤可以相互焊接，或者相互壓力接觸。
最好，該布線基片可以具有面對(duì)微鏡面基片的第一表面，以及該第一表面可以形成有用于容納該運(yùn)動(dòng)部分的接收部分。
最好，該布線基片可以具有與第一表面相對(duì)的第二表面，以及第二表面可以形成有一部分布線圖案。
最好，該布線基片可以包括通過布線基片的導(dǎo)電體，用于形成在第一表面的布線圖案與形成在第二表面的布線圖案之間的電連接。
最好，該微鏡面基片和布線基片可以通過粘合劑相互固定。
最好，本發(fā)明的微鏡面單元可以進(jìn)一步包括插入在該框架和布線基片之間的附加襯墊。該附加襯墊可以是一個(gè)凸塊。
最好，該移動(dòng)部件可以具有第一梳狀電極，而該框架可以具有第二梳狀電極，用于通過在第一和第二梳狀電極之間產(chǎn)生的靜電力而操作該運(yùn)動(dòng)部分。
最好，該運(yùn)動(dòng)部分可以包括通過扭桿連接到第一所述框架的中繼框架、與中繼框架相隔離的鏡面形成部分、以及把該中繼框架和鏡面形成部分相互連接的中繼扭桿。該中繼扭桿可以在與扭桿延伸的方向相交叉的方向上延伸。
最好，該鏡面形成部分可以包括第三梳狀電極，并且該中繼框架可以包括第四梳狀電極，用于通過在第三和第四梳狀電極之間產(chǎn)生的靜電力而操作鏡面形成部分。
最好，微鏡面基片可以包括通過絕緣膜和間隔之一相互隔離的多個(gè)分區(qū)，一部分分區(qū)電連接到導(dǎo)電襯墊。
從下文參照附圖的描述中，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微鏡面單元的透視圖；圖2為圖1的微鏡面單元的部件分解透視圖；圖3為沿著圖1的線III-III截取的截面示圖；圖4為圖1的微鏡面單元的底視圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微鏡面單元的透視圖；圖6為圖5的微鏡面單元的部件分解透視圖；圖7為沿著圖5的線VII-VII截取的截面示圖；圖8示出圖5的微鏡面單元的制造方法的一個(gè)步驟；圖9-14示出圖8中所示步驟之后的制造步驟；圖15為示出微鏡面基片和布線基片之間提供的附加襯墊的截面示圖；圖16示出導(dǎo)電襯墊的不同結(jié)構(gòu)；圖17為示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的微鏡面單元的部分截面視圖；圖18示出一種常規(guī)的光切換器件；以及圖19示出另一種常規(guī)的光切換器件。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微鏡面單元X1的透視圖。圖2為微鏡面單元X1的部件分解透視圖。圖3為沿著圖1的線III-III截取的截面示圖。
微鏡面單元X1包括微鏡面基片100、布線基片200、以及在這些基片之間的導(dǎo)電襯墊300。微鏡面基片100包括鏡面形成部分110、圍繞在其周圍的內(nèi)部框架120、圍繞該內(nèi)部框架120的外部框架130、把鏡面形成部分110連接到內(nèi)部框架120的一對(duì)扭桿140、以及把內(nèi)部框架120連接到外部框架130的一對(duì)扭桿150。該對(duì)扭桿140確定用于鏡面形成部分110的轉(zhuǎn)軸A1，以相對(duì)于內(nèi)部框架120旋轉(zhuǎn)。該對(duì)扭桿150確定用于內(nèi)部框架120的轉(zhuǎn)軸A2，以及用于相關(guān)的鏡面形成部分110，以相對(duì)于外部框架130旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸A1和轉(zhuǎn)軸A2相互垂直。按照這種方式，微鏡面基片100具有雙軸微鏡面。
根據(jù)本發(fā)明的微鏡面基片100通過微加工技術(shù)，由具有多層結(jié)構(gòu)的SOI(絕緣體上硅)晶片來形成，該多層結(jié)構(gòu)包括具有100微米厚的第一硅層、具有100微米厚的第二硅層、以及具有1微米厚的絕緣層。具體來說，微鏡面基片100由光刻、例如DRIE(深度反應(yīng)離子蝕刻)這樣的干法蝕刻技術(shù)、或者濕法蝕刻技術(shù)所形成，從而從第一硅基片、第二硅基片和絕緣層除去規(guī)定的部分。提供第一硅層和第二硅層的硅摻雜有例如P或As這樣的n型雜質(zhì)，或者摻雜有例如B這樣的p型雜質(zhì)，以給出導(dǎo)電性。根據(jù)本發(fā)明，微鏡面基片100可以由不同材料的基片所形成。
鏡面形成部分110具有形成有薄鏡面層(未示出)的上表面。另外，鏡面形成部分110具有相對(duì)的兩個(gè)側(cè)表面，其分別形成有梳狀電極110a、110b。鏡面形成部分110由第一硅層所產(chǎn)生。
內(nèi)部框架120具有多層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部框架主要部分121、一部分電極基底122以及它們之間的絕緣層。內(nèi)部框架主要部分121和電極基底122相互電隔離。該對(duì)電極基底122分別形成有向內(nèi)延伸的梳狀電極122a、122b。內(nèi)部框架主要部分121具有相外延伸的梳狀電極121a、121b。梳狀電極122a、122b在鏡面形成部分110的梳狀電極110a、110b之下，從而當(dāng)鏡面形成部分110旋轉(zhuǎn)時(shí)不與梳狀電極110a、110b相沖突。內(nèi)部框架主要部分121由第一硅層所產(chǎn)生，而電極基底122由第二硅層所產(chǎn)生。
連接到鏡面形成部分110和內(nèi)部框架主要部分121的每個(gè)扭桿140由第一硅層所產(chǎn)生。
外部框架130具有多層結(jié)構(gòu)，包括第一外框架131、第二外框架132和它們之間的絕緣層。第一外框架131和第二外框架132由絕緣層電隔離。如圖4中所示，第二外框架132包括第一島狀物134、第二島狀物135、第三島狀物136和第四島狀物137，它們之間由一個(gè)間隙所分隔。第一至第四島狀物134-137分別形成有電極焊盤138a-138d。電極焊盤138a-138d由Au或Al所形成。第三島狀物136和第四島狀物137分別形成有梳狀電極132a、132b。梳狀電極132a、132b分別在內(nèi)部框架主要部分121的梳狀電極121a、121b之下，并且當(dāng)內(nèi)部框架120旋轉(zhuǎn)時(shí)不與梳狀電極121a、121b相沖突。第一外框架131由第一硅層所產(chǎn)生，而第二外框架132由第二硅層所產(chǎn)生。
每個(gè)扭桿150具有多層結(jié)構(gòu)，包括上層151、下層152和它們之間的絕緣層。上層151和下層152由絕緣層電隔離。上層151連接到內(nèi)部框架主要部分121和第一外框架131，而下層152連接到電極基底122和第二外框架132。上層151由第一硅層所形成，而下層152由第二硅層所形成。
布線基片200具有第一表面201和第二表面202。第一表面201形成有預(yù)定的布線圖案210。該布線圖案210包括用于建立內(nèi)部電連接的4個(gè)電極焊盤211a-211d，以及用于外部連接的4個(gè)電極焊盤212a-212d。電極焊盤211a-211d形成在分別與電極焊盤138a-138d相面對(duì)的位置處。布線基片200本身是具有300微米的厚度并且由硅、陶瓷等等所制成的基片。通過首先在布線基片200的第一表面201上形成金屬材料膜，然后對(duì)該膜構(gòu)圖而形成布線圖案210。該金屬材料例如可以是Au和Al。該膜可以通過濺射、電鍍等等來形成。
襯墊300被置于微鏡面基片的電極焊盤138a-138d和布線基片的電極焊盤211a-211d之間。根據(jù)本實(shí)施例，每個(gè)襯墊300包括分別由Au所制成的兩個(gè)球形凸塊，一個(gè)凸塊疊加在另一個(gè)凸塊上，一個(gè)凸塊被焊接到相應(yīng)一個(gè)電極焊盤211a-211d，另一個(gè)凸塊通過導(dǎo)電粘合劑303粘合到相應(yīng)一個(gè)電極焊盤138a-138d。兩個(gè)Au球形凸塊通過超聲焊接方法而焊接在一起。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的微鏡面單元X1，當(dāng)?shù)谝煌饪蚣?31接地時(shí)，由相同硅材料所制成并且與第一外框架131整體形成的部件，即扭桿150的上層151、內(nèi)部框架主要部分121、扭桿140和鏡面形成部分110提供使梳狀電極110a、110b和梳狀電極121a、121b接地的電流路徑。在這種狀態(tài)下，通過把預(yù)定的電勢(shì)給予梳狀電極122a或122b，從而在梳狀電極110a和梳狀電極122a之間，或者在梳狀電極110b和梳狀電極122b之間產(chǎn)生靜電力，可以繞著轉(zhuǎn)軸A1旋轉(zhuǎn)鏡面形成部分110。類似地，通過把預(yù)定的電勢(shì)給予梳狀電極132a或132b，從而在梳狀電極121a和梳狀電極132a之間，或者在梳狀電極121b和梳狀電極132b之間產(chǎn)生靜電力，可以繞著轉(zhuǎn)軸A2旋轉(zhuǎn)鏡面形成部分110。
通過參照?qǐng)D2至圖4可以清楚地看出，梳狀電極122a可以通過布線基片200的電極焊盤212a、電極焊盤211a、其上面的襯墊300、微鏡面基片100的電極焊盤138a、第一島狀物134、與其相連接的扭桿150的下層152、以及與其相連接的電極基底122而被充電。梳狀電極122b可以通過布線基片200的電極焊盤212b、電極焊盤211b、其上面的襯墊300、微鏡面基片100的電極焊盤138b、第二島狀物134、與其相連接的扭桿150的下層152、以及與其相連接的電極基底122而被充電。梳狀電極132a可以通過布線基片200的電極焊盤212c、電極焊盤211c、其上面的襯墊300、微鏡面基片100的電極焊盤138c、第三島狀物136而被充電。梳狀電極132b可以通過布線基片200的電極焊盤212d、電極焊盤211d、其上面的襯墊300、微鏡面基片100的電極焊盤138d、第四島狀物137而被充電。通過使用所述的四條路徑給出預(yù)定的電荷，鏡面形成部分110可以被定向在所需的方向上。
當(dāng)鏡面形成部分110和/或內(nèi)部框架120被該電荷所旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些運(yùn)動(dòng)部分的一端偏轉(zhuǎn)向布線基片200。例如，假設(shè)內(nèi)部框架120的電極基底122具有600微米的長度L3。如果內(nèi)部框架120繞著轉(zhuǎn)軸A2旋轉(zhuǎn)5度，電極基底122的一端比沒有旋轉(zhuǎn)扭曲時(shí)降低60微米。為了不影響內(nèi)部框架的偏轉(zhuǎn)，微鏡面基片100和布線基片200必須相互隔開。因此，根據(jù)本實(shí)施例，襯墊300例如具有100微米的高度。
如上文所述，微鏡面單元X1具有用于減小微鏡面單元變大趨勢(shì)的結(jié)構(gòu)，并且使微鏡面單元的運(yùn)動(dòng)部分適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)。具體來說，襯墊300提供形成于微鏡面基片100中的電路與形成于布線基片200中的布線圖案210之間的電連接。與此同時(shí)，襯墊300提供在微鏡面基片100和布線基片200之間的適當(dāng)間隔。另外，用于驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分(即，鏡面形成部分110和內(nèi)部框架120)的布線不形成在具有運(yùn)動(dòng)部分的微鏡面基片100中。因此，實(shí)現(xiàn)微鏡面基片100和微鏡面單元X1的尺寸減小。
圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微鏡面單元X2的透視圖。圖6為微鏡面單元X2的部件分解透視圖。圖7為沿著圖5的線VII-VII截取的截面。
微鏡面單元X2包括微鏡面基片100、布線基片200、以及在這些基片之間的導(dǎo)電襯墊300。微鏡面基片100包括總共9個(gè)微鏡面單元X2’以及其周圍的公共外部框架130’。每個(gè)微鏡面單元X2’包括鏡面形成部分110、圍繞在其周圍的內(nèi)部框架120、把鏡面形成部分110連接到內(nèi)部框架120的一對(duì)扭桿140、以及把內(nèi)部框架120連接到外部框架130’的一對(duì)扭桿150。該鏡面形成部分110、內(nèi)部框架120和微鏡面單元X2’的扭桿140、150具有與微鏡面單元X1相同的結(jié)構(gòu)。對(duì)于每個(gè)微鏡面單元X2’，公共外部框架130’具有與微鏡面單元X1的外部框架130相同的結(jié)構(gòu)。
布線基片200具有第一表面201和第二表面202。第一表面201形成有預(yù)定的布線圖案210，用于相互獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)微鏡面單元X2’。每個(gè)布線圖案210用于一個(gè)微鏡面單元X2’，并且包括用于建立內(nèi)部連接的4個(gè)電極焊盤211a-211d以及用于建立外部連接的4個(gè)電極焊盤212a-212d。電極焊盤211a-211d面對(duì)分別形成在每個(gè)微鏡面單元X2’中的電極焊盤138a-138d。用于布線基片200的所有其它結(jié)構(gòu)與微鏡面單元X1相同。
襯墊300被置于微鏡面基片的電極焊盤138a-138d和布線基片的電極焊盤211a-211d之間。所有其它關(guān)于該襯墊300的結(jié)構(gòu)與微鏡面單元X1相同。
如上文所述，微鏡面單元X2包括一同形成在單個(gè)微鏡面基片100中和單個(gè)布線基片200中的9個(gè)微鏡面單元X1。因此，根據(jù)該微鏡面單元X2，如上文已經(jīng)對(duì)該微鏡面單元X1所述，可以驅(qū)動(dòng)每個(gè)微鏡面單元X2’，從而旋轉(zhuǎn)它們各自的運(yùn)動(dòng)部分，即鏡面形成部分110和內(nèi)部框架120。
如上文所述，微鏡面單元X2具有用于減小該微鏡面單元變大的趨勢(shì)的結(jié)構(gòu)，并且允許微鏡面單元的運(yùn)動(dòng)部分適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)。具體來說，根據(jù)該微鏡面單元X2，襯墊300提供形成于微鏡面基片100中的電路與形成于布線基片200中的布線圖案210之間的電連接。同時(shí)，襯墊300提供在微鏡面基片100和布線基片200之間的適當(dāng)間隔。另外，用于驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分、或者鏡面形成部分110和內(nèi)部框架120的布線不形成在形成有運(yùn)動(dòng)部分的微鏡面基片100中。在此，對(duì)于微鏡面基片100實(shí)現(xiàn)尺寸的減小，因此也減小微鏡面單元X2的尺寸。根據(jù)本實(shí)施例，微鏡面基片100總共形成有9個(gè)微鏡面單元X2’。根據(jù)本發(fā)明，在較大量的微鏡面單元X2’形成在微鏡面基片100中的情況下提供與對(duì)第二實(shí)施例所述相同的優(yōu)點(diǎn)。
圖8至圖12示出制造微鏡面單元X2的方法。在制造微鏡面單元X2中，首先如圖8中所示，布線圖案210形成在基片200’上，從而制作一個(gè)布線基片200。具體來說，基片200’首先使用例如濺射和電鍍這樣的技術(shù)用金屬材料膜所形成，然后通過預(yù)定的掩膜對(duì)該金屬膜構(gòu)圖。在該步驟形成的布線圖案210包括電極焊盤211a-211d和電極焊盤212a-212d?；?00’可以由例如硅這樣的半導(dǎo)體以及陶瓷、玻璃等等所制成。該布線可以形成有例如Au和Al這樣的金屬材料。
接著，如圖9中所示，使用線接合器把由Au所制成的球形凸塊形成在電極焊盤211a-211d上，從而形成導(dǎo)電襯墊300。在形成球形凸塊301、302中，由于線接合器的特性，在球形凸塊301、302的上端形成小的凸起，如圖9和10中所示。
接著，如圖11中所示執(zhí)行矯正，使得所有襯墊300具有相同高度。具體來說，在球形凸塊302上端的凸起被壓為例如玻璃板的平坦表面，從而該凸起被壓平，并且襯墊300具有相同的高度。如上文對(duì)微鏡面單元X1所述，包括鏡面形成部分的運(yùn)動(dòng)部分例如向著布線基片200降低60微米。因此，為了使運(yùn)動(dòng)部分在移動(dòng)時(shí)不與布線基片200相接觸，則微鏡面基片100和布線基片200必須相距60微米或更多。根據(jù)本實(shí)施例，通過在兩排設(shè)置該球形凸塊而提供這種所需的間隔。具體來說，在矯正步驟之后該兩排球形凸塊301、302提供例如給出100微米的間距的導(dǎo)電襯墊。但是，應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)在微鏡面基片100和布線基片200之間所需的距離而適當(dāng)?shù)剡x擇每個(gè)導(dǎo)電襯墊所用的球形凸塊的數(shù)目。
接著，如圖12中所示，襯墊300或球形凸塊302的頂部被施加一種導(dǎo)電熱固粘合劑303。為此，例如可以把粘合劑303均勻地施加在一個(gè)平面上，達(dá)到25微米的厚度，然后該平面被置于布線基片200上，它們之間具有襯墊300。按照這種方式，導(dǎo)電粘合劑303可以印刷到襯墊300的上部。
接著，使用倒裝片接合器，目前相互分離的微鏡面基片100和布線基片200相互對(duì)齊。微鏡面基片100被置于布線基片200上，然后如圖7中所示，在壓力和熱的作用下，微鏡面基片100和布線基片200相互接合，它們之間具有襯墊300。在該步驟中，導(dǎo)電粘合劑303變硬，從而把襯墊300接合到微鏡面基片100的電極焊盤138a-138d。結(jié)果，布線基片200的布線圖案210與微鏡面基片100的電極焊盤138a-138d電連接。這就是微鏡面單元X2的制造方法。
圖13和圖14示出可以接在圖12的步驟之后的其它步驟。首先，在圖13中所示的步驟中，經(jīng)過圖12所示的步驟的布線基片200被施加熱固粘合劑401。粘合劑401例如可以采用環(huán)氧樹脂粘合劑。該粘合劑401被施加預(yù)定的量，不覆蓋襯墊300以及在面對(duì)微鏡面基片100的公共外框架130’的布線基片200上的預(yù)定位置。
接著，如圖14中所示，使用倒裝片結(jié)合器，目前相互分離的微鏡面基片100和布線基片200相互對(duì)齊。微鏡面基片100被置于布線基片200上，然后如圖7中所示，在壓力和熱的作用下，微鏡面基片100和布線基片200相互接合，它們之間具有襯墊300。在該步驟中，導(dǎo)電粘合劑303變硬，從而把襯墊300接合到微鏡面基片100的電極焊盤138a-138d。結(jié)果，布線基片200的布線圖案210與微鏡面基片100的電極焊盤138a-138d電連接。當(dāng)微鏡面基片100置于布線基片200上時(shí)，由粘合劑401所提供的粘合不牢固地把微鏡面基片100固定到布線基片200上。在粘合劑401在微鏡面基片100的公共外框架130’和布線基片200之間由于壓力和熱的作用而硬化之后，粘合劑401有助于使微鏡面基片100和布線基片200保持在一起。微鏡面單元X2也可以用這樣的方式來制造。
在微鏡面單元X2中，如圖15所示，額外的襯墊300’可以形成在微鏡面基片100和布線基片200之間。在這種情況中，該額外襯墊300’形成在微鏡面基片100的外框架130’和布線基片200之間。該額外襯墊300’可以由焊錫凸塊、電鍍金屬、干膜光刻膠、玻璃、樹脂球襯墊等等而形成。如果該額外襯墊300’由例如焊錫這樣的金屬材料所形成，則最好預(yù)先在要形成該額外襯墊的位置處，在公共外框架130’和布線基片200上形成金屬焊盤。這樣獲得襯墊300與公共外框架130’和布線基片200之間足夠的接合強(qiáng)度。另外，當(dāng)由例如焊錫這樣的金屬材料形成額外襯墊300’時(shí)，執(zhí)行額外襯墊300’的形成，從而額外襯墊300’將不使在布線基片200上的布線圖案210與形成于微鏡面基片100上的導(dǎo)電路徑相短路。
可以用Au焊盤和Au凸塊之間的超聲焊接作為上述方法的替代方法來實(shí)現(xiàn)襯墊300到電極焊盤211a-211d和/或電極焊盤138a-138d的焊接。作為另一種替換方法，在焊盤與襯墊300之間可以僅僅是加壓接觸。在這種情況中，例如通過把如圖14中所示的粘合劑401施加在其它位置而實(shí)現(xiàn)微鏡面基片100與布線基片200之間的機(jī)械結(jié)合。由Au球形凸塊301、302所提供的襯墊300可以由單個(gè)珠狀焊錫凸塊304所提供。通過使用焊接技術(shù)或者絲網(wǎng)印刷技術(shù)，利用用于在電極上形成焊錫凸塊的所選擇材料，可以形成由單個(gè)珠狀焊錫凸塊304所制成的襯墊300。
圖17為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的微鏡面單元X3的部分截面示圖。微鏡面單元X3包括使用與微鏡面單元X2不同的結(jié)構(gòu)的布線基片200，但是包括與微鏡面單元X2中所用相同的微鏡面基片100和導(dǎo)電襯墊300。但是，在本實(shí)施例中，導(dǎo)電襯墊300由單個(gè)珠狀焊錫凸塊304所提供。
微鏡面單元X3的布線基片200具有第一表面201和第二表面202。第一表面201形成有一個(gè)接收部分203。該接收部分203形成在一個(gè)位置處并且具有一定的深度，從而容納微鏡面基片100的鏡面形成部分110和內(nèi)部框架120。由于如上文所述形成該接收部分203，因此微鏡面單元X3的襯墊300的高度比使用相同鏡面形成部分110和內(nèi)部框架120的微鏡面單元X1和微鏡面單元X2中的襯墊300所需的高度更短。因此，相對(duì)較小的高度的單個(gè)珠狀焊錫凸塊304足以作為該襯墊300。
接收部分203的形成減小用于在布線基片200的第一表面201上形成布線圖案210所需的區(qū)域。為了補(bǔ)償，在微鏡面單元X3中，布線圖案210還形成在布線基片200的第二表面202上。利用該結(jié)構(gòu)，在第一表面201中的布線圖案210和在第二表面202中的布線圖案210利用穿過布線基片200的電導(dǎo)體220相互連接。在第一表面201中的布線圖案210可以僅僅包括要被襯墊300所接觸的電極焊盤211a-211d。在第二表面202中的布線圖案210包括用于外部連接的電極焊盤212a-212d。電極焊盤212例如包括用于外部連接的焊錫凸塊230。
根據(jù)上述第一至第三實(shí)施例，微鏡面具有兩個(gè)轉(zhuǎn)軸，并且電極具有梳狀結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其它類型的微鏡面，例如平面和平行類型的微鏡面。另外，根據(jù)上文所述的制作微鏡面單元X2的方法，在微鏡面基片100接合到布線基片200上之前，襯墊300形成在布線基片200上。但是，根據(jù)本發(fā)明，在微鏡面基片100被接合到布線基片200上之前，襯墊300可以形成在布線基片200上。作為另一種變型，兩個(gè)基片可以用部分襯墊300所形成，并且襯墊300可以完成在微鏡面基片100和布線基片200之間的接合。微鏡面單元X1、X3還用于對(duì)于微鏡面單元X2所述的相同制造方法來制造，包括在上文所述的變型方法。
本發(fā)明已經(jīng)在上文中描述，顯然它可以有許多變型。這些變型不被認(rèn)為是脫離本發(fā)明的精神和范圍，并且所有本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的這些變型被包含在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微鏡面單元，其中包括微鏡面基片，其具有運(yùn)動(dòng)部分、第一框架以及把該運(yùn)動(dòng)部分連接到該框架的扭桿，該運(yùn)動(dòng)部分具有鏡面形成部分；形成有布線圖案的布線基片；以及導(dǎo)電襯墊，用于把該框架電連接到布線圖案并且用于使微鏡面基片與布線基片相互隔開。
2.一種微鏡面單元，其中包括與多個(gè)微鏡面單元整體形成的微鏡面基片，每個(gè)微鏡面單元包括運(yùn)動(dòng)部分、框架以及把該運(yùn)動(dòng)部分連接到該框架的扭桿，該運(yùn)動(dòng)部分具有鏡面形成部分；形成有布線圖案的布線基片；以及導(dǎo)電襯墊，用于把該框架電連接到布線圖案并且用于使微鏡面基片與布線基片相互隔開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中該導(dǎo)電襯墊包括單個(gè)凸塊和多個(gè)疊加的凸塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中該導(dǎo)電襯墊通過一個(gè)電極焊盤連接到至少布線圖案和框架之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中該導(dǎo)電襯墊通過一個(gè)導(dǎo)電粘合劑連接到至少布線圖案和框架之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微鏡面單元，其中該導(dǎo)電襯墊和電極焊盤被相互熔焊。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微鏡面單元，其中該導(dǎo)電襯墊和電極焊盤被相互壓力接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中該布線基片具有面對(duì)微鏡面基片的第一表面，以及該第一表面可以形成有用于容納該運(yùn)動(dòng)部分的接收部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微鏡面單元，其中該布線基片具有與第一表面相對(duì)的第二表面，以及第二表面形成有一部分布線圖案。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微鏡面單元，其中該布線基片可以包括通過布線基片的導(dǎo)電體，用于形成在第一表面的布線圖案與形成在第二表面的布線圖案之間的電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中進(jìn)一步包括插入在該框架和布線基片之間的粘合劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中進(jìn)一步包括插入在該框架和布線基片之間的附加襯墊。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微鏡面單元，其中該附加襯墊是一個(gè)凸塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中該移動(dòng)部件具有第一梳狀電極，而該框架具有第二梳狀電極，用于通過在第一和第二梳狀電極之間產(chǎn)生的靜電力而操作該運(yùn)動(dòng)部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中該運(yùn)動(dòng)部分包括通過扭桿連接到第一框架的中繼框架、與中繼框架相隔離的鏡面形成部分、以及把該中繼框架和鏡面形成部分相互連接的中繼扭桿，該中繼扭桿在與扭桿延伸的方向相交叉的方向上延伸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的微鏡面單元，其中該鏡面形成部分包括第三梳狀電極，并且該中繼框架包括第四梳狀電極，用于通過在第三和第四梳狀電極之間產(chǎn)生的靜電力而操作該鏡面形成部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微鏡面單元，其中該微鏡面基片包括至少通過絕緣膜和間隔之一相互隔離的多個(gè)分區(qū)，一部分分區(qū)電連接到導(dǎo)電襯墊。
全文摘要
一種微鏡面單元包括微鏡面基片、布線基片和置于這些基片之間的導(dǎo)電襯墊。該微鏡面基片具有運(yùn)動(dòng)部分、框架以及把該運(yùn)動(dòng)部分連接到該框架的扭桿。該運(yùn)動(dòng)部分具有鏡面形成部分。該布線基片形成有布線圖案。該導(dǎo)電襯墊把該框架電連接到布線圖案，并且還提供用于使微鏡面基片與布線基片相互隔開的間隔。
文檔編號(hào)B81B7/04GK1459643SQ0310232
公開日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者曾根田弘光, 上田知史, 奧田久雄, 佐脇一平, 壺井修, 水野義博, 高馬悟覺, 中村義孝, 山岸文雄 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社, 富士通媒體器件株式會(huì)社