フレキシブル基板を有する熱センサーおよびその使用法
【解決手段】プラットフォームの温度をモニターする微小電気機械システム(MEMS)共振器の方法および装置を提供する。シリコン上にでなく、比較的低コストのフレキシブルポリマー基板上に共振器を製造することにより、センサーの配置に関して機械的柔軟性および設計柔軟性が得られる。共振器と協働して発振器を形成する正帰還増幅器および発振器の周波数をカウントするカウンター等のセンサー読み出し・制御回路は、所望であればシリコン上に形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、熱センサーに関する。特に、本発明の実施形態は、電子コンポーネントおよび電子システム内のフレキシブル基板上の微小電気機械(MEMS)熱センサーの設計、製造、および使用に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、プラットフォーム(たとえば、コンピューターシステム、携帯電話等のハンドヘルド装置、移動体インターネット装置等)の温度は、熱ダイオードまたはサーミスターを使用してモニターされている。熱ダイオードは温度変化に対応する接合電圧変化を生じ、サーミスターの抵抗は温度により変化する。ダイオードからの出力電圧またはサーミスターを通過した出力電圧は、デジタル化され温度に変換される。
【0003】
熱検知のためのこの方法では、コスト、パッケージ剛性等が制限要因となって使用されるセンサーの数が制限され得る。この方法には、精度が低い問題もあり、さらに、信号をデジタル化するアナログ−デジタル変換機も必要である。アナログ−デジタル変換機が必要であることで、ホストプラットフォームのコストおよび複雑性が増大する。
【0004】
さらに、ダイオードは固体シリコン基板上に製造され、プリント配線基板に、またはプラットフォーム筐体内の機械的支持および電気配線(electrical traces)が利用可能な非常に特定的な位置におけるプリント配線基板状用途もしくは配置に、これらセンサーを展開するのを制限する機械的に剛性のパッケージにパッケージされる。これにより、設計の選択性が制限され、さらに、システムの複雑性が増大する。
【図面の簡単な説明】
【0005】
本発明の実施形態は、同様の参照番号によって同様の要素を表す添付の図面において、限定としてではなく例示として示される。
【図1】熱センサーを有する電子システムの一実施形態のブロック図である。
【図2】熱センサーとして用いてよい共振器の一実施形態の物理的表示である。
【図3】熱センサーとして用いてよい共振器の一実施形態の回路図表示である。
【図4】コネクターに接続できるコンタクトを有する熱センサーの物理的表示である。
【図5A】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5B】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5C】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5D】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5E】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5F】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5G】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5H】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5I】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5J】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5K】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5L】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5M】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【発明を実施するための形態】
【0006】
以下の記載では、数多くの特定的詳細事項が記載される。しかし、本発明の実施形態は、これらの特定的詳細事項がなくても実施しうる。別の例では、記載の理解を曖昧にしないようにするべく、周知の回路、構造、および技術は詳細に示さなかった。
【0007】
高度なシステム性能をサポートするべく高度な熱検知を用いることが考えられる。しかし、広く受け入れられるには、高度な熱検知のコストが許容範囲になければならない。本明細書に記載されるのは、高度な熱検知用途をサポートすることができる廉価で精度の良い熱検知ソリューションを提供する共振器構造である。
【0008】
一実施形態では、微小電気機械システム(MEMS)共振器によってプラットフォームの温度をモニターする。シリコン上にでなく比較的に低コストのフレキシブルポリマー基板上に共振器を製造することにより、センサーの配置に関して機械的柔軟性および設計柔軟性が得られる。たとえば、共振器と協働して発振器を形成する正帰還増幅器および発振器の周波数をカウントするカウンター等のセンサー読み出し・制御回路は、所望であればシリコン上に形成することができる。
【0009】
一実施形態では、フレキシブルポリマー基板に銅共振器構造をパターンニングするときの銅蒸着温度が低い利点を活かした熱センサーを用いてよい。ポリマーフレキシブル基板を使用することによって、プラットフォームの任意の箇所に機械的かつ電気的に接続することができる非常にフレキシブルなパッケージが実現され、配置の柔軟性が与えられる。センサーは、プリント配線基板に配線および/またはコネクター(たとえば、ZIFコネクター)を介して結合してよく、これにより、プラットフォーム内のどこにでもセンサーを配置することができるようになる。
【0010】
さらに、銅を共振器構造の材料として使用することにより、共振器周波数の温度に対する熱依存性が増し、センサーの全体的な精度が向上する。一実施形態では、発振器を設けるべく、シリコン上に形成することができるトランスインピーダンス増幅器に対して正帰還トポロジーとなるように共振器を接続してよい。発振器の出力は、共振器温度に依存する周波数を有する信号であり、周波数は、同じくシリコン上に実装することができる簡易なカウンター回路によりカウントされる。
【0011】
図1は、熱センサーを有する電子システムの一実施形態のブロック図である。図1に示す電子システムは、たとえば、デスクトップコンピューターシステム、ラップトップコンピューターシステム、携帯電話、セルラー対応PDAを含む携帯情報端末(PDA)、セットトップボックス等の幅広い電子システム(有線、無線に拘らず)を表すことを意図されている。別の電子システムは、より多い、より少ない、および/または、異なるコンポーネントを含んでよい。
【0012】
電子システム100は、共振器構造および/または熱ダイオードを含む任意の数の熱センサーを備えてよい。図1の例は3つの熱センサー(190、192、および194)を含むが、任意の数の熱センサーをサポートすることができる。熱センサーは、電子システム100の多様なコンポーネントおよび/または領域の温度をモニターするべく使用してよい。
【0013】
電子システム100は、情報をやり取りするためのバス105もしくはその他の通信装置と、バス105に接続され、情報を処理するプロセッサー110とを備える。電子システム100は、単一のプロセッサーだけで図示されているが、電子システム100は、多数のプロセッサーおよび/またはコプロセッサーを備えてよい。電子システム100は、バス105に接続され、情報およびプロセッサー110により実行してよい命令を記憶する(メモリ120に含まれる)ランダムアクセスメモリ(RAM)もしくはその他の動的記憶装置をさらに備えてよい。メモリ120は、プロセッサー110により命令が実行されている間、一時的な変数もしくはその他の中間的情報を記憶するべく用いてよい。メモリ120は、静的情報およびプロセッサー110に対する命令を記憶してよい読み出し専用メモリ(ROM)および/またはその他の静的記憶装置を備えてもよい。
【0014】
電子システム100は、熱モニタリングおよび/または冷却機能を提供する熱管理システム130を備えてよい。熱管理システム130は、1つ以上の送風機および/または電子システム100の多様なコンポーネントを冷却するための1つ以上の液体冷却メカニズムを有してよい。さらに、熱管理システム130は、電子システム100の多様なコンポーネントおよび領域の温度をモニターするためのモニタリング回路を有してよい。データ格納装置140は、情報および命令を格納するべくバス105に接続されてよい。磁気ディスクもしくは光ディスク等のデータ格納装置140、および対応するドライブは、電子システム100に接続されてよい。
【0015】
電子システム100は、陰極線管(CRT)または液表ディスプレイ(LCD)等のユーザーに情報を表示するディスプレイ装置150にバス105を介して接続されてもよい。プロセッサー110に情報とコマンドの選択とを伝えるべく、英数字キーおよびその他のキーを有する英数字入力装置160がバス105に接続されてよい。別の種類のユーザー入力装置として、プロセッサー110に方向情報とコマンドの選択とを伝え、かつディスプレイ150上でカーソルの動きを制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御170がある。
【0016】
電子システム100は、ローカルエリアネットワーク等のネットワークへのアクセスを提供するネットワークインターフェース180をさらに備えてよい。ネットワークインターフェース180は、たとえば、1つ以上のアンテナであってよいアンテナ185を含む無線ネットワークインターフェースを有してよい。ネットワークインターフェース180は、たとえば、イーサネット(登録商標)ケーブル、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、シリアルケーブル、またはパラレルケーブル等であってよいネットワークケーブル187を介して遠隔装置と通信するための有線ネットワークインターフェースをさらに有してよい。
【0017】
一実施形態では、ネットワークインターフェース180は、たとえばIEEE802.11bおよび/またはIEEE802.11g規格に準拠してローカルエリアネットワークへのアクセスを提供してよく、および/または無線ネットワークインターフェースは、たとえばブルートゥース規格に準拠してパーソナルエリアネットワークへのアクセスを提供してよい。その他の無線ネットワークインターフェースおよび/またはプロトコルをサポートすることもできる。
【0018】
IEEE802.11bは、1999年9月16日に承認されたIEEE規格802.11b−1999(タイトル「ローカルエリアネットワークおよびメトロポリタンエリアネットワーク、パート11:無線LAN媒体アクセス制御(MAC)および物理層(PHY)仕様:2.4GHz帯域での高速物理層拡張」)および関連文書に対応する。IEEE802.11gは、2003年6月27日に承認されたIEEE規格802.11g−2003(タイトル「ローカルエリアネットワークおよびメトロポリタンエリアネットワーク、パート11:無線LAN媒体アクセス制御(MAC)および物理層(PHY)仕様、修正4:2.4GHz帯域でのさらに高速の拡張」)および関連文書に対応する。ブルートゥースプロトコルは、2001年2月22日にブルートゥース・スペシャル・インタレスト・グループ・インクにより出版された「ブルートゥースシステムの規格:コア、1.1版」に記載されている。ブルートゥース規格の関連版、および前回版もしくは後継版をサポートしてもよい。
【0019】
無線LAN規格による通信に加え、もしくはそのかわりに、ネットワークインターフェース180は、たとえば、時分割多重アクセス(TDMA)プロトコル、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ(GSM(登録商標))プロトコル、符号分割多重アクセス(CDMA)プロトコル、および/または任意のその他の種類の無線通信プロトコルを使用して無線通信を提供してよい。
【0020】
図2は、熱センサーとして使用してよい共振器の一実施形態の物理的表示である。図2の例は、固定−固定梁MEMS共振器(clamped−clamped beam MEMS resonator)の例である。共振器の周波数は、
のように記載され得る。
ここで、keffは共振器材料の有効剛性であり、meffは共振器材料の有効質量であり、Eはヤング率であり、ρは共振器材料の密度である。したがって、キャパシタンスC(t)が共振器構造のたわみにより変化するに従い、共振器構造に印加される電圧Vin(t)によって出力電流I0(t)にそれに比例する変化が生じる。
【0021】
図3は、熱センサーとして使用してよい共振器の一実施形態の回路図表示である。図3の回路図は、共振器構造の可変キャパシタンスを、出力電流が以下のように記載されうる可変キャパシターとしてモデル化している。
【0022】
図4は、コネクターに接続することができるコンタクトを有する熱センサーの物理的表示である。センサー400は、上記したような銅共振器構造を有するMEMS共振器である。フレキシブル基板410は、センサー400を保持するのに適切な任意の大きさでよい。一実施形態では、フレキシブル基板410は、ホストシステムのコンポーネント、たとえば、システム筐体(不図示)に、フレキシブル基板410を取り付けるための接着剤用の領域を含む大きさである。
【0023】
一実施形態では、1つ以上のリード420がセンサー400からコンタクト430に延伸している。一実施形態では、リード420はフレキシブル基板410上に製造される。リード420およびコンタクト430により、センサー400の配置を、マザーボードもしくはコネクター、および熱管理システムの計算機能から独立させることができる。
【0024】
一実施形態では、コネクター440は、ホストシステムのマザーボードに位置付けられる。コネクター440は、たとえば、コンタクト430を介して電気的接続を提供するゼロ挿入力(ZIF)コネクターであってよい。コネクター440は、プリント配線基板上の配線(traces)または物理的な配線を介してホストシステムのその他のコンポーネントに接続されてよい。
【0025】
図5Aから5Mは、熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の、一実施形態における多様な段階を示す。図5Aは、MEMS銅共振器構造を製造する材料の初期段階を示す。シリコンキャリアウェハ600は、ポリマー層610が上部に堆積されたフォトレジスト605を載置されている。一実施形態では、ポリマー層610は、スピンオンレジストポリマー(spin on resist polymer)またはピラリン(pyraline)である。層間誘電体(ILD)615、入力電極625、および出力電極630がポリマー610上に形成されている。エッチングストッパー620が塗布されている。図5Bは、エッチングストッパー620上に別のILD635層を示す。
【0026】
図5Cは、フォトレジスト640を堆積し、ILD635にビア645をエッチングした後のILD635を示す。図5Dは、犠牲光吸収性材料(SLAM)層650およびフォトレジスト655の堆積を示す。図5Eは、フォトレジスト655により規定されてエッチングされたトレンチを示す。図5Fは、フォトレジスト655およびSLAM650を剥離した後の構造を示す。
【0027】
図5Gは、ポリマー層610をエッチングした後の構造を示す。図5Hは、銅660を電気めっきして研磨した後の構造を示す。図5Iは、ILD層665の堆積を示す。図5Jは、ビア670のパターニングとトレンチングとを示す。図5Kは、ILDをエッチングした後の構造を示す。図5Lは、ILDまたはパリレン(Parylene)675を堆積することによるエッチング孔の封止を示す。図5Mは、キャリアウェハを剥離した後の構造を示す。次に、得られた構造を、上記のようにフレキシブル基板上に載置する。
【0028】
明細書において「一実施形態」もしくは「ある実施形態」と言及する箇所は、当該実施形態に関連して記載された特定の特性、構造、または特徴が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。明細書の様々な箇所において「一実施形態」という文言が出現している箇所は、必ずしも全てが同じ実施形態を表しているのではない。
【0029】
本発明はいくつかの実施形態の観点から記載されたが、当業者であれば、本発明は記載された実施形態に限定されず、添付された特許請求項の趣旨および範囲内で変更および改変を行うことによっても実施することができることを認識するであろう。したがって、記載は、限定として出なく例示として見なされるべきである。
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、熱センサーに関する。特に、本発明の実施形態は、電子コンポーネントおよび電子システム内のフレキシブル基板上の微小電気機械(MEMS)熱センサーの設計、製造、および使用に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、プラットフォーム(たとえば、コンピューターシステム、携帯電話等のハンドヘルド装置、移動体インターネット装置等)の温度は、熱ダイオードまたはサーミスターを使用してモニターされている。熱ダイオードは温度変化に対応する接合電圧変化を生じ、サーミスターの抵抗は温度により変化する。ダイオードからの出力電圧またはサーミスターを通過した出力電圧は、デジタル化され温度に変換される。
【0003】
熱検知のためのこの方法では、コスト、パッケージ剛性等が制限要因となって使用されるセンサーの数が制限され得る。この方法には、精度が低い問題もあり、さらに、信号をデジタル化するアナログ−デジタル変換機も必要である。アナログ−デジタル変換機が必要であることで、ホストプラットフォームのコストおよび複雑性が増大する。
【0004】
さらに、ダイオードは固体シリコン基板上に製造され、プリント配線基板に、またはプラットフォーム筐体内の機械的支持および電気配線(electrical traces)が利用可能な非常に特定的な位置におけるプリント配線基板状用途もしくは配置に、これらセンサーを展開するのを制限する機械的に剛性のパッケージにパッケージされる。これにより、設計の選択性が制限され、さらに、システムの複雑性が増大する。
【図面の簡単な説明】
【0005】
本発明の実施形態は、同様の参照番号によって同様の要素を表す添付の図面において、限定としてではなく例示として示される。
【図1】熱センサーを有する電子システムの一実施形態のブロック図である。
【図2】熱センサーとして用いてよい共振器の一実施形態の物理的表示である。
【図3】熱センサーとして用いてよい共振器の一実施形態の回路図表示である。
【図4】コネクターに接続できるコンタクトを有する熱センサーの物理的表示である。
【図5A】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5B】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5C】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5D】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5E】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5F】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5G】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5H】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5I】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5J】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5K】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5L】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【図5M】熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の一実施形態の多様な段階を示す。
【発明を実施するための形態】
【0006】
以下の記載では、数多くの特定的詳細事項が記載される。しかし、本発明の実施形態は、これらの特定的詳細事項がなくても実施しうる。別の例では、記載の理解を曖昧にしないようにするべく、周知の回路、構造、および技術は詳細に示さなかった。
【0007】
高度なシステム性能をサポートするべく高度な熱検知を用いることが考えられる。しかし、広く受け入れられるには、高度な熱検知のコストが許容範囲になければならない。本明細書に記載されるのは、高度な熱検知用途をサポートすることができる廉価で精度の良い熱検知ソリューションを提供する共振器構造である。
【0008】
一実施形態では、微小電気機械システム(MEMS)共振器によってプラットフォームの温度をモニターする。シリコン上にでなく比較的に低コストのフレキシブルポリマー基板上に共振器を製造することにより、センサーの配置に関して機械的柔軟性および設計柔軟性が得られる。たとえば、共振器と協働して発振器を形成する正帰還増幅器および発振器の周波数をカウントするカウンター等のセンサー読み出し・制御回路は、所望であればシリコン上に形成することができる。
【0009】
一実施形態では、フレキシブルポリマー基板に銅共振器構造をパターンニングするときの銅蒸着温度が低い利点を活かした熱センサーを用いてよい。ポリマーフレキシブル基板を使用することによって、プラットフォームの任意の箇所に機械的かつ電気的に接続することができる非常にフレキシブルなパッケージが実現され、配置の柔軟性が与えられる。センサーは、プリント配線基板に配線および/またはコネクター(たとえば、ZIFコネクター)を介して結合してよく、これにより、プラットフォーム内のどこにでもセンサーを配置することができるようになる。
【0010】
さらに、銅を共振器構造の材料として使用することにより、共振器周波数の温度に対する熱依存性が増し、センサーの全体的な精度が向上する。一実施形態では、発振器を設けるべく、シリコン上に形成することができるトランスインピーダンス増幅器に対して正帰還トポロジーとなるように共振器を接続してよい。発振器の出力は、共振器温度に依存する周波数を有する信号であり、周波数は、同じくシリコン上に実装することができる簡易なカウンター回路によりカウントされる。
【0011】
図1は、熱センサーを有する電子システムの一実施形態のブロック図である。図1に示す電子システムは、たとえば、デスクトップコンピューターシステム、ラップトップコンピューターシステム、携帯電話、セルラー対応PDAを含む携帯情報端末(PDA)、セットトップボックス等の幅広い電子システム(有線、無線に拘らず)を表すことを意図されている。別の電子システムは、より多い、より少ない、および/または、異なるコンポーネントを含んでよい。
【0012】
電子システム100は、共振器構造および/または熱ダイオードを含む任意の数の熱センサーを備えてよい。図1の例は3つの熱センサー(190、192、および194)を含むが、任意の数の熱センサーをサポートすることができる。熱センサーは、電子システム100の多様なコンポーネントおよび/または領域の温度をモニターするべく使用してよい。
【0013】
電子システム100は、情報をやり取りするためのバス105もしくはその他の通信装置と、バス105に接続され、情報を処理するプロセッサー110とを備える。電子システム100は、単一のプロセッサーだけで図示されているが、電子システム100は、多数のプロセッサーおよび/またはコプロセッサーを備えてよい。電子システム100は、バス105に接続され、情報およびプロセッサー110により実行してよい命令を記憶する(メモリ120に含まれる)ランダムアクセスメモリ(RAM)もしくはその他の動的記憶装置をさらに備えてよい。メモリ120は、プロセッサー110により命令が実行されている間、一時的な変数もしくはその他の中間的情報を記憶するべく用いてよい。メモリ120は、静的情報およびプロセッサー110に対する命令を記憶してよい読み出し専用メモリ(ROM)および/またはその他の静的記憶装置を備えてもよい。
【0014】
電子システム100は、熱モニタリングおよび/または冷却機能を提供する熱管理システム130を備えてよい。熱管理システム130は、1つ以上の送風機および/または電子システム100の多様なコンポーネントを冷却するための1つ以上の液体冷却メカニズムを有してよい。さらに、熱管理システム130は、電子システム100の多様なコンポーネントおよび領域の温度をモニターするためのモニタリング回路を有してよい。データ格納装置140は、情報および命令を格納するべくバス105に接続されてよい。磁気ディスクもしくは光ディスク等のデータ格納装置140、および対応するドライブは、電子システム100に接続されてよい。
【0015】
電子システム100は、陰極線管(CRT)または液表ディスプレイ(LCD)等のユーザーに情報を表示するディスプレイ装置150にバス105を介して接続されてもよい。プロセッサー110に情報とコマンドの選択とを伝えるべく、英数字キーおよびその他のキーを有する英数字入力装置160がバス105に接続されてよい。別の種類のユーザー入力装置として、プロセッサー110に方向情報とコマンドの選択とを伝え、かつディスプレイ150上でカーソルの動きを制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キー等のカーソル制御170がある。
【0016】
電子システム100は、ローカルエリアネットワーク等のネットワークへのアクセスを提供するネットワークインターフェース180をさらに備えてよい。ネットワークインターフェース180は、たとえば、1つ以上のアンテナであってよいアンテナ185を含む無線ネットワークインターフェースを有してよい。ネットワークインターフェース180は、たとえば、イーサネット(登録商標)ケーブル、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、シリアルケーブル、またはパラレルケーブル等であってよいネットワークケーブル187を介して遠隔装置と通信するための有線ネットワークインターフェースをさらに有してよい。
【0017】
一実施形態では、ネットワークインターフェース180は、たとえばIEEE802.11bおよび/またはIEEE802.11g規格に準拠してローカルエリアネットワークへのアクセスを提供してよく、および/または無線ネットワークインターフェースは、たとえばブルートゥース規格に準拠してパーソナルエリアネットワークへのアクセスを提供してよい。その他の無線ネットワークインターフェースおよび/またはプロトコルをサポートすることもできる。
【0018】
IEEE802.11bは、1999年9月16日に承認されたIEEE規格802.11b−1999(タイトル「ローカルエリアネットワークおよびメトロポリタンエリアネットワーク、パート11:無線LAN媒体アクセス制御(MAC)および物理層(PHY)仕様:2.4GHz帯域での高速物理層拡張」)および関連文書に対応する。IEEE802.11gは、2003年6月27日に承認されたIEEE規格802.11g−2003(タイトル「ローカルエリアネットワークおよびメトロポリタンエリアネットワーク、パート11:無線LAN媒体アクセス制御(MAC)および物理層(PHY)仕様、修正4:2.4GHz帯域でのさらに高速の拡張」)および関連文書に対応する。ブルートゥースプロトコルは、2001年2月22日にブルートゥース・スペシャル・インタレスト・グループ・インクにより出版された「ブルートゥースシステムの規格:コア、1.1版」に記載されている。ブルートゥース規格の関連版、および前回版もしくは後継版をサポートしてもよい。
【0019】
無線LAN規格による通信に加え、もしくはそのかわりに、ネットワークインターフェース180は、たとえば、時分割多重アクセス(TDMA)プロトコル、グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ(GSM(登録商標))プロトコル、符号分割多重アクセス(CDMA)プロトコル、および/または任意のその他の種類の無線通信プロトコルを使用して無線通信を提供してよい。
【0020】
図2は、熱センサーとして使用してよい共振器の一実施形態の物理的表示である。図2の例は、固定−固定梁MEMS共振器(clamped−clamped beam MEMS resonator)の例である。共振器の周波数は、
のように記載され得る。
ここで、keffは共振器材料の有効剛性であり、meffは共振器材料の有効質量であり、Eはヤング率であり、ρは共振器材料の密度である。したがって、キャパシタンスC(t)が共振器構造のたわみにより変化するに従い、共振器構造に印加される電圧Vin(t)によって出力電流I0(t)にそれに比例する変化が生じる。
【0021】
図3は、熱センサーとして使用してよい共振器の一実施形態の回路図表示である。図3の回路図は、共振器構造の可変キャパシタンスを、出力電流が以下のように記載されうる可変キャパシターとしてモデル化している。
【0022】
図4は、コネクターに接続することができるコンタクトを有する熱センサーの物理的表示である。センサー400は、上記したような銅共振器構造を有するMEMS共振器である。フレキシブル基板410は、センサー400を保持するのに適切な任意の大きさでよい。一実施形態では、フレキシブル基板410は、ホストシステムのコンポーネント、たとえば、システム筐体(不図示)に、フレキシブル基板410を取り付けるための接着剤用の領域を含む大きさである。
【0023】
一実施形態では、1つ以上のリード420がセンサー400からコンタクト430に延伸している。一実施形態では、リード420はフレキシブル基板410上に製造される。リード420およびコンタクト430により、センサー400の配置を、マザーボードもしくはコネクター、および熱管理システムの計算機能から独立させることができる。
【0024】
一実施形態では、コネクター440は、ホストシステムのマザーボードに位置付けられる。コネクター440は、たとえば、コンタクト430を介して電気的接続を提供するゼロ挿入力(ZIF)コネクターであってよい。コネクター440は、プリント配線基板上の配線(traces)または物理的な配線を介してホストシステムのその他のコンポーネントに接続されてよい。
【0025】
図5Aから5Mは、熱センサーとして用いてよいMEMS銅共振器構造をフレキシブル基板上に製造するための方法の、一実施形態における多様な段階を示す。図5Aは、MEMS銅共振器構造を製造する材料の初期段階を示す。シリコンキャリアウェハ600は、ポリマー層610が上部に堆積されたフォトレジスト605を載置されている。一実施形態では、ポリマー層610は、スピンオンレジストポリマー(spin on resist polymer)またはピラリン(pyraline)である。層間誘電体(ILD)615、入力電極625、および出力電極630がポリマー610上に形成されている。エッチングストッパー620が塗布されている。図5Bは、エッチングストッパー620上に別のILD635層を示す。
【0026】
図5Cは、フォトレジスト640を堆積し、ILD635にビア645をエッチングした後のILD635を示す。図5Dは、犠牲光吸収性材料(SLAM)層650およびフォトレジスト655の堆積を示す。図5Eは、フォトレジスト655により規定されてエッチングされたトレンチを示す。図5Fは、フォトレジスト655およびSLAM650を剥離した後の構造を示す。
【0027】
図5Gは、ポリマー層610をエッチングした後の構造を示す。図5Hは、銅660を電気めっきして研磨した後の構造を示す。図5Iは、ILD層665の堆積を示す。図5Jは、ビア670のパターニングとトレンチングとを示す。図5Kは、ILDをエッチングした後の構造を示す。図5Lは、ILDまたはパリレン(Parylene)675を堆積することによるエッチング孔の封止を示す。図5Mは、キャリアウェハを剥離した後の構造を示す。次に、得られた構造を、上記のようにフレキシブル基板上に載置する。
【0028】
明細書において「一実施形態」もしくは「ある実施形態」と言及する箇所は、当該実施形態に関連して記載された特定の特性、構造、または特徴が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。明細書の様々な箇所において「一実施形態」という文言が出現している箇所は、必ずしも全てが同じ実施形態を表しているのではない。
【0029】
本発明はいくつかの実施形態の観点から記載されたが、当業者であれば、本発明は記載された実施形態に限定されず、添付された特許請求項の趣旨および範囲内で変更および改変を行うことによっても実施することができることを認識するであろう。したがって、記載は、限定として出なく例示として見なされるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置され、自身が検出した温度に対応する出力信号を提供する微小電気機械システム(MEMS)共振器構造と
を備える装置。
【請求項2】
前記MEMS共振器構造から前記出力信号を受信し、前記MEMS共振器構造が検出した前記温度を判定するべく前記出力信号を分析する回路をさらに備える請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記MEMS共振器構造からの前記出力信号は、前記MEMS共振器構造が自身の固有周波数の1つで振動したときのキャパシタンスの変化に対応する電流を含み、前記キャパシタンスの変化による前記電流の周波数の変化は、温度の変化に対応する請求項1に記載の装置。
【請求項4】
前記MEMS共振器構造は、少なくとも1つの銅共振器を有する請求項1に記載の装置。
【請求項5】
一端にコンタクトを持つ複数の導体を有する、前記フレキシブル基板の延長部をさらに備える請求項1に記載の装置。
【請求項6】
プリント配線基板に配置され、前記コンタクトを受容するコネクターをさらに備える請求項5に記載の装置。
【請求項7】
前記コネクターは、ゼロ挿入力(ZIF)コネクターを含む請求項6に記載の装置。
【請求項8】
本体部および延長部を有するフレキシブル基板と、
一端にコンタクトを持ち、前記延長部に配置された複数の導体と、
前記フレキシブル基板の前記本体部に配置され、自身が検出した温度に対応する出力信号を前記導体の1つ以上を介して提供する微小電気機械システム(MEMS)共振器構造と、
プリント配線基板に配置され、前記コンタクトを受け止めるコネクターと
前記コネクターに接続され、前記MEMS共振器構造から前記出力信号を受信し、前記MEMS共振器構造が検出した前記温度を判定するべく前記出力信号を分析する回路と
を備えるシステム。
【請求項9】
前記MEMS共振器構造からの前記出力信号は、前記MEMS共振器構造の固有周波数が前記MEMS共振器構造の温度により変化するに従い変化する周波数を有する電流を含み、前記MEMS共振器構造に印加される電圧は、出力電流の振幅を比例して変化させる請求項8に記載のシステム。
【請求項10】
発振器回路は、前記MEMS共振器構造から発生される前記出力電流の周波数に等しい周波数を有するデジタル出力信号を発生する請求項9に記載のシステム。
【請求項11】
前記MEMS共振器構造は、少なくとも1つの銅共振器を含む請求項8に記載のシステム。
【請求項12】
前記コネクターは、ゼロ挿入力(ZIF)コネクターを含む請求項8に記載のシステム。
【請求項13】
フレキシブル基板、前記フレキシブル基板の延長部に配置され、一端にコンタクトを有する複数の導体、および前記フレキシブル基板の本体部に配置され、自身が検出した温度に対応する出力信号を前記導体の1つ以上を介して提供する微小電気機械システム(MEMS)共振器構造をそれぞれが有する複数の熱センサーと、
プリント配線基板に配置され、前記複数の熱センサーの1つからの前記コンタクトを受容する複数のコネクターと、
前記複数のコネクターに接続され、前記複数の熱センサーからの信号をモニターし、熱的条件データを算出し、前記熱的条件データをメモリに格納する熱管理回路と
を備える熱管理システム。
【請求項14】
前記MEMS共振器構造からの前記出力信号は、前記MEMS共振器構造の固有周波数が前記MEMS共振器構造の温度により変化するに従い変化する周波数を有する電流を含み、前記MEMS共振器構造に印加される電圧は、出力電流の振幅を比例して変化させる請求項13に記載の熱管理システム。
【請求項15】
発振器回路は、前記MEMS共振器構造から発生される前記出力電流の周波数に等しい周波数を有するデジタル出力信号を発生する請求項14に記載の熱管理システム。
【請求項16】
前記MEMS共振器構造は、銅共振器構造を含む請求項14に記載の熱管理システム。
【請求項17】
前記複数のコネクターは、ゼロ挿入力(ZIF)コネクターを含む請求項14に記載の熱管理システム。
【請求項1】
フレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置され、自身が検出した温度に対応する出力信号を提供する微小電気機械システム(MEMS)共振器構造と
を備える装置。
【請求項2】
前記MEMS共振器構造から前記出力信号を受信し、前記MEMS共振器構造が検出した前記温度を判定するべく前記出力信号を分析する回路をさらに備える請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記MEMS共振器構造からの前記出力信号は、前記MEMS共振器構造が自身の固有周波数の1つで振動したときのキャパシタンスの変化に対応する電流を含み、前記キャパシタンスの変化による前記電流の周波数の変化は、温度の変化に対応する請求項1に記載の装置。
【請求項4】
前記MEMS共振器構造は、少なくとも1つの銅共振器を有する請求項1に記載の装置。
【請求項5】
一端にコンタクトを持つ複数の導体を有する、前記フレキシブル基板の延長部をさらに備える請求項1に記載の装置。
【請求項6】
プリント配線基板に配置され、前記コンタクトを受容するコネクターをさらに備える請求項5に記載の装置。
【請求項7】
前記コネクターは、ゼロ挿入力(ZIF)コネクターを含む請求項6に記載の装置。
【請求項8】
本体部および延長部を有するフレキシブル基板と、
一端にコンタクトを持ち、前記延長部に配置された複数の導体と、
前記フレキシブル基板の前記本体部に配置され、自身が検出した温度に対応する出力信号を前記導体の1つ以上を介して提供する微小電気機械システム(MEMS)共振器構造と、
プリント配線基板に配置され、前記コンタクトを受け止めるコネクターと
前記コネクターに接続され、前記MEMS共振器構造から前記出力信号を受信し、前記MEMS共振器構造が検出した前記温度を判定するべく前記出力信号を分析する回路と
を備えるシステム。
【請求項9】
前記MEMS共振器構造からの前記出力信号は、前記MEMS共振器構造の固有周波数が前記MEMS共振器構造の温度により変化するに従い変化する周波数を有する電流を含み、前記MEMS共振器構造に印加される電圧は、出力電流の振幅を比例して変化させる請求項8に記載のシステム。
【請求項10】
発振器回路は、前記MEMS共振器構造から発生される前記出力電流の周波数に等しい周波数を有するデジタル出力信号を発生する請求項9に記載のシステム。
【請求項11】
前記MEMS共振器構造は、少なくとも1つの銅共振器を含む請求項8に記載のシステム。
【請求項12】
前記コネクターは、ゼロ挿入力(ZIF)コネクターを含む請求項8に記載のシステム。
【請求項13】
フレキシブル基板、前記フレキシブル基板の延長部に配置され、一端にコンタクトを有する複数の導体、および前記フレキシブル基板の本体部に配置され、自身が検出した温度に対応する出力信号を前記導体の1つ以上を介して提供する微小電気機械システム(MEMS)共振器構造をそれぞれが有する複数の熱センサーと、
プリント配線基板に配置され、前記複数の熱センサーの1つからの前記コンタクトを受容する複数のコネクターと、
前記複数のコネクターに接続され、前記複数の熱センサーからの信号をモニターし、熱的条件データを算出し、前記熱的条件データをメモリに格納する熱管理回路と
を備える熱管理システム。
【請求項14】
前記MEMS共振器構造からの前記出力信号は、前記MEMS共振器構造の固有周波数が前記MEMS共振器構造の温度により変化するに従い変化する周波数を有する電流を含み、前記MEMS共振器構造に印加される電圧は、出力電流の振幅を比例して変化させる請求項13に記載の熱管理システム。
【請求項15】
発振器回路は、前記MEMS共振器構造から発生される前記出力電流の周波数に等しい周波数を有するデジタル出力信号を発生する請求項14に記載の熱管理システム。
【請求項16】
前記MEMS共振器構造は、銅共振器構造を含む請求項14に記載の熱管理システム。
【請求項17】
前記複数のコネクターは、ゼロ挿入力(ZIF)コネクターを含む請求項14に記載の熱管理システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【図5J】
【図5K】
【図5L】
【図5M】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図5H】
【図5I】
【図5J】
【図5K】
【図5L】
【図5M】
【公表番号】特表2013−512453(P2013−512453A)
【公表日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−542072(P2012−542072)
【出願日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【国際出願番号】PCT/US2010/057164
【国際公開番号】WO2011/087565
【国際公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【出願人】(591003943)インテル・コーポレーション (1,101)
【公表日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【国際出願番号】PCT/US2010/057164
【国際公開番号】WO2011/087565
【国際公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【出願人】(591003943)インテル・コーポレーション (1,101)
[ Back to top ]