IT201900004827A1 - Dispositivo elettronico e procedimento di fabbricazione corrispondente - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:
"Dispositivo elettronico e procedimento di fabbricazione corrispondente"
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo tecnico
La descrizione si riferisce ai dispositivi elettronici. Una o più forme di attuazione possono essere applicate a sensori ASIC/MEMS incapsulati.
ASIC e MEMS sono acronimi ben noti per circuito integrato specifico per applicazione ("Application Specific Integrated Circuit") e sistemi micro elettromeccanici ("Micro Electro-Mechanical Systems").
Sfondo tecnologico
La continua richiesta di package più piccoli e più sottili di dispositivi elettronici induce criticità a livello di fabbricazione riguardo il conciliare l’assicurare un buon incapsulamento dei componenti elettronici (MEMS più ASIC più fili, per esempio) con una connessione di copertura a tenuta.
Inoltre, evitare un rigonfiamento indesiderato di un materiale incapsulante (gel, per esempio) fuori da un package durante la fabbricazione del package, il successivo trattamento termico e/o il montaggio del dispositivo sulla scheda può rappresentare un altro problema critico da affrontare.
Scopo e sintesi
Uno scopo di una o più forme di attuazione è contribuire a fornire soluzioni perfezionate lungo le linee discusse in precedenza.
Secondo una o più forme di attuazione, tale scopo può essere raggiunto per mezzo di un dispositivo elettronico che presenta le caratteristiche esposte nelle rivendicazioni che seguono.
Una o più forme di attuazione possono riferirsi a un procedimento corrispondente.
Le rivendicazioni sono una parte integrante della divulgazione tecnica di forme di attuazione come qui fornite.
Una o più forme di attuazione possono fornire un dispositivo elettronico perfezionato comprendente una parte a componente singolo (un coperchio o cap, per esempio) che fornisce una camera per un riempimento di materiale incapsulante che è isolato dalla superficie esterna del dispositivo.
Breve descrizione delle figure
Una o più forme di attuazione verranno adesso descritte, solo a titolo di esempio, con riferimento alle figure allegate, in cui:
la figura 1 è una vista in sezione lungo un dispositivo secondo forme di attuazione, e
la figura 2 è un diagramma di flusso esemplificativo di certe fasi in un processo di fabbricazione corrispondente.
Descrizione dettagliata di forme di attuazione esemplificative
Nella descrizione che segue, sono illustrati uno o più dettagli specifici, rivolti a fornire una comprensione approfondita di esempi di forme di attuazione di questa descrizione. Le forme di attuazione possono essere ottenute senza uno più dei dettagli specifici, o con altri procedimenti, componenti, materiali, eccetera. In altri casi, strutture, materiali, o operazioni noti non sono illustrati o descritti in dettaglio cosicché certi aspetti di forme di attuazione non verranno offuscati.
Il riferimento a "una forma di attuazione" o "una sola forma di attuazione" nel quadro della presente descrizione è inteso a indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come "in una forma di attuazione" o "in una sola forma di attuazione" che possono essere presenti in uno più punti della presente descrizione non si riferiscono necessariamente a una specifica forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture, o caratteristiche possono essere combinate in qualsiasi modo adeguato in una o più forme di attuazione.
I riferimenti qui utilizzati sono forniti solamente per comodità e quindi non definiscono l'estensione di protezione o la portata delle forme di attuazione.
Il riferimento 10 nella figura 1 indica un dispositivo elettronico comprendente almeno un componente elettronico 12 disposto su un substrato 14.
Un dispositivo 10 come esemplificato nella figura 1 può anche comprendere un elemento di copertura (cap member) 16 applicato sul substrato 14 e che copre lo almeno un componente elettronico 12 disposto su di esso.
Come esemplificato nella figura 1, l'elemento di copertura 16 presenta un'apertura 18 disposta in corrispondenza (al di sopra, per esempio) dello almeno un componente elettronico 12.
Una o più forme di attuazione come esemplificate nella figura 1 possono comprendere una combinazione di componenti elettronici come, per esempio, un sensore 12a (un sensore MEMS può essere esemplificativo di tale sensore) e un circuito elettronico compagno come un circuito integrato 12b (un ASIC può essere esemplificativo di tale circuito).
Certi prodotti commerciali attualmente disponibili da vari costruttori come, per esempio MURATA (come incluso in iWatch 3), PAX (TE Connectivity) e Huawey (GoerTek-GTK) sono esemplificativi di dispositivi elettronici come qui considerati.
In una o più forme di attuazione come esemplificate nella figura 1 il "primo" componente 12a può essere montato sul "secondo" componente 12b in una disposizione impilata.
Tale disposizione impilata di più componenti (due o più) non è tuttavia imperativa per le forme di attuazione.
Per esempio, in una o più forme di attuazione il "primo" componente 12a e il "secondo" componente (e eventualmente altri componenti) possono essere disposti affiancati. Sono anche possibili disposizioni miste (cioè impilate e affiancate).
Inoltre, come esemplificato nella figura 1, possono essere fornite formazioni elettricamente conduttive 20 (per esempio uno schema di wire bonding, come è convenzionale nella tecnica) per accoppiare elettricamente i componenti 12a, 12b.
In una o più forme di attuazione, il substrato 14 può comprendere un substrato di tipo PCB (PCB essendo un acronimo per scheda di circuito stampato, "Printed Circuit Board") come è convenzionale nella tecnica.
Alta precisione, basso consumo di potenza, stabilità di temperatura e impermeabilizzazione (livello di protezione IPx, per esempio) come pure un package più piccolo e più sottile possono rappresentare caratteristiche desiderabili per un dispositivo 10 come esemplificato nella figura 1.
La protezione dall'ambiente esterno (impermeabilizzazione, per esempio) può essere facilitata fissando un coperchio di metallo 16 al substrato 14 mediante un adesivo 22 ad esempio un adesivo epossidico con il/i componente/componenti elettronici (e eventualmente l'adesivo sigillante 22) incapsulati in un materiale incapsulante.
A tale scopo può essere utilizzato un gel impermeabilizzante come utilizzato per fornire impermeabilizzazione e resistenza a sostanze chimiche come pure a acqua di mare/piscina, saponi e detergenti comuni. Un'ampia varietà di materiali incapsulanti ad esempio incapsulanti (liquidi) polimerici come siliconi o uretani sono attualmente disponibili da varie fonti di approvvigionamento come Dow Silicones, Henkel, Elantas, Lord, H.B.Fuller.
Fornire una quantità efficace di tale materiale incapsulante (un gel, per esempio) può rivelarsi una fase critica nella misura in cui può nascere un rischio di avere un rigonfiamento del materiale incapsulante fuori dall'apertura 18 (o in stretta prossimità alla superficie/apertura del package 18).
Questo è ancora più vero con la tendenza crescente di fornire package più sottili.
Le proprietà intrinseche del materiale incapsulante quale un gel lo rendono esposto al danno per contatto ed è difficile evitare che il materiale filtri (trasudi) alla superficie superiore del coperchio durante il processo di fabbricazione del package e/o i successivi processi termici (che possono eventualmente portare alla espansione di materiale).
In una o più forme di attuazione come qui esemplificate, l'elemento di copertura 16 può comprendere una parete esterna 16a che presenta l'apertura 18 fornita in essa (in una posizione centrale della superficie superiore o frontale del dispositivo 10, per esempio) e una parete interna 16b che circonda il componente elettronico o i componenti 12a, 12b (in breve, 12 nel suo insieme).
Come qui esemplificata, la parete interna 16b del coperchio 16 può estendersi da una estremità prossimale in corrispondenza del (vicina al o in appoggio contro il) substrato 14 verso una estremità distale affacciata all'apertura 18 nella parete esterna 16a.
Come qui esemplificato, l'elemento di copertura 16 include così una camera di ricezione (centrale, per esempio) per il/i componente/componenti elettronici 12 (come fornita dalla parete interna 16b) e una camera periferica tra la parete interna 16b e la parete esterna 16a del coperchio 16 con la camera periferica che circonda la camera di ricezione per il/i componente/componenti elettronici 12.
Un riempimento di materiale incapsulante 24 (di qualsiasi tipo convenzionale nella tecnica) può così essere fornito (da solo o in prevalenza) nella camera di ricezione per il/i componente/componenti elettronici 12.
In una o più forme di attuazione come qui esemplificate, la parete interna 16b può presentare una forma rastremata con una estremità prossimale (in corrispondenza del substrato 14) più larga dell'estremità distale (affacciata all'apertura 18), opposta al substrato 14.
In una o più forme di attuazione come qui esemplificate, l'estremità distale della parete interna 16b (cioè, l'estremità della parete interna 16b distante dal substrato 14) può essere disposta affacciata all'apertura 18 nella parete esterna 16a lasciando rispetto a essa un intervallo (gap).
Come qui esemplificato, il riempimento di materiale incapsulante 24 nella camera di ricezione fornita dalla parete interna 16b può presentare una superficie distale concava (a menisco, per esempio) con una concavità verso l'apertura 18.
In una o più forme di attuazione come qui esemplificate, la parete esterna 16a e la parete interna 16b del coperchio 16 possono presentare rispettive estremità prossimali adiacenti al (cioè vicine o in appoggio contro il) substrato 14.
Un elemento di copertura 16 come qui esemplificato può essere fabbricato facendo ricorso a varie tecnologie.
Fabbricazione additiva (stampa 3D), stampaggio o formatura a caldo sono esemplificative di tali possibili tecnologie.
In una o più forme di attuazione le due parti (pareti) dell'elemento di copertura 16 possono essere fabbricate in un pezzo singolo.
Una o più forme di attuazione possono così fornire una disposizione a doppia camera comprendente una camera centrale che presenta il/i componente/componenti elettronici 12 incapsulati in essa da un materiale incapsulante 24 e una camera esterna che soddisfa i requisiti di applicazione finale portando così a una soluzione che manifesta una robustezza migliorata in confronto alle soluzioni attuali.
In una o più forme di attuazione, il coperchio 16 può comprendere un corpo anulare con pareti esterna e interna anulari 16a, 16b in modo tale che la camera periferica che circonda la parete interna 16b può essere generalmente a forma di anello.
In una o più forme di attuazione come esemplificate nella figura 1 la parete interna 16b del coperchio 16 può comprendere una forma troncoconica.
Come illustrato nella figura 2, un processo di fabbricazione di un dispositivo 10 come qui esemplificato può comprendere un certo numero di fasi.
Una fase come esemplificata dal blocco 1000 nella figura 2 può comprendere disporre il/i componente/componenti elettronici 12 su substrato 14 (possibilmente in una disposizione impilata come illustrata e/o disposti affiancati).
Un'altra fase come esemplificata dal blocco 1002 nella figura 2 può comprendere applicare l'elemento di copertura 16 su substrato 14 che presenta il/i componente/componenti elettronici 12 disposti su di esso.
Ciò può comprendere, per esempio, collocare l'apertura 18 nell'elemento di copertura 16 in corrispondenza (al di sopra, per esempio) del componente/componenti elettronici. Tale opzione può essere vantaggiosa, per esempio, nel caso di un componente 12a come un sensore (un sensore MEMS, per esempio) dove un qualche tipo di esposizione (protetta) verso l'apertura 18 può essere desiderabile.
Ancora un'altra fase come esemplificata dal blocco 1004 comprende erogare un riempimento di materiale incapsulante 24 nella camera di ricezione (cioè all'interno della parete interna 16b) cosicché il/i componente/componenti elettronici 12 in essa possono essere (completamente) incapsulati dal materiale 24.
Erogare un riempimento di materiale incapsulante 24 nella camera di ricezione all'interno della parete interna 16b faciliterà il fatto di lasciare la camera periferica tra la parete interna 16b e la parete esterna 16a sostanzialmente priva di materiale incapsulante 24. Il rischio che il materiale 24 filtri (trasudi) indesiderabilmente fuori dall'apertura 18 sarà così ridotto.
Altre fasi come indicate in 1006 nella figura 2 possono prevedere fasi di trattamento come processi termici, montaggio del dispositivo su scheda e così via, come è convenzionale nella tecnica.
Un dispositivo elettronico come qui esemplificato (per esempio, 10) può comprendere:
almeno un componente elettronico (per esempio, 12, 12a, 12b) disposto su un substrato (per esempio, 14),
un elemento di copertura (per esempio, 16) applicato sul substrato e che copre lo almeno un componente elettronico disposto su di esso, l'elemento di copertura presentando una apertura (per esempio, 18) in corrispondenza dello almeno un componente elettronico, un riempimento di materiale incapsulante (per esempio, 24) nell'elemento di copertura, il materiale incapsulante incapsulando a tenuta lo almeno un componente elettronico disposto sul substrato,
in cui:
l'elemento di copertura comprende una parete esterna (per esempio, 16a) che presenta in essa detta apertura e una parete interna (per esempio, 16b) che circonda lo almeno un componente elettronico,
la parete interna si estende da una estremità prossimale in corrispondenza del substrato verso una estremità distale affacciata a detta apertura nella parete esterna per fornire un camera di ricezione (centrale, per esempio) per lo almeno un componente elettronico all'interno della parete interna e una camera periferica tra la parete interna e la parete esterna dell'elemento di copertura, in cui la camera periferica dell'elemento di copertura circonda la camera di ricezione per lo almeno un componente elettronico, e
il riempimento del materiale incapsulante è fornito nella camera di ricezione per lo almeno un componente elettronico, cioè con la camera periferica tra la parete esterna e la parete interna dell'elemento di copertura sostanzialmente priva di materiale incapsulante.
In un dispositivo come qui esemplificato, la parete interna può presentare una forma rastremata con detta estremità prossimale più larga di detta estremità distale.
In un dispositivo come qui esemplificato, l'estremità distale della parete interna può essere disposta affacciata a detta apertura nella parete esterna lasciando rispetto a essa una distanza.
In un dispositivo come qui esemplificato, il riempimento di materiale incapsulante nella camera di ricezione per lo almeno un componente elettronico può presentare una superficie distale concava (per esempio, a menisco) con una concavità verso l'apertura nella parete esterna.
In un dispositivo come qui esemplificato, la parete esterna e la parete interna dell'elemento di copertura possono presentare rispettive estremità prossimali raccordantisi in corrispondenza del substrato.
Un dispositivo come qui esemplificato può comprendere un materiale di fissaggio del coperchio in corrispondenza dell'estremità prossimale della parete interna dell'elemento di copertura.
In un dispositivo come qui esemplificato, l'elemento di copertura può comprendere un corpo anulare con pareti esterna e interna anulari.
Un dispositivo come qui esemplificato può comprendere una parete interna troncoconica dell'elemento di copertura.
In un dispositivo come qui esemplificato, lo almeno un componente elettronico può comprendere uno o entrambi di un sensore, opzionalmente un MEMS, e un chip a semiconduttore, opzionalmente un ASIC.
Un procedimento di fabbricazione di un dispositivo come qui esemplificato può comprendere:
disporre (per esempio, 1000) detto almeno un componente elettronico su detto substrato,
applicare (per esempio, 1002) sul substrato che presenta lo almeno un componente elettronico disposto su di esso detto elemento di copertura collocando l'apertura nell'elemento di copertura in corrispondenza dello almeno un componente elettronico, e
erogare (per esempio, 1004) un riempimento di detto materiale incapsulante (solamente) nella camera di ricezione per lo almeno un componente elettronico lasciando al contempo la camera periferica tra la parete esterna e la parete interna dell'elemento di copertura sostanzialmente priva di materiale incapsulante.
Senza pregiudizio per i principi sottostanti, i dettagli e le forme di attuazione possono variare, anche significativamente, rispetto a ciò che è stato descritto solo a titolo di esempio, senza allontanarsi dalla portata di protezione.
L'estensione di protezione è determinata dalle rivendicazioni allegate.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (10), comprendente: almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) disposto su un substrato (14), un elemento di copertura (16) applicato sul substrato (14) e che copre lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) disposto su di esso, l'elemento di copertura (16) presentando un'apertura (18) in corrispondenza dello almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b), un riempimento di materiale incapsulante (24) nell'elemento di copertura (16), il materiale incapsulante (24) incapsulando a tenuta lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) disposto sul substrato (14), in cui: l'elemento di copertura (16) comprende una parete esterna (16a) che presenta detta apertura (18) in essa e una parete interna (16b) che circonda lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b), la parete interna (16b) si estende da una estremità prossimale in corrispondenza del substrato (14) verso una estremità distale affacciata a detta apertura (18) nella parete esterna (16a) per fornire una camera di ricezione per lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) all'interno della parete interna (16b) e una camera periferica tra la parete interna (16b) e la parete esterna (16a) dell'elemento di copertura (16), in cui la camera periferica dell'elemento di copertura (16) circonda la camera di ricezione per almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b), e il riempimento di materiale incapsulante (24) è fornito nella camera di ricezione per lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b).
- 2. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 1, in cui la parete interna (16b) presenta una forma rastremata con detta estremità prossimale più larga di detta estremità distale.
- 3. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui l'estremità distale della parete interna (16b) è disposta affacciata a detta apertura (18) nella parete esterna (16a) lasciando rispetto a essa un intervallo.
- 4. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il riempimento di materiale incapsulante (24) nella camera di ricezione per lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) presenta una superficie distale concava con una concavità verso l'apertura (18) nella parete esterna (16a).
- 5. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la parete esterna (16a) e la parete interna (16b) dell'elemento di copertura (16) presentano rispettive estremità prossimali raccordantisi in corrispondenza del substrato (14).
- 6. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un materiale di fissaggio di coperchio (22) in corrispondenza della estremità prossimale della parete interna (16b) dell'elemento di copertura (16).
- 7. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'elemento di copertura (16) comprende un corpo anulare con pareti esterna e interna (16b) anulari.
- 8. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 7, comprendente una parete interna troncoconica (16b) dell'elemento di copertura (16).
- 9. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) comprende uno o entrambi di un sensore, preferibilmente un MEMS, e un chip a semiconduttore, preferibilmente un ASIC.
- 10. Procedimento di fabbricazione di un dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, il procedimento comprendendo: disporre (1000) detto almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) su detto substrato (14), applicare (1002) sul substrato (14) che presenta lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) disposto su di esso detto elemento di copertura (16) collocando l'apertura (18) nell'elemento di copertura (16) in corrispondenza dello almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b), e erogare (1004) un riempimento di detto materiale incapsulante (24) nella camera di ricezione per lo almeno un componente elettronico (12, 12a, 12b) mentre si lascia la camera periferica tra la parete esterna (16a) e la parete interna (16b) dell'elemento di copertura (16) sostanzialmente priva di materiale incapsulante (24).
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2020
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180313709A1 (en) * | 2017-04-27 | 2018-11-01 | Continental Automotive Systems, Inc. | Mems pressure sensor with through-hole cap |
Also Published As
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| EP3718959B1 (en) | 2021-12-29 |
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