ITMI20070007A1

ITMI20070007A1 - PACKAGE IN PARTICULAR FOR MEMS DEVICES

Info

Publication number: ITMI20070007A1
Authority: IT
Inventors: Fulvio Vittorio Fontana; Mark Shaw; Federico Giovanni Ziglioli
Original assignee: St Microelectronics Srl
Priority date: 2007-01-04
Filing date: 2007-01-04
Publication date: 2008-07-05

Description

"Package, in particolare per dispositivi MEMS" "Package, especially for MEMS devices"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo di applicazione Field of application

La presente invenzione fa riferimento ad un package, in particolare per dispositivi MEMS. The present invention refers to a package, in particular for MEMS devices.

L’invenzione riguarda in particolare, ma non esclusivamente, un package per dispositivi MEMS montato su un substrato, ad esempio di tipo LGA/BGA, la descrizione che segue è fatta con riferimento a questo campo di applicazione con il solo scopo di semplificarne l'esposizione. The invention relates in particular, but not exclusively, to a package for MEMS devices mounted on a substrate, for example of the LGA / BGA type, the following description is made with reference to this field of application with the sole purpose of simplifying its use. exposure.

Come è ben noto, un dispositivo a sistema micro-elettromeccanipo (MEMS) è un micro dispositivo che integra le funzioni meccaniche ed elettriche in una piastrina (chip o die) di silicio realizzato usando le tecniche litografiche di micro fabbricazione. Il dispositivo assemblato finale si compone tipicamente della piastrina di silicio MEMS e facoltativamente di circuiti integrati per applicazioni specifiche (ASICs) montati su un substrato, ad esempio di tipo LGA o BGA (Land Grid Arrqy o Ball Grid Array), affiancati o impilati al dispositivo MEMS, usando i processi assemblaggio convenzionali. As is well known, a micro-electromechanical system (MEMS) device is a micro device that integrates the mechanical and electrical functions in a silicon chip or die made using lithographic micro fabrication techniques. The final assembled device typically consists of the MEMS silicon chip and optionally application specific integrated circuits (ASICs) mounted on a substrate, such as LGA or BGA (Land Grid Arrqy or Ball Grid Array), side by side or stacked to the device MEMS, using conventional assembly processes.

Infatti, è ben noto che i circuiti integrati (IC) sono fabbricati sulla superficie di una fetta (wafer) di semiconduttore e successivamente divisi (singulated) in diversi dispositivi a semiconduttore , o "piastrine". Poiché il materiale di una fetta di semiconduttore - comunemente silicio - tende ad essere relativamente fragile, le piastrine sono montate solitamente gli alloggiamenti protettivi, o "involucri (package)" prima del collegamento con una scheda a circuito stampato (PCB), il package assicurando l'interconnessione fra le piastrine e la scheda. In fact, it is well known that integrated circuits (ICs) are manufactured on the surface of a semiconductor wafer and subsequently divided (singulated) into different semiconductor devices, or "chips". Since the material of a semiconductor wafer - commonly silicon - tends to be relatively brittle, the chips are usually mounted in protective housings, or "packages" before connecting to a printed circuit board (PCB), the package ensuring the interconnection between the boards and the board.

E’ inoltre noto che il substrato di tipo LGA/BGA è coperto di piste di strati materiali conduttivi (solitamente rame), tra loro isolate da strati di materiale isolante o dielettrico. Fori conduttivi, chiamati "vias", tipicamente sono realizzati attraverso gli strati isolanti secondo un orientamento verticale riguardo agli strati conduttivi, per formare percorsi conduttivi fra piste conduttive presenti su strati isolanti differenti. It is also known that the LGA / BGA type substrate is covered with tracks of conductive material layers (usually copper), isolated from each other by layers of insulating or dielectric material. Conductive holes, called "vias", are typically made through the insulating layers according to a vertical orientation with respect to the conductive layers, to form conductive paths between conductive tracks present on different insulating layers.

Un primo esempio di realizzazione di questo tipo di dispositivo a sistema micro-elettro-meccanico (MEMS) realizzato su un substrato LGA/BGA e successivamente incapsulato in un package è mostrato con riferimento alla figura 1. A first example of embodiment of this type of micro-electro-mechanical system (MEMS) device made on an LGA / BGA substrate and subsequently encapsulated in a package is shown with reference to Figure 1.

Su un substrato 1, di tipo LGA/BGA, avente una superfìcie superiore 2 ed una superfìcie inferiore 3 viene incollato un dispositivo MEMS 4 comprendente una piastrina di silicio avente una superficie attiva 5 ed una superficie non attiva 6 opposta alla superficie attiva 5. In particolare, nella piastrina di silicio, in corrispondenza della superficie attiva 5, è integrata una membrana 7 per realizzare un sensore di pressione. A MEMS device 4 comprising a silicon chip having an active surface 5 and an inactive surface 6 opposite the active surface 5 is glued onto a substrate 1, of the LGA / BGA type, having an upper surface 2 and a lower surface 3. in particular, in the silicon plate, in correspondence with the active surface 5, a membrane 7 is integrated to form a pressure sensor.

La superficie non attiva 5 della piastrina di silicio viene incollata alla una superficie superiore 2 del substrato 1 . The non-active surface 5 of the silicon chip is glued to an upper surface 2 of the substrate 1.

La superficie attiva 5 è quindi connessa elettricamente al substrato 1 mediante un filo conduttore 8, ad esempio mediante la tecnica Convenzionale di wire-bonding. The active surface 5 is then electrically connected to the substrate 1 by means of a conductive wire 8, for example by means of the conventional wire-bonding technique.

Un cappuccio 9 provvisto di un’apertura 9a viene quindi sovrapppsto al dispositivo MEMS 4 e alle connessioni elettriche 9 e fissato alla superficie superiore 2 del substrato 1 in modo da proteggere il dispositivo MEMS 4. A cap 9 provided with an opening 9a is then superimposed on the MEMS device 4 and the electrical connections 9 and fixed to the upper surface 2 of the substrate 1 in order to protect the MEMS device 4.

La presenza dell’apertura 9a consente al dispositivo MEMS 4 di comunicare con l’ambiente esterno al cappuccio 9, per rilevare variazioni di fluidi come ad esempio aria o acqua. The presence of the opening 9a allows the MEMS device 4 to communicate with the environment outside the cap 9, to detect changes in fluids such as air or water.

Un secondo esempio di realizzazione di questo tipo di dispositivo a sistema micro-elettro-meccanico (MEMS) realizzato su un substrato LGA/BGA e successivamente incapsulato in un package è mostrato con riferimento alla figura 2. A second example of embodiment of this type of micro-electro-mechanical system (MEMS) device made on an LGA / BGA substrate and subsequently encapsulated in a package is shown with reference to Figure 2.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al package descritto con riferimento alla figura 1 verranno attribuiti gli stessi riferimenti numerali. Elements that are structurally and functionally identical with respect to the package described with reference to Figure 1 will be given the same numerical references.

In tale forma di realizzazione il dispositivo MEMS 4 comunica con l’ambiente esterno mediante un’apertura la realizzata in una porzione del substrato 1 fisicamente collegata con il dispositivo MEMS, mentre il cappuccio 9 è completamente chiuso. In this embodiment, the MEMS device 4 communicates with the external environment through an opening la made in a portion of the substrate 1 physically connected with the MEMS device, while the cap 9 is completely closed.

Pur vantaggiosa sotto vari aspetti, queste soluzione presenta l’inconveniente che il cappuccio 9 deve essere appositamente fabbricato e fissato alla superficie superiore 2 del substrato 1. While advantageous under various aspects, this solution has the drawback that the cap 9 must be specially manufactured and fixed to the upper surface 2 of the substrate 1.

Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello' di escogitare un package, in particolare per dispositivi MEMS, avente (Caratteristiche strutturali e funzionali tali da consentire evitare la costruzione di cappucci superando gli inconvenienti che tuttora limitane) i package realizzati secondo l'arte nota. The technical problem underlying the present invention is that of devising a package, in particular for MEMS devices, having (Structural and functional characteristics such as to allow avoiding the construction of caps overcoming the drawbacks that still limit them) the packages made according to known art.

Sommario dellinvenzione Summary of the invention

L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di realizzare un package, in particolare per dispositivi MEMS, completamente realizzato per stampaggio. The solution idea underlying the present invention is that of realizing a package, in particular for MEMS devices, completely made by molding.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico è risolto da un package che comprende: Based on this solution idea, the technical problem is solved by a package that includes:

- un substrato provvisto di un’apertura passante, - a substrate provided with a through opening,

- un dispositivo MEMS comprendente una superficie attiva in cui è integrata una porzione di detto dispositivo MEMS sensibile a variazioni chimico /fisiche di un fluido; - a MEMS device comprising an active surface in which a portion of said MEMS device sensitive to chemical / physical variations of a fluid is integrated;

il package essendo caratterizzato dal fatto che detta superficie attiva di detto dispositivo MEMS è affacciata a detto substrato ed è con esso in relazione distanziata, detta porzione sensibile essendo allineata a detta apertura, e dal fatto di comprendere inoltre: the package being characterized in that said active surface of said MEMS device faces said substrate and is in spaced relationship with it, said sensitive portion being aligned with said opening, and by further comprising:

- un involucro protettivo, che ingloba detto dispositivo MEMS e detto substrato, lasciando esposta almeno detta porzione sensibile di detto dispositivo MEMS per mezzo di detta apertura passante di detto substrato. - a protective casing, which incorporates said MEMS device and said substrate, leaving at least said sensitive portion of said MEMS device exposed by means of said through opening of said substrate.

Il problema tecnico è altresì risolto da un package che comprende: The technical problem is also solved by a package that includes:

- un substrato comprendete un nucleo isolante, - a substrate comprising an insulating core,

- un circuito integrato comprendente una superficie attiva; il package essendo caratterizzato dal fatto che detta superficie attiva di detto circuito integrato è affacciata a detto substrato ed è con esso in relazione distanziata, e dal fatto di comprendere inoltre: - an integrated circuit comprising an active surface; the package being characterized by the fact that said active surface of said integrated circuit faces said substrate and is in spaced relationship with it, and by the fact that it further comprises:

- un involucro protettivo, che ingloba detto circuito integrato e detto substrato, e dal fatto che - a protective casing, which incorporates said integrated circuit and said substrate, and by the fact that

via conduttive sono aggettanti rispetto a detto nucleo isolante in corrispondenza di una superficie superiore di detto substrato affacciata a detta superficie attiva di detto circuito integrato, detta superficie superiore essendo libera da strati di mascheratura, la connessione elettrica tra detto circuito integrato e dette via conduttive avvenendo per interposizione di uno strato di materiale di connessione. conductive paths are projecting with respect to said insulating core at an upper surface of said substrate facing said active surface of said integrated circuit, said upper surface being free from masking layers, the electrical connection between said integrated circuit and said conductive paths occurring by interposition of a layer of connection material.

E’ inoltre previsto un metodo per proteggere package che comprehdono un substrato provvisto di un’apertura passante, ed almeno un dispositivo MEMS comprendente una superficie attiva in cui è integrata una porzione di detto dispositivo MEMS sensibile a variazioni chimico /fisiche di un fluido, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi : A method is also provided for protecting packages comprising a substrate provided with a through opening, and at least one MEMS device comprising an active surface in which a portion of said MEMS device sensitive to chemical / physical variations of a fluid is integrated, characterized by understanding the following steps:

- formare su detta porzione sensibile uno strato di protezione che riempie almeno parzialmente detta apertura passante, - forming on said sensitive portion a protective layer which at least partially fills said through opening,

- formare un involucro protettivo, che ingloba detto dispositivo MEMS e detto substrato, lasciando esposto detto strato di protezione, - rimuovere detto strato di protezione in modo che detto involucro protettivo lasci esposta almeno detta porzione sensibile di detto dispositivo MEMS per mezzo di detta apertura di detto substrato. - forming a protective casing, which incorporates said MEMS device and said substrate, leaving said protective layer exposed, - removing said protective layer so that said protective casing leaves at least said sensitive portion of said MEMS device exposed by means of said opening of said substrate.

Le caratteristiche ed i vantaggi dei package ecL del metodo secondq l'invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un suo esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati. The characteristics and advantages of the ECL packages of the method according to the invention will result from the description, given below, of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example with reference to the attached drawings.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

In tali disegni: In such drawings:

- la figura 1 è una vista in sezione di una prima forma di realizzazione di package per dispositivi MEMS di tipo noto, Figure 1 is a sectional view of a first embodiment of packages for MEMS devices of known type,

- la figura 2 è una vista in sezione di una seconda forma di realizzazione di package per dispositivi MEMS di tipo noto, Figure 2 is a sectional view of a second embodiment of packages for MEMS devices of a known type,

- la figura 3 è una vista in sezione di una prima forma di realizzazione di package per dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 3 is a sectional view of a first embodiment of packages for MEMS devices according to the invention,

- la figura 4 è una vista in sezione di una seconda forma di realizzazione di package per dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 4 is a sectional view of a second embodiment of packages for MEMS devices according to the invention,

- la figura 5 è una vista in sezione di una terza forma di realizzazione di package per dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 5 is a sectional view of a third embodiment of packages for MEMS devices according to the invention,

- le figure da 6 a 8 mostrano possibili applicazioni del package per dispositivi MEMS di figura 3, - Figures 6 to 8 show possible applications of the package for MEMS devices of Figure 3,

- le figure da 9 a 11 mostrano possibili applicazioni del package per dispositivi MEMS di figura 4, - Figures 9 to 11 show possible applications of the package for MEMS devices of Figure 4,

- le figure da 12 a 15 mostrano vista in sezione di package per dispositivi MEMS realizzati secondo l’invenzione, durante alcune fasi di fabbricazione di una prima forma di realizzazione di un metodo di protezione secondo l’invenzione, - Figures 12 to 15 show a sectional view of packages for MEMS devices made according to the invention, during some manufacturing steps of a first embodiment of a protection method according to the invention,

- le figure da 16 a 18 mostrano vista in sezione di package per dispositivi MEMS realizzati secondo l’invenzione, durante alcune fasi di fabbricazione di una seconda forma di realizzazione di un metodo di protezione secondo l’invenzione, - Figures 16 to 18 show a sectional view of packages for MEMS devices made according to the invention, during some manufacturing steps of a second embodiment of a protection method according to the invention,

- le figure da 19 a 22 mostrano vista in sezione di package per dispositivi MEMS realizzati secondo l’invenzione, durante alcune fasi di fabbricazione di una variante della prima forma di realizzazione di un metodo di protezione secondo l’invenzione. - Figures 19 to 22 show a sectional view of packages for MEMS devices made according to the invention, during some manufacturing steps of a variant of the first embodiment of a protection method according to the invention.

Descrizione dettagliata Detailed description

Con riferimento a figura 3, viene illustrata una prima forma di realizzazione di un package 10 per dispositivi MEMS secondo l’invenzione che comprende un substrato 11, ad esempio di tipo LGA/BGA. With reference to Figure 3, a first embodiment of a package 10 for MEMS devices according to the invention is illustrated which comprises a substrate 11, for example of the LGA / BGA type.

Un substrato convenzione di tipo LGA/BGA, come quello mostrato in figura 3, comprende un nucleo isolante 12 di un materiale polimerico (per esempio, resina della triazine e di bismaleimide (BT)) ed è rivestito da strati 13 metallici, ad esempio di rame. Piste conduttive vengono conformate negli strati metallici 13, e sono indicate, di seguito, con lo stesso numero di riferimento degli strati metallici 13. A convention substrate of the LGA / BGA type, such as that shown in Figure 3, comprises an insulating core 12 of a polymeric material (for example, triazine and bismaleimide (BT) resin) and is coated with metallic layers 13, for example of copper. Conductive tracks are formed in the metal layers 13, and are indicated below with the same reference number as the metal layers 13.

Il numero di strati isolanti alternati a strati conduttivi che possono essere usati in un substrato convenzione di tipo LGA/BGA può variare da 2 a 4. The number of insulating layers alternating with conductive layers that can be used in a convention substrate of the LGA / BGA type can vary from 2 to 4.

Le piste conduttive 13 presenti su una superficie superiore 14 ed una Superficie inferiore 15 del substrato 11 sono rivestite da uno strato 16 di mascheratura per evitare l’ossidazione delle piste conduttive 13 stesse. The conductive tracks 13 present on an upper surface 14 and a lower surface 15 of the substrate 11 are coated with a masking layer 16 to avoid oxidation of the conductive tracks 13 themselves.

Per un substrato I l a due strati LGA/BGA, illustrato in figura 3, i valóri standard di spessore totale sono compresi tra 200 - 300 gm, lo spessore del nucleo isolante 12 è compreso tra 100 gm e 200 μιη, lo spessore di ogni strato metallico 13 è compreso tra 12-28 μιη, mentre lo spessore dello strato 16 della mascheratura è di circa 25 gm. For a two-layer LGA / BGA substrate 11, illustrated in Figure 3, the standard values of total thickness are between 200 - 300 gm, the thickness of the insulating core 12 is between 100 gm and 200 μιη, the thickness of each layer metal 13 is between 12-28 μιη, while the thickness of the layer 16 of the masking is about 25 gm.

Fori conduttivi passanti 17, denominati vias conduttive, sono realizzati all’intemo del nucleo isolante 12 per fornire i collegamenti elettrici fra piste conduttive 13 formate su superfici diverse del substrato 11 ed, ad esempio, hanno un diametro compreso tra 100 -200 gm. Through conductive holes 17, called conductive vias, are made inside the insulating core 12 to provide electrical connections between conductive tracks 13 formed on different surfaces of the substrate 11 and, for example, have a diameter between 100 -200 gm.

I substrati 11 convenzionali LGA sono provvisti sulla superficie superiore 14 e superficie inferiore 15 del substrato 11, di piazzole 18 di contatto elettrico, o "land" conduttive, che non sono rivestite dallo strato 16 di mascheratura. Tali land conduttive 18 sono elettricamente collegate alle piste conduttive 13 e possono essere organizzate in una configurazione griglia. The conventional LGA substrates 11 are provided on the upper surface 14 and lower surface 15 of the substrate 11 with conductive electrical contact pads 18, which are not coated by the masking layer 16. Such conductive lands 18 are electrically connected to the conductive tracks 13 and can be organized in a grid configuration.

II substrato 1 1 è inoltre provvisto di una apertura passante 19, avente un’ampiezza A ad esempio compresa tra 300 ed 500 gm. The substrate 11 is also provided with a through opening 19, having an amplitude A for example between 300 and 500 gm.

Il package 10 per dispositivi MEMS secondo l’invenzione comprepde inoltre un dispositivo MEMS 20 comprendente una piastrina, ad esempio di silicio, avente una superficie non attiva 21 ed una superficie attiva 22 opposta alla superficie non attiva 21. Vantaggiosamente, nella piastrina di silicio, in corrispondenza della superficie attiva 22, è integrata una porzione sensibile 23 di dispositivo MEMS 20. In particolare, il dispositivo MEMS 20 è un sensore in cui la porzione 23 è sensibile a variazioni chimiche e-/ o fisiche di un fluido presente all’esterno del package 10. The package 10 for MEMS devices according to the invention also comprises a MEMS device 20 comprising a die, for example of silicon, having an inactive surface 21 and an active surface 22 opposite the inactive surface 21. Advantageously, in the silicon die, in correspondence with the active surface 22, a sensitive portion 23 of the MEMS device 20 is integrated. In particular, the MEMS device 20 is a sensor in which the portion 23 is sensitive to chemical and / or physical variations of a fluid present outside of package 10.

Vantaggiosamente, il dispositivo MEMS 20 è un sensore di pressione, di flusso, gas, pH, o chimico in genere. Advantageously, the MEMS device 20 is a pressure, flow, gas, pH, or chemical sensor in general.

Secondo l’invenzione, la superficie attiva 22 del dispositivo MEMS 20 è affacciata alla superficie superiore 14 del substrato I l e con essa in relazione distanziata ed inoltre la porzione sensibile 23 è allineata; all’apertura passante 19. According to the invention, the active surface 22 of the MEMS device 20 faces the upper surface 14 of the substrate 11 and with it in a spaced relationship and also the sensitive portion 23 is aligned; at the through opening 19.

Per cui la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20 interagisce il fluido attraverso l’apertura passante 19. Therefore the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 interacts with the fluid through the through opening 19.

Inoltre la porzione perimetrale della superficie attiva 22 del dispositivo MEMS 20 è provvista di piazzole 24 di connessione per la connessione elettrica alle land conduttive 18 presenti sulla superficie superiore 14, mediante connessioni elettriche 25, ad esempio solder bump. Furthermore, the perimeter portion of the active surface 22 of the MEMS device 20 is provided with connection pads 24 for the electrical connection to the conductive lands 18 present on the upper surface 14, by means of electrical connections 25, for example solder bump.

Vantaggiosamente, i bump 25 sono di materiale comprendente leghe saldanti, o materiale polimerico conduttivo oppure sono cresciuti elettroliticamente. I bump 25 possono essere formati sia sulle piazzole 24 del dispositivo MEMS 20 che sulle land conduttive 18 presenti sulla superficie superiore 14 del substrato 11. Advantageously, the bumps 25 are of material comprising solder alloys, or conductive polymeric material or are electrolytically grown. The bumps 25 can be formed both on the pads 24 of the MEMS device 20 and on the conductive lands 18 present on the upper surface 14 of the substrate 11.

Vantaggiosamente, prima di realizzare i bump 25 sul dispositivo MEMS 20, uno strato di UBM (Under Bump Metallization) viene realizzato sulle piazzole 24 del dispositivo MEMS 20. Advantageously, before forming the bumps 25 on the MEMS device 20, a layer of UBM (Under Bump Metallization) is formed on the pads 24 of the MEMS device 20.

Vantaggiosamente, prima di realizzare i bump 25 sul substrato 12, uno strato di UBM (Under Bump Metallization) viene realizzato sulle land conduttive 18. Advantageously, before making the bumps 25 on the substrate 12, a layer of UBM (Under Bump Metallization) is made on the conductive lands 18.

Secondo l’invenzione, il dispositivo MEMS 20 è montato elettricamente sul substrato 11 mediante il noto metodo di assemblaggio “flip-chip”. According to the invention, the MEMS device 20 is electrically mounted on the substrate 11 by means of the known "flip-chip" assembly method.

Ancora secondo l’invenzione, il package 10 secondo l’invenzione comprende un involucro protettivo 26, realizzato per stampaggio, che ingloba dispositivo MEMS 20 e il substrato 11, lasciando esposta la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20 per mezzo dall’apertura passante 19 del substrato 11. Still according to the invention, the package 10 according to the invention comprises a protective casing 26, made by molding, which incorporates the MEMS device 20 and the substrate 11, leaving the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 exposed by means of the through opening 19 substrate 11.

Vantaggiosamente, viene lasciata esposta anche la superficie inferiorei 15 del substrato 11. Advantageously, the lower surface 15 of the substrate 11 is also left exposed.

In altre parole, il dispositivo MEMS 20 è racchiuso nell’involucro protettivo 26. In other words, the MEMS device 20 is enclosed in the protective casing 26.

Vantaggiosamente, uno strato di riempimento 27 (underfiller) è presehte in un’area 28 che circonda la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20 in modo da inglobare le connessioni elettriche 25 ed irrobpstire meccanicamente il package 10 nella zona di connessione tra il dispositivo MEMS 20 e il substrato 11. Advantageously, a filling layer 27 (underfiller) is taken in an area 28 that surrounds the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 so as to incorporate the electrical connections 25 and mechanically strengthen the package 10 in the connection area between the MEMS device 20 and substrate 11.

Vantaggiosamente, lo strato di riempimento 27 è di una resina epossidica caricata con particelle di materiale inerte. Advantageously, the filling layer 27 is of an epoxy resin loaded with particles of inert material.

Vantaggiosamente, lo strato di riempimento 27 presenta un profilo rastremato cioè la sua sezione trasversale aumenta avvicinandosi alla superficie superiore 14 del substrato 11. Advantageously, the filling layer 27 has a tapered profile, i.e. its cross section increases as it approaches the upper surface 14 of the substrate 11.

Nulla vieta che lo strato di riempimento 27 ricopra almeno parzialmente anche il bordo 20a del dispositivo MEMS 20. There is nothing to prevent the filling layer 27 from covering at least partially also the edge 20a of the MEMS device 20.

Vantaggiosamente, lo strato di riempimento 27 isola completamente la porzione sensibile 23 dall’involucro protettivo 26, ed in partipolare protegge la porzione sensibile 23 durante la fase di fabbricazione, mediante stampaggio, dell’involucro protettivo 26 evitande» che la resina di stampaggio riempia il buco del substrato o contamipi la porzione sensibile 23. Advantageously, the filling layer 27 completely isolates the sensitive portion 23 from the protective casing 26, and in particular protects the sensitive portion 23 during the manufacturing step, by molding, of the protective casing 26, preventing the molding resin from filling the hole in the substrate or contaminate the sensitive portion 23.

In modo noto infatti, la formazione dell’involucro protettivo 26 prevede l’introduzione, all’interno di una cavità di uno stampo, del substrato 11 sul quale è montato il dispositivo MEMS 20 ed in cui lo strato di riempimento 27 è stato dispensato ad esempio per capillarità tra la superficie attiva 22 del dispositivo MEMS 20 e la superficie superiori 14 del substrato 11. In fact, in a known way, the formation of the protective envelope 26 provides for the introduction, inside a cavity of a mold, of the substrate 11 on which the MEMS device 20 is mounted and in which the filling layer 27 has been dispensed to for example by capillarity between the active surface 22 of the MEMS device 20 and the upper surface 14 of the substrate 11.

Nella cavità di stampo quindi e' prevista l'iniezione ad alta temperatura di un materiale elettricamente isolante allo stato fuso, che costituira il corpo plastico dell’involucro protettivo 26. Questo materiale e' tipicamente una resina sintetica, ad esempio resina epossidica. In the mold cavity, therefore, the injection at high temperature of an electrically insulating material in the molten state is envisaged, which constitutes the plastic body of the protective casing 26. This material is typically a synthetic resin, for example epoxy resin.

La fase di stampaggio propriamente detta comporta l'iniezione della resina nella cavità dello stampo. A tale fase viene quindi fatta seguire una fase di raffreddamento per completare l’involucro protettivo 26. The actual molding step involves the injection of the resin into the mold cavity. This phase is then followed by a cooling phase to complete the protective envelope 26.

Come detto per evitare che la resina danneggi la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20 durante la fase di iniezione, secondo l’invenzione viene previsto, tra la superficie superiore 3 del substrato 2 e la superficie attiva 8, lo strato di riempimento 27 che circonda completamente almeno la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20. As said, in order to prevent the resin from damaging the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 during the injection phase, according to the invention, between the upper surface 3 of the substrate 2 and the active surface 8, the filling layer 27 which surrounds completely at least the sensitive portion 23 of the MEMS device 20.

Una seconda forma di realizzazione del package secondo l’invenzione è mostrata con riferimento alla figura 4. A second embodiment of the package according to the invention is shown with reference to Figure 4.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al package descritto con riferimento alla figura 3 verranno attribuiti gli stessi riferimenti numerali. Elements that are structurally and functionally identical with respect to the package described with reference to Figure 3 will be given the same numerical references.

In particolare il package IOa comprende un substrato 11 provvisto di un’apertura 19 passante ed un dispositivo MEMS 20 comprendente una superficie attiva 22 in cui è integrata una porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20; In particular, the package 10a comprises a substrate 11 provided with a through opening 19 and a MEMS device 20 comprising an active surface 22 in which a sensitive portion 23 of the MEMS device 20 is integrated;

Secondo l’invenzione la superficie attiva 22 del dispositivo MEMS 20 è affacciata al substrato 11 ed è con esso in relazione distanziata, la porzione sensibile 23 essendo allineata alla apertura passante 19. According to the invention, the active surface 22 of the MEMS device 20 faces the substrate 11 and is with it in a spaced relationship, the sensitive portion 23 being aligned with the through opening 19.

In questa seconda forma di realizzazione, la superficie 14 del substrato 11 è completamente priva dello strato 16 di mascheratura e per cui le vias 17 conduttive sono aggettanti rispetto al nucleo isolante 12, ad esempio, di circa 30-35 gm. In this second embodiment, the surface 14 of the substrate 11 is completely devoid of the masking layer 16 and therefore the conductive vias 17 protrude with respect to the insulating core 12, for example, by about 30-35 gm.

Inoltre la porzione perimetrale della superficie attiva 22 del dispositivo MEMS 20 è provvista di piazzole 24 di connessione per la connessione elettrica alle vias conduttive 17 mediante interposizione di uno strato di materiale connessione 29, come ad esempio l’ACP (Anisotropic Conductive Paste), la NCP (Not Conductive Paste), il ACF (Anisotropie Conductive Tape), il NCF (Not Conductive Tape) Il package IOa comprende inoltre un involucro protettivo 26a, che ingloba il dispositivo MEMS 20 e il substrato 20, lasciando esposta almeno la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20, e l’apertura passante 19 del substrato 11. Furthermore, the perimeter portion of the active surface 22 of the MEMS device 20 is provided with connection pads 24 for the electrical connection to the conductive vias 17 by interposing a layer of connection material 29, such as for example the ACP (Anisotropic Conductive Paste), the NCP (Not Conductive Paste), ACF (Anisotropie Conductive Tape), NCF (Not Conductive Tape) Package 10a also includes a protective casing 26a, which incorporates the MEMS device 20 and the substrate 20, leaving at least the sensitive portion 23 exposed of the MEMS device 20, and the through opening 19 of the substrate 11.

Vantaggiosamente, viene lasciata esposta anche la superficie inferiori 15 del substrato 11 . Advantageously, the lower surface 15 of the substrate 11 is also left exposed.

Vantaggiosamente, lo strato di materiale connessione 29 circonda completamente almeno la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20. Advantageously, the layer of connection material 29 completely surrounds at least the sensitive portion 23 of the MEMS device 20.

Vantaggiosamente, lo strato di materiale connessione 29 isola completamente la porzione sensibile 23 dall’involucro protettivo 26, ed in particolare protegge la porzione sensibile 23 durante la fase di fabbricazione dell’involucro protettivo 26, mediante stampaggio, in modo che questa porzione sensibile 23 rimanga libera. Advantageously, the layer of connection material 29 completely isolates the sensitive portion 23 from the protective casing 26, and in particular protects the sensitive portion 23 during the manufacturing step of the protective casing 26, by molding, so that this sensitive portion 23 remains free.

Vantaggiosamente, lo strato di materiale connessione 29 presenta un profilo rastremato cioè la sua sezione trasversale aumenta awicinapdosi alla superficie superiore 14 del substrato 11. Advantageously, the layer of connection material 29 has a tapered profile, i.e. its cross section increases approaching the upper surface 14 of the substrate 11.

Vantaggiosamente, secondo questa seconda forma di realizzazione del package IOa secondo l’invenzione, per realizzare la connessione elettrica tra il dispositivo MEMS 20 ed il substrato 11, non è necessario effettuare alcuna connessione mediante wire bonding o predepositare le sfere di lega saldante (bump) sul dispositivo. Inoltre non è necessario nessun UBM sulle vias conduttive 17 ed è possibile chiudere il package IOa con un involucro protettivo secondo i processi standard di stampaggio. Advantageously, according to this second embodiment of the package 10a according to the invention, to make the electrical connection between the MEMS device 20 and the substrate 11, it is not necessary to make any connection by wire bonding or to pre-deposit the solder spheres (bump) on the device. Furthermore, no UBM is required on the conductive vias 17 and it is possible to close the package 10a with a protective wrapping according to standard molding processes.

Una terza forma di realizzazione del package secondo l’invenzione è mostrata con riferimento alla figura 5. A third embodiment of the package according to the invention is shown with reference to Figure 5.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al package descritto con riferimento alle figure 3 e 4 verranno attribuiti gli stessi riferimenti numerali. Elements that are structurally and functionally identical with respect to the package described with reference to Figures 3 and 4 will be given the same numerical references.

In particolare il package 10b comprende un substrato 11 provviste di un’apertura 19 passante e comprende un nucleo isolante 12 rivestito da strati 13 metallici in cui sono realizzate piste conduttive 13. In particular, the package 10b comprises a substrate 11 provided with a through opening 19 and comprises an insulating core 12 covered with metal layers 13 in which conductive tracks 13 are made.

Le piste conduttive 13 presenti su una superficie superiore 14 ed una superficie inferiore 15 del substrato 11 sono quindi rivestite da una strato 16 di mascheratura. The conductive tracks 13 present on an upper surface 14 and a lower surface 15 of the substrate 11 are therefore coated with a masking layer 16.

Land conduttive 18, che non sono rivestite dallo strato 16 di mascheratura e sono in collegamento elettrico con piste conduttive 13, sono previste sulla superficie superiore 14 e superficie inferiore 15 del substrato 11. Conductive lands 18, which are not coated by the masking layer 16 and are in electrical connection with conductive tracks 13, are provided on the upper surface 14 and lower surface 15 of the substrate 11.

Il package 10b per dispositivi MEMS secondo l’invenzione comprende inoltre un dispositivo MEMS 20 comprendente una piastrina, ad esempio di silicio, avente una superficie non attiva 21 ed una superficie attiva 22 opposta alla superficie non attiva 21. Vantaggiosamente, nella piastrina di silicio, in corrispondenza della superficie attiva 22, è integrata una porzione sensibile 23 di dispositivo MEMS 20. In particolare, il dispositivo MEMS 20 è un sensore in cui la porzione 23 è sensibile a variazioni chimiche e/o fisiche di un fluido presente all’esterno del package 10. The package 10b for MEMS devices according to the invention further comprises a MEMS device 20 comprising a die, for example of silicon, having an inactive surface 21 and an active surface 22 opposite the inactive surface 21. Advantageously, in the silicon die, in correspondence with the active surface 22, a sensitive portion 23 of the MEMS device 20 is integrated. In particular, the MEMS device 20 is a sensor in which the portion 23 is sensitive to chemical and / or physical variations of a fluid present outside the package 10.

Secondo l’invenzione, la superficie attiva 22 del dispositivo MEMS 20 è affacciata, alla superficie superiore 14 del substrato 11 e con essa in relazione distanziata e la porzione sensibile 23 è allineata a l’apertura passante 19. According to the invention, the active surface 22 of the MEMS device 20 faces the upper surface 14 of the substrate 11 and with it in a spaced relationship and the sensitive portion 23 is aligned with the through opening 19.

Inoltre la porzione perimetrale della superficie attiva 22 del dispositjvo MEMS 20 è provvista di piazzole 24 di connessione per la connessione elettrica alle land conduttive 18 della superficie superiore 14, mediante interposizione di uno strato di materiale connessione 29, come ad esempio l’ACP (Anisotropie Conductive Paste), la NCP (Not Conductive Paste) o il ACF (Anisotropie Conductive Tape) e il NCF (Not Conductive Tape). Furthermore, the perimeter portion of the active surface 22 of the MEMS device 20 is provided with connection pads 24 for the electrical connection to the conductive lands 18 of the upper surface 14, by means of the interposition of a layer of connection material 29, such as the ACP (Anisotropy Conductive Paste), NCP (Not Conductive Paste) or ACF (Anisotropie Conductive Tape) and NCF (Not Conductive Tape).

II package 10b comprende inoltre un involucro protettivo 26b, che ingloba il dispositivo MEMS 2G e il substrato 11, lasciando esposta almeno [la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20, e l’apertura passante 19 del substrato 11. The package 10b also comprises a protective casing 26b, which incorporates the MEMS device 2G and the substrate 11, leaving exposed at least [the sensitive portion 23 of the MEMS device 20, and the through opening 19 of the substrate 11.

Vantaggiosamente, viene lasciata esposta anche la superficie inferiore 15 del substrato 1 1. Advantageously, the lower surface 15 of the substrate 11 is also left exposed.

Vantaggiosamente, lo strato di materiale connessione 29 isola completamente la porzione sensibile 23 dall’involucro protettivo 26, ed in partitolare protegge la porzione sensibile 23 durante la fase di fabbricazione dell’involucro protettivo 26, mediante stampaggio, in modo che questa porzione sensibile 23 rimanga libera. Advantageously, the layer of connection material 29 completely isolates the sensitive portion 23 from the protective casing 26, and in particular protects the sensitive portion 23 during the manufacturing step of the protective casing 26, by molding, so that this sensitive portion 23 remains free.

Vantaggiosamente, lo strato di materiale connessione 29 presenta un profilo rastremato cioè la sua sezione trasversale aumenta avvicinandosi alla superficie superiore 14 del substrato 11. Advantageously, the layer of connection material 29 has a tapered profile, i.e. its cross section increases as it approaches the upper surface 14 of the substrate 11.

Con riferimento alla figura 6, viene mostrato il package 10 di figura in cui un circuito integrato 30 è montato sul substrato 11 affiancato al dispositivo MEMS 20, ed è fissato al substrato 11 ad esempio mediante uno strato saldante. With reference to figure 6, the package 10 of figure is shown in which an integrated circuit 30 is mounted on the substrate 11 side by side with the MEMS device 20, and is fixed to the substrate 11 for example by means of a soldering layer.

Il circuito integrato 30 è connesso elettricamente ad ulteriori land cbnduttive 18 presenti al substrato 11 mediante ulteriori connessioni elettriche 3 1 . The integrated circuit 30 is electrically connected to further conductive lands 18 present in the substrate 11 by means of further electrical connections 31.

L’involucro protettivo 26, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 20, lo strato di riempimento 27, il circuito integrato 30 con |le ulteriori connessioni elettriche 31 e il substrato 11, lasciando esposta la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20, e l’apertura passante 19 del substrato 11. The protective casing 26, made by molding, incorporates the MEMS device 20, the filling layer 27, the integrated circuit 30 with the further electrical connections 31 and the substrate 11, leaving the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 exposed, and the through opening 19 of the substrate 11.

Con riferimento alla figura 7, viene mostrato il package 10 di figura 3 in cui un circuito integrato 30 è montato sulla superficie non attiva 21 del dispositivo MEMS 20. With reference to Figure 7, the package 10 of Figure 3 is shown in which an integrated circuit 30 is mounted on the non-active surface 21 of the MEMS device 20.

Il circuito integrato 30 è connesso elettricamente ad ulteriori land cbnduttive 18 presenti al substrato 11 mediante ulteriori connessioni elettriche 3 1. The integrated circuit 30 is electrically connected to further conductive lands 18 present in the substrate 11 by means of further electrical connections 31.

L’involucro protettivo 26, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 20, lo strato di riempimento 27, il circuito integrato 30 con le ulteriori connessioni elettriche 31 e il substrato 11, lasciando esposta la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20, e l’apertura passante 19 del substrato 11. The protective casing 26, made by molding, incorporates the MEMS device 20, the filling layer 27, the integrated circuit 30 with the further electrical connections 31 and the substrate 11, leaving exposed the sensitive portion 23 of the MEMS device 20, and the through opening 19 of the substrate 11.

Vantaggiosamente, viene lasciata esposta anche la superfìcie inferiore 15 del substrato 11. Advantageously, the lower surface 15 of the substrate 11 is also left exposed.

Con riferimento alla figura 8, viene mostrato il package 10 di figura 3 in cui un circuito integrato 30 è montato sul substrato 1 affiancaito al dispositivo MEMS 20, e fissato ad substrato 11. In particolare il circuito integrato 30 è provvisto di piazzole di contatto 32 per la Connessione elettrica con ulteriori land conduttive 18 presenti sulla superficie superiore 14, mediante connessioni elettriche 33, ad esempio bump. With reference to Figure 8, the package 10 of Figure 3 is shown in which an integrated circuit 30 is mounted on the substrate 1 next to the MEMS device 20, and fixed to the substrate 11. In particular, the integrated circuit 30 is provided with contact pads 32 for the electrical connection with further conductive lands 18 present on the upper surface 14, by means of electrical connections 33, for example bump.

Uno strato di riempimento 34 (underfiller) ingloba le connesCioni elettriche 33. In altre parole il circuito integrato 30 viene collegato elettricamente al substrato così come è collegato il dispositivo MEMS 20. Vantaggiosamente, la formazione delle connessioni elettriche 25, 33 e dello strato di riempimento 27, 34 viene effettuata contemporaneamente e con gli stessi materiali. A filling layer 34 (underfiller) incorporates the electrical connections 33. In other words, the integrated circuit 30 is electrically connected to the substrate just as the MEMS device 20 is connected. Advantageously, the formation of the electrical connections 25, 33 and of the filling layer 27, 34 is carried out simultaneously and with the same materials.

L’involucro protettivo 26, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 20, lo strato di riempimento 27, il circuito integrato 30 con le connessioni elettriche 31 e il substrato 11 , lasciando esposta la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20, e l’apertura passante 19 del substrato 11. The protective casing 26, made by molding, incorporates the MEMS device 20, the filling layer 27, the integrated circuit 30 with the electrical connections 31 and the substrate 11, leaving exposed the sensitive portion 23 of the MEMS device 20, and the through opening 19 of the substrate 11.

Vantaggiosamente, viene lasciata esposta anche la superficie inferiore 15 del substrato 11. Advantageously, the lower surface 15 of the substrate 11 is also left exposed.

Con riferimento alla figura 9, viene mostrato il package IOa di figura 4 in cui un circuito integrato 30 è montato sul substrato 1 affiancato al dispositivo MEMS 20, e fissato al substrato 1 1 ad esempio mediante uno strato saldante 12a. With reference to Figure 9, the package 10a of Figure 4 is shown in which an integrated circuit 30 is mounted on the substrate 1 side by side with the MEMS device 20, and fixed to the substrate 11, for example by means of a soldering layer 12a.

II circuito integrato 30 è connesso elettricamente ad ulteriori land conduttive 18 presenti al substrato 11 mediante ulteriori connessioni elettriche 3 1. The integrated circuit 30 is electrically connected to further conductive lands 18 present in the substrate 11 by means of further electrical connections 31.

L’involucro protettivo 26a, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 20, lo strato di materiale connessione 29, il circuito integratb 30 con le ulteriori connessioni elettriche 31 e il substrato 11, lasciando esposta la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20, e l’apertura passante 19 del substrato 11. The protective casing 26a, made by molding, incorporates the MEMS device 20, the layer of connection material 29, the integrated circuit 30 with the further electrical connections 31 and the substrate 11, leaving exposed the sensitive portion 23 of the MEMS device 20, and the through opening 19 of the substrate 11.

Vantaggiosamente, viene lasciata esposta anche la superficie inferiori 15 del substrato 11. Advantageously, the lower surface 15 of the substrate 11 is also left exposed.

Con riferimento alla figura 10, viene mostrato il package IOa di figura 4 in cui un circuito integrato 30 è montato sulla superficie non attiva 2 del dispositivo MEMS 20. With reference to Figure 10, the package 10a of Figure 4 is shown in which an integrated circuit 30 is mounted on the non-active surface 2 of the MEMS device 20.

Il circuito integrato 30 è connesso elettricamente ad ulteriori land conduttive 18 presenti al substrato 11 mediante ulteriori connessioni elettriche 31. The integrated circuit 30 is electrically connected to further conductive lands 18 present in the substrate 11 by means of further electrical connections 31.

L’invo lucra protettivo 26a, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 20, lo strato di materiale connessione 29, il circuito integrato 30 con le ulteriori connessioni elettriche 31 e il substrato 11, lasciando esposta la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20, e apertura passante 19 del substrato 11. The protective envelope 26a, made by molding, incorporates the MEMS device 20, the layer of connection material 29, the integrated circuit 30 with the further electrical connections 31 and the substrate 11, leaving exposed the sensitive portion 23 of the MEMS device 20, and through opening 19 of the substrate 11.

Vantaggiosamente, viene lasciata esposta anche la superficie inferiore: 15 del substrato 1 1. Advantageously, the lower surface 15 of the substrate 11 is also left exposed.

Con riferimento alla figura 11, viene mostrato il package IOa di figura 4 in cui un circuito integrato 30a è montato sul substrato 11 affiancato al dispositivo MEMS 20. With reference to Figure 11, the package 10a of Figure 4 is shown in which an integrated circuit 30a is mounted on the substrate 11 adjacent to the MEMS device 20.

In particolare, il circuito integrato 30a comprende una prima superficie attiva 30b ed una seconda superficie attiva 30c. In particular, the integrated circuit 30a comprises a first active surface 30b and a second active surface 30c.

Secondo l’invenzione la superficie attiva 30b del circuito integrato 30a è affacciata al substrato 1 1 ed è con esso in relazione distanziata. According to the invention, the active surface 30b of the integrated circuit 30a faces the substrate 11 and is with it in a spaced relationship.

In questa forma di realizzazione, la superficie 14 del substrato 11 è completamente priva dello strato 16 di maschera tura e per cui le vias coriduttive 17 sono aggettanti rispetto al nucleo isolante 12, ad esempio, di circa 30-35 pm. In this embodiment, the surface 14 of the substrate 11 is completely devoid of the masking layer 16 and therefore the coreductive vias 17 project with respect to the insulating core 12, for example, by about 30-35 µm.

Vantaggiosamente, la porzione perimetrale della prima superficie attiva 30b è provvista di piazzole 24a di connessione per la connessione elettrica alle vias conduttive 17 mediante interposizione di uno strato di materiale connessione 29, come ad esempio l’ACP (Anisotropie Conductive Paste), la NCP (Not Conductive Paste), il ACF (Anisotropie Conductive Tape) o NCT (Not Conductive Tape). Advantageously, the perimeter portion of the first active surface 30b is provided with connection pads 24a for the electrical connection to the conductive vias 17 by interposing a layer of connection material 29, such as for example the ACP (Anisotropie Conductive Paste), the NCP ( Not Conductive Paste), the ACF (Anisotropie Conductive Tape) or NCT (Not Conductive Tape).

Il package IOa comprende inoltre un involucro protettivo 26a, che ingloba il dispositivo MEMS 20, il substrato 11 ed il circuito integrate) 30a, lasciando esposta lasciando esposta almeno la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20, e l’apertura passante 19 del substrato 1 1. The package 10a also comprises a protective casing 26a, which incorporates the MEMS device 20, the substrate 11 and the integrated circuit) 30a, leaving exposed leaving exposed at least the sensitive portion 23 of the MEMS device 20, and the through opening 19 of the substrate 1 1.

Secondo questa forma di realizzazione del package 10b secondo l’invenzione per realizzare la connessione elettrica tra il dispositivo MEMS 20 ed il circuito integrato 30a ed il substrato 11, non rendendo necessario effettuare alcuna connessione mediante wire bonding o bumping, nessun UBM sulle vias conduttive 17 ed è possibile chiuderò il package 10b con la resina secondo i processi standard di stampaggio, realizzando un processo di fabbricazione e quindi un dispositivo a basso costo. According to this embodiment of the package 10b according to the invention to make the electrical connection between the MEMS device 20 and the integrated circuit 30a and the substrate 11, making no connection necessary by wire bonding or bumping, no UBM on the conductive vias 17 and it is possible to close the package 10b with the resin according to the standard molding processes, realizing a manufacturing process and therefore a low cost device.

Nulla vieta che il circuito integrato 30a venga realizzato su un substrato convenzionale LGA/BGA privo di aperture passanti, in cui dalla superficie superiore del substrato che si affaccia alla prima superficie attiva 30a del circuito integrato 30a, ed almeno in corrispondenza di detta superficie attiva 30a, sia stato completamente rimosso lo strato di mascheratura per cui le vias sono aggettanti rispetto il nucleo del substrato, ad esempio, di circa 30-35 pm. There is nothing to prevent the integrated circuit 30a from being made on a conventional LGA / BGA substrate without through openings, in which from the upper surface of the substrate that faces the first active surface 30a of the integrated circuit 30a, and at least in correspondence with said active surface 30a , the masking layer has been completely removed so that the vias project with respect to the core of the substrate, for example, by about 30-35 µm.

In altre parole, vantaggiosamente, la porzione CI che comprende il circuito integrato 30a può essere realizzata stand alone. In other words, advantageously, the portion C1 which comprises the integrated circuit 30a can be made stand alone.

Nulla vieta che sullo stesso substrato su cui è realizzato il circuito integrato 30a, sia presente uno strato di mascheratura che ricopre piste conduttive previste sui substrati LGA/BGA, oppure lo strato di mascheratura è rimosso dall’intero substrato, rendendo il processo di fabbricazione di questo package particolarmente economico. Nothing prevents on the same substrate on which the integrated circuit 30a is made, there is a masking layer that covers conductive tracks provided on the LGA / BGA substrates, or the masking layer is removed from the entire substrate, making the manufacturing process of this particularly economical package.

Con riferimento alle figure da 12 a 15, viene -ora descritto un primo njietodo per impedire che, in un package lOper dispositive MEMS come ad esempio quello mostrato nella figura 3, uno strato di riempimento 27, oppure la resina durante la fase di stampaggio dell’invòlucro protettivo 26, qualora lo strato di riempimento 27 non sia realizzato, possa contaminare una porzione 23 sensibile del dispositivo MEMS 20. With reference to Figures 12 to 15, a first method is now described for preventing, in a package 10 for MEMS devices such as for example that shown in Figure 3, a filling layer 27, or the resin during the molding phase of the If the filling layer 27 is not made, the protective casing 26 can contaminate a sensitive portion 23 of the MEMS device 20.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al packàge descritto con riferimento alla figura 3 verranno attribuiti gli stessi riferimenti numerali. The same numeral references will be attributed to elements that are structurally and functionally identical with respect to the package described with reference to Figure 3.

In questa prima forma di realizzazione del metodo secondo l’invenzione, uno strato di protezione 35 viene formato almeno sulla porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20 prima che esso venga connesso ad un substrato 1 1. In this first embodiment of the method according to the invention, a protective layer 35 is formed at least on the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 before it is connected to a substrate 11.

Vantaggiosamente, lo strato di protezione 35 è una pasta lavabile in acqua. Advantageously, the protection layer 35 is a water washable paste.

Vantaggiosamente, tale strato di protezione 35 è una pasta viscosa, con una viscosità compresa tra 15.000 e 17.000 cps (Centipc)ises). Advantageously, this protective layer 35 is a viscous paste, with a viscosity of between 15,000 and 17,000 cps (Centipc) ises).

Ad esempio, lo strato di protezione 35 è formato sui dispositivi MEMS 20 dopo che tali sono stati divisi (singulated) dalla fetta (wafer) di semiconduttore nella quale sono stati realizzati, come mostrato in figura 12. In npdo noto, tali dispositivi MEMS 20 sono tenuti in posizione dopo la singolazione da uno strato adesivo 36 ad esempio una pellicola adesiva. For example, the protection layer 35 is formed on the MEMS devices 20 after they have been singulated from the semiconductor wafer in which they were made, as shown in Figure 12. In known, these MEMS devices 20 they are held in position after singling by an adhesive layer 36 such as an adhesive film.

Vantaggiosamente, lo strato di protezione 35 viene formato almeno su una porzione sensibile 23 di un dispositivo MEMS 20 mediante serigrafia (stencil printing). Advantageously, the protection layer 35 is formed at least on a sensitive portion 23 of a MEMS device 20 by means of screen printing (stencil printing).

In particolare, una maschera serigrafica 37 viene formata sui dispostivi MEMS 20. Tale maschera serigrafica 37 è provvista di aperture 38 allineate centralmente alle porzioni sensibili 23 dei dispositivo MEMS 20. Vantaggiosamente, l’ampiezza Al delle aperture 38 è maggiore dell’ampiezza B delle porzioni sensibili 23. In particular, a screen printing mask 37 is formed on the MEMS devices 20. This screen printing mask 37 is provided with openings 38 centrally aligned with the sensitive portions 23 of the MEMS device 20. Advantageously, the width Al of the openings 38 is greater than the width B of the sensitive portions 23.

Ad esempio, l’ampiezza Al delle aperture 38 è pari a 0,7 pm, mentre l’ampiezza B delle porzioni sensibili 23 è pari a 0,5 pm. For example, the amplitude Al of the openings 38 is equal to 0.7 pm, while the amplitude B of the sensitive portions 23 is equal to 0.5 pm.

Lo strato protettivo viene dispensato sulla maschera serigrafica 37, quindi con una spatola 39 viene distribuito all’interno delle aperture 38. The protective layer is dispensed on the screen printing mask 37, then with a spatula 39 it is distributed inside the openings 38.

La freccia F indica la direzione ed il verso con cui si sta spostando la spatola 39. The arrow F indicates the direction and the direction in which the spatula is moving 39.

Vantaggiosamente, connessioni elettriche 25, ad esempio bump, Sono formate sui dispostivi MEMS 20, prima della formazione dello strato di protezione 35. In tal caso nella maschera serigrafica 37 sono stati ricavati alveoli 40 per alloggiare connessioni elettriche 25. Advantageously, electrical connections 25, for example bump, are formed on the MEMS devices 20, before the formation of the protection layer 35. In this case, in the silk-screen mask 37, alveoli 40 have been obtained to house electrical connections 25.

Rimossa la maschera serigrafica 27, i dispostivi MEMS 20 risultarlo coperti da un cilindro di strato di protezione 35 delle dimensioni approssimative di 0.2 x 0.6 mm che viene fatto asciugare in aria a temperatura ambiente. Once the screen printing mask 27 has been removed, the MEMS devices 20 are covered by a cylinder of protection layer 35 with an approximate size of 0.2 x 0.6 mm which is dried in air at room temperature.

I dispostivi MEMS 20 così protetti vengono assemblati sul substrato 11. In particolare, cilindro di strato di protezione 35 si impegnà con l’apertura passante 19 del substrato 11, come mostrato in figura 13. The MEMS devices 20 thus protected are assembled on the substrate 11. In particular, the protection layer cylinder 35 engages with the through opening 19 of the substrate 11, as shown in figure 13.

Secondo l’invenzione, lo strato di protezione 35 scherma la porzione 23 sensibile del dispositivo MEMS 20 durante la fase di formazione, ad esempio mediante dispensazione, di uno strato di riempimento 27, come mostrato in figura 14, oppure durante la fase di stampaggio dell’involucro protettivo 26, come mostrato in figura 15. According to the invention, the protection layer 35 shields the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 during the formation step, for example by dispensing, of a filling layer 27, as shown in Figure 14, or during the molding step of the protective casing 26, as shown in figure 15.

Con riferimento alle figure da 16 a 18, viene ora descritto un seconda metodo per impedire che, in un package 10 er dispositivi MEMS tome ad esempio quello mostrato nelle figura 3 uno strato di riempirriento 27 possa contaminare una porzione 23 sensibile del dispositivo MEMS 20. With reference to Figures 16 to 18, a second method is now described for preventing that, in a package 10 for MEMS devices such as the one shown in Figure 3, a filling layer 27 from contaminating a sensitive portion 23 of the MEMS device 20.

In questa seconda forma di realizzazione del metodo secondo l’invenzione, uno strato di protezione 35 viene formato almeno sulla porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20 dopo che esso è stato connesso un substrato 11 provvisto di un’apertura passante 19 che è allineata alla porzione 23 sensibile. In this second embodiment of the method according to the invention, a protective layer 35 is formed at least on the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 after it has been connected to a substrate 11 provided with a through opening 19 which is aligned with the portion 23 sensitive.

Vantaggiosamente, tale strato di protezione 35 è una pasta viscosa, con una viscosità compresa tra 15.000 e 17.000 cps (Centipoises) . Advantageously, this protective layer 35 is a viscous paste, with a viscosity of between 15,000 and 17,000 cps (Centipoises).

In particolare, lo strato di protezione 35 riempie l’apertura passante 19. In particular, the protection layer 35 fills the through opening 19.

Vantaggiosamente, lo strato di protezione 35 viene formato almeno su una porzione sensibile 23 di un dispositivo MEMS 20 mediante serigrafia (stencil printing), lo strato di protezione 35 essendo formato su una superficie inferiore 15 del substrato 11, quindi con una spatola β9 venendo distribuito all’interno dell’apertura passante 19. Advantageously, the protection layer 35 is formed at least on a sensitive portion 23 of a MEMS device 20 by stencil printing, the protection layer 35 being formed on a lower surface 15 of the substrate 11, then with a spatula β9 being distributed inside the through opening 19.

La freccia F indica la direzione ed il verso con cui si sta spostando la spatola 39, durante la fase di riempimento dell’apertura passante 19. The arrow F indicates the direction and the direction in which the spatula 39 is moving, during the filling phase of the through opening 19.

Durante tale fase, effettuata ad esempio mediante serigrafia, lo strato di protezione 35 tende ad allargarsi nello spazio compreso tra il dispositivo MEMS 20 ed il substrato 11. During this step, carried out for example by screen printing, the protection layer 35 tends to widen in the space between the MEMS device 20 and the substrate 11.

Vantaggiosamente, l’ampiezza C dell’apertura passante 19 è calcolata in funzione dell’allargamento. Advantageously, the width C of the through opening 19 is calculated as a function of the widening.

Vantaggiosamente, l’ampiezza C dell’apertura passante 19 è pari a circa 0.5 mm e l’ampiezza D dello strato di protezione 35 a contattp con il dispositivo MEMS 20 è di circa 1 mm, mentre la distanza S tra il dispositivo MEMS 20 ed il substrato 11 è di circa 0,2 mm. Advantageously, the width C of the through opening 19 is equal to about 0.5 mm and the width D of the protection layer 35 in contact with the MEMS device 20 is about 1 mm, while the distance S between the MEMS device 20 and the substrate 11 is about 0.2 mm.

Vantaggiosamente, un elemento barriera I la è formato sul substrato 11 e circonda l’apertura passante 19. In particolare tale elemento barriera I la non contatta il dispositivo MEMS 20. Advantageously, a barrier element I la is formed on the substrate 11 and surrounds the through opening 19. In particular, this barrier element I la does not contact the MEMS device 20.

Secondo l’invenzione strato di protezione 35 scherma la porzione 23 sensibile del dispositivo MEMS 20 durante la fase di formazióne, ad esempio mediante dispensazione, di uno strato di riempimento 27, come mostrato in figura 17, oppure durante la fase di stampaggio dell’involucro protettivo 26, comemo strato in figura 18. According to the invention, protection layer 35 shields the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 during the formation step, for example by dispensing, of a filling layer 27, as shown in figure 17, or during the molding step of the envelope protective 26, as shown in figure 18.

Con riferimento alle figure da 19 a 21, viene ora descritto il primo metodo per impedire che, in un package 10a, 10b per dispositivi MEMS come ad esempio quello mostrato nelle figure 4 e 5, uno strato di materiale connessione 29 possa contaminare una porzione 23 sensibile del dispósitivo MEMS 20. With reference to Figures 19 to 21, the first method is now described to prevent that, in a package 10a, 10b for MEMS devices such as the one shown in Figures 4 and 5, a layer of connection material 29 can contaminate a portion 23 of the MEMS device 20.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al package descritto con riferimento alle figure 4 e 5 verranno attribuiti gli stessi riferimenti numerali. Elements that are structurally and functionally identical with respect to the package described with reference to Figures 4 and 5 will be given the same numerical references.

Come mostrato in queste figure, lo strato di protezione 35 viene formato prima di realizzare lo strato di materiale connessione 29. As shown in these figures, the protection layer 35 is formed before making the connection material layer 29.

Le due forme di realizzazione del metodo secondo l’invenzione vengono quindi completate rimovendo lo strato di protezione 35. The two embodiments of the method according to the invention are then completed by removing the protective layer 35.

Vantaggiosamente, secondo l’invenzione se lo strato di protezione 35 è una pasta lavabile in acqua, tale strato 35 è rimosso mediante lavaggio prima in acqua fredda e poi in quella calda. Advantageously, according to the invention, if the protection layer 35 is a water washable paste, this layer 35 is removed by washing first in cold water and then in hot water.

Preferibilmente, il lavaggio viene eseguito con getti spray di acqua fredda ad una pressione di 4 atmosfere e poi con getti spray di acqua calda a 50°C ad una pressione di 4 atmosfere Vantaggiosamente, se lo strato di protezione 35 è una pasta lavabile in acqua mediante lavaggio in acqua fredda con ultrasuoni. Preferably, the washing is carried out with spray jets of cold water at a pressure of 4 atmospheres and then with spray jets of hot water at 50 ° C at a pressure of 4 atmospheres Advantageously, if the protective layer 35 is a water-washable paste by washing in cold water with ultrasound.

Vantaggiosamente, secondo l’invenzione l’utilizzo di uno strato di protezione 35 per proteggere la porzione sensibile 23 del dispositivo MEMS 20 permette di ridurre le geometrie del package, consentendo di incapsulare dispositivi molto piccoli. Advantageously, according to the invention, the use of a protection layer 35 to protect the sensitive portion 23 of the MEMS device 20 allows to reduce the geometry of the package, allowing to encapsulate very small devices.

E inoltre possibile ridurre il diametro dell’apertura passante 19, in quanto questa assolve Tunica funzione di mettere in collegamento l’ambiente esterno con il dispositivo MEMS 20. In tal modo si riducono gli stress sul substrato 11 dovuti alla presenza dell’apertura passante 19. It is also possible to reduce the diameter of the through opening 19, as this performs the only function of connecting the external environment with the MEMS device 20. In this way, the stresses on the substrate 11 due to the presence of the through opening 19 are reduced. .

Lo strato di protezione 35 può inoltre essere utilizzato come porzione dalla contaminazione durante la spedizione dei package 10 ed successive fasi di assemblaggio su PCB e rimosso solo successivamente The protection layer 35 can also be used as a portion from contamination during the shipping of the packages 10 and subsequent assembly phases on PCB and removed only subsequently

In conclusione, il package 10, 10a e 10b secondo l'invenzione consente di mettere in comunicare il dispositivo MEMS 20 con Tambieiite esterno al package 10, 10a e 10b tramite l’apertura passante 19 del substrato 11 ed il dispositivo MEMS 20 essendo quindi incapsulato in una involucro 26, 26a e 26b full molded. In conclusion, the package 10, 10a and 10b according to the invention allows the MEMS device 20 to communicate with Tambieiite external to the package 10, 10a and 10b through the through opening 19 of the substrate 11 and the MEMS device 20 being therefore encapsulated in a full molded casing 26, 26a and 26b.

Vantaggiosamente, nel package 10, 10a secondo l’invenzione il dispositivo MEMS 20 è fissato al substrato 11 dopo aver formato dei bump qui dispositivo MEMS 20 o sul substrato 11. Advantageously, in the package 10, 10a according to the invention, the MEMS device 20 is fixed to the substrate 11 after having formed bumps here, the MEMS device 20 or on the substrate 11.

Vantaggiosamente, nel package 10, 10a e 10b secondo l’invenzione non viene utilizzata la tecnica di connessione di wire bonding e eventualmente di bumping per realizzare le connessioni elettriche al substrato 1 1. Advantageously, the wire bonding and possibly bumping connection technique is not used in the package 10, 10a and 10b according to the invention to make the electrical connections to the substrate 11.

Claims

CLAIMS 1. Package (10, 10a, 10b) which includes: - a substrate (11) provided with a through opening (19), - a MEMS device (20) comprising an active surface (! ^ 2) in which a portion (23) of said MEMS device (βθ) sensitive to chemical / physical variations of a fluid; the package (10, 10a, 10b) being characterized in that said active surface (22) of said MEMS device (6) faces said substrate (11) and is in spaced relation with it, said sensitive portions (23) being aligned with said through opening (19), and also comprising: - a protective casing (26, 26a, 26b), which incorporates said MEMS device (20) and said substrate (11), leaving at least said sensitive portion (23) of said MEMS device (20) exposed by means of said through opening ( 19) of said substrate (11).

2. Package (10) according to claim 1, characterized by the fact that electrical connections (25) that electrically couple said MEMS device (20) to said substrate (11) are present outside said sensitive portion (23).

Package (10) according to claim 2, characterized in that a filling layer (27) incorporates said electrical connections (10).

4. Package (10) according to claim 2, characterized in that said electrical connections (10) comprise bumps.

Package (10) according to claim 2, characterized in that a filling layer (27) completely surrounds at least said sensitive portion (23) of said MEMS device (20).

Package (10) according to claim 2, characterized in that said filling layer (37J has a tapered profile.

Package (10) according to claim 4, wherein a perimeter portion of said active surface (22) of said MEMS device (20) is provided with connection pads (24), which an upper surface (14) of said substrate (11) facing said active surface (22) of said MEMS device (20) is provided with conductive lands (18), characterized by the fact that bumps (25) are electrically connected between said conductive lands (18) and said pads (24 ) connection.

Package (10) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said substrate (11) is of the conventional LGA type.

Package (10) according to any one of claims 1 to t, said substrate is of type (11) and of conventional BGA type.

Package (10a) according to claim 1, wherein said substrate (11) comprises an insulating core (12) characterized in that via conductive (17) they project with respect to said insulating core (12) ir) at a surface upper surface (14) of said substrate (11) facing said active surface (22) of said MEMS device (20), said upper surface (14) being free from layers of solder masking, the electrical connection between said MEMS device (20 ) and said conductive vias (17) taking place through the interposition of a layer (29) of connection material.

Package (10b) according to claim 1, wherein an upper surface (14) of said substrate (11) facing said active surface (22) of said MEMS device (20) is provided with conductive lands (18), characterized in fact, the electrical connection between said MEMS device (20) and said conductive lands (18) takes place through the interposition of a layer (29) of connection material.

Package (10a, 10b) according to claim 10 or 11, characterized in that said layer (29) of connection material is of a material chosen from: ACP (Anisotropie Conductive Paste), NCP (Not conductive Paste) , ACF (Anisotropie Conductive Tape), NCT (Not Conductive Tape).

Package (10, 10a, 10b) according to claim 10 or 11, characterized in that said layer (29) of connection material completely surrounds at least said sensitive portion (23) of said MEMS device (20).

Package (10, 10a, 10b) according to claim 1, characterized in that said MEMS device (20) is mounted on said substrate (11) by means of the known "flip-chip" assembly method.

Package (10, 10a, 10b) according to claim 1, characterized in that said MEMS device (20) is completely enclosed by said protective casing (26, 26a, 26b).

Package (10, 10a, 10b) according to claim 1, characterized in that it comprises integrated circuits (30, 30a) mounted side by side or stacked to the MEMS device [20).

Package (10, 10a, 1Gb) according to claim 1, characterized in that said integrated circuits (30, 30a) are electrically connected to the substrate (11), by means of further electrical connections (31; 29a, 17).

18. Package (10, 10a, 10b) according to claim 17, characterized in that said protective casing (26, 26a, 26b) incorporates said integrated circuits (30, 30a) and said further electrical connections (31; 29a).

19. Package (10, 10a, 10b) according to claim 1, characterized in that said MEMS device (20) is a pressure, flow, gas, pH, or chemical sensor in general.

20. Package (10, 10a, 10b) according to claim 1, characterized in that the protective casing (26, 26a, 26b) is made by molding.

21. Package (10, 10a, 10b) according to claim 10 or 11, characterized in that said substrate is of the LGA type.

22. Package (CI) which includes: - a substrate (11) comprising an insulating core (12), - an integrated circuit (30a) comprising an active surface (30b); the package (CI) being characterized by the fact that said active surface (30b) of said integrated circuit (30a) faces said substrate (11) and is in spaced relationship with it, and by the fact that it further comprises: - a protective casing (26a), which incorporates said integrated circuit (30a) and said substrate (11), and by the fact that conductive channels (17) protrude with respect to said insulating core (12) at an upper surface (14) of said substrate (11) facing said active surface (22) of said integrated circuit (30a), said upper surface ( 14) being free from masking layers at least in correspondence with said active surface (30b), the electrical concession between said integrated circuit (30a) and said conductive pathways (17) taking place by interposition of a layer (29a) of connection material.

23. Package (CI) according to claim 22, characterized in that said layer (29a) of connection material is of a material selected from: ACP (Anisotropie Conductive Paste), NCP (Not Conductive Paste), ACF (Anisotropie Conductive Tape), NCT (Not Conductive Tape)

Package (CI) according to claim 22, characterized in that said integrated circuit (20) is mounted on said substrate (11) by means of the known "flip-chip" assembly method.

25. Package (CI) according to claim 22, characterized in that said integrated circuit (30a) is completely enclosed by said i (protective casing (26a).

26. Method for protecting packages (10, 10a, 10b) which comprise a substrate (11) provided with a through opening (19), and at least one MEMS device (20) comprising an active surface (22) in which a portion (23) of said MEMS device (20), sensitive to chemical / physical variations of a fluid, characterized in that it comprises the following steps: - forming on said sensitive portion (23) a protection layer (35) which fills at least partially said through opening (19), - forming a protective casing (26, 26a, 26b), which incorporates said MEMS device (20) and said substrate (11), leaving said protective layer (35) exposed, - removing said protective layer (35) so that said protective casing (26, 26a, 26b) leaves at least said sensitive portion (23) of said MEMS device (20) exposed, by means of said through opening (19) of said substrate (11).

Method according to claim 26, characterized in that said protective layer (35) is formed by a paste that can be washed in water.

Method according to claim 26 or 27, characterized in that said protective layer (35) is a viscous paste, with a viscosity comprised between 15,000 and 17,000 cps.

29. Method according to claim 26, characterized in that said protective layer (35) is formed at least on said sensitive portion (23) of the MEMS device (20): before it is connected to said substrate (11).

30. Method according to claim 26, characterized in that said protective layer (35) is formed at least on said sensitive portion (23) of said MEMS device (20) by serigraphy (stencil printing).

Method according to claim 26, characterized in that said protective layer (35) is formed at least on said sensitive portion (23) of the MEMS device (20) after it has been connected to a substrate (11).

32. Method according to claim 30, characterized in that said protective layer (35) is formed on a lower surface (15) of the substrate (11), then with a spatula (39) it is distributed inside said through opening (19).

33. Method according to claim 27, characterized in that said protective layer (35) is removed by means of a washing step first in cold water and then in hot water.

34. Method according to claim 33, characterized in that said washing step is carried out with spray jets of cold water at a pressure of about 4 atmospheres and then with spray jets of hot water at about 50 ° C at a pressure of about 4 atmospheres

35. Method according to claim 27, characterized in that said protective layer (35) is removed by a washing step in cold water with the aid of ultrasounds.