ITMI20070008A1

ITMI20070008A1 - ELECTRONIC DEVICE INCLUDING MEMS AND SUBSTRATES HANGED IN PARTICULAR OF LGA OR BGA TYPE

Info

Publication number: ITMI20070008A1
Authority: IT
Inventors: Mark Anthony Azzopardi; Lorenzo Baldo; Chantal Combi; Mario Cortese; Edward Myers
Original assignee: Stmicroelectronics Ltd Malta; St Microelectronics Srl
Priority date: 2007-01-04
Filing date: 2007-01-04
Publication date: 2008-07-05

Description

"Dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS e substrati bucati, in particolare di tipo LGA o BGA" "Electronic device comprising MEMS devices and perforated substrates, in particular of the LGA or BGA type"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo di applicazione Field of application

La presente invenzione fa riferimento ad un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS e substrati bucati, in particolare di tipo LGA o BGA. The present invention refers to an electronic device comprising MEMS devices and perforated substrates, in particular of the LGA or BGA type.

L'invenzione riguarda in particolare, ma non esclusivamente, un disptìsitivo elettronico comprendente sensori MEMS montati su un substrati LGA, in cui il sensore MEMS necessita di un’interfaccia fisica di comunicazione con l’ambiente esterno dispositivo elettronico e 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 an electronic device comprising MEMS sensors mounted on an LGA substrate, in which the MEMS sensor requires a physical communication interface with the external electronic device environment and the following description is made with reference to this field of application with the sole purpose of simplifying its presentation.

Arte nota Known art

Come è ben noto, un dispositivo MEMS (sistema micro-elettromeccanico) 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 in cui è integrato il dispositivo MEMS e facoltativamente di circuiti integrati per applicazioni specifiche montati su un substrato, ad esempio di tipo LGA o BGA (Land Grid Array o Ball Grid Array), affiancati o impilati al dispositivo MEMS, usando i processi assemblaggio convenzionali. As is well known, a MEMS device (micro-electromechanical system) 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 silicon chip in which the MEMS device is integrated and optionally of integrated circuits for specific applications mounted on a substrate, such as LGA or BGA (Land Grid Array or Ball Grid Array), side by side or stacked to the MEMS device, using conventional assembly processes.

Un coperchio o cappuccio fissato al substrato, incapsula il dispositivo MEMS e gli altri dispositivi montati sul substrato, formando l’involucro per proteggerlo da sollecitazioni fisiche esterne. A lid or cap fixed to the substrate, encapsulates the MEMS device and other devices mounted on the substrate, forming the envelope to protect it from external physical stress.

Qualora il dispositivo MEMS sia un sensore di pressione, di gas, di liquidi o un microfono, il coperchio è provvisto di buco per consentire l’iterazione tra il dispositivo e l’esterno del dispositivo assemblato. If the MEMS device is a pressure, gas, liquid or microphone sensor, the lid has a hole to allow iteration between the device and the outside of the assembled device.

E’ inoltre noto che il substrato di tipo LGA/BGA è formato da strati conduttivi tra loro isolati mediante strati di materiale isolante o dielettrico. Gli strati conduttivi sono conformati in piste conduttive 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, per formare percorsi conduttivi fra piste conduttive appartenenti a strati conduttivi diversi. It is also known that the LGA / BGA type substrate is formed by conductive layers isolated from each other by layers of insulating or dielectric material. The conductive layers are shaped into conductive tracks insulated 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 layers, to form conductive paths between conductive tracks belonging to different conductive layers.

I dispositivi MEMS sono quindi elettricamente collegati con l’esterno del dispositivo finale, mediante fili che connettono piazzole di contatilo provviste sui dispositivi MEMS con le piste conduttive presenti sul substrato all’interno del coperchio. The MEMS devices are then electrically connected with the outside of the final device, by means of wires that connect contact pads provided on the MEMS devices with the conductive tracks present on the substrate inside the cover.

Pur vantaggiosa sotto vari aspetti, questa forma di realizzazione di dispositivi elettronici assemblati comprendenti sensori MEMS presenta l’inconveniente di essere ingombrante in quanto è necessario prevedere tra il cappuccio / coperchio e il substrato un anello saldarle. Although advantageous under various aspects, this embodiment of assembled electronic devices comprising MEMS sensors has the drawback of being bulky as it is necessary to provide a ring to weld them between the cap / lid and the substrate.

Inoltre la formazione di questo coperchio /cappuccio che completa il dispositivo elettronico assemblato prevede una serie di passi di processo che non sono previsti nella realizzazione dei circuiti integrati con un considerevole aumento dei costi. Furthermore, the formation of this cover / cap which completes the assembled electronic device involves a series of process steps that are not foreseen in the production of integrated circuits with a considerable increase in costs.

II problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello di escogitare un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS, avente caratteristiche strutturali tali da consentire di realizzare tale dispositivo elettronico con processi di fabbricazione dei circuiti integrati convenzionali superando le limitazioni e/o gli inconvenienti che tuttora limitano i dispositivi elettronici realizzati secondo l'arte nota. The technical problem underlying the present invention is that of devising an electronic device comprising MEMS devices, having structural characteristics such as to allow to realize this electronic device with manufacturing processes of conventional integrated circuits, overcoming the limitations and / or drawbacks that still exist today. limit the electronic devices made according to the known art.

Sommario deU'invenzione Summary of the invention

L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di realizzare un dispositivo elettronico comprendente un dispositijvo MEMS in cui l’involucro protettivo è realizzato mediante stampaggio. The solution idea underlying the present invention is to make an electronic device comprising a MEMS device in which the protective envelope is made by molding.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico è risolto da un dispositivo elettronico che comprende: Based on this solution idea, the technical problem is solved by an electronic device which 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 dispositivo elettronico 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 essendd allineata a detta apertura, e dal fatto di comprendere inoltre: - un involucro protettivo, che ingloba almeno parzialmente detto dispositivo MEMS e detto substrato, lasciando esposta almeno detta porzione sensibile di detto dispositivo MEMS, e detta apertura del substrati; e the electronic device 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 in further comprising: - a protective casing, which at least partially incorporates said MEMS device and said substrate, leaving exposed at least said sensitive portion of said MEMS device, and said substrate opening; And

- un elemento barriera posizionato in un’area che circonda detta porzione sensibile per realizzare una struttura di protezione per detto dispositivo MENS, in modo che detta porzione sensibile sia libera. - a barrier element positioned in an area surrounding said sensitive portion to create a protective structure for said MENS device, so that said sensitive portion is free.

Le caratteristiche ed i vantaggi del dispositivo elettronico secondo 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 electronic device according to the invention will emerge from the description, made 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 un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 1 is a sectional view of a first embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- la figura 2 è una vista in sezione di una variante della prima forma di realizzazione di un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 2 is a sectional view of a variant of the first embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- le figura 3 e 3a sono una viste in sezione di una seconda forma di realizzazione di un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figures 3 and 3a are a sectional view of a second embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- la figura 3b è una vista in pianta che mostra una superficie attiva dpi dispositivi MEMS di figura 3a. Figure 3b is a plan view showing an active surface for MEMS devices of Figure 3a.

- la figura 4 è una vista in sezione di una variante della seconda forma di realizzazione di un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 4 is a sectional view of a variant of the second embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- la figura 5 è una vista in sezione di una terza forma di realizzazione di dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 5 is a sectional view of a third embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- la figura 6 è una vista in sezione di una variante della terza forma di realizzazione di un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 6 is a sectional view of a variant of the third embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- la figura 7 è una vista in sezione di una quarta forma di realizzazione di un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS sfecondo l’invenzione, - Figure 7 is a sectional view of a fourth embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- la figura 7a è una vista in sezione di una variante della quarta forma di realizzazione di un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 7a is a sectional view of a variant of the fourth embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- la figura 8 è una vista in sezione di una variante della quarta forma di realizzazione di un dispositivo elettronico comprendente dispositivi MEMS secondo l’invenzione, - Figure 8 is a sectional view of a variant of the fourth embodiment of an electronic device comprising MEMS devices according to the invention,

- le figure da 9 a 20 mostrano una vista in sezione di applicazioni dei dispositivi elettronici comprendente dispositivi MEMS realizzati secondo l’invenzione. - Figures 9 to 20 show a sectional view of applications of electronic devices including MEMS devices made according to the invention.

Descrizione dettagliata Detailed description

Con riferimento alla figura 1 , viene mostrata una prima forma di realizzazione di un dispositivo elettronico 1 per dispositivi MEMS secondo dell’invenzione che comprende: With reference to Figure 1, a first embodiment of an electronic device 1 for MEMS devices according to the invention is shown which comprises:

- un substrato 2, ad esempio di tipo LGA/BGA, avente una superficie superiore 3 ed una superficie inferiore 4 opposta alla superficie superiore 3, provvisto di un’apertura 5 passante tra queste superfici 3, 4 e comprendente piste conduttive, tra loro almeno parzialmente interconnesse, formate su queste superfici 3, 4; inoltre piazzole 4a connesse a piste conduttive presenti sulla superficie inferiore 4 sono presenti su questa superficie inferiore 4; - a substrate 2, for example of the LGA / BGA type, having an upper surface 3 and a lower surface 4 opposite the upper surface 3, provided with an opening 5 passing between these surfaces 3, 4 and comprising conductive tracks, at least between them partially interconnected, formed on these surfaces 3, 4; moreover pads 4a connected to conductive tracks present on the lower surface 4 are present on this lower surface 4;

- un dispositivo MEMS 6 comprendente una piastrina, ad esempio di silicio, avente una superficie non attiva 7 ed una superficie attiva 8 opposta alla superficie non attiva 7. Vantaggiosamente, nella piastrini di silicio, in corrispondenza della superficie attiva 8, è integrata una porzione sensibile 9 di dispositivo MEMS 6. In particolare, il dispositivo MEMS 6 è un sensore in cui la porzione 9 è sensibile a variazioni chimiche e/o fisiche di un fluido presente all’esterno del dispositivo elettronico 1, ed il fluido interagisce con la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6, attraverso l’apertura 5. - a MEMS device 6 comprising a chip, for example of silicon, having a non-active surface 7 and an active surface 8 opposite the non-active surface 7. Advantageously, a portion is integrated in the silicon chip, in correspondence with the active surface 8 sensitive 9 of MEMS device 6. In particular, the MEMS device 6 is a sensor in which the portion 9 is sensitive to chemical and / or physical variations of a fluid present outside the electronic device 1, and the fluid interacts with the portion sensitive 9 of the MEMS device 6, through the opening 5.

Secondo l’invenzione la superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 è affacciata alla superficie superiore 3 del substrato 2 e con essa in relazione distanziata e la porzione sensibile 9 è allineata alla apertura 5. According to the invention, the active surface 8 of the MEMS device 6 faces the upper surface 3 of the substrate 2 and with it in a spaced relationship and the sensitive portion 9 is aligned with the opening 5.

Inoltre la porzione perimetrale della superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 è provvista di piazzole di connessione per la connessione elettrica a piste conduttrici presenti sulla superficie superiore 3 del substrato 2, mediante connessioni elettriche 10, ad esempio bump. Furthermore, the perimeter portion of the active surface 8 of the MEMS device 6 is provided with connection pads for the electrical connection to conductive tracks present on the upper surface 3 of the substrate 2, by means of electrical connections 10, for example bump.

Vantaggiosamente, il dispositivo MEMS 6 è montato elettricamente sul substrato 2 mediante il noto metodo di assemblaggio “flip-chip*. Advantageously, the MEMS device 6 is electrically mounted on the substrate 2 by means of the known “flip-chip * assembly method.

In particolare, tra la superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 e superficie superiore 3 del substrato 2 rimangono definite diverse aree funzionali: un’area centrale libera 3c allineata alla porzione sensibile 9, un’area laterale 3a che circonda l’area centrale libera 3c in cui sono presenti connessioni elettriche 10 che accoppiano elettricamente il dispositivo MEMS 6 al substrato 2, ed un’area mediana 3b compresa tra l’area laterale 3a l’area centrale libera 3c. In particolare anche l’area mediana 3b che circonda la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6. In particular, between the active surface 8 of the MEMS device 6 and the upper surface 3 of the substrate 2 different functional areas remain defined: a free central area 3c aligned with the sensitive portion 9, a lateral area 3a surrounding the free central area 3c in which there are electrical connections 10 which electrically couple the MEMS device 6 to the substrate 2, and a median area 3b comprised between the lateral area 3a and the free central area 3c. In particular, also the median area 3b that surrounds the sensitive portion 9 of the MEMS device 6.

Ancora secondo l’invenzione, il dispositivo elettronico 1 comprende un involucro protettivo (package) 11 , realizzato per stampaggio, che ingloba dispositivo MEMS 6, le connessioni elettriche 10 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6 e la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. Still according to the invention, the electronic device 1 comprises a protective casing (package) 11, made by molding, which incorporates the MEMS device 6, the electrical connections 10 and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 and the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

In altre parole, il dispositivo MEMS 6 è racchiuso nel dispositivo elettronico 11. In other words, the MEMS device 6 is enclosed in the electronic device 11.

Secondo l’invenzione, un elemento barriera 12 è posizionato in un’area 3b che circonda detta porzione sensibile 9 cioè è realizzato in corrispondenza dell’ area mediana 3b. According to the invention, a barrier element 12 is positioned in an area 3b that surrounds said sensitive portion 9, that is, it is made in correspondence with the median area 3b.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, la presenza di questo elemento barriera 12 protegge la porzione sensibile 9 durante la fase di fabbricazione deH’involucro protettivo 11, mediante stampaggio, in modo che questa porzione sensibile 9 rimanga libera. Advantageously according to the invention, the presence of this barrier element 12 protects the sensitive portion 9 during the manufacturing step of the protective envelope 11, by molding, so that this sensitive portion 9 remains free.

In particolare, in modo noto la formazione dell’involucro protettivi)) 11 prevede l’introduzione, all’interno di una cavità di uno stampo, del substrato 2 sul quale è montato il dispositivo MEMS 6. In particular, in a known way, the formation of the protective envelope)) 11 provides for the introduction, inside a cavity of a mold, of the substrate 2 on which the MEMS device 6 is mounted.

Nella cavità di stampo quindi e' prevista l'iniezione in pressionè e ad alta temperatura di un materiale elettricamente isolante allo stato fuso, che costituirà il corpo plastico dell’involucro protettivo 11. Questo materiale e' tipicamente una resina sintetica, ad esempio resina epossidica. In the mold cavity, therefore, is foreseen the injection under pressure and at high temperature of an electrically insulating material in the molten state, which will constitute the plastic body of the protective casing 11. 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 11. 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 11.

Per evitare che la resina danneggi la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6 durante la fase di iniezione della resina, secondo l’invenzione viene previsto, tra la superficie superiore 3 del substrato 2 e la superficie attiva 8, l’elemento barriera 12 che circonda completamente almeno la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6. In order to prevent the resin from damaging the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 during the resin injection step, according to the invention, between the upper surface 3 of the substrate 2 and the active surface 8, the barrier element 12 is provided which surrounds completely at least the sensitive portion 9 of the MEMS device 6.

Vantaggiosamente, l’elemento barriera 12 è un anello che circonda completamente la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6, quando il dispositivo MEMS 6 è montato sul substrato 2, e contatta la superficie superiore 3 del substrato 2 e la superficie attiva 8. Advantageously, the barrier element 12 is a ring that completely surrounds the sensitive portion 9 of the MEMS device 6, when the MEMS device 6 is mounted on the substrate 2, and contacts the upper surface 3 of the substrate 2 and the active surface 8.

Vantaggiosamente, l’elemento barriera 12 è formato da pasta saldante, per cui, in questa forma di realizzazione, la fase di collegafnento elettrico e la fase di incollaggio del dispositivo MEMS 6 al substrato 2 vengono eseguite nello stesso istante, dando luogo ad una struttura particolarmente compatta e di semplice realizzazione, non necessitando di allineamenti critici tra strutture differenti. Advantageously, the barrier element 12 is formed by solder paste, so that, in this embodiment, the electrical connection step and the step of gluing the MEMS device 6 to the substrate 2 are performed at the same instant, giving rise to a structure particularly compact and easy to make, as it does not require critical alignments between different structures.

In questa prima forma di realizzazione il bordo esterno di questo elemento barriera 12 è completamente rivestito dall’involucro protettivo 11. In this first embodiment, the outer edge of this barrier element 12 is completely covered by the protective casing 11.

Una variante di realizzazione del dispositivo di figura 1 è mostrata con riferimento alla figura 2. A variant embodiment of the device of figure 1 is shown with reference to figure 2.

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

In particolare, in questo dispositivo elettronico la, un involucro protettivo (package) I la, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, le connessioni elettriche 10 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 e la superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. In particular, in this electronic device la, a protective casing (package) 11a, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the electrical connections 10 and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 and the non-active surface 7 of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alle figure 3, 3a e 3b, viene mostrata una secondai forma di realizzazione di un dispositivo elettronico lb secondo dell’invqnzione. With reference to figures 3, 3a and 3b, a second embodiment of an electronic device 1b according to the invention is shown.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al dispdsitivo descritto con riferimento alla figura 1 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 device described with reference to Figure 1.

In particolare, dispositivo elettronico lb comprende: In particular, electronic device lb includes:

- un substrato 2, ad esempio di tipo LGA/BGA, avente una superficie superiore 3 ed una superficie inferiore 4 opposta alla superficie superiore 3, provvisto di un’apertura 5; - a substrate 2, for example of the LGA / BGA type, having an upper surface 3 and a lower surface 4 opposite the upper surface 3, provided with an opening 5;

- un dispositivo MEMS 6 comprendente una piastrina, ad esempio di silicio, avente una superficie non attiva 7 ed una superficie attiva 8 opposta alla superfìcie non attiva 7, in cui è integrata una porzione sensibile 9 di un sensore MEMS. - a MEMS device 6 comprising a chip, for example of silicon, having an inactive surface 7 and an active surface 8 opposite the inactive surface 7, in which a sensitive portion 9 of a MEMS sensor is integrated.

Secondo l’invenzione la superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 3⁄4 è affacciata alla superficie superiore 3 del substrato 2 e con essa in relazione distanziata e la porzione sensibile 9 è allineata alla apertura! 5. According to the invention, the active surface 8 of the MEMS 3⁄4 device faces the upper surface 3 of the substrate 2 and with it in spaced relation and the sensitive portion 9 is aligned with the opening! 5.

Inoltre la porzione perimetrale della superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 è provvista di piazzole di connessione per la connessione elettrica a piste conduttrici presenti sulla superficie superiore 3 del substrato 2, mediante connessioni elettriche 10, ad esempio) bump. Furthermore, the perimeter portion of the active surface 8 of the MEMS device 6 is provided with connection pads for the electrical connection to conductive tracks present on the upper surface 3 of the substrate 2, by means of electrical connections 10, for example) bump.

Vantaggiosamente, il dispositivo MEMS 6 è montato elettricajmente sul substrato 2 mediante il noto metodo di assemblaggio “flip-chip”. Advantageously, the MEMS device 6 is electrically mounted on the substrate 2 by means of the known "flip-chip" assembly method.

Per cui tra la superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 e superficie superiore 3 del substrato 2 si identificano tre aree: un’area centrale; libera 3c allineata alla porzione sensibile 9, un’area laterale 3a che circonda l’area centrale libera 3c in cui sono presenti connessioni elettriche 10 che accoppiano elettricamente il dispositivo MEMS 6 al substrato 2, ed un’area mediana 3b compresa tra l’area laterale 3a l’area centrale libera 3c. Therefore, between the active surface 8 of the MEMS device 6 and the upper surface 3 of the substrate 2 three areas are identified: a central area; free 3c aligned with the sensitive portion 9, a lateral area 3a surrounding the free central area 3c in which there are electrical connections 10 which electrically couple the MEMS device 6 to the substrate 2, and a median area 3b comprised between the area lateral 3a the central free area 3c.

Ancora secondo l’invenzione, il dispositivo elettronico 1 comprende un involucro protettivo (package) I la, realizzato per stampaggio, che ingloba il dispositivo MEMS 6, le connessioni elettriche 10 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6 e la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. Still according to the invention, the electronic device 1 comprises a protective casing (package) 11a, made by molding, which incorporates the MEMS device 6, the electrical connections 10 and the substrate 2, leaving the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 exposed. and the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

In altre parole, il dispositivo MEMS 6 è racchiuso nell’involucro protettivo I la. In other words, the MEMS device 6 is enclosed in the protective casing I la.

Secondo l’invenzione, un elemento barriera 12a, 12b è posizionato almeno in un’area 3b che circonda la porzione sensibile 9, cioè è realizzato almeno in corrispondenza dell’area mediana 3b. According to the invention, a barrier element 12a, 12b is positioned at least in an area 3b that surrounds the sensitive portion 9, that is, it is made at least in correspondence with the median area 3b.

In questa seconda forma di realizzazione, l’elemento barriera 12a è area irregolare 12a formata sulla superficie superiore 3 del substrato 2 oppure l’elemento barriera 12b è area irregolare 12b formata sulla superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6. In this second embodiment, the barrier element 12a is an irregular area 12a formed on the upper surface 3 of the substrate 2 or the barrier element 12b is an irregular area 12b formed on the active surface 8 of the MEMS device 6.

Vantaggiosamente, tale area irregolare 12a, 12b presenta una superficie corrugata. Advantageously, this irregular area 12a, 12b has a corrugated surface.

Vantaggiosamente, questa area irregolare 12a si estende sulla superficie superiore 3 del substrato 2 in corrispondenza di tutta area libera céntrale 3c. Advantageously, this irregular area 12a extends on the upper surface 3 of the substrate 2 in correspondence with the whole central free area 3c.

Vantaggiosamente, secondo l’invenzione questa area irregolare 12a si ottiene modificando le proprietà chimiche della superficie superiore 3 del substrato 2, come mostrato in figura 3. Advantageously, according to the invention, this irregular area 12a is obtained by modifying the chemical properties of the upper surface 3 of the substrate 2, as shown in Figure 3.

Vantaggiosamente, l’area irregolare 12a è formata da materiale non bagnabile. Advantageously, the irregular area 12a is formed by non-wettable material.

Nulla vieta che questo strato 12a di materiale bagnabile sia formato sulla superficie superiore 3 del substrato 2. Nothing prevents this layer 12a of wettable material from being formed on the upper surface 3 of the substrate 2.

Come mostrato in 3a e 3b, vantaggiosamente secondo rinvenziòne l’elemento barriera 12b è formato da un’area irregolare 12b che si ottiene modificando le proprietà chimiche della superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6. As shown in 3a and 3b, advantageously according to the invention, the barrier element 12b is formed by an irregular area 12b which is obtained by modifying the chemical properties of the active surface 8 of the MEMS device 6.

Vantaggiosamente, questa area irregolare 12b si estende sulla superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 in corrispondenza di tutta la porzione 9 sensibile del dispositivo MEMS 6. Advantageously, this irregular area 12b extends on the active surface 8 of the MEMS device 6 in correspondence with the whole sensitive portion 9 of the MEMS device 6.

E’ noto infatti che la superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 è ricoperta da uno strato 6a di protezione comprendente materiale bagnabile ad esempio un strato plastico, ad esempio comprendente materiale organico come il Polyimmide. In fact, it is known that the active surface 8 of the MEMS device 6 is covered with a protection layer 6a comprising wettable material, for example a plastic layer, for example comprising organic material such as Polyimide.

Secondo l’invenzione dalla porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS è rimosso l’elemento strato di materiale bagnabile 6a lasciando esposto uno strato dielettrico 12b di tipo non bagnabile, ad esempio ossido di silicio, che ricopre la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6f. According to the invention, the layer element of wettable material 6a is removed from the sensitive portion 9 of the MEMS device, leaving exposed a dielectric layer 12b of a non-wettable type, for example silicon oxide, which covers the sensitive portion 9 of the MEMS device 6f.

Vantaggiosamente dopo la fase di rimozione dalla porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6 dello strato 6a di materiale bagnarle, il dispositivo MEMS 6 viene saldato sul substrato 2 e viene sottoposto ad una operazione di pulizia ad esempio in Plasma, utilizzando una miscela di gas argon e ossigeno. Advantageously, after the step of removing from the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 of the layer 6a of wetting material, the MEMS device 6 is welded onto the substrate 2 and is subjected to a cleaning operation, for example in Plasma, using a mixture of argon gas and oxygen.

Vantaggiosamente, l’ossigeno della miscela di pulizia reagisce chimicamente con lo strato 6a di materiale bagnabile aumentandone la bagnabilità , mentre lo strato 12b dielettrico che ricopre la porzione sensibile 9 risulta inerte al trattamento. Advantageously, the oxygen of the cleaning mixture reacts chemically with the layer 6a of wettable material, increasing its wettability, while the dielectric layer 12b that covers the sensitive portion 9 is inert to the treatment.

Pertanto come risultato dopo il trattamento si ottiene una un’accresciuta bagnabilità dello strato 6a di materiale bagnabile, comparabile a quella della superficie superiore 3 del substrato 2 ed una ridotta bagnabilità della superficie dello strato 12b dielettrico che ricopre là porzione sensibile 9. Therefore, as a result, after the treatment, an increased wettability of the layer 6a of wettable material is obtained, comparable to that of the upper surface 3 of the substrate 2 and a reduced wettability of the surface of the dielectric layer 12b which covers the sensitive portion 9.

Questa differenza di bagnabilità comporta un brusco rallentamento del flusso di resina durante la fase di stampaggio dell’involtucro protettivo 11 b per cui la tensione superficiale della resina porta alla formazione di un menisco attorno alla superficie perimetrale dello strqto 12b dielettrico che ricopre la porzione sensibile 9. This difference in wettability causes an abrupt slowdown in the flow of resin during the molding phase of the protective envelope 11b so that the surface tension of the resin leads to the formation of a meniscus around the perimeter surface of the dielectric strqto 12b which covers the sensitive portion 9 .

Vantaggiosamente, come mostrato in figura 3b la superficie perimetrale dello strato 12b dielettrico è di forma circolare. Advantageously, as shown in Figure 3b, the perimeter surface of the dielectric layer 12b is circular in shape.

Nulla vieta che uno strato 12b di barriera di materiale non bagnabile venga formato solo sulla superficie attiva 8 del dispositivo MEMS superiore 3 del substrato 2 alla porzione sensibile 9. Nothing prevents a barrier layer 12b of non-wettable material from being formed only on the active surface 8 of the MEMS device 3 above the substrate 2 to the sensitive portion 9.

In una variante di questa seconda forma di realizzazione dell’invenzione l’area irregolare 12a, 12b presenta dei corrugamenti. In a variant of this second embodiment of the invention, the irregular area 12a, 12b has corrugations.

Vantaggiosamente, nell’area irregolare 12a, 12b sono formati dei trench, scavati nel substrato o nel dispositivo MEMS 6, in modo da realizzare un cammino preferenziale definito nel substrato o sul dispositivo MEMS 6 per la resina durante la fase di stampaggio. Advantageously, trenches are formed in the irregular area 12a, 12b, hollowed out in the substrate or in the MEMS device 6, in order to create a preferential path defined in the substrate or on the MEMS device 6 for the resin during the molding step.

Vantaggiosamente, questi trench circondano completamente la porzióne sensibile 9 del dispositivo 6 MEMS. Advantageously, these trenches completely surround the sensitive portion 9 of the MEMS device 6.

Vantaggiosamente, in quest’ultima forma di realizzazione uno strato di materiale non bagnabile può essere presente in corrispondenza della porjzione sensibile 9 del dispositivo 6 MEMS nell’area racchiusa dai trench. Advantageously, in the latter embodiment a layer of non-wettable material can be present at the sensitive portion 9 of the 6 MEMS device in the area enclosed by the trench.

Secondo l’invenzione, la presenza di questa area irregolare 12a, 12[b protegge la porzione sensibile 9 durante la fase di fabbricazione dell’involucro protettivo I la, mediante stampaggio, facendo si che la resina liquida si distribuisca uniformemente attorno alle concessioni elettriche senza raggiungere la porzione sensibile 9. According to the invention, the presence of this irregular area 12a, 12 [b protects the sensitive portion 9 during the manufacturing step of the protective casing 11a, by molding, causing the liquid resin to be uniformly distributed around the electrical concessions without reach the sensitive portion 9.

Una variante di realizzazione del dispositivo di figura 3 è mostrata con riferimento alla figura 4. A variant embodiment of the device of figure 3 is shown with reference to figure 4.

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

In particolare, in questo dispositivo elettronico le, un involucro protettivo (package) I le, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, le connessioni elettriche 10 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 e la superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. In particular, in this electronic device le, a protective casing (package) 11 le, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the electrical connections 10 and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 and the non-active surface 7 of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alla figura 5, viene mostrata una terza forma di realizzazione di un dispositivo elettronico ld secondo dell’invenzione. With reference to Figure 5, a third embodiment of an electronic device ld according to the invention is shown.

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

In particolare in tale forma di realizzazione uno strato di riempimento 13 (underfiller) è presente nell’area laterale 3a in modo da inglobare le connessioni elettriche 10 per irrobustire meccanicamente il dispositivo elettronico 1 nella zona di connessione tra il dispositivo MEMS 6 e il substrato 2. In particular, in this embodiment, a filling layer 13 (underfiller) is present in the lateral area 3a so as to incorporate the electrical connections 10 to mechanically strengthen the electronic device 1 in the connection area between the MEMS device 6 and the substrate 2 .

Vantaggiosamente, lo strato di riempimento 13 è di resina epossidica. Advantageously, the filling layer 13 is of epoxy resin.

Vantaggiosamente, lo strato di riempimento 13 presenta un profilo rastremato verso l’esterno dell’area laterale 3a dalla parte opposta rispetto all’area mediana 3b, mentre presenta un profilo sostanzialmente verticale in corrispondenza dell’area mediana 3b. Advantageously, the filling layer 13 has a tapered profile towards the outside of the lateral area 3a on the opposite side with respect to the median area 3b, while it has a substantially vertical profile in correspondence with the median area 3b.

In altre parole la sezione trasversale dello strato di riempiménto 13 aumenta avvicinandosi alla superficie superiore 3 del substrato 2. In other words, the cross section of the filling layer 13 increases as it approaches the upper surface 3 of the substrate 2.

Il dispositivo elettronico ld comprende inoltre un involucro protettivo (package) l ld, realizzato per stampaggio, che ingloba il dispositivo MEMS 6, lo strato di riempimento 13 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6 e la superfìdie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. The electronic device ld also comprises a protective casing (package) ld, made by molding, which incorporates the MEMS device 6, the filling layer 13 and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 and the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

La presenza dell’elemento barriera 12 consente di mantenere libera dallo strato di riempimento 13 la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6, cioè l’area libera centrale 3c. The presence of the barrier element 12 allows to keep the sensitive portion 9 of the MEMS device 6, i.e. the central free area 3c, free from the filling layer 13.

Inoltre lo strato di riempimento 13 proteggere la superficie attiva $ del dispositivo MEMS 6 durante la fase di fabbricazione dell’involucro plastico 11D. In addition, the filling layer 13 protects the active surface $ of the MEMS device 6 during the manufacturing step of the plastic envelope 11D.

Una variante di realizzazione del dispositivo di figura 5 è mostrata con riferimento alla figura 6. A variant embodiment of the device of figure 5 is shown with reference to figure 6.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al dispositivo descritto con riferimento alla figura 5 verranno attribuiti gli stessi riferimenti numerali. Elements that are structurally and functionally identical with respect to the device described with reference to Figure 5 will be given the same numerical references.

In particolare, in questo dispositivo elettronico le, un involucro protettivo (package) I le, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, lo strato di riempimento 13 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 e la superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. In particular, in this electronic device le, a protective casing (package) 11 le, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the filling layer 13 and the substrate 2, leaving the sensitive portion 9 and the non-active surface 7 exposed. of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alla figura 7, viene mostrata una quarta realizzazione di un dispositivo elettronico lf secondo dell’invenzione. With reference to Figure 7, a fourth embodiment of an electronic device lf according to the invention is shown.

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

In particolare in tale forma di realizzazione uno strato di riempimjento 13 è presente nell’area laterale 3a in modo da inglobare le connessioni elettriche 10 per irrobustire meccanicamente il dispositivo elettronico 1 nella zona di connessione tra il dispositivo MEMS 6 e il substratjo 2. In particular, in this embodiment, a filling layer 13 is present in the lateral area 3a so as to incorporate the electrical connections 10 to mechanically strengthen the electronic device 1 in the connection area between the MEMS device 6 and the substrate 2.

Vantaggiosamente, lo strato di riempimento 13 presenta un profilo rastremato all’estemo dell’area laterale 3a dalla parte opposta rispetto all’area mediana 3b, mentre presenta un profilo sostanzijalmente verticale in corrispondenza dell’area mediana 3b. Advantageously, the filling layer 13 has a tapered profile outside the lateral area 3a on the opposite side with respect to the median area 3b, while it has a substantially vertical profile in correspondence with the median area 3b.

In altre parole la sezione trasversale dello strato di riempimento 13 aumenta avvicinandosi alla superficie superiore 3 del substrato 2. In other words, the cross section of the filling layer 13 increases as it approaches the upper surface 3 of the substrate 2.

Il dispositivo elettronico lf comprende inoltre un involucro protettivo (package) 1 lf, realizzato per stampaggio, che ingloba il dispositivo MEMS 6, lo strato di riempimento 13 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6 e la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. The electronic device lf also comprises a protective casing (package) 1 lf, made by molding, which incorporates the MEMS device 6, the filling layer 13 and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 and the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

La presenza dell’elemento barriera 12a consente di mantenere libera dallo strato di riempimento 13 la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6. The presence of the barrier element 12a allows the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 to be kept free from the filling layer 13.

Una variante di realizzazione del dispositivo di figura 7 è mostrata con riferimento alla figura 7a. A variant embodiment of the device of figure 7 is shown with reference to figure 7a.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al dispo†itivo descritto con riferimento alla figura 7 verranno attribuiti gli stessi riferimenti numerali. Elements that are structurally and functionally identical with respect to the device described with reference to Figure 7 will be given the same numeral references.

In tale forma di realizzazione l’elemento barriera 12b è formato sulla superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 intorno alla porzione sensibile 9, prima della formazione del strato di riempimento 13, con le stesse modalità con cui viene realizzato l’elemento barriera 12b di figura 3a. In this embodiment, the barrier element 12b is formed on the active surface 8 of the MEMS device 6 around the sensitive portion 9, before the formation of the filling layer 13, in the same way as the barrier element 12b of figure is made. 3a.

In particolare la differenza di bagnabilità tra lo l’elemento barriera 12b e la porzione esterna allo strato barriera, comporta un brusco (-allentamento del flusso dello strato di riempimento 13 durante la sua fase dispensazione dopo che il dispositivo MEMS 6 è stato fissato al substrato, per cui la cui tensione superficiale dello strato di riempimento 13 porta alla formazione di un menisco attorno alla superficiq perimetrale dello l’elemento barriera 12b che almeno circonda la porziorie sensibile 9. In particular, the difference in wettability between the barrier element 12b and the portion external to the barrier layer, entails a sudden (- loosening of the flow of the filling layer 13 during its dispensing phase after the MEMS device 6 has been fixed to the substrate , whereby the surface tension of the filling layer 13 leads to the formation of a meniscus around the perimeter surface of the barrier element 12b which at least surrounds the sensitive portion 9.

Una variante di realizzazione del dispositivo di figura 7 è mostrata con riferimento alla figura 8. A variant embodiment of the device of figure 7 is shown with reference to figure 8.

Ad elementi strutturalmente e funzionalmente uguali rispetto al dispositivo descritto con riferimento alla figura 7 verranno attribuiti gli stessi riferimenti numerali. Elements that are structurally and functionally identical with respect to the device described with reference to Figure 7 will be given the same numerical references.

In particolare, in questo dispositivo elettronico lg, un involucró protettivo (package) l lg, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, lo strato di riempimento 13 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 e la superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrati 2. In particular, in this electronic device lg, a protective casing (package) lg, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the filling layer 13 and the substrate 2, leaving the sensitive portion 9 and the non-active surface 7 exposed. of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrates 2.

In particolare in tale forma di realizzazione uno strato di riempiménto 13 è presente nell’area laterale 3a in modo da inglobare le connessioni elettriche 10 per irrobustire meccanicamente il dispositivo elettronico 1 nella zona di connessione tra il dispositivo MEMS 6 e il substrato 2. In particular, in this embodiment, a filling layer 13 is present in the lateral area 3a so as to incorporate the electrical connections 10 to mechanically strengthen the electronic device 1 in the connection area between the MEMS device 6 and the substrate 2.

Con riferimento alle figure 9 e 10, vengono mostrate due varianti della prima forma di realizzazione di un dispositivo elettronico Ih secondo dell’invenzione. With reference to figures 9 and 10, two variants of the first embodiment of an electronic device Ih according to the invention are shown.

In particolare, il dispositivo elettronico Ih comprende un circuito integrato 14 avente una prima superficie 14a ed una seconda superficié 14b opposta alla prima superficie, circuito integrato 14 essendo montato con la prima superficie 14a sulla superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6. In particular, the electronic device Ih comprises an integrated circuit 14 having a first surface 14a and a second surface 14b opposite the first surface, the integrated circuit 14 being mounted with the first surface 14a on the non-active surface 7 of the MEMS device 6.

Il circuito integrato 14 è quindi collegato elettricamente alle piste conduttive presenti sulla superfìcie superiore 3 del substrato 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 15. The integrated circuit 14 is then electrically connected to the conductive tracks present on the upper surface 3 of the substrate 2 by means of further electrical connections 15.

Ad esempio, la dimensione della sezione trasversale di questo circuito integrato 14 è maggiore della dimensione della sezione trasversale del dispositivo MEMS 6. For example, the cross-sectional size of this integrated circuit 14 is larger than the cross-sectional size of the MEMS device 6.

Vantaggiosamente, come mostrato in figura 9, sulla prima superficié 14a è integrata una circuiteria passivata ed inoltre la prima superficie 14a è provvista di piazzole di connessione per la connessione elettrica al dispositivo MEMS 6, mediante bumps. Advantageously, as shown in Figure 9, a passivated circuitry is integrated on the first surface 14a and furthermore the first surface 14a is provided with connection pads for the electrical connection to the MEMS device 6, by means of bumps.

Vantaggiosamente, come mostrato in figura 10, sulla seconda superficie 14b è integrata una circuiteria passivata ed inoltre sono previste piazzole di connessione per la connessione elettrica al dispositivo MEMS 6 mediante wirebonding. Advantageously, as shown in Figure 10, a passivated circuitry is integrated on the second surface 14b and connection pads are also provided for the electrical connection to the MEMS device 6 by wirebonding.

Un involucro protettivo (package) l lh, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, il circuito integrato 14, le connessioni 15 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 e la superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. A protective casing (package) 11h, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the integrated circuit 14, the connections 15 and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 and the non-active surface 7 of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alle figure 11 e 12, vengono mostrate due varianti della terza forma di realizzazione di un dispositivo elettronico lg secondo dell’invenzione. With reference to figures 11 and 12, two variants of the third embodiment of an electronic device lg according to the invention are shown.

In particolare, il dispositivo elettronico lg comprende un circuito integrato 14 avente una prima superfìcie 14a ed una seconda superficie 14b opposta alla prima superficie, che è montato con la prima superficie 14a sulla superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6. In particular, the electronic device 1g comprises an integrated circuit 14 having a first surface 14a and a second surface 14b opposite the first surface, which is mounted with the first surface 14a on the non-active surface 7 of the MEMS device 6.

Il circuito integrato 14 è quindi collegato elettricamente alle piste cohduttive formate sulla superficie superiore 3 del substrato 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 15. The integrated circuit 14 is then electrically connected to the conductive tracks formed on the upper surface 3 of the substrate 2 by further electrical connections 15.

Vantaggiosamente, la dimensione della sezione trasversale di questo dircuito integrato 14 è maggiore della dimensione della sezione trasversale del dispositivo MEMS 6. Advantageously, the cross-sectional dimension of this integrated circuit 14 is greater than the cross-sectional dimension of the MEMS device 6.

Vantaggiosamente, lo strato di riempimento 13 è anche presente in un area 14c compresa tra una porzione della prima superficie 14a sporgente rispetto al dispositivo MEMS e la superficie superiore 3 del substrato 2. Advantageously, the filling layer 13 is also present in an area 14c comprised between a portion of the first surface 14a projecting with respect to the MEMS device and the upper surface 3 of the substrate 2.

Vantaggiosamente, lo strato di riempimento 13 presenta un profilo ràstremato all’esterno dell’area 14c. Advantageously, the filling layer 13 has a tapered profile outside the area 14c.

Vantaggiosamente, come mostrato in figura 11, la prima superficie 14a è provvista di piazzole di connessione per la connessione elettrica dispositivo MEMS 6, mediante bump (flip-chip). Advantageously, as shown in Figure 11, the first surface 14a is provided with connection pads for the electrical connection of the MEMS device 6, by means of a bump (flip-chip).

Vantaggiosamente, come mostrato in figura 12, la seconda superficie 14b è provvista di piazzole di connessione per la connessione elettrica al dispositivo MEMS 6, mediante fili di connessione (wirebonding ) . Advantageously, as shown in figure 12, the second surface 14b is provided with connection pads for the electrical connection to the MEMS device 6, by means of connection wires (wirebonding).

Un involucro protettivo (package) l lg, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, il circuito integrato 14, le connessioni 15, lo strato di riempimento 13 e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 e la superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrati 2. A protective casing (package) Ig, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the integrated circuit 14, the connections 15, the filling layer 13 and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 and the non-active surface 7 of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrates 2.

La presenza dello strato di riempimento 13 consente di proteggete sia il circuito integrato 14 che il dispositivo MEMS 6 durante la fase di stampaggio dell’involucro protettivo 1 lg. The presence of the filling layer 13 allows you to protect both the integrated circuit 14 and the MEMS device 6 during the molding phase of the protective envelope 1 lg.

Con riferimento alla figura 13 viene mostrato il dispositivo elettronico li che è una variante del dispositivo elettronico di figura 9, in cui l’ involucro protettivo I li lascia esposta la seconda superficie 14b del circuito integrato 14. With reference to Figure 13, the electronic device 11 is shown which is a variant of the electronic device of Figure 9, in which the protective casing I leaves the second surface 14b of the integrated circuit 14 exposed.

Con riferimento alla figura 14 viene mostrato il dispositivo elettronico 11 che è una variante del dispositivo elettronico di figura 11, in cui l’involucro protettivo 111 lascia esposta la seconda superficie 14b del circuito integrato 14. With reference to figure 14, the electronic device 11 is shown which is a variant of the electronic device of figure 11, in which the protective casing 111 leaves the second surface 14b of the integrated circuit 14 exposed.

Con riferimento alla figura 15, viene mostrato il dispositivo 1 di figura 1 in cui un circuito integrato 16 è montato sul substrato 2 affiancato al dispositivo MEMS 6, e fissato al substrato 2 ad esempio mediante uno strato saldante 16b. With reference to Figure 15, the device 1 of Figure 1 is shown in which an integrated circuit 16 is mounted on the substrate 2 side by side with the MEMS device 6, and fixed to the substrate 2 for example by means of a soldering layer 16b.

(Il circuito integrato 16 è connesso elettricamente al substrato 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 16a. (The integrated circuit 16 is electrically connected to the substrate 2 by further electrical connections 16a.

L’involucro protettivo (package) 11, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6 con le connessioni elettriche 10, il circuito integrato 16 con le ulteriori connessioni elettriche 16a e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6„ nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. The protective casing (package) 11, made by molding, incorporates the MEMS device 6 with the electrical connections 10, the integrated circuit 16 with the further electrical connections 16a and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 " as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alla figura 16, viene mostrato il dispositivo ld di figura 5 in cui un circuito integrato 16 è montato sul substrato 2 affiancati al dispositivo MEMS 6, e fissato al substrato 2 ad esempio mediante uno strato saldante 16b. With reference to Figure 16, the device 1d of Figure 5 is shown in which an integrated circuit 16 is mounted on the substrate 2 side by side with the MEMS device 6, and fixed to the substrate 2 for example by means of a soldering layer 16b.

Il circuito integrato 16 è connesso elettricamente al substrato 2 mediarli te ulteriori connessioni elettriche 16a. The integrated circuit 16 is electrically connected to the substrate 2 by means of further electrical connections 16a.

L’involucro protettivo (package) l ld, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, lo strato di riempimento 13 , il circuito integrato 16 con le ulteriori connessioni elettriche 16a e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6, nonché la superfìcie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. The protective envelope (package) ld, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the filling layer 13, the integrated circuit 16 with the further electrical connections 16a and the substrate 2, leaving the sensitive portion 9 of the MEMS device exposed 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alla figura 17, viene mostrato il dispositivo la di figurg 2 in cui un circuito integrato 16 è montato sul substrato 2 affiancato al dispositivo MEMS 6, e fissato al substrato 2 ad esempio mediante tino strato saldante 16b. With reference to Figure 17, the device la of Figure 2 is shown in which an integrated circuit 16 is mounted on the substrate 2 next to the MEMS device 6, and fixed to the substrate 2, for example by means of a soldering layer 16b.

Il circuito integrato 16 è connesso elettricamente al substrato 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 16a. The integrated circuit 16 is electrically connected to the substrate 2 by further electrical connections 16a.

L’involucro protettivo (package) I la, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6 con le connessioni elettriche 10, il circuito integrato 16 con le ulteriori connessioni elettriche 16a e il substratd 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 e la superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. The protective casing (package) 11a, made by molding, incorporates the MEMS device 6 with the electrical connections 10, the integrated circuit 16 with the further electrical connections 16a and the substrate 2, leaving the sensitive portion 9 exposed and the surface not active 7 of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alla figura 18, viene mostrato il dispositivo le di figura 6 in cui un circuito integrato 16 è montato sul substrato 2 affiancato al dispositivo MEMS 6, e fissato al substrato 2 ad esempio mediante uno strato saldante 16b. With reference to Figure 18, the device 1e of Figure 6 is shown in which an integrated circuit 16 is mounted on the substrate 2 side by side with the MEMS device 6, and fixed to the substrate 2 for example by means of a soldering layer 16b.

L’involucro protettivo (package) I le, realizzato per stampaggio, ingloba (1 dispositivo MEMS 6, lo strato di riempimento 13, il circuito integrato 16 con le ulteriori connessioni elettriche 16a e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 e la superficie non attiva 7 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. The protective casing (package) 11, made by molding, incorporates (1 MEMS device 6, the filling layer 13, the integrated circuit 16 with the further electrical connections 16a and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 and the non-active surface 7 of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alla figura 19, viene mostrato il dispositivo Ih di figura 9 in cui un secondo circuito integrato 16 è montato sul substrato 2 affiancato al dispositivo MEMS 6, e fissato al substrato 2 ad esempio mediante uno strato saldante 16b. With reference to Figure 19, the device Ih of Figure 9 is shown in which a second integrated circuit 16 is mounted on the substrate 2 side by side with the MEMS device 6, and fixed to the substrate 2 for example by means of a sealing layer 16b.

J1 secondo circuito integrato 16 è connesso elettricamente al substrato 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 16a. The second integrated circuit 16 is electrically connected to the substrate 2 by further electrical connections 16a.

un terzo circuito integrato 17 è montato sulla seconda superficie 14b del circuito integrato 14, e connesso elettricamente al substrato) 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 17a. a third integrated circuit 17 is mounted on the second surface 14b of the integrated circuit 14, and electrically connected to the substrate) 2 by means of further electrical connections 17a.

Un quarto circuito integrato 18 è montato sul secondo circuito integrato 16 e connesso elettricamente al substrato 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 18a. A fourth integrated circuit 18 is mounted on the second integrated circuit 16 and electrically connected to the substrate 2 by further electrical connections 18a.

L’involucro protettivo (package) Uh, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, le connessioni elettriche 10, i circuiti integrati 14, 16, 17 e 18 con le relative connessioni elettriche 15, 16a, 17a e 18a e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substrato 2. The protective envelope (package) Uh, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the electrical connections 10, the integrated circuits 14, 16, 17 and 18 with the relative electrical connections 15, 16a, 17a and 18a and the substrate 2 , leaving exposed the sensitive portion 9 of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Con riferimento alla figura 20, viene mostrato il dispositivo lg di figura 11 in cui un secondo circuito integrato 16 è montato sul substrati 2 affiancato al dispositivo MEMS 6, e fissato al substrato 2 ad esempio mediante uno strato saldante 16b. With reference to Figure 20, the device 1g of Figure 11 is shown in which a second integrated circuit 16 is mounted on the substrates 2 side by side with the MEMS device 6, and fixed to the substrate 2 for example by means of a soldering layer 16b.

Il secondo circuito integrato 16 è connesso elettricamente al substrato 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 16a. The second integrated circuit 16 is electrically connected to the substrate 2 by further electrical connections 16a.

Un terzo circuito integrato 17 è montato sulla seconda superficie 14b del circuito integrato 14, e connesso elettricamente al substrato 2 mediante ulteriori connessioni elettriche 17a. A third integrated circuit 17 is mounted on the second surface 14b of the integrated circuit 14, and electrically connected to the substrate 2 by further electrical connections 17a.

l’involucro protettivo (package) l lg, realizzato per stampaggio, ingloba il dispositivo MEMS 6, lo strato di riempimento 13, i circuiti integrati JL4, 16, 17 e 18 con le relative connessioni elettriche 15, 16a, 17a e 18q e il substrato 2, lasciando esposta la porzione sensibile 9 del dispositivo MEMS 6, nonché la superficie inferiore 4 e l’apertura 5 del substratd 2. the protective casing (package) lg, made by molding, incorporates the MEMS device 6, the filling layer 13, the integrated circuits JL4, 16, 17 and 18 with the relative electrical connections 15, 16a, 17a and 18q and the substrate 2, leaving exposed the sensitive portion 9 of the MEMS device 6, as well as the lower surface 4 and the opening 5 of the substrate 2.

Vantaggiosamente, i circuiti integrati 14, 16, 17 e 18 possono essere dispositivi sensori ad, esempio accelerometri 14, giroscopi 18, magnetometri 17 per formare un IMU (inertial measurement unit). Advantageously, the integrated circuits 14, 16, 17 and 18 can be sensor devices such as accelerometers 14, gyroscopes 18, magnetometers 17 to form an IMU (inertial measurement unit).

Tali circuiti integrati possono essere posti in differente configurazione all’interno dell’involucro protettivo in base alle loro dimensioni e caratteristiche geometriche. These integrated circuits can be placed in different configurations within the protective casing based on their size and geometric characteristics.

Con il dispositivo secondo l'invenzione è possibile realizzare microfoni, sensori di pressione, di gas, chimici, che sono incapsulati in un involucro protettivo realizzato mediante With the device according to the invention it is possible to realize microphones, pressure, gas, chemical sensors, which are encapsulated in a protective casing made by means of

E’ possibile quindi di integrare più sensori (accelerometri e sensori di pressione) nello stesso involucro protettivo 1 1 , per esempio per realizzare HMU, oppure per stazioni barometriche integrando ad esempio un sensore di pressione ed un sensore di umidità. It is therefore possible to integrate multiple sensors (accelerometers and pressure sensors) in the same protective enclosure 1 1, for example to create HMUs, or for barometric stations by integrating, for example, a pressure sensor and a humidity sensor.

Vantaggiosamente, in una forma di realizzazione preferita dei dispositivi elettronici secondo l’invenzione precedentemente descritti, il dispositivo elettronico complessivo ha un ingombro compreso tra 3x3x1 mmA3, )nentre il dispositivo MEMS 6 ha una larghezza di 1500 gm una lunghezza di 1500 gm ed uno spessore 700 gm. Advantageously, in a preferred embodiment of the electronic devices according to the invention described above, the overall electronic device has a size of between 3x3x1 mmA3, while the MEMS device 6 has a width of 1500 gm, a length of 1500 gm and a thickness 700 gm.

ha porzione sensibile 9 dispositivo MEMS 6 ha un diametro compreso tra 100 pm e 1000 μιη. has a sensitive portion 9 MEMS device 6 has a diameter between 100 µm and 1000 µιη.

La distanza tra la superficie attiva 8 del dispositivo MEMS 6 e la superficie superiore 3 del substrato è compresa tra 50 e 500 pm, mentre lo spessore del substrato è compreso tra circa 150 e 300 pm e l’ampiezza dell’apertura 5 è compresa tra 100 a 700um. The distance between the active surface 8 of the MEMS device 6 and the upper surface 3 of the substrate is between 50 and 500 µm, while the thickness of the substrate is between about 150 and 300 µm and the width of the opening 5 is between 100 to 700um.

Se l’elemento barriera 12 è realizzato da un anello di pasta saldante ha uno spessore di una sezione trasversale compreso tra 60 e 300 pm. If the barrier element 12 is made from a ring of solder paste, it has a thickness of a cross section between 60 and 300 µm.

Se l’elemento barriera 12a, 12b è realizzato da un’area irregolari ha una ampiezza di una sezione trasversale di circa 10-50 pm ed ad esèmpio una profondità compresa tra 20-80 pm. If the barrier element 12a, 12b is made from an irregular area, it has an amplitude of a cross section of about 10-50 pm and for example a depth between 20-80 pm.

In conclusione, il dispositivo elettronico secondo l’invenzione risulta particolarmente compatto e utilizza soluzioni tecniche che non prevedono allineamenti critici. Vantaggiosamente secondo l’invenzione, la presenza dell’elemento barriera 12, 12a consente di proteggere la porzione) sensibile 9 del dispositivo MEMS 6 durante le fasi di fabbricazione dell’involucro protettivo 11 o durante la fase di dipensazione dello strato di riempimento 13 nel dispositivo elettronico 1 secondo l’invenzione. In conclusion, the electronic device according to the invention is particularly compact and uses technical solutions that do not provide for critical alignments. Advantageously according to the invention, the presence of the barrier element 12, 12a makes it possible to protect the sensitive portion 9 of the MEMS device 6 during the manufacturing steps of the protective envelope 11 or during the step of de-thickening the filling layer 13 in the device. electronic 1 according to the invention.

In particolare, secondo l’invenzione, tale elemento barriera 12, 12a, 12lb può essere di natura fisica o chimica o una combinazione delle due. In particular, according to the invention, this barrier element 12, 12a, 12lb can be of a physical or chemical nature or a combination of the two.

Tali elementi barriera 12, 12a, 12b possono essere realizzati sia sul substrato 2 sia sul dispositivo MEMS 6. These barrier elements 12, 12a, 12b can be made both on the substrate 2 and on the MEMS device 6.

Claims

CLAIMS 1. Electronic device (1) which includes: r a substrate (2) provided with a through opening (5), J- a MEMS device (6) comprising an active surface (8) in which a portion (9) of said MEMS device (6) sensitive to variations is integrated chemical / physical properties of a fluid the electronic device (1) being characterized in that said active surface (8) of said MEMS device (6) faces said substrate (2) and is in spaced relationship with it, said sensitive portion (9) being aligned with said openness (5), and by also including: a protective casing (11), which at least partially incorporates said MEMS device (6) and said substrate (2), leaving exposed at least said sensitive portion (9) of said MEMS device (6), and said opening (5) of the substrate ( 2); And - a barrier element (12, 12a, 12b) positioned in an area (3b) surrounding said sensitive portion (9) to provide a protective structure for said MENS device (6), so that said sensitive portion (9) is free. .

2. Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said barrier element (12) is a ring which is in contact with surface (3) of said substrate (2) and the active surface (8) of said substrate (2) ) MENS device (6), and whose outer edge is completely covered by said protective casing (11).

3. Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said barrier element (12) is made of solder paste.

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said barrier element (12a) is an irregular area (12a) formed on the surface (3) of the substrate (2).

5. Electronic device (1) according to claim 4, characterized in that this irregular area (12a) extends over the surface (3) of said substrate (2) in correspondence with said sensitive portion (9).

Electronic device (1) according to claim 4 or 5, characterized in that this irregular area (12a) is obtained by modifying the chemical properties of the surface (3) of the substrate (2).

Electronic device (1) according to claim 4 or 5, characterized in that said irregular area (12a) is formed by non-wettable material.

8. Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that electrical connections (10) which electrically couple said MEMS device (6) to said substrate (2) are present on the outside of said barrier element (12, 12a) with respect to said sensitive ροrzioni (9).

Electronic device (1) according to claim 8, characterized in that a filling layer (13) incorporates said electrical connections (10).

Electronic device (1) according to claim 8, characterized in that said electrical connections (10) comprise bumps.

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said MEMS device (6) is mounted on said substrate (2) by means of the known "flip-chip" assembly method.

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said MEMS device (6) is completely enclosed}) of said protective casing (11).

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said protective casing (11) also leaves the non-active surface (7) of said MEMS device (6) exposed.

Electronic device (1) according to claim 9, characterized in that said filling layer (13) has a tapered profile outside said perimeter area (3a), while it has a substantially vertical profile in correspondence with said area ( 3b i which surrounds said sensitive portion (9).

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that it comprises integrated circuits (14, 16, 17, 18) mounted side by side or stacked to the MEMS device (6).

16. Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said integrated circuits (14, 16, 17, 18) are electrically connected to conductive tracks present on said substrate (2), by means of further electrical connections (14a, 16a , 17a, 18a).

Electronic device (1) according to claim 15, characterized in that said protective casing (11) incorporates said integrated circuits (14, 16, 17, 18) and said further electrical connections (14a, 16a, 17a, 18a).

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said substrate is of the LGA type.

19. Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said substrate is of the BGA type.

20. Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said MEMS device (6) is a pressure sensor.

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said MEMS device is a gas sensor.

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said MEMS device is a chemical sensor.

23. Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that the protective casing (11) is made by molding.

Electronic device (1) according to claim 1, characterized in that said barrier element (12b) is an irregular area (12b) formed on the active surface (8) of the MEMS device (6).

25. Electronic device (1) according to claim 24, characterized in that this irregular area (12b) extends over the sensitive portion (9). MEMS device (6).

Electronic device (1) according to claim 24 or 25, characterized in that this irregular area (12b) is obtained by modifying the chemical properties around the / of the active surface (8) of the MEMS device (6).

Electronic device (1) according to claim 24 or 25, characterized in that said irregular area (12b) is formed by non-wettable material.

28. Electronic device (1) according to claim 27, wherein the MEMS device (6) comprises a protective layer (6a) on the active surface (8) characterized in that said irregular area (12b) is formed by removing said protective layer (6a) from the sensitive portion (9) of the MEMS device (6) exposing said layer (12b) of non-wettable material.

29. Electronic device (1) according to claim 28, characterized in that said protective layer (6a) is Polyimide and said layer (12b) of non-wettable material is oxide.

30. Electronic device (1) according to claim 4 or 24, characterized by the fact that said irregular area (12a, 12b) comprises trenches which form preferential paths during the steps of forming the protective envelope.

31. Electronic device (1) according to claim 4 or 24, characterized in that a layer of non-wettable material is formed in correspondence with said sensitive portion (9) of said MEMS device (6).

32. Electronic device (1) according to claim 9, characterized in that a barrier element (12, 12a, 12b) protects the sensitive portion (9) during the formation of said filling layer (13)