ITMI20080848A1

ITMI20080848A1 - Componente micromeccanico con calotta a strato sottile e procedimenti di fabbricazione

Info

Publication number: ITMI20080848A1
Application number: IT000848A
Authority: IT
Inventors: Feyh Ando
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2008-11-15
Also published as: FR2916192A1; FR2916192B1; US7923794B2; DE102007022509B4; JP2008279595A; DE102007022509A1; US20080296747A1

Description

DESCRIZIONE

Stato dell arte

L'invenzione prende le mosse da un componente micromeccanico, comprendente un substrato e comprendente una calotta a strato sottile, nonché comprendente una caverna che è delimitata dal substrato e dalla calotta a strato sottile, laddove nella caverna è racchiuso almeno un gas con una pressione interna.

Per i sensori muniti di calotta per mezzo dello strato sottile, a motivo del processo di fabbricazione, viene rinchiusa la pressione del processo di sigillatura (di norma alcuni, pochi mbar) . Il procedimento di realizzazione della calotta con vetro di sigillatura fa sì che una pressione venga rinchiusa per effetto dell'atmosfera utilizzata durante la realizzazione della calotta.

Molti sensori, come per esempio i sensori di accelerazione, necessitano, per funzionare, di un'elevata pressione in essi rinchiusa. Ciò non è realizzabile senza problemi con i processi per ottenere una calotta a strato sottile.

Dalla domanda di brevetto di invenzione europea EP 04 101 108 è noto rinchiudere in un sensore dotato di calotta a strato sottile, oltre al gas di processo, anche un supplementare gas inerte.

Illustrazione dell'invenzione

Vantaggi dell'invenzione

L'invenzione prende le mosse da un componente micromeccanico comprendente un substrato e comprendente uno strato sottile, nonché comprendente una caverna che è delimitata dal substrato e dallo strato sottile, laddove nella caverna è rinchiuso almeno un gas con una pressione interna. Il nocciolo dell'invenzione consiste nel fatto che la fase gassosa presenta una composizione non atmosferica.

Vantaggiosamente la pressione interna è superiore a circa 100 mbar. Particolarmente vantaggiosa è una pressione interna superiore a circa 1000 mbar. Una vantaggiosa configurazione del componente micromeccanico prevede che nella caverna sia disposta una struttura micromeccanica. Questa struttura mìcromeccanìca può vantaggiosamente essere ammortizzata meccanicamente dalla fase gassosa.

Una vantaggiosa configurazione del componente micromeccanico prevede che lo strato sottile sia una membrana che può effettuare escursioni . Vantaggiosamente può così essere creato un sensore di pressione, il cui intervallo di lavoro è impostabile tramute la pressione interna della fase gassosa.

Una vantaggiosa configurazione del componente micromeccanico prevede che nella caverna sia rinchiuso un polimero. Vantaggiosamente la fase gassosa non atmosferica può essere generata dal polìmero .

L'invenzione concerne anche un procedimento atto alla fabbricazione di un componente micromeccanico comprendente un substrato e comprendente una calotta a strato sottile, nonché comprendente una caverna che è delimitata dal substrato e dalla calotta a strato sottile. Il procedimento conforme all'invenzione presenta le fasi consistenti nel disporre un polimero in una caverna, chiudere la caverna e generare nella caverna una fase gassosa, avente composizione non atmosferica , mediante decomposizione di almeno una parte del polìmero. Conformemente all'invenzione viene generata una pressione interna che può essere superiore alla pressione di processo durante la sigillatura della caverna. Il polimero viene vantaggiosamente decomposto termicamente.

Con questa invenzione viene proposto un procedimento tramite il quale una pressione interna a piacere può essere realizzata in una caverna che è chiusa per mezzo di un cappuccio a strato sottile. Per mezzo di un polimero disposto nella caverna, per esempio sotto forma di uno strato di polimero che, una volta completata e sigillata la calotta, viene trasformato in un gas oppure in una miscela gassosa, nell'interno della caverna può essere rinchiusa una definita pressione interna. Questa pressione è data dal volume del polimero. A differenza di ciò, nei convenzionali processi di sigillatura questa pressione è limitata alla pressione di processo che trova impiego all'atto della sigillatura.

Per effetto della decomposizione si viene a creare una fase gassosa avente composizione non atmosferica. Sì formano ad esempio gas inerti, come C02, CO, nonché CxHyOza catena corta. Il procedimento qui proposto rende inoltre possibili pressioni superiori ad un'atmosfera.

Ciò non è realizzabile con alcun altro procedimento. Per le strutture meccaniche disposte nella caverna può in seguito a ciò, a titolo di esempio, essere impostato un ammortizzamento molto forte.

Disegno

Le figure la e b fanno vedere schematicamente un sensore dotato di calotta a strato sottile secondo lo stato dell'arte.

Le figure 2a, b e c fanno vedere schematicamente un componente micromeccanico conforme all'invenzione, con calotta a strato sottile.

Esempio di realizzazione

Le figure la e b fanno vedere schematicamente un sensore dotato di calotta a strato sottile secondo lo stato dell'arte. La figura la fa vedere un substrato 1 con una rientranza, nella quale è inserita una struttura 2 del sensore. Al di sopra si trova uno strato da sacrificare 3, il quale definisce la distanza tra la struttura 2 del sensore ed una calotta a strato sottile 4. Nella calotta a strato sottile 4, disposta sopra lo strato da sacrificare 3, sono praticate aperture 5, attraverso le quali lo strato da sacrificare 3 può essere inciso per via chimica. Nella figura lb questo strato da sacrificare 3 è stato asportato tramite incisione per via chimica e gli accessi per l'incisione per via chimica, sotto forma di aperture 5, sono stati sigillati per mezzo di uno strato di sigillatura 7. In aggiunta, nella cavità 6 viene rinchiusa una fase gassosa avente la pressione di processo che ha trovato impiego all'atto della deposizione dello strato di sigillatura 7. Questa fase gassosa contiene tipicamente Ar oppure anche N2come componente essenziale. La pressione di processo ammonta tipicamente ad alcune decine di mbar. Questa pressione di processo costituisce contemporaneamente la pressione di funzionamento del sensore ed influenza le proprietà di quest'ultimo, tra l'altro attraverso 1'ammortizzamento .

Le figure 2a, b e c fanno schematicamente vedere un componente micromeccanico conforme all'invenzione, con calotta a strato sottile. Il componente micromeccanico di cui alla figura 2a corrisponde a quello mostrato nella figura la. Qui tuttavia, oltre allo strato da sacrificare 3, è introdotto un polimero 8 che tramite una fase di tempra può essere trasformato irreversibilmente in una fase gassosa . In una successiva fase, conformemente alla figura 2b e similmente alla figura lb, lo strato da sacrificare 3 viene rimosso tramite incisione per via chimica e poi le aperture 5 nello strato 4 della calotta vengono chiuse. Nella cavità 6 si viene di nuovo provvisoriamente a creare la pressione di progetto . Il polimero 8 è ancora intatto. In una fase successiva il polimero 8 viene quantomeno parzialmente decomposto termicamente. Nella figura 2c il polimero 8 è completamente decomposto. Possibile è anche che il polimero venga solo parzialmente decomposto. Quando si utilizzano polimeri decomponibili sono necessarie temperature dell'ordine di 430°C. Per effetto della decomposizione si viene a creare una fase gassosa 9 avente composizione non atmosferica. Si formano per esempio gas inerti, come C02, CO, nonché CxHyOza catena corta. Nello stato dell'arte... Dato che a questo processo è legato un enorme aumento del volume, può in seguito a ciò essere rinchiusa nella cavità una pressione interna 9 nettamente più elevata. A seconda del volume del blocco di polimero 8 e della quota parte decomposta questa pressione può essere impostata in modo definito. Possibili sono al riguardo anche pressioni nettamente superiori ad un bar (superiori a 1000 mbar) .

La fase gassosa 9 presenta conformemente all'invenzione una composizione non atmosferica. Composizione non atmosferica significa che la fase gassosa 9 presenta complessivamente una composizione materiale diversa da quella dell'atmosfera che è presente nell'ambiente del componente micromeccanico, vale a dire nella camera di processo, quando la calotta a strato sottile 4 viene sigillata per mezzo di uno strato di sigillatura 7. Come più sopra illustrato, la menzionata atmosfera contiene, in qualità di componente essenziale, tipicamente A.r oppure anche N2.

La fase gassosa 9 presenta conformemente all'invenzione anche una pressione più elevata rispetto alla pressione dell'atmosfera che è presente nell'ambiente del componente micromeccanico quando la calotta a strato sottile 4 viene sigillata per mezzo di uno strato di sigillatura 7 .

La fase gassosa 9 è costituita per una parte dall'atmosfera che è presente durante la creazione dello strato di sigillatura 7 e per un'altra parte dai prodotti di decomposizione del polimero 8. Con pressioni interne elevate la fase gassosa 9 è per la maggior parte costituita dai prodotti di decomposizione del polimero 8.

Claims

RIVENDICAZIONI 1· Componente mieromeocanico comprendente un substrato (1) e comprendente una calotta a strato sottile (4), nonché comprendente una caverna (6) che è delimitata dal substrato (1) e dallo strato sottile (4), laddove nella caverna (6) è rinchiusa almeno una fase gassosa (9) con una pressione interna, caratterizzato dal fatto che la fase gassosa (9) presenta una composizione non atmosferica.
2. Componente micromeccanico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la pressione interna è superiore a circa 100 mbar.
3. Componente micromeccanico secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che la pressione interna è superiore a circa 1000 mbar.
4. Componente mìcromeccanico secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che nella caverna (6) è disposta una struttura micromeccanica (2).
5. Componente micromeccanico secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che la calotta a strato sottile (4) è una membrana che può effettuare escursioni.
6. Componente micromeccanìco secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che nella caverna (6) è rinchiuso u polimero (8).
7 . Procedimento atto alla fabbricazione di un componente micromeccanico comprendente un substrato (1) e comprendente una calotta a strato sottile (4), nonché comprendente una caverna (6) che è delimitata dal substrato (1) e dalla calotta a strato sottile (4), contemplante le fasi: disporre un polimero (8) in una caverna (6) chiudere la caverna (6) generare una fase gassosa (9) avente composizione non atmosferica nella caverna (6) tramite decomposizione di almeno una parte del polimero (8).
8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il polimero (8} viene decomposto termicamente.