ITTO20080485A1 - Dispositivo sensore di pressione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

"DISPOSITIVO SENSORE DI PRESSIONE",

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo sensore di pressione e ad un sensore di pressione a semiconduttore per la realizzazione di tale dispositivo. Dispositivi del tipo indicato sono utilizzati in vari settori per la rilevazione della pressione di fluidi (liquidi e aeriformi), quale il settore automobilistico, il settore domestico e degli elettrodomestici, il settore del condizionamento ambientale e idro-termo-sanitario in genere.

Questi dispositivi di rilevazione comprendono tipicamente un involucro, definente una camera avente un ingresso per un fluido di cui deve essere misurata la pressione, un sensore di pressione alloggiato nella camera ed un disposizione circuitale, alla quale il sensore di pressione è elettricamente connesso; la disposizione circuitale include tipicamente un circuito stampato almeno parzialmente alloggiato nella camera dell’involucro.

Per la produzione dei dispositivi dei rilevazione indicati sono principalmente utilizzate due tipologie di sensore, qui definite per semplicità “sensori monolitici” e “sensori a semiconduttore”. La caratteristica che distingue in modo immediato le due tipologie di sensore sono le dimensioni, essendo i sensori a semiconduttore di dimensioni nettamente inferiori rispetto ai sensori monolitici.

Un tipico sensore monolitico è rappresentato in forma schematica nelle figure 1 e 2., ove è indicato nel suo complesso con 1. Un tale sensore comprende tipicamente un corpo monolitico 2, avente sagoma generalmente cilindrica e solitamente formato in materiale ceramico (sensori della tipologia in esame vengono infatti definiti anche “sensori ceramici”). Il corpo monolitico 2 ha una cavità cieca 3, di sezione sostanzialmente circolare, chiusa ad un’estremità da una porzione a membrana 4 del corpo monolitico 2. In corrispondenza della porzione a membrana 4 è previsto un componente elettrico di rilevazione, in grado di generare un segnale rappresentativo di una flessione della porzione a membrana 4; i componenti impiegati allo scopo sono tipicamente selezionati tra elementi resistori, elementi capacitivi ed elementi piezoresistitivi. Il componente di rilevazione (o un gruppo di tali elementi) è montato su di un circuito stampato, indicato con 5 in figura 1, provvisto di terminali o pin 5a, che è fissato sulla faccia del corpo monolitico 2 opposta all’apertura della cavità 3, in modo tale per cui l’elemento di rilevazione aderisca alla superficie della porzione a membrana 4 all’esterno della cavità 3, onde poterne rilevare eventuali flessioni.

Il sensore 1 viene montato entro la camera del dispositivo di rilevazione in modo che l’estremità aperta della cavità cieca 3 sia direttamente in comunicazione con il condotto di ingresso del dispositivo di rilevazione: a questo scopo il condotto di ingresso ha solitamente una parte tubolare terminale, sul quale il corpo di sensore 2 viene innestato in corrispondenza della parte aperta della cavità 3. Il sensore 1 è collegato, tramite i pin 5a del circuito 5, ad un altro circuito stampato, presente all’interno dell’involucro, il quale altro circuito è a sua volta collegato ad un connettore elettrico del dispositivo; in alternativa, i pin 5a possono essere collegati direttamente ai terminali elettrici di un connettore elettrico del dispositivo.

Nell’impiego del dispositivo sensore la pressione del fluido presente nel condotto di ingresso è tale da causare una flessione della porzione a membrana 4 del sensore e l’entità di tale flessione, che è funzione della pressione del fluido, è misurata tramite l’elemento di rilevazione appartenente al circuito 5. Tramite i pin 5a, il segnale d’uscita generato dall’elemento di rilevazione, rappresentativo del valore di pressione ed eventualmente amplificato e/o condizionato a mezzo di idonei componenti del circuito 5, raggiunge il suddetto altro circuito stampato e/o il suddetto connettore elettrico, tramite il quale il dispositivo sensore è collegato ad un sistema esterno, quale ad esempio una centralina del controllo motore di un autoveicolo.

Tra i principali vantaggi dei sensori monolitici vanno ricordati la semplicità di fissaggio, la capacità di resistere a fluidi aggressivi dal punto di vista chimico e l’ottima resistenza meccanica complessiva, che agevola la manipolazione ed il montaggio del componente nel corso della produzione del dispositivo rilevatore di pressione.

Per quanto riguarda invece i sensori di pressione a semiconduttore, essi sono sostanzialmente configurati come circuiti integrati o “chip” ed hanno pertanto dimensioni notevolmente inferiori rispetto a quelle di un sensore monolitico, pur presentando anch’essi una membrana deformabile di rilevazione.

Il corpo di sensore è in questo caso costituito da un cosiddetto “die”, ovverosia un piccolo blocco o piastrina di materiale semiconduttore, tipicamente silicio, che definisce una membrana di rilevazione. Anche il die di un sensore di pressione a semiconduttore può essere formato in modo da definire una piccola cavità chiusa ad un’estremità da una rispettiva porzione a membrana, oppure il die può realizzare la sola membrana ed essere fissato, ad esempio incollato, su di un relativo substrato, tipicamente in vetro, definente una cavità assiale.

Sul die in materiale semiconduttore è ricavato direttamente il circuito elettrico miniaturizzato di un circuito integrato avente la funzione di rilevare l’entità della deformazione della membrana di rilevazione. Il die può anche essere racchiuso in un relativo involucro o contenitore, noto come “package”, dal quale fuoriescono i terminali di collegamento (pin), preposti a collegare il die stesso ad un supporto di circuito, appartenente al circuito stampato destinato ad essere montato all’interno del relativo dispositivo sensore di pressione.

A titolo esemplificativo, la figura 3 illustra, in forma schematica, un circuito stampato 6 previsto per l’impiego in un dispositivo rilevatore di pressione. Il circuito 6 comprende un supporto di circuito, o PCB (Printed Circuit Board) o basetta 7, ad esempio in vetroresina, dotato superficialmente di piste elettricamente conduttive 7a, alle quali sono connessi i collegamenti elettrici o pin (non visibili) di un sensore di pressione a semiconduttore, indicato complessivamente con 8, di cui è visibile il solo package. Dispositivi di questo tipo sono descritti, ad esempio, in US 6272913 B1 e US 6212946 B1.

I sensori di pressione a semiconduttore consentono di ottenere o integrare direttamente sul die i componenti del circuito di rilevazione, ivi compresi quelli per l’eventuale amplificazione e/o condizionamento del segnale, consentendo riduzioni di costo del prodotto. Tuttavia, a causa delle dimensioni miniaturizzate e della fragilità intrinseca di questo tipo di componenti, i sensori a semiconduttore complicano in una certa misura, dal punto di vista industriale, la realizzazione dei dispositivi sensori di pressione. Ad esempio, i sensori di pressione a semiconduttore vanno montati su di un supporto di circuito stampato del dispositivo sensore di pressione, con tale supporto di circuito che deve essere posizionato in modo da affacciarsi o estendersi almeno in parte all’interno di una camera di rilevazione definita nell’involucro del dispositivo stesso, la quale camera è in comunicazione con il condotto di ingresso del fluido. Questa necessità complica la realizzazione del dispositivo sensore di pressione. Inoltre, soprattutto nel caso dispositivi previsti per la rilevazione della pressione di liquidi, debbono essere previsti particolari accorgimenti per isolare a tenuta la parte del circuito che supporta il sensore di pressione (si vedano allo scopo i sopra citati US 6272913 B1 e US 6212946 B1).

Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sensore di pressione a semiconduttore di semplice costruzione, di impiego affidabile, di utilizzo più agevole e flessibile rispetto agli omologhi sensori di tipo noto. Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sensore di pressione a semiconduttore di costruzione particolarmente vantaggiosa in vista della fabbricazione di un dispositivo sensore di pressione. Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare un dispositivo sensore di pressione, comprendente un sensore di pressione a semiconduttore, di costruzione più agevole rispetto alla tecnica nota. Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare un dispositivo sensore di pressione, comprendente un sensore di pressione a semiconduttore, di montaggio semplice e di funzionamento affidabile nel tempo. Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare un dispositivo sensore di pressione, comprendente un sensore di pressione a semiconduttore, il cui assemblaggio possa essere eseguito almeno in parte in modo automatizzato, in assenza di rischi di danneggiamento dei componenti più delicati del dispositivo stesso, ma garantendo la necessaria precisione di montaggio. Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sensore di pressione a semiconduttore particolarmente vantaggioso ai fini del raggiungimento di almeno uno degli scopi precedentemente enunciati.

Uno o più degli scopi dell’invenzione sono raggiunti da un sensore di pressione a semiconduttore, da un relativo dispositivo sensore di pressione e da un procedimento per la fabbricazione di un sensore di pressione a semiconduttore aventi le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni allegate, che costituiscono parte integrante dell’insegnamento tecnico fornito in relazione all’invenzione.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, in cui:

- le figure 1 e 2 sono viste schematiche in prospettiva di facce opposte di un sensore di pressione di tipo monolitico, in precedenza discusso;

- la figura 3 è una vista schematica in prospettiva di un circuito stampato provvisto di un sensore di pressione a semiconduttore, in precedenza discusso;

- le figure 4- 6 sono viste schematiche in prospettiva di un sensore di pressione a semiconduttore secondo l’invenzione, la figura 5 essendo una vista parzialmente esplosa e la figura 4 essendo in scala leggermente ingrandita rispetto alle figure 5 e 6;

- la figura 7 è una sezione schematica, in maggior scala, del sensore di figura 4; - la figura 8 è un dettaglio ingrandito di figura 7;

- la figura 9 è una vista prospettiva di un sensore secondo l’invenzione, provvisto di relativi elementi di contatto/collegamento elettrico;

- le figure 10 e 11 sono una vista prospettica ed una vista in elevazione di un dispositivo sensore di pressione secondo l’invenzione;

- la figura 12 è una sezione schematica secondo la linea XI-XI di figura 11;

- le figure 13 e 14 sono viste parzialmente esplose, e da diverse angolazioni, del dispositivo di figura 10;

- le figure 15 e 16 sono viste in maggior scala di alcuni particolari delle figure 13 e 14 , rispettivamente;

- la figura 17 è una sezione schematica di un sensore di pressione in accordo ad una ulteriore forma di attuazione dell’invenzione;

- le figure 18 e 19 sono viste prospettiche di rispettive ulteriori forme di attuazione di un sensore di pressione a semiconduttore secondo l’invenzione;

- la figura 20 è una sezione schematica in elevazione di un dispositivo sensore di pressione secondo l’invenzione, impiegante un sensore di pressione in accordo ad una ulteriore forma di attuazione dell’invenzione;

- la figura 21 è un dettaglio ingrandito del dispositivo di figura 20;

- la figura 22 è una sezione schematica in elevazione del sensore di pressione impiegato nel dispositivo di figura 20, in scala ingrandita;

- la figura 23 è una sezione schematica in elevazione di una ulteriore forma di attuazione di un sensore di pressione a semiconduttore secondo l’invenzione.

Nella sua essenza, l’idea alla base della presente invenzione è quella di realizzare un sensore di pressione a semiconduttore includente un supporto “dedicato”, volto ad agevolare il montaggio e la manipolazione del sensore stesso, particolarmente ai fini della fabbricazione di un dispositivo sensore di pressione. Il suddetto supporto costituisce una parte integrante del sensore, rappresentando un substrato per la relativa parte di rilevazione, che include un die in materiale semiconduttore, provvisto di circuito miniaturizzato, ed eventualmente di un suo proprio package. Il supporto è configurato per realizzare, allo stesso tempo, funzioni di interfaccia meccanica e/o idraulica ai fini del montaggio e della connessione idraulica del sensore all’interno di un dispositivo di rilevazione.

Preferibilmente, inoltre, il suddetto supporto funge da substrato anche per elementi di contatto elettrico del sensore di pressione, ai fini del collegamento ad una relativa disposizione circuitale o ad un connettore elettrico, realizzando in tale ottica anche un’interfaccia di collegamento elettrico.

Il suddetto supporto ha dimensioni di ingombro nelle tre dimensioni molto maggiori rispetto alla parte di rilevazione del sensore, ed uno spessore/altezza molto maggiore rispetto ad un tipico circuito stampato o PCB, in particolare del tipo utilizzato nel settore dei dispositivi sensori di pressione.

Grazie al suddetto supporto il sensore secondo l’invenzione può essere manipolato in modo agevole, all’occorrenza anche in modo automatizzato. Il supporto consente una più agevole sistemazione del sensore a semiconduttore all’interno di un dispositivo di rilevazione. Il sensore secondo l’invenzione, inoltre, può anche non essere montato su di un tradizionale PCB, il supporto rappresentando comunque un mezzo alternativo ad un tradizionale circuito stampato per il montaggio ed il posizionamento di un sensore a semiconduttore, rispetto alla tecnica nota.

All’occorrenza, inoltre, il supporto consente di montare in modo automatizzato il sensore di pressione nell’ambito dell’involucro del dispositivo sensore di pressione.

Secondo un ulteriore aspetto, in sé autonomamente inventivo, il supporto del sensore secondo l’invenzione adempie a funzioni di adattatore. Da un primo punto di vista, infatti, il supporto può essere conformato in funzione della sua applicazione finale, ovvero della configurazione dell’involucro di un dispositivo di rilevazione sul quale il sensore stesso vuole essere montato, e questo a prescindere dalla realizzazione della parte di rilevazione del sensore, che rimane inalterata o sostanzialmente inalterata. Da un secondo punto di vista, il supporto può essere conformato per adattare, in termini di forma e/o dimensioni, un sensore di pressione di primo tipo alla forma e/o alle dimensioni di un sensore di pressione di tipo differente. In questa seconda ottica, pertanto, il supporto del sensore secondo l’invenzione rappresenta un adattatore, che trasforma il suddetto sensore di pressione di primo tipo alla forma e/o dimensioni del suddetto sensore di pressione di secondo tipo. In una realizzazione vantaggiosa, il supporto è essenzialmente configurato come il corpo di un sensore di pressione del tipo precedentemente definito come “sensore monolitico”. Con questa particolare forma di attuazione, su di un involucro di un dispositivo sensore concepito per il montaggio di sensore monolitico può essere montato, in alternativa, un sensore a semiconduttore secondo l’invenzione. Questo comporta evidenti vantaggi per il produttore, in termini di standardizzazione produttiva, poiché su di un medesimo involucro di dispositivo possono essere impiegati indifferentemente sensori a semiconduttore oppure sensori monolitici; in questo modo, inoltre, una medesima linea di assemblaggio può essere sfruttata per la realizzazione delle due diverse tipologie di dispositivi sensori di pressione.

Nelle figure 4-9, con 10 è indicato nel suo complesso un sensore di pressione a semiconduttore secondo la presente invenzione, il quale comprende una parte di supporto 11 ed una parte di rilevazione 12.

La parte 11, in seguito anche definita per semplicità “supporto adattatore”, è essenzialmente configurata tridimensionalmente come il corpo di un sensore monolitico, pur con alcune differenze sostanziali. Il corpo del supporto adattatore 11, avente di preferenza sagoma generalmente cilindrica, ha una cavità assiale, indicata con 13 in figura 7, aperta su una prima faccia d’estremità del corpo stesso, tale cavità avendo una superficie di fondo ed una superficie periferica o circonferenziale; di preferenza la cavità 13 ha sezione circolare. Le due facce del supporto 11 sono distanziate tra loro in una direzione assiale del sensore 10, individuando lo spessore, o l’altezza del supporto 11; l’asse del sensore 10, indicato con A in figura 7, rappresenta nell’esempio illustrato anche un asse di montaggio meccanico e/o di collegamento idraulico preferenziale del sensore,come apparirà in seguito.

Con 14 è indicata una porzione o parete del corpo del supporto adattatore 11 che si trova ad un’estremità del corpo stesso, ed in particolare all’estremità opposta all’apertura della cavità 13, formando nel caso illustrato un fondo della cavità ed una seconda faccia del corpo del supporto. Nel seguito, tale parete 14 verrà definita “porzione a membrana” solo per rendere più immediato il confronto della geometria generale del corpo del supporto 11 rispetto al corpo di un sensore monolitico del tipo precedentemente descritto con riferimento alle figure 1 e 2.

Nell’esempio di attuazione al momento descritto, infatti, il supporto 11 del sensore 10 rappresenta di fatto un corpo che trasforma, quanto a forma e/o dimensioni, un sensore a semiconduttore in un sensore monolitico, realizzando un’interfaccia adattatrice per il collegamento meccanico e/o idraulico ed elettrico del sensore in un dispositivo di rilevazione di pressione.

Come visibile particolarmente nelle figure 5 e 6, in una zona centrale della porzione a membrana 14 è formato un foro passante, indicato con 15, di diametro ridotto rispetto alla cavità 13.

Il supporto adattatore 11 è provvisto di mezzi per agevolare il posizionamento e/o l’orientamento del sensore 10, come risulterà in seguito; nella forma di attuazione illustrata questi mezzi comprendono sedi indicate con 16, definite nella superficie periferica esterna del supporto 11 ed aventi la forma di incavo con sezione sostanzialmente semicircolare o ad arco di circonferenza, che si estende assialmente lungo la direzione di altezza del supporto 11. La presenza di mezzi di posizionamento deve intendersi come opzionale; anche la forma e la disposizione delle sedi 16 illustrata nelle figure deve quindi intendersi come meramente esemplificativa, potendo essere previsti in alternativa dei rilievi o dei mezzi di posizionamento e/o orientamento di concezione differente.

Nell’esempio raffigurato il supporto adattatore 11 ha un corpo monolitico, ovvero configurato in un pezzo unico, formato con qualsiasi materiale idoneo, quale ad esempio un materiale ceramico, un materiale termoplastico, un materiale plastico termoindurente, un ossido metallico (ad esempio allumina), un metallo, un semiconduttore. Anziché essere monolitico, il corpo del supporto 11 può eventualmente essere formato da più parti distinte, rese solidali tra loro, quali ad esempio una parte configurata sostanzialmente a boccola cilindrica, così da definire la cavità 13, ad un’estremità della quale è associata una parete di chiusura, che realizza la porzione a membrana 14; le varie parti che costituiscono il corpo del supporto 11 posso essere fissate tra loro mediante saldatura o incollaggio, e possono anche essere realizzate con materiali differenti tra loro.

Almeno una porzione del corpo del supporto 11 è preferibilmente formata con un materiale stabile, almeno dal punto di vista meccanico e/o termico, in vista dell’applicazione, e segnatamente non soggetto a deformazioni e/o variazioni dimensionali quando sottoposto a sollecitazioni meccaniche e/o termiche. Il suddetto materiale stabile è preferibilmente impiegato almeno per la realizzazione della porzione 14 su cui è fissata la parte di rilevazione 12, in particolare al fine di evitare tensioni meccaniche e/o danneggiamenti quando il sensore 10 viene sottoposto a sollecitazioni. Il tipo di materiale stabile e lo spessore della porzione 14 viene scelto, come detto, in funzione del tipo di applicazione del sensore 10, ad esempio in funzione del tipo di fluido soggetto a misura, dell’ordine di grandezza delle pressioni da rilevare, delle normali temperature operative del fluido, delle condizioni ambientali. Materiali stabili utilizzabili sono ad esempio selezionabili tra quelli precedentemente indicati (ceramici, termoplastici, termoindurenti, ossidi metallici, metalli, semiconduttori). In alternativa, tra la parte di rilevazione 12 ed il supporto adattatore 11 può essere interposto un materiale o collante elastico, ovvero un materiale atto a compensare differenti dilatazioni o variazioni dimensionali; oppure almeno una porzione del supporto 11 può essere realizzata con un materiale compatibile con quello della parte di rilevazione 12, ad esempio un materiale o materiali aventi lo stesso comportamento alle sollecitazioni.

La parte di rilevazione 12 del sensore secondo l’invenzione è realizzata secondo tecniche normalmente impiegate ai fini della fabbricazione di sensori di pressione a semiconduttore di tipo noto. La parte di rilevazione 12 comprende quindi un die in materiale semiconduttore, preferibilmente in silicio, indicato con 20 anche nelle figure 7 e 8. Nell’esempio illustrato, il die 20 è configurato come una singola piastrina o blocchetto in silicio avente sezione quadrangolare, ma tale realizzazione non deve intendersi come limitativa, potendo il die avere sagome diverse da quella illustrata ed essere formato da una pluralità di parti o strati in silicio reciprocamente uniti.

Come visibile particolarmente in figura 8, il corpo del die 20 è configurato in modo da presentare una piccola cavità cieca centrale, indicata con 21, ad un’estremità della quale risulta definita una membrana, indicata con 22. La formazione della cavità 21, e quindi della membrana 22, è ottenibile con qualsiasi tecnica di per sé nota, ad empio tramite etching del wafer di silicio dal quale il die 20 è ottenuto. In una forma di attuazione alternativa a quella esemplificata, il die 20 può consistere di una lastrina o un blocchetto piano, ovvero privo della cavità 21, che viene reso solidale ad un relativo sottostrato provvisto di una cavità o di un passaggio assiale avente le funzioni della cavità 21.

Sul die 20, e segnatamente sulla sua faccia opposta rispetto al supporto 11, è direttamente ricavato un circuito miniaturizzato, non visibile nelle figure, per la rilevazione di flessioni/deformazioni della membrana 21, secondo tecnologia di per sé nota nel settore della realizzazione di circuiti integrati su semiconduttore. Il circuito formato nel die 20 può comprendere, oltre all’elemento di rilevazione vero e proprio (ad esempio un ponte di resistori o di piezo-resistori), anche elementi per l’amplificazione e/o il trattamento e/o il condizionamento del segnale generato dal detto elemento di rilevazione.

Nell’esempio non limitativo illustrato, il die 20 è privo di un proprio package e sul die 20 sono apposti direttamente dei contatti 23, in forma di sottili film di materiale elettricamente conduttivo depositato sul die, preferibilmente un materiale nobile, quale ad esempio oro. Ovviamente, nella realizzazione pratica dell’invenzione, il die 20 può essere racchiuso in un relativo package, dal quale sporgeranno relativi contatti, anche differentemente conformati rispetto a quanto illustrato nelle figure, il tutto secondo tecnica di per sé nota nel settore della realizzazione dei tradizionali sensori di pressione a semiconduttore.

Nel caso rappresentato nelle figure la parte di rilevazione 12 comprende inoltre un substrato per il die 20, ad esempio formato da una piastrina in vetro o in ceramica, avente sezione simile a quella del die: questo substrato, indicato con 25, è quindi interposto tra il die 20 ed il corpo del supporto 11. Il die 20 è fissato sul substrato 25, ad esempio tramite incollaggio, ed il substrato 25 è a sua volta fissato, ad esempio tramite incollaggio, al supporto 11, sulla superficie della porzione a membrana 14 esterna alla cavità 13. La presenza del substrato 25 deve intendersi come opzionale, in quanto il substrato stesso può essere omesso, ad esempio quando il supporto 11 è formato in materiale ceramico; in questo caso, il die 20 è fissato, ad esempio incollato, sulla superficie della porzione a membrana 14 esterna alla cavità 13, in posizione tale per cui la cavità 21 del die 20 e/o la relativa membrana 22 sia affacciata al foro passante 15 del supporto 11, che rappresenta un passaggio di rilevazione. Le dimensioni e le caratteristiche di robustezza del supporto secondo l’invenzione sono evidentemente molto maggiori rispetto a quelle del sottile strato in vetro che è talvolta previsto come sottostrato per il montaggio di un sensore a semiconduttore tradizionale su di un circuito stampato o PCB (Printed Circuit Board).

Dalle figure 7 e 8 si vede che il substrato 25, quando presente, è attraversato da una rispettiva cavità assiale, indicata con 26 in figura 8. Preferibilmente il substrato 25 è fissato sul supporto 11 in posizione tale per cui la cavità 26 sia assialmente allineata, preferibilmente in modo coassiale, al foro 15 della porzione a membrana 14 del supporto 11, ed il die 20 è fissato sul substrato 25 in modo tale per cui la cavità 21 sia assialmente allineata, preferibilmente in modo coassiale, alla cavità 26 del substrato 25.

Va precisato che, per quanto la parete 14 del corpo del supporto 11 venga qui anche definita “porzione a membrana”, essa non deve necessariamente avere uno spessore ridotto, simile o comparabile a quello delle porzioni a membrana dei classici sensori monolitici, onde poter flettere sotto la pressione operativa di un fluido. Nel caso della presente invenzione, lo spessore della porzione 14 che chiude assialmente la cavità 13 del supporto adattatore 11 può quindi essere decisamente maggiore rispetto alla porzione a membrana dei corpi dei sensori monolitici noti, e quindi anche essere indeformabile alle pressioni di lavoro nominali o usuali del sensore 10: nel sensore secondo l’invenzione, infatti, è essenzialmente la membrana 22 del die 20 che deve potersi deformare sotto l’azione della pressione di un fluido, ai fini della relativa rilevazione o misurazione. In forme di attuazione alternative a quella rappresentata nelle figure 4-8, inoltre, la cavità 13 può essere assente o avere altezza minima (si vedano a riferimento le forme di attuazione delle figure 22 e 23), con il corpo del supporto 11 che è attraversato completamente da un foro.

Per maggior chiarezza di rappresentazione, nelle figure 4-8, così come nelle figure 10-16, il sensore 10 secondo l’invenzione è illustrato privo di mezzi di collegamento o contatto elettrico, ad eccezione dei contatti 23 del die 20. Il sensore 10 può essere eventualmente collegato ad una disposizione circuitale o a terminali di un connettore appartenenti ad un dispositivo di rilevazione di pressione, ad esempio sfruttando i contatti 23 ed eventualmente impiegando allo scopo sottili fili in materiale metallico conduttivo, ad esempio in oro.

In una attuazione dell’invenzione, peraltro, al corpo tridimensionale del supporto adattatore 11 sono associati specifici mezzi di contatto elettrico, onde agevolare un robusto e sicuro collegamento del die 20 alla suddetta disposizione circuitale o a terminali di un connettore. Una possibile realizzazione di questi mezzi di contatto è illustrata in figura 9. Sulla faccia del supporto adattatore 11 recante la parte di rilevazione 12 sono previsti contatti o piste di collegamento, formate con un materiale elettricamente conduttivo, ad esempio rame, metalli nobili o leghe di metalli. Queste piste, indicate con 28, hanno rispettive prime estremità 28a che terminano sostanzialmente in corrispondenza di lati della parte di rilevazione 12, e segnatamente del substrato 25 (se presente, come nel caso rappresentato). Il collegamento delle prime estremità 28a delle piste 28 ai contatti 23 del die 20 è ottenuto di preferenza tramite elementi flessibili di contatto, ad esempio costituti da sottili fili 29 di materiale elettricamente conduttivo, preferibilmente ma non necessariamente in un metallo nobile, quale oro, saldati o comunque collegati tra le parti 23, 28 in questione, secondo tecnica di per sé nota (ad esempio impiegando processi del tipo noto come “bonding”, preferibilmente con aggiunta di un materiale isolante di protezione, quale una resina colata sopra il die ed la regione di bonding).

Nell’esempio illustrato le seconde estremità delle piste 28, indicate con 28b, sono configurate sostanzialmente come piazzole, e realizzano l’interfaccia fisica per l’effettivo collegamento elettrico del sensore 10 con la suddetta disposizione circuitale o il connettore appartenente ad un dispositivo sensore di pressione. Naturalmente il layout delle piste 28 e la forma delle relative estremità 28b può essere diversa da quella illustrata, secondo necessità; ad esempio, le estremità a piazzola 28b possono avere un foro centrale passante, coassiale ad un rispettivo foro cieco formato nella faccia del supporto 11: in tale realizzazione, nei citati fori del supporto 11 sono piantate o comunque fissate prime estremità di terminali che si elevano assialmente dal corpo 11 (ad esempio di tipo simile a quelli indicati con 5a in figura 1), in modo da essere a contatto -anche tramite eventuale saldatura – con le piazzole 28b forate delle piste 28. In una realizzazione i fori suddetti sono configurati passanti e con superficie metallizzata, al fine di portare i collegamenti elettrici sulla faccia del supporto 11 opposta a quella su cui è prevista la parte di rilevazione 12; in questo caso, quindi, anche sulla detta faccia opposta del supporto 11 possono essere previste piste conduttive.

Come si vede in figura 9, le dimensioni di ingombro in pianta del supporto 11 sono molto maggiori rispetto a quelle della parte di rilevazione 12 o del die 20.

Le piste conduttive 28 sono ottenibili con qualsiasi tecnica di per sé nota. Ad esempio, le piste 28 possono essere depositate tramite tecniche litografiche o fotolitografiche, o tramite spruzzatura di materiale metallico (metal spraying), il tutto secondo tecnica di per sé nota nel settore della realizzazione di circuiti stampati. Altra possibilità è quella di realizzare le piste 28 tramite tranciatura da una lamina metallica più o meno sottile, ad esempio in rame, per poi incollarle sulla superficie di interesse del supporto 11. In una forma di attuazione dell’invenzione il corpo del supporto 11 (o almeno la parete 14) è realizzato in materia sintetica o plastica: anche in una tale attuazione i mezzi di contattato 28 portati dal supporto 11 possono essere formati depositando un materiale elettricamente conduttivo sul supporto 11, ad esempio tramite tecniche litografiche o fotolitografie, tramite metal spraying o utilizzando altri metodi noti di metallizzazione superficiale, ad esempio la placcatura (plating). Sempre nel caso di corpo del supporto 11 formato in materia plastica, ad esempio un materiale termoplastico oppure termoindurente, le piste conduttive 28 possono essere ricavate tramite tranciatura da una bandella metallica conduttiva e co-stampate al corpo del supporto 11, ovvero sovrastampando alle piste ottenute da tranciatura il materiale plastico destinato a formare il corpo del supporto 11. Anche nel caso di supporto 11 in materia plastica, le piste 28 possono essere ottenute tramite tranciatura di un sottile foglio metallico flessibile e fissate al supporto 11 tramite incollaggio, oppure tramite adesione termica, o ancora fissate in posizione tramite rifusione locale di parte del materiale del corpo 11.

In termini generali, nelle forme di attuazione nelle quali il corpo del supporto 11 è formato in materia plastica o sintetica, le piste conduttive 28 possono essere realizzate tramite tecnologie MID (Moulded Interconnect Device).

Una tecnologia MID utilizzabile allo scopo è quella della placcatura nota come “two-shot moulding”. In tal caso, ad esempio, il corpo del supporto 11 viene formato inizialmente tramite stampaggio di un primo materiale plastico placcabile (plateable). Il corpo così ottenuto viene in seguito selettivamente sovrastampato con un secondo materiale plastico non placcabile, in corrispondenza della faccia della porzione a membrana 14 esterna alla cavità 13, in modo da lasciare esposte alcune zone del primo materiale placcabile, tali zone esposte avendo profilo corrispondente a quello delle piste o contatti 28 da ottenere; le piste 28 vengono in seguito effettivamente formate tramite placcatura, proprio in corrispondenza delle suddette zone esposte, con un idoneo materiale metallico conduttivo, ad esempio rame.

Altra tecnologia MID utilizzabile è quella nota come “hot stamping”. In questo caso sottili lamine metalliche destinate a realizzare le piste o contati 28 - ad esempio ottenuti tramite tranciatura da bandella - vengono poste in uno stampo riscaldato, nel quale viene poi immesso il materiale destinato a costituire il corpo del supporto; ovviamente la disposizione dei suddetti fogli o lamine nello stampo è tale per cui, a seguito dello stampaggio del materiale plastico, rispettive porzioni di collegamento delle piste 28 rimangano esposte rispetto al corpo del supporto adattatore 11.

Un’altra tecnica MID utilizzabile per la formazione del corpo del supporto adattatore 11 integrante le relative piste conduttive è quella nota come LDS (Laser Direct Structuring), sviluppata dalla società LPKF Laser & Electronics AG. Con questa tecnologia, un laser viene utilizzato per disegnare la sagoma delle piste 28 sulla superficie del supporto 11, il cui corpo è stato preventivamente stampato con un materiale polimerico contenente un additivo sensibile al laser, costituito in particolare da un complesso metallico (metal complex). Quando il polimero additivato viene esposto al raggio laser, il complesso metallico viene spezzato nei suoi metalli elementali, ad esempio rame o palladio, ed in gruppi organici residui. Il raggio laser disegna in tal modo il layout delle piste o contatti 28 sulla faccia d’interesse del supporto 11, creando una superficie ruvida contenente particelle metalliche incluse (embedded metal particles): queste particelle metalliche agiscono successivamente come nuclei per la crescita di cristalli, durante la successiva placcatura, effettuata ad esempio con rame. L’applicazione della tecnologia LDS ai fini della presente invenzione comporta quindi tre passi principali: stampaggio a iniezione del corpo del supporto 11, strutturazione tramite laser del supporto 11, onde definirvi il layout delle piste 28, e successiva placcatura, per la effettiva formazione delle piste 28.

Da quanto in precedenza descritto si evince come la parte di supporto 11 appartenente al sensore 10 adempie in sostanza, oltre che a funzioni di substrato per la parte di rilevazione 12 e per gli eventuali mezzi di collegamento elettrico 28, anche da organo o interfaccia di collegamento meccanico/idraulico e da elemento adattatore.

Come in precedenza spiegato, nell’esempio fornito la configurazione generale del corpo del supporto 11 è essenzialmente simile a quella del corpo di un sensore monolitico: questo significa che il sensore a semiconduttore secondo l’invenzione può essere montato laddove viene normalmente montato un sensore monolitico. Grazie a questa caratteristica, quindi, su di un involucro di dispositivo sensore di pressione configurato per il montaggio di un sensore monolitico può essere montato il sensore 10 secondo l’invenzione, con i vantaggi già in precedenza spiegati.

Onde chiarire questo concetto, nelle figure 10-16 è illustrato un dispositivo sensore di pressione secondo la presente invenzione, integrante un sensore di pressione a semiconduttore del tipo precedentemente descritto con riferimento alle figure 4-9.

A titolo di esempio non limitativo si supponga che il dispositivo sensore delle figure 10-16 sia destinato all’impiego in un impianto termo-sanitario domestico. Il dispositivo descritto in seguito è in ogni caso suscettibile di impiego anche in altri settori, quali il settore degli elettrodomestici, il settore del riscaldamento o del condizionamento ambientale, il settore idro-sanitario, ovvero degli impianti idraulici negli immobili o abitazioni, ai fini della rilevazione delle pressione di fluidi (liquidi o aeriformi) utilizzati in tali settori, quali ad esempio acqua o miscele di acqua con altre sostanze (ad esempio acqua miscelata con glicole o altra sostanza atta ad evitare il congelamento del liquido in un impianto o circuito). I dispositivi secondo l’invenzione sono anche utilizzabili in veicoli, quali veicoli a motore a combustione interna, ad esempio in abbinamento ad un sistema per il controllo delle emissioni di ossidi di azoto (NOx), oppure in abbinamento ad un sistema di alimentazione o iniezione di carburante per un veicolo, o ad un circuito di lubrificazione; nel primo caso, il fluido soggetto a misurazione di pressione può essere ad esempio ammoniaca in soluzione acquosa oppure urea, mentre nel secondo caso il fluido può essere un carburante, quale gasolio, o un olio lubrificante, quale un olio motore.

Con riferimento alle figure 10-12, il dispositivo sensore di pressione è indicato nel suo complesso con 101, e nella sua struttura possono essere individuate due parti principali, indicate con 102 e 103: la parte 102 adempie essenzialmente a funzioni di posizionamento/supporto e di collegamento idraulico, mentre la parte 103 adempie essenzialmente a funzioni di coperchio e di connessione elettrica. I corpi 102 e 103 sono mutuamente accoppiati, preferibilmente ma non necessariamente a tenuta, per realizzare un involucro di componenti interni del dispositivo 1. I corpi 102a e 103 possono essere formati da stampaggio con un materiale relativamente rigido, quale ad esempio un materiale termoplastico.

Il corpo 102a ha una porzione di supporto 104 ed una porzione di raccordo 105. Come visibile particolarmente nelle figure 12 e 16, la porzione 104 include una parete interna 104a che delimita una cavità o camera 106 aperta all’estremità opposta rispetto alla porzione di raccordo 105. Dal fondo della camera 106 si eleva in posizione centrale una parte tubolare 107, sull’esterno della quale è formato un gradino o una sede 107a per il posizionamento di un mezzo di tenuta radiale, quale una guarnizione o-ring, visibile solo in figura 12, indicato con 108. La porzione 104 del corpo 2a presenta inoltre una parete esterna o periferica 109, che circonda la parete 104a e definisce con essa una sede perimetrale, indicata con 112 in figura 16. La porzione 105 del corpo 102a è essenzialmente configurata come raccordo idraulico, sul quale è montato un mezzo di tenuta, rappresentato ad esempio da un anello o-ring 113. La porzione 105, che realizza un ingresso o presa di pressione (“pressure port”) del dispositivo 101, è destinata ad essere collegata ad un circuito idraulico, non rappresentato, in cui si trova il fluido di cui deve essere rilevata la pressione. Nell’esempio illustrato la porzione 105 è attraversata in direzione assiale da un condotto, indicato con 114 in figura 12, il cui tratto superiore è passante nella parte tubolare 107 che si erge dal fondo della camera 106, costituendo un passaggio di ingresso del dispositivo 101.

Nella camera 106 è alloggiato un sensore di pressione a semiconduttore secondo l’invenzione, ovvero del tipo precedentemente indicato con 10 (come in precedenza accennato, nelle figure 10-16 non sono stati rappresentati gli elementi di contrattazione del sensore 10, ovvero le piste conduttive 28 di figura 9 ed i relativi fili di collegamento 29). Come si nota in figura 12, nella condizione assemblata del dispositivo 101, l’uscita del condotto 114 è affacciata alla cavità del supporto adattatore 11 del sensore di pressione 10, la parte tubolare 107 essendo inserita nell’ambito della cavità 13 di figura 5; la guarnizione 108 che opera una tenuta radiale tra la superficie esterna della parte 107 e la superficie periferica della cavità del supporto 11 del sensore 10.

Il corpo 103a della parte di collegamento elettrico ha una porzione cava o cavità 120, delimitata da una parete di fondo 121 ed una parete periferica 122, il bordo di quest’ultima essendo configurato per accoppiarsi nella sede 112 (figura 16). Il dispositivo 101 ha poi un connettore, indicato complessivamente con EC, includente una parte tubolare 125 del corpo 103a, entro la quale si estendono almeno parzialmente terminali per il collegamento elettrico del dispositivo 101, uno dei quali indicato con 126. I terminali 126 hanno forma sostanzialmente ad L: una prima porzione dei terminali, indicata con 126a in figura 12, sostanzialmente rettilinea, si estende entro la parte tubolare 125, per formare con essa il connettore EC. La seconda porzione dei terminali, indicata con 126b, sostanzialmente ortogonale alla prima porzione 126a, si affaccia all’interno della cavità 120, onde costituire un appoggio per elementi flessibili di contatto 127, formati con un materiale elettricamente conduttivo.

Con 130 è indicato nelle figure 12-16 un circuito elettronico o circuito stampato. Il circuito 130 comprende un supporto di circuito o basetta, indicata con 131 nelle figure 15 e 16, formata in materiale elettricamente isolante e provvista di piste elettricamente conduttive, non rappresentate. La basetta 131 può essere priva di componenti elettronici, nel qual caso il circuito 130 ha solo funzioni di collegamento elettrico, tramite le relative piste conduttive, tra il sensore 10 ed i terminali 126 del connettore EC. Ad alcune piste conduttive della basetta 131 è collegata la parte di base di un rispettivo elemento di contatto 127 (vedere ad esempio figura 16). Alcune piste conduttive della basetta 131, ad esempio le stesse a cui sono collegati gli elementi 127, terminano con piazzole formate in corrispondenza di fori formati passanti nella basetta; in corrispondenza di tali fori sono previsti secondi elementi di contatto, indicati con 132 nelle figure 13 e 16, sporgenti dalla faccia della basetta 131 opposta a quella su cui sono previsti gli elementi 127. Le estremità superiori degli elementi 132 sono di preferenza protette e isolate mediante un materiale di protezione 133, ad esempio un blocchetto di resina sintetica.

Nelle figure 12-16 con 135 è indicato nel suo complesso un organo di posizionamento e/o supporto, formato di preferenza in materiale plastico, preferibilmente termoplastico, o metallico. Con particolare riferimento alla figura 16, l’organo 135, in seguito definito per semplicità “distanziale”, ha appendici o pioli, indicati con 136, destinati ad accoppiarsi con le sedi perimetrali 16 del supporto adattatore 11 del sensore 10, al fine di realizzare una polarizzazione, o un preciso accoppiamento reciproco tra le parti in questione. Nell’esempio i pioli 136 hanno sezione sostanzialmente circolare, ma la loro forma può ovviamente essere diversa da quella rappresentata, comunque di preferenza una forma almeno in parte complementare a quella delle sedi 16 del supporto 11 del sensore 10. Di preferenza la parete 104a del corpo 102a presenta inoltre sedi -indicate con 104c nelle figure 15 e 16 - per alloggiare almeno una porzione dei pioli 136. Il distanziale 135 ha un passaggio centrale 138, avente sezione preferibilmente minore rispetto all’area della faccia del supporto 11 sul quale si trova la parte di rilevazione 12. Il distanziale 135 definisce anche una sede 139, preferibilmente ad incavo, di posizionamento e/o alloggiamento per almeno parte della basetta 131 del circuito 130.

Nella condizione assemblata gli elementi flessibili di contatto 127 si trovano sul circuito 130 dalla parte opposta rispetto al distanziale 135 e gli elementi di contatto 132 sono a contatto con le piazzole 28b delle piste 28 (si veda figura 9) del sensore 10. Le estremità superiori degli elementi di contatto flessibili 127 sono a contatto con la porzione di estremità 126b dei terminali 126 (figura 12), in una condizione di contatto elettrico tramite almeno parziale compressione elastica degli elementi 127. In una realizzazione vantaggiosa, anche gli elementi di contatto 132 sono di tipo elastico, ad esempio configurati sostanzialmente a forma di molle ad elica assialmente estese, preferibilmente aventi almeno una spira di diametro maggiore all’estremità inferiore, appiattita mediante molatura della spira terminale: in tal caso, nella condizione assemblata delle parti, come in figura 12, l’estremità inferiore degli elementi a molla 132 preme elasticamente sulle piazzole 28b delle piste 28 (figura 9). Ovviamente gli elementi 132 possono essere sostituiti con elementi simili a quelli indicati con 127, oppure da qualsiasi altro tipo di organo di collegamento idoneo allo scopo, ivi inclusi fili metallici saldati. Dalla figura 12 si nota inoltre come l’altezza del distanziale 135 (ossia il suo spessore in direzione assiale) e la presenza del passaggio 138 fanno sì che la parte di rilevazione 12 del sensore 10 risulti alloggiata e protetta proprio nell’ambito del corpo del distanziale 135, inferiormente al circuito 130.

Il corpo 103a presenta di preferenza, nell’ambito della camera 120, uno o più rilievi assiali (non rappresentati) per premere perifericamente il distanziale 135 sul corpo 102a, onde mantenerlo in posizione. In alternativa il distanziale 135 può essere fissato (ad esempio con viti) o saldato al corpo 102a.

Nella condizione di normale impiego il dispositivo 1 è collegato idraulicamente ad una linea del fluido soggetto a controllo, mediante la porzione di raccordo 105 innestata, ad esempio, in un condotto del fluido in questione. La pressione del fluido può sollecitare la membrana 22 (figura 8) della parte di rilevazione 12 del sensore 10, grazie alla presenza del passaggio di rilevazione rappresentato dal foro 15 (figure 5-6 e 8); in questo modo viene causata una flessione della suddetta membrana 22, la cui entità è rilevata mediante i mezzi circuitali integrati nel die di silicio del sensore: ai contatti 23 (figura 9) della parte di rilevazione 12 è generato un segnale rappresentativo del valore di pressione del fluido. Si noti che, nel normale funzionamento, la pressione del fluido tende a spingere il supporto adattatore 11 del sensore 10 in direzione opposta all’ingresso di pressione: nonostante il supporto 11 non sia rigidamente connesso all’involucro, esso è impossibilitato a spostarsi nella suddetta direzione, grazie alla presenza di opportuni mezzi, quale il distanziale 135, che come detto è montato tra i corpi 102a-103a in posizione fissa. I segnali rappresentativi della pressione, eventualmente amplificati e/o trattati e/o elaborati in modo di per sé noto da componenti elettronici integrati al die e/o previsti sul circuito 130, raggiungono i terminali 126 del dispositivo 1, che sono elettricamente accoppiati ad un cablaggio esterno - non rappresentato - collegato ad una idonea unità di controllo esterna.

In questa forma di attuazione il circuito 130 si estende al di sopra (con riferimento alle figure) del sensore 10, ad un a certa distanza da esso (ad esempio almeno 2-4 mm), ossia senza contratto diretto tra la basetta 131 ed il sensore 10, i due componenti essendo collegati per il tramite degli elementi di contatto 132: eventuali sollecitazioni esercitate su di un componente non vengono quindi sostanzialmente trasferite all’altro componente. Nell’attuazione preferita, a questo scopo, il distanziale 135 è operativamente interposto tra il circuito 130 ed il sensore 10, operando vantaggiosamente da elemento separatore, oltre che a fini di alloggiamento e/o di posizionamento tra le parti in questione.

Nell’esempio illustrato il sensore 10 non è rigidamente accoppiato o fissato all’involucro o ad altre parti interne del dispositivo 101, e questa caratteristica contribuisce a ridurre gli errori di misura, incrementando la precisione e stabilità di misura nel tempo e/o ad evitare i rischi di danneggiamento a causa di sollecitazioni o stress meccanici. Inoltre, come si è visto, secondo un’ulteriore caratteristica preferenziale, anche il circuito 130 non è rigidamente accoppiato o fissato all’involucro 102a-103a del dispositivo. Nell’esempio di attuazione descritto il sensore 10 è associato elasticamente al suddetto involucro per il tramite del mezzo di tenuta rappresentato dalla guarnizione 108 di figura 12, interposta tra il corpo del supporto 11 del sensore 10 ed il corpo 102a; dalla parte opposta, tra il supporto 11 del sensore 10 e la parte 103a è previsto il distanziale 135. Il circuito 130 è invece portato sul distanziale 135, ovverosia è associato ad un componente distinto rispetto all’involucro o struttura 102a-103a. Il circuito 130, inoltre, può non essere fissato meccanicamente al distanziale 135: in tale attuazione, il circuito 130 risulta montato elasticamente rispetto all’involucro 102a-103a per il tramite dei contatti flessibili 127, interposti tra il circuito stesso ed il corpo 103a (in particolare tra il circuito ed i terminali 126 integrati nel corpo 103a); dalla parte opposta, tra il circuito 130 ed il corpo 102a è previsto il distanziale 135, in posizione fissa. La presenza della guarnizione 108 permette di isolare il sensore 10 dall’involucro, ed in tal modo eventuali stress meccanici applicati all’involucro non si trasmettono al sensore; anche la presenza preferita del distanziale 135 e/o degli elementi di contatto flessibili 127 e/o 132 contribuisce a rendere meno critiche, e quindi più semplici, le operazioni di assemblaggio del dispositivo 101, e ridurre o eliminare il rischio che al circuito 130 vengano trasmesse sollecitazioni esterne o stress meccanici operanti sul corpo 102a e/o 103a; a tale scopo risulta anche vantaggiosa la presenza di un leggero gioco o tolleranza di montaggio tra la basetta del circuito 130 e la relativa sede 139 definita nel distanziale 135.

Come già in presenza spiegato, grazie alla presenza del supporto 11, il sensore 10 secondo l’invenzione può essere manipolato e montato sull’involucro del dispositivo 101 in modo agevole e sicuro, anche tramite attrezzature automatiche. Il supporto 11 adempie, come si è visto, anche a funzioni di collegamento meccanico/idraulico del sensore 10, nonché da supporto per i relativi elementi di contatto elettrici, consentendo di evitare sollecitazioni meccaniche dirette sulla parte di rilevazione 12. Il corpo del supporto 11 funge inoltre da adattatore, consentendo il montaggio nel dispositivo 101 di un sensore a semiconduttore secondo l’invenzione in luogo di un sensore monolitico, e viceversa: il dispositivo 101 può quindi essere indifferentemente equipaggiato con un sensore di pressione 10 secondo l’invenzione oppure con un sensore di pressione monolitico del tipo precedentemente descritto con riferimento alle figure 1 e 2.

Come si vede, il supporto adattatore secondo l’invenzione non adempie, di per sé, a funzioni di circuito stampato o di substrato per il montaggio del sensore su di un tradizionale circuito stampato o PCB per dispositivi sensori di pressione, ma rappresenta al contrario un mezzo alternativo per il montaggio ed il collegamento del sensore nell’ambito di un dispositivo sensore di pressione.

Mentre un PCB è un componente essenzialmente bidimensionale e relativamente fragile, che impone certi vincoli di manipolazione e montaggio, il supporto 11 è a tutti gli effetti un componente tridimensionale, di struttura robusta, che può essere manipolato e montato in un dispositivo sensore in modo più semplice e sicuro. Dall’esempio raffigurato si nota ad esempio come lo spessore (ovvero l’altezza in senso assiale) del supporto 11 sia decisamente maggiore rispetto allo spessore di un classico PCB, quale quello indicato con 130-131.

In termini generali, le tre dimensioni del supporto 11 (ossia altezza/spessore, larghezza e profondità o diametro) sono tutte maggiori rispetto allo spessore di un normale PCB per dispositivi sensori di pressione; indicativamente, lo spessore/altezza del supporto 11 è almeno doppio, preferibilmente almeno triplo, molto preferibilmente almeno quadruplo rispetto allo spessore di un PCB standard per dispositivi sensori d pressione.

In una possibile variante del dispositivo sensore 101 il circuito 130 può essere omesso ed i terminali 126 collegati direttamente alle piazzole 28b delle piste 28 di figura 9; ad esempio, con riferimento alla figura 12, la forma e la posizione della parte 126b dei terminali 126 può essere modificata in modo da essere direttamente a contatto con le suddette piazzole 28b, con saldatura tra le parti, oppure tra le piazzole 28b e la parte 126b dei terminali possono essere previsti elementi di contatto elastici del tipo di quelli in precedenza indicati con 127.

In figura 17 è illustrato il caso di un sensore 10 secondo l’invenzione il cui supporto 11 definisce superiormente un alloggiamento 11a, quale un incavo o sede, per il posizionamento di un substrato 25 avente dimensioni in pianta decisamente maggiori rispetto a quello di figura 8 (ovvero sporgente lateralmente rispetto al die 20), ferme restando le altre caratteristiche in precedenza descritte.

In una possibile versione modificata, un substrato 25 del tipo di quello di figura 17, anche in assenza dell’alloggiamento 11a, è costituito da un supporto vetroso o in vetroresina, o altro materiale idoneo, sul quale sono apposti gli elementi di contatto elettrico del sensore, ad esempio aventi configurazione generale simile a quella delle piste 28 di figura 9, ed eventualmente altri componenti elettrici o elettronici. La soluzione esemplificativa di figura 17 consente di realizzare dapprima il substrato 25, sostanzialmente conformato come un circuito stampato, e successivamente montarvi l’elemento sensibile o die 20; un tale substrato 25 con il die 20 viene poi montato sul supporto 11, ad esempio tramite incollaggio, per realizzare il sensore 10. La soluzione di figura 17 consente un più agevole e sicuro montaggio del die 20 su di un circuito 25, ad esempio tramite sistemi di produzione automatizzata, quali i sistemi del tipo comunemente utilizzato in ambito elettronico.

In figura 18 è illustrata una variante in cui il supporto 11 del sensore 10 è realizzato in materiale termoplastico, particolarmente un materiale ad elevato Tg (temperatura di transizione vetrosa) oppure in materiale termoindurente. In questa figura, così come nella successiva figura 19 non è rappresentata la parte di rilevazione 12 del sensore 10 con i relativi elementi di contatto, che possono comunque essere analoghi a quelli indicati con 23 e 29 in figura 9.

Nella soluzione di figura 18 le piste 28, aventi preferibilmente uno spessore ridotto, ad esempio di circa 0.3 mm, sono co-stampate all'interno del materiale costituente il corpo del supporto adattatore 11. Le piste 28 sono in parte affioranti sulla superficie del supporto 11 ed in parte annegate nel materiale che lo costituisce. Le piste 28 hanno in questo caso estremità 28a sporgenti lateralmente dal corpo del supporto 11, utilizzabili per il collegamento del sensore 10 ad una disposizione circuitale o a dei terminali, non rappresentati, con qualsiasi modalità o mezzo di per sé noto: questa soluzione agevola la co-stampatura o sovrastampatura. Le operazioni di stampaggio o co-stampaggio o sovrastampaggio prevedono preferibilmente l’utilizzo di almeno uno stampo, in cui sono alloggiate almeno in parte le piste 28 e dove viene iniettato il materiale destinato a realizzare il supporto 11.

Il materiale delle piste 28 può essere un metal-clad (colaminato), formato da uno strato inferiore in rame ed uno strato superiore dedicato al wire-bonding (ossia al collegamento di fili del tipo di quelli indicati con 29 in figura 9) in alluminio-silicio oppure in alluminio-oro.

La figura 19 illustra un’ulteriore variante, basata sull’impiego di materiali e processi analoghi a quelli citati con riferimento alla variante di figura 18. Anche in questa soluzione le piste 28 sono co-stampate, in modo da risultare in parte affioranti sulla superficie del supporto 11; a differenza del caso precedente, il tratto terminale delle piste 28 è ripiegato verso l'alto, con una porzione comunque annegata nel materiale costituente il supporto 11: in questa soluzione le estremità “verticali” 28b delle piste 28 realizzano dei terminali utilizzabili per la connessione verso un circuito stampato o PCB, che potrà essere in posizione sovrastante al sensore 10.

Nelle forme di attuazione delle figure 18 e 19 la parte superiore del supporto 11 è configurata in modo diverso rispetto alle forme di attuazione precedentemente descritte, in modo da definire anche un bordo o parete anulare 14a, che circoscrive la zona di posizionamento della parte di rilevazione del sensore (ovvero la parte precedentemente indicata con 12, includente il die 20) e della porzione prevalente della piste 28. Il supporto 11 delle figure 18 e 19 può essere ad esempio utilizzato unitamente ad un distanziale diverso da quello indicato con 135 delle figure 10-16, provvisto di mezzi, ad esempio in forma di sedi periferiche semicircolari, atte ad accoppiarsi con i rilievi indicati con 16a, definiti nella parte interna della parete 14a.

Nelle realizzazioni delle figure 18 e 19 la parete 14a definisce, unitamente alla parete 14, una camera o cavità cieca, nella quale può essere vantaggiosamente depositato o colato un materiale protettivo, non rappresentato, atto a ricoprire la parte di rilevazione; questo materiale protettivo, ad esempio un gel, è preferibilmente di tipo resistente all’aggressione chimica (ad esempio un gel fluoro-siliconico), consentendo comunque la deformazione/flessione della membrana 22 del die 20 (figura 8).

Nelle figure 20 è 21 è illustrato in forma schematica un altro esempio di dispositivo sensore di pressione, sul quale è suscettibile di essere montato un sensore di pressione a semiconduttore realizzato secondo un’ulteriore forma di attuazione dell’invenzione, il detto sensore essendo illustrato in figura 22 tramite una sezione schematica, unitamente ad un relativo circuito stampato. Nelle figure 20-22 sono utilizzati i medesimi numeri di riferimento delle precedenti figure, per indicare elementi tecnicamente equivalenti a quelli già descritti.

Il dispositivo sensore 101 delle figure 20 e 21 ha configurazione generale diversa rispetto al dispositivo delle figure 10-16, pur comprendendone gli elementi essenziali. Il dispositivo 101 ha in questo caso un corpo principale 170 che realizza sostanzialmente le funzioni dei corpi precedentemente indicati con 102a e 103a. Nell’ambito del corpo 170 è definita una cavità principale, indicata con 106, per l’alloggiamento del sensore di pressione 10, del distanziale 135 e del circuito 130, sul fondo di tale camera 106 aprendosi direttamente il passaggio 114, in assenza della parte tubolare 107 delle figure 12-16. In questo caso il dispositivo 101 include anche un sensore di temperatura 171, collegato al circuito 130, e che si estende all’interno di una rispettiva canalizzazione 172 formata nella parte di raccordo 105. I terminali 126 hanno forma generalmente piatta e sono sagomati in modo da presentare un’estremità di collegamento 126b avente sezione ridotta, e preferibilmente generalmente appuntita, una porzione intermedia a pieghe multiple, non visibile, ed una porzione terminale dritta 126a, destinata ad estendersi all’interno della porzione tubolare 125, per realizzare con essa il connettore EC.

In questa forma di attuazione il supporto adattatore 11 del sensore a semiconduttore è configurato in più parti, particolarmente al fine di consentire l’impiego del sensore per la rilevazione della pressione di fluidi aggressivi, ad esempio dal punto di vista chimico e/o termico.

Nella forma di attuazione di figura 22, il supporto 11 ha una parte di corpo principale 11a, tridimensionale, in cui è definita una cavità 13a, avente diametro maggiorato e profondità ridotta rispetto alle forme di attuazione precedenti: in pratica, la porzione indicata con 14 è qui decisamente più spessa rispetto alle porzione 14 delle forme di attuazione precedenti e costituisce quasi interamente la parte di corpo 11a; la porzione 14 di questa attuazione è attraversata da un rispettivo foro passante 15a, avente un’estremità che sfocia nella cavità 13a; anche il foro 15a ha evidentemente lunghezza maggiore rispetto al foro 15 delle precedenti forme di attuazione.

La cavità 13a della parte di corpo 11a è chiusa inferiormente da un’altra parte del corpo del supporto adattatore 11. In particolare, con 11b è indicata una parte di corpo sostanzialmente bidimensionale, configurata come una sottile membrana, aggiunta inferiormente alla parte di corpo 11a, in modo da chiudere a tenuta la cavità 13a; la parte a membrana 11a è ad esempio incollata alla regione della faccia inferiore della parte 11a che cinge l’apertura della cavità 13a. La parte di rilevazione 12 del sensore, qui priva del substrato 25, è montata sulla parte di corpo 11a opposta alla cavità 13, sostanzialmente in corrispondenza della relativa estremità del foro 15a. In tale configurazione, una flessione e/o deformazione della membrana 11b, dovuta alla pressione del fluido soggetto a controllo, determina una variazione di pressione nella camera formata dalla cavità 13a, dal foro 15a e dalla cavità 21 del die 20 (vedere figura 22), che si trasmette quindi alla membrana 22 del die, ai fini della rilevazione. Sulla faccia superiore del die 20 sono previsti i contatti 23.

In una versione preferenziale, la camera formata dalla cavità 13a, dal foro 15a e dalla cavità 21 del die 20 è riempita in modo noto con un fluido incomprimibile, quale un liquido non aggressivo nei confronti del die 20, suscettibile di trasmettere le deformazioni della parte a membrana 11b del supporto 11 alla membrana 22 del die. Si apprezzerà che la parte a membrana 11b ha una superficie deformabile di area decisamente maggiore rispetto alla membrana 22 del die 20, e questo consente di “amplificare” l’effetto della deformazione della membrana 11a, dovuta alla pressione del fluido oggetto di rilevazione, nei confronti della membrana 22.

Nel caso esemplificato nelle figure 20-22, inoltre, un circuito 130 includente un supporto di circuito o basetta 131 è collegato in modo diretto alla parte di rilevazione 12 o al die 20. Nell’esempio, la superficie inferiore del supporto 131 è provvista di piste conduttive, non visibili, sui quali aderiscono i contatti 23 del die 20: le piste suddette ed i contatti 23 possono essere resi solidali tra loro, ad esempio tramite adesivi conduttivi o tecniche di bonding o saldatura, oppure il contatto elettrico può essere ottenuto tramite semplice appoggio, nel qual caso almeno uno tra la basetta 131 ed il gruppo 11 e 12 risulta premuto elasticamente verso l’altro.

Anche nel caso delle figure 20 e 21 il sensore 10, ovvero il suo supporto adattatore 11, è montato in posizione affacciata al condotto 114 senza essere accoppiato rigidamente all’involucro o struttura del dispositivo 101, ovvero è montato in modo elastico rispetto ad esso, per il tramite della guarnizione 108. Stante la diversa struttura del sensore 101 di figura 20, in questo caso è prevista una differente configurazione della guarnizione 108, che qui operare in modo assiale o in piano sul supporto adattatore 11, e segnatamente sulla parte a membrana 11b in corrispondenza della regione anulare che circonda la cavità 13a, ovvero in una zona del supporto adattatore 11 atta a poter essere compressa assialmente o in piano senza determinare deformazioni sulla membrana 11b. In questo caso il condotto 114 ha un tratto terminale sostanzialmente svasato o conico, aprentesi direttamente sul fondo della camera 106; il fondo della camera si estende sostanzialmente secondo un rispettivo piano generale e la faccia inferiore del supporto 11, rappresentata dalla parte a membrana 11b, è sostanzialmente parallela al suddetto piano generale, con il condotto 114 che si apre sulla parte a membrana, in posizione molto ravvicinata ad essa. La zona in cui il suddetto tratto terminale del condotto 114 si apre sul fondo della camera 106 è circoscritta da una sede 107a, in cui è posizionata la guarnizione a tenuta piana o assiale 108, preferibilmente ma non necessariamente coassiale o centrata rispetto all'asse del sensore di pressione 10.

In questa forma di attuazione il gruppo trasduttore pressione/tensione, ovvero il sensore di pressione 10, il circuito 130 (qui provvisto anche del sensore di temperatura 171), con interposto il distanziale 135, viene inserito nella camera 106 in modo che il sensore di temperatura 171 si insinui nel passaggio 172 e la parte a membrana 11b del supporto adattatore 11 appoggi elasticamente sulla guarnizione 108. Il gruppo suddetto può essere pre-assemblato, se il die 20 e la basetta 131 sono unite meccanicamente tra loro, oppure montato in passi successivi (prima il sensore 10, poi il distanziale 135 e poi la basetta 131, oppure prima il sensore e poi il distanziale già portante la basetta) nel caso di contatto elettrico in semplice appoggio tra die e basetta. Il supporto 135 viene quindi fissato in posizione nell’ambito della camera 106, ad esempio per il tramite di viti 173 o simili organi filettati. A seguito del posizionamento descritto, le estremità appuntite 126b dei terminali 126 risultano inserite nei relativi fori di collegamento della basetta 131, ove sono successivamente saldate. La camera 106 può quindi essere chiusa tramite un coperchio, indicato con 174.

Si apprezzerà che, con la forma di attuazione di figura 22, il sensore a semiconduttore secondo l’invenzione è vantaggiosamente utilizzabile per la rilevazione di fluidi potenzialmente aggressivi dal punto di vista chimico o termico nei confronti del die 20, senza la necessità - tipica della tecnica nota - di dover prevedere all’interno del dispositivo di rilevazione complicati sistemi di tenuta, per isolare dal fluido un sensore a semiconduttore o un circuito stampato sul quale detto sensore è montato. Nel caso della soluzione di figura 22 è infatti sufficiente utilizzare per la realizzazione della parte a membrana 11b un materiale resistente all’aggressione del fluido oggetto di rilevazione. Si apprezzerà, fra l’altro, che le parti precedentemente indicate con 11a e 11b possono essere eventualmente configurate in un pezzo unico, per realizzare il supporto 11.

Naturalmente anche il dispositivo delle figure 9-16 evita la necessità di complessi sistemi di tenuta per isolare dal fluido il circuito stampato.

In figura 23 è illustrata in forma schematica una possibile forma di attuazione di un sensore di pressione di tipo assoluto, secondo l’invenzione (gli altri esempi di attuazione essendo relativi a sensori cosiddetti differenziali). In questo caso una camera per una pressione di riferimento, indicata con 21a, è ricavata direttamente nella parte di rilevazione 12. Nell’esempio illustrato, il die 20 è configurato in forma di un blocchetto in silicio; una cavità può essere formata nel blocchetto di silicio e, in ambiente protetto alla pressione di riferimento desiderata, eventuali aperture della cavità vengono sigillate a tenuta, ad esempio dopo aver realizzato la pressione di riferimento predefinita nella suddetta cavità, onde ottenere la camera 21a. Altra possibilità è quella di formare una cavità cieca nel blocchetto di silicio durante la fase di realizzazione del die in semiconduttore, in ambiente protetto alla pressione di riferimento desiderata, dove la cavità viene sigillata dallo stesso materiale del die, onde ottenere la camera 21a. Altra possibilità ancora è quella di realizzare il 20, anziché in un corpo unico, in due o più parti in semiconduttore unite a tenuta tra loro, onde ottenere la configurazione di figura 23 con la camera 21a a pressione di riferimento.

In questa attuazione la membrana di rilevazione 22 si trova nella parte inferiore del die 20, direttamente affacciata al foro di rilevazione 15, che attraversa completamente il corpo tridimensionale del supporto adattatore 11, qui privo di cavità 13 o 13a, o di porzioni 14 o 14a a spessore variabile. Anche in questa attuazione il sensore 20 può essere collegato, superiormente alla parte di rilevazione 12, ad un circuito stampato, come descritto con riferimento alla soluzione di figura 22; in alternativa, sul corpo del supporto adattatore 11 possono essere previste piste conduttive del tipo di quelle indicate in precedenza con 28 (cosa possibile anche nella soluzione di figura 22). Inoltre, anche nel caso dell’attuazione di figura 23, nell’impiego pratico del sensore 10, il foro passante 15 del supporto 11 può essere direttamente affacciato o in comunicazione di fluido con un condotto di ingresso del fluido di cui rilevare la pressione; in questo caso, di preferenza, viene prevista una guarnizione 108 che opera assialmente sulla faccia del supporto 11 opposta al die 20, similmente al caso di figura 22.

E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per il sensore di pressione ed il dispositivo sensore di pressione descritti come esempio, senza per questo uscire dagli ambiti dell’invenzione così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

L’idea di soluzione tecnica di configurare un supporto adattatrore per la parte di rilevazione di un sensore non deve intendersi limitata alle due tipologie di sensori in precedenza descritte, ossia monolitici e sensori a semiconduttore. Tale idea di soluzione è infatti riferibile anche ad altre tipologie di sensori, non necessariamente sensori di pressione, ed in generale a casi in cui un sensore di un primo tipo, destinato alla rilevazione di una data grandezza, può essere adattato o trasformato, in particolare adattato in termini di forma e/o dimensioni, in un sensore di secondo tipo, per la misurazione della detta grandezza; l’idea è quindi applicabile anche in relazione ad un generico dispositivo sensore, onde consentire il montaggio in alternativa dei sensori dei due tipi.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un sensore di pressione a semiconduttore per un dispositivo sensore di pressione (101), il sensore (10) avendo un elemento di rilevazione di pressione (12) che comprende una membrana (22) di materiale semiconduttore, particolarmente silicio, il sensore (10) essendo caratterizzato dal fatto che include un supporto (11) avente un corpo tridimensionale (11; 11a) attraversato da un passaggio di rilevazione (13, 15; 13a, 15a; 15), l’elemento di rilevazione (12) essendo reso solidale ad una prima faccia d’estremità del corpo tridimensionale (11; 11a) sostanzialmente in corrispondenza di una rispettiva estremità del passaggio di rilevazione (13, 15; 13a, 15a; 15), il supporto (11) essendo configurato per adempiere a funzioni di adattatore o interfaccia meccanica e/o idraulica ai fini del montaggio del sensore (10) in un dispositivo sensore pressione (101), particolarmente per consentire il montaggio del sensore di pressione (10) in un dispositivo sensore di pressione (101) configurato per il montaggio di un sensore del tipo definito monolitico o ceramico.
2. 2. Il sensore secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento di rilevazione (12) comprende un die in silicio (20), definente la membrana (21) e sul quale è ricavato un circuito elettrico provvisto di terminali elettrici (23).
3. 3. Il sensore secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre primi mezzi di collegamento elettrico (28) associati al supporto (11), il supporto (11) essendo configurato per adempiere anche a funzioni di adattatore o interfaccia di connessione elettrica ai fini del montaggio del sensore (10) in un dispositivo sensore pressione (101).
4. 4. Il sensore secondo le rivendicazioni 2 e 3, comprendente inoltre secondi mezzi di collegamento elettrico (29) operativamente interposti tra i terminali (23) del die (20) ed i primi mezzi di collegamento (28) associati al corpo di supporto (11), i secondi mezzi di collegamento (29) essendo preferibilmente di tipo flessibile.
5. 5. Il sensore secondo la rivendicazione 2, in cui il die (20) è direttamente reso solidale al corpo tridimensionale (11, 11a) oppure l’elemento di rilevazione (12) comprende almeno un substrato (25) interposto tra il die (20) ed il corpo tridimensionale (11, 11a), dove in particolare il substrato (25) ha un’apertura passante (26) che è sostanzialmente allineata al passaggio di rilevazione (13, 15) e/o ha associati mezzi di collegamento per la connessione elettrica dell’elemento di rilevazione (12) ad un circuito esterno.
6. 6. Il sensore secondo la rivendicazione 1, in cui - il corpo tridimensionale (11; 11a) ha una cavità (13; 13a), aprentesi su di una seconda faccia d’estremità del corpo tridimensionale (11; 11a), ed una porzione di corpo (14) che definisce un fondo della cavità (13; 13a) e la prima faccia d’estremità del corpo tridimensionale (11; 11a); - la porzione di corpo (14) ha un’apertura passante (15; 15a) che estende tra la cavità (13; 13a) e la prima faccia di estremità del corpo tridimensionale (11; 11a), l’apertura passante (15; 15a) avendo una sezione di passaggio ristretta rispetto ad una sezione di passaggio della cavità (14), in cui la cavità (13; 13a) e l’apertura passante (15; 15a) fanno parte del passaggio di rilevazione (13, 15; 13a, 15a; 15).
7. 7. Il sensore secondo la rivendicazione 6, in cui il supporto (11) comprende inoltre una membrana (11b) che chiude la cavità (13a) in corrispondenza della seconda faccia d’estremità del corpo tridimensionale (11a).
8. 8. Il sensore secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui il die (20) ha una rispettiva cavità cieca (21), avente un fondo definito dalla membrana in materiale semiconduttore (22) oppure all’interno del die (20) è interamente definita una camera ermetica (21a), avente una parete di fondo definita dalla membrana in materiale semiconduttore (22).
9. 9. Il sensore secondo la rivendicazione 3, in cui i primi mezzi di collegamento elettrico comprendono terminali o piste conduttive o lamine (28) che sono almeno in parte depositate sul supporto (11), oppure fissate sul supporto (11), o almeno parzialmente inglobate nel supporto (11), i terminali o piste o lamine (28) essendo preferibilmente ottenute e/o associate al supporto (11) con una tecnologia selezionata tra: litografia o foto-litografia di materiale conduttivo sul supporto (11), spruzzatura di materiale conduttivo sul supporto (11), incollaggio di lamine conduttive sul supporto (11), deposito sul supporto (11) di materiale conduttivo, metallizzazione superficiale del supporto (11), placcatura del supporto (11), costampaggio di lamine conduttive al supporto (11), adesione termica di lamine conduttive al supporto (11), fissaggio di lamine conduttive mediante rifusione locale di parte del materiale del supporto (11), tecnologie MID, placcatura “two-shot moulding” e “Laser Direct Structuring”.
10. 10. Il sensore secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, in cui: - il supporto (11) è monolitico oppure è formato da più parti di corpo (11a, 11b) rese solidali tra loro, e/o - il supporto (11) è formato almeno parzialmente con un materiale selezionato tra: materiali ceramici, materiali sintetici, materiali termoplastici, materiali termoindurenti, ossidi metallici, materiali metallici , semiconduttori, e/o - il supporto (11) ha sagoma generalmente cilindrica o a sezione sostanzialmente circolare, e/o - il passaggio di rilevazione (13, 15; 13a, 15a; 15) ha almeno un tratto di sezione sostanzialmente circolare, e/o - il supporto (11) è provvisto di mezzi di posizionamento e/o orientamento (16; 16a), e/o - il supporto (11) definisce una regione di contenimento (14a) per un materiale di protezione dell’elemento di rilevazione, quale un gel.
11. 11. Un dispositivo sensore di pressione che comprende: - un involucro (102a, 103a; 70, 74) definente una camera (106, 120; 106) ed un passaggio di ingresso (114); - un sensore di pressione (10) alloggiato nella camera (106, 120; 106), - una disposizione circuitale (126, 127, 130) alla quale il sensore di pressione (10) è elettricamente connesso, caratterizzato dal fatto che il sensore (10) è un sensore a semiconduttore secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 12.
12. 12. Il dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui la camera (106, 120) dell’involucro (102a, 103a) ha un fondo ed in cui: - dal fondo della camera (106, 120) si eleva una parte in rilievo o tubolare (107) in cui è formato un tratto terminale del passaggio di ingresso (114), la parte in rilievo (107) essendo almeno parzialmente inserita nella cavità (13) del supporto (11) del sensore (10), tra una superficie della cavità (13) del supporto (11) del sensore ed una superficie della parte in rilevo (107) essendo in particolare prevista una tenuta di tipo radiale, e - il passaggio di ingresso (114) si apre sul fondo camera (106), una faccia inferiore (11b) del supporto (11) del sensore (10) è sostanzialmente parallela ad un piano generale del fondo della camera (120), in posizione ravvicinata al fondo stesso, tra la faccia inferiore (11b) del supporto (11) del sensore (10) ed il fondo della camera (106) essendo in particolare prevista una tenuta di tipo assiale.
13. 13. Il dispositivo secondo la rivendicazione 11 o 12, comprende una o più delle seguenti caratteristiche: - la disposizione circuitale (126, 127, 130) include un supporto di circuito (131) almeno parzialmente alloggiato nella camera (106; 120; 106); - nella camera (106; 120; 106) è alloggiato un corpo distanziale (135), configurato come componente separato rispetto al sensore (10), al supporto di circuito (131) ed all’involucro (102a, 103a), il corpo distanziale (135) essendo almeno in parte interposto tra il supporto (11) del sensore (10) ed il supporto di circuito (131); - il sensore (10) non è rigidamente associato all’involucro (102a, 103a), ossia è montato elasticamente o in modo mobile rispetto all’involucro (102a, 103a) all’interno della camera (106; 120; 106), particolarmente per il tramite di un mezzo di tenuta (108); - il supporto (11) del sensore (10) è in posizione distanziata rispetto al supporto di circuito (131) nell’ambito della camera (106; 120; 106); - nell’ambito della camera (106, 120; 106) è alloggiato un corpo di posizionamento (135) per almeno uno tra il supporto di circuito (131) ed il sensore (10), il corpo di posizionamento (135) essendo configurato come parte distinta rispetto all’involucro (102a, 103a) e comprendendo mezzi di riferimento e/o posizionamento (136, 139) per almeno uno tra il sensore (10) ed il supporto di circuito (131); - la disposizione circuitale (126, 127, 130) comprende un connettore elettrico (EC) includente terminali di collegamento (126) aventi ciascuno una prima porzione (126b) che si estende almeno in parte nell’ambito della camera (120) ed una seconda porzione (126a) che si estende all’esterno della camera (120), ed in cui tra la prima porzione (126a) dei terminali (126) ed il supporto di circuito (131) sono operativamente interposti elementi flessibili di contatto (127), gli elementi flessibili di contatto (127) essendo configurati e disposti per essere in una condizione di compressione tra la prima porzione (126a) dei terminali (126) ed il supporto di circuito (131); - il distanziale o corpo di posizionamento (135) ha almeno uno tra: una cavità assiale (138) alla quale una faccia del supporto (11) del sensore (10) è affacciata e/o nell’ambito della quale l’elemento di rilevazione (12) del sensore (10) è posizionata, un incavo di ricezione (139) di almeno parte del supporto di circuito (131), uno o più elementi (136) di accoppiamento al supporto (11) del sensore (10), uno o più elementi (136) di accoppiamento all’involucro (102a, 103a).
14. 14. Procedimento per la fabbricazione di un sensore di pressione a semiconduttore (10), il procedimento comprendendo le operazioni di: i) provvedere un elemento di rilevazione di pressione (12) avente una membrana (22) di materiale semiconduttore, particolarmente silicio, ii) provvedere un corpo tridimensionale (11; 11a) attraversato da un passaggio (13, 15; 13a, 15a; 15), iii) rendere solidale l’elemento di rilevazione (12) ad una prima faccia d’estremità del corpo tridimensionale (11; 11a), sostanzialmente in corrispondenza di una rispettiva estremità del passaggio (13, 15; 13a, 15a; 15), in modo tale per cui il corpo tridimensionale (11; 11a) realizzi un supporto (11) o la parte prevalente di un supporto del sensore (10), il supporto (11) essendo configurato per adempiere a funzioni di adattatore o interfaccia meccanica e/o idraulica ai fini del montaggio del sensore (10) in un dispositivo sensore pressione (101), particolarmente per consentire il montaggio del sensore di pressione (10) in un dispositivo sensore di pressione (101) configurato per il montaggio di un sensore del tipo definito monolitico o ceramico.
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, comprendente inoltre l’operazione di associare al supporto (11) mezzi di collegamento elettrico (28) per la parte di rilevazione (12), il supporto (11) essendo configurato per adempiere anche a funzioni di adattatore o interfaccia di connessione elettrica ai fini del montaggio del sensore (10) in un dispositivo sensore pressione (101).