ITTO20100575A1

ITTO20100575A1 - Sensore di pressione e metodo di fabbricazione

Info

Publication number: ITTO20100575A1
Application number: IT000575A
Authority: IT
Inventors: Massimo Monichino; Luca Salmaso
Original assignee: Metallux Sa
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2010-10-01

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

"Sensore di pressione e metodo di fabbricazione”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’ invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sensore di pressione e ad un relativo metodo di fabbricazione. Più particolarmente, l’invenzione riguarda un sensore di pressione che comprende una membrana, soggetta a deformazione in funzione della pressione di un fluido soggetto a misura, una disposizione circuitale, includente una pluralità di componenti di circuito, tra i quali mezzi di rilevazione per generare segnali elettrici rappresentativi della deformazione della membrana, e almeno un primo substrato, avente una superficie a cui è associata la disposizione circuitale.

Tecnica anteriore

Sensori del tipo indicato sono utilizzati in dispositivi per la rilevazione della pressione di fluidi (liquidi e aeriformi) in vari settori, 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, ed un sensore di pressione alloggiato nella camera.

In una prima tipologia di soluzioni, il sensore ha un corpo avente funzioni strutturali, che definisce o comprende una membrana destinata ad essere esposta al fluido; i suddetti corpo e membrana possono essere realizzati ad esempio in materiale ceramico e/o fissati tra loro, oppure realizzati in un unico pezzo monolitico. Sulla membrana, che è almeno in parte formata con un materiale elettricamente isolante (ad esempio un materiale ceramico o un materiale metallico ricoperto almeno parzialmente da uno strato di isolante), è disposto o si estendono almeno parzialmente i mezzi di rilevazione, configurati per rilevare una flessione o deformazione della membrana stessa.

I mezzi di rilevazione sono tipicamente costituiti da un ponte di resistenze. Il dispositivo sensore comprende generalmente anche un circuito stampato, almeno parzialmente alloggiato nella camera dell’ involucro, in posizione isolata rispetto all’ingresso del fluido. In alcuni casi il corpo del sensore, formato in materiale elettricamente isolante in una o più parti, supporta esso stesso una disposizione circuitale, configurata per trattare il segnale indicativo di una flessione della membrana, e quindi della pressione del fluido. Questa disposizione circuitale spesso consta di una basetta di circuito stampato, solitamente in vetroresina o ceramica, sulla quale è formato un disegno di circuito elettrico, includente una pluralità di piste di materiale elettricamente conduttivo. Sulla basetta o sul corpo del sensore sono montati tramite tecnica SMD (Surface Mount Device) i vari componenti di circuito, quali condensatori, resistenze, circuiti integrati, collegati alle piste suddette. La basetta, con i relativi componenti, viene montata sul corpo del sensore, in modo da essere in comunicazione di segnale con i mezzi di rilevazione posti sulla membrana. In taluni casi, componenti circuitali della disposizione circuitale, quali le piste di collegamento e/o le resistenze del ponte di rilevazione, sono ottenuti direttamente sul corpo del sensore, quando formato di materiale elettricamente isolante; in caso di corpo metallico, questo deve essere almeno parzialmente ricoperto da uno strato di materiale isolante, prima dell’ ottenimento del circuito e dei mezzi di rilevazione.

In una seconda tipologia di soluzioni note il sensore include un chip o die di materiale semiconduttore, tipicamente silicio, che definisce la membrana di rilevazione ed in cui è direttamente implementato un circuito elettronico miniaturizzato. In queste soluzioni, quindi, le funzionalità della membrana e dei mezzi di rilevazione sono integrate in un medesimo componente, ovverosia il die. Il sensore include poi un substrato, provvisto di un’apertura passante. Un’estremità di tale apertura è destinata ad essere posta in comunicazione con un circuito fluidico in cui si trova il fluido di cui deve essere misurata la pressione, mentre in corrispondenza dell’estremità opposta è montato a tenuta il die, di modo che la sua membrana sia sostanzialmente affacciata a tale estremità dell’apertura. Il substrato è solitamente di materiale isolante, ad esempio di vetroresina, e su di esso è ottenuta anche parte della disposizione circuitale. In caso di substrato elettricamente conduttivo, tra i componenti della disposizione circuitale ed il substrato deve essere previsto almeno uno strato isolante.

A prescindere dal tipo di soluzione, le piste del circuito e/o alcuni suoi componenti, quali le resistenze del ponte di rilevazione, vengono generalmente applicati sul relativo substrato tramite deposizione serigrafia. In sostanza, tale tecnica presuppone la preventiva predisposizione di una pluralità di schermi o maschere ciascuna definente il disegno di una rispettiva parte del circuito, quale le piste, le resistenze, i contatti per il collegamento esterno, eccetera. Ciascuna maschera viene di volta in volta applicata al substrato, ed impregnata con un relativo inchiostro. Dopo ciascuna deposizione, il substrato deve essere sottoposto ad essiccamento, per eliminare i solventi impiegati nell’inchiostro e determinare il consolidamento del materiale depositato.

La tecnica serigrafica comporta quindi la predisposizione di varie maschere, che vengono impiegate in una pluralità di passi di processo successivi, rendendo relativamente lunga Γ attività di produzione. Le maschere debbono essere periodicamente pulite e/o sostituite e Γ ottenimento di componenti e piste con contorni altamente precisi è spesso problematica. Questa tecnica nota determina anche uno spreco significativo di materiali.

Per la realizzazione di parti di circuito di un sensore di pressione sono state anche proposte tecniche a getto, in cui da una testa di stampa viene fatto fuoriuscire in pressione un rivolo o filo continuo del materiale da depositare, in forma di pasta o inchiostro, eventualmente preriscaldato per aumentarne la fluidità. Anche queste tecniche non si dimostrano generalmente soddisfacenti, in quanto non consentono di ottenere una buona precisione dei contorni delle parti depositate. Le teste di stampa sono particolarmente soggette ad intasamenti, anche a causa del fatto che l’ugello della testa di stampa deve essere molto vicino al substrato (generalmente circa 1 mm) su cui viene depositato il materiale. Tali sistemi noti inoltre non consentono di realizzare sensori di pressione con piste depositate su superfici irregolari o variabili, quali superfici con differenti altezze e/o con superfici inclinate. Inoltre, si è verificato che i sistemi noti non consentono la realizzazione di sensori di pressione con deposizione di piste sottili, nell’ordine di pochi micron di larghezza, quali piste comprese tra 5 e 10 micron di larghezza, e non consentono elevate precisioni, in quanto presentano elevati errori o tolleranze nella riproducibilità del processo e/o larghezza e/o spessore delle piste.

Sommario e scopo deH’invenzione

La presente invenzione ha essenzialmente lo scopo di risolvere gli inconvenienti sopra indicati.

Questo ed altri scopi ancora, che risulteranno in seguito, sono raggiunti secondo l’invenzione da un sensore di pressione e da un procedimento per la fabbricazione di un sensore di pressione aventi le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni allegate, che costituiscono parte integrante dell’insegnamento tecnico fornito in relazione all’invenzione.

Breve descrizione dei disegni

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

- la figura 1 è una vista prospettica schematica di un sensore di pressione secondo l’invenzione;

- la figura 2 è una sezione schematica di un sensore di pressione secondo l’invenzione;

- la figura 3 è un dettaglio in scala ingrandita del sensore di figura 2;

- la figura 4 è una vista parziale e schematica di un sistema per la deposizione diretta di materiali impiegato nella fabbricazione di un sensore di pressione secondo l’invenzione;

- la figura 5 è un dettaglio ingrandito di figura 4;

- le figure 6-9 sono viste schematiche in pianta di un primo substrato di un sensore di pressione in accordo ad una prima attuazione dell’invenzione, in diverse fasi del relativo processo di produzione;

- le figure 10-15 sono viste schematiche in pianta di un secondo substrato di un sensore di pressione secondo la suddetta prima attuazione dell’invenzione, in diverse fasi del relativo processo di produzione;

- le figure 16 e 17 sono viste prospettiche schematiche, in diverse angolazioni, di un sensore di pressione in accordo ad una seconda attuazione dell’invenzione;

- le figure 18-21 sono viste schematiche in pianta di un substrato di un sensore di pressione secondo la suddetta seconda attuazione dell’invenzione, in diverse fasi del relativo processo di produzione;

- le figure 22-23 sono una vista prospettica schematica ed una relativa vista in sezione, in scala leggermente maggiore, di un primo esempio di sensore di pressione in accordo ad una terza attuazione dell’ invenzione;

- le figure 24-25 sono una vista prospettica schematica ed una relativa vista in sezione, in scala leggermente maggiore, di un secondo esempio di sensore di pressione in accordo alla suddetta terza attuazione dell’ invenzione;

- la figura 26 è un’altra vista parziale e schematica di un sistema per la deposizione diretta di materiali impiegato nella fabbricazione di un sensore di pressione secondo l’invenzione; e

- la figura 27 è un dettaglio ingrandito di figura 26.

Descrizione di forme di attuazione preferite dell’ invenzione

Il riferimento ad “una forma di attuazione ” all’interno di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, i termini “in una forma di attuazione” e simili, presenti in diverse parti all’interno di questa descrizione, non sono necessariamente tutti riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, le particolari configurazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o più forme di attuazione. I riferimenti utilizzati nel seguito sono soltanto per comodità e non definiscono l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Nel seguito della presente descrizione, termini quali “ superiore ” ed “ inferiore ” vanno intesi come semplice riferimento spaziale non limitativo, per agevolare la descrizione dei particolari illustrati nelle figure.

Nelle figure 1 e 2, con 1 è indicato nel suo complesso un sensore di pressione secondo una forma di attuazione della presente invenzione. Nella forma di attuazione esemplificata, il sensore 1 ha un corpo principale 2, formato preferibilmente di materiale elettricamente isolante, quale un materiale ceramico o simile, ad esempio allumina, tale corpo principale 2 essendo preferibilmente - ma non necessariamente - monolitico ed avendo sagoma generalmente cilindrica, con alcune sedi perimetrali di riferimento o posizionamento, una delle quali indicata con 2a. Nel corpo 2, che ha funzioni strutturali, è definita una cavità cieca o camera di pressione, indicata con 3 in figura 2, dal cui fondo si diparte un foro passante 4, o passaggio di pressione, tali camera e passaggio essendo preferibilmente, ma non necessariamente, sostanzialmente coassiali all’asse del corpo 2. Il passaggio 4 attraversa il corpo 2 completamente, aprendosi in corrispondenza dell’estremità o faccia del corpo stesso opposta a quella su cui si apre la camera 3.

Nel corpo 2 sono definiti ulteriori fori passanti, alcuni dei quali indicati con 5, che attraversano il corpo in posizione periferica rispetto alla camera 3 ed al passaggio 4. La superficie cilindrica interna di questi fori 5 è ricoperta da un sottile strato di materiale elettricamente conduttivo, oppure i fori 5 sono riempiti con un tale materiale: nel seguito, i fori 5 verranno definiti per semplicità fori metallizzati.

Il corpo 2 supporta direttamente, sulla sua superficie superiore, almeno parte di una disposizione circuitale o circuito, indicato complessivamente con 6, che comprende una pluralità di componenti di circuito, di concezione generalmente nota nel settore, tra i quali anche un circuito integrato. Il circuito 6 è configurato per realizzare le funzionalità tipicamente associate a sensori di pressione di tipologia nota, ad esempio predisposto per il trattamento (prelievo, amplificazione, condizionamento, elaborazione) di un segnale rappresentativo della pressione, rilevata nel modo in seguito descritto. Con 7 sono indicati in figura 1 alcuni dei suddetti componenti di circuito, quali resistenze, condensatori e diodi, montati ad esempio con tecnica SMD (Surface Mount Device), mentre con 8 sono indicati terminali o contatti a piazzola per il collegamento elettrico esterno del sensore 1.

La faccia superiore del corpo 2 realizza un substrato su cui è formato direttamente un disegno di circuito elettrico ( electric circuii pattern), comprendente componenti di circuito, quali ad esempio una pluralità di piste di materiale elettricamente conduttivo, ottenuti almeno in parte tramite deposizione di materiale mediante una tecnica a getto di un aerosol o di flusso nebulizzato, ovvero con una nebulizzazione di particelle di materiale, in particolare particelle di materiale di dimensioni micrometriche o sub-micrometriche, preferibilmente depositate tramite l’ausilio di almeno un flusso di gas. In una forma di attuazione, su tale faccia del corpo 2 sono direttamente formati con la stessa tecnica anche altri componenti del circuito 6, quali ad esempio delle resistenze di taratura Offset, delle terminazioni per collegamenti di tipo wire bonding, delle armature o elettrodi di condensatore, uno strato protettivo isolante. Secondo tale attuazione, quindi, il materiale ceramico costituente il corpo 2 viene sfruttato direttamente come substrato per il circuito 6 del sensore 1, senza la necessità di una apposita basetta di circuito stampato in vetroresina. Le figure 10-15, in seguito descritte, illustrano esempi di passaggi di deposizione di materiali del tipo di quelli che vengono effettuati sul corpo 2.

Le suddette piste sono organizzate in modo da lasciare esposta, sulla superficie superiore del corpo 2, un’area destinata al montaggio di un circuito integrato o chip, in seguito descritto. Alcune delle suddette piste conduttive, delle terminazioni per il collegamento wire bonding e delle resistenze depositate direttamente sulla superficie superiore del corpo 2 sono rappresentate a titolo esemplificativo in figura 3 (in cui uno strato isolante di protezione, in seguito descritto, non è stato rappresentato), indicate rispettivamente con 9, 9’ e 10. I componenti 7 sono collegati, ad esempio tramite saldatura, alle piste 9, mentre il suddetto chip è collegato a rispettive piste 9 o componenti 7 con altra tecnica, in seguito descritta, per il tramite delle terminazioni 9’. I terminali 8 di figura 1 possono essere ottenuti direttamente da rispettive porzioni di piste 9 oppure configurati come parti aggiuntive collegate a tali piste.

Come accennato, in una forma di attuazione, le piste 9, le terminazioni 9’ e le eventuali resistenze 10, depositate tramite la tecnica a getto di aerosol in seguito descritta, sono preferibilmente ricoperte almeno in parte da uno strato di protezione, particolarmente di tipo polimerico, che è indicato con 11 nelle figure 1 e 2. Lo strato 11 è aperto localmente, ovvero presenta finestre, almeno in corrispondenza dei punti di collegamento di alcuni componenti di circuito 7 alle piste conduttive 9. Lo strato 11 presenta inoltre un’apertura locale o finestra, indicata con I la solo in figura 1, in corrispondenza della zona di montaggio del suddetto chip.

In una forma di attuazione, il suddetto chip appartenente al circuito 6 è costituito da un cosiddetto “die”, ovverosia un piccolo blocco o piastrina di materiale semiconduttore, tipicamente silicio, che è connesso o vincolato (die-bonded) direttamente al substrato costituito dalla superficie superiore del corpo ceramico 2, particolarmente tramite connessione meccanica e/o elettrica, quale incollaggio e/o saldatura.

Nel suddetto die, indicato complessivamente con 15 nelle figure 2 e 3, è ricavato direttamente un circuito elettrico miniaturizzato di circuito integrato che sovrintende al funzionamento generale del sensore di pressione 1.

Nell’esempio illustrato alle figure 2 e 3, il die 15 è configurato come una singola piastrina o blocchetto in silicio avente sezione quadrangolare, ma tale realizzazione non deve intendersi come limitativa, potendo il die 15 avere sagome diverse da quella illustrata ed essere formato da una pluralità di parti o strati reciprocamente uniti. Il die 15 è ottenibile con tecnica di per sé nota nel settore della produzione di chip a semiconduttore.

Di preferenza il die 15 è privo di un proprio involucro o package, e quindi di relativi terminali (pins o leads ) sporgenti di collegamento, tipicamente realizzati da elementi metallici relativamente rigidi, e sulla sua faccia superiore sono apposti direttamente dei contatti, alcuni indicati con 15a in figura 3, in forma di film sottili di materiale elettricamente conduttivo depositato sul die. Il materiale dei contatti 15a, così come quello delle terminazioni 9’, è preferibilmente ma non necessariamente a base di uno o più materiali nobili, quale ad esempio oro; materiali o leghe preferite utilizzabili allo scopo possono comprendere oro, platino, palladio, berillio, argento, ma anche alluminio, silicio e rame.

In un’attuazione preferita, il collegamento del die 15 alle terminazioni 9’ è ottenuto tramite elementi flessibili di contatto aggiunti, costituti da sottili fili di materiale elettricamente conduttivo. I fili, alcuni dei quali indicati con 16 nelle figure 2 e 3, sono preferibilmente ma non necessariamente a base di uno o più metalli nobili, come i materiali o leghe indicati per i contatti 15a e le terminazioni 9’. I micro-fili 16 sono saldati o comunque collegati tra i contatti 15a del die 15 e le terminazioni 9’ (e tramite queste ultime alle piste 9 o a componenti 7) impiegando processi del tipo noto genericamente come “wire bonding e particolarmente del tipo “wedge-bonding” oppure “ ball-bonding\ ad esempio tramite termocompressione, o saldatura ad ultrasuoni, o saldatura termo-sonica. I micro-fili 16 possono avere forme o sezioni differenti, quale una forma o sezione circolare o quadrangolare o sostanzialmente appiattita, ad esempio dei micro-nastri ( micro-ribbons ) flessibili di materiale conduttivo.

Tale caratteristica, oltre a consentire di sfruttare direttamente il materiale ceramico del corpo 2 come substrato anche per il die 15, consente di evitare di saldare sulle piste 9 o sulle terminazioni 9’ dei terminali sporgenti da un circuito integrato, come tipicamente avviene secondo la tecnica nota a montaggio superficiale o SMD, tali terminali sporgenti avendo sezione e rigidità comparativamente maggiore rispetto ai micro-fili 16. In altri termini, il processo di wire bonding impiegato in una realizzazione preferita dell’invenzione determina punti di saldatura di dimensioni minime sul circuito 6, effettuate su elementi di collegamento (i fili 16) altamente flessibili: questo consente un agevole e preciso posizionamento del die, che può ad esempio essere posto sicuramente a contatto con il detto substrato, permettendo anche di ridurre gli ingombri complessivi del circuito 6. Si noti che il die 15 può eventualmente integrare mezzi sensori di grandezze o caratteristiche, quale ad esempio un sensore di temperatura: in tal modo, atteso che il die 15 è montato praticamente in contatto diretto con la superficie del substrato, un tale sensore di temperatura è in condizioni di rilevare con estrema precisione la temperatura del corpo del sensore.

Come detto, il die 15 è sprovvisto di un proprio package: per tale ragione, in una forma di attuazione preferita, sul die 15 ed i relativi micro-fili di collegamento 16, nonché sulla regione di bonding di tali micro-fili 16 con le terminazioni 9’, è apposta una massa o strato di materiale isolante di protezione, particolarmente a base di una resina, quale una resina epossidica. Questo strato di protezione - le cui dimensioni sono state enfatizzate per maggior chiarezza nelle figure 1 e 2 - è indicato con 17 (tale strato non è stato rappresentato in figura 3). Lo strato 17, oltre che proteggere il die 15, consente di vincolarlo ulteriormente al corpo 2, assicurandone la posizione. In una possibile forma di attuazione, il die 15 è vincolato direttamente al corpo 2 tramite il solo strato 17. In una forma di attuazione, anche lo strato 17 può essere depositato tramite la suddetta tecnica a getto di aerosol, ovvero lo strato 17 può essere costituito da un materiale depositabile tramite getto o aerosol.

Con particolare riferimento alla figura 2, all’ estremità inferiore del corpo 2 è associato un corpo a membrana, indicato con 20, in seguito definito per semplicità “membrana”, formato di preferenza di materiale elettricamente isolante, ad esempio lo stesso materiale ceramico che realizza il corpo 2. La membrana 20 realizza un substrato per un elemento elettrico di rilevazione, in grado di generare un segnale rappresentativo di una flessione della membrana stessa; elementi di rilevazione impiegabili allo scopo possono essere ad esempio selezionati tra elementi resistori, elementi capacitivi ed elementi piezo-resistitivi.

Sul corpo della membrana 20, e segnatamente sulla sua superficie rivolta verso il corpo 2, sono ricavate piste elettricamente conduttive, per la realizzazione e/o il collegamento del suddetto elemento di rilevazione che, a scopo meramente esemplificativo, si supponga essere costituito da un ponte di resistenze (potendo peraltro essere anche una singola resistenza o Tannatura di un condensatore). Le figure 6-9 e 10-15, in seguito descritte, illustrano passaggi di deposizione di materiali sulla membrana 20 e sul corpo 2, rispettivamente. Le figure 6-9, in seguito descritte, illustrano esempi di passaggi di deposizione di materiali del tipo di quelli che vengono effettuati sulla membrana 20.

Con riferimento ad esempio alla figura 7, le resistenze di misura, indicate con 21, sono posizionate in una regione sostanzialmente centrale della membrana 20, ovvero in una regione soggetta a deformazione elastica, che nella condizione montata di quest’ultima si affaccia almeno parzialmente alTintemo della camera 3. Le resistenze 21 sono collegate tra prime estremità delle suddette piste conduttive, indicate con 22 in figura 7, le cui seconde estremità 22a si trovano invece in una regione periferica della membrana 20, preferibilmente in una zona non soggetta a deformazione elastica. Le suddette seconde estremità 22a delle piste 22 sono deputate al collegamento elettrico dei mezzi di rilevazione rappresentati dal ponte di resistenze 21 al circuito 6, tramite i fori metallizzati 5, come risulterà in seguito.

Secondo una caratteristica preferenziale, la membrana 20 è vincolata o fissata al corpo principale 2, in particolare ad esempio tramite incollaggio, in modo da chiudere in modo ermetico la camera 3 sul lato inferiore del corpo 2. Il fissaggio è effettuato in modo tale per cui le piste conduttive 22, e più precisamente le loro estremità di collegamento 22a, risultino posizionate in corrispondenza delle estremità inferiori dei fori metallizzati 5, ed in modo da permetterne il collegamento elettrico con il materiale conduttivo che ricopre le loro superfici o che li riempie. Naturalmente, in fase di progetto, la geometria delle piste 22 e la posizione delle relative estremità 22a è scelta a questo scopo. Come si intuisce, le estremità superiori dei fori metallizzati 5 sono a loro volta elettricamente connesse ad alcune delle piste conduttive 9 appartenenti al circuito 6, che si trovano sulla superficie superiore del corpo 2, in modo tale per cui la parte di rilevazione integrata sulla membrana 20 risulti elettricamente connessa o in comunicazione di segnale con il circuito 6.

Nella forma di attuazione dell’invenzione illustrata nelle figure 1-3 il sensore 1 è previsto per la rilevazione di una pressione relativa, ovverosia è configurato per misurare la pressione applicata alla membrana 20 rispetto alla pressione ambiente; a tale scopo, il passaggio 4 è aperto in corrispondenza della faccia superiore del corpo 2. La medesima struttura di sensore illustrata nelle figure 1-3 è comunque utilizzabile per realizzare sensori di pressione assoluti, semplicemente chiudendo il passaggio 4, ad esempio, tramite una goccia di materiale, quale stagno, oppure tramite deposizione di materiale. In questo secondo caso, nella camera interna 3 e nel passaggio 4 possono sussistere due condizioni: il vuoto, creato con modalità in sé note in fase produttiva, oppure una pressione predefinita, quale la pressione ambiente esistente al momento della produzione, ossia al momento dell’ occlusione del passaggio 4, che definisce il sensore come “ seal gauge ” (sensore di pressione sigillato). Secondo un’altra forma di attuazione di sensore di pressione assoluto, il corpo principale 2 è semplicemente privo del passaggio 4, ferme restando le altre caratteristiche qui descritte.

Il funzionamento generale del sensore di pressione 1 avviene secondo modalità note, e pertanto esso non verrà qui descritto in dettaglio. In termini generali, nell’impiego pratico il sensore 1 può essere montato all’intemo di un dispositivo per la rilevazione della pressione di fluidi (liquidi e aeriformi), ad esempio per l’impiego nel settore automobilistico, o nel settore domestico e degli elettrodomestici, o nel settore del condizionamento ambientale e idro-termo-sanitario in genere, o nel settore medicale. Un tale dispositivo ha un involucro definente un ingresso che riceve un fluido di cui deve essere rilevata la pressione, il sensore 1 essendo montato nell’involucro in modo che almeno una porzione della membrana 20 risulti esposta al fluido. La deformazione meccanica della membrana 20, dovuta alla pressione del fluido soggetto a misura, modifica il valore di resistenza in uscita dal ponte di resistenze 21 (oppure modifica il valore degli eventuali differenti elementi sensibili, quale un valore di capacità). Il circuito 6 preleva il segnale di uscita dall’elemento sensibile, qui rappresentato dal ponte di resistenze 21, tramite i fori metallizzati 5, e lo tratta secondo modalità in sé note (eventuale amplificazione e/o condizionamento e/o elaborazione), rendendolo poi disponibile all’esterno tramite i terminali 8 di figura 1, eventualmente collegati tramite pin o cavetti ad un opportuno connettore elettrico associato al suddetto involucro.

Il die 15 realizza un elaboratore digitale, quale un circuito a microprocessore o microcontrollore, che può essere dotato o avere abbinati mezzi di memoria elettronica, preferibilmente di tipo non volatile e/o elettronicamente riscrivibili, ad esempio di tipo EEPROM o Flash, tali mezzi di memoria MEM essendo atti a ritenere informazioni in modo permanente anche in assenza di alimentazione elettrica. La parte di controllo 6, 15 del sensore 1 è configurata per provvedere alla rilevazione ed il condizionamento del segnale del ponte resistivo, generando ad esempio un segnale radiometrico amplificato alFuscita, preferibilmente variabile tra 0.5 V e 4.5 V, tramite i terminali 8. La parte di controllo 6, 15 è inoltre configurata per controllare e/o condizionare anche il segnale di eventuali ulteriori mezzi rilevatori di altre caratteristiche o grandezze, quali un sensore di temperatura che può essere parte del circuito 6, montato a contatto diretto con la superficie superiore del corpo 2 o integrato direttamente nel die 15. Le parti circuitali che realizzano il condizionamento dei segnali del ponte resistivo e/o dei mezzi rilevatori di temperatura possono ad esempio comprendere uno stadio amplificatore o un partitore di tensione.

Come precedentemente spiegato, secondo un aspetto dell’ invenzione, uno o più componenti o materiali della disposizione circuitale del sensore di pressione vengono depositati tramite la suddetta-detta tecnica di deposizione a getto di aerosol. Le figure 4 e 5 illustrano in forma schematica un sistema impiegabile a tale scopo.

Nell’esempio di attuazione illustrato, il sistema include preferibilmente due serbatoi 100’ e 100” per due diversi materiali da depositare, per brevità definiti anche inchiostro, che qui si suppongano un inchiostro 10Γ per la realizzazione delle piste 22 ed un inchiostro 101” per la realizzazione delle resistenze 21 di figura 7. Di preferenza, la viscosità degli inchiostri impiegati non è superiore a 2500mPa-s.

A ciascun serbatoio 100’, 100” è associato un nebulizzatore, preferibilmente di tipo pneumatico oppure ad ultrasuoni, come schematizzato in 102’ e 102”. In condizioni operative del sistema, tramite ciascun nebulizzatore viene generato un aerosol, ovvero una dispersione di particelle liquide o solide in una fase continua, particolarmente un gas, quali delle gocce di dimensioni micrometriche, che sostanzialmente si separa dairinchiostro liquido e si porta verso la parte superiore del relativo serbatoio 100’, 100”. Ciascun serbatoio 100’ 100” ha un ingresso 103’, 103” per almeno un primo flusso di gas o fluido aeriforme, preferibilmente in pressione, quale ad esempio aria o azoto gassoso, ottenuto da un relativa sorgente, non rappresentata. Tale primo flusso è in particolare tale da poter trasportare e/o convogliare almeno parte delle suddette particelle.

L’ingresso 103’, 103” si trova preferibilmente in una sua zona superiore del relativo serbatoio, ad una altezza superiore al livello massimo raggiungibile dall’inchiostro in forma liquida, ovvero ubicato in una zona raggiungibile da almeno parte delle suddette particelle d’inchiostro, o comunque tale da poter interagire con tali particelle. Ciascun ingresso 103’, 103” è preferibilmente controllabile tramite un dispositivo di intercettazione, quale ad esempio una valvola controllabile 104’, 104”.

In una opportuna posizione, preferibilmente sempre nella regione superiore di ciascun serbatoio 100’, 100”, è prevista un’uscita 105’, 105” per almeno parte delle particelle trasportate e/o convogliate dal primo flusso di gas, ovvero un’uscita per l’aerosol, cui è collegato un primo condotto 106’, 106” terminante in un ugello di deposizione 107’, 107”.

Con 108’ e 108” sono indicati due condotti di adduzione di un secondo flusso di un fluido aeriforme o gas, preferibilmente in pressione, ad esempio aria o azoto, controllati in particolare mediante rispettive valvole controllabili 109’, 109”. Anche i condotti 108’, 108” terminano in corrispondenza degli ugelli 107’, 107”. Come visibile più particolarmente in figura 5, nell’ambito degli ugelli 107’, 107” il tratto terminale dei condotti 108’, 108” è sostanzialmente concentrico o coassiale, o comunque circondante, la parte terminale dei condotti 106’, 106”, ovvero il secondo flusso di gas circonda il primo flusso di gas contenente le particelle d’inchiostro o aerosol. Preferibilmente, ma non necessariamente, i condotti 108’, 108” hanno estremità generalmente svasata o conica, che termina oltre le estremità dei condotti 106’, 106”, in particolare al fine di potersi restringere per concentrare il flusso dell’aerosol.

Gli ugelli 107’, 107” sono operativamente affacciati verso un supporto mobile 110, spostabile in mondo controllato, tramite rispettivi mezzi di attuazione, non rappresentati, almeno secondo gli assi X e Y, ovvero con un movimento bidimensionale, preferibilmente secondo gli assi X, Y e Z, ovvero con un movimento tridimensionale. In alternativa, il supporto 110 può essere fisso e gli ugelli 107’, 107” essere spostabili in modo controllato secondo gli assi X e Y o X, Y e Z.

Sul supporto 110 sono posti di volta in volta i substrati di deposizione, ovvero i substrati del sensore di pressione; nell’esempio considerato, si assuma che il substrato supportato sia una membrana del tipo precedentemente indicato con 20.

Il controllo dei suddetti mezzi attuatoli, così come dei vaporizzatori 102’, 102”, dei generatori dei flussi di gas in pressione e delle valvole 104’, 104” e 109’, 109” è comandato da un sistema di controllo programmabile, non illustrato.

Come detto, nelle condizioni operative del sistema, i nebulizzatori 102’, 102” generano un aerosol o una nebulizzazione dal rispettivo inchiostro. Particelle dell’aerosol aventi dimensioni indicativamente maggiori di 10 micron, particolarmente maggiori di 5 micron, non sono in grado di superare la forza di gravità e ricadono sul fondo del relativo serbatoio 100’, 100”.

Le altre particelle, indicativamente non superiori a 5 micron, in particolare comprese tra 0,1 micron e 5 micron, sono invece spinte dal flusso di gas proveniente dall’ingresso 103’, 103” verso l’uscita 105’, 105”, e quindi lungo il condotto 106’, 106”, sino alla relativa uscita nell’ambito del rispettivo ugello 107’, 107”. Contemporaneamente il secondo flusso di gas raggiunge, tramite i condotti 108’, 108” i relativi ugelli 107’, 107”.

Come detto precedentemente (si veda ancora figura 5), la zona di estremità di ciascun condotto 108’, 108” realizza una sorta di camicia che circonda l’estremità del relativo condotto 106’. 106”. Negli ugelli 107’, 107”, il flusso di aerosol in uscita da ciascun condotto 106’, 16” viene incanalato e/o concentrato mediante il flusso di gas esterno rilasciato dal condotto 108’, 108”, che di fatto crea una sorta di flusso tubolare, preferibilmente inclinato o conico, che circonda il flusso dell’aerosol, concentrandolo, indirizzandolo con estrema precisione ed evitandone dispersioni laterali. L’aerosol esce preferibilmente compresso dall’ugello 107’, 107”, e ne risulta un flusso di particelle convergenti ad alta velocità, che vengono depositate sul substrato del sensore di pressione, ad esempio rappresentato dalla membrana 20.

Il flusso di materiale in uscita consta in sostanza di una miriade di particelle discrete di inchiostro, e non di un flusso liquido continuo; questa circostanza, unitamente al fatto che la distanza tra l’uscita dell’ugello 107’, 107” ed il substrato 20 può essere relativamente elevata, preferibilmente variabile tra 1 e 5 mm, evita il rischio di intasamenti e/o depositi di sporcizia sull’ugello, consentendo anche deposizioni su substrati sagomati e/o con superfici irregolari, come in seguito evidenziato in relazione alle figure 26-27.

Il flusso di gas esterno, come detto, incanala ed indirizza con precisione il getto di particelle, evitandone dispersioni: in questo modo, anche i contorni delle piste o altri componenti depositati sono molto definiti e netti, potendo ottenere la deposizione di piste molto strette e/o sottili, anche con larghezza e/o altezza (spessore) sostanzialmente corrispondenti o prossime alla dimensione o diametro della singola particella, quale ad esempio piste di larghezza e/o altezza compresa tra 1 micron e 20 micron, preferibilmente comprese tra 5 micron e 10 micron, compatibilmente o proporzionalmente con la deformazione che la singola particella o goccia micrometrica assume nel momento in cui si deposita sul supporto (quale un leggero appiattimento ed allargamento, che può essere predefinito in base alla composizione e/o viscosità e/o densità dell’inchiostro).

Le figure 4 e 5 fanno riferimento al caso di un sistema con una testa di deposizione che include due ugelli, ma è evidente che il numero di questi ultimi può essere diverso, ad esempio con un unico ugello o oppure con più di due ugelli.

Il sistema può essere predisposto per depositare più inchiostri contemporaneamente o in più passate di una unica fase di stampa.

Diversi inchiostri possono essere depositati singolarmente, uno dopo l’altro, con una relativa fase di indurimento o essiccazione, ad esempio tramite fonte di calore o raggi UV, oppure più inchiostri differenti possono essere depositati contemporaneamente e poi induriti o essiccati in un’unica fase finale. Differenti piste e/o componenti depositati possono includere regioni di almeno parziale sovrapposizione dei relativi materiali, sia nel caso di indurimento o essiccazione dopo ogni deposizione, sia nel caso di un’unica fase finale di indurimento o essiccazione.

In termini generali, i materiali impiegati per la deposizione secondo l’invenzione sono in forma di inchiostri funzionalizzati. Tali inchiostri comprendono ciascuno uno o più componenti in forma di particelle micrometriche o nanometriche, preferibilmente aventi dimensioni caratteristiche inferiori a 1 micron, in particolare aventi una larghezza o diametro compresi tra 1 e 999 nanometri; tali componenti o particelle nanometriche sono preferibilmente miscelati con almeno un solvente, in particolare un solvente chetonico, per formare una soluzione liquida.

Esempio 1

Questo esempio, relativo ad un procedimento per la realizzazione di un sensore della tipologia precedentemente raffigurata nelle figure 1-3, verrà descritto con riferimento alle figure 6-15. Si noti che tali figure - e segnatamente le figure 10-15 - si riferiscono ad un sensore di tipologia leggermente differente rispetto a quello precedentemente descritto (ad esempio per l’assenza di un die 15 e per un diverso numero di terminali 8).

Negli esempi qui fomiti viene esemplificata - per maggior chiarezza - una successione di passi di deposizione, ciascuno seguito da una relativa fase di essiccazione, ad esempio tramite cottura in forno, o tramite un riscaldamento ad infrarossi IR, o tramite una sinterizzazione mediante un fascio luminoso, quale un fascio laser o a ultravioletti UV. Si tenga tuttavia presente che, particolarmente impiegando per le varie deposizioni inchiostri a base di solventi o composti tra loro compatibili, è anche possibile far seguire più passi di deposizione da un’unica fase di essiccazione.

Sul corpo ceramico della membrana 20 viene depositato, tramite la suddetta tecnica a getto di aerosol, un primo materiale conduttivo, destinato a realizzare le piste conduttive 22, con le relative estremità 22a a piazzola. Il primo materiale è in forma di inchiostro funzionalizzato, comprendente in particolare uno o più metalli, quali metalli selezionati tra Oro, Argento, Platino, Palladio, Rame, preferibilmente miscelati a fritte di vetro (o ossidi di Piombo) e/o Silice (o ossidi di Silicio). Preferibilmente, il metallo o i metalli è/sono in forma di particelle di dimensioni nanometriche, quali polveri e/o granuli avente una dimensione o diametro minore di un micron.

Il primo materiale o inchiostro può quindi comprendere uno o più componenti, in forma di particelle micrometriche o nanometriche aventi dimensioni caratteristiche di preferenza inferiori a 1 micron, in particolare comprese tra 1 e 999 nanometri; detti componenti o particelle sono preferibilmente miscelati con almeno una sostanza atta a renderli fluidi o atta a formare una soluzione liquida, quale un solvente, in particolare un solvente chetonico.

Nell’esempio, si consideri che l’inchiostro impiegato sia a base Argento-Palladio o Argento-Platino. Il risultato di tale passo di deposizione è rappresentato schematicamente in figura 6.

Le piste 9 possono avere indicativamente una larghezza compresa tra 5 e 2000 micron ed uno spessore compreso tra 5 e 1000 micron; le estremità a piazzola 22a possono avere indicativamente una larghezza o diametro compreso tra 5 e 3000 micron.

Si noti che, al fine di variare la larghezza delle piste (o di componenti depositati), possono essere eventualmente effettuati più passaggi di deposizione di un getto con larghezza predefinita (quale una larghezza della minima pista che si vuole depositare). Altra possibilità è quella di provvedere il sistema di deposizione di ugelli - del tipo di quelli precedentemente indicati con 107’ e 107” - intercambiabili o regolabili automaticamente al fine di variare la larghezza del getto (ad esempio con ugelli differenziati per la forma della loro parte terminale e/o con possibilità di variazione del flusso e/o pressione del gas e/o dell’inchiostro).

Dopo il deposito del primo materiale si procede alla sua essiccazione (nel caso in cui non sia prevista una fase di essiccazione di più materiali depositati in successione), ad esempio tramite cottura in forno, o tramite un riscaldamento ad infrarossi IR, o tramite una sinterizzazione tramite un fascio luminoso, quale un fascio laser o a ultravioletti UV.

In seguito, sulla membrana 20 viene depositato, sempre tramite tecnica a getto di aerosol, un secondo materiale o inchiostro, destinato a realizzare le resistenze 21, come schematizzate in figura 7, in modo da ottenere l’elemento di rilevazione, quale il ponte resistivo. L’inchiostro resistivo o piezo-resistivo impiegato comprende o è a base di uno o più metalli, preferibilmente selezionati tra Rutenio, Bismuto, Argento, Palladio, Piombo, particolarmente in forma di ossidi; anche in questo caso l’inchiostro include di preferenza Silice (o ossidi di Silicio) o fritte di vetro (o ossidi di Piombo). Il secondo materiale o inchiostro, in particolare di tipo resistivo o piezo-resistivo, almeno nella fase di deposizione è in uno stato fluido o in una soluzione liquida, preferibilmente con un solvente, quale un solvente chetonico.

Anche le componenti solide del secondo materiale o inchiostro resistivo o piezoresistivo sono in forma di particelle, aventi dimensioni caratteristiche micrometriche o nano-metriche, di preferenza non superiori ad 1 micron. In particolare, il secondo materiale o inchiostro resistivo o piezo-resistivo comprende particelle metalliche di dimensioni nanometriche, quali polveri e/o granuli aventi una dimensione caratteristica minore di un micron, preferibilmente aventi una larghezza o diametro compresi tra 1 e 999 nanometri.

Nell’esempio, si consideri che il secondo materiale o inchiostro depositato sia un inchiostro resistivo atto a realizzare resistenze o elementi sensibili da 10.000 ohm o 10 kohm, con base di ossido di Rutenio. Il deposito del secondo materiale, che realizza le resistenze 21, è effettuato in modo da ottenerne una parziale sovrapposizione al primo materiale, che realizza le piste 22, onde garantire il contatto elettrico.

Le resistenze 21 possono avere indicativamente una larghezza compresa tra 10 e 50000 micron ed uno spessore compreso tra 1 e 1000 micron.

Dopo il deposito del secondo materiale si procede alla sua essiccazione (nel caso in cui non sia prevista una fase di essiccazione di più materiali depositati in successione).

In seguito, sulla membrana 20 viene depositato, sempre tramite la suddetta tecnica a getto di aerosol, uno strato protettivo di un terzo materiale o inchiostro, in modo da ricoprire almeno in parte l’elemento di rilevazione, qui rappresentato da un ponte resistivo. Tale strato protettivo è indicato con 23 in figura 8. L’inchiostro impiegato è a base di uno o più materiali isolanti, preferibilmente selezionati tra ossidi di Alluminio, ossidi di Zinco, silicati di Zirconio, Silice, fritte di vetro, sempre in forma di particelle micro- o nano-metriche, preferibilmente aventi dimensioni caratteristiche non superiori ad 1 micron; preferibilmente, anche il terzo materiale o inchiostro, in particolare di tipo isolante è in uno stato fluido o in una soluzione liquida, in particolare con un solvente, quale un solvente chetonico.

Nell’esempio, si consideri che l’inchiostro isolante o dielettrico sia a base di Silice e Allumina (ossido di Alluminio). Nell’esempio lo strato 23 è configurato come uno strato di sagoma complessivamente circolare, che ricopre sia almeno parte delle resistenze 21 che almeno parte delle piste 22. In accordo ad una forma di attuazione non illustrata, lo strato 23 può invece consistere di una pluralità di piste localizzate, aventi larghezza almeno leggermente superiore a quella dei componenti 21, 22 da ricoprire.

Lo strato 23 può avere indicativamente uno spessore compreso tra 1 e 1000 micron. Dopo il deposito del terzo materiale si procede ad una eventuale essiccazione (nel caso in cui non sia prevista una fase di essiccazione di più materiali depositati in successione), ad esempio tramite cottura in forno o altra tecnica tra quelle citate.

In seguito, sulla membrana 20 viene depositato, preferibilmente ma non necessariamente tramite la suddetta tecnica a getto di aerosol, uno strato di un quarto materiale o inchiostro, di seguito indicato per brevità come adesivo o inchiostro adesivo. Il quarto materiale o inchiostro è particolarmente un materiale o inchiostro adesivo, atto a realizzare un fissaggio o una saldatura, indicato con 24 in figura 9, per il successivo incollaggio o fissaggio della membrana stessa al corpo principale 2. L’inchiostro adesivo utilizzabile può essere ad esempio a base di vetro a bassa o media temperatura di fusione, o a base di una resina termoindurente o a base di altro materiale atto a fondersi e/o a saldarsi, sempre in forma di particelle di dimensioni micrometriche o nanometriche, preferibilmente particelle aventi una larghezza o diametro compresi tra 1 e 999 nanometri.

Come si nota, lo strato di inchiostro adesivo 24 è conformato in modo da non ricoprire né la zona centrale della membrana 20, in cui è presente la parte di rilevazione coperta dallo strato isolante 23, né alcune zone locali 24a che circondano le estremità di collegamento 22a delle piste 22. Dopo il deposito del materiale adesivo si procede all’essiccazione dello strato adesivo (e degli strati di materiale precedentemente depositati eventualmente ancora da sottoporre a essicazione).

In dette fasi di essiccazione e/o cottura, i vari materiali o inchiostri possono tra loro fondersi e/o legarsi, in particolare nelle zone tra loro sovrapposte, anche a formare dei legami meccanici e/o chimici e/o elettrici tra i materiali; questo viene agevolato dalle strutture nanometriche delle particelle contenute nei materiali o inchiostri, le quali consentono o agevolano i rispettivi legami meccanici e/o chimici e/o elettrici.

Per quanto riguarda la realizzazione della parte circuitale 6 prevista sul corpo principale 2, il primo passo del processo è, preferibilmente, la metallizzazione dei fori 5; come detto, allo scopo uno strato di metallo o altro materiale elettricamente conduttivo viene depositato, con modalità di per sé note, sulla superficie dei fori 5, ad esempio tramite tecnica CVD ( Chmical Vapour Deposition). In una forma di attuazione, anche la metallizzazione dei fori 5 è ottenuta tramite la tecnica a getto di aerosol, di fatto riempiendo i fori stessi con il materiale o inchiostro elettricamente conduttivo considerato. A questo scopo può essere impiegato un materiale della stessa natura di quello precedentemente definito “primo materiale o inchiostro” in relazione alla produzione della membrana 20. Nell’esempio, si consideri quindi che la metallizzazione dei fori 5 sia ottenuta con un inchiostro a base Argento-Palladio. La metallizzazione dei fori 5 viene effettuata di preferenza in modo tale per cui parte del materiale conduttivo sporga all’ esterno dei fori stessi, in corrispondenza delle relative estremità, ad esempio in parte sulle superfici inferiore e superiore del corpo 2. Sulla faccia superiore del corpo 2 vengono quindi formate le piste conduttive 9 ed i terminali 8, sempre tramite tecnica a getto di aerosol, preferibilmente impiegando lo stesso materiale impiegato per la metallizzazione dei fori 5, ovvero il primo materiale o inchiostro, con le piste 9 elettricamente a contatto con il materiale conduttivo dei fori 5.

Le piste 9 possono avere indicativamente una larghezza compresa tra 5 e 2000 micron ed uno spessore compreso tra 1 e 1000 micron. Il risultato di questa deposizione è evidenziato schematicamente in figura 10. Dopo il deposito del materiale conduttivo di metallizzazione dei fori 5 e di formazione delle piste 9 si procede eventualmente alla rispettiva essiccazione.

In seguito, sulla faccia superiore del corpo 2 viene depositato, tramite la tecnica a getto di aerosol, un materiale elettricamente conduttivo, per la realizzazione di terminazioni per le resistenze 10 (si veda ad esempio figura 3). Tali terminazioni, indicate con 9” in figura 11, sono depositate in parziale sovrapposizione alle piste 9, onde garantire il contatto elettrico. Il materiale impiegato per realizzare le terminazioni 9” è indicativamente della stessa natura del suddetto “primo materiale o inchiostro”, ma non è necessariamente il medesimo impiegato per la metallizzazione dei fori 5 e per la realizzazione dei terminali 8 e delle piste 9. NelTesempio, si consideri che le terminazioni 9” vengano ottenute con un inchiostro a base di Oro. Dopo il deposito del materiale di formazione delle terminazioni 9’ si procede all’eventuale relativa essiccazione, tramite cottura in forno. Le terminazioni 9” possono avere indicativamente una larghezza compresa tra 5 e 5000 micron ed uno spessore compreso tra 1 e 1000 micron.

Qualora il circuito 6 del sensore includa anche un die del tipo precedentemente indicato con 15 (figure 1 e 2), sulle estremità delle piste 9 che dovranno essere collegate a tale die 15 tramite i micro-fili 16 può essere depositato, sempre tramite tecnica a getto di aerosol, uno strato dello stesso materiale costituente i micro-fili 16, o compatibile con il materiale costituente i micro-fili, onde ottenere le terminazioni 9’ di figura 3. Le terminazioni 9’ possono avere indicativamente una larghezza compresa tra 5 e 5000 micron ed uno spessore compreso tra 1 e 1000 micron. Anche in questo caso, la deposizione del materiale è seguita dalla eventuale rispettiva essiccazione.

A ciò segue il deposito, sempre tramite tecnica a getto di aerosol, di un materiale per la realizzare delle resistenze 10, come evidenziato in figura 12. Come si nota, il materiale delle resistenze 10 è depositate in parziale sovrapposizione alle piste o terminazioni 9”, onde garantire il contatto elettrico. Il materiale impiegato è sostanzialmente della stessa natura del suddetto “secondo materiale o inchiostro” impiegato nella realizzazione del ponte resistivo della membrana 20 (figura 7), e quindi un inchiostro resistivo o piezo-resistivo. Nell’esempio, si consideri che tale materiale sia un inchiostro resistivo 10 kohm, con base di ossido di Rutenio. Le resistenze 10 possono avere indicativamente una larghezza compresa tra 5 e 20000 micron ed uno spessore compreso tra 1 e 2000 micron. Dopo il deposito del materiale si procede all’eventuale relativa essiccazione.

Nell’esempio illustrato, dopo la realizzazione delle resistenze 10 di taratura Offset vengono realizzate, sempre tramite tecnica a getto di aerosol, ulteriori resistenze, indicate con 10’ in figura 13, in particolare resistenze per compensazione termica. Il materiale impiegato, per quanto diverso da quello impiegato per le resistenze 10, è della medesima natura (vedere quanto descritto in relazione al “secondo materiale o inchiostro”): nell’esempio si consideri quindi che le resistenze 10’ sono ottenute mediante un opportuno inchiostro, , ad esempio di tipo NTC (a coefficiente di temperatura negativo) o PTC (a coefficiente di temperatura positivo) con base Argento e Piombo in fritte di vetro. Le resistenze 10’ possono avere indicativamente una larghezza compresa tra 1 e 20000 micron ed uno spessore compreso tra 1 e 2000 micron. Anche in questo caso, dopo il deposito del materiale si procede all’eventuale relativa essiccazione.

In seguito, sulla faccia superiore del corpo 2 viene depositato, sempre tramite tecnica a getto di aerosol, uno strato protettivo, in modo da ricoprire almeno parte degli elementi circuitali precedentemente ottenuti, quali le piste 9, le terminazioni 9” (e/o 9’) e le resistenze 10, 10’. Il materiale dello strato protettivo, indicato con 11 in figura 14, è della stessa natura del suddetto “terzo materiale o inchiostro” impiegato per la realizzazione dello strato 23 delle figure 8 e 9, ad esempio un inchiostro a base di Silice e Allumina o di almeno un ossido. In alternativa può essere ad esempio impiegata un inchiostro a base polimerica e/o siliconica. Lo strato 11, non necessariamente continuo o circolare (si veda quanto spiegato in relazione allo strato 23 di figura 8) può avere indicativamente uno spessore compreso tra 5 e 5000 micron. Come si nota, lo strato 11 non viene formato in alcune zone, indicate con I la, in modo da lasciare direttamente esposti i terminali 8 di collegamento del sensore. Dopo il deposito dello strato 11 si procede alla sua essiccazione (ed a quella degli strati di materiale precedentemente depositati eventualmente ancora da sottoporre a essicazione o cottura).

Come già indicato precedentemente, nelle fasi di essiccazione e/o cottura, i vari materiali o inchiostri possono fondersi e/o legarsi tra loro, in particolare nelle zone tra loro sovrapposte, anche a formare legami meccanici e/o chimici e/o elettrici tra i materiali; quali legami elettrici tra piste elettricamente conduttive e/o resistive, preferibilmente rafforzati anche da rispettivi legami meccanici e/o chimici. Questo risulta agevolato dalle strutture nanometriche delle particelle contenute nei materiali o inchiostri, le quali consentono o agevolano i rispettivi legami meccanici e/o chimici e/o elettrici.

Nel caso in cui il circuito del sensore comprenda componenti aggiuntivi del tipo precedentemente indicato con 7, lo strato 11 viene depositato in modo da lasciare esposte le zone in cui alle piste conduttive 9 dovranno essere collegati tali componenti 7. Inoltre, nel caso in cui il circuito del sensore comprenda un die del tipo precedentemente indicato con 15, lo strato 11 viene depositato in modo da lasciare direttamente esposta anche una regione della superficie superiore del corpo 2 in cui deve essere incollato il die 15; naturalmente in tale regione si troveranno esposte anche le terminazioni 9’ a cui debbono essere collegati i micro-fili 16 delle figure 2-3.

In seguito, sulla faccia del corpo 2 opposta al circuito viene depositato, preferibilmente ma non necessariamente tramite la tecnica a getto di aerosol, uno strato di adesivo o colla, indicato con 25 in figura 15, ovvero un materiale o inchiostro atto a realizzare un fissaggio o un incollaggio o una saldatura. Il materiale adesivo è di preferenza dello stesso tipo di quello impiegato per realizzare lo strato 24 previsto sulla membrana 20 (figura 9), precedentemente definito “quarto materiale o inchiostro” “o inchiostro adesivo”. Come si vede dalla figura 15, il deposito dell’ inchiostro adesivo è limitato alla zona periferica della suddetta faccia inferiore del corpo 2, ovvero la regione di tale faccia delimitante l’apertura della cavità 3. Lo strato di adesivo 25 è inoltre conformato in modo da non ricoprire alcune zone locali 25a, che circondano le estremità dei fori metallizzati 5. Lo strato 25 può avere indicativamente uno spessore compreso tra 1 e 2000 micron. Dopo il deposito dello strato 25 si procede all’eventuale relativa essiccazione.

In seguito le due parti di corpo 2 e 20 del sensore vengono vincolate tra loro. A tale scopo lo strato di adesivo 24 della membrana 20 viene addossato allo strato di adesivo 25 presente sulla faccia inferiore del corpo 2. Come già accennato, il posizionamento relativo è tale per cui le estremità di collegamento 22a delle piste 22 della membrana (vedere figura 9) risultino sovrapposte ed a contatto con il materiale conduttivo dei fori 5, sulla superficie inferiore del corpo 2 (figura 15). La certezza del contatto elettrico può essere assicurata depositando prima dell’accoppiamento una pasta o colla epossidica conduttiva in corrispondenza delle estremità inferiori di ciascun foro 5, per riempire l’eventuale interspazio tra il foro stesso e la relativa estremità di collegamento o piazzola 22a, garantendo così la contattazione.

A ciò segue una fase di cottura, necessaria ad ottenere l’adesione tra i due strati di adesivo 24 e 25, e quindi la perfetta unione a tenuta tra le parti 2 e 20, ed eventualmente una rifusione almeno parziale del materiale elettricamente conduttivo per realizzare o migliorare i collegamenti elettrici; questa fase di cottura è di preferenza seguita da un controllo di ermeticità, realizzato con modalità di per sé note. L’elemento di rilevazione previsto sulla membrana 20, ossia il ponte resistivo, viene quindi bilanciato o calibrato, anche in questo caso secondo modalità di per sé note.

Nel caso in cui il sensore includa i componenti 7, tali componenti vengono montati sulla parte superiore del corpo del corpo 2 preferibilmente tramite tecnica SMD, prima dell’unione tra le parti 2 e 20 e/o prima delle fasi di test e calibrazione. Come si intuisce, in tale fase, i terminali di collegamento dei componenti 7 in questione vengono collegati elettricamente con relative piste 9 lasciate esposte dallo strato l l. A ciò segue una saldatura a rifusione o reflow. Nel caso in cui il sensore includa il die 15, nella zona all’uopo non occupata dalle piste 9 o altri componenti del circuito, e lasciata esposta dallo strato protettivo 11, viene vincolato il die 15, particolarmente tramite incollaggio. La fase può comprendere la deposizione di un idoneo inchiostro adesivo su almeno uno tra la faccia inferiore del die 15 e la corrispondente zona di posizionamento sulla superficie del corpo 2. Nel secondo caso è vantaggiosamente impiegabile la tecnica a getto di aerosol. Dopo l’incollaggio del die 15 segue la fase di collegamento elettrico o wire bonding, ossia il collegamento dei micro-fili 16, tra i relativi contatti 15a del die 15 e le terminazioni 9’ di interesse (vedere figura 3), lasciate esposte dallo strato 11, secondo tecnica in sé nota. A questo punto, sul die 15, sui relativi micro-fili 16, nonché sulle terminazioni 9’ e le eventuali regioni di bonding di micro-fili 16 con componenti 7 di interesse, è depositata lo strato isolante 17 delle figure 1-2; come accennato, anche in questo caso è utilizzabile la tecnica a getto di aerosol. Lo strato 17 avrà evidentemente uno spessore maggiore rispetto a quello degli altri componenti depositati, indicativamente compreso tra 500 e 5000 micron. Dopo il deposito segue eventualmente la relativa fase di polimerizzazione o essiccazione o cottura del materiale.

A ciò può seguire il fissaggio e/o la saldatura ai terminali 8 di figura 1 o 14 di pin o cavetti necessari per il collegamento del sensore 1 ai fini del suo impiego. Al fine di agevolare le eventuali saldature, quale quella dei pin o cavetti ai terminali 8 oppure dei componenti elettronici 7 su almeno parte delle piste o piazzole, può essere aggiunto un materiale o una lega saldante, la cui deposizione può avvenire tramite tecnica nota oppure tramite la tecnica di deposizione secondo l’invenzione.

In seguito, il sensore viene testato e calibrato elettronicamente.

Esempio 2

Nel precedente esempio l’invenzione è stata descritta con riferimento ad un sensore di pressione in cui la membrana 20 è configurata come parte aggiunta, in particolare incollata, ad un’ulteriore substrato, ossia il corpo principale 2. I concetti di base dell’invenzione sono tuttavia applicabili anche nel caso di sensori di pressione aventi un corpo monolitico, che definisce integralmente la relativa membrana, come esemplificato nelle figure 16-21, che utilizzano i numeri di riferimento delle figure precedenti, per indicare elementi tecnicamente equivalenti a quelli descritti precedentemente.

Un esempio di sensore Γ con corpo monolitico è invece illustrato schematicamente nelle figure 16 e 17, dove tale corpo è indicato con indicato complessivamente con 2\ Il corpo monolitico 2’, che nell’esempio ha sagoma generalmente cilindrica, con alcune sedi periferiche di riferimento o posizionamento 2a, è formato in materiale isolante, quale un materiale ceramico, ed ha una cavità cieca 3’, di sezione sostanzialmente circolare, chiusa ad un’estremità da una porzione a membrana 20’ del corpo stesso. In tale realizzazione, in corrispondenza della porzione a membrana 20’, particolarmente in una regione centrale della sua superficie superiore, è previsto il componente di rilevazione, atto a generare il segnale rappresentativo di una flessione della porzione a membrana stessa, nonché un relativo circuito, avente essenzialmente le funzioni già precedentemente descritte. Tale circuito potrà eventualmente essere formato in tutto o in parte nella zona periferica della superficie superiore del corpo 2’, ovverosia nella regione anulare della faccia superiore del corpo 2’ che cinge la porzione a membrana 20’. Anche in questa forma di attuazione, sia l’elemento di rilevazione che il circuito elettrico del sensore Γ sono ottenuti almeno in parte tramite deposizione con tecnica a getto di aerosol di più materiali differenti

Sulla faccia superiore del corpo ceramico 20’ viene depositato, con tecnica a getto di aerosol, un materiale conduttivo, destinato a realizzare le piste indicate con 22 in figura 18. Il materiale impiegato è essenzialmente della medesima natura di quello precedentemente definito “primo materiale o inchiostro”, impiegato per la realizzazione delle piste 22 e 9 e/o delle terminazioni 9’ e 9” del primo esempio. Si consideri quindi che l’inchiostro conduttivo impiegato sia in questo caso a base di Oro.

In seguito viene depositato, sempre tramite tecnica a getto di aerosol, il materiale destinato a realizzare sia le resistenze 21 del ponte resistivo, sia le resistenze 10 di taratura Offset, come schematizzato in figura 19. L’inchiostro resistivo o piezo-resistivo impiegata è essenzialmente della medesima natura di quella del “secondo materiale o inchiostro” del primo esempio. Anche in questo caso, si assuma che l’inchiostro depositato sia una pasta resistiva 10 kohm, con base di ossido di Rutenio. Il deposito è effettuato in modo da ottenere una parziale sovrapposizione del materiale delle resistenze 10 e 21 sul materiale delle piste 22, onde garantire il contatto elettrico.

In seguito, come evidenziato in figura 20 viene depositato, sempre tramite tecnica a getto di aerosol, il materiale che realizza i terminali 8, per il collegamento tramite pin o cavetti del sensore. Il materiale è della stessa natura del “primo materiale o inchiostro”, ma non necessariamente identico ad esso. Si consideri comunque un inchiostro conduttivo a base Argento-Palladio o Argento-Platino. Viene infine depositato uno strato protettivo 11, in modo da ricoprire l’intero circuito, ad eccezione dei terminali 8. L’inchiostro isolante impiegato è della medesima natura del “terzo materiale o inchiostro” impiegato nel primo esempio. Si consideri in questo caso un inchiostro a base di Silice e Allumina (ossido di Alluminio).

Come nel primo esempio, ciascuna fase di deposizione può essere seguita da una relativa fase di essiccamento e/o cottura, o più deposizioni di materiali diversi possono essere seguite da un’unica fase di essiccamento e/o cottura.

Per eventuali altri componenti di circuito, quali componenti 7, resistenze di compensazione termica 10’, die 15, si rimanda a quanto precedentemente descritto, così come per le fasi di test e collaudo, nonché collegamento di pin o cavetti ai terminali 8.

Terzo esempio

Il concetto di base dell’invenzione è utilizzabile anche ai fini della realizzazione di sensori di pressione il cui elemento di rilevazione è costituito da un die in silicio, integrante una membrana di rilevazione. Le figure 22-23 e 24-25, che utilizzano i numeri di riferimento delle figure precedenti per indicare elementi tecnicamente equivalenti a quelli descritti precedentemente, illustrano due attuazioni di questo tipo.

Le figure 22 e 23 illustrano, a mero scopo esemplificativo, una versione di sensore 1” che include un substrato 20” formato con materiale isolante, quale vetroresina o un polimero, o tramite sinterizzazione di polveri ceramiche, ad esempio di allumina, oppure un substrato 20” formato con materiale conduttivo su cui viene depositato uno strato di materiale isolante (non raffigurato). Il substrato 20” è attraversato da un passaggio 4, che realizza una presa di pressione; tale passaggio 4 si apre in corrispondenza dell’estremità o faccia superiore del substrato 20”, che è piana. A tale faccia superiore piana è associato un circuito elettrico.

Sulla faccia superiore del substrato 20” è montato un elemento sensibile alla pressione, comprendente un die a base di materiale semiconduttore, tipicamente silicio. Nel suddetto die, indicato complessivamente con 2Γ, può essere ricavato direttamente in forma miniaturizzata il circuito integrato che sovrintende al funzionamento generale del sensore 1”. Il die 2Γ può essere ottenuto con tecnica di per sé nota nel settore della produzione di chip a semiconduttore. Anche il die 2Γ è preferibilmente privo di un proprio involucro o package , similmente a quanto descritto precedentemente in relazione al die 15 delle figure 2 e 3, ed è collegato al resto del circuito del sensore tramite wire bonding. Come si vede in figura 23, nel corpo di materiale semiconduttore è definita una cavità cieca, che ha un’estremità aperta in corrispondenza della faccia inferiore del die 2Γ, mentre l’estremità opposta della cavità è chiusa da una porzione a membrana 2 la, definita dal die 21 ’ in corrispondenza della sua faccia superiore. Il die 21’ è montato sulla superficie superiore piana del substrato 20” in corrispondenza dell’apertura del passaggio 4, con l’estremità aperta della suddetta cavità affacciata a tale apertura.

Sulla faccia superiore del substrato 20” è previsto il suddetto circuito elettrico, raffigurato solo in parte per esigenze di maggior chiarezza, che comprende una pluralità di piste 9 di collegamento, formate con materiale elettricamente conduttivo, organizzate attorno alla regione di montaggio del die. In figura 22 sono rappresentate a titolo esemplificativo solo quattro piste 9, dando per scontato che il circuito può comprenderne un numero maggiore, anche aventi layout differente da quello esemplificato in figura. Alle estremità delle piste 9 più prossime al die 21 ’ sono ricavate terminazioni 9’ per il collegamento wire bonding, formate con un materiale conduttivo diverso da quello che realizza le piste 9. Il die 21 ’ è collegato alle terminazioni 9’ tramite sottili fili di collegamento, uno solo dei quali indicato con 16, analoghi a quelli descritti con riferimento alle figure 2-3.

Naturalmente il circuito previsto sulla faccia superiore del substrato 30 può includere una pluralità di componenti di circuito, di concezione generalmente nota nel settore, tra i quali componenti attivi e/o componenti passivi e/o un circuito integrato, oltre al die 2Γ, per l’alimentazione elettrica e/o il trasporto di segnali generati, nonché l’eventuale trattamento, condizionamento e/o elaborazione. La faccia inferiore del die 2 Γ può essere incollata e sigillata direttamente al substrato 20” tramite almeno uno strato di materiale vetroso oppure un collante.

Nel caso esemplificato, sul die 2Γ è montato un coperchio cavo 30, definente una relativa cavità cieca 30a. Il coperchio 30, che può essere ad esempio di vetro o di silicio, è montato a tenuta ermetica, tramite un idoneo sigillante depositato a getto o un fissaggio mediante “anodic bonding”, sulla faccia superiore del die 2Γ, di modo che la porzione a membrana 21a risulti affacciata all’apertura della cavità 30a del coperchio 30. In questa configurazione, il sensore 1” è un sensore di pressione assoluta, con la camera ermetica definita tra il coperchio 33 e la faccia superiore del die 2Γ che fornisce un riferimento di pressione.

In questa forma di attuazione, la tecnica a getto di aerosol è impiegata per la per la deposizione del materiale necessario alla realizzazione delle piste 9, con un materiale della stessa natura del primo materiale o inchiostro degli esempi precedenti, quale ad esempio un inchiostro a base Rame. In seguito, sempre tramite tecnica a getto di aerosol vengono depositate le terminazioni 9’, formate con un diverso materiale, ma sempre della natura del primo materiale o inchiostro, preferibilmente un materiale compatibile con quello dei micro-fili 16, ad esempio un inchiostro a base Oro. La tecnica a getto di aerosol può essere eventualmente utilizzata anche per il deposito del materiale necessario a vincolare il die 2Γ al substrato 20”, che come detto può essere un inchiostro a base vetro (ad esempio includente particelle di vetro in scala nanometrica) o a base di una resina, ad esempio una resina siliconica o epossidica. Il circuito elettrico può anche includere componenti di circuito (quali resistenze) ottenibili tramite deposizione di materiale (ad esempio resistenze), ed a tale scopo può essere impiegata la tecnica a getto di aerosol, similmente a quanto descritto con riferimento ai primi due esempi.

Le figure 24 e 25 si riferiscono ad una ulteriore attuazione di sensore 1” impiegante un die 2Γ che integra una membrana di rilevazione. Il sensore 1” di queste figure differisce dal sensore delle figure 22-23 sostanzialmente per la forma del substrato 20”, che definisce la faccia piana su cui è montato il die 21’ ed sulla quale è previsto il circuito elettrico. Anche in questa attuazione il corpo o substrato 20” è direttamente formato di materiale elettricamente isolante, particolarmente un materiale ceramico o a base di uno o più ossidi. In una forma di attuazione preferita, questo corpo 20” è di allumina, ovverosia ossido di alluminio. Il substrato 20” è attraversato dal relativo passaggio assiale 4 e sulla sua faccia superiore è montato il die 2Γ, tramite almeno un relativo strato di materiale vetroso o di colla.

Anche in questa attuazione, sulla faccia superiore del substrato 20” viene direttamente depositato il materiale elettricamente conduttivo necessario alla formazione delle piste 9 e delle terminazioni 9’, nonché di eventuali altri componenti di circuito (quali resistenze) ottenibili tramite deposizione di materiale con la tecnica a getto di aerosol.

Dimensioni e spessori degli strati di materiale depositati per la realizzazione dei sensori 1” possono essere analoghi a quelli descritti con riferimento agli esempi precedenti.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione, che consente di ovviare alle problematiche menzionate in relazione alla tecnica nota discussa. L’invenzione consente di realizzare sensori di pressione con un processo rapido, che non richiede maschere ed al contrario estremamente flessibile, per quello che riguarda la possibilità di realizzare innumerevoli di disegni di circuito; a tale scopo, il sistema di deposizione può essere vantaggiosamente abbinato a note tecniche CAD/CAM, ovvero di disegno e/o lavorazione agevolati tramite un elaboratore. L’invenzione evita rischi di frequenti intasamenti del sistema di deposizione, consente una precisa deposizione, e quindi l’ottenimento di piste e componenti altamente definiti. La tecnica di deposizione proposta consente inoltre di ottenere una migliorata adesione tra le micro- o nano-particelle dei materiali depositati nelle microporosità o microrugosità dei substrati di deposizione.

La tecnica proposta consente anche di ottenere una precisa deposizione di componenti di circuito anche su superi! ci irregolari o variabili. A tale scopo, nelle figure 26 e 27 viene evidenziato come - in una attuazione preferita, grazie alla possibilità di spostamento relativo tra il supporto 110 ed un ugello di deposizione 107 del tipo già precedentemente descritto - risulti possibile depositare materiali su superfici a differenti livelli e/o su superfici irregolari.

In particolare, le figure illustrano un substrato o un corpo ceramico 2’ di tipo concettualmente simile a quello delle figure 16-17, di cui sono usati i medesimi numeri di riferimento, per indicare elementi tecnicamente equivalenti a quelli già descritti. Anche in questo caso il corpo 2’ ha una relativa porzione a membrana 20’ e sono depositate piste e/o componenti sia su di una prima superficie della membrana 20’, sia su una seconda superficie della parte del corpo 2’ di maggiore spessore, sia su una terza superficie 20a, di raccordo tra le due prime superfici. Si noti che, nell’esempio, piste e componenti sono realizzati dal lato della cavità 3’ del corpo 2’ (ovvero con una configurazione opposta a quella del sensore delle figure 16-17): in una tale applicazione, il fluido soggetto a misura spinge sulla faccia del corpo 2’ opposta a quella di deposizione.

Nell’esempio, il sensore è di tipo capacitivo, ossia in cui l’elemento di rilevazione della deformazione della membrana 20’ è essenzialmente costituito dall’armatura di un condensatore, ovvero da almeno due elettrodi affacciati, dove la deformazione della membrana 20’ determina una variazione della distanza tra gli elettrodi, e quindi una variazione di capacità. Nelle figure 26-27, un tale elettrodo è indicato con 21”, mentre con 22 è indicata una relativa pista di collegamento elettrico; un ulteriore elettrodo (non raffigurato) può essere realizzato con analoga tecnica. Come si nota, la pista 22 si estende sia sulla superficie più alta del corpo 2’ che sulla parete inclinata 20a, mentre l’elettrodo 21” si estende sulla membrana 20’, ovvero su di un superficie generalmente parallela alla prima.

Ovviamente la soluzione illustrata con riferimento alle figure 26 e 27 è applicabile anche al caso di sensori di tipo resistivo, già precedentemente descritti.

A prescindere dalla deposizione su più livelli e/o su superfici variabili, dalla figura 27 si apprezza - seppur in modo schematico - il cambiamento di configurazione delle particelle micrometriche o nanometriche nel corso della deposizione. In tale figura, con NP sono indicate le particelle o micro-gocce quando appartenenti al getto di aerosol, mentre con NP’ sono indicate le particelle o micro-gocce che hanno raggiunto la superficie del substrato.

Come si nota, le particelle NP’ risultano depositate in modo da essere tra loro a contatto e/o in parte tra loro sovrapposte, al fine di realizzare una pista o uno strato con una continuità elettrica. Le particelle o micro-gocce di aerosol NP sono inizialmente sostanzialmente sferiche, che si deformano a contatto con il substrato, ad esempio in forma di semisfere, come evidenziato dalle particelle indicate con NP’, che si uniformano/appi atti scono tra loro a seguito delle forze di attrazione e/o adesione tipiche dei liquidi, a formare uno strato continuo.

Onde poter meglio manipolare il substrato e/o depositare più strati sovrapposti, o parzialmente sovrapposti, lo strato sottostante potrebbe indurirsi almeno in parte, ad esempio a seguito di evaporazione causata in modo naturale o forzato di un relativo solvente dell’ inchiostro, oppure tramite passaggio, dopo la deposizione, di un organo atto a determinare il suddetto indurimento, quale ad esempio un generatore di energia ad una predefinita lunghezza d’onda, come un fascio laser focalizzato, tale da causare l’essiccazione, l’indurimento o la polimerizzazione (in caso di inchiostri a base polimerica) dell’inchiostro subito dopo la deposizione. Un tale organo di trattamento è preferibilmente costituito da un dispositivo atto ad emettere energia ad una predefinita lunghezza d’onda, quale un riscaldatore o un generatore di un fascio ottico (laser, UV, IR, eccetera.). Un tale dispositivo può essere abbinato o associato ad un rispettivo ugello di deposizione 107, in modo da seguirlo, preferibilmente fissato all’ugello stesso. Il trattamento di indurimento può essere contemporaneo, o alternato, o successivo alla deposizione (quale un trattamento contemporaneo con laser o altra idonea sorgente che segue a distanza l’ugello, oppure un trattamento alternato, con deposizione parziale e successivo indurimento parziale con laser o altra energia di indurimento, oppure ancora una deposizione completa con successivo trattamento tramite un laser, o altra idonea sorgente, che ripercorre l’intero percorso di deposizione).

Il post-trattamento tramite laser - con lunghezze d’onda tra circa 100 nm e 11,5 micron - appare al momento preferibile per inchiostri includenti particelle metalliche, poiché consente di aumentare la conducibilità elettrica e la stabilità meccanica dei componenti ottenuti tramite deposizione, nonché di ottenere film sottili ben definiti. In caso di inchiostri a base polimerica, per l’essiccazione e/o la polimerizzazione può essere usata luce ultravioletta, con frequenza da 749 THz a 30 PHz e lunghezza d’onda da 400 nm a 100 nm. Altri tipi di radiazioni, utilizzabili in funzione della tipologia di inchiostro e di substrato, possono essere selezionati tra microonde (frequenza tra 3 GHz e 300 GHz, lunghezza d’onda da 10 cm a 1 mm), infrarossi (frequenza tra 300 GHz e 428 THz; lunghezza d’onda da 1 mm a 700 nm) e luce visibile (frequenza 428 THz a 749 THz; lunghezza d’onda da 700 nm a 400 nm). L’inchiostro o materiale secondo Tinvenzione è quindi preferibilmente del tipo atto ad essere trattato con uno o più dei suddetti mezzi di post-trattamento.

E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per la persona esperta del ramo al sensore descritto come esempio, senza per questo uscire dagli ambiti dell’ invenzione così come definita nelle rivendicazioni allegate.

Nelle forme di attuazione descritte precedentemente il substrato sul quale vengono realizzati i circuiti elettrici e/o montati i die è di materiale elettricamente isolante. In forme di attuazione alternative, peraltro, il substrato o la sua parte definente la faccia di supporto di un circuito e/o di un die può essere formata con un materiale elettricamente conduttivo, quale un materiale metallico, ad esempio acciaio o alluminio, o un polimero conduttivo. In questi casi, sulla faccia suddetta viene preventivamente depositato uno strato di materiale isolante, quale uno strato a base di ossido metallico elettricamente isolante, sopra il quale vengono poi ulteriormente depositati i vari materiali atti a realizzazione i connettori, le piste conduttive, le terminazioni, le resistenze, gli strati di protezione, eccetera, come precedentemente descritto, impiegando la tecnica a getto di aerosol.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un sensore di pressione comprendente - una membrana (20; 20’; 2 la) deformabile in funzione della pressione di un fluido soggetto a rilevazione, - una disposizione circuitale, comprendente componenti di circuito (5-11, 15, 16, 21-23; 8, 11’, 21-23; 9, 16, 21’; 21”, 22), tra i quali mezzi di rilevazione (21; 21’; 21”) per generare segnali elettrici rappresentativi della deformazione della membrana (20; 20’; 21a), e - almeno un substrato (20; 2’; 20”), avente una superficie a cui è associata almeno parte della disposizione circuitale, in cui la disposizione circuitale comprende una pluralità di componenti di circuito (8-11, 21-23; 8, 1Γ, 21-23; 9, 16; 21”, 22) formati con rispettivi materiali che sono almeno in parte depositati direttamente sulla detta superficie del substrato (20; 2’; 20”) mediante una deposizione a getto di un aerosol o di un flusso nebulizzato (NP, NP’).
2. Il sensore secondo la rivendicazione 1, in cui i componenti di circuito (8-11, 21-23; 8, 1Γ, 21-23; 9, 16; 21”, 22) della pluralità sono formati almeno in parte da particelle (NP, NP’) di un materiale aventi dimensioni caratteristiche micrometriche o sub -micrometri che, particolarmente dimensioni caratteristiche non superiori ad 1 micron.
3. Il sensore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui uno o più materiali depositati comprendono uno o più materiali selezionati tra: - materiali includenti particelle elettricamente conduttive, particolarmente di uno o più metalli selezionati tra Oro, Argento, Platino, Palladio, Rame; - materiali includenti particelle di materiale resistivo o piezo-resi stivo, particolarmente di uno o più metalli selezionati tra Rutenio, Bismuto, Argento, Palladio, Piombo, o relativi ossidi; - materiali includenti particelle di materiale isolante, particolarmente di uno o più materiali elettricamente isolanti selezionati tra ossidi, silicati, biossidi, vetro; - materiali includenti particelle di materiale adesivo o di saldatura, particolarmente un materiale a base di vetro o di una resina.
4. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il substrato (20; 2’) definisce la membrana e sulla membrana sono depositati almeno un primo detto materiale, per la realizzazione di piste elettricamente conduttive (22), ed un secondo detto materiale, per la realizzazione dei mezzi di rilevazione (21; 21”), il primo ed il secondo materiale depositato avendo in particolare zone di parziale sovrapposizione.
5. Il sensore secondo la rivendicazione 4, in cui - il sensore (1) include un ulteriore substrato (2) reso solidale al substrato che definisce la membrana (20), su di una superficie dell’ulteriore substrato (2) essendo depositati uno o più componenti di circuito della disposizione circuitale, oppure - il substrato comprende un corpo (2’) avente una cavità cieca (3’) chiusa ad un’estremità dalla membrana (20’).
6. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui in cui i mezzi di rilevazione comprendono un die di un materiale semiconduttore (21 ’) che integra la membrana (21a), il die (21 ’) essendo vincolato alla detta superficie del substrato (20”).
7. Il sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i componenti di circuito depositati direttamente tramite getto di aerosol o di flusso nebulizzato comprendono uno o più tra: i mezzi di rilevazione (21; 21”), quali uno o più elementi resistivi o piezo-resistivi o capacitivi, resistenze (10; 10’; 21) o elementi capacitivi, piste elettricamente conduttive (9, 9”, 22), terminali di collegamento (8), terminazioni per saldatura wire bonding (9’), uno strato di protezione di componenti di circuito (11, 23; 11 ’), uno strato isolante sottostante componenti di circuito, uno strato adesivo o di saldatura.
8. Un metodo per la fabbricazione di un sensore di pressione avente una membrana (20; 20’; 2 la), deformabile in funzione della pressione di un fluido, ed una disposizione circuitale (6), comprendente una pluralità di componenti di circuito (5-11, 15, 16, 21-23; 8, 11’, 21-23; 9, 16, 21’; 21”, 22), tra i quali mezzi di rilevazione (21; 2Γ; 21”) per generare segnali elettrici rappresentativi della deformazione della membrana (20; 20’; 2 la), il metodo comprendendo i passi di: a) provvedere almeno un substrato (20; 2’; 20”); b) provvedere uno o più materiali in soluzione fluida (10Γ; 101”), per la realizzazione di rispettivi componenti di circuito (8-11, 21-23; 8, 1Γ, 21-23; 9, 16; 21”, 22); e c) depositare su una superficie del substrato (20; 2’; 20”) il materiale o ciascun materiale, per realizzare rispettivi componenti di circuito (8-11, 21-23; 8, 1Γ, 21-23; 9, 16; 21”, 22); in cui il passo c) comprende cl) generare per il materiale, o per ciascun materiale, un rispettivo aerosol, o nebulizzare il materiale, c2) depositare sul substrato (20; 2’; 20”) ciascun aerosol o materiale nebulizzato in forma di getto, per realizzare almeno un rispettivo componente di circuito (8-11, 21-23; 8, 11’, 21-23; 9, 16; 21”, 22).
9. Il metodo secondo la rivendicazione 8, in cui ciascun aerosol o materiale nebulizzato è depositato sul substrato (20; 2’; 20”) mediante almeno due getti di gas in pressione, includenti un getto centrale dell’aerosol o del materiale nebulizzato, ed un getto periferico, che circonda il getto centrale per indirizzarlo o concentralo verso un punto di deposizione.
10. Il metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui il materiale, o ciascun materiale, in soluzione fluida (10Γ; 101”) comprende particelle di dimensioni micrometriche o sub -micrometri che (NP, NP’), particolarmente di dimensioni non superiori ad 1 micron.
11. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 10, in cui - differenti materiali sono depositati sul substrato (20; 2’; 20”) singolarmente, in successive fasi di deposizione, oppure più materiali differenti sono depositati sul substrato (20; 2’; 20”) in una medesima fase di deposizione; e/o - una medesima fase di deposizione di un detto materiale comprende più passaggi di deposizione per definire la larghezza e/o lo spessore di un medesimo componente di circuito; e/o - un primo detto materiale è depositato in almeno parziale sovrapposizione ad un secondo detto materiale precedentemente depositato.
12. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui uno o più di detti materiali è/sono depositati su superfici del substrato (20; 2’; 20”) che si trovano ad altezze diverse, particolarmente parallele tra loro, e/o su superfici irregolari o variabili (20a) del substrato (20; 2’; 20”), quali superfici inclinate.
13. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui un materiale, o ciascun materiale, è depositato tramite un equipaggiamento che comprende almeno un ugello di deposizione (107; 107’, 107”) ed almeno un supporto (110) per il substrato (20; 2’; 20”), una fase di deposizione includendo un movimento relativo tra l’almeno un ugello (107; 107’, 107”) e l’almeno un supporto (110) secondo almeno due assi (X, Y), preferibilmente secondo almeno tre assi (X, Y, Z).
14. Il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno una fase di post-trattamento di un detto materiale depositato, per causarne un’essiccazione, o un indurimento, o una sinterizzazione almeno parziale, quale almeno uno tra : - un post trattamento tramite laser, o radiazione UV, o radiazione infrarossa o riscaldamento; - un post-trattamento tramite una sorgente di energia con lunghezza d’onda compresa tra 100 nm e 10 cm; - un post-trattamento tramite una sorgente di energia che segue o percorre almeno in parte il percorso di un ugello di deposizione.
15. Un inchiostro per l’impiego nel metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 8 a 14, comprendente particelle (NP, NP’) aventi dimensioni caratteristiche micrometriche o sub-micrometriche, preferibilmente dimensioni caratteristiche non superiori ad 1 micron, l’inchiostro comprendendo in particolare particelle selezionate tra: - particelle elettricamente conduttive, particolarmente di uno o più metalli selezionati tra Oro, Argento, Platino, Palladio, Rame; - particelle di materiale resistivo o piezo-resistivo, particolarmente di uno o più metalli selezionati tra Rutenio, Bismuto, Argento, Palladio, Piombo, o relativi ossidi; - particelle di materiale isolante, particolarmente di uno o più materiali isolanti selezionati tra ossidi, silicati, biossidi, vetro; - particelle di materiale adesivo o di saldatura, particolarmente un materiale a base di vetro o di una resina.