ITUB20154032A1 - Microfono microelettromeccanico migliorato, sistema elettronico comprendente il microfono microelettromeccanico e metodo di fabbricazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

''MICROFONO MICROELETTROMECCANICO MIGLIORATO, SISTEMA ELETTRONICO COMPRENDENTE IL MICROFONO MICROELETTROMECCANICO

La presente invenzione è relativa a un microfono microelettromeccanico migliorato, ad un sistema elettronico comprendente il microfono microelettromeccanico e ad un metodo di fabbricazione del microfono microelettromeccanico ,

Sono noti microfoni microelettromeccanici che comprendono un primo chip, incorporante un trasduttore elettroacustico microelettromeccanico a membrana, e un secondo chip incorporante un circuito di controllo o ASIC ("Application Specific Integrated Circuit"), Il trasduttore elettroacustico converte le onde acustiche incidenti, che causano vibrazioni della membrana, in segnali elettrici. Ad esempio, la membrana può essere accoppiata capacitivamente a un elettrodo di riferimento. Le deformazioni della membrana modificano l'accoppiamento capacitivo, che può essere agevolmente rilevato con un circuito amplificatore di carica. Il circuito di controllo comprende gli stadi di trattamento del segnale (ad esempio, il circuito amplificatore di carica) e i componenti richiesti per consentire il corretto funzionamento del microfono microelettromeccanico, in particolare la trasduzione dei segnali acustici).

Il primo chip e il secondo chip sono alloggiati all'interno di una stessa struttura di incapsulamento (''package'') per dispositivi elettronici, che generalmente include un substrato di supporto e un cappuccio in materiale plastico o metallico.

Il substrato può essere una polimerico o ceramico, ad esempio di tipo LGA, ("Land Grid Array") ed è provvisto di strutture di connessione (piazzole e linee) per la connessione elettrica del primo chip e del secondo chip, i quali sono disposti uno a fianco dell'altro. Inoltre, il substrato presenta un'apertura, detta anche porta acustica ("sound port"), che consente la trasmissione dei segnali acustici dall'esterno al trasduttore che si trova all'interno della struttura di incapsulamento.

Il cappuccio è unito al substrato e può avere una doppia funzione di protezione e di definizione di una camera acustica e, per questo motivo, può influire in modo determinante sulle prestazione del microfono microelettromeccanico .

L'attenzione per lo sviluppo e l'integrazione di sensori microelettromeccanici si sta facendo via via più forte, di pari passo con la diffusione di dispositivi elettronici portatili quali smartphones e tablet computers o altri dispositivi elettronici cosiddetti "indossabili". Lo sviluppo di prodotti di questo genere può, in alcuni casi, porre richieste contrastanti o difficilmente conciliabili. Da un lato, per esempio, c'è l'esigenza di offrire trasduttori microelettromeccanici con prestazioni sempre più spinte per soddisfare le richieste degli utilizzatori. Ciò conduce generalmente a realizzare chip di dimensioni maggiori sia per il trasduttore microelettromeccanico, sia per il circuito di controllo. Dall'altro lato, invece, c'è l'esigenza contrastante di ridurre sempre più le dimensioni dei microfoni microelettromeccanici per favorirne lo sfruttamento specialmente nei sistemi portatili e indossabili.

Scopo della presente invenzione è fornire un microfono microelettromeccanico migliorato, un sistema elettronico comprendente il microfono microelettromeccanico e un metodo di fabbricazione del microfono microelettromeccanico, che permettano di superare o almeno attenuare le limitazioni descritte, conciliando esigenze contrapposte.

Secondo la presente invenzione, vengono forniti un microfono microelettromeccanico migliorato, un sistema elettronico comprendente il microfono microelettromeccanico e un metodo di fabbricazione del microfono microelettromeccanico, come definiti nelle rivendicazioni allegate.

Per una migliore comprensione dell'invenzione, ne verranno ora descritte alcune forme di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 è una vista in pianta dall'alto, parzialmente sezionata lungo un piano longitudinale, di un microfono microelettromeccanico in accordo a una forma di realizzazione della presente divulgazione;

- la figura 2 è una vista in sezione laterale del microfono microelettromeccanico di figura 1, sezionata lungo la linea II-II di figura 1;

- la figura 3 è una vista prospettica del microfono microelettromeccanico di figura 1 e figura 2;

- le figure 4-7 sono rispettive viste prospettiche microfoni microelettromeccanici secondo ulteriore forme di realizzazione della presente divulgazione, alternative tra loro;

- la figura 8 è una vista in sezione laterale del microfono microelettromeccanico di figura 7; e

- la figura 9 è uno schema a blocchi semplificato di un sistema elettronico incorporante un microfono microelettromeccanico secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

Con riferimento alle figure 1-3, un microfono microelettromeccanico (MEMS) 1 in accordo a una forma di realizzazione della presente divulgazione. La figura 1 mostra una vista superiore del microfono microelettromeccanico 1, su un piano XY. La figura 2 mostra una vista in sezione laterale del microfono microelettromeccanico 1, su un piano XZ. La figura 3 mostra una vista prospettica del microfono microelettromeccanico 1, in un sistema triassiale XYZ.

Il microfono microelettromeccanico 1 comprende un substrato 2, un cappuccio 3, un chip sensore 5 e un chip di controllo 6. Il chip sensore 5 e il chip di controllo 6 sono operativamente (es., elettricamente) accoppiati fra loro, ad esempio mediante fili di saldatura ("bonding wires") 31.

Si fa qui notare che, per semplicità di rappresentazione, la figura 3 illustra il microfono microelettromeccanico 1 privato del cappuccio 3, in modo da poter meglio apprezzare la struttura interna del microfono microelettromeccanico 1 e la disposizione reciproca degli elementi che formano il microfono microelettromeccanico 1 stesso,

Il substrato 2 e il cappuccio 3 sono accoppiati l'uno all'altro mediante una regione di pasta saldante 22 e formano una struttura di incapsulamento definente una cavità interna 4, nella quale sono alloggiati il chip sensore 5 e il chip di controllo 6. Il cappuccio 3 ha funzione di protezione. La cavità interna 4 forma una camera acustica del microfono microelettromeccanico 1, In una forma di realizzazione, il substrato 2 è un substrato di tipo LGA ("Land Grid Array") e comprende un'anima ("core") 7; regioni metalliche inferiori 8 e regioni metalliche superiori 9, ad esempio in rame, estendentisi su opposte facce dell'anima 7; e una maschera di saldatura 10, Un foro passante nel substrato 2 definisce una porta sonora ("sound port") 11 e consente l'accoppiamento acustico dell'interno della struttura di incapsulamento, in particolare del chip sensore 5, con l'ambiente esterno.

L'anima 7, meglio visibile nelle figure 2 e 3, è definita da una piastrina di materiale dielettrico rigido, ad esempio FR4, avente una dimensione longitudinale e una dimensione trasversale. In particolare, la dimensione longitudinale è maggiore della dimensione trasversale.

Le regioni metalliche inferiori 8 (sono disposte su una faccia dell'anima 7 rivolta verso l'ambiente esterno, ossia opposta al cappuccio 3. Nelle regioni metalliche inferiori 8 sono definiti, in particolare, contatti esterni 12 per la connessione elettrica del microfono microelettromeccanico 1 e, opzionalmente, un anello di protezione ("guard ring") esterno 13, che circonda la porta sonora 11. L'anello di protezione esterno 13 può essere utilizzato anche per la connessione a massa ed è perciò denominato altresì noto come anello di massa (''ground ring").

Le regioni metalliche superiori 9 si estendono su una faccia dell'anima 7 rivolta verso il chip sensore 5, e sono protette dal cappuccio 3. Nelle regioni metalliche superiori 9 sono definiti contatti interni 15, un anello di adesione ("bonding") 16, estendentesi lungo il perimetro dell'anima 7, un anello di protezione interno 17 che circonda la porta sonora 11 e un anello di barriera 18, estendentesi sull'anima 7 tra l'anello di adesione 16 e il perimetro esterno del chip sensore 5. Più in dettaglio, l'anello di barriera 18 si estende a distanza dall'anello di adesione 16, definendo così una trincea 19 tra l'anello di barriera 18 e l'anello di adesione 16. Attraverso la trincea 19 è esposta una rispettiva regione superficiale dell'anima 7.

L'anello di barriera 18 si estende altresì a distanza dal perimetro esterno del chip sensore 5, definendo così una ulteriore trincea 25 tra l'anello di barriera 18 e il bordo esterno del chip sensore 5. La trincea 25 ha la funzione di contenere un eventuale eccesso di colla dello strato dio accoppiamento 23, che potrebbe espandersi lateralmente al chip sensore 5 durante la fase di incollaggio del chip sensore 5 sul substrato 2. La distanza tra l'anello di barriera 18 e il chip sensore 5 (ossia la larghezza della trincea 25) è scelta compresa tra 50pm e lOOpm, ad esempio pari a 75μπ\. La distanza tra l'anello di barriera 18 e l'anello di adesione 16 (ossia la larghezza della trincea 19) è scelta compresa tra 30pm e 70pm, ad esempio pari a 50μπι.

I contatti interni 15 sono elettricamente accoppiati a rispettivi contatti esterni 12 (appartenenti alle regioni metalliche inferiori 8) attraverso vie passanti 20, di materiale metallico, che si estendono per l'intero spessore dell'anima 7. In una forma di realizzazione, la maschera di saldatura 10 è sagomata in modo da definire una base di montaggio per il chip di supporto 6 ed un'isola contatti 21 che alloggia i contatti interni 15. L'isola contatti 21 è formata come un recesso nella maschera di saldatura 10, cosicché i contatti interni 15 poggiano direttamente sull'anima 7 e sono in collegamento diretto con le vie passanti 20.

I contatti interni 15 sono dunque separati lateralmente dal resto delle strutture conduttive presenti sulla faccia del substrato 2, quest'ultima essendo rivolta verso il cappuccio 3.

II chip di controllo 6 ospita, ad esempio, un circuito integrato di controllo o ASIC ("Application Specific Integrated Circuit), non illustrato in dettaglio in quanto di per sé noto, che comprende circuiti di trattamento del segnale (ad esempio, un circuito amplificatore di carica per un sensore elettroacustico capacitivo) e i componenti richiesti per consentire il corretto funzionamento del microfono, in particolare per quanto riguarda la trasduzione dei segnali acustici. Secondo la forma di realizzazione delle figure 1-3, il chip di controllo 6 è collocato tra il chip sensore 5 e l'isola contatti 21.

Secondo una diversa forma di realizzazione (non mostrata), l'isola contatti 21 si estende tra il chip di controllo 6 ed il chip sensore 5.

Il chip di controllo 6 presenta piazzole di contatto 28 per la connessione ai contatti interni 15 mediante prime connessioni a filo 30 e al chip sensore 5 mediante seconde connessioni a filo 31.

Un trasduttore elettroacustico 35 è integrato nel chip sensore 5 e, in una forma di realizzazione, comprende una membrana 37 di materiale semiconduttore, estendentesi su una cavità 38 formata nel corpo 5a del chip sensore 5, e una piastra ( "backplate") 40 metallica rigida, capacitivamente accoppiata alla membrana 37. La piastra 40 è provvista di fori ed è affiancata alla membrana 37 sul lato opposto alla cavità 38. La cavità 38 è delimitata su un lato dalla membrana 37 ed è affacciata, sul lato opposto, alla porta sonora 11.

In altre parole, il chip sensore 5 è accoppiato al substrato 2 in modo che la membrana 37 sia in comunicazione acustica con l'esterno della struttura di incapsulamento formata dal substrato 2 e dal cappuccio 3 attraverso la porta sonora 11. In una forma di realizzazione, il chip sensore 5 è centrato attorno alla porta sonora 11.

Il chip sensore 5 è accoppiato all'anima 7 del substrato 2 mediante uno strato di accoppiamento 23, di colla, in particolare colla epossidica. Lo strato di accoppiamento 23 si estende tra l'anello di barriera 18 e l'anello di protezione interna 17. In questo modo, l'anello di barriera 18 previene la contaminazione dell'anello di adesione 16, da parte della colla dello strato di accoppiamento 23 in quanto funge da barriera per la colla. Se la colla contaminasse l'anello di adesione 16, questo pregiudicherebbe l'adesione della pasta saldante, determinando una incompleta saldatura del cappuccio 3, ovvero un mancato funzionamento del microfono, fino ad un possibile distacco del cappuccio 3.

L'anello di protezione interna 17 impedisce alla colla dello strato di accoppiamento 23 di fluire verso il, e all'interno del, foro che realizza la porta sonora 11. Dunque, secondo un aspetto della presente divulgazione, la colla dello strato di accoppiamento 23 rimane confinata tra l'anello di barriera 18 e l'anello di protezione interna 17.

La Richiedente ha verificato che spessori dell'anello di protezione interna 17 atti a raggiungere il suddetto scopo sono compresi tra 15pm e 25μπι, ad esempio pari a 20pm, con una larghezza, misurata lungo la direzione dell'asse X, di almeno 30μπι.

L'anello di barriera 18 ha altresì la funzione di evitare che la pasta saldante della regione di pasta saldante 22 fluisca verso il chip sensore 5. Infatti, se la pasta saldante contaminasse la regione dove sono posizionati il chip sensore 5 e di controllo 6, potrebbe determinare un corto circuito tra i contatti elettrici (es., fili di bonding) presenti in tale regione; un eccesso di pasta saldante potrebbe anche arrivare ad estendersi al di sopra del chip sensore (danneggiando la membrana vibrante) e del chip di controllo (danneggiandolo).

A questo fine, la trincea 19 ha la funzione di contenere un eventuale eccesso di pasta saldante che potrebbe colare dall'anello di adesione 16 verso l'interno della camera acustica 4. Tale eventuale eccesso di pasta saldante rimane così intrappolato all'interno della trincea 19, senza poter fluire oltre l'anello di barriera 18.

L'anello di barriera 18 ha spessore compreso tra 15pm e 25μπι, ad esempio pari a 20pm.

Un miglioramento delle prestazioni del microfono microelettromeccanico 1 può essere ottenuto utilizzando chip sensori 5 di dimensioni maggiori, ossia provvisti di una membrana più estesa che offre un incremento della sensibilità. In questo contesto, le dimensioni reciproche di tutti gli elementi che formano il microfono microelettromeccanico assumono una importanza fondamentale. Ad esempio, la larghezza delle trincee 19 e 25 deve essere attentamente monitorata poiché, anche in caso di parziale restringimento, la rispettiva trincea 19, 25 potrebbe risultare non più adatta a contenere efficacemente la pasta saldante 22 e, rispettivamente, la colla dello strato di accoppiamento 23. In particolare, si fa notare che, per i processi di fabbricazione comunemente utilizzati, è prassi realizzare l'anello di adesione 16 con alcuni, o tutti, gli spigoli arrotondati, come visibile nella regione 33 circondata con linea tratteggiata in figura 3. Al fine di mantenere una distanza reciproca costante tra l'anello di barriera 18 e l'anello di adesione 16 (cosicché l'effetto di protezione esercitato dalla trincea 19 sia efficace lungo l'intera barriera 19), secondo un aspetto della presente divulgazione anche l'anello di barriera 18 viene realizzato con spigoli arrotondati, almeno in corrispondenza degli spigoli arrotondati dell'anello di adesione 16. Tuttavia, chip sensori 5 di tipo noto hanno tipicamente forma quadrangolare con spigoli vivi 5a. Questo causa una riduzione della distanza reciproca tra il chip sensore 5 e l'anello di barriera 18 in corrispondenza degli spigoli 5a del chip sensore 5 ove questi ultimi siano direttamente affacciati a spigoli arrotondati dell'anello di barriera 18; la conseguenza è un restringimento della trincea 25 in corrispondenza degli spigoli 5a del chip sensore 5. Un restringimento di questo tipo può essere tale da inficiare la capacità della trincea 25 di contenere la colla che si diffonde ("spread") fuori dalla regione di accoppiamento 23 per effetto della pressione esercitata dal chip sensore 5 durante la fase di montaggio dello stesso.

Al fine di ovviare a questo problema, una soluzione indesiderata è quella di aumentare ulteriormente la larghezza della trincea 25, causando un incremento delle dimensioni del microfono microelettromeccanico 1.

Secondo un aspetto della presente divulgazione, il summenzionato inconveniente è superato da un microfono microelettromeccanico 100 del tipo mostrato in figura 4, in cui elementi comuni al microfono microelettromeccanico 1 delle figure 1-3 sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e non ulteriormente descritti. Il microfono microelettromeccanico 100 include un chip sensore 105 di forma poligonale (in questo caso, quadrangolare) definito da facce 105b raccordate tra loro mediante spigoli 105a arrotondati, e aventi un raggio di curvatura uguale al raggio di curvatura che presenta l'anello di barriera 18 in corrispondenti regioni angolari arrotondate. In questo contesto, con il termine "spigolo arrotondato" si indica uno spigolo non vivo, ossia definito da un raccordo curvilineo di due facce 105b del chip sensore 105.

In altre parole, secondo la forma di realizzazione di figura 4, il perimetro esterno del chip sensore 105 segue, a distanza costante definita dalla trincea 25, il perimetro interno dell'anello di barriera 18. In questo modo, la trincea 25 presenta larghezza (definita come distanza tra un punto del perimetro esterno del chip sensore 105 ed un rispettivo punto, allineato lungo X o lungo Y, del perimetro interno dell'anello di barriera 18) costante lungo tutto il perimetro del chip sensore 105.

L'arrotondamento degli spigoli 105a del chip sensore 105 può essere eseguito in modo di per sé noto, ad esempio mediante taglio LASER o taglio al plasma.

La figura 5 mostra una forma di realizzazione alternativa a quella di figura 4, atta ad ottenere analoghi vantaggi .

In figura 5 è illustrato un microfono microelettromeccanico 110, in cui elementi comuni al microfono microelettromeccanico 1 di figura 3 sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e non ulteriormente descritti. Il microfono microelettromeccanico 110 include un chip sensore 115 con spigoli 115a smussati ( "chamfer"). A differenza della forma di realizzazione di figura 4, in questo caso gli spigoli 115a del chip sensore 115 non sono arrotondati, ma tagliati, ad esempio mediante taglio LASER o taglio al plasma. Dunque, dopo il taglio, gli spigoli 115a presentano una regione smussata sostanzialmente planare e non arrotondata come nella forma di realizzazione della figura 4.

Nel contesto della presente divulgazione, con il termine ''spigolo smussato'' si indica uno spigolo non vivo, ma tagliato, ossia presentante un raccordo planare di due facce 115b adiacenti.

La smussatura degli spigoli è eseguita in modo tale per cui, al termine delle fasi di lavorazione, la trincea 25 presenta larghezza, in corrispondenza degli spigoli 115a smussati, pari o maggiore rispetto alla larghezza mostrata in corrispondenza delle facce laterali 115b del chip sensore 115.

La figura 6 mostra una ulteriore forma di realizzazione della presente divulgazione. In questo caso, un microfono microelettromeccanico 120 presenta un chip sensore 125 in cui solo una porzione 125a degli spigoli viene smussata, o tagliata, in particolare una porzione inferiore che si estende lungo Z a partire dal substrato 2 (ossia dalla faccia inferiore del chip sensore 125) e non raggiunge la faccia superiore del chip sensore 125. Ad esempio, il taglio viene eseguito per metà dell'estensione degli spigoli, cosicché la metà inferiore presenta una regione smussata, o genericamente tagliata, 125a, e la metà superiore non presenta differenze rispetto al caso di figura 3 (la metà superiore è uno spigolo vivo). Il taglio, o smussatura, viene eseguito solo in corrispondenza degli spigoli del chip sensore 125. Le caratteristiche del taglio parziale sono analoghe a quelle già descritte con riferimento alla figura 5.

La figura 7 mostra una ulteriore forma di realizzazione della presente divulgazione. In questo caso, un microfono microelettromeccanico 130 presenta un chip sensore 135 in cui solo una porzione degli spigoli 135a viene smussata, o tagliata, in particolare una porzione inferiore, come nel caso di figura 7. Tuttavia, in questa forma di realizzazione, il chip sensore 135 viene ulteriormente lavorato in modo da asportare porzioni perimetrali del chip sensore 135 anche in corrispondenza delle facce laterali 135b, e non solo degli spigoli 135a. Si forma così uno scavo laterale 136 che si estende lungo l'intero perimetro del chip sensore 135, partendo della faccia inferiore, che è accoppiata al substrato 2, del chip sensore 135, ma senza raggiungere la faccia superiore del chip sensore 135. In questo modo, l'area della faccia inferiore del chip sensore 135 è minore dell'area della faccia superiore dello stesso. Il chip sensore 135 presenta così una forma ''a fungo", in cui la faccia superiore del chip sensore 135 ha un'area maggiore dell'area della faccia inferiore del chip sensore 135; in particolare, l'area della faccia superiore è del 5%-25% maggiore dell'area della faccia inferiore, più in particolare, essa è maggiore del 15% rispetto all'area della faccia inferiore.

La smussatura dell'intero perimetro del chip sensore 135 è eseguita in corrispondenza della metà inferiore del chip sensore 135, ovvero in corrispondenza della porzione del chip sensore 135 che è in contatto con il substrato 2, al fine di non ridurre e danneggiare la porzione superiore del chip 135 che alloggia la membrana. In questo modo, è possibile utilizzare un chip sensore 135 presentante un'area sensibile (membrana) ampia, ma avente una base di accoppiamento con il substrato 2 di dimensione inferiore e comunque tale da non ridurre la larghezza della trincea 25 oltre un valore minimo di progetto.

La figura 8 è una vista in sezione laterale del microfono microelettromeccanico 130 di figura 7. Come si può notare dalla figura 8, lo scavo laterale 136 del chip sensore 135 si estende, lungo Z, per una altezza maggiore dello spessore, sempre lungo Z, dell'anello di barriera 18. In questo modo, le porzioni laterali del chip sensore 135 esterne allo scavo 136 possono estendersi al di sopra della trincea 25 (coprendola superiormente) ed eventualmente anche al di sopra dell'anello di barriera 18, senza influire con la capacità della trincea 25 di trattenere adeguatamente l'eventuale colla fuoriuscente dalla regione di accoppiamento 23.

La fabbricazione del microfono microelettromeccanico 1 delle figure 1-3, così come dei microfoni microelettromeccanici 100, 110, 120 e 130 secondo le rispettive forme di realizzazione, può essere eseguita nel modo di seguito descritto. Inizialmente, lo strato metallico esterno 8, lo strato metallico interno 9 e la maschera di saldatura 10 vengono definiti con processi fotolitografici per ottenere i contatti esterni 12, i contatti interni 15, l'anello di adesione 16, l'anello di protezione interno 17 e l'anello di barriera 18. Successivamente, lo strato di accoppiamento 23 viene formato dispensando colla tra l'anello di protezione interno 17 e l'anello di barriera 18, in corrispondenza della regione in cui si desidera disporre il chip sensore 5. Uno strato adesivo (non mostrato) viene disposto sulla maschera di saldatura 10, in corrispondenza della regione in cui si desidera disporre il chip di controllo 6. Quest'ultimo viene quindi accoppiato alla maschera di saldatura 10 mediante lo strato adesivo. Anche il chip sensore 5 viene unito al substrato 2 in corrispondenza dello strato di colla precedentemente dispensato. Infine, vengono realizzate le connessioni a filo 30 fra il chip di controllo 6 e gli elettrodi interni 15 e le connessioni a filo 31 fra il chip di controllo 6 e il chip sensore 5; e il cappuccio 3 viene unito all'anello di adesione 16 del substrato 2, ottenendo così la struttura di figura 1, o delle figure 4-7, secondo le rispettive forme di realizzazione. Secondo le forme di realizzazione delle figure 4-7, il chip sensore 5 viene lavorato precedentemente alla fase di accoppiamento (incollaggio) con il substrato 2. Come precedentemente detto, è possibile sagomare il cip sensore 5 mediante taglio LASER o taglio al plasma, oppure mediante fasi, di per sé note, di litografia e attacco chimico selettivo.

In figura 9 è illustrato un sistema elettronico 200, incorporante un microfono microelettromeccanico secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione precedentemente descritte.

Il sistema elettronico 200 può essere un dispositivo elettronico di qualsiasi tipo, in particolare portatile e alimentato autonomamente, come, ad esempio e non limitatamente, un telefono cellulare, un calcolatore portatile, una videocamera, una fotocamera, un lettore multimediale, un apparecchio portatile per videogiochi, un'interfaccia utente attivata da movimento per calcolatori o console per videogiochi, un dispositivo di navigazione satellitare. Nella forma di realizzazione di figura 9, il sistema elettronico 200 è un telefono cellulare.

Il microfono microelettromeccanico 1, 100, 110, 120, 130 può essere accoppiato a un'interfaccia di acquisizione 202 di un modulo audio 201.

Il sistema elettronico 200 può comprende inoltre un involucro 203, a cui è rigidamente accoppiato un sensore d'urto 204, un'unità di controllo 205, un modulo di memoria 206, un modulo di comunicazione RF 207 accoppiato a un'antenna 208, uno schermo 210, un dispositivo di ripresa 212, una porta di connessione seriale 213, ad esempio una porta USB, e una batteria 215 per l'alimentazione autonoma.

L'unità di controllo 205 coopera con il microfono microelettromeccanico 1, 100, 110, 120, 130, ad esempio scambiando segnali attraverso il modulo audio 201.

I vantaggi offerti dal trovato precedentemente descritto, nelle sue forme di realizzazione, sono evidenti.

In particolare, la Richiedente ha verificato che, a parità di dimensioni, è possibile ottenere un miglioramento nelle performance rispetto ai microfoni microelettromeccanici di tipo noto, o, alternativamente, ottenere le stesse performance dei microfoni microelettromeccanici ma in un package più piccolo. In particolare, sagomando il chip sensore 5 come descritto, e illustrato nelle figure da 4 a 8, è possibile aumentare l'area sensibile (ossia l'area del chip sensore 5 contenente la membrana) di circa il 25% rispetto alle soluzioni note, senza incrementare le dimensioni complessive del microfono elettromeccanico così realizzato.

Risulta infine evidente che al microfono microelettromeccanico descritto possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall'ambito della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, secondo una variante applicabile ad una qualsiasi delle forme di realizzazione descritte, 1'anello di barriera 18 ha una conformazione a U, e si estende a circondare il chip sensore su tre lati, ad eccezione del lato del chip sensore direttamente affacciato alla maschera di saldatura 10. Una eventuale diffusione della colla della regione di accoppiamento 23 verso la maschera di saldatura 10 non pregiudica le performance del microfono microelettromeccanico. In questo caso, lo scavo 136 della forma di realizzazione delle figure 7 e 8 si può estendere su soli tre lati del chip sensore 135 (cioè lo scavo 136 ha forma a U), ossia lo scavo 136 si estende in corrispondenza dei lati del chip sensore 135 direttamente affacciati alla barriera conformata a U, e non in corrispondenza del lato del chip sensore 135 direttamente affacciato alla maschera di saldatura 10.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Microfono microelettromeccanico comprendente: - un substrato (2); - un chip sensore (5), accoppiato al substrato (2) mediante una sua faccia inferiore, e integrante un trasduttore elettroacustico (35) MEMS in corrispondenza di una faccia superiore opposta alla faccia inferiore; - un chip di controllo (6) unito al substrato (2) e operativamente accoppiato al chip sensore (5); - un anello di adesione ("bonding ring") (16), circondante il chip sensore (5) e il chip di controllo (6); - un cappuccio (3) accoppiato al substrato (2) tramite detto anello di adesione (16) e formante una camera acustica (4) alloggiarn e il chip di controllo (6) e il chip sensore (5), caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una barriera (18) estendentesi tra l'anello di adesione (16) e il chip sensore (5) ad una rispettiva prima e seconda distanza da essi, così da definire una prima trincea (19) tra l'anello di adesione (16) e la barriera (18) ed una seconda trincea (25) tra la barriera (18) e il chip sensore (5).
2. 2. Microfono microelettromeccanico secondo la rivendicazione 1, in cui il chip sensore (5) è sagomato in modo tale da avere uno o più spigoli arrotondati ("rounded") (105a) o smussati ("chamfered") (115a).
3. 3. Microfono microelettromeccanico secondo la rivendicazione 2, in cui detti spigoli (125a) sono smussati solo in corrispondenza di una metà inferiore del chip sensore, detta metà inferiore includendo la faccia inferiore, ma non la faccia superiore, del chip sensore.
4. 4. Microfono microelettromeccanico secondo la rivendicazione 2, in cui detta barriera (18) forma, in corrispondenza di detti spigoli arrotondati (105a), percorsi curvilinei aventi un primo raggio di curvatura, e in cui detti spigoli arrotondati (105a) hanno un rispettivo secondo raggio di curvatura uguale al primo raggio di curvatura.
5. 5. Microfono microelettromeccanico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il chip sensore (5) presenta pareti laterali (135b) che si estendono tra la faccia superiore e la faccia inferiore, il chip sensore (5) essendo accoppiato al substrato (2) mediante la faccia inferiore e presentando un recesso perimetrale (136) che si estende lungo porzioni inferiori delle pareti laterali (135b), in modo tale per cui l'area della faccia superiore è maggiore del 10%-25% dell' area della faccia inferiore, in particolare è maggiore del 15% rispetto all'area della faccia inferiore.
6. 6. Microfono microelettromeccanico secondo la rivendicazione 5, in cui detto recesso perimetrale (136) si estende, a partire dalla faccia inferiore, verso la faccia superiore fino ad una quota maggiore dello spessore della barriera (18), misurato tra la faccia inferiore e la faccia superiore del chip sensore (5).
7. 7. Microfono microelettromeccanico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il chip sensore (5) è accoppiato al substrato (2) mediante uno strato di colla (23), detta seconda trincea (25) formando una regione di accumulo per un eccesso di colla che fuoriesce dallo strato di colla (23).
8. 8. Microfono microelettromeccanico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il cappuccio (3) è accoppiato all'anello di adesione (16) mediante uno strato di pasta saldante (22), detta prima trincea (19) formando una regione di accumulo per un eccesso di pasta saldante che fuoriesce dallo strato di pasta saldante (22).
9. 9. Microfono microelettromeccanico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta barriera (18) ha uno spessore compreso tra 15 pm e 25 pm.
10. 10. Microfono microelettromeccanico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il chip sensore (5) comprende un organo di trasduzione (37) acusticamente comunicante con una porta sonora (11) estendentesi nel substrato (2).
11. 11. Microfono microelettromeccanico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il substrato (2) comprende un'anima (''core") (7), formata da una piastrina di un materiale dielettrico rigido, e uno strato metallico (9) su una faccia dell'anima (7) a cui sono fissati il chip sensore (5) e il chip di controllo (6), dette prima e seconda trincea (19, 25) estendendosi in detto strato metallico (9).
12. 12. Microfono secondo la rivendicazione 11, in cui il chip di controllo (6) è fissato all'anima (7) del substrato (2) mediante una maschera di saldatura (10).
13. 13. Sistema elettronico comprendente un'unità di controllo (205) e un microfono microelett romeccanico (1; 100; 110; 120; 130) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11, operativamente accoppiato all'unità di controllo (205).
14. 14. Metodo di fabbricazione di un microfono microelettromeccanico, comprendente le fasi di; - accoppiare un chip sensore (5), integrante un trasduttore elettroacustico (35) MEMS, ad un substrato (2); - accoppiare meccanicamente un chip di controllo (6) al substrato (2) e accoppiare operativamente il chip di controllo (6) al chip sensore (5); - formare un anello di adesione (16), attorno al chip sensore (5) e al chip di controllo (6); - disporre un cappuccio (3) su detto anello di adesione (16) formando una camera acustica (4) alloggiante il chip di controllo (6) e il chip sensore (5), caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre la fase di formare una barriera (18) tra l'anello di adesione (16) e il chip sensore (5) ad una rispettiva prima e seconda distanza da essi, così da definire una prima trincea (19) tra l'anello di adesione (16) e la barriera (18) ed una seconda trincea (25) tra la barriera (18) e il chip sensore (5).
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, in cui il chip sensore presenta una forma poligonale con spigoli vivi, il metodo comprendendo inoltre la fase di sagomare almeno uno di detti spigoli vivi, formando spigoli arrotondati ("rounded") (105a) o smussati ( "chamfered") (115a).
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 14 o 15, in cui il chip sensore (5) presenta una faccia inferiore, una faccia superiore e pareti laterali (135b) che si estendono tra la faccia superiore e la faccia inferiore, il chip sensore (5) essendo accoppiato al substrato (2) mediante la faccia inferiore, comprendente inoltre la fase di rimuovere porzioni inferiori delle pareti laterali (135b), includenti la faccia inferiore ma non la faccia superiore, formando un recesso perimetrale (136) tale per cui l'area della faccia superiore è maggiore del 10%-25% rispetto all'area della faccia inferiore, in particolare è maggiore del 15% rispetto all'area della faccia inferiore.