Brevet FR2890387A1 — publié le 20070309

Domaine de l'invention La présente invention concerne un composant micromécanique. Etat de la technique Le document DE 19 537 814 Al décrit la structure d'un système stratifié de capteurs et un procédé d'encapsulage hermétique de capteurs en micromécanique de surface. La fabrication de la structure du capteur repose sur des procédés techniques connus. L'encapsulage se fait à l'aide d'une plaquette de recouvrement, distincte en silicium, mise en structure par des procédés compliqués de mise en structure tels que par exemple le procédé de gravure par KOH. Le capuchon couvrant la structure est appliqué sur le plan de la plaquette par une soudure de verre. Pour cela, le bord de chaque plaquette de capteur comporte un cadre large de liaison pour assurer l'accrochage et l'étanchéité suffisante du capuchon. L'élément de capteur est installé selon l'état de la technique sur un support (encore appelé châssis de soudage) pour être mis en contact avec des fils d'or et être surmoulé selon un procédé d'injection connu en soi (encore appelé procédé de moulage transfert). Lors du surmoulage, la masse coulée, constituée par exemple par une matière plastique liquide, coule du point d'injection dans le creux du moule logeant l'élément à surmouler. L'épaisseur et la forme du capteur peuvent être un inconvénient pour le surmoulage. Cela se traduit par un flux hétérogène et ainsi par un remplissage irrégulier de la cavité au-dessus et en dessous de l'élément de capteur ainsi que par des hétérogénéités dans la masse coulée en aval du capteur. De ce fait, des bulles de gaz gênantes restent prisonnières dans la masse coulée. Cet effet est par exemple décrit par V. Motta dans le document suivant: Micromachining and microfabrica- tion Process Technology VI, Proceedings of SPIE Bd. 4174 (2000) pages 377-387. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un composant micromécanique surmoulé évitant des inclusions d'air et les hétérogénéités dans la masse coulée en aval du capteur. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un composant micromécanique dont la structure dirige le flux de matière à partir d'au moins une direction préférentielle pour envelopper régulièrement le composant micromécanique. La réalisation du composant micromécanique selon l'invention permet de diriger le flux de la masse coulée autour du composant pour assurer un remplissage régulier du moule d'injection. Cela permet d'envelopper le composant d'une manière très avantageuse pratiquement sans inclusion de gaz. Selon un développement avantageux de l'invention, ce composant comporte un composant micromécanique avec un capuchon dont la surface est conçue de façon avantageuse du point de vue de l'écoulement du flux de matière à partir d'au moins une direction préfé- rentielle. De façon avantageuse, par une telle surface laminaire on favorise l'écoulement et on évite les turbulences et par suite les inclusions de gaz dans le flux de matière. Selon un développement particulièrement avantageux de l'invention le capuchon présente au moins une arête en biais pour diriger le flux de matière notamment à partir d'un côté non tourné vers la source du flux de matière. A cet endroit on rencontre normalement des inclusions de gaz particulièrement fréquentes que l'invention permet d'éviter. Selon un autre développement avantageux de l'invention le capuchon a au moins une surface structurée avec des rainures pour diriger le flux de matière. Partant de l'origine connue du flux de matière, on peut diriger celui-ci avantageusement à l'aide de la section d'écoulement dis- ponible et par les forces capillaires. Selon une considération analogue, il est également avantageux que le composant micromécanique comporte un support ayant au moins une surface structurée pour diriger le flux de matière. Un autre développement avantageux de l'invention pré- voit un composant micromécanique muni d'un support ayant au moins un orifice de passage pour diriger le flux de matière. De façon avantageuse, on peut ainsi remplir avec une partie de la veine de matière deux zones proches du composant micromécanique, avant qu'une autre par-tie du flux de matière crée des inclusions de gaz. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre la structure d'un capteur micromécanique sur-moulé correspondant à l'état de la technique, - la figure 2 montre le comportement au remplissage de la masse de coulée dans des encapsulages d'un capteur micromécanique selon l'état de la technique, - la figure 3 montre un capteur selon l'invention dont le capuchon a des arêtes inclinées, - la figure 4 montre un capteur selon l'invention avec une surface de capuchon structurée, et - la figure 5 montre un capteur selon l'invention avec un orifice de passage d'un support. Description de modes de réalisation La figure 1 montre la structure d'un capteur micromécanique selon l'état de la technique obtenue par surmoulage par injection. La partie lA de la figure est une vue de côté d'un boîtier injecté 100 logeant un composant 110. Le composant 110 comporte un support 120 muni de composants électroniques et micromécaniques. Dans cet exemple, le support 120 est muni d'un circuit microélectronique 160 et d'un composant micromécanique 130 relié électriquement par des fils de liaison 170. Le composant micromécanique 130 comporte des éléments fonctionnels micromécaniques 140 couverts par un couvercle 150. Dans la seconde vue de côté selon la figure 1B, apparaissent le boîtier injecté 100, le support 120, le composant micromécanique 130 avec ses éléments fonctionnels micromécaniques 140 ainsi que le capuchon ou couvercle 150 qui les recouvre. La figure 2 montre dans ces parties 2A-2F, schémati- quement comment la masse injectée évolue lors du remplissage dans le cas d'un encapsulage de capteurs micromécaniques selon l'état de la technique. La figure 2A montre schématiquement un moule d'injection 200 avec un point d'injection 210 à partir duquel un flux de matière à savoir une masse 220 arrive dans le moule. Le moule d'injection 200 comporte le composant 110. La figure 2B montre le remplissage du moule d'injection 200 avec la masse coulée 220. Suivant la disposition et la forme du composant 110 dans le moule d'injection 200, la coulée se fait dans différentes zones à des vitesses différentes. Dans l'exemple de réalisation présenté, le remplissage se fait par un front 224 de la masse coulée, supérieure qui progresse relativement lentement et par un front 226 inférieur de la masse coulée qui progresse relativement rapidement. La figure 2C montre comment au remplissage, des tur- bulences dans la masse de coulée 220 derrière le capuchon 150 forment des premières inclusions de gaz 230. Les figures 2D et 2E montrent la poursuite de la progression des fronts 224 et 226 de la masse coulée. Du fait de la vitesse plus élevée du front inférieur 226 de la masse de coulée, celle-ci contourne le circuit de microélectronique 160 et elle rejoint le front supérieur 224 de la masse de coulée. Comme le montre la figure 2F, on aura des secondes inclusions de gaz 240 au-dessus du circuit microélectronique 160. La figure 3 montre un capteur selon l'invention dont le capuchon comporte des arêtes inclinées. Selon l'invention, le compor- terrent du composant 110 vis-à-vis de l'écoulement du flux de matière est optimisé au moins dans une direction préférentielle. Cela permet de réduire les turbulences, et ainsi le développement des premières inclusions de gaz 230 à proximité du composant 110. Le mode de réalisation présenté comportant une forme de capuchon 300, en pente, réduit la résistance à l'écoulement pour le flux de matière à partir du point d'injection 210 et augmente la surface effectivement parcourue. On évite ou du moins on réduit le décrochage de l'écoulement et ainsi les turbulences au niveau du côté du capuchon 300 à l'opposé du point d'injection 210 grâce aux arêtes inclinées. La figure 4 montre un capteur selon l'invention dont la surface supérieure a été structurée. Dans ce second exemple de réalisation, on réduit la résistance à l'écoulement du capuchon et également on utilise les forces capillaires en structurant la surface du capuchon. Ainsi, aux figures 4A et 4B, on a représenté un composant 110 muni d'un capuchon 400 structuré. Le capuchon 400 présente des rainures ou des nervures dans sa face supérieure qui sont pratiquement dirigées dans la direction du flux de matière partant du point d'injection 210. Le mode de réalisation présenté avec un capuchon structuré 400 réduit la perte de charge vis-à-vis d'un flux de matière partant de la direction du point d'injection 210 et augmente la surface effectivement parcourue par ce flux de matière. En utilisant les forces capillaires et en modifiant la surface de la section, on dirige le flux de matière comme par exemple la masse injectée 220 avec des nervures, des rainures ou des canaux à la surface du capuchon. Cela est également possible pour d'autres sur-faces du composant micromécanique 110 notamment sur le support 120. La figure 5 montre un capteur selon l'invention muni d'un orifice de passage dans le support. La figure 5A correspond à la représentation de la figure 2C. La figure 5B montre par comparaison un mode de réalisation selon l'invention du composant micromécanique 110 muni d'un orifice de passage 500 dans le support 120. L'orifice de passage 500 est prévu de préférence du côté du composant micromécanique 130 à l'opposé du point d'injection 210 et ainsi de l'origine du flux de matière. Le flux de matière qui avance rapidement dans la zone inférieure passe par l'orifice de passage 500 et forme un autre front 510 de la masse de coulée. La zone dans laquelle il y avait antérieurement des premières inclusions de gaz 230, c'est-à-dire selon l'état de la technique lors de l'arrivée du front supérieur relativement lent 224 de la masse coulée, reçoit maintenant déjà la masse coulée 220. De ce fait, les inclusions de gaz ne peuvent plus se développer à cet endroit. Les fronts 224, 226 et 510 de la masse coulée se rencontrent à d'autres endroits, ce qui évite ainsi des inclusions de gaz ou déplacent ces inclusions dans une zone non critique éloignée du composant micromécanique 110. Les orifices de passage 500 dans le support 120, disposés de manière adéquate, permettent ainsi de commander la jonction des fronts 224, 226, 510 de la masse coulée à un endroit approprié. Cet en-droit doit être choisi pour éviter les inclusions de gaz ou au moins les déplacer dans une zone suffisamment éloignée du composant micromécanique 110 pour que les inclusions de gaz n'aient plus d'effet sur le composant micromécanique 110. En outre, on peut également choisir l'emplacement approprié de la jonction des fronts 224, 226 et 510 de la masse coulée pour avoir à cet endroit du moule d'injection, une possibilité d'évacuation de l'air par exemple par des broches d'éjecteur. Enfin on minimisant la surface du support 120, on rend maximale la section traversée par le flux de matière. D'autres exemples de réalisation sont envisageables. REVENDICATIONS 11 Composant micromécanique (110) dont la structure dirige un flux de matière à partir d'au moins une direction préférentielle pour envelopper régulièrement le composant micromécanique (110). 2 ) Composant micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce composant (110) comporte un composant micromécanique (130) avec un capuchon (300, 400) dont la surface est conçue de façon avantageuse du point de vue de l'écoulement du flux de matière à partir d'au moins une direction préférentielle. 3 ) Composant micromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capuchon (300) présente au moins une arête en biais pour diriger le flux de matière notamment à partir d'un côté non tourné vers la source du flux de matière. 4 ) Composant micromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capuchon (400) a au moins une surface structurée avec des rainures pour diriger le flux de matière. 5 ) Composant micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant micromécanique (110) comporte un support (120) ayant au moins une surface structurée pour diriger le flux de matière. 6 ) Composant micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte un support (120) ayant au moins un orifice de passage (500) pour diriger le flux de matière. 7 ) Composant micromécanique selon la revendication 6, 35 caractérisé en ce qu' il comprend un composant micromécanique (130) et au moins un autre composant notamment un circuit microélectronique (160), -le composant micromécanique (130) et l'autre composant sont pré-vus sur le support (120), et - au moins un orifice de passage (500) est prévu dans le support (120) entre le composant micromécanique (130) et l'autre composant. 8 ) Composant micromécanique selon la revendication 1, comportant un point d'injection (220) qui définit l'origine et la direction préféren- tielle du flux de matière. 9 ) Composant micromécanique surmoulé par injection comprenant: -un support (120), et/ou - un composant micromécanique (130) muni d'un capuchon (300, 400) fixé à ce support, et - un point d'injection (220), caractérisé en ce que - le capuchon (300) présente au moins une arête inclinée notamment sur un côté opposé à celui du point d'injection, et/ou - le capuchon (400) a une surface structurée avec des rainures, et/ou - le support porte solidairement un autre composant et le support est muni d'un orifice traversant, situé entre le composant micromécanique (130) et l'autre composant.