Brevet FR2907632A1 — publié le 20080425

BOITIER DE SYSTEME MICRO-ELECTROMECANIQUE La présente invention concerne un boîtier de système micro-électrcnécanique (MENS) et plus particulièrement un boîtier de système micro-électromécanique qui est protégé de l'humidité et des interférences électromagnétiques. Il est décrit dans le brevet U.S. n 6781231 un boîtier conventionnel de système micro-électromécanique 10 comprenant un substrat 14, une pluralité de composants 12 installés sur le substrat 14 et un couvercle 20 installé sur le substrat 14 pour protéger les composants 12. Le couvercle 20 est composé d'une coupelle externe 25a et d'une coupelle interne 25b installée à l'intérieur de la coupelle externe 25a. Le couvercle 20 est utilisé en tant que protection contre les interférences électromagnétiques. Le couvercle 20 et le substrat 14 définissent un logement 22. Le couvercle 20 comprend une pluralité de ports acoustiques 44 comprenant chacun une couche de transition environnementale 48. Plusieurs problèmes ont été rencontrés dans l'utilisation du boîtier de système micro-électromécanique 10. Premièrement, le logement 22 contient de l'air qui comprend inévitablement de l'humidité. Quand le boîtier du système micro-électromécanique 10 est déplacé d'une zone froide à une zone chaude tel que d'une pièce climatisée vers l'extérieur, les composants 12 et le couvercle 20 restent froids afin que l'humidité se condense sur les composants 12 et/ou le couvercle 20. Les composants 12 2907632 2 et/ou le couvercle 20 peuvent être endommagés en raison de l'humidité. Deuxièmement, le logement 22, qui est un élément métallique en forme de coupelle, conserve l'humidité à 5 l'intérieur, et l'humidité met en péril l'isolation des composants 12 à partir du couvercle 20 et l'isolation des composants 12 les uns des aux autres. C'est pourquoi la performance du boîtier de système micro-électromécanique 10 est affectée. 10 Troisièmement, le boîtier de système micro-électromécanique 10 est encombrant pour contenir le couvercle 20. Quatrièmement, le procédé de fabrication en utilisant le couvercle 20 est différent des procédés 15 typiques de fabrication des circuits intégrés. De ce fait, la présente invention est destinée à parer aux ou au moins alléger les problèmes rencontrés dans l'art antérieur. Un boîtier de système micro-électromécanique 20 comprend un substrat, un groupe de composants, un matériau isolant et un blindage conducteur. Le substrat est composé d'une face supérieure et d'une face inférieure. Le groupe est monté sur la face supérieure du substrat. Le matériau isolant scelle le groupe et la 25 face supérieure du substrat, protégeant ainsi le groupe de l'humidité. Le blindage conducteur recouvre le matériau isolant, protégeant ainsi le groupe des interférences électromagnétiques. Un avantage du boîtier de système micro-30 électromécanique selon la présente invention est la protection du groupe de l'humidité. 2907632 3 Un autre avantage du boîtier de système micro-électromécanique selon la présente invention est la protection du groupe des interférences électromagnétiques. D'autres avantages et caractéristiques de la 5 présente invention deviendront apparents à partir de la description qui suit en faisant référence aux dessins. La présente invention va être décrite par le biais d'une illustration détaillée de deux modes de réalisation en faisant référence aux dessins. 10 La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un boîtier de système micro-électromécanique selon le premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un boîtier de système micro-électromécanique selon le 15 second mode de réalisation de la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe transversale de plusieurs boîtiers de système micro-électromécanique subissant un procédé d'encapsulation. En faisant référence à la figure 1, il est 20 illustré un boîtier de système micro-électromécanique 10 selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Le boîtier de système micro-électromécanique 10 comprend un substrat 20, un groupe 30 de composants montés sur le substrat 20, un matériau isolant 40 25 fourni sur le substrat 20 et le groupe 30 et un blindage conducteur 50 destiné à recouvrir le substrat 20 et le matériau isolant 40. Le substrat 20 est composé d'une face supérieure 21 et d'une face inférieure 22. La totalité du groupe 30, le matériau isolant 40 et le blindage conducteur 50 sont montés sur la surface supérieure 21 du substrat 20. 2907632 4 Des coussinets de soudure 23 sont formés sur la surface inférieure 22 du substrat 20 destiné à être monté sur une carte de circuits imprimés ou tout autre support. Par l'intermédiaire des coussinets de soudure 5 23, le substrat 20 est raccordé électriquement à une carte de circuits imprimés d'un dispositif électronique qui incorpore le boîtier de système micro-électromécanique 10. Le substrat 20 définit une ouverture de son 24 par l'intermédiaire de laquelle le 10 son est acheminé. Le groupe 30 comprend une pluralité de composants destinés à exécuter les fonctions du boîtier de système micro-électromécanique 10. De préférence, le groupe 30 comprend un microphone à système micro-électromécanique 15 31, un circuit intégré à application spécifique 32 (ASIC 32) et un élément passif 34. Le microphone à système micro-électromécanique 31 est monté sur la face supérieure 21 du substrat 20. Le microphone à système micro-électromécanique 30 comprend une membrane 311, 20 une chambre 312 et une plaque arrière perforée 313. La chambre 312 est en communication avec l'ouverture de son 24 et la membrane 311 est alignée avec l'ouverture de son 24. La membrane 311 et la plaque arrière perforée 313 forment un condensateur électrique. Le son 25 atteint et force la membrane 311 à se défléchir en réponse à la pression de celui-ci. Ainsi, la capacitance du microphone à système micro- électromécanique 30 varie. Un couvercle 33 est monté sur le microphone à 30 système micro-électromécanique 31 afin qu'une chambre 331 soit définie par le couvercle 33 et la membrane 311. 2907632 5 La chambre 331 permet les vibrations produites par la membrane 311. L'ASIC 32 est monté sur la surface supérieure 21 du substrat 20. L'ASIC 32 est raccordé électriquement 5 au substrat 20 par au moins un fil 321. D'un autre côté, l'ASIC 32 est raccordé électriquement au microphone à système micro-électromécanique 31 par au moins un fil 322. L'élément passif 34 est monté sur la face 10 supérieure 21 du substrat 20. L'élément passif 34 peut être un condensateur, une résistance ou une inductance. En cours d'utilisation, lors de la réception du son, le microphone à système micro-électromécanique 31 génère les changements de capacitance de celui-ci. Lors 15 de la réception des changements de capacitance, l'ASIC 32 produit des signaux électriques correspondant aux changements de capacitance. Les signaux électriques sont passés à travers l'élément passif 34 alors que les caractéristiques fondamentales de celui-ci ne sont pas 20 modifiées. Le matériau isolant 40 est fourni sur le groupe 30 et la surface supérieure 21 du substrat 20, scellant ainsi complètement le groupe 30. Spécifiquement, tous les éléments parmi le microphone à système micro- 25 électromécanique 31, l'ASIC 32 et l'élément passif 34 sont scellés par le matériau isolant 40. De ce fait, le groupe 30 est protégé de l'humidité qui endommagerait autrement le groupe 30. Le matériau isolant 40 est composé d'un mélange à 30 mouler généralement employé pendant l'encapsulation des circuits intégrés. Les dimensions, telles que 2907632 6 l'épaisseur et la surface, du matériau isolant 40 sont déterminées selon les dimensions souhaitées du boîtier de système micro-électromécanique 10. Le blindage conducteur 50 est monté sur le 5 matériau isolant 40. Le blindage conducteur 50 comprend un rebord 51 monté sur la face supérieure 21 du substrat 20. Le rebord 51 est directement raccordé électriquement à l'appareil électronique. Par conséquent, le blindage conducteur 50 protège le groupe 30 monté sur 10 la surface supérieure 21 du substrat 20 des interférences électromagnétiques. De préférence, le blindage conducteur 50 est fourni par pulvérisation cathodique sous vide. En faisant référence à la figure 2, il est 15 illustré un boîtier de système micro-électromécanique selon un second mode de réalisation de la présente invention. Le second mode de réalisation est similaire au premier mode de réalisation sauf qu'il définit une ouverture de son 332 à la place de l'ouverture de son 20 24. L'ouverture de son 332 est définie dans le blindage conducteur 50, le matériau isolant 40 et le couvercle 33. Ainsi, l'ouverture de son 332 est en communication avec la chambre 331. De ce fait, le son atteint la membrane 311 à travers la chambre 331 et l'ouverture de 25 son 332. Le son atteint et force la membrane 311 à se défléchir en réponse à la pression de celui-ci. Ainsi, la capacitance du microphone à système micro-électromécanique 30 varie. En faisant référence à la figure 3, il est 30 illustré plusieurs boîtiers de système micro- électromécanique pendant un procédé d'encapsulation de 2907632 7 type en tableau. Le boîtier de système micro-électromécanique selon l'invention est adapté pour une production en lots. Les groupes 30 sont montés sur les substrats 20. Puis, la liaison est réalisée. Le 5 matériau isolant 40 est fourni sur les groupes 30 et les substrats 20. Enfin, les blindages conducteurs 50 sont fournis sur le matériau isolant 40 et le substrat 20 par pulvérisation cathodique sous vide. Le procédé d'encapsulation de type en tableau est équivalent à ce 10 qui est typiquement utilisé pour produire des circuits intégrés. Enfin, les boîtiers de système micro-électromécanique 10 sont coupés les uns des autres. Le boîtier de système micro-électromécanique selon la présente invention affiche plusieurs avantages. 15 Premièrement, par le matériau isolant, les composants sont scellés et protégés de l'humidité qui serait autrement occasionnée par les changements de température. Deuxièmement, il peut être fabriqué aussi petit 20 que possible puisque les dimensions du matériau isolant sont régulées selon les divers besoins. Troisièmement, les composants sont protégés des interférences électromagnétiques par le blindage conducteur fourni sur le matériau isolant et raccordé à 25 l'appareil électronique qui incorpore le boîtier de système micro-électromécanique. La présente invention a été décrite par l'intermédiaire de l'illustration détaillée des modes de réalisation. L'hommes du métier peut dériver des 30 variations des modes de réalisation sans s'éloigner de la portée de la présente invention. De ce fait, les REVENDICATIONS 1. Boîtier de système micro-électromécanique (10) caractérisé en ce qu'il comprend : un substrat (20) comprenant une surface supérieure (21) et une surface inférieure (22) ; un groupe (30) de composants monté sur la surface supérieure du substrat ; un matériau isolant (40) destiné à sceller le groupe et la surface supérieure du substrat, protégeant ainsi le groupe de l'humidité ; et un blindage conducteur (50) destiné à recouvrir le matériau isolant, protégeant ainsi le groupe des interférences électromagnétiques. 2. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le groupe comprend un microphone à système micro-électromécanique (31) et un circuit intégré à application spécifique (32) raccordé électriquement au microphone à système micro-électromécanique. 3. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le microphone à système micro-électromécanique comprend une membrane (311) et une plaque arrière perforée (313) montée sur celle-ci et définit une chambre inférieure (312) en dessous de la membrane et une chambre supérieure (331) au-dessus de la membrane afin que les chambres inférieure et supérieure permettent les vibrations de la membrane. 4. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat 2907632 10 (20) définit une ouverture de son (24) en communication avec la chambre inférieure (312) afin que le son s'achemine vers la membrane à travers la chambre inférieure et l'ouverture de son. 5 5. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le microphone à système micro-électromécanique comprend un couvercle (33) monté sur la membrane (311) afin que la chambre supérieure soit définie par le couvercle et la membrane. 10 6. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couvercle, le blindage isolant et le blindage conducteur définissent une ouverture de son (332) en communication avec la chambre supérieure afin que le son s'achemine 15 vers la membrane à travers la chambre supérieure et l'ouverture de son. 7. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le blindage conducteur comprend un rebord (51) monté sur la surface 20 supérieure du substrat. 8. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rebord est raccordé électriquement à un appareil électronique qui incorpore le boîtier de système micro-électromécanique. 25 9. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat comprend une pluralité de coussinets de soudure (23) formés sur la surface inférieure de celui- ci pour raccorder électriquement le substrat à l'appareil électronique. 2907632 11 10. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le blindage conducteur est fourni par pulvérisation cathodique sous vide. 5 11. Boîtier de système micro-électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau isolant est composé d'un mélange à mouler.