FR2982852A1

FR2982852A1 - Boitier de microsysteme electromecanique et son procede de realisation

Info

Publication number: FR2982852A1
Application number: FR1261026A
Authority: FR
Inventors: Ricardo Ehrenpfordt; Mathias Bruendel; Andre Gerlach; Christina Leinenbach; Sonja Knies; Ando Feyh; Ulrike Scholz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-05-24
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: CN103130175A; CN103130175B; US8981499B2; DE102011086764A1; ITMI20121896A1; FR2982852B1; US20130126992A1

Abstract

Boîtier de puce MEMS (200) comprenant : une première et une seconde puce (1, 2) reliées par un premier élément de couplage pour former une première cavité entre les puces (1, 2), et une première couche de câblage périphérique en contact avec un substrat (15). Une puce comporte un élément de structure microélectromécanique (8) et un élément de cadre (9). L'autre puce comporte un circuit de commande (4) noyé dans la couche de masse coulée et qui commande l'élément.

Description

Domaine de l'invention L'invention se rapporte à un boîtier de microsystème élec- tromécanique et à son procédé de fabrication. Dans la description, les boîtiers sont appelés boîtiers MEMS ou plaquettes MEMS.

Etat de la technique Les puces à structure micro-électromécanique (puce MEMS ou encore appelée microsystème électromécanique) sont usuellement réalisées avec une puce de commande logée dans un boîtier commun. En particulier, les puces MEMS avec des composants acous- tiques tels que par exemple des micros ou des haut-parleurs sont adap- tées à la place réduite disponible dans les ensembles acoustiques. C'est pourquoi le volume avant et le volume arrière ainsi que les accès acoustiques à la membrane active sont le cas échéant parfaitement prévisibles avec des composants de puce transparents.

Un défi particulier dans la fabrication de puces (ou mi- crosystème) MEMS avec des éléments de haut-parleur en micro-électromécanique (haut-parleur MEMS) réside dans les dimensions ou la surface de la puce par rapport à celles des puces MEMS. Le document DE 10 2009 042 191 Al décrit un boîtier de puce encapsulé au niveau de la plaquette avec un composant MEMS et une puce ASIC. Le document US 7 550 828 B2 décrit un boîtier de semi- conducteur avec une puce à micro MEMS et une puce de commande installée sur un même substrat semi-conducteur.

Il existe un besoin de boîtier de puce MEMS ayant des composants à activité acoustique ainsi que pour leur puce de commande tenant compte des conditions acoustiques aux limites et de plus, assurant une protection mécanique suffisante des composants et des puces, même pour un faible encombrement, pour une fabrication plus avantageuse. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un boîtier de puce MEMS comprenant : - une première puce ayant une première surface et une seconde sur- face à l'opposé de la première surface, une seconde puce ayant une première surface et une seconde surface à l'opposé de la première surface, un premier élément de couplage reliant la première surface de la seconde puce à la première surface de la première puce pour for- mer une première cavité entre la première puce et la seconde puce, et une première couche de câblage périphérique appliquée sur la seconde surface de la seconde puce, cette couche réalisant le contact avec un substrat, dans lequel une puce du premier groupe formé par la première et la seconde puce comporte au moins un élément de structure micro-électromécanique réalisé sur la première surface de puce et un élément de cadre entre la première et la seconde surface supé- rieure de puce qui entoure l'élément de structure micro- électromécanique, et chaque autre puce du groupe formé par la première et la seconde puce comporte : * une couche de masse coulée, * un circuit de commande noyé dans la couche de masse coulée qui commande au moins un élément de structure micro-électromécanique, et * une troisième couche de câblage périphérique appliquée sur la première surface de puce.

Selon un autre développement, l'invention a pour objet un procédé pour réaliser un boîtier de puce MEMS, consistant à : coupler une première puce ayant une première surface et une seconde surface à l'opposé de la première surface avec une seconde puce ayant une première surface et une seconde surface à l'opposé de la première surface par un élément de couplage qui couple la première surface de la seconde puce à la première surface de la première puce pour réaliser une première cavité entre la première puce et la seconde puce, une puce du groupe formé par la première et la seconde puce ayant : * au moins un élément de structure micro-électromécanique réalisé sur la première surface de puce, et * un élément de cadre entre la première et la seconde surface de puce et qui entoure l'élément de structure micro- électromécanique, et chaque autre puce du groupe formé par la première et la seconde puce ayant : * une couche de masse coulée, * un circuit de commande intégré dans la couche de masse coulée et qui commande au moins un élément de structure micro-électromécanique, et * une troisième couche de câblage périphérique appliquée sur la première surface de puce. L'idée de l'invention consiste à développer un boîtier de puce ou de microsystème dont la capsule combinée se compose d'une puce MEMS et d'une puce de commande non encapsulée installées sur un substrat. Les liaisons électriques entre les deux puces et le substrat sont réalisées par des contacts traversants dans l'une des deux puces et des couches de câblage périphérique métallisées sur la surface de la puce. Les deux puces sont couplées par un élément de couplage pour former une cavité entre elles. Cette cavité constitue un élément de structure MEMS à activité acoustique, dans le volume acoustique frontal ou arrière. L'empilage des boîtiers de puce réduit avantageusement la surface d'encombrement du boîtier de puce par rapport à des struc- tures analogues installées côté contre côté. Suivant un autre développement, la réalisation des élé- ments à structure MEMS dans la puce est totalement indépendante du couplage électrique de la puce MEMS avec la puce de commande et/ou le substrat, indépendamment l'un de l'autre. Le traitement de l'élément de structure MEMS, fragile, peut se faire plus simplement et d'une manière plus adaptée à la mémoire MEMS. L'enveloppement des composants de la puce peut se faire au niveau de la puce, ce qui rend superflue toute autre étape de procé- dé compliquée et encombrante après la mise en place de la puce sur le substrat. Dès la fabrication de chaque puce, on économise de la matière car du fait de la puce fabriquée terminée au plan de la puce, on n'a plus besoin de marge par rapport au bord ou une réserve de place pour installer un autre composant de capsulage. La plupart des procédés de fabrication de puce, notam- ment l'installation de la couche de couverture, peuvent être appliqués avantageusement pour le système de procédé par lots, ce qui réduit le temps et permet une économie de fabrication. Les plans de liaison sont réalisés sans substrat et en général pratiquement sans revêtement complémentaire par une masse coulée de sorte que les contraintes thermomécaniques ne se répercutent pas ou pratiquement pas sur les puces.

Selon un mode de réalisation, la puce avec l'élément de structure micro-électromécanique comporte en outre une couche de couverture appliquée sur la seconde surface de puce sur l'élément de cadre et il y a au moins une seconde cavité entre la première couche de couverture et au moins un élément de structure micro- électromécanique. Selon un mode de réalisation, la puce avec l'élément de structure micro-électromécanique comporte en outre une seconde couche de câblage réalisée sur la première surface de puce. Selon un développement, la seconde puce comporte un contact électrique traversant passant au moins entre la première et la seconde surface de la puce. Selon un développement, la première surface de la se- conde puce et la première surface de la première puce ont une surface qui se correspond pour l'essentiel ce qui a l'avantage de réduire le cou- plage des dimensions à l'empilage de la première et de la seconde puce. En outre, il n'est pas nécessaire de prévoir des organes d'écartement supplémentaires. Selon un autre développement, le premier élément de couplage comporte un élément du groupe comprenant une matière de remplissage, un anneau de scellement en une matière de soudage, un contact FC tel que par exemple des colonnes de cuivre ou des bossages en or ou une combinaison de ces moyens. Cette solution a l'avantage que la cavité entre la première et la seconde couche sera réalisée de manière simple, économique et avec des caractéristiques de cavité pré- définies pour l'empilage des puces. Selon un autre développement, au moins un élément de structure micro-électromécanique a un élément de haut-parleur micro-électromécanique ou un élément de micro-électromécanique. D'une manière particulière, pour des composants à activité acoustique tels que des haut-parleurs MEMS, des réseaux de haut-parleur MEMS ou des micros MEMS, la topologie des boîtiers de puce selon l'invention permet d'avoir des cavités acoustiques et des accès réalisés de manière simple, économique, peu encombrants et souples au niveau des boîtiers. Selon un autre développement, la première couche de couverture est acoustiquement transparente, c'est-à-dire pratiquement perméable aux ondes sonores. Cela permet de développer avantageusement une cavité qui, d'une part, dispose d'un canal acoustique vers l'extérieur et est d'autre part, est protégée contre l'influence perturbatrice de l'environnement telle que l'introduction de particules, les con- traintes mécaniques ou des éléments analogues. Cela est particulièrement avantageux pour des éléments MEMS à activité acoustique tels que des membranes ou des composants MEMS mobiles. Selon un autre développement, la première couche de re- couvrement ou de couverture est couplée à au moins un élément de structure micro-électromécanique et développe un ensemble de se- condes cavités. Cela permet de créer des volumes acoustiques séparés avantageux pour la qualité sonore et la commande en particulier pour des réseaux de haut-parleurs MEMS. Selon un autre développement, une seconde couche de couverture est réalisée sur la première couche de couverture. Celle-ci peut être par exemple non transparente acoustiquement selon un mode de réalisation préférentiel et avoir de plus au moins un orifice traversant. Cela permet de choisir une seconde couche de couverture de forme stable qui protège encore mieux la puce MEMS contre les in- fluences mécaniques de l'extérieur.

Selon un autre développement, une troisième couche de couverture couvre la seconde surface de la puce avec le circuit de commande ou la surface du substrat. Ainsi, selon un développement préférentiel, dans la région de la seconde puce, le substrat aura un dégagement et la seconde puce aura au moins un orifice traversant. Ce- la permet avantageusement un accès acoustique du côté arrière de la puce MEMS à travers le substrat. Selon un développement du procédé, le substrat est cou- plé avec la première couche de câblage de la seconde surface supérieure de la seconde puce. Selon un autre développement du procédé, la puce avec l'élément de structure micro-électromécanique a une première couche de couverture sur l'élément de cadre et entre la première couche de couverture et au moins un élément de structure micro- électromécanique, il y a une seconde cavité. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents modes de réalisation d'un boîtier de microsystème électromécanique représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'une plaquette MEMS et d'une plaquette de commande selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 3 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 4 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 5 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 6 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 7 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 8 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 9 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 10 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 11 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 12 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 13 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 14 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 15 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 16 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 17 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 18 est une représentation schématique d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 19 est une représentation schématique d'un procédé de fabrication d'un boîtier MEMS correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 est une vue schématique d'une plaquette ou puce 1 d'un microsystème électromécanique (puce MEMS) et d'un composant de commande de puce 2. Le microsystème MEMS 1 comporte un ou plusieurs éléments de structure micro-électromécanique 8 (éléments MEMS). Les éléments MEMS 8 sont par exemple des éléments micro-électromécaniques de haut-parleur, des éléments micro-électroniques de micromécanique ou autres composants électro-micromécaniques. Les éléments MEMS 8 peuvent être réalisés dans une grille à deux di- mensions pour former un réseau de haut-parleurs MEMS à partir de pixels uniques. Les éléments MEMS 8 sont entourés d'un élément de cadre 9, par exemple en une matière coulée dans la masse ou une ma- tière moulée. Les microsystèmes MEMS 1 peuvent avoir un boîtier mou- lé au niveau de la plaquette, c'est-à-dire un boîtier fabriqué autour de la puce dans le plan de la plaquette. Les éléments MEMS 8 sont ainsi appliqués sur un support sacrificiel entouré d'une masse coulée qui durcit et l'ensemble est enlevé du support sacrificiel sous la forme d'une pla- in guette coulée. Ensuite, on peut continuer le travail sur la plaquette en masse coulée pour avoir une « plaquette reconfigurée », notamment en la divisant en des plaquettes correspondantes, par exemple celles d'une puce ou microsystème MEMS 1. Le microsystème MEMS 1 a une première surface de puce 15 tournée vers le haut selon la figure 1 et dans laquelle il y a des éléments MEMS 8. La première surface de puce peut comporter par exemple une couche de câblage périphérique ou une couche de métallisation 10 pour former les contacts électriques avec les éléments MEMS 8. La seconde surface de la puce, à l'opposé de la première surface, peut être une sur- 20 face ouverte du microsystème MEMS 1, c'est-à-dire que les éléments MEMS 8 sont librement accessibles à partir de l'extérieur. Le composant de commande de puce 2 peut être une puce sans boîtier, c'est-à-dire une puce 2 en une matière avec une masse coulée ou moulée 3 résultant d'un procédé de réalisation de bol- 25 tier moulé au niveau de la plaquette. Le circuit de commande 4 est inté- gré dans la couche 3 de la masse moulée, par exemple dans la couche médiane de la couche de la masse coulée 3. La couche de la masse coulée 3 a pratiquement la même épaisseur que le circuit de commande 4 de sorte que la couche 3 a la même surface de plaquette que le circuit 30 de commande 4. La première surface du microcircuit tournée vers le bas à la figure 1 comporte la première couche de câblage ou couche métallisée 6a. La seconde surface de microcircuit opposée à la première surface de microcircuit aura une seconde couche de câblage ou couche de métallisation 6b. La seconde surface supérieure peut avoir en plus des patins de contact 7b pour le branchement électrique des composants du microcircuit de commande 2 et du substrat situé en dessous. Le circuit de commande 4 peut lui-même être intégré dans un microcircuit de commande ayant par exemple un ou plusieurs contacts traversants 5 reliant électriquement la première couche de mé- tallisation 6a sur la première surface du microcircuit avec la seconde couche de métallisation 6b sur la seconde surface de microcircuit. La figure 2 est une représentation schématique d'un boi- tier MEMS 100. Pour réaliser le boîtier MEMS 100, la première surface de microcircuit est couplée par au moins un élément de couplage 13 à la première surface d'un composant de microcircuit de commande 2. L'élément de couplage 13 est par exemple la matière de remplissage entourant les contacts de soudure 14 entre la couche de câblage 10 du microcircuit MEMS 1 et la couche de câblage 6a du composant de mi- crosystème de commande 2. L'élément de couplage 13 est installé pour former une cavité 12b entre la puce MEMS 1 et le composant de puce de commande 2. La matière de remplissage peut être par exemple une colle époxyde. Les contacts de soudure 14 peuvent être des perles de soudure, des billes de soudure, des bossages ou des colonnes de cuivre, des colonnes de cuivre de forme cylindrique avec des capuchons en soudure. L'élément de couplage peut également avoir des contacts FC tels que par exemple des colonnes de cuivre ou des bossages en or. La surface de la puce MEMS 1 non tournée vers le composant de puce de commande 2 comporte une couche de couverture 11 reliée à l'élément formant le cadre 9 et créant la cavité 12a entre les éléments MEMS 8 et la couche de recouvrement 11. La cavité 12a convient notamment pour des éléments de haut-parleur MEMS 8, pour créer une cavité 12a ayant une activité acoustique. La couche de recouvrement 11 peut être acoustiquement transparente, c'est-à-dire être perméable au développement des ondes sonores ou être pratiquement perméable à ces ondes. La couche de recouvrement ou de couverture 11 peut être par exemple un film en Mylar (®) ou en Hostaphan (®), une grille métallique fine, une grille en matière plastique, une couche de filtrage ou une couche analogue. La couche de couverture 11 est par exemple appliquée par laminage dans un procédé par lots sur les puces MEMS 11 ou encore être collée ou être fusionnée. Comme le montre schématiquement la figure 3, le boîtier de puce MEMS 100 selon la figure 2 est appliqué sur le substrat 15.

Pour cela, la surface des composants de la puce de commande 2, à l'opposé de la puce MEMS 1, a au niveau des patins de contact 7b, des contacts de soudure 16 tels que par exemple des perles de soudure, des billes de soudure, des bossages ou des colonnes en cuivre, pour coupler électriquement la couche de câblage périphérique 6b des composants de puce de commande 2 à une métallisation (non représentée) du substrat 15. Le substrat 15 peut ainsi comporter par exemple une plaque de circuit PCB, de substrat LGA, de substrat BGA, de substrat PGA ou une couche de support analogue. La puce MEMS 1, les composants de puce de commande 2 ainsi que le substrat 15 constituent un boîtier de puce MEMS 200 ayant les dimensions latérales de l'une des puces 1 ou 2. Pour cela, il est avantageux de former de manière analogue la puce MEMS 1 et les composants de puce de commande 2 dans la surface de la puce, c'est-à-dire que les surfaces des puces respectives 1 ou 2 sont identiques ou pratiquement identiques. Cela permet de créer un boîtier à l'échelle de la puce (boîtier CSP) qui n'a qu'un faible encombrement latéral et dont le couplage dimensionnel entre la puce MEMS 1 et les composants de puce de commande 2 est simplifié grâce à l'agrandissement de la surface de puce des composants de la puce de commande 2 par la couche de la masse coulée 3. La couche de couverture 11 rend inutile tout en- capsulage supplémentaire du boîtier de puce MEMS 200, en particulier du fait que la cavité 12b est déjà fermée de manière acoustique par les deux puces 1 et 2 ainsi que par l'élément de couplage 14. Les figures 4 à 16 montrent des représentations schéma- tiques d'exemples de réalisation possibles de boîtiers de puce MEMS 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500. Les variantes de réalisation et les caractéristiques de réalisation particulières peuvent être combinées entre les différents boîtiers ou être modifiées. Les boîtiers de puce MEMS présentés ont en commun le cou- plage de la puce MEMS 1 aux composants de puce de commande 2 et à la surface de la puce et en ce que le composant de commande 2 de la puce est couplé par des contacts soudés 16 au substrat 15 comme cela est représenté schématiquement à la figure 3 et sera décrit de manière plus détaillée ci-après. La description suivante se limite aux différentes caractéristiques des boîtiers de puce. Pour augmenter la solidité de la liaison, on entoure par- tiellement les éléments MEMS 8 par des parties en saillie de matière coulée 9a, par exemple dans les boîtiers MEMS 300. La surface terminant l'élément de cadre 9 avec les élé- ments MEMS 8 à la surface de la puce permet, dans le boîtier de micro- circuit MEMS 400, d'installer la couche de couverture 11 pour être reliée aux éléments MEMS 8 ou des parties des éléments MEMS 8. Cela permet de développer différentes cavités 12c entre les différents éléments MEMS 8, par exemple des pixels de haut-parleur MEMS d'un ré- seau de haut-parleurs MEMS. Si la couche de couverture 11 est acoustiquement transparente, cela améliore la commande et la qualité sonore du réseau de haut-parleurs MEMS. Le boîtier MEMS 500 permet en outre d'installer les con- tacts traversants 5 non pas dans la puce de commande 4 mais dans la couche de matière coulée 3. Pour le boîtier de microsystème MEMS 600, comme éléments de couplage, au lieu de la matière de remplissage 14, on utilise des anneaux de scellement 17, par exemple en soudure. Cela permet de réaliser une fermeture acoustiquement plus étanche de la cavité 12b comme terminaison autour de la surface des éléments MEMS 8. Il est avantageux que les anneaux de scellement 17 aient une caractéristique de mouillage moindre au fluage. Cela permet d'améliorer les propriétés acoustiques de la cavité 12b. Les anneaux de scellement 17 peuvent être installés par exemple à l'extérieur des contacts de soudage 14.

Dans le boîtier de puce MEMS 700, l'élément de cadre 8a et les éléments MEMS 8 sont en une seule pièce, par exemple en une matière semi-conductrice à structure micromécanique, par exemple en silicium. Cette solution est avantageuse pour la fabrication car il n'y a plus de tension ou contrainte thermomécanique à la frontière entre la masse coulée et les éléments MEMS 8.

Les boîtiers de puce MEMS 800-1100 des figures 9 à 12 ont chacun des couches de couverture ou de recouvrement 9b sur la surface de la puce à l'opposé des composants de la puce de commande 2. Ces autres couches de couverture 9b sont par exemple réalisées dans la même masse coulée que l'élément de cadre 9 ou en matière plastique. La couche de recouvrement 9b peut ainsi former un couvercle de forme mécaniquement stable ayant un ou plusieurs orifices traversants 18a. Les orifices traversants 18a assurent l'accès acoustique ou réalisent le canal avec la cavité 12a ou les cavités 12c situées en dessous. La se- conde couche de couverture 9b peut être installée sur ou sous la pre- mière couche de couverture 11 ou être collée, laminée, fixée par fusion ou soudée sur la première couche de couverture 11 ou les éléments de cadre 9. La première couche de couverture 11 servira de son côté de couche d'accrochage ou pour compenser les tolérances.

Les boîtiers de puce MEMS 1200-1500 des figures 13 à 16 ont une couche de masse coulée 3 des composants de puce de commande 2 au-dessus d'un ou plusieurs orifices traversants 18b qui créent l'accès acoustique à la cavité 12b. Cela est par exemple avantageux si la couche de couverture 9c est étanche acoustiquement sur la surface supérieure opposée, c'est-à-dire si elle est imperméable ou pra- tiquement imperméable aux ondes sonores. La couche de couverture 9c de la surface supérieure de la puce à l'opposé des composants de puce de commande 3 est acoustiquement étanche, c'est-à-dire imperméable ou pratiquement imperméable aux ondes sonores. La couche de couver- ture 9c peut avoir un couvercle total, par exemple en une masse coulée ou en matière plastique. Cela permet de sceller la cavité 12a ou les cavités 12c de manière étanche du point de vue acoustique. La couche de la masse coulée 3 peut également avoir dif- férents composants de couche 3a laissant entre eux des passages acoustiques 18b vers la cavité 12b. En même temps, le substrat 15 peut comporter une ouverture par laquelle les passages acoustiques 18b sont reliés à l'extérieur. Le boîtier de puce MEMS 1300 comporte par exemple une troisième couche de couverture 19 installée à la surface du composant de puce de commande 2 à l'opposé de la couche MEMS 1 comme fenêtre acoustique. En variante, le boîtier de puce MEMS 1400 a une troisième couche de couverture 19 sur le côté inférieur du substrat 15 et sceller de manière acoustique la cavité 12b définie par le substrat 15, les composants de puce de commande 2 et la face inférieure de la puce MEMS 1, par des anneaux de scellement 17 entre les composants de puce de commande 2 et le substrat 15. Les anneaux de scellement 17 du boîtier MEMS 1400 correspondent aux anneaux de scellement 17 décrits ci-dessus en liaison avec le boîtier de puce MEMS 600. Les éléments de haut-parleurs MEMS d'un réseau de haut-parleurs MEMS 8 comme celui correspondant au boîtier de puce MEMS 1500 appliquent avantageusement le couvercle étanche de ma- nière acoustique 9c directement en liaison avec les éléments MEMS 8 pour former des cavités séparées 12c. La figure 17 est une vue schématique d'un boîtier de puce MEMS 1600 qui se distingue des autres boîtiers de puce MEMS des figures 1 à 16 principalement en ce qu'à la place des composants de puce de commande 2, on a couplé la puce MEMS 1 au substrat 15 par des contacts soudés 16. Ainsi, les composants de puce de commande 2 n'ont plus de contacts traversants 5. Au lieu de cela, l'élément de cadre 9 forme les contacts traversants 5a à travers la puce MEMS 1 réalisant un contact électrique avec la couche de métallisation 6a des compo- sants de puce de commande 2. Le substrat 15 a une ouverture réalisant un accès acoustique à la couche de couverture 11 et qui, dans le cas des éléments de haut-parleur MEMS 8, est par exemple acoustiquement transparente.

La figure 18 est une représentation schématique d'un boîtier de puce MEMS 1700 qui se distingue des autres boîtiers de puce MEMS des figures 1 à 16 principalement en ce que l'élément MEMS 8 est un unique élément de micro MEMS 8b relié acoustiquement à l'extérieur par un orifice traversant réalisé dans la couche de couverture 9b. La puce de commande 4a du composant de puce de commande 2a commande de manière appropriée l'élément de micro MEMS 8b. Il est clair que les variantes et exemples de réalisation décrits en liaison avec les figures 1 à 17 peuvent s'appliquer dans les mêmes conditions au boîtier de puce MEMS 1700 de la figure 18.

La figure 19 montre schématiquement un procédé 1800 pour réaliser un boîtier de puce MEMS, en particulier un boîtier de puce MEMS 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700. Le procédé 1800 comprend comme première étape 21, le couplage d'une première puce ayant une première surface de puce et une seconde surface de puce à l'opposé de la première surface de puce, avec une seconde puce ayant une première surface de puce, une seconde surface de puce à l'opposé de la première surface de puce et au moins un contact traversant électrique entre la première et la seconde surface de puce par lequel un élément de cou- plage reliant la première surface de la seconde puce à la première surface de la première puce pour former une première cavité entre la première puce et la seconde puce. Dans la seconde étape 22, on effectue le couplage d'une première couche de câblage appliquée sur la seconde surface de la première puce avec un substrat. La puce telle que la pre- mière et la seconde puce comporte au moins un élément de structure micro-électromécanique réalisé sur sa première surface, une seconde couche de câblage sur la première surface, un élément de cadre entre la première et la seconde surface de puce qui entoure l'élément de struc- ture micro-électromécanique et une première couche de couverture ap- pliquée sur la seconde surface de la puce sur l'élément de cadre. Entre la première couche de couverture et au moins un élément de structure micro-électromécanique, il est prévu au moins une seconde cavité. L'autre puce, du groupe constitué par la première et la seconde puce, a une couche de masse coulée, un circuit de commande noyé dans la couche de masse coulée et qui commande au moins un élément de structure micro-électromécanique ainsi qu'une troisième couche de câblage appliquée sur la première surface de puce.30 NOMENCLATURE 1 Puce/microsystème électromécanique (puce MEMS) 2b Composant de puce de commande 3 Couche de masse coulée 4 Circuit de commande 4a Puce de commande 6a Couche de câblage/couche de câblage périphérique/couche de métallisation 6b Couche de câblage/couche de câblage périphérique/couche de métallisation 7b Patin de contact 8 Réseau de haut-parleurs MEMS/élément MEMS 8b Elément de micro MEMS 9 Elément de cadre 9b Couche de couverture 9c Couche de couverture 10 Couche de métallisation 11 Couche de couverture 12a Cavité 12b Cavité 12c Cavité 13 Elément de couplage 14 Contact par soudure 15 Substrat 16 Contact par soudure 17 Anneau de scellement 18b Orifice traversant 19 Couche de couverture 21 Première étape du procédé 22 Seconde étape du procédé 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 Boîtiers de puce MEMS

Claims

REVENDICATIONS1°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) comprenant : une première puce (1,
2) ayant une première surface et une se- conde surface à l'opposé de la première surface, une seconde puce (1, 2) ayant une première surface et une seconde surface à l'opposé de la première surface, un premier élément de couplage (13, 17) reliant la première surface de la seconde puce (1, 2) à la première surface de la première puce (1, 2) pour former une première cavité (12b) entre la première puce (1, 2) et la seconde puce (1, 2), et une première couche de câblage périphérique (6b) appliquée sur la seconde surface de la seconde puce (1, 2), cette couche réalisant le contact avec un substrat (15), dans lequel une puce du premier groupe formé par la première et la seconde puce (1, 2) comporte au moins un élément de structure micro-électromécanique (8) réalisé sur la première surface de puce et un élément de cadre (9) entre la première et la seconde surface supé- rieure de puce qui entoure l'élément de structure micro- électromécanique (8), et chaque fois l'autre puce du groupe formé par la première et la seconde puce (1, 2) comporte * une couche de masse coulée (3), * un circuit de commande (4) noyé dans la couche de masse coulée (3) et qui commande au moins un élément de structure micro-électromécanique (8), et * une troisième couche de câblage périphérique (6a) appliquée sur la première surface de puce. 2°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon la revendication 1, caractérisé en ce quela puce avec l'élément de structure de micro-électromécanique (8) comporte en outre une première couche de couverture (11) appliquée sur l'élément de cadre (9) de la seconde surface de couche, ainsi qu'une seconde couche de câblage périphérique (10) réalisée sur la première sur- face de puce, et entre la première couche de couverture (11) et au moins un élément de structure micro-électromécanique (8), on a au moins formé une seconde cavité (12, 12c).
3°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface de la seconde puce (1, 2) et la première surface de la première puce (1, 2) ont pratiquement une surface identique, et la seconde puce (1, 2) a au moins un contact électrique traversant (5, 5a) entre sa première et sa seconde surface de puce.
4°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le premier élément de couplage (13, 17) comporte un élément du groupe formé par une matière (13) de remplissage, une colle d'un anneau de scellement (17) en soudure, des contacts FC ou des combinaisons de ces moyens.
5°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu' au moins un élément de structure micro-électromécanique (8) comporte un élément de haut-parleur micro-électromécanique ou un élément de micro-électromécanique.356°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première couche de couverture (11) est transparente du point de vue acoustique. 7°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon l'une des re- vendications 2 et 6, caractérisé en ce que la première couche de recouvrement (11) est couplée à au moins un élément de structure micro-électromécanique (8) et la première couche de couverture (11) forme un ensemble de seconde cavité (12c). 8°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon l'une des revendications 2, 6 et 7, caractérisé en ce qu' il comporte en outre une seconde couche de couverture (9b) installée sur la première couche de couverture (11). 9°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon la revendica- tion 8, caractérisé en ce que la seconde couche de couverture (9b) n'est pas acoustiquement transparente et la seconde couche de couverture (9b) comporte au moins un orifice traversant (18a). 10°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un substrat (15) couplé à la première couche de câblage périphérique (6b), et une troisième couche de couverture (19) appliquée sur la seconde surface de la puce avec le circuit de commande (4) ou sur la surface du substrat (15). 11°) Boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700) selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans la région de la seconde puce (1, 2), le substrat (15) a une ouverture et la seconde puce (1, 2) a au moins un orifice traversant (18b). 12°) Procédé (1800) pour réaliser un boîtier de puce MEMS (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700), avec l'étape suivante : coupler (21) une première puce (1, 2) ayant une première surface et une seconde surface à l'opposé de la première surface avec une seconde puce (1, 2) ayant une première surface et une seconde sur- face à l'opposé de la première surface par un élément de couplage (13, 17) qui couple la première surface de la seconde puce (1, 2) à la première surface de la première puce (1, 2) pour réaliser une première cavité (12b) entre la première puce (1, 2) et la seconde puce (1, 2), une puce du groupe formé par la première et la se- conde puce (1, 2) ayant * au moins un élément de structure micro-électromécanique (8) réalisé sur la première surface de puce, et * un élément de cadre (9) entre la première et la seconde surface de puce et qui entoure l'élément de structure micro- électromécanique (8), et chaque fois l'autre puce du groupe formé par la première et la seconde puce (1, 2) ayant * une couche de masse coulée (3),* un circuit de commande (4) intégré dans la couche de masse coulée (3) et qui commande au moins un élément de structure micro-électromécanique (8), et * une troisième couche de câblage périphérique (6a) appliquée sur la première surface de puce. 13°) Procédé (1800) selon la revendication 12, caractérisé en outre par l'étape consistant à coupler (22) une première couche de câblage périphérique (6b) appliquée sur la seconde surface supérieure de la seconde puce (1, 2) avec un substrat (15). 14°) Procédé (1800) selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que la puce avec l'élément de structure micro-électromécanique (8) com- porte en outre une première couche de couverture appliquée sur la se- conde surface de la puce sur l'élément de cadre (9), et entre la première couche de couverture (11) et au moins un élément de structure micro-électromécanique (11), il y a au moins une seconde cavité (12a, 12c).20