FR3056978B1 - Capteur de pression, en particulier microphone a agencement ameliore - Google Patents

Capteur de pression, en particulier microphone a agencement ameliore Download PDF

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Abstract

Système électromécanique capteur de pression, en particulier de type microphone comportant : - un transducteur électromécanique, - des moyens de traitement de signaux, - un substrat (1) d'accueil d'au moins un support (20, 30) du transducteur électromécanique et/ou des moyens de traitement de signaux, - un capot de protection (40) agencé sur la face supérieure (3) du substrat (1), - le support (20, 30) du transducteur électromécanique et/ou des moyens de traitement de signaux étant logé dans au moins une cavité placée en face inférieure du substrat.

Description

CAPTEUR DE PRESSION, EN PARTICULIER MICROPHONE A AGENCEMENT AMELIOREDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR
La présente demande se rapporte au domaine des systèmes électro-mécaniques, et plus particulièrement à celui des systèmes capteurs de pression etavantageusement des microphones dotés d'au moins un composant électro-mécaniqueMEMS (pour "microelectromechanical Systems" selon la terminologie anglo-saxonne)et/ou NEMS (NEMS pour "nano-electromechanical Systems").
Le composant MEMS et/ou NEMS d'un capteur de pression etnotamment d'un microphone comporte un élément sensible, typiquement sous formed'une membrane oscillante, se déformant sous l'effet d'un différentiel de pression entreses deux faces. La membrane se déforme généralement dans une direction hors-plan, i.e.perpendiculairement au plan principal du composant électromécanique. Dans un capteurde pression de type microphone, une mise en mouvement provoquée par une onde sonoreentrante est traduite par un signal électrique, par exemple un signal dû à un changementde capacité entre une électrode fixe et une électrode mobile fixée sur la membrane ouformée par la membrane.
Le composant électro-mécanique est généralement associé et connectéà un composant électronique tel qu'une puce ou un ASIC (acronyme de l'anglais« Application-Specific Integrated Circuit », littéralement «circuit intégré propre à uneapplication ») doté de moyens de traitement de signaux issus du composant électro-mécanique. Le composant électronique et le composant électro-mécanique sonttypiquement disposés sur un substrat d'assemblage et placés dans une enceinte forméepar le substrat d'assemblage et un capot de protection. Le substrat d'assemblage peutcomporter des connexions et être amené à être reporté sur une carte électronique.
Pour des raisons de coût et d'encombrement, on cherche à rendre lescapteurs de pression ou microphones de moins en moins volumineux.
Par ailleurs, un facteur important de la performance de tels systèmes estle volume de la chambre arrière qui désigne le volume dans l'enceinte situé derrière ou ducôté de la face arrière de la membrane, c'est-à-dire du côté de la face opposée à celle,appelée face avant, contre laquelle une onde sonore pénétrant par le port d'entréeparvient en premier. Ce volume de la chambre arrière ou « volume arrière » représente unvolume de compensation lorsque la membrane oscille. On cherche généralement àmaximiser ce volume arrière afin d'augmenter les performances du microphonenotamment en termes de rapport signal sur bruit et de réponse en basse fréquence. Oncherche généralement dans le même temps à minimiser un autre volume du système,appelé « volume de chambre avant » ou « volume avant » et situé à l'opposé du volumearrière par rapport à l'élément sensible.
Le document US 9 264 815 B2 prévoit un système formant microphonedans lequel, pour réduire l'encombrement, un ASIC est disposé dans une cavité située ducôté de la face supérieure d'un substrat d'assemblage tandis que le composant électro-mécanique est disposé au-dessus de l'ASIC. Dans un tel système, le port d'entrée des ondesacoustiques est une ouverture pratiquée dans un capot, ce capot étant disposé sur la facesupérieure du substrat. Du fait de la présence de l'ASIC dans la cavité, un tel système a unvolume de chambre arrière réduit, ce qui peut nuire à ses performances.
Dans le document US 2015/0189443 Al, une solution alternative à laproblématique d'encombrement, consiste à placer le composant électromécanique dansune cavité située du côté de la face supérieure du substrat d'assemblage, tandis que l'ASICest empilé sur le composant électromécanique. Dans un tel système, le port d'entrée desondes acoustiques est alors une ouverture pratiquée en face inférieure du substrat et quicommunique avec la cavité, le volume de chambre avant, qui peut être source derésonance parasite reste relativement important. De plus, du fait de la présence de l'ASICdans la chambre arrière , un tel système a un volume de chambre arrière réduit, ce qui peutnuire également à ses performances. Par ailleurs, un tel système n'est pas adapté à uneconfiguration dans laquelle le capot sert de port d'entrée aux ondes acoustiques.
Il se pose le problème de trouver une nouvelle structure de capteur depression améliorée vis-à-vis d'inconvénient(s) mentionné(s) ci-dessus et en particulier àvolume de chambre arrière augmentée pour un volume donné de capteur de pression.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Un mode de réalisation de la présente invention prévoit un systèmeélectromécanique capteur de pression comportant : - un transducteur électromécanique doté d'un élément sensible apte àse déplacer sous l'effet d'une différence de pression entre ses faces, - des moyens de traitement de signaux, pour le traitement des signauxrésultant d'un déplacement de l'élément sensible, - un substrat d'accueil d'au moins un support du transducteurélectromécanique et/ou des moyens de traitement de signaux, le substrat ayant une facesupérieure et une face inférieure opposée à la face supérieure, la face inférieure étantdotée d'au moins une zone conductrice apte à être connectée avec une carte électroniquele substrat comportant en outre une ouverture traversant son épaisseur, l'ouverturecomprenant un premier trou débouchant au niveau de la face supérieure du substrat etdans le prolongement du premier trou une première cavité débouchant au niveau de laface inférieure du substrat, la première cavité ayant une largeur supérieure à celle dupremier trou de manière à former un épaulement, le support du transducteurélectromécanique et/ou des moyens de traitement de signaux étant logé dans la premièrecavité de sorte qu'une région d'une face avant du support prend appui sur une zone d'appuide l'épaulement.
Dans un cas où le transducteur est intégré audit support, la premièrecavité peut former un port d'entrée d'ondes acoustiques.
Dans un autre cas où les moyens de traitement de signaux sont intégrésaudit support et où le transducteur électromécanique est intégré à un autre supportdisposé sur la face supérieure du substrat, l'agencement du système peut être tel que lepremier trou est obturé par ledit support, tandis que le capot comporte une ouvertureformant un port d'entrée d'ondes acoustiques. Avantageusement, un deuxième trou distinct du premier trou se trouve dans le prolongement de la première cavité. Le supportpeut être alors connecté au substrat par l'intermédiaire d'un fil conducteur traversant ledeuxième trou.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne en particulier unsystème électromécanique capteur de pression comportant : - une première structure comportant un transducteurélectromécanique doté d'un élément sensible apte à se déplacer sous l'effet d'unedifférence de pression entre ses faces, - une deuxième structure comportant des moyens de traitement designaux, pour le traitement des signaux résultant d'un déplacement de l'élément sensible, - un substrat d'accueil de la première structure et de la deuxièmestructure, le substrat comportant une face supérieure et une face inférieure opposée à laface supérieure, la première structure et la deuxième structure étant disposées dans uneou plusieurs cavité(s) formée(s) dans le substrat et débouchant au niveau d'au moins unedes faces du substrat, la face inférieure étant dotée d'au moins une zone conductrice deconnexion, une première cavité parmi lesdites cavités dans laquelle la premièrestructure est disposée débouchant en face arrière du substrat, ladite première cavitécommunicant avec un premier trou traversant le substrat entre ladite première cavité et laface supérieure du substrat, la cavité ayant une largeur supérieure à celle dudit premiertrou de manière à former un épaulement, une face avant de la première structure prenantappui sur une zone d'appui de l'épaulement.
Un tel système peut former un microphone ou être intégré à unmicrophone. Un tel agencement du support permet un gain en compacité.
Le système électromécanique peut être doté d'un capot de protectionagencé sur la face supérieure du substrat.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le système peut comprendre unestructure de connexion entre la zone conductrice située sur la face inférieure du substratet une zone conductrice d'un support de la première structure, la structure de connexion comprenant au moins un élément conducteur traversant le substrat. Un tel agencementde la structure de connexion permet également un gain en compacité du système.
Selon un mode de réalisation, la structure de connexion comprend un filconducteur traversant le premier trou reliant une zone conductrice située sur la facesupérieure du substrat et une zone conductrice du support de la première structure.
Selon un autre mode de réalisation de la structure de connexion,l'élément conducteur traverse le substrat et a une forme recourbée, l'élément conducteurétant agencé de sorte à connecter la zone d'appui de l’épaulement et ladite zoneconductrice située sur la face inférieure du substrat. Un tel agencement permet de faire ensorte que la structure de connexion ne vienne pas encombrer un volume utile d'uneenceinte située entre le capot et le substrat.
Selon une possibilité de mise en œuvre, le transducteur électro-mécanique est intégré à un support et l'élément sensible est disposé du côté de la faceavant de ce support. Un tel agencement de l'élément sensible par rapport à l’épaulementpermet d'avoir une chambre arrière avec un volume important.
Selon une possibilité d'agencement des moyens de traitement designaux, ceux-ci peuvent être intégrés au même support que le transducteur.
Selon une autre possibilité d'agencement, le transducteurélectromécanique est intégré à un premier support les moyens de traitement de signauxsont intégrés à un deuxième support distinct du premier support.
Dans ce cas, le deuxième support peut être avantageusement disposédans une deuxième cavité débouchant au niveau de la face inférieure du substrat, ladeuxième cavité communicant avec un deuxième trou, le deuxième trou ayant une largeurinférieure à celle de la deuxième cavité et débouchant au niveau de la face supérieure dusubstrat. Avec un tel agencement, on réduit davantage l'encombrement tout enpermettant d'obtenir un volume de la chambre arrière plus important.
En variante, les moyens de traitement de signaux sont intégrés à undeuxième support disposé dans une autre cavité distincte de la première cavité, cette autrecavité débouchant au niveau de la face supérieure du substrat. Un tel agencement permet un gain en compacité et s'adapte à une configuration dans laquelle le port d'entrée desondes acoustiques est situé au niveau du capot.
Lorsque le transducteur est intégré à un premier support et les moyensde traitement de signaux sont intégré à un deuxième support, le premier support peut êtreconnecté à une face avant du deuxième support par l'intermédiaire d'un fil conducteurtraversant le premier trou. Le deuxième support peut être connecté au substrat parl'intermédiaire d'un autre fil conducteur.
Le deuxième support peut être doté d'un ou plusieurs élémentsconducteurs traversant pour permettre d'établir une connexion entre sa face avant et saface arrière. Dans ce cas, le fil conducteur reliant premier support et deuxième supportet/ou l'autre fil conducteur reliant le deuxième support au substrat peuvent être connectésrespectivement à un élément conducteur traversant le deuxième support.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la descriptiond'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, enfaisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un exemple de système électromécanique formantun microphone a agencement amélioré dans lequel un composant électromécaniqueMEMS et/ou NEMS est logé dans une cavité située sur la face inférieure d'un substratd'assemblage ; - la figure 2 illustre un autre exemple de mise en œuvre du système avecune structure de connexion à agencement compact entre le composant électromécaniqueet la face inférieure du substrat d'assemblage ; - la figure 3 illustre un autre exemple de mise en œuvre du système avecun composant électronique doté de moyens de traitement de signaux issus du composantMEMS et/ou NEMS, ce composant électronique étant logé dans une cavité du substratdistincte de celle dans laquelle se trouve le composant électromécanique ; - la figure 4 illustre une variante de mise en œuvre pour laquelle lecomposant électronique est muni de vias traversant pour permettre une prise de contactau niveau de sa face arrière située du côté de la face inférieure du substrat ; - la figure 5 illustre un autre exemple de mise en œuvre du systèmeélectro-mécanique dans lequel la chambre arrière s'étend dans un trou pratiqué dans lesubstrat et situé entre le composant électromécanique et le composant électronique, cedernier étant disposé dans une cavité située du côté de la face inférieure du substrat ; - la figure 6 illustre une variante d'agencement du système électro-mécanique dans laquelle le composant électronique est muni en face arrière de billesconductrices ; - la figure 7 illustre un autre exemple de mise en œuvre du systèmeélectro-mécanique dans lequel le composant électromécanique est disposé dans une cavitésituée du côté de la face inférieure du substrat tandis que le composant électronique estagencé dans une cavité située du côté de la face supérieure du substrat ; - la figure 8 illustre un autre exemple de mise en œuvre du systèmeélectro-mécanique dans lequel le composant électromécanique et le composantélectronique sont agencés respectivement dans une cavité et dans une autre cavité situéesdu côté de la face inférieure du substrat, ces composants étant connectés au substrat parle biais de connexion du type de celles du mode de réalisation de la figure 2 ; - les figures 9A-9E illustrent un exemple de procédé de fabrication d'unsystème électro-mécanique capteur de pression mis en œuvre suivant un mode deréalisation de la présente invention;
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figuresportent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure àl'autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pasnécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
En outre, dans la description ci-après, des termes qui dépendent del'orientation de la structure comme par exemple « supérieure », « inférieure », « sous », « sur », s'appliquent en considérant que la structure est orientée de la façon illustrée dansles figures.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Un exemple de système électromécanique formant un microphonedestiné à convertir des variations de pression en variations de signal électrique est illustrésur la figure 1.
Le système électromécanique comprend un substrat 1 d'assemblage quipeut être à base de matériau(x) polymère(s) éventuellement chargé ou à base de matériaucéramique ou de matériau semi-conducteur tel que du silicium. L'épaisseur du substrat 1(dimension mesurée dans une direction orthogonalement au plan principal du substrat 1et parallèlement à l'axe z du repère orthogonal [O;x;y;z]) peut être comprise entre100 pm et 700 pm. Par « plan principal » on entend un plan passant par le substrat etparallèle au plan [O ;x ;y].
Au niveau d'une de ses faces appelée « face inférieure » 5, le substrat 1d'assemblage comporte un renfoncement 12 ou une cavité 12, dans le prolongement delaquelle est prévu un trou 13 débouchant au niveau d'une face supérieure 3 du substrat 1,c'est-à-dire la face opposée à la face inférieure 5. La cavité 12 est prévue avec une largeurWi supérieure à celle W2 du trou 13 de sorte à former un épaulement. Les largeurs WietW2sont des dimensions mesurées parallèlement au plan principal du substrat 1, autrementdit au plan [O ;x ;y ].
Un composant électromécanique 20 MEMS et/ou NEMS est disposé dansla cavité 12. Le composant électromécanique 20 de type MEMS et/ou NEMS logé dans lacavité 12 est sous forme d'un support, par exemple en silicium, et est doté d'un élémentsensible tel qu'une membrane 21 apte à vibrer sous l'effet d'ondes acoustiques. Lamembrane 21 est située du côté d'une face du support appelée « face avant » 23. Unerégion périphérique de la face avant 23 et qui se trouve autour de la membrane 21 prendappui sur une zone 15 dite « zone d'appui » du substrat 1 située au fond de la cavité 12 etformant une marche ou un épaulement. Dans cet exemple de réalisation, la cavité 12 sertde port d'entrée aux ondes acoustiques permettant de faire vibrer la membrane 21. Les ondes acoustiques pénètrent ainsi par la face arrière 25 du composant électromécanique20, c'est à dire la face du composant électromécanique 20 opposée à la face avant 23.
La cavité 12 et le trou 13 dans son prolongement forment ainsi uneouverture traversant l'épaisseur du substrat 1 et qui est au moins partiellement obturéepar la membrane 21 du composant électro-mécanique 20. Dans le prolongement du trou13, un volume situé du côté de la face avant du composant électromécanique 20 et dusubstrat 1 et délimitée par un capot 40, forme la chambre arrière du système capteur depression. Le capot 40 peut être par exemple en un matériau métallique, ou céramique, ouplastique, ou semi-conducteur tel que du silicium et disposé en face avant 3 du substrat 1de telle sorte à réaliser une enceinte 8 protectrice, le capot étant de préférence fermé etne comporte dans cet exemple pas d'ouverture. L'agencement du composant électro-mécanique 20 dans la cavité 12permet d'obtenir une chambre arrière de volume important dans lequel la membrane 21est destinée à osciller. L'agencement du composant électromécanique 20 est prévu depréférence de sorte à avoir un volume faible entre la face avant de la membrane 21 et laface inférieure 5 du substrat 1. Si besoin, le composant électromécanique 20 peut dépasserde la face inférieure du substrat 1.
Dans cet exemple de réalisation, le composant électromécanique 20 estconnecté électriquement au substrat 1 d'assemblage par le biais d'au moins un filconducteur 27 qui passe à travers le trou 13. Le fil conducteur 27 est recourbé et relie unezone conductrice 22 située en face avant 23 du composant 20 MEMS et/ou NEMS à unezone conductrice 14 de la face supérieure 3 du substrat 1. Pour permettre de relierélectriquement une zone conductrice 16 située sur la face inférieure 5 du substrat 1 à lazone conductrice 14 située du côté de sa face supérieure 3, le substrat 1 peut être dotéd'au moins un élément conducteur traversant 17, également appelé « via », qui s'étenddans l'épaisseur du substrat 1. Afin de faciliter un éventuel report et une connexion dusystème sur un autre dispositif tel qu'une carte électronique d'application, une ou plusieursbilles conductrices 19 ou billes de soudure peuvent être disposées sur la face inférieure 5du substrat 1, et en particulier sur des zone conductrices 16, par exemple sous forme deplots.
Une variante d'agencement illustrée sur la figure 2 prévoit une structured'interconnexion entre le substrat 1 et un composant électromécanique 20 plus robuste etd'encombrement réduit. Dans cet exemple, la structure d'interconnexion entre lecomposant électromécanique 20 et le substrat 1 s'étend essentiellement dans l'épaisseurdu substrat 1 et permet de relier électriquement la face inférieure 5 du substrat 1 à la faceavant 23 du composant électromécanique 20.
Une région 23a située en périphérie de la face avant du composant MEMS20 est conductrice, et est connectée, par l'intermédiaire d'une bille conductrice 52 à unezone conductrice 14' du substrat 1 située au fond de la cavité 12 au niveau de l'épaulement.
Pour relier électriquement le composant MEMS 20 à une zoneconductrice 16 située sur la face inférieure 5 du substrat 1, un élément conducteur 57traversant est prévu dans l'épaisseur du substrat 1. Cet élément conducteur 57 comporteune première portion conductrice 57a qui s'étend depuis la zone de connexion 16 dans unepremière direction réalisant un angle non-nul avec le plan principal du substrat 1, lapremière direction étant typiquement orthogonale au plan principal du substrat 1. Lapremière portion conductrice 57a est reliée à une deuxième portion conductrice 57b quis'étend dans une deuxième direction, typiquement parallèle au plan principal dusubstrat 1. Les portions 57a, 57b forment ainsi un angle ou un coude. La deuxième portionconductrice 57b s'étend vers le trou 13 et peut reliée à une troisième portion conductrice57c qui s'étend en direction du fond de la cavité 12 jusque vers la zone conductrice 14'située au niveau de l'épaulement. Dans l'exemple particulier de la figure 2, l'élémentconducteur 57 a ainsi une forme recourbée, en particulier une forme en U.
En variante de l'exemple qui vient d'être décrit, on peut égalementenvisager une portion conductrice affleurant au niveau de l'épaulement avec un élémentconducteur qui épouse un bord latéral du composant MEMS 20 et forme alors un L.
Dans l'un ou l'autre des exemples qui viennent d'être décrits lecomposant électro-mécanique 20 peut être doté de moyens de traitement de signauxintégrés. Par « traitement de signaux », on entend au moins une fonction d'amplificationet/ou de filtrage, et/ou de mise en forme de signaux. On a alors sur un même support unestructure avec un transducteur électromécanique, en particulier électroacoustique, et une autre structure avec des moyens de traitement de signaux résultant d'une mise envibration de la membrane 21 du composant électromécanique 20.
En variante, les moyens de traitement de signal sont intégrés dans unsupport distinct du composant MEMS et/ou NEMS 20, en particulier un composantélectronique 30, tel qu'une puce ou un ASIC. On a alors une structure de transducteur surun premier support et une autre structure comportant des moyens de traitement designaux sur un deuxième support différent du premier support.
Dans l'exemple d'agencement illustré sur la figure 3, le composantélectronique 30 est disposé dans une deuxième cavité 112 prévue au niveau de la faceinférieure 5 du substrat 1 et qui est séparée de la cavité 12 dans laquelle le composantMEMS 20 est logé. Par cet agencement, on obtient un volume de chambre arrière plusimportant.
Le composant électromécanique 20 et le composant électronique 30 sontconnectés l'un à l'autre par le biais d'un élément conducteur. L'élément conducteur esttypiquement un fil conducteur 67 de forme courbe qui s'étend dans l'enceinte fermée etpasse à travers le trou 13 formé dans le substrat 1. Le fil conducteur 67 s'étend vers unautre trou 113 agencé dans le substrat 1 et qui se trouve dans le prolongement de l'autrecavité 112 d'accueil du composant électronique 30. Le fil conducteur 67 relie ainsi la faceavant 23 du composant électromécanique 20 et la face avant 33 du composantélectronique 30. Pour permettre de connecter le composant électronique 30 etindirectement le composant électromécanique 20 au substrat 1 un autre fil conducteur 77de forme courbe s'étend de la face avant 33 du composant électronique 30 vers une zonede conductrice 14 située sur la face supérieure 3 du substrat 1.
Cette zone conductrice 14 peut être elle-même reliée électriquement àune zone conductrice 16 située en face inférieure du substrat 1 par exemple parl'intermédiaire d'un via traversant (non représenté sur la figure 3 mais qui peut être dutype de celui avec la référence 17 sur la figure 1).
Une variante de l'agencement décrit précédemment prévoit une prise decontact électrique en face arrière 35 (i.e. une face opposée à la face avant 33) ducomposant électronique 30 située du côté de la face inférieure 5 du substrat 1.
Ainsi, une ou plusieurs zones conductrices typiquement sous forme debilles conductrices 89a, 89b sont disposées en face arrière 35 du composant électronique30 pour permettre une connexion et un assemblage éventuel, par exemple avec une carteélectronique destinée à être disposée sur la face inférieure 5 du substrat l.Pour permettreune connexion entre une zone conductrice 89a, 89b disposée en face arrière du composantélectronique 30 et un élément situé en face avant de ce composant 30, des élémentsconducteurs 87 traversant l'épaisseur du composant 30, par exemple sous forme de viasTSV (TSV pour « through silicon via ») peuvent être prévus.
Dans l'exemple de réalisation particulier illustré sur la figure 4, le filconducteur 67 reliant le composant MEMS et/ou NEMS 20 et le composant électronique30 est lui-même connecté à la face arrière du composant électronique 30 parl'intermédiaire d'un élément conducteur 87a traversant. Le fil conducteur 77 reliant lecomposant électronique 30 et le substrat 1 peut être lui-même connecté à la face arrière35 du composant électronique 30 par l'intermédiaire d'un autre élément conducteur 87btraversant.
Dans les exemples de réalisation qui viennent d'être décrits le portd'entrée des ondes acoustiques se situe du côté de la face inférieure 5 du substrat 1. Selonune variante d'agencement, on peut prévoir un port d'entrée des ondes acoustiques auniveau du capot 40. Le capot 40 comporte alors au moins une ouverture 43, tandis que laface arrière 5 du substrat 1 peut être fermée.
Un tel type de configuration est illustré sur l'exemple de réalisationparticulier de la figure 5, dans lequel le composant électro-mécanique 20 est cette foisdisposé sur la face supérieure 3 du substrat 1, la membrane 21 étant suspendue au-dessuset à distance de la face supérieure 3 du substrat 1.
Le composant électronique 30 est quant à lui logé dans une cavité 212 dusubstrat 1 dans le prolongement de laquelle des trous 213, 313 sont prévus. Un trou 313sert au passage d'un ou plusieurs fils conducteurs 177 pour permettre une connexion ducomposant électronique 30 avec le substrat 1. La membrane 21 du composantélectromécanique 20 s'étend en regard d'un autre trou 213 séparé du trou 313 par uneportion de substrat. Cet autre trou 213 forme dans cet exemple une partie de la chambre arrière du micro-phone. Le composant électronique 30 peut être agencé de sorte à obturerles trous 213, 313 du côté de la face inférieure du substrat 1, l'enceinte pouvant n'êtreouverte que du côté de l'ouverture 43 prévue dans le capot.
Dans cette configuration, le substrat 1 et le composant électromécanique20 sont connectés par l'intermédiaire d'un élément conducteur tel qu'un fil conducteur167 recourbé reliant une zone conductrice 22 située en face avant 23 du composant MEMSet/ou NEMS et une zone conductrice 14 de la face supérieure 3 du substrat 1. Pourpermettre de connecter une zone conductrice 16 située sur la face inférieure 5 à la zoneconductrice 14 située du côté de sa face supérieure 3, le substrat 1 peut être doté d'aumoins un élément conducteur traversant qui relie la face supérieure 3 et la face inférieure5 du substrat 1. On peut également prévoir d'établir un micro-câblage conducteur pourpermettre de connecter le composant électronique 30 au composant MEMS 20.
Un agencement semblable est illustré sur la figure 6 avec cette fois desbilles conductrices 89a, 89b pour permettre d'établir un contact en face arrière 35 ducomposant électronique 30 et un éventuelle assemblage avec un autre dispositif, enparticulier une carte électronique.
Un autre exemple de configuration permettant d'obtenir unencombrement réduit et un volume arrière important est illustré sur la figure 7. Commedans les exemples décrits précédemment en liaison avec les figures 3 et 4, le systèmecomporte un port d'entrée situé du côté de la face inférieure 5 du substrat 1. Le composantélectronique 30 est cette fois disposé dans une cavité 412 située du côté de la facesupérieure 3 du substrat 1. Les cavités 12, 412 respectives du composant MEMS 20 et ducomposant électronique 30 sont distinctes et ne communiquent pas.
Dans l'exemple d'agencement illustré sur la figure 9, le composant MEMS20 est agencé dans la cavité 12 située au niveau de la face inférieure 5 du substrat 1 tandisque le composant électronique 30 est disposé dans une autre cavité 112 prévue au niveaude la face inférieure 5. Cet agencement diffère de celui décrit précédemment en lien avecla figure 3 ou la figure 4, notamment en ce que le composant électromécanique 20 et lecomposant électronique 30 sont connectés au substrat par le biais d'éléments conducteurs57 traversant le substrat. Ces éléments conducteurs 57 sont du type de ceux décrits précédemment en liaison avec la figure 2. Les éléments conducteurs 57 s'étendent dans lesubstrat 1 et débouchent au niveau de sa face inférieure 5 sur des zones conductricesl6
Comme dans l'exemple de réalisation de la figure 2, une région 23a situéeen périphérie de la face avant du composant MEMS 20 est conductrice, et est connectée,par l'intermédiaire d'une zone conductrice à une zone conductrice 14' du substrat 1 situéeau fond de la cavité 12 au niveau de l'épaulement. De même, en périphérie de la face avantdu composant électronique 30, celui-ci comporte une zone conductrice qui est connectée,à une zone conductrice 14" du substrat 1 située au fond de la cavité 12 au niveau del'épaulement de la cavité 112.
Un exemple de procédé de fabrication d'un système électromécaniqueformant un microphone va à présent être décrit en liaison avec les figures 9A-9E.
Une structure de départ possible du procédé est illustrée sur la figure 9Asous forme d'un substrat 1 qui peut être par exemple une plaque de circuit PCB (de l'anglais« Printed Circuit Board »). Au niveau de sa face inférieure 5, le substrat 1 comporte aumoins une cavité 12 et un trou 13 communicant avec la cavité 12, le trou 13 de largeurinférieure à celle de la cavité 12 débouchant au niveau de la face supérieure 3 du substrat1. Le substrat 1 de départ comporte également une ou plusieurs zones conductrices 14 sursa face supérieure 3 ainsi qu'une ou plusieurs zones conductrices 16 situées sur sa faceinférieure 5, une zone conductrice 14 étant typiquement connectée à une zone conductrice16 par l'intermédiaire de via 17.
La figure 9B illustre ensuite une étape de report d'un composantélectromécanique 20 dans la cavité 12, le composant étant doté d'une structure suspenduetelle qu'une membrane 21. Le report est réalisé typiquement à l'aide d'une colle 29 desorte qu'une région de la face avant 23 du composant électromécanique 20 est placéecontre une zone du substrat 1 formant une marche ou un épaulement.
Ensuite, figure 9C, on réalise une connexion entre le composant électro-mécanique 20 et le substrat 1. Un procédé de micro-câblage (« wire bonding » selon laterminologie anglo-saxonne peut être mis en œuvre afin de réaliser un fil conducteur 67reliant la face avant 23 du composant électro-mécanique 20 et la face supérieure 3 dusubstrat 1 sensiblement parallèles mais situées à des niveaux différents l'une de l'autre.
Un capot 40 est ensuite reporté en face avant 3 du substrat 1, commecela est illustré sur la figure 9D. Le capot 40 est disposé sur le substrat 1 de telle sorte àformer une enceinte protectrice au-dessus du composant électro-mécanique 20.L'assemblage du capot 40 avec le substrat 1 est typiquement réalisé à l'aide d'une colle 49qui peut être conductrice, en particulier lorsque le capot 40 est métallique.
De manière optionnelle, une ou plusieurs billes conductrices 19 peuventêtre disposées sur la face inférieure 5 du substrat 1. De telles billes conductrices 19 peuventêtre sous forme de billes de soudure pour permettre un éventuel report du système sur unautre support telle qu'une carte électronique d'application C (figure 9E).
Un microphone tel que décrit précédemment trouve des applicationsdans de nombreux domaines et peut être intégré par exemple à un dispositif decommunication tel qu'un téléphone portable ou un dispositif informatique tel qu'unetablette. Selon d'autre exemples, un système selon l'un ou l'autre des modes de réalisationdécrits précédemment peut être intégré dans une automobile ou un dispositif médicalnotamment tel qu'un appareil auditif.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système électromécanique capteur de pression comportant : - une première structure (20) comportant un transducteurélectromécanique doté d'un élément sensible (21) apte à se déplacer sous l’effet d’unedifférence de pression entre ses faces, - une deuxième structure (30) comportant des moyens de traitementde signaux, pour le traitement des signaux résultant d'un déplacement de l'élémentsensible (21), - un substrat (1) d'accueil de la première et de la deuxième structures(20, 30), le substrat comportant une face supérieure et une face inférieure (5) opposée à laface supérieure, la première structure et la deuxième structure étant disposées dans unecavité formée dans le substrat (1) ou dans plusieurs cavités formées chacune dans lesubstrat (1), chaque cavité débouchant au niveau d'au moins une des faces du substrat, laface inférieure étant dotée d'au moins une zone conductrice (16) de connexion, une première cavité parmi lesdites cavités dans laquelle la premièrestructure est disposée débouchant en face arrière du substrat, ladite première cavitécommunicant avec un premier trou (12-13, 112-113) traversant le substrat entre laditepremière cavité et la face supérieure du substrat, la première cavité (12) ayant une largeur(Wi) supérieure à celle (W2) dudit premier trou (13) de manière à former un épaulement,une face avant de la première structure (20) prenant appui sur une zone d'appui del'épaulement.
  2. 2. Système électromécanique selon la revendication 1 comportant enoutre un capot de protection (40) agencé sur la face supérieure (3) du substrat (1). 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant unestructure de connexion entre ladite zone conductrice (16) située sur la face inférieure dusubstrat (1) et une zone conductrice (22) de la première structure (20), la structure deconnexion comprenant au moins un élément conducteur (17, 57) traversant le substrat (1). 4. Système électromécanique selon la revendication 3, dans lequel lastructure de connexion comprend au moins un fil conducteur (27) traversant le premiertrou (12) et reliant une zone conductrice (14) située sur la face supérieure (3) du substrat(1) et une zone conductrice (22) de la première structure (20). 5. Système électromécanique selon la revendication 3, dans lequell'élément conducteur (57) traversant le substrat a une forme recourbée, l'élémentconducteur étant agencé de sorte à connecter la zone d'appui de l'épaulement et laditezone conductrice (16) située sur la face inférieure (5) du substrat (1). 6. Système électromécanique selon l'une des revendications 1 à 5,dans lequel l'élément sensible (21) est disposé du côté de la face avant de la premièrestructure (20). 7. Système électromécanique selon l'une des revendications 1 à 6,dans la première structure et la deuxième structure sont intégrées à un même support. 8. Système électromécanique selon l'une des revendications 1 à 6,dans lequel la première structure (20) est intégrée à un premier support (20), la deuxièmestructure (30) est intégrée à un deuxième support distinct du premier support, le deuxièmesupport étant disposé dans une deuxième cavité (112) débouchant au niveau de la faceinférieure (5) du substrat (1), la deuxième cavité (112) communicant avec un deuxième trou(113), le deuxième trou (113) ayant une largeur inférieure à celle de la deuxième cavité etdébouchant au niveau de la face supérieure (3) du substrat (1). 9. Système électromécanique selon l'une des revendications 1 à 6,dans lequel la première structure (20) est intégrée au premier support, la deuxièmestructure (30) est intégrée à un deuxième support, distinct du premier support, le deuxièmesupport (30) étant disposé dans une autre cavité (412) distincte de la première cavité,l'autre cavité (412) débouchant au niveau de la face supérieure (3) du substrat (1).
  3. 10. Système électromécanique selon l'une des revendications 8 ou 9,dans lequel le premier support est connecté à une face avant du deuxième support parl'intermédiaire d'au moins un fil conducteur (67) traversant le premier trou (123), ledeuxième support étant connecté au substrat (1) par l'intermédiaire d'au moins un autrefil conducteur (77). 11. Système électromécanique selon la revendication 10, le filconducteur (67) et/ou l'autre fil conducteur (77) étant connecté(s) à un élément (87a, 87b)traversant le deuxième support. 12. Système électromécanique selon l'une des revendications 1 à 11,dans lequel la première cavité forme un port d'entrée d'ondes acoustiques. 13. Microphone comprenant un système selon l’une des revendications1 a 12.
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