CN1172371C - 传感器电路模件及利用所述模件的电子器件 - Google Patents

Abstract

一种由传感器电路模件构成的振动陀螺，该传感器电路模件包含一封装基底，一安装在所述基底上的振动器，一利用倒装法安装的片状半导体元件，一片状部分和一罩盖，没有通孔端的封装基底的部分其端面涂覆阻挡光透过的屏蔽光涂层材料。最好，所述的屏蔽光涂层材料尽可能是深色的，如果可能采用黑色的涂层材料。

Description

传感器电路模件及利用所述模件的电子器件

技术领域

本发明涉及传感器电路模件和利用所述模件的电子器件，尤其涉及例如用作校正摄像机震动器件的振动陀螺的传感器电路模件，以及利用该模件的电子器件。

技术领域

图10是相关技术领域的一种传感器电路模件的振动陀螺的部件透视图。在图10中，振动陀螺1包含封装的基底2，振动器4，它是一个安装在封装基底上的传感器元件，一个利用倒装焊接法安装的片状半导体元件5，一个片状部件6，例如片状电阻，一个片状电容器等，以及一个罩盖7。封装基底2由树脂构成。在基底2的端面具有四个通孔端3，他们在封装基底2上由各个半通孔形成。

在这些部件中，半导体元件5包含具有驱动振动器4的电路和依据振动器4的信号输出检测Coriolis力的电路的集成电路。所述的集成电路包括具有高放大因子的放大器电路，因为半导体元件5具有微弱的信号。通孔端3用于输入—输出信号以及接地。

图11是半导体元件5的透视图。在图11中，半导体元件5包含基底5a，形成在半导体基底5a的一个主面中心的电路形成区5b，以及多个凸起5c，这些凸起围着半导体基底5a的一主面上的电路形成区设置。

图12是表示在其上安置半导体元件5的部分封装基底2。如图12所示，安装半导体元件用的封装基底2的区域2b，在其上具有多个布线电极2a，使其对应于半导体元件5的多个凸起。半导体元件5倒置在具有半导体元件5的一个主面的封装基底2上，并与区域2b形成接触。于是，使多个凸起5c连接到多个布线电极2a上。需指出，在用于安装半导体元件5的封装基底2的区域2b部分，以及正对着半导体元件5的电路形成区5b的部分区域2b内没有电极形成，以此避免产生杂散电容。

如果外部光照到上述的振动陀螺1上，其输出信号改变。即，招致振动陀螺1的误操作。其原因是：在光通过封装基底2的端面并通过封装基底2的内部进入，到达倒置的半导体元件5的电路形成区时，半导体元件5吸收光并产生电动力。尤其是，如果在摄像机内使用振动陀螺，则对摄像机提供闪光和遥控，以及红外线通讯用的红外线均要产生影响，这些影响引起振动陀螺误操作。换句话说，在使用不是倒装式的但是具有终端和树脂模制的半导体时，上述的问题不会发生。

利用罩盖7屏蔽来自封装基底2的上侧的光，而利用形成在封装基底2的背面的电极，以及形成在其上安置封装基底2的印刷基底的面上的电极屏蔽来自封装基底2的下侧的光，所设定的电极与封装基底2的背面接触。于是，这种光对整个半导体5不会造成什么影响。

上述的问题在采用倒装的方式安装片状半导体元件时很容易引起。另外，在采用面朝上的电路形成区的方式安装半导体元件，以及利用焊接形成布线时，类似的问题也会发生，这是由于通过基底的端面进入封装基底的光会从其表面射出并在罩盖内反射所致。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的问题，并提供可以阻止由于外部光经过基底的端面进入封装基底而引起误操作的传感器电路模件，以及使用这种模件的电子器件。

按照本发明，所提供的传感器电路模件包含一封装基底，一安装在所示封装基底上的传感器元件，以及一片状半导体元件，所述的封装基底设置一挡住光透射的部件，所述的部件阻止光通过封装基底的端面透射至半导体元件的电路形成区。

最好，传感器电路模件还包含一个罩盖，用于保护传感器元件和半导体元件，所述的罩盖安装在封装基底上，以便不盖着封装基底的端面。

最好，半导体元件包含具有高放大倍率的放大器电路。

最好，光发透射阻挡部分是一种涂覆在封装基底的端面上的光屏蔽涂层材料。

最好，封装基底的端面基本上由用于输入—输出信号的通孔终端以及用于光屏蔽的通孔端占有。

最好，作为光透射阻挡部分，构成封装基底的材料具有低的光透过率。

最好，构成封装基底的材料其在600-1000nm的波长范围内的透光率基本上等于在400-600nm的波长范围内的透光率。

最好，采用倒装式结合安装半导体元件，并且需要将具有光屏蔽特性的树脂填充到封装基底和半导体元件之间的间隙内，作为光透射阻挡部分。

按照本发明，提供一种使用上述传感器电路模件中的器件。

本发明的具有上述结构的传感器电路模件的优点在于，可以阻止所述模件的误操作，这种误操作可以是由于经基底的端面进入封装基底的外部光所致。

本发明的电子器件的优点在于，提高了器件的使用性能。

附图说明

图1表示作为本发明的传感器电路模件的一个实例的振动陀螺的示意透视图；

图2表示图1所示的振动陀螺的电路图；

图3A和3B分别表示图1和图10所示的振动陀螺的输出改变的特性曲线图；

图4表示作为本发明的传感器电路模件的另一个实例的振动陀螺的示意透视图；

图5表示作为本发明的传感器电路模件的再一个实例的振动陀螺的示意透视图；

图6A-6D分别表示用于本发明的传感器电路模件中的构成封装基底的材料的光透过率的特性曲线；

图7表示部分封装基底的平面视图，在基底上半导体元件安装在振动陀螺内，该振动陀螺是本发明的传感器电路模件的另一个实例；

图8表示部分振动陀螺的截面视图，该陀螺是本发明的传感器电路模件的另一个实例，其中半导体器件安装在封装基底上；

图9表示本发明的电子器件的一个实例的透视图；

图10表示一种振动陀螺的示意透视图，该陀螺采用相关技术的传感器电路模件；

图11表示使用在图10所示的振动陀螺中的半导体元件的透视图；

图12表示图10所示的振动陀螺中部分封装基底的平面视图，在基底上安装半导体元件。

具体实施方式

图1是作为本发明传感器模件的一个实例的振动陀螺的示意透视图。在图1中，与图10中所示的相同或相应的部分均采用相同的标号表示，从而省略重复的说明。

在图1所示的振动陀螺10中，封装基底2的部分端面采用可以阻止光透射的光屏蔽涂层材料18涂覆，在所述的基底的部分端面上不形成用于输出—输入信号和接地的通孔端3。最好，光屏蔽镀层材料18的颜色尽可能的暗，如果可能应采用黑色的。另外，光屏蔽镀层材料18最好涂得厚些。尤其是，对于使用在摄像机内的振动陀螺而言，最好所使用的光屏蔽涂层材料18对于红外光具有低透光率。

图2是图1所示振动陀螺10的电路图。在图2所示的振动陀螺10中，作为传感器的振动器4包含两个检测电极和一个驱动电极，振动器4的两个检测电极分别连接到缓冲放大器Buf1和Buf2。而缓冲放大器Buf1和Buf2的输出经附加电路11连接到振荡电路12。振荡电路12的输出连接到振动器4的驱动电极。另外，缓冲放大器Buf1和Buf2的输出分别连接到BTL电路13。而BTL电路13的输出分成两路，他们分别经电阻RL和RR连接到振动器4的检测电极。另外，缓冲放大器Buf1和Buf2的输出连接到微分放大器14。而，微分放大器14的输出连接到同步检测电路15。振荡电路12的输出连接到同步检测电路15。同步检测电路15的输出经整平电路16和DC放大器17连接到输出端OUT。除了振动器4外的所有这些元件，同步检测电路15的电阻R1，整平电路16的电容C1，以及DC放大器17的电容C2均集成在半导体元件5上。即，多个具有高放大倍数的放大器电路，例如缓冲放大器Buf1和Buf2，BTL放大器13，微分放大器14等也形成在半导体元件5上。

现将简述以如上所述方式形成的振动陀螺10的操作。首先，利用缓冲放大器Buf1和Buf2分别放大由振动器4的两个检测电极所输出的信号，并将信号加到加和电路11，从而去除Coriolis力分量。在振荡电路12内对信号间隙相耦合和放大。之后，将信号加到振动器4的驱动电极。最后，利用自振荡使振动陀螺10受到绕曲振动。在这种情况下，相位不同于经由BTL电路13和电阻RL和RR加到驱动电极的信号的电位的信号被加到振动器4的两个检测电极，从而使振动器4的绕曲振动更强。对于从振动器4的两个检测电极输出的信号，由微分放大器14去除其中的驱动信号分量。在同步检测电路15中受到同步检测，并在整平电路16中整平的信号由DC放大器17放大。于是，从输出端OUT只输出Coriolis力分量。

图3A和3B分别表示在以一定的周期闪烁的光照射振动陀螺10时，如上所述构成的振动陀螺10的输出变化。为了比较，图3A表示从图10所示的相关已有技术的振动陀螺1输出的改变，而图3B表示按照本发明从图1的振动陀螺10输出的改变。在这种情况下，在振动陀螺1和10上有角速度。

如图3A和3B所示，在光进行开和关时，从相关技术的振动陀螺1所得到的输出电压之间的差是大的，而按照本发明的振动陀螺10的输出电压之间的差下降到相关技术的振动陀螺1的输出电压之间差的四分之一。

如上所述，在按照本发明的振动陀螺10中，在没有通孔端3的封装基底2的部分端面上涂有屏蔽光的涂层材料。于是，没有光通过封装基底2的端面进入。从而振动陀螺10的输出信号发生改变，这种改变可以是由进入封装基底的并由半导体元件5吸收的光所引起的。

图4表示按照本发明的其它实施例的传感器电路模件的示意透视图。在图4中，与图10中所示的相同或相关的部件采用相同的标号表示，对其说明从略。

在图4所示的振动陀螺20中，作为阻止光透过部分的通孔端22形成在振动陀螺20的封装基底21的部分端面内，其中还有用于输入—输出信号和接地的通孔端3。于是，封装基底21的大部分端面由通孔3和22所占据。通常通孔22由具有一定厚度的不让光通过通孔22的电极构成。然而，使通孔22仅可能具有最大的尺寸，从而尽可能地在封装基底21上减小除了通孔端3和22之外的面积。尤其是，最好使通孔形成在封装基底21的端面上，使其在靠近半导体元件5的安装位置处通孔较大。

在如上所述构成的振动陀螺20中，没有光进入如图1所示的振动陀螺10内封装基底21的端面。于是，阻止振动陀螺20的输出信号的改变，这种改变可以是由进入封装基底并由半导体元件5吸收的光所引起的。

不需要将通孔22连接到振动陀螺20的电路。然而，在高阻抗情况下，通孔可以起到天线的作用，这将对整个陀螺的操作有危险的影响。因此，在接地后，通孔22可以避免成为天线的作用，并可以起到电磁屏蔽的作用。

还有，可以将光屏蔽涂层材料涂覆到封装基底的振动陀螺中没有形成通孔端3和22的端面上。在这种情况下，可以获得光屏蔽效果。

图5是作为本发明另一个传感器模件实例的振动陀螺的示意透视图。在图5中，与图10中所示的相同或相应的部件采用相同的标号表示，并略去重复的说明。

在图5所示的振动陀螺30中，构成封装基底31的材料是一种低透光率的黑色的有机树脂材料，从而抑制通过基底31的光透过。这就是说，构成封装基底31的材料本身是一种具有阻挡光透过功能的材料。

图6A表示黑色有机树脂材料(下称材料A)的光透过率的测量结果。为了减小比较，图6B表示用于图10所示的相关技术的传感器电路模件的封装基底的棕色有机树脂材料(下称材料B)的光透过率的测量结果。为进行光透过率的测量，使用厚度为0.8mm的片材，使光入射到片材的一侧面上，并测量在另一侧面的光透过。

如图6A所示，测量A的光透过率是低的，即，在0.3-0.35的范围内，同时还表示在整个波长从400nm-1000nm范围内的光透过呈平坦的曲线。

在包含由上述材料A做成的封装基底的振动陀螺30中，即使光通过其一端面进入封装基底31，该光将迅速地衰减，从而光不能到达半导体元件5。于是，半导体元件5不吸收进入封装基底31的端面的光。因此，可以阻止由于光的改变而影响振动陀螺30的输出信号，所述的光是经由基底的端面进入封装基底并由半导体元件5吸收的光。

另一方面，如图6B所示，在波长从400nm-600nm范围内材料B的光透过率不同于材料A的透光率，在波长超过600nm时透光率迅速增加至约0.6％或以上。于是，可见材料B对于600nm-1000nm波长范围的光不具有明显的屏蔽性能。

在大部分情况下，常用的树脂其光透过率在400nm-600nm波长范围内是低的和平坦的。然而，对于构成传感器模件的封装基底的材料来说，需要在波长范围600nm-1000nm内的光透过率基本上相同于在波长范围400nm-600nm内的光透过率。

如果光透过率相当低，有机树脂的颜色不一定是黑色的。另外，树脂的颜色对于树脂具有低的光透过率不是必须的。例如，某些对于红外线灵敏成分的树脂材料具有低的，即，约0.35％的光透过率，而在400nm-1000nm波长范围内呈现相当平坦的光透过率曲线，即使树脂的颜色是白的，如图6c所示的有机树脂(参见材料C)的情况下。这些材料可以用于封装基底的材料。相反，有些树脂材料的透光率在波长750nm或以上迅速地增加至约1％，即使材料的颜色是黑的，如图6D所示的有机树脂材料(指材料D)的情况下。这些材料不能用于构成封装基底的材料。这里，红外线是专指，因为对抗红外线的措施是很重要的。其理由如下：通常，短波长的光对于树脂具有低的透光率；而可见光总是进不了例如摄像机内，但是对于由遥控器发出的红外线经常会对振动陀螺的操作构成危险的影响。

另外，封装基底31的端面可以采用例如在振动陀螺10中所使用的光屏蔽涂层材料涂覆。同样，可以在振动陀螺20的端面形成通孔端。因此，可以获得高阻挡光透过的效果。

在上述的实施例中，进入封装基底的端面的光受阻，使其不能到达半导体元件。另外，可以通过阻止到达半导体元件附近的光作用到电路形成区上也可以得到同样的操作和效果。

图7是本发明的传感器电路模件的其它实施例中的振动陀螺的部分封装基底的平面视图。如图7所示，形成多个布线电极41a，使其对应于半导体元件5的多个凸起部位5c。电极41c是阻挡光透过部分，它形成在其上安置半导体元件5的封装基底41的一部分面积上。例如，最好使电极41c由铜箔以及布线电极41a构成并接地。

半导体元件5安装在封装基底41的区域41b上，使得半导体元件5的一主面正对区域41b，而多个凸起5c被连接到多个线电极41a。

在采用如上所述的封装基底41时，进入封装基底41的侧面并到达半导体元件5的附近的光由电极41c屏蔽。于是，阻止光到达半导体元件5的电路形成区5b。所以，可以阻止由于通过基底的端面进入封装基底41的并由半导体元件5吸收的光改变振动陀螺的输出信号。

在半导体元件5的电极41c和电路形成区5b之间产生杂散电容。然而，对于传感器电路模件，例如振动陀螺，其基本上在相当低的频率下工作，所以杂散电容不是一个问题。

另外，封装基底41的端面可以采用光屏蔽涂层材料，例如采用在振动陀螺中用的材料涂覆。还有，通孔端可以如在振动陀螺20中那样形成在端面内。另外，封装基底可以采用如在振动陀螺30中所用的低透光性的有机树脂构成。在这种情况下，可以获得高的阻挡光透过的效果。

在上述的实施例中，片型的半导体元件是倒装式安装的。可以采用面朝上的电路形成区安装半导体元件，并可以由线连接布线。在这种情况下，也可以获得同样的操作和效果。

图8是安装在本发明的另一个传感器电路模件的实施例的振动陀螺的封装基底上的半导体元件的截面视图。在图8中，与图10中所示的相同与相似的部件采用相同的标号表示，以略去重复的描述。

如图8所示，利用倒装结合法将半导体元件5安装在封装基底2上。将作为阻挡光透射部分的具有屏蔽光特性的树脂45填充到半导体元件5和封装基底2之间的空隙内。所示的树脂称为下填充树脂，因为该树脂被填充至半导体元件5的下面。最好，树脂45的颜色尽可能的深色，如果可能采用黑色的树脂。如果光透过率是低的，则颜色不一定是黑色的。尤其，对于通常在利用红外线遥控器的摄像机的情况下，应该对红外线的透光率是低的。

如上所述的在半导体元件5和封装基底2之间的空隙内提供下充填树脂45时，由所述的下充填树脂45屏蔽进入封装基底2的端面和到达半导体元件5的附近的光。于是，使光不到达电路形成区5b。因此，可以阻止由进入封装基底2的端面并由半导体元件5吸收的光引起振动陀螺的输出信号的改变。

另外，封装基底2的端面可以采用如在振动陀螺10中那样的端面涂覆光屏蔽涂层材料。而且，可以将通孔端形成在如振动陀螺20所述的端面。同样，封装基底可以由如振动陀螺30所述的具有低透光率的有机树脂材料构成。可以如在振动陀螺40所述的，在正对着半导体元件的电路形成区封装基底的部分形成作为光阻挡部分的电极。在这种情况下，可以获得高的光阻挡效果。

在上述的实施例中，封装基底由有机树脂材料构成。然而，构成封装基底的材料不限于其上涂覆有机材料树脂。也可以采用其它的材料例如陶瓷等材料。

每一个上述的实施例中均详述了作为本发明的传感器电路模件的振动陀螺。然而，本发明的传感器电路模件不限于振动陀螺，它可以是包含传感器元件，例如加速传感器，磁性传感器，红外线传感器等，以及从传感器元件输出的细微信号受到放大的具有高放大倍数的放大器电路的器件。可以阻止所述的器件由于外部光所引起的误操作，即，类似于上述实施例的振动陀螺所述的那样误操作。

图9是作为本发明的电子器件实例的摄像机的透视图。如图9所示，摄像机50包含用于纠正摄像机震动的振动陀螺10，该振动陀螺是本发明的传感器电路模件。

按照如上构成的摄像机50，可以在任何时候获得角速度的精确数值，因为所述的摄像机50设置本发明的传感器电路模件。因此，摄像机的性能得到提高。

本发明的电子器件不限于摄像机，可以是任何使用振动陀螺的电子器件，例如具有校正相机震动的振动陀螺的数字相机，具有位置检测用的振动陀螺的导航系统，以及用于检测汽车等翻转的系统。另外，本发明的电子器件可以是一种利用传感器电路模件而不是振动陀螺的器件。

本发明的传感器电路模件可用以阻止由于外部光经由封装基底的端面进入模件而引起的误操作，因为所述模件包含封装基底，安装在封装基底上的传感器元件，片状的半导体元件，以及用于阻止外部光通过封装基底的端面射至半导体元件的电路形成区的阻挡光透射部分。

本发明的电子器件使用本发明的传感器电路模件。于是，可以在任何时候获得精确的传感器信息，并提高器件的性能。

Claims (10)

1.一种传感器电路模件，该模件包含封装基底，安装在封装基底上的传感器元件，以及片状的半导体元件，所述的封装基底具有阻挡光透射部分，用于阻止光通过封装基底的端面透射至半导体元件的电路形成区。

2.如权利要求1所述的传感器电路模件，还包含保护传感器元件和半导体元件的罩盖，所述的罩盖安装在封装基底上，以便不盖着封装基底的端面。

3.如权利要求1所述的传感器电路模件，其中半导体元件包含具有高放大倍率的放大器电路。

4.如权利要求1所述的传感器电路模件，其中阻挡光透过部分是一种涂覆于封装基底的端面的光屏蔽涂层材料。

5.如权利要求1所述的传感器电路模件，其中封装基底的端面基本上由用于输入-输出信号的通孔端以及用于光屏蔽的通孔端占据。

6.如权利要求1所述的传感器电路模件，其中作为阻挡光透过的部分，构成封装基底的材料具有低的光透过率。

7.如权利要求1所述的传感器电路模件，其中构成封装基底的材料在波长600nm-1000nm范围内所具有光透过率基本上等于在波长400nm-600nm范围内的光透过率。

8.如权利要求1所述的传感器电路模件，其中半导体元件利用倒置法安装，在正对着半导体元件的电路形成区的部分封装基底上形成用于光屏蔽的电极，作为阻挡光透射部分。

9.如权利要求1所述的传感器电路模件，其中半导体元件利用倒置法安装，一种具有光屏蔽特性的树脂充填到封装基底和半导体元件之间的空隙内，作为阻挡光透射部分。

10.一种利用传感器电路模件的电子器件，其中所述模件包含封装基底、安装在封装基底上的传感器元件、以及片状的半导体元件，所述的封装基底具有阻挡光透射部分，用于阻止光通过封装基底的端面透射至半导体元件的电路形成区。

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