DE10220924A1 - Sensorschaltungsmodul und elektronische Vorrichtung unter Verwendung desselben - Google Patents

Abstract

Ein Vibrationsgyroskop, das ein Sensorschaltungsmodul ist, weist ein Gehäusesubstrat, ein Schwingelement, das auf dem Substrat angebracht ist, ein Halbleiterelement des Bärenchip-Typs, das durch Flip-Chip-Bonden angebracht ist, ein Chipteil und eine Abdeckung auf. Der Teil der Endflächen des Gehäusesubstrats, in dem keine Durchgangslöcheranschlüsse gebildet sind, ist mit einem lichtabschirmenden Beschichtungsmaterial beschichtet, das eine Lichtübertragungs-Stoppeinrichtung ist. Wünschenswerterweise ist die Farbe des lichtabschirmenden Beschichtungsmaterials möglichst dunkel und ist, falls möglich, schwarz.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sensorschal­ tungsmodul und eine elektronische Vorrichtung unter Verwen­ dung desselben und spezieller auf ein Sensorschaltungsmo­ dul, wie z. B. ein Vibrationsgyroskop zur Verwendung als eine Vorrichtung zum Korrigieren eines Verwackelns einer Videokamera, und eine elektronische Vorrichtung unter Ver­ wendung desselben.

Fig. 10 ist eine auseinandergenommene perspektivische An­ sicht eines Vibrationsgyroskops, das eines von Sensorschal­ tungsmodulen der verwandten Technik ist. In Fig. 10 weist ein Vibrationsgyroskop 1 ein Gehäusesubstrat 2, ein Schwin­ gungselement 4, das ein Sensorelement ist, das auf dem Ge­ häusesubstrat angebracht ist, ein Halbleiterelement 5 vom Nachtchiptyp, das durch Flip-Chip-Bonden angebracht ist, ein Chipteil 6, wie z. B. einen Chipwiderstand, einen Chip­ kondensator oder dergleichen und eine Abdeckung 7 auf. Das Gehäusesubstrat 2 ist aus Harz gefertigt. Vier Durchgangs­ lochanschlüsse 3 sind auf den Endflächen des Substrats 2 vorgesehen und sind durch Teilen von jedem Durchgangsloch, das auf dem Gehäusesubstrat 2 gebildet ist, in im wesentli­ chen zwei Hälften gebildet.

Von diesen Komponenten enthält das Halbleiterelement 5 eine integrierte Schaltung mit einer Schaltung zum Treiben des Schwingelements 4 und eine Schaltung zum Erfassen einer Co­ lioris-Kraft basierend auf einem Signal, das vom Schwing­ element 4 ausgegeben wird. Die integrierte Schaltung umfaßt eine Verstärkerschaltung mit einem hohen Verstärkungsfak­ tor, da das Halbleiterelement 5 feine Signale verarbeitet. Die Durchgangslochanschlüsse 3 werden zum Ein- und Ausgeben eines Signals und zum Erden verwendet.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht des Halbleiterele­ ments 5. In Fig. 11 weist das Halbleiterelement 5 ein Halb­ leitersubstrat 5a, einen Schaltungsbildungsbereich 5b, der in der Mitte einer Hauptfläche des Halbleitersubstrats 5a gebildet ist, und eine Mehrzahl von Kontakthügeln 5c, die so angeordnet sind, um den Schaltungsbildungsbereich 5b auf der einen Hauptfläche des Halbleitersubstrats 5a zu umge­ ben, auf.

Fig. 12 ist eine Draufsicht, die den Teil des Gehäusesub­ strats 2 zeigt, auf dem das Halbleiterelement 5 befestigt ist. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, weist ein Bereich 2b des Gehäusesubstrats 2 zum Anbringen des Halbleiterelements 5 eine Mehrzahl von Verdrahtungselektroden 2a auf, die auf demselben gebildet sind, um einer Mehrzahl der Kontakthügel 5c des Halbleiterelements 5 zu entsprechen. Das Halbleiter­ element 5 ist auf dem Bereich 2b des Gehäusesubstrats 2 im Flip-Chip-Verfahren angebracht, wobei die eine Hauptfläche des Halbleiterelements 5 mit dem Bereich 2b in Kontakt ge­ bracht wird. Daher ist eine Mehrzahl von Kontakthügeln 5c mit einer Mehrzahl von Verdrahtungselektroden 2a verbunden.

Es sollte beachtet werden, daß in einem Teil des Bereichs 2b des Gehäusesubstrats 2 zum Anbringen des Halbleiterele­ ments 5 keine Elektroden gebildet sind, wobei der Teil des Bereichs 2b entgegengesetzt zum Schaltungsbildungsbereich 5b des Halbleiterelements 5 angeordnet ist, um eine Erzeu­ gung von Streukapazität zu verhindern.

Wenn auf das oben beschriebene Vibrationsgyroskop 1 ein ex­ ternes Licht gerichtet wird, wird ein Ausgangssignal des­ selben variiert. Das heißt, das das Vibrationsgyroskop 1 problematischerweise eine Funktionsstörung aufweist. Diese wird wie folgt verursacht: wenn ein Licht in das Gehäuse­ substrat 2 durch eine Endfläche desselben eintritt, durch das Innere des Gehäusesubstrats 2 gelangt und den Schal­ tungsbildungsbereich des Halbleiterelements 5, das durch Flip-Chip-Bonden angebracht wurde, erreicht, absorbiert das Halbleiterelement 5 das Licht, um eine elektromotorische Kraft zu erzeugen. Speziell in dem Fall, in dem das Vibra­ tionsgyroskop in einer Videokamera verwendet wird, üben ein Blitz und eine Fernbedienung, die für die Videokamera vor­ gesehen sind, und Infrarotstrahlen, die bei einer Infrarot­ strahlenkommunikation verwendet werden, Einflüsse aus, so daß das Vibrationsgyroskop leicht Funktionsstörungen auf­ weisen kann. In anderen Worten, wenn ein Halbleiter, der kein Bärenchiptyp ist, sondern mit Anschlüssen versehen und harzgeformt ist, verwendet wird, treten die oben beschrie­ benen Probleme nicht auf.

Ein Licht, das von der oberen Seite des Gehäusesubstrats 2 aufgebracht wird, wird durch die Abdeckung 7 abgeschirmt, während ein Licht von der unteren Seite des Gehäusesub­ strats 2 durch eine Elektrode, die auf der hinteren Ober­ fläche des Gehäusesubstrats 2 gebildet ist, und durch eine Elektrode, die auf der Oberfläche eines gedruckten Sub­ strats gebildet ist, auf dem das Gehäusesubstrat 2 ange­ bracht ist, abgeschirmt wird, wobei die Elektrode in Kon­ takt mit der hinteren Oberfläche des Gehäusesubstrats 2 po­ sitioniert ist. Folglich übt ein solches Licht weniger Ein­ fluß auf das Halbleiterelement 5 aus.

Die oben beschriebenen Probleme werden leichthin verur­ sacht, wenn ein Halbleiterelement des Nachtchip-Typs durch Flip-Chip-Bonden angebracht ist. Außerdem, wenn das Halb­ leiterelement angebracht ist, während der Schaltungsbil­ dungsbereich desselben so ausgerichtet ist, daß er nach oben gerichtet ist, und eine Verdrahtung durch Drahtbonden gebildet ist, treten auch ähnliche Probleme aufgrund eines Lichts auf, das in das Gehäusesubstrat durch eine Endfläche desselben eintritt, von der Oberfläche desselben austritt und innerhalb der Abdeckung reflektiert.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensor­ schaltungsmodul mit einem Gehäusesubstrat zu schaffen, bei dem verhindert wird, daß Licht auf einen Schaltungsbil­ dungsbereich des Halbleiterelements übertragen wird.

Dies Aufgabe wird durch ein Sensorschaltungsmodul gemäß An­ spruch 1 gelöst.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ein Sensor­ schaltungsmodul, das keine Funktionsstörungen aufweisen kann, die durch ein externes Licht, das in ein Gehäusesub­ strat über eine Endfläche desselben eintritt, verursacht werden können, und eine elektronische Vorrichtung unter Verwendung desselben zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Sensorschaltungs­ modul geschaffen, das ein Gehäusesubstrat, ein Sensorele­ ment, das auf dem Gehäusesubstrat angebracht ist, und ein Halbleiterelement vom Nachtchip-Typ aufweist, wobei das Ge­ häusesubstrat mit einer Lichttransmissions- Blockiereinrichtung versehen ist, die verhindert, daß ein Licht zu einem Schaltungsbildungsbereich des Halbleiterele­ ments durch eine Endfläche des Gehäusesubstrats übertragen wird.

Vorzugsweise weist das Sensorschaltungsmodul ferner eine Abdeckung zum Schützen des Sensorelements und des Halblei­ terelements auf, wobei die Abdeckung auf das Gehäusesub­ strat angebracht ist, um die Endflächen des Gehäusesub­ strats nicht zu bedecken.

Vorzugsweise enthält das Halbleiterelement auch eine Ver­ stärkerschaltung mit einem hohen Verstärkungsfaktor.

Vorzugsweise ist die Lichtübertragungs-Stoppeinrichtung ein lichtabschirmendes Beschichtungsmaterial, mit dem die End­ flächen des Gehäusesubstrats beschichtet sind.

Vorzugsweises sind die Endflächen des Gehäusesubstrats auch im wesentlichen durch Durchgangslochanschlüsse zum Ein- und Ausgeben eines Signals und durch Durchgangslochanschlüsse zum Lichtabschirmen besetzt.

Vorzugsweise, weist ein Material, das das Gehäusesubstrat bildet, wie die Lichtübertragungs-Stoppeinrichtung, einen geringen optischen Transmissionsgrad auf.

Vorzugsweise weist das Material, das das Gehäusesubstrat bildet, einen optischen Transmissionsgrad im Wellenlängen­ bereich von 600 bis 1000 nm, der im wesentlichen gleich dem des Wellenlängenbereichs von 400 bis 600 nm ist, auf.

Vorzugsweise ist das Halbleiterelement durch Flip-Chip- Bonden angebracht, und wie bei der Lichtübertragungs- Stoppeinrichtung ist eine Elektrode zum Abschirmen des Lichts auf dem Teil des Gehäusesubstrats gebildet, der dem Schaltungsbildungsbereich des Halbleiterelements entgegen­ gesetzt ist.

Vorzugsweise ist das Halbleiterelement durch Flip-Chip- Bonden angebracht, und wie bei der Lichtübertragungs- Stoppeinrichtung wird ein Harz mit einer Lichtabschirmei­ genschaft in einen Zwischenraum zwischen dem Gehäusesub­ strat und dem Halbleiterelement gefüllt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Vorrichtung unter Verwendung eines der oben beschriebenen Sensorschaltungsmodule geschaffen.

Das Sensorschaltungsmodul der vorliegenden Erfindung, das die oben beschriebene Konfiguration aufweist, ist dahinge­ hend von Vorteil, daß verhindert wird, das das Modul Funk­ tionsstörungen aufweist, die dadurch verursacht werden kön­ nen, daß ein externes Licht in das Gehäusesubstrat über ei­ ne Endfläche desselben eintritt.

Die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dahingehend von Vorteil, das das Verhalten der Vorrich­ tung verbessert ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht eines Vibrationsgyroskop, das ein Beispiel des Sensorschaltungsmoduls der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 ein Schaltplan des Vibrationsgyroskops von Fig. 1;

Fig. 3A und 3B charakteristische Diagramme, die jeweils Verände­ rungen der Ausgangssignale aus dem Vibrationsgy­ roskop von Fig. 1 und 10, die durch Licht bewirkt wurden, zeigt;

Fig. 4 eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht eines Vibrationsgyroskop, das ein weiteres Bei­ spiel des Sensorschaltungsmoduls der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 5 eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht eines Vibrationsgyroskops, das noch ein weiteres Beispiel des Sensorschaltungsmoduls der vorlie­ genden Erfindung ist;

Fig. 6A bis 6D charakteristische Diagramme, die den optischen Transmissionsgrad von Materialien zeigen, die ein Gehäusesubstrat bilden, das im Sensorschaltungs­ modul der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 7 ist eine Draufsicht, die den Teil eines Gehäuse­ substrats zeigt, auf dem ein Halbleiterelement in einem Vibrationsgyroskop angebracht werden soll, das ein weiteres Beispiel des Sensorschaltungsmo­ duls der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht, die den Teil eines Vib­ rationsgyroskops zeigt, der ein weiteres Beispiel des Sensorschaltungsmodul der vorliegenden Erfin­ dung ist, bei dem eine Halbleitervorrichtung auf ein Gehäusesubstrat angebracht ist;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der elektronischen Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 10 eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht eines Vibrationsgyroskops, das ein Sensorschal­ tungsmodul der verwandten Technik ist;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterele­ ments, das im Vibrationsgyroskop von Fig. 9 ver­ wendet wird; und

Fig. 12 eine Draufsicht, die den Teil des Gehäusesub­ strats zeigt, auf dem das Halbleiterelement im Vibrationsgyroskop von Fig. 10 angebracht werden soll.

Fig. 1 ist eine auseinandergenommene perspektivische An­ sicht eines Vibrationsgyroskops, das ein Beispiel des Sen­ sorschaltungsmoduls der vorliegenden Erfindung ist. In Fig. 1 werden Teile, die mit jenen, die in Fig. 10 gezeigt sind, identisch sind oder diesen entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und von einer erneuten Beschrei­ bung wird abgesehen.

Bei dem Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 10 gezeigt ist, ist der Teil der Endflächen des Gehäusesubstrats 2, in dem die Durchgangslochanschlüsse 3 zum Aus- und Eingeben eines Signals und Erden nicht gebildet sind, mit einem lichtab­ schirmenden Beschichtungsmaterial 18 beschichtet, das eine Lichttransmissions-Blockiereinrichtung ist. Vorzugsweise ist die Farbe des Lichtabschirmungs-Beschichtungsmaterials 18 so dunkel wie möglich und möglichst schwarz. Außerdem ist das lichtabschirmende Beschichtungsmaterial 18 vorzugs­ weise mit einer sehr großen Dicke aufgebracht. Speziell weist das lichtabschirmende Beschichtungsmaterial 18 für das Vibrationsgyroskop zur Verwendung in einer Videokamera vorzugsweise einen niedrigen Transmissionsgrad eines Infra­ rotstrahls auf.

Fig. 2 ist ein Schaltplan des Vibrationsgyroskops 10, das in Fig. 1 gezeigt ist. Bei dem Vibrationsgyroskop 10 von Fig. 2 enthält das Schwingelement 4, das ein Sensorelement ist, zwei Elektroden zum Erfassen und eine Elektrode zum Treiben. Die zwei Elektroden zum Erfassen des Schwingele­ ments 4 sind mit Pufferverstärkern Buf1 bzw. Buf2 verbun­ den. Die Ausgänge aus den Pufferverstärkern Buf1 und Buf2 sind über eine Additionsschaltung 11 mit einer Oszillati­ onsschaltung 12 verbunden. Ein Ausgang aus der Oszillati­ onsschaltung 12 ist mit der Treiberelektrode des Schwing­ elements 4 verbunden. Außerdem sind die Ausgänge der Puf­ ferverstärker Buf1 und Buf2 jeweils mit einer BTL-Schaltung 13 verbunden. Ein Ausgang aus der BTL-Schaltung 13 ist in zwei Teile geteilt, die jeweils mit den Erfassungselektro­ den des Schwingelements 4 über die Widerstände RL bzw. RR verbunden sind. Außerdem sind die Ausgänge aus den Puffer­ verstärkern Buf1 und Buf2 mit einem Differentialverstärker 14 verbunden. Ein Ausgang aus dem Differentialverstärker 14 ist mit einer synchronen Erfassungsschaltung 15 verbunden. Der Ausgang aus der Oszillationsschaltung 12 ist ebenfalls mit der synchronen Erfassungsschaltung 15 verbunden. Ein Ausgang aus der synchronen Erfassungsschaltung 15 ist mit einem Ausgangsanschluß OUT über eine Glättungsschaltung 16 und einen Gleichstromverstärker 17 verbunden. Alle diese Elemente ausschließlich des Schwingelements 4, eines Wider­ stands R1 der synchronen Erfassungsschaltung 15, eines Kon­ densators C1 der Glättungsschaltung 16 und eines Kondensa­ tors C2 des Gleichstromverstärkers 17 sind auf dem Halblei­ terelement 5 integriert. Das heißt, daß mehrere Verstärker­ schaltungen mit hohen Verstärkungsfaktoren, wie z. B. die Pufferverstärker Buf1 und Buf2, der BTL-Verstärker 13, der Differentialverstärker 14 usw. auf dem Halbleiterelement 5 gebildet sind.

Der Betrieb des Vibrationsgyroskops 10, das wie vorstehend beschrieben gebildet ist, ist einfach beschrieben. Zuerst werden Signale, die aus den zwei Erfassungselektroden des Schwingelements 4 ausgegeben werden, durch die Pufferver­ stärker Buf1 bzw. Buf2 verstärkt und der Zusatzschaltung 11 hinzugefügt, so daß die Colioris-Kraft-Komponente ausge­ schlossen ist. Das Signal wird in der Oszillationsschaltung 12 phasenjustiert und verstärkt. Anschließend wird das Sig­ nal an die Treiberelektrode des Schwingelements 4 angelegt. Folglich erfährt das Vibrationsgyroskop 10 durch die Eige­ noszillation eine Biegungsschwingung. In diesem Fall wird das Signal, dessen Phase sich entgegengesetzt zu der der Signale verhält, die an die Treiberelektrode über die BTL- Schaltung 13 und die Widerstände RL und RR angelegt wurden, an die zwei Erfassungselektroden des Schwingelements 4 an­ gelegt, so daß die Biegeschwingung des Schwingelements 4 effizienter ist. Für die Signale, die aus den zwei Erfas­ sungselektroden des Schwingelements 4 ausgegeben werden, wird die Antriebssignalkomponente aus denselben durch den Differentialverstärker 14 entfernt. Die Signale werden syn­ chron in der synchronen Erfassungsschaltung 15 erfaßt, in der Glättungsschaltung 16 geglättet und durch den Gleich­ stromverstärker 17 verstärkt. Auf diese Weise wird nur die Colioris-Kraft-Komponente aus dem Ausgangsanschluß OUT aus­ gegeben.

Fig. 3A und 3B zeigen eine Veränderung eines Ausgangssig­ nals aus dem Vibrationsgyroskop 10, das wie vorstehend be­ schrieben konfiguriert ist, wenn ein Licht, das über einen vorbestimmten Zeitraum blinkt, auf das Vibrationsgyroskop 10 gerichtet wird. Im Vergleich dazu zeigt Fig. 1A die Ver­ änderung eines Ausgangssignals aus dem Vibrationsgyroskop 1 der verwandten Technik, das in Fig. 10 gezeigt ist, und Fig. 1B zeigt die Veränderung eines Ausgangssignals aus dem Vibrationsgyroskop 10 von Fig. 1 gemäß der vorliegenden Er­ findung. In diesem Fall werden keine Winkelgeschwindigkei­ ten an die Vibrationsgyroskope 1 und 10 angelegt.

Wie in Fig. 3A und 3B zu sehen ist, ist die Differenz zwi­ schen den Ausgangsspannungen aus dem Vibrationsgyroskop 1 der verwandten Technik, die sich ergibt, wenn das Licht ein- und ausgeschaltet wird, groß, während die zwischen den Ausgangsspannungen des Vibrationsgyroskops 10 gemäß der vorliegenden Erfindung auf etwa ein Viertel der Differenz des Vibrationsgyroskops 1 der verwandten Technik reduziert wird.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei dem Vibrations­ gyroskop 10 gemäß der vorliegenden Erfindung das lichtab­ schirmende Beschichtungsmaterial 18 auf den Teil der End­ flächen des Gehäusesubstrats 2 aufgebracht, in dem keine Durchgangslochanschlüsse 3 gebildet sind. Daher tritt kein Licht durch die Endflächen des Gehäusesubstrats 2 ein. Es wird verhindert, daß sich ein Ausgangssignal aus dem Vibra­ tionsgyroskop 10 verändert, was durch Licht bewirkt werden kann, das in das Gehäusesubstrat eintritt und durch das Halbleiterelement 5 absorbiert wird.

Fig. 4 ist eine auseinandergenommene perspektivische An­ sicht, die ein Sensorschaltungsmodul gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 4 werden Teile, die mit jenen, die in Fig. 10 gezeigt sind, identisch sind oder diesen entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, von einer erneuten Be­ schreibung wird abgesehen.

Bei einem Vibrationsgyroskop 20, das in Fig. 4 gezeigt ist, werden die Durchgangslochanschlüsse 22, die Lichtübertra­ gungs-Stoppeinrichtungen sind, in dem Teil der Endflächen des Gehäusesubstrats 21 des Vibrationsgyroskop 20 gebildet, in dem die Durchgangslochanschlüsse 3 zum Ein- und Ausgeben eines Signals und zum Erden nicht gebildet sind. Daher ist ein großer Teil der Endflächen des Gehäüsesubstrats 21 durch die Durchgangslochanschlüsse 3 und 22 besetzt. Wün­ schenswerterweise sind die Durchgangslöcher 22 aus Elektro­ den gefertigt, die eine Dicke aufweisen, so daß Licht nicht durch die Durchgangslöcher 22 übertragen werden kann. Au­ ßerdem sind die Durchgangslöcher 22 wünschenswerterweise in der größtmöglichen Größe gebildet, so daß der Bereich auf den Endflächen auf dem Gehäusesubstrats 21 ausschließlich der Durchgangslochanschlüsse 3 und 22 möglichst weitgehend verringert ist. Speziell die Durchgangslöcher 22 sind vor­ zugsweise auf den Endflächen des Gehäusesubstrats 21 gebil­ det, um in den Positionen, die sich näher an der Anbrin­ gungsposition des Halbleiterelements 5 befinden, größer zu sein.

Bei dem Vibrationsgyroskop 20, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, tritt kein Licht in die Endflächen des Gehäusesubstrats 21 ein, wie es beim Vibrationsgyroskop 10, das in Fig. 1 gezeigt ist, der Fall ist. Daher wird verhin­ dert, daß sich ein Ausgangssignal aus dem Vibrationsgyro­ skop 20 verändert, was durch ein Licht bewirkt werden kann, das in das Gehäusesubstrat eintritt und im Halbleiterele­ ment 5 absorbiert wird.

Es ist nicht notwendig, die Durchgangslöcher 22 mit einer Schaltung im Vibrationsgyroskop 20 zu verbinden. Im hochoh­ migen Zustand können die Durchgangslöcher 22 jedoch als An­ tennen funktionieren, die sich gefährlich auf den Betrieb des Gyroskops auswirken. Folglich kann verhindert werden, daß die Durchgangslöcher 22, wenn diese geerdet sind, als Antennen dienen, und diese können eine Rolle bei der elekt­ romagnetischen Abschirmung spielen.

Außerdem können die Endflächen des Gehäusesubstrats 21 mit einem lichtabschirmenden Beschichtungsmaterial beschichtet sein, wobei die Durchgangslochanschlüsse 3 und 22 des Ge­ häusesubstrats nicht im Vibrationsgyroskop 10 gebildet sind. In diesem Fall können hohe Lichtabschirmungseffekte erhalten werden.

Fig. 5 ist eine auseinandergenommene perspektivische An­ sicht, die ein Vibrationsgyroskop zeigt, das ein weiteres Beispiel des Sensorschaltungsmoduls der vorliegenden Erfin­ dung ist. In Fig. 5 werden Teile, die mit jenen, die in Fig. 10 gezeigt sind, identisch sind oder diesen entspre­ chen, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und von ei­ ner erneuten Beschreibung wird abgesehen.

Bei einem Vibrationsgyroskop 30, das in Fig. 5 gezeigt ist, ist das Material, das ein Gehäusesubstrat 31 bildet, ein schwarzes organisches Harzmaterial, das einen geringen op­ tischen Transmissionsgrad aufweist, so daß die Übertragung eines Lichts durch das Substrat 31 unterdrückt wird. Das heißt, das das Material an sich, das das Gehäusesubstrat 31 bildet, eine Lichtübertragungs-Stoppeinrichtung ist.

Fig. 6A zeigt die Messungen des optischen Transmissionsgra­ des des schwarzen organischen Harzmaterials (nachstehend bezeichnet als Material A). Im Vergleich dazu zeigt Fig. 6B die Messungen des optischen Transmissionsgrades des braunen organischen Harzmaterials (nachstehend bezeichnet als Mate­ rial B), das für das Gehäusesubstrat des Sensorschaltungs­ moduls der verwandten Technik verwendet wird, das in Fig. 10 gezeigt ist. Zur Messung des optischen Transmissionsgra­ des wird ein Lagenmaterial mit einer Dicke von 0,8 mm ver­ wendet, und ein Licht wird auf eine Seitenoberfläche des Lagenmaterials aufgebracht, um zu der anderen Seitenober­ fläche desselben transmittiert zu werden.

Wie in Fig. 6A gezeigt ist, ist der optische Transmissions­ grad des Materials A gering, d. h. im Bereich von etwa 0,3 bis 0,35 und zeigt eine relativ flache Kurve im Gesamtwel­ lenlängenbereich von 400 nm bis 1000 nm.

Bei dem Vibrationsgyroskop 30, das das Gehäusesubstrat, das aus dem oben beschriebenen Material A gefertigt ist, ent­ hält, wird ein Licht, selbst wenn es in das Gehäusesubstrat 31 durch eine Endfläche desselben eintritt, schnell ge­ dämpft, so daß das Licht das Halbleiterelement 5 nicht er­ reicht. Daher wird das Licht, das in die Endfläche des Ge­ häusesubstrats 31 eintritt, nicht durch das Halbleiterele­ ment 5 absorbiert. Folglich kann verhindert werden, daß ein Ausgangssignal aus dem Vibrationsgyroskop 30 durch das Licht verändert wird, das in das Gehäusesubstrat 31 über eine Endfläche desselben eintreten und durch das Halblei­ terelement 5 absorbiert werden würde.

Andererseits, wie in Fig. 6B gezeigt ist, unterscheidet sich der optische Transmissionsgrad des Materials B im Wel­ lenlängenbereich von 400 nm bis 600 nm nicht wesentlich von dem des Materials A und wird schnell auf einen Pegel von 0,6% oder mehr im Wellenlängenbereich von mehr als 600 nm erhöht. Daher ist zu beobachten, daß das Material B kein ausreichendes Abschirmungsverhalten für ein Licht mit einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich von 600 nm bis 1000 nm aufweist.

In den meisten Fällen weisen die im allgemeinen verwendeten Harze einen optischen Transmissionsgrad auf, der ausrei­ chend niedrig und im Wellenlängenbereich von 400 bis 600 nm einheitlich ist. Daher ist es für das Material, das das Ge­ häusesubstrat des Sensorschaltungsmoduls bildet, erforder­ lich, daß der optische Transmissionsgrad im Wellenlängenbe­ reich von 600 nm bis 1000 nm im wesentlichen mit dem im Wellenlängenbereich von 400 bis 600 nm identisch ist.

Die Farbe des organischen Harzes muß nicht schwarz sein, wenn der optische Transmissionsgrad ausreichend gering ist. Außerdem bedeutet die schwarze Farbe des Harzes nicht not­ wendigerweise, daß das Harz einen geringen optischen Trans­ missionsgrad aufweist. Zum Beispiel weisen einige Harzmate­ rialien, die Komponenten mit Reaktionsgruppen enthalten, die hauptsächlich auf Infrarotstrahlen sensibel ansprechen, einen geringen optischen Transmissionsgrad auf, d. h. etwa 0,35% und zeigen eine relativ flache Kurve des optischen Transmissionsgrades im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1000 nm, auch wenn die Farbe weiß ist, wie im Falle des or­ ganischen Harzmaterials von Fig. 6C (nachstehend bezeichnet als Material C). Diese Materialien können als Material für das Gehäusesubstrat verwendet werden. Umgekehrt weisen ei­ nige Harzmaterialien einen optischen Transmissionsgrad auf, der schnell auf etwa 1% im Wellenlängenbereich von 750 nm oder mehr erhöht werden kann, auch wenn die Farbe schwarz ist, wie im Falle des organischen Harzmaterials (nachste­ hend bezeichnet als Material D) von Fig. 6D. Diese Materi­ alien können nicht als Material verwendet werden, das das Gehäusesubstrat bildet. Hier wird speziell auf Infrarot­ strahlen Bezug genommen, da Maßnahmen gegen die Infrarot­ strahlen von Bedeutung sind. Dafür gibt es folgende Gründe: Selbstverständlich hat ein Licht mit einer kurzen Wellen­ länge einen niedrigen optischen Transmissionsgrad für Harz­ materialien, und sichtbares Licht tritt nicht immer in z. B. das Innere einer Videokamera ein, jedoch wirken sich Infrarotstrahlen aus einer in sich geschlossenen Fernbedie­ nung häufig gefährlich auf den Betrieb eines Vibrationsgy­ roskops aus.

Außerdem können die Endflächen des Gehäusesubstrats 31 mit einem lichtabschirmenden Beschichtungsmaterial wie im Vib­ rationsgyroskop 10 beschichtet sein. Die Durchgangslochan­ schlüsse können wie im Vibrationsgyroskop 20 auch in den Endflächen gebildet sein. Daher können hohe Lichtübertra­ gungs-Blockiereffekte erhalten werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ver­ hindert, daß ein Licht, das in die Endfläche des Gehäuse­ substrats eintritt, die Nähe des Halbleiterelements er­ reicht. Außerdem können der gleiche Betrieb sowie die glei­ chen Wirkungen erreicht werden, indem verhindert wird, daß ein Licht, das die Nähe des Halbleiterelements erreicht, zu dem Schaltungsbildungsbereich gelangt.

Fig. 7 ist eine Draufsicht eines Teils des Gehäusesubstrats eines Vibrationsgyroskop gemäß einem weiteren Beispiel des Sensorschaltungsmoduls der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird eine Mehrzahl von Verdrahtungs­ elektroden 41A gebildet, um einer Mehrzahl von Kontakthü­ geln 5c des Halbleiterelements 5 zu entsprechen. Eine E­ lektrode 41c, die eine Lichtübertragungs-Stoppeinrichtung ist, ist auf einem Teil des Bereichs 41b des Gehäusesub­ strats 41 gebildet, auf dem das Halbleiterelement 5 ange­ bracht ist, wobei der Teil sich entgegengesetzt zum Schal­ tungsbildungsbereich 5b des Halbleiterelements 5 befindet. Zum Beispiel ist die Elektrode 41c genauso wie die Verdrah­ tungselektroden 41a wünschenswerterweise aus Kupferfolie gefertigt und geerdet.

Das Halbleiterelement 5 ist auf dem Bereich 41b des Gehäu­ sesubstrats 41 angebracht, wobei eine Hauptfläche des Halb­ leiterelements 5 zum Bereich 41b gerichtet ist und eine Mehrzahl der Kontakthügel 5c mit einer Mehrzahl von Ver­ drahtungselektroden 41a verbunden ist.

Wenn das Gehäusesubstrat 41, das wie oben beschrieben kon­ figuriert ist, verwendet wird, wird ein Licht, das in eine Seitenfläche des Gehäusesubstrats 41 eintritt und die Nähe des Halbleiterelements 5 erreicht, durch die Elektrode 41c abgeschirmt. Daher wird verhindert, daß das Licht den Schaltungsbildungsbereich 5b des Halbleiterelements 5 er­ reicht. Daher wird verhindert, daß ein Ausgangssignal aus dem Vibrationsgyroskop durch ein Licht verändert wird, das in das Gehäusesubstrat 41 durch eine Endfläche desselben eintritt und durch das Halbleiterelement 5 absorbiert wird.

Eine Streukapazität wird zwischen der Elektrode 41c und dem Schaltungsbildungsbereich 5b des Halbleiterelements 5 er­ zeugt. Bezüglich der Sensormodule, wie z. B. einem Vibrati­ onsgyroskop, die bei relativ niedrigen Frequenzen arbeiten, stellt die Streukapazität jedoch im wesentlichen kein Prob­ lem dar.

Außerdem können die Endflächen des Gehäusesubstrats 41 wie beim Vibrationsgyroskop 10 mit einen lichtabschirmenden Be­ schichtungsmaterial beschichtet sein. Ferner können die Durchgangslochanschlüsse wie beim Vibrationsgyroskop 20 in den Endflächen gebildet sein. Das Gehäusesubstrat kann wie beim Vibrationsgyroskop 30 aus einem organischem Harzmate­ rial mit einem niedrigen Lichttransmissionsgrad gefertigt sein. In diesen Fällen können hohe Lichtübertragungs- Stoppeffekte erreicht werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Halbleiterelement des Bärenchip-Typs im Flip-Chip- Verfahren angebracht worden. Das Halbleiterelement kann so angebracht sein, daß der Schaltungsbildungsbereich dessel­ ben nach oben gerichtet ist und kann durch Drahtbonden ver­ drahtet sein. In diesem Fall können der gleiche Betrieb und die gleichen Effekte erzielt werden.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht des Halbleiterelements, das auf dem Gehäusesubstrat eines Vibrationsgyroskop ange­ bracht ist, das ein weiteres Beispiel des Sensorschaltungs­ moduls der vorliegenden Erfindung ist. In Fig. 8 werden Teile, die mit jenen, die in Fig. 10 gezeigt sind, iden­ tisch sind oder diesen entsprechen, durch dieselben Bezugs­ zeichen bezeichnet und von einer erneuten Beschreibung wird abgesehen.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist das Halbleiterelement 5 auf dem Gehäusesubstrat 2 durch Flip-Chip-Bonden angebracht worden. Ein Harz 45 mit einer Lichtabschirmungseigenschaft, das eine Lichtübertragungs-Stoppeinrichtung ist, wird in einen Zwischenraum zwischen dem Halbleiterelement 5 und dem Gehäusesubstrat 2 gefüllt. Das Harz 45 wird als Unterfül­ lungsharz bezeichnet, da es unter das Halbleiterelement 5 eingefüllt wird. Wünschenswerterweise ist die Farbe des Harzes 45 möglichst dunkel und, wenn möglich, schwarz. Die Farbe muß nicht schwarz sein, vorausgesetzt der optische Transmissionsgrad ist niedrig. Speziell im Fall von Video­ kameras, die häufig mit Fernbedienungen, die Infrarotstrah­ len verwenden, verwendet werden, ist der Transmissionsgrad eines Infrarotstrahls wünschenswerterweise niedrig.

Wenn das Unterfüllungsharz 45 im Zwischenraum zwischen dem Halbleiterelement 5 und dem Gehäusesubstrat 2, wie vorste­ hend beschrieben wurde, vorgesehen ist, wird ein Licht, das in eine Endfläche des Gehäusesubstrats 2 eintritt und die Nähe des Halbleiterelements 5 erreicht, durch das Unterfül­ lungsharz 45 abgeschirmt. Daher erreicht das Licht nicht den Schaltungsbildungsbereich 5b. Folglich wird verhindert, daß sich ein Ausgangssignal aus dem Vibrationsgyroskop ver­ ändert, was durch ein Licht bewirkt wird, das in die End­ fläche des Gehäusesubstrats 2 eintritt und durch das Halb­ leiterelement 5 absorbiert wird.

Außerdem können die Endflächen des Gehäusesubstrats 2 mit einem lichtabschirmenden Beschichtungsmaterial wie beim Vibrationsgyroskop 10 beschichtet werden. Ferner können die Durchgangslochanschlüsse wie beim Vibrationsgyroskop 20 in den Endflächen gebildet sein. Das Gehäusesubstrat kann auch aus einem organischem Harzmaterial mit einem geringen Lichttransmissionsgrad wie beim Vibrationsgyroskop 30 ge­ fertigt sein. Eine Elektrode, die eine Lichtübertragungs- Stoppeinrichtung ist, kann in dem Teil des Gehäusesubstrats gebildet sein, der wie beim Vibrationsgyroskop 40 dem Schaltungsbildungsbereich des Halbleiterelements entgegen­ gesetzt ist. In diesen Fällen können hohe Lichtübertra­ gungs-Stoppeffekte erreicht werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Gehäusesubstrat aus einem organischem Harzmaterial ge­ fertigt. Das Material, das das Gehäusesubstrat bildet, ist jedoch nicht auf ein organisches Harzmaterial beschränkt. Es können andere Materialien, wie z. B. Keramik oder der­ gleichen, verwendet werden.

Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird das Vibrationsgyroskop als das Sensorschaltungsmodul der vorliegenden Erfindung behandelt. Das Sensorschaltungs­ modul der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf das Vibrationsgyroskop beschränkt und kann eine Vorrichtung sein, die ein Sensorelement, wie z. B. einen Beschleuni­ gungssensor, einen Magnetsensor, einen Infrarotstrahlensen­ sor oder dergleichen, und ein Halbleiterelement des Bären­ chip-Typs mit einer Verstärkerschaltung mit einem hohen Verstärkungsschalter, in dem ein feines Signal, das aus dem Sensorelement ausgegeben wird, verstärkt wird, enthält. Es kann verhindert werden, daß bei der Vorrichtung eine Funk­ tionsstörung auftritt, die durch ein externes Licht bewirkt werden kann, ähnlich wie beim Vibrationsgyroskop der vor­ stehenden Ausführungsbeispiele.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Videokamera, die ein Beispiel der elektronischen Vorrichtung der vorlie­ genden Erfindung ist. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, enthält eine Videokamera 50 das Vibrationsgyroskop 10 zum Korrigie­ ren des Verwackelns einer Kamera, welches das Sensorschal­ tungsmodul der vorliegenden Erfindung ist.

Gemäß der Videokamera 50, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, können jederzeit exakte Informationen über die Winkelgeschwindigkeit eingeholt werden, da die Ka­ mera 50 mit dem Sensorschaltungsmodul der vorliegenden Er­ findung versehen ist. Daher wird das Verhalten der Kamera verbessert.

Die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Videokamera beschränkt und kann eine elektronische Vorrichtung, die z. B. ein Vibrationsgyroskop verwendet, wie eine digitale Kamera mit einem Vibrationsgy­ roskop zum Korrigieren des Verwackelns einer Kameras, ein Navigationssystem mit einem Vibrationsgyroskop zum Positi­ onserfassen, ein System zum Erfassen des Wendens eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen sein. Außerdem kann die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung sein, die ein anderes Sensorschaltungsmodul als ein Vibrationsgyroskops verwendet.

Es wird verhindert, daß das Sensorschaltungsmodul der vor­ liegenden Erfindung Funktionsstörungen aufweist, die durch ein externes Licht bewirkt werden können, das in das Modul über eine Endfläche des Gehäusesubstrats eintritt, da das Modul das Gehäusesubstrat, das Sensorelement, das auf dem Gehäusesubstrat angebracht ist, das Halbleiterelement des Bärenchip-Typs und die Lichtübertragungs-Stoppeinrichtung aufweist, um zu verhindern, daß ein externes Licht in den Schaltungsbildungsbereich des Halbleiterelements durch eine Endfläche des Gehäusesubstrats übertragen wird.

Die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet das Sensorschaltungsmodul der vorliegenden Erfin­ dung. Daher können jederzeit exakte Sensorinformationen eingeholt werden, und das Verhalten der Vorrichtung wird verbessert.

Claims (10)

1. Sensorschaltungsmodul, das ein Gehäusesubstrat (21; 31; 41), ein Sensorelement (4), das auf dem Gehäuse­ substrat angebracht ist, und ein Halbleiterelement (5) des Nachtchip-Typs aufweist, wobei das Gehäusesubstrat (2; 21; 31; 41) mit einer Lichttransmissions-Blockiereinrichtung (18; 22) verse­ hen ist, zum Verhindern, daß Licht in einen Schal­ tungsbildungsbereich (5b) des Halbleiterelements (5) durch eine Endfläche des Gehäusesubstrats (2; 21; 31; 41) übertragen wird.

2. Sensorschaltungsmodul gemäß Anspruch 1, das ferner ei­ ne Abdeckung (7) zum Schützen des Sensorelements (4) und des Halbleiterelements (5) aufweist, wobei die Ab­ deckung auf dem Gehäusesubstrat (2, 21, 31, 41) ange­ bracht ist und nicht die Endflächen des Gehäusesub­ strats bedeckt.

3. Sensorschaltungsmodul gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Halbleiterelement (5) eine Verstärkerschaltung mit einem hohen Verstärkungsfaktor enthält.

4. Sensorschaltungsmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Lichttransmissions-Blockiereinrichtung ein lichtabschirmendes Beschichtungsmaterial ist, mit dem die Endflächen des Gehäusesubstrats beschichtet sind.

5. Sensorschaltungsmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Endflächen des Gehäusesubstrats (21) im wesentlichen mit Durchgangslochanschlüssen (3, 22) zum Ein- und Ausgeben eines Signals und Durchgangslochan­ schlüssen zum Lichtabschirmen besetzt ist.

6. Sensorschaltungsmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem als die Lichttransmissions- Blockiereinrichtung ein Material, das das Gehäusesub­ strat (31) bildet, einen niedrigen optischen Transmis­ sionsgrad aufweist.

7. Sensorschaltungsmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Material, das das Gehäusesubstrat (2, 21, 31, 41) bildet, einen optischen Transmissionsgrad im Wellenlängenbereich von 600 bis 1000 nm aufweist, der im wesentlichen gleich dem im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 600 nm ist.

8. Sensorschaltungsmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Halbleiterelement (5) durch Flip-Chip- Bonden angebracht ist, und als die Lichttransmissions- Blockiereinrichtung, eine Elektrode (41c) zum Lichtab­ schirmen auf dem Teil des Gehäusesubstrats (41) gebil­ det ist, der dem Schaltungsbildungsbereich (5b) des Halbleiterelements (5) gegenüberliegt.

9. Sensorschaltungsmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Halbleiterelement (5) durch Flip-Chip- Bonden angebracht ist, und als die Lichttransmissions- Blockiereinrichtung ein Harz (45) mit einer lichtab­ schirmenden Eigenschaft in einen Zwischenraum zwischen dem Gehäusesubstrat (2) und dem Halbleiterelement ge­ füllt (5) ist.

10. Elektronische Vorrichtung unter Verwendung eines Sen­ sorelements, nach einem der Ansprüche 1 bis 9.