專利名稱：傳感器電路模件及利用所述模件的電子器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及傳感器電路模件和利用所述模件的電子器件，尤其涉及例如用作校正攝像機震動器件的振動陀螺的傳感器電路模件，以及利用該模件的電子器件。
在這些部件中，半導體元件5包含具有驅動振動器4的電路和依據振動器4的信號輸出檢測Colioris力的電路的集成電路。所述的集成電路包括具有高放大因子的放大器電路，因為半導體元件5具有微弱的信號。通孔端3用于輸入—輸出信號以及接地。
圖11是半導體元件5的透視圖。在圖11中，半導體元件5包含基底5a，形成在半導體基底5a的一個主面中心的電路形成區5b，以及多個凸起5c，這些凸起圍著半導體基底5a的一主面上的電路形成區設置。
圖12是表示在其上安置半導體元件5的部分封裝基底2。如圖12所示，安裝半導體元件用的封裝基底2的區域2b，在其上具有多個布線電極2a，使其對應于半導體元件5的多個凸起。半導體元件5倒置在具有半導體元件5的一個主面的封裝基底2上，并與區域2b形成接觸。于是，使多個凸起5c連接到多個布線電極2a上。需指出，在用于安裝半導體元件5的封裝基底2的區域2b部分，以及正對著半導體元件5的電路形成區5b的部分區域2b內沒有電極形成，以此避免產生雜散電容。
如果外部光照到上述的振動陀螺1上，其輸出信號改變。即，招致振動陀螺1的誤操作。其原因是在光通過封裝基底2的端面并通過封裝基底2的內部進入，到達倒置的半導體元件5的電路形成區時，半導體元件5吸收光并產生電動力。尤其是，如果在攝像機內使用振動陀螺，則對攝像機提供閃光和遙控，以及紅外線通訊用的紅外線均要產生影響，這些影響引起振動陀螺誤操作。換句話說，在使用不是倒裝式的但是具有終端和樹脂模制的半導體時，上述的問題不會發生。
利用罩蓋7屏蔽來自封裝基底2的上側的光，而利用形成在封裝基底2的背面的電極，以及形成在其上安置封裝基底2的印刷基底的面上的電極屏蔽來自封裝基底2的下側的光，所設定的電極與封裝基底2的背面接觸。于是，這種光對整個半導體5不會造成什么影響。
上述的問題在采用倒裝的方式安裝片狀半導體元件時很容易引起。另外，在采用面朝上的電路形成區的方式安裝半導體元件，以及利用焊接形成布線時，類似的問題也會發生，這是由于通過基底的端面進入封裝基底的光會從其表面射出并在罩蓋內反射所致。
按照本發明，所提供的傳感器電路模件包含一封裝基底，一安裝在所示封裝基底上的傳感器元件，以及一片狀半導體元件，所述的封裝基底設置一擋住光透射的部件，所述的部件阻止光通過封裝基底的端面透射至半導體元件的電路形成區。
最好，傳感器電路模件還包含一個罩蓋，用于保護傳感器元件和半導體元件，所述的罩蓋安裝在封裝基底上，使其不蓋著封裝基底的端面。
最好，半導體元件包含具有高放大倍率的放大器電路。
最好，光發透射阻擋部分是一種涂覆在封裝基底的端面上的光屏蔽涂層材料。
最好，封裝基底的端面基本上由用于輸入—輸出信號的通孔終端以及用于光屏蔽的通孔端占有。
最好，作為光透射阻擋部分，構成封裝基底的材料具有低的光透過率。
最好，構成封裝基底的材料其在600-1000nm的波長范圍內的透光率基本上等于在400-600nm的波長范圍內的透光率。
最好，采用倒裝式結合安裝半導體元件，作為光透射阻擋部分，需要將具有光屏蔽特性的樹脂填充到封裝基底和半導體元件之間的間隙內。
按照本發明，提供一種使用上述傳感器電路模件中的器件。
本發明的具有上述結構的傳感器電路模件的優點在于，可以阻止所述模件的誤操作，這種誤操作可以是由于經基底的端面進入封裝基底的外部光所致。
本發明的電子器件的優點在于，提高了器件的使用性能。
在圖1所示的振動陀螺10中，封裝基底2的部分端面采用可以阻止光透射的光屏蔽涂層材料18涂覆，在所述的基底的部分端面上不形成用于輸出—輸入信號和接地的通孔端3。最好，光屏蔽鍍層材料18的顏色盡可能的暗，如果可能應采用黑色的。另外，光屏蔽鍍層材料18最好涂得厚些。尤其是，對于使用在攝像機內的振動陀螺而言，最好所使用的光屏蔽涂層材料18對于紅外光具有低透光率。
圖2是圖1所示振動陀螺10的電路圖。在圖2所示的振動陀螺10中，作為傳感器的振動器4包含兩個檢測電極和一個驅動電極振動器4的兩個檢測電極分別連接到緩沖放大器Buf1和Buf2。而緩沖放大器Buf1和Buf2的輸出經附加電路11連接到振蕩電路12。振蕩電路12的輸出連接到振動器4的驅動電極。另外，緩沖放大器Buf1和Buf2的輸出分別連接到BTL電路13。而BTL電路13的輸出分成兩路，他們分別經電阻RL和RR連接到振動器4的檢測電極。另外，緩沖放大器Buf1和Buf2的輸出連接到微分放大器14。而，微分放大器14的輸出連接到同步檢測電路15。振蕩電路12的輸出連接到同步檢測電路15。同步檢測電路15的輸出經整平電路16和DC放大器17連接到輸出端OUT。除了振動器4外的所有這些元件，同步檢測電路15的電阻R1，整平電路16的電容C1，以及DC放大器17的電容C2均集成在半導體元件5上。即，多個具有高放大倍數的放大器電路，例如緩沖放大器Buf1和Buf2，BTL放大器13，微分放大器14等也形成在半導體元件5上。
現將簡述以如上所述方式形成的振動陀螺10的操作。首先，利用緩沖放大器Buf1和Buf2分別放大由振動器4的兩個檢測電極所輸出的信號，并將信號加到加和電路11，從而去除Colioris力分量。在振蕩電路12內對信號間隙相耦合和放大。之后，將信號加到振動器4的驅動電極。最后，利用自振蕩使振動陀螺10受到繞曲振動。在這種情況下，相位不同于經由BTL電路13和電阻RL和RR加到驅動電極的信號的電位的信號被加到振動器4的兩個檢測電極，從而使振動器4的繞曲振動更強。對于從振動器4的兩個檢測電極輸出的信號，由微分放大器14去除其中的驅動信號分量。在同步檢測電路15中受到同步檢測，并在整平電路16中整平的信號由DC放大器17放大。于是，從輸出端OUT只輸出Colioris力分量。
圖3A和3B分別表示在以一定的周期閃爍的光照射振動陀螺10時，如上所述構成的振動陀螺10的輸出變化。為了比較，圖3A表示從圖10所示的相關已有技術的振動陀螺1輸出的改變，而圖3B表示按照本發明從圖1的振動陀螺10輸出的改變。在這種情況下，在振動陀螺1和10上有角速度。
如圖3A和3B所示，在光進行開和關時，從相關技術的振動陀螺1所得到的輸出電壓之間的差是大的，而按照本發明的振動陀螺10的輸出電壓之間的差下降到相關技術的振動陀螺1的輸出電壓之間差的四分之一。
如上所述，在按照本發明的振動陀螺10中，在沒有通孔端3的封裝基底2的部分端面上涂有屏蔽光的涂層材料。于是，沒有光通過封裝基底2的端面進入。從而振動陀螺10的輸出信號發生改變，這種改變可以是由進入封裝基底的并由半導體元件5吸收的光所引起的。
圖4表示按照本發明的其它實施例的傳感器電路模件的示意透視圖。在圖4中，與圖10中所示的相同或相關的部件采用相同的標號表示，對其說明從略。
在圖4所示的振動陀螺20中，作為阻止光透過部分的通孔端22形成在振動陀螺20的封裝基底21的部分端面內，其中還有用于輸入—輸出信號和接地的通孔端3。于是，封裝基底21的大部分端面由通孔3和22所占據。通常通孔22由具有一定厚度的不讓光通過通孔22的電極構成。然而，使通孔22僅可能具有最大的尺寸，從而盡可能地在封裝基底21上減小除了通孔端3和22之外的面積。尤其是，最好使通孔形成在封裝基底21的端面上，使其在靠近半導體元件5的安裝位置處通孔較大。
在如上所述構成的振動陀螺20中，沒有光進入如圖1所示的振動陀螺10內封裝基底21的端面。于是，阻止振動陀螺20的輸出信號的改變，這種改變可以是由進入封裝基底并由半導體元件5吸收的光所引起的。
不需要將通孔22連接到振動陀螺20的電路。然而，在高阻抗情況下，通孔可以起到天線的作用，這將對整個陀螺的操作有危險的影響。因此，在接地后，通孔22可以避免成為天線的作用，并可以起到電磁屏蔽的作用。
還有，可以將光屏蔽涂層材料涂覆到封裝基底的振動陀螺中沒有形成通孔端3和22的端面上。在這種情況下，可以獲得光屏蔽效果。
圖5是作為本發明另一個傳感器模件實例的振動陀螺的示意透視圖。在圖5中，與圖10中所示的相同或相應的部件采用相同的標號表示，并略去重復的說明。
在圖5所示的振動陀螺30中，構成封裝基底31的材料是一種低透光率的黑色的有機樹脂材料，從而抑制通過基底31的光透過。這就是說，構成封裝基底31的材料本身是一種具有阻擋光透過功能的材料。
圖6A表示黑色有機樹脂材料(下稱材料A)的光透過率的測量結果。為了減小比較，圖6B表示用于圖10所示的相關技術的傳感器電路模件的封裝基底的棕色有機樹脂材料(下稱材料B)的光透過率的測量結果。為進行光透過率的測量，使用厚度為0.8mm的片材，使光入射到片材的一側面上，并測量在另一側面的光透過。
如圖6A所示，測量A的光透過率是低的，即，在0.3-0.35的波長范圍內透光率是低的，同時還表示在整個波長從400nm-1000nm范圍內的光透過呈平坦的曲線。
在包含由上述材料A做成的封裝基底的振動陀螺30中，即使光通過其一端面進入封裝基底31，該光將迅速地衰減，從而光不能到達半導體元件5。于是，半導體元件5不吸收進入封裝基底31的端面的光。因此，可以阻止由于光的改變而影響振動陀螺30的輸出信號，所述的光是經由基底的端面進入封裝基底并由半導體元件5吸收的光。
另一方面，如圖6B所示，在波長從400nm-600nm范圍內材料B的光透過率不同于材料A的透光率，在波長超過600nm時透光率迅速增加至約0.6％或以上。于是，可見材料B對于600nm-1000nm波長范圍的光不具有明顯的屏蔽性能。
在大部分情況下，常用的樹脂其光透過率在400nm-600nm波長范圍內是低的和平坦的。然而，對于構成傳感器模件的封裝基底的材料來說，需要在波長范圍600nm-1000nm內的光透過率基本上相同于在波長范圍400nm-600nm內的光透過率。
如果光透過率相當低，有機樹脂的顏色不一定是黑色的。另外，樹脂的顏色對于樹脂具有低的光透過率不是必須的。例如，某些對于紅外線靈敏成分的樹脂材料具有低的，即，約0.35％的光透過率，而在400nm-1000nm波長范圍內呈現相當平坦的光透過率曲線，即使樹脂的顏色是白的，如圖6c所示的有機樹脂(參見材料C)的情況下。這些材料可以用于封裝基底的材料。相反，有些樹脂材料的透光率在波長750nm或以上迅速地增加至約1％，即使材料的顏色是黑的，如圖6D所示的有機樹脂材料(指材料D)的情況下。這些材料不能用于構成封裝基底的材料。這里，紅外線是專指，因為對抗紅外線的措施是很重要的。其理由如下通常，短波長的光對于樹脂具有低的透光率；而可見光總是進不了例如攝像機內，但是對于由遙控器發出的紅外線經常會對振動陀螺的操作構成危險的影響。
另外，封裝基底31的端面可以采用例如在振動陀螺10中所使用的光屏蔽涂層材料涂覆。同樣，可以在振動陀螺20的端面形成通孔端。因此，可以獲得高阻擋光透過的效果。
在上述的實施例中，進入封裝基底的端面的光受阻，使其不能到達半導體元件。另外，可以通過阻止到達半導體元件附近的光作用到電路形成區上也可以得到同樣的操作和效果。
圖7是本發明的傳感器電路模件的其它實施例中的振動陀螺的部分封裝基底的平面視圖。如圖7所示，形成多個布線電極41a，使其對應于半導體元件5的多個凸起部位5c。電極41c是阻擋光透過部分，它形成在其上安置半導體元件5的封裝基底41的一部分面積上。例如，最好使電極41c由銅箔以及布線電極41a構成并接地。
半導體元件5安裝在封裝基底41的區域41b上，使得半導體元件5的一主面正對區域41b，而多個凸起5c被連接到多個線電極41a。
在采用如上所述的封裝基底41時，進入封裝基底41的側面并到達半導體元件5的附近的光由電極41c屏蔽。于是，阻止光到達半導體元件5的電路形成區5b。所以，可以阻止由于通過基底的端面進入封裝基底41的并由半導體元件5吸收的光改變振動陀螺的輸出信號。
在半導體元件5的電極41c和電路形成區5b之間產生雜散電容。然而，對于傳感器電路模件，例如振動陀螺，其基本上在相當低的頻率下工作，所以雜散電容不是一個問題。
另外，封裝基底41的端面可以采用光屏蔽涂層材料，例如采用在振動陀螺中用的材料涂覆。還有，通孔端可以如在振動陀螺20中那樣形成在端面內。另外，封裝基底可以采用如在振動陀螺30中所用的低透光性的有機樹脂構成。在這種情況下，可以獲得高的阻擋光透過的效果。
在上述的實施例中，片型的半導體元件是倒裝式安裝的。可以采用面朝上的電路形成區安裝半導體元件，并可以由線連接布線。在這種情況下，也可以獲得同樣的操作和效果。
圖8是安裝在本發明的另一個傳感器電路模件的實施例的振動陀螺的封裝基底上的半導體元件的截面視圖。在圖8中，與圖10中所示的相同與相似的部件采用相同的標號表示，以略去重復的描述。
如圖8所示，利用倒裝結合法將半導體元件5安裝在封裝基底2上。將作為阻擋光透射部分的具有屏蔽光特性的樹脂45填充到半導體元件5和封裝基底2之間的空隙內。所示的樹脂稱為下填充樹脂，因為該樹脂被填充至半導體元件5的下面。最好，樹脂45的顏色盡可能的深色，如果可能采用黑色的樹脂。如果光透過率是低的，則顏色不一定是黑色的。尤其，對于通常在利用紅外線遙控器的攝像機的情況下，應該對紅外線的透光率是低的。
如上所述的在半導體元件5和封裝基底2之間的空隙內提供下充填樹脂45時，由所述的下充填樹脂45屏蔽進入封裝基底2的端面和到達半導體元件5的附近的光。于是，使光不到達電路形成區5b。因此，可以阻止由進入封裝基底2的端面并由半導體元件5吸收的光引起振動陀螺的輸出信號的改變。
另外，封裝基底2的端面可以采用如在振動陀螺10中那樣的端面涂覆光屏蔽涂層材料。而且，可以將通孔端形成在如振動陀螺20所述的端面。同樣，封裝基底可以由如振動陀螺30所述的具有低透光率的有機樹脂材料構成。可以如在振動陀螺40所述的，在正對著半導體元件的電路形成區封裝基底的部分形成作為光阻擋部分的電極。在這種情況下，可以獲得高的光阻擋效果。
在上述的實施例中，封裝基底由有機樹脂材料構成。然而，構成封裝基底的材料不限于其上涂覆有機材料樹脂。也可以采用其它的材料例如陶瓷等材料。
每一個上述的實施例中均詳述了作為本發明的傳感器電路模件的振動陀螺。然而，本發明的傳感器電路模件不限于振動陀螺，它可以是包含傳感器元件，例如加速傳感器，磁性傳感器，紅外線傳感器等，以及從傳感器元件輸出的細微信號受到放大的具有高放大倍數的放大器電路的器件。可以阻止所述的器件由于外部光所引起的誤操作，即，類似于上述實施例的振動陀螺所述的那樣誤操作。
圖9是作為本發明的電子器件實例的攝像機的透視圖。如圖9所示，攝像機50包含用于糾正攝像機震動的振動陀螺10，該振動陀螺是本發明的傳感器電路模件。
按照如上構成的攝像機50，可以在任何時候獲得角速度的精確數值，因為所述的攝像機50設置本發明的傳感器電路模件。因此，攝像機的性能得到提高。
本發明的電子器件不限于攝像機，可以是任何使用振動陀螺的電子器件，例如具有校正相機震動的振動陀螺的數字相機，具有位置檢測用的振動陀螺的導航系統，以及用于檢測汽車等翻轉的系統。另外，本發明的電子器件可以是一種利用傳感器電路模件而不是振動陀螺的器件。
本發明的傳感器電路模件可用以阻止由于外部光經由封裝基底的端面進入模件而引起的誤操作，因為所述模件包含封裝基底，安裝在封裝基底上的傳感器元件，片狀的半導體元件，以及用于阻止外部光通過封裝基底的端面射至半導體元件的電路形成區的阻擋光透射部分。
本發明的電子器件使用本發明的傳感器電路模件。于是，可以在任何時候獲得精確的傳感器信息，并提高器件的性能。
權利要求
1.一種傳感器電路模件，該模件包含封裝基底，安裝在封裝基底上的傳感器元件，以及片狀的半導體元件，所述的封裝基底具有阻擋光透射部分，用于阻止光通過封裝基底的端面透射至半導體元件的電路形成區。
2.如權利要求1所述的傳感器電路模件，還包含保護傳感器元件和半導體元件的罩蓋，所述的罩蓋安裝在封裝基底上，以此不需蓋著封裝基底的端面。
3.如權利要求1所述的傳感器電路模件，其中半導體元件包含具有高放大倍率的放大器電路。
4.如權利要求1所述的傳感器電路模件，其中阻擋光透過部分是一種涂覆于封裝基底的端面的光屏蔽涂層材料。
5.如權利要求1所述的傳感器電路模件，其中封裝基底的端面基本上由用于輸入—輸出信號的通孔端以及用于光屏蔽的通孔端占據。
6.如權利要求1所述的傳感器電路模件，其中作為阻擋光透過的部分，構成封裝基底的材料具有低的光透過率。
7.如權利要求1所述的傳感器電路模件，其中構成封裝基底的材料在波長600nm-1000nm范圍內所具有光透過率基本上等于在波長400nm-600nm范圍內的光透過率。
8.如權利要求1所述的傳感器電路模件，其中半導體元件利用倒置法安裝，并作為阻擋光透過部分，用于光屏蔽的電極形成在正對著半導體元件的電路形成區的部分封裝基底上。
9.如權利要求1所述的傳感器電路模件，其中半導體元件利用倒置法安裝，并作為阻擋光透過部分，一種具有光屏蔽特性的樹脂充填到封裝基底和半導體元件之間的空隙內。
10.一種利用如權利要求1所述的傳感器元件的電子器件。
全文摘要
一種由傳感器電路模件構成的振動陀螺,該傳感器電路模件包含一封裝基底,一安裝在所述基底上的振動器,一利用倒裝法安裝的片狀半導體元件,一片狀部分和一罩蓋,沒有通孔端的封裝基底的部分其端面涂覆阻擋光透過的屏蔽光涂層材料。最好,所述的屏蔽光涂層材料盡可能是深色的,如果可能采用黑色的涂層材料。
文檔編號H05K3/40GK1386042SQ0211800
公開日2002年12月18日 申請日期2002年4月18日 優先權日2001年5月11日
發明者藤本克己, 岡野惠一, 小池雅人 申請人:株式會社村田制作所