TWI364244B - Vertical die chip-on-board - Google Patents

Description

1364244 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於製造感測器之方法以及藉由此類方法 所產生的感測盗。更明碟吕之’本發明係關於例如磁性及 傾斜感測器的低輪廓多軸感測器之設計及製造。 【先前技術】 地球磁場強度為約〇·5至0.6高斯，並且具有平行於地球 表面、始終指向磁性北極的成分。此磁場可以近似於偶極 模型’即磁場始終指向北極，但是磁場相對於地球表面的 角度從赤道處的水平變為北半球的次水平（即「向下」朝 地平面），及南半球的上水平（即「向上」朝空中卜在所有 情況下，地球磁場的水平方向指向磁性北極並且係用以決 定羅盤方向。 磁性感測器已適當使用2,〇〇〇年以上，其主要用以感測 也球磁場以進行定向尋找或導航。如今，磁性感測器仍為

導航之主要構件’並且已開發許多其他用途。結果，磁性 感測器可用於醫學、實驗室及電子儀器、氣象浮標、虛擬 現實系統及各種其他系統。 处J厂 >"費及商用電子裝備設計已主要涉及將許多全異功 此鞏固於卩&置中’並且發展逐步小型規模之裝置。小 =置及併人許多功能的裝置需要其内部組件盡可能小。將 ^向尋找及導航技術併人此類小型裝置中的願望需要必備 鈾卜且隹感’則器’例如磁性感測器及/或傾斜感測器在5 轴上，、有最小高度（即在印刷電路板（pcB)之平面以外）。 99968.doc 1364244 對於半導體裝配件行業，尤盆對於目士 /、對於具有空間限制的應用而 言，安裝沿Z軸的垂直感測5|係 盗係—種挑戰。當前的方法無 法將垂直（Z軸）感測器安裝用於 '具有有限空間及低成本、 大體積、標準PCB處理的應用。 因此，需要將感測器正交安穿 文衮於其他安裝在印刷電路板 之平面中的感測器i，該等正交安裝的感測器測量Z軸上

的力或磁場。特定言之，雲I *要以低輪廓方式將正交感測器 安裝於（例如）蜂巢式電話及其他消費及商用應用中。滿足 此類需求應藉由以下應用：成本低、體積大並且可輕易地 適合於共同PCB裝配件處理。 【發明内容】 在本發明之-方面，將感測器封包提供成包括垂直感測 β電路組件及水平感測器電路組件。垂直感測器電路組件 包括第-表面、第二表面、底部邊緣、頂部邊緣' 二個側 邊緣、、輸入/輸出（1/0)墊及敏感方向，並且ι/〇塾係配置在 垂直感測器電路組件之第二表面上，而且敏感方向可以垂 直於配置成接近於該底部邊緣的1/〇墊。在某些具體實施 例中’ I/O塾係配置成陣列。水平感測器電路組件包括頂 部表面、印刷電路板（PCB)安裝表面、垂直感測器電路組 件’面邊緣、至少二或多個其他邊緣'以及與 電路組件之敏感方向正交之一或多個敏感方向。在= 之此方©’水平感測器電路組件之垂直感測器電路組件介 面邊緣連接性地支撐沿2軸之垂直感測器電路組件。 在本發明之某些具體實施例中，垂直感測器電路組件之 99968.doc 1364244 底部邊緣與頂部邊緣之間的距離約為1.1 mm。在其他具體 實施例中，垂直感測器電路組件之底部邊緣與頂部邊緣之 間的距離約小於1.1 mm。 垂直感測器電路組件上的I/O墊較佳可與選自由以下組 成的群組之方法相容：線路銲接、倒裝晶片、銲料塊、柱 塊、導電環氧樹脂及橈性互連銲接（例如卷帶自動銲接 (TAB))技術。在其他具體實施例中，垂直感測器電路組件 可以包括第一表面上的I/O墊用導電式連接至水平感測器 -----------—— _____--

電路組件，並且該等I/O墊較佳可與選自由以下組成的群 組之方法相容：線路銲接、倒裝晶月、銲料塊、柱塊、導 - ---- /^^^ ’ ~~~^ 電環氧樹脂及橈性互連銲接（例如卷帶自動銲接（TAB))技 術。因此，在某些具體實施例中，垂直感測器電路組件可 導電式連接至水平感測器電路組件。

在其他具體實施例中，垂直感測器電路組件與水平感測 器電路組件為固態感測器，而在另外其他具體實施例中感 測器電路組件為磁性感測器。在其他具體實施例中，一或 多個垂直感測器電路組件及一或多個水平感測器電路組件 為傾斜感測器。在其他具體實施例中，一或多個垂直感測 器組件可以為一種感測器，例如磁性或傾斜感測器，並且 一或多個水平感測器電路組件可以為不同種類的感測器， 例如可以提供垂直支撐邊緣之固態晶片。在其他具體實施 例中，一或多個垂直感測器組件可以為所有種類的感測 器，例如磁性或傾斜感測器，並且一或多個水平感測器電 路組件可以為任何固態晶片，無論其是否為實際感測器， 99968.doc 1364244 均假定其包括可以為垂直感測器電路組件提供支撐的垂直 感測益電路組件介面邊緣。 在本發明之第二方面，提供用以安裝垂直感測器電路組 件之方法。垂直感測器電路組件包括第一表面及第二表 面、底部、頂部與二個側邊緣、以及配置在第二表面上至 PCB的I/O墊。該方法包括連接垂直感測器電路組件之底部 邊緣至PCB，並且連接垂直感測器電路組件之第一表面至 八有頂。卩表面、PCB安裝表面、垂直感測器電路組件介面 邊緣及至少二個其他連接至PCB之邊緣的一或多個水平感 測器電路組件之垂直感測器電路組件介面邊緣。可以安裝 垂直感測器電路組件，以便水平感測器電路組件之垂直感 測器電路組件介面邊緣支撐沿2軸的垂直感測器電路組 件。 在某些具體實施例中，垂直感測器電路組件係藉由選自由 以下組成的群組之方法而導電式連接至pcB :線路銲接、 倒裝晶片、銲料塊、柱塊、導電環氧樹脂及橈性互連銲接 (例如卷帶自動銲接（TAB))技術。在該方法之其他具體實 靶例中，垂直感測器電路組件係藉由導電環氧樹脂、銲料 塊或柱塊技術而導電式連接至PCB。在本發明之某些具體 實施例中，切割垂直感測器電路組件及一或多個水平感測 器組件’以便各邊緣實質上垂直於各表面。 在本發明之第三方面，提供製造用以測量沿至少二個正 交軸之磁強度的多軸磁力計之方法。t亥方法包括藉由其 PCB安裝表面而安裝包括頂部表面、pcB安裝表面、垂直 99968.doc 1364244 磁性感測器電路組件介面邊緣、以及二或多個其他邊緣之 —或多個磁場感測電路組件於PCB上，以及安裝包括第一 表面、第二表面、底部邊緣、頂部邊緣、二個側：緣、輸 入/輸出(I/O)墊及敏感方向之垂直感性感測器電路組件於 PCB上，其中1/0墊係配置在垂直感測器電路組件之第二表 面上，並且敏感方向可與配置成接近於底部邊緣之1/0塾

正交。在此方法中，垂直磁性感測電路組件係附著於磁場 感測電路組件並由該組件支擇。 在某些具體實施例中，一或多個磁場感測電路組件為水 平感測器電路組件，而在其他具實施例中，其為一或多個 水平-維感測n電路組件。垂直磁性感測電路組件可以導 電式或非導電式連接至磁場感測電路組件，並且可以藉由 (例如）導電環氧樹脂或黏著劑形成導電連接，而可以^用 例如非導電環氧樹脂之黏著劑形成非導電連接。 在本發明之第四方面’提供用以測量沿至少二個正交朝 的磁場強度之多轴磁力計。依據以上說明的本發明之第三 方面之方法而產生多軸磁力計。在某些具體實施例中，多 :磁力計進-步包括傾斜感測器。採用或不採用傾物 益’用以測S沿二個正交軸的磁場強度之多軸磁力計均巧 以包括PCB上具有約hl mm高度之垂直磁性感測器電路细 件同樣地’在替代具體實施例中，採用或不用傾斜感測 器，垂直磁性感測器電路組件均在PCB上具有小於u咖 的高度。 【實施方式】 99968.doc -10- 1364244 將參考附圖說明本發明之較佳具體實施例，其僅為示範 性具體實施例。參考，，其解說一般藉由參考數字ι〇〇所 指定的本發明之三軸感測器之結構。三轴感測器包含感測 器電路組件（即感測器）所附著的印刷電路板（p C B )工〇 i。採 用標準直裝電路板技術（例如線路鮮接、倒裝晶片及棱性 互連銲接），將水平感測器電路組件1〇2(例如裝配至積體電 路封包中或用作裸晶粒之磁阻或霍爾效應材料）安裝於PCB 101上。例如參見Van Zant提出的微晶片製造第4版 祕聰侧(2_)第18章第w至州頁，此參考之揭示案 係以引用的方式併入本文中。—般而言，顯示為m3 及綱的感測器係稱為「感測器電路組件」，根據需要可添 加多個特定描述符，例如磁場感測器電路組件為對磁場敏 感之感測器電路組件。利用相同標準的直裝電路板技術， 也可將本文所說明的其他感測器組件安裝於pcB ι〇ι上。 較佳切割水平感測器電路組件1〇2以便其一般處理沿其厚 度的垂直邊緣。沿水平感測器電路組件H)2之厚度的邊 緣’作為支撐用於正交安裝於水平感測器電路組件1〇2上 的垂直感測器電路組件103。記住此點，如本文所用，術 語「感測器」及「水平感測器電路組件」還包括(例如)固 態晶片，其本質上並不擁有「感測」*力，但是1括沿其 厚度的垂直邊緣（「垂直感測器電路組件介面邊緣」），苴 ，體支/給垂直安裝在咖上之-感測器(例如磁性感 ’貝，益）。不乾性具體實施例為二轴磁性感測器，其包括垂 直女裝於PCB上的二轴磁性感測器，其中將垂直安裝的磁 99968.doc 1364244 性感，器安裝成對抗PCB上的任何一般（感測或非感測式） 。曰曰片°亥(等)固態晶片僅需要包括垂直感測器電路組 其可以作為支撐用於垂直軸上的垂直感測

件介面邊緣 器。 在圖1之不範性具體實施例中，水平感測器電路組件⑽ 對力（例如/α疋義PCB 1〇1之平面的X及y轴之磁力）敏感。 在此範例中垂直感測器電路組件103對沿其餘正交軸（即 Z軸）的力敏€。因此在此示範性圖式中，水平感測器電路 牛為一維感測器。預期將額外電路安裝於PCB !⑴ 上，該電路與任何所附的感測器電路組件無關，或與任何 所附的感測器電路組件合作。第一及第二垂直或水平感測 器電隸件可以彼此導電式或料電式連接，如圖3至圖7 斤解說此外，雖然圖1至4將水平感測器電路組件解說為 高度相等’但是並不暗示此類限制一般而言，垂直感測 器電路組件沿z軸高於水平感測器電路組件，但是二組件 均可具有相同高度或者水平感測器電路組件可以較高。然 而，感測器封包之高度較佳約為丨^ mm或更小。 依據圖1解說的本發明之示範性具體實施例，固定個別 水平感測器電路組件102及垂直感測器電路組件1〇3之角度 方位，以精確地感測並測量沿三維或軸（即χ、¥及z軸）的 外部磁場之三個正交成分。在此示範性具體實施例中，此 類固定可以涉及確保將垂直感測器電路組件103安裝成與 水平感測器電路組件102成法向或垂直的角度。在本發明 之此方面之較佳具體實施例中’垂直感測器電路組件 99968.doc •12- 1364244 103 ’因此包括垂直及水平感測器電路組件之組合式感測 器封包為低輪廓’或者高度約為mm或更小。此外，水 平及垂直感測器電路組件一般包括電連接，例如在安裝於 PCB 101及某些具體實施例中安裝於其他感測器電路电件 之表面上，用於任何其他合適連接技術中的鮮料塊或柱塊 之輸入/輸出墊。可將其他直裝電路板技術用以建立 PCB與感測器電路組件之間的電連接。 圖2解說-般由參考數字2〇〇所指定的、依據本發明之方 法所製造的三軸感測器封包之二個替代結構。在圖2之示 範性具體實施例中，感測器封包包括至少三個主要έ且件， 即第-及第二水平一維感測器電路組件2〇4與垂直感測号 電路組件！03。如本文所用，「水平—維感測器電路組件」 指對沿單一軸的力敏感之感測器。在圖2中，安裝第一及 第二水平一維感測器電路組件2〇4 ’以便各組件對與另一 平面正交的PCB之平面上的力敏感。圖⑽說—感測器封 包’其中將：個水平二維感測器電路組件分離地安裝在 PCB上的空間中，二個感測器電路組件之僅一個組件作為 支標用於垂直感測器電路組件1〇3。圖⑸解說—感測器封 包+其中二個水平一維感測器電路組件204係相互接觸、 導电式或非導電式附著，二者均作為支撐用於垂直感測器 電路組件1 〇3。也可以將水平一續 " 輕測盗電路組件安裝在 戊心封包内，其中水平感測器電路組件2〇4係導電式或 非導電式接觸，但是該等水平—維感測器電路組件之僅一 個組件作為支擇用於垂直感測器電路組件ι〇3。在發明之 9996S.doc 1364244 替代具體實施例中’垂直感測器電路組件可加以垂直安 裝仁疋對沿除z轴以外之一或多個轴的力敏感。也就是 说’用以形成本發明之感測器封包的垂直及水平感測器電 路組件之任何組件可以對沿一或多個軸的力敏感。 水平一維感測器電路組件2〇4(以及「第一感測器電路組 件」102)—般具有電連接，例如在安裝於pCB ι〇ι之至少 表面上用於銲料塊或柱塊之輸入/輸出（1/〇)墊。水平一維 感測器電路缸件204(以及垂直感測器電路組件1〇3)也可以 具有電連接，例如在除與PCB連接的表面以外之表面上的 I/O墊，以方便額外的PCB電連接，例如在感測器電路組件 之間的連接。可以將其他直裝電路板技術用以建立電連 接。

採用圖1之三軸感測器100，沿一或多個水平一維感測器 電路组件（204)之厚度的邊緣作為支樓用於垂直感測器電路 組件103 ’其係正交安裝於水平—維感測器電路組件綱之 -或多個上。較佳切割水平一维感測器電路組件綱以便 其擁有沿其厚度之一般垂直邊緣，以支撐與其導電式或非 導電式連接的垂直安裝感測器電路組件1〇3。 水平一維感測器電路組件204可以實質上類似於垂直感 測器電路組件103 ’以下情況除外：垂直組件—般沿厚度 或除感測n表面以外的m之邊緣而安裝於pcB⑼， 即其進打垂直安裝。此類垂直感測器電路組件一般具有任 何電連接_°用於銲料塊餘狀I/O㈣料線路銲接 之銲接塾），其係在感測器之至少一表面上，一般接近安 9996S.doc 14 1364244 裝於PCB 101之邊緣。較佳將1/〇墊配置成陣列，並且陣列 . 可以垂直於感測器之敏感方向。此外關於示範性具體實施 例，參見圖7。垂直感測器電路組件或以包括對沿單一軸 - 的力敏感之感測器，並因此在此類具體實施例中可稱為 「垂直一維感測器電路組件」。在其他具體實施例中，垂 直感測器電路組件對沿X、丫或2軸之任一軸、在一個以上 之方向上的力敏感。 依據圖2解說的本發明之示範性具體實施例a&b，調整 ® 個別第一及第二水平一維感測器電路組件204及垂直感測 益電路組件103之角度方位，以精確地感測並測量沿三維 或軸（即X、Y及Z軸）的外部磁場之三個正交成分。在本發 明之此方面之杈佳具體實施例中，垂直感測器電路組件 103為低輪廓，或高度小於约“ mm。在替代具體實施例 中，可以製造垂直晶片直裝電路板封包，其對沿少於三個 的軸之力敏感。利用圖2作為範例，可以省略一個水平一 鲁維感測器電路組件204，從而使其餘的水平感測器電路組 件204及垂直感測器電路組件丨〇3可依據本發明之方法加以 安裝。 $ 3表示垂直晶片直裝電路板感測器封包之正視及侧視 不意圖，並且證實垂直感測器電路組件1〇3 '水平感測器 電路組件102、204與PCB 101之間的附著之示範性方法。 圖3可以包括（例如）圖j之三軸感測器} 〇〇或圖2之一或多個 水平—維感測器電路組件2〇4及垂直感測器電路組件。 感測器封包（例如磁性感測器）包含感測器電路組件所附著 99968.doc -15- 1364244 的PCB 1〇1。利用標準直裝電路板技術，例如線路銲接、 倒裝晶片及橈性互連銲接、電連接⑽，將水平感測器電 路組件1〇2或水平—維感測器電路組件204安裝於PCB 1〇1 上。此類不範性電連接係由以下表示：圖3(A)中的水平感 測器電路組件！ 〇 2、2 〇 4與p c B i 〇 i之間的線路鲜接或T A B 銲接105，圖3(A)及（c)中的垂直感測器組件103與PCB 1〇1 之間的銲料接合1〇5，以及圖3(B)中的垂直感測器電路組 件103與PCB 1〇1之間的導電環氣樹脂1〇5中所包裝的柱 塊。圖4至7還示範性地證實倒裝晶片電連接。電連接ι〇5 不限於圖式中所解說的電連#。在&示範性具體實施例 中，安裝在PCB 101之χ_γ平面上或對pCB 1〇1之平面上的 磁場敏感之感測器102、204 ’以及垂直透鏡或電路組件 103沒有其之間的電連接1〇5之特徵，而且係由感測器組件 銲接104所連接’該銲接可以形成感測器1〇2、204之任一 個感測器、垂直感測器電路組件1 〇3與PCB 1 〇 1之間的各 層。感測器組件銲接104可以為非導電或導電銲接。例 如’可以採用非導電環氧樹脂、導電環氧樹脂或銲料而形 成感測器組件銲接104。感測器組件銲接1〇4不希望暗示特 定縮放，並且可以厚於或薄於圖3所示情況。如以上說明 的具體實施例所述’較佳切割安裝在PCB 10 1之X-Y平面 上或對PCB 101之平面上的磁場敏感之感測器102、204， 以便其擁有沿其厚度之一般垂直邊緣。沿感測器1 〇 2、2 0 4 之厚度的邊緣作為支撐用於垂直感測器電路組件1 〇3，其 係正交安裝於感測器102、204及PCB 101上。 99968.doc •16· 1364244 圖4為圖3之示範性感測器封包的替代具體實施例之側視 . 圖。在此示範性具體實施例中，將垂直感測器電路組件 安裝成直接對抗水平或於pCB 1〇1之又_丫平面上安裝的 感測器102、204之邊緣，以便該邊緣作為直接支撐用於垂 .直感測器電路組件1〇3。在此類具體實施例中，較佳藉由 感測器組件固定物107(導電性或較佳為非導電性）而銲接感 測器102、204及垂直感測器電路組件1〇3，感測器組件固 定物包括導電環氧樹脂、非導電環氧樹脂或其他黏著劑。 籲感測器組件固定物107可以形成（例如）沿感測器1〇2、2〇4與 垂直感測器電路組件1〇3之間的介面1〇8之珠狀物。示範性 電連接105係由以下表示：例如水平感測器電路組件1〇2、 204與PCB之間的線路銲接或TAB銲接1〇5之橈性互邊銲 接，以及水平感測器電路組件1〇2、2〇4之pCB安裝表面與 PCB 101之間的倒裝晶片技術。水平感測器電路組件與 PCB之間的電氣互連之替代方法較佳加以分離利用，但是 可加以同時利用。 圖5為依據本發明之垂直晶片直裝電路板感測器封包之 另一替代示範性具體實施例之侧視圖。圖5類似於圖3所解 。兒的具體貫粑例，主要有一個例外。圖5解說一具體實施 ^ ”中女裝在PCB 101之χ-γ平面上的感測器102、 204與垂直感測器電路組件1 〇3直接進行電氣通訊，即其 =有’、之間的電連接I 之特徵。在此類具體實施例中’ 感測态102、204之邊緣以及其之間的任何電連接1〇6均可 作為支撐用於垂直感測器電路組件1〇3。使用此項技術中 99968.doc -17- W44 的&準技術’例如線路銲接、倒裝晶片収橈性互連鲜接 (例如卷帶自動銲接（TAB)及類似銲接），可以形成安裝在 PCB 101之X-Y平面上的感測器ι〇2 ' 2〇4與垂直感測器電 路組件103之間的雷i車桩。π , 連接冋樣地，對於例如圖2(B)所解 說的具體實施例之各具體實施例而言，感測器组件如、 204之任個可與其所鄰接的任何其他感測器組件進行直 丄氣通訊Hjc平及垂直感測器電路組件可彼此進行 電氣通訊’但是垂直感測器電路組件較佳透過(例如)由圖7 解說的1/〇㈣2所易化的連接而與PCB進行電氣接觸。如 ，所示，示範性電連接1〇5係由以下表示：例如水平感測 咨电路組件1G2、2G4與PCB之間的線路銲接或TAB銲接1〇5 之橈f生互邊#接’以及水平感測器電路組件⑽、2〇4之 PCB安裝表面與PCB 101之間的倒裝晶片技術。此外，水 平感測器電路組件盘卩厂卩夕M &办产 干興之間的電氣互連之方法較佳加以 分離利用，但是可加以同時利用。 圖6為依據本發明之垂直晶片|裝電路板感測器封包之 另一替代不範性具體實施例之側視圖。圖6類似於圖5，增 加感測器組件固定物1〇7。需要堅固感測器之應用，例如 -中感測器可以經焚可能作用於未對準或另外損壞感測器 之車乂大力，可能會需要大於可從一或多個電連接106或感 測器組件銲接104獲得之結構整合度的結構整合度。在此 項It形下，可將感測器組件固定物丄〇7用以更充分地支持 或支撐垂直感測器電路組件1〇3對抗或直接至感測器1〇2 ' 204之邊緣。可以將感測器組件固定物丄定位在感測器電 99968.doc •18- 1364244 路組件之間之介面上的任何位置。例如 件图宁舲1 07 A /丄、 了以將感測器組 、 疋位成沿圖6所示的晶粒之側面。或者 將感測器組件固定物107定位成沿水平感測· 一表面與垂直感測器電路组:° 組件之 、，且仵之邊緣之間的介面，如圖 4所解說。在此類具體實施例中，感測器.件固定物 電性或較佳為非導電性）包括（例如）導電 非導電環氧樹脂或其他黏著劑。感測器組件固定物107可 以形成沿感測器1〇2、咖與垂直感測器電路組件103之間 的介面⑽之珠狀物。同樣地’感測器組件固定物1〇7可； 於例如圖2(B)所解說的具體實施例，纟中所有感測器电件 1〇3、204進行直接電氣或非電氣通訊。如圖4及$所示，护 成以上略述的電氣互邊！05之方法較佳加以分離利用，但 是可加以同時利用。 圖7為示範性垂直晶片直裝電路板感測器封包之示音 圖’其中！/0墊7G2之陣列係配置在垂直感測器電路组件: 第二表面上(類似於圖3(C))，在此示範性情況下與垂直感 測器電路組件之敏感方向正交。如上所述’垂直感測 路組件可以對沿一或多個軸的力敏感，而無需對沿z轴的 力敏感。在此示範性具體實施例中，例如如圖丨至6之任一 圖所解說，可以連接垂直及水平感測器電路組件。將電氣 接點之陣列固定成沿垂直感測器電路組件之第一表面，在 此示範性情況下與垂直感測器電路組件之感測方向正交。 此外，雖然水平感測器電路組件係顯示為對沿二個軸（此 處為X及Y軸）的力敏感，但是水平感測器電路組件也可以 9996S.doc -19· 1364244 對沿包含z轴之單-轴的力敏感。電氣接點（例如鲜料或柱 塊）係較佳配置成陣列，並且方便於垂直感測器電路組件 103與PCB 101之間的電連接。 圖8為安裝垂直感測器電路組件1〇3於pcB ι〇ι上之方法 之流程圖。垂直感測器電路組件包括第—表面及第二表 面底°卩、頂部與二個側邊緣，並且I/O墊係配置在第二 表面上接近於底部邊緣，垂直感測器電路組件ι〇3之底部 邊緣係導電或非導電式連接至由方W表示的pcB ι〇ι。該 f直感測器電路組件103係安裝成接近或鄰接於水平感測 器私路，且件102、204。：¾•塊2顯示連接垂直感測器電路組 件103之第-表面至—或多個水平感測器電路組件⑽、 2〇4之垂直感測器電路組件介面邊緣，水平感測器電路組 件包括頂部表面、PCB安裝表面、垂直感測器電路組件介 面邊緣、以及至少二個其他邊緣。使用標準直裝電路板技 術，例如線路銲接、倒裝晶片、鲜料塊、柱塊、導電環氧 樹脂、以及橈性互連銲接(例如卷帶自動輝接(tab))技 術可以在連接垂直感測器電路組件1〇3至pcb 1〇丨之前或 之後，將感測器102、204安裝於PCB 1〇1上。安裝垂直感 測器電路組件於PCB 101上之此方法之結果在於，與感測 器電路組件103電氣或非電連接的一或多個水平感測器電 路組件⑽、204之垂直感測器電路組件介面邊緣，支擇沿 z軸的垂直感測n電路組件1G3。所獲得的感卿封包且有 耐用性及對正交對準感測轴之間的對準之變形的抵抗性。 垂直感測器電路組件i〇3可以包括—或多個表面上的_ 99968.doc -20- 1364244 塾。較佳切割垂直安麥在 路组件1〇3,以及較佳的戈”的一或多個感測器電 〜，以便各邊二—二多個水平感測器電路组件 合瓊緣貫質上垂直於各表面。 在某些具體實施例中，,,. 平感州路组俥 多個磁場感測電路組件為水 4 ’而在其他具體實施例中， 以韭道件。垂直磁性感測器電路組件可 導電式連接至磁場感測電路組件，並且可以採用 劑（例如非導電環氧樹脂）形成非導電連接。 ，為製造用以測量沿三個正交轴之磁場強度的多轴磁 。之方法之流程圖。包括頂部表面、pcB安裝表面 直磁性感測器電路組件介嘍 件"面邊緣、以及二或多個其他邊緣 的一或夕個磁場感測電路組件1G2、2()4,係藉由其pa安 ，表面而安裝於由方塊旧表示的pcB ι〇ι上。方塊2表示 女裝包括第-表面、第二表面、底部邊緣、頂部邊緣、二 個側邊緣、輸入/輸出(1/0)墊以及敏感方向的磁性感測号 電路組件1〇3於PCB101上，其中1/〇塾係配置在感測器電 路組件103之第二表面上’並且在此示範性情況下，敏感 方向垂直於配置成接近於底部邊緣之I/Q墊。此外參見圖 7。如以上所說明’垂直感測器電路组件之敏感方向無需 沿Z軸。此外’垂直感測器電路組件可以對沿一個以上的 軸之力敏感。在此方法中，垂直安裝的磁性感測器電路組 件103係附於水平安裝的磁場感測電路組件1〇2、2料並由 該等組件支樓。垂直安裝的磁性感測電路組件ι〇3可以採 用黏著劑（較佳為非導電環氧樹脂）非導電式連接至一或多 99968.doc 1364244 個磁場感測電路組件102、204。 在某些具體實施射’一或多個磁場感冑器電路組件為 水平感測器電路組件（即對沿χ、γ及/或2軸之任何二軸的 力敏感之二維感測器）’而在其他具體實施例中其為對沿 個軸的力敏感之—或多個水平—維感測器電路組件。垂 直磁性感測器電路組件可以非導電式連接至磁場感測電路 組件’亚且可以採用點著劑（例如非導電環氧樹脂）形成非 導電連接》

此外，垂直安裝的磁性感測電路組件1〇3可以包括其第 -表面上的I/O塾’並且—或多個磁場感測電路組件⑽、 =04包括（例如）其頂部表面上的I/O墊 '而且可以由1/0塾導 電式連接垂直磁性感測電路組件與—或多個磁㈣測電路 ，，且件。此外’參見圖6。例如藉由線路銲接、倒裝晶片、 銲料塊、柱塊、導電環氧㈣、以及橈性互連銲接（例如 卷帶自動銲接（TAB))技術，可以形成垂直磁性感測電路組 件與-或多個磁場感測電路组件之間的導電連接。 在本發明之以上方面之較佳具體實施例中，垂直感測器 電路組件103為低輪廓，即高度等於或小於1.1 mm。此 外，各圖式表示示範性具體實施例，並且不限制本發明之 垂直晶：直裝電路板感測器封包方法以及感測器封包於磁 感、、J益可以替代圆式中的磁性感測器之另一感測器類 型可以為(例如)傾斜感測器或任何其他感測器，其可用於 處理並且尺寸較小’高度較佳約為或小於U腿。本 發明之垂直晶片直褒電路板感測器封包，以及製造該垂直 99968.doc -22· 1364244 晶片直裝電路板感測器封包之方法，可以包含 中，《裝置包含可攜式及手持裝置，例如蜂巢電話； 更一般而言，磁場可以特徵化為具有大小及方向的向量 Μ °磁性_^各種方式測量此數量q些磁力計測 里總的大小而非磁場之方向(縮放感測器)。其他磁力計測 量磁化之成分之大小，其係沿磁力計之敏感軸（全向感測 器)。此測量還可包含方向(雙向感測器)。向量磁性感測器 可以具有2或3個雙向感測器。某些磁性感測器具有内建臨 界值’並且僅當超過臨界時才產生輸出。雖然可用於本發 明之磁性感測器之類型包含包括簧片開關、可變磁阻感； 器、通量閘極磁力言十、磁電機感應感測器以及霍爾聲置之 較舊的技術，但是較佳使用相對較新的固態感測器，例如 各向異性❹（AMR)感測器，因為其能夠進行PCB處理並 且尺寸較小。本發明係關於採用上述感測器並且較佳為 亡MP感測器，任何組合所製造的垂直晶片直裝電路板感測 器封包。該等感測器封包在其製造中利用本文所說明的垂 直晶片直裝電路板方法。 可以將地球磁場用以決定（例如）用於導航及偏航率之羅 盤航向（藉由測量磁場中的變化之導數）。AMR感測器提供 測量地球磁場中的線性及角度位置及位移之優良構件，因 為其可以感測直流靜態磁場以及磁場之強度與方向。顧 感測器-般係由置放在♦晶圓上並且圖案化為電阻條的錄 鐵（鎳鐵導磁合金）薄膜所製造。AMR薄膜之特性使其在出 現磁場的情泥下改變電阻達約2%至3%。通㈣ 99968.doc -23- AJ04244 等!：阻器之四個連接在惠斯通電橋組態中，以便可以測量 抽的磁場之大小及方向❶對於典型AMR感測器而 言，帶寬係在1至5厘1^範圍内。磁阻效應之反應較快，並 且不受線圈或振盈頻率的限制。AMR感測器之其他利用在 於’其成本低、敏感度高、尺寸小、可純高、擁有重要 的雜訊免疫性，並且其可加以大批製造於矽晶圓上而且安 裝於商用積體電路封包中。此使磁性感測器可與其他電路

及系統組件自動裝配。AMR感測器可從（例如）霍尼維爾公 司購得。 。本發明亦係關於採用本發明之垂直晶片直裝電路板感測 器封包方法’利用感測器之另外類型(而非磁性感測器)來 生各種力犯之垂直晶片直裝電路板感測器封包。舉例而 S ’傾斜感測器可以結合磁性感測器加以使用以提供導航 及π車姿態資訊。飛機慣例根據三個角度定義姿態參數： 航向、斜度及滾動。該等角度係稱為本地水平面。也就是 說垂直於地球重力向量之平面。將航向定義為從真實北 極（地球的極軸）順時針方向測量的本地水平面中的角度。 將斜度定義為飛機的縱向轴與本地水平面之間的角度（升 起為正數）。將滾動定義為本地水平面與實際飛行方位之 間圍繞縱向轴的角度（右翼向下為正數）。在此項技術中已 熟知決定自傾斜感測ϋ輸出的航向、斜度及滾動之方法。 共同傾斜測量裝置包含加速計、以電解(流體)為基礎的 傾斜感測器、以及換向機械結構。決定本地水平面… 方法係使用回轉儀來始終維持習知的慣性參考方位。可適 99968.doc •24· 1364244 用於PCB處理並且尺寸可以較小的傾斜感測器（例如加速叶 及電解感測器）為較佳傾斜感測器。可 器安裝於依據本發明之PCBh 傾斜感測 旦=轴電解及雙軸加速計之低成本傾斜感測器可直接測 里滚動及斜度角度。當感測器改變角戶 「太α 又吋，類似於玻璃 之液體填充電解傾斜感測器使用電極來監視流體 固態加速計傾斜感測器依靠電機電路而測量地球重 該等感測器在以下方面類似：其具有二個測量盘本 地水平面的角度偏差之單一軸組件。將信號調節電路用以 傾斜角度成比例的輸出信號。將該等感測器類型視 為π式向下裝置，因為其沒有運動或下垂零件。若需要帶 式向下羅盤來輸出航向用於任何方位，則: 須具有三轴磁性感測器及二轴傾斜感測器。航向 於所有二個磁性成分（Χ、γ、ζ)，因此羅盤方位可數學式 旋轉至水平面。接著可以計算沿心成分(地球磁場：： 平成分）以決定航向數值。 一因此’本發明填補以下需求：將感測器正交安裝於其他 女裝在印刷電路板之平面中的感測m等正交安 感測器測量z軸上的力或磁場。特定言之，本發明提供用 以採用低輪廓方式將正交感測器安裝於蜂巢電話及盆他 費及商用應用中’該等方法成本低、體積大，而且可輕易 適合於共同PCB裝配件處理。 應瞭解所解說的具體實施例為僅示範性而不應視為限制 本毛明之耗嘴。申請專利範圍不應視為限於所解說的順序 99968.doc -25- 1364244 或部件，除非陳述該效應。因此，本發明要求以下申請專 利乾圍及其等效物之範嘴及精神内的所有具體實施例。 【圖式簡單說明】 以下參考圖式說明本發明之—示範性具體實施例。 圖1為依據一示範性具體實施例、包括χ_γ平面中的2轴 磁性感測器、以及ζ平面中的_磁性感測器之垂直晶片直 裝電路板感測器封包之示意圖。 圖2為依據各示範性具體實施例、包括依據本發明所安 襄之X平面中的⑷磁性感測器、γ平面中W軸磁性感測 :、以及2平面中的1軸磁性感測器之垂直晶片直裝電路板 感測益封包之二種不同組態之示意圖。 表示垂直晶片直裝電路板感測器封包之正視及側視 不思圖，並且證實垂直感測器、水平感測器與MB之間的 附著之示範性方法。 圖4為依據-示範性具體實施例、證實印刷電路板表面 上的各感測器之間的替代非導電銲接之垂直晶片直裝電路 板感測器封包之側視示意圖。 圖5為依據—示範性具體實施例、證實印刷電路板表面 上的各感測器之間的塞日# ]的導A接之垂直晶片直裝電路板感測 益封包之側視示意圖。 為依據示範性具體實施例、證實具有示範性補充 非導電銲接之印刷電路板表面上的各感測器之間的導電鮮 接之垂直晶片直裝電路板感測器封包之側視示意圖。 圖7為依據-示範性具體實施例之垂直晶片直裝電路板 99968.doc -26- 1364244 感測器封包之示意圖，其中I/O墊之陣列係 , - 置在與垂直 感測器電路組件之敏感方向正交的垂直感測 •X 4 θ电路組件之 第二表面上。可以不同於此示範性具體實施例所解說而配 置陣列及敏感方向。 圖8為安裝垂直感測器電路組件於依據一示範性具體實 施例之印刷電路板（PCB)上之方法之流程圖。 圖9為製造依據一示範性具體實施例之多軸磁力計之方 法之流程圖。

【主要元件符號說明】 100 三軸感測器 101 印刷電路板 102 水平感測器電路組件 103 垂直感測器電路組件 104 感測器組件輝接 105 電連接 106 電連接 107 感測器組件固定物 108 介面 200 三轴感測器封包 204 第一及第二水平一維感 702 I/O塾 99968.doc -27·

Claims (1)

1364244 第094105866號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(1〇〇年7月> 十、申請專利範圍： 1 _ 一種感測器封包，其包括. - a)垂直感測器電路組件’其包括-第-表面、一第二 表面& 邊緣、一頂部邊緣、二個側邊緣 '輸入/輸 Α (1/〇)塾以及至少一個敏感方向，其中該等I/O塾係配 置在該垂直感測器電路組件之該第二表面上；以及 • b) 一水平感測器電路組件，其包括-頂部表面、一印 刷電路板(PCB)安裝表面、一垂直感測器電路組件介面 邊緣至/ 一或夕個其他邊緣、以及與該垂直感測器電 路組件之該等敏感方向正交之至少一個敏感方向， 其中該水平感測器電路組件之該垂直感測器電路組件 介面邊緣連接性&支撐沿該z轴之該垂直感測器電路組 件。

如叫求項1之感測器封包，其中該垂直感測器電路組件 之d底部邊緣與該頂部邊緣之間的該距離係約i. 1 。 如μ求項1之感測器封包’其中該垂直感測器電路組件 之該底部邊緣與該頂部邊緣之間的該距離係小於約U mm ° 如Μ求項1之感測器封包，其中在該垂直感測器電路組 件之5亥第二表面上的該等I/O墊係配置成一陣列。 5.如β求項1之感測器封包，其中該垂直感測器電路組件 上的該等I/O塾可與選自由以下組成的該群組之一方法相 奋·線路銲接'倒裝晶片、銲料塊、柱塊、導電環氧樹 月曰、橈性互連銲接、以及卷帶自動銲接（TAB)技術。 99968-1000714.doc 1364244 6· 包，其中該第一表面包括1/〇塾用 於導電式連接至一水平感測器電路組件。 .如請求項6之感測器封包，其中該等1/〇墊可與選自由以 下組成的該群組之一方法相容：線路銲接、倒裝晶片、 銲料塊、柱塊、導電環氧樹脂、橈性互連銲接、以及卷 帶自動銲接（TAB)技術。 .如切求項1之感測器封包，其中該垂直感測器電路組件 與該水平感測器電路組件係固態感測器。 如明求項1之感測器封包，其中該垂直感測器電路組件 亥水平感測器電路組件係磁性感測器。 !〇·如請求項丨之感測器封包，其中該垂直感測器電路組件 /、水平感測器電路組件係傾斜感測器.。 如吻求項1之感測器封包，其中該垂直感測器電路組件 匕括感測器’而該水平感測器電路組件包括具有一垂 直感/則器電路組件介面邊緣之一固態晶片。 .如叫求項1之感測器封包，其中該垂直感測器電路組件 係導電式連接至該水平感測器電路組件。 13·種用以安裝一垂直感測器電路組件於一 PCB上之方 =，該電路組件具有一第一表面及一第二表面、一底 邛、—頂部與二個側邊緣以及配置在該第二表面上的"〇 塾’其方法包括： a)連接該垂直感測器電路組件之該底部邊緣至該PCB :以及 b)連接該垂直感測器電路組件之該第一表面至包括一 99968-I0007H.doc U04244 广年η射训⑽買j 頂4表面、一PCB安裝表面、一垂.直感.測器電路組件介 面邊緣、Μ及至少二個其他邊緣之一或多個水平感測器 :…件之垂直感測器電路組件介面邊緣，其中該水 平感測器電路組件係連接至該pCB， 恭’、中該垂直感測器電路组件與之連接的該水平感測器 路、’且件之該垂直感測器電路組件介面邊緣，支撐沿該 Z軸之該垂直感測器電路組件。 月长項13之方法’其中該垂直感測器電路组件係藉由 選自由以下組成的該群組之一方法而導電式連接至該 咖：線路銲接、倒裝晶片、鲜料塊、柱塊、導電環氧 樹月曰 '橈性互連銲接 '以及卷帶自動銲接（TAB)技術。 如吻求項14之方法’其中該垂直感測器電路組件係藉由 導電裱氧樹脂、銲料塊或柱塊技術而導電式連 PCB。 “ 16·如請求項13之方法，其中切割該垂直感㈣電路㈣以

及该等-或多個水平感測器電路組件，其中該等邊緣係 實質上垂直於該等表面。 ” I7. 一種用以製造一多轴磁六畔 古 _ ^ ^ 夕釉磁力计之方法，該磁力計係用以測 量沿至少二個正交軸的磁場強度，其方法包括： a)藉由其PCB安裝表面，安裝包一 PCB安裝表面、-垂直磁性感測器電路組件介面邊緣、 以及二或多個其他邊緣之—或多個磁場感測電路組件於 一 PCB上；以及 ' b)安裝包括一第一表面、一 第二表面 底部邊緣、 99968-1000714.doc —頂部邊緣、二個側邊緣、輸入/輸出（I/O)墊以及至少— 個敏感方向之一垂直磁性感測器電路組件於該p C b上， 其中該等I/O墊係配置在該垂直感測器電路組件之該第二 表面上； 其中該垂直磁性感測器電路組件係附於該磁場感測電 路組件並由該組件所支撐。 18. 如請求項17之方法，其中該磁場感測電路組件係一或多 個水平感測器電路組件。 19. 如請求項17之方法，其中該磁場感測電路組件係一或多 個水平一維感測器電路組件。 20. 如請求項17之方法，其中該垂直磁性感測電路組件係非 導電式連接至該磁場感測電路組件。 21. 如請求項20之方法，其中該非導電連接係採用一黏著劑 形成。 22. 如請求項21之方法，其中該黏著劑係非導電環氧樹脂。 23. 如請求項17之方法，其中該垂直磁性感測電路組件係導 電式連接至該磁場感測電路組件。 24. 如請求項23之方法，其中該導電連接係採用一黏著劑形 成。 25. 如請求項24之方法，其中該黏著劑係導電環氧樹脂。 26· —種多軸磁力計，其係用以測量沿至少二個正交軸的磁 場強度，其係依據請求項17之方法而產生。 27.如請求項26之多軸磁力計，其係用以測量沿至少三個正 交軸的磁場強度，其進一步包括一傾斜感測器。 99968.1000714.doc 1364244 i。6年^月叫曰降(吏)正替換頁 28. 如請求項26之多轴磁力計，其係用以測量沿至少三個正 交軸的磁場強度，其中該垂直磁性感測器電路組件在該 PCB上的高度係約1.1 mm。 29. 如請求項27之多軸磁力計，其係用以測量沿至少三個正 交軸的磁場強度，其中該垂直磁性感測器電路組件在該 PCB上的高度係約1 · 1 mm。 3 0.如請求項26之多軸磁力計，其係用以測量沿至少三個正 交轴的磁場強度，其中該垂直磁性感測器電路組件在該 PCB上的高度係小於約1.1 mm。 3 1.如請求項27之多軸磁力計，其係用以測量沿至少三個正 交轴的磁場強度，其中該垂直磁性感測器電路組件在該 PCB上的高度係小於約1 · 1 mm。

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