TWI442544B - 半導體模組及攝像裝置 - Google Patents

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Description

半導體模組及攝像裝置
本發明係有關半導體模組及裝載該半導體模組的攝像裝置。
本申請基於2007年11月14日於日本提出申請的No. 2007-296146及2008年10月31日於日本提出申請的No. 2008-281950主張優先權，並在此引用其內容。
近年來，伴隨著電子設備的小型化、高功能化，要求在電子設備上使用的半導體模組的進一步小型化、積體化。為了響應這樣的要求，開發了在基板上裝載多個半導體晶片的MCM(Multi Chip Module；多晶片模組)。
作為在MCM中裝載半導體晶片的構成，公知層疊有複數個半導體晶片的多段堆疊(stack)構造。在多段堆疊構造的MCM中，在各半導體晶片的周圍設置外部電極，各外部電極與基板上的電極接墊(pad)間藉由接合線(bonding wire)進行電性連接。
這樣的MCM，例如被組裝到CCD相機中，並對各半導體晶片賦與獨自的功能。例如，在作為邏輯元件而發揮功能的半導體晶片中係組裝入控制電路，在作為驅動元件而發揮功能的半導體晶片中係組裝入對驅動CCD的電動機供給電流的電路。
在採用多段堆疊構造的MCM中，在作為驅動元件而發揮功能的半導體元件的接合線中流通的信號係成為作為邏輯元件而發揮功能的半導體元件的雜訊，作為邏輯元件而發揮功能的半導體元件的動作可靠度因而減低，甚至有半導體模組的動作可靠度下降的可能性。
另外，數位相機等攝像裝置要求更加小型化，在裝載有採用以往的多段堆疊構造的MCM的攝像裝置中，上述的半導體元件的動作可靠度的下降就變得明顯了，就會產生以下課題，即導致攝像裝置的動作不良的可能性。
本發明是鑒於如上所述的課題而研創者，其目的是提供一種技術，即在具有複數個半導體元件的半導體模組中，能抑制在一方的半導體元件的接合線中流通的信號成為另一方的半導體元件的雜訊，能提高半導體模組的動作可靠度。另外，本發明的另一目的是：提供一種使組裝了具有複數個半導體元件的半導體模組的攝像裝置的動作可靠度提高的技術。
本發明的一種態樣是一種半導體模組。該半導體模組具有：配線基板，在一方的主表面設置有基板電極；第1半導體元件，裝載在配線基板，並具有用於輸入或者輸出邏輯信號的邏輯信號用電極；第2半導體元件，裝載在第1半導體元件上，並具有用於輸出大電流的電流輸出用電極；第1接合線，對邏輯信號用電極及與之相對應的基板電極進行電性連接；及第2接合線，對電流輸出用電極及與之相對應的基板電極進行電性連接；從配線基板的主表面側觀看，第1接合線橫穿過非與第2接合線橫穿過的第2半導體元件的邊對應的第1半導體元件的邊。
根據本態樣，因為與設置於第1半導體元件的邏輯信號用電極連接的第1接合線，存在於遠離與設置於第2半導體元件的電流輸出用電極連接的第2接合線的位置，因此能抑制由於第2接合線中流通的大電流的影響而在第1半導體元件產生雜訊之情事。結果，不但能提高第1半導體元件的動作可靠度，而且能提高半導體模組的動作可靠度。
電流輸出用電極，也可以沿著第2接合線橫穿過的第2半導體元件的邊來設置。
第1半導體元件輸出攝像裝置的手抖動補償用的手抖動補償信號，第2半導體元件輸出提供給根據手抖動補償信號來驅動攝像裝置的鏡片的驅動手段的大電流。該情況下，驅動手段也可以是音圈電動機(VCM)。另外，邏輯信號用電極也可以沿著非與第2接合線橫穿過的第2半導體元件的邊對應的第1半導體元件的邊來設置。
本發明的其他態樣是一種攝像裝置。該攝像裝置具有上述任何一種態樣的半導體模組。
以較佳的實施形態說明本發明。但其僅為例示，並非用以限制本發明的範圍。
以下，參照圖式說明本發明的實施形態。另外，全部的附圖中，對相同的構成要素附加相同的標記，並在以下的說明中適當省略詳細說明。
實施形態的半導體模組，適用於具有手抖動補償功能的數位相機等攝像裝置。第1圖是顯示具有實施形態的半導體模組的攝像裝置的電路構成的方塊圖。數位相機具有信號放大部10及手抖動補償部20。信號放大部10，以預定的放大率將所輸入的信號進行放大後輸出到手抖動補償部20。手抖動補償部20，根據所輸入的角速度信號及鏡片的位置信號，將用以控制鏡片的位置而進行手抖動補償的信號輸出到信號放大部10。
以下，更具體地說明數位相機的電路構成。
回轉感測器(gyro sensor)50，檢測數位相機的XY的2個軸方向的角速度。藉由回轉感測器50而得到的類比的角速度信號，由放大電路12放大後，輸出給ADC(類比數位轉換器)22。ADC 22，將由放大電路12放大後的角速度信號轉換成數位的角速度信號。從ADC 22輸出的角速度信號，被輸出給回轉均衡器(gyro equalizer)24。
在回轉均衡器24中，首先將從ADC 22輸出的數位的角速度信號輸入給HPF(高通濾波器)26。HPF 26去除從回轉感測器50輸出的角速度信號之中比因手抖動而產生的頻率成分低的頻率成分。一般來說，因為手抖動所引起的頻率成分為1Hz至20Hz，因此，例如從角速度信號中去除0.7Hz以下的頻率成分。
搖攝(pan)/傾斜(tilt)判定電路28，根據HPF 26輸出的角速度信號，檢測攝像裝置的搖攝動作、傾斜動作。在相應於拍攝對象的移動等使攝像裝置移動的情況下，回轉感測器50輸出與該移動對應的角速度信號。但是，因為搖攝動作或者傾斜動作所造成的角速度信號的變動並不是手抖動引起的，因此有不需要修正鏡片60等光學系統的情況。搖攝/傾斜判定電路28係為了以不依存於因搖攝動作或者傾斜動作而造成的角速度的變動的方式進行手抖動補償而設置。具體來說，搖攝/傾斜判定電路28，在檢測出在一定期間內角速度信號連續成為預定值時，判定為正在進行搖攝動作或者傾斜動作。另外，將相應於拍照對象的移動等而在水平方向上移動攝像裝置的動作稱為搖攝動作，將在垂直方向上移動的動作稱為傾斜動作。
增益調整電路30，根據搖攝/傾斜判定電路28的判定結果，將從HPF 26輸出的角速度信號的放大率進行變更。例如，在非正在進行搖攝動作或者傾斜動作時，增益調整電路30進行HPF 26輸出的角速度信號的增益調整。另外，當正在進行搖攝動作或者傾斜動作時，增益調整電路30進行如下的增益調整，即：使HPF 26輸出的角速度信號的強度衰減，以使輸出變成0。
LPF(低通濾波器)32完成積分電路的任務，對增益調整電路30輸出的角速度信號進行積分，產生表示攝像裝置的移動量的角度信號。例如，LPF 32係藉由進行使用數字濾波器的濾波處理，來求出角度信號、即攝像裝置的移動量。
定中心(centering)處理電路34，對從LPF 32輸出的角度信號，減去預定的值。在進行攝像裝置中的手抖動補償處理時，在繼續執行補償處理的期間，鏡片的位置從基準位置漸漸離開，有達到鏡片的可動範圍的界限點附近的情況。這時，繼續手抖動補償處理的話，鏡片能向某一方的方向移動，但變得無法向其它方向移動。定中心處理電路是為了防止這種情況發生而設置的，藉由從角度信號減去預定的值，從而可以以難以接近鏡片的可動範圍的界限點的方式進行控制。
從定中心處理電路34輸出的角度信號，藉由增益調整電路36調整到霍爾(Hall)元件70的信號的範圍。藉由增益調整電路36調整的角度信號，被輸出給霍爾均衡器40。
霍爾元件70為利用霍爾效應的磁感測器，作為鏡片60的X及Y方向的位置檢測機構來發揮功能。含有藉由霍爾元件70而得到的鏡片60的位置資訊的類比的位置信號，由放大電路14放大後，發送給ADC 22。ADC 22將由放大電路14放大的類比的位置信號轉換成數位的位置信號。另外，ADC 22將放大電路12及放大電路14的類比輸出以分時的方式轉換為數位值。
從ADC 22輸出的位置信號被輸出給霍爾均衡器40。在霍爾均衡器40中，首先，從ADC 22輸出的位置信號被輸入給加法電路42。另外，藉由增益調整電路36進行過調整的角度信號被輸入到加法電路42中。加法電路42將所輸入的位置信號與角度信號相加。從加法電路42輸出的信號被輸出給伺服電路44。伺服電路44，根據輸出到伺服電路44的信號，產生控制VCM 80的驅動的信號。該信號的電流(VCM驅動電流)，一般來說為200mA至300mA。另外，在伺服電路44中，也可以進行使用伺服電路數位濾波器的濾波處理。
從伺服電路44輸出的VCM驅動信號，藉由DAC(數位類比轉換器)46而從數位信號轉換成類比信號。類比的VCM驅動信號，由放大電路16放大後，輸出給VCM 80。VCM 80，根據VCM驅動信號使鏡片60的X及Y方向的位置進行移動。
在這裏說明沒有手抖動時與有手抖動時的本實施形態的攝像裝置的電路的動作。
(沒有手抖動時的動作)
沒有手抖動時，因為在攝像裝置中不產生角速度，因此回轉均衡器24輸出的信號變成“0”。由VCM 80驅動的鏡片60的位置被設置成鏡片60的光軸和攝像裝置所具有的CCD等攝像元件(沒有圖示)的中心相一致，因此霍爾元件70及放大電路14產生的類比的位置信號，由ADC 22轉換成表示“0”的數位的位置信號後，被輸出到霍爾均衡器40。伺服電路44，在位置信號的值為“0”時，以維持當前的鏡片60的位置的方式輸出控制VCM 80的信號。
另外，在鏡片60的位置與攝像元件的中心不一致時，霍爾元件70及放大電路14產生的類比的位置信號，由ADC 22轉換成表示與“0”不同的值的數位的位置信號後，被輸出給霍爾均衡器40。伺服電路44根據ADC 22輸出的數位的位置信號的值，以使位置信號的值變成“0”的方式控制VCM 80。
通過反覆進行這樣的動作，從而控制鏡片60的位置，以使鏡片60的位置與攝像元件的中心相一致。
(有手抖動時的動作)
因為VCM 80驅動的鏡片60的位置被設置成其光軸和攝像裝置所具有的攝像元件的中心相一致，故霍爾元件70及放大電路14產生的類比的位置信號，由ADC 22轉換成表示“0”的數位的位置信號後，被輸出給霍爾均衡器40。
另一方面，因為手抖動導致攝像裝置進行了移動，因此LPF 32及定中心處理電路34，根據用回轉感測器50檢測出的角速度信號，輸出表示攝像裝置的移動量的角度信號。
伺服電路44根據ADC 22輸出的表示“0”的位置信號與定中心處理電路輸出的角度信號相加後的信號，產生VCM的驅動信號。這時，不管位置信號是否為“0”，因為與不為“0”的角度信號相加，故伺服電路44產生使鏡片60移動的補償信號。
另外，本實施形態的手抖動補償，並不是將CCD的圖像讀入至記憶體再根據與下一個圖像的比較來排除手抖動的因素的所謂電子式手抖動補償，而是如上所述，以使鏡片進行光學移動的鏡片移動方式或者使CCD移動的CCD移動方式等光學式手抖動補償。
因此，有以下效果：光學式手抖動補償可以解決採用電子式手抖動補償機構時產生的課題，即，因將預先攝得的大幅圖像進行修剪而引起的畫質惡化、以及因CCD尺寸的限制而引起的補償範圍或攝像倍率存在界限的課題，還有不能補償一幀一幀的靜止圖像的振動的課題。特別是，在從高畫質視訊的影像中取出靜止圖像時，光學式手抖動補償也是有效的。
VCM 80根據伺服電路44輸出的補償信號使鏡片60進行移動，因此攝像裝置所具有的攝像元件能得到對手抖動所引起的拍照對象的振動進行了抑制的信號。通過反覆這樣的控制，就能實現手抖動補償。
第2圖是顯示實施形態的半導體模組的概略構成的俯視圖。另外，第3圖是顯示實施形態的半導體模組的概略構成的剖視圖。另外，在第2圖中，省略了後述的密封樹脂150。
半導體模組100具有：配線基板110、第1半導體元件120、第2半導體元件130、第3半導體元件140、密封樹脂150以及焊球160。
配線基板110具有第1配線層114以及第2配線層116，其中第1配線層114與第2配線層116之間隔著絕緣樹脂層112。第1配線層114與第2配線層116是藉由貫通絕緣樹脂層112的通孔117進行電性連接。第2配線層116連接著焊球160。
作為構成絕緣樹脂層112的材料，例如可以例示BT樹脂等三聚氰胺衍生物(melamine derivative)、液晶聚合物、環氧樹脂、PPE樹脂、聚醯亞胺樹脂、氟樹脂、苯酚樹脂、聚醯胺雙馬來醯亞胺(polyamide bismaleimide)等的熱固性樹脂。從提高半導體模組100的散熱性的觀點來看，較佳為絕緣樹脂層112具有高熱傳導性。為此，絕緣樹脂層112，較佳為含有銀、鉍、銅、鋁、鎂、錫、鋅以及這些的合金等來作為熱傳導性填充物。
作為構成第1配線層114以及第2配線層116的材料，例如可以列舉出銅。
在配線基板110的主表面S1上，裝載有第1半導體元件120以及第3半導體元件140。以層疊於第1半導體元件120之上的方式裝載有第2半導體元件130。第1半導體元件120為邏輯元件，相當於第1圖所示的手抖動補償部20。另外，第2半導體元件130為驅動元件或者功率元件，相當於第1圖所示的信號放大部10。第1半導體元件120、第2半導體元件130以及第3半導體元件140由密封樹脂150進行密封，並被封裝起來。密封樹脂150，例如是利用轉移模(transfer mold)法來形成的。
在第1半導體元件120中，設置有用於輸入或者輸出邏輯信號的邏輯信號用電極122。作為被輸入到第1半導體元件120的邏輯信號，可列舉上述角速度信號、位置信號。邏輯信號的電流，典型上為2mA。另外，作為從第1半導體元件120輸出的邏輯信號，可列舉手抖動補償信號。邏輯信號用電極122，經由金屬線等的接合線124，與設置在第1配線層114上的基板電極118a進行電性連接。
在第2半導體元件130中，設置有用於輸出大電流的電流輸出用電極132。作為從第2半導體元件130輸出的大電流，可列舉用於驅動VCM的電流(200mA至300mA)。電流輸出用電極132，經由金屬線等的接合線134，與設置在第1配線層114上的基板電極118b進行電性連接。另外，在第2半導體元件130上，除了電流輸出用電極132之外，還設有在與其它半導體元件進行信號的輸入輸出時使用的晶片電極136。晶片電極136，經由金屬線等的接合線137，與設置在第1配線層114上的基板電極118c進行電性連接。另外，由接合線124、134、137形成的接線，可以在將第1半導體元件120裝載到配線基板110上，再在第1半導體元件120上裝載第2半導體元件130後進行實施。
如第2圖所示，從配線基板110的主表面S1側來看，接合線134橫穿過第2半導體元件130的邊E1。與第1半導體元件120連接的接合線124，橫穿過與第2半導體元件130的邊E1相對應的第1半導體元件的邊F1以外的邊，即橫穿過第1半導體元件120的邊F2、F3、F4。電流輸出用電極132沿著接合線134橫穿過的第2半導體元件130的邊E1設置。另外，第1半導體元件120以及第2半導體元件130的“邊”，也可以稱為一邊的“緣”或“端部”。
另外，第2半導體元件130的邊E1，在第1半導體元件120的邊F1的上方伸出。換言之，第2半導體元件130的邊E1，從第1半導體元件120的邊F1突出，在第2半導體元件130的邊E1的下部附近產生間隙。在本實施形態中，電流輸出用電極132設置在第2半導體元件130相對於第1半導體元件120的邊F1伸出的區域內。另外，在本實施形態的半導體模組100中，在第1半導體元件120的邊F1之側未設置電極接墊，在將第2半導體元件130裝載到第1半導體元件120之上時，不會對第1半導體元件120的邊F1之側造成障礙。為此，因為沒有對第2半導體元件130在第1半導體元件120的邊F1之側的配置產生限制，故第2半導體元件130的邊E1就能在第1半導體元件120的邊F1的上方伸出。
第3半導體元件140，為EEPROM等記憶體元件。在第3半導體元件140中，例如保持有手抖動補償所需的資料。第3半導體元件140設置為：與第2半導體元件130的配置了電流輸出用電極132以及接合線134的邊E1相反一側的配線基板110的邊近接。更佳為，第3半導體元件140設置在與第2半導體元件130的形成了電流輸出用電極132以及接合線134的邊相反一側的配線基板110的角落部附近。
根據以上說明的半導體模組100，因為與設置在第1半導體120的邏輯信號用電極122連接的接合線124，存在於遠離與設置在第2半導體元件130的電流輸出用電極132連接的接合線134的位置，因此能抑制由於接合線134中流通的大電流的影響而產生的對第1半導體元件120的雜訊。結果，不但能提高第1半導體元件120的動作可靠度，而且能提高半導體模組100的動作可靠度。
另外，第2半導體元件130的邊E1從第1半導體元件120的邊F1伸出，因此與第2半導體元件130連接的接合線134的位置成為遠離第1半導體元件120的位置。因此，能更加抑制接合線134中流通的大電流對第1半導體元件120的影響。
另外，第2半導體元件130，因為以其邊E1在第1半導體元件120的邊F1的上方伸出的狀態層疊在半導體元件120上，故第2半導體元件130的設置位置不會被第1半導體元件120的設置區域所限制。因此，能容易地進行半導體模組100中的多段堆疊構造的設計。
另外，因為第3半導體元件140被設置在遠離第2半導體元件130的電流輸出用電極132以及接合線134的位置上，因此能抑制於第3半導體元件140產生雜訊。結果，不但能提高第3半導體元件140的動作可靠度，而且能提高半導體模組100的動作可靠度。另外，在上述的實施形態中，代替配線基板11、設置於其表面的第1配線層114、第2配線層116以及焊球160，而使用由金屬形成的引線框(lead frame)也能取得相同的效果。
第4圖是具有上述實施形態的半導體模組的數位相機的透視立體圖。數位相機具有：回轉感測器50、鏡片60、霍爾元件70、VCM 80以及半導體模組100。半導體模組100，如第2圖以及第3圖所示，具有在第1半導體元件120上層疊第2半導體元件130的構造。另外，在第4圖所示的半導體模組100中，簡化並適當省略了第1半導體元件120以及第2半導體元件130以外的構成。
據此，藉由使用層疊第1半導體120與第2半導體130的半導體模組100，就能在不會導致動作可靠度下降的情況下實現數位相機的進一步小型化。
本發明並不限定於上述的實施形態，根據本領域技術人員的知識當能增加各種設計變更等變化，增加這樣變化的實施形態也包含在本發明的範圍內。
在本申請中，攝像裝置並不限定於上述的數位相機，也可以是攝像機、裝載在行動電話上的照相機、監視照相機等，能取得與數位相機相同的效果。
10．．．信號放大部
12、14、16．．．放大電路
20．．．手抖動補償部
22．．．ADC(模擬數字轉換器)
24．．．回轉均衡器
26．．．HPF(高通濾波器)
28．．．搖攝/傾斜判定電路
30、36．．．增益調整電路
32．．．LPF(低通濾波器)
34．．．定中心處理電路
40．．．霍爾均衡器
42．．．加法電路
44．．．伺服電路
50．．．回轉感測器
60．．．鏡片
70．．．霍爾元件
80．．．VCM(音圈電動機)
100．．．半導體模組
110．．．配線基板
112．．．絕緣樹脂層
114．．．第1配線層
116．．．第2配線層
117．．．通孔
118a、118b、118c．．．基板電極
120．．．第1半導體元件
122．．．邏輯信號用電極
124、134、137．．．接合線
130．．．第2半導體元件
132．．．電流輸出用電極
136．．．晶片電極
140．．．第3半導體元件
150．．．密封樹脂
160．．．焊球
E1、F1、F2、F3、F4．．．邊
S1．．．主表面
第1圖是顯示具有實施形態的半導體模組的攝像裝置的電路構成的方塊圖。
第2圖是顯示實施形態的半導體模組的概略構成的俯視圖。
第3圖是顯示實施形態的半導體模組的概略構成的剖視圖。
第4圖是具有實施形態的半導體模組的數位相機的透視立體圖。
100．．．半導體模組
112．．．絕緣樹脂層
114．．．第1配線層
118a、118b、118c．．．基板電極
120．．．第1半導體元件
122．．．邏輯信號用電極
124、134、137．．．接合線
130．．．第2半導體元件
132．．．電流輸出用電極
136．．．晶片電極
140．．．第3半導體元件
E1、F1、F2、F3、F4．．．邊
S1．．．主表面

Claims (13)

  1. 一種半導體模組，係具有：配線基板，在一方的主表面設置有基板電極；第1半導體元件，裝載在前述配線基板，具有用於輸入或者輸出邏輯信號的邏輯信號用電極；第2半導體元件，裝載在前述第1半導體元件上，具有用於輸出大電流的電流輸出用電極；第1接合線，對前述邏輯信號用電極及與之相對應的前述基板電極進行電性連接；及第2接合線，對前述電流輸出用電極及與之相對應的前述基板電極進行電性連接，從前述配線基板的前述主表面側觀看，前述第1接合線橫穿過非與前述第2接合線橫穿過的前述第2半導體元件的邊對應的前述第1半導體元件的邊，沿著前述第2接合線橫穿過的前述第2半導體元件的邊來設置前述電流輸出用電極，且前述電流輸出用電極設置在前述第2半導體元件相對於前述第1半導體元件的邊伸出的區域內。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體模組，其中，前述第1半導體元件輸出攝像裝置的手抖動補償用的手抖動補償信號，前述第2半導體元件輸出提供給驅動手段的大電流，其中該驅動手段根據前述手抖動補償信號來驅動前述攝像裝置的鏡片。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體模組，其中，前述第1半導體元件輸出攝像裝置的手抖動補償用的手抖動補償信號，前述第2半導體元件輸出提供給驅動手段的大電流，其中該驅動手段根據前述手抖動補償信號來驅動前述攝像裝置的鏡片。
  4. 如申請專利範圍第2項之半導體模組，其中，前述驅動手段為音圈電動機。
  5. 如申請專利範圍第3項之半導體模組，其中，前述驅動手段為音圈電動機。
  6. 如申請專利範圍第1項之半導體模組，其中，沿著非與前述第2接合線橫穿過的前述第2半導體元件的邊對應的前述第1半導體元件的邊來設置前述邏輯信號用電極。
  7. 如申請專利範圍第1項之半導體模組，其中，沿著非與前述第2接合線橫穿過的前述第2半導體元件的邊對應的前述第1半導體元件的邊來設置前述邏輯信號用電極。
  8. 如申請專利範圍第2項之半導體模組，其中，沿著非與前述第2接合線橫穿過的前述第2半導體元件的邊對應的前述第1半導體元件的邊來設置前述邏輯信號用電極。
  9. 如申請專利範圍第4項之半導體模組，其中，沿著非與前述第2接合線橫穿過的前述第2半導體 元件的邊對應的前述第1半導體元件的邊來設置前述邏輯信號用電極。
  10. 一種攝像裝置，係具有申請專利範圍第1項的半導體模組。
  11. 一種攝像裝置，係具有申請專利範圍第2項的半導體模組。
  12. 一種攝像裝置，係具有申請專利範圍第4項的半導體模組。
  13. 一種攝像裝置，係具有申請專利範圍第6項的半導體模組。
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