半导体输入控制装置制造方法及图纸

已公开适于诸如蜂窝电话、便携式游戏装置和其它手持电子装置的大量应用连同像医疗设备、机器人、安全系统和无线传感器网络的其它应用的输入控制装置。该装置可以是单轴或双轴或三轴灵敏性的，从而拓宽应用范围。装置包括力传感器芯片，该传感器芯片形成于半导体衬底内并包含力传感器以及用于安装和／或引线接合的电气连接元件，该力传感器响应于施加的外力提供电输出信号。信号调节和处理集成电路可以集成在某些装置内。封装封闭所述力传感器芯片的至少一部分，且包括与用于将外力传递到力传感器芯片的传感器芯片协配的力传递元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体输入控制系统、微电子机械系统(MEMQ、传感器，且更具体地涉及用于多种用途且尤其用于消费用途和其它用途的手指鼠标和微型操纵杆的单轴或双轴或三轴力传感器。
技术介绍
已知基于带有柔性膜片上的应力灵敏部件的微型机加工硅芯片的单轴或双轴或三轴力传感器。现有技术使用带有应力灵敏部件的硅芯片，这些部件利用金属杆或销粘结到金属弹性元件以施加外力。这些力传感器的封装一般较复杂、较大且较贵。然而，有对于单轴、双轴和三轴输入力控制装置的需要，这些装置低成本、较小、可靠、稳定、提供X、Y或X、Y、Z灵敏度之间经选择的比率、低横轴线灵敏度、与CMOS工艺集成、可缩放、用于施加外力的方便的解决方式，施加的力及偏转的可选择的组合以及大量应用的可制造性。此类例子是诸如蜂窝电话、便携式游戏机、数字照相机等的消费者市场和用途，使用用户触觉力输入作为用户界面的一部分。
技术实现思路
已公开适于诸如蜂窝电话、便携式游戏装置和其它手持电子装置的大量应用的低成本力输入控制装置。该装置包括力传感器芯片，该芯片形成于半导体衬底内并包含力施加区、至少一个力传感器，该力传感器响应于施加到力施加区的外力而提供电输出信号；至少一个信号调节和处理集成电路，该电路提供来自力传感器的输出信号的调节和处理；封装，该封装封闭力传感器芯片的至少一部分并包括联接到传感器芯片的力传递元件以将外力传递到力传感器芯片；以及机械联接到封装的力传递元件的按钮以提供与外力的接口。—些实施例提供一种用于将机械信号输入电子系统的半导体输入控制装置，该装置包括形成于半导体衬底内的力传感器芯片，力传感器芯片包括第一面和第二面、电气连接元件、力施加区和至少一个力传感器，该力传感器响应于施加到力施加区的外力而提供电输出信号；以及封闭力传感器芯片的至少一部分的封装，该封装包括将外力传递到力传感器芯片的力传递元件；其中，电气连接元件位于力传感器芯片的第一面上，而力施加区位于力传感器芯片的第二面上，且力传递元件联接到力传感器芯片的第二面上的力施加区。其它的实施例提供用于将机械信号输入到电子系统中的半导体输入控制装置，该装置包括形成于半导体衬底内的力传感器芯片，该力传感器芯片包括第一面和第二面、电气连接元件、力施加区和至少一个力传感器，该力传感器响应于施加到力施加区的外力而提供电输出信号；封装，该封装封闭力传感器芯片的至少一部分；以及力传递元件，其与力施加区协作，将外力传递到力传感器芯片；其中，力传感器芯片的力施加区和电气连接元件位于力传感器芯片的第一面上，且当施加外力时，力传递元件与力传感器芯片的第一面上的力施加区接触。还有另外的实施例提供用于将机械信号输入电子系统的半导体输入控制装置，该装置包括形成于半导体衬底内的力传感器芯片，力传感器芯片包括第一面和第二面、电气连接元件、力施加区和至少一个力传感器，该力传感器响应于施加到力施加区的外力而提供电输出信号；形成于半导体衬底内的晶体管集成电路，该晶体管集成电路与至少一个力传感器电气联接以接收电信号；封装，该封装封闭力传感器芯片的至少一部分；以及力传递元件，其与力传感器芯片协作，将外力传递到力传感器芯片；其中，晶体管集成电路提供来自至少一个力传感器的电输出信号的信号调节和信号处理。附图说明本专利技术的以上和其它方面、特征和优点将从结合下述附图所示的、下面更具体的本专利技术的说明中变得更加明显，附图中图1是力输入控制装置的视图，该装置具有位于力传感器芯片的第一面上的电气连接元件、位于力传感器芯片的第二面上的力施加区以及与力传感器芯片的第二面上的力施加区连联接的力传递元件。图2是输入控制装置的视图，该装置具有力传感器芯片的电气连接元件，暴露这些元件以在电子系统内直接安装到半导体输入控制装置。图3是力输入控制装置的视图，该装置具有位于力传感器芯片的第一面上的力传感器芯片的力施加区和电气连接元件以及与力传感器芯片的第一面上的力施加区联接的力传递元件。图4是带有力传感器芯片中的硅通孔的输入控制装置的视图。图5是具有按钮的输入控制装置的视图，该按钮提供与外力的接口并将外力传递到力传递元件。图6是具有力传感器芯片的输入控制装置的视图，该力传感器芯片以倒装片方式安装在晶体管集成电路顶部，该电路提供来自力传感器的电输出信号的信号调节和信号处理。图7是具有力传感器芯片的输入控制装置的视图，为了引线接合，该芯片安装在晶体管集成电路顶部，该电路提供来自力传感器的电输出信号的信号调节和信号处理。图8是安装在印刷电路板(PCB)上的输入控制装置的视图，而力传感器芯片的第一面相对于PCB平面的位置有多种相互位置。图9是具有输入控制装置在蜂窝电话本体上的不同位置的蜂窝电话的视图。图10是具有输入控制装置在游戏装置的本体上的不同位置的游戏装置的视图。在附图的若干视图中，对应的附图标记标示对应的部件。熟练的技术人员会意识到附图中的元件作了简化清晰显示且不必成比例地绘制这些元件。例如，附图中一些元件的尺寸可相对于其它元件被放大以有助于改善对本专利技术的各个实施例的理解。同样，为了便于更少阻碍地观察本专利技术的这些各种实施例，经常不示出在商业上可实行的实施例中有用或必要的普通但熟知的元件。具体实施例方式本实施例部分地提供用于诸如蜂窝电话、便携式游戏机、遥控装置、PDA、数字照相机等的大量消费者市场的单轴或双轴或三轴力输入控制装置。此外，本实施例提供用于电子消费装置中的不同功能的单轴或双轴或三轴力输入控制装置的封装方案。附加地，本实施例提供低成本的单轴或双轴或三轴力输入控制装置。此外，本实施例提供小尺寸的单轴或双轴或三轴力输入控制装置。另外，本实施例提供高度可靠的单轴或双轴或三轴力输入控制装置。本实施例还提供高度稳定的单轴或双轴或三轴力输入控制装置。附加地，本实施例提供可升级的(scalable)单轴或双轴或三轴力输入控制装置。此外，本实施例提供允许用于施加外力的方便的解决方案的单轴或双轴或三轴力输入控制装置。图1至10示出力输入控制装置、它们的封装、组装和安装的不同选择的各种实施例。在下面六个实施例中给出根据本专利技术的实施例的装置的详细描述。本专利技术不限于这六个实施例，且为表示本专利技术的专利技术性方面而提供这六个实施例。此外，下述实施例的特征和方面可以不脱离本专利技术地进行互换。尽管借助本专利技术的具体实施例和应用场合来描述下面公开的本专利技术，但可由本领域的技术人员不脱离权利要求书中阐释的本专利技术的范围来对其作多种修改和变化。第一实施例在图1中示出根据第一实施例的输入控制装置1的例子。输入控制装置1包含封装22、半导体力传感器芯片10和力传递元件M。形成于半导体衬底内的力传感器芯片10 具有第一面(1 和第二面(14)，具有电气连接元件18、力施加区16并包含至少一个力传感器20，该传感器响应于施加到力施加区16的外力提供电输出信号。第一面(1 与第二面(14)相对。在输入控制装置1的另一形式中，为了输入控制装置1的更好的和多轴的灵敏度， 力传感器芯片10具有附加的力传递元件，该力传递元件联接到封装22的力传递元件M和力施加区16。联接到力传感器芯片10的力传递元件M可由允许外力传递到力传感器芯片10 的基本上任何相关的材料制成。例如，力传递元件M可由如下材料构造成金属、合金、塑料、橡胶、硅、陶瓷、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于将机械信号输入电子系统的半导体输入控制装置，包括：力传感器芯片，所述力传感器芯片形成于半导体衬底内，所述力传感器芯片具有第一面和第二面、电气连接元件、力施加区、以及至少一个力传感器，所述力传感器响应于施加到所述力施加区的外力提供电输出信号；封装，所述封装封闭所述力传感器芯片的至少一部分；以及力传递元件，所述力传递元件与所述力施加区协作，所述力传递元件将外力传递到所述力传感器芯片；其中，所述力传感器芯片的所述电气连接元件和力施加区位于所述力传感器芯片的所述第一面上，且当施加所述外力时，所述力传递元件与在所述力传感器芯片的所述第一面上的所述力施加区接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉多米尔·瓦格诺夫，
申请(专利权)人：弗拉多米尔·瓦格诺夫，
类型：发明
国别省市：US