[发明专利]具有MEMS惯性感测及内置数字电子元件的集成式移动处理单元(MPU)

说明书

技术领域

本发明是关于微机电系统(microelectronmechanical system，MEMS) 装置。

背景技术

微机电系统(MEMs)科技已稳定发展一段时间了，因此，不同的 MEMS装置(例如，用来测量线性加速度的加速度计、及用来测量角速 度的陀螺仪)也已实施于数种应用中。举例来说，个别的加速度计及陀 螺仪传感器目前正被使用在交通工具安全气囊控制、竞赛操控台、数 字相机、摄影机及行动电话。

MEMS装置通常产生一个或更多个对应于给定测量的模拟输出信 号，并且因此通常需要模拟数字转换器(ADC)来将该模拟输出信号转换 成对应的数字信号，以供数字信号处理之用。包含MEMS装置及模拟 数字转换器(ADC)的传统应用通常实施多晶片面板级科技，以将该 MEMS装置耦接至该模拟数字转换器(ADC)、及/或将该MEMS装置及 该模拟数字转换器(ADC)实施在个别的晶片、印刷电路板(PCB)、或模 块上。然而，这种使用面板级组装科技以将MEMS装置耦接至模拟数 字转换器(ADC)及MEMS装置在个别的晶片或印刷电路板上的实施， 需要相当多的空间、更多的能量、及更高的成本，其通常会限制MEMS 装置所能使用的应用的数目。

发明内容

一般而言，在一个态样中，本说明书描述一种模块，该模块可操 作以安装在面板的表面上。该模块包含线性加速度计及第一旋转传感 器，该线性加速度计提供至少一个轴线上的线性加速度的测量所对应 的第一测量输出，而该第一旋转传感器可操作以提供绕着至少一个轴 线的旋转的测量所对应的第二测量输出。该加速度计及该第一旋转传 感器是形成在第一基板上。该模块还包含专用集成电路(ASIC)，该ASIC 接收来自于该线性加速度计的该第一测量输出及来自于该第一旋转传 感器的该第二测量输出两者。该专用集成电路(ASIC)包含模拟数字转 换器(ADC)，并且实施在第二基板上。该第一基板是垂直地接合于该第 二基板。

实施可提供一个或更多个以下的优点。提供一种表面可安装的模 块，其包含陀螺仪(或其他如以下所描述的装置)及模拟数字转换器 (ADC)。在一个实施中，该陀螺仪(实施在MEMS基板上)是通过晶圆 接合而接合至CMOS积体电路基板(包含该模拟数字转换器(ADC))。就 面积、性能及成本而言，这种实施提供有价值的改善。这种模块可实 施在各种应用中，例如，蜂巢式电话、个人数字助理(PDA)、数字相机、 或其他提供例如图像稳定功能的手持式装置。该模块提供系统级的解 决方案，该解决方案具有将额外的功能整合至晶片上的能力。在一个 实施中揭露一种移动处理单元，其提供六个轴线的感测(例如，三个轴 线加速度及三个轴线角速度)。该移动处理单元包含内置的处理、及可 于多种消费性及非消费性应用中实现移动感测应用的所有相关特征。 此外，该说明书揭露一种移动处理单元，其将传感器(其提供例如六个 轴线的感测)与相关的晶圆级封装的智慧型电子元件整合在一起。这种 移动处理单元为消费性应用提供低成本、小封装、及高性能的解决方 案。

一个或更多个实施的详细内容是提出于以下的附随图式及说明 中。从该说明及图式，其他特征及优点会很明显。

附图说明

第1图是依据一个实施的模块的方块图，该模块包含陀螺仪及模 拟数字转换器(ADC)。

第2图例示依据一个实施的方法，该方法是用来实施及使用陀螺 仪及模拟数字转换器(ADC)。

第3图是依据一个实施的模块的方块图，该模块包含陀螺仪、模 拟数字转换器(ADC)及微控制器。

第4图是依据一个实施的模块的方块图，该模块包含3轴加速度 计、模拟数字转换器(ADC)及微控制器。

第5图是包含陀螺仪、模拟数字转换器(ADC)及微控制器的模块的 方块图，该微控制器可使用在图像稳定应用中。

第6图例示第5图的模块依据两个不同实施的两个封装(footprint)。

第7图例示依据一个实施的移动处理单元(MPU)。

第8图例示依据一个实施的MEMS传感器晶圆及电子元件晶圆。

第9图例示依据一个实施的移动处理单元(MPU)。

第10图例示依据一个实施的移动处理单元(MPU)。