CN104568784B - 感测模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

感测模块及其制造方法。感测模块包括一基板、一盖板、一封装体结构、一流管、一发光器与一光感测器。盖板具有一第一光反射面面对基板的一基板表面。封装体结构配置在基板表面与第一光反射面之间。基板、盖板与封装体结构定义出一腔体结构。流管配置在封装体结构中并穿过封装体结构，以连通腔体结构。发光器配置于基板的基板表面上。光感测器配置于基板的基板表面上。发光器与光感测器对应腔体结构。从发光器发出的光线是于腔体结构中经过第一光反射面反射之后被光感测器接收。

Description

感测模块及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种感测模块及其制造方法，且特别是有关于一种流体感测模块及其制造方法。
背景技术
感测技术包括用以感测流体特征(例如浓度等)的模块。一般光学式气体模块是在发光器与光感测器之间形成一通道，当流体经过通道时吸收光线藉以得知该气体特征。为了提高感测效能与灵敏度，通常作法是增大通道的尺寸，藉此增加发光器与光感测器之间的距离，以增加光线与气体接触的量。然而，尺寸增加的必要性会使得产品无法缩小化，而限制其应用范围。
发明内容
本发明是有关于一种感测模块及其制造方法。感测模块的体积小且制造方法简单。
根据本发明，提出一种感测模块，包括一基板、一盖板、一封装体结构、一流管、一发光器与一光感测器。盖板具有一第一光反射面面对基板的一基板表面。封装体结构配置在基板表面与第一光反射面之间。基板、盖板与封装体结构定义出一腔体结构。流管配置在封装体结构中并穿过封装体结构，以连通腔体结构。发光器配置于基板的基板表面上。光感测器配置于基板的基板表面上。发光器与光感测器对应腔体结构。从发光器发出的光线是于腔体结构中经过第一光反射面反射之后被光感测器接收。
根据本发明，提出一种感测模块的制造方法，包括以下步骤。配置一发光器与一光感测器于一基板的一基板表面上。形成一封装体结构于基板的基板表面上。基板、盖板与封装体结构定义出一腔体结构。发光器与光感测器对应腔体结构。配置一流管于封装体结构中并穿过封装体结构。配置一盖板于封装体结构上。盖板具有一第一光反射面面对基板的基板表面。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1其绘示根据一实施例的感测模块的剖面图。
图2其绘示根据一实施例的感测模块的剖面图。
图3其绘示根据一实施例的感测模块的剖面图。
图4其绘示根据一实施例的感测模块的剖面图。
图5A至图5F绘示根据一实施例的感测模块的制造方法。
主要元件符号说明：
102：基板
104：盖板
106：封装体结构
108：流管
110：发光器
112：光感测器
114：基板表面
116：腔体结构
118：下封装体部分
120：上封装体部分
122：第一光反射面
124：主动芯片
126：主动芯片
128：被动芯片
130：温控器
132：透光层
133：焊料球
234：结构层
236：第二光反射面
538：容纳空间
具体实施方式
请参照图1，其绘示根据一实施例的感测模块的剖面图，包括一基板102、一盖板104、一封装体结构106、一流管108、一发光器110与一光感测器112。
封装体结构106配置在基板102的一基板表面114上。流管108位于基板102与盖板104之间。实施例中，流管108配置在封装体结构106中并穿过封装体结构106。一实施例中，发光器110与光感测器112于基板表面114上定义出一区域，封装体结构106覆盖部分基板表面114及盖板104表面，并露出该区域，该基板102、该盖板104及封装体结构106共同定义出一腔体结构(chamber)116，该腔体结构116作为通道之用，并连通穿过封装体结构106的流管108。发光器110与光感测器112分别对应该腔体结构116。一实施例中，封装体结构106包括一下封装体部分118与一上封装体部分120，且流管108是配置在下封装体部分118与上封装体部分120之间。盖板104配置在封装体结构106上，并具有一第一光反射面122面对基板102的基板表面114。
实施例中，配置方法是使发光器110发出的光线，能于腔体结构116中经过第一光反射面122反射之后，再被光感测器112接收。此设计增长了光线在腔体结构116中的行进路径，因此提升光线与流体之间反应作用，以提高感测效能与灵敏度。通过此设计，腔体结构116也能制作成更小的尺寸，而且仍能保有一定水准的感测效能，感测模块整体尺寸亦能藉此缩小。由于感测模块结构简单且尺寸小，能应用在人体穿着、医疗管理、4C等各种终端、或是贴近特殊表面上产品的应用。
电子元件包括主动芯片124、主动芯片126、被动芯片128、温控器130、或其他合适的装置，配置在基板102的基板表面114上。其中主动芯片124、126与被动芯片128被封装体结构106包覆。一实施例中，可以一透光层132包覆发光器110、光感测器112与温控器130。透光层132可用作保护层，使发光器110、光感测器112与温控器130隔离于腔体结构116中流动的流体。由于发光器110、光感测器112、主动芯片124、主动芯片126、被动芯片128、温控器130是受透光层132与封装体结构106保护，因此其可为裸晶（Bare chip）。裸晶的体积小，因此能够在提高一定空间中摆放装置单元的数量与种类，有利于高阶封装的多功能模块制作，并使产品的应用范围更广。装置单元并不限于图1所示的配置方式，而可视产品需求适当改变。举例来说，其他的主动芯片及/或被动芯片(未显示)亦可配置在透光层132的下方，以受透光层132的保护。被动芯片128例如电容、电阻或电感。温控器130可用以恒定感测环境的温度，一实施例中，是配置在腔体结构116中基板表面114中央的位置，以得到准确的量测结果。实施例中，温控器130具有加热功能。
实施例中，基板102为一半导体基板例如PCB等，且发光器110、光感测器112、主动芯片124、主动芯片126、被动芯片128与温控器130是以打线电性连接至基板102。
实施例中，感测模块是用以感测流体特征。举例来说，当感测流体为二氧化碳(CO2)气体时，发光器110发出的光线为二氧化碳气体可反应吸收的红外线(Infrared ray,IR)光源（波长例如为940nm）。一实施例中，当光线路径被设计成大于25mm时，则可量到流体中二氧化碳的浓度约0.02～0.03%，。一实施例中，透光层132为全透明的材质，并可在透光层132的上表面配置一滤光层(未绘示，例如包括红外线滤光层)，以过滤光线中特定波长的部分(例如红外线)进入腔体结构116与流体进行反应。其他实施例中，透光层132是使用具有滤光性质的材质。焊料球133可物性且电性连接至基板102的下表面露出的接垫(未绘示)。
图2绘示根据一实施例的感测模块的剖面图，其与图1的感测模块的差异说明如下。感测模块包括一结构层234，配置在透光层132上。结构层234具有一第二光反射面236面对第一光反射面122。实施例中，配置的方法是使发光器110发出的光线，能于腔体结构116中经过第一光反射面122与第二光反射面236反射之后，再被光感测器112接收。此设计增长了光线在腔体结构116中的路径，因此能与更多的流体反应作用，而提高感测效能与灵敏度。通过此设计，腔体结构116也能制造成更小的尺寸，同时保有一定水准的感测效能与灵敏度，并对应地缩小感测模块整体尺寸。
光线路径并不限于如图2所示被第一光反射面122反射一次，且被第二光反射面236反射两次，而可能视实际模块设计(例如光线入射角度、或使用其他的反射元件、反射面配置角度与形状等)有更多的反射次数或其他路径。
图3绘示根据一实施例的感测模块的剖面图，其与图1的感测模块的差异说明如下。发光器110、光感测器112、主动芯片124、主动芯片126、温控器130是以覆晶的方式，利用焊料球(133电性连接至基板。
图4绘示根据一实施例的感测模块的剖面图，其与图1的感测模块的差异说明如下。主动芯片124与主动芯片126是以覆晶的方式，利用焊料球133以电性连接至基板。
图5A至图5F绘示根据一实施例的感测模块的制造方法。
请参照图5A，配置电子元件于基板102的表面114上。电子元件包括主动芯片124、主动芯片126与被动芯片128，其可利用绝缘胶(未绘示)黏着至基板表面114上。主动芯片124、126可经由打线以电性连接至基板102，并可经由基板102电性连接至被动芯片128。其他实施例中，主动芯片124、126也可使用覆晶的方式连接至基板102。
请参照图5B，配置下封装体部分118于基板102的基板表面114上，并可对下封装体部分118进行烘烤固化步骤。下封装体部分118与基板表面114定义出一容纳空间538。
请参照图5C，配置发光器110、光感测器112与电子元件包括温控器130于容纳空间538露出的该基板表面114上。发光器110、光感测器112与温控器130可利用绝缘胶(未绘示)黏着至基板表面114上，并可利用打线电性连接至基板102。其他实施例中，其他实施例中，发光器110、光感测器112与温控器130也可使用覆晶的方式连接至基板102。形成透光层132包覆住发光器110、光感测器112与温控器130。透光层132可为全透明的材料、或有滤光性质的材料。一实施例中，可利用镀膜的方式，在透光层132的上表面上形成一滤光层(未绘示)。在一些实施例中，亦可配置结构层234(图2)于透光层132(或滤光层)上。
请参照图5D，配置流管108于下封装体部分118上。
请参照图5E，配置上封装体部分120包覆流管108的外管壁，以露出流管108的通孔，并可对上封装体部分120进行烘烤固化步骤。下封装体部分118与上封装体部分120形成封装体结构106。
请参照图5F，配置一盖板104于封装体结构106的上封装体部分120上，其中盖板104的第一光反射面122是面对基板102的基板表面114。可根据实际需求配置焊料球133至基板102的下表面露出的接垫(未绘示)。
实施例的感测模块的制造方法简单，适用于自动化的半导体封装工艺大量生产，能降低成本并提高产能。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种感测模块，其特征在于，包括：
一基板；
一盖板，具有一第一光反射面面对该基板的一基板表面；
一封装体结构，配置在该基板表面与该第一光反射面之间，该基板、该盖板与该封装体结构定义出一腔体结构；
一流管，配置在该封装体结构中并穿过该封装体结构，以连通该腔体结构；
一发光器，配置于该基板的该基板表面上，对应该腔体结构；以及
一光感测器，配置于该基板的该基板表面上，对应该腔体结构，从该发光器发出的光线是于该腔体结构中经过该第一光反射面反射之后被该光感测器接收，
其中该发光器与该光感测器配置于该腔体结构的同一端。
2.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于，更包括一透光层，包覆该发光器与该光感测器。
3.如权利要求2所述的感测模块，其特征在于，更包括一结构层，配置在该透光层上，该结构层具有一第二光反射面面对该第一光反射面，其中从该发光器发出的该光线是于该腔体结构中经过该第一光反射面与该第二光反射面反射之后被该光感测器接收。
4.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于，更包括一电子元件，配置在该基板的该基板表面上，该电子元件包括主动芯片、被动芯片、温控器、或上述的组合。
5.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于，该封装体结构包括一下封装体部分与一上封装体部分，该流管配置在该下封装体部分与该上封装体部分之间。
6.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于，该基板是一半导体基板，该发光器与该光感测器是电性连接至该半导体基板。
7.一种感测模块的制造方法，其特征在于，包括：
配置一发光器与一光感测器于一基板的一基板表面上；
形成一封装体结构于该基板的该基板表面上；
配置一流管于该封装体结构中并穿过该封装体结构；以及
配置一盖板于该封装体结构上，该盖板具有一第一光反射面面对该基板的该基板表面，
其中该基板、该盖板与该封装体结构定义出一腔体结构，该发光器与该光感测器对应该腔体结构，以及该发光器与该光感测器配置于该腔体结构的同一端。
8.如权利要求7所述的感测模块的制造方法，其特征在于，包括：
配置一下封装体部分于该基板的该基板表面上，该下封装体部分与该基板表面定义出一容纳空间，该发光器与该光感测器是配置在该容纳空间露出的该基板表面上；
配置该流管于该下封装体部分上；以及
配置一上封装体部分包覆该流管的外管壁，以露出该流管的通孔，该封装体结构包括该下封装体部分与该上封装体部分。
9.如权利要求7所述的感测模块的制造方法，其特征在于，更包括形成一透光层，包覆该发光器与该光感测器。
10.如权利要求9所述的感测模块的制造方法，其特征在于，更包括配置一结构层于该透光层上，该结构层具有一第二光反射面面对该第一光反射面。
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