TWI385364B - 感應器單元之製造方法 - Google Patents

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Description

感應器單元之製造方法
本發明係有關於一種感應器單元之製造方法，尤指一種利用同一模具進行兩道次的模造步驟之感應器製造方法。
隨著電子產品的發展，許多類型之輸入裝置目前可用於在電子系統內實行操作，例如按鈕或按鍵、滑鼠、軌跡球、觸控螢幕等等。而近來觸控螢幕的應用越來越普遍，觸控螢幕可包括觸控面板，其可為具有觸敏表面之透明面板，以便作業表面覆蓋於顯示螢幕之可檢視區域。觸控螢幕允許使用者藉由手指或觸控筆觸控顯示螢幕作出選擇並移動游標，並根據觸控事件達成運算動作。而紅外光之近接式感測器(IR proximity sensor)則大量應用於手持式通訊裝置上，以用於偵測使用者的臉部，進而達到操作上的控制效果。
近接式感測器可應用於手持式產品，例如當使用者不使用螢幕功能時，螢幕會自動鎖定，藉此延長電池使用時間；或者可讓觸控面板在使用者頭部靠近螢幕時，自動鎖定螢幕功能，避免通話中頭部誤觸鍵盤而中斷對話。另外，長距離的近接式感測器可偵測距離約在20至80cm之物體是否靠近，當使用者離開時可自動關閉電源功能，可應用於顯示器等相關產品。
近接式感測器具有一訊號發射元件器(emitter)及一訊號偵測器(detector)，為了避免訊號的串擾(crosstalk)，習知的近接式感測器結構係先以封裝材料將訊號發射元件器及訊號偵測器加以封裝之後，再以金屬框架卡合於上述的封裝結構，利用金屬框架形成具有訊號隔離作用的屏障結構。但上述結構具有以下缺失：該封裝結構上必須成型有卡合結構以利組裝該金屬框架，因此提高製程與結構上的複雜性；或是在封裝結構上塗膠，利用膠黏的方式固定上述金屬框架，然而黏膠的塗佈不易控制，膠量太多將造成溢膠的問題；膠量太少，金屬框架的固定度不佳，容易脫落或位移，將導致訊號的隔離度不佳。
再者，在元件體積縮小化的趨勢下，金屬框架與封裝結構必須具有相當高的精度，才得以相互組接而形成高隔離效果的感測器單元，因此製程的難度大幅提高，且產品的良率更無法有效提升。
緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。
本發明之主要目的，在於提供一種感應器單元之製造方法，該製造方法利用同一個模具進行兩道次的模造步驟，以分別成型保護訊號發射器與訊號偵測器的第一封裝結構，以及隔絕訊號發射器與訊號偵測器的第二封裝結構，且第一、第二封裝結構在固化時可相互固定卡合，以形成穩固的、高精度的訊號隔離結構。
為了達成上述之目的，本發明係提供一種感應器單元之製造方法，包括：提供一基板，該基板上包含有複數個感應器區域，每一個感應器區域於該基板上設有至少兩個獨立的電路區域，每一個感應器區域更包括有一訊號發射器及一訊號偵測器，每一個感應器區域之該訊號發射器及該訊號偵測器係分別設置於每一個感應器區域之該至少兩電路區域上；利用一模具將一第一封裝結構成型於該基板上，該第一封裝結構係包覆每一個感應器區域之該訊號發射器與該訊號偵測器，電路區域之間以及感應器區域外緣定義有一切割區域；移除該模具並沿著切割區域進行一第一切割步驟，以形成封閉地圍繞每一個感應器區域之該兩電路區域之第一切割道，以及位於每一個感應器區域之該兩電路區域之間的第二切割道，且該第二切割道的兩端係連接於該第一切割道；再利用該模具將一第二封裝結構成型於該第一切割道與該第二切割道之中，以隔離每一個感應器區域之該訊號發射器與該訊號偵測器；以及移除該模具並進行一第二切割步驟，該第二切割步驟係沿著相鄰的感應器區域之間的第二封裝結構進行切割，以形成複數個單一的該感應器單元。
本發明亦提供一種依上述製造方法所製得之感應器單元，其包括：一基板，其上設有兩個獨立的電路區域；分別設置於該兩電路區域之一訊號發射器及一訊號偵測器；一第二封裝結構，其設於該基板上以圍設於該訊號發射器與該訊號偵測器，並形成兩個腔體以將該訊號發射器隔絕於該訊號偵測器；一第一封裝結構，其係設置於該兩腔體，以包覆該訊號發射器與該訊號偵測器。
而在另外的實施例中，該第二封裝結構僅成型於該訊號發射器隔絕於該訊號偵測器之間，以隔離每一個感應器區域之該訊號發射器與該訊號偵測器。而該製造方法步驟如下：提供一基板，該基板上包含有複數個感應器區域，每一個感應器區域於該基板上設有至少兩個獨立的電路區域，每一個感應器區域更包括有一訊號發射器及一訊號偵測器，每一個感應器區域之該訊號發射器及該訊號偵測器係分別設置於每一個感應器區域之該至少兩電路區域上；利用一模具將一第一封裝結構包覆該至少兩個電路區域及分別設於該至少兩個電路區域上的該訊號發射器與該訊號偵測器，每個電路區域之間定義有一切割區域；沿著每個電路區域之間的該切割區域對該第一封裝結構進行第一切割步驟，以形成位於該至少兩個電路區域之間的第二切割道，直到曝露出該基板；再利用該模具將一第二封裝結構成型於已曝露出該基板的該第二切割道上，以隔離每一個感應器區域之該訊號發射器與該訊號偵測器；再進行第二切割步驟以形成單一的感應器單元。
本發明具有以下有益的效果：本發明提出之製造方法，使用單一模具進行兩道次的模造，以達成節省成本的效果；而本發明所製作的感應器單元具有高精度的包覆及訊號隔絕結構，使該感應器單元具有較佳的可靠度。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
請參閱第一圖至第四圖，本發明係提供一種感應器單元1之製造方法，該製造方法係利用兩次的模造方法進行感應器單元1之元件的封裝與隔離，其具有降低製程成本之功效，更可以解決傳統的組裝方式之缺失，其製造方法包括如下步驟：
本發明的步驟(一)在於，提供一基板10，該基板10上包含有複數個感應器區域1A。如第一圖所示，在本具體實施例中該基板10上包含有二個感應器區域1A，而每一感應器區域1A在完成後述之製程後均會形成一個感應器單元1(如第四圖所示)。每一感應器區域1A在該基板10的表面與內部設有兩個獨立的電路區域10A、10B(但該電路區域的數目可為兩個以上)，而在本實施例中，感應器單元1之訊號發射器11A及訊號偵測器11B則分別安裝於每一個感應器區域1A之該兩電路區域10A、10B上。在本具體實施例中該感應器單元1係為一種近接式感應器(proximity sensor unit)，而該訊號發射器11A係為發光元件(emitter)，該訊號偵測器11B則為光偵測元件(detector)，上述的訊號發射器11A及訊號偵測器11B係以晶片黏著方法(die attaching)分別固設於每一個感應器區域1A之該兩電路區域10A、10B上，並利用打線將訊號發射器11A及訊號偵測器11B電性連接於其所對應之該電路區域10A、10B。
步驟(二)成型一第一封裝結構12於該基板10上。在此步驟中，係將封裝材料成型於該基板10上，並包覆該基板10上的訊號發射器11A及訊號偵測器11B。請復參考第一圖，在本具體實施例中，係利用一模具(圖未示)進行第一次的模造步驟，以將封裝材料固化成型，以包覆上述之電路區域10A、10B、與訊號發射器11A及訊號偵測器11B，且電路區域10A、10B之間，以及圍繞該電路區域10A、10B的外緣定義有一切割區域；而在本模造步驟中所使用的封裝材料，其特性上必須可使訊號發射器11A所發出的光訊號及訊號偵測器11B所欲接收的光訊號穿透之，以避免影響到該感應器單元1的運作。舉例來說，該訊號偵測器11B可為一種整合式的距離與環境光源偵測元件(integrated ambient and proximity sensor)，該封裝材料則為可透光之封裝材料；或是訊號偵測器11B可為一種單一功能的紅外光距離偵測元件(IR proximity sensor)，該封裝材料則為可讓紅外光穿透之封裝材料，換言之，本發明並不限定第一封裝結構12的材質，但第一封裝結構12的材料必須根據訊號發射器11A及訊號偵測器11B的規格加以選擇，以避免第一封裝結構12造成感應器單元1的特性下降。
步驟(三)移除該模具並進行一第一切割步驟。待步驟(二)中的封裝材料固化成型該第一封裝結構12後，將該模具自該基板10上移除，以進行第一切割步驟。請參考第二圖，在此步驟中係沿著每一感應器區域1A的周邊之切割區域形成第一切割道13A，換言之，該第一切割道13A係封閉地圍繞每一個感應器區域1A之該兩電路區域10A、10B(請注意，為了圖式的簡潔，第二圖中並未繪製出電路區域10A、10B)；該第一切割步驟更於每一個感應器區域1A的該兩電路區域10A、10B之間的切割區域形成第二切割道13B，且該第二切割道13B的兩端係連接於該第一切割道13A，且該第一切割道13A與該第二切割道13B均曝露出該基板10，因此，該第一切割道13A與第二切割道13B係建構成類似於”8字形”的切割道，並利用上述切割道將電路區域10A與訊號發射器11A，以及電路區域10B與訊號偵測器11B加以區隔。
另一方面，為了達成曝露出該基板10的目的，該第一切割道13A與第二切割道13B的深度均大於該第一封裝結構12之厚度，以使該第一切割道13A與第二切割道13B向下延伸至該基板10中而曝露出被形成在該基板10內部的電路區域10A、10B，換言之，該第一切割步驟除了移除第一封裝結構12的材料，更向下移除該基板10的材料，以形成第一切割道13A與第二切割道13B，而在本具體實施例中，該第一切割步驟係移除約0.2公釐深之該基板10，但不以上述為限。因此，在第二圖中，該基板10會形成具有階梯態樣之結構。
步驟(四)再利用該模具將一第二封裝結構14成型於裸露出該基板10之該第一切割道13A與第二切割道13B之中。請參考第三圖，在本步驟中，係利用與步驟(二)中相同的模具進行第二次的模造步驟，該模具係與第一封裝結構12配合，使該第一切割道13A與第二切割道13B加以裸露，以將封裝材料填入於該第一切割道13A與第二切割道13B之中，進行形成該第二封裝結構14。由於上述之第一切割道13A與第二切割道13B所組成的切割道結構係將訊號發射端(包括電路區域10A與訊號發射器11A)與訊號接收端(電路區域與10B訊號偵測器11B)區隔成兩個區域，因此，當該第二封裝結構14固化成型，該第二封裝結構14即可用於隔離每一個感應器單元1之該訊號發射器11A與該訊號偵測器11B，以避免兩元件之間的訊號串擾(crosstalk)。
再者，該第二封裝結構14最佳地係為可隔絕紅外光之封裝材料所固化成型，藉此，該第二封裝結構14可視為一種紅外光之阻絕結構(IR barrier)，且由於第一封裝結構12與第二封裝結構14均由模造方法所製成，故兩者可以相當穩固地固接成型，而不會產生結構脫離或脫落的問題。
再一方面，考慮到該基板10表面的平整度，為了避免第二封裝結構14底面與基板10表面的接觸態樣不佳，而導致訊號發射器11A與訊號偵測器11B的訊號互相影響。因此，在步驟(三)中，該第一切割道13A與第二切割道13B係向下延伸至該基板10中，以使得第二封裝結構14得以埋入該基板10中；如第五圖所示，第二封裝結構14延伸至該基板10內約0.2公釐(即第一切割道13A與第二切割道13B向下延伸至該基板10內的深度)，藉以確保訊號發射器11A與訊號偵測器11B的訊號可達成較佳的隔離。
步驟(五)移除該模具並進行一第二切割步驟，請參考第四圖。在該第二封裝結構14固化成型之後，將該模具自該基板10上移除，以進行第二切割步驟，使模版(panel)態樣之感應器單元1形成單顆形式之感應器單元1。故在本具體實施例中，該第二切割步驟係將模版態樣之兩感應器單元1切割成單顆之感應器單元1，而該第二切割步驟係沿著相鄰的感應器單元1之間的第二封裝結構14進行切割，換言之，第二切割步驟的切割道會與第一切割步驟的部分之第一切割道13A重疊，且第二切割步驟的切割道之寬度係小於該第一切割道13A的寬度，以保留第二封裝結構14於該訊號發射器11A與訊號偵測器11B的外圍。在本具體實施例中，該第一切割道13A的寬度約為0.4公釐(同於第二封裝結構14的寬度)，而第二切割步驟的切割道之寬度約為0.1公釐。
藉由上述步驟後，本發明之感應器單元1的結構包括：一基板10，其上設有兩個獨立的電路區域10A、10B，而該訊號發射器11A與訊號偵測器11B則分別設置於該兩電路區域10A、10B上，且分別以打線等方式電連接於該兩電路區域10A、10B；第二封裝結構14係設於該基板10上以圍設於該訊號發射器11A與訊號偵測器11B，並形成兩個腔體以將該訊號發射器11A隔絕於該訊號偵測器11B，換言之，該第二封裝結構14係由可隔絕紅外光之封裝材料所固化成型，因此該訊號發射器11A與訊號偵測器11B可分別被第二封裝結構14所圍繞，而使彼此的訊號不會產生干擾。另外，第一封裝結構12係設置於該兩腔體中，並包覆該訊號發射器11A與訊號偵測器11B，以達到保護該訊號發射器11A與訊號偵測器11B的目的。而第一封裝結構12與第二封裝結構14係在不同的模造步驟中利用同一個模具所成型，因此模具的成本可大幅的下降，且第一封裝結構12與第二封裝結構14可緊密地固設結合，以避免兩者脫離的問題，更避免封裝結構脫離後造成的訊號干擾。
另一方面，該第二封裝結構14係向下延伸至該基板10內部，使訊號可以完全地被第二封裝結構14所隔絕，進而達成該訊號發射器11A與訊號偵測器11B的隔絕效果。再者，第一封裝結構12與第二封裝結構14的材料特性相類似，因此，兩者具有相近的熱膨脹特性，當該感應器單元1在高溫環境下操作時，可具有較佳的可靠度。
請參考第六圖，其為本發明之第二實施例之感應器單元1，與第一實施例的差異在於，該第二封裝結構14僅成型於該訊號發射器11A與訊號偵測器11B之間，其製造步驟如下：
步驟(一)：提供一基板10，該基板10上包含有複數個感應器區域1A。請配合第一圖，在本具體實施例中該基板10上包含有二個感應器區域1A，而每一感應器區域1A在完成後述之製程後均會形成一個感應器單元1(如第四圖所示)。每一感應器區域1A在該基板10的表面與內部設有兩個獨立的電路區域10A、10B，感應器單元1之訊號發射器11A及訊號偵測器11B則分別安裝於每一個感應器區域1A之該兩電路區域10A、10B上。
步驟(二)：利用一模具(圖未示)進行第一次的模造步驟，以將封裝材料固化成型為第一封裝結構12，以包覆上述之電路區域10A、10B、與訊號發射器11A及訊號偵測器11B，且電路區域10A、10B之間定義有一切割區域。
步驟(三)：進行第一切割步驟，於每一個感應器區域1A的該兩電路區域10A、10B之間的切割區域形成第二切割道13B，且該第二切割道13B曝露出該基板10。如同第一實施例，該第二切割道13B會向下延伸至基板10內部，以確保後續第二封裝結構14的訊號隔離效果。
步驟(四)：再利用該模具將一第二封裝結構14成型於第二切割道13B之中。該模具係與第一封裝結構12配合，使第二切割道13B加以裸露，以將封裝材料填入於第二切割道13B之中，而形成該第二封裝結構14，以隔離該訊號發射器11A及訊號偵測器11B。
步驟(五)移除該模具並進行一第二切割步驟，其係沿著相鄰的感應器區域1A之間的第一封裝結構12進行切割，以形成複數個單一的該感應器單元1。
另外，第二實施例中所使用的材料、或是其他製程參數均可參考第一實施例，在此不予贅述。
綜上所述，本發明具有下列諸項優點：
1、就製程上的考量，本發明提出的製造方法可利用同一個模具進行兩道次的模造步驟，因此可減少模具的成本，且產品的精度較高。
2、再者，上述兩模造步驟所成型的結構係可相互的緊密卡合，換言之，本發明的結構上具有較高的固定態樣，而不易產生結構脫落的問題，亦更能確保產品的可靠度。
惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。
1．．．感應器單元
1A．．．感應器區域
10．．．基板
10A、10B．．．電路區域
11A．．．訊號發射器
11B．．．訊號偵測器
12．．．第一封裝結構
13A．．．第一切割道
13B．．．第二切割道
14．．．第二封裝結構
第一圖至第四圖係為本發明之感應器單元製造方法之示意圖。
第五圖係為第四圖之感應器單元5-5之剖視圖。
第六圖為本發明之第二實施例之感應器單元的示意圖。
1‧‧‧感應器單元
10‧‧‧基板
11A‧‧‧訊號發射器
11B‧‧‧訊號偵測器
12‧‧‧第一封裝結構
14‧‧‧第二封裝結構

Claims (10)

  1. 一種感應器單元之製造方法，包括以下步驟：提供一基板，該基板上包含有複數個感應器區域，每一個感應器區域包含有彼此獨立的至少兩個電路區域，每個電路區域被形成於該基板的表面與內部，每一個感應器區域之該訊號發射器及該訊號偵測器係分別設置於每一個感應器區域之該至少兩電路區域上；利用一模具將一第一封裝結構成型於該基板上，該第一封裝結構係包覆該至少兩個電路區域、及分別設於該至少兩個電路區域上的該訊號發射器與該訊號偵測器，以及每個電路區域之間所定義的一切割區域；沿著每個電路區域之間所定義的該切割區域對該第一封裝結構進行第一切割步驟以形成位於該至少兩個電路區域之間的第二切割道，直到曝露出該基板；以及再利用該模具將一第二封裝結構成型於已曝露出該基板的該第二切割道上，以隔離每一個感應器區域之該訊號發射器與該訊號偵測器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感應器單元之製造方法，其中沿著該切割區域對該第一封裝結構進行切割的步驟中，更進一步形成一封閉地圍繞每一個感應器區域之該至少兩電路區域之第一切割道，直到曝露出該基板，且該第二切割道的兩端係連接於該第一切割道。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之感應器單元之製造方法，其中再利用該模具將一第二封裝結構成型於已曝露出該基板的該第二切割道的步驟中，該第二封裝結構更進一步被填入該第一切割道，而封閉地圍繞每一個感應器區域之該兩電路區域，且填入該第二切割道之該第二封裝結構係位於每一個感應器區域之該至少兩電路區域之間。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之感應器單元之製造方法，其中再利用該模具將一第二封裝結構成型於已曝露出該基板的該第二切割道之後，沿著相鄰的感應器區域之間的第二封裝結構進行第二切割步驟，以形成複數個單一的該感應器單元。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之感應器單元之製造方法，其中再利用該模具將一第二封裝結構成型於已曝露出該基板的該第二切割道之後，沿著相鄰的感應器區域之間的第一封裝結構進行切割，以形成複數個單一的該感應器單元。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之感應器單元之製造方法，其中每一個感應器區域之該訊號發射器及該訊號偵測器係以晶片黏著方法分別固設於每一個感應器區域之該兩電路區域上，且每一個感應器區域之該訊號發射器及該訊號偵測器皆以打線電性連接於其所對應之該電路區域。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之感應器單元之製造方法，其中該第一封裝結構係為一可透光之封裝材料所製成或一可讓紅外光穿透之封裝材料所製成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之感應器單元之製造方法，其中該第一切割道與該第二切割道的深度均大於該第一封裝結構之厚度，而曝露出被形成在該基板內部的電路區域。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之感應器單元之製造方法，其中在成型第二封裝結構的步驟中，係將可隔絕紅外光之封裝材料填入於該第一切割道與該第二切割道，並使該可隔絕紅外光之封裝材料固化以成型該第二封裝結構。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之感應器單元之製造方法，其中在第二切割步驟中，該第二切割步驟之切割道的寬度係小於該第一切割道的寬度。
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