TWI438405B - 感應器單元之製造方法 - Google Patents

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，尤指一種距離感應器單元之製造方法。

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與顯示螢幕之間的距離，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：金屬框架的製作與結構有其複雜性；且封裝結構上需塗膠，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。

本發明之目的之一，在於提供一種感應器單元之製造方法，該製造方法利用模造步驟成型保護訊號發射器與訊號偵測器的封裝結構，以及將隔絕訊號發射器與訊號偵測器的隔離件組裝、固定於封裝結構上，以形成穩固的、高精度的訊號隔離結構。

本發明實施例係提供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，並將一訊號發射器及一訊號偵測器分別設置於每一個感應器區域之該至少兩電路區域上；利用一模具將一封裝結構成型於該基板上，該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封裝結構進行切割步驟以形成位於該至少兩個電路區域之間的隔離切割道，直到曝露出該基板；以及將一隔離件組裝於每一該感應器區域，並將該隔離件設置於已曝露出該基板的該隔離切割道上，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。

本發明具有以下有益的效果：本發明之製造方法的製程簡單，且利用組裝的方式將隔離件組裝於每一感應器區域，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。

請參閱圖1至圖3，並配合圖4，本發明係提供一種感應器單元1之製造方法，該製造方法係利用一次的模造方法與組裝隔離件13進行感應器單元1的封裝與元件隔離，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：

步驟(一)：提供一基板S，基板S上包含有複數個感應器區域10。如圖1所示，在本具體實施例中，該基板S上包含有6乘6個感應器區域10的陣列，而每一感應器區域10在完成後述之製程後均會形成一個感應器單元1(如圖4、圖5所示)。每一感應器區域10在該基板S的表面與內部設有兩個獨立的電路區域101、102(但該電路區域101、102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11及訊號偵測器12則分別安裝於每一個感應器區域10之該兩電路區域101、102上，如固晶、打線等方法，而訊號發射器11及訊號偵測器12則分別電性連接電路區域101、102上之電路100(如圖6所示)。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)，而該訊號發射器11係為發光元件(emitter)，該訊號偵測器12則為光偵測元件(detector)，上述的訊號發射器11及訊號偵測器12可利用晶片黏著方法(die attaching)分別固設於每一個感應器區域10之該兩電路區域101、102上，並利用打線將訊號發射器11及訊號偵測器12電性連接於其所對應之該電路區域101、102之電路100。

步驟(二)：利用一模具成型一封裝結構104於該基板S上。在此步驟中，係將封裝材料成型於該基板S上，並包覆該基板S上的訊號發射器11及訊號偵測器12。請復參考圖1，在本具體實施例中，係利用一模具(圖未示)進行模造步驟，以將封裝材料固化成型，進而覆蓋、包覆上述之電路區域101、102、訊號發射器11及訊號偵測器12，且電路區域101、102之間定義有一切割區域。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11所發出的光訊號及訊號偵測器12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12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(如clear molded material)；或是訊號偵測器12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，本發明並不限定封裝結構104的材質，但封裝結構104的材料必須根據訊號發射器11及訊號偵測器12的規格加以選擇，以避免封裝結構104造成感應器單元1的特性下降。再者，封裝結構104可對應於訊號發射器11而形成凸狀的封裝體，以利訊號發射器11發出電磁訊號。

步驟(三)：移除該模具並進行一切割步驟。待步驟(二)中的封裝材料固化成型該封裝結構104後，將該模具自該基板S上移除，以進行切割步驟。請參考圖2，在此步驟中係利用刀具等切割工具沿著每一感應器區域10的周邊進行切割以形成切割道105，換言之，該切割道105係圍繞每一個感應器區域10之該兩電路區域101、102，以形成單一的感應器區域10。再者，該切割步驟更於每一個感應器區域10的該兩電路區域101、102之間所預先定義的切割區域進行切割，以形成隔離切割道103，且該隔離切割道103的兩端係連接於該切割道105，該隔離切割道103可曝露出該基板S，如圖所示，該切割道105與隔離切割道103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101與訊號發射器11，以及電路區域102與訊號偵測器12加以區隔。

另一方面，為了達成曝露出該基板S的目的，隔離切割道103的深度係於該封裝結構104之厚度，以使該隔離切割道103向下延伸至該基板S中而曝露出基板S，換言之，該切割步驟除了移除封裝結構104的材料，更向下移除該基板S的部分材料，以形成隔離切割道103，而在本具體實施例中，該切割步驟係移除約0.2公釐深之該基板S，但不以上述為限。

步驟(四)：將一隔離件13組裝於每一該感應器區域10，以將該隔離件13設置於已曝露出基板S的該隔離切割道103上。請參考圖3，在本步驟中，係提供多個隔離件13，隔離件13係與封裝結構104配合，使隔離件13組裝於感應器區域10上，並固定於隔離切割道103之中，以形成隔離結構。由於上述隔離切割道103係將訊號發射端(包括電路區域101與訊號發射器11)與訊號接收端(電路區域與102訊號偵測器12)區隔成兩個區域，因此，當隔離件13組裝於感應器區域10上之封裝結構104，隔離件13即可用於隔離每一個感應器單元1之該訊號發射器11與該訊號偵測器12，以避免兩元件之間的訊號串擾(crosstalk)。

再者，隔離件13最佳地係為可隔絕紅外光之材料所固化成型，藉此，隔離件13可視為一種紅外光之阻絕結構(IR barrier)。在一具體實施例中，隔離件13係利用一射出成型步驟將可隔絕紅外光之塑料成型，而如圖4、圖5所示，隔離件13可包括一封裝頂板131、一隔離板133及多個封裝側板132，該封裝頂板131上開設有一對應該訊號發射器11的發射孔位130a及一對應該訊號偵測器12的接收孔位130b。因此，在前述組裝步驟中，封裝頂板131係對應地安裝於封裝結構104的頂面，並利用發射孔位130a及接收孔位130b裸露出訊號發射器11與該訊號偵測器12，以避免訊號經過封裝結構104的頂面所產生的干擾；而封裝側板132則可圍繞於封裝結構104的側面，隔離板133則組設於隔離切割道103以隔離每一個感應器區域10之該訊號發射器11與該訊號偵測器12。

再一方面，考慮到該基板S表面的平整度，為了避免隔離板133之底面與基板S表面的接觸態樣不佳，而導致訊號發射器11與訊號偵測器12的訊號互相影響。因此，在組裝步驟中，隔離切割道103係向下延伸至該基板S中，以使得隔離板133得以埋入該基板S中；如圖7所示，隔離板133可延伸至該基板S內約0.2公釐(即隔離切割道103向下延伸至該基板S內的深度)，藉以確保訊號發射器11與訊號偵測器12的訊號可達成較佳的隔離。

請參考圖4、圖5、圖7，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S，其上設有兩個獨立的電路區域101、102，而該訊號發射器11與訊號偵測器12則分別設置於該兩電路區域101、102上，且分別以打線等方式電連接於該兩電路區域101、102之電路100(如圖6)；封裝結構104係設於該基板S上以包覆於該訊號發射器11與訊號偵測器12，且封裝結構104中形成隔離切割道103以將該訊號發射器11隔絕於該訊號偵測器12，再者，隔離件13係由可隔絕紅外光之樹脂、塑料等材料所成型，並將隔離件13安裝於封裝結構104上，而使訊號發射器11與訊號偵測器12的訊號不會產生干擾。具體而言，隔離件13係固定或黏接於隔離切割道103，以達到隔離訊號發射器11與訊號偵測器12的目的。在本發明中，封裝結構104與隔離件13可緊密地固設結合，以避免兩者脫離的問題，更可避免封裝結構脫離後造成的訊號干擾。

另一方面，隔離件13之隔離板133係向下延伸至該基板S內部，使訊號可以完全地被隔離件13所隔絕，進而提高該訊號發射器11與訊號偵測器12的隔絕效果。再者，由於封裝結構104與隔離件13的卡接固定強度佳，故當該感應器單元1在高溫環境下操作時，可具有較佳的可靠度。再者，基板S的下表面(即相對於訊號發射器11與訊號偵測器12的一面)更設有多個連接點P，如導電焊墊等結構，連接點P可電連接於訊號發射器11與訊號偵測器12，以利傳輸控制訊號及電源。

而在一變化實施例中，亦可利用模具進行第二次的模造步驟，該模具係與封裝結構104配合，以將樹脂、塑料等材料填入於隔離切割道103之中，以形成前述之隔離件13。由於上述之隔離切割道103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，當隔離件13固化成型，隔離件13之隔離板133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)。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

1‧‧‧感應器單元

10‧‧‧感應器區域

100‧‧‧電路

101、102‧‧‧電路區域

103‧‧‧隔離切割道

104‧‧‧封裝結構

105‧‧‧切割道

11‧‧‧訊號發射器

12‧‧‧訊號偵測器

13‧‧‧隔離件

130a‧‧‧發射孔位

130b‧‧‧接收孔位

131‧‧‧封裝頂板

132‧‧‧封裝側板

133‧‧‧隔離板

S‧‧‧基板

P‧‧‧連接點

圖1係顯示本發明之將封裝結構成型於基板上的示意圖。

圖2係顯示本發明之經過切割後之感應器區域的示意圖。

圖3係顯示本發明之將隔離件組裝於每一感應器區域的示意圖。

圖4係顯示本發明之單一感應器單元的立體分解圖。

圖5係顯示本發明之單一感應器單元的立體組合圖。

圖6係顯示本發明之單一感應器單元的上視圖。

圖7係顯示本發明之單一感應器單元的側視圖。

1．．．感應器單元

10．．．感應器區域

101、102．．．電路區域

103．．．隔離切割道

104．．．封裝結構

11．．．訊號發射器

12．．．訊號偵測器

13．．．隔離件

130a．．．發射孔位

130b．．．接收孔位

131．．．封裝頂板

132．．．封裝側板

133．．．隔離板

S．．．基板

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，並將一訊號發射器及一訊號偵測器分別設置於每一個感應器區域之該至少兩電路區域上；利用一模具將一封裝結構成型於該基板上，該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，且該封裝結構對應於該訊號發射器而形成一凸狀的封裝體，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封裝結構進行切割步驟以形成位於該至少兩個電路區域之間的隔離切割道，直到曝露出該基板；以及將一隔離件組裝於每一該感應器區域，並將該隔離件設置於已曝露出該基板的該隔離切割道上，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，並使該凸狀的封裝體對應容置於該隔離件的該封裝頂面的一發射孔位中。
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封裝結構進行切割的步驟之中，更包括一將該些感應器區域切割分離為單一感應器區域的步驟。
3. 如申請專利範圍第2項所述之感應器單元之製造方法，其中將一隔離件組裝於每一該感應器區域的步驟中，該隔離件包括一封裝頂板、一隔離板及多個封裝側板，該封裝頂板上開設有一對應該訊號發射器的發射孔位及一對應該訊號偵測器的接收孔位，該隔離板係固設於該隔離切割道。
4. 如申請專利範圍第3項所述之感應器單元之製造方法，其中該隔離件係利用一射出成型步驟將塑料成型者。
5. 如申請專利範圍第4項所述之感應器單元之製造方法，其中該射出成型步驟係將可隔絕紅外光之塑料成型為該隔離件。
6. 如申請專利範圍第3項所述之感應器單元之製造方法，其中將一隔離件組裝於每一該感應器區域的步驟中，該隔離板係組設於該隔離切割道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。
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。
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。
9. 如申請專利範圍第1項所述之感應器單元之製造方法，其中該隔離切割道的深度係大於該封裝結構之厚度，而曝露出該基板。
10. 如申請專利範圍第1項所述之感應器單元之製造方法，其中該基板的下表面更設有多個連接點，該訊號發射器與該訊號偵測器係電性連接於該些連接點。