TWI620932B

TWI620932B - 生醫檢測裝置以及生醫檢測裝置之製造方法

Info

Publication number: TWI620932B
Application number: TW105132499A
Authority: TW
Inventors: 楊玉林; 張峻豪; 吳旼達; 蘇宏德; 大宏錢
Original assignee: 立錡科技股份有限公司
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2018-04-11
Also published as: CN107478689B; CN107478689A; TW201743054A

Abstract

一種生醫檢測裝置，包含：一載板，包含一載物面、以及訊號傳遞線路，該載物面用以承載一待測液；複數個間隔板，位於該載物面上，且電連接於至少兩不同的電位，以構成至少一電容，用以感測該待測液之電容值，該複數個間隔板分別耦接於該訊號傳遞線路；一電子電路，耦接於該訊號傳遞線路，用以接受並處理該電容之感測訊號；一封裝層，包覆該載板的一部份、但不包覆該載物面；以及一開放式平台，其底部區域包含該載物面、其範圍為該複數間隔板以及該封裝層所定義，以便於將該待測液置於該載物面上。

Description

生醫檢測裝置以及生醫檢測裝置之製造方法

本發明係有關一種生醫檢測裝置，為包含一開放式平台以承載並感測一待測液之電容值、並根據電容值以計算待測液之成分濃度之生醫檢測裝置。

習知之生醫檢測裝置，例如微流道之技術，待測流體需通過一封閉之細長流道，並藉由控制壓力、溫度、表面張力等因素，以控制待測流體之前進狀態。根據不同測試方式之需求，微流道更需對應於各流體狀態需求而調整，故此技術、結構、與製造過程十分複雜。

此外，微流道需一較大面積，除了需要容置微流道之路徑以及其中分流之需求外，而由於需控制待測流體流動，故無論設置藉由電壓或表面張力等方式進行控制之驅動元件，這些驅動元件更增加了微流道之所需面積。

有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種檢測控制複雜度低、尺寸精巧、製程簡單之生醫檢測裝置。

就其中一個觀點言，本發明提供了一種生醫檢測裝置，其包含：一載板，包含一載物面、以及訊號傳遞線路，該載物面用以承載一待測液；複數個金屬間隔板，位於該載物面上，且電連接於至少兩不同的電位，以構成至少一電容，用以感測該待測液之電容值，該複數個金屬間隔板分別耦接於該訊號傳遞線路；一電子電路，耦接於該訊號傳遞線路，用以接受並處理該電容之感測訊號；一封裝層，包覆該載板的一部份、但不包覆該載物面；以及一開放式平台，其底部區域包含該載物面、其範圍為該複數金屬間隔板以及該封裝層所定義，以便於將該待測液置於該載物面上。

一實施例中，該生醫檢測裝置更包含一親水層，設置於該載物面上。

一實施例中，該生醫檢測裝置更於該訊號傳遞線路位於該開放式平台中的一部份之表面上、及於該複數金屬間隔板之表面上，包含一防銹層。

一實施例中，該防銹層的一部份位於該開放式平台側面與頂面，且所述生醫檢測裝置更包含一親水層，該親水層設置於防銹層上以及該開放式平台中未包覆該防銹層的該載物面上、或該親水層設置在該開放式平台中未包覆該防銹層的該載物面上。

一實施例中，該複數金屬間隔板之材料包含銅、鎳、金、鈀、含銅合金、含鎳合金、含金合金、含鈀合金、或以上之組合，及/或該訊號傳遞線路之材料包含銅、鎳、金、含銅合金、含鎳合金、含金合金、或以上之組合。一實施例中，防鏽層之材料包含有機保焊膜(ORGANIC SOLDERABILITY PRESERVATIVES,OSP)，以披覆金屬間隔板。

一實施例中，該電子電路位於該載板上，該封裝層包覆該電子電路。

一實施例中，該封裝層係藉由開放式模腔成型(Open Cavity Molding)之製作方式所形成，包覆該載物面上最外側的金屬間隔板以外之該載板。

如申請專利範圍第1項所述之生醫檢測裝置，其中該載板是藉由模塑互連元件(Molded Interconnect System)之製作方式所形成。

就又一個觀點言，本發明提供了一種生醫檢測裝置之製造方法，包含：提供一載板，該載板包含一載物面以及一訊號傳遞線路；設置複數個金屬間隔板於該載板上並耦接於該訊號傳遞線路，該複數個金屬間隔板用以感測一待測液之電容值；以及藉由開放式模腔成型之方式形成一封裝層，以包覆該載板的一部份、但不包覆該載物面，藉此形成一開放式平台，以便於將該待測液置於該載物面上。

一實施例中，該生醫檢測裝置之製造方法更包含：設置一電子電路於載板上並耦接於訊號傳遞線路，電子電路用以接受及處理該複數金屬間隔板感測該電容值所產生之感測訊號。

一實施例中，該載板之製作方式包含：提供一基板；於該基板上形成該訊號傳遞線路；藉由一填充層，包覆該基板以及其上之該訊號傳遞線路；以及移除該基板，以使該訊號傳遞線路露出於該填充層之第一表面。

一實施例中，該生醫檢測裝置之製造方法更包含：研磨該填充層，以使該訊號傳遞線路之一部份露出於該填充層之第二表面，此第二表面相對於前述第一表面。

一實施例中，該封裝層之製作方式包含：設置一模板抵接於該載板之上；填入一充填熔流，其中該模板之構形阻擋該充填熔流不流入該載物面；固化該充填熔流而形成該封裝層；以及移除該模板。

一實施例中，該模板包含一突出部，而當設置該模板抵接於該載板之上時，該突出部抵接於該複數金屬間隔板中最外側金屬間隔板，以隔離該充填熔流，使該充填熔流不流入該載物面。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10、20、30、40‧‧‧生醫檢測裝置

11‧‧‧載板

111‧‧‧載物面

112‧‧‧訊號傳遞線路

114‧‧‧防銹層

115‧‧‧親水層

12A、12B‧‧‧金屬間隔板

12A1、12B1‧‧‧側面

12A2、12B2‧‧‧頂面

13‧‧‧電子電路

14‧‧‧封裝層

15‧‧‧開放式平台

200‧‧‧模板

201‧‧‧突出部

300‧‧‧基板

310‧‧‧填充層

S1、S2、S3、S4、S5‧‧‧步驟

Ss‧‧‧感測訊號

〔第1A、1B、1C圖〕顯示根據本發明一實施例之生醫檢測裝置之示意圖；〔第2至4圖〕顯示根據本發明三實施例之生醫檢測裝置之示意圖；〔第5A至5D圖〕顯示根據本發明一實施例之封裝層包覆載板之製作過程之示意圖；〔第6A至6H圖〕顯示根據本發明一實施例之載板之製作過程之示意圖；〔第7A圖〕顯示根據本發明一實施例之生醫檢測裝置之製作流程圖；〔第7B圖〕顯示根據本發明另一實施例之生醫檢測裝置之製作流程圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各元件之間之功能作用關係，至於形狀、厚度與寬度則並未依照比例繪製。

就其中一個觀點言，參照第1A圖之剖面圖，本發明提供了一種生醫檢測裝置10，其包含一載板11、複數個金屬間隔板12A與12B、一電子電路13、以及一封裝層14。其中，金屬間隔板12A與12B分別連接於不同的電位，以構成電容。金屬間隔板12A與12B的頂視佈局可以視需要來設計，本發明並不侷限於任何一種佈局形狀，第1C圖舉例顯示一種可能的佈局方式(第1A圖之剖面圖為沿第1C圖中A-A線所得的剖面)。視需要而定，生醫檢測裝置10也可以包含更多金屬間隔板、連接於與金屬間隔板12A與12B相同或不同的電位。載板11包含一載物面111、以及訊號傳遞線路112(為簡化圖面，其連接於金屬間隔板12A的部分未示出)。金屬間隔板12A與12B位於載物面111上；載物面111用以承載一待測液(第1B圖)，而金屬間隔板12A與12B根據待測液而產生相對應之電容值。待測液例如但不限於可以為生物體液、或是其他待檢測的生物組織液體或水溶液，其中，視需要而定，這些生物體液或生物組織可以摻有協助檢測用的添加劑。訊號傳遞線路112將根據電容值所產生之感測訊號Ss，傳遞給電子電路13。電子電路13耦接於訊號傳遞線路112，用以接受感測訊號Ss，並為相對應之處理，舉例而言，可以根據感測訊號Ss以計算待測液之某些成分的濃度、或是產生其他讀值。封裝層14用以包覆電子電路13，但不包覆載物面111，可依需要而決定封裝層14在載物面111以外所包覆之區域範圍。參照第1B圖，載物面111、金屬間隔板12B以及封裝層14所圍繞之範圍定義出一開放式平台15，以便於將待測液置於載物面111上，而不需要透過微流道。

本案之生醫檢測裝置10提供一檢測平台，且此檢測平台為一開放式平台15，具有習知技術之微流道所無之效果。例如，開放式平台15不需要如微流道般需要大範圍之面積，以容置微流道之路徑以及其中分流之設置需求，也不需要微流道中控制待測流體流動之驅動元件。與習知技術相較，開放式平台15無論是檢測控制、相關之製作過程、以及品質控制，都容易於微流道之設計，且製造成本也較低。

參照第2、3圖，使用者可依需要而調整生醫檢測裝置中之元件。例如，第2圖之生醫檢測裝置20，可更包含一防銹層114，位於開放式平台15中的金屬間隔板12A與12B上，以增加金屬防銹等效果，防銹層114例如但不限於可為鍍金層。又例如，第3圖之生醫檢測裝置30，其中載物面111上包覆一親水層115，即載物面111欲與待測液接觸的部分上包覆了親水層115，其中親水層115設置在開放式平台15中未包覆防銹層114的載物面111。當載物面111上承載待測液之液滴，待測液之液滴受親水層115之表面張力之影響，覆蓋於親水層115上，以使待測液可以充分分佈於載物面111之頂視區域內。前述之兩實施例中防銹層114與親水層115亦可同時設置，如第4圖之實施例，其中親水層115設置在開放式平台15中的防銹層114上、以及設置在開放式平台15中未包覆防銹層114的載物面111上。

參照第2圖，本發明之防銹層114，其可藉由無電電鍍(Electroless Plating)之方式鍍於金屬間隔板12A與12B之側面12A1、12B1與頂面12A2、12B2上。因無電電鍍為一習知技術，其過程不詳述於此。

金屬間隔板12A與12B和位於載板11中的訊號傳遞線路112可使用導電材料來製作，例如金屬；一實施例中，金屬間隔板12A與12B例如但不限於為銅、鎳、金、鈀、含銅合金、含鎳合金、含金合金、含鈀合金、或以上之組合，而位於載板11中的訊號傳遞線路112亦然。

雖第1A圖之電子電路13位於載板11內，然根據需要，電子電路13可位於載板11之外，並藉由其他線路(未顯示)以連接於載板11。例如，為節省電子電路13之成本，可使用單一電子電路13接收來自複數載板11的感測訊號。

一實施例中，電子電路13可包含控制IC、特殊應用積體電路(ASIC：Application-Specific Integrated Circuit)、或其他種類之電子電路。其選擇端視需要而定。

除了位於載板11中的訊號傳遞線路112，以供在金屬間隔板12A與12B所構成的電容和電子電路13之間傳遞感測訊號Ss之外，電子電路13的本身、或是其與其他電性元件之間，還可以設置其他的訊號傳遞線路，此部分並未示出。此外，由於金屬間隔板12A與12B分別電連接於不同電位，因此訊號傳遞線路應包含複數走線，以與金屬間隔板12A與12B分別電連接；亦即，本說明書中所述之「訊號傳遞線路」，是一個集合名詞，表示複數走線之集合。

第5A至5D圖顯示根據本發明一實施例之載板內封裝層包覆之製作過程，其中藉由開放式模腔成型(Open Cavity Molding)之方式，包覆電子電路，以及包覆載物面以外與金屬間隔板12B以外之載板。第5A圖顯示載板未包覆封裝層之狀態，載板上已製作完成電子電路13及金屬間隔板12A與12B。第5B圖顯示未包覆封裝層之載板，可較佳(但非必須地)經過電漿清潔與浸潤(Wetting)之步驟，以加強表面清潔、以及封裝層材料與金屬之接著效果。第5C圖顯示一模板200與未包覆封裝層之載板間，形成一間隙。模板200之突出部201抵接於最外側的金屬間隔板12B(亦可但非必須抵接於金屬間隔板12A)，以隔離封裝層14之充填熔流，使充填熔流的流動範圍被阻擋，不致通過突出部201與載物面之間；因此，充填熔流僅得以充填於模板下方、突出部與最外側的金屬間隔板12B以外的部分。第5D圖顯示當充填熔流固化為封裝層後，移除模板200。本實施例是利用突出部201抵接於最外側的金屬間隔板12B來定義封裝層的範圍，但顯然，亦可變更模板200的構形，設置阻隔牆，同樣可以定義封裝層的範圍，而不必須以最外側的金屬間隔板12B來定義封裝層的範圍。此外，本實施例之載板以不包含防銹層與親水層為例，包含防銹層或親水層之載板可在第5D圖後再進行其他製程步驟，例如無電電鍍或包覆(coating)製程，以形成所欲的結構。

如前所述，電子電路13可依需要而決定是否位於載板11上。第5A至5D圖所顯示為當電子電路13位於載板11上時之封裝層充填過程。若電子電路13不在載板11上，其封裝層充填過程仍可由第5A至5D圖以及其相關說明類推，藉由開放式模腔成型(Open Cavity Molding)之方式，封裝層14包覆載物面上最外側的金屬間隔板以外之一部分載板。所以，依據本發明，封裝層14可包覆電子電路13，也可不包覆電子電路13。

第6A至6H圖顯示根據本發明一實施例之載板之製作過程，其中載板係藉由模塑互連元件(Molded Interconnect System)之方式製作。參照第6A、6B、6C圖，其中提供一基板300，藉由電鍍方式，在基板300上形成訊號傳遞線路112。第6A圖顯示藉由電鍍，在基板上形成訊號傳遞線路112之第一層結構，第6B圖顯示藉由電鍍，在基板上形成訊號傳遞線路112之第二層結構。如有必要，可再形成更多層結構，例如第6C圖。第6A、6B、6C圖僅為訊號傳遞線路112製作過程之舉例，使用者可依需要而改變其中訊號傳遞線路112之設計與相關製作過程。第6D圖顯示移除基板上非電鍍之部份 (第6C圖)。第6E圖顯示藉由一填充層310，以包覆基板300以及其上之訊號傳遞線路112。第6F圖顯示降低填充層310的高度，以使訊號傳遞線路112外露，這是為了從載板11的背面傳遞訊號(參閱第1A、1B、2至4圖)，如不需要從載板11的背面傳遞訊號則可以省略此步驟。降低填充層310的高度，例如但不限於可藉由研磨填充層或對填充層進行全面蝕刻來達成。第6G圖顯示移除基板300，以使訊號傳遞線路112外露於另一表面，這是第1A、1B、2至4圖所示載板11的上表面。第6H圖顯示將第6G圖翻轉，並於訊號傳遞線路112上製作金屬間隔板12A與12B以及設置電子電路13與訊號傳遞線路112電連接。如前所述，如果不需要將電子電路13設置在載板11上，則可省略設置電子電路13。

前述之填充層之材料，可依需要而決定是否與封裝層之材料相同。例如，一實施例中，填充層與封裝層間之接著效果為考量因素，則填充層之材料與封裝層之材料相同。又例如，另一實施例中，封裝層之充填熔流不可影響填充層之尺寸與結構，則填充層之材料之熔點需高於封裝層之材料，以免封裝層之充填熔流造成填充層之局部熱變形。因此，填充層之材料選擇與封裝層之材料選擇，依需要而決定。

參照第7A圖，就又一個觀點言，本發明提供了一種生醫檢測裝置之製造方法，其中之步驟包含：提供一載板，該載板例如但不限於以如第6A至6G圖所示的模塑互連元件(Molded Interconnect System)方式製作，載板包含一載物面以及訊號傳遞線路(S1)；設置複數個金屬間隔板於載板上並耦接於訊號傳遞線路，複數個金屬間隔板用以感測一待測液之電容值(S2)；設置一電子電路於載板上並耦接於訊號傳遞線路，電子電路用以接受及處理該複數金屬間隔板感測該電容值所產生之感測訊號，例如但不限於根據電容值之感測訊號以計算待測液之成分濃度(S3)；以及藉由開放式模腔成型(Open Cavity Molding)之方式形成一封裝層，以包覆電子電路，但不包覆載物面，藉此形成一開放式平台，以便於將待測液置於載物面上(S4)。

參照第7B圖，如果不需要將電子電路設置於載板上，則在步驟S2之後可進行步驟S5：藉由開放式模腔成型之方式形成一封裝層，以包覆載板的一部份、但不包覆載物面，藉此形成一開放式平台，以便於將待測液置於載物面上。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，前述之金屬間隔板，也可為非金屬但具導電性之材料所製作，而此非金屬材料上可不設置防銹層。各實施例中圖示直接連接的兩電路或元件間，可插置不影響主要功能的其他電路或元件，僅需對應修改相關電路或是訊號的意義即可。凡此種種，皆可根據本發明的教示類推而得，因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。前述之各個實施例，並不限於單獨應用，亦可以組合應用，例如但不限於將兩實施例併用，或是以其中一個實施例的局部電路代換另一實施例的對應電路。

Claims

一種生醫檢測裝置，包含：一載板，包含一載物面、以及訊號傳遞線路，該載物面用以承載一待測液；複數個間隔板，位於該載物面上，且電連接於至少兩不同的電位，以構成至少一電容，用以感測該待測液之電容值，該複數個間隔板分別耦接於該訊號傳遞線路；一電子電路，耦接於該訊號傳遞線路，用以接受並處理該電容之感測訊號；一封裝層，包覆該載板的一部份、但不包覆該載物面；以及一開放式平台，其底部區域包含該載物面、其範圍為該複數間隔板以及該封裝層所定義，以便於將該待測液置於該載物面上；其中該封裝層之製作方式，包含：設置一模板抵接於該載板之上；填入一充填熔流，其中該模板之構形阻擋該充填熔流不流入該載物面；固化該充填熔流而形成該封裝層；以及移除該模板。。
如申請專利範圍第1項所述之生醫檢測裝置，更包含一親水層，設置於該載物面上。
如申請專利範圍第1項所述之生醫檢測裝置，其中於該訊號傳遞線路位於該開放式平台中的一部份之表面上、及於該複數間隔板之表面上，更包含一防銹層。
如申請專利範圍第3項所述之生醫檢測裝置，其中該防銹層的一部份位於該開放式平台之側面與頂部，且所述生醫檢測裝置更包含一親水層，該親水層設置在該位於防銹層部份上以及該開放式平台中未包覆該防銹層的該載物面上、或該親水層設置在該開放式平台中未包覆該防銹層的該載物面上。
如申請專利範圍第1項所述之生醫檢測裝置，其中該複數間隔板之材料包含銅、鎳、金、鈀、含銅合金、含鎳合金、含金合金、含鈀合金、或以上之組合，及/或該訊號傳遞線路之材料包含銅、鎳、金、鈀、含銅合金、含鎳合金、含金合金、含鈀合金、或以上之組合。
如申請專利範圍第1項所述之生醫檢測裝置，其中該電子電路位於該載板上，該封裝層包覆該電子電路。
如申請專利範圍第1項所述之生醫檢測裝置，其中該封裝層係藉由開放式模腔成型(Open Cavity Molding)之製作方式所形成，包覆該載物面上最外側的間隔板以外之該載板。
如申請專利範圍第1項所述之生醫檢測裝置，其中該載板是藉由模塑互連元件(Molded Interconnect System)之製作方式所形成。
如申請專利範圍第8項所述之生醫檢測裝置，其中該載板之製作方式，包含：提供一基板；於該基板上形成該訊號傳遞線路；藉由一填充層，包覆該基板以及其上之該訊號傳遞線路；以及移除該基板，以使該訊號傳遞線路露出於該填充層之一表面。
一種生醫檢測裝置之製造方法，包含：提供一載板，該載板包含一載物面以及一訊號傳遞線路；設置複數個間隔板於該載板上並耦接於該訊號傳遞線路，該複數個間隔板用以感測一待測液之電容值；以及藉由開放式模腔成型之方式形成一封裝層，以包覆該載板的一部份、但不包覆該載物面，藉此形成一開放式平台，以便於將該待測液置於該載物面上；其中該載板之製作方式，包含：提供一基板；於該基板上形成該訊號傳遞線路；藉由一填充層，包覆該基板以及其上之該訊號傳遞線路；以及移除該基板，以使該訊號傳遞線路露出於該填充層之第一表面。
如申請專利範圍第10項所述之生醫檢測裝置之製造方法，更包含：設置一電子電路於載板上並耦接於訊號傳遞線路，電子電路用以接受及處理該複數間隔板感測該電容值所產生之感測訊號。
如申請專利範圍第10項所述之生醫檢測裝置之製造方法，其中該封裝層包覆該電子電路。
如申請專利範圍第10項所述之生醫檢測裝置之製造方法，更包含：研磨該填充層，以使該訊號傳遞線路之一部份露出於該填充層之第二表面，此第二表面相對於前述第一表面。
一種生醫檢測裝置之製造方法，包含：提供一載板，該載板包含一載物面以及一訊號傳遞線路；設置複數個間隔板於該載板上並耦接於該訊號傳遞線路，該複數個間隔板用以感測一待測液之電容值；以及藉由開放式模腔成型之方式形成一封裝層，以包覆該載板的一部份、但不包覆該載物面，藉此形成一開放式平台，以便於將該待測液置於該載物面上；其中該藉由開放式模腔成型之方式形成封裝層的步驟包含：設置一模板抵接於該載板之上；填入一充填熔流，其中該模板之構形阻擋該充填熔流不流入該載物面；固化該充填熔流而形成該封裝層；以及移除該模板。
如申請專利範圍第14項所述之生醫檢測裝置之製造方法，其中該模板包含一突出部，而當設置該模板抵接於該載板之上時，該突出部抵接於該複數間隔板中最外側間隔板，以隔離該充填熔流，使該充填熔流不流入該載物面。
如申請專利範圍第14項所述之生醫檢測裝置之製造方法，其中該封裝層包覆該電子電路。
一種生醫檢測裝置，包含：一載板，包含一載物面、以及訊號傳遞線路，該載物面用以承載一待測液；複數個間隔板，位於該載物面上，且電連接於至少兩不同的電位，以構成至少一電容，用以感測該待測液之電容值，該複數個間隔板分別耦接於該訊號傳遞線路；一電子電路，耦接於該訊號傳遞線路，用以接受並處理該電容之感測訊號；一封裝層，包覆該載板的一部份、但不包覆該載物面；以及一開放式平台，其底部區域包含該載物面、其範圍為該複數間隔板以及該封裝層所定義，以便於將該待測液置於該載物面上；其中於該訊號傳遞線路位於該開放式平台中的一部份之表面上、及於該複數間隔板之表面上，更包含一防銹層，該防銹層的一部份位於該開放式平台之側面與頂部，且所述生醫檢測裝置更包含一親水層，該親水層設置在該位於防銹層部份上以及該開放式平台中未包覆該防銹層的該載物面上、或該親水層設置在該開放式平台中未包覆該防銹層的該載物面上。