TWI726790B - 模組化模具及使用其製作指紋感測模組的方法 - Google Patents

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Abstract

一種模組化模具，適於製作指紋感測模組。模組化模具包括上模、下模、離模組件、至少一支撐柱以及圖案化組件。下模與上模平行設置。離模組件配置於上模。至少一支撐柱配置於上模與下模之間。圖案化組件配置於離模組件。離模組件位於上模與圖案化組件之間，其中上模及下模皆不具圖案化。

Description

模組化模具及使用其製作指紋感測模組的方法
本發明是有關於一種模具及其使用方法，且特別是有關於一種模組化模具及使用其製作指紋感測模組的方法。
隨著可攜式電子裝置(例如智慧型手機或平板電腦)朝向大屏佔比或全面屏發展，傳統位於螢幕旁的電容式指紋感測模組無法再配置於電子裝置的正面。於是，配置於電子裝置側面或背面的電容式指紋感測模組的方案便被採用。然而，放置於側面或背面的電容式指紋感測模組在使用上有其不便之處，所以近來發展出放置於螢幕下方的方案的光學式指紋感測模組。
目前指紋模組主要是透過透明膠材保護金線，但由於透明膠材無法達到有效隔絕環境光源漏光，故將使得環境光源進入感測元件，進而造成指紋影像曝光時間錯誤而無法取出清晰之指紋。因此，需要提出一個阻隔層結構的製作方法。然而，在目前的生產超薄指紋模組的製程中，封裝圖形一旦更改，則將花費巨 額的模具費用，且更換模具需花費大量時間。故製作具有不同封裝材料的指紋感測模組，將會大量提高模具開模時的花費成本。
本發明提供一種模組化模具及使用其製作指紋感測模組的方法，可減低製程成本，且減低開模的難易度。
本發明提供一種模組化模具，適於製作指紋感測模組。模組化模具包括上模、下模、離模組件、至少一支撐柱以及圖案化組件。下模與上模平行設置。離模組件配置於上模。至少一支撐柱配置於上模與下模之間。圖案化組件配置於離模組件。離模組件位於上模與圖案化組件之間，其中上模及下模皆不具圖案化。
本發明另提供一種使用模組化模具製作指紋感測模組的方法，包括：提供上模、下模以及離模組件的步驟；配置軟性電路板、感光元件以及電路結構的組合至下模的步驟；組裝至少一支撐柱至下模，以及組裝第一圖案化組件至離模組件的步驟；壓合上模、離模組件以及第一圖案化組件至下模及至少一支撐柱以形成第一封裝空間的步驟；提供第一膠體至第一封裝空間以形成第一封裝結構的步驟；更換第一圖案化組件為第二圖案化組件的步驟；壓合上模、離模組件以及第二圖案化組件至下模及至少一支撐柱以形成第二封裝空間的步驟；提供第二膠體至第二封裝空間以形成第二封裝結構的步驟的步驟；以及移除上模、下模、離模組件、第二圖案化組件以及至少一支撐柱以形成指紋感測模組。
基於上述，在本發明的模組化模組以及使用其製作指紋感測模組的方法中，模組化模具包括上模、下模、離模組件、至少一支撐柱以及圖案化組件。其中，指紋感測模組中的封裝結構外型可由模組化模具中所使用的支撐柱及圖案化組件所定義，且模組化模組的上模及下模皆不具圖案化。因此，模組化模具中可替換式的支撐柱以及圖案化組件可取代傳統使用具有圖案化且造價昂貴的上模進行封裝製程。如此一來，可減低製程成本，且減低開模的難易度，同時可減少製程花費時間。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100:模組化模具
110:上模
120:下模
130:離模組件
132:離模紙
134:黏著件
140,140A,140B:支撐柱
150:圖案化組件
150A:第一圖案化組件
150B:第二圖案化組件
200:指紋感測模組
210:軟性電路板
220:感測元件
230:電路結構
240:聚光元件
250:第一封裝結構
260:第二封裝結構
C1:第一凹槽
C2:第二凹槽
E1:第一封裝空間
E2:第二封裝空間
H1,H2,H3,H4:高度
S300~S308:步驟
圖1為本發明一實施例的模組化模具的剖面示意圖。
圖2為由圖1的模組化模具所製作出的指紋感測模組的剖面示意圖。
圖3A至圖3I分別為本發明一實施例使用模組化模具製作指紋感測模組的剖面示意圖。
圖4為本發明一實施例使用模組化模具製作指紋感測模組的方法流程圖。
請參考圖1及圖2。本實施例提供一種模組化模具100，適於製作指紋感測模組200。指紋感測模組200適於配置在電子裝置中，例如是智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦或觸控型顯示裝置等。指紋感測模組200用以感測使用者的指紋資訊，以執行運作、認證等指令。舉例而言，指紋感測模組200配置於電子裝置中顯示面板的下方，適於接收由手指所反射的感測光束，以進行指紋辨識。在本實施例中，指紋感測模組200為超薄感測模組，其厚度僅約300微米，故可應用於薄型的電子裝置中。
請先參考圖2。在本實施例所製作出來的指紋感測模組200，例如包括軟性電路板210、感光元件220、電路結構230、聚光元件240、第一封裝結構250以及第二封裝結構260，但本發明並不限於此。軟性電路板210用以乘載電子元件並供應電源。
感光元件220例如是互補式金氧半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)影像感測器，而感測單元則為這些影像感測晶器中的感測畫素。
電路結構230例如是以金製成的電線，連接於感光元件220與軟性電路板210，以使感光元件220與軟性電路板210電性連接。
聚光元件240配置於感光元件220的感光面上，用以導引感測光束至感光元件220的感光面。聚光元件240例如是微透鏡陣列元件。因此，進而提升感光元件220的感測效果。
第一封裝結構250以及第二封裝結構260為不同材料且 為不同時序的封裝製程所形成的封裝結構。舉例而言，第一封裝結構250以及第二封裝結構260的材料例如可選用矽氧樹脂(silicone)、環氧樹脂(epoxy)或其他種類膠材。在本實施例中，第一封裝結構250為不透光，且第二封裝結構260為不透光。舉例而言，第一封裝結構250及第二封裝結構260例如選用黑色膠材製作而成。如此一來，可進一步避免非感測光傳遞至感光元件220的感光面，從而可提高指紋感測模組200的感測效果。
此外，第一封裝結構250的高度H3大於感光元件220的高度H1以及電路結構H2的高度，而第二封裝結構260的高度H4大於第一封裝結構250的高度H3。換句話說，由第一道封裝製程所形成的第一封裝結構250可先保封裝保護感光元件220以及電路結構230，而由第二道封裝製程所形成的第二封裝結構260則可以填補第一道封裝製程所無法進行封裝的空間。
請再參考圖1。模組化模具100包括上模110、下模120、離模組件130、至少一支撐柱140以及圖案化組件150。上模110及下模120，用以作為模組化模具100的承載。
上模110與下模120彼此呈平行設置，且上模110及下模120皆不具圖案化。具體而言，上模110中朝向下模120的表面S1以及下模120中朝向上模110的表面S2皆為平坦表面。因此，本實施例模組化模具100的上模110與下模120可簡單製作，且可降低成本。
離模組件130配置於上模110，用以暫時性地連接可替換 的圖案化組件150。具體而言，在本實施例中，離模組件130包括離模紙132以及黏著件134。黏著件134用以黏接圖案化組件150，而黏著件134藉由離模紙132連接於上模110。
支撐柱140配置於上模110與下模120之間，用以在封裝製程中配置於空間中以形成阻隔物，從而定義出指紋感測模組200的封裝結構外型或定義出內部空間裡預留其他製程用的空間。舉例而言，支撐柱140的數量可以是多個，且分別配置於預製作指紋感測模組200的周圍或內部空間，以使封裝材料可被阻擋或隔開，進而藉由支撐柱140的高度而定義出指紋感測模組200的封裝厚度。支撐柱140的材料例如使用不鏽鋼，且其形狀可以是任意幾何形狀。在不同的實施例中，可依據封裝製程的次數及個封裝結構的分佈而設計並提供不同形狀或數量的支撐柱140，從而在封裝製程過程中替換，本發明並不限於此。
圖案化組件150配置於離模組件130，離模組件130位於上模110與圖案化組件150之間。圖案化組件150用以在封裝的製程中配置於空間中以形成阻隔物，從而定義出指紋感測模組200的封裝結構外型或為內部空間裡預留其他製程用空間。具體而言，圖案化組件150藉由黏著件134黏著於離模紙132，並藉由離模紙132連接於上模110。因此，在製程中可藉由從上模110移除離模組件130而更換不同結構或外型的圖案化組件150。
舉例而言，圖案化組件150朝向下模120的一側具有圖案化結構A，且配置於預製作指紋感測模組200的頂側空間，以 使封裝材料可被圖案化組件150的結構形狀而圖案化或限制其厚度，進而藉由圖案化組件150的圖案形成出指紋感測模組200的封裝頂側封裝結構圖案。圖案化組件150的材料可類似於支撐柱140使用不鏽鋼，且其形狀可以是任意幾何形狀。在不同的實施例中，可依據封裝製程的次數及個封裝結構的分佈而設計並提供不同形狀或數量的圖案化組件150，從而在封裝製程過程中替換，本發明並不限於此。由於進行不同封裝製程僅需更換支撐柱140或圖案化組件150，故不需重新對上下模進行預熱即可進行下一階段封裝製程。
值得一提的是，在製作第一封裝結構250以及第二封裝結構260的製程中，藉由不同的圖案化組件150的圖案可於第一封裝結構250以及第二封裝結構260的頂側分別具有不同的結構。舉例而言，在本實施例中，第一封裝結構250具有第一凹槽C1，第二封裝結構260具有第二凹槽C2，且第二封裝結構250填充於第一凹槽C1。換句話說，第一凹槽C1及第二凹槽C2的形狀分別適配於不同或相同的圖案化組件150。
請先參考圖3A、圖3B及圖4。以製作流程說明為例，本實施例提供一種使用模組化模具100(如圖1所顯示)製作指紋感測模組200(如圖2所顯示)的方法。首先，執行步驟S300，提供上模110、下模120以及離模組件130，其中，離模組件130包括離模紙132以及黏著件134。接著，執行步驟S301，配置軟性電路板210、感光元件220以及電路結構230的組合至下模120。 在本實施例中，還可配置聚光元件240於感光元件220的感光面上，用以導引感測光束至感光元件220的感光面，但本發明並不限於此。
請參考圖3C、圖3D及圖4。接著，執行步驟S302，組裝至少一支撐柱140A至下模120，以及組裝第一圖案化組件150A至離模組件130。接著，執行步驟S303，壓合上模110、離模組件130以及第一圖案化組件150A至下模120及至少一支撐柱140以形成第一封裝空間E1。其中，第一封裝空間E1的高度大於感光元件220的高度以及電路結構230的高度。
請參考圖3E、圖3F及圖4。接著，執行步驟S304，提供第一膠體至第一封裝空間E1以形成第一封裝結構250。意即，此步驟完成第一次封裝製程。值得一提的是，第一封裝結構250的頂側會藉由第一圖案化組件150A而形成第一凹槽C1。接著，執行步驟S305，更換第一圖案化組件150A為第二圖案化組件150B。在本實施例中，還可包括更換不同高度的支撐柱140B，如圖3F所顯示。換句話說，在不同的製程中，可更換不同圖案的圖案化組件或不同高度的支撐柱以進行後續不同的封裝製程。
請參考圖3G、圖3H及圖4。接著，執行步驟S306，壓合上模110、離模組件130以及第二圖案化組件150B至下模120及至少一支撐柱140B以形成第二封裝空間E2。其中，第二封裝空間E2的高度大於第一封裝空間E1的高度。接著，執行步驟S307，提供第二膠體至第二封裝空間E2以形成第二封裝結構 260。意即，此步驟完成第二次封裝製程。值得一提的是，第二封裝結構260的頂側會藉由第二圖案化組件150B而形成第二凹槽C2，且在本實施例中，第一凹槽C1的延伸方向與第二凹槽C2的延伸方向不同，如圖3H所顯示。
請參考圖1、圖3H、圖3I及圖4。最後，執行步驟S308，移除上模110、下模120、離模組件130、第二圖案化組件150B以及支撐柱140以形成指紋感測模組200。意即，完成第二次封裝製程後，即可拆卸模組化模具100以取出製作完成的指紋感測模組200。使用此一設計模組化模具100所製作出的指紋感測模組200能達到薄型化的目的，並可藉由設計封裝結構材料以有效減少環境光干擾。
因此，由上述的製程可知，本實施例所提供的模組化模具100包含有可替換式的支撐柱140以及圖案化組件150，進而取代傳統使用具有圖案化且造價昂貴的上模進行封裝製程。此外，由於進行不同封裝製程僅需更換支撐柱140或圖案化組件150，故不需對上下模進行預熱即可進行下一階段封裝製程。如此一來，可減低製程成本，且減低開模的難易度，同時可減少製程花費時間。
綜上所述，在本發明的模組化模組以及使用其製作指紋感測模組的方法中，模組化模具包括上模、下模、離模組件、至少一支撐柱以及圖案化組件。其中，指紋感測模組中的封裝結構外型可由模組化模具中所使用的支撐柱及圖案化組件所定義，且 模組化模組的上模及下模皆不具圖案化。因此，模組化模具中可替換式的支撐柱以及圖案化組件可取代傳統使用具有圖案化且造價昂貴的上模進行封裝製程。如此一來，可減低製程成本，且減低開模的難易度，同時可減少製程花費時間。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:模組化模具
110:上模
120:下模
130:離模組件
132:離模紙
134:黏著件
140:支撐柱
150:圖案化組件

Claims (9)

  1. 一種模組化模具，適於製作指紋感測模組，包括：上模；下模，與所述上模平行設置；離模組件，配置於所述上模；至少一支撐柱，配置於所述上模與所述下模之間；以及圖案化組件，配置於離模組件，所述離模組件位於所述上模與所述圖案化組件之間，其中所述上模及所述下模皆不具圖案化，所述指紋感測模組包括軟性電路板、感光元件、電路結構、聚光元件、第一封裝結構以及第二封裝結構，所述第一封裝結構的高度大於所述感光元件的高度以及所述電路結構的高度。
  2. 如請求項1所述的模組化模具，其中所述至少一支撐柱的材料及所述圖案化組件的材料為不鏽鋼。
  3. 如請求項1所述的模組化模具，其中所述上模中朝向所述下模的表面以及所述下模中朝向所述上模的表面皆為平坦表面。
  4. 如請求項1所述的模組化模具，其中所述第一封裝結構及所述第二封裝結構為不透光。
  5. 如請求項1所述的模組化模具，其中所述第一封裝結構具有第一凹槽，所述第二封裝結構具有第二凹槽，且所述第二封裝結構填充於所述第一凹槽。
  6. 如請求項5所述的模組化模具，其中所述第一凹槽及所述第二凹槽的形狀分別適配於不同或相同的圖案化組件。
  7. 如請求項6所述的模組化模具，其中所述第一凹槽的延伸方向與所述第二凹槽的延伸方向不同。
  8. 一種使用模組化模具製作指紋感測模組的方法，包括：提供上模、下模以及離模組件；配置軟性電路板、感光元件以及電路結構的組合至所述下模；組裝至少一支撐柱至所述下模，以及組裝第一圖案化組件至所述離模組件；壓合所述上模、所述離模組件以及所述第一圖案化組件至所述下模及所述至少一支撐柱以形成第一封裝空間；提供第一膠體至所述第一封裝空間以形成第一封裝結構；更換所述第一圖案化組件為第二圖案化組件；壓合所述上模、所述離模組件以及所述第二圖案化組件至所述下模及所述至少一支撐柱以形成第二封裝空間；提供第二膠體至所述第二封裝空間以形成第二封裝結構；以及移除所述上模、所述下模、所述離模組件、所述第二圖案化組件以及所述至少一支撐柱以形成指紋感測模組。
  9. 如請求項8所述使用模組化模具製作指紋感測模組的方法，還包括： 更換所述至少一支撐柱為不同高度的所述至少一支撐柱。
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