TWI786390B

TWI786390B - 封裝感測器的製造方法

Info

Publication number: TWI786390B
Application number: TW109112732A
Authority: TW
Inventors: 廣力宋; 芷諭李; 龐茜
Original assignee: 新加坡商光寶科技新加坡私人有限公司
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2022-12-11
Also published as: TW202141647A

Abstract

本發明公開一種封裝感測器的製造方法，其包括：將多個感測器以分組陣列方式設置在一基板上，每個感測器包括一發射器與一檢測器；將多個發射器與多個檢測器分別電性連接於基板；將一塑殼設置於基板上，以形成多個流道與多個容置槽在塑殼、多個發射器、多個檢測器與基板之間，其中，塑殼包括多個第一開口對應發射器上、多個第二開口對應多個檢測器上；以及通過多個流道，以填充一封膠材料至基板、多個發射器、多個檢測器與塑殼之間的多個容置槽中。

Description

封裝感測器的製造方法

本發明涉及一種封裝感測器的製造方法，特別是涉及一種可有效縮小感測器封裝結構體積的製造方法。

近幾年來，光學感測器的封裝方式都是應用特殊的封膠材料或是不使用光屏蔽的元件來達到縮小光學感測器的封裝尺寸的目的，但是這樣的方式會導致信號串擾(crosstalk)過高，需要另外使用演算法放入晶片中，來補償因為信號干擾而導致的感測誤差。

然而，應用演算法來修正信號干擾過高會導致感測誤差的問題，除了修正的效果不一定準確的問題外，更會因為需要在晶片中加入額外的演算法，而導致感測器的製造成本提高。

故，如何通過封裝結構設計的改良，來提升感測器的感測效果，而不會額外增加成本，同時可以縮小封裝結構的體積，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，提供一種封裝感測器的製造方法，通過該製造方法可以有效降低感測器封裝結構的體積，特別是一個接近感測器。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種封裝感測器的製造方法，其包括：將多個感測器以分組陣列方式設置在一基板上，每個感測器包括一發射器與一檢測器；將多個發射器與多個檢測器分別電性連接於基板；將一塑殼設置於基板上，以形成多個流道與多個容置槽在塑殼、多個發射器、多個檢測器與基板之間，其中，塑殼包括多個第一開口對應發射器上、多個第二開口對應多個檢測器上；以及通過多個流道，以填充一封膠材料至基板、多個發射器、多個檢測器與塑殼之間的多個容置槽中。

更進一步地，塑殼更包括一阻隔牆，當塑殼設置於基板時，阻隔牆位在發射器與檢測器之間，以阻隔發射器輸出的光直接傳遞至檢測器。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的封裝感測器的製造方法，其能通過先設置塑殼，然後在塑殼與基板之間所形成的空間中填充封膠材料的技術方案，相較於現有的感測器的製造方法，本發明的製造方法可以有效節省在塑殼、發射器以及檢測器之間的空間，降低封裝結構的體積。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

S101~S104:步驟

2:感測器封裝結構

20:感測器

21:發射器

22:檢測器

23:基板

231:第一定位件

24A:第一導線

24B:第二導線

25:塑殼

251:阻隔牆

251A:第一表面

251B:第二表面

252:第二定位件

253:第一開口

254:第二開口

255:第一凸塊

256:第二凸塊

26:黏膠

27:流道

28:容置槽

281:第一容置槽

282:第二容置槽

283:第三容置槽

29:孔洞

31:封膠材料

311:第一部分

312:第二部分

313:第三部分

圖1為本發明之封裝感測器的製造方法的流程圖。

圖2A為本發明之感測器封裝結構的基板的示意圖。

圖2B為本發明之感測器封裝結構的基板部分放大的立體圖。

圖3A為本發明之感測器封裝結構的塑殼的示意圖。

圖3B為本發明之感測器封裝結構的塑殼的剖面圖。

圖3C為本發明之塑殼與基板結合的示意圖。

圖4A為本發明的塑殼與基板結合的俯視圖。

圖4B為本發明塑殼與基板結合的局部剖面圖。

圖4C為本發明塑殼與基板結合的局部立體剖面圖。

圖5為本發明感測器封裝結構的分解示意圖。

圖6為本發明感測器封裝結構的局部剖面圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“封裝感測器的製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[封裝感測器的製造方法的實施例]

圖1為本發明之封裝感測器的製造方法的流程圖，圖2A為本發明之感測器封裝結構的示意圖，圖2B為本發明之感測器封裝結構的部分放大的立體圖，圖3A為本發明之感測器封裝結構的塑殼的示意圖，圖3B為本發明之感測器封裝結構的塑殼的剖面圖，圖3C為本發明之塑殼與基板結合的示意圖，圖4A為本發明的塑殼與基板結合的俯視圖，圖4B為本發明塑殼與基板結合的局部剖面圖，圖4C為本發明塑殼與基板結合的局部立體剖面圖。圖5為本發明感測器封裝結構的立體分解示意圖，圖6為本發明感測器封裝結構的局部剖面圖。請參閱圖1，並參考圖2A至圖6所示，本發明實施例提供一種感測器封裝結構2的製造方法，其包括下列步驟。

在步驟S101中，將多個感測器20以分組陣列方式設置在一基板23上，每個感測器20至少包括一個發射器21與一個檢測器22，如圖2A所示，且基板23包括多個第一定位件231，如圖2A與圖2B所示。發射器21較佳為光信號發射器，例如發光二極體(Light Emitting Diode，LED)等，檢測器22可以是光信號檢測器，且安裝在一積體電路晶片中，每個積體電路上可以包括一個或一個以上的檢測器22，基板23為電路基板，例如印刷電路(Print Circuit Board，PCB)或陶瓷電路板。然而，在不同實施例中，發射器21也可以是不同信號的發射器，而檢測器22也不侷限於光信號檢測器。

接著，在多個感測器20以分組陣列方式設置在一基板23的步驟之後，在步驟S102中，將多個發射器21與多個檢測器22電性連接於基板23。在本發明的感測器封裝結構2的製造過程中，分別將多個感測器20以分組陣列方式設置在基板23上，所謂分組陣列方式，詳細來說，是以陣列排列感測器20，每次設置一個感測器20在基板23上的方式完成設置多個感測器20在基板23上的步驟。進一步來說，如圖2B所示，以打線接合的方式通過第一導線24A與第二導線24B，將每個發射器21與每個檢測器22分別電性連接於基板23。以自動化的打線接合方式，可以在基板23上形成多條第一導線24A與第二導線24B，進而可以快速地將每個發射器21與每個檢測器22電連接基板23。接著，在一較佳實施例中，更可以在一塑殼25上塗上一黏膠26。為了讓塑殼25可以牢固地覆蓋在基板23上，可以先在塑殼25上塗上黏膠26，如圖3B所示。塑殼25較佳為絕緣材料所製成，例如塑膠材料等，黏膠 26用於黏貼固定塑殼25於基板23上，其材料較佳為黑色環氧樹脂膠，然而在不同實施例中，塑殼25或黏膠26也可以用不同材料替代，在此並不侷限。或者，在不同實施例中，無須塗上黏膠26，直接將塑殼25設置在基板23上，在此並不侷限。

在本發明的製造方法中，為了避免本發明的感測器封裝結構2在工作時，發射器21發射的信號會直接傳遞至檢測器22而導致信號串擾(crosstalk)產生，因此在塑殼25覆蓋基板23時，需要每個發射器21與每個檢測器22之間形成一屏蔽結構。因此，設計一種一體成型的塑殼25，塑殼25上具有一阻隔牆251，如圖3B所示。在本發明的較佳實施例中，當塑殼25設置於基板23上時，塑殼25的阻隔牆251位在發射器21與檢測器22之間，達到阻隔發射器21輸出的光直接傳遞至檢測器22，進而達到降低信號串擾的產生。更進一步的，其中塑殼25可針對預定的接收或發射的波段(例如紅外光)進行屏蔽或阻隔，並根據發射器21而決定其材料或厚度。

阻隔牆251較佳為一長條狀，且其一端具有高低落差的表面。阻隔牆251的第一表面251A靠抵在基板23的表面，阻隔牆251的第二表面251B靠抵在檢測器22的表面，以阻隔發射器21所傳遞的任何直射或散射的信號或光信號直接傳遞至檢測器22。上述只是舉例說明阻隔牆251的形狀以及阻隔牆251與其他元件之間的連接關係，並非用於侷限本發明的阻隔牆251僅可以上的描述來呈現，在不同實施例中，阻隔牆251可以是任何形狀，例如長柱狀等，也可以為插件式，深入基板23內或貫穿基板23，還可同時提供定位件功能，只要可以達到阻絕發射器21的信號直接傳遞至檢測器22都可以是本發明的阻隔牆251。

在步驟S103中，將塑殼25設置在基板23上，以在塑殼25與基板23之間形成多個流道27與多個容置槽28。在本發明的較佳實施例中，當塑殼25設置在基板23上時，如圖3B與圖3C所示，基板23較佳具有多個第一定位件231，而塑殼25除了具有多個阻隔牆251外還包括多個第二定位件252、多個第一開口253、多個第二開口254、多個第一凸塊255與多個第二凸塊256，第二定位件252的設置位置對應於第一定位件231。當塑殼25設置在基板23上時，第二定位件252可用於定位第一定位件231，讓第一開口253與第二開口254分別準確地設置在一個發射器21與一個檢測器22的上方。第一開口253與第二開口254分別形成在塑殼25上，且形成位置分別對應發射器21與檢測器22。另一方面來說，第一開口253位於第一凸塊255與阻隔牆251之間，第二開口254位於阻隔牆251與第二凸塊256之間。

在本發明的較佳實施例中，如圖3C所示，第一定位件231與第二定位件252較佳為通孔，但在不同實施例中，第一定位件231與第二定位件252也可以是一種箝合結構，在此並不侷限。當塑殼25覆蓋在基板23上，將塑殼25的第二定位件252的通孔對應至基板23的第一定位件231的通孔，達到定位的目的。在不同實施例中，第一定位件231也可以是凸塊，將第二定位件252的通孔對準第一定位件231的凸塊，同樣可以達到定位的目的，因此可以將塑殼25覆蓋在基板23上。

在本發明的實施例中，當塑殼25設置在基板23上，如圖4A、圖4B與圖4C所示，可選擇性通過黏膠26使塑殼25黏固在基板23上，且在塑殼25與基板23之間會形成多個流道27與多個容置槽28(第一容置槽281、第二容置槽282以及第三容置槽283)，流道27、第一容置槽281、第二容置槽282以及第三容置槽283是用於在後續的製程步驟中，讓封膠材料31可以填充在塑殼25與基板23之間。詳細來說，第一容置槽281與第二容置槽282貫穿塑殼25而在塑殼25的一表面分別形成一第一開口253與一第二開口254，從第一開口253與第二開口254分別暴露發射器21與檢測器 22。

另一方面來說，塑殼25的內表面並非是光滑平面，而是由多個高低不同的結構所構成，例如阻隔牆251、第一凸塊255與第二凸塊256等。阻隔牆251位於發射器21與檢測器22之間，可以阻隔信號直接從發射器21傳遞至檢測器22，當塑殼25覆蓋在基板23上時，因為塑殼25的阻隔牆251、第一凸塊255與第二凸塊256的設計，會在塑殼25與基板23之間形成多個流道27與多個容置槽28，例如第一容置槽281、第二容置槽282與第三容置槽283，且第一容置槽281、第二容置槽282與第三容置槽283分別可容置發射器21、檢測器22、第一導線24A與第二導線24B，使發射器21、檢測器22、第一導線24A與第二導線24B不會在塑殼25與基板23組裝時受到損壞。另外，第一容置槽281與第二容置槽282分別形成在發射器21或檢測器22上，讓封膠材料31可以在後續的步驟中，填充在第一容置槽281與第二容置槽282，而形成在發射器21或檢測器22上。

在步驟S104中，通過多個流道27與多個容置槽28，以填充一封膠材料31至基板23與塑殼25之間的流道27與多個容置槽28中。請參考圖4C，當塑殼25與基板23組裝完成後，在塑殼25與基板23的側邊會形成流道27、第一容置槽281、第二容置槽282或第三容置槽283的孔洞29，從流道27的孔洞29，可以將封膠材料31灌入流道27中，然後封膠材料31會順著流道27或第一容置槽281、第二容置槽282與第三容置槽283的側邊填充至多個容置槽28中。詳細來說，如圖6所示，封膠材料31可區分為第一部分311、第二部分312與第三部分313，第一部分311的形成在發射器21上並包覆發射器21，第二部分312形成在檢測器22的部分表面上，而第三部分313形成在第二導線24B上，並包覆第二導線24B，防止第二導線24B受到損壞。封膠材料31較佳為透光的環氧樹脂膠體材料，但在此並不侷限，任何可以有效地傳遞發射器21所發射之信號的膠材，都可以本發明的封膠材料31。

在完成填充封膠材料31的步驟後，在本發明的較佳實施例中，更可以包括一固化步驟，將具有封膠材料31形成在塑殼25與基板23之間的多個感測器封裝結構2進行處理，比如烘烤，將原本是膠狀的封膠材料31固化為一膠體。完成封膠材料31的固化步驟後，更可以通過一切割步驟切割基板23與塑殼25，以形成多個感測器封裝結構2，完成本發明的封裝感測器的製造方法。後續更可以包含感測器封裝結構2的元件測試，電路測試為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。

請參閱圖2至圖6，本發明所製作出來的感測器封裝結構2主要包括多個感測器20、一基板23以及一塑殼25。每個感測器20主要包括一個發射器21、一個檢測器22、一條第一導線24A與多條第二導線24B，多個感測器20設置在基板23上，通過多條導線24，將發射器21與檢測器22分別電連接基板23。

基板23包括多個第一定位件231，塑殼25包括多個隔離牆251、多個第二定位件252、多個第一開口253、多個第二開口254與多個凸塊255。一個隔離牆251設置在每個發射器21與每個檢測器22之間以阻隔發射器21輸出的信號直接傳遞至檢測器22，一個第一定位件231對應一個第二定位件252。每個第一開口253與每個第二開口254分別對應一個發射器21與一個檢測器22，當塑殼25覆蓋在基板23上，通過多個第一開口253與多個第二開口254將多個發射器21與多個檢測器22裸露於塑殼25的表面上。黏膠26塗佈在塑殼25上，其用於將塑殼25黏固在基板23上。當塑殼25覆蓋在基板23上，在塑殼25與基板23之間會形成多個流道27與多個容置槽28，通過多個流道，可以讓封膠材料31形成在流道27與容置槽28中。

其中，黏膠26較佳為黑色環氧樹脂膠材，封膠材料31較佳為透光的環氧樹脂膠材，基板23為印刷電路板，塑殼25為絕緣材料所製成，本發明的檢測器22是用於檢測從物體反射至檢測器22的信號，而反射信號是從發射器21發出，若從發射器21所發出的信號直接傳遞至檢測器22，除了會造成檢測器22的誤判外，發射器21直接發出的信號甚至會跟反射信號產生干擾，進而導致檢測器22的可靠性降低，因此設置一隔離牆251在發射器21與檢測器22之間，降低發射器21所發出的信號直接傳遞至檢測器22。當封膠材料31填充至流道27與容置槽28中，封膠材料31的第一部分311填充在第一容置槽281中，以覆蓋信號發射器21以及第一導線24A，其第二部分312填充在第二容置槽282中，以設置在信號檢測器22的表面上，第三部分313填充在第三容置槽283中，覆蓋第二導線24B，進而保護以保護第二導線24B。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的感測器封裝結構2的製造方法，其能通過先設置塑殼25，然後在塑殼25與基板23之間所形成的空間中填充封膠材料的技術方案，相較於現有的感測器的製造方法，本發明的製造方法可以有效節省在塑殼25、發射器21以及檢測器22之間的空間，降低封裝結構的體積。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

S101~S104:步驟

Claims

一種封裝感測器的製造方法，其包括：將多個感測器以分組陣列方式設置在一基板上，每個所述感測器包括一發射器與一檢測器；將多個所述發射器與多個所述檢測器分別電性連接於所述基板；將一塑殼設置於所述基板上，以形成多個流道與多個容置槽在所述塑殼、多個所述發射器、多個所述檢測器與所述基板之間，其中，所述塑殼包括多個第一開口分別對應多個所述發射器上、多個第二開口分別對應多個所述檢測器上；以及通過多個所述流道，以填充一封膠材料至所述基板、多個發射器、多個檢測器與所述塑殼之間的多個所述容置槽中；其中，一體成型的所述塑殼上具有一阻隔牆，所述阻隔牆的一端具有高低落差的表面。
如請求項1所述的封裝感測器的製造方法，其中，在設置所述塑殼於所述基板上的步驟前，更包括在所述塑殼塗上一黏膠，使所述塑殼可固定於所述基板預定位置上。
如請求項1所述的封裝感測器的製造方法，其中，所述基板包括多個第一定位件，且所述塑殼包括多個第二定位件，透過多個所述第二定位件分別對應到多個所述第一定位件，以使多個所述第一開口位在多個所述發射器上，多個所述第二開口位在多個所述檢測器上。
如請求項3所述的封裝感測器的製造方法，其中，所述第一定位件與所述第二定位件為位置相對應的通孔或箝合結構。
如請求項1所述的封裝感測器的製造方法，其中，當所述塑殼覆蓋在所述基板上時，所述塑殼與所述基板的側邊形成多個孔洞，所述封膠材料經由多個所述孔洞，以灌入多個所述流道中，並填充至位於所述基板與所述塑殼之間的多個所述容置槽。
如請求項1所述的封裝感測器的製造方法，其中，所述阻隔牆包括一第一表面與一第二表面，所述第一表面靠抵在所述基板表面，所述第二表面靠抵在所述檢測器表面，當所述塑殼設置於所述基板時，所述阻隔牆位在所述發射器與所述檢測器之間，以阻隔所述發射器輸出的光直接傳遞至所述檢測器。
如請求項1所述的封裝感測器的製造方法，其中，在填充所述封膠材料的步驟後，更包括：切割所述基板、所述封膠材料與所述塑殼，以形成多個感測器封裝結構。
如請求項1至7所述的封裝感測器的製造方法，更包括一固化步驟以固化所述封膠材料而形成一膠體。
如請求項8所述的封裝感測器的製造方法，其中，所述封膠材料為透光的環氧樹脂膠材。
如請求項8所述的封裝感測器的製造方法，其中，所述塑殼為絕緣材料所製成。