TWI836751B - 壓力感測裝置及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種壓力感測裝置，包括絕緣基材、絕緣層、隔離牆、液態金屬複合物、壓力感測組、導電通孔以及線路基板。絕緣層環繞並定義出第一容置空間以及第二容置空間。隔離牆設置於絕緣層上，介於第一容置空間以及第二容置空間之間。液態金屬複合物填充於第一容置空間以及第二容置空間中，且適於在第一容置空間內以及第二容置空間內流動。壓力感測組設置於絕緣層內，並位於隔離牆、第一容置空間、以及第二容置空間之上。導電通孔設置於絕緣層內，並位於第一容置空間以及第二容置空間之上。本申請還提供製造壓力感測裝置的方法。

Description

壓力感測裝置及其製造方法

本申請是有關於壓力感測裝置及其製造方法。

壓力感測裝置可以用於偵測所受壓力並對應切換不同功能。然而，隨著壓力感測裝置的精準度要求不斷提高，元件配置漸趨複雜以及密集，如何簡化壓力感測裝置的內部元件以及提升散熱效能，是所欲解決的問題。

根據本申請的一些實施例，一種壓力感測裝置，包括絕緣基材、絕緣層、隔離牆、液態金屬複合物、壓力感測組、導電通孔以及線路基板。絕緣層設置於絕緣基材上，其中絕緣層環繞並定義出第一容置空間以及第二容置空間，其中第一容置空間包含第一外側空間、第一內側空間以及連通第一外側空間以及第一內側空間的第一連通空間，其中第二容置空間包含第二外側空間、第二內側空間以及連通第二外側空間以及第二內側空間的第二連通空間。隔離牆設置於絕緣層上，介於第一內側空間以及第二內側空間之間。液態金屬複合物填充於第一容置空間以及第二容置空間中，且適於在第一容置空間內以及第二容置空間內流動。壓力感測組設置於絕緣層內，並位於隔離牆之上、第一內側空間之上以及第二內側空間之上。導電通孔設置於絕緣層內，並位於第一外側空間之上以及第二外側空間之上。線路基板電性連接壓力感測組以及導電通孔。

在一些實施例中，第一外側空間的頂表面低於第一內側空間的頂表面，以及第二外側空間的頂表面低於第二內側空間的頂表面。

在一些實施例中，第一外側空間的寬度大於第一內側空間的寬度，以及第二外側空間的寬度大於第二內側空間的寬度。

在一些實施例中，第一內側空間的頂表面以及第二內側空間的頂表面與壓力感測組的底表面齊平，第一外側空間的頂表面以及第二外側空間的頂表面與導電通孔的底表面齊平。

在一些實施例中，液態金屬複合層的材料包含液態金屬以及高分子聚合物。

在一些實施例中，隔離牆的底表面與第一連通空間的底表面以及第二連通空間的底表面彼此齊平。

在一些實施例中，壓力感測裝置處於直立狀態時，導電通孔的軸線與液態金屬複合物的液面垂直，且液態金屬複合物接觸導電通孔，但是並未接觸壓力感測組。

在一些實施例中，壓力感測裝置更包含第一發光二極體以及第二發光二極體，其中第一發光二極體電性連接導電通孔，第二發光二極體電性連接壓力感測組，其中當壓力感測裝置處於直立狀態時，導電通孔的軸線與液態金屬複合物的液面垂直，第一發光二極體發光，第二發光二極體不發光；當壓力感測裝置傾斜至液態金屬複合物接觸壓力感測組時，第二發光二極體發光，第一發光二極體不發光。

根據本申請的一些實施例，一種製造壓力感測裝置的方法，包括提供線路基板，其中線路基板包含絕緣材料層以及位於絕緣材料層內的線路圖案；設置壓力感測組於線路基板；設置第一絕緣層於線路基板，其中壓力感測組於第一絕緣層中；設置至少一導電通孔貫穿第一絕緣層，並與線路基板電性連接；設置第二絕緣層於第一絕緣層之下，使得第二絕緣層於壓力感測器之下定義出內側凹槽，以及導電通孔之下定義出外側凹槽；設置隔離牆於壓力感測組之下，以使內側凹槽分隔為第一內側凹槽以及第二內側凹槽；設置犧牲層於第二絕緣層之下，其中犧牲層位於第一內側凹槽與外側凹槽之間以及第二內側凹槽與外側凹槽之間；設置第三絕緣層於隔離牆、犧牲層、以及第二絕緣層之下；設置絕緣基材於第三絕緣層、第一內側凹槽、第二內側凹槽以及外側凹槽之下，使得第一內側凹槽、第二內側凹槽以及外側凹槽分別由絕緣基材定義出第一內側空間、第二內側空間以及外側空間，其中絕緣基材具有位於第一內側空間、第二內側空間或外側空間之下的至少一孔洞；移除犧牲層，形成連通空間，其中連通空間連通第一內側空間以及外側空間，以及連通第二內側空間以及外側空間；從孔洞填充液態金屬複合物至第一內側空間、第二內側空間、外側空間以及連通空間之中；以及設置金屬柱於孔洞中。

在一些實施例中，設置壓力感測組於第一絕緣層中的步驟包含設置壓力感測器於線路圖案中的第一線路圖案之下，並電性連接第一線路圖案。

在一些實施例中，設置導電通孔貫穿第一絕緣層，並與線路基板電性連接的步驟包含設置導電通孔於線路圖案中的第二線路圖案之下，並電性連接第二線路圖案。

在一些實施例中，設置絕緣基材於第三絕緣層、第一內側凹槽、第二內側凹槽以及外側凹槽之下的步驟包含孔洞連通外側空間。

在一些實施例中，製造壓力感測裝置的方法更包含設置第一發光二極體電性連接導電通孔，以及設置第二發光二極體電性連接壓力感測組。

本申請的實施例提供壓力感測裝置及其製造方法。經由壓力感測裝置、壓力感測組、第一容置空間以及第二容置空間的搭配設置，可簡化壓力感測裝置的內部元件以及提升散熱效能。

當諸如層、膜、區域或絕緣基材的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」或「耦合」可為二元件間存在其它元件。

此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。

本文使用的「約」、「近似」、或「大致上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量 (即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內。

除非另有定義，本文使用的所有術語 (包括技術和科學術語)具有與本申請所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本申請的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

應注意的是，除非有額外說明，當以下實施例繪示或描述成一系列的操作或事件時，這些操作或事件的描述順序不應受到限制。例如，部分操作或事件可採取與本申請不同的順序、部分操作或事件可同時發生、部分操作或事件可以不須採用、及/或部分操作或事件可重複進行。並且，實際的工藝可能須各步驟之前、過程中、或之後進行額外的操作以完整形成電路板。因此，本申請可能將簡短地說明其中一些額外的操作。

請參照第1圖。首先，提供基板110，其中基板110包含絕緣材料層112以及設置於絕緣材料層112的頂表面112a以及底表面112b的導電材料層114A以及導電材料層114B。

在一些實施例中，絕緣材料層112的材料可包括液晶聚合物(liquid crystal polymer，LCP)、雙順丁烯二酸醯亞胺樹脂 (bismaleimide-triazine，BT)、含有無機填充物的樹脂 (例如，ABF (Ajinomoto Build-up Film) 樹脂或環氧樹脂 (epoxy))、聚醯亞胺(polyimide，PI，例如熱塑性聚醯亞胺 (thermoplastic polyimide，TPI))、聚對苯二甲酸乙二醇酯 (polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (polythylene naphthalate，PEN)、聚氨酯 (polyurethane，PU，例如熱塑性聚氨酯 (thermoplastic polyurethane，TPU))、其它合適材料、上述的衍生物、或上述材料的任意組合。在一些實施例中，導電材料層114A以及導電材料層114B的材料包含金、銀、銅、鎳、錫、其他合適的金屬、或上述材料的任意組合。

接著，請參照第2圖，設置線路圖案CP於絕緣材料層112內。

在一些實施例中，請輔助參考第1圖，設置線路圖案CP於絕緣材料層112內的步驟包含移除導電材料層114A以及導電材料層114B的一部分，以及形成通孔於絕緣材料層112中之後，填充導電材料於通孔中(例如電鍍)，使得導電材料與導電材料層114A以及導電材料層114B共同形成線路圖案CP於絕緣材料層112內，獲得線路基板120。

在一些實施例中，移除導電材料層114A以及導電材料層114B的一部分的步驟可包括撈型 (routing)、鑽孔 (例如雷射鑽孔或機械鑽孔)、蝕刻、剝離 (peeling)、其他合適的方法、或上述的組合。在一實施例中，經由蝕刻以移除導電材料層114A以及導電材料層114B的一部分時，其中採用的蝕刻劑對導電材料層114A以及導電材料層114B的蝕刻速率 (etching rate) 快於對絕緣材料層112的蝕刻速率。因此，絕緣材料層112基本上不受蝕刻的影響。

接著，請參照第3圖。設置導電層130A以及導電層130B於線路圖案CP的頂表面CPa以及底表面CPb，以及設置壓力感測器152於線路圖案CP。

在一些實施例中，設置壓力感測器152於線路圖案CP的步驟包含設置壓力感測器152於第一線路圖案CP1之下，其中壓力感測器152電性連接第一線路圖案CP1，而第一線路圖案CP1為線路圖案CP的一部分。

在一些實施例中，導電層130A以及導電層130B的材料包含金、銀、銅、鎳、錫、其他合適的金屬、或上述材料的任意組合。在一些實施例中，導電層130A的材料與線路圖案CP不同，經由使用導電層130A以及導電層130B對於線路圖案CP表面處理，以避免線路圖案CP氧化。舉例而言，導電層130A的材料為金或鎳金，而線路圖案CP的材料為銅。

在一些實施例中，設置壓力感測器152於線路圖案CP的步驟包含使用導電材料140連接導電層130B以及壓力感測器152。在一些實施例中，導電材料140可為焊料、導電膏或導電膠體，其中導電膠體例如是異方性導電膠 (anisotropic conductive film，ACF)。

接著，請參照第4圖。設置絕緣層162於線路基板120，其中壓力感測器152於絕緣層162中，以及設置基板170於絕緣層162。

在一些實施例中，絕緣層162的材料可包括高分子聚合物，例如環氧樹脂 (epoxy)、聚醯亞胺 (PI，例如熱塑性聚醯亞胺 (TPI))、聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)、聚氨酯 (PU，例如，熱塑性聚氨酯 (TPU))、其它合適材料、上述的衍生物、或上述材料的任意組合。

在一些實施例中，設置絕緣層162於線路基板120的步驟包括設置絕緣材料於線路基板120，並覆蓋壓力感測器152；接著，移除位於壓力感測器152下方的絕緣材料，從而暴露出壓力感測器152，形成絕緣層162。也就是，絕緣層162環繞壓力感測器152，並定義出容置壓力感測器152的凹槽A0，使得壓力感測器152能設置於絕緣層162中。相較於先形成絕緣層162，再於線路基板120下的絕緣層162形成凹槽，以將壓力感測器152設置於線路基板120的步驟，先設置壓力感測器152於線路基板120，再形成絕緣層162，無須再填充絕緣材料於壓力感測器152以及線路基板120之間，步驟較為簡便。

在一些實施例中，設置基板170於絕緣層162的步驟，包含設置絕緣材料層172於絕緣層162以及設置導電材料層174於絕緣材料層172，使得絕緣材料層172位於絕緣層162以及導電材料層174之間。在一些實施例中，請輔助參考第1圖，絕緣材料層172的材料基本上與絕緣材料層112相同或相近，導電材料層174的材料基本上與導電材料層114A以及導電材料層114B相同或相近，於此不另贅述。

接著，請參照第5圖。設置壓力感測組150於線路基板120，並電性連接線路基板120。

在一些實施例中，先將第一壓力感測電極154A設置於壓力感測器152，使得壓力感測器152經由觸點152C與第一壓力感測電極154A電性連接。接著，將壓力感測層156設置於第一壓力感測電極154A，使得第一壓力感測電極154A介於壓力感測器152以及壓力感測層156之間。之後，將第二壓力感測電極154B設置於壓力感測層156，使得壓力感測層156介於第一壓力感測電極154A以及第二壓力感測電極154B之間，並使得壓力感測器152、第一壓力感測電極154A、壓力感測層156、以及第二壓力感測電極154B組成壓力感測組150。

在一些實施例中，第一壓力感測電極154A以及第二壓力感測電極154B的材料可以相同或不同，例如第一壓力感測電極154A以及第二壓力感測電極154B可以均採用金作為材料。

在一些實施例中，壓力感測組150可以經由壓力電容技術或壓力感測層156受壓時的形變程度，感測壓力的大小。舉例而言，當壓力感測組150採用壓力電容技術時，當壓力感測層156承受壓力而形變，則壓力感測層156與第一壓力感測電極154A之間的間隙改變，造成電容變化，壓力感測器152偵測電容變化，從而感測壓力的大小。

在一些實施例中。當壓力感測組150採用壓力感測層156受壓時的形變程度，來偵測壓力時，壓力感測層156採用壓力敏感材料。在一些實施例中。當壓力感測組150採用壓力電容技術，來偵測壓力時，壓力感測層156的材料可以包含例如多孔導電奈米複合材料(porous nanocomposite，PNC)。在一實施例中，PNC可以由摻雜奈米碳管(carbon Nanotube CNT)的高分子聚合物(例如可生物分解塑膠Ecoflex®)製成。值得強調的是，使用摻雜奈米碳管(carbon Nanotube CNT)的PNC作為壓力感測層156的材料，因具有較高的多孔性和導電性(例如86%的多孔性以及導電性)，可以實現較高的靈敏度。

接著，請參照第6圖。設置導電通孔CH貫穿絕緣層162，並與線路基板120電性連接。

在一些實施例中，設置導電通孔CH貫穿絕緣層162的步驟包含對導電材料層174(請輔助參考第5圖)進行圖案化，形成圖案化導電材料層174P；形成開口延伸於絕緣層162、絕緣材料層172以及圖案化導電材料層174P中；以及填充導電材料於開口中，從而形成貫穿絕緣層162的導電通孔CH、絕緣材料層172以及圖案化導電材料層174P，其中導電通孔CH直接接觸並電性連接導電層130B。在一些實施例中，導電通孔CH的底表面CHb低於壓力感測組150的底表面150b，並且在同一剖面視角中，導電通孔CH的直徑D1小於第二壓力感測電極154B的寬度W0。在一些實施例中，上述導電材料包含金、銀、銅、鎳、錫、其他合適的金屬、或上述材料的任意組合。

在一些實施例中，導電通孔CH設置於第二線路圖案CP2之下，並電性連接第二線路圖案CP2而第二線路圖案CP2為線路圖案CP的一部分。也就是，壓力感測組150以及導電通孔CH分別與線路圖案CP的兩個不同部分電性連接，並且壓力感測組150介於相鄰的導電通孔CH之間。

接著，請參照第7圖。設置絕緣層164於絕緣層162之下，以及設置基板180於絕緣層164，使得絕緣層164以及於壓力感測組150之下定義出內側凹槽A1，以及導電通孔CH之下定義出外側凹槽A2。

在一些實施例中，設置基板180於絕緣層164的步驟包含設置絕緣材料層182於絕緣層164以及設置導電材料層184於絕緣材料層182，使得絕緣材料層182位於絕緣層164以及導電材料層184之間。

在一些實施例中，絕緣層164的材料與絕緣層162相同或相似。在一些實施例中，請輔助參考第1圖，絕緣材料層182的材料基本上與絕緣材料層112相同或相近，導電材料層184的材料基本上與導電材料層114A以及導電材料層114B相同或相近。

在一些實施例中，設置絕緣層164於絕緣層162之下，以及設置基板180於絕緣層164的步驟，包含先形成絕緣層164、絕緣材料層182以及導電材料層184於絕緣層162、導電通孔CH以及壓力感測組150之下，接著，移除位於壓力感測組150之下的絕緣層164、絕緣材料層182以及導電材料層184，從而形成內側凹槽A1，並暴露出壓力感測組150；以及移除位於導電通孔CH之下的絕緣層164、絕緣材料層182以及導電材料層184，從而形成外側凹槽A2，並暴露出導電通孔CH。也就是，導電通孔CH設置於絕緣層162以及絕緣層164內，並位於外側凹槽A2之上。在一些實施例中，絕緣層164可以部分覆蓋壓力感測組150的底表面150b。

接著，請參照第8圖。設置隔離牆IW於壓力感測組150之下，並位於內側凹槽A1之中(請輔助參考第7圖)，以使內側凹槽A1分隔為第一內側凹槽A11以及第二內側凹槽A12，以及設置多個犧牲層SL於絕緣層164之下，其中這些犧牲層SL分別位於第一內側凹槽A11與第一外側凹槽A21之間，以及位於第二內側凹槽A12與第二外側凹槽A22之間。因此，壓力感測組150設置於絕緣層162以及絕緣層164內，並位於隔離牆IW、第一內側凹槽A11以及第二內側凹槽A12之上。

在一些實施例中，隔離牆IW完全阻隔第一內側凹槽A11以及第二內側凹槽A12，因此第一內側凹槽A11以及第二內側凹槽A12之間並未相互連通。在一些實施例中，隔離牆IW的材料包含環氧樹脂、聚醯亞胺、或其他合適的油墨材料。並且，可依據實際需求或產品設計，於前述的材料中加入添加劑，例如，硬化劑或光起始劑。在一些實施例中，設置隔離牆IW可藉由網版印刷 (screen print) 而形成。

在一些實施例中，犧牲層SL的材料與絕緣層164、絕緣材料層182、導電材料層184以及導電通孔CH的材料均不同。在一實施例中，犧牲層SL的材料為二氧化矽。

接著，請參照第9圖，設置絕緣層166於隔離牆IW、犧牲層SL、以及導電材料層184之下，以及設置基板190於絕緣層166。

在一些實施例中，絕緣層166的材料與絕緣層162相同或相似。

在一些實施例中，請參照第8與9圖，設置絕緣層166於隔離牆IW、犧牲層SL、以及導電材料層184之下的步驟中，位於隔離牆IW之下的絕緣層166的底表面、位於犧牲層SL之下的絕緣層166的底表面以及位於導電材料層184之下的絕緣層166的底表面之間彼此齊平，使得第一內側凹槽A11、第二內側凹槽A12、第一外側凹槽A21以及第二外側凹槽A22的深度進一步提升。

在一些實施例中，設置基板190於絕緣層166的步驟，包含設置絕緣基材192於絕緣層166以及設置導電基材194於絕緣基材192，使得絕緣基材192位於絕緣層166以及導電基材194之間，其中絕緣基材192以及導電基材194於絕緣層166、第一內側凹槽A11、第二內側凹槽A12、第一外側凹槽A21以及第二外側凹槽A22之下。

因此，第一內側凹槽A11、第二內側凹槽A12、第一外側凹槽A21以及第二外側凹槽A22分別由絕緣基材192以及導電基材194定義出第一內側空間SP11、第二內側空間SP12、第一外側空間SP21以及第二外側空間SP22。接著，貫穿絕緣基材192以及導電基材194，使得絕緣基材192以及導電基材194中具有位於第一外側空間SP21以及第二外側空間SP22之下的孔洞H21以及孔洞H22，其中孔洞H21連通絕緣基材192、導電基材194以及第一外側空間SP21，以及孔洞H22連通絕緣基材192、導電基材194以及第二外側空間SP22。

請參照第8與9圖，絕緣基材192與導電基材194完全覆蓋第一內側空間SP11以及第二內側空間SP12，使得第一內側空間SP11以及第二內側空間SP12分別呈封閉空間，以及絕緣基材192與導電基材194部分覆蓋第一外側凹槽A21以及第二外側凹槽A22，使得第一外側空間SP21以及第二外側空間SP22維持開放空間(即，與外界相連通)。

在一些實施例中，請輔助參考第1圖，絕緣基材192的材料基本上與絕緣材料層112相同或相近，導電基材194的材料基本上與導電材料層114A以及導電材料層114B相同或相近。

在一些其他實施例中，可以在絕緣基材192以及導電基材194中形成位於第一內側空間SP11以及第二內側空間SP12之下的其他孔洞(圖未示)。這些孔洞連通絕緣基材192、導電基材194以及第一內側空間SP11，以及連通絕緣基材192、導電基材194以及第二內側空間SP12，這些孔洞用於取代孔洞H21以及孔洞H22或亦可同時與孔洞H21以及孔洞H22共存。換句話說，第一內側空間SP11、第二內側空間SP12、第一外側空間SP21、第二外側空間SP22之下可均具有孔洞。

接著，請參照第9與10圖，移除犧牲層SL，形成連通空間SP3(第一連通空間SP31以及第二連通空間SP32)，其中犧牲層SL可利用乾蝕刻或溼蝕刻來移除。接著，從孔洞H21填充液態金屬複合物LM至第一內側空間SP11、第一外側空間SP21、以及第一連通空間SP31，以及從孔洞H22填充液態金屬複合物LM至第二內側空間SP12、第二外側空間SP22、以及第二連通空間SP32中。之後，設置金屬柱MC於孔洞H21以及孔洞H22中。據此，第一內側空間SP11、第一外側空間SP21以及第一連通空間SP31與第二內側空間SP12、第二外側空間SP22以及第二連通空間SP32分別構成對外封閉的第一容置空間SPa以及第二容置空間SPb。

在一些實施例中，第一連通空間SP31連通第一內側空間SP11以及第一外側空間SP21，以及第二連通空間SP32連通第二內側空間SP12以及第二外側空間SP22。在一些實施例中，第一外側空間SP21的頂表面SP21a以及第二外側空間SP22的頂表面SP22a齊平，第一內側空間SP11的頂表面SP11a以及第二內側空間SP12的頂表面SP12a齊平。

第一外側空間SP21的頂表面SP21a低於第一內側空間SP11的頂表面SP11a，而第二外側空間SP22的頂表面SP22a低於第二內側空間SP12的頂表面SP12a。因此，當導電通孔CH的軸線與液態金屬複合物LM的液面垂直時，液態金屬複合物LM填滿第一外側空間SP21、第一連通空間SP31、第二外側空間SP22以及第二連通空間SP32(液態金屬複合物LM直接接觸導電通孔CH)，但不會填滿第一內側空間SP11以及第二內側空間SP12。

在一些實施例中，第一內側空間SP11的頂表面SP11a以及第二內側空間SP12的頂表面SP12a與壓力感測組150的底表面150b齊平，第一外側空間SP21的頂表面SP21a以及第二外側空間SP22的頂表面SP22a與導電通孔CH的底表面CHb齊平。在一些實施例中，隔離牆IW的底表面IWb與第一連通空間SP31的底表面SP31b以及第二連通空間SP32的底表面SP32b彼此齊平。

在一些實施例中，第一外側空間SP21的寬度W21大於第一內側空間SP11的寬度W11，以及第二外側空間SP22的寬度W22大於第二內側空間SP12的寬度W12。

在一些實施例中，請輔助參考第9圖，移除犧牲層SL的步驟包含使用蝕刻劑移除犧牲層SL。在一實施例中，蝕刻劑對犧牲層SL的蝕刻速率(etching rate)快於對絕緣層164、絕緣材料層182、導電材料層184、導電通孔CH以及絕緣層166的蝕刻速率。因此，絕緣層164、絕緣材料層182、導電材料層184、導電通孔CH以及絕緣層166基本上不受蝕刻的影響。在一些實施例中，當犧牲層SL的材料為二氧化矽時，蝕刻劑可以採用包含氫氟酸以及氟化銨的緩衝氧化物蝕刻劑 (Buffered Oxide Etch，BOE)。

在一些實施例中，液態金屬複合物LM的材料包含液態金屬 (非結晶態的金屬，或稱金屬玻璃) 以及高分子聚合物。在一些實施例中，液態金屬複合物LM是經由在特定配比中混合單獨或是多種金屬顆粒與高分子聚合物，並以低溫熔煉的方式使添加物之間充分融合而得的呈流動態的金屬複合物，其中金屬顆粒呈非結晶態 (俗稱液態金屬)。也就是，液態金屬複合物LM可以在第一容置空間SPa內以及所述第二容置空間SPb內流動。在一些實施例中，液態金屬可以為銅或銅合金，高分子聚合物可以為凝膠、樹脂或其組合。在一些實施例中，液態金屬複合物LM中還可以包括黏合劑或稀釋劑，以提高黏合性或流動性，或是還可進一步包括蠟粉、球形石墨、分散劑、發泡劑、或流平劑等，以提升金屬顆粒於液態金屬複合物LM中的分散性。

在一些實施例中，請參照第9與10圖，設置金屬柱MC於孔洞H21以及孔洞H22中的步驟包含填充金屬材料於孔洞H21以及孔洞H22中，待金屬材料固化之後，獲得金屬柱MC。在一些實施例中，金屬柱MC的頂表面MCa與絕緣基材192的頂表面192a齊平。在一些實施例中，金屬柱MC的材料包含銅，例如銅膏。可以理解的是，金屬柱MC密封孔洞H21以及孔洞H22，不僅可確保液態金屬複合物LM於第一容置空間SPa以及第二容置空間SPb中流動，並且可以與液態金屬複合物LM電性連接。

請參照第11圖，設置電子元件E電性連接導電通孔CH。

在一些實施例中，設置電子元件E電性連接導電通孔CH的步驟，包括先設置導電層130C於金屬柱MC，以避免金屬柱MC氧化。舉例而言，導電層130C的材料為金或鎳金。接著，設置電子元件E於導電層130C。

請參照第12A圖以及第12B圖，可設置發光二極體LED1電性連接導電通孔CH，以及設置發光二極體LED2電性連接壓力感測組150。至此，基本上完成壓力感測裝置100，其中第12A圖為壓力感測裝置100處於直立狀態時(即，導電通孔CH的軸線與液態金屬複合物LM的液面垂直)，第12B圖為壓力感測裝置100處於傾斜狀態，並且液態金屬複合物LM接觸壓力感測組150。

在一些實施方式中，設置發光二極體LED1電性連接導電通孔CH的步驟包含設置發光二極體LED1電性連接導電層130A。具體而言，可以先設置導電材料層CL1於發光二極體LED1，接著，使用導電材料CM1連接導電層130A以及導電材料層CL1，使得發光二極體LED1經由導電材料層CL1、導電材料CM1、導電層130A、第二線路圖案CP2以及導電層130B，與導電通孔CH電性連接。在一些實施例中，請輔助參考第1圖，導電材料層CL1的材料基本上與導電材料層114A以及導電材料層114B相同或相近。

在一些實施方式中，設置發光二極體LED2電性連接壓力感測組150的步驟包含使用導電材料CM2連接位於第一線路圖案CP1的導電層130A，使得發光二極體LED2經由導電材料CM2、導電層130A、第一線路圖案CP1、導電層130B以及導電材料140，與壓力感測組150電性連接。

在一些實施例中，導電材料CM1以及導電材料CM2的材料基本上與導電材料140相同或相近。

值得強調的是，經由液態金屬複合物LM流動於第一容置空間SPa以及第二容置空間SPb，以及壓力感測組150受液態金屬複合物LM觸發的設計，可用於偵測壓力感測裝置100的傾斜程度，並且發光二極體LED1以及發光二極體LED2可根據壓力感測組150的觸發與否，對應呈現不同的發光模式 (分別發出光線L1或光線L2)，從而反映出壓力感測裝置100的傾斜狀態。

相較於習知壓力感測裝置(例如需設置多個電極於導電液體中的液態擺式傾角壓力感測裝置)，本揭示內容的壓力感測組150無需於浸泡於液態金屬複合物LM中，可簡化構造，並且延長壓力感測組150的使用壽命。此外，液態金屬複合物LM除了本身液態的流動特性，可用於偵測傾斜程度外，同時具有良好的導電性，可電性連接發光二極體LED1或發光二極體LED2。值得一提的是，液態金屬複合物LM具有優異的散熱性以及耐腐蝕性，不僅可提升內部散熱效能並且可以提升耐用性。

具體而言，在液態金屬複合物LM並未接觸壓力感測組150時，例如壓力感測裝置100呈直立狀態(導電通孔CH的軸線與液態金屬複合物LM的液面垂直，第12A圖)或傾斜程度處於特定傾斜範圍內(導電通孔CH的軸線與液態金屬複合物LM的液面並非垂直，圖未示)，壓力感測組150未受液態金屬複合物LM觸發，發光二極體LED1經電子元件E控制為發光狀態，至於發光二極體LED2則不發光。

相對而言，當壓力感測裝置100傾斜程度超出特定傾斜範圍時 (即，液態金屬複合物LM流動至接觸壓力感測組150，第12B圖)，壓力感測組150受液態金屬複合物LM觸發，指示發光二極體LED2發光，此時，發光二極體LED1不發光。此外，在一些其他實施例中，可以依實際需求，採用不同電子元件取代發光二極體LED1以及發光二極體LED2，使得壓力感測裝置100可依傾斜狀態，選擇性呈現不同功能。

請參照第13圖，例示多個壓力感測裝置100的截面圖。在一些實施例中，相鄰的壓力感測裝置100經由導電材料層184與導電基材194電性連接。

綜合以上，本申請的實施例提供壓力感測裝置以及製造壓力感測裝置的方法，經由液態金屬複合物流動於壓力感測裝置內部的容置空間，以及壓力感測組可受液態金屬複合物觸發的設計，使得壓力感測裝置可根據不同傾斜程度，選擇性實現不同的功能(例如切換不同發光二極體發光)。此外，經由內部填充的液態金屬複合物所具有的良好的導電性、散熱性以及耐腐蝕性，可實現內部電性連接，進一步提升壓力感測裝置的內部散熱效能、並具有較好的耐用性。

以上概略說明了本申請的數個實施例的特徵，使所屬技術領域內具有通常知識者對於本申請可更為容易理解。任何所屬技術領域內具有通常知識者應瞭解到本說明書可輕易作為其他結構或工藝的變更或設計基礎，以進行相同於本申請實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域內具有通常知識者亦可理解與上述等同的結構並未脫離本申請之精神及保護範圍內，且可在不脫離本申請之精神及範圍內，可作更動、替代與修改。

100:壓力感測裝置

110、170、180、190:基板

112、172、182:絕緣材料層

112a、192a、CPa、SP11a、SP12a、SP21a、SP22a、MCa:頂表面

112b、150b、CPb、CHb、IWb、SP31b、SP32b:底表面

114A、114B、174、184、CL1:導電材料層

120:線路基板

130A、130B、130C:導電層

140:導電材料

150:壓力感測組

152:壓力感測器

152C:觸點

154A:第一壓力感測電極

154B:第二壓力感測電極

156:壓力感測層

162、164、166:絕緣層

174P:圖案化導電材料層

192:絕緣基材

194:導電基材

A0:凹槽

A1:內側凹槽

A11:第一內側凹槽

A12:第二內側凹槽

A2:外側凹槽

A21:第一外側凹槽

A22:第二外側凹槽

CM1、CM2:導電材料

CP:線路圖案

CP1:第一線路圖案

CP2:第二線路圖案

CH:導電通孔

D1:直徑

E:電子元件

H21、H22:孔洞

L1、L2:光線

LED1、LED2:發光二極體

LM:液態金屬複合物

MC:金屬柱

IW:隔離牆

SL:犧牲層

SP11:第一內側空間

SP12:第二內側空間

SP21:第一外側空間

SP22:第二外側空間

SP3:連通空間

SP31:第一連通空間

SP32:第二連通空間

SPa:第一容置空間

SPb:第二容置空間

W0:寬度

閱讀以下實施方法時搭配附圖以清楚理解本申請的觀點。應注意的是，根據業界的標準做法，各種特徵並未按照比例繪製。事實上，為了能清楚地討論，各種特徵的尺寸可能任意地放大或縮小。再者，相同的附圖標記表示相同的元件。 第1圖至第11圖、第12A圖以及第12B圖為依據本申請一些實施例繪示壓力感測裝置在各個製造階段的截面圖，其中第12A圖以及第12B圖進一步呈現壓力感測裝置在不同傾斜狀態時，發光二極體的發光狀態示意圖。 第13圖為依據本申請一些實施例繪示多個壓力感測裝置的截面圖。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:壓力感測裝置

130A、130B:導電層

140:導電材料

150:壓力感測組

CL1:導電材料層

CM1、CM2:導電材料

CP1:第一線路圖案

CP2:第二線路圖案

CH:導電通孔

E:電子元件

L1:光線

LED1、LED2:發光二極體

LM:液態金屬複合物

SPa:第一容置空間

SPb:第二容置空間

Claims (13)

1. 一種壓力感測裝置，包括：絕緣基材；絕緣層，設置於所述絕緣基材上，其中所述絕緣層環繞並定義出第一容置空間以及第二容置空間，其中所述第一容置空間包含第一外側空間、第一內側空間以及連通所述第一外側空間以及所述第一內側空間的第一連通空間，其中所述第二容置空間包含第二外側空間、第二內側空間以及連通所述第二外側空間以及所述第二內側空間的第二連通空間；隔離牆，設置於所述絕緣層上，介於所述第一內側空間以及所述第二內側空間之間；液態金屬複合物，填充於所述第一容置空間以及第二容置空間中，且適於在所述第一容置空間內以及所述第二容置空間內流動；壓力感測組，設置於所述絕緣層內，並位於所述隔離牆之上、所述第一內側空間之上以及所述第二內側空間之上；導電通孔，設置於所述絕緣層內，並位於所述第一外側空間之上以及所述第二外側空間之上；以及線路基板，電性連接所述壓力感測組以及所述導電通孔。
2. 如請求項1所述的壓力感測裝置，其中所述第一外側空間的頂表面低於所述第一內側空間的頂表面，以及所述第二外側空間的頂表面低於所述第二內側空間的頂表面。
3. 如請求項1所述的壓力感測裝置，其中所述第一外側空間的寬度大於所述第一內側空間的寬度，以及所述第二外側空間的寬度大於所述第二內側空間的寬度。
4. 如請求項1所述的壓力感測裝置，其中所述第一內側空間的頂表面以及所述第二內側空間的頂表面與所述壓力感測組的底表面齊平，所述第一外側空間的頂表面以及所述第二外側空間的頂表面與所述導電通孔的底表面齊平。
5. 如請求項1所述的壓力感測裝置，其中所述液態金屬複合物的材料包含液態金屬以及高分子聚合物。
6. 如請求項1所述的壓力感測裝置，其中所述隔離牆的底表面與所述第一連通空間的底表面以及所述第二連通空間的底表面彼此齊平。
7. 如請求項1所述的壓力感測裝置，其中當所述壓力感測裝置處於直立狀態時，所述導電通孔的軸線與所述液態金屬複合物的液面垂直，且所述液態金屬複合物接觸所述導電通孔，但是並未接觸所述壓力感測組。
8. 如請求項7所述的壓力感測裝置，更包含第一發光二極體以及第二發光二極體，其中所述第一發光二極體電性連接所述導電通孔，所述第二發光二極體電性連接所述壓力感測組，其中當所述壓力感測裝置處於直立狀態時，所述導電通孔的軸線與所述液態金屬複合物的液面垂直，所述第一發光二極體發光，所述第二發光二極體不發光；當所述壓力感測裝置傾斜至所述液態金屬複合物接觸所述壓力感測組時，所述第二發光二極體發光，所述第一發光二極體不發光。
9. 一種製造壓力感測裝置的方法，包括：提供線路基板，其中所述線路基板包含絕緣材料層以及位於所述絕緣材料層內的線路圖案；設置壓力感測組於所述線路基板；設置第一絕緣層於所述線路基板，其中所述壓力感測組於所述第一絕緣層中；設置至少一導電通孔貫穿所述第一絕緣層，並與所述 線路基板電性連接；設置第二絕緣層於所述第一絕緣層之下，使得所述第二絕緣層於壓力感測器之下定義出內側凹槽，以及所述導電通孔之下定義出外側凹槽；設置隔離牆於所述壓力感測組之下，以使所述內側凹槽分隔為第一內側凹槽以及第二內側凹槽；設置犧牲層於所述第二絕緣層之下，其中所述犧牲層位於所述第一內側凹槽與所述外側凹槽之間以及所述第二內側凹槽與所述外側凹槽之間；設置第三絕緣層於所述隔離牆、所述犧牲層、以及所述第二絕緣層之下；設置絕緣基材於所述第三絕緣層、所述第一內側凹槽、所述第二內側凹槽以及所述外側凹槽之下，使得所述第一內側凹槽、所述第二內側凹槽以及所述外側凹槽分別由所述絕緣基材定義出第一內側空間、第二內側空間以及外側空間，其中所述絕緣基材具有位於所述第一內側空間、所述第二內側空間或所述外側空間之下的至少一孔洞；移除所述犧牲層，形成連通空間，其中所述連通空間連通所述第一內側空間以及所述外側空間，以及連通所述第二內側空間以及所述外側空間；從所述孔洞填充液態金屬複合物至所述第一內側空間、所述第二內側空間、所述外側空間以及所述連通空間之中；以及 設置金屬柱於所述孔洞中。
10. 如請求項9所述的製造壓力感測裝置的方法，其中設置所述壓力感測組於所述第一絕緣層中的步驟包含：設置所述壓力感測器於所述線路圖案中的第一線路圖案之下，並電性連接所述第一線路圖案。
11. 如請求項9所述的製造壓力感測裝置的方法，其中設置所述導電通孔貫穿所述第一絕緣層，並與所述線路基板電性連接的步驟包含：設置所述導電通孔於所述線路圖案中的第二線路圖案之下，並電性連接所述第二線路圖案。
12. 如請求項9所述的製造壓力感測裝置的方法，其中設置所述絕緣基材於所述第三絕緣層、所述第一內側凹槽、所述第二內側凹槽以及所述外側凹槽之下的步驟包含所述孔洞連通所述外側空間。
13. 如請求項9所述的製造壓力感測裝置的方法，更包含設置第一發光二極體電性連接所述導電通孔，以及設置第二發光二極體電性連接所述壓力感測組。

Images