感應器單元及其製造方法

2024-02-23 01:36:15 2

專利名稱：感應器單元及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種感應器單元及其製造方法，尤指一種利用同一模具進行兩道次的 模造步驟的感應器製造方法，以及具有高精度結構的感應器單元。
背景技術：
隨著電子產品的發展，許多類型的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、觸控熒幕等等。而近來觸控熒幕的應用越來越普遍，觸控熒 幕可包括觸控面板，其可為具有觸敏表面的透明面板，以便作業表面覆蓋於顯示熒幕的可 檢視區域。觸控熒幕允許使用者通過手指或觸控筆觸控顯示熒幕作出選擇並移動遊標，並 根據觸控事件達成運算動作。而紅外光的近接式傳感器(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，進而達到操作上的控制效果。近接式傳感器可應用於手持式產品，例如當使用者不使用熒幕功能時，熒幕會自 動鎖定，由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熒幕時，自動鎖定熒 幕功能，避免通話中頭部誤觸鍵盤而中斷對話。另外，長距離的近接式傳感器可偵測距離約 在20至80cm的物體是否靠近，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 關廣品。近接式傳感器具有信號發射元件器(emitter)及信號偵測器(detector)，為了避 免信號的串擾(crosstalk)，已知的近接式傳感器結構是先以封裝材料將信號發射元件器 及信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 有信號隔離作用的屏障結構。但上述結構具有以下缺失該封裝結構上必須成型有卡合結 構以利組裝該金屬框架，因此提高工藝與結構上的複雜性；或是在封裝結構上塗膠，利用膠 粘的方式固定上述金屬框架，然而粘膠的塗布不易控制，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，將導致信號的隔離度不佳。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傳感器單元，因此工藝的難度大幅提高，且產品的良 率更無法有效提升。緣是，本發明人有感上述缺失的可改善，提出一種設計合理且有效改善上述缺失 的本發明。

發明內容
本發明的主要目的，在於提供一種感應器單元及其製造方法，該製造方法利用同 一個模具進行兩道次的模造步驟，以分別成型保護信號發射器與信號偵測器的第一封裝結 構，以及隔絕信號發射器與信號偵測器的第二封裝結構，且第一、第二封裝結構在固化時可 相互固定卡合，以形成穩固的、高精度的信號隔離結構。為了達成上述的目的，本發明提供一種感應器單元的製造方法，包括提供基板， 該基板上包含有多個感應器區域，每一個感應器區域於該基板上設有至少兩個獨立的電路區域，每一個感應器區域還包括有信號發射器及信號偵測器，每一個感應器區域的該信號 發射器及該信號偵測器分別設置於每一個感應器區域的該至少兩電路區域上；利用模具將 第一封裝結構成型於該基板上，該第一封裝結構包覆每一個感應器區域的該信號發射器與 該信號偵測器，電路區域之間以及感應器區域外緣定義有切割區域；移除該模具並沿著切 割區域進行第一切割步驟，以形成封閉地圍繞每一個感應器區域的該兩電路區域的第一切 割道，以及位於每一個感應器區域的該兩電路區域之間的第二切割道，且該第二切割道的 兩端連接於該第一切割道；再利用該模具將第二封裝結構成型於該第一切割道與該第二切 割道之中，以隔離每一個感應器區域的該信號發射器與該信號偵測器；以及移除該模具並 進行第二切割步驟，該第二切割步驟是沿著相鄰的感應器區域之間的第二封裝結構進行切 割，以形成多個單一的該感應器單元。本發明亦提供一種依上述製造方法所製得的感應器單元，其包括基板，其上設有 兩個獨立的電路區域；分別設置於該兩電路區域的信號發射器及信號偵測器；第二封裝結 構，其設於該基板上以圍設於該信號發射器與該信號偵測器，並形成兩個腔體以將該信號 發射器隔絕於該信號偵測器；第一封裝結構，其設置於該兩腔體，以包覆該信號發射器與該 信號偵測器。而在另外的實施例中，該第二封裝結構僅成型於該信號發射器隔絕於該信號偵測 器之間，以隔離每一個感應器區域的該信號發射器與該信號偵測器。而該製造方法步驟如 下提供基板，該基板上包含有多個感應器區域，每一個感應器區域於該基板上設有至少兩 個獨立的電路區域，每一個感應器區域還包括有信號發射器及信號偵測器，每一個感應器 區域的該信號發射器及該信號偵測器分別設置於每一個感應器區域的該至少兩電路區域 上；利用模具將第一封裝結構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 的該信號發射器與該信號偵測器，每個電路區域之間定義有切割區域；沿著每個電路區域 之間的該切割區域對該第一封裝結構進行第一切割步驟，以形成位於該至少兩個電路區域 之間的第二切割道，直到暴露出該基板；再利用該模具將第二封裝結構成型於已暴露出該 基板的該第二切割道上，以隔離每一個感應器區域的該信號發射器與該信號偵測器；再進 行第二切割步驟以形成單一的感應器單元。本發明具有以下有益的效果本發明提出的製造方法，使用單一模具進行兩道次 的模造，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信號 隔絕結構，使該感應器單元具有優選的可靠度。為使能更進一步了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 明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。


圖1至圖4為本發明的感應器單元製造方法的示意圖。圖5為圖4的感應器單元沿線5-5的剖視圖。圖6為本發明的第二實施例的感應器單元的示意圖。附圖標記說明1感應器單元IA感應器區域10基板10A、10B電路區域
11A信號發射器11B信號偵測器12第一封裝結構13A第一切割道13B第二切割道
14第二封裝結構
具體實施例方式請參閱圖1至圖4，本發明提供一種感應器單元1的製造方法，該製造方法是利用 兩次的模造方法進行感應器單元1的元件的封裝與隔離，其具有降低工藝成本的功效，還 可以解決傳統的組裝方式的缺失，其製造方法包括如下步驟本發明的步驟(一)在於，提供基板10，該基板10上包含有多個感應器區域1A。 如圖1所示，在本具體實施例中該基板10上包含有二個感應器區域1A，而每一感應器區域 1A在完成後述的工藝後均會形成一個感應器單元1 (如圖4所示)。每一感應器區域1A在 該基板10的表面與內部設有兩個獨立的電路區域10A、10B (但該電路區域的數目可為兩個 以上)，而在本實施例中，感應器單元1的信號發射器11A及信號偵測器11B則分別安裝於 每一個感應器區域1A的該兩電路區域10A、10B上。在本具體實施例中該感應器單元1為一 種近接式感應器(proximity sensor unit)，而該信號發射器11A為發光元件(emitter)， 該信號偵測器11B則為光偵測元件(detector)，上述的信號發射器11A及信號偵測器11B 以晶片粘著方法(die attaching)分別固設於每一個感應器區域1A的該兩電路區域10A、 10B上，並利用引線將信號發射器11A及信號偵測器11B電性連接於其所對應的該電路區域10A、10B。步驟(二)成型第一封裝結構12於該基板10上。在此步驟中，是將封裝材料成 型於該基板10上，並包覆該基板10上的信號發射器11A及信號偵測器11B。請復參考圖 1，在本具體實施例中，是利用模具(圖未示)進行第一次的模造步驟，以將封裝材料固化成 型，以包覆上述的電路區域10A、10B、與信號發射器11A及信號偵測器11B，且電路區域10A、 10B之間，以及圍繞該電路區域10A、10B的外緣定義有切割區域；而在本模造步驟中所使用 的封裝材料，其特性上必須可使信號發射器11A所發出的光信號及信號偵測器11B所欲接 收的光信號穿透的，以避免影響到該感應器單元1的運作。舉例來說，該信號偵測器11B可 為一種整合式的足巨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的封裝材料；或是信號偵測器11B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的封裝材料，換言之， 本發明並不限定第一封裝結構12的材料，但第一封裝結構12的材料必須根據信號發射器 11A及信號偵測器11B的規格加以選擇，以避免第一封裝結構12造成感應器單元1的特性 下降。步驟(三)移除該模具並進行第一切割步驟。待步驟(二)中的封裝材料固化成 型該第一封裝結構12後，將該模具自該基板10上移除，以進行第一切割步驟。請參考圖2， 在此步驟中沿著每一感應器區域1A的周邊的切割區域形成第一切割道13A，換言之，該第 一切割道13A封閉地圍繞每一個感應器區域1A的該兩電路區域10A、10B(請注意，為了附 圖的簡潔，圖2中並未繪製出電路區域10A、10B)；該第一切割步驟更於每一個感應器區域 1A的該兩電路區域10A、10B之間的切割區域形成第二切割道13B，且該第二切割道13B的 兩端連接於該第一切割道13A，且該第一切割道13A與該第二切割道13B均暴露出該基板10，因此，該第一切割道13A與第二切割道13B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IOA與信號發射器11A，以及電路區域IOB與信號偵測器IlB加以區隔。另一方面，為了達成暴露出該基板10的目的，該第一切割道13A與第二切割道13B 的深度均大於該第一封裝結構12的厚度，以使該第一切割道13A與第二切割道13B向下延 伸至該基板10中而暴露出被形成在該基板10內部的電路區域10A、10B，換言之，該第一切 割步驟除了移除第一封裝結構12的材料，還向下移除該基板10的材料，以形成第一切割道 13A與第二切割道13B，而在本具體實施例中，該第一切割步驟移除約0. 2毫米深的該基板 10，但不以上述為限。因此，在圖2中，該基板10會形成具有階梯態樣的結構。步驟(四)再利用該模具將第二封裝結構14成型於裸露出該基板10的該第一切 割道13A與第二切割道13B之中。請參考圖3，在本步驟中，是利用與步驟(二)中相同的 模具進行第二次的模造步驟，該模具與第一封裝結構12配合，使該第一切割道13A與第二 切割道13B加以裸露，以將封裝材料填入於該第一切割道13A與第二切割道13B之中，進行 形成該第二封裝結構14。由於上述的第一切割道13A與第二切割道13B所組成的切割道結 構是將信號發射端(包括電路區域IOA與信號發射器11A)與信號接收端(電路區域與IOB 信號偵測器11B)區隔成兩個區域，因此，當該第二封裝結構14固化成型，該第二封裝結構 14即可用於隔離每一個感應器單元1的該信號發射器IlA與該信號偵測器11B，以避免兩 元件之間的信號串擾(crosstalk)。再者，該第二封裝結構14最佳地為可隔絕紅外光的封裝材料所固化成型，由此， 該第二封裝結構14可視為一種紅外光的阻絕結構(IR barrier)，且由於第一封裝結構12 與第二封裝結構14均由模造方法所製成，故兩者可以相當穩固地固接成型，而不會產生結 構脫離或脫落的問題。再一方面，考慮到該基板10表面的平整度，為了避免第二封裝結構14底面與基板 10表面的接觸態樣不佳，而導致信號發射器IlA與信號偵測器IlB的信號互相影響。因此， 在步驟(三)中，該第一切割道13A與第二切割道13B向下延伸至該基板10中，以使得第 二封裝結構14得以埋入該基板10中；如圖5所示，第二封裝結構14延伸至該基板10內約 0. 2毫米(即第一切割道13A與第二切割道13B向下延伸至該基板10內的深度)，藉以確 保信號發射器IlA與信號偵測器IlB的信號可達成優選的隔離。步驟(五)移除該模具並進行第二切割步驟，請參考圖4。在該第二封裝結構14 固化成型之後，將該模具自該基板10上移除，以進行第二切割步驟，使模版(panel)態樣的 感應器單元1形成單顆形式的感應器單元1。故在本具體實施例中，該第二切割步驟是將 模版態樣的兩感應器單元1切割成單顆的感應器單元1，而該第二切割步驟沿著相鄰的感 應器單元1之間的第二封裝結構14進行切割，換言之，第二切割步驟的切割道會與第一切 割步驟的部分的第一切割道13A重疊，且第二切割步驟的切割道的寬度小於該第一切割道 13A的寬度，以保留第二封裝結構14於該信號發射器IlA與信號偵測器IlB的外圍。在本 具體實施例中，該第一切割道13A的寬度約為0. 4毫米(同於第二封裝結構14的寬度)，而 第二切割步驟的切割道的寬度約為0. 1毫米。通過上述步驟後，本發明的感應器單元1的結構包括基板10，其上設有兩個獨立 的電路區域10A、10B，而該信號發射器IlA與信號偵測器IlB則分別設置於該兩電路區域10A、10B上，且分別以引線等方式電連接於該兩電路區域10A、10B;第二封裝結構14設於該 基板10上以圍設於該信號發射器11A與信號偵測器11B，並形成兩個腔體以將該信號發射 器11A隔絕於該信號偵測器11B，換言之，該第二封裝結構14是由可隔絕紅外光的封裝材料 所固化成型，因此該信號發射器11A與信號偵測器11B可分別被第二封裝結構14所圍繞， 而使彼此的信號不會產生幹擾。另外，第一封裝結構12設置於該兩腔體中，並包覆該信號 發射器11A與信號偵測器11B，以達到保護該信號發射器11A與信號偵測器11B的目的。而 第一封裝結構12與第二封裝結構14在不同的模造步驟中利用同一個模具所成型，因此模 具的成本可大幅的下降，且第一封裝結構12與第二封裝結構14可緊密地固設結合，以避免 兩者脫離的問題，更避免封裝結構脫離後造成的信號幹擾。另一方面，該第二封裝結構14向下延伸至該基板10內部，使信號可以完全地被第 二封裝結構14所隔絕，進而達成該信號發射器11A與信號偵測器11B的隔絕效果。再者，第 一封裝結構12與第二封裝結構14的材料特性相類似，因此，兩者具有相近的熱膨脹特性， 當該感應器單元1在高溫環境下操作時，可具有優選的可靠度。請參考圖6，其為本發明的第二實施例的感應器單元1，與第一實施例的差異在 於，該第二封裝結構14僅成型於該信號發射器11A與信號偵測器11B之間，其製造步驟如 下步驟(一)提供基板10，該基板10上包含有多個感應器區域1A。請配合圖1，在 本具體實施例中該基板10上包含有二個感應器區域1A，而每一感應器區域1A在完成後述 的工藝後均會形成一個感應器單元1 (如圖4所示)。每一感應器區域1A在該基板10的表 面與內部設有兩個獨立的電路區域10A、10B，感應器單元1的信號發射器11A及信號偵測器 11B則分別安裝於每一個感應器區域1A的該兩電路區域10A、10B上。步驟(二)利用模具(圖未示)進行第一次的模造步驟，以將封裝材料固化成型 為第一封裝結構12，以包覆上述的電路區域10A、10B、與信號發射器11A及信號偵測器11B， 且電路區域10A、10B之間定義有切割區域。步驟(三)進行第一切割步驟，在每一個感應器區域1A的該兩電路區域10A、10B 之間的切割區域形成第二切割道13B，且該第二切割道13B暴露出該基板10。如同第一實 施例，該第二切割道13B會向下延伸至基板10內部，以確保後續第二封裝結構14的信號隔 離效果。步驟(四)再利用該模具將第二封裝結構14成型於第二切割道13B之中。該模 具與第一封裝結構12配合，使第二切割道13B加以裸露，以將封裝材料填入於第二切割道 13B之中，而形成該第二封裝結構14，以隔離該信號發射器11A及信號偵測器11B。步驟(五)移除該模具並進行第二切割步驟，其沿著相鄰的感應器區域1A之間的 第一封裝結構12進行切割，以形成多個單一的該感應器單元1。另外，第二實施例中所使用的材料、或是其他工藝參數均可參考第一實施例，在此 不予贅述。綜上所述，本發明具有下列諸項優點1.就工藝上的考量，本發明提出的製造方法可利用同一個模具進行兩道次的模造 步驟，因此可減少模具的成本，且產品的精度較高。2.再者，上述兩模造步驟所成型的結構可相互的緊密卡合，換言之，本發明的結構上具有較高的固定態樣，而不易產生結構脫落的問題，亦更能確保產品的可靠度。
以上所述僅為本發明的優選實施例，非意欲局限本發明的專利權利要求，故舉凡 運用本發明說明書及附圖內容所為的等同變化，均同理皆包含於本發明的權利要求內，合 予陳明。
權利要求
一種感應器單元的製造方法，其特徵在於包括以下步驟提供基板，該基板上包含有多個感應器區域，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，每一個感應器區域的該信號發射器及該信號偵測器分別設置於每一個感應器區域的該至少兩電路區域上；利用模具將第一封裝結構成型於該基板上，該第一封裝結構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信號發射器與該信號偵測器，以及每個電路區域之間所定義的切割區域；沿著每個電路區域之間所定義的該切割區域對該第一封裝結構進行第一切割步驟以形成位於該至少兩個電路區域之間的第二切割道，直到暴露出該基板；以及再利用該模具將第二封裝結構成型於已暴露出該基板的該第二切割道上，以隔離每一個感應器區域的該信號發射器與該信號偵測器。
2.如權利要求1所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於沿著該切割區域對該第 一封裝結構進行切割的步驟中，還進一步形成封閉地圍繞每一個感應器區域的該至少兩電 路區域的第一切割道，直到暴露出該基板，且該第二切割道的兩端連接於該第一切割道。
3.如權利要求2所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於再利用該模具將第二封 裝結構成型於已暴露出該基板的該第二切割道的步驟中，該第二封裝結構還進一步被填入 該第一切割道，而封閉地圍繞每一個感應器區域的該兩電路區域，且填入該第二切割道的 該第二封裝結構位於每一個感應器區域的該至少兩電路區域之間。
4.如權利要求3所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於再利用該模具將第二封 裝結構成型於已暴露出該基板的該第二切割道之後，沿著相鄰的感應器區域之間的第二封 裝結構進行第二切割步驟，以形成多個單一的該感應器單元。
5.如權利要求1所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於再利用該模具將第二封 裝結構成型於已暴露出該基板的該第二切割道之後，沿著相鄰的感應器區域之間的第一封 裝結構進行切割，以形成多個單一的該感應器單元。
6.如權利要求1所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於每一個感應器區域的該 信號發射器及該信號偵測器以晶片粘著方法分別固設於每一個感應器區域的該兩電路區 域上，且每一個感應器區域的該信號發射器及該信號偵測器皆以引線電性連接於其所對應 的該電路區域。
7.如權利要求1所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於該第一封裝結構為可透 光的封裝材料所製成或可讓紅外光穿透的封裝材料所製成。
8.如權利要求1所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於該第一切割道與該第二 切割道的深度均大於該第一封裝結構的厚度，而暴露出被形成在該基板內部的電路區域。
9.如權利要求4所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於在成型第二封裝結構的 步驟中，是將可隔絕紅外光的封裝材料填入於該第一切割道與該第二切割道，並使該可隔 絕紅外光的封裝材料固化以成型該第二封裝結構。
10.如權利要求4所述的感應器單元的製造方法，其特徵在於在第二切割步驟中，該 第二切割步驟的切割道的寬度小於該第一切割道的寬度。
全文摘要
本發明公開了一種感應器單元及其製造方法。一種感應器單元的製造方法，步驟如下提供基板，該基板上的每一個感應器區域於該基板上設有兩個獨立的電路區域，而該兩電路區域上分別安裝有信號發射器及信號偵測器；利用模具將第一封裝結構成型於該基板上，以包覆該信號發射器與該信號偵測器；進行第一切割步驟，以形成圍繞該兩電路區域的第一切割道，以及位於該兩電路區域之間的第二切割道；再利用該模具將第二封裝結構成型於該第一切割道與該第二切割道之中；進行第二切割步驟以形成多個單一的該感應器單元，而第二封裝結構用以隔離該信號發射器與該信號偵測器。
文檔編號G06F3/041GK101930312SQ200910150598
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月23日 優先權日2009年6月23日
發明者林生興, 葛明 申請人:光寶新加坡有限公司