机电整合开关的制作方法

专利名称：机电整合开关的制作方法
技术领域：
本发明有关一种开关，特别是有关一种具有芯片结构的机械开关。
背景技术：
一般的IC元件，尤其是常见的封装1C，于高速或高频下工作，容易形成热点。热点的存在，容易劣化元件运转的工作效率，甚至对元件本身造成损害。因此，一般IC元件，通常会配置散热或冷却系统，以快速发散工作中所产生的热，散热或冷却系统的设置对其散热/冷却效率有重要的影响。然而，当热消散至IC表面后，若仅靠辐射或对流的方式释放热，则消散的速率有限，在此种情形下，IC所处的环境温度会逐渐提高，造成IC与环境的温度梯度减少，不利于 IC的散热。故,若要将IC与一般机械设计整合在一起，当IC被设置于一堆机械部件中时，若包围IC的机械部件无法快速将热传至外界，将导致IC的效能降低，使得IC整合至机械部件中的原始设计大打折扣。因此，整合IC (特别是封装IC)与一般机械设计时，散热或导热设计便是设计考虑的重点之一。

发明内容
本发明要解决的技术问题之一在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种结合机械开关与芯片结构的开关，于芯片结构的电信号路径外，形成另一运作路径，以解决芯片结构的散热问题。本发明要解决的另一技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种利用其具有较高热导系数的部件提供热传导手段以快速将芯片结构的热引导至外界的机电整合开关。本发明要解决的另一技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种机电整合开关，利用机械开关中的部件容置芯片结构的同时，暴露出芯片结构的部分区域，以增加散热的空间，达到散热的目的。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种机电整合开关，其包括底座、芯片结构、电连接手段、致动手段以及接触传导手段。芯片结构和电连接手段设置于该底座中，电连接手段提供该芯片结构一第一运作路径。该致动手段设置于该底座上，该致动手段用以承受一负载后接触该电连接手段以致动该芯片结构。该接触传导手段，用以形成一第二运作路径，且藉由该第二运作路径引导由该芯片结构所产生的一物理信号至该芯片结构的外界。可选地，机电整合开关还包括壳体，该壳体与该底座相固定，且将该致动手段限制于该底座上。该壳体包括延伸部分，该延伸部分接触该电连接手段的一接地端脚，并用以提供该接触传导手段。该延伸部分被焊接于该接地端脚，或还接触一电路板。或是该延伸部分以弹性接触的方式接触该接地端脚，或是该底座的侧壁上具有导槽，以设置该延伸部分。
可选地，机电整合开关还包括壳体，该壳体与该底座相固定，且将该致动手段限制于该底座上。该壳体包括延伸部分，该延伸部分接触该芯片结构被该底座暴露出的第一表面，并用以提供该接触传导手段。可选地，该电连接手段包括接地端脚，该接地端脚包括与该电连接手段的其它端脚电性绝缘的延伸部分，且该延伸部分用以提供该接触传导手段。该延伸部分接触该芯片结构被该底座暴露出的第一表面。可选地,该芯片结构包括彼此相对的第一表面与第二表面，该第二表面较该第一表面邻近该致动手段，其中该第一表面具有延伸部分以提供该接触传导手段，且该底座暴露出该延伸部分。该延伸部分接触外界的一电路板的多个导热接垫。或是该机电整合开关还包括中间件，该中间件固定于该延伸部分，藉由该中间件与外界的一电路板接触。或是该第二表面具有电连接该电连接手段的多个接脚的多个接点，且该底座具有多个穿孔，该多个穿孔暴露出该些接脚的多个邻心部分，且该些穿孔对应该些接点。可选地，该底座具有相对的上表面、下表面及该上表面及该下表面的侧壁连接，该 上表面邻近该致动手段且暴露出部分该电连接手段的多个邻心部分。或是该侧壁暴露出该电连接手段的多个端脚部分。或是该下表面暴露出该芯片结构的第一表面。可选地，该致动手段包括触控部分、中介部分以及致动部分，该触控部分用以接收一负载，该中介部分用以传递及分配该负载到该致动部分。或是该致动部分因该负载使其部分区域接触该电连接手段，其中该致动手段包括触控按键。可选地，该电连接手段包括多个接脚，该些接脚配置于该底座的相对的两侧壁，且每一该些接脚的部分暴露于该底座的该两侧壁。或是该些接脚配置于该底座的一侧壁，且每一该些接脚的部分暴露于该底座的该侧壁。可选地,机电整合开关包括微动开关(micro switch)、按键开关(tact switch)或按钮开关(push button switch)。该芯片结构则包括封装芯片或裸晶。本发明还提供一种机电整合开关，其包括底座、电连接手段、致动手段以及壳体。底座包括本体以及分别形成于该本体的上表面以及下表面的第一容置空间与第二容置空间，其中该本体上设置多个连通该第一容置空间与该第二容置空间的穿孔。电连接手段包括设置于该本体中的多个接脚，其中该些接脚的多个邻心部分暴露于该穿孔中。致动手段设置于该底座上，且被容置于该第一容置空间中。壳体位于该底座上并将该致动手段限制于该底座上。可选地，机电整合开关还包括设置于该第二容置空间中的芯片结构。可选地，该本体还包括连接该上表面及该下表面的侧壁，且该些接脚的多个端脚部分暴露于该侧壁外。可选地，该些邻心部分与该些端脚部分之间设置段差，使得该些邻心部分于该本体中的位置不低于该些端脚部分。可选地，该致动手段包括触控部分、中介部分以及致动部分，该触控部分用以接收一负载，该中介部分抵靠该壳体，以及该致动部分接触部分该些邻心部分。本发明还提供一种机电整合开关，其包括底座、裸晶、电连接手段以及致动手段。裸晶设置于该底座中。电连接手段设置于该底座中，且提供该裸晶一第一运作路径。致动手段设置于该底座上，该致动手段用以承受一负载后接触该电连接手段以致动该裸晶。
可选地，该底座包括一本体以及分别形成于该本体的上表面以及下表面的第一容置空间与第二容置空间，其中该本体上设置多个连通该第一容置空间与该第二容置空间的穿孔，且该裸晶设置于该第二容置空间中。可选地，该裸晶包括与该些穿孔中被暴露出的该电连接手段接触的多个接点。可选地，该电连接手段至少包括多个接脚，用以电连接该裸晶的多个接点。可选地，该电连接手段至少包括多个接脚，用以与结合至该裸晶的多个接点的一电路板相互电连接。可选地，该电连接手段至少包括多个接脚，用以与结合至该裸晶的多个接点的一导线架相互电连接。本发明结合机械开关与芯片结构，在芯片结构的电信号路径外，利用接触传导手段形成另一运作路径，来加速引导出芯片结构工作中所产生的热，以解决芯片结构的散热 问题，进而提高芯片结构的效能及输出；进一步地，本发明可利用具有较高热导系数的部件提供热传导手段，以快速将芯片结构的热引导至外界；此外，本发明还可在利用机械开关中的部件容置芯片结构的同时，暴露出芯片结构的部分区域，以增加散热的空间，达到散热的目的，提闻散热效率。


图I为本发明的一机电整合开关的系统方块示意图。图2、3、4及5分别为本发明的第一较佳实施例的分解示意图、A-A剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。图6为本发明的一电连接手段较佳实施例的外观示意图。图7、8、9及10分别为本发明的第二较佳实施例的分解示意图、B-B剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。图11、12、13及14分别为本发明的第三较佳实施例的分解示意图、C-C剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。图15、16、17及18分别为本发明的第四较佳实施例的分解示意图、D-D剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。图19、20、21及22分别为本发明的第五较佳实施例的分解示意图、E-E剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。图23及24分别为本发明的第五较佳实施例中电连接手段的立体示意图及平面设计示意图。图25及26分别为本发明的第六较佳实施例中电连接手段的立体示意图以及与芯片结构固定的顶面示意图。图27、28、29及30分别为本发明的第六较佳实施例的分解示意图、组装后立体示意图、组装后另一角度的立体示意图以及与外界电路板的分解示意图。图31及32分别为本发明的第七较佳实施例中芯片结构的立体示意图以及与电连接手段固定的顶面示意图。图33、34及35分别为本发明的第七较佳实施例的分解示意图、组装后立体示意图以及与外界电路板的分解示意图。
图36为本发明的第八较佳实施例中电连接手段的立体示意图。图37及38分别为本发明的第八较佳实施例的分解示意图以及与外界电路板的组装后不意图。图39及40分别为本发明的芯片结构的一较佳实施例的接点示意图以及电路示意图。图41为本发明的第一芯片结构实施例的一剖面示意图。图42为本发明的第二芯片结构实施例的一剖面示意图。图43为本发明的第三芯片结构实施例的一剖面示意图。图44为本发明的第四芯片结构实施例的一剖面示意图。
图45为本发明的第五芯片结构实施例的一剖面不意图。
具体实施例方式图I为本发明的一机电整合开关的系统方块示意图。参照图I，机电整合开关I包括接触传导手段2、底座3、芯片结构5、电连接手段7、致动手段9以及壳体4。底座3用以承载电连接手段7以及致动手段9，壳体4则可与底座3相固定，藉以将致动手段9固定于底座3上。致动手段9用以承受一负载后接触电连接手段7以致动芯片结构5，电连接手段7则提供芯片结构5 —第一运作路径。于本发明中，将芯片结构5整合于机械开关中，由机械开关产生的致动动作致动后以进行信号的处理，再藉由电连接手段7提供的第一运作路径引导或传递芯片结构5的输出信号。其次，接触传导手段2用以形成一第二运作路径，此处所谓的运作路径包括用于电信号、光信号、磁信号、热等物理信号的引导与传递。藉由第二运作路径，芯片结构5所产生的一物理信号可由芯片结构5中或表面引导至芯片结构5的外界。可以理解的，芯片结构5处理信号时将伴随热的产生，在热无法快速从芯片结构5导出后消散的情况下，热将堆积于芯片结构5中，导致芯片结构5本身的温度上升，芯片结构5本身处于较高的温度时，容易降低芯片结构5的处理效率或造成输出效能的良麻不齐。因此，有些芯片结构5于本身的封装结构中设置导热/散热设计，以将芯片结构5的芯片产生的热迅速地排出。根据上述，传统的机械开关如欲与芯片结构整合时，应该解决芯片结构中/表面的热如何能快速或有效地被发散至芯片结构外的问题。因此，于机电整合开关的应用设计上，本发明的接触传导手段2提供第二运作路径，其可以提供芯片结构5产生的热一额外的传递或发散的路径，使得热快速或有效率地传递至芯片结构5的外界。于此说明的，本发明所述的接触传导手段2，并非仅是芯片结构5中原本的导热/散热设计，而是进一步地与芯片结构5中原本的导热/散热设计结合，或是利用新的导热/散热设计，以于机电整合开关上提供另一运作路径，提高散热的效率。本发明的壳体4可以提供接触传导手段2。壳体4用以将致动手段9固定于底座3上,于实际例子中，壳体4具有一暴露于机电整合开关I的表面上的面积,利用此面积与芯片结构5的连接，形成第二运作路径，增加机电整合开关I的芯片结构5的散热表面。其次，本发明的电连接手段7可以提供接触传导手段2。根据上述，虽然电连接手段I提供的第一运作路径引导或传递芯片结构5的输出信号时，可能将芯片结构5处理信号时伴随的热传递至芯片结构5的外界，但因电连接手段7用于引导与传递芯片结构5的输出信号，故电连接手段7的设计一般以引导与传递芯片结构5的输出信号为考虑。但本发明的电连接手段7在兼顾引导与传递芯片结构5的输出信号的考虑下，以增加散热面积的方式增加机电整合开关I的芯片结构5的散热表面。再者，本发明的芯片结构5可以提供接触传导手段2。根据上述，工作中的芯片结构5本身为一热源，贴近热源，于离热源最短的距离将热引导及传递出去，亦可达到迅速散热的目的。因此，除了与电连接手段7电信连接的部分外，本发明的芯片结构5提供直接散热的接触传导手段，此接触传导手段接近外界，可直接接触外界的导热手段，快速地将芯片结构5的热传导出去。又，本发明的致动手段9可以提供接触传导手段2。虽然机械开关的作动形式不同，致动手段9可能于作动后持续与电连接手段7/芯片结构5接触，因此，由致动手段9提供接触传导手段2时，亦可提供工作中的芯片结构5 —导热/散热手段，快速地将芯片结构5的热传导出去。又，因为芯片结构5设置于底座3中，因此底座3可以提供散热的手段，以一短的距离，将热引导及传递出去。以下，将根据上述，利用不同的例子说明机电整合开关的不同部件提供接触传导手段。图2、3、4及5为本发明的第一较佳实施例的分解示意图、剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。参照图2，机电整合开关21由下而上依序包括芯片结构25、底座23、电连接手段27、致动手段29以及壳体24，并且机电整合开关21被设置于一电路板26上。机电整合开关21可固定且电性连接电路板26，且与电路板26上的其它部件电连接以执行功 能。于此第一实施例中，电路板26可为一般的刚性印刷电路板(rigid PCB),其上具有电路(图上未绘)以及若干的导电接垫，例如导电接垫261、262、263、265、267，其中导电接垫261、262、263、265、267是与电连接手段27相连接。要说明的是，此处的导电接垫261、262、263、265、267的几何形状以及大小非限制相同，亦可根据需要有不同的形状、大小，但均可根据一般刚性印刷电路板制程形成，于此不赘述。其次，除了刚性电路板，本发明实施例所述的电路板26亦不排除根据需要而使用挠性印刷电路板(flexible PCB，FPC)。其次，芯片结构25具有相对的电性绝缘的一第一表面254与一第二表面256，以及多个接点251、252、253、255、257，其中第一表面254邻近电路板26，第二表面256则邻近电连接手段27。其次，接点251、252、253、255、257设置于第二表面256，用以输入或输出物理信号，于第一实施例中，接点251、253、255、257间隔地设置于第二表面256的边缘,用以输入或输出电信号，例如控制信号、ViruVout等。接点252设置于第二表面256的中间,尺寸大小大于接点251、253、255、257，用以作为接地之用。可以理解的，根据芯片结构25的功能或设计不同，接点251、252、253、255、257的数目尺寸大小及位置配置是可以调整的，非限于图2所示。 接着，图6为本发明的一电连接手段较佳实施例的外观示意图，且同时参照图2与图6，电连接手段27包括多个导电的接脚271、272、273、275、277。于第一实施例中，接脚271、272、273、275、277彼此间隔，并且以中心辐射向外的方式安排，每一接脚皆包括一相对地较接近芯片结构25的邻心部分(center-nearby part)与一相对地较远离芯片结构25的端脚部分(terminal part)。接脚271、273、275的邻心部分分别对应芯片结构25的接点251、253、255，且适当的方式，例如锡膏(solder paste)分别接触接点251、253、255。接脚277的邻心部分2712，对应芯片结构25的接点252，用以作为与致动手段29接触致动之用。两接脚272则对称设 置，其邻心部分具有支撑的功能，用以承接致动手段29，并且亦与接点252接触。接脚271、272、273、275、277的端脚部分则分别暴露于底座23外。要说明的是，接脚271、272、273、275、277的各自邻心部分与端脚部分，可以需求设计若干的段差，或是几何形状、尺寸大小不同，例如两接脚272的邻心部分因负担支撑的功能，可设计一较大的区域承接致动手段29，接脚277的邻心部分亦设计一较大且利用段差提升邻心部分的垂直高度，但本发明不限于上述。其次，接脚271、272、273、275、277的各自与全部的数目亦是可以调整的，等于或不等于接点251、252、253、255、257的各自与全部的数目，故若干接脚271、272、273、275、277之间亦可以彼此实际上接触连接，或如第一实施例为各自分开。利用适当的方式,例如嵌入成型(insert molding)的方式,将电连接手段27固定于底座23中，并暴露出电连接手段27的端脚部分以及局部的邻心部分。参照图2，于第一实施例中，底座23具有一本体236以及设置于本体236的侧壁的扣持结构234。一容置空间239 (第一容置空间)形成于本体236的上表面，用以容置致动手段29，另一容置空间(第二容置空间)则形成于本体236的下表面，用以容置芯片结构25。多个穿孔2361设置于该本体236中连通第一容置空间以及第二容置空间，并且穿孔2361暴露出电连接手段27的局部邻心部分，例如每个穿孔2361对应接脚271、272、273、275的邻心部分以及277的邻心部分2712。要说明的是，穿孔2361的设置，有利于芯片结构25的接点与电连接手段27的接脚的附着制程，并且，由于穿孔2361可暴露出电连接手段27的局部邻心部分2712，因此对于芯片结构25产生的热，亦可产生发散的效果。再者，参照图3、5，多个扣持结构234位于本体236的侧壁，其用以与壳体24扣持，以使得致动手段29被固定于本体236的容置空间239中。再者，致动手段29设置于底座23上，其包括触控部分294、中介部分296以及致动部分297。于第一实施例中，触控部分294与中介部分296为一体成型，触控部分294用以接收一负载，例如一指压力量施加于触控部分294，并且将该负载传递给致动部分297。致动部分297因该负载产生一行程量，进而接触电连接手段27。参照图3，在触控部分294未接收一负载时，致动部分297相对于电连接手段27部分呈一中心凸状，致动部分297的邻心部分并未接触电连接手段27的接脚277的邻心部分2712，即致动部分297的邻心部分与接脚277的邻心部分2712保持一距离，但致动部分297的周围部分则抵靠着并电连接接脚272的邻心部分。当触控部分294接收负载时，触控部分294与中介部分296可移动地下压致动部分297的邻心部分，导致致动部分297的邻心部分产生一行程量，致动部分297的邻心部分因而接近进而接触到接脚277的邻心部分2712。根据上述，致动部分297的邻心部分接触到接脚277的邻心部分2712，其可用以作为一种致动信号来致动芯片结构25，使芯片结构25进行信号的输入、处理、或输出，此处的致动信号是利用机械开关的方式产生的，故机电整合开关21整合机械开关的致动手段29以及芯片结构25，由致动手段29产生一开关信号传递给芯片结构25，藉以致动芯片结构25,可使芯片结构25由失能状态(disabling state)转变为致能状态(enabling state),或是由致能状态转变为失能状态，或是在其它两状态间切换。要说明的是，于一实施例中，此处的触控部分294受到一负载进而致动芯片结构25，释放负载后，触控部分294可回复原本的位置，使得致动部分297的邻心部分回复到与接脚277的邻心部分2712保持一距离的位置，但本发明并不限于上述。根据芯片结构25所需的致动信号的不同，或是致动手段29的型态不同，释放负载后，触控部分294也可以保持受负载后的位置，即使得致动部分297的邻心部分处于持续接触接脚277的邻心部分2712的位置，直到下一次施加后释放负载于触控部分294时，致动部分297的邻心部分再回复到与接脚277的邻心部分2712保持一距离的位置。于另一种情形是，触控部分294亦可依据多次的负载与释放负载交替下，以阶段的方式逐渐接近接脚277的邻心部分2712，于接触接脚277的邻心部分2712后，再一次或分阶段回复到与接脚277的邻心部分2712保持原本距离的位置。再者，第一实施例中，触控部分294与中介部分296为一体成型，但本发明不限于 此，只要中介部分296可将负载均匀地传递/分配于致动部分297上，触控部分294与中介部分296亦可为分离的部件。又，致动部分297的几何形状不限于图2中的穹顶圆周形式，只要可因负载而部分区域产生行程量，致动部分297可为穹顶爪脚形式，利用爪脚抵靠并电连接于接脚272的邻心部分。再者，致动部分297的材料可以为一导电或导电与导热的材料制作，并具有弹性，以于负载释放后回复原来的形状与位置。接着，壳体24的邻心部分具有一开孔249，藉以暴露出致动手段29的触控部分294。壳体24的周围部分则可对称地具有开槽243，藉以扣持底座23的扣持结构234，使得致动手段29可移动地被限制于底座23上及壳体24中。参照图2、4、5，壳体24更包括设置于壳体24的周围的一或对称的延伸部分242。延伸部分242是以朝向底座23的方向延伸，并且与电连接手段27的接脚272接触连接。于第一实施例中，利用焊接的方式连接延伸部分242与接脚272的端脚部分，但本发明不限于焊接方式，只要使延伸部分242与接脚272可以产生实质上的点/面接触，皆可作为本发明的连接延伸部分242与接脚272的手段。
根据上述，壳体24可作为接触传导手段，延伸部分242用以形成一第二运作路径，藉由第二运作路径引导由芯片结构25所产生的一物理信号至芯片结构25的外界。于第一实施例中，壳体24 —般以金属/合金材料制作，其热导系数优于一般底座23的成型材料，因此，壳体24是适合作为快速导热/散热之用。如前所述，工作中的芯片结构25产生的热必须快速的消散，以避免劣化芯片结构25的效能与输出。当电连接手段27提供芯片结构
25一第一运作路径，例如输入/输出/接地信号时，虽然亦带走部分芯片结构25产生的热，但因与电连接手段27接触的芯片结构25的接点251、252、253、255、257的实际尺寸很小，且电连接手段27的接脚271、272、273、275、277的实际尺寸亦有限，因此，第一运作路径或许可以提供芯片结构25产生的热一将热辐射或对流至外界的路径，但相较于传导导热而言，效果非常有限。就尺寸大小而言，壳体24的表面积大过于电连接手段27的接脚271、272、273、275,277被暴露于底座23外的端脚部分，因此透过延伸部分242与电连接手段27接触，形成第二运作路径，能够快速地将电连接手段27带出的热迅速传递至壳体24，利用壳体24的广大表面积来散热。于第一实施例中，考虑壳体24以金属/合金制作，若与输入/输出信号相关的接脚271、273、275接触连接时，可以造成芯片结构25的不正常工作或无法工作，因此以对称的接地接脚272与延伸部分242接触，达到提供第二运作路径的目的。要说明的是，壳体24的材料并非以金属/合金为限，只要机械强度够，且热导系数大于底座23的热导系数，皆可利用第一实施例的方式作为接触传导手段。因此，当壳体24以绝缘导热材料制作时，考虑其不会对芯片结构的信号产生影响的情形下，可以具有多个延伸部分242分别与接脚271、272、273、275、277接触，亦可达到快速散热的效果，而不限于仅与接地接脚272接触。其次，延伸部分242与接脚272连接的位置不限于第一实施例所示，虽然愈靠近接脚272被暴露的端脚部分的始点愈好，但其它位置，例如距离底座23的侧壁有一些距离的位置才焊接延伸部分242与接脚272的情形，亦不脱离本发明范围。再者，延伸部分242亦可再续向电路板26延伸并接触电路板26，如此可利用电路板26作为散热面积的一部分，增加散热的效率。
图7、8、9及10分别为本发明的第二较佳实施例的分解示意图、剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。参照图7，机电整合开关31由下而上依序包括芯片结构25、底座
33、电连接手段27、致动手段29以及壳体34，并且机电整合开关31被设置于一电路板26上。相较于第一实施例中的底座23，于第二实施例中，底座33更包括导槽3382，该导槽3382设置于底座33的侧壁338上，由上表面延伸至电连接手段27的接脚272的位置处，导槽3382用以容置壳体34的延伸部分342。参照图8，延伸部分342正对着电连接手段27的接脚272的位置处，两者的连接是利用延伸部分342的末端3421勾住接脚272的段差2721位置，藉以使得两者接触的面积较第一实施例大，如此亦可提供快速导热/散热的效果。可以理解的，除了连接方式与第一实施例不同外，延伸部分342可与电连接手段27的接脚连接的数目、接脚态样，皆可与第一实施例相同，并不限于图7所示。其次，具有导槽3382的底座33亦可应用于第一实施例中，即根据第一实施例的延伸部分的位置调整导槽3382的位置。再次，第二实施例中的芯片结构25、电连接手段27、致动手段29以及电路板26与第一实施例一致，于此不再赘述。图11、12、13及14分别为本发明的第三较佳实施例的分解示意图、剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。参照图11，机电整合开关41由下而上依序包括芯片结构25、底座23、电连接手段27、致动手段29以及壳体44，并且机电整合开关41被设置于一电路板26上。与第一实施例以及第二实施例相异之处在于，壳体44包括连续的延伸部分442、445，其中延伸部分442邻近底座23的侧壁238，延伸部分445则邻近底座23的下表面。于第三实施例中，延伸部分442、445是与壳体44 一体成型，其几何形状与大小可不相等。其次，延伸部分442无与电连接手段27接触，延伸部分445则接触被暴露出的芯片结构25的第一表面254，直接从芯片结构25的第一表面254将芯片结构25产生的热经过延伸部分442导引至壳体44散热。要说明的是，在芯片结构25提供一电绝缘的第一表面254时,散热效果并非理想。但因芯片结构25的被暴露出的第一表面254的面积大于芯片结构25的接点251、252、253、255、257，因此利用被暴露出的第一表面254的面积较大的性质,透过延伸部分445较高热导系数的材料性质，本实施例的壳体44仍提供了接触传导手段，形成了第二运作路径以引导芯片结构25的热至外界，达到导引的效果及快速散热的目的。另一方面，其它态样的芯片结构25或许具有邻近或提供第一表面254的散热手段，但芯片结构25中的热被导引至第一表面254上时，若无较高热导系数的其它部件与被暴露的第一表面254接触，则热仅能以热辐射或对流的方式消散。故以有别于一般情形，第三实施例的壳体44提供了热传导所需的接触部位，即利用延伸部分445接触被暴露的第一表面254,以热传导接触的方式,将到达第一表面254的热传导至壳体44消散。图15、16、17及18分别为本发明的第四较佳实施例的分解示意图、剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。参照图15，机电整合开关51由下 而上依序包括芯片结构55、底座23、电连接手段27、致动手段29以及壳体54，并且机电整合开关51被设置于一电路板56上。于第四实施例中，电路板56上具有多个导电接垫561、562、563、565、567，其作用与第一实施例中的导电接垫261、262、263、265、267 —致，于此不再赘述。除了导电接垫561、562、563、565、567，电路板56更包括多个导热接垫564，该些导热接垫564与导电接垫561、562、563、565、567位于同一表面，且导热接垫564分布的位置大致在设置芯片结构55处。第一、二、三实施例是由壳体提供接触传导手段，利用壳体的延伸部分接触芯片结构或电连接手段，达到提供第二运作路径的目的。于第四实施例中，则由芯片结构本身提供接触传导手段。参照图15、16,芯片结构55具有第一表面554与第二表面556,第二表面556上分布接点551、552、553、555、557，接点551、552、553、555、557各自与第一实施例中的接点251、252、253、255、257 —致，于此不再赘述。参照图16,芯片结构55的第一表面554上分布若干延伸部分5542,延伸部分5542对应电路板56的导热接垫564。于第四实施例中，延伸部分5542由导热的材料制作，透过芯片结构55的延伸部分5542接触与固定于电路板56的导热接垫564，可以将芯片结构55的热散出。延伸部分5542与电路板56的导热接垫564固定的方式可利用焊接的方式，但本发明不限于此。根据上述，芯片结构55的第一表面554上的延伸部分5542提供接触传导手段，用以形成第二运作路径，以将芯片结构55的热散出。可以理解的，第四实施例的接触传导手段由芯片结构55本身提供，因此壳体54可以不具延伸部分，或是如第一、第二实施例的方式，具有接触电连接手段27的延伸部分，以提供多个接触传导手段形成多个第二运作路径。图19、20、21及22分别为本发明的第五较佳实施例的分解示意图、剖面示意图、俯视示意图以及立体侧视图。参照图19，机电整合开关61由下而上依序包括芯片结构25、底座23、电连接手段67、致动手段29以及壳体54，并且机电整合开关61被设置于一电路板
26上。与前述实施例相异的，第五实施例中，由电连接手段67提供接触传导手段。请同时参照图23、24，电连接手段67包括接脚671、672、673、675、677，与前述实施例的电连接手段相同之处为，接脚671、672、673、675、677的连接方式与功能可分别与接脚271、272、273、275,277 一致；其次，接脚671、673以及其中一接脚672向相同的一侧674延伸，接脚675、677以及另一接脚672向相对的另一侧676延伸，故电连接手段67的接脚呈侧674、676对称的排列。但相异之处在于，接脚672包括一延伸部分6722，其邻近芯片结构25的第一表面254，并且其可作为接触传导手段以形成一第二运作路径。复参照图20，延伸部分6722可接触芯片结构25被底座23暴露出的第一表面254。一般而言，提供延伸部分6722的接脚672是以金属或合金制作，金属或合金材料的热导系数较高，因此利用延伸部分6722直接接触芯片结构25，可以将芯片结构25产生的热迅速引导出并消散。故利用电连接手段的接地接脚形成芯片结构所需的散热面积，于提供第一运作路径外，电连接手段更提供第二运作路径以引导芯片结构25的热信号至芯片结构25的外界。要说明的是，接脚672的延伸部分6722的尺寸与几何形状并不受限于第五实施例中所示，只要便于制作，且成型后与其它的接脚671、673、675、677电性绝缘，皆不脱离本发明范围。其次，上述与芯片结构被暴露出的第一表面接触的延伸部分，无论是延伸部分445或6722，其可紧密地贴附于被暴露的第一表面，即使芯片结构的第一表面可能与底座的下表面不在同一平面上，延伸部分445或6722皆可被成型至与芯片结构的第一表面紧密贴附，以提供良好的接触。又为了确保两者的接触，亦可利用接着层或其它接着手段来达到两者接触的目的。再者，电连接手段的接脚配置并不限于图23、24所示。图25及26分别为本发明的第六较佳实施例中电连接手段的立体示意图以及与芯片结构固定的顶面示意图。图25中， 电连接手段77包括接脚771、772、773、775、777，其中仅有单一接脚772，且接脚771、772、773、775、777向单一侧延伸，而非如第五实施例中的电连接手段67的配置方式。参照图26，当电连接手段77固定于芯片结构75时，接脚771、772、773、775、777则分别对应芯片结构75 的接点 751、752、753、755、757。图27、28、29及30分别为本发明的第六较佳实施例的分解示意图、组装后立体示意图、组装后另一角度的立体示意图以及与外界电路板的分解示意图。机电整合开关71包括芯片结构75、底座73、电连接手段77、致动手段79以及壳体74，并且机电整合开关71被设置于一电路板76上。于第六实施例中，机电整合开关71采用图25的电连接手段77，接脚分布于机电整合开关71的一侧边。考虑电连接手段77的接脚771、772、773、775、777需分别固定且电连接于电路板76的导电接垫(接点)761、762、763、765、767，故壳体74包括固定脚748，其与接脚771、772、773、775、777位于同一侧，且固定脚748可固定于电路板76的固定孔768中。其次，第六实施例由壳体74的延伸部分742、745提供传导接触手段，其中延伸部分742、745仍可与芯片结构75被暴露出的面积接触，且相较图11的第三实施例的延伸部分442、445的面积大，可以提供更大的散热面积。图31及32分别为本发明的第七较佳实施例中芯片结构的立体示意图以及与电连接手段固定的顶面示意图。与第四实施例类似的，芯片结构85的第一表面854上具有延伸部分8542，其由导热的材料制作，并可利用延伸部分8542与外界的电路板接触，达到提供第二运作路径的目的。其次，芯片结构85的第二表面856上则分布接点，以与电连接手段87接触形成第一运作路径，此部分不再赘述。图33、34及35分别为本发明的第七较佳实施例的分解示意图、组装后立体示意图以及与外界电路板的分解示意图。机电整合开关81包括芯片结构85、底座83、电连接手段87、致动手段89以及壳体84,并且机电整合开关81被设置于一电路板86上。与第六实施例相较，传导接触手段建立于芯片结构85的延伸部分8542，由于机电整合开关81为直立式地设置于电路板86上,故延伸部分8542需藉由一外界的中间件864固定，并与电路板86的导热孔869接触。其次，与第六实施例相较，壳体84并无延伸部分的设计，但增加扣持件849的设计，藉以扣持底座83以强化两者的固定。图36为本发明的第八较佳实施例中电连接手段的立体示意图，图37及38分别为本发明的第八较佳实施例的分解示意图以及与外界电路板96的组装后示意图。与图25的第六较佳实施例中电连接手段相较，第八实施例的电连接手段97具有自接脚972延伸出来的延伸部分9722。延伸部分9722具有段差，并于组装于机电整合开关91后自底座93的底面暴露出来。故电连接手段97藉由提供延伸部分9722以提供电连接手段97所需的接触传导手段。图39及40分别为本发明的芯片结构的一较佳实施例的接点示意图以及电路示意图。以按键开关为例，上述的机电整合开关可以配置的芯片结构95，其接点951，作为Vin信号之用，连接图40中的DC-IN ;接点952为接地之用，连接图40中的GND ;接点953为接 收控制信号之用，连接图40中的EN/Control ;接点955为Vout输出信号之用，连接图40中的Vout ;接点957为切换信号输出之用，与图40中的SW相连。根据上述，当致动手段致动芯片结构95时，可控制Vin以及Vout之间的导通。即当负责Vin的接点951以及负责Vout的接点955原本是开路的状态，若利用致动手段接触接点957以致动芯片结构95，则Vin以及Vout之间由开路状态转变成闭路状态。当负责Vin的接点951以及负责Vout的接点955原本是闭路的状态，可利用致动手段接触接点957以致动芯片结构95，则Vin以及Vout之间由闭路状态转变成开路状态。当然，上述图40所示的电路示意图，仅为一示例，其亦可配合具有不同机械致动行程的致动手段，抑或搭配不同芯片结构的各式开/关转态功能，而可有不同的电路设计。于后，将列举上述各实施例中的芯片结构。应用于本发明的芯片结构可以是一裸晶结构或是一封装芯片。要说明的是，本发明中的芯片结构，无论是裸晶结构或是封装芯片，其可包括一或多个裸晶(die)，上述多个裸晶可以并列于同一表面上，抑是相互堆栈排列，抑是并列与堆栈混合地排列。其次，芯片结构除了具有裸晶外，亦可以包括其它电子元件，例如主动元件或被动元件，其可与上述裸晶有物理信号的传递或是各自进行运作。图41为本发明的第一芯片结构实施例的一剖面示意图。参照图41，芯片结构15为一种裸晶结构，其包括一裸晶151、若干连接结构152、保护结构153、155、一基板156以及导电结构158。裸晶151藉由连接结构152固定于基板156上，且电性连接于基板156，基板156可以是一刚性电路板、挠性电路板或是一导线架(lead frame)。保护结构153、155保护连接结构152，导电结构158可与外界电性连接或接触，用以提供裸晶151与外界电性连接的管道。对照图2的芯片结构25，裸晶151的表面1511提供图2的第一表面254，基板156的表面1561提供图2的第二表面256，导电结构158则提供图2的接点251、252、253、255、257。要说明的是，裸晶151的表面1511可以包括一热导系数较高的部分。当应用如此的裸晶151于图11的第三实施例中时，被暴露出的第一表面254包括裸晶151的较高热导系数的表面1511。在这种情形下，除了裸晶151的表面1511提供一散热手段外，更藉由图11中的延伸部分442与裸晶151的较高热导系数的部分接触，将裸晶151产生的热导引至第三实施例中的壳体44。即使裸晶151的表面1511并无较高热导系数的设计，但因裸晶151的表面1511直接接触图11中的延伸部分442，仍可作为第二运作路径以导引裸晶151的热至外界。以下的芯片结构实施例的裸晶皆可如裸晶151的类似设计，于后将不再赘述。图42为本发明的第二芯片结构实施例的一剖面示意图。与图41的芯片结构的差异在于，芯片结构35尚包括固定于基板356上的一电子兀件357,且该电子兀件357与裸晶351位于基板356的同一表面上。可以理解的，电子兀件357亦可以与裸晶351位于基板356的不同表面上。图43为本发明的第三芯片结构实施例的一剖面示意图。和图41、图42相较，图43的裸晶451并无固定于一基板上，裸晶451的表面4512上的连接结构452可直接与外界电性连接。因此，仍请同时参照图2，裸晶451的表面4511提供图2的第一表面254，裸晶451的表面4512提供图2的第二表面256，连接结构452则提供图2的接点251、252、253、255、257。图44为本发明的第四芯片结构实施例的一剖面示意图。和图43相较，图44的裸 晶651的表面6512上的连接结构652由裸晶651的侧壁向外延伸，如此形式仍可作为图2的接点 251、252、253、255、257。图45为本发明的第五芯片结构实施例的一剖面不意图。参照图45,芯片结构18为一种封装芯片结构，其包括若干堆栈的裸晶181、若干连接结构182、一保护结构183、一基板186以及导电结构188。堆栈的裸晶181被固定于基板186上，且藉由连接结构182彼此电连接，或是藉由连接结构182与基板186电性连接，基板186则具有导电结构188以与外界电性连接。保护结构183则包覆裸晶181、连接结构182以及基板186。对照图2的芯片结构25，保护结构183的表面1831提供图2的第一表面254，且表面1832提供图2的第二表面256，导电结构188则提供图2的接点251、252、253、255、257。可以理解的，裸晶态样的芯片结构，其本身即可透过与外界接触，以快速散热，例如本发明中的底座设置穿孔以暴露出与裸晶接触的接脚。不过，一般封装芯片结构的保护结构，例如一封胶体，其散热效果则不理想，但应用本发明的接触传导手段，可以加速引导出芯片结构的热，故就散热效果来看，仍较仅透过保护结构散热的芯片结构来的好。其次，考虑散热作用，若干封装芯片结构具有散热设计于保护结构中，以提供封装芯片结构一散热路径。即使如此，热散至封装芯片结构外后，则是藉由热辐射的方式发散于空气中。若应用本发明的接触传导手段，可以以热传导的方式，继续将封装芯片结构表面的热加速引导出去，因此具有加快封装芯片结构散热的效果。根据上述，本发明的机电整合开关可应用于整合芯片结构的微动开关(micix)switch)、按键开关(tact switch)或一按钮开关(push button switch),利用接触传导手段形成另一运作路径来加速引导出芯片结构工作中所产生的热，进而提高芯片结构的效能及输出。在本发明以部分实施例的方式讨论之时，应可了解本发明并非如此受限。此处的实施例是由实例进行解释，而在本发明的范围之内还有许多的修改、变化或是其它实施例，可增加、移除、及/或重组元件。此外，亦可增加、移除、或是重新排序处理步骤。许多不同的设计及方式亦为可行。
权利要求
1.一种机电整合开关，其特征在于，包括 底座； 芯片结构，设置于该底座中； 电连接手段，设置于该底座中，且提供该芯片结构一第一运作路径； 致动手段，设置于该底座上，该致动手段用以承受一负载后接触该电连接手段以致动该芯片结构；以及 接触传导手段，用以形成一第二运作路径，且藉由该第二运作路径引导由该芯片结构所产生的一物理信号至该芯片结构的外界。
2.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，还包括壳体，该壳体与该底座相固定，且将该致动手段限制于该底座上。
3.如权利要求2所述的机电整合开关，其特征在于，该壳体包括延伸部分，该延伸部分接触该电连接手段的一接地端脚，并用以提供该接触传导手段。
4.如权利要求3所述的机电整合开关，其特征在于，该延伸部分被焊接于该接地端脚。
5.如权利要求4所述的机电整合开关，其特征在于，该延伸部分还接触一电路板。
6.如权利要求3所述的机电整合开关，其特征在于，该延伸部分以弹性接触的方式接 触该接地端脚。
7.如权利要求6所述的机电整合开关，其特征在于，该底座的侧壁上具有导槽以设置该延伸部分。
8.如权利要求2所述的机电整合开关，其特征在于，该壳体包括延伸部分，该延伸部分接触该芯片结构被该底座暴露出的第一表面，并用以提供该接触传导手段。
9.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，该电连接手段包括接地端脚，该接地端脚包括与该电连接手段的其它端脚电性绝缘的延伸部分，且该延伸部分用以提供该接 触传导手段。
10.如权利要求9所述的机电整合开关，其特征在于，该延伸部分接触该芯片结构被该底座暴露出的第一表面。
11.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，该芯片结构包括彼此相对的第一表面与第二表面，该第二表面较该第一表面邻近该致动手段，其中该第一表面具有延伸部分以提供该接触传导手段，且该底座暴露出该延伸部分。
12.如权利要求11所述的机电整合开关，其特征在于，该延伸部分接触外界的一电路板的多个导热接垫。
13.如权利要求11所述的机电整合开关，其特征在于，还包括中间件，该中间件固定于该延伸部分，藉由该中间件与外界的一电路板接触。
14.如权利要求11所述的机电整合开关，其特征在于，该第二表面具有电连接该电连接手段的多个接脚的多个接点。
15.如权利要求14所述的机电整合开关，其特征在于，该底座具有多个穿孔，该多个穿孔暴露出该些接脚的多个邻心部分，且该些穿孔对应该些接点。
16.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，该底座具有相对的上表面、下表面及连接该上表面及该下表面的侧壁，该上表面邻近该致动手段且暴露出部分该电连接手段的多个邻心部分。
17.如权利要求16所述的机电整合开关，其特征在于，该侧壁暴露出该电连接手段的多个端脚部分。
18.如权利要求16所述的机电整合开关，其特征在于，该下表面暴露出该芯片结构的第一表面。
19.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，该致动手段包括触控部分、中介部分以及致动部分，该触控部分用以接收一负载，该中介部分用以传递及分配该负载到该致动部分。
20.如权利要求19所述的机电整合开关，其特征在于，该致动部分因该负载使其部分区域接触该电连接手段。
21.如权利要求19所述的机电整合开关，其特征在于，该致动手段包括触控按键。
22.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，该电连接手段包括多个接脚，该些接脚配置于该底座的相对的两侧壁，且每一该些接脚的部分暴露于该底座的该两侧壁。
23.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，该电连接手段包括多个接脚，该些接脚配置于该底座的一侧壁，且每一该些接脚的部分暴露于该底座的该侧壁。
24.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，包括微动开关、按键开关或按钮开关。
25.如权利要求I所述的机电整合开关，其特征在于，该芯片结构包括封装芯片或裸晶。
26.一种机电整合开关，其特征在于，包括 底座，包括本体以及分别形成于该本体的上表面以及下表面的第一容置空间与第二容置空间，其中该本体上设置多个连通该第一容置空间与该第二容置空间的穿孔； 电连接手段，其包括设置于该本体中的多个接脚，其中该些接脚的多个邻心部分暴露于该芽孔中； 致动手段，其设置于该底座上，且被容置于该第一容置空间中；以及 壳体，其位于该底座上并将该致动手段限制于该底座上。
27.如权利要求26所述的机电整合开关，其特征在于，还包括设置于该第二容置空间中的芯片结构。
28.如权利要求26所述的机电整合开关，其特征在于，该本体还包括连接该上表面及该下表面的侧壁，且该些接脚的多个端脚部分暴露于该侧壁外。
29.如权利要求28所述的机电整合开关，其特征在于，该些邻心部分与该些端脚部分之间设置段差，使得该些邻心部分于该本体中的位置不低于该些端脚部分。
30.如权利要求26所述的机电整合开关，其特征在于，该致动手段包括触控部分、中介部分以及致动部分，该触控部分用以接收一负载，该中介部分抵靠该壳体，以及该致动部分接触部分该些邻心部分。
31.一种机电整合开关，其特征在于，包括 底座； 裸晶，设置于该底座中； 电连接手段，设置于该底座中，且提供该裸晶一第一运作路径；以及 致动手段，设置于该底座上，该致动手段用以承受一负载后接触该电连接手段以致动该裸晶。
32.如权利要求31所述的机电整合开关，其特征在于，该底座包括一本体以及分别形成于该本体的上表面以及下表面的第一容置空间与第二容置空间，其中该本体上设置多个连通该第一容置空间与该第二容置空间的穿孔，且该裸晶设置于该第二容置空间中。
33.如权利要求32所述的机电整合开关，其特征在于，该裸晶包括与该些穿孔中被暴露出的该电连接手段接触的多个接 点。
34.如权利要求31所述的机电整合开关，其特征在于，该电连接手段至少包括多个接脚，用以电连接该裸晶的多个接点。
35.如权利要求31所述的机电整合开关，其特征在于，该电连接手段至少包括多个接脚，用以与结合至该裸晶的多个接点的一电路板相互电连接。
36.如权利要求31所述的机电整合开关，其特征在于，该电连接手段至少包括多个接脚，用以与结合至该裸晶的多个接点的一导线架相互电连接。
全文摘要
一种机电整合开关，包括一芯片结构以及一机械开关的多个部件，除第一运作路径提供芯片结构的一般信号输入、处理及输出外，更利用机械开关的一或多个部件提供热传导手段，用以形成第二运作路径，使工作中的芯片结构的热藉由第二运作路径消散至外界，由此提高散热效率，从而提高芯片结构的效能及输出。
文档编号H01L23/367GK102737891SQ201110082790
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者苏家庆, 蔡周贤 申请人:机智创新股份有限公司