感应器单元的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种感应器单元的制造方法，其包括以下步骤：提供一基板，将多个信号发射器及多个信号检测器贴附于基板上以分别定义出多个感应器区域，接着信号发射器及信号检测器经由打线接合的方式与基板达成电性连接。进行第一次模制成型制作，以使得多个封装结构成型于基板上，且每一个封装结构对应于一感应器区域以包覆信号发射器及信号检测器。提供一封装顶板，封装顶板上具有多个几何图形的开孔。进行第二次模制成型制作，将封装顶板设置于所述多个封装结构上并通过射出成型步骤，形成位于封装顶板及基板之间的隔离层，隔离层包覆所述多个封装结构的四周，最后进行切晶处理以分割出每一个感应器区域。
【专利说明】感应器单元的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种感应器单元的制造方法，尤其是指一种通过两次模制成型且利用封装顶板的制作所形成的感应器单元的制造方法。
【背景技术】
[0002]随着电子产品的发展，许多类型的输入装置目前可用于在电子系统内进行操作，例如按钮或按键、鼠标、轨迹球、触控屏幕等等。而近来触控屏幕的应用越来越普遍，触控屏幕可包括触控面板，其可为具有触敏表面的透明面板，以便作业表面覆盖于显示屏幕的可查看区域。触控屏幕允许使用者经由手指或触控笔触控显示屏幕作出选择并移动光标，并根据触控事件达成相应动作。而红外光的接近式传感器(IR proximity sensor)则大量应用于手持式通讯装置上，以用于侦测使用者的脸部与显示屏幕之间的距离，进而达到操作上的控制效果。
[0003]接近式传感器可应用于手持式产品，例如当使用者不使用屏幕功能时，屏幕会自动锁定，由此延长电池使用时间；或者可让触控面板在使用者头部靠近屏幕时，自动锁定屏幕功能，避免通话中头部误触键盘而中断对话。另外，长距离的接近式传感器可侦测距离约在20至80cm的物体是否靠近，当使用者离开时可自动关闭电源功能，可应用于显示器等相关广品。
[0004]接近式传感器具有一信号发射器(emitter)及一信号检测器(detector)，现有技术为了避免产生信号的串音干扰(cross-talk)，传统的接近式传感器结构是先以封装材料将信号发射器及信号检测器加以封装之后，再以金属框架卡合于上述的封装结构，利用金属框架形成具有信号隔离作用的屏障结构。但上述结构具有以下缺点:金属框架的制作与结构有其复杂性；且封装结构上需涂胶，利用胶粘的方式固定上述金属框架，然而粘胶的涂布不易控制，胶量太多将造成溢胶的问题；胶量太少，金属框架的固定度不佳，容易脱落或位移，将导致信号的隔离度不佳。
[0005]再者，在元件体积缩小化的趋势下，金属框架与封装结构必须具有相当高的精度，才得以相互组接而形成高隔离效果的传感器单元，因此制作的难度大幅提高，且产品的良率更无法有效提升。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种感应器单元的制造方法，该制造方法是通过两次模制成型且利用封装顶板的制作，以形成保护信号发射器与信号检测器的封装结构与隔绝信号发射器与信号检测器的隔离层，进而形成稳固及高精度的信号隔离结构。
[0007]本发明提出一种感应器单元的制造方法，其包括以下步骤:提供一基板，将多个信号发射器及多个信号检测器贴附于基板上，每一个信号发射器与相对应的信号检测器定义出一感应器区域。接着将每一个感应器区域的信号发射器及信号检测器经由打线接合的方式与基板达成电性连接。之后，进行第一次模制成型制作，以使得多个封装结构成型于基板上，且每一个封装结构对应于一感应器区域以包覆信号发射器及信号检测器。提供一封装顶板，封装顶板上具有多个几何图形的开孔，所述多个开孔分别对应于每一个感应器区域的信号发射器及信号检测器。接下来，进行第二次模制成型制作，将封装顶板设置于所述多个封装结构上并通过射出成型步骤，形成位于封装顶板及基板之间的隔离层，隔离层包覆所述多个封装结构的四周，最后进行切晶处理以分割出每一个感应器区域。
[0008]综上所述，本发明在模具制造的成本上较低，以及不需使用组装的设备，因此相较于现有技术，可达成节省成本的效果。通过本发明所制作的感应器单元具有高精度的包覆及信号隔绝结构，使该感应器单元为低串音干扰，并具有较佳的可靠度。两模制成型的结构系可稳固结合，也即本发明在结构上具有较高的固定态样，而不易产生结构脱落的问题，也更能确保产品的可靠度。
[0009]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的感应器单元的制造方法的基板具有信号发射器及信号检测器的立体示意图。
[0011]图2为本发明的感应器单元的制造方法的进行打线接合的立体示意图。
[0012]图3为本发明的感应器单元的制造方法的成型封装结构于基板上的立体示意图。
[0013]图4为本发明的感应器单元的制造方法的封装顶板的立体示意图。
[0014]图5为本发明的感应器单元的制造方法的封装顶板设置于所述多个封装结构上的立体示意图。
[0015]图6为本发明的感应器单元的制造方法的进行第二次模制成型制作的立体示意图。
[0016]图7为本发明的感应器单元的制造方法的进行切晶处理的立体示意图。
[0017]图8为本发明的感应器单元的组合立体示意图。
[0018]图9为本发明的感应器单元的分解立体示意图。
[0019]图10为本发明的感应器单元的剖面立体示意图。
[0020]图11为本发明的感应器单元的剖面结构示意图。
[0021]其中，附图标记说明如下:
[0022]I感应器单元
[0023]10 基板
[0024]11感应器区域
[0025]111信号发射器
[0026]112信号检测器
[0027]113 导线
[0028]12封装结构
[0029]13第一胶道
[0030]14封装顶板
[0031]141发射开孔[0032]142接收开孔
[0033]143注胶开孔
[0034]15第二胶道
[0035]16隔离层
[0036]17切割道
[0037]18连接点
【具体实施方式】
[0038]本发明提供一种感应器单元的制造方法，该制造方法是通过两次模制成型且利用封装顶板的制作，进行达成感应器单元的元件的封装与隔离，其具有降低制作成本的功效，更可以解决传统的组装方式的缺点，其制造方法包括如以下步骤:
[0039]请参考图1所示，图1为本发明的感应器单元I的制造方法的基板10具有信号发射器111及信号检测器112的立体示意图。首先，提供一基板10，以及提供多个信号发射器111及多个信号检测器112，并将多个信号发射器111及多个信号检测器112贴附于该基板10上，每一个信号发射器111与相对应的信号检测器112的组合将可定义出一感应器区域
11。其中，将所述多个信号发射器111及所述多个信号检测器112贴附于基板10上的方式，是通过芯片粘着(Die Attaching)的方法固设于该基板10上，也即可先于基板10上进行点胶或贴附胶带的步骤，再将所述多个信号发射器111及所述多个信号检测器112准确地放置于预定的位置之中，通过粘胶或胶带进而固定于基板10上。之后还包括使用等离子清洗(Plasma Cleaning)的处理以去除多余的杂质，进而得到干净的表面。其中信号发射器111可为发光二极管，信号检测器112可为整合式的距离与环境光源感测元件(IntegratedAmbient andProximity Sensor)或者可为距离感测兀件(Proximity Sensor),然而信号发射器111及信号检测器112的种类不以上述为限。
[0040]请参考图2所示，图2为本发明的感应器单元I的制造方法的进行打线接合的立体示意图。将每一个感应器区域11的信号发射器111及信号检测器112经由打线接合(Wire bonding)的方式与该基板10达成电性连接。其中，信号发射器111及信号检测器112进行打线接合的方式，可先通过多条导线113的一端分别焊接于所述多个信号发射器111及所述多个信号检测器112的焊垫(图未示)上，再将所述多个导线113的另一端分别焊接于所对应的感应器区域11的基板10上，所使用的导线113可为精细的铜导线，也可为其它金属的导线113，所使用的导线113不加以限定，以使其形成电路回路。之后进行检查有无异常的情况发生，例如导线113接触不良或导线113断裂等，以确保产品的质量，接下来再进行等离子清洗以去除多余的杂质。
[0041]请参考图3所示，图3为本发明的感应器单元I的制造方法的成型封装结构12于基板10上的立体示意图。进行第一次模制成型制作，以使得多个封装结构12成型于基板10上，每一个封装结构12对应于一感应器区域11，其用以包覆信号发射器111及信号检测器112。其中，封装结构12的材质可为可透光的封装材料或可使红外光穿透的封装材料。更详细地说，进行第一次模制成型制作是通过一第一模具(图未示)，经由射出成型的步骤，以成型多个封装结构12于该基板10上，在此步骤中，是将欲使用的封装材料通过第一胶道13 (Runner)注入到基板10上，接着进行固化成型的处理以形成封装结构12于基板10上，进而包覆基板10上的信号发射器111及信号检测器112，且使得每一个封装结构12对应于每一个感应器区域11。
[0042]因而在此模制成型制作的步骤中所使用的封装材料，其特性上必须可使得信号发射器111所发出的光信号，以及信号检测器112所欲接收的光信号，都能够予以穿透，以避免影响到该感应器单元I的运作。举例来说，信号检测器112如为整合式的距离与环境光源感测元件，该封装材料则为可透光的封装材料(如clear molded material),或是信号检测器112如为单一功能的距离感测元件，该封装材料则为可让红外光穿透的封装材料，换言之，本发明并不限定封装结构12的材质，但封装结构12的材料必须根据信号发射器111及信号检测器112的规格加以选择，以避免封装结构12造成感应器单元I的特性下降。再者，封装结构12可对应于信号发射器111或信号检测器112形成凸状的封装体，以利信号发射器111发出信号及信号检测器112接收信号。之后，还包括移除位于基板10上的第一胶道13，再使用等离子清洗以去除多余的杂质。
[0043]请参考图4所示，图4为本发明的感应器单元I的制造方法的封装顶板14的立体示意图。提供一封装顶板14，该封装顶板14上具有多个几何图形的开孔，所述多个开孔分别为用以对应于每一个感应器区域11的信号发射器111及信号检测器112。更详细地说，所述多个开孔可为对应信号发射器111的发射开孔141，以及可为对应信号检测器112的接收开孔142，还有于第二次模制成型制作时可注入胶体的注胶开孔143。在本实施例中，由于每一个感应器区域11的信号发射器111为一个，因此对应于每一个感应器区域11的发射开孔141可为一个。另外，在信号检测器112上由于可为整合式的距离与环境光源感测元件或是距离感测元件，因此对应于每一个感应器区域11的接收开孔142可为一个或两个，且发射开孔141及接收开孔142的较佳几何图形可为圆形，以得到良好的发射及接收信号的功能，然而发射开孔141及接收开孔142的几何图形并不加以限定。在注胶开孔143上较佳的几何图形可为方形，以达到良好的注胶及结合效果，然而注胶开孔143的几何图形并不加以限定，数量上也不加限定。
[0044]其中封装顶板14上的所述多个开孔的形成方式，可通过冲压、激光切割或铸造的方式而成，然而所述多个开孔的形成方式不以上述为限。封装顶板14的材质可为金属或塑料，塑料颜色较佳为深色或黑色，更进一步地说，封装顶板14的材质可使用铝、铁(例如:SUS钢)、环氧树脂(Epoxy)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone, PEEK)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)或可阻挡红外光的压克力(IR blocking acrylic)等，然而封装顶板14的材质不以上述为限。
[0045]请参考图5及图6所示，图5为本发明的感应器单元I的制造方法的封装顶板14设置于所述多个封装结构12上的立体示意图，图6为本发明的感应器单元I的制造方法的进行第二次模制成型制作的立体示意图。进行第二次模制成型制作，将该封装顶板14设置于所述多个封装结构12上并通过射出成型步骤，以形成位于该封装顶板14及该基板10之间的隔离层16，该隔离层16包覆所述多个封装结构12的四周。更详细地说，可先将封装顶板14及基板10置入第二模具(图未示)内，接着将第二模具(图未示)闭合，进行注入胶体的处理，也即为将可形成隔离层16的材料经由第二胶道15注入到基板10与封装顶板14之间，之后使其固化成型为隔离层16，其中该隔离层16的材质可为可隔绝红外光的封装材料，也即隔离层16可视为红外光的阻挡结构(IR barrier)，之后还包括移除第二胶道15。在一具体实施例中，隔离层16通过射出成型步骤将可隔绝红外光的封装材料成型，并且所注入的胶体会进入封装顶板14的注胶开孔143之中，以达成隔离层16与封装顶板14紧密结合的效果。另外，由于封装顶板14上开设有对应该信号发射器111的发射开孔141及对应该信号检测器112的接收开孔142，在射出成型步骤中胶体不会覆盖于信号发射器111及信号检测器112的封装结构12上，并通过发射开孔141及接收开孔142以使信号发射器111与信号检测器112的信号得以发出和接收。另外，隔离层16即为用于隔离每一个感应器单元I的该信号发射器111与该信号检测器112，以避免两元件之间的信号串音干扰(cross-talk)。除此之外，也可通过改变封装顶板14的几何图形设计，以设计出不同形态的感应器单元I。
[0046]请参考图7所示，图7为本发明的感应器单元I的制造方法的进行切晶处理的立体示意图。完成第二次模制成型制作之后，即可进行切晶处理以分割出每一个感应器区域
11。在此步骤中利用薄型锯刀进行切割或是使用激光切割，切割方式是沿着每两个感应器区域11之间所定义的切割道17进行切割，换言之，切割道17是围绕每一个感应器区域11的。进行切割之后即形成单一的感应器区域11，即为本发明的感应器单元I。
[0047]请参考图8至图11所示，图8及图9为本发明的感应器单元I的立体示意图，图10及图11为本发明的感应器单元I的剖面示意图。经由进行上述感应器单元I的制造方法的制作之后，所得到的的感应器单元I的结构包括:一基板10，其上设有一信号发射器111与一信号检测器112，信号发射器111与信号检测器112分别以打线接合等方式电性连接于基板10上。一封装结构12，其设于该基板10上以包覆于该信号发射器111与信号检测器112，且封装结构12可根据信号发射器111及信号检测器112的规格加以选择，信号检测器112如为整合式的距离与环境光源感测元件，该封装材料则为可透光的封装材料，或是信号检测器112如为单一功能的距离感测元件，该封装材料则为可让红外光穿透的封装材料。一隔离层16，其位于该封装顶板14及该基板10之间，该隔离层16包覆所述多个封装结构12的四周。其中该隔离层16的材质可为可隔绝红外光的封装材料，也即隔离层16可视为一种红外光的阻挡结构，以使得信号发射器111与信号检测器112的信号不会产生干扰。一封装顶板14，其上具有多个几何图形的开孔，所述多个开孔可为对应信号发射器111的发射开孔141，以及可为对应信号检测器112的接收开孔142，还有注入胶体的注胶开孔143。另外,基板10的下表面，也即相对于信号发射器111与信号检测器112的一面,还设置有多个连接点18，如导电金属垫等结构，连接点18可电性连接于信号发射器111与信号检测器112，以利传输控制信号及电源。
[0048]综上所述，本发明具有下列多项优点:
[0049]1.本发明在模具制造的成本上较低，以及不需使用组装的设备，因此相较于现有技术可达到节省成本的效果。
[0050]2.通过本发明所制作的感应器单元具有高精度的包覆及信号隔绝结构，使该感应器单元为低串音干扰，并具有较佳的可靠度。
[0051]3.上述两模制成型的结构可稳固结合，换言之，本发明的结构上具有较高的固定形态，而不易产生结构脱落的问题，也更能确保产品的可靠度。
[0052]但是以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。
【权利要求】
1.一种感应器单元的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供一基板，将多个信号发射器及多个信号检测器贴附于该基板上，每一个信号发射器与相对应的信号检测器的组合定义出一感应器区域； 将每一个感应器区域的该信号发射器及该信号检测器经由打线接合的方式与该基板达成电性连接； 进行第一次模制成型制作，以使得多个封装结构成型于该基板上，且每一个封装结构对应于一感应器区域以包覆该信号发射器及该信号检测器； 提供一封装顶板，该封装顶板上具有多个几何图形的开孔，所述多个开孔分别用以对应于每一个感应器区域的该信号发射器及该信号检测器； 进行第二次模制成型制作，将该封装顶板设置于所述多个封装结构上并通过射出成型步骤，形成一位于该封装顶板及该基板之间的隔离层，该隔离层包覆所述多个封装结构的四周；以及 进行切晶处理以分割出每一个感应器区域。
2.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，上述将多个信号发射器及多个信号检测器贴附于该基板上是通过芯片粘着的方法固设于该基板上。
3.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，该信号发射器为发光二极管，该信号检测器为整合式的距离与环境光源感测元件以及距离感测元件之中的其中一种。
4.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，上述打线接合的方式是先通过多条导线分别焊接于所述多个信号发射器及所述多个信号检测器上，再将所述多个导线分别焊接于所对应的感应器区域的基板上，以使其形成电路回路。
5.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，该封装结构的材质为可透光的封装材料及可使红外光穿透的封装材料之中的其中一种。
6.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，该封装顶板上的所述多个开孔为多个发射开孔、多个接收开孔及多个注胶开孔。
7.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，该封装顶板上的所述多个开孔的形成方式，是通过冲压、激光切割或铸造的方式而形成。
8.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，该封装顶板的材质为金属及塑料之中的其中一种。
9.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，该隔离层的材质为可隔绝红外光的封装材料。
10.如权利要求1所述的感应器单元的制造方法，其特征在于，上述进行切晶处理是沿着每两个感应器区域之间所定义的切割道进行切割，切割的方式是使用薄型锯刀进行切割或是使用激光切割。
【文档编号】H01L23/31GK103839840SQ201210478884
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2012年11月22日
【发明者】宋广力, 林生兴, 吴德财 申请人:光宝新加坡有限公司