本发明涉及一种感测器，尤其涉及一种力量感测器。
背景技术：
微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem,mems)技术是一种以微小化机电整合结构为出发点的设计。目前常见的微机电技术主要应用于微感测器(microsensors)、微制动器(microactuators)与微结构(microstructures)元件等三大领域，其中微感测器可将外界环境变化(如力量、压力、声音、速度等)转换成电信号(例如电压或电流等)，而实现环境感测功能，如力量感测、压力感测、声音感测、加速度感测等。由于微感测器可利用半导体制程技术制造且可与积体电路整合，因此具有较佳的竞争力。是以，微机电感测器以及应用微机电感测器的感测装置实为微机电系统的发展趋势。
以微机电力量感测器而言，其感测元件用以感测实体所施加的按压力，若感测元件被暴露出并直接承受按压力，则感测元件容易耗损。若为了解决上述问题而增设用以覆盖感测元件并承受按压力的盖体，则会增加感测器的整体厚度及制造成本。因此，如何在不增加感测器的整体厚度及制造成本的情况下，对力量感测器的感测元件进行保护并维持其感测性能，为微机电力量感测领域的重要议题。
技术实现要素：
本发明提供一种力量感测器，可在不增加力量感测器的整体厚度及制造成本的情况下，对力量感测器的感测元件进行保护并维持其感测性能。
本发明的力量感测器包括感测元件及电路板。感测元件具有相对的顶面及底面且具有感测部，其中感测部位于顶面。电路板配置于顶面上且电性连接于感测元件，其中感测部适于通过从电路板往顶面传递的外力而产生感测信号。
在本发明的一实施例中，上述的电路板包括周缘部及中央部，中央部被周缘部围绕且对位于感测部，感测元件支撑周缘部，感测部适于通过从中央部往顶面传递的外力而产生感测信号。
在本发明的一实施例中，上述的力量感测器还包括多个导电凸块，这些导电凸块配置于顶面与电路板之间，感测元件通过这些导电凸块支撑电路板，且通过这些导电凸块而电性连接电路板。
在本发明的一实施例中，上述的力量感测器还包括胶体，其中胶体覆盖至少部分感测元件。
在本发明的一实施例中，上述的胶体填充于顶面与电路板之间，外力适于通过胶体而传递至感测部。
在本发明的一实施例中，上述的胶体包括第一胶材及第二胶材，第一胶材对位于感测部，第二胶材围绕第一胶材。
在本发明的一实施例中，上述的胶体包括第三胶材，第三胶材从电路板往底面延伸而包覆感测元件。
在本发明的一实施例中，上述的电路板具有开口，开口对位于感测部，至少部分胶体位于开口内且适于接受外力。
在本发明的一实施例中，上述的胶体从开口突伸出。
在本发明的一实施例中，上述的电路板适于接受外力。
在本发明的一实施例中，上述的力量感测器还包括按压件，按压件配置于电路板上且对位于感测部，按压件适于接受外力。
在本发明的一实施例中，上述的力量感测器还包括信号处理单元，信号处理单元配置于电路板且电性连接于电路板。
在本发明的一实施例中，上述的电路板是硬性电路板或软性电路板。
基于上述，本发明的力量感测器将既有的电路板配置于感测元件的顶面上，使感测元件的感测部被电路板遮蔽。从而，电路板除了用以发挥其电性功能，还可做为覆盖感测元件并承受按压力的结构体。据此，不需为了保护感测元件而在感测元件上方额外增设盖体，以在不增加力量感测器的整体厚度及制造成本的情况下，对力量感测器的感测元件进行保护并维持其感测性能。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的力量感测器的剖面图；
图2是图1的电路板的俯视图；
图3是图1的感测元件及导电凸块的俯视图；
图4是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图；
图5是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图；
图6是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图；
图7是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图；
图8是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图；
图9是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图；
图10是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图；
图11a至图11c是本发明一实施例的力量感测器的制造流程图。
附图标记说明：
100、200、300、400、500、600、700、800：力量感测器
110、210、310、410、510、610、710、810：感测元件
110a、210a、310a、410a、510a、610a、710a、810a：顶面
110b、210b、310b、410b、510b、610b、710b、810b：底面
112、212、312、412、512、612、712、812：感测部
120、220、320、420、520、620、720、820：电路板
122：周缘部
124：中央部
130、230、330、430、530、630、730、830：导电凸块
240、340、440、540、640、740、840：胶体
342、442、742：第一胶材
344、444、744：第二胶材
446、746：第三胶材
550：按压件
620a、720a：开口
860：信号处理单元
具体实施方式
图1是本发明一实施例的力量感测器的剖面图。请参考图1，本实施例的力量感测器100例如是微机电力量感测器且包括感测元件110及电路板120。感测元件110具有相对的顶面110a及底面110b且具有感测部112，感测部112位于顶面110a。感测元件110可为压阻式感测元件(piezoresistivesensingelement)、电容式感测元件(capacitivesensingelement)或其他适当种类的感测元件，本发明不对此加以限制。电路板120配置于感测元件110的顶面110a上且电性连接于感测元件110a。感测元件110的感测部112适于通过从电路板120往感测元件110的顶面110a传递的外力而产生感测信号。力量感测器100可应用于具有触控功能的装置，用以藉其力量感测功能来判断使用者的触控力道。然本发明不以此为限，力量感测器100可应用于其他种类的装置。此外，电路板120可为硬性电路板或软性电路板，本发明也不对此加以限制。
在上述配置方式之下，力量感测器100将既有的电路板120配置于感测元件110的顶面110a上，使感测元件110的感测部112被电路板120遮蔽。从而，电路板120除了用以发挥其电性功能，还可做为覆盖感测元件110并承受按压力的结构体。据此，不需为了保护感测元件110而在感测元件110上方额外增设盖体，以在不增加力量感测器100的整体厚度及制造成本的情况下，对力量感测器100的感测元件110进行保护并维持其感测性能。
以下更详细说明本实施例的力量感测器100的具体结构。图2是图1的电路板的俯视图。图3是图1的感测元件及导电凸块的俯视图。本实施例的电路板120如图1及图2所示包括周缘部122及中央部124，中央部124被周缘部122围绕且对位于图1及图3所示的感测部112。力量感测器100还包括多个导电凸块130，这些导电凸块130配置于感测元件110的顶面110a与电路板120之间。感测元件110通过这些导电凸块130支撑电路板120的周缘部122，且通过这些导电凸块130而电性连接电路板120，使所述感测信号能够从感测元件110传递至电路板120。电路板120的中央部124适于接受外力，感测元件110的感测部112适于通过从电路板120的中央部124往感测元件110的顶面110a传递的外力而产生所述感测信号。
图4是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图。在图4所示的力量感测器200中，感测元件210、顶面210a、底面210b、感测部212、电路板220、导电凸块230的配置与作用方式类似图1的感测元件110、顶面110a、底面110b、感测部112、电路板120、导电凸块130的配置与作用方式，于此不再赘述。力量感测器200与力量感测器100的不同处在于，力量感测器200还包括胶体240，胶体240覆盖部分感测元件210。详细而言，胶体240填充于感测元件210的顶面210a与电路板220之间，外力适于依序通过电路板220及胶体240而传递至感测元件210的感测部212。胶体240可为热固化胶、光固化胶或其他适当种类的胶材固化而成，本发明不对此加以限制。
图5是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图。在图5所示的力量感测器300中，感测元件310、顶面310a、底面310b、感测部312、电路板320、导电凸块330、胶体340的配置与作用方式类似图4的感测元件210、顶面210a、底面210b、感测部212、电路板220、导电凸块230、胶体240的配置与作用方式，于此不再赘述。力量感测器300与力量感测器200的不同处在于，胶体340包括第一胶材342及第二胶材344，第一胶材342对位于感测元件310的感测部312，第二胶材344围绕第一胶材342。其中，第二胶材344的硬度例如大于第一胶材342的硬度，从而第一胶材342较为柔软而具有较佳的弹性变形能力，以有效地将外力传递至感测元件310的感测部312。此外，具有较大硬度的第二胶材344可稳固地包覆导电凸块330。在其他实施例中，第二胶材344的硬度可不大于第一胶材342的硬度，本发明不对此加以限制。第一胶材342及第二胶材344可为热固化胶、光固化胶或其他适当种类的胶材固化而成，本发明不对此加以限制。
图6是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图。在图6所示的力量感测器400中，感测元件410、顶面410a、底面410b、感测部412、电路板420、导电凸块430、胶体440、第一胶材442、第二胶材444的配置与作用方式类似图5的感测元件310、顶面310a、底面310b、感测部312、电路板320、导电凸块330、胶体340、第一胶材342、第二胶材344的配置与作用方式，于此不再赘述。力量感测器400与力量感测器300的不同处在于，胶体440还包括第三胶材446，第三胶材446从电路板440往感测元件410的底面410b延伸而包覆感测元件410，以达到保护感测元件410的效果。第三胶材446可为热固化胶、光固化胶或其他适当种类的胶材固化而成，本发明不对此加以限制。
图7是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图。在图7所示的力量感测器500中，感测元件510、顶面510a、底面510b、感测部512、电路板520、导电凸块530、胶体540的配置与作用方式类似图4的感测元件210、顶面210a、底面210b、感测部212、电路板220、导电凸块230、胶体240的配置与作用方式，于此不再赘述。力量感测器500与力量感测器200的不同处在于，力量感测器100还包括按压件550，按压件550配置于电路板520上且对位于感测元件510的感测部512，按压件550适于接受外力并将外力通过电路板520及胶体540传递至感测元件510的感测部512。
图8是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图。在图8所示的力量感测器600中，感测元件610、顶面610a、底面610b、感测部612、电路板620、导电凸块630、胶体640的配置与作用方式类似图4的感测元件210、顶面210a、底面210b、感测部212、电路板220、导电凸块230、胶体240的配置与作用方式，于此不再赘述。力量感测器600与力量感测器200的不同处在于，电路板620具有开口620a，开口620a对位于感测元件610的感测部612，部分胶体640位于电路板620的开口620a内并从开口620a突伸出。从开口620a突伸出的胶体640适于接受外力，使此外力从电路板620的开口620a处往感测元件610的顶面610a传递而到达感测部612。
图9是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图。在图9所示的力量感测器700中，感测元件710、顶面710a、底面710b、感测部712、电路板720、导电凸块730、胶体740、第一胶材742、第二胶材744的配置与作用方式类似图5的感测元件310、顶面310a、底面310b、感测部312、电路板320、导电凸块330、胶体340、第一胶材342、第二胶材344的配置与作用方式，于此不再赘述。力量感测器700与力量感测器300的不同处在于，电路板720具有开口720a，开口720a对位于感测元件710的感测部712，部分胶体740(显示为部分第一胶材742)位于电路板720的开口720a内并从开口720a突伸出。从开口720a突伸出的胶体740适于接受外力，使此外力从电路板720的开口720a处往感测元件710的顶面710a传递而到达感测部712。
图10是本发明另一实施例的力量感测器的剖面图。在图10所示的力量感测器800中，感测元件810、顶面810a、底面810b、感测部812、电路板820、导电凸块830、胶体840的配置与作用方式类似图4的感测元件210、顶面210a、底面210b、感测部212、电路板220、导电凸块230、胶体240的配置与作用方式，于此不再赘述。力量感测器800与力量感测器200的不同处在于，力量感测器800还包括信号处理单元860，信号处理单元860配置于电路板820且电性连接于电路板820。其中，部分导电凸块830配置于电路板820与信号处理单元860之间以使信号处理单元860电性连接于电路板820，部分胶体840也配置于电路板820与信号处理单元860之间以包覆所述导电凸块830。来自感测元件810的感测部812的感测信号可经由电路板820传递至处理单元860，并在处理单元860进行转换或过滤噪音等处理。
以下以图9的力量感测器700为例，通过附图举例说明本发明的力量感测器的制造流程。图11a至图11c是本发明一实施例的力量感测器的制造流程图。首先，如图11a所示提供具有开口720a的电路板720，并在电路板720的下侧形成导电凸块730。接着，如图11b所示将具有感测部712的感测元件710连接至导电凸块730。然后，将包含第一胶材742及第二胶材744的胶体740形成于电路板720与感测元件710之间，而使其成为图9所示的力量感测器700。此外，还可如图11c所示形成包覆感测元件710的第三胶材746。
综上所述，本发明的力量感测器将既有的电路板配置于感测元件的顶面上，使感测元件的感测部被电路板遮蔽。从而，电路板除了用以发挥其电性功能，还可做为覆盖感测元件并承受按压力的结构体。据此，不需为了保护感测元件而在感测元件上方额外增设盖体，以在不增加力量感测器的整体厚度及制造成本的情况下，对力量感测器的感测元件进行保护并维持其感测性能。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。