動作傳感器及其封裝方法
【專利摘要】本發明公開了一種動作傳感器及其封裝方法，所述動作傳感器包含有一基板，該基板包含復數層導線架及復數層陶瓷材料；一光源，設置于該基板上，用來發射一光線；一感測裝置，設置于該基板上，用來接收該光線，以進行動作感測；一蓋板，用來固定并保護該光源及該感測裝置；以及一結合膠，用來將該蓋板貼合于該基板上，該結合膠包含有阻擋該光線的成分；其中，該光線為紅外光、可見光或紫外光。
【專利說明】動作傳感器及其封裝方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種動作傳感器及其封裝方法，尤其涉及一種具有陶瓷封裝架構的動 作傳感器及其封裝方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科技的進步，計算機系統在日常生活中所扮演的角色，已從過去單純的字處 理、程序運算，到今天復雜的影音視訊、電玩娛樂，因而成為現代信息社會中最重要的工具 的一。而擔負起接口控制的輸入設備的技術，也推陳出新的不斷進化。
[0003] 許多計算機系統皆配備有多元化的功能，因此，必須使用各種感測裝置來進行周 邊環境的偵測，以進行相對應的應用。其中，動作傳感器可將用戶的動作轉換成訊號，提供 給具有運算能力的電子裝置運用，以控制如顯示設備上圖形光標或指針的移動、搭配圖形 用戶接口在顯示設備上選取對象及執行控制的功能等，使得用戶可以藉此裝置與計算機系 統進行直接的互動。在此情形下，如何提高動作傳感器的穩定性及導熱性也就成為業界所 努力的目標的一。
【發明內容】
[0004] 因此，本發明的主要目的即在于提供一種具有陶瓷封裝架構的動作傳感器及其封 裝方法，以提高動作傳感器的穩定性及導熱性。
[0005] 本發明揭露一種動作傳感器，包含有一基板，該基板包含復數層導線架及復數層 陶瓷材料；一光源，設置于該基板上，用來發射一光線；一感測裝置，設置于該基板上，用來 接收該光線，以進行動作感測；一蓋板，用來固定并保護該光源及該感測裝置；以及一結合 膠，用來將該蓋板貼合于該基板上，該結合膠包含有阻擋該光線的成分；其中，該光線為紅 外光、可見光或紫外光。
[0006] 本發明另揭露一種用于一動作傳感器的封裝方法，包含有迭合復數層導線架及復 數層陶瓷材料，以產生一基板；將一光源設置于該基板上，該光源用來發射一光線；將一感 測裝置設置于該基板上，該感測裝置用來接收該光線，以進行動作感測；鋪設一結合膠，該 結合膠包含有阻擋該光線的成分；以及鋪設一蓋板，藉由該結合膠貼合于該基板上，用來 保護該光源及該感測裝置；其中，該光線為紅外光、可見光或紫外光。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發明實施例一動作傳感器的剖面示意圖。
[0008] 圖2A至2C分別為動作傳感器的側視圖、上視圖及下視圖。
[0009] 圖3為本發明實施例另一動作傳感器的側視圖。
[0010] 圖4A和4B分別為本發明實施例一動作傳感器的側視圖及下視圖。
[0011] 圖5為本發明實施例復數個動作傳感器的示意圖。
[0012] 圖6為本發明實施例一封裝流程的示意圖。
[0013] 【主要組件符號說明】
[0014] 10 動作傳感器
[0015] 102 基板
[0016] 104 光源
[0017] 106 感測裝置
[0018] 202 蓋板
[0019] 204 結合膠
[0020] 206 接點
[0021] 30 動作傳感器
[0022] 302 基板
[0023] 304 光源
[0024] 306 感測裝置
[0025] 308 蓋板
[0026] 310、312 透鏡
[0027] 314 結合膠
[0028] 316 透光膠
[0029] 40 動作傳感器
[0030] 50 動作傳感器
[0031] 60 封裝流程
[0032] 600 ?612 步驟
【具體實施方式】
[0033] 下面結合優選的實施方式對本發明作進一步說明。
[0034] 陶瓷材質已普遍應用于半導體制程中，例如陶瓷基板或陶瓷封裝，其具有高機械 強度、高絕緣性、耐熱性高、化學穩定性高、電路圖形附著力強等優點，使得陶瓷封裝的高耐 熱性及導熱性已普遍應用于發光二極管（Light Emitting Diode, LED)等制程。在此情形 下，本發明將陶瓷封裝的技術應用于動作傳感器，以提高穩定性及導熱性。
[0035] 請參考圖1，圖1為本發明實施例一動作傳感器10的剖面示意圖。動作傳感器10 包含一基板102、一光源104及一感測裝置106。基板102由復數層導線架及復數層陶瓷材 料所構成。光源104設置于基板102上，可用來發射光線。感測裝置106亦設置于基板102 上，可用來接收光線，以進行動作感測。感測裝置106在圖1中系繪示為芯片，其透過焊線 (Bonding Wire) 101連接至基板102上的接點（Pad) 103,以進行訊號傳送。詳細來說，感 測裝置106主要用來控制整個動作傳感器10的運作，其可能以芯片形式或其它形式設置于 動作傳感器10中，而不限于此。在一實施例中，光源104另透過一驅動裝置來驅動其運作， 同樣地，驅動裝置也可能為芯片形式，并透過焊線連接至基板102上的接點進行訊號傳送。 基板102上所有焊線與接點的材質皆可為金、銅或鋁等導電材料。
[0036] 詳細來說，進行動作感測的運作時，光源104會發送光線，光線經由外界物體反 射，再由感測裝置106接收。根據外界物體的位置和形狀的不同，會取得不同的反射結果， 藉以偵測物體的位移及動作。請參考圖2A至圖2C，圖2A至圖2C分別為動作傳感器10的 側視圖、上視圖及下視圖。如圖2A所示，圖2A以側視角度繪示動作傳感器10的基板102、 光源104及感測裝置106。由側視圖可看出，基板102系由復數層導線架及復數層陶瓷材料 以逐層交錯的方式迭合。在一實施例中，基板102具有N層導線架及N層陶瓷材料，其制作 方式可先鋪設第一層導線架作為基底，其上再鋪設第一層陶瓷材料，接著鋪上第二層導線 架，再鋪上第二層陶瓷材料，并以此類推，最后鋪上第N層導線架，再鋪上第N層陶瓷材料， 接著透過熱壓結合的方式，將每一層材料迭合。
[0037] 請繼續參考圖2A搭配圖2B所示。動作傳感器10使用一蓋板202覆蓋于基板102 上，蓋板202具有固定并保護光源104及感測裝置106的功能，其材質可為陶瓷或陶瓷化 合物。蓋板202包含有二開孔，分別位于光源104及感測裝置106上方，開孔處分別設置一 透鏡，其中，一透鏡提供光源104發射光線的路徑，并保護光源104,而另一透鏡提供感測裝 置106接收反射光的路徑，并保護感測裝置106。
[0038] 值得注意的是，蓋板202系透過一結合膠204貼合并固定于基板102上，而結合膠 204須包含有阻擋光源104所發射的光線與其同波段光的成分。詳細來說，感測裝置106進 行物體感測的運作是透過光線的偵測來完成，因此對于周圍任何光線的變化皆十分敏感。 在此情況下，結合膠204必須阻擋光源104的光線外泄，以避免干擾感測裝置106的感測結 果。在此實施例中，光源104所發射的光線可為任何波段的光線，如紅外光、可見光或紫外 光等，而不限于此。此外，位于開孔處的透鏡可為塑料材質或其它可通過光源104所發射的 光線的材質，透鏡必須藉由可通過光線的透光膠貼合于光源104及感測裝置106上，例如硅 樹脂（Silicone)、環氧化物（Epoxy)或紫外線硬化膠（UV Curable Adhesive)等。
[0039] 請參考圖2C，圖2C繪示動作傳感器10的下視圖。在動作傳感器10下方布滿了對 外的接點206,接點206可連接至外部裝置(如印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB)) 以進行訊號傳送。
[0040] 在一實施例中，透鏡可內嵌于蓋板中，藉由雙料射出成型（Twinshot Injection Molding)的方式制成完整的蓋板，以覆蓋于動作傳感器上。請參考圖3,圖3為本發明實施 例另一動作傳感器30的側視圖。如圖3所示，動作傳感器30包含一基板302、一光源304、 一感測裝置306、一蓋板308及透鏡310、312。如圖3所示，基板302、光源304及感測裝置 306的材質及組成分別與基板102、光源104及感測裝置106類似，于此不再贅述。蓋板308 與透鏡310、312以雙料射出成型的方式鋪設于基板302上。蓋板308的材質可為陶瓷或其 化合物，藉由可阻擋光源304所發射的光線與其同波段光的結合膠314貼合于基板302上。 透鏡310及312的部分則藉由可通過光源304所發射的光線的透光膠316貼合于光源304 及感測裝置306上。
[0041] 值得注意的是，本發明提供一種具有陶瓷封裝架構的動作傳感器及其封裝方法。 本領域技術人員當可據以修飾或變化，而不限于此。舉例來說，動作傳感器的封裝方式可使 用球柵數組（Ball Grid Array,BGA)的封裝技術，或者，可結合芯片尺寸封裝（Chip Scale Package，CSP)技術，以降低封裝面積。另一方面，上述實施例中的透鏡皆使用塑料透鏡貼 合于光源或感測裝置上。在一實施例中，可在感測裝置上使用晶圓級透鏡（Wafer Level Lens)，利用晶圓級制造技術來降低成本并提高生產效率。
[0042] 請參考圖4A及圖4B，圖4A及圖4B分別為本發明實施例一動作傳感器40的側視 圖及下視圖。如圖4A所示，動作傳感器40的架構及組件配置方式與動作傳感器10類似。 動作傳感器40與動作傳感器10的主要差異在于，動作傳感器40中使用晶圓級透鏡402作 為感測裝置接收光線的媒介。此外，如圖4A及圖4B所示，動作傳感器40使用芯片尺寸封 裝技術，并結合球柵數組封裝，以實現更小的封裝面積，圖中404為球柵陳列，圖中406采用 芯片尺寸封裝。
[0043] 在上述實施例中，皆以單顆動作傳感器來描述其架構及封裝方式。一般來說，廠 商在制作動作傳感器的封裝體時，是一層一層地鋪設整片封裝材料，同時生產多個封裝體， 再逐一切割為個別的封裝體。請參考圖5,圖5為本發明實施例復數個動作傳感器的示意 圖。在動作傳感器進行封裝時，先鋪設復數層導線架及復數層陶瓷材料以構成基板，再一一 放入光源及感測裝置，接著注入一層結合膠或固定膠，以進行固定及保護，再蓋上蓋板及透 鏡。在圖5中，每一方格皆為一個封裝體，經由切割而形成個別的動作傳感器50。
[0044] 關于上述動作傳感器的封裝方式可歸納為一封裝流程60,如圖6所示。封裝流程 60包含以下步驟 ：
[0045] 步驟600:開始。
[0046] 步驟602 :迭合復數層導線架及復數層陶瓷材料，以產生一基板。
[0047] 步驟604 :將一光源設置于基板上，光源可用來發射一光線。
[0048] 步驟606 :將一感測裝置設置于基板上，感測裝置可用來接收該光線，以進行動作 感測。
[0049] 步驟608 :鋪設一結合膠，結合膠包含有阻擋該光線的成分。
[0050] 步驟610 :鋪設一蓋板，藉由結合膠貼合于基板上，用來保護光源及感測裝置。
[0051] 步驟612:結束。
[0052] 封裝流程60的詳細運作方式及變化可參考前述，于此不贅述。
[0053] 綜上所述，對于需要高穩定性及導熱性的動作傳感器而言，本發明提供一種具有 陶瓷封裝架構的動作傳感器及其封裝方法。在部分實施例中，另可透過雙料射出成型的方 式來鋪設透鏡及蓋板，同時結合芯片尺寸封裝、球柵數組封裝等架構，進而達成降低封裝面 積及提商生廣效率等優點。
[0054] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1. 一種動作傳感器，包含有： 一基板，包含復數層導線架及復數層陶瓷材料； 一光源，設置于所述基板上，用來發射一光線； 一感測裝置，設置于所述基板上，用來接收該光線，以進行動作感測； 一蓋板，用來固定并保護所述光源及所述感測裝置；以及 一結合膠，用來將所述蓋板貼合于該基板上，所述結合膠包含有阻擋該光線的成分； 其中，所述光線為紅外光、可見光或紫外光。
2. 如權利要求1所述的動作傳感器，其中所述復數層導線架及所述復數層陶瓷材料以 逐層交錯的方式迭合。
3. 如權利要求1所述的動作傳感器，其中該蓋板為一陶瓷化合物，覆蓋于該基板上，該 光源及該感測裝置上方分別形成一開孔，使光線通過。
4. 如權利要求1所述的動作傳感器，其中所述蓋板是透過雙料射出成型的方式覆蓋于 所述基板上。
5. 如權利要求1所述的動作傳感器，其中所述蓋板包含有： 一陶瓷化合物，覆蓋于該基板上； 一第一透鏡，覆蓋于所述光源上，用來保護所述光源，并使光線通過；以及 一第二透鏡，覆蓋于所述感測裝置上，用來保護所述感測裝置，并使光線通過。
6. 如權利要求5所述的動作傳感器，其中所述第一透鏡為一塑料透鏡。
7. 如權利要求5所述的動作傳感器，其中所述第二透鏡為一塑料透鏡或一晶圓級透 鏡。
8. 如權利要求5所述的動作傳感器，其中所述第一透鏡及所述第二透鏡分別透過一硅 樹脂、一環氧化物或一紫外線硬化膠貼合于該光源上。
9. 如權利要求1所述的動作傳感器，另包含一驅動裝置，用來驅動所述光源的運作。
10. 如權利要求1所述的動作傳感器，其中所述感測裝置實現于一芯片上，所述芯片并 藉由一芯片尺寸封裝的方式設置于所述基板上。
11. 一種用于一動作傳感器的封裝方法，包含有： 迭合復數層導線架及復數層陶瓷材料，以產生一基板； 將一光源設置于所述基板上，所述光源用來發射一光線； 將一感測裝置設置于所述基板上，所述感測裝置用來接收該光線，以進行動作感測； 鋪設一結合膠，所述結合膠包含有阻擋該光線的成分；以及 鋪設一蓋板，藉由所述結合膠貼合于該基板上，用來保護所述光源及所述感測裝置； 其中，所述光線為紅外光、可見光或紫外光。
12. 如權利要求11所述的封裝方法，其中迭合所述復數層導線架及所述復數層陶瓷材 料，以產生該基板的步驟是以逐層交錯的方式進行迭合。
13. 如權利要求11所述的封裝方法，其中鋪設該蓋板，藉由所述結合膠貼合于該基板 上，用來保護所述光源及所述感測裝置的步驟包含有： 覆蓋一陶瓷化合物于所述基板上作為所述蓋板，并在所述光源及所述感測裝置上方分 別形成一開孔，使光線通過。
14. 如權利要求11所述的封裝方法，其中所述蓋板是透過雙料射出成型的方式覆蓋于 所述基板上。
15. 如權利要求11所述的封裝方法，其中鋪設所述蓋板，藉由所述結合膠貼合于所述 基板上，用來保護所述光源及所述感測裝置的步驟包含有： 鋪設一陶瓷化合物以覆蓋于所述基板上； 鋪設一第一透鏡以覆蓋于所述光源上，用來保護該光源，并使光線通過；以及 鋪設一第二透鏡以覆蓋于所述感測裝置上，用來保護所述感測裝置，并使光線通過。
16. 如權利要求15所述的封裝方法，其中所述第一透鏡為一塑料透鏡。
17. 如權利要求15所述的封裝方法，其中所述第二透鏡為一塑料透鏡或一晶圓級透鏡 (Wafer Level Lens)。
18. 如權利要求15所述的封裝方法，其中所述第一透鏡及所述第二透鏡分別透過一硅 樹脂、一環氧化物或一紫外線硬化膠貼合于該光源上。
19. 如權利要求11所述的封裝方法，另包含驅動所述光源的運作。
20. 如權利要求11所述的封裝方法，其中所述感測裝置實現于一芯片上，所述芯片并 藉由一芯片尺寸封裝的方式設置于所述基板上。
【文檔編號】H01L25/16GK104122990SQ201310727571
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年4月29日
【發明者】謝明勛 申請人:敦南科技股份有限公司