TW202211487A - 電容感測器及電容感測器之製造方法 - Google Patents

電容感測器及電容感測器之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明之電容感測器係具備有感測器電極、第一電極焊墊、基板及第二電極焊墊。感測器電極係輸出對應於與檢測對象物之間的靜電電容之信號。第一電極焊墊係與感測器電極連接。基板具有基板表面部及段差部。於基板表面部安裝有感測器電極及第一電極焊墊。段差部係形成在相對於基板之基板表面部而較低之位置。第二電極焊墊係安裝於段差部，且與外部配線連接。

Description

電容感測器及電容感測器之製造方法
本發明係關於一種電容感測器及電容感測器之製造方法。
於日本專利特開2001-168133號公報等中揭示之電容感測器，係根據信號而對檢測對象物之各種狀態進行檢測之感測器，其中，該信號係與使感測器電極接近檢測對象物時之檢測對象物與感測器電極之間的靜電電容對應之信號。此種電容感測器係例如可使用於判定形成在電路基板上之導電圖案是否良好。
電容感測器之感度在原理上係隨著與檢測對象物之距離越近而增大。因此，希望電容感測器係以能盡可能地接近檢測對象物之方式，並且以即使與檢測對象物接觸也不會破損之方式構成。
實施形態之目的在於提供一種電容感測器及其之製造方法，其可更加靠近檢測對象物，並且能減少破損之可能性。
第一態樣之電容感測器係具備有感測器電極、第一電極焊墊、基板及第二電極焊墊。感測器電極係輸出對應於與檢測對象物之間的靜電電容之信號。第一電極焊墊係與感測器電極連接。基板具有基板表面部及段差部。於基板表面部安裝有感測器電極及第一電極焊墊。段差部係形成在相對於基板之基板表面部而較低之位置。第二電極焊墊係安裝於段差部，且與外部配線連接。
第二態樣之電容感測器之製造方法係具備以下之過程：對具有基板表面部之基板的端部區域進行蝕刻而形成段差部，其中，該基板表面部安裝有感測器電極、及與感測器電極連接之第一電極焊墊，該感測器電極係輸出對應於與檢測對象物之間的靜電電容之信號；自第一電極焊墊到段差部形成配線；及於段差部形成與配線及外部配線連接之第二電極焊墊。
以下，參照圖式對實施形態進行說明。圖1為顯示一實施形態之電容感測器之圖。電容感測器1係以與檢測對象物3接近，且輸出對應於與檢測對象物3之間的靜電電容之信號之方式構成之感測器。電容感測器1係與控制電路2連接。控制電路2係輸入用以驅動電容感測器1的信號，並接收來自電容感測器1之信號而進行必要之處理。例如，當檢測對象物3為電路基板時，控制電路2自靜電電容之信號中檢測電路基板中之不良部位。
圖2A為顯示電容感測器1之一例之構成之前視圖。圖2B為顯示電容感測器1之一例之構成之剖視圖。
如圖2A所示，電容感測器1具備有基板11、感測器電極12、第一電極焊墊13a、13b、配線14a、14b及第二電極焊墊15a、15b。
基板11係安裝有電容感測器1之各電路等之基板。基板11也可為例如矽基板。於實施形態中，基板11具有基板表面部11a、及段差部11b。基板表面部11a係於基板11中與檢測對象物3最接近之面。於基板表面部11a安裝有感測器電極12、及第一電極焊墊13a、13b。段差部11b係形成於基板11之段差的部分。於段差部11b形成有第二電極焊墊15a、15b。亦即，藉由存在段差部11b，第二電極焊墊15a、15b係形成於較感測器電極12及第一電極焊墊13a、13b更低之位置。
感測器電極12係用以檢測靜電電容之電極。感測器電極12係以輸出對應於與檢測對象物3之間的靜電電容之信號之方式構成。例如，當檢測對象物3為電路基板時，對該電路基板施加檢查用之信號。若感測器電極12於此狀態下靠近檢測對象物3即電路基板，則於感測器電極12與檢測對象物3之間形成有電容，感測器電極12係輸出對應於與檢測對象物3之間的靜電電容之信號。
在此，感測器電極12可由一個感測器電極構成，也可由線狀或區域狀之複數個感測器電極構成。例如，圖2A中，感測器電極12係由以虛線作為邊界而於左右方向被分割之2個感測器電極12a、12b構成。每個感測器電極12a、12b係相互保持某程度之間隔而配置，輸出對應於與對向之檢測對象物3之間的靜電電容之信號。
第一電極焊墊13a係設在與感測器電極12相同之層，例如感測器電極12之右側。第一電極焊墊13a係連接於右側之感測器電極12a，並且經由配線14a而與第二電極焊墊15a連接。此外，第一電極焊墊13b係設在與感測器電極12相同之層，例如感測器電極12之左側。第一電極焊墊13b係連接於左側之感測器電極12b，並且經由配線14b而與第二電極焊墊15b連接。
在此，第一電極焊墊係設置與感測器電極相同之數量。例如，當感測器電極12係由2個感測器電極構成時，第一電極焊墊係由第一電極焊墊13a、13b之2個第一電極焊墊構成。感測器電極之數量也可為一個，於該情況下，第一電極焊墊也為一個。
配線14a係連接第一電極焊墊13a與第二電極焊墊15a之配線。配線14b係連接第一電極焊墊13b與第二電極焊墊15b之配線。如圖2B所示，配線14a係沿段差部11b右側之壁面形成。同樣地，如圖2B所示，配線14b係沿段差部11b左側之壁面形成。
第二電極焊墊15a係設於右側之段差部11b，且經由配線14a而與第一電極焊墊13a連接。此外，如圖2B所示，於第二電極焊墊15a，經由凸塊16a而覆晶安裝有設置有外部配線17a之可撓性印刷基板(FPC)18a。第二電極焊墊15b係設於左側之段差部11b，且經由配線14b而與第一電極焊墊13b連接。此外，如圖2B所示，於第二電極焊墊15b，經由凸塊16b而覆晶安裝有形成有外部配線17b之可撓性印刷基板(FPC)18b。外部配線17a及17b連接於控制電路2。
此外，如圖2B所示，也可於基板11之基板表面部11a及段差部11b形成例如由聚醯亞胺(PI)構成之鈍化膜19而作為保護膜。鈍化膜19也可由複數之膜構成。鈍化膜19係假定於電容感測器1與檢測對象物3接觸之情況下，仍可以基板表面部11a不直接接觸於檢測對象物3之方式保護，並且以汙染物等不會附著於基板表面部11a之方式保護之保護膜。藉由鈍化膜19，可保護設於基板表面部11a之感測器電極12及第一電極焊墊13a、13b。進而，基板11也可藉由黏著劑21而黏著於例如安裝有電容感測器1之控制電路等之印刷電路基板(PCB)20上。鈍化膜19盡可能形成為越薄則越佳。鈍化膜19之膜厚d2例如也可為5μm。
在此，由於電容感測器1係靠近檢查對象物而使用，因此需要安裝於段差部11b之各種零件之合計高度不超出鈍化膜19之高度。另一方面，伴隨著將段差部11b之深度加深，安裝難度也相應地增高，且還需花費成本。相反地，於使段差部11b之深度變淺之情況下，安裝難度也會變高。因此，較佳為，段差部11b之深度係經考慮安裝難度後而設定為適宜之值。
尤其是，於覆晶安裝有FPC之構造之情況下，將FPC 18a、18b之厚度、凸塊16a、16b之厚度、第二電極焊墊15a、15b之厚度也考慮在內，而設定段差部11b之深度。例如，當鈍化膜19之厚度d2為5μm時，段差部11b之深度d1係於考慮安裝難度、各零件之厚度等之後而被設定為例如100μm。
其次，對實施形態之電容感測器1之製造方法進行說明。圖3A至圖3N為說明電容感測器1之製造方法之步驟圖。
如圖3A所示以下說明之製造方法，係自於基板11即矽基板101上形成有感測器電極102、第一電極焊墊103之狀態開始。於矽基板101之除了第一電極焊墊103以外之部分形成有鈍化膜104。在此，感測器電極102與第一電極焊墊103係以能於矽基板101之端部設置用以形成段差部11b之段差形成區域101a之方式形成。
此外，於圖3A至圖3N中，僅顯示圖2所示之基板11之右側部分之製造方法。圖2所示之基板11之左側部分，也可由與以下說明之右側部分相同之製造方法進行製造。
感測器電極102及第一電極焊墊103朝矽基板101之形成係可以任意之方法進行。此外，鈍化膜104係例如為各種之氧化膜、氮化膜，例如藉由CVD(chemical vapor deposition，化學氣相沉積)形成。
首先，如圖3B所示，進行鈍化膜104之蝕刻。因此，於矽基板101，以僅露出段差形成區域101a之方式塗佈光阻105。然後，如圖3C所示，對矽基板101上之段差形成區域101a之部分的鈍化膜104進行蝕刻。然後，如圖3D所示，除去光阻105。如此，於矽基板101上形成作為段差部11b之段差部106。接著，如圖3E所示，於被蝕刻之部分藉由例如CVD而形成鈍化膜107。
接著，如圖3F所示，於感測器電極102上形成作為鈍化膜之PI膜108。接著，如圖3G所示，對第一電極焊墊103上之鈍化膜107進行蝕刻。
接著，如圖3H所示，於絕緣性之鈍化膜107上，藉由例如濺鍍而形成金屬之電鍍晶種層110，該電鍍晶種層110係用以形成金屬之配線14a。接著，如圖3I所示，為了形成配線14a，於第一電極焊墊103之周邊部分之電鍍晶種層110上塗佈光阻111。然後，藉由對第一電極焊墊103之周邊部分之電鍍晶種層110進行之光微影，將電鍍晶種層110加工成配線14a之形狀。接著，如圖3J所示，進行用以形成配線14a之金屬電鍍。圖3J所示之配線112即為配線14a。
接著，如圖3K所示，除去光阻111及電鍍晶種層110。接著，如圖3L所示，於除了段差部106以外之部分層積有作為鈍化膜之PI膜113。
接著，如圖3M所示，於矽基板101之背面形成背墊金屬114。接著，如圖3N所示，於段差部106之部分，藉由例如閃鍍(flash plating)而形成第二電極焊墊115。閃鍍係於短時間內進行之膜厚薄之電鍍。
如以上說明，於本實施形態之電容感測器中，於基板表面部形成有感測器電極、及連接於感測器電極之第一電極焊墊，且於較基板表面部更低之段差部形成有連接於第一電極焊墊及外部配線之第二電極焊墊。藉此，第二電極焊墊與外部配線之間之配線可設於較基板表面部更低之位置。因此，可使電容感測器之基板表面部即感測器電極充分靠近檢測對象物。因此，可提高電容感測器之感度。此外，即使電容感測器之基板表面部接觸於檢測對象物，FPC等也不會與檢測對象物接觸。因此，不會有FPC等受到來自檢測對象物之應力而破損之情況。
此外，第一電極焊墊與第二電極焊墊之間的配線係以沿段差部之壁面之方式形成。因此，可提高第一電極焊墊與第二電極焊墊之間的配線之強度。因此，可提高電容感測器之可靠性。
此外，於實施形態中，只要於矽基板上形成段差部即可。因此，不需要TSV(Through Silicon Via，矽穿孔)之類的加工。於TSV之情況下，由於需要在矽基板之內部形成貫通電極，因此矽基板較薄為佳。與此相對，於本實施形態中，不需要使用薄矽基板。藉由使用厚矽基板，可確保電容感測器之強度。因此，可提高朝檢測對象物接觸時之可靠性。此外，TSV比較需要成本，與此相對，於本實施形態中，只要以蝕刻等形成段差部即可，因此可以較低之成本製造電容感測器。
[變形例] 其次，對實施形態之變形例進行說明。於實施形態中，於第二電極焊墊，經由凸塊而覆晶安裝有設置有外部配線之FPC。外部配線之安裝方法，不限於覆晶安裝。例如，如圖4所示，第二電極焊墊15a、15b也可藉由使用金屬線22a、22b之引線搭接來連接於外部電極23a、23b。於該情況下，亦可為，外部電極23a、23b係經由通孔24a、24b而連接於形成在PCB 20之背面之外部配線25a、25b。
於圖4之情況下，金屬線22a、22b具有某程度之彎曲。為了確保金屬線22a、22b之強度，金屬線22a、22b也可藉由樹脂26等進行封膠。
在此，於藉由諸如變形例般之引線搭接來安裝電極之構造之情況下，還可將金屬線22a、22b之迴路高度、封膠厚度與上述之段差部11b之安裝難度一併考慮在內，設定段差部11b之深度。於目前之安裝技術中，將金屬線22a、22b之迴路高度設為低於50μm存在困難。因此，段差部11b之深度d1只要為與上述相同之例如100μm，即使迴路高度為50μm，安裝於段差部11b之各種零件之合計高度也不會超過鈍化膜19之高度。
本發明不限於上述實施形態，於實施階段中可於不超出其實質內容之範圍內進行各種變形。此外，各實施形態也可適宜組合實施，該情況下可獲得組合功效。進而，上述實施形態內包含有各種之發明，且藉由自揭示之複數個構成要件中選擇之組合，而可選取各種之發明。例如，於即使自實施形態所示之全部構成要件中刪除數個構成要件，而仍可解決問題且仍可獲得功效之情況下，可選取刪除了該構成要件之構成作為發明。
1:電容感測器 2:控制電路 3:檢測對象物 11:基板 11a:基板表面部 11b:段差部 12、12a、12b:感測器電極 13a、13b:第一電極焊墊 14a、14b:配線 15a、15b:第二電極焊墊 16a、16b:凸塊 17a、17b:外部配線 18a、18b:可撓性印刷基板(FPC) 19:鈍化膜 20:印刷電路基板(PCB) 21:黏著劑 22a、22b:金屬線 23a、23b:外部電極 24a、24b:通孔 25a、25b:外部配線 26:樹脂 101:矽基板 101a:段差形成區域 102:感測器電極 103:第一電極焊墊 104:鈍化膜 105:光阻 106:段差部 107:鈍化膜 108:PI膜 110:電鍍晶種層 111:光阻 112:配線 113:PI膜 114:背墊金屬 115:第二電極焊墊 d1:(段差部之)深度 d2:(鈍化膜之)膜厚(厚度)
圖1為顯示一實施形態之電容感測器之圖。 圖2A為顯示電容感測器之一例之構成之前視圖。 圖2B為顯示電容感測器之一例之構成之剖視圖。 圖3A為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3B為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3C為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3D為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3E為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3F為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3G為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3H為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3I為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3J為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3K為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3L為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3M為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖3N為說明電容感測器之製造方法之步驟圖。 圖4為顯示變形例之電容感測器之一例之構成之剖視圖。
11a:基板表面部
11b:段差部
12:感測器電極
13a:第一電極焊墊
14a、14b:配線
15a、15b:第二電極焊墊
16a、16b:凸塊
17a、17b:外部配線
18a、18b:可撓性印刷基板(FPC)
19:鈍化膜
20:印刷電路基板(PCB)
21:黏著劑
d1:(段差部之)深度
d2:(鈍化膜之)膜厚(厚度)

Claims (6)

  1. 一種電容感測器，其具備有： 感測器電極，其輸出對應於與檢測對象物之間的靜電電容之信號； 第一電極焊墊，其與上述感測器電極連接； 基板，其係具有基板表面部及段差部者，於上述基板表面部安裝有上述感測器電極及第一電極焊墊，上述段差部係形成在相對於上述基板表面部而較低之位置；及 第二電極焊墊，其安裝於上述段差部，而與外部配線連接。
  2. 如請求項1之電容感測器，其中，連接上述第一電極焊墊與上述第二電極焊墊之配線係以沿上述段差部之方式形成。
  3. 如請求項1之電容感測器，其中，於上述第二電極焊墊，覆晶安裝有上述外部配線。
  4. 如請求項1之電容感測器，其中，於上述第二電極焊墊，經由金屬線而接合有上述外部配線。
  5. 如請求項4之電容感測器，其中，上述金屬線之周圍係被封膠。
  6. 一種電容感測器之製造方法，其具備有以下之過程： 對具有基板表面部之基板的端部區域進行蝕刻而形成段差部，其中，該基板表面部安裝有感測器電極、及與上述感測器電極連接之第一電極焊墊，該感測器電極係輸出對應於與檢測對象物之間的靜電電容之信號； 自上述第一電極焊墊到上述段差部形成配線；及 於上述段差部形成與上述配線及外部配線連接之第二電極焊墊。
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