專利名稱：具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微結(jié)構(gòu)及其形成方法，尤其涉及一種利用軟性電路板所制造出的
微感測(cè)器結(jié)構(gòu)或微致動(dòng)器結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS， Micro-Electro-Mechanical System)包含致動(dòng)器或 感測(cè)器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)基本上都不脫離一利用體型微加工技術(shù)(Bulkmicro-machining)及 面型微力口工技術(shù)(Surface micro-machining)形成的懸浮結(jié)構(gòu)(floating or suspended structure)。 在微機(jī)電技術(shù)發(fā)展中，感測(cè)器的應(yīng)用包含了例如壓力感測(cè)、慣性感測(cè)、流量感測(cè)、 熱紅外線感測(cè)或者化學(xué)感測(cè)器及生物感測(cè)器等等，利用致動(dòng)器可以作各種不同的應(yīng)用，例 如在光學(xué)主被動(dòng)元件上，例如鏡面相位調(diào)制器、光開關(guān)、光衰減器、光調(diào)頻濾波器、光調(diào)頻雷 射以及光掃描鏡面等等。已知的致動(dòng)原理大體上可以分為靜電、電磁、熱及壓電等方式。
已知的微結(jié)構(gòu)材料及制造流程，大都利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體制造方式完成諸如薄膜沉 積、曝光刻蝕等等，最后再利用濕式或干式刻蝕完成最后的微懸浮結(jié)構(gòu)，其特色為在完整的 晶片(wafer)制作完成所有元件。 上述這種半導(dǎo)體制造方式，最大的缺點(diǎn)在于，形成微結(jié)構(gòu)過程的濕式或干式刻蝕 犧牲層的過程，容易造成產(chǎn)出良品率問題，例如濕式刻蝕會(huì)使得微結(jié)構(gòu)因液體表面張力問 題容易與底部基板粘附在一起，即所謂的粘附效應(yīng)(sticking effect)。再者，當(dāng)要將晶片 (wafer)切割成單一晶粒(die)時(shí)，傳統(tǒng)的鉆石刀會(huì)沖水切割，水的沖力會(huì)破壞微結(jié)構(gòu)及同 樣產(chǎn)生粘附(sticking)問題。 在封裝過程中，傳統(tǒng)的真空吸附方式將晶粒取下，也會(huì)造成結(jié)構(gòu)破壞。 最后，利用半導(dǎo)體流程制作的材料多數(shù)為介電材料，制作流程為高溫流程，導(dǎo)致了
熱殘余應(yīng)力，會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形并加重微結(jié)構(gòu)的良品率問題。 為此，解決上述問題為本發(fā)明的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述微結(jié)構(gòu)的良品率問題，本發(fā)明提供一種具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其包
含一基板、至少一支撐結(jié)構(gòu)及一軟性電路板。支撐結(jié)構(gòu)位于基板上。軟性電路板位于支撐
結(jié)構(gòu)上并連接至支撐結(jié)構(gòu)。軟性電路板、基板及支撐結(jié)構(gòu)之間形成有一間隙。 本發(fā)明還提供一種具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的制造方法，包含以下步驟在一基板
上形成至少一支撐結(jié)構(gòu)；及在至少一支撐結(jié)構(gòu)上安裝一軟性電路板，并使軟性電路板連接
至至少一支撐結(jié)構(gòu)。軟性電路板、基板及至少一支撐結(jié)構(gòu)之間形成有一間隙。 本發(fā)明通過軟性電路板來簡化制造工藝，提升產(chǎn)品的良品率及競爭力。 為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳
細(xì)說明。


圖1顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的制造方法的示意圖。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
圖4顯示沿著圖3中線4-4的剖面示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)
SI:電信號(hào)S2:致動(dòng)信號(hào)10:基板12:應(yīng)用電路20:支撐結(jié)構(gòu)30:軟性電路板32:高分子材料層34:金屬線路36:主體部分38:開口部40:間隙
具體實(shí)施例方式
如圖1與圖2所示，本實(shí)施例的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)可以當(dāng)作感測(cè)器或致動(dòng)器 使用，并包含一基板10、至少一支撐結(jié)構(gòu)20及一軟性電路板(FlexiblePrinted Circuit, FPC)30。 基板10可以是由一絕緣材料、一高分子材料或一種半導(dǎo)體材料所組成。
至少一支撐結(jié)構(gòu)20是由金屬所構(gòu)成，特別是由金(Au)所構(gòu)成。至少一支撐結(jié)構(gòu) 20位于基板10上。軟性電路板30是由金屬線路34及如聚亞酰胺(polyimide)的高分子 材料層32所形成。金屬線路34及高分子材料層32可以是單層或多層，涉及軟性電路板的 結(jié)構(gòu)及材料為已知技術(shù)，在此不贅述。軟性電路板30位于至少一支撐結(jié)構(gòu)20上并連接至 至少一支撐結(jié)構(gòu)20。在此，支撐結(jié)構(gòu)20是為一環(huán)狀結(jié)構(gòu)，用以支撐軟性電路板30。因此， 軟性電路板30、基板10及至少一支撐結(jié)構(gòu)20之間形成有一間隙40。 當(dāng)本實(shí)施例作為感測(cè)器使用時(shí)，軟性電路板30是通過部分或全部的至少一支撐 結(jié)構(gòu)20電連接至基板IO，且軟性電路板30的一主體部分36具有接收物理量的功能。在 此，物理量可以為熱輻射、溫度、流 速率、壓力及慣性等等。軟性電路板30的主體部分36 還可根據(jù)物理量產(chǎn)生一位移量，因而造成變形或旋轉(zhuǎn)等狀況。 為了具有感測(cè)器的功能，基板IO還可具有一應(yīng)用電路12，例如可以將應(yīng)用電路 (集成電路)12制作于基板10。其通過至少一支撐結(jié)構(gòu)20連接至軟性電路板30，應(yīng)用電路 12接收并處理物理量，并將物理量轉(zhuǎn)換成一電信號(hào)Sl，此信號(hào)可代表溫度、流速、壓力及慣性等。 間隙40可以是開放間隙或密閉間隙。當(dāng)間隙40是屬于密閉間隙時(shí)，軟性電路板30的主體部分36還可以具有一維移動(dòng)的自由度，如圖1的虛線箭頭所示。當(dāng)間隙40為開 放間隙40時(shí)，軟性電路板30的主體部分36還可以具有一維移動(dòng)或二維移動(dòng)或三維移動(dòng)的 自由度，如圖3與圖4的虛線箭頭所示，軟性電路板30可以是由高分子材料層32及金屬線 路34所形成，且軟性電路板30的高分子材料層32及金屬線路34具有一開口部38以暴露 出開放間隙40，或者開口部是設(shè)置于軟性電路板30下方(圖中未示)。在此情況下，微結(jié) 構(gòu)可以應(yīng)用為加速計(jì)、陀螺儀、熱輻射計(jì)、流體感測(cè)器、壓力感測(cè)器、應(yīng)變規(guī)或觸覺感測(cè)器。
當(dāng)本實(shí)施例作為致動(dòng)器使用時(shí)，軟性電路板30接收一致動(dòng)信號(hào)S2以使軟性電路 板30的一主體部分36產(chǎn)生移動(dòng)。同樣地，基板10可以具有一應(yīng)用電路12，其通過至少一 支撐結(jié)構(gòu)20連接至軟性電路板30，應(yīng)用電路12輸出致動(dòng)信號(hào)S2或者致動(dòng)信號(hào)S2來自外 界的環(huán)境變化。舉例而言，微結(jié)構(gòu)可以為光學(xué)鏡、鏡面相位調(diào)制器、光開關(guān)、光衰減器、光調(diào) 頻濾波器、光調(diào)頻雷射以及光掃描鏡面及其他應(yīng)用等等。 同樣地，間隙40可以是開放間隙或密閉間隙。當(dāng)間隙40是屬于密閉間隙時(shí)，軟性 電路板30的主體部分36還可以具有一維移動(dòng)的自由度。當(dāng)間隙40為開放間隙40時(shí)，軟 性電路板30的主體部分36還可以具有一維移動(dòng)或二維移動(dòng)或三維移動(dòng)的自由度。軟性電 路板30可以是由高分子材料層32及金屬線路34所形成，且軟性電路板30的高分子材料 層32具有開口部38以暴露出開放間隙40，或者開口部是設(shè)置于軟性電路板30下方(圖中 未示)。 如圖2所示，本發(fā)明的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的制造方法包含以下步驟。首先，在 一基板10上形成至少一支撐結(jié)構(gòu)20。接著，在至少一支撐結(jié)構(gòu)20上安裝一軟性電路板30， 并使軟性電路板30連接至至少一支撐結(jié)構(gòu)20。軟性電路板30、基板10及至少一支撐結(jié)構(gòu) 20之間形成有一間隙40。 至于以上各元件或結(jié)構(gòu)的特征，已經(jīng)說明于上述內(nèi)容，在此不再重復(fù)。
為了形成開放間隙，前述的制造方法還可以包含以下步驟移除軟性電路板30的 一部分的高分子材料層32以形成開口部38，以暴露出開放間隙40，同時(shí)使主體部分36還 可以具有一維移動(dòng)、二維移動(dòng)或三維移動(dòng)的自由度。在此情況下，可以利用如雷射加工技 術(shù)，特別是準(zhǔn)分子雷射(excimer laser)或其他的機(jī)械及化學(xué)刻蝕或等離子體刻蝕方式將 一部分的高分子材料層32移除以形成開口部38，如圖3與圖4所示。值得注意的是金屬線 路34可以通過事先在FPC軟板設(shè)計(jì)時(shí)定義出形狀，例如作為壓力感測(cè)時(shí)，金屬線路34可以 是一平面金屬結(jié)構(gòu)；而作為二維或三維加速度感測(cè)時(shí)，金屬線路34可以是指叉狀的設(shè)計(jì)并 且搭配適當(dāng)?shù)拈_口部38的設(shè)計(jì)。在本實(shí)施例中，屬于金屬線路34的一部分設(shè)計(jì)為支撐微 結(jié)構(gòu)的細(xì)長支腳(可以為彎曲的彈性結(jié)構(gòu)，以強(qiáng)化微結(jié)構(gòu)主體部分36在二維以上運(yùn)動(dòng)的自 由度)。 軟性電路板已經(jīng)廣泛為業(yè)界所使用且其技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟。因此，通過本發(fā) 明的微結(jié)構(gòu)及其制造方法，可以解決上述已知技術(shù)的幾個(gè)問題。首先，基板io表面并沒有 任何微結(jié)構(gòu)，可以完全比照標(biāo)準(zhǔn)的切割及晶粒吸取方式，而將軟板及晶粒結(jié)合，早就是標(biāo)準(zhǔn) 的封裝方式(例如COF， chip-on-film)，本發(fā)明最大的精神就是巧妙結(jié)合此二者的生產(chǎn)方 式，配合事先定義軟板內(nèi)部金屬導(dǎo)線的形狀，定義了一懸浮的軟板結(jié)構(gòu)在一間隙上方，而間 隙的形成是通過金屬接合方式與軟板結(jié)構(gòu)接合，完全是干式制造工藝，沒有傳統(tǒng)技術(shù)粘附 (Sticking)的問題。同時(shí)，軟板與晶粒接合方式也同時(shí)解決了封裝問題，可以通過軟板將
6微結(jié)構(gòu)或基板內(nèi)應(yīng)用電路電性連接至外界(通過連接器或異方性導(dǎo)電膠膜(Anisotropic Conductive Film, ACF)結(jié)合方式)，此舉也克服了上述傳統(tǒng)技術(shù)切割或晶粒吸附時(shí)或封裝 時(shí)的破壞問題，軟性電路板的提供可以簡化整體的制造工藝，并提升產(chǎn)品的良品率及競爭 力。 在較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中所提出的具體實(shí)施例僅用以方便說明本發(fā)明的技術(shù) 內(nèi)容，而非將本發(fā)明狹義地限制于上述實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的精神及權(quán)利要求范圍的 情況，所做的種種變化實(shí)施，皆屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)包含一基板；至少一支撐結(jié)構(gòu)，位于所述基板上；及一軟性電路板，位于所述至少一支撐結(jié)構(gòu)上并連接至所述至少一支撐結(jié)構(gòu)，其中所述軟性電路板、所述基板及所述至少一支撐結(jié)構(gòu)之間形成有一間隙。
2. 如權(quán)利要求1所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板是通過部分的所述至少一支撐結(jié)構(gòu)電連接至所述基板。
3. 如權(quán)利要求1所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板的一主體部分具有接收物理量的功能。
4. 如權(quán)利要求3所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述物理量為熱輻射、溫度、流體速率、壓力及慣性。
5. 如權(quán)利要求3所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板的所述主體部分還可根據(jù)所述物理量產(chǎn)生一位移量。
6. 如權(quán)利要求3所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板具有一應(yīng)用電路，其通過所述至少一支撐結(jié)構(gòu)連接至所述軟性電路板，所述應(yīng)用電路接收并處理所述物理量，并將所述物理量轉(zhuǎn)換成一電信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求3所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述間隙為一密閉間隙。
8. 如權(quán)利要求7所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板的所述主體部分具有一維移動(dòng)的自由度。
9. 如權(quán)利要求3所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述間隙為一開放間隙。
10. 如權(quán)利要求9所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板的所述主體部分具有一維移動(dòng)、二維移動(dòng)或三維移動(dòng)的自由度。
11. 如權(quán)利要求9所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板是由高分子材料層及金屬線路所形成，且所述軟性電路板的所述高分子材料層及所述金屬線路具有開口部以暴露出所述開放間隙。
12. 如權(quán)利要求3所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)被應(yīng)用為加速計(jì)、陀螺儀、熱輻射計(jì)、流體感測(cè)器、壓力感測(cè)器、應(yīng)變規(guī)或觸覺感測(cè)器。
13. 如權(quán)利要求1所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板接收一致動(dòng)信號(hào)以使所述軟性電路板的一主體部分產(chǎn)生移動(dòng)。
14. 如權(quán)利要求13所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板具有一應(yīng)用電路，其通過所述至少一支撐結(jié)構(gòu)連接至所述軟性電路板，所述應(yīng)用電路輸出所述致動(dòng)信號(hào)。
15. 如權(quán)利要求13所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述間隙為一密閉間隙。
16. 如權(quán)利要求15所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板的所述主體部分具有一維移動(dòng)的自由度。
17. 如權(quán)利要求13所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述間隙為一開放間隙。
18. 如權(quán)利要求17所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板的所述主體部分具有二維移動(dòng)或三維移動(dòng)的自由度。
19. 如權(quán)利要求17所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板是由高分子材料層及金屬線路所形成，且所述軟性電路板的所述高分子材料層及所述金屬線路具有開口部以暴露出所述開放間隙。
20. 如權(quán)利要求13所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)為光學(xué)鏡、鏡面相位調(diào)制器、光開關(guān)、光衰減器、光調(diào)頻濾波器、光調(diào)頻雷射以及光掃描鏡面。
21. 如權(quán)利要求1所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基板是由一絕緣材料、一高分子材料或一種半導(dǎo)體材料所組成。
22. 如權(quán)利要求1所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一支撐結(jié)構(gòu)是由金屬所構(gòu)成。
23. 如權(quán)利要求1所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軟性電路板是由金屬線路及聚亞酰胺所形成。
24. —種具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟在一基板上形成至少一支撐結(jié)構(gòu)；及在所述至少一支撐結(jié)構(gòu)上安裝一軟性電路板，并使所述軟性電路板連接至所述至少一支撐結(jié)構(gòu)，其中所述軟性電路板、所述基板及所述至少一支撐結(jié)構(gòu)之間形成有一間隙。
25. 如權(quán)利要求24所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述軟性電路板的一主體部分可被移動(dòng)。
26. 如權(quán)利要求25所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述軟性電路板是由高分子材料層及金屬線路所形成。
27. 如權(quán)利要求26所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述方法還包含以下步驟移除所述軟性電路板的一部分的高分子材料層以形成開口部，以暴露出所述開放間隙，同時(shí)使所述主體部分具有一維移動(dòng)、二維移動(dòng)或三維移動(dòng)的自由度。
28. 如權(quán)利要求27所述的具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述方法是通過雷射加工方式移除所述軟性電路板的所述部分的高分子材料層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)及其制造方法，所述具軟性電路板的微結(jié)構(gòu)包含一基板、至少一支撐結(jié)構(gòu)及一軟性電路板，其中，支撐結(jié)構(gòu)位于基板上；軟性電路板位于支撐結(jié)構(gòu)上并連接至支撐結(jié)構(gòu)，軟性電路板、基板及支撐結(jié)構(gòu)之間形成有一間隙。本發(fā)明通過軟性電路板來簡化制造工藝，提升了產(chǎn)品的良品率及競爭力。
文檔編號(hào)B81C3/00GK101723304SQ20081016998
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者周正三 申請(qǐng)人:周正三