TWI858961B

TWI858961B - 非侵入式血糖檢測裝置及其製造方法

Info

Publication number: TWI858961B
Application number: TW112139042A
Authority: TW
Inventors: 戴淑玟; 蔡甫擁; 林川發
Original assignee: 台亞半導體股份有限公司
Priority date: 2023-10-12
Filing date: 2023-10-12
Publication date: 2024-10-11
Also published as: EP4537752A1; CN119855269A; US20250120617A1; TW202515481A

Abstract

本發明提供一種非侵入式血糖檢測裝置製造方法，包括以下步驟：提供基板；執行射出成形製程或電鍍製程以於基板上形成至少一擋光牆，其中每一擋光牆包括下階結構及上階結構，下階結構連接基板，且上階結構連接下階結構；於基板上設置發光元件及收光元件，其中藉由至少一擋光牆隔開發光元件及收光元件；於基板上形成封裝發光元件及收光元件之封裝結構；以及設置透明蓋板於封裝結構及至少一擋光牆上，並藉由至少一擋光牆限制透明蓋板之設置高度。

Description

非侵入式血糖檢測裝置及其製造方法

本發明係關於一種非侵入式血糖檢測裝置及其製造方法，尤指一種改善以習知點膠方式形成擋光牆之非侵入式血糖檢測裝置及其製造方法。

習知非侵入式血糖檢測裝置在製造過程中，是先針對基板上之發光元件及收光元件利用封裝材料完成封裝作業，並於封裝材料上設置蓋板後，接著針對蓋板及封裝材料之適當位置（例如發光元件及收光元件之間或/及發光元件及收光元件之周邊）以半切割方式形成溝槽，最後再以點膠方式將不透光之膠材填滿前述溝槽，待固化成型後即形成所需之擋光牆。

然而，由於習知形成擋光牆之製造流程較為複雜，僅能因應較小面積之裝置製造流程，導致製造成本提高且可能影響製造之精度。再者，於執行蓋板及封裝材料之半切割過程中，受限於切割刀具之尺寸，導致所形成擋光牆之寬度會大於200µm而難以縮減。此外，藉由點膠方式形成之擋光牆內部容易因為均勻度無法掌控或存在些許氣泡，導致擋光牆之擋光率下降而影響血糖檢測之準確性。

因此，如何設計出能改善前述問題之非侵入式血糖檢測裝置製造方法，實為一個值得研究之課題。

本發明之目的在於提供一種改善以習知點膠方式形成擋光牆之非侵入式血糖檢測裝置製造方法。

本發明之另一目的在於提供一種可提供透明蓋板之限位效果之非侵入式血糖檢測裝置製造方法。

為達上述目的，本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法包括以下步驟：提供基板；執行射出成形製程或電鍍製程以於基板上形成至少一擋光牆，其中每一擋光牆包括下階結構及上階結構，下階結構連接基板，且上階結構連接下階結構；於基板上設置發光元件及收光元件，其中藉由至少一擋光牆隔開發光元件及收光元件；於基板上形成封裝發光元件及收光元件之封裝結構；以及設置透明蓋板於封裝結構及至少一擋光牆上，並藉由至少一擋光牆限制透明蓋板之設置高度。

在本發明之一實施例中，射出成形製程係採用熱塑性高分子材料製成至少一擋光牆。

在本發明之一實施例中，電鍍製程係採用金屬或合金材料製成至少一擋光牆。

在本發明之一實施例中，下階結構之寬度大於上階結構之寬度。

在本發明之一實施例中，下階結構之寬度為上階結構之寬度之2至3倍。

在本發明之一實施例中，下階結構之寬度係介於100µm至300µm之間，且上階結構之寬度係介於50µm至100µm之間。

在本發明之一實施例中，上階結構之高度等於透明蓋板之厚度。

在本發明之一實施例中，封裝結構與下階結構具有相同高度。

在本發明之一實施例中，每一擋光牆藉由上階結構及下階結構形成階段狀之立體結構。

在本發明之一實施例中，每一擋光牆之光穿透率不大於5%，且每一擋光牆之光反射率不小於95%。

本發明還包括一種非侵入式血糖檢測裝置。該非侵入式血糖檢測裝置包括基板、至少一擋光牆、發光元件、收光元件、封裝結構及透明蓋板。每一擋光牆包括下階結構及上階結構，下階結構連接基板，且上階結構連接下階結構。發光元件及收光元件均設置於基板上，其中藉由至少一擋光牆隔開發光元件及收光元件。封裝結構設置於基板上，封裝結構封裝發光元件及收光元件。透明蓋板設置於封裝結構及至少一擋光牆上，並藉由至少一擋光牆限制透明蓋板之設置高度。

在本發明之一實施例中，至少一擋光牆藉由執行射出成形製程或電鍍製程直接形成於基板上。

相較於習知非侵入式血糖檢測裝置製造方法中先執行封裝製程，再配合切割溝槽及點膠方式形成擋光牆之設計，本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法藉由立體成型製程於基板上先形成擋光牆，之後再執行發光元件及收光元件之設置及封裝製程，可有效簡化製造流程以及縮減擋光牆之寬度。再者，藉由每一擋光牆採用類似階段狀之立體結構設計，可提供針對透明蓋板之支撐及限位效果。此外，藉由本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法所形成之擋光牆可提升內部材料之均勻度及減少氣泡生成，進而保持擋光牆之高光反射率及低光穿透率。

由於各種態樣與實施例僅為例示性且非限制性，故在閱讀本說明書後，具有通常知識者在不偏離本發明之範疇下，亦可能有其他態樣與實施例。根據下述之詳細說明與申請專利範圍，將可使該等實施例之特徵及優點更加彰顯。

於本文中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個或至少一個，且單數也同時包括複數。

於本文中，用語「第一」或「第二」等類似序數詞主要是用以區分或指涉相同或類似的元件或結構，且不必然隱含此等元件或結構在空間或時間上的順序。應了解的是，在某些情形或組態下，序數詞可以交換使用而不影響本發明之實施。

於本文中，用語「包括」、「具有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性之包括物。舉例而言，含有複數要件的元件或結構不僅限於本文所列出之此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件或結構通常固有之其他要件。

以下請一併參考圖1及圖2，其中圖1為本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法之流程圖，圖2為本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法中各步驟對應之製成結構示意圖。如圖1及圖2所示，本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法包括以下步驟：

步驟S1：提供基板。

首先，本發明藉由提供基板10以作為本發明之非侵入式血糖檢測裝置1之基礎結構件，用以承載非侵入式血糖檢測裝置1之其他元件。基板10係呈平板結構，且基板10包括相對之第一面11及第二面12，且於基板10上預先設置有導電線路。在本發明中，基板10可採用陶瓷基板、矽基板或PCB基板，但本發明不以此為限，基板10亦可採用其他材料製成。

步驟S2：執行射出成形製程或電鍍製程以於基板上形成至少一擋光牆，其中每一擋光牆包括下階結構及上階結構，下階結構連接基板，且上階結構連接下階結構。

於前述步驟S1提供基板10之後，接著本發明可針對基板10執行射出成形製程或電鍍製程，以直接於基板10之第一面11上形成具有立體結構之至少一擋光牆20。擋光牆20主要提供阻擋光線之效果，因此擋光牆20是選用非透光（包括可見光及不可見光）之材料製成。在本發明之一實施例中，若執行射出成形製程，則會採用熱塑性高分子材料製成該至少一擋光牆；前述熱塑性高分子材料包括聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚縮醛或具有類似性質之高分子材料，但本發明不以此為限。在本發明之另一實施例中，若執行電鍍製程，則會採用金屬或合金材料製成該至少一擋光牆；前述金屬包括鋅、銅、鎳或具有類似性質之金屬材料，而前述合金材料包括鋅鎳、青銅、黃銅或具有類似性質之合金材料，但本發明不以此為限。藉由前述製程及擋光牆之材料特性，使得成型後之每一擋光牆20之光穿透率不大於5%，或者每一擋光牆20之光反射率不小於95%，達到100%擋光率，以提供較佳之阻擋光線之效果。

在本發明中，所形成之每一擋光牆20包括下階結構21及上階結構22。下階結構21之一端連接基板10，且上階結構22連接下階結構21之另一端，使得每一擋光牆20藉由下階結構21及上階結構22構成整體類似階段狀之立體結構。也就是說，在本發明中，每一擋光牆20之下階結構21之寬度大於上階結構22之寬度；在另一種結構設計上，每一擋光牆20之下階結構21之寬度可為上階結構22之寬度之2至3倍。據此，每一擋光牆20除了本身具有阻擋光線之效果外，藉由下階結構21可提供擋光牆20之穩定支撐，藉由上階結構22可進一步提供延伸至透明蓋板60之擋光效果；而藉由下階結構21及上階結構22之寬度差異可形成類似凹槽以提供後續設置之透明蓋板60之限位效果。此外，針對下階結構21之高度及上階結構22之高度也能配合後續設置之封裝結構50及透明蓋板60而作相應調整。

在射出成形製程或電鍍製程執行前，可先設定每一擋光牆20之立體結構外形及尺寸，使得於執行相應製程時，每一擋光牆20依據設定結構外形及設定尺寸形成於基板10上。在本發明之一實施例中，每一擋光牆20之下階結構21之寬度係介於100µm至300µm之間，且上階結構22之寬度係介於50µm至100µm之間。而依據設計需求不同，每一擋光牆20之高度亦可作改變。

在本發明中，至少一擋光牆20之設置數量及設置位置可視設計需求不同而改變。舉例來說，若至少一擋光牆20為單一個，則擋光牆20會設置於後述之發光元件30及收光元件40之間，以避免發光元件30所發出之光直接被收光元件40接收。若至少一擋光牆20為複數個，則該些擋光牆20可環繞後述之發光元件30及收光元件40設置，更可避免裝置外之光源對收光元件40及發光元件30所造成之干擾，並促使光集中發出或接收。

步驟S3：於基板上設置發光元件及收光元件，其中藉由至少一擋光牆隔開發光元件及收光元件。

於前述步驟S2形成至少一擋光牆20後，接著本發明可繼續針對基板10之第一面11設置發光元件30及收光元件40。發光元件30主要發出特定波段之光以照射到皮膚。在本發明中，發光元件30可採用單一個LED光源，但發光元件30之類型、設置位置及數量可隨著設計需求不同而調整。發光元件30可藉由焊線31電性連接基板10。收光元件40主要接收經皮膚漫反射後傳遞回來之特定波段之光。在本發明中，收光元件40可採用單一個光感測器（Photo Detector），但收光元件40之類型、設置位置及數量可隨著設計需求不同而調整。收光元件40可藉由另一焊線41電性連接基板10。在設計上，發光元件30及收光元件40之間保持一定間距，且發光元件30及收光元件40藉由至少一擋光牆20隔開，以避免收光元件40直接接收到發光元件30所發出之光線而影響檢測結果之準確性。

步驟S4：於基板上形成封裝發光元件及收光元件之封裝結構。

於前述步驟S3設置發光元件30及收光元件40後，接著本發明可於基板10上形成封裝發光元件30及收光元件40之封裝結構50。於基板10之第一面11上會先施加封裝材料，使得發光元件30及收光元件40可以完全被埋設於封裝材料中；之後針對已施加之封裝材料經壓模成型，以形成埋設發光元件30（可一併包括焊線31）及收光元件40（可一併包括焊線41）之封裝結構50。前述所採用之封裝材料可為透明之液態光學膠或環氧樹脂（Epoxy），但本發明不以此為限。在本發明之一實施例中，所形成之封裝結構50之高度大於發光元件30及收光元件40之高度，以便預留可供焊線31或41設置之空間。此外，封裝結構50與每一擋光牆20之下階結構21具有相同高度，以利於後續透明蓋板60之設置。

舉例來說，在本發明之一實施例中，至少一擋光牆20為複數個，且藉由該些複數擋光牆20於基板10上形成彼此隔絕之第一空間A1及第二空間A2。發光元件30位於第一空間A1內，且收光元件40位於第二空間A2內。因此，封裝材料可填充至第一空間A1及第二空間A2內，以形成埋設發光元件30、焊線31、收光元件40及焊線41之封裝結構50。

步驟S5：設置透明蓋板於封裝結構及至少一擋光牆上，並藉由至少一擋光牆限制透明蓋板之設置高度。

於前述步驟S4形成封裝結構50後，本發明可於已形成之封裝結構50及至少一擋光牆20上設置並固定透明蓋板60。透明蓋板60主要提供非侵入式血糖檢測裝置1內之其他元件之保護效果。透明蓋板60係以玻璃等透明材料製成，但本發明不以此為限。透明蓋板60可採用膠合方式固定於封裝結構50及至少一擋光牆20上。由於形成封裝結構50之封裝材料本身具有黏著力，使得透明蓋板60設置時可藉由封裝材料對透明蓋板60產生黏著固定效果。在本發明之一實施例中，上階結構22之高度等於透明蓋板60之厚度，因此藉由每一擋光牆20之下階結構21及上階結構22之寬度差異所形成之凹槽，可作為設置透明蓋板60之限位結構，使得透明蓋板60保持在設定之高度位置，不會向下壓迫或接觸到焊線31或41。舉例來說，透明蓋板60之厚度依據不同設計可介於50µm至500µm之間，因此每一擋光牆20之上階結構22之高度也可因應透明蓋板60之厚度設計相應調整為介於50µm至500µm之間，但本發明不以此為限。

透明蓋板60更包括鍍膜61，且鍍膜61形成於透明蓋板60背向基板10之一面。藉由鍍膜61之設置，使得透明蓋板60可提供允許特定波段之光線通過之效果，並能有效阻隔其他不必要之波段之雜光。由於鍍膜61為習知蓋板經常採用之結構設計，在此不多加贅述。

本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法藉由射出成形製程或電鍍製程於基板10上先形成具有設定立體結構外形及設定尺寸之至少一擋光牆20，之後再執行發光元件30及收光元件40之設置及封裝製程，最後結合透明蓋板60並依據設計需求執行切割作業，即可製造完成本發明之非侵入式血糖檢測裝置1。相較於習知非侵入式血糖檢測裝置製造方法，本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法改變了先完成元件封裝以進行半切割方式形成溝槽，再以點膠方式形成擋光牆之流程，使得整體製造流程得以簡化，並可因應大面積之製造生產（例如製造面積可提升至2吋以上）。

再者，本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法可依設計需求形成具有設定尺寸之至少一擋光牆20，且各擋光牆20之寬度可縮減至小於100µm，無須受限於切割刀具之尺寸，相較於習知非侵入式血糖檢測裝置製造方法可大幅縮減每一擋光牆20之寬度。此外，藉由射出成形製程或電鍍製程所形成之擋光牆20，不易於過程中產生氣泡，並可有效提升擋光牆20內部材料之均勻度，進而保持擋光牆20之高光反射率及低光穿透率。又，擋光牆20採用階段狀立體結構設計，更能有效提供對透明蓋板60之支撐及限位效果，以限制透明蓋板60之設置高度。據此，本發明之非侵入式血糖檢測裝置1得以將整體結構微小化，提高其應用靈活度。

請一併參考圖1至圖3，其中圖3為應用本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法所製造之非侵入式血糖檢測裝置之示意圖。如圖1至圖3所示，本發明還包括一種非侵入式血糖檢測裝置1，且該非侵入式血糖檢測裝置1可利用前述非侵入式血糖檢測裝置製造方法製成。本發明之非侵入式血糖檢測裝置1主要包括基板10、至少一擋光牆20、發光元件30、收光元件40、封裝結構50及透明蓋板60。由於前述各結構元件及其功能已於前述內容中說明，在此不多加贅述。

以上實施方式本質上僅為輔助說明，且並不欲用以限制申請標的之實施例或該等實施例的應用或用途。此外，儘管已於前述實施方式中提出至少一例示性實施例，但應瞭解本發明仍可存在大量的變化。同樣應瞭解的是，本文所述之實施例並不欲用以透過任何方式限制所請求之申請標的之範圍、用途或組態。相反的，前述實施方式將可提供本領域具有通常知識者一種簡便的指引以實施所述之一或多種實施例。再者，可對元件之功能與排列進行各種變化而不脫離申請專利範圍所界定的範疇，且申請專利範圍包含已知的均等物及在本專利申請案提出申請時的所有可預見均等物。

1:非侵入式血糖檢測裝置 10:基板 11:第一面 12:第二面 20:擋光牆 21:下階結構 22:上階結構 30:發光元件 31:焊線 40:收光元件 41:焊線 50:封裝結構 60:透明蓋板 61:鍍膜 A1:第一空間 A2:第二空間 S1~S5:步驟

圖1為本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法之流程圖。圖2為本發明之非侵入式血糖檢測裝置製造方法中各步驟對應之製成結構示意圖。圖3為應用本發明之非侵入式血糖檢測裝置之示意圖。

S1~S5:步驟

Claims

一種非侵入式血糖檢測裝置製造方法，包括以下步驟：提供一基板；執行一射出成形製程以於該基板上形成至少一擋光牆，其中每一該擋光牆包括一下階結構及一上階結構，該下階結構連接該基板，且該上階結構連接該下階結構；其中該射出成形製程係採用熱塑性高分子材料製成該至少一擋光牆；於該基板上設置一發光元件及一收光元件，其中藉由該至少一擋光牆隔開該發光元件及該收光元件；於該基板上形成封裝該發光元件及該收光元件之一封裝結構；以及設置一透明蓋板於該封裝結構及該至少一擋光牆上，並藉由該至少一擋光牆限制該透明蓋板之設置高度。
一種非侵入式血糖檢測裝置製造方法，包括以下步驟：提供一基板；執行一電鍍製程以於該基板上形成至少一擋光牆，其中每一該擋光牆包括一下階結構及一上階結構，該下階結構連接該基板，且該上階結構連接該下階結構；其中該電鍍製程係採用金屬或合金材料製成該至少一擋光牆；於該基板上設置一發光元件及一收光元件，其中藉由該至少一擋光牆隔開該發光元件及該收光元件；於該基板上形成封裝該發光元件及該收光元件之一封裝結構；以及設置一透明蓋板於該封裝結構及該至少一擋光牆上，並藉由該至少一擋光牆限制該透明蓋板之設置高度。
如請求項1或請求項2所述之非侵入式血糖檢測裝置製造方法，其中該下階結構之寬度大於該上階結構之寬度。
如請求項3所述之非侵入式血糖檢測裝置製造方法，其中該下階結構之寬度為該上階結構之寬度之2至3倍。
如請求項1或請求項2所述之非侵入式血糖檢測裝置製造方法，其中該下階結構之寬度係介於100μm至300μm之間，且該上階結構之寬度係介於50μm至100μm之間。
如請求項1或請求項2所述之非侵入式血糖檢測裝置製造方法，其中該上階結構之高度等於該透明蓋板之厚度。
如請求項1或請求項2所述之非侵入式血糖檢測裝置製造方法，其中該封裝結構與該下階結構具有相同高度。
如請求項1或請求項2所述之非侵入式血糖檢測裝置製造方法，其中每一該擋光牆藉由該上階結構及該下階結構形成階段狀之立體結構。
如請求項1或請求項2所述之非侵入式血糖檢測裝置製造方法，其中每一該擋光牆之光穿透率不大於5%或每一該擋光牆之光反射率不小於95%。
一種非侵入式血糖檢測裝置，包括：一基板；至少一擋光牆，每一該擋光牆包括一下階結構及一上階結構，該下階結構連接該基板，且該上階結構連接該下階結構；一發光元件及一收光元件，均設置於該基板上，其中藉由該至少一擋光牆隔開該發光元件及該收光元件；一封裝結構，設置於該基板上，該封裝結構封裝該發光元件及該收光元件；以及一透明蓋板，設置於該封裝結構及該至少一擋光牆上，並藉由該至少一擋光牆限制該透明蓋板之設置高度。
如請求項10所述之非侵入式血糖檢測裝置，其中該至少一擋光牆藉由執行一射出成形製程直接形成於該基板上，且該射出成形製程係採用熱塑性高分子材料製成該至少一擋光牆。
如請求項10所述之非侵入式血糖檢測裝置，其中該至少一擋光牆藉由執行一電鍍製程直接形成於該基板上，且該電鍍製程係採用金屬或合金材料製成該至少一擋光牆。