使用集成阻光层和透镜的热电堆温度感测器的视场窄化的制作方法
【专利摘要】描述了感测器装置、感测器封装及用于制造感测器装置的方法，其包括设在热电堆装置上的集成的阻光器以及被配置为将光导向热电堆装置的透镜；在实施例中，热电堆装置包括：衬底；设于衬底上的热电堆膜，该热电堆膜包括至少一个钝化层；设在热电堆膜内的热电堆，该热电堆包括至少一个热电偶；以及邻近热电堆膜设置的阻光层，该阻光层包括邻近热电堆设置的光阑。
【专利说明】
使用集成阻光层和透镜的热电堆温度感测器的视场窄化[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2015年3月27日提交的名为“使用集成阻光 层和透镜的热电堆温度感测器的视场窄化”的美国临时申请号62/139091的权益。美国临时 申请号62/139091通过全文引用合并于此。
【背景技术】
[0003]热电堆可包括将热能转化为电能的电子器件。其由通常串联或并联的数个热电偶组成。热电堆并不响应绝对温度，但会产生与局部温差或温度梯度成比例的输出电压。热电堆的输出电压可在数十或数百微伏的范围内。热电堆可用于由诸如来自电气部件、太阳风、 放射性材料或燃烧的热产生电能。
【发明内容】
[0004]描述了感测器装置、感测器封装及用于制造感测器装置的方法，其包括设在热电堆装置上的集成的阻光器以及被配置为将光导向热电堆装置的透镜。在一个实施例中，热电堆装置包括:衬底;设于该衬底上的热电堆膜，该热电堆膜包括:至少一个钝化层;设在所述热电堆膜内的热电堆，该热电堆包括至少一个热电偶；以及邻近所述热电堆膜设置的阻光层，该阻光层包括邻近所述热电堆设置的光阑。
[0005]在另一实施例中，感测器封装可包括密封封装;且感测器装置设在密封封装中，该感测器装置包括:衬底;设在该衬底上的感测器；以及设在该感测器上的阻光层，该阻光层包括邻近所述感测器的有效部分设置的光阑；以及设在所述密封封装上的封装盖。
[0006]在一个实施例中，一种用于制造具有集成的阻光器的感测器装置的方法，其采用根据本公开的示例技术，所述方法包括:接收衬底;在该衬底上形成感测器；以及在该感测器上形成阻光层，其中该阻光层被配置为阻挡光或反射光中的至少一个，且其中该阻光层包括被配置为允许光入射到所述感测器上的光阑。另外的实施例可包括在密封封装中放置热电堆装置以及在该密封封装上放置盖，其中该盖包括被配置为将光导向所述热电堆装置的透镜。
[0007]提供本概要来以简化的形式介绍精选的概念，所述概念在下文的详细的说明书中进一步描述。本概要并不打算确定所要求的主题的关键特征或必要特征，也不打算用来帮助确定所要求的主题的范围。【附图说明】
[0008]参考附图来描述详细的说明书。在说明书和附图中的不同实例中相同的附图标记的使用可表不相似或相同的项。
[0009]图1A是示出了根据本公开的示例性实施例的感测器装置的实施例的截面侧视图， 该感测器装置包括具有包含光阑的阻光层的热电堆膜。
[0010]图1B是示出了根据本公开的示例性实施例的感测器装置的实施例的部分截面侧视图，该感测器装置包括具有光阑的阻光层。
[0011]图1C是示出了根据本公开的示例性实施例的感测器装置的实施例的截面侧视图， 该感测器装置包括热电堆装置和具有光阑和透镜的封装盖。
[0012]图1D是示出了根据本公开的示例性实施例的感测器封装的实施例的环境视图，该感测器封装包括控制器。
[0013]图1E是示出了与根据本公开的示例性实施例的感测器装置和/或感测器封装一起使用的控制器的实施例的环境视图。
[0014]图2是示出用于制造热电堆装置和热电堆温度感测器的示例方法的流程图，其包括设于热电堆装置上的阻光层和具有光阑和透镜的封装盖，例如图1A和1B中示出的热电堆装置和热电堆温度感测器。
[0015]图3A是示出了热电堆装置和热电堆温度感测器的制造的图解式部分截面侧视图， 诸如根据图2所示方法的图1A和1B中所示热电堆装置和热电堆温度感测器。
[0016]图3B是示出了热电堆装置和热电堆温度感测器的制造的图解式部分截面侧视图， 诸如根据图2所示方法的图1A和1B中所示热电堆装置和热电堆温度感测器。
[0017]图3C是示出了热电堆装置和热电堆温度感测器的制造的图解式部分截面侧视图， 诸如根据图2所示方法的图1A和1B中所示热电堆装置和热电堆温度感测器。
[0018]图3D是示出了热电堆装置和热电堆温度感测器的制造的图解式部分截面侧视图， 诸如根据图2所示方法的图1A和1B中所示热电堆装置和热电堆温度感测器。【具体实施方式】
[0019]
[0020]在便携式电子器件中，温度感测器件越来越流行。热电堆常用于半导体和电子器件中的温度感测，诸如非接触式器件。使用热电堆感测器的非接触式温度测量通常基于来自物体的长波红外线(LWIR)发射。有时，从一定距离之外对物体的精确测量可能需要窄化视场(F0V)(例如窄至+/-10度)以防止不同温度的其他附近的物体影响温度测量。通过在感测器上方放置金属光阑以及减少光阑宽度或增大感测器至光阑的距离可以窄化F0V。在热电堆上方放置透镜也可限制F0V。
[0021]在移动手持设备应用中，感测器至光阑的距离可能被限制，且减少光阑宽度可能会减少入射在感测器上的光照功率的量，而这可能降低测量精度。由于感测器至光阑的距离被限制以及减少光阑宽度减少了入射在热电堆感测器上的光照功率的量(这降低了温度测量精度)，所以一些温度测量装置可能被限制。在热电堆上方增设透镜可稍微减少F0V，但并不是总能达到需要的程度。
[0022]于是，描述了感测器装置、感测器封装及用于制造感测器装置的方法，其包括设在所述感测器装置上的集成阻光器以及配置为将光导向该感测器装置的透镜。在一个实施例中，该感测器装置包括:衬底;设于该衬底上的热电堆膜，该热电堆膜包括至少一个钝化层； 设在该热电堆膜内的热电堆，该热电堆包括至少一个热电偶；以及邻近该热电堆膜设置的阻光层，该阻光层包括邻近该热电堆设置的光阑。
[0023]在另一实施例中，感测器封装包括:密封封装；以及设在密封封装内的感测器装置，该感测器装置包括衬底;设在该衬底上的感测器；以及设在该感测器上的阻光层，该阻光层包括邻近所述感测器的有效部分设置的光阑；以及设在所述密封封装上的封装盖。
[0024]在一个实施例中，一种用于制造具有集成阻光器的感测器装置的方法，其采用根据本公开的示例技术，所述方法包括:接收衬底;在该衬底上形成感测器；以及在该感测器上形成阻光层，其中该阻光层被配置为阻挡光或反射光中的至少一个，且其中所述阻光层包括被配置为允许光入射在所述感测器上的光阑。另外的实施例可包括在密封封装中放置所述热电堆装置和在该密封封装上放置盖，其中该盖包括配置为将光导向所述热电堆装置的透镜。
[0025]通过使用所述封装盖中的光阑以及直接将具有光阑的阻光层定位在所述热电堆膜上，所述热电堆装置和热电堆温度感测器封装克服了移动装置中受限的感测器到光阑的距离。所述封装盖中的光阑用于限制视场，且所述阻光层的光阑用于选择性地允许视场内的一部分光到达所述热电堆膜和热电堆。通过在所述热电堆自身上放置这个具有光阑的阻光层，所述热电堆装置与所述封装盖光阑和/或透镜之间的距离被有效地最大化，从而最大化了其对视场的影响。
[0026]示例实施例
[0027]附图1A至1D示出了根据本公开的一个示例实施例的感测器装置100和感测器封装 102。于此描述的感测器和感测器封装可包括例如热电堆温度感测器、热电堆温度感测器封装、光学感测器和/或其它热感测器。感测器的一些其他示例可包括微测热辐射计、热电探测器和/或碳纳米管感测器。可以预期的是其它类型的感测器或感测器组合可以被用在感测器装置100和/或感测器封装102中。[〇〇28]如图1A至1C所示，感测器装置100可包括衬底104。衬底104可被配置为机械地支撑热电堆膜106、感测器和/或其它部件。在一些实施例中，衬底104可包括硅衬底。在其他实施例中，衬底104可包括密封衬底或其它材料。在附图1A至1C示出的实施例中，衬底104可包括晶片(例如硅晶片)或被蚀刻以形成用于热电堆膜106的空腔或其它区域的其他材料。该空腔可设于衬底104的顶上(例如衬底104的暴露于封装盖122的一侧)和/或可设于衬底104的底部(例如衬底104的远离封装盖122的一侧)。衬底104也可被蚀刻以形成其他空腔和/或特征(例如热电堆膜106下面或密封封装120与热电堆膜106之间的空腔等等)。在一些特定实施例中，衬底104可包括一组支撑感测器的支柱和/或圆柱。在一个特定实施例中，衬底104 包括一组其上设有热电堆感测器的硅圆柱，其中该热电堆感测器的底层包括钝化层和/或介电层。在一个特定实施例中，衬底104可包括用于热电堆膜106的支撑结构(例如支座)，同时在热电堆膜106与密封封装120之间形成空腔140。另外，衬底104可包括用于电联接感测器装置100和感测器封装102的其他组件的电气互连。例如，衬底104可包括再分布层、通孔、 接触垫和/或其他金属配线或组件。
[0029]如图1A至1C所示，感测器装置100可包括热电堆膜106。热电堆膜106通常可被配置为接收来自感测器装置1〇〇和/或感测器封装102之外的光(例如接收到的光132)。热电堆膜 106可包括至少一个钝化层136、热电堆138和/或电气互连。
[0030]在实施例中，钝化层13 6可包括电绝缘体，该电绝缘体起绝缘体和/或层间保护层和/或热电堆膜106的其他组件的作用。在一些实施例中，钝化层136(或介电层)可为热电堆膜106提供基底材料。在一个实施例中，钝化层136可包括至少一层二氧化硅(Si02)。在另一实施例中，钝化层136可包括有机薄膜(例如苯并环丁烯(BCB)等)。在一些实施例中，钝化层136可包括一个或更多材料层，所述材料层可包括相同或不同的介电材料。例如，钝化层136 可包括具有多个热电偶108的第一聚合物层和第二聚合物层以及在所述第一聚合物层和第二聚合物层之间形成的热电堆138。可以预期的是热电堆膜106可包括其他数量的层和其他层材料。[0031 ]在实施例中，使用沉积(例如物理气相沉积、化学气相沉积、旋转涂布等等)、光刻和/或蚀刻技术可形成和/或沉积热电堆膜106和/或钝化层136。另外，热电堆膜106可在放置于衬底104上之前或作为感测器装置100和衬底104的组件形成和/或制造。
[0032]在实施例中，感测器装置100可包括热电堆138,该热电堆可进一步包括至少一个热电偶108。热电堆138可包括将热能转化成电能的电子器件。在这些实施例中，热电堆138 和热电偶108可探测红外线辐射并提供成比例的电信号以用于确定物体的温度。热电堆可包括串联或并联连接的数个热电偶108或温度感测器并可包括具有在一个或多个点(例如热接点110、冷接点112)处彼此接触的两个不同导体的温度测量装置，其中不同的导体(或半导体)经历温差。在实施例中，热电堆138和/或热电偶108可设于热电堆膜106之上和/或之内并被配置为暴露于和/或接收光和/或电磁辐射。在一个特定实施例中，感测器装置100 中使用的热电堆138可被配置为通过阻光层114中的光阑118暴露于光和/或红外线辐射，这在下文中会进一步描述。在该实施例中，热电堆138可被配置为接收和/或探测感测器装置 100之外的电磁能量(例如来自人体或其他物体的能量)。另外，热电堆138可电联接至感测器装置100和/或感测器封装102内的其他组件(例如控制器142)，例如使用诸如再分布层、 通孔、金属线、金属轨迹等。
[0033]如图1A至1C所示，感测器装置100可包括阻光层114。在实施例中，阻光层114可设于热电堆膜106之上。阻光层114可包括金属层，所述金属层例如配置为阻挡和/或反射来自热电堆膜106的至少一部分的光(例如反光层)，同时最低程度地影响热电堆膜106的热传导。在一个实施例中，使用例如溅射工艺可在热电堆膜106上沉积阻光层114。在一个特定实施例中，阻光层114可设在热电堆膜106与封装盖122之间而不接触热电堆膜106。在该特定实施例中，阻光层114可悬浮和/或支撑于热电堆膜106之上。在该特定实施例中，阻光层114 可由热电堆膜106的表面上方的至少一个支座和/或圆柱(例如一组陶瓷支座、硅圆柱等等) 和/或衬底104支撑。阻光层114中的光阑118可与热电堆膜106和/或热电偶108的热接点110 对准。
[0034]在实施例中，阻光层114可包括具有低导热性的材料和/或具有稍高一些导热性的薄材料层。阻光层114材料可选择为低导热性，以便热电堆膜106内的热接点110和冷接点 112之间的热通量最小化。用于阻光层114的一些示例性材料可包括反射性聚合物、阻光/反光金属，诸如铝、铜和/或金和/或其他材料(例如TiN等等)。[〇〇35]在一些实施例中，阻光层114可直接形成并直接设在热电堆膜106上。在其他实施例中，阻光层114可形成在热电堆膜106之上但不与之接触。在这些其他实施例中，阻光层 114可用支撑结构支撑，例如一组圆柱和/或支座。
[0036]在实施例中，可使用诸如沉积(例如物理气相沉积、溅射等)、光刻(例如光致抗蚀剂的沉积和/或蚀刻)和/或蚀刻(例如使用干法和/或湿法蚀刻以移除光致抗蚀剂和/或阻光材料的一部分)的工艺来制造阻光层114。在一个特定实施例中，使用蚀刻工艺(例如干法蚀刻、湿法蚀刻等等)在阻光层114中形成光阑118。
[0037]另外，阻光层114可包括光阑118。可在热电堆膜106和/或热电堆138中的热电偶 108的热接点110之上形成光阑118,使得至少一些被感测器装置100接收的光和/或红外线辐射被允许穿过/进入热电堆膜106。在特定实施例中，光阑118可仅设于热接点110之上而不设在冷接点112之上。
[0038]在图1A和1C中示出的一些实施例中，可在光阑118之内和/或在热电堆膜106之上和/或之内设置吸收层116。在实施例中，吸收层116可被配置为吸收和/或阻挡通过光阑118 穿过热电堆138的光和/或红外线辐射的至少一部分或特定波长。例如，吸收层116可包括设在热电堆膜106之上以及光阑118之内的聚合物墨水。在另一个例子中，吸收层116可包括设在光阑118内的钝化材料和/或介电材料。在一些实例中，吸收层116可与热电堆膜106集成和/或可包括多个层(例如具有能反射某些光波长的反射特性的层、提供波相转换的长波红夕KLWIR)材料、提供吸收和/或反射特性的层等等)。在例子中，吸收层116可包括材料或材料的组合，诸如n型多晶娃、错、非晶娃、错和/或钦等等。
[0039]图1B示出了感测器装置100和热电堆膜106的特定实施例。图1B的附图示出了设在密封封装120的底表面上的示例性感测器装置100。图1B中所示感测器装置100包括:衬底 104;钝化层136的第一部分，其形成在衬底104上且在空腔之上，该空腔被限定在密封封装 120、衬底104和钝化层136的第一部分之间；至少一个热电堆138;钝化层136的第二部分；以及具有光阑118的阻光层114。在图1B所示的特定例子中，钝化层106包括多个层、段和部分 (例如形成在所述衬底上的介电层、形成在热电堆138和热电偶108内的介电层以及形成在其上设有阻光层114的热电堆138之上的介电层)。可以预期的是感测器装置100可包括其他层配置。
[0040]如图1C所示，感测器封装102可包括放置在密封封装120内的如上所述的感测器装置100。密封封装120可包括被配置为容纳感测器装置100和/或其他组件的结构，诸如衬底 (例如底侧)和/或至少一个壁。在实施例中，密封封装120可至少部分地限定可在其中设置感测器装置100的空腔140。
[0041]在实施例中，密封封装120可包括允许用于该密封封装的光学阻挡材料。例如，该密封封装可包括陶瓷、玻璃、铁镍钴合金(例如科瓦铁镍钴合金)、硅和/或光学阻挡涂层。在特定实施例中，密封封装120可包括由光学可确定(光学可构造)的玻璃形成的陶瓷结构。在这些特定实施例中，光学可确定的玻璃可包括感光剂，其允许通过暴露于紫外(UV)光形成独特的各向异性的3D特征并在暴露于UV光之后形成陶瓷的随后的烘烤和蚀刻。在一个特定实施例中，密封封装120可包括光学可确定的玻璃结构，其中所述光学可确定的玻璃是化学惰性的并且热稳定的。在该实施例中，光学可确定的玻璃层可暴露于光、被烘烤并蚀刻以形成适于限定空腔140并支撑封装盖122的密封封装120。在曝光和蚀刻工艺期间，可形成不同的特征，诸如壁和/或隔板。这些特征(例如壁、衬底等等)的至少一部分可被配置为利于电气互连(例如通孔、再分布层、金属线、接触垫等)。在一个特定实施例中，所述光学可确定的玻璃层例如可被转化为陶瓷状态且部分未蚀刻以形成光隔离组件。在其他实施例中，由其他材料(例如聚合物、硅等等)形成的封装可被用于容纳感测器装置100。例如，可使用硅基封装来代替陶瓷。
[0042]如图1C所示，感测器封装102可包括设于密封封装120上的封装盖122。如图1C所示，感测器封装102可包括设于密封封装120上且与其联接的封装盖122。在一些实施例中，封装盖122可气密地密封至密封封装120。封装盖122和密封封装120可限定容纳感测器装置 100的空腔140。在一个实施例中，封装盖122可包括硅盖。可以预期的是封装盖122可包括其他材料。封装盖122可被配置为阻挡来自空腔140和/或组件(例如感测器装置100)的除期望的地点以外的光和/或红外线辐射，并用作机械保护。在一些实施例中，封装盖122可与密封封装120电气互连。[〇〇43]在一些实施例中，封装盖122可包括设于封装盖122的至少一侧上的金属层124。金属层124可被配置为用作用于感测器封装102的阻光层和/或光吸收层和/或用以确保除了穿过盖光阑134和/或透镜126的光以外没有或鲜有光穿过封装盖122并进入空腔140。另外， 金属层124可用来吸收来自设于感测器装置100上的阻光层114的反射光130或空腔140内的光。在一个特定实施例中，金属层124可设于封装盖122的被配置为暴露于空腔140的一侧上。可以预期的是可能以其他方式设置并配置金属层124,诸如在封装盖122的顶上(例如在远离空腔140的一侧上)和/或作为封装盖122之内的一层。在一些实施例中，金属层124和/ 或封装盖122可包括配置为允许一些光和/或红外线辐射进入空腔140和/或入射在感测器装置100上的盖光阑134。盖光阑134可用作热电堆温度感测器封装100的视场(F0V)限制器。 在实施例中，金属层124可包围透镜126的至少一部分。[〇〇44] 如图1C所示，封装盖122可包括透镜126和/或滤光器128。透镜126可包括配置为传输和/或折射光的光学装置，例如球透镜、菲涅尔透镜和/或其他衍射光学元件透镜。在一些实施例中并如图1C所示，透镜126可作为封装盖122的一部分放置和/或放在盖光阑134之内。透镜126可与感测器装置100的光学有效部分(例如热电堆膜106、光阑118)对准以使得来自物体并入射在感测器封装102上的光和/或红外线辐射能够穿过封装盖122到达感测器装置100。当透镜126在感测器装置100上方对准时，透镜126将光聚焦/引导至感测器装置 100的感测器部分(例如热电堆膜106和热电堆138)上。透镜的曲率半径可确定焦距，且透镜直径可确定入射在感测器装置100上的光照功率。在一些例子中，透镜126可由硅(Si)、聚合物、锗(Ge)、硫系玻璃、传输红外线辐射的非晶材料(AMTIR)、钻石和/或任意其他合适的长波红外材料(LWIR)的透镜材料制成。在一个特定实施例中，透镜126可包括通过使用抗回流技术然后后干法蚀刻传递至Si制造的Si透镜。
[0045]在一些实施例中，透镜126可包括设于透镜126的至少一侧上的至少一个滤光器 128。滤光器可用来选择性地传输、吸收和/或阻挡不同波长的光。例如，滤光器128可包括配置为减少和/或消除光的反射的抗反射滤光器。在另一个例子中，滤光器128可包括配置为阻挡可见光但让红外波通过的可见光滤光器。在一个特定实施例中，透镜126可同时包括抗反射滤光器和红外滤光器。可以预期的是在感测器装置100和感测器封装102中可能使用其他类型和/或数量的滤光器。
[0046]在一个特定实施例中，感测器装置100可联接至包括阻光层114的封装盖122。在该实施例中，感测器装置100可设于封装盖122向空腔140暴露的一侧上。在该实施例中，可形成(例如蚀刻)盖光阑134并使其与热电堆膜106对准。在一些实例中，可在晶片级别上进行感测器装置100与封装盖122的联接，随后将每个封装单体化。
[0047]参照附图1A至1D，感测器封装102,包括它的部分或全部组件，可在计算机控制下工作。例如，处理器144可被包括与感测器封装102和/或控制器142—起或被包括于其中以使用软件、固件、硬件(例如固定的逻辑电路)、人工处理或它们的组合来控制于此描述的感测器封装102的组件和功能。于此使用的术语“控制器”、“功能”、“服务”和“逻辑”通常表示与控制感测器封装102连同的软件，固件，硬件，或软件、固件或硬件的组合。在软件实施例的情况下，模块、功能或逻辑表示当在处理器(例如中央处理单元(CPU)或多个CPU)上运行时执行特定任务的程序代码。该程序代码可存储在一个或更多计算机可读存储装置(例如内存和/或一个或更多有形介质)中，以此类推。于此描述的结构、功能、方法和技术可在具有各种处理器的各种商用计算平台上实施。[〇〇48] 如图1D和1E所示，感测器封装102可与控制器142联接以用来控制感测器封装102。 控制器142可包括处理器144、存储器146和通信接口 148。在一些实施例中，控制器142可被集成至具有用于感测器封装102的用户接口 150(例如控制、读取等等)的集成电路(1C)。在其他实施例中，控制器142、处理器144、存储器146、通信接口 148和/或用户接口 150可集成至一个封装内系统/模块和/或端系统(例如感测器封装102)中的一个或更多可单独分立的组件中。[〇〇49] 处理器144为感测器封装102/控制器142提供处理功能并可包括任意数量的处理器、微控制器或其他处理系统、以及用于存储被感测器封装102/控制器142访问或产生的数据和其他信息的驻留或外部存储器。处理器144可运行实施于此描述的技术的一个或更多软件程序。处理器144并不被形成其的材料或其中采用的处理机制所限制，这样可通过半导体和/或晶体管(例如使用电子集成电路(1C)组件)，等等实施。
[0050]控制器142可能包括存储器146。存储器146可为有形的计算机可读存储介质的一个例子，其提供存储功能以存储与感测器封装102/控制器142的操作相关的各种数据，例如软件程序和/或代码段，或指示处理器144以及感测器封装102/控制器142的可能的其他组件以执行于此描述的功能的其他数据。因此，存储器146可存储数据，诸如用于运行感测器封装1〇2(包括其组件)的指令的程序，等等。应当注意的是虽然描述了单个存储器146,但可采用多种类型和组合的存储器(例如有形的、永久的存储器)。存储器146可与处理器144集成，可包括独立的存储器，或者可为二者的组合。
[0051]存储器146可包括但不必限于:可移除和不可移除的存储组件，例如随机存储器 (RAM)、只读存储器(R0M)、闪存存储器(诸如安全数字(SD)存储卡、迷你SD存储卡和/或微型 SD存储卡)、磁存储器、光学存储器、通用串行总线(USB)存储装置、硬盘存储器、外部存储器，等等。在实施例中，感测器封装102和/或存储器146可包括可移除的集成电路卡(ICC)存储器，例如由用户识别模块(sn〇卡、通用用户识别模块(USIM)卡、通用集成电路卡(UICC) 等提供的存储器。
[0052]控制器142可包括通信接口 148。通信接口 148可操作地配置为与感测器封装102的组件通信。例如，通信接口 148被配置为传输数据以用于感测器封装102中的存储器、从感测器封装102中的存储器取回数据、等等。通信接口 148也可通信地联接至处理器144以利于感测器封装102的组件和处理器144之间的数据传送(例如用于向处理器144传达从与感测器封装102/控制器142通信地联接的装置接收的输入)。应注意的是虽然通信接口 148被描述为感测器封装102/控制器142的一个组件，但通信接口 148的一个或更多组件可被实现为通过有线和/或无线连接来与感测器封装102通信地联接的外部组件。感测器封装102还可包括和/或连接至一个或更多输入/输出(I/O)装置(例如通过通信接口 148)，所述输入/输出装置包括但不必限于显示器、鼠标、触控板、键盘等等。
[0053] 通信接口 148和/或处理器144可被配置为与各种不同的网络通信，包括但不必限于:广域蜂窝电话网络，诸如3G蜂窝网络、4G蜂窝网络或全球移动通信系统(GSM)网络;无线计算机通信网络，诸如W1-Fi网络(例如使用IEEE 802.11网络标准工作的无线局域网 (WLAN));互联网；因特网；广域网(WAN);局域网(LAN);私域网(PAN)(例如使用IEEE 802.15 网络标准工作的无线私域网(WPAN));公共电话网络;外联网；内联网；等等。然而，这个列表仅通过例子提出，并不旨在限制本公开。此外，通信接口 148可被配置为与单个网络或穿过不同接入点的多个网络通信。[〇〇54] 一般地，可使用硬件(例如固定逻辑电路诸如集成电路)、软件、固件、人工处理或它们的组合来实施于此描述的任意功能。因此，在本公开中讨论的部块一般表示硬件(例如固定逻辑电路诸如集成电路)、软件、固件或它们的组合。在硬件配置的实例中，在以上公开中讨论的各个部块可被实施为连同其他功能的集成电路。这种集成电路可能包括给定部块、系统或电路的全部功能，或者所述部块、系统或电路的部分功能。此外，所述部块、系统或电路的元件可交叉多个集成电路实施。这种集成电路可能包括多种集成电路，包括但不必限于:单片集成电路、倒装芯片集成电路、多片模块集成电路和/或混合信号集成电路。在软件实施例的实例中，在以上公开中讨论的各个部块表示当在处理器上运行时执行特定任务的可执行指令(例如程序代码)。这些可执行指令存储在一个或更多有形计算机可读介质中。在一些这种实例中，使用其软件或固件等同物可能实施整个系统、部块或电路。在其他实例中，可能以软件或固件实施给定系统、部块或电路的一部分，而其他部分以硬件实施。
[0055]如图1D所示，感测器封装102可能包括用户接口 150。在实施例中，用户接口 150可包括被配置为向使用者显示信息的装置。用户接口 150的一些例子包括显示屏和/或触摸屏。在一个特定实施例中，用户接口 150可包括联接至控制器142且被配置为向使用者呈现信息的触摸屏。在该特定实施例中，用户接口 150也可能从使用者接收输入并将该输入传输至控制器142。
[0056]感测器系统50可能包括感测器封装102,该感测器封装可电气和/或机械地联接至外部装置，诸如印刷电路板(未示出)和/或外部中央处理单元(CPU)152。感测器封装102可能包括其他组件，诸如热电堆的其他通道、热敏电阻、参考温度探测器(CTD)158,和/或模数转换器156(ADC，其可被包括在具有数字功能的特定应用集成电路(ASIC)中)。此外，控制器 142可以将数据传输至外部CPU，诸如应用处理器和/或微处理器。控制器142、微处理器和/ 或外部CPU可以被配置为使用从感测器装置100和/或热电堆温度感测器102接收的原始数据来确定计算出的物体温度。[〇〇57] 示例方法[〇〇58]图2示出了采用技术以制造热电堆温度感测装置的示例性方法200,诸如图1A和1B 中所示感测器装置100和感测器封装102。图3A至3D示出了在制造诸如图1A和1B中所示装置期间感测器装置100的部段300以及感测器封装102。[〇〇59]在所示的方法200中，衬底被接收(方框202)。如图3A所示，接收衬底304可包括接收硅衬底、陶瓷衬底、或被配置为机械和/或电气地支撑热电堆膜306的其他机械支撑件。在一些实例中，接收衬底304可能包括接收已被蚀刻以形成其中设置热电堆膜306的空腔的衬底304。在一个特定实施例中，接收衬底304可包括接收以至少一个支撑热电堆膜306的支座的形式配置的硅衬底。在另一特定实施例中，接收衬底304可包括接收其他形式的硅衬底，例如正方形或矩形形状(例如四个连接的壁)。可以预期的是接收衬底304可包括接收被配置为支撑热电堆膜306的其他衬底形状和/或形式。在一些实施例中，接收衬底304可能包括使用沉积、光刻和/或蚀刻工艺形成衬底。在一个特定实施例中，接收衬底304可能包括由硅晶片形成衬底304并选择性地蚀刻该硅晶片以形成硅衬底。在另一特定实施例中，接收衬底 304可包括使用曝光、烘烤和后续蚀刻以由光学可确定(光学可结构化)玻璃形成陶瓷衬底 304。衬底304可被配置为包括热电堆膜306以便形成感测器装置100的部段300。
[0060]然后，在衬底上形成热电堆膜(方框204)。在一些实施例中，形成热电堆膜306可包括蚀刻衬底304以形成用于热电堆膜306的空腔。形成热电堆膜306可包括使用沉积、光刻、 蚀刻和/或其他沉积技术在蚀刻到衬底304中的空腔内形成/放置至少一个钝化层306并形成和/或放置热电堆138,其中热电堆138可包括具有热接点310和/或冷接点312的的至少一个热电偶308。
[0061]接下来，在热电堆膜上形成阻光层(方框206)。在实施例中，形成阻光层314可包括使用沉积工艺(例如物理气相沉积、溅射等)。在一个特定实施例中，形成阻光层314可能包括在热电堆膜306上溅射铝层。阻光层314可形成为其限制和/或防止光和/或红外线辐射到达热电堆膜306。另外，形成阻光层314可能包括在阻光层314中且在热电偶308中的至少一个热接点310之上形成光阑318和/或吸收层316。阻光层314可包括多个光阑，且光阑318可能包括不同形状结构(例如圆形、椭圆形、不规则形状等等)。形成光阑318可能包括使用光刻和/或蚀刻工艺。形成吸收层316可能包括使用沉积(例如印刷等)和/或蚀刻工艺。另外， 形成吸收层316可能包括使用后端工艺将吸收层316集成在热电堆膜306内。
[0062]可以将热电堆装置放置在密封封装中(方框208)。在密封封装320中放置感测器装置100可包括使用自动化工艺，例如拾取-放置技术，从而将感测器装置100放置并联接至密封封装320的表面。在一些实例中，放置感测器装置100可能包括在密封封装320内形成感测器装置100。在一个例子中，放置感测器装置100可包括使用粘合剂和/或粘结材料以将感测器装置100联接至密封封装320。在其他例子中，感测器装置100可能包括被配置为联接至密封封装320上的相对应的接触垫(未示出)的接触垫(未示出)。在这些其他的例子中，放置感测器装置100可包括使用焊接和/或回流工艺以联接感测器装置100和密封封装320上的接触垫。感测器装置100可以被放置以使得与形成在封装盖322中的盖光阑334、透镜326和/或滤光器328对准。
[0063]可以将封装盖放置在密封封装上(方框210)。放置密封盖322可能包括使用拾取-放置和/或表面安装技术以及粘合剂(例如贴片环氧树脂等)以将封装盖322联接至密封封装320的顶表面，使得感测器装置100被封装在密封封装320内且形成空腔340。在实施例中， 封装盖322可气密地密封至密封封装320。另外，在密封封装320上放置封装盖322可能包括形成金属层324和/或在金属层324中的盖光阑334。封装盖322可以被放置以使得光阑334与感测器装置100对准。
[0064]莖造[〇〇65]虽然已经用语言将主题具体地描述为结构特征和/或方法操作，但要理解的是所附权利要求中限定的主题不必限于上文描述的具体特征或动作。更确切地说，上文描述的具体特征和动作作为实施权利要求的示例形式被公开。
【主权项】
1.一种热电堆装置，其包括:衬底；设于所述衬底上的热电堆膜，该热电堆膜包括至少一个钝化层；设在所述热电堆膜内的热电堆，该热电堆包括至少一个热电偶；以及 邻近所述热电堆膜设置的阻光层，该阻光层包括邻近所述热电堆设置的光阑。2.根据权利要求1所述的热电堆装置，其中所述阻光层包括设在所述热电堆膜上的反光层。3.根据权利要求1所述的热电堆装置，其中所述阻光层设在所述热电堆膜和封装盖之 间。4.根据权利要求1的热电堆装置，其中所述光阑包括吸收层。5.—种感测器封装，其包括:密封封装；以及设在所述密封封装内的感测器装置，该感测器装置包括:衬底；设在所述衬底上的感测器；以及设在所述感测器上的包括反光层的阻光层，该阻光层包括邻近所述感测器的有效部分 设置的光阑；以及设在所述密封封装上的封装盖。6.根据权利要求5所述的感测器封装，其中所述感测器封装包括热电堆温度感测器封 装，该热电堆温度感测器封装具有:热电堆装置，该热电堆装置包括:设于所述衬底上的热电堆膜；设在所述热电堆膜内的热电堆，该热电堆包括至少一个热电偶;并且 包括所述反光层的所述阻光层设在所述热电堆膜上，且所述光阑邻近所述热电堆设置。7.根据权利要求5所述的感测器封装，其中所述感测器包括光学感测器。8.根据权利要求5所述的感测器封装，其中所述感测器包括热感测器。9.根据权利要求5所述的感测器封装，其中所述感测器包括微测热辐射计、热电探测器 或碳纳米管探测器中的至少一个。10.根据权利要求5所述的感测器封装，其中所述封装盖包括被配置为执行以下动作中 至少一种的金属层:阻挡光或反射光。11.根据权利要求10所述的感测器封装，其中所述金属层包括被配置为允许光通过的光阑。12.根据权利要求5所述的感测器封装，其中所述封装盖包括设在所述封装盖中且被配 置为将光导向所述感测器装置的透镜。13.根据权利要求12所述的感测器封装，其中所述封装盖包括设在所述透镜上的滤光器。14.根据权利要求13所述的感测器封装，其中所述滤光器包括红外线辐射滤光器。15.根据权利要求13所述的感测器封装，其中所述滤光器包括抗反射滤光器。16.根据权利要求5所述的感测器封装，其中所述封装盖气密地密封至所述密封封装。17.—种用于制造具有集成的阻光器的感测器装置的方法，包括:接收衬底；在所述衬底上形成感测器；以及在所述感测器上形成阻光层，其中所述阻光层被配置为阻挡光或反射光中的至少一 个，且其中所述阻光层包括配置为允许光入射在所述感测器上的光阑。18.根据权利要求17所述的用于制造具有集成的阻光器的感测器装置的方法，其中所 述光阑包括吸收层。19.根据权利要求17所述的用于制造具有集成的阻光器的感测器装置的方法，进一步 包括:在密封封装中放置所述感测器装置；以及在所述密封封装上放置封装盖，其中所述封装盖包括配置为将光导向所述感测器装置 的透镜。20.根据权利要求17所述的用于制造具有集成的阻光器的感测器装置的方法，其中所 述感测器包括设在所述衬底上的热电堆膜和邻近所述热电堆膜设置的阻光层。
【文档编号】G01J5/20GK106006538SQ201610346159
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】S·巴尼特, C-W·裴, A·伊马迪, J·C·巴特
【申请人】马克西姆综合产品公司