贴片式智能热释电红外传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于传感器的技术领域，具体地说，本发明涉及一种贴片式智能热释电红 外传感器。
【背景技术】
[0002] 热释电红外传感器是一种利用热释电效应原理制成的探测红外辐射的传感器，能 够检测人或某些动物等发射出的红外线，经过滤波、放大等一系列动作后转换为电信号输 出。
[0003] 目前，市面上质量、效果都比较好的传统热释电红外传感器结构如图1所示，形成 封闭结构的管座和管帽，该管帽的上表面窗口处有滤光片，封闭结构内设置有光学敏感元 和固定该光学敏感元的支撑部件，在光学敏感元和支撑部件的下方有场效应管和固定场效 应管的基板，基板上印刷有使各元器件电气连接的电路，管座内部向下延伸有三根碳钢或 铁镍合金材料的引脚。其工作原理主要是通过光学敏感元将接收到的红外信号经场效应管 进行阻抗变换后输出模拟信号。然而，现有技术的热释电红外传感器的管座内部向下延伸 的三根碳钢或铁镍合金材料的引脚需要手工焊接，操作不便，生产效率低下，不利于流水线 生产；引脚和后续处理电路的存在导致传感器体积较大，限制其微型化的发展；另外，传感 器微信号放大电路输出的为模拟信号，难以适应光电行业数字化发展的必然趋势。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种贴片式智能热 释电红外传感器。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案： 一种贴片式智能热释电红外传感器，其特征在于包括：由管帽和基板组成的封闭结构 的外壳，管帽上表面具有窗口，所述窗口上镶嵌有红外光学滤光片;而管帽和基板之间形成 收容空间，所述收容空间收纳并封装有红外敏感元、支撑部件及信号处理模块;所述红外敏 感元靠支撑部件固定，所述支撑部件和信号处理模块直接固定在基板上。
[0006] 其中，所述的红外敏感元为1个或多个。
[0007] 其中，所述红外敏感元采用的热释电陶瓷材料的化学组成为WPbmLaxSry) (Mm/3Nb2/3) z(Zr。. 94Ti〇. 06)403+ Φ at%A;其中：0.002 <x<0.1，0.01<y<0.1，0.01<z< 0.1;其中，Φ=0或者2.8S Φ <5.5，所述的六为82〇3和〇2〇3的混合物，二者的摩尔比为1:1。
[0008] 其中，所述基板为金属化陶瓷基板或环氧树脂PCB板。
[0009] 其中，所述信号处理模块为数字智能控制电路芯片或MCU微控制器。
[0010]其中，所述红外光学滤光片的两个表面依次镀覆有红外增透膜和截止膜。
[0011] 其中，所述红外光学滤光片为平面硅基、平面锗基或平面红外玻璃基滤光片;且其 表面加工有菲涅尔条纹。
[0012] 其中，所述红外光学滤光片为球面硅基、球面锗基或球面红外玻璃基滤光片。
[0013] 与现有技术相比，本发明所述的机油自动冷却装置具有以下有益效果： (1)本发明的传感器采用红外敏感元与红外光学滤光片，结合数字智能控制电路芯片 模块或MCU微控制器，直接固定在封装材料内，实现了信号智能分析处理、数字化输出、抗干 扰能力强等多种功能;采用更轻的金属化陶瓷基板和环氧树脂PCB板，并去除引脚，贴片形 式封装，通过缩小尺寸，可轻易地将产品重量减轻一半，减少了材料，无需人工焊接引脚，加 工方便，良品率更高，成本更低，最终使应用更趋完美，尤其适合小微型玩具、数码、隐蔽性 安防等领域，市场前景广阔。
[0014] (2 )本发明所述的热释电陶瓷材料不仅具有烧结温度低，烧结温度范围宽，机械性 能优良的特点；而且在本发明的热释电陶瓷材料中存在FRL-FRH相变，通过La和Sr部分取代 Pb，并通过二者的协同作用使得材料的相变温度低，自发极化小，因相变导致的晶格畸变不 大，介电常数和介质损耗较低，热释电系数高，制作得到的被动红外热释电传感器噪声值 低，灵敏度高，探测距离远;适合于制作热释电被动红外传感器及非致冷焦平面红外传感器 等传感器。
【附图说明】
[0015] 图1为现有技术中的热释电红外线传感器的结构示意图。
[0016] 图2为本发明的热释电红外线传感器的结构示意图。
[0017] 图3是本发明的热释电红外线传感器的电路原理图。
[0018] 图4为实施例1的热释电红外线传感器的结构示意图。
[0019] 图5为实施例2的热释电红外线传感器的结构示意图。
[0020]图6为本发明的基板的底部结构不意图。
[0021 ]图7为本发明的管帽的几种外形示意图。
[0022]图8是本发明制备的煅烧粉体及烧结热释电陶瓷的XRD图。
[0023]图9是本发明制备的热释电陶瓷断面显微结构图。
[0024]其中，各附图标记的含义分别为：1为基板，2为支撑部件，3为信号处理模块，4为红 外光学敏感元，5为红外光学滤光片，6为管帽。
【具体实施方式】
[0025] 以下将结合具体实施例对本发明所述的贴片式智能热释电红外传感器做进一步 的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的 理解。
[0026] 如图2所示，本发明所述的贴片式智能热释电红外传感器，包括有形成封闭结构的 基板1和管帽6,该管帽6的上表面设有红外光学滤光片5,所述封闭结构内收纳与封装红外 敏感元4、固定该红外敏感元4的支撑部件2及信号处理模块3,支撑部件和信号处理模块3固 定在基板1上，基板1上印刷有使各元器件电气连接的电路，基板1底部设置有焊盘，运用SMT 自动贴片及回流焊工艺，应用于各种相关电路的组装。所述基板1为金属化陶瓷基板或环氧 树脂PCB板。所述基板1底部设置有焊盘，运用SMT自动贴片及回流焊工艺，应用于各种相关 电路的组装。所述红外敏感元4为一个或多个。如图3所示，所述的信号处理模块3可以是数 字智能控制电路芯片模块，其内集成有信号放大电路、模数转换电路、低通/高通滤波电路 和信号输出单元。所述的信号处理模块3还可以是MCU微控制器，是具有可编程能力的微电 脑控制单元，借以实现更加智能化的传感器数据处理能力，包含模拟和数字信号的处理能 力。所述的信号处理模块3采用DFN、SOP或COB等封装工艺封装而成。图6为本发明实施例采 用的基板的底部结构示意图。图7为本发明实施例采用的管帽的几种外形示意图。
[0027] 实施例1 如图4所示，基板1材料为金属化陶瓷基板，并作电磁屏蔽处理，以减少外界的电磁干 扰。红外光学滤光片5为球状红外玻璃，并且在两面镀覆硅基镀增透膜和截止膜滤光片，镀 膜后的球状红外玻璃切片后，嵌入管帽上的窗口处，并以树脂材料粘牢，替代传统的光学滤 光片，体积小，满足微型化的要求。所述信号处理模块3是数字智能控制电路芯片模块，其内 集成有信号放大电路、模数转换电路、低通/高通滤波电路和信号输出单元，实现智能化的 需求。将该管帽6和基板1密封焊接，形成密封结构的贴片式智能热释电红外传感器。
[0028] 实施例2 如图5所示，基板1材料为环氧树脂PCB板，并作电磁屏蔽处理，以减少外界的电磁干扰。 红外光学滤光片5为平面红外玻璃，并且在两面镀覆硅基镀增透膜和截止膜滤光片，采用冷 加工工艺或半导体刻蚀工艺，在表面加工出菲涅尔条纹，将其嵌入管帽上的窗口处，并以树 脂材料粘牢，替代传统的光学滤光片，且体积小，满足微型化的要求。信号处理模块3是数字 智能控制电路芯片模块，其内集成有信号放大电路、模数转换电路、低通/高通滤波电路和 信号输出单元，实现智能化的需求。将该管帽6和基板1密封焊接，形成密封结构的贴片式智 能热释电红外传感器。
[0029]在本发明中，本发明所述的热释电被动红外传感器用热释电陶瓷材料，其化学元 素组成为：（Pbi-X-yLaxSry) (Mni/3Nb2/3)z(Zr〇.94Tio.〇6)i-ζ〇3+ Φ at%A;其中：0·002<χ<0·1， 0.01 <y<0.1，0.01 其中，Φ=0或者Φ <5.5,所述的A为B2〇3和Cr2〇3的混合 物，二者的摩尔比为1:1。其中，所述的系指A相对于（Pbi-x-yLaxSr y)(Mm/3Nb2/3)z (ZmTio.osh-zOs的摩尔百分比。所述热释电陶瓷材料通过以下方法制备得到：