一种热释电红外传感器的制作方法

1.本实用新型涉及红外传感器技术领域，具体涉及一种热释电红外传感器。


背景技术：

2.热释电红外传感器，是一种利用热释电性良好的材料为核心制成的探测红外热辐射的传感器，主要应用于探测人和动物或其他带热辐射的物体的红外线，以判断在一定空间是否存在人或其他动物。广泛应用于感应式照明、入侵式报警、安防、智能家居等领域。
3.当前市面上技术成熟的热释电红外传感器主要有管帽，管座形成密闭空间，管帽表面的窗口里装有红外光学滤光片，在密闭的空间内有热释电红外敏感元，固定红外敏感元的支撑部件以及信号处理零件的jfet或ic，支撑部件及信号处理零件固定在pcb电路基板上表面，其工作原理是将由红外敏感元接收到的红外辐射信号转变为微弱的电压信号，经基板上的信号电路转换并向外输出。
4.现有热释电红外传感器的支撑部件的高度大于信号处理零件的厚度，无法满足应用端对产品厚度及小尺寸的要求，因此，有待改进。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种热释电红外传感器，第一电路基板上位于密封空间内一侧设置有安装槽，信号处理零件设置于安装槽内，红外敏感元件设置于密封空间内并位于信号处理零件上方，由于信号处理零件部份或全部嵌入安装槽内安装，使得可以采用超薄、标准片式元件作为红外敏感元件的支撑件，降低了支撑件的材料与封装成本，同时实现了传感器的超薄与小尺寸封装。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种热释电红外传感器，包括管帽、红外滤光片、基座、红外敏感元件及信号处理零件，所述管帽与所述基座装配以形成密封空间，所述基座包括第一电路基板，所述第一电路基板上位于所述密封空间内一侧设置有安装槽，所述信号处理零件设置于所述安装槽内，所述红外敏感元件设置于所述密封空间内并位于所述信号处理零件上方。
7.所述第一电路基板上对应所述信号处理零件一侧设置有用于支撑所述红外敏感元件的支撑件，所述信号处理零件倒装于所述安装槽内且与所述第一电路基板电性连接。
8.所述支撑件为标准的片式元件，所述片式元件为片式电阻、片式电容或片式电感。
9.所述红外敏感元件与所述信号处理零件之间设置有第二电路基板，所述信号处理零件倒装于所述安装槽内、且与所述第二电路基板电性连接，所述第二电路基板盖设于所述安装槽上且与所述第一电路基板电性连接，所述红外敏感元件设置于所述第二电路基板上远离所述安装槽一侧、并与所述第二电路基板电性连接。
10.所述第二电路基板上对应所述红外敏感元件的位置开设有散热凹槽，以增大所述红外敏感元件与所述第二电路基板之间的热传递间隙，减小由所述第一电路基板、所述第二电路基板从应用电路板上传导过来的热量对所述红外敏感元件的热稳定干扰。
11.所述第二电路基板与所述红外敏感元件之间设置有支撑件，所述红外敏感元件通过所述支撑件与所述第二电路基板电性连接。
12.所述第一电路基板上固定设置有与所述第一电路基板电连接的焊盘阵列、插接件、邮票孔阵列或bga球，用于热释电红外传感器对外电气连接与装配固定。
13.所述第一电路基板上设置有与所述密封空间连通的通气孔，所述通气孔上设置有密封所述通气孔的密封塞。
14.所述第一电路基板上设置有抗电磁干扰结构，所述抗电磁干扰结构包括金属化包边敷铜和/或金属化开槽敷铜。
15.所述第一电路基板为多层电路板。
16.所述第一电路基板上设置有附加零部件，所述附加零部件至少包括电源稳压芯片、输出信号控制元器件、光敏元器件、模拟或数字信号处理芯片、二极管、三极管和无源器件中的任意一种或多种；所述附加零部件用于构成高集成度、多功能一体化的热释电红外传感器。
17.所述基座包括第一电路基板和金属底板，所述金属底板固定设置于所述第一电路基板的下端面，所述金属底板用于提高传感器的整体热容，以提高传感器的热稳定性能，以及用于提高传感器的抗电磁干扰性能。
18.采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：
19.1、第一电路基板上位于密封空间内一侧设置有安装槽，信号处理零件设置于安装槽内，红外敏感元件设置于密封空间内并位于信号处理零件上方，由于信号处理零件部份或全部嵌入安装槽内安装，使得可以采用超薄、标准片式元件作为红外敏感元件的支撑件，降低了支撑件的成本以及优化了支撑件的装配工艺；同时采用超薄标准片式支撑件，可实现红外敏感元件与管帽同时刷胶装配烘烤排胶，相比现有分开点胶烘烤排胶的工艺，简化了工序也缩短了工艺时间，极大的利于自动化生产，降低了材料与封装成本；同时实现了传感器的超薄与小尺寸封装。
20.2、采用通气孔设计，方便传感器各种胶粘剂一次烘烤排胶固化，大大缩短了工艺制程时间，便于传感器装配封装自动化作业。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；
23.图2是对应图1的剖视图；
24.图3是对应图1的另一方向的剖视图；
25.图4是实施例2的剖视图；
26.图5是实施例3一种方案的爆炸示意图；
27.图6是实施例3另一种方案的剖视图；
28.图7是实施例4的剖视图。
29.附图标记说明：1、管帽；2、红外滤光片；3、第一电路基板；4、红外敏感元件；5、信号处理零件；6、支撑件；61、第二电路基板；a、安装槽；7、插接件；71、电极；b、容纳槽；8、bga球；9、密封塞。
具体实施方式
30.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
31.本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
32.实施例1：
33.本实施例涉及一种热释电红外传感器，如图1、2、3所示，包括红外滤光片2、基座、红外敏感元件4及信号处理零件5，管帽1与基座装配以形成密封空间，管帽1胶粘于基座上。基座包括第一电路基板3，第一电路基板3上位于密封空间内一侧设置有安装槽a，信号处理零件5设置于安装槽a内，红外敏感元件4设置于密封空间内并位于信号处理零件5上方。通过在第一电路基板3上开设安装槽a，安装槽a用于供信号处理零件5放置，实现薄型传感器的生产。在本实施例中，管帽1上表面设有窗口。红外滤光片2镶嵌于窗口上。第一电路基板3为环氧树脂pcb电路板。信号处理零件5为jfet、放大器、mcu或智能集成电路或adc器件,在其他实施例中，第一电路基板3可为陶瓷电路基板。
34.优选地，为保证信号处理零件5与红外敏感元件4之间的避空，第一电路基板3上对应信号处理零件5一侧设置有用于支撑红外敏感元件4的支撑件6，信号处理零件5倒装于安装槽a内且与第一电路基板3电性连接，信号处理零件5胶粘或焊接于第一电路基板3上。红外敏感元件4通过支撑件6与第一电路基板3电性连接，支撑件6顶底两端分别与第一电路基板3和红外敏感元件4胶粘或焊接固定。
35.需要说明的是，在第一电路基板3上位于密封空间内一侧设置有安装槽a，使得可以采用超薄、标准片式元件作为红外敏感元件4的支撑件6，降低了支撑件6的成本以及优化了支撑件6的装配工艺；同时采用超薄标准片式支撑件6，可实现红外敏感元件4与管帽1同时刷胶装配烘烤排胶，相比现有分开点胶烘烤排胶的工艺，简化了工序也缩短了工艺时间，极大的利于自动化生产，降低了材料与封装成本；同时实现了传感器的超薄与小尺寸封装。在本实施例中，支撑件6设置有至少两个，提供一些标椎化小型的支撑件6，支撑件6为标准的片式元件，片式元件为片式电阻、片式电容或片式电感。第一电路基板3分别与支撑件6、信号处理零件5和管帽1之间及管帽1与红外滤光片2之间及支撑件6与红外敏感元件4之间均通过胶粘或焊接工艺，且去掉传统制造过程中的电阻储能封焊工艺，具有简化了工序，提升了效率降低了成本。在本实施例中，第一电路基板3可呈圆形、多边形、椭圆或异形。管帽1呈圆形或矩形。
36.优选地，为了拓展传感器的使用场景、功能。第一电路基板3上设置有附加零部件，附加零部件至少包括电源稳压芯片、输出信号控制元器件、光敏元器件、模拟或数字信号处理芯片、二极管、三极管和无源器件中的任意一种或多种；附加零部件用于构成高集成度、多功能一体化的热释电红外传感器。
37.实施例2：
38.本实施例与实施例1的主要区别在于：如图4所示，红外敏感元件4与信号处理零件5之间设置有第二电路基板61，第二电路基板61为环氧树脂pcb电路板。信号处理零件5倒装于安装槽a内、且与第二电路基板61电性连接，第二电路基板61盖设于安装槽a上且与第一电路基板3电性连接，第二电路基板61胶粘或焊接于第一电路基板3上。红外敏感元件4设置于第二电路基板61上远离安装槽a一侧、并与第二电路基板61电性连接。红外敏感元件4及信号处理零件5均与第二电路基板61连接。红外敏感元件4胶粘于第二电路基板61面部，信号处理零件5胶粘或焊接于第二电路基板61底部。第二电路基板61可以采用基准pcb板设计，信号处理零件5与第二电路基板61的装配以及第二电路基板61与第一电路基板3的装配均可以采用标准的smt回流焊工艺，便于传感器实现自动化生产，优化了装配工艺降低了成本；传感器信号处理零件5嵌入于第一电路基板3安装凹槽，实现传感器超薄、小尺寸封装；同时红外敏感元件4安装于第二电路基板61上表面，第二电路基板61采用标准pcb电路板设计，通过选择不同的标准电路板的厚度，调节红外敏感元件4的高度，可方便实现传感器敏感元与应用时菲涅耳透镜的焦距匹配，从一定程度上解决了应用端对透镜焦距匹配的结构问题。
39.在一些实施例中，第二电路基板61上对应红外敏感元件4的位置开设有散热凹槽，以增大红外敏感元件4与第二电路基板61之间的热传递间隙，减小由第一电路基板3、第二电路基板61从应用电路板上传导过来的热量对红外敏感元件4的热稳定干扰。在一些实施例中，为配合光学焦距高度，第二电路基板61与红外敏感元件4之间设置有支撑件6，红外敏感元件4通过支撑件6与第二电路基板61电性连接。红外敏感元件4胶粘于第二电路基板61，红外敏感元件4与第二电路基板61电连接。该支撑部件为标准的片式元件，片式元件包括片式电阻、片式电容、片式电感。
40.实施例3：
41.本实施例在上述任意实施例基础上，如图5、6所示，第一电路基板3上固定设置有与第一电路基板3电连接的焊盘阵列、插接件7、邮票孔阵列或bga球8，用于热释电红外传感器对外电气连接与装配固定。当插接件7设置于第一电路基板3上时，插接件7用于实时热释红外传感器与外部电子元件的电气连接于装配，插接件7为贴片立式插接件7，插接件7上远离第一电路基板3一侧设置有6个电极71。
42.当bga球8设置于第一电路基板3上时，第一电路基板3下表面设置有若干个凸出的bga球8，bga球8与第一电路基板3电连接。在本实施例中，bga球8为锡球、铜球、钢球或非球形块状、柱状物，bga球8表面为易上锡物，球体是金属导体或表面镀可导电层的非导体。其中bga的全称为ball grid array package，中文名字为球栅网格阵列封装，通过在传感器第一电路基板3的安装侧设置bga球8，使得传感器应用时实现了smt贴片自动化生产以提高效率降低成本，保证了贴片回流焊接质量。同时由于bga球8的存在使得传感器第一电路基板3与其所在的应用板之间存在间隙且接触面积小，大大增加了应用板与传感器第一电路基板3之间的热阻，减少应用板上的热量传导到传感器第一电路基板3，提高了传感器抵抗所在空间环境温度变化的能力，提高了传感器的热稳定性能。
43.实施例4：
44.本实施例在上述任意实施例基础上，如图7所示，第一电路基板3上设置有与密封空间连通的通气孔，通气孔上设置有密封通气孔的密封塞9。在本实施例中，密封塞9为密封
胶。密封胶固定设置在通气孔内。通气孔的设置便于红外敏感元件4、第一电路基板3、信号处理零件5及管帽1等可能的多处胶粘剂在一次性烘烤固化时，把停留在密封空间内的排胶废气通过抽真空的方式排出密封空间，同时便于向密封空间内注入惰性或干燥气体。增加通气孔使传感器可能的多处胶粘剂得以一次性烘烤固化，大幅缩短传感器的工艺制程时间，有利于传感器实现自动化封装，同时传感器密封空间内排胶废气被惰性或干燥气体完全置换也有利于传感器的性能提升。从而提高感应器的准确性。
45.实施例5：
46.本实施例在上述任意实施例基础上，第一电路基板3上设置有抗电磁干扰结构，抗电磁干扰结构包括金属化包边敷铜和/或金属化开槽敷铜。减少了基板暴露在空间电容环境中，提升了传感器抗电磁干扰的能力，使得本传感器可适用于在强电磁干扰或带蓝牙、wifi通信的应用场合使用。进一步得，第一电路基板3为多层电路板，多层电路板是指含有两层以上铜箔线路的电路板，相比单或双面电路板，多层电路板具有较好的抗电磁干扰性能，使得传感器抗电磁干扰性能得以提升，可适用于一些要求抗电磁干扰能力特别强的应用场合。
47.实施例6：
48.本实施例在上述任意实施例基础上，基座包括第一电路基板3和金属底板，金属底板固定设置于第一电路基板3的下端面，金属底板与管帽1密封。金属底板用于提高传感器的整体热容，以提高传感器的热稳定性能，以及用于提高传感器的抗电磁干扰性能。管帽1与金属底板形成密闭空间，使得传感器基本完全密封在金属外壳以内，进一步减少了基板暴露在空间电容环境中，提升了传感器抗电磁干扰的能力，使得本传感器可适用于在强电磁干扰或带蓝牙、wifi通信的应用场合使用。本实施例中电气连接部件为bga球8，bga球8设置于电路基板下端面并凸出于金属底板，实现传感器的smt回流焊焊接固定。
49.以上，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。