CN103474502B - 一种补偿型热释电红外单元探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种补偿型热释电红外单元探测器，属于红外探测器技术领域。它包括外壳（1）、设置在外壳首端的窗口，所述窗口上设置有红外滤光片（2）、底座（3）、引脚（4）、双面电路板（5）、场效应管（6）、热释电红外敏感元（7）、热释电补偿敏感元（8）、电阻（9）；双面电路板（5）中心设置有通孔，场效应管（6）内嵌在所述通孔中，其底部与双面电路板（5）下表面齐平，其中场效应管（6）的厚度小于双面电路板（5）的厚度；所述通孔的正上方设置有热释电红外敏感元（7）和热释电补偿敏感元（8）。该补偿型热释电红外单元探测器具有性能优越、制作简单、生产成本低、生产效率高和应用范围广的优点。

Description

一种补偿型热释电红外单元探测器

技术领域

本发明属于红外探测器技术领域，尤其涉及一种热释电红外探测器。

背景技术

热释电红外探测器是一类重要的红外探测器，它具有响应速度快，探测率高，无须制冷，制作简单，使用方便等特点，在工业、农业、军事、环境和医疗等领域有着广泛的应用前景。其中，热释电红外单元探测器就是该类产品中的一个典型代表，其广泛应用在防盗报警器、夜间监视器和自动门开关等产品中，但是现阶段的单元探测器存在性能较差、成本较高、可靠性和生产效率低等缺点：如为了保证光电敏感元具有良好的热绝缘性能，大量的热释电红外单元探测器采用单独的支撑柱固定光电敏感元的方法。这一做法无疑将工艺复杂化，降低了产品的可靠性和生产效率；为了提高探测器内部空间的利用率，部分产品采用体积更小、未封装的场效应管晶圆片来代替体积较大、封装后的场效应管。这种方法对生产设备提出了更高要求，提高了生产成本。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提出了一种性能优越、工艺简单、生产成本低、可靠性和生产效率高的补偿型热释电红外单元探测器。

本发明的技术方案如下：

一种补偿型热释电红外单元探测器，包括外壳1、设置在外壳首端的窗口，所述窗口上设置有红外滤光片2、底座3、引脚4、双面电路板5、场效应管6、热释电红外敏感元7、热释电补偿敏感元8、电阻9，所述外壳1末端安装在底座3上，穿过底座3设置的引脚4和双面电路板5连接；所述双面电路板5中心设置有通孔，场效应管6内嵌在双面电路板5的通孔中，所述场效应管6底部与双面电路板5下表面齐平，且场效应管6的厚度小于双面电路板5的厚度；双面电路板5通孔的正上方设置有一个带有红外吸收层的热释电红外敏感元7和一个不带有红外吸收层的热释电补偿敏感元8，所述热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8下电极相连接，其中任意一个敏感元的上电极与场效应管6的栅极相连接，另一个敏感元的上电极作为接地端；将电阻9连接于场效应管6的栅极和接地端之间。

基于上述，所述双面电路板5的通孔尺寸应由所述场效应管6的尺寸决定。

基于上述，所述热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的尺寸应由所述双面电路板5的通孔尺寸决定。

基于上述，所述热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8采用自动点胶和SMT自动贴片相结合的工艺固定于所述双面电路板5通孔的正上方。

基于上述，所述热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的材料均为薄膜或陶瓷。

本发明相对现有技术，采用在双面电路板中心位置加工通孔的方法提高了场效应管的空间利用率，同时解决了光电敏感元的固定和绝热问题，提高了探测器的性能。具体来说，将场效应管内嵌在双面电路板的通孔内，充分利用了外壳内部空间；与采用未封装的场效应管晶圆片代替封装后的场效应管的做法相比，该方案简化了生产工艺，降低了生产成本；相比采用独立支撑柱固定敏感元的方法，将所述热释电红外敏感元和热释电补偿敏感元固定于双面电路板通孔上方的做法提高了绝热的可靠性，操作更方便，进一步提升了热释电红外单元探测器的性能。采用自动点胶和SMT自动贴片相结合的工艺来固定热释电红外敏感元和热释电补偿敏感元的方法显著提高了探测器的生产效率。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

在不增大探测器体积和减小场效应管体积的前提下，实现了补偿型热释电红外单元探测器的制备，充分利用了外壳内部空间，降低了生产成本，同时，提高了光电敏感元绝热的可靠性，提升了探测器的性能，简化了生产工艺，显著提高了探测器的生产效率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是补偿型热释电红外单元探测器电路原理图；

图2是具体实施例的结构示意图。

附图标记：外壳-1、红外滤光片-2、底座-3、引脚-4、双面电路板-5、场效应管-6、热释电红外敏感元-7、热释电补偿敏感元-8、电阻-9。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例

如图2所示，一种补偿型热释电红外单元探测器，它包括有外壳1、设置在外壳首端的窗口、设置在外壳1窗口上的红外滤光片2、安装在外壳1末端的底座3、穿过底座3设置的引脚4、中心位置设置有通孔的双面电路板5、内嵌在所述通孔中的场效应管6，以及设置在所述双面电路板5通孔正上方的带有红外吸收层的热释电红外敏感元7、无红外吸收层的热释电补偿敏感元8和电阻9。

本补偿型热释电红外单元探测器采用下述的制作方法：

1、将所述场效应管6嵌入到所述双面电路板5的通孔中，使场效应管6底部与双面电路板5下表面齐平，然后将场效应管6的三个引脚依次焊接到双面电路板5下表面相应的焊盘上，为保证焊盘与底座3绝缘，在底座3表面贴一层绝缘胶带；

2、将电阻9焊接在双面电路板5上表面对应焊盘处；

3、采用自动点胶机在双面电路板5上表面热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的定位标记处涂抹适量的硅胶，之后根据所述热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的定位标记，使用SMT自动贴片机将下电极相连的热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8固定在所述双面电路板5的通孔上方；

4、将上述贴有热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的双面电路板5放入100℃烘箱中加热至硅胶固化完全；

5、采用超声焊线机将所述热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的上电极分别与对应的焊盘相连接；

6、将底座3的引脚4插入到所述双面电路板5的过孔中，使用点胶机涂抹适量银浆后，放入150℃的烘箱中加热烘干；

7、采用储能封装机将带有滤光片2的外壳1与上述底座3封装。

基于上述，电路连接方式如电路原理图图1所示。即将热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8下电极相连接，其中热释电红外敏感元7的上电极与场效应管6的栅极相连接，热释电补偿敏感元8的上电极作为接地端；将电阻9连接于场效应管6的栅极和接地端之间。

基于上述，双面电路板5上表面热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的定位标记是在双面电路板5加工过程中确定的。

基于上述，所述双面电路板5的通孔尺寸应由所述场效应管6的尺寸决定。

基于上述，所述热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的尺寸应由所述双面电路板5的通孔尺寸决定。

基于上述，所述双面电路板5的厚度大于所述场效应管6的厚度。

基于上述，所述热释电红外敏感元7和热释电补偿敏感元8的材料均为同一尺寸的同种薄膜或陶瓷。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种补偿型热释电红外单元探测器，包括外壳(1)、设置在外壳首端的窗口、设置在所述窗口上的红外滤光片(2)、底座(3)、引脚(4)、双面电路板(5)、场效应管(6)、热释电红外敏感元(7)、热释电补偿敏感元(8)、电阻(9)，所述外壳(1)末端安装在底座(3)上，穿过底座(3)设置的引脚(4)和双面电路板(5)连接，其特征在于：双面电路板(5)中心设置有通孔，场效应管(6)内嵌在双面电路板(5)的通孔中，场效应管(6)底部与双面电路板(5)下表面齐平，且场效应管(6)的厚度小于双面电路板(5)的厚度；双面电路板(5)通孔的正上方设置有一个带有红外吸收层的热释电红外敏感元(7)和一个不带有红外吸收层的热释电补偿敏感元(8)，所述热释电红外敏感元(7)和热释电补偿敏感元(8)下电极相连接，其中任意一个敏感元的上电极与场效应管(6)的栅极相连接，另一个敏感元的上电极作为接地端；将电阻(9)连接于场效应管(6)的栅极和接地端之间。

2.如权利要求1所述补偿型热释电红外单元探测器，其特征在于：所述热释电红外敏感元(7)和热释电补偿敏感元(8)采用自动点胶和SMT自动贴片相结合的工艺固定于所述双面电路板(5)通孔的正上方。

3.如权利要求1或2所述补偿型热释电红外单元探测器，其特征在于：所述热释电红外敏感元(7)和热释电补偿敏感元(8)的材料均为薄膜或陶瓷。