CN106706135A - 集成asic的红外温度传感器的封装结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集成ASIC的红外温度传感器的封装结构及其制造方法，该封装结构包括：基板；胶粘环，其位于所述基板第一表面；位于所述基板第一表面、且位于所述胶粘环所围的区域内的电连接引脚、红外温度传感器、ASIC芯片、以及金属连线，封帽外壳，其与所述胶粘环粘接，并且所述封帽外壳与所述基板围成封帽空腔；透光孔，其位于所述封帽外壳的顶部，与所述红外温度传感器的位置对应；以及滤波片，其固定于所述封帽外壳，并设置于所述透光孔的下方。根据本申请，能够大大降低了红外温度传感器的封装成本，并通过数字输出方式增加了红外温度传感器的实用性提高。

Description

集成ASIC的红外温度传感器的封装结构及其制造方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种集成ASIC的红外温度传感器的封装结构及其制造方法。
背景技术
近年来，红外探测技术在军用和民用领域飞速发展，各种红外探测器的市场需求也日益增加。热电堆红外探测器以其成本低、制作工艺简单、无需加偏置电压和无1/f噪声等特点被广泛应用于各种红外探测系统。
通常，红外温度传感器制作完成后需要进行真空或低压气体封装，以减少空气对传感器红外吸收层的热对流干扰，提高传感器的灵敏度和稳定性。传统的红外温度传感器封装形式大多为TO金属管壳封装，其封装结构见图1，其封装方法是将红外温度传感器放置并胶粘固定在封装TO管座底部中心，并且，在TO管座的边缘放置并胶粘固定一个测量传感器本征温度的热敏电阻。将传感器的两个引脚和热敏电阻通过金线连接，并与TO管座的引脚实现电连接。在TO管座上面通过储能焊的方法，密封一个带有红外滤波片的TO金属管帽，该红外滤波片负责过滤各种不需要的光学波段。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本申请的发明人发现，现有的TO金属管壳封装方法价格昂贵，每颗红外温度传感器配备一个TO金属封装管壳使得在大批量生产过程中成本大大增加；并且，以这种封装方法形成的红外温度传感器输出是模拟信号，需要在外部配置一个ASIC(专用集成电路)芯片将该模拟信号转换为数字信号，以实现数字输出，故实际运用中实用性不高；另外，在TO金属管壳封装方法中需要单独设置热敏电阻，使得制造过程复杂化。
本申请提供一种集成ASIC芯片的红外温度传感器的封装结构及其制造方法，将红外温度传感器和ASIC芯片一起集成在基板上，通过简单的粘接工艺，将集成有红外温度传感器和ASIC芯片的基板与集成有滤波片的封帽外壳封装组装在一起，形成一个小型化的数字输出红外温度传感器；并且，利用3D打印的方法形成封帽外壳，并将滤波片集成在该3D打印形成的封帽外壳上，从而降低了封帽外壳的制造成本。该封装方法大大降低了红外温度传感器的封装成本，并通过数字输出方式增加了红外温度传感器的实用性，是一种可实现低成本、高实用性的红外温度传感器的封装方法。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种集成ASIC的红外温度传感器的封装结构，该封装结构包括：
基板；
胶粘环，其位于所述基板第一表面；
位于所述基板第一表面、且位于所述胶粘环所围的区域内的电连接引脚、红外温度传感器、ASIC芯片、以及金属连线，其中，所述金属连线用于所述红外温度传感器与所述ASIC芯片之间，以及所述ASIC芯片与电连接引脚之间进行电连接，并且，红外温度传感器根据接收到的红外线生成模拟信号，ASIC芯片用于将所述模拟信号进行转换和修正处理后生成数字信号，所述电连接引脚用于将所述数字信号输出；
封帽外壳，其与所述胶粘环粘接，并且所述封帽外壳与所述基板围成封帽空腔；
透光孔，其位于所述封帽外壳的顶部，与所述红外温度传感器的位置对应；以及
滤波片，其固定于所述封帽外壳，并设置于所述透光孔的下方。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述封帽外壳的材料为为ABS树脂、聚乳酸(PLA)或者聚乙烯醇(PVA)。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述封帽外壳由3D打印形成。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述透光孔为圆型，所述红外温度传感器的中心与所述透光孔的中心连线垂直于所述第一表面。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述ASIC芯片中具有能够测量所述封装体结构温度的热敏电阻。
根据本申请实施例的再一个方面，提供一种集成ASIC的红外温度传感器的封装结构的制造方法，该方法包括：
在基板的第一表面设置胶粘环，以及位于所述胶粘环所围的区域内的电连接引脚、红外温度传感器、ASIC芯片、和金属连线，其中，所述金属连线用于所述红外温度传感器与所述ASIC芯片之间，以及所述ASIC芯片与电连接引脚之间进行电连接，并且，红外温度传感器根据接收到的红外线生成模拟信号，ASIC芯片用于将所述模拟信号进行转换和修正处理后生成数字信号，所述电连接引脚用于将所述数字信号输出；并且，将封帽外壳与所述胶粘环粘接，其中，所述封帽外壳与所述基板围成封帽空腔；其中，所述封帽外壳具有透光孔，其位于所述封帽外壳的顶部，与所述红外温度传感器的位置对应，所述透光孔的下方设置有滤波片。
本申请的有益效果在于：该封装结构大大降低了红外温度传感器的封装成本，并通过数字输出方式增加了红外温度传感器的实用性，是一种可实现低成本、高实用性的红外温度传感器封装结构。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。在附图中：
图1是现有技术中对红外温度传感器进行TO金属管壳封装后的器件结构示意图；
图2是本申请实施例的封装结构的基板侧的结构示意图；
图3是本申请实施例的封装结构的封帽外壳侧的结构示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本申请中，为了说明方便，将基板的设置红外温度传感器的面称为“上表面”，将基板的与该“上表面”相对的面称为“下表面”，由此，“上”方向是指从“下表面”指向“上表面”的方向，“下”方向与“上”方向相反。在本申请中，“上”和“下”的设定是相对而言，仅是为了说明方便，并不代表具体实施封装方法时或使用该封装结构时的方位。
实施例1
本实施例提供一种集成专用集成电路(ASIC)芯片的红外温度传感器的封装结构，包括基板侧结构和封帽外壳侧结构。图2是本实施例的封装结构的基板侧结构示意图，图3是本实施例的封装结构的封帽外壳侧结构示意图。
如图2所示，基板侧结构包括：基板1；胶粘环2，其位于所述基板1的第一表面；位于所述基板1的第一表面、且位于所述胶粘环2所围的区域内的电连接引脚3、红外温度传感器4、ASIC芯片5、以及金属连线6，其中，所述金属连线6用于所述红外温度传感器4与所述ASIC芯片5之间，以及所述ASIC芯片5与电连接引脚3之间进行电连接，并且，红外温度传感器4根据接收到的红外线生成模拟信号，ASIC芯片5用于将所述模拟信号进行转换和修正处理后生成数字信号，所述电连接引脚3用于将所述数字信号输出。
如图3所示，封帽外壳侧结构包括：封帽外壳7，其与胶粘环2粘接，并且所述封帽外壳7与基板1围成封帽空腔8；透光孔9，其位于所述封帽外壳7的顶部，与所述红外温度传感器4的位置对应；滤波片10，其固定于所述封帽外壳7，并设置于所述透光孔9的下方。
在本实施例的封装结构中，将红外温度传感器和ASIC芯片一起集成在基板上，通过简单的粘接工艺，将集成红外温度传感器和ASIC芯片的基板与集成有滤波片的封帽外壳封装组装在一起，形成一个小型化的数字输出红外温度传感器，由此，通过数字输出方式增加了红外温度传感器的实用性，是一种低成本、高实用性的红外温度传感器的封装结构。
在本实施例中，该基板1可以是印刷线路板(PCB)，或者陶瓷基板，此外，该基板1也可以具有其它结构，或是其它材料。
本实施例中，该胶粘环2可以是双面粘接材料，由此，能够将基板1与封帽外壳进行粘接。该胶粘环2的材料可以参考现有技术，本实施例不再赘述。
在本实施例中，红外温度传感器4可以是热电堆红外温度传感器等，本实施例并不作特别限定。
在本实施例中，ASIC芯片5中可以具有热敏电阻，该热敏电阻能够测量封装结构的温度，由此，无须在封装结构中再单独设置用于测量封装结构本征温度的热敏电阻，从而降低了制造的复杂度。此外，ASIC芯片5不仅可以对输入的模拟信号进行转换、修正处理后产生数字信号，还可以根据实际需要被设计为具备其它的功能，关于ASIC芯片的设计方法，可以参考现有技术，本实施例不再赘述。
在本实施例中，红外温度传感器4和ASIC芯片5可以通过胶粘固定在基板上。在本实施例中，可以通过打线方法，由金属连线6将红外温度传感器4、ASIC芯片5与电连接引脚3各自连接，形成电连接关系。
在本实施例中，所述封帽外壳7可以由三维打印(3D打印)的方式来形成，由此，降低了封帽外壳7的制造成本。在本实施例中，封帽外壳7的材料可以是ABS树脂、聚乳酸(PLA)或者聚乙烯醇(PVA)等，因此，与传统的金属管壳相比，能够进一步降低成本。
在本实施例中，所述透光孔9的形状可以是圆型，并且，红外温度传感器4的中心与透光孔9的中心连线可以垂直于第一表面，从而便于红外温度传感器4接收红外辐射。
在本实施例中，滤波片10可以通过胶粘固定到封帽外壳7上，当然，也可以采用其它方式固定到封帽外壳7上。
在使用该封装结构测量物体温度时，可以将透光孔9对准被测物体，由被测物体发出的红外辐射经过透光孔9进入，通过滤波片10滤波以排除干扰波长的影响。经过滤波后的红外辐射被红外温度传感器4吸收，产生相应的模拟信号，该模拟信号经ASIC芯片5进行转换、修正处理后产生数字信号，该数字信号由电连接引脚3输出到外部电路，得到所需要的温度值。
通过本实施例的这种集成ASIC的红外温度传感器的封装结构，由于在封装结构中将传感器与ASIC芯片集成，实现了红外温度传感器的数字输出，即直接反映出了被测物体的温度值，大大增加了红外测温时的实用性；并且，ASIC芯片本身就带有可以测传感器环境温度的高精度热敏电阻，故也可以省去了TO封装中的热敏电阻成本，故更加凸显出这种封装结构的经济性；并且，本实施例采用价格低廉的3D打印方式制作封帽，与传统的TO封装相比，成本上大大减小。因此，本实施例可以实现低成本，高实用性的红外温度传感器的封装结构，将市场实用性和利润最大化。
实施例2
本实施例提供一种集成专用集成电路(ASIC)芯片的红外温度传感器的封装结构的制造方法，用于制造实施例1所述的封装结构。该制造方法可以包括如下步骤：
S101、在基板1的第一表面设置胶粘环2，以及位于所述胶粘环2所围的区域内的电连接引脚3、红外温度传感器4、ASIC芯片5、和金属连线6，其中，所述金属连线6用于所述红外温度传感器4与所述ASIC芯片5之间，以及所述ASIC芯片5与电连接引脚3之间进行电连接，并且，红外温度传感器4根据接收到的红外线生成模拟信号，ASIC芯片5用于将所述模拟信号进行转换和修正处理后生成数字信号，所述电连接引脚3用于将所述数字信号输出；
S102、将封帽外壳7与所述胶粘环2粘接，其中，所述封帽外壳7与所述基板1围成封帽空腔8。
在本实施例中，所述封帽外壳7具有透光孔9，其位于所述封帽外壳7的顶部，与所述红外温度传感器4的位置对应，所述透光孔9的下方设置有滤波片10。
在本实施例中，封帽外壳7可以由3D打印的方式形成。
在本实施例中，关于各部件的说明，可以参考实施例1，本实施不再重复说明。
在本实施例的这种集成ASIC的红外温度传感器的封装机构的制造方法中，由于将传感器与ASIC芯片集成，实现了红外温度传感器的数字输出，即直接反映出了被测物体的温度值，大大增加了红外测温时的实用性；并且，ASIC芯片本身就带有可以测传感器环境温度的高精度热敏电阻，故也可以省去了TO封装中的热敏电阻成本，故更加凸显出这种制造方法的经济性；并且，本实施例采用价格低廉的3D打印方式制作封帽，与传统的TO封装相比，成本上大大减小。因此，本实施例可以实现低成本，高实用性的红外温度传感器的封装结构，将市场实用性和利润最大化。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (7)

1.一种集成ASIC的红外温度传感器的封装结构，其特征在于，该封装结构包括：
基板；
胶粘环，其位于所述基板第一表面；
位于所述基板第一表面、且位于所述胶粘环所围的区域内的电连接引脚、红外温度传感器、ASIC芯片、以及金属连线，其中，所述金属连线用于所述红外温度传感器与所述ASIC芯片之间，以及所述ASIC芯片与电连接引脚之间进行电连接，并且，红外温度传感器根据接收到的红外线生成模拟信号，ASIC芯片用于将所述模拟信号进行转换和修正处理后生成数字信号，所述电连接引脚用于将所述数字信号输出；
封帽外壳，其与所述胶粘环粘接，并且所述封帽外壳与所述基板围成封帽空腔；
透光孔，其位于所述封帽外壳的顶部，与所述红外温度传感器的位置对应；以及
滤波片，其固定于所述封帽外壳，并设置于所述透光孔的下方。
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，
所述封帽外壳的材料为材料为ABS树脂、聚乳酸或者聚乙烯醇。
3.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，
所述封帽外壳由3D打印形成。
4.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，
所述透光孔为圆型，所述红外温度传感器的中心与所述透光孔的中心连线垂直于所述第一表面。
5.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，
所述ASIC芯片中具有能够测量所述封装体结构温度的热敏电阻。
6.一种集成ASIC的红外温度传感器的封装结构的制造方法，其特征在于，该方法包括：
在基板的第一表面设置胶粘环，以及位于所述胶粘环所围的区域内的电连接引脚、红外温度传感器、ASIC芯片、和金属连线，其中，所述金属连线用于所述红外温度传感器与所述ASIC芯片之间，以及所述ASIC芯片与电连接引脚之间进行电连接，并且，红外温度传感器根据接收到的红外线生成模拟信号，ASIC芯片用于将所述模拟信号进行转换和修正处理后生成数字信号，所述电连接引脚用于将所述数字信号输出；并且
将封帽外壳与所述胶粘环粘接，其中，所述封帽外壳与所述基板围成封帽空腔；
其中，所述封帽外壳具有透光孔，其位于所述封帽外壳的顶部，与所述红外温度传感器的位置对应，所述透光孔的下方设置有滤波片。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，
所述封帽外壳由3D打印形成。
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