CN1076098C - 红外探测器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种红外探测器，其支撑件(3)用以在衬底(2)上支撑一红外控制元件(1)。支撑件(3)是通过印制导电胶制取的，因而可以高度精确定位形成该支撑件(3)。
Description
本发明涉及一种红外探测器及其制造方法。
下面参看图4的侧面剖视图和图5(a)及5(b)的平面图说明一般的红外探测器。
参看图4。红外探测器30包括：红外探测元件1；衬底2，供支撑其上的红外探测元件1用；支撑件3，供在衬底2上支撑红外探测元件1；和输出引线4，供输出红外探测元件1中产生的电压。红外探测元件1用外壳5罩住。
衬底2由象氧化铝之类的陶瓷制成，其上附有输出引线4。衬底2的正面(图4上部)形成有电路图形11，电路图形11上设有诸如FET(场效应晶体管)、电阻器等之类的电子元件12，从而形成检测电路，供检测并放大红外探测元件1探测到的信号。
支撑件3由陶瓷制成，其侧面通过焊接覆有电极6。支撑件3焊接在衬底2上，与输出引线4电连接。红外探测元件1用导电胶装设在支撑件3上，与支撑件3电连接。支撑件3是设在衬底2与红外探测元件1之间的，因而衬底2与红外探测元件1之间形成一个间隙。或者支撑件3也可以由导电的金属制成。
红外探测元件1呈板状，可选用有机材料和无机材料制成，前者的例子有甘氨酸硫酸盐，后者的例子有钽酸锂、钽酸铅和铌酸锶钡。电极8a在红外探测元件1的表面上形成，如图5(a)中所示，电极8b在红外探测元件1的背面上形成，如图5(b)中所示。
红外探测元件1通过支撑件3装在衬底2上，罩在外壳5中。外壳5面对红外探测元件1的部分有个透光的窗口9，窗口9由波长选择性透光薄膜制成。
透过透光窗口9的红外线照射到红外探测元件1上时，红外探测元件1自发极化的情况因元件自身温度的变化而变化，破坏了表面电荷的中性状态，从而向输出引线4输出电压。
在一般的制造红外探测器工艺中，红外探测元件与支撑件之间或支撑件与衬底之间的位置关系有时候有偏差。在此情况下，由于红外探测元件1电极附近的热流引起了这样的变化：当红外线照射到红外探测元件1上时，红外探测元件1的温度因热流变化而改变，于是，红外探测器的输出随入射的红外线多少而变化。这个问题可能的解决办法是充分扩大支撑件与电极的间距，以防止红外探测元件1的热量从支撑件逸散到衬底。这样，即使支撑件与电极之间的位置关系变化到某种程度，也不会因其位置关系而影响红外探测元件的温度。然而，这种方法又产生了另一个问题，即红外探测器的体积变大了。另一种减少热容量和防止红外探测元件的热量逸散的方法是开凹槽或开孔，而这种方法的缺点在于会使衬底的形状复杂化。
按照本发明的第一方面，本发明提供的红外探测器包括：衬底；红外探测元件，呈板状，且由热电材料制成；电极，在红外探测元件的前表面和后表面上形成；和支撑件，设在衬底前表面与红外探测元件之间，供支撑红外探测元件用，红外探测元件与衬底之间有一个间隙，其中支撑件用含有导电粉料的有机化合物制成，且与红外探测元件的各电极相连接。
按照本发明的第二方面，本发明提供的制造红外探测器的方法包括下列步骤：在呈板状的红外探测元件上涂上含导电粉料的流体有机化合物，所述红外探测元件由热电材料制成，其前表面和后表面上用丝网印制法形成有电极；通过热处理或干燥使有机化合物固化，从而形成与红外探测器元件的各电极电连接的支撑件，再将支撑件固定到一衬底上。
本发明红外探测器的红外探测元件由热电材料制成，其前表面和后表面上形成有电极，通过支撑件与衬底相连接，支撑件是用含导电粉料的液体有机化合物印制再经热处理或干燥将其固化形成的。这样制成的支撑件就可以在其相对于衬底的支撑位置上精确就位，并在相同情况下将红外探测元件、支撑件和衬底彼此之间连接起来。
现在参看附图举例说明本发明的实施例。附图中：
图1是本发明一个实施例的红外探测器的侧剖视图；
图2是装在图1所示红外探测器中的红外探测元件的平面图；
图3是另一红外探测元件的平面图；
图4是一般红外探测器的侧剖视图；
图5(a)和5(b)是一般红外探测器的红外探测元件的平面图。
图1是红外探测器20的侧剖视图。图2是表示红外探测元件后表面上形成的各电极形状的平面图。图中与图4、图5(a)和5(b)所示一般实施例类似的那些元件都用同样的编号表示，下面不再加以说明。
参看图1和图2，红外探测器20的红外探测元件1装在衬底2的前表面上(图1的上部)，且装在有一个透光窗口9的外壳5中。
电极8a(图5(a))在红外探测元件1的面对着透光窗口9的前表面上形成。电极8b(图5(b))在红外探测元件1的后表面上形成，从图2可以看到，含导电粉料的由有机化合物制成的支撑件3在电极8b的一部分上形成，且与电极8b电连接。连接部分10分别设在衬底2的可以容纳支撑件3的部分上。红外探测元件1的电极8a和8b通过支撑3与输出引线4电连接。
红外探测器20还包括一检测电路，该电路由电路图形11和电子元件12组成，前者在衬底2的后表面上形成，后者在电路图形11上形成。从图1可以看出，由于电子元件12在衬底2的后表面形成，因而可以减小红外探测元件1与衬底之间的间距。红外探测元件1与衬底2之间的间距最好约0.1毫米或以上，更理想的范围是0.2毫米至0.3毫米左右。衬底2用支架13支撑着，固定在外壳5中。
现在说明本发明制造红外探测器20的方法。
用溅射法和干蚀刻法在具有热电性能的板状红外探测元件1上形成电极8a和8b。如图2所示，支撑件3形成为使其与红外探测元件1的电极8b电连接。支撑件3是用丝网印刷法这样形成的：向电极8b上涂导电胶，再在大约110℃下加热导电胶一小时，将其干燥使之固化。
连接部分10也用丝网印刷法在衬底2上通过涂导电胶形成的。红外探测元件1是用导电胶通过支撑件3与连接部分10连接的。支撑件3与红外探测元件1电连接，与衬底2一起用外壳5罩住，衬底2上形成有由电路图形11和电子元件12组成的检测电路，这样就制成了红外探测器20。
红外探测器元件1的支撑件3如上所述是用丝网印刷法形成的，因而可以精确就位，这是因为这种丝网印刷法能精确套准的缘故。通过多次印制工序和固化工序可以增加支撑件3的高度。
虽然本实施例中的支撑件3是分别在红外探测元件1的两端形成的，但也可以在图3所示的四个位置形成。
用来形成支撑件3的材料只要有流动性、固化后可印制而且导电，则不局限于导电胶，可以采用含导电粉料的各种流体有机化合物。可用来制取这类流体有机化合物并有导电性的材料的例子有选自下列金属的至少一种金属：金、银、镍、铜和焊料；或选自下列材料的至少一种陶瓷：碳、导电金属氧化物和导电金属碳化物。
衬底2可用陶瓷制成，例如氧化铝、玻璃环氧树脂、酚醛树脂等。
本发明的红外探测器包括支撑红外探测元件的支撑件，其中红外探测元件是用含导电粉料的有机化合物制成的，因而可以在红外探测元件上印制再经固化形成支撑件，从而可以精确维持红外探测元件与各支撑件之间的位置关系。这样，从红外探测元件流向支撑件的热流保持不变，从而可防止红外探测器的输出发生变化。
Claims (6)
1.一种红外探测器，包括：
衬底(2)；
红外探测元件(1)，呈板状，由热电材料制成；
电极(8a，8b)，在红外探测元件(1)的前表面和后表面上形成；和
支撑件(3)，设在衬底(2)的前表面与红外探测元件(1)之间，供支撑红外探测元件(1)用，红外探测元件(1)与衬底(2)之间具有间隙，
其中所述支撑件(3)用含导电粉料的有机化合物制成，且与所述红外探测元件(1)的各电极电连接。
2.如权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，它还包括一个检测电路，设在所述衬底的后表面上，供检测并放大由所述红外探测元件(1)产生的信号，该检测电路包括一电路图形(11)和配置在此电路图形(11)上的电子元件。
3.如权利要求1所述的红外探测器，其特征在于，所述红外探测元件(1)与衬底(2)之间的间距在0.2毫米至0.3毫米范围内。
4.一种制造红外探测器的方法，包括下列步骤：
在呈板状的红外探测元件(1)上涂上含导电粉料的流体有机化合物，所述红外探测元件(1)由热电材料制成，其前表面和后表面上用丝网印制法形成有电极(8a，8b)；
通过热处理或干燥使所述有机化合物固化，从而形成与所述红外探测元件(1)的各电极(8a，8b)电连接的支撑件(3)；和
将所述支撑件(1)固定到一衬底(2)上。
5.如权利要求4所述的制造红外探测器的方法，其特征在于，它还包括在所述衬底的后表面上形成一检测电路的步骤，该检测电路包括一电路图形(11)和配置在此电路图形(11)上的电子元件(12)。
6.如权利要求4所述的制造红外探测器的方法，其特征在于，所述支撑件(3)的高度在0.2毫米至0.3毫米范围内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20011212 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |