CN107664534B - 温度传感器封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种温度传感器封装结构，包括：封装底座；封装壳体，所述封装壳体与封装底座形成密封腔体，所述密封腔体顶部具有透光部件；热敏芯片，位于所述密封腔体内的封装底座表面；下极板，位于所述密封腔体内的封装底座表面，且具有开口，所述热敏芯片位于所述开口内；上极板，位于所述下极板上方，所述上极板具有通光孔；支撑件，位于下极板表面，用于支撑上极板的端部，使所述上极板部分悬空。上述温度传感器封装结构能够调整探测距离。
Description
技术领域
本发明涉及红外测温领域，尤其涉及一种温度传感器封装结构。
背景技术
温度传感器是一种用于测量温度的传感器，包括热敏芯片。例如，热电堆芯片就是热敏芯片的一种，热电堆芯片具有红外接收区域，用于接收待测物体的红外辐射，从而实现对待测物体的温度测量。它是由热电偶构成的一种器件，能对温差和电能进行相互转化，当热电堆的两边出现温差时，会产生电压差，可用于测量温度。目前，它在耳式体温计、放射温度计、电烤炉、食品温度检测等领域中，作为温度检测器件获得了广泛的应用。
温度传感器的有效探测距离与其传感时接收红外光线的视场角相关，所述视场角越小，有效探测距离越大。
现有的温度传感器的视场角一般固定，无法调整，从而使得进行测温时的有效探测距离也固定，无法根据实际情况进行调整，使其应用受限，针对不同场景的测温需求，通常需要设计不同探测距离的温度传感器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种温度传感器封装结构，能够调整有效探测距离。
如背景中所述，现有的温度传感器封装结构的有效测温距离无法调整，使得温度传感器的应用受限。
为了解决上述问题，本发明提供了一种温度传感器封装结构，包括：封装底座；封装壳体，所述封装壳体与封装底座形成密封腔体，所述密封腔体顶部具有透光部件；热敏芯片，位于所述密封腔体内的封装底座表面；下极板，位于所述密封腔体内的封装底座表面，且具有开口，所述热敏芯片位于所述开口内；上极板，位于所述下极板上方，所述上极板具有通光孔；支撑件，位于下极板表面，用于支撑上极板的端部，使所述上极板部分悬空。
可选的，所述通光孔位于透光部件的纵向投影内。
可选的，所述上极板材料为金属。
可选的，所述封装底座表面具有连接端，所述上极板与所述连接端形成电连接。
可选的，所述下极板材料为单晶硅、多晶硅或氮化硅。
可选的，所述热敏芯片为热电堆芯片。
可选的，所述透光部件为透镜。
可选的，所述透镜表面具有红外增透膜。
可选的，所述透光部件为滤光片。
可选的，所述密封腔体内的封装底座上还设置有参考电阻。
本发明的温度传感器的封装结构中，所述封装底座上设置有下极板、以及位于下极板上的上极板，上极板具有通光孔，用于调整热敏芯片的视场角。当对上极板上施加电压时，上极板与下极板之间会产生吸引力，导致上极板发生形变，向下弯曲，从而使得通光孔的高度下降，调整所述温度传感器的视场角，实现对有效探测距离的调整。通过调整上极板和下极板之间的电压差就可以在一定范围内改变温度传感器的有效探测距离。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的温度传感器封装结构的示意图；
图2为本发明一具体实施方式中对上极板施加电压之后的温度传感器封装结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的温度传感器封装结构的具体实施方式做详细说明。
请参考图1，为本发明具体实施方式的温度传感器封装结构的示意图。
所述温度传感器封装结构包括：封装底座100；封装壳体200，所述封装壳体200与封装底座100形成密封腔体，所述密封腔体顶部具有透光部件201；热敏芯片101，位于所述密封腔体内的封装底座100表面；下极板204，位于所述密封腔体内的封装底座100表面，且具有开口，所述热敏芯片101位于所述开口内；上极板202，位于所述下极板204上方，所述上极板202具有通光孔203；支撑件205，位于下极板204表面，用于支撑上极板202的端部，使所述上极板202部分悬空。
所述封装底座100为金属底座，除了与封装壳体组成第一腔体之外以，还用于为温度传感器的各个组件之间提供电连接。
所述封装壳体200为金属壳体，例如可以是Fe、Ni等，通常为圆柱形。所述封装壳体200与封装底座100之间形成第一腔体，所述第一腔体为密闭空腔，以减少外界空气流动以及环境震动等干扰对于第一腔体内的热敏芯片101的影响。
并且，所述封装壳体200为金属壳体，还可以屏蔽外界的电磁场干扰。在本发明的具体实施方式中，所述封装壳体200的高度可以为3mm～5mm，直径为5mm～10mm。
所述封装壳体200顶部具有透光部件201，作为透红外窗口，用于透过红外辐射光。所述封装壳体200顶部具有开口，所述透光部件201固定于所述开口处，将所述开口密封，从而使得所述封装壳体200依旧与封装底座100之间形成密闭空腔。
作为一个具体的实施方式，所述透光部件201为透镜，用于对入射的光线进行汇聚，可以缩小所述热电堆传感器在一定区域内接受红外光线的视场角，从而可以提高所述热电堆传感器的有效探测距离。
所述透光部件201的一侧或两侧表面还可以形成有红外增透膜，用于提高红外光的透过率，而反射其他波段的光线。所述红外增透膜的透过波段可以为红外波段，具体可以为5μm～14μm。
在本发明的另一具体实施方式中，所述透光部件201还可以是滤光片，所述滤光片用于透过红外光线、反射其他波段的光线。
所述透光部件201可以采用点胶方式固定于开口位置处。在本发明的一个具体实施方式中，所述点胶采用黑胶，所述黑胶可以是ABS黑胶，PVC黑胶、AB黑胶等，所述黑胶不会对入射的红外光线产生反射等作用，避免影响所述温度传感器的检测准确性。
所述热敏芯片101位于绝热壳体202内的封装底座100表面，具体的，可以通过点胶方式固定于所述封装底座100表面。并且，所述封装底座100还具有连接端，所述热敏芯片101与所述连接端形成电连接，通过所述封装底座100与其他部件连接。所述热敏芯片101与所述连接端的电连接可以通过引线键合的方式实现。
作为本发明的一个具体实施方式，所述热敏芯片101为热电堆芯片，所述热敏芯片101的红外接收区域包括多个热电偶，所述热电偶可以是薄膜型的，也可以是电阻丝型的。热敏芯片101的红外接收区域在红外线的照射下，温度升高，产生热电动势，从而将温度转变成电压信号并输出，所述电压信号与被测物的温度相对应。
所述下极板204位于封装底座100表面，在本发明的具体实施方式中，所述下极板204的高度大于热敏芯片101的高度，使得所述下极板204的表面高于热敏芯片101的表面。
所述下极板204的材料可以是硅、多晶硅或氮化硅等。所述下极板204具有开口，暴露出部分封装底座100的表面，所述热敏芯片101位于所述开口内。所述下极板204可以是圆形或矩形。所述下极板204可以通过点胶或键合的方式固定于所述封装底座100表面。
所述上极板202的材料为金属，例如可以是金、镍或铜等。所述上极板202的边缘位置处通过支撑件205与下极板204连接且固定，使得上极板202除边缘位置以外的部分悬空。
在本发明的一个具体实施方式中，所述支撑件205可以是绝缘材料，例如氧化硅、氮化硅、有机玻璃等。在一个具体实施方式中，所述支撑件205与上极板202为一体结构，所述支撑件205的材料与上极板202的材料相同。
所述上极板202、支撑件205和下极板204之间通过点胶方式固定。
所述上极板202具有通光孔203，以便待测物体辐射的红外光线透过封装壳体200顶部透光部件201之后穿过所述通光孔203，照射到热敏芯片101的红外接收区域。
作为本发明的一个具体实施方式，所述上极板202的通光孔203位于透光部件201的纵向投影内，即所述通光孔203的尺寸小于透光部件201的尺寸。所述通光孔203可以作为光阑，限制照射到热敏芯片101的红外光束的孔径。
调整所述通光孔203的尺寸和高度，就可以调整入射至热敏芯片101的红外光束的孔径，从而调整测温的视场，调整温度传感器的有效探测距离。
本发明的具体实施方式中，当对上极板202上施加电压时，上极板202与下极板204之间会产生吸引力，导致悬空的上极板202发生形变，向下弯曲(请参考图2)，从而使得通光孔203的高度下降，调整所述温度传感器的视场角，实现对有效探测距离的调整。所述上极板202与下级板204之间的电压差越大，通光孔203的位置下移越大，通过调整两者之间的电压差就可以在一定范围内改变温度传感器的有效探测距离。
所述上极板202的厚度不能过大，避免在上极板202上施加电压之后，上极板由于厚度较大，无法发生形变；所述上极板202的厚度也不能过小，避免发生形变之后，无法恢复。本发明的具体实施方式中，所述上极板202的厚度为1μm～10μm。
所述封装底座100表面具有连接端102，所述上极板202与所述连接端102形成电连接，可以通过所述连接端102向上极板202施加电压。所述上极板202可以通过引线键合的方式与所述连接端102连接。
由于所述温度传感器需要工作在不同的环境下，所述热敏芯片101所处的环境温度也随之变化，而环境温度会影响到热敏芯片101在测温过程中的热电偶的温差大小，从而影响输出的热电动势的电压信号大小。
在本发明的一个具体实施方式中，所述封装底座100上还设置有参考电阻，用于测量热敏芯片101所处的环境温度，具体的，所述参考电阻可以为热敏电阻，根据所述参考电阻的阻值可以获得环境温度。
所述热敏芯片101的实际输出电压应该与被测物的实际温度、热敏芯片101所处环境温度之间的差成正比，所以，通过所述参考电阻，可以对测量温度进行校准，提高测量准确性。
所述封装底座100与封装壳体200相对的另一侧表面具有引脚300，所述引脚300作为所述温度传感器的输出端，可以通过引脚插入的方式，将所述温度传感器接入印刷电路板的电路中。
综上所述，上述温度传感器的封装结构中，所述封装底座上设置有下极板、以及位于下极板上的上极板，上极板具有通光孔，用于调整热敏芯片的视场角。当对上极板上施加电压时，上极板与下极板之间会产生吸引力，导致上极板发生形变，向下弯曲，从而使得通光孔的高度下降，从而可以调整所述温度传感器的视场角，对有效探测距离进行调整。通过调整上极板和下极板之间的电压差就可以在一定范围内改变温度传感器的有效探测距离。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种温度传感器封装结构，其特征在于，包括：
封装底座；
封装壳体，所述封装壳体与封装底座形成密封腔体，所述密封腔体顶部具有透光部件；
热敏芯片，位于所述密封腔体内的封装底座表面；
下极板，位于所述密封腔体内的封装底座表面，且具有开口，所述热敏芯片位于所述开口内；
上极板，位于所述下极板上方，所述上极板具有通光孔，所述上极板材料为金属，当对所述上极板施加电压时，上极板会向下极板弯曲；
支撑件，位于下极板表面，用于支撑上极板的端部，使所述上极板部分悬空。
2.根据权利要求1所述的温度传感器封装结构，其特征在于，所述通光孔位于透光部件的纵向投影内。
3.根据权利要求2所述的温度传感器封装结构，其特征在于，所述封装底座表面具有连接端，所述上极板与所述连接端形成电连接。
4.根据权利要求1所述的温度传感器封装结构，其特征在于，所述下极板材料为单晶硅、多晶硅或氮化硅。
5.根据权利要求1所述的温度传感器封装结构，其特征在于，所述热敏芯片为热电堆芯片。
6.根据权利要求1所述的温度传感器封装结构，其特征在于，所述透光部件为透镜。
7.根据权利要求6所述的温度传感器封装结构，其特征在于，所述透镜表面具有红外增透膜。
8.根据权利要求1所述的温度传感器封装结构，其特征在于，所述透光部件为滤光片。
9.根据权利要求1所述的温度传感器封装结构，其特征在于，所述密封腔体内的封装底座上还设置有参考电阻。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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