CN111900244A - 绝缘板载热电堆传感器元器件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种绝缘板载热电堆传感器元器件及其制作方法，元器件包括：绝缘基板；红外线热电堆传感器芯片，固定于绝缘基板上；信号处理芯片，固定于绝缘基板上，并与红外线热电堆传感器芯片电性连接；封装管座，绝缘基板设置于封装管座上；管帽，覆盖于封装管座上并与底座形成封装腔体；第一引脚及第二引脚，穿过底座及绝缘基板，与信号处理芯片相连。本发明可避免热传导影响，降低环境温度对红外线热电堆传感器芯片的影响，降低干扰，提高热电堆传感器元器的测量精度，同时，本发明可以大大提高产品的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于电子领域，特别是涉及一种绝缘板载热电堆传感器元器件及其制作方法。
背景技术
众所周知，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强，因此红外测温具有广泛的应用范围。红外测温技术在生产过程监测，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面都发挥了着重要作用。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。近年来，为避免水银体温计对环境的污染和交叉感染，非接触红外人体测温仪在技术上也得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大。热红外传感器将红外辐射能量转换成电信号输出，是红外测温技术的核心部件。
现有的热红外传感器的整个管座体都是金属，其为热导率较高，会使得环境温度对电堆传感器的影响较大，而由于热电堆芯片对环境温度的补偿比较敏感，从而会大大影响热红外传感器的测量精度。
另外，由于需要将如热电堆及信号芯片等逐一固定于管座上，现有的热红外传感器在封装时，均为单个封装，其封装效率十分低，从而导致热红外传感器的生产效率较低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种绝缘板载热电堆传感器元器件及其制作方法，用于解决现有技术中热电堆传感器元器件测量精度较低以及生产效率较低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种绝缘板载热电堆传感器元器件，所述绝缘板载热电堆传感器元器件包括：绝缘基板；红外线热电堆传感器芯片，固定于所述绝缘基板上；信号处理芯片，固定于所述绝缘基板上，并与所述红外线热电堆传感器芯片电性连接；封装管座，所述绝缘基板设置于所述封装管座上；管帽，覆盖于所述封装管座上并与所述底座形成封装腔体；第一引脚及第二引脚，穿过所述底座，并与所述信号处理芯片相连。
可选地，所述封装管座具有通孔，以供所述第一引脚及所述第二引脚穿过，所述第一引脚与所述第二引脚与所述封装管座绝缘。
可选地，所述绝缘基板上具有第一焊盘及第二焊盘，所述信号处理芯片通过金属线与所述第一焊盘及所述第二焊盘连接，所述第一引脚及所述第二引脚穿过所述底座后分别与所述第一焊盘及第二焊盘连接。
可选地，所述管帽的顶部设有窗口，所述窗口下方覆盖有红外滤光片。
可选地，所述红外线热电堆传感器芯片分布于所述窗口正下方。
可选地，所述红外线热电堆传感器芯片为不少于2个。
可选地，还包括一第三引脚，所述第三引脚连接于所述封装管座。
可选地，所述绝缘基板与所述封装管座的形状及尺寸相等。
可选地，所述红外线热电堆传感器芯片与所述信号处理芯片通过绝缘胶固定于所述绝缘基板，所述绝缘基板通过绝缘胶或卡扣的方式固定于所述封装管座。
可选地，所述绝缘基板包括玻璃纤维环氧树脂覆铜板、氧化铝及氮化铝中的一种。
本发明还提供一种绝缘板载热电堆传感器元器件的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：1)提供绝缘基板，将红外线热电堆传感器芯片及信号处理芯片固定于所述绝缘基板上，并通过打线工艺实现所述红外线热电堆传感器芯片与信号处理芯片的电性连接；2)提供封装管座，所述封装管座具有穿过所述封装管座的第一引脚及第二引脚，将所述绝缘基板固定于所述封装管座上；3)通过打线工艺实现所述信号处理芯片与所述第一引脚及第二引脚的电性连接；4)提供管帽，将所述管帽覆盖于所述封装管座上并与所述底座形成封装腔体。
可选地，还包括步骤：于所述绝缘基板上形成分别与所述第一引脚及所述第二引脚电性连接的第一焊盘及第二焊盘，步骤3)通过打线工艺将所述信号处理芯片连接于所述第一焊盘及所述第二焊盘上。
可选地，步骤1)所述绝缘基板呈阵列排列于一绝缘总载板上，步骤2)将所述绝缘总载板上的绝缘基板通过冲压方式整体固定至对应的封装管座阵列上。
可选地，所述绝缘总载板包含10～1000个所述绝缘基板。
如上所述，本发明的绝缘板载热电堆传感器元器件及其制作方法，具有以下有益效果：
1)本发明通过绝缘基板对红外线热电堆传感器芯片与所述信号处理芯片与封装管座进行绝缘处理，避免热传导影响，从而降低环境温度对红外线热电堆传感器芯片的影响，降低干扰，提高热电堆传感器元器的测量精度。
2)本发明先将红外线热电堆传感器芯片与所述信号处理芯片绝缘固定至绝缘基板上，然后在将绝缘基板整体固定到封装管座上，相比于现有的逐一将红外线热电堆传感器芯片与所述信号处理芯片固定到金属管座上的工艺来说，可以大大提高产品的制作效率，进一步地，本发明将绝缘基板呈阵列排列于一绝缘总载板上进行制作(如每个绝缘总载板可以制作成包含10～1000个绝缘基板)，在绝缘总载板上将红外线热电堆传感器芯片与所述信号处理芯片固定到绝缘基板上，再将绝缘基板分别冲压到封装管座上，可进一步提高生产效率，经过生产验证，相比于传统的封装工艺来说，本发明的生产效率可提高50％以上。
3)本发明通过绝缘基板，可以将引脚的位置往外移，使得封装腔体在中心区域有更大的传感器设计平台。
附图说明
图1显示为本发明的绝缘板载热电堆传感器元器件的主视结构示意图。
图2显示为本发明的绝缘板载热电堆传感器元器件俯视平面布局示意图。
图3显示为本发明的绝缘基板载热电堆传感器元器的制作方法步骤流程示意图。
元件标号说明
201 绝缘基板
202 红外线热电堆传感器芯片
203 信号处理芯片
204 封装管座
205 管帽
206 窗口
207 红外滤光片
208 第一引脚
209 第二引脚
210 第三引脚
211 第一焊盘
212 第二焊盘
S11～S14 步骤1)～步骤4)
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1及图2所示，本实施例提供一种绝缘板载热电堆传感器元器件，所述绝缘板载热电堆传感器元器件包括：绝缘基板201、红外线热电堆传感器芯片202、信号处理芯片203、封装管座204、管帽205、第一引脚208及第二引脚209。
所述绝缘基板201可以选用为玻璃纤维环氧树脂覆铜板、氧化铝及氮化铝中的一种。，本实施例的绝缘基板201选用为玻璃纤维环氧树脂覆铜板、氧化铝或氮化铝，其具有一定的硬度，且绝缘及绝热性能较高，芯片粘合或键合工艺较为便捷，可有效提高生产效率。
如图1所示，所述红外线热电堆传感器芯片202固定于所述绝缘基板201上；例如，所述红外线热电堆传感器芯片202可以通过绝缘胶固定于所述绝缘基板201上。当然，在其他的实施例中，所述红外线热电堆传感器芯片202可以通过如导电胶或其他方式固定于所述绝缘基板201上，并不限于此处所列举的示例。
如图2所示，为了进一步提高检测精度，所述红外线热电堆传感器芯片202为不少于2个，例如，在一实施例中，所述红外线热电堆传感器芯片202为4个，其呈阵列排布于所述绝缘基板201的中心区域，并位于所述管帽205的窗口206正下方，优选为不被所述窗口206以外的所述管帽205遮挡，以提高其对红外线的检测。需要说明的是，所述红外线热电堆传感器芯片202的数量可以依据实际需要进行确定，进一步地，根据发明的思想，所述绝缘板上还可以布局如热敏电阻芯片或其他种类的芯片，并不限于此处所列举的示例。
如图1所示，所述信号处理芯片203固定于所述绝缘基板201上，并与所述红外线热电堆传感器芯片202电性连接。例如，所述信号处理芯片203可以通过绝缘胶固定于所述绝缘基板201上，通过打线工艺与所述红外线热电堆传感器芯片202电性连接，例如，可以采用金线连接所述红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203，以降低电阻，提高检测精度。
如图1所示，所述绝缘基板设置于所述封装管座204上，所述封装管座204选用为金属封装管座204。例如，可以采用绝缘胶或卡扣的方式将所述绝缘基板201通过固定于所述封装管座204，在本实施例中，所述绝缘基板201与所述封装管座204的形状及尺寸相等，以使得所述绝缘基板201完全覆盖所述封装管座204的表面，提高绝缘和绝热效果，避免热传导影响，从而降低环境温度对红外线热电堆传感器芯片202的影响，降低干扰，提高热电堆传感器元器的测量精度。当然，所述绝缘基板201的尺寸也可以比所述封装管座204小，实际上，只要满足所述绝缘基板能固定在管座上，而不影响管帽的封装即可。
如图1所示，所述管帽205覆盖于所述封装管座204上并与所述底座形成封装腔体，具体地，所述管帽205与所述封装管座204气密连接，形成热稳定性、气密性和可靠性较高的封装腔体，可有效提高热电堆传感器元器件的寿命，同时保证检测的准确性。所述管帽205的顶部设有窗口206，所述窗口206下方覆盖有红外滤光片207，所述红外线热电堆传感器芯片202分布于所述窗口206正下方。
如图1所示，所述第一引脚208及第二引脚209穿过所述底座，并与所述信号处理芯片203相连。在一实施例中，所述封装管座204具有通孔，以供所述第一引脚208及所述第二引脚209穿过，所述第一引脚208与所述第二引脚209与所述封装管座204绝缘，同时，所述绝缘基板上具有第一焊盘211及第二焊盘212，如图2所示，所述信号处理芯片203通过金属线与所述第一焊盘211及所述第二焊盘212连接，所述第一引脚208及所述第二引脚209穿过所述底座后，可通过导电胶、上锡、打线等形式分别与所述第一焊盘211及第二焊盘212连接，优选地，所述绝缘基板201中具有所述第一焊盘211及第二焊盘212，所述第一焊盘211及第二焊盘212下方具有凹槽，所述第一引脚208及所述第二引脚209穿过所述底座后，，便可通过所述凹槽实现其与所述第一焊盘211及第二焊盘212的连接，如图2所示。当然，在其他的实施例中，也可以采用如导电胶、焊接等方式使得所述第一引脚208及所述第二引与所述第一焊盘211及第二焊盘212连接，并不限于此处所列举的示例。
如图1所示，所述电堆传感器元器件还包括一第三引脚210，所述第三引脚210连接于所述封装管座204，所述第三引脚210用于接地。
本发明通过绝缘基板201对红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203与封装管座204进行绝缘处理，避免热传导影响，从而降低环境温度对红外线热电堆传感器芯片202的影响，降低干扰，提高热电堆传感器元器的测量精度。
如图1～图3所示，本实施例还提供一种绝缘板载热电堆传感器元器件的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
如图1～图3所示，首先进行步骤1)S11，提供绝缘基板201，将红外线热电堆传感器芯片202及信号处理芯片203固定于所述绝缘基板201上，并通过打线工艺实现所述红外线热电堆传感器芯片202与信号处理芯片203的电性连接。
例如，所述绝缘基板201可以选用为玻璃纤维环氧树脂覆铜板、氧化铝及氮化铝中的一种。，本实施例的绝缘基板201选用为玻璃纤维环氧树脂覆铜板、氧化铝或氮化铝，其具有一定的硬度，且绝缘及绝热性能较高，芯片粘合或键合工艺较为便捷，可有效提高生产效率。
例如，可以通过绝缘胶将红外线热电堆传感器芯片202及信号处理芯片203固定于所述绝缘基板201上。当然，在其他的实施例中，所述红外线热电堆传感器芯片202可以通过如导电胶或其他方式固定于所述绝缘基板201上，并不限于此处所列举的示例。
如图2所示，为了进一步提高检测精度，所述红外线热电堆传感器芯片202为不少于2个，例如，在一实施例中，所述红外线热电堆传感器芯片202为4个，其呈阵列排布于所述绝缘基板201的中心区域，并位于后续封装的所述管帽205的窗口206正下方，优选为不被所述窗口206以外的所述管帽205遮挡，以提高其对红外线的检测。需要说明的是，所述红外线热电堆传感器芯片202的数量可以依据实际需要进行确定，进一步地，根据发明的思想，所述绝缘板上还可以布局如热敏电阻芯片或其他种类的芯片，并不限于此处所列举的示例。
所述基板上还可以先形成第一焊盘211及第二焊盘212，用于与后续的第一引脚208及第二引脚209连接。
如图1～图3所示，然后进行步骤2)S12，提供封装管座204，所述封装管座204具有穿过所述封装管座204的第一引脚208及第二引脚209，将所述绝缘基板201固定于所述封装管座204上，，所述第一引脚208及第二引脚209可通过导电胶、上锡、打线等形式分别与所述第一焊盘211及第二焊盘212连接。优选地，所述绝缘基板201中具有所述第一焊盘211及第二焊盘212，所述第一焊盘211及第二焊盘212下方具有凹槽，所述第一引脚208及所述第二引脚209穿过所述底座后，，便可通过所述凹槽实现其与所述第一焊盘211及第二焊盘212的连接，如图2所示。当然，在其他的实施例中，也可以采用如导电胶、焊接等方式使得所述第一引脚208及所述第二引与所述第一焊盘211及第二焊盘212连接，并不限于此处所列举的示例。
如图1～图3所示，接着进行步骤3)S13，通过打线工艺实现所述信号处理芯片203与所述第一引脚208及第二引脚209的电性连接。
具体地，通过打线工艺将所述信号处理芯片203连接于所述第一焊盘211及所述第二焊盘212上，以使所述信号处理芯片203与所述第一引脚208及第二引脚209的电性连接。
如图1～图3所示，最后进行步骤4)S14，提供管帽205，将所述管帽205覆盖于所述封装管座204上并与所述底座形成封装腔体。
在一实施例中，可以将步骤1)所述绝缘基板201呈阵列排列于一绝缘总载板上，然后在步骤2)中，将所述绝缘总载板上的绝缘基板201通过冲压方式整体固定至对应的封装管座204阵列上。例如，所述绝缘总载板可以包含10～1000个所述绝缘基板201。本发明先将红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203绝缘固定至绝缘基板201上，然后在将绝缘基板201整体固定到封装管座204上，相比于现有的逐一将红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203固定到金属管座上的工艺来说，可以大大提高产品的制作效率，进一步地，本发明将绝缘基板201呈阵列排列于一绝缘总载板上进行制作(如每个绝缘总载板可以制作成包含10～1000个绝缘基板201)，在绝缘总载板上将红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203固定到绝缘基板201上，再将绝缘基板201分别冲压到封装管座204上，可进一步提高生产效率，经过生产验证，相比于传统的封装工艺来说，本发明的生产效率可提高50％以上
如上所述，本发明的绝缘板载热电堆传感器元器件及其制作方法，具有以下有益效果：
1)本发明通过绝缘基板201对红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203与封装管座204进行绝缘处理，避免热传导影响，从而降低环境温度对红外线热电堆传感器芯片202的影响，降低干扰，提高热电堆传感器元器的测量精度。
2)本发明先将红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203绝缘固定至绝缘基板201上，然后在将绝缘基板201整体固定到封装管座204上，相比于现有的逐一将红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203固定到金属管座上的工艺来说，可以大大提高产品的制作效率，进一步地，本发明将绝缘基板201呈阵列排列于一绝缘总载板上进行制作(如每个绝缘总载板可以制作成包含10～1000个绝缘基板201)，在绝缘总载板上将红外线热电堆传感器芯片202与所述信号处理芯片203固定到绝缘基板201上，再将绝缘基板201分别冲压到封装管座204上，可进一步提高生产效率，经过生产验证，相比于传统的封装工艺来说，本发明的生产效率可提高50％以上。
3)本发明通过绝缘基板201，可以将引脚的位置往外移，使得封装腔体在中心区域有更大的传感器设计平台。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (14)
1.一种绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于，所述绝缘板载热电堆传感器元器件包括：
绝缘基板；
红外线热电堆传感器芯片，固定于所述绝缘基板上；
信号处理芯片，固定于所述绝缘基板上，并与所述红外线热电堆传感器芯片电性连接；
封装管座，所述绝缘基板设置于所述封装管座上；
管帽，覆盖于所述封装管座上并与所述底座形成封装腔体；
第一引脚及第二引脚，穿过所述底座，并与所述信号处理芯片相连。
2.根据权利要求1所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：所述封装管座具有通孔，以供所述第一引脚及所述第二引脚穿过，所述第一引脚与所述第二引脚与所述封装管座绝缘。
3.根据权利要求1所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：所述绝缘基板上具有第一焊盘及第二焊盘，所述信号处理芯片通过金属线与所述第一焊盘及所述第二焊盘连接，所述第一引脚及所述第二引脚穿过所述底座后分别与所述第一焊盘及第二焊盘连接。
4.根据权利要求1所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：所述管帽的顶部设有窗口，所述窗口下方覆盖有红外滤光片。
5.根据权利要求4所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：所述红外线热电堆传感器芯片分布于所述窗口正下方。
6.根据权利要求5所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：所述红外线热电堆传感器芯片为不少于2个。
7.根据权利要求1所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：还包括一第三引脚，所述第三引脚连接于所述封装管座。
8.根据权利要求1所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：所述绝缘基板与所述封装管座的形状及尺寸相等。
9.根据权利要求1所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：所述红外线热电堆传感器芯片与所述信号处理芯片通过绝缘胶固定于所述绝缘基板，所述绝缘基板通过绝缘胶或卡扣的方式固定于所述封装管座。
10.根据权利要求1所述的绝缘板载热电堆传感器元器件，其特征在于：所述绝缘基板包括玻璃纤维环氧树脂覆铜板、氧化铝及氮化铝中的一种。
11.一种如权利要求1～10任意一项所述绝缘板载热电堆传感器元器件的制作方法，其特征在于，包括步骤：
1)提供绝缘基板，将红外线热电堆传感器芯片及信号处理芯片固定于所述绝缘基板上，并通过打线工艺实现所述红外线热电堆传感器芯片与信号处理芯片的电性连接；
2)提供封装管座，所述封装管座具有穿过所述封装管座的第一引脚及第二引脚，将所述绝缘基板固定于所述封装管座上；
3)通过打线工艺实现所述信号处理芯片与所述第一引脚及第二引脚的电性连接；
4)提供管帽，将所述管帽覆盖于所述封装管座上并与所述底座形成封装腔体。
12.根据权利要求11所述的绝缘板载热电堆传感器元器件的制作方法，其特征在于：还包括步骤：于所述绝缘基板上形成分别与所述第一引脚及所述第二引脚电性连接的第一焊盘及第二焊盘，步骤3)通过打线工艺将所述信号处理芯片连接于所述第一焊盘及所述第二焊盘上。
13.根据权利要求11所述的绝缘板载热电堆传感器元器件的制作方法，其特征在于：步骤1)所述绝缘基板呈阵列排列于一绝缘总载板上，步骤2)将所述绝缘总载板上的绝缘基板通过冲压方式分别固定至所述封装管座上。
14.根据权利要求11所述的绝缘板载热电堆传感器元器件的制作方法，其特征在于：所述绝缘总载板包含10～1000个所述绝缘基板。
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