CN1855517A - 红外线图像传感器及其真空封装方法 - Google Patents

Abstract

一种红外线图像传感器及其真空封装方法。此红外线图像传感器包含有一陶瓷基座、一金属上盖、以及一红外线滤光片；陶瓷基座之上粘着一红外线图像传感器晶方，而金属上盖的内面则配置有吸气剂；红外线滤光片则用来密封金属上盖的可透光开口。此真空封装方法则是在真空腔体中分别加热陶瓷基座、金属上盖、以及红外线滤光片，以活化吸气剂并将陶瓷基座、金属上盖与红外线滤光片粘焊在一起。

Description

红外线图像传感器及其真空封装方法

技术领域

本发明有关于一种红外线图像传感器及其制造方法，特别是有关于一种真空封装的红外线图像传感器及其制造方法。

背景技术

随着半导体工业与电子技术的快速进步，红外线传感器的制造技术也日益进步。红外线传感器不仅仅可以利用在医学上，进行体温的量测，更可利用于科学、商业及军事上，如激光侦测、导弹导向、红外线光谱仪、遥控器、防盗器、热像侦察等用途上。而红外线传感器主要可分为热型(thermal)及光子型(photon)二大类。由于热型红外线传感器在使用上较为方便，一般的应用也较为广泛。

热型红外线图像传感器一般都在接近室温工作，但因为空气的热传导效果，将使目标热源落在传感器上的热大量流失，为了提高灵敏度，所以红外线感测晶方(die)一般必须密装于真空中，而且较常利用吸气剂以长期确保一定的真空度。另外，为了确保红外线传感器能正常工作，封装内常包含一热电冷却器(thermo-electrical cooler)做为稳温装置，以进行温度的稳定控制。

传统的热型红外线图像传感器的封装，一般是利用陶瓷基座和红外线滤光片进行。红外线图像传感器晶方固定在热电稳温装置上，热电稳温装置则固定在陶瓷基座上。陶瓷基座和红外线滤光片粘焊好后，再经由连结在陶瓷基座上的一根抽气管将封装内部抽真空，待抽好真空后再将管子封闭，而管子内则预先放有吸气剂(getter)，以维持传感器内的真空度。

因此，传统上的热型红外线图像传感器的封装，在封装完成后需进行真空抽气的制程，然后再将抽气管封闭，不仅使得制程复杂，且由于吸气剂是安装在抽气管中，使可安装的吸气剂数量受到抽气管的容积限制，若吸气剂的数量不够，将明显影响传感器中的真空度与红外线图像传感器的灵敏度。

发明内容

鉴于上述背景技术中，红外线传感器需要维持一定的真空度，以确保正常的工作。传统的热型红外线传感器的封装方式，不仅制程复杂，且受限于抽气管的大小，而影响吸气剂的配置量，将造成红外线传感器维持真空度的瓶颈。

本发明的目的之一，是提供一种红外线图像传感器及其真空封装方法，可简化红外线图像传感器所需的封装制程。

本发明的另一目的，是提供一种红外线图像传感器及其真空封装方法，可将吸气剂合适的安装于红外线图像传感器中，以增加吸气剂的配置量，进而达到红外线图像传感器所需的真空度的要求。

本发明的又一目的，是提供一种红外线图像传感器及其真空封装方法，利用三件式的真空封装构件与制程，不仅使吸气剂合适的安装于红外线图像传感器中，而且方便红外线图像传感器进行真空封装，使红外线图像传感器的灵敏度与使用寿命均能有效的提高。

根据以上所述的目的，本发明提供一种红外线图像传感器，包含有一陶瓷基座、一金属上盖、以及一红外线滤光片；其中陶瓷基座之上粘着一红外线图像传感器晶方，而金属上盖中间则具有一可透光开口，且金属上盖的一内面用来配置吸气剂；红外线滤光片则是用来密封金属上盖的可透光开口。

此红外线图像传感器还包含有一热电稳温装置，此热电稳温装置可耦合于陶瓷基座与红外线图像传感器晶方之间，亦可耦合于陶瓷基座之下方。当选择将热电稳温装置耦合于陶瓷基座之下方时，较佳的是在红外线图像传感器真空封装完毕后，在大气中将热电稳温装置粘着于陶瓷基座之下方。

上述的红外线滤光片更可具有抗反射层，以降低红外线的反射率，提高穿透率。其中陶瓷基座、金属上盖、以及红外线滤光片，是在一真空腔体(chamber)中，分别被加热，以活化吸气剂并将陶瓷基座、金属上盖与红外线滤光片粘焊在一起。

由于吸气剂是安装在金属上盖的内面，不仅不会影响红外线影像的读取，且更可以有效增加配置面积，以增加吸气剂的配置量。

本发明也同时公开一种红外线图像传感器的真空封装方法。此方法包含有下列步骤：提供一陶瓷基座、一金属上盖以及一红外线滤光片。其中陶瓷基座之上耦合一红外线图像传感器晶方。金属上盖则具有一可透光开口，且金属上盖的内面配置有吸气剂。而红外线滤光片优选为一具有抗反射层的红外线滤光片，以降低红外线的反射率，提高穿透率。

将陶瓷基座、金属上盖与红外线滤光片置入一真空腔体中，并在真空中分别加热陶瓷基座、金属上盖、以及红外线滤光片，以活化吸气剂，并且将陶瓷基座、金属上盖与红外线滤光片粘焊在一起。此红外线图像传感器更可与一热电稳温装置耦合，例如是将此热电稳温装置耦合于陶瓷基座与红外线图像传感器晶方之间，或者是耦合于陶瓷基座的下方。

因此，本发明的红外线图像传感器以及用来真空封装此红外线图像传感器的真空封装方法，可有效地简化红外线图像传感器所需的封装步骤，更可以将吸气剂合适的安装于金属上盖的内侧，不仅不影响红外线影像的读取，且可增加吸气剂的配置量，使红外线图像传感器达到所需的真空度的要求，更可以提高红外线图像传感器的灵敏度与使用寿命。

附图说明

为让本发明上述和其它的目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：

图1为本发明红外线图像传感器的零件立体示意图；

图2为本发明红外线图像传感器的一较佳实施例的侧面示意图；以及

图3为本发明红外线图像传感器的另一较佳实施例的侧面示意图。

附图标记说明

100：红外线图像传感器           110：热电稳温装置

120：基座                       122：接脚与焊垫

124：红外线影像感测晶方         130：上盖

132：吸气剂                     134：开口

140：滤光片

210：陶瓷基座                   211：接脚与焊垫

220：金属上盖                  221：吸气剂

230：红外线滤光片              240：红外线影像感测晶方

241：打线                      242：热电稳温装置

243：导线                      310：陶瓷基座

311：接脚与焊垫                320：金属上盖

321：吸气剂                    330：红外线滤光片

340：红外线影像感测晶方        341：打线

342：热电稳温装置              343：导线

具体实施方式

本发明的红外线图像传感器及其真空封装方法不仅可简化红外线图像传感器所需封装制程的步骤，更可将吸气剂合适的安装于红外线图像传感器中，使红外线图像传感器达到所需的真空度的要求，进而提高其灵敏度与使用寿命。以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的构思。

图1为本发明的红外线图像传感器的零件立体示意图。如图中所示，本发明的红外线图像传感器100包含有滤光片140、上盖130、基座120以及热电稳温装110。其中滤光片140位于上盖130的上方用来将上盖130的开口134封闭，以维持红外线图像传感器100的真空度，且同时可提供红外线穿透，以使安装于基座120上的红外线影像感测晶方(die)124可进行红外线影像的读取。滤光片140优选一具有抗反射层的红外线滤光片，以降低红外线的反射率，进而提高穿透率。

基座120的下方则安装有热电稳温装置110，用来稳定红外线图像传感器100的工作温度。其中，接脚与焊垫122则用来电性耦合基座120上的红外线影像感测晶方124以及外部的电子电路。而上盖130的内侧则安装有吸气剂132，以在红外线图像传感器100完成密封后，有效的维持与提高内部的真空度。

图2为本发明的红外线图像传感器的一较佳实施例的侧面示意图。为了提高热型红外线图像传感器灵敏度，红外线感测晶方必须密封于真空中，更利用吸气剂以长期确保所需的真空度要求。

本发明的红外线图像传感器先将红外线图像传感器晶方240固定于陶瓷基座210上，并利用打线241电性耦合红外线图像传感器晶方240以及陶瓷基座210上的接脚与焊垫211。金属上盖220的内面安置吸气剂221，较佳的是布满吸气剂221以提高吸气剂221的配置量，金属上盖220的上方则耦合红外线滤光片230，以允许红外线的穿透。

为了使红外线图像传感器晶方240可有效的被密封于本发明的红外线图像传感器中，并维持适当的真空度，首先将已电性耦合红外线图像传感器晶方240的陶瓷基座210、金属上盖220，以及红外线滤光片230安置在真空腔体中，接着再分别加热以活化吸气剂221，并将陶瓷基座210、金属上盖220，及红外线滤光片230粘焊在一起。

由于本发明的红外线图像传感器是在真空中将陶瓷基座210、金属上盖220以及红外线滤光片230加热接合，使得红外线图像传感器不仅可方便的进行接合，且将金属上盖220内侧的吸气剂221活化后，更可有效的维持红外线图像传感器的真空度。由于吸气剂221被合适的安装于金属上盖220的内侧，因此可以较大的面积附着于金属上盖220的内侧，例如满布于金属上盖220的内侧，使吸气剂221能发挥最大的吸气效果，以使红外线图像传感器的真空度可适当的被维持。

因此，本发明之红外线图像传感器不仅可方便进行封装，且可以有效的增加红外线图像传感器内部的真空度，更可以提高红外线传感器的使用寿命与红外线传感器的灵敏度。当完成红外线图像传感器的封装后，接着再将热电稳温装置242粘着于陶瓷基座210下面，以控制红外线图像传感器的工作温度，使红外线图像传感器可稳定的进行量测。而热电稳温装置242则利用导线243，以提供所需的电源。所述的热电稳温装置242优选一热电冷却器(thermo-electrical cooler)。

参阅图3，为本发明的红外线图像传感器的另一较佳实施例的侧面示意图。如图中所示，此红外线图像传感器的陶瓷基座310上固定有一热电稳温装置342，而其上则再粘着一红外线图像传感器晶方340。红外线图像传感器晶方340利用打线341与陶瓷基座310上的接脚与焊垫311电性连接，而热电稳温装置342则利用导线343与接脚与焊垫311电性连接。

在进行此红外线图像传感器封装时，先将上述的陶瓷基座310、金属上盖320以及红外线滤光片330安置于真空腔体中，然后分别加热，以活化吸气剂321并将陶瓷基座310、金属上盖320以及红外线滤光片330粘焊在一起。其中，金属上盖320的内面布满吸气剂321，以增加吸气剂321的配置量，并提高红外线图像传感器封装后的真空度，有效增加红外线图像传感器的灵敏度与使用寿命。

因此，本发明的红外线图像传感器及真空封装方法不仅可简化红外线图像传感器的封装制程，更可以有效增加吸气剂的配置量，以提高红外线图像传感器的真空度，且可以使红外线图像传感器的灵敏度与使用寿命有效的提高。

如熟悉此技术之人员所了解的，以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明的专利范围。凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求保护范围内。

Claims (8)

1.一种红外线图像传感器，至少包含：

一陶瓷基座，粘着一红外线图像传感器晶方于其上；

一金属上盖，具有一可透光开口，其中该金属上盖的一内面配置一吸气剂；以及

一红外线滤光片，耦合于所述的金属上盖之上。

2.如权利要求1所述的红外线图像传感器，其特征在于，还包含一热电稳温装置耦合于所述的陶瓷基座与红外线图像传感器晶方之间。

3.如权利要求1所述的红外线图像传感器，其特征在于，还包含一热电稳温装置耦合于所述的陶瓷基座的下方。

4.如权利要求3所述的红外线图像传感器，其特征在于，所述的热电稳温装置是在所述的红外线图像传感器真空封装完毕后，在大气中将该热电稳温装置粘着在所述的陶瓷基座的下方。

5.如权利要求1所述的红外线图像传感器，其特征在于，所述的红外线滤光片具有抗反射层。

6.如权利要求1所述的红外线图像传感器，其特征在于，所述的陶瓷基座、金属上盖、以及红外线滤光片是在一真空腔体中进行封装。

7.如权利要求6所述的红外线图像传感器，其特征在于，所述的陶瓷基座、金属上盖、以及红外线滤光片在所述的真空腔体中分别被加热，以活化所述的吸气剂并将该陶瓷基座、金属上盖与红外线滤光片粘焊在一起。

8.如权利要求1所述的红外线图像传感器，其特征在于，所述的金属上盖的内面满布所述的吸气剂，以增加该吸气剂的配置量。

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