CN218271082U - 一种新型热释电红外传感器 - Google Patents

Abstract

一种新型热释电红外传感器，它涉及红外传感器技术领域。它包含管帽，管帽上表面设置有窗口；镶嵌于窗口上的红外滤光片；与管帽装配以形成密封空间的基座，基座包括第一电路基板与第二电路基板，第一电路基板与第二电路基板依次层叠设置，第二电路基板上位于密封空间内设置有通孔；设置于通孔内的信号处理零件；设置于密封空间内的、且位于第二电路基板上表面的红外敏感元件。采用上述技术方案信号处理零件设置于第二电路基板通孔内，第二电路基板采用普通PCB开标准化通孔方案代替信号敏感元支撑件，降低了支撑件的成本，另外也方便信号处理零件与第二电路基板通过标准SMT回流焊工艺一次性安装于第一电路基板上，优化了支撑件的装配工艺降低了成本。

Description

一种新型热释电红外传感器

技术领域

本实用新型涉及红外传感器技术领域，具体涉及一种新型热释电红外传感器。

背景技术

热释电红外传感器，是一种利用热释电性良好的材料为核心制成的探测红外热辐射的传感器，主要应用于探测人和动物或其他带热辐射的物体的红外线，以判断在一定空间是否存在人或其他动物。广泛应用于感应式照明、入侵式报警、安防、智能家居等领域。

当前市面上技术成熟的热释电红外传感器主要有管帽，管座形成密闭空间，管帽表面的窗口里装有红外光学滤光片，在密闭的空间内有热释电红外敏感元，信号处理零件以及固定红外敏感元的支撑部件，红外敏感元件与信号处理零件者以层叠方式设置，且红外敏感元与信号处理零件之间通过支撑部件形成间隙，以保证红外敏感元与信号处理零件的性能。

传统的热释电红外传感器存在以下不足：由于红外敏感元件与信号处理零件之间需要保持一定的间隙，这导致了支撑部件需要另外定制，且传感器结构和生产工序工艺复杂，不利于传感器装配自动化，效率低成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种新型热释电红外传感器，通过带有通孔的标准化基板代替支撑件，便于第一电路基板与第二电路基板通过刷胶固定，具有生产工艺简单及成本低的优势。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种新型热释电红外传感器，其特征在于，包括管帽，所述管帽上表面设置有窗口；镶嵌于所述窗口上的红外滤光片；与所述管帽装配以形成密封空间的基座，所述基座包括第一电路基板与第二电路基板，所述第一电路基板与所述第二电路基板依次层叠设置，所述第二电路基板上位于所述密封空间内设置有通孔；设置于所述通孔内的信号处理零件；及，设置于所述密封空间内的、且位于所述第二电路基板上表面的红外敏感元件。

所述第二电路基板的尺寸小于所述管帽的尺寸，所述第一电路基板的尺寸大于或等于所述管帽尺寸，所述第一电路基板与所述管帽密封装配，所述第二电路基板位于所述密封空间内。

所述第二电路基板的尺寸大于或等于所述管帽的尺寸，所述第二电路基板与所述管帽密封装配，所述第一电路基板覆盖在所述通孔上以密封所述密封空间。

所述第二电路基板上表面设置有用于支撑所述红外敏感元件的支撑件。

所述第一电路基板上对应所述通孔的位置上设置有用于供所述信号处理零件倒装的凹槽。

所述红外热释电传感器的电气连接部件包括设置于第一电路基板或所述第二电路基板上的焊盘阵列、BGA球阵列、邮票孔阵列或接插件。

所述第一电路基板和所述第二电路基板上设置有与所述密封空间连通的通气孔，所述通气孔内设置有密封塞。

所述第一电路基板和/或所述第二电路基板上设置有抗电磁干扰结构，所述抗电磁干扰结构包括金属化包边敷铜和/或金属化开槽敷铜。

所述第一电路基板和/或所述第二电路基板为多层电路板。

所述第一电路基板和/或所述第二电路基板上设置有附加零部件，所述附加零部件至少包括电源稳压芯片、输出信号控制元器件、光敏元器件、模拟或数字信号处理芯片、二极管、三极管和无源器件中的任意一种或多种；所述附加零部件用于构成高集成度、多功能一体化的热释电红外传感器。

所述基座还包括设置于所述第一电路基板的下端面的金属底板，所述金属底板用于提高传感器的整体热容，以提高传感器的热稳定性能，以及用于提高传感器的抗电磁干扰性能。

采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：

1、信号处理零件设置于第二电路基板通孔内，第二电路基板采用普通PCB开标准化通孔方案代替信号敏感元支撑件，降低了支撑件的成本，另外也方便信号处理零件与第二电路基板通过标准SMT回流焊工艺一次性安装于第一电路基板上，优化了支撑件的装配工艺降低了成本。

2、通过在第二电路基板上再设置红外敏感元件支撑件，便于在以电路基板为结构的设计中得到整体基于第一电路基板比较高的红外敏感元安装高度,有利于应用端对传感器的敏感元与菲涅尔透镜的焦距匹配,可以简化应用端的传感器焦距匹配支架结构,整体优化了应用复杂难度及降低了成本。

3、采用通气孔设计，方便传感器各种胶粘剂一次烘烤排胶固化，大大缩短了工艺制程时间，便于传感器装配封装自动化作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2是实施例1的剖视图；

图3是实施例2一种方案的剖视图；

图4是实施例2另一种方案的剖视图；

图5是实施例3一种方案的剖视图；

图6是实施例3另一种方案的剖视图；

图7是实施例4一种方案的剖视图；

图8是实施例4另一种方案的剖视图。

附图标记说明：1、管帽；2、红外滤光片；3、红外敏感元件；4、信号处理零件；5、第一电路基板；6、第二电路基板；7、插接件；71、电极；8、BGA球；9、密封塞；a、通孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：

本实施例涉及一种新型热释电红外传感器，如图1、2所示，包括管帽1、红外滤光片2、基座、信号处理零件4以及红外敏感元件3。

管帽1上表面设置有窗口。红外滤光片2镶嵌于窗口上。基座与管帽1装配以形成密封空间，管帽1胶粘于基座的上表面，基座包括第一电路基板5与第二电路基板6，第一电路基板5与第二电路基板6依次层叠设置，第二电路基板6上位于密封空间内设置有通孔a。信号处理零件4设置于通孔a内。红外敏感元件3设置于密封空间内的、且位于第二电路基板6上表面。第一电路基板5与第二电路基板6电性连接，第二电路基板6胶粘或焊接与第一电路基板5上表面，红外敏感元件3与第二电路基板6胶粘且电连接，信号处理零件4与第一电路基板5或第二电路基板6电性连接。

优选地，信号处理零件4为JFET或集成电路。第一电路基板5及第二电路基板6均为传统的环氧树脂PCB电路板，在其他实施例中，第一电路基板5和第二电路基板6可为陶瓷制作的电路基板。

需要说明的是，通过在第二电路基板6上开设通孔a，信号处理零件4设置于通孔a内，实现通过开有通孔a的标准化第二电路基板6使得红外敏感元件3与信号处理零件4之间避空，不影响传感器的性能，开有通孔a的标准化的第二电路基板6作为红外敏感元件3的支撑件，便于第一电路基板5与第二电路基板6通过刷胶固定，具有生产工艺简单及成本低的优势。

优选地，第一电路基板5和/或第二电路基板6上设置有附加零部件，附加零部件至少包括电源稳压芯片、输出信号控制元器件、光敏元器件、模拟或数字信号处理芯片、二极管、三极管和无源器件中的任意一种或多种；附加零部件用于构成高集成度、多功能一体化的热释电红外传感器。

第二电路基板6的尺寸小于管帽1的尺寸，第一电路基板5的尺寸大于或等于管帽1尺寸，第一电路基板5与管帽1密封装配，第二电路基板6位于密封空间内。管帽1胶粘于第一电路基板5上以形成密封空间。在一些实施例中，第二电路基板6与红外敏感元件3之间设置有用于支撑红外敏感元件3的支撑件。支撑件顶底两端分别与红外敏感元件3和第二电路基板6胶粘固定，红外敏感元件3通过支撑件与第二电路基板6电连接。该支撑件为标准的片式元件，片式元件包括片式电阻、片式电容、片式电感或片式二极管。在本实施例中，信号处理零件4与第一电路基板5电性连接，信号处理零件4胶粘或焊接于第一电路基板5上。在一些实施例中，为便于实现薄型传感器的设置，第一电路基板5上位于与通孔a对应的位置设置有用于供信号处理零件4倒装的凹槽。此时，信号处理零件4倒装于第一电路基板5安装凹槽，信号处理零件4与第一电路基板5胶粘或焊接且电性连接，第二电路基板6选择超薄或FPC电路板。

实施例2：

本实施例与实施例1的主要区别在于，如图3所示，第二电路基板6的尺寸大于或等于管帽1的尺寸，第二电路基板6与管帽1密封装配，通孔a与密封空间连通，第一电路基板5覆盖在通孔a上以封闭密封空间。在本实施例中，第一电路基板5大于第二电路基板6。在一些实施例中，第一电路基板5等于或小于第二电路基板6。

实施例3：

本实施例在上述任意实施例的基础上，如图5、6所示，红外热释电传感器的电气连接部件包括设置于第一基板或第二基板上的焊盘阵列、BGA球8阵列、邮票孔阵列或接插件。

当第一电路基板5大于或等于第二基板时，焊盘阵列、BGA球8阵列或接插件固定设置于第一电路基板5上远离第二电路基板6一侧，焊盘阵列、BGA球8阵列或接插件与第一电路基板5电连接。当第一电路基板5小于第二电路基板6时，焊盘阵列、BGA球8阵列或接插件固定设置于第二电路基板6上远离管帽1一侧。

当电气连接部件为插接件7时，插接件7用于实现热释电红外传感器的对外电气连接与装配。插接件7为贴片立式插接件7，插接件7上远离基板一侧设置有6个电极71。当电气连接部件为BGA球8时，BGA球8设置有若干个，BGA球8为锡球、铜球、钢球或非球形块状、柱状物，BGA球8表面为易上锡物，球体是金属导体或表面镀可导电层的非导体。其中BGA的全称为Ball Grid Array Package，中文名字为球栅网格阵列封装，通过在传感器基板的安装侧设置BGA球8，使得传感器应用时实现了SMT贴片自动化生产以提高效率降低成本，保证了贴片回流焊接质量；同时由于BGA球8的存在使得传感器基板与其所在的应用板之间存在间隙且接触面积小，大大增加了应用板与传感器基板之间的热阻，减少应用板上的热量传导到传感器基板，提高了传感器抵抗所在空间环境温度变化的能力，提高了传感器的热稳定性能。

实施例4：

本实施例在上述任意实施例的基础上，如图7所示，第一电路基板5上设置有与密封空间连通的通气孔，通气孔内设置有密封塞9。在本实施例中，密封塞9为密封胶。密封胶固定设置在通气孔内。通气孔的设置便于红外敏感元件3、基板、信号处理零件4及管帽1等可能的多处胶粘剂在一次性烘烤固化时，把停留在密封空间内的排胶废气通过抽真空的方式排出密封空间，同时便于向密封空间内注入惰性或干燥气体。增加通气孔使传感器可能的多处胶粘剂得以一次性烘烤固化，大幅缩短传感器的工艺制程时间，有利于传感器实现自动化封装，同时传感器密封空间内排胶废气被惰性或干燥气体完全置换也有利于传感器的性能提升。

实施例5：

本实施例在上述任意实施例的基础上，如图8所示，第一电路基板5和/或第二电路基板6上设置有与密封空间相互连通的通气孔，通气孔内设置有密封塞9。当第二电路基板6小于第一电路基板5时，通气孔可设置在第一电路基板5上或第一电路基板5和第二电路基板6上；当第二电路基板6大于第一电路基板5时，通气孔可设置在第二电路基板6上或第一电路基板5和第二电路基板6上；当第二电路基板6等于第一电路基板5时，通气孔设置在第一电路基板5和第二电路基板6上。在本实施例中，密封塞9为密封胶。密封胶固定设置在通气孔内。通气孔的设置便于红外敏感元件3、基板、信号处理零件4及管帽1等可能的多处胶粘剂在一次性烘烤固化时，把停留在密封空间内的排胶废气通过抽真空的方式排出密封空间，同时便于向密封空间内注入惰性或干燥气体。增加通气孔使传感器可能的多处胶粘剂得以一次性烘烤固化，大幅缩短传感器的工艺制程时间，有利于传感器实现自动化封装，同时传感器密封空间内排胶废气被惰性或干燥气体完全置换也有利于传感器的性能提升。

实施例6：

本实施例在上述任意实施例的基础上，第一基板和/或第二基板上设置有抗电磁干扰结构，抗电磁干扰结构包括金属化包边敷铜和/或金属化开槽敷铜。减少了基板暴露在空间电容环境中，提升了传感器抗电磁干扰的能力，使得本传感器可适用于在强电磁干扰或带蓝牙、WIFI通信的应用场合使用。进一步得，第一电路基板5和/或第二电路基板6均为多层电路板，多层电路板是指含有两层以上导电铜箔的电路板，相比单或双面电路板，多层电路板具有较好的抗电磁干扰性能，使得传感器抗电磁干扰性能得以提升，可适用于一些要求抗电磁干扰能力特别强的应用场合。

实施例7：

本实施例在上述任意实施例的基础上，所述基座还包括设置于所述第一电路基板5的下端面的金属底板，金属底板与管帽1密封。所述金属底板用于提高传感器的整体热容，以提高传感器的热稳定性能，以及用于提高传感器的抗电磁干扰性能。管帽1与金属底板形成密闭空间，使得传感器基本完全密封在金属外壳以内，进一步减少了基板暴露在空间电容环境中，提升了传感器抗电磁干扰的能力，使得本传感器可适用于在强电磁干扰或带蓝牙、WIFI通信的应用场合使用。本实施例中电气连接部件为BGA球8，BGA球8设置于电路基板下端面并凸出于金属底板，实现传感器的SMT回流焊焊接固定。

以上，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种新型热释电红外传感器，其特征在于，包括管帽(1)，所述管帽(1)上表面设置有窗口；

镶嵌于所述窗口上的红外滤光片(2)；

与所述管帽(1)装配以形成密封空间的基座，所述基座包括第一电路基板(5)与第二电路基板(6)，所述第一电路基板(5)与所述第二电路基板(6)依次层叠设置，所述第二电路基板(6)上位于所述密封空间内设置有通孔(a)；

设置于所述通孔(a)内的信号处理零件(4)；及，

设置于所述密封空间内的、且位于所述第二电路基板(6)上表面的红外敏感元件(3)。

2.根据权利要求1所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述第二电路基板(6)的尺寸小于所述管帽(1)的尺寸，所述第一电路基板(5)的尺寸大于或等于所述管帽(1)尺寸，所述第一电路基板(5)与所述管帽(1)密封装配，所述第二电路基板(6)位于所述密封空间内。

3.根据权利要求1所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述第二电路基板(6)的尺寸大于或等于所述管帽(1)的尺寸，所述第二电路基板(6)与所述管帽(1)密封装配，所述第一电路基板(5)覆盖在所述通孔(a)上以密封所述密封空间。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述第二电路基板(6)上表面设置有用于支撑所述红外敏感元件(3)的支撑件。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述第一电路基板(5)上对应所述通孔(a)的位置上设置有用于供所述信号处理零件(4)倒装的凹槽。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述热释电红外传感器的电气连接部件包括设置于第一电路基板(5)或所述第二电路基板(6)上的焊盘阵列、BGA球(8)阵列、邮票孔阵列或接插件。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述第一电路基板(5)和/或所述第二电路基板(6)上设置有与所述密封空间连通的通气孔，所述通气孔内设置有密封塞(9)。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述第一电路基板(5)和/或所述第二电路基板(6)上设置有抗电磁干扰结构，所述抗电磁干扰结构包括金属化包边敷铜和/或金属化开槽敷铜。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述第一电路基板(5)和/或所述第二电路基板(6)为多层电路板。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述第一电路基板(5)和/或所述第二电路基板(6)上设置有附加零部件，所述附加零部件至少包括电源稳压芯片、输出信号控制元器件、光敏元器件、模拟或数字信号处理芯片、二极管、三极管和无源器件中的任意一种或多种；所述附加零部件用于构成高集成度、多功能一体化的热释电红外传感器。

11.根据权利要求1-3中任意一项所述的新型热释电红外传感器，其特征在于，所述基座还包括设置于所述第一电路基板(5)的下端面的金属底板，所述金属底板用于提高传感器的整体热容，以提高传感器的热稳定性能，以及用于提高传感器的抗电磁干扰性能。

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