CN218584198U - 一种接触散热方案的红外探测器、成像模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种接触散热方案的红外探测器、成像模组和电子设备，接触散热方案的红外探测器包括印刷电路板以及与所述印刷电路板电导通的红外探测器元件，所述印刷电路板开设有贯通的孔位，且在孔位中安装固定有散热件，所述散热件与所述红外探测器元件的底部直接接触。上述接触散热方案的红外探测器，通过在红外探测器中增加散热件，并使散热件与红外探测器元件的底部直接接触，使得红外探测器元件的热量藉由散热件及时有效的散发，从而改善红外成像的画质，尤其适用于功耗高、体积小的红外探测器。

Description

一种接触散热方案的红外探测器、成像模组和电子设备

技术领域

本申请涉及红外探测器技术领域，特别涉及一种接触散热方案的红外探测器、成像模组和电子设备。

背景技术

在非制冷红外成像模组中，随着技术与科技的不断发展，探测器技术不断更新。

红外探测器从最初的17微米探测器到12微米探测器以及到现在的8微米探测器，从256*192分辨率到1920*1080分辨率，从陶瓷探测器到WLP探测器；随着像素间距越来越小，探测器分辨率越来越高，探测器尺寸越来越小，导致探测器堆积的热量越来越高。探测器的热量无法导出导致成像质量下降是目前红外行业急需解决的问题。以前的探测器功耗低体积大，如今探测器功耗高，体积小；所以如何给探测器散热是红外成像模组中急需待解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种接触散热方案的红外探测器，通过在红外探测器中增加散热件，并使散热件与红外探测器元件的底部直接接触，使得红外探测器元件的热量藉由散热件及时有效的散发，从而改善红外成像的画质，尤其适用于功耗高、体积小的红外探测器。本申请的另一目的是提供一种成像模组和电子设备。

为实现上述目的，本申请提供一种接触散热方案的红外探测器，包括印刷电路板以及与所述印刷电路板电导通的红外探测器元件，所述印刷电路板开设有贯通的孔位，且在孔位中安装固定有散热件，所述散热件与所述红外探测器元件的底部直接接触。

在一些实施例中，所述散热件包括接触座和散热片，所述红外探测器元件的底部与所述接触座的第一侧直接接触且位于所述印刷电路板孔位的第一侧，所述散热片与所述接触座的第二侧连接且位于所述印刷电路板孔位的第二侧。

在一些实施例中，所述接触座沿着所述印刷电路板孔位的第二侧至所述印刷电路板孔位的第一侧的方向装入；或，

所述接触座沿着所述印刷电路板孔位的第一侧至所述印刷电路板孔位的第二侧的方向装入。

在一些实施例中，所述红外探测器元件底部的面积大于与所述接触座第一侧直接接触的面积；或，

所述红外探测器元件底部的面积小于与所述接触座第一侧直接接触的面积。

在一些实施例中，所述接触座与所述印刷电路板通过紧固件或点胶固定，所述红外探测器元件与所述接触座通过点胶固定。

在一些实施例中，所述接触散热方案的红外探测器还包括导热件，所述导热件设置于所述红外探测器元件与所述散热件之间。

在一些实施例中，所述接触座呈平板状，多个所述散热片以互相间隔的状态并排设置于所述接触座。

在一些实施例中，多个所述散热片等距间隔，多个所述散热片等高延伸，每一所述散热片的延伸方向与所述接触座所处的平面垂直。

本申请还提供了一种成像模组，包括上述接触散热方案的红外探测器，还包括红外光学镜头和处理电路，所述红外光学镜头用于接收红外光，所述红外探测器用于将红外光转换为电信号，所述处理电路用于根据电信号形成图像。

本申请还提供了一种电子设备，包括上述成像模组。

相对于上述背景技术，本申请所提供的接触散热方案的红外探测器包括印刷电路板、红外探测器元件和散热件；红外探测器元件与印刷电路板电导通；印刷电路板开设有贯通的孔位，且在孔位中安装固定有散热件，散热件与红外探测器元件的底部直接接触。

与现有技术不同的是，上述接触散热方案的红外探测器首先对印刷电路板挖空，然后在红外探测器中增加散热件；在该红外探测器的使用过程中，红外探测器元件在印刷电路板的控制下运行工作，随着工作时长的增加，红外探测器元件不断向外散发热量，与此同时，在热传导的作用下，因为散热件与红外探测器元件的底部直接接触，使得红外探测器元件的热量藉由散热件及时有效的散发。因此，该红外探测器通过增加的散热件使红外探测器元件散发的热量更快速扩散，以提供最佳散热效果的同时，改善红外成像的画质，尤其适用于功耗高、体积小的红外探测器。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请第一种实施例提供的接触散热方案的红外探测器的示意图；

图2为本申请第二种实施例提供的接触散热方案的红外探测器的示意图；

图3为本申请第三种实施例提供的接触散热方案的红外探测器的示意图。

其中：

101-印刷电路板、102-红外探测器元件、103-金线、200-散热件、300-导热件、210-接触座、220-散热片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，其中，图1为本申请第一种实施例提供的接触散热方案的红外探测器的示意图，图2为本申请第二种实施例提供的接触散热方案的红外探测器的示意图，图3为本申请第三种实施例提供的接触散热方案的红外探测器的示意图。

在第一种具体的实施方式中，本申请提供了一种接触散热方案的红外探测器，在传统的红外探测器具备的印刷电路板101和红外探测器元件102的基础上增加了散热件200，并且在印刷电路板101进行了便于散热件200安装的挖空设计，以此利用散热件来提高该红外探测器的散热性能。

具体而言，该红外探测器不仅包括印刷电路板101和红外探测器元件102，还包括散热件200。

红外探测器元件102与印刷电路板101电导通，利用印刷电路板101实现对红外探测器元件102的控制，这一点与现有技术中的相关内容相同，例如红外探测器元件102与印刷电路板101通过金线103连接，不属于本实施例的改进内容，这里不再赘述。

值得注意的是，本实施例的改进点在于增加的散热件200以及为安装散热件200所做的挖空设计，此时的印刷电路板101开设有贯通的孔位，印刷电路板101的孔位使印刷电路板101的第一侧和第二侧连通，而散热件200安装固定于印刷电路板101的孔位中，利用散热件200的热传动作用，将热量在印刷电路板101的第一侧和第二侧的两侧之间进行传导。

在本实施例中，其一，该印刷电路板101区别于传统的pcd板，相当于在不挖空的传统pcb板中间挖空，从而得到本实施例中采用挖空设计的印刷电路板101；其二，该散热件200区别于传统的散热方案，散热件200与红外探测器元件102的底部直接接触，从而得到本实施例中散热件200的接触散热方案。

在该红外探测器的使用过程中，红外探测器元件102在印刷电路板101的控制下运行工作，随着工作时长的增加，红外探测器元件102不断向外散发热量；与此同时，在热传导的作用下，因为散热件200与红外探测器元件102的底部直接接触，使得红外探测器元件102的热量藉由散热件200及时有效的散发。

在该具体的实施方式中，该红外探测器通过增加的散热件200使红外探测器元件102散发的热量更快速扩散，以提供最佳散热效果的同时，改善红外成像的画质，尤其适用于功耗高、体积小的红外探测器。

需要说明的是，图1至图3仅是具体实施例的示意图，只要能够实现增加的散热件200使红外探测器元件102散发的热量更快速扩散的效果即可，散热件200可以是任意数量、形状、方位，不应局限于图示中所限定的结构；因此，图示结构仅仅是为了便于说明的具体结构，对于其他与图有异的结构，在未做出创造性改变的前提下，同应属于本实施例的说明范围。

在散热件200的第一种具体结构形式中，散热件200可以是与红外探测器元件102通过导热膜接触的散热片，散热片可以是导热树脂片；为了避免红外探测器元件102与导热片之间热阻大导致的难以充分地进行散热或传热的问题，因此导热膜与散热片相比导热系数更高，具有高导热性，因此具有良好的散热特性。

在散热件200的第二种具体结构形式中，与第一种不同的是，散热件200的结构类似于散热鳍片，此时的散热件200包括接触座210和散热片220，散热片220设置在接触座210上。

在本实施例中，接触座210安装固定于印刷电路板101，并且接触座210通过印刷电路板101的孔位连通印刷电路板101的第一侧和第二侧。

在印刷电路板101及孔位的第一侧有红外探测器元件102，红外探测器元件102的底部与接触座210的第一侧直接接触，而在印刷电路板101及孔位的第二侧有散热片220，散热片220与接触座210的第二侧连接。

在该红外探测器的使用过程中，红外探测器元件102在印刷电路板101的控制下运行工作，随着工作时长的增加，红外探测器元件102不断向外散发热量；与此同时，在热传导的作用下，因为散热件200与红外探测器元件102的底部直接接触，使得红外探测器元件102的热量通过散热件200由印刷电路板101的第一侧传向印刷电路板101的第二侧。

需要注意的是，本实施例的改进点在于接触座210和散热片220的结构形式，除此以外，至于二者之间的组合方式，例如分体式装配和一体式成型等，同应属于本实施例的说明范围，这里不再一一赘述。

综上，本技术方案旨在将红外探测器元件102背面贴在散热件200上，同时红外探测器元件102与印刷电路板101通过打线连接(打线也叫Wire Bonding(压焊，也称为绑定，键合，丝焊)是指使用金属丝(金线、铝线等)，利用热压或超声能源，完成微电子器件中固态电路内部互连接线的连接，即芯片与电路或引线框架之间的连接。常见于表面封装工艺，如COB工艺)。红外探测器元件102、印刷电路板101与散热件200固定在一起，利用散热件200的高传导性与散热性能将红外探测器元件102产生的热量散发出去，从而提高图像质量。

在一些实施例中，接触散热方案的红外探测器还包括导热件300，导热件300设置于红外探测器元件102与散热件200之间。

在本实施例中，导热件300优选为导热硅胶(导热硅脂)，红外探测器元件102为焦平面探测器中的红外成像芯片，此时的导热硅胶为裁剪整齐的可压缩硅胶用于填充红外探测芯片与散热件200即接触座210之间的空气缝隙，同时起到导热的作用；导热硅脂为脂膏状态也是用于填充在红外探测芯片与散热件200之间的空气缝隙，起到导热作用。

综上，在该具体的实施方式中，本方案通过增加散热件200和导热件300，使得红外探测器元件102的热量及时有效的散发，在探测器体积减小，像素点增多的情况下对改善画质有明显提升。

需要注意的是，上述实施例仅是限定了印刷电路板101、红外探测器元件102、散热件200和导热件300的位置关系，没有对具体的装配顺序进行限定，也就是说，即使是在不同的装配顺序下制成的能够实现上述诸多效果的红外探测器，同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，在印刷电路板101、红外探测器元件102和散热件200(导热件300始终设置于红外探测器元件102和散热件200之间)三者之间的装配方式中，包括但不限于：以印刷电路板101作为安装基准，散热件200由印刷电路板101的第二侧安装和散热件200由印刷电路板101的第一侧；以图1至图3所示的方向为例，即散热件200从下装配和散热件200从上装配。

在散热件200由印刷电路板101的第二侧安装的实施例中，接触座210沿着印刷电路板101孔位的第二侧至印刷电路板101孔位的第一侧的方向装入；以图1至图3所示的方向为例，即接触座210从下装配，此时接触座210的主体部分位于印刷电路板101的第二侧，接触座210的连接部分位于印刷电路板101的孔位，接触座210的连接部分还与印刷电路板101的第一侧平齐。

在散热件200由印刷电路板101的第一侧安装的实施例中，接触座210沿着印刷电路板101孔位的第一侧至印刷电路板101孔位的第二侧的方向装入；以图1至图3所示的方向为例，即接触座210从上装配，此时接触座210的主体部分位于印刷电路板101的第二侧，接触座210的连接部分位于印刷电路板101的孔位和印刷电路板101的第一侧，接触座210的连接部分还高于印刷电路板101的第一侧。

需要说明的是，无论散热件200采用上述何种实施例进行装配，在红外探测器元件102的装配中，红外探测器元件102可以是完全位于接触座210的连接部分上，也可以是一部分位于接触座210的连接部分上和另一部分位于印刷电路板101上，同应属于本实施例的说明范围。

其中，在第一种红外探测器元件102的装配的实施例中，红外探测器元件102底部的面积大于与接触座210第一侧直接接触的面积，即散热件200顶部小于与红外探测器元件102的接触面，此时红外探测器元件102的一部分位于接触座210的连接部分上，另一部分位于印刷电路板101上。

在第二种红外探测器元件102的装配的实施例中，红外探测器元件102底部的面积小于与接触座210第一侧直接接触的面积，即散热件200顶部大于与红外探测器元件102的接触面，此时红外探测器元件完全位于接触座210的连接部分上。

除此以外，印刷电路板101、红外探测器元件102和散热件200三者之间的固定方式有多种，包括但不限于通过紧固件固定、通过点胶固定等，同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，接触座210与印刷电路板101通过紧固件或点胶固定，紧固件可以是螺丝；红外探测器元件102与接触座210通过点胶固定。

综上，根据印刷电路板101、红外探测器元件102和散热件200三者之间的装配方式以及红外探测器元件102的装配方式的不同，现给出该红外探测器的三种实施例。

在实施例一中，如图1所示，红外探测器元件102通过打胶方式固定在印刷电路板101上；金线103固定在印刷电路板101上，金线103与红外探测器元件102连接；红外探测器元件102与散热件200通过导热件300连接；散热件200与印刷电路板101通过螺丝方式或者点胶方式固定。

在本实施例中，红外探测器元件102的底部面积大于散热件200与其底部的接触面的面积，此时红外探测器元件102仍有能与印刷电路板101接触的部分，红外探测器元件102从而可以通过点胶的方式固定在印刷电路板101上，使红外探测器元件102固定牢固，避免因散热件200处的高温导致的脱胶问题。

在实施例二中，如图2所示，散热件200与印刷电路板101先通过螺丝或者点胶方式固定；金线103固定在印刷电路板101上，金线103与红外探测器元件102连接；红外探测器元件102放置于散热件200的接触座210上，通过导热件300连接；红外探测器元件102与散热件200通过打胶固定。

在本实施例中，红外探测器元件102的底部面积小于散热件200与其底部的接触面的面积，此时散热件200能够对红外探测器元件102实现接触面积的完全覆盖，红外探测器元件102散发于底部的全部热量均可以通过散热件200进行传导，从而能够最大程度的通过散热件200将红外探测器元件102的热量进行散热。

在实施例三中，如图3所示，散热件200与印刷电路板101先通过螺丝或者点胶方式固定；金线103固定在印刷电路板101上，金线103与红外探测器元件102连接；散热件200从上而下穿过印刷电路板101；红外探测器元件102放置于散热件200的接触座210上，通过导热件300连接；红外探测器元件102与散热件200通过打胶固定。

在本实施例中，红外探测器元件102仅与散热件200接触而不与印刷电路板101接触，此时不仅散热件200能够对红外探测器元件102实现接触面积的完全覆盖，而且不会将热量直接传递到印刷电路板101上，因为印刷电路板101的导热系数很低，所以避免了将热量直接传递到印刷电路板101上阻碍热量的传播，从而保障散热效果和成像质量。

需要注意的是，除上述散热件200的接触座210以外，散热件200根据散热片220结构的不同，散热件200的具体结构有多种。

在一些实施例中，接触座210呈平板状，多个散热片220以互相间隔的状态并排设置于接触座210。

在本实施例中，如图1至图3所示，多个散热片220位于接触座210第二侧的图示左右方向的两端部以及其两端部之间，以互相间隔的状态并排设置。

需要注意的是，散热片220的结构有多种，可以是圆柱状、方柱状或片状等任何形状的突起结构，只要是能够以增大接触面积的方式更快速提升热交换效率的结构同应属于本实施例的说明范围；另外，对于接触座210和散热片220的材料同样不应受到本实施例的限制，例如Cu和Al等热传导性高的材料，同应属于本实施例的说明范围。

进一步的，每一散热片220的延伸方向与接触座210所处的平面垂直，如图1至图3所示，接触座210呈矩形平板状，多个散热片220同样呈矩形平板状，并且相对接触座210的第二侧垂直地竖立设置。

进一步的，多个散热片220等距间隔，多个散热片220等高延伸，如图1至图3所示，多个散热片220能够同时增加与换热介质(空气)的接触面积，使热量能够快速均匀的传导至每一散热片220。

除此以外，散热片220的截面形状同样不应受到本实施例的限制，例如除矩形以外的梯形、弧形、L形等，同应属于本实施例的说明范围。

示例性的，以散热片220的截面为L形为例，换热介质在散热片220的L形拐角处运动形态发生改变，产生气旋扰动，此时滞流层变为湍流层，使导热系数提高，从而提高热量从散热片220传到换热介质的传热效率。

本申请还提供了一种成像模组，包括上述接触散热方案的红外探测器，还包括红外光学镜头和处理电路，红外光学镜头用于接收红外光，红外探测器用于将红外光转换为电信号，处理电路用于根据电信号形成图像。

该成像模组应具有上述接触散热方案的红外探测器的全部有益效果，这里不再一一赘述。

本申请还提供了一种电子设备，包括上述成像模组。

该电子设备应具有上述接触散热方案的红外探测器的全部有益效果，这里不再一一赘述。

需要注意的是，本申请中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的接触散热方案的红外探测器、成像模组和电子设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种接触散热方案的红外探测器，包括印刷电路板(101)以及与所述印刷电路板(101)电导通的红外探测器元件(102)，其特征在于，所述印刷电路板(101)开设有贯通的孔位，且在孔位中安装固定有散热件(200)，所述散热件(200)与所述红外探测器元件(102)的底部直接接触。

2.根据权利要求1所述的接触散热方案的红外探测器，其特征在于，所述散热件(200)包括接触座(210)和散热片(220)，所述红外探测器元件(102)的底部与所述接触座(210)的第一侧直接接触且位于所述印刷电路板(101)孔位的第一侧，所述散热片(220)与所述接触座(210)的第二侧连接且位于所述印刷电路板(101)孔位的第二侧。

3.根据权利要求2所述的接触散热方案的红外探测器，其特征在于，所述接触座(210)沿着所述印刷电路板(101)孔位的第二侧至所述印刷电路板(101)孔位的第一侧的方向装入；或，

所述接触座(210)沿着所述印刷电路板(101)孔位的第一侧至所述印刷电路板(101)孔位的第二侧的方向装入。

4.根据权利要求2所述的接触散热方案的红外探测器，其特征在于，所述红外探测器元件(102)底部的面积大于与所述接触座(210)第一侧直接接触的面积；或，

所述红外探测器元件(102)底部的面积小于与所述接触座(210)第一侧直接接触的面积。

5.根据权利要求2所述的接触散热方案的红外探测器，其特征在于，所述接触座(210)与所述印刷电路板(101)通过紧固件或点胶固定，所述红外探测器元件(102)与所述接触座(210)通过点胶固定。

6.根据权利要求1至5任一项所述的接触散热方案的红外探测器，其特征在于，还包括导热件(300)，所述导热件(300)设置于所述红外探测器元件(102)与所述散热件(200)之间。

7.根据权利要求2至5任一项所述的接触散热方案的红外探测器，其特征在于，所述接触座(210)呈平板状，多个所述散热片(220)以互相间隔的状态并排设置于所述接触座(210)。

8.根据权利要求7所述的接触散热方案的红外探测器，其特征在于，多个所述散热片(220)等距间隔，多个所述散热片(220)等高延伸，每一所述散热片(220)的延伸方向与所述接触座(210)所处的平面垂直。

9.一种成像模组，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的接触散热方案的红外探测器，还包括红外光学镜头和处理电路，所述红外光学镜头用于接收红外光，所述红外探测器用于将红外光转换为电信号，所述处理电路用于根据电信号形成图像。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的成像模组。

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