TW201135198A - Infrared light sensor module - Google Patents

Description

201135198 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於紅外線感測器模組，尤關於用來降低豆埶雜訊 降低之安裝構造。 '‘ 【先前技術】 以往，因為紅外線感測器能以非接觸方式達成溫度偵測，所 = 於下述用途：彳貞測人的存在、追隨人的移動而進行燈光 3 照明系統微波爐的箱内溫度、偵測被調理物的 等等。紅外線感測11係内置的感測器晶片因應於受光的 紅外線I而輪出電壓之設備。 線感測器的_視祕由規格決定，實際上來自視 ......工外線也入射到設備内，當此紅外線藉由封裝内部之 射到感測器晶片時’將有成為熱雜訊而導致債測精度 件此 線f測器的一例而言，例如，將多個電阻器（單元 i電成的焦耳加熱有時導致紅外線感測 侧產核心⑨’此料加熱造成的溫度上昇導致從紅外線％ 測益產生新的㈣，此信號將受職出喊為紅外線感測器的Ξ p左的電阻信m車r ’並取出紅外線投射時產生的溫度上昇所伴 二，卜猫二心t號，且依據此信號產生影像信號而予以輸 器 的溫度上昇。因此 訊 為了防止此種偏㈣流所致雜訊 圖8所示’盒譲内固定有環狀的内構t 訊入射到盒體220内時，外亂雜旬合访如二也在已有外齓雜 板210上的感測器晶片23〇,僅將^鏡，$於電路基 至感靡^230(翻文獻]透賴摘紅外線能量導引 又♦專利文獻2中’其配設如圖9所示 設置有電路基板Π0、電子冷卻庐晋un , M在&封裝120上依序 日抓κη爱〜，卩裝置⑽、紅外線摘測元件130， 且3又有顧同_盎紅外線_元件⑽，並藉由電子冷 =置

S 201135198 14G而冷卻此遮蔽筒⑽。利用電子冷卻裝置刚冷卻紅外線 130:進而能防止偏壓電流造成的紅外線你則元件13〇之。 iL’ if，冷卻遮蔽筒150而防止穿透遮蔽筒150的輕射： 故成紅外線侧元件130之溫度上昇，降低雜 f開、 J不曰漏光至紅外線侧元件13G的各解元件外，防止雜訊發卜 ηίί ’亦有提案出一種紅外線感測器模組如圖10所示，並非 遮I電堆耕(紅外線感測器元件)330，而是藉由盘桿狀體3ιη 熱性連接的内蓋35G覆蓋敎舰? 興干狀體310 330對於桿狀體310 ’進而提升熱電堆元件 3)。在此構成中，係；文Ϊ 盍咖的-人級輪射不會照射到熱電堆元件330。

Inte二ed?i年來主ΐ出内置有 ASIC(AppUcation SPecific 用來進行作特殊用途積體電路)等IC晶片的安裝構造， 上能達成=^^精^=曰種構成，能減少配線繞佈，理論 :光反雜訊之對策。此時尤其因為金屬 雜訊的影響大t。此於進行信號增幅處理的IC晶片之熱 (先前技術文獻） (專利文獻）

Si國特開2〇07.513號公報 【發r内ir:日本國特開麵號公報 [發明所欲解決的問題] 在此種内置信號處理電路元件的紅外線感測器模組中，必須 5 201135198 子雜訊之對策’此時尤其有因為金屬的光及 射f車乂间而谷易造成内部反射之問題。再者， =^反 无件’變成更容易發生熱雜‘的4路 組，可降低感測器楔 [解決問題之方式 1度兩可威的紅外線偵測。 所以本發明之紅外線感測器模組，其特徵在於肖 元件’配置於基板上，接收紅外線^號在^=理=線 =i=rr離設置，收容該紅外線感測器以ί ίΐΐΓ該紅外線感測器元件之光學系統；以及感測器罩蓋，ΐ ΐί S j透光部在該紅外線感測11元件和該盒體以及該“ ==ί:器：由該光學系統而入射的該紅外線信號ΐ 哭罩i且i發在於，上述紅外線感測器模組中，該感測 ，從該側壁部起，形成於該紅外線感= 几1干光學糸統之間，該透光部構成開口部。 4^本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，：a：中， 軸測尋蓋伽X金屬材_構成。 ”中 哭罢t本發明之特徵在於’上述紅外線感測器模組中，該残測 益罩盒係利用導熱性材料而接合於該基板。 4測 σ。習!^本發明之特徵在於’上述紅外線感測器模組中，該威測 裔罩盖係利用導電性材料而接合於該基板。 亥Α測 又本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，在將兮 紅外線感測11設置區域及信號處理電路元件設置區域ΐ 門域上載置有帶狀的金屬環，該金屬環與設於該盒體之 開口端部的鍔部相抵接並構成密封部。 又本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，該盒體

S 6 201135198 的内=具有由樹脂成形體所構成的内裝盒體。 ，战紅外糊賴組中，該盒體 線感測器特ί在於’上述紅外線感測11模組中，該紅外 的至八、中之一 ’ g亥感測器罩蓋形成為覆蓋於該紅外線感測器 又 I件係經由導線而連接於該基板或該信號處 巾之—，該_料蓋軸i 件的周緣，不包含料線的導出區域。 線感ί哭徵在於，上述紅外線感測器模組中，該紅外 Uί的導線從該紅外線感測器元件之相向的兩邊導出， 以感單賴在並未配置該導線之相向的兩邊接合於該基板。 綠咸、心。本f明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，該紅外 Λ感冽益7〇件係經由凸塊而連接於該基板。 A Α ^丄本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，該紅外 線感測杰7L件係藉由平面式安裝而設置於該基板。 ，，之销败在於’上述紅外線感測器模組中，該感測 的皁盍係在'•工外線感測器元件的全體周圍均抵接於該基板。 又’本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，該紅外 ，感測器元件與該信號處理電路元件之間的連接，係經該臭 板形成的内部配線而實現。 土 又本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，其在該 ，外線感測器元件與該感測器罩蓋之間的該基板上形成g隔g "ap ° …、 又’本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中， 部係環狀的溝槽部。 U… 上又’本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，該基板 於該信號處理電路元件的設置區域内構成為厚度較薄區域。土 ^又’本發明之特徵在於，上述紅外線感測器模組中，該基板 係陶瓷材料基板，且在該感測器罩蓋所抵接的區域形成有 體層。 [發明之效果] 201135198 依據本發明之紅外線感測器模組，利用感測器罩蓋，防止因 在盒體反射而入射的來自視角外之紅外線雜訊，並且 加熱產生輻賴所致紅外線雜訊的影響，可達成提升偵測精^。- 【實施方式】 [貫施發明之最佳形態] 以下，參照圖式詳細說明本發明實施形態之紅外線感測器模 組。 (實施形態1) 圖1係顯7F本發明實施形態1之紅外線感測器模組，（a)係剖 面圖，（b)係顯示移除盒體與感測器罩蓋的狀態之頂面圖，（c^ 側剖面圖。=，圖2係顯示此紅外線感測器模組之分解立體圖。 本發明實施形態1之紅外線感測器模組，其特徵在於包含： ^外線感測器元件30，配置於基板10上，接收紅外線信號；信號 ^理電路兀件40’處理前述紅外線感測器元件3〇的輸出；金屬製 盒體20 ’與前述紅外線感測器元件3〇隔著既定距離設置，收容前 述紅外線感測器元件3〇及前述信號處理電路元件4〇,並具有入射 窗，前述^射窗具有透鏡22作為令外部紅外線信號成像於前述紅 外線感測ϋ元件3G的光學祕；感測器罩蓋5Q，以kQvar(鐵钻 鎳，)合金構成並具有透光部51，前述透光部51在前述紅外線感 測器元1 30和前述盒體2〇以及前述信號處理電路元件4〇之間， =經由則述光學系統而入射的前述紅外線信號蚤前述紅外線感測 器元件30。基板1〇在表面具有未圖示的配線圖案。 + =，在此使用的紅外線感測器元件係一種熱電堆型感測器， 藉由平面式安裝而設置於基板1〇上。此紅外線感測器元件固定於 基板10上，並藉由打線接合而電性連接於基板10。元件符號32 係接合導線。熱電堆型感測器在此並未圖示，係由多晶矽經微加 工形成的熱電對之中，利用紅外線所致熱使這些接點間產生溫度 差，並利用此溫度差使接點間產生電位差的熱電效應（席貝克效 應），將紅外線偵測為電壓。此種熱電堆型紅外線感測器，係在紅

S 8 201135198 外線吸收膜將受光的紅外線轉換成熱能，並將此熱能施加於多 串聯連接的熱電對，使產生的溫接點部溫度變化藉由熱電對榦 為電壓。此熱電堆中’就吸收紅外線的紅外線吸收膜之材料而 ， 係使用咼紅外線吸收率的黑金(Au-black)膜或碳膜等等。 並且，感測器罩蓋50係利用銀膏52等導熱性材料接合於予 述基板10，並藉由此銀膏令感測器罩蓋50容易與基板1〇^間1 換熱能，能使感測器周圍不會部分積熱。 司父 又，將基板10的紅外線感測器元件設置區域杜及信號 電路元件設置區域RS予以包圍的區域上載置有帶狀的金屬 13，此金屬環13與設於盒體2〇之基板侧端部的鍔部23相^ 並構成密封部24。 -银’ 在此，元件符號11係在基板表面形成的配線導體 接合導線32而與紅外線感測器元件3〇電性連接。又，紅外=由 ΪΪ'ίΐ3。0與信號處理電路元件4〇之間的電性連接亦係經由^ -^ Η感^器罩蓋5G具有：側壁部咖，以包圍紅外線成， 兀件30周_方式抵接於基板1G ;以及頂面聊，㈣裔 ，成於前述紅外線感測器元件3Q與作為前述光0S 22之間，前述透光部51構成開口部。 ，、、、的透鏡 元^據成’因為不僅以制器罩蓋5G覆蓋紅外線残測哭 元:3。之間，所以能防止從信號處理 === 以及從紅外線制器元件朝向信魏理電路元^ 由 1屬射ϊί ί Ϊ t非對象物體的紅外線信號_ ，屬i體而人射的輕射線IR2、以及來自 i ，射線1R3所致紅外線信號’僅偵測對象,射^致 所以能提相定精度。 紅料^虎IR1， η-二因為具有此側壁部50S，所以能配_减測哭mn音 可肊包圍紅外線感測器元件3〇周圍 ^^罩盘50盡 向的雜訊，也確實除去來自側面方向的^心除去來自上面方 9 201135198 感測器元件之相向的兩$導出 g5導線32係從紅外線 側的邊與導線接合側上離基能使感測器罩蓋固定 但亦可採2 蓋5〇係觀瓣合金構成， 測器草蓋5〇連接於其^fa屬。又，藉由以導電性材料使感 電磁遮蔽性。^，月匕使八與遮蔽面電性連接，可使其具有 理電i元====件設置區域Rt及信號處 在提高氣密密封性的成密封部，因此 全屬搢會S 士_ 丁也此杈同電性遮蔽性。又’此帶狀的 狀溝槽部、Γ ’、'、隔熱部之效果。再者’亦可使隔熱部構成為環 1 η ΐ由採用氮化紹等高散熱性的陶究材料基板作為Α板 感測曜所抵接的區域形成配線導體層，而ίί: 师、為於信號處理電路元件40的設置區域Rs内構成為厚 i熱二’。所以散熱性良好，且能降低對於紅外線感測器^件 (實施形態2) 元件實广’紅外線感測器元件30與信號處理電路 戶 ===^=電_’並可如_及圖3(b) 二多層配線基板1GS作為基板，在内層經由通孔h ^1〇C而電性連接。多層配線基板1〇S係利用陶瓷材料等 層1〇c之導體層的她 接係i由路;^40與紅外線感測器元件3〇之間的連 '' &導線犯及通孔h、内層i〇c而達成。圖3(^#立|丨 圖，圖3(b)係圖3⑸的重要部份放大剖面圖。我33⑷係加 201135198 藉此’能進行配置使得咸測薄i罢 層配線基板10S。所以，藉由使感°測心—^側壁部50S抵接於多 器元:;圍二實二去除即使來自側面= 板，同時在紐板作為基 加提升散熱性。 —的區域形成配線導體層21，能更 (實施形態3) 其次說明本發明實施形態3。 則述實施形態1中’紅外線感測器 經由接合導線32而連接於基板1〇，千^係^用打線接合， 示，其特徵在於使紅外線感·元件μ經由γ^31 艺基板。紅外線感測器元件30與信號處 ^ 如述貫施形態2相同，經由通孔h而在基板件1之^糸與 罩蓋5G Μ在極靠近紅外線感測器=置所

=====感元件S 11而連接。因為其他部分係赠_嶋 成，所以在此省略說明。 π樣方式形 所以，此時亦因為紅外線感測器元件30受 由蔽熱雜訊產生α 土與 ㈣舰㈣性連接，缺制料政 (實施形態4) 其次說明本發明實施形態4。 圖5係顯示本發明實施形態4之紅外線感測器模缸 面圖，⑹係顯示移除盒體與感·罩蓋的狀態之頂_，( )= 側剖面圖。又’圖6係顯示此紅外線感測器模組之分解立體圖:、 201135198 發明實施形態4之紅外線感測器模組，其特徵係在前述實 施形態1之紅外線感測器模組的構成，加上在盒體2〇内側形成由 絕緣性樹脂構成的内裝盒體60。其他係與前述實施形態1所示的 紅外線感測器模組以相同方式形成。在此將相同部位標註相同笄 號，並省略說明。 付 藉由此種構成，可達成在前述實施形態丨的效果之上 制熱雜訊。 邶 _另外，不限定於内裝盒體，在内侧配置防止反射構件亦能庐 得同樣效果。例如，就此種防止反射構件而言，亦可如圖7(a)^ ，7(c)所示’採用設於前述金屬製盒體2Q内側的黑色金 26。另外，在此亦將與實施形態丨相同的部位標註相同元件符^曰。 、如以上說明，依據本發明，不僅以感測器罩蓋覆蓋紅外綠^ 器元件，亦將感測器罩蓋設於信號處理電路元件與紅咸ς 益7G件之間，所以能防止朝向信號處理電路元件之來自 = :器，的輻射所致熱雜訊。所以，因為可去除成為雜訊的卜3 線#號，僅偵測對象物的紅外線信號，所以提升測定精户。 以下說明各構成中的作用效果。 夂 γ首先，上述紅外線❹!器模組中，前述紅外線感測器元件亦 可猎由平面式安裝而設置於前述基板。 尤其在上述紅外線感測器模組使用平面式安裝時，因為红外 變化亦針健處理f路元件大幅辟。在此種構n 發明’因為具有感測器罩蓋’所以亦能防止朝向：上=本 件之來自紅外線感測器元件的輻射所致熱雜訊。A 電路疋 又，在上述紅外線感測器模組中，前述感哭 為具有：側壁部，以包圍前述紅外線感測器^件^圍的抵接 =前述基板；以及頂面，從前述側壁部起 Hu 器元件與前述光料、統之間，前述透光部構細線感測 依據此構成，因為感測器罩蓋具有側 前述紅外線感測器元件周圍的方式抵接於前述基板 12 201135198 行配 側面方向的 ^測器Hx纽能包目紅特_ :不僅可除去來自上面方向的雜訊，亦可 ==式進 又，上述紅外線感測器模組中，磯測哭 料構成。 心心罩村·金屬材 依據此種構成，朝向感測器入射的雜 感測器罩蓋進行反射，可防止雜訊進人感測=痛材枓構成的 熱性中’前述感測器草蓋亦可_導 感測==分=器罩蓋容易與基板之間交換熱能，能使 電性;料模組中’前述感測器罩蓋亦可利用導 依據此種構成，能使感測器罩蓋與遮蔽 其具有電磁遮蔽性。 而此便 又i上述紅外線制錢組巾，亦可將祕基板的前述紅外 士感測器70件設置區域及錢處理電路元件區軒以包圍區域内 载置有帶狀的金屬環，前述金屬環與前述盒體之設於前 端部的鍔部相抵接，並構成密封部。 1 依據此種構成，可提南基板周緣部的密封性，並可提高電遮 蔽性。 冋”、 又’本發明上述紅外線感測器模組中，前述盒體的内侧亦可 具有由樹脂成形體構成的内裝盒體。 依據此種構成，利用樹脂的内裝盒體吸收入射到盒體内的熱 雜訊，能防止雜訊進入感測器。 * 又，上述紅外線感測器模組中，前述盒體的内壁亦可形成有 黑色電鏡層。 依據此種構成’利用黑色電鍍層吸收入射到盒體内的熱雜 訊，可防止雜訊進入感測器。 又，在上述紅外線感測器模組中，前述紅外線感測器元件亦 13 201135198 ΙΞί 板’前述感測11罩蓋覆蓋前述紅外線 感刺时兀件的周緣，不包含前述導線之導出區域。 依據此種構成，能提升對於紅外線感測器元件的訊 避。 又’上m制^指模财，前述紅外、_聰元件的導 線亦可麟述紅外線感測器元件之相向的兩邊導出，且前述感測 器罩盍係在縣配置錢導線之相向的兩邊接合於前述基板: 依據此種構成，能使感測器罩蓋固定側的邊與導線接合側的 邊分離，可縮小紅外線感測器模組的尺寸。

又，上述紅外線感㈣器模組中，前述紅外線感測器 經由凸塊而連接於前述基板。 丁J 依據此種献，目林必導丨導線即可安裝紅外線感測器元 件’所以能使感測器罩蓋完全包圍紅外、_元件周圍。 又，在上述紅外線感測器模I且中，前述感測器罩蓋亦紅 外線感測器元件全體周圍均抵接於前述基板。 ' 又’上述紅外線感測器模組中，前述紅外線感測器元件與 述信號處理f路元件之_連接亦可藉由在前述基板形成的’内 配線而實現。 又，上述紅外線感測器模組中，亦可在前述紅外線感器 件與前述感測器罩蓋之間的前述基板上形成隔熱部。〜、α 又，上述紅外線感測器模組中，前述隔熱部亦可係環狀的 槽部。 又，上述紅外線感測器模組中，前述基板亦可在前述信號 理電路元件的設置區域構成為厚度較薄區域。 〜 又，上述紅外線感^器模組中，前述基板亦可係陶瓷材料基 板，且在如述感測器罩盍所抵接的區域形成有配線導體層。 依據此種構成’可使其經由配線導體層將熱排出。 本申請案係依據2009年12月18日申請之日本專利申請案（ 願2009-288032號案）主張優先權，並引用其全部揭示内容。、

S 14 201135198 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明實施形態i之紅外線感測器模組 面圖，（b)係顯示移除盒體與感測器罩蓋的狀態之 U)係剖 側剖面圖 圚’（c)係 圖2係顯示该紅外線感測器模紐之分解立體圖 圖3係顯不本發明實施形態2之紅外線感測器 面圖，（b)係重要部份放大剖面圖 、运’（約係剖 圖4係顯，本發明實施形態3之紅外線感測器模組 圖5係顯不本發明實施形態4之紅外線感測器模 面圖，（b)係齡移除盒體與⑽料蓋狀態、面a)係剖 側剖面圖 只卸圖’（c)係 圖6係顯示該紅外線感測器模組之分解立體圖 (&)係°,]面圖，（b)係顯不移除盒體與感測器罩蓋的狀 面圖，（c)係側剖面圖 千i幻狀悲之頂 圖8係顯示習知例之紅外線感測器模組 圖9係顯示其他習知例之紅外線感測器模組 圖10係顯示其他習知例之紅外線感測器模組 【主要元件符號說明】 10基板 10i絕緣層 10c内層 10S多層配線基板 11配線導體層 13金屬環 20、220、320 盒體 21配線導體層 22透鏡 23鍔部 15 201135198 24密封部 26黑色電鍍層 30紅外線感測器元件 31凸塊 32接合導線 40信號處理電路元件 50感測器罩蓋 50U頂面 50S側壁部 51透光部 52銀膏 60内裝盒體 110、210電路基板 120封裝 130紅外線偵測元件 140電子冷卻裝置 150遮蔽筒 150a入射窗 230感測晶片 250内構 310桿狀體 330熱電堆元件(紅外線感測器元件) 350内蓋 h通孔 IR0來自非對象物的紅外線信號 IR1來自對象物的紅外線信號 IR2來自非對象物的輻射線 IR3來自非對象物的輻射線 Rs信號處理電路元件設置區域 Rt紅外線感測器元件設置區域

S

Claims (1)

1. 201135198 七、申請專利範圍： 1. -種紅外線感測器模組，其包含： ίίϊϊϊ器元件，配置於基板上，接收紅外線伸. 路=用來處理該紅外線感測器=輸出； 系=有=令外部紅外線信號成像於該紅外二 和該=信;ί;ί:元⑵r件 的該紅外、_導_紅外線^liU 先學糸統入射 測器2罩ΐίϊ專纖圍第1項之紅外線感聰驗，其中，該感 板；=°卩，以包圍該紅外線感測11元件周圍的方式抵接於該基 备试頂從摘壁部起’形成於該紅外線感測器树轉井與 糸統之間，該透光部構成開口部。 仟先學 專利範圍第1或2項之紅外線感測器模組，其中， β亥感測盗罩盍係以金屬材料構成。 甲 μ4.,ϊ申請專利細第丨或2項之紅外線感測器模經，：&中， 以感測器罩蓋係以導熱性材料接合於該基板。 - 5. 如巾請專利範圍第i或2項之紅外線感測器模組，， ^感測為罩蓋係以導電性材料接合於該基板。 ” 6. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線感測器模纟且，其 f將基板之包_紅外線感測H設·域與信號處理電路^ ^ 區域的區域上載置有帶狀的金屬環，該金屬環與設在讀表= 開口端部的鍔部相抵接而構成密封部。 |體之 二7.如申請專利範圍第1或2項之紅外線感測器模組，其 該盒體的内側具有由樹脂成形體所構成的内裝盒體。 ” 8.如申請專利範圍第7項之紅外線感測器模組，其中 17 201135198 體的内壁形成有黑色電鍍層。 9. 如申睛專利範圍第1或2項之紅外線感測器模組，其中， 該紅外線感測器元件係經由導線而連接於該基板或該信號^理 路元件的至少其中之一，該感測器罩蓋形成為覆蓋於該^外線感 測器元件的周緣，但不包含該導線的導出區域。 ^ 10. 如申請專利範圍第9項之紅外線感測器模組，其中，該 紅外線感測器元件的導線從該紅外線感測器元件之相向的兩邊g 出，該感測器罩蓋係在並未配置該導線之相向的兩邊接合於該美 板。 ' 土 11. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線感測器模組，复 中，該紅外線感測器元件係藉由平面式安裝而設置於該基板。/、 12. 如申請專利範圍第1或2項之紅外線感測器模組，其 中，該紅外線感測器元件係經由凸塊而連接於該基板。 八 上：13·。。如^請專利範圍第12項之紅外線感測器模組，其中， 该感測器罩蓋係在紅外線感測器元件的全體周圍均抵接於該基 板。 、° 土 Η.如申請專利範圍第1或2項之紅外線感測器模組，其 =，该紅外線感測器元件與該信號處理電路元件之間的連接，係 藉由形成於該基板之内部配線而實現。 ’、 1，如申請專利範圍第j❹項之紅外線感測器模組，宜在 =工外線感測器元件與該感測器罩蓋之間的該基板上形成有&熱 〇 * …Λ6.如申請專利範_15項之紅外線感測器模組，其中， s玄隔熱部係環狀的溝槽部。 Φ, H如申請專利範圍® 1或2項之紅外線感測器模組，其 區域^板於該信號處理電路元件的設置區域内構成為厚度較薄 中如申清專利範圍第1或2項之紅外線感測器模組，其 成有:ΐίίϊ:細基板，且在該感測器罩蓋所抵接的區域形 S