热电堆红外线感测组件的封装结构制造技术

一种热电堆红外线感测组件的封装结构，其特征在于包括：　　　　一传感器，是在一基板上形成的热电组件；以及　　　　一封盖，是在一硅基材蚀刻一凹洞而形成，该封盖安装至该传感器的该基板上，以密封其上的热电组件。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种热电堆红外线感测组件的封装结构，特别是一种利用硅微机电加工技术制作的组件与封盖，此类封装结构可制成热电堆红外线感测表面粘着组件，以配合表面粘着技术(SMT)自动化生产的趋势。
技术介绍
就现有技术而言，以热电偶(thermocouple)作为温度感测乃是一种相当广泛的技术。热电偶的原理为利用二种不同金属(导体)构成环路时，当冷热二接合点的温度不同时，环路中就会产生电压，此种热电特性即称的为席贝克效应(Seebeck effect)。藉由量测席贝克电压的大小即可知道热电偶二端的温差，进而测定与校正温度。热电偶经过特殊组件结构设计，藉由吸收热辐射的能量造成冷热二接合点温差，亦可作为热辐射度量的感测组件。早期的热电偶多用金属细丝制成，如铜-康铜(Cu-Constantan)，而后发现半导体材料有更高的热电系数，所以大力发展半导体热电偶作为微弱热辐射检测；然而，单个热电偶提供的热电电压有限，所以串联数十个或上百个热电偶，构成所谓的热电堆(thermopile)，藉以提升热电电压讯号。此热电电压系与热电偶数目、材料的热电系数、冷热接合点温差等数值的乘积成正比。近年来随着硅微机电加工技术普及，发展出具备低热容与高热绝缘特性的高性能热电堆结构，其系使用半导体制程材料，例如多晶硅与铝作为热电偶，再配合半导体量产技术，提供高品质与价格低的热电堆等各种应用。热电堆红外线感测组件主要应用在如耳温枪、吹风机、微波炉、汽车工业等有关温度量测与监控，以及利用红外线吸收特性为基础的气体检测器上，应用相当广泛。传统的热电堆红线感测组件主要系采用标准的TO-5或TO-18金属晶体管封装，如图1所示，此封装结构在前面的金属封盖前端打洞后再填补上适当的红外线穿透材料，此穿透材料通常会镀上一抗反射膜，以提升红外线穿透率及配合应用需求率定出适当的穿透波段。然而，此种金属晶体管包装制程繁复，体积大且成本昂贵，且其在进行印刷电路制作时，亦与目前采用的表面粘着技术制程不兼容，需要额外的加工制程，实不利于量产，且会增加电路板尺寸材料、人工与时间等生产成本。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种热电堆红外线感测组件的封装结构，利用硅微机电加工技术制成的封盖来密封感测组件，且此封盖除了具有密闭组件的作用外，亦兼具感应频谱与视线范围大小的律定功能。本技术可同时配合一基板构成一表面粘着组件(Surface MountDevice，SMD)，以利于大量生产，并减少组件制造流程、材料、体积与重量。本技术可构装成为一种热电堆红外线传感器表面粘着组件，此乃与现有自动化生产技术的电子零件型态相契合，有助于制造商采用自动化生产设备，减少生产流程与时程，并降低系统制造的成本，故有利于量产化。为达到上述的目的，本技术提出一种新的热电堆红外线感测组件的封装结构，包括一传感器，是在一基板上形成的热电组件；以及一封盖，是在一硅基材蚀刻一凹洞而形成，该封盖安装至该传感器的该基板上，以密封其上的热电组件。另外，本技术在封盖的内外表面各设有一抗反射多层膜；于上述封盖的外表面镀上一金属屏蔽层，以藉由封盖厚度与金属屏蔽层来控制该传感器的视线范围(FOV)。另外，亦可利用封盖尺寸与蚀刻深度来控制调整该传感器的视线范围。以下结合附图以具体实例对本技术进行详细说明。附图说明图1为传统的热电堆红外线感测组件采用标准TO-5或TO-18金属晶体管封装的结构示意图；图2为本技术的封装结构示意图；图3为本技术增设有金属屏蔽层的封装结构示意图；图4为本技术封装成无引线芯片承载封装(LCC)形式的结构示意图；图5为本技术封装成小外型封装(SOIC)形式的结构示意图；图6为本技术封装成球栅数组封装(BGA)形式的结构示意图；图7为本技术构装成COB电路板制作方式的结构示意图。附图标记说明10热电堆红外线感测组件；12传感器；14基板；16空腔部；18薄膜浮板；20热电组件；22黑体辐射吸收层；24绝缘层；26金属垫；28封装胶体；30封盖；32抗反射多层膜；34抗反射多层膜；36金属屏蔽层；38焊锡；40承载基板；42打线；44封胶；46焊接脚；48焊锡球；50电路板。具体实施方式本技术提供了一种新的热电堆红外线感测组件的封装结构，其系利用硅微机电加工技术制作出的封盖来密封传感器，并同时配合一承载基板构成一表面粘着组件(SMD)，此种封装结构不但利于量产，且较传统技术更可减少组件制造流程、材料、体积与重量，足以取代传统所使用的TO-5或TO-18的封装方式。图2为本技术的封装结构示意图，如图所示，一热电堆红外线感测组件10的封装结构主要由一热电堆传感器12及一封盖30组成。此传感器12包含一单晶硅基板14，利用化学蚀刻制程于基板14上蚀刻成一空腔部16，一薄膜浮板18覆盖于此空腔部16上，且此薄膜浮板18由一层以上的绝缘薄膜构成，较佳者为硅氧化物与硅氮化物结构层；再于薄膜浮板18上设置有一个或复数个的热电组件20，并利用此热电组件20形成一热接合点及一冷接合点，此热接合点设于薄膜浮板18中心，而冷接合点则位于基板14侧，当薄膜浮板18照射光线后，其温度分布以中心为最高，再向周围递减；以及一用以吸收红外线的黑体辐射吸收层22藉由氧化硅或氮化硅的绝缘层24设置于热电组件20的最上层，此黑体辐射吸收层22的覆盖范围必须覆盖住热接合点，而外围则以不覆盖到冷接合点为界。另在热电组件20周围的基板14上设有复数个金属垫26，以提供作为后续打线制程的接触垫。接着，藉由一封装胶体28，将一利用硅基材蚀刻一凹洞制成的封盖30安装在上述传感器12的基板14上的绝缘层24表面，以密封住其上的该热电组件20等；在此封盖30的内外表面则分别设有一抗反射多层膜32、34，如此即可完成一初步的热电堆红外线感测组件10封装结构。其中，上述的硅基材蚀刻一凹洞系利用硅异方性蚀刻技术或硅等方性蚀刻技术来完成的，两者完成的封盖外型不同，然功能相同；且除了使用封装胶体28密封该封盖30与传感器12之外，亦可使用焊锡或低温玻璃密封。本技术选用适当的硅基材厚度来制作封盖30，入射于封盖30内侧斜边的红外线因全反射而无法被传感器12接收，形成入射光自然屏蔽，故感测组件10的视角主要由封盖30的薄板区尺寸与薄板到传感器12距离决定，其中薄板到传感器12距离主要藉由蚀刻深度来控制。此外，为求取更佳视角设计效果，亦可在封盖30外表面的抗反射多层膜34表面镀上一层金属屏蔽层36，如图3所示，以利用封盖30厚度与该金属屏蔽层36来规范感测组件10的视线范围。另一方面，随着电器产品的短小轻薄化，目前电路板采用的零件，不论是主动组件或是被动组件，其封装形式都以表面粘着组件(SMD)为主，以利于快速自动化生产与量产。本技术于前面所揭露的热电堆红外线感测组件可轻易构装成各种不同形式的表面粘着组件，以符合现有技术趋势。如图4所示，将热电堆红外线感测组件10安装固定于一已布线且已上有焊锡38的承载基板40上，通常为氧化铝基板或印刷电路板(PCB)，且该焊锡38系作为对外的导电接点；再利用复数打线42将讯号线连接至承载基板40上，最后涂上一封胶44以保护打线42及增加机构强度，如此即可完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝海，翁炳国，
申请(专利权)人：玉山奈米机电股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：