一种基于CSP的MEMS红外测温传感器及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种红外测温传感器，具有功能集成、应用场景广泛的效果。本发明专利技术公开了一种基于CSP的MEMS红外测温传感器，包括PCB基材，所述PCB基材上设置有MEMS热电堆、NTC电阻、阻容和ADC，所述ADC用于将MEMS热电堆的电压信号转换为数字信号，所述PCB基材外套设有树脂外壳，所述树脂外壳上开设有位于MEMS热电堆的正上方的开口，所述树脂外壳嵌设有覆盖开口的长通红外透镜。借助CSP封装技术和ADC的配合，实现了ADC和MEMS热电堆的一体化设置，扩大了红外测温传感器的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CSP的MEMS红外测温传感器及其生产工艺
本专利技术涉及一种红外测温传感器，更具体地说，它涉及一种基于CSP的MEMS红外测温传感器。
技术介绍
非接触式红外测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电探测器作为检测元件。此温度测量系统比较简单，可以实现大面积的测温，也可以是被测物体上某一点的温度测量。目前红外传感器采用TO46封装方式仅有单一测温功能，内部仅包含MEMS热电堆芯片，NTC电阻做温度补偿，5.5um长通滤光片，只能输出模拟信号，抗干扰能力差，客户端仍需外加ADC做模数转换，增加成本及硬件设计难度，部分应用场景空间受限。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的一个目的在于提供一种基于CSP的MEMS红外测温传感器，具有功能集成、应用场景广泛的效果。为实现上述技术目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于CSP的MEMS红外测温传感器，包括PCB基材，所述PCB基材上设置有MEMS热电堆、NTC电阻、阻容和ADC，所述ADC用于将MEMS热电堆的电压信号转换为数字信号，所述PCB基材外套设有树脂外壳，所述树脂外壳上开设有位于MEMS热电堆的正上方的开口，所述树脂外壳嵌设有覆盖开口的长通红外透镜。通过采用上述技术方案，MEMS热电堆由多个热电偶组成，当传感器检测范围内红外光照射温度有一定值变化时，热电偶产生电荷，即在两电极之间产生微弱电压差。MEMS热电堆传感器检测到变化的温度，经光电转换后，变成了一个电压信号，经ADC转换成数字信号供后端MCU做算法处理。将ADC直接做在PCB基材上，不需要客户端额外加ADC，提高了红外测温传感器的灵活性，提高了适用范围。作为优选，所述ADC内包含有参考电压输出、多路转换器、4-64X可编程运算放大器、24位数模转换、数字滤波器和DSP，所述ADC支持12C和SPI接口。通过采用上述技术方案，借助转换器、放大器和滤波器的配合，对MEMS热电堆传递的电信号依次进行放大、转换和过滤操作，避免环境对测温的影响，保证了传感器输出信号的一致性，提高了测温精度。作为优选，所述NTC电阻和ADC通过银胶固定在PCB基材上，所述长通红外透镜通过胶水固定在树脂外壳上。通过采用上述技术方案，借助胶水来固定住PCB基材上的电子元器件，保证了结构稳固性，提高了传感器的使用寿命。针对现有技术存在的不足，本专利技术的另一个目的在于提供一种基于CSP的MEMS红外测温传感器的生产工艺，具有生产效率高的效果。为实现上述技术目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于CSP的MEMS红外测温传感器的生产工艺，包括如下步骤：S1.贴片，使用贴片机将阻容器件贴装在PCB基板上；S2.ASIC固晶，使用自动化设备吸取芯片(ADC、NTC)，NTC和ADC通过银胶固定在PCB基材上；S3.烘烤，将贴合芯片的PCB基材放入150℃的烘箱烘烤；S4.键合，利用自动化设备，用超声波将金线焊接到芯片与PCB基材间的焊盘，完成芯片的电气连接；S5.等离子清洗，去除产品表面有机物，避免树脂外壳和PCB基材之间存在气泡；S6.MOLDINGEMC，注塑形成产品外壳，保护ASIC；S7.MEMS热电堆固晶，使用自动化设备吸取MEMS热电堆，用银胶将MEMS热电堆固定在PCB基材上并烘烤固化；S8.键合，利用自动化设备，用超声波将金线焊接到MEMS热堆与PCB间的焊盘；S9.透镜粘合，使用胶水将长通红外透镜粘合到树脂外壳上；S10.分板，使用自动切割机，通过每分钟30000转的薄金刚石刀片把整片基板分割为单个的温感元件；S11.检测，自动吸取元件进行光电和电性能检测，元件自动完成BIN，把不良品剔除。通过采用上述技术方案，全程都用自动化设备实现电子元器件的自动化生产和检测，不需要人工参与，保证了产品的密封性和洁净度，同时自动化设备可以24小时生产，也不需要测量位置，提高了生产效率。综上所述，本专利技术取得了以下效果：1.借助CSP封装技术和ADC的配合，实现了ADC和MEMS热电堆的一体化设置，扩大了红外测温传感器的适用范围；2.借助ADC内的校准电路，实现了传感器信号的统一和精度高；3.借助自动化的生产工艺，提高了生产效率。附图说明图1为本实施例中用于表现整体结构的示意图；图2为本实施例中用于表现整体控制过程的示意图图3为本实施例中用于表现ADC内校准电路的示意图；图4为本实施例中用于表现参数计算公式的示意图。图中，1、PCB基材；2、MEMS热电堆；3、NTC电阻；4、阻容；5、ADC；6、树脂外壳；7、长通红外透镜。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本具体实施例仅仅是对本专利技术的解释，其并不是对本专利技术的限制，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性贡献的修改，但只要在本专利技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。实施例：一种基于CSP的MEMS红外测温传感器，如图1和图2所示，包括PCB基材1，PCB基材1上设置有MEMS热电堆2、NTC电阻3、阻容4和ADC5，ADC5用于将MEMS热电堆2的电压信号转换为数字信号，PCB基材1外套设有树脂外壳6，树脂外壳6上开设有位于MEMS热电堆2的正上方的开口，树脂外壳6嵌设有覆盖开口的长通红外透镜7。MEMS热电堆2由多个热电偶组成，当传感器检测范围内红外光照射温度有一定值变化时，热电偶产生电荷，即在两电极之间产生微弱电压差。MEMS热电堆2传感器检测到变化的温度，经光电转换后，变成了一个电压信号，经ADC5转换成数字信号供后端MCU做算法处理。将ADC5直接做在PCB基材1上，不需要客户端额外加ADC5，提高了红外测温传感器的灵活性，提高了适用范围。如图3所示，ADC5内包含有参考电压输出、多路转换器、4-64X可编程运算放大器、24位数模转换、数字滤波器和DSP，ADC5支持12C和SPI接口。借助转换器、放大器和滤波器的配合，对MEMS热电堆2传递的电信号依次进行放大、转换和过滤操作，避免环境对测温的影响，保证了传感器输出信号的一致性，提高了测温精度。如图4所示为ADC5中涉及到的NTC电阻3阻值和MEMS热电堆2电压采用的测量公式。NTC电阻3和ADC5通过银胶固定在PCB基材1上，长通红外透镜7通过胶水固定在树脂外壳6上。借助胶水来固定住PCB基材1上的电子元器件，保证了结构稳固性，提高了传感器的使用寿命。一种基于CSP的MEMS红外测温传感器的生产工艺，包括如下步骤：S1.贴片，使用贴片机将阻容4器件贴装在PCB基板上；S2.ASIC固晶，使用自动化设备吸取芯片(ADC5、NTC)，NTC和ADC5通过银胶固定在PCB基材1上；S3.烘烤，将贴合芯片的PCB基材1放入150℃的烘箱烘烤；S4.键合，利用自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CSP的MEMS红外测温传感器，其特征在于：包括PCB基材(1)，所述PCB基材(1)上设置有MEMS热电堆(2)、NTC电阻(3)、阻容(4)和ADC(5)，所述ADC(5)用于将MEMS热电堆(2)的电压信号转换为数字信号，所述PCB基材(1)外套设有树脂外壳(6)，所述树脂外壳(6)上开设有位于MEMS热电堆(2)的正上方的开口，所述树脂外壳(6)嵌设有覆盖开口的长通红外透镜(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CSP的MEMS红外测温传感器，其特征在于：包括PCB基材(1)，所述PCB基材(1)上设置有MEMS热电堆(2)、NTC电阻(3)、阻容(4)和ADC(5)，所述ADC(5)用于将MEMS热电堆(2)的电压信号转换为数字信号，所述PCB基材(1)外套设有树脂外壳(6)，所述树脂外壳(6)上开设有位于MEMS热电堆(2)的正上方的开口，所述树脂外壳(6)嵌设有覆盖开口的长通红外透镜(7)。


2.根据权利要求1所述的一种基于CSP的MEMS红外测温传感器，其特征在于：所述ADC(5)内包含有参考电压输出、多路转换器、4-64X可编程运算放大器、24位数模转换、数字滤波器和DSP，所述ADC(5)支持12C和SPI接口。


3.根据权利要求2所述的一种基于CSP的MEMS红外测温传感器，其特征在于：所述NTC电阻(3)和ADC(5)通过银胶固定在PCB基材(1)上，所述长通红外透镜(7)通过胶水固定在树脂外壳(6)上。


4.一种用于权利要求1-3中任一项所述的CSP的MEMS红外测温传感器的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.贴片，使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱磊，魏冬，周晓瑜，
申请(专利权)人：无锡芯奥微传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32