压电型红外线感热元件的平面化装置制造方法及图纸

一种压电红外线感热元件的平面化装置，其中包括一供感热元件及其相关电子元件粘着的平面化电路基板以及一封盖，其特征在于，该电路基板于粘着压电薄片元件处，预先冲压形成有一凹部区域，此凹部区域下陷于该电路基板的平面之下，使该压电薄片元件即倾斜跨设于该凹部区域之间，该倾斜角由该凹部区域的几何形状决定且为悬浮架构。２．根据权利要求１所述的压电红外线感热元件的平面化装置，其特征在于，该凹部区域一端的宽度稍大于压电感热薄片元件的宽度，另一端则较压电感热薄片元件为小，压电薄片元件倾斜放置于该凹部区域上并成悬浮结构。（*该技术在2004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】
本技术涉及一种改良的具有较大的感测视角的压电型红外线感热元件的平面化装置。近年来，感热式的安全监视系统十分普及，此种系统的精粹乃在于一种压电型红外线感热元件得以制成的结果。此压电型红外线感热元件的动作原理，主要是对一逼近的人或其他热源所辐射的红外线热波予以反应，而产生一相对应的电信号，再经一般的放大电路予以放大，因而得以作预警或触发的功能并达到保安的目的。此种压电型红外线感热元件具有下列各项优点1.压电效应本身具有对时间微分的功能，故可将静止的背景热源自动消除(BACKGROUND SUPRESSION)，产生仅具动态感测的效应，并同时简化了信号处理程序；2.压电为自发性，故不需附加偏压，可免除偏压噪声；3.元件制作技术简易，如同一般陶瓷电容的制成技术，仅在其上布施电极与黑体膜蒸镀即可，因而成本低。上述的优点使得廉宜且可常温运作的非接触型辐射感温元件变为可行，近年来并普及使用于一般家庭的防盗、防火的保安系统，以及省能源的灯控感测装置。因此，压电型远红外线(PIR)感热元件的制作深受先进工业国家的重视。一般在感热元件制作时，必须使该元件尽量薄，以减少其热容值(HEAT CAPACITY)；同时更须要达成悬浮的结构，降低其热损耗(HEAT LOSS)，亦即增加热阻抗(THERMAL IMPEDANCE)。因此，元件在吸收定量的热能时可产生较高的温升，亦即较热反应率(THERMAL RESPONSIVITY)，进而有较大的压电反应性。这种薄而悬浮的必要条件使得装配任何感热元件时，所须的粘着技术变得相当复杂，在制作压电感热元件时亦不例外。总之，目前在制作辐射感热元件时，其复杂的结构与装置尚有许多待改进之处。如美国专利第4,984,046号案之内容，其感测元件系如一形结构，设置于一基板上，然而这种结构而端仍固定于基座上，使其热容量及热损耗仍不能有效降低，故其感测范围有一定的限制。本技术的目的是提供一种改良的具有较大视角的压电型红外线感热元件的平面化装置。本技术的压电红外线感热元件的平面化装置，其中包括一供感热元件及其相关电子元件粘着的平面化电路基板以及一封盖，其特征在于，该电路基板于粘着压电薄片元件处，预先冲压形成有一特殊几何形状的凹部区域，此凹部区域下陷于该电路基板的平面之下，使该压电薄片元件即倾斜跨设于该凹部区域之间，该倾斜角由该凹部区域的几何形状决定且为悬浮架构。本技术的压电红外线感热元件的平面化装置，由于两个热感元件相互倾斜面对而悬浮固定，因而具有使元件的感测视角增大的功能。现参照附图，将压电感测元件的原理，现有压电感测元件的结构，本公司前曾获得的专利(台湾技术第67174号)的特殊结构，以及本技术的结构作一详细说明，其中附图说明图1显示双片式的压电感测元件的并联式等值电路图；图2显示一现有的压电感测元件的结构；图3和3A显示另一现有的压电感测元件的结构；图4A显示本公司前创作的以电路板为基座的悬浮架构；图4B为图4A中悬浮架构的侧视断面图；图4C显示图4A的立体结构分解图；图5所示为红外线透镜阵列将视场分割图；图6显示各种现有包装结构的一般示意几何，A为侧剖面图，B为俯视图；图7所示为本技术的压电热感元件的结构分解图；图8A显示为如图7所示的压电感测元件的包装结构示意侧剖视图；图8B为一俯视图，其显示压电感测元件与图8A结构的基座的连接方式；图8C显示由图8A的C-C＇线观看的侧剖面图，其中可看出感测元件的A1和A2是倾斜地悬设于PCB上；图9显示感测薄片在不同倾斜角下，理论计算的信号强度的远场分布；图10显示实测时信号强度的远场分析(压电薄片倾斜25°)；和图11所示为本技术的压电热感元件的结构俯视图。图1显示了双片式压电感测元件的等值电路(虚线框内)，其中压电元件A1和A2可为钽酸锂(LiTaO)或锆钛酸铅(PZT)、二氟聚乙烯(PVF2)或硫酸三甘氨酸(TGS)等具有压电性的材料薄片，其两面镀有电极，其中接受热辐射的上表面并敷以黑体膜以增加元件的吸热效果。两感测元件薄片的极化方向互为相反如箭头所示，一向上另一则向下。热感应的静电荷或电压输至一具有高输入阻抗的场效应晶体管(JFET)，以作电荷电压与外电路的阻抗缓冲，并由该场效应晶体管的引脚L2输出信号。在两压电薄片元件A1与A2的输出端有一并联的高阻值负载电阻RL，以利压电感应电荷的平衡漏电功能、l/f低频噪声的输导，及电路频宽选择。置有两片的原因乃是为了消除因震动引致的微音效应噪声(MICROPHONIC NOISE)及因背景热辐射变化时产生的共模信号(COMMON MODE)。上述元件的组装须置于一密封的金属容器内，以防止电磁噪声的干扰所导致的信号噪声比的降低。如图5所示，元件＇S＇使用于热感应系统时，其前方有一复式红外线透镜阵列L，将系统视场分割成许多小视场(斜线)，因此，任何移动的发热体，例如人的热波即可交替的成像于两压电薄片上而被吸收。造成两元件交替的升温与降温，因而产生差分信号(DIFFERENTIALMODE)输出，其频率约在1至10赫间。图2及图3分别显示目前市面两种不同的压电感测元件的结构。其中图2的现有结构中，在一金属基座101的上先粘置有二条细板状的绝缘热片102、103，然后再于其上跨两片压电薄片元件A1与A2(如图1所示)于光学系统聚焦的位置。另外，如图1所示的其它附加元件，如场效应晶体管JFET与负载电阻RL等，皆必须设定在基座上所附加装置的一绝缘垫片104上，以防止与金属基座101的电气短路。在这些复杂的结构完成之后，接着再实施超声波焊线步骤，如传统半导体元件封装技术，作必要的电路连接。之后，再以一封盖106加以焊合密封。封盖上贴封一镀多层膜的硅质红光滤光片105，以为6-14微米波长的热波穿透及其它波段背景光抑制的功能。图3所显示的另一现有压电感测元件的结构中，更在一陶瓷绝缘热片107上，设有数个拱形的焊线环108，再将压电薄片元件粘置于各焊线环108的上端，来获得悬浮的隔热结构。上述两种现有压电元件的结构中，皆利用叠置方法以达到悬浮及热绝缘的目的，此法使得元件的包装与产品结构变得相当复杂，不利于实施自动化的装配工作，因而使人工成本居高不下。又因金属基座的价格较昂贵，占原件材料成本比例相当高(约25％)，且因基座的金属导电性，使得各元件尚须配置绝缘垫片，这些皆大大地增加了材料制造与加工的成本。为克服这些不利因素，本申请人前曾创作(台湾技术专利第67174号)如图4A所示的特殊平面化结构，亦即在一双面的电路基板201上，形成有特定的电路布局及连接的导电铜箔204，而得以表面粘着技术配置如图1的各电路元件。在电路基板201中开设有数个贯穿孔202，以供电路引脚203贯穿，并事先予以自动化铆压固定，使得在装配工作进行时具有定位的功能，令压电元件能准确地放置在需要的位置。此创作的结构特点是在位于压电薄片A1与A2设置的电路基板区域，预先在电路基板冲断成形的同时，加以冲压而形成下陷的凹部205，亦即此凹部205乃陷于电路基板201的平面之下。其侧视的断面如图4B所示。当压电薄片元件A跨于该凹部205区域的铜箔上时，可形成悬浮式的架构，因而具有十分良好的隔热效果。另一本文档来自技高网...

【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：林三宝，章国栋，谢正雄，王建勋，翁炳国，林明德，
申请(专利权)人：光磊科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：