一种热释电红外传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种热释电红外传感器，涉及半导体技术领域。所述的热释电红外传感器包括感应芯片、补偿芯片及芯片载体框架，所述芯片载体框架设有容纳腔，所述感应芯片和/或补偿芯片设于所述容纳腔内；所述芯片载体框架的数量为两个，容纳腔内设置感应芯片的芯片载体框架称为感应芯片载体框架；容纳腔内设置补偿芯片的芯片载体框架称为补偿芯片载体框架；所述感应芯片载体框架以及补偿芯片载体框架由上至下顺次层叠设置；所述感应芯片与所述补偿芯片电连接。本发明专利技术通过将感应芯片载体框架以及补偿芯片载体框架层叠设置实现两种芯片堆叠封装，大大提高了探测器的集成度，有助于实现探测器的小型化和多通道。探测器的小型化和多通道。探测器的小型化和多通道。

【技术实现步骤摘要】
一种热释电红外传感器


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种热释电红外传感器。

技术介绍

[0002]某些材料为了保持其表面电中性状态，会在材料表面吸附一定量电荷，当受到热辐射而导致其温度变化时，这些材料的电偶极矩也会随之发生相应的变化，为了保持其电中性状态，材料的表面会释放出电荷，这种现象被称为热释电效应。利用热释电效应制备的红外热释电探测器，广泛地用于火灾预警及报警、气体检测及分析、光谱分析等。探测器作为核心感应器件，其尺寸决定了应用范围和应用场景，探测器的小型化要求在不影响其性能的情况下实现高度集成，便于扩展其应用。
[0003]现有技术中，热释电红外传感器封装类型主要为TO封装，主要元件包括管帽、底座、管帽窗口中的红外光学滤光片、热释电红外感应芯片和补偿芯片、固定红外芯片的支撑部件以及信号处理的结型场效应晶体管或运算放大器等。在现有TO封装中，敏感元件和补偿元件通常被固定在基板或者一个匹配的芯片支撑结构上，且位于同一平面内，由于探测器内部空间有限，导致探测器内部其他元件布局设计受限，这种设计无法满足多通道和小尺寸的发展趋势；此外，这种设计对于双通道或者多通道探测器来说，相邻通道之间存在光学串扰的问题，影响探测器精度。因此，TO39封装一般只能设计成单通道或者双通道探测器。如专利CN206312940U采用独特的芯片支撑结构，包括圆柱形导电柱，所述导电柱上端支撑有芯片，所述导电柱与所述芯片的几何中心相对应；所述芯片与所述导电柱之间设置有导电银胶层，所述导电柱下端与底座相连接，所述底座上还设置有若干个稳定柱，所述稳定柱上端通过绝缘层与所述芯片相连接。其中芯片支撑结构的大小和芯片尺寸相匹配，且感应芯片和补偿芯片位于同一平面，这种设计导致探测器内部空间不足，无法容纳更多通道，也难以缩小封装尺寸。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是现有的芯片支撑结构不能容纳更多通道，无法满足小尺寸封装。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出以下技术方案：一种热释电红外传感器，包括：感应芯片；补偿芯片；芯片载体框架，所述芯片载体框架设有容纳腔，在所述容纳腔底部提供一个芯片支撑面，所述感应芯片和/或补偿芯片固定于所述芯片支撑面；所述芯片载体框架的数量为两个，感应芯片和补偿芯片分别设在不同的芯片载体框架的容纳腔，称为感应芯片载体框架及补偿芯片载体框架；所述感应芯片载体框架以及补偿芯片载体框架由上至下顺次层叠设置；
所述感应芯片与所述补偿芯片电连接。
[0006]本专利技术利用两个芯片载体框架的层叠设置，将补偿芯片置于感应芯片下方，实现两种芯片堆叠的效果，既节省了封装面积，又保证了补偿芯片不会被红外辐射影响，同时也避免了相邻通道之间的串扰，堆叠封装可实现在相同封装尺寸下拥有更多测试通道。
[0007]进一步地，所述芯片载体框架的尺寸可根据需求设计为双通道、四通道或者八通道等，只需要对应地将容纳腔的数量设置为2个、4个、8个等。采用堆叠的设计将感应芯片和补偿芯片分别用芯片载体框架进行搭载，相比同平面的封装方式，本专利技术占用的封装面积更小。同时，芯片载体框架能够实现芯片之间物理隔离，降低了通道之间的互相串扰，有助于提高探测精度。
[0008]其进一步地技术方案为，所述芯片载体框架设有凹槽，引线穿过所述凹槽与芯片连接。
[0009]具体实施中，凹槽的底部与所述芯片支撑面齐平。
[0010]其进一步地技术方案为，所述感应芯片载体框架的容纳腔的侧壁的宽度由上到下逐渐增大，使得该容纳腔的内侧面与底面之间形成倾斜角。
[0011]具体地，倾斜角在90
°
～135
°
之间合适。
[0012]本专利技术对感应芯片载体框架的容纳腔的侧壁采用倾斜角设计，可以使更多辐射能够进入感应芯片区域，有助于提高探测器响应率。
[0013]具体地，在常规设计中，感应芯片所能感应到红外辐射面积就是其芯片本身的面积。此时，若芯片载体框架侧壁采用倾斜角设计，倾斜侧壁的辐射也将被反射到感应芯片上，感应红外辐射的面积包括芯片本身及四面斜边在水平面上的投影。例如，对于一个芯片面积1.0mm*1.0mm的感应芯片，若载体框架侧壁加入倾斜角设计，且单边在水平面上的投影为0.1mm，那么有效红外辐射将增加至原来的1.4倍（1.2*1.2/（1.0*1.0）），相应的，探测器响应率也将提高到原来的1.4倍。
[0014]其进一步地技术方案为，所述芯片支撑面内设有芯片支撑件。
[0015]具体实施中，芯片支撑件与芯片载体框架一体形成。
[0016]其进一步地技术方案为，所述容纳腔的数量为多个，单个所述芯片载体框架内的容纳腔数量与感应芯片的数量以及补偿芯片的数量相同。
[0017]其进一步地技术方案为，还包括红外滤光片，所述红外滤光片盖合设于所述感应芯片载体框架的上方。
[0018]本专利技术将红外滤光片盖合设于所述感应芯片载体框架的上方，将其直接放置在感应芯片载体框架的顶部，相比将红外滤光片设置在管帽的结构，本专利技术的设计能够有效减少滤光片的尺寸，降低材料成本；而且将红外滤光片集成在探测器内部，避免暴露在环境中，大大提高了红外滤光片的稳定性，延长使用寿命。
[0019]其进一步地技术方案为，还包括管帽，所述感应芯片、补偿芯片、感应芯片载体框架、补偿芯片载体框架以及所述红外滤光片均设于所述管帽内。
[0020]其进一步地技术方案为，还包括底座以及电路基板；所述电路基板设于所述底座上，所述补偿芯片载体框架设置在所述电路基板上；所述管帽盖合设于所述底座上，所述电路基板设于所述管帽内。
[0021]其进一步地技术方案为，还包括电路元器件，所述电路元器件电连接设于所述电
路基板上，所述电路元器件包括电阻、电容以及运算放大器。
[0022]其进一步地技术方案为，所述感应芯片载体框架以及所述补偿芯片载体框架通过半导体工艺，或者CNC工艺，或者3D打印工艺，或者注塑工艺加工得到。
[0023]与现有技术相比，本专利技术所能达到的技术效果包括：本专利技术提出的热释电红外传感器包括感应芯片、补偿芯片及芯片载体框架，所述芯片载体框架设有容纳腔，所述感应芯片和/或补偿芯片设于所述容纳腔内；所述芯片载体框架的数量为两个，容纳腔内设置感应芯片的芯片载体框架称为感应芯片载体框架；容纳腔内设置补偿芯片的芯片载体框架称为补偿芯片载体框架；所述感应芯片载体框架以及补偿芯片载体框架由上至下顺次层叠设置；所述感应芯片与所述补偿芯片电连接。本专利技术通过将感应芯片载体框架以及补偿芯片载体框架层叠设置，将补偿芯片置于感应芯片下方，既节省了空间，又保证了补偿芯片不会被红外辐射影响，同时也避免了相邻通道之间的串扰，两个芯片载体框架堆叠的结构，可实现在相同封装尺寸下拥有更多测试通道。相比于现有技术中将感应芯片和补偿芯片布置到同一平面的方式，本专利技术大大提高了探测器的集成度，有助于实现探测器的小型化和多通道。
附图说明
[0024]为了更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热释电红外传感器，其特征在于，包括：感应芯片；补偿芯片；芯片载体框架，所述芯片载体框架设有容纳腔，在所述容纳腔底部提供一个芯片支撑面，所述感应芯片和/或补偿芯片固定于所述芯片支撑面；所述芯片载体框架的数量为两个，感应芯片和补偿芯片分别设在不同的芯片载体框架的容纳腔，称为感应芯片载体框架及补偿芯片载体框架；所述感应芯片载体框架以及补偿芯片载体框架由上至下顺次层叠设置；所述感应芯片与所述补偿芯片电连接。2.如权利要求1所述的热释电红外传感器，其特征在于，所述芯片载体框架设有凹槽，引线穿过所述凹槽与芯片连接。3.如权利要求1所述的热释电红外传感器，其特征在于，所述感应芯片载体框架的容纳腔的侧壁的宽度由上到下逐渐增大，使得该容纳腔的内侧面与底面之间形成倾斜角。4.如权利要求1所述的热释电红外传感器，其特征在于，所述芯片支撑面内设有芯片支撑件。5.如权利要求1所述的热释电红外传感器，其特征在于，所述容纳腔的数量为多个，所述芯片载体框架内的容纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：马龙全，武斌，
申请(专利权)人：深圳市美思先端电子有限公司，
类型：发明
国别省市：