专利名称：红外探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及红外探测器，尤其涉及一种用于非接触温度检测和人体检测的红外探测器。
诸如图8和图9所示的红外探测器是一种用于温度检测、人体检测或类似检测的常规红外探测器。
该红外探测器50具有红外探测元件1；衬底2；场效应晶体管12，其装在衬底2上；衬垫3a和3b，它们保留一空间以在红外探测元件1和衬底2之间放置场效应晶体管12；管座(stem)11，它具有三根输出引线4a、4b和4c，用于输出红外探测元件1产生的电压；以及外壳5，它具有一透明窗9。
如图4所示，红外探测元件1是通过在热电构件1a的正面提供电极8a(图4(a))并在其反面提供电极8b和8c(图4(b))而形成的，其中热电构件呈板状，材料选自有机材料硫酸甘氨酸(glycinium sulfate)以及无机材料钽酸锂-钛酸铅和铌酸锶-钡或类似材料。
关于衬底2，通常使用氧化铝之类的陶瓷或玻璃-环氧树脂之类的塑料合成材料。场效应晶体管12被安装在衬底2上，以便与衬底2之上表面提供的电路和电极(未示出)电气连接。衬底2中有孔2a(图8)，输出引线4a、4b和4c从孔中穿过，可与管座11电气连接。
衬垫3a和3b被安放在衬底2上，其维持的高度可以容纳场效应晶体管12。每个衬垫3a和3b都是通过在一陶瓷构件13周围从其上表面到侧面再到下表面环绕电极6而形成的。
上述常规的红外探测器是按如下方法制造的。先在衬底2上施加一种焊剂，然后将衬垫3a和3b依次放在焊剂上，进行回流焊接。随后，在衬垫3a和3b上施加一种导电浆料，并将红外探测元件1放置在导电浆料上。通过热处理烘干导电浆料。如此装配各个部件。然后，把通过衬垫3a和3b与衬底2相连的红外探测元件1放在带透明窗9的外壳5内，并用某种封装方式将外壳5和管座11相互焊接在一起，从而获得红外探测器50。
但是，上述常规红外探测器所用的两个衬垫3a和3b不能通过保持预定的位置关系而被方便地分别安装在衬底2的预定位置上。因此，需要用一些麻烦的操作来保持定位准确度，这会导致生产率下降。
如果如此安装红外探测器，即为了减少分别安装衬垫3a和3b时的困难而同时安装两个衬垫3a和3b，那么制造设备会复杂化，并且制造成本也会增加。
各个部件是通过依次放在管座11上而彼此相连的。因此，衬垫3a、3b与红外探测元件1的位置会发生变化(未横向对准)，并且由于衬垫3a和3b高度的变化以及为粘合衬垫3a、3b和红外探测元件1所施加的导电浆料不均匀，高度方向也会发生变化。这些位置的变化会使外界光特性变差，从而使探测特性变差。
本发明旨在解决上述问题，其目的是提供一种红外探测器，该红外探测器的衬垫安装操作更方便，制造成本低，减少了衬垫高度的变化，提高了定位准确性，并具有良好的外界光特性。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种红外探测器，它包括一管座；一衬底，它被放置在管座上；一场效应晶体管，它被安装在衬底上；一衬垫，用于在衬底和下述红外探测元件之间保留一空间，可安放场效应晶体管；一红外探测元件，它被安装在衬底上，其间装有衬垫，红外探测元件所处的平面位置叠加在安装场效应晶体管的位置上，红外探测元件与衬底上的电极等电气连接；以及一外壳，它具有一透明窗，外壳与所述管座一同形成一空间以容纳各个部件，其中所述衬垫被整体构造，具有可容纳所述场效应晶体管的空间。在该红外探测器中，具有空间以容纳场效应晶体管的构件整体构成被用作衬垫放置在衬底上。因此避免了使用多个衬垫时易于发生的衬垫高度的变化以及衬垫与红外探测元件之间的不对准，同时又保留了容纳场效应晶体管的空间。由此改善了外界光特性。另外，与放置多个衬垫的情况相比，简化了安装该衬垫的操作，从而降低了生产成本。
依照本发明的另一方面，提高了一种红外探测器，它包括一管座；一衬垫，它被安置在管座上，衬垫用于保留一空间，安放下述场效应晶体管；一衬底，它被安置在衬垫上；一场效应晶体管，它被安装在衬底的下表面上，位于衬垫所保留的空间中；一红外探测元件，它被安装在衬底上，与衬底上的电极等电气连接；以及一外壳，它具有一透明窗，外壳与管座一同形成一空间，可以容纳各个部件，其中衬垫被整体构造，具有可容纳所述场效应晶体管的空间。
该红外探测器具有这样的结构，即在管座上放置一个衬垫，然后将下表面装有场效应晶体管的衬底和红外探测元件依次放置在衬垫上。关于衬垫，它使用一具有空间以容纳场效应晶体管12的整体构件。因此避免了使用多个衬垫时易于发生的衬垫高度的变化以及衬垫与红外探测元件之间的不对准，同时又保留了容纳场效应晶体管的空间。由此提高了外界光特性。另外，与放置多个衬垫的情况相比，简化了安装该衬垫的操作，从而降低了生产成本。
在本发明的红外探测器中，制成了用于保留空间以容纳场效应晶体管的衬垫，它具有整体构造，因此避免了衬垫高度的变化和不对准，简化了衬垫的安装。
图1是表示本发明一实施例的红外探测器的解析透视图。
图2是表示本发明实施例的红外探测器的正视截面图。
图3是表示本发明实施例的红外探测器中所用衬垫的透视图。
图4(a)和4(b)示出了表示本发明实施例的红外探测器中所用的红外探测元件；图4(a)是其正面结构的俯视图；而图4(b)是其反面结构的仰视图。
图5是依照本发明构成红外探测器的另一例衬垫的透视图。
图6是表示本发明另一例的红外探测器的正视截面图。
图7是表示本发明另一例的红外探测器中所用衬垫的透视图。
图8是常规红外探测器的解析透视图。
图9是常规红外探测器的正视截面图。
以下将详细描述本发明的实施例，尤其关于它的特征。图1是表示本发明第一实施例的红外探测器的解析透视图，而图2是该红外探测器的正视截面图。
该红外探测器20具有红外探测元件1；衬底2；场效应晶体管12，其装在衬底2上；衬垫10，它保留一空间用以在红外探测元件1和衬底2之间放置场效应晶体管12；管座11，它具有三根输出引线4a、4b和4c，用于输出红外探测元件1中产生的电压；以及外壳5，它具有一透明窗9。
与上述常规红外探测器的一样，红外探测元件1是通过在热电构件1a的正面提供电极8a(图4(a))并在其反面提供电极8b和8c(图4(b))而形成的，其中热电构件呈板状，材料选自有机材料硫酸甘氨酸(glycmium sulfate)以及无机材料钽酸锂-钛酸铅和铌酸锶-钡或类似材料。
关于衬底2，与上述常规红外探测器的情况相同，通常使用氧化铝之类的陶瓷或玻璃-环氧树脂之类的塑料合成材料。场效应晶体管12被安装在衬底2上，以便与衬底2之上表面提供的电路和电极(未示出)电气连接。衬底2中有孔2a(图1)，输出引线4a、4b和4c从孔中穿过，可与管座11电气连接。
如图3所示，在该红外探测器20中，衬垫10是一矩形板状整体，由玻璃-环氧树脂或类似材料制成，在构件14的中心有一中心孔15(在本实施例中为一矩形孔)。中心孔15的大小足以容纳安装在衬底2上表面的场效应晶体管12。
在衬垫10的正反面上形成由铜箔构成的接合区(电极)16，以便与红外探测元件1和衬底2上的电极之类电气连接。另外，在衬垫10的侧面形成通孔17。衬垫10的厚度必须相对场效应晶体管12的高度有所增加。但是，如果考虑要缩小红外探测器10的大小，那么就希望对衬垫10的厚度加以限制。
衬垫10的结构不限于此。具有不同的整体结构并能保留空间以便容纳场效应晶体管12的其他衬垫10也是适用的。例如如图5所示，该结构成平面状，带有一个U状矩形的凹槽18。
衬垫10的形状不限于矩形板，衬垫10可以呈其他各种不同的形状。另外，对用于保留空间以便容纳场效应晶体管12的中心孔15的形状以及凹槽18的形状也没有特殊的限制。中心孔15可以制成细长孔或矩形孔，而凹槽18可以制成普通的半圆形，这样俯视时衬垫的形状为U形。
衬垫10不必总是由一种材料构成的整体。衬垫10可以是不同材料构成的整体构件。另外，可以用不同的使上下表面间电气连接的方法来代替上述接合区与通孔的组合方法。
如下所述，通过装配上述各部件来制造红外探测器20。首先，将衬垫10放在衬底2上并与其上的焊料或导电粘合剂接触。然后，使衬垫10与红外探测元件1相互连接。对衬垫10与红外探测元件1之间的连接方法没有特殊的限制。但是，用一种新方法代替常规的将衬底2、衬垫10和红外探测元件1依次放在管座11上的方法可以提高生产率，例如可先用导电粘合剂使一母体衬垫(它由多个衬垫阵列构成，可被切割成所需的大小)与一母体元件相连，然后用切割等方法将连体构件切割成许多大小合适的单元。
随后，将通过衬垫10与衬底2相连的红外探测元件1放在具有透明窗9的外壳5中，并用某种封装方式将外壳5和管座11焊接在一起，从而制得红外探测器20。
在如此构造的红外探测器20中，由于把具有空间以容纳场效应晶体管12的整体构件用作衬垫10放置在衬底2上，所以可以避免使用多个衬垫时易于发生的衬垫高度的变化以及衬垫与红外探测元件之间的不对准，同时保持了容纳场效应晶体管的空间，从而可以提高外界光特性。另外，与放置多个衬垫的情况相比，简化了安装该衬垫的操作，从而降低了生产成本。
图6示出了表示本发明第二实施例的红外探测器30，其中场效应晶体管12被安放在衬底2的下表面。
该红外探测器30的构造方法如下。衬垫10a(图7)放在管座11上，衬垫10a具有一中心孔1 5a，其中有一容纳场效应晶体管12的空间。衬底2放在衬垫10a上，其上表面装有一红外探测元件1，下表面装有场效应晶体管12。衬底2与管座11之间和衬底2与红外探测元件1之间都建立了电气连接。这些部件都被容纳在具有三根输出引线4a、4b和4d的管座11和具有透明窗9的外壳5之间。场效应晶体管12被放置在衬垫10a的中心孔15a中，并与衬底2的下表面相连。
如图7所示，衬垫10a具有如下结构，在构件14a的中心形成一个可以容纳场效应晶体管12的中心孔15a(在本实施例中为一矩形孔)，构件14a是一块由玻璃-环氧树脂衬底或类似物构成的矩形板。在衬垫10a形成引线穿孔15b，可使输出引线4a、4b和4c穿过衬垫10a。衬垫10a的形状不限于矩形板状，它可以选择其他不同的形状。对保留空间以便容纳场效应晶体管12的中心孔15a的形状没有特殊的限制。中心孔15a可以制成圆孔或细长孔，或者可以具有切口结构。
在该红外探测器30中，在红外探测元件1的反面印刷和施加一种为衬底2建立电气连接的导电粘合剂19，使红外探测元件1与衬底2相互粘合在一起，从而通过导电粘合剂19在其间建立电气连接。
同样在衬底2之下表面装有场效应晶体管12的情况下，具有空间以容纳场效应晶体管12的整体构件被用作衬垫10a放置在衬底2上，因此避免了使用多个衬垫时易于发生的衬垫高度的变化以及衬垫与红外探测元件之间的不对准，同时又保留了容纳场效应晶体管的空间，由此提高了外界光特性。另外，与放置多个衬垫的情况相比，简化了安装该衬垫的操作，从而降低了生产成本。
本发明不限于上述实施例；不脱离本发明的范围可以就管座、外壳或场效应晶体管的形状和结构，或者衬底或红外探测元件的结构等对本发明实施其他不同应用的变化，如上所述，在本发明第一方面的红外探测器中，具有空间以容纳场效应晶体管12的整体构件被用作衬垫10a放置在衬底2上，因此避免了使用多个衬垫时易于发生的衬垫高度的变化以及衬垫与红外探测元件之间的不对准，同时又保留了容纳场效应晶体管的空间，由此提高了外界光特性。另外，与放置多个衬垫的情况相比，简化了安装该衬垫的操作，从而降低了生产成本。
本发明第二方面的红外探测器具有这样的结构，即在管座上放置一个衬垫，然后将下表面装有场效应晶体管的衬底和红外探测元件依次放置在衬垫上。关于衬垫，它使用一具有空间以容纳场效应晶体管12的整体构件，因此避免了使用多个衬垫时易于发生的衬垫高度的变化以及衬垫与红外探测元件之间的不对准，同时又保留了容纳场效应晶体管的空间。由此提高了外界光特性。另外，与放置多个衬垫的情况相比，简化了安装该衬垫的操作，从而降低了生产成本。
本发明的优点如下(1)避免了使用多个衬垫时易于发生的衬垫高度的变化以及衬垫与红外探测元件之间的不对准。
(2)通过使红外探测元件和衬垫整体工作或把衬垫固定在衬底的反面，避免了红外探测元件与衬垫之间的不对准，从而取得了性能的改善。
(3)由于衬垫呈整体结构，所以能对多个单元一次实现衬垫与红外探测元件间的连接或衬垫与衬底间的连接，由此大大提高了生产率。
权利要求
1.一种红外探测器，其特征在于，包括一管座；一衬底，它被放置在所述管座上；一场效应晶体管，它被安装在所述衬底上；一衬垫，用于在所述衬底和下述红外探测元件之间保留一空间，安放所述场效应晶体管；一红外探测元件，它被安装在所述衬底上，其间装有所述衬垫，所述红外探测元件所处的平面位置叠加在安装所述场效应晶体管的位置上，所述红外探测元件与所述衬底上的电极等电气连接；以及一外壳，它具有一透明窗，所述外壳与所述管座一同形成一空间，可以容纳所述各个部件，其中所述衬垫被整体构造，具有可容纳所述场效应晶体管的空间。
2.一种红外探测器，其特征在于，包括一管座；一衬垫，它被安置在所述管座上，所述衬垫用于保留一空间，安放下述场效应晶体管；一衬底，它被安置在所述衬垫上；一场效应晶体管，它被安装在所述衬底的下表面上，位于所述衬垫所保留的空间中；一红外探测元件，它被安装在所述衬底上，与所述衬底上的电极等电气连接；以及一外壳，它具有一透明窗，所述外壳与所述管座一同形成一空间，可以容纳所述各个部件，其中所述衬垫被整体构造，具有可容纳所述场效应晶体管的空间。
全文摘要
一种红外探测器，在其衬底2上装有一场效应晶体管12，同时场效应晶体管位于管座11上一衬垫10所保留的空间内，红外探测元件1被安装在衬底2上，其间夹有衬垫10，红外探测元件1所处的平面位置叠加在场效应晶体管12上。该红外探测器的衬垫呈整体结构并具有容纳场效应晶体管的空间，因此减少了衬垫高度的变化，提高了定位准确性并具有良好的外界光特性，致使安装方便，生产成本降低。
文档编号G01J1/02GK1158010SQ9611858
公开日1997年8月27日 申请日期1996年11月28日 优先权日1995年12月22日
发明者糴川淳一, 桶师一之 申请人:株式会社村田制作所