專利名稱：紅外線傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外線傳感器，尤其涉及一種熱電紅外線傳感器，它例如應(yīng)用于用以探測人體的盜竊報(bào)警或安全系統(tǒng)。


圖11是表示一紅外線傳感器基本電路的電路圖。由標(biāo)號(hào)1表示的紅外線傳感器具有熱電元件2。該熱電元件2例如具有熱電基片和形成于該熱電基片兩面的電極。以下聯(lián)系圖12描述一個(gè)例子。如圖11箭頭所示的沿相反方向極化的一對(duì)熱電體串聯(lián)連接形成熱電元件。一電阻器等效地并聯(lián)連接于上述串聯(lián)連接的熱電元件。熱電元件2的一端連接到場效應(yīng)晶體管(FET)3的柵極G，另一端連接到地GND。FET3的漏極D和源極S用作紅外線傳感器1的輸入端和輸出端。
在該紅外線傳感器1的操作中，配備熱能的熱電元件2產(chǎn)生熱電電流，它經(jīng)由電阻器和FET3作用的阻抗變換作為電壓輸出。該紅外線傳感器甚至對(duì)強(qiáng)度極低的紅外線也非常敏感。另一方面，對(duì)小能量輸入的高靈敏度所產(chǎn)生的問題在于，紅外線傳感器1不能穩(wěn)定地抵御外部噪聲。尤其是，紅外線傳感器1易受頻率范圍為100MHz至2GHz的射頻噪聲的影響，而導(dǎo)致故障。為了消除這種RF噪聲，第60-125530號(hào)日本專利公報(bào)揭示了一種電路，其中將電容器連接在FET3的漏極D與地GND之間以及在FET3的源極S與地GND之間。
通常，上述這類紅外線傳感器具有如圖12所示的結(jié)構(gòu)。該紅外線傳感器1具有一個(gè)芯座4，它也作為殼體。芯座4具有圓盤形金屬底部4a以及從金屬底部4a延伸的3個(gè)端子4b,4c和4d。這3個(gè)端子4b,4c,4d中的端子4d電連接到金屬底部4a，而其它端子4b,4c與金屬底部4a絕緣。這些端子4b,4c,4d形成得向上凸出于金屬底部4a。
基片5置于金屬底部4a上。圖形電極6a,6b,6c,6d形成于基片5的上表面上?；?在形成圖形電極6a,6b,6c的部分上形成通孔，這些通孔收容上述端子4a,4b,4c。接地端4d連接到圖形電極6a，而電極4b和4c分別連接到圖形電極6b和6c。
圖形電極6d連接到FET3的柵極G，而圖形電極6b,6c連接到FET3的漏極D和源極S。電容器7分別連接在圖形電極6a與6b之間以及6a與6c之間。熱電元件2通過導(dǎo)電材料制成的支承件8連接到圖形電極6a和6d。上述結(jié)構(gòu)由具有紅外透射濾光器的蓋9遮蓋。
該紅外線傳感器1利用連接在FET3漏極D與地GND之間并連接在FET3源極S與地GND之間的電容器7消除射頻噪聲，由此抑制起因于射頻噪聲的誤動(dòng)作。
然而，基片上的圖形電極和端子將會(huì)產(chǎn)生電阻和電感。同樣，在接地端中、在金屬底部與基片之間也會(huì)形成電阻和電感。因此，由于圖形電極和端子中產(chǎn)生的電阻和電感，圖13所示的該紅外線傳感器1的電路無法穩(wěn)定地消除射頻噪聲。
還應(yīng)注意，由于必須將電容器置于基片上，故不易減小基片的尺寸。再者，電容器的使用提高了成本。為此，采用電容器的抗噪聲方法僅適用于對(duì)高價(jià)不在乎的某些產(chǎn)品。
由于上述原因，需要一種廉價(jià)、能穩(wěn)定地除去射頻噪聲并且容易小型化的紅外線傳感器。
本發(fā)明致力于一種能滿足上述需要的紅外線傳感器。該紅外線傳感器包括芯座，帶有用作接地的金屬底部以及從金屬底部延伸的端子；設(shè)置在金屬底部上的基片；聯(lián)接到基片的場效應(yīng)晶體管；連接在場效應(yīng)晶體管柵極與地之間的熱電元件；以及，連接在地與場效應(yīng)晶體管漏極和源極任一端或兩端之間的電容器。電容器電極之一直接連接到芯座的金屬底部，而其另一個(gè)電極通過導(dǎo)電粘合材料直接連接到各個(gè)端子。
該紅外線傳感器可以配置成使電容器的一個(gè)電極連接到金屬底部的平面部分，其另一個(gè)電極連接到端子，且該電容器設(shè)置在基片所提供的垂直側(cè)面。
電容器也可以設(shè)置在基片內(nèi)形成的通孔或凹進(jìn)處。
紅外線傳感器可以進(jìn)一步包括設(shè)置在金屬底部與基片之間的絕緣襯墊。
也可以配置成在芯座的金屬底部上形成突起，其中，電容器的一個(gè)電極連接到該突起，而另一個(gè)電極連接到位于基片上側(cè)的端子。
電容器一個(gè)電極與金屬底部之間的直接聯(lián)接用以減小位于基片與金屬底部之間的接地端子部分中所產(chǎn)生的電阻和電感的影響。電容器另一電極與端子之間通過導(dǎo)電粘合材料的直接連接用以減小圖形電極中所產(chǎn)生的電阻和電感的影響。連接到電容器另一電極的端子中所產(chǎn)生的電阻和電感連同與之并聯(lián)連接的電容器的電容形成一個(gè)儲(chǔ)能電路，它可以有效地累積射頻噪聲。
電容器一個(gè)電極與金屬底部之間的直接聯(lián)接無需將超過實(shí)際長度的圖形電極置于從電容器電極至端子的基片上，而在現(xiàn)有技術(shù)中這是必需的，此歸結(jié)于基片尺寸的減小。這樣便于紅外線傳感器的小型化，由此減低了紅外線傳感器的價(jià)格。
為了說明本發(fā)明，用附圖顯示幾種較佳的形式，然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于所示的精確配置和手段。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的紅外線傳感器的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，其中的蓋從其卸下。
圖2是圖1所示紅外線傳感器的分解透視圖。
圖3是圖1所示紅外線傳感器所用熱電元件的透視圖。
圖4是表示與圖1所示紅外線傳感器等效的等效電路的電路圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的紅外線傳感器的抗射頻噪聲性能的曲線圖。
圖6是表示已知紅外線傳感器的抗射頻噪聲性能的曲線圖。
圖7根據(jù)本發(fā)明的紅外線傳感器的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的紅外線傳感器的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的紅外線傳感器的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的紅外線傳感器的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖11是表示已知普通紅外線傳感器的電路圖。
圖12是已知紅外線傳感器的分解透視圖。
圖13是表示基本上等效于圖12所示紅外線傳感器的電路的電路圖。
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的紅外線傳感器的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，其中的蓋已從其卸下，而圖2是該紅外線傳感器的分解透視圖。標(biāo)號(hào)10表示的紅外線傳感器包括芯座12。芯座12具有圓盤形金屬底部14，它有一個(gè)臺(tái)階14a。金屬底部14內(nèi)形成3個(gè)通孔。這些通孔收容端子16a,16b和16c。3個(gè)端子中的兩個(gè)端子16a,16b固定于通孔內(nèi)，同時(shí)例如通過玻璃與金屬底部14絕緣，而留下的端子16c被固定，同時(shí)例如通過銅焊電連接到金屬底部14。
由絕緣材料制成的襯墊18固定到金屬底部14。通孔18a,18b和18c在襯墊18內(nèi)與上述3個(gè)端子16a,16b和16c對(duì)應(yīng)的位置上形成。襯墊18進(jìn)一步包括一個(gè)中心通孔18d。通孔18a,18b和18c收容端子16a,16b和16c。基片20置于襯墊18上。
通孔20a,20b,20c在基片20與上述3個(gè)端子16a,16b,16c對(duì)應(yīng)的位置上形成。電極22a,22b,22c形成于基片20主表面上鄰近通孔20a,20b,20c的位置。另一電極22d形成于基片20的主表面上。3個(gè)電極24a,24b,24c形成于基片20的另一主表面上。電極24a和24b并排形成，并設(shè)置成與電極22a和22b相對(duì)，而電極24c為L形，其一端與電極22d相對(duì)。在基片20第一主表面上形成的電極22a和22b通過通孔電連接到位于基片20的第二主表面上的電極24a和24b。同樣，在基片20第一主表面上的電極22d通過通孔連接到位于基片第二主表面上的電極24c。
場效應(yīng)晶體管(FET)26設(shè)置到基片20的第二主表面上。FET26的漏極D和源極S連接到電極24a和24b，而其柵極連接到電極24c。端子16a,16b,16c通過襯墊18的通孔18a,18b,18c延伸，并通過基片20的通孔20a,20b,20c,FET26收容于襯墊18內(nèi)形成的通孔18d。在此情況下，端子16a,16b,16c分別連接到電極22a,22b和22c。
由導(dǎo)電材料制成的支承件28a,28b設(shè)置在基片20的電極22c,22d上，熱電元件30由支承件28a,28b承載。從圖3可見，熱電元件30具有熱電基片32，其一個(gè)主表面上形成一對(duì)電極34a和34b。電極34a和34b通過連接電極34c內(nèi)部連接，由此形成通常的H形電極。一對(duì)電極36a和36b形成于熱電基片32的另一主表面上，由此與電極34a和34b相對(duì)。熱電基片32沿厚度方向極化。熱電元件30的電極36a和36b用作輸入和輸出端，它提供一個(gè)電路，等效于沿相反極化的一對(duì)熱電元件，并串聯(lián)連接在這些電極36a與36b之間。電極36a和36b通過支承件28a和28b連接到基片20上的電極22c和22d。
一對(duì)電容器38和40設(shè)置在由襯墊18和基片20的側(cè)面形成的垂直表面上。這些電容器38和40的每一個(gè)可以是已知的單片電容器，其外電極設(shè)置在由介電層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)的兩端，內(nèi)電極層交替地堆疊。電容器38和40的每一個(gè)的外端子通過用作導(dǎo)電粘合材料的導(dǎo)電粘合劑42粘合到金屬底部14。電容器38的另一外端子通過導(dǎo)電粘合劑42連接到端子16a。電容器40的另一個(gè)外端子通過導(dǎo)電粘合劑42直接連接到端子16b。
芯座12由蓋44覆蓋。蓋44配備由紅外透射濾光器46封口的窗。蓋44裝配在金屬底部14的臺(tái)階14a上。
紅外線傳感器10具有圖4所示的電路。當(dāng)熱能提供給熱電元件30時(shí)，熱電元件30內(nèi)產(chǎn)生熱電電流。熱電電流經(jīng)由熱電元件30和FET26中的電阻進(jìn)行阻抗變換，由此作為電壓輸出。
該紅外線傳感器10中，每個(gè)電容器38和40的每一個(gè)電極直接粘合到芯座12的金屬底部14。因此，這種電極與金屬底部14之間即不產(chǎn)生電阻也不產(chǎn)生電感。電容器38和40的其余電極通過導(dǎo)電粘合劑42直接連接到端子16a和16b，跳過基片20的電極部分，不會(huì)在其間產(chǎn)生電阻和電感。因此，連接到電極22a和22b的端子16a和16b中產(chǎn)生的電阻和電感是影響紅外線傳感器10性能的主要因素。然而，這些電阻和電感與并聯(lián)于其間的電容器38和40所提供的電容結(jié)合形成儲(chǔ)能電路，有效地容納射頻噪聲，由此提供穩(wěn)定的電路以消除射頻噪聲的影響。
圖5和圖6是表示上述紅外線傳感器10以及公知的紅外線傳感器的射頻電阻特性。從這些圖可見，公知的紅外線傳感器尤其在高于900兆赫的頻率將顯著地受到噪聲的影響，而本發(fā)明的紅外線傳感器10不會(huì)受到射頻噪聲的嚴(yán)重影響。
這樣，本發(fā)明的紅外線傳感器10中，減少了接地端16c與基片電極中產(chǎn)生的電阻和電感的影響，同時(shí)，有效利用其它端子16a與16b中產(chǎn)生的電阻和電感，也抑制了射頻噪聲的影響。再者，置于襯墊18與基片20所限定的垂直側(cè)面上的電容器38和40可以置于端子16a和16b的附近。這樣就無需在基片20上超過實(shí)際長度上布置圖形電極，允許基片20有更小的尺寸。這樣就便于紅外線傳感器10的小型化，由此降低了紅外線傳感器10的價(jià)格。
如圖7所示，紅外線傳感器10可以不用襯墊而構(gòu)成。具體地說，圖7所示的紅外線傳感器中，基片20置于端子16a,16b和16c上，電容器38和40置于基片20的下側(cè)與金屬底部14之間。電容器38和40通過導(dǎo)電粘合劑直接連接到位于基片20下側(cè)的端子16a和16b。
該配置也可以這樣，如圖8所示，在襯墊18和基片20內(nèi)形成通孔，以收容電容器38和40，電容器38和40與金屬底部14之間的連接以及這些電容器與端子16a,16b之間的連接都在這些通孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
該配置也可以是這樣，如圖9所示，電容器38和40與金屬底部之間以及這些電容器與端子16a,16b之間的電連接在襯墊18和基片20中形成的凹槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
如圖10所示，本發(fā)明的紅外線傳感器在金屬底部14上形成正方形或矩形的突起48。突起48收容于基片20內(nèi)形成的相應(yīng)構(gòu)成的孔內(nèi)。電容器38的一個(gè)電極和電容器40的一個(gè)電極連接到突起48的相反表面。熱電元件30通過中間支承體28a,28b設(shè)置在突起48上和基片20上。盡管圖10中未顯示，該紅外線傳感器10的FET26可以固定到基片20。
這些紅外線傳感器10的每個(gè)傳感器中，儲(chǔ)能電路通過端子16a和16b形成的電阻和電感連同電容器38和40的電容而形成。同時(shí)，也可減少傳感器其它部分中所產(chǎn)生的電阻和電感之影響。因此，可以在儲(chǔ)能電路中積累射頻噪聲并減少紅外線傳感器10的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，可以穩(wěn)定地消除射頻噪聲，否則它將影響紅外線傳感器的性能。本發(fā)明還便于紅外線傳感器的小型化，降低紅外線傳感器的成本。
盡管以上描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的范圍并非由所述的實(shí)施例所限制。而根據(jù)其中所述原理的其它方法對(duì)于本領(lǐng)域的熟練人員也是可以預(yù)見的，它們均屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種紅外線傳感器，包括用作接地的金屬底部以及從金屬底部延伸的端子；設(shè)置在所述金屬底部上的基片；聯(lián)接到所述基片的場效應(yīng)晶體管；連接在所述場效應(yīng)晶體管柵極與地之間的熱電元件；以及連接在地與所述場效應(yīng)晶體管漏極和源極任一端之間的電容器；其特征在于所述電容器具有兩個(gè)電極，所述電容器電極之一直接連接到所述金屬底部，而其另一個(gè)電極直接連接到相應(yīng)的所述端子。
2．如權(quán)利要求1所述的紅外線傳感器，其特征在于所述電容器的一個(gè)電極連接到所述金屬底部的平面部分，其另一個(gè)電極連接到所述端子，且所述電容器設(shè)置在所述基片所提供的垂直側(cè)面。
3．如權(quán)利要求1所述的紅外線傳感器，其特征在于進(jìn)一步包括設(shè)置在所述金屬底部與所述基片之間的絕緣襯墊。
4．如權(quán)利要求1所述的紅外線傳感器，其特征在于在芯座的所述金屬底部上形成突起，其中，所述電容器的一個(gè)電極連接到該突起，而所述電容器的另一電極連接到置于所述基片上的所述端子。
5．如權(quán)利要求1所述的紅外線傳感器，其特征在于所述電容器電極通過導(dǎo)電粘合材料連接到所述端子。
6．如權(quán)利要求1所述的紅外線傳感器，其特征在于進(jìn)一步包括連接在地與所述場效應(yīng)晶體管漏極和源極的另一個(gè)之間的第二電容器，所述第二電容器具有兩個(gè)電極，一個(gè)直接連接到所述金屬底部，另一個(gè)通過導(dǎo)電粘合材料連接到相應(yīng)的所述端子。
7．如權(quán)利要求1所述的紅外線傳感器，其特征在于所述電容器直接置于由所述基片限定的側(cè)面。
8．如權(quán)利要求7所述的紅外線傳感器，其特征在于進(jìn)一步包括置于所述金屬底部與所述基片之間的絕緣襯墊，其中所述側(cè)面由所述基片和所述絕緣襯墊所限定。
9．如權(quán)利要求7所述的紅外線傳感器，其特征在于所述側(cè)面基本上為平面。
10．如權(quán)利要求7所述的紅外線傳感器，其特征在于所述側(cè)面由所述基片內(nèi)的孔所限定。
11．如權(quán)利要求7所述的紅外線傳感器，其特征在于所述側(cè)面由所述基片內(nèi)形成的凹槽所限定。
全文摘要
紅外線傳感器包括:芯座,帶有用作接地的金屬底部以及從金屬底部延伸的接地端子;設(shè)置在金屬底部上的基片;聯(lián)接到基片的場效應(yīng)晶體管;連接在場效應(yīng)晶體管柵極與地之間的熱電元件;以及連接在地與場效應(yīng)晶體管漏極和源極任一端或兩端之間的電容器。電容器電極之一直接連接到芯座的金屬底部,而其另一個(gè)電極通過導(dǎo)電粘合材料直接連接到各個(gè)端子。
文檔編號(hào)G01J1/02GK1220390SQ9812132
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1998年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月7日
發(fā)明者林浩仁 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所