[發明專利]一種DFN封裝的數字式紅外溫度傳感器

在審

• 申請號: 202010585562.2
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111637978A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 楊明鵬;鹿永琪;馮李航;姚敏
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01J5/12
• 分類號: G01J5/12;G01J5/16;G01J5/04;C23C14/24;C23C14/10;C23C14/20;C23C14/16
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

本發明公開一種DFN封裝的數字式紅外溫度傳感器，包括頂部帶有開窗的DFN封裝外殼，DFN封裝外殼內設有熱電堆、TC模板和ASIC模塊，DFN封裝外殼開窗處設有紅外濾光片，所述紅外濾光片與DFN封裝外殼圍成密閉空間；DFN封裝外殼上設有引氣孔和排氣孔，DFN封裝外殼底部設有引腳，DFN封裝外殼內壁上設有金屬屏蔽層和SiO₂薄膜。具有微型化，低成本，電磁屏蔽效能好，測量精度高，易讀性好，成型工藝簡單，適合大規模的生產，應用廣泛的優點。

技術領域

本發明屬于紅外溫度傳感器技術領域，具體涉及一種DFN封裝的數字式紅外溫度傳感器。

背景技術

紅外溫度傳感器的敏感單元吸收待測目標的紅外輻射后，其紅外光吸收區會產生溫升，從而引起溫度傳感器某些物理量的變化，例如熱電壓或者熱電阻等的變化。紅外溫度傳感器的一個優勢是可實現非接觸測量，在不宜與待測目標接觸的場合下，可以規避接觸測溫，例如在傳染病的防疫工作中，非接觸測溫具有重要作用。此外，紅外溫度傳感器還具有響應速度快、使用安全、壽命長等優點。

目前紅外溫度傳感器的溫度敏感元件較多選用熱電堆，一般由若干個熱電偶串聯而成，待測目標的紅外輻射使得熱電堆熱端溫度升高，由于賽貝克效應，會在熱電堆的熱、冷端產生溫差電動勢。對溫差電動勢的冷端溫度進行補償，即可得出待測目標的實時溫度。

目前市面上常見的紅外溫度傳感器的封裝方式是TO罐封裝，將高精度紅外熱電堆封裝于金屬TO罐中，但是TO封裝體積較大，不易于集成化。

DFN塑料封裝方法目前較多用于傳統IC集成電路的封裝工藝中，具有體積小、可批量化生產等優點；然而，目前卻較少將DFN塑料封裝方法應用于熱電堆紅外溫度傳感器中。主要存在如下技術難點：（1）熱電堆接收的紅外輻射能量較少，對于熱量的隔熱要求高；（2）DFN塑料封裝，電磁屏蔽效能較弱。此外，雖然有國內公司已經成功研發出微型封裝的紅外熱電堆傳感器，但是其輸出信號依然是模擬電壓信號，不利于該產品的推廣應用。

發明內容

鑒于以上述現有技術的存在的問題，本發明提供一種用DFN封裝的數字式紅外溫度傳感器。

為實現上述發明的目的，本發明的具體技術方案如下：

一種DFN封裝的數字式紅外溫度傳感器，包括頂部帶有開窗的DFN封裝外殼，DFN封裝外殼內設有熱電堆、TC模板和ASIC模塊，DFN封裝外殼開窗處設有紅外濾光片，所述紅外濾光片與DFN封裝外殼圍成密閉空間；DFN封裝外殼上設有引氣孔和排氣孔，DFN封裝外殼底部設有引腳，DFN封裝外殼內壁上設有金屬屏蔽層和SiO₂薄膜隔熱層。

進一步地，所述金屬屏蔽層采用在DFN封裝的殼體內壁蒸鍍有銅鍍層和銅鍍層，其中銅鍍層的厚度為0.5~3.8 μm，鎳鍍層的厚度為0.2~0.5 μm。

進一步地，所述SiO₂薄膜厚度為500 nm或1 μm。

進一步地，所述熱電堆為微型熱電堆，可實現紅外光輻射能量到電壓信號的轉化。

進一步地，所述紅外濾光片的波長通帶為2~14 μm，其對應的測溫范圍約為-65~200oC。

進一步地，所述TC模塊采用金屬熱電阻或PTC熱敏電阻或NTC熱敏電阻。

進一步地，TC模塊采用微型金屬熱電阻，其尺寸為0.2 mm~0.3 mm，其金屬材料選用鉑金。

進一步地，所述Pt熱敏電阻絲的寬為2 μm，間距為8 μm，檢測精度為±0.05℃。

進一步地，紅外濾光片與DFN封裝外殼圍成密閉空間中充有惰性氣體，惰性氣體選用氬氣。

進一步地，所述封裝殼外部的底端安裝有五個引腳，分別是SDA，VDD，GND，SCL，ADDR。