一种红外热成像快门及红外热成像装置的制作方法

专利2022-05-10  4



1.本技术涉及红外探测技术领域,尤其涉及红外热成像快门及红外热成像装置。


背景技术:

2.红外探测器芯片在封装形式上有金属封装、陶瓷管壳封装,还有当前流行的cob(chip on board,板上芯片)封装。由于cob封装可以直接将红外探测器芯片贴在pcb板(printed circuit board,印制电路板)上,红外探测器芯片和pcb板之间靠金线连接,因此这种封装方式不需要金属外壳和陶瓷管壳,体积可以做的很小,适合小型化、集成化产品应用。
3.但是cob封装的红外探测器芯片外部没有类似金属和陶瓷的包裹,红外探测器芯片上的红外窗口层与芯片内部焦平面的距离很近,在使用过程中如果有灰尘颗粒等污染物掉在红外窗口层上,在图像上会形成白斑或颗粒,影响图像的质量。


技术实现要素:

4.有鉴于此,本技术实施例提供一种红外热成像快门及红外热成像装置,便于提高红外热成像质量。
5.第一方面,本技术实施例提供一种红外热成像快门,包括:快门本体,在所述快门本体上设有透光口,在所述透光口处挡设有红外透过件。
6.根据本技术实施例一具体实现方式,所述红外透过件挡设在所述透光口的出光侧;或者,所述红外透过件挡设在所述透光口的入光侧;或者,所述红外透过件挡设在所述透光口内。
7.根据本技术实施例一具体实现方式,在所述快门本体上,于所述透光口的出光侧设有凹槽,所述红外透过件设在该凹槽内。
8.根据本技术实施例一具体实现方式,所述红外透过件为由红外透过材料制成的片状体或板状体。
9.根据本技术实施例一具体实现方式,所述红外透过件通过胶体粘结在所述快门本体上;或者,所述红外透过件通过压件压靠在所述快门本体上;或者,所述红外透过件通过卡件卡设在所述快门本体上。
10.第二方面,本技术实施例还提供一种红外热成像装置,包括:红外热成像快门和探测器模组;其中,所述探测器模组包括红外探测器芯片,在所述红外探测器芯片上具有红外窗口层;所述红外热成像快门,为前述任一实现方式所述的红外热成像快门,所述透光口与所述红外窗口层相对应。
11.根据本技术实施例一具体实现方式,所述探测器模组还包括印制电路板,在所述印制电路板上设有导热层;所述红外探测器芯片设在所述导热层上,并通过金属导线穿过所述导热层与所述印制电路板电连接;或者,所述探测器模组还包括印制电路板,所述红外探测器芯片设在所述印制电路板上,并通过金属导线与所述印制电路板电连接。
12.根据本技术实施例一具体实现方式,在所述红外热成像快门和所述导热层之间形成有容置空腔,所述红外探测器芯片位于该容置空腔内;或者,在所述红外热成像快门和所述印制电路板之间形成有容置空腔,所述红外探测器芯片位于该容置空腔内。
13.根据本技术实施例一具体实现方式,在所述导热层靠近所述红外热成像快门的一侧设有环形的侧围,所述侧围的端面与所述红外热成像快门靠近所述导热层的一侧相接触,所述侧围、所述导热层靠近所述红外热成像快门的一侧、以及所述红外热成像快门靠近所述导热层的一侧,围成所述容置空腔;或者,在所述红外热成像快门靠近所述导热层的一侧设有环形的侧围,所述侧围的端面与所述导热层靠近所述红外热成像快门的一侧相接触,所述侧围、所述红外热成像快门靠近所述导热层的一侧、以及所述导热层靠近所述红外热成像快门的一侧,围成所述容置空腔。
14.根据本技术实施例一具体实现方式,在所述导热层上,于所述红外探测器芯片的周围设有柔性防尘件;所述柔性防尘件的第一侧面与所述导热层相接触,第二侧面与所述红外热成像快门相接触;或者,在所述印制电路板上,于所述红外探测器芯片的周围设有柔性防尘件;所述柔性防尘件的第一侧面与所述印制电路板相接触,第二侧面与所述红外热成像快门相接触。
15.根据本技术实施例一具体实现方式,在所述印制电路板上设有第一穿线孔,在所述导热层上设有第二穿线孔,所述第一穿线孔和所述第二穿线孔相对应;在所述柔性防尘件上设有穿线槽口或第三穿线孔,所述穿线槽口或第三穿线孔与所述第二穿线孔的相对应。
16.根据本技术实施例一具体实现方式,在所述导热层上设有凹槽,所述红外探测器芯片设在该凹槽内。
17.根据本技术实施例一具体实现方式,所述红外透过件的外侧表面与所述红外探测器芯片的焦平面之间的距离大于等于1mm,小于等于6mm;其中,所述红外透过件的外侧表面为所述红外透过件远离所述红外探测器芯片的一侧的表面。
18.本技术实施例红外热成像快门及红外热成像装置,通过在红外热成像快门的透光口处设置红外透过件,该红外透过件可透过红外光,但可阻挡灰尘颗粒物等自透光口进入以影响红外热成像,从而便于提高红外热成像质量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1为本技术的一实施例红外热成像快门的立体结构示意图;
21.图2为图1的剖面结构示意图(省去了透光口中的叶片等结构);
22.图3为本技术的一实施例红外探测器的整体结构示意图;
23.图4为图3中红外热成像快门的立体结构示意图;
24.图5为图3中探测器模组的立体结构示意图;
25.图6为图3的剖面示意图;
26.图7为图6的放大示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。应当明确,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本技术保护的范围。
28.本技术实施例旨在提供一种红外热成像快门及红外热成像装置,通过在红外热成像快门的透光口处设置红外透过件,可防止灰尘颗粒物等自红外热成像快门的透光口进入以影响红外热成像,从而便于提高红外热成像质量。
29.红外热成像,主要是利用观测对象自身发射的光谱辐射获得目标图像,主要工作于3μm

5μm和8μm

14μm两个大气窗口。在一个例子中,本技术实施例的红外探测器可工作于8μm

14μm大气窗口。
30.图1为本技术一实施例红外热成像快门的结构示意图,参看图1,本实施例红外热成像快门1,包括:快门本体2,在所述快门本体2上设有透光口3,在所述透光口3处挡设有红外透过件4。
31.其中,红外透过件4为由红外透过材料制成的部件。红外透过材料为能透过红外光,波长范围在1

14μm的材料。红外透过材料可以是硅、锗、硫化锌、硒化锌等。红外透过件4可为片状、板状等。可在红外透过件4的至少一侧镀设增透膜。
32.红外透过件4可通过胶体粘贴的方式固定在红外热成像快门上,也可通过压件压靠的方式固定在红外热成像快门上,还可以通过卡件卡设在所述快门本体上。所述压件或卡件可以是带有弹性的压件或卡件,也可以不带有弹性的是压件或卡件。红外透过件4与红外热成像快门之间可实现紧密连接,使得灰尘无法穿过二者的结合面。
33.本实施例中,通过在透光口3处设置红外透过件4,该红外透过件4可透过红外光,但可阻挡灰尘颗粒物等自透光口进入以影响红外热成像,从而便于提高红外热成像质量。
34.在所述透光口3内通常设有可伸出或缩回的叶片,可通过控制电路板控制叶片的打开和闭合。为了避免在叶片处可能存在的灰尘颗粒物自透光口3的出光侧5跑出,在一个例子中,红外透过件4挡设在透光口3的出光侧5,这样可避免红外热成像快门外部的灰尘颗粒物自透光口3的出光侧5跑出后落在成像器件(如红外探测器芯片)上,也可避免在透光口3内部的叶片处可能存在的灰尘颗粒物自透光口3的出光侧跑出后落在成像器件上,可以更彻底地阻挡灰尘颗粒物影响红外热成像,从而便于更好地提高红外热成像质量。
35.本技术实施例不限于此,在另一个例子中,红外透过件4也可挡设在所述透光口3的入光侧6。在又一个例子中,红外透过件4也可挡设在所述透光口3内。应当理解的是,当红外透过件4挡设在所述透光口3内时,红外透过件4不会与透光口3内可伸出或缩回的叶片发生干涉。
36.参看图2,在红外透过件4挡设在透光口3的出光侧5时,在所述快门本体2上,于所述透光口3的出光侧5设有凹槽7,所述红外透过件4设在该凹槽7内,这样可使整个红外热成像快门的结构更加紧凑。
37.参看图3,本实施例的红外热成像装置10可包括:探测器模组20和红外热成像快门30,其中,探测器模组20包括红外探测器芯片201,在红外探测器芯片201上具有红外窗口层
202;红外热成像快门30上具有透光口301,在透光口301处挡设有红外透过件302,透光口301与红外窗口层202相对应。
38.本实施例的红外探测器,可以是制冷式或非制冷式红外焦平面红外探测器。红外探测器芯片的焦平面上排列着感光元件阵列(即像元阵列)。红外窗口层为红外探测器芯片的封装结构,红外探测器芯片通过所述红外窗口层进行了真空封装。具有所述红外窗口层的红外探测器芯片,可以是对红外探测器芯片进行晶圆级或像元级封装后所获得的芯片。所述红外窗口层可以是硅片或或锗片,因此,红外窗口层也可称为硅窗口层或锗窗口层,简称硅窗口或锗窗口。
39.红外热成像快门30可与探测器模组20固定连接。可在红外热成像快门30的透光口301内设置有可伸出或缩回的叶片(图中未示出),通过控制叶片的打开和闭合,可实现对探测器模组的调零校正。
40.在红外热成像快门30上所设的红外透过件302,为由红外透过材料制成的部件。红外透过材料为能透过红外光,波长范围在1

14μm的材料。红外透过材料可以是硅、锗、硫化锌、硒化锌等。红外透过件302可为片状、板状等。可在红外透过件302的至少一侧镀设增透膜。
41.红外透过件302可通过粘贴的方式固定在红外热成像快门30上,也可通过压件压靠的方式固定在红外热成像快门30上。红外透过件与红外热成像快门之间可实现紧密连接,使得灰尘无法穿过二者的结合面。在安装红外透过件时,需保持红外透过件的表面洁净无脏污,不引入灰尘颗粒。
42.红外透过件302挡设在所述透光口301处,以防止外部的灰尘颗粒物通过所述透光口301进入后落在所述红外窗口层202上,提高所述红外探测器芯片201的热成像质量。即使有灰尘颗粒物落在红外透过件302的表面上,由于红外透过件302的存在,也使得灰尘颗粒物距离红外探测器芯片201的焦平面相对较远,可降低红外探测器芯片201对灰尘颗粒物的敏感度,也可在一定程度上提高红外探测器芯片201的热成像质量。
43.参看图4,本实施例中,红外透过件302设在红外热成像快门30靠近探测器模组20的一侧(也可称为红外热成像快门的底部),这样可充分利用红外热成像快门30靠近探测器模组20的一侧的空间位置,在具有防尘效果的同时,还可使得整体结构更紧凑。在其他实施例中,红外透过件302也可设在红外热成像快门30远离探测器模组20的一侧,或者设在所述透光口内。
44.当红外透过件302设在红外热成像快门30靠近探测器模组20的一侧时,为尽可能增大红外透过件302与红外窗口层202之间的距离,更有效地降低红外探测器芯片201对灰尘颗粒物的敏感度,在红外热成像快门30靠近探测器模组20的一侧设有凹槽303,红外透过件302设在凹槽303内。
45.参看图6,探测器模组20还包括印制电路板203,可在印制电路板203上设有导热层204;红外探测器芯片201设在导热层204上,并通过金属导线穿过导热层204与印制电路板203电连接。通过导热层204可对红外探测器芯片201进行散热。在一个例子中,导热层204可为金属导热片。本技术实施例不限于此,在其他实施例里中,红外探测器芯片201也可直接设在印制电路板上,并通过金属导线与印制电路板电连接。所述的印制电路板可以是经过smt/波峰焊后的半成品,也可称为pcba。
46.在红外热成像快门30和导热层204之间可形成有容置空腔205,红外探测器芯片201位于容置空腔205内。
47.本实施例中,在导热层204靠近红外热成像快门30的一侧设有环形的侧围206,侧围206的端面与红外热成像快门30靠近导热层204的一侧相接触,侧围206、导热层204靠近红外热成像快门30的一侧、以及红外热成像快门30靠近导热层204的一侧,围成所述容置空腔。带有侧围206的导热层204也可称为热沉。
48.在其他实施例中,在红外热成像快门30靠近导热层204的一侧设有环形的侧围(未图示),侧围的端面与导热层204靠近红外热成像快门30的一侧相接触,侧围、红外热成像快门30靠近导热层204的一侧、以及导热层204靠近红外热成像快门30的一侧,围成所述容置空腔。
49.通过所述容置空腔可对红外探测器芯片起到防护作用,减少灰尘颗粒物从侧部(即从红外热成像快门和导热层之间),落在红外窗口层上的可能性。
50.参看图5及图6,为更彻底阻挡灰尘颗粒物(尤其是更细小的灰尘颗粒物)从红外热成像快门30和导热层204之间落在红外窗口层202上,可在容置空腔205内,于红外探测器芯片201的周围设置柔性防尘件40,并使柔性防尘件40的第一侧面与导热层204相接触,第二侧面与红外热成像快门30相接触,这样,在柔性防尘件40、导热层204和红外热成像快门30之间形成一封闭的空腔,红外探测器芯片201位于该封闭的空腔内,通过该封闭的空腔可更彻底(或更为有效地)阻挡灰尘颗粒物从红外热成像快门30与探测器模组20的装配面之间进入并落在红外窗口层202上。
51.本实施例中,红外热成像快门底部装配的红外透过件能够隔绝探测器上方的灰尘颗粒引入,所述柔性防尘件可阻挡灰尘颗粒物从红外热成像快门与探测器模组的装配面之间进入,综上两者的防尘作用,使得红外探测器芯片被封闭在一个较小的空腔内,杜绝外部灰尘引入。
52.参看图7,红外透过件的顶面(即外侧表面)距离红外探测器芯片焦平面的高度为h1,红外透过件的厚度为t,红外探测器芯片红外窗口层顶面距离焦平面的高度为h2,红外透过件底面与探测器芯片顶面之间的间隙为s,则有h1=h2 s t;本实施例中,外部灰尘颗粒物会被隔绝在红外透过件外侧,即灰尘颗粒高度与探测器焦平面的最小距离h=h1=h2 s t,h>h2,即有效抬高灰尘颗粒物与红外探测器芯片焦平面的距离,降低红外探测器芯片对灰尘颗粒物的敏感度,即使红外透过件表面落灰,也不会对红外探测器芯片成像造成明显影响。
53.在一个例子中,所述红外透过件的外侧表面与所述红外探测器芯片的焦平面之间的距离h大于等于1mm,小于等于6mm,这样可明显降低红外探测器芯片对灰尘颗粒物的敏感度;其中,所述红外透过件的外侧表面为所述红外透过件远离所述红外探测器芯片的一侧的表面。
54.柔性防尘件40的高度可大于侧围206的高度,这样,在将红外热成像快门30与探测器模组20固定在一起时,通过红外热成像快门30挤压柔性防尘件40,可确保柔性防尘件40的两个侧面(即前述的第一侧面和第二侧面)分别与导热层204和红外热成像快门30紧密接触,以提高密封性能。
55.柔性防尘件40可为中部开设有窗口的扁平状环形体。柔性防尘件40的材料可为橡
胶或泡棉等,在一个例子中,柔性防尘件40为无尘泡棉制成。
56.通过红外热成像快门30和导热层204之间形成的所述容置空腔,可阻挡较大的灰尘颗粒物从红外热成像快门30和导热层204之间落在红外窗口层202上。进一步地,通过柔性防尘件40、导热层204和红外热成像快门30之间形成的所述封闭的空腔,可阻挡更细小的灰尘颗粒物从红外热成像快门30与探测器模组20的装配面之间进入并落在红外窗口层202上。
57.在印制电路板上设有导热层,但在红外热成像快门和导热层之间没有形成前述的容置空腔时(未图示),为阻挡灰尘颗粒物从红外热成像快门与探测器模组的装配面之间进入并落在红外窗口层上,也可在红外探测器芯片的周围设有柔性防尘件;柔性防尘件的第一侧面与导热层相接触,第二侧面与红外热成像快门30相接触。这样,在柔性防尘件、导热层和红外热成像快门之间形成一封闭的空腔,红外探测器芯片位于该封闭的空腔内,通过该封闭的空腔可有效阻挡灰尘颗粒物从红外热成像快门与探测器模组的装配面之间进入并落在红外窗口层上。
58.红外热成像快门30上可设有驱动红外热成像快门30上的叶片伸出或缩回的驱动电路板304,驱动电路板304可通过导线与印制电路板203上的红外热成像快门连接器207电连接。具体地,在印制电路板203上设有第一穿线孔208,在导热层204上设有第二穿线孔209,第一穿线孔208和第二穿线孔209相对应;连接红外热成像快门30底部的驱动电路板304的导线经过第二穿线孔209和第一穿线孔208与印制电路板203上的红外热成像快门连接器207电连接。在柔性防尘件40上设有穿线槽口401或第三穿线孔,穿线槽口401或第三穿线孔与第二穿线孔209的相对应,穿线槽口401或第三穿线孔可以对所述导线起到避让作用,使得柔性防尘件40的存在,不会对所述导线对所述驱动电路板和印制电路板上的红外热成像快门连接器207电连接起阻碍作用。
59.在红外探测器芯片直接设在印制电路板上时(未图示),在红外热成像快门和印制电路板之间也可形成有容置空腔,红外探测器芯片位于该容置空腔内。该容置空腔的形成方式与前述实施例中红外热成像快门和导热层之间的容置空腔的形式方式相似。
60.在红外热成像快门和印制电路板之间形成的容置空腔内,也可于红外探测器芯片的周围设置柔性防尘件,并使柔性防尘件的第一侧面与印制电路板相接触,第二侧面与红外热成像快门相接触,这样,在柔性防尘件、印制电路板和红外热成像快门之间形成一封闭的空腔,红外探测器芯片位于该封闭的空腔内,通过该封闭的空腔可更彻底(或更为有效地)阻挡灰尘颗粒物从红外热成像快门与探测器模组的装配面之间进入并落在红外窗口层上。
61.通过红外热成像快门和印制电路板之间形成的所述容置空腔,可阻挡较大的灰尘颗粒物从红外热成像快门与探测器模组的装配面之间进入并落在红外窗口层上。进一步地,通过柔性防尘件、印制电路板和红外热成像快门之间形成的所述封闭的空腔,可阻挡更细小的灰尘颗粒物从红外热成像快门与探测器模组的装配面之间进入并落在红外窗口层上。
62.红外探测器芯片201放置在导热层204上,除了对红外探测器芯片201起到散热作用之外,为了对红外探测器芯片201起到保护作用,可在导热层204上设置凹槽210,红外探测器芯片201设在凹槽210内,通过凹槽210可对红外探测器芯片201起到防护作用。本技术
实施例不限于此,在导热层上也可不设置用来放置红外探测器芯片的凹槽。
63.在印制电路板203的背面可设有探测器模组对外连接器211。
64.在红外探测器芯片直接设在印制电路板上,但在红外热成像快门和印制电路板之间没有形成有容置空腔时(未图示),为阻挡灰尘颗粒物从红外热成像快门与探测器模组的装配面之间进入并落在红外窗口层上,也可在红外探测器芯片的周围设有柔性防尘件;柔性防尘件的第一侧面与印制电路板相接触,第二侧面与红外热成像快门相接触。这样,在柔性防尘件、印制电路板和红外热成像快门之间形成一封闭的空腔,红外探测器芯片位于该封闭的空腔内,通过该封闭的空腔可有效阻挡灰尘颗粒物从红外热成像快门与探测器模组的装配面之间进入并落在红外窗口层上。
65.本技术实施例还提供一种红外热成像装置,其包括前述任一实施例所述的红外探测器。
66.本实施例的红外热成像装置,通过在红外探测器的红外热成像快门上设置红外透过件,可防止灰尘颗粒物落在红外探测器芯片上的红外窗口层上,有利于降低红外探测器芯片对灰尘颗粒物的敏感度,提高红外探测器芯片的成像质量。
67.本技术实施例红外探测器及红外热成像装置中,可有效利用红外热成像快门底部的空间,在红外热成像快门底部加装红外透过件,隔绝探测器上方区域灰尘引入;同时探测器芯片周圈可覆盖柔性防尘件,红外热成像快门装配至探测器模组后,将柔性防尘件压合,隔绝探测器侧面及底面区域灰尘引入,即将探测器芯片完全封闭在较小的空腔内,隔绝其他灰尘引入探测器。
68.在红外热成像快门底部加装红外透过件,灰尘颗粒物仅可落在红外透过件表面,增大了探测器芯片焦平面与灰尘颗粒物的距离,有效降低探测器芯片对灰尘的敏感度,不会造成图像白斑问题,极大地提高了成像质量,降低了生产过程中灰尘颗粒物的管控难度。
69.需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个
……”
限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
70.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
71.为了描述的方便,描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然,在实施本技术时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
72.以上,仅为本技术的具体实施方式,但本技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此,本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
转载请注明原文地址: https://doc.8miu.com/read-1550340.html

最新回复(0)