CN107543615A - 温度传感器绝热封装结构 - Google Patents

Abstract

一种温度传感器绝热封装结构，包括：封装底座；封装壳体，所述封装壳体与封装底座形成第一腔体，所述第一空腔为密闭空腔，所述封装壳体顶部具有透光部件；绝热壳体，所述绝热壳***于第一空腔内，与封装底座形成第二腔体，所述绝热壳体顶部具有开口，所述开口位于透光部件下方；热敏芯片，位于所述第二腔体内的封装底座表面。上述温度传感器绝热封装结构可以提高温度传感器测温准确性。

Description

温度传感器绝热封装结构

技术领域

本发明涉及红外测温领域，尤其涉及一种温度传感器绝热封装结构。

背景技术

温度传感器是一种用于测量温度的传感器，包括热敏芯片。例如，热电堆芯片就是热敏芯片的一种，热电堆芯片具有红外接收区域，用于接收待测物体的红外辐射，从而实现对待测物体的温度测量。它是由热电偶构成的一种器件，能对温差和电能进行相互转化，当热电堆的两边出现温差时，会产生电压差，可用于测量温度。目前，它在耳式体温计、放射温度计、电烤炉、食品温度检测等领域中，作为温度检测器件获得了广泛的应用。

但是由于热电堆芯片或其他热敏芯片在对待测物体进行温度测量，进入测温环境时，若发生环境温度突变或者较热的待测物体对温度传感器持续辐射加热时，封装外壳容易受到环境影响温度迅速升高，造成环境热冲击，影响温度传感器测量结果的准确性。对于温度传感器，由于热电堆芯片所处温度与外壳温度之间存在差异，封装外壳产生红外辐射，使热电堆芯片接收到的不仅有待测物体的红外线还有封装外壳的红外线，导致测温准确度下降。例如，温度传感器应用于红外耳温枪时，当耳温枪探头进入耳道，温度传感器的封装外壳温度上升，但是低于耳道温度，所以，测得的体温收到封装外壳温度影响，通常会偏低。

综上所述，需要对温度传感器进行绝热封装，以提高温度传感器测温准确性。

发明内容

如背景中所述，现有的温度传感器在测温过程中容易受到环境热冲击的影响，导致测温准确度下降。

本发明所要解决的技术问题是，提供一种温度传感器绝热封装结构，以提高所述温度传感器的测温准确性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种温度传感器绝热封装结构，包括：封装底座；封装壳体，所述封装壳体与封装底座形成第一腔体，所述第一腔体为密闭空腔，所述封装壳体顶部具有透光部件；绝热壳体，所述绝热壳***于第一腔体内，与封装底座形成第二腔体，所述绝热壳体顶部具有开口，所述开口位于透光部件下方；热电堆芯片，位于所述第二腔体内的封装底座表面。

可选的，包括：所述绝热壳体外表面为黑色。

可选的，所述绝热壳体的材料为金属或陶瓷。

可选的，所述绝缘壳体顶部开口位于透光部件的纵向投影内。

可选的，所述热敏芯片为热电堆芯片。

可选的，所述腔体内的封装底座上还设置有参考电阻。

可选的，所述透光部件为透镜。

可选的，所述透镜表面具有红外增透膜。

可选的，所述透光部件为滤光片。

可选的，所述封装底座表面具有连接端，所述热电堆芯片与所述连接端形成电连接。

本发明的温度传感器绝热封装结构在封装壳体与热敏芯片之间具有绝热壳体，所述绝热壳体能够阻挡封装壳体的红外辐射，从而提高温度传感器的测温准确性。并且，所述绝热壳体顶部具有开口，用于透过待测物体的红外辐射光，并且，所述通过调整所述开口的位置和尺寸还能够调整入射红外光束的孔径，从而调整测温的视场，较小的视场可以避免测温过程受到周围环境干扰，从而可以增加测温距离。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式的温度传感器绝热封装结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的温度传感器绝热封装结构的具体实施方式做详细说明。

请参考图1，为所述温度传感器绝热封装结构示意图。所述温度传感器绝热封装结构包括：封装底座100；封装壳体200，所述封装壳体200与封装底座100形成第一腔体，所述第一腔体为密闭空腔，所述封装壳体200顶部具有透光部件201；绝热壳体202，所述绝热壳体202位于第一腔体内，与封装底座100形成第二腔体，所述绝热壳体202顶部具有开口203，所述开口203位于透光部件201下方；热敏芯片101，位于所述第二腔体内的封装底座100表面。

所述封装底座100为金属底座，除了与封装壳体组成第一腔体之外以，还用于为温度传感器的各个组件之间提供电连接。

所述封装壳体200为金属壳体，例如可以是Fe、Ni等，通常为圆柱形。所述封装壳体200与封装底座100之间形成第一腔体，所述第一腔体为密闭空腔，以减少外界空气流动以及环境震动等干扰对于第一腔体内的热敏芯片101的影响。

并且，所述封装壳体200为金属壳体，还可以屏蔽外界的电磁场干扰。在本发明的具体实施方式中，所述封装壳体200的高度可以为3mm～5mm，直径为5mm～10mm。

所述封装壳体200顶部具有透光部件201，作为透红外窗口，用于透过红外辐射光。所述封装壳体200顶部具有开口，所述透光部件201固定于所述开口处，将所述开口密封，从而使得所述封装壳体200依旧与封装底座100之间形成密闭空腔。

作为一个具体的实施方式，所述透光部件201为透镜，用于对入射的光线进行汇聚，可以缩小所述热电堆传感器在一定区域内接受红外光线的视场角，从而可以提高所述热电堆传感器的有效探测距离。

所述透光部件201的一侧或两侧表面还可以形成有红外增透膜，用于提高红外光的透过率，而反射其他波段的光线。所述红外增透膜的透过波段可以为红外波段，具体可以为5μm～14μm。

在本发明的另一具体实施方式中，所述透光部件201还可以是滤光片，所述滤光片用于透过红外光线、反射其他波段的光线。

所述透光部件201可以采用点胶方式固定于开口位置处。在本发明的一个具体实施方式中，所述点胶采用黑胶，所述黑胶可以是ABS黑胶，PVC黑胶、AB黑胶等，所述黑胶不会对入射的红外光线产生反射等作用，避免影响所述温度传感器的检测准确性。

所述绝热壳体202位于封装壳体对200与热敏芯片101之间，用于隔绝封装壳体200向热敏芯片101辐射的红外线，从而避免所述热敏芯片101受到环境热冲击的干扰，从而提高测温的准确性。

作为本发明的一个具体实施方式，所述绝热壳体202材料为金属，便于通过点胶方式固定于封装底座上，例如所述绝热壳体202的材料可以为Fe或Cu等。所述绝热壳体202还可以是陶瓷等导热系数较低的材料，以更好的绝热。

作为本发明的一个具体实施方式，所述绝热壳体202靠近封装壳体200一侧的外表面可以为黑色，例如，所述绝热壳体202的外表面可以具有黑色镀层，不仅可以隔绝热辐射，还能够吸收封装壳体200辐射的红外线，防止对红外线造成二次反射，从而进一步减少环境热冲击的干扰。在本发明的一个具体实施方式中，所述绝热壳体202的内外表面均为黑色。

所述绝热壳体202顶部具有开口203，以便使得透过封装壳体200顶部透光部件201的待测物体辐射的红外光线能够穿过所述开口203，照射到热敏芯片101的红外接收区域。

作为本发明的一个具体实施方式，所述绝缘热壳体202顶部开口203位于透光部件201的纵向投影内，即所述开口203的顶部开口203的尺寸小于透光部件201的尺寸。所述开口203可以作为光阑，限制照射到热敏芯片101的红外光束的孔径。调整所述开口203的尺寸，以及绝热壳体202的高度，即所述开口203的高度就可以调整入射至热敏芯片101的红外光束的孔径，从而调整测温的视场，较小的视场可以避免测温过程受到周围环境干扰，也可以增加测温距离。

所述热敏芯片101位于绝热壳体202内的封装底座100表面，具体的，可以通过点胶方式固定于所述封装底座100表面。并且，所述封装底座100还具有连接端，所述热敏芯片101与所述连接端形成电连接，通过所述封装底座与其他部件连接。所述热敏芯片101与所述连接端的电连接可以通过引线键合的方式实现。

所述热敏芯片101位于封装壳体200的透光部件201以及绝热壳体202的开口203下方，用于接收从所述透光部件201入射的红外光线。所述透光部件201的尺寸根据透光部件与热敏芯片101的红外接收区域之间的高度、热敏芯片101的红外接收区域面积进行设计，以使得透过所述透光部件201的红外光线能够照射在热敏芯片101的红外接收区域内。

作为本发明的一个具体实施方式，所述热敏芯片101为热电堆芯片，所述热敏芯片101的红外接收区域包括多个热电偶，所述热电偶可以是薄膜型的，也可以是电阻丝型的。

热敏芯片101的红外接收区域在红外线的照射下，温度升高，产生热电动势，从而将温度转变成电压信号并输出，所述电压信号与被测物的温度相对应。

由于所述温度传感器需要工作在不同的环境下，所述热敏芯片101所处的环境温度也随之变化，而环境温度会影响到热敏芯片101在测温过程中的热电偶的温差大小，从而影响输出的热电动势的电压信号大小。

在本发明的一个具体实施方式中，所述封装底座100上还设置有参考电阻，用于测量热敏芯片101所处的环境温度，具体的，所述参考电阻可以为热敏电阻，根据所述参考电阻的阻值可以获得环境温度。

所述热敏芯片101的实际输出电压应该与被测物的实际温度、热敏芯片101所处环境温度之间的差成正比，所以，通过所述参考电阻，可以对测量温度进行校准，提高测量准确性。

所述封装底座100与封装壳体200相对的另一侧表面具有引脚103，所述引脚103作为所述温度传感器的输出端，可以通过引脚***的方式，将所述温度传感器接入印刷电路板的电路中。

综上所述，上述温度传感器绝热封装结构在封装壳体与热敏芯片之间具有绝热壳体，所述绝热壳体能够阻挡封装壳体的红外辐射，从而提高温度传感器的测温准确性。

并且，所述绝热壳体顶部具有开口，用于透过待测物体的红外辐射光，并且，所述通过调整所述开口的位置和尺寸还能够调整入射红外光束的孔径，从而调整测温的视场，较小的视场可以避免测温过程受到周围环境干扰，从而可以增加测温距离。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种温度传感器绝热封装结构，其特征在于，包括：

封装底座；

封装壳体，所述封装壳体与封装底座形成第一腔体，所述第一腔体为密闭空腔，所述封装壳体顶部具有透光部件；

绝热壳体，所述绝热壳***于第一腔体内，与封装底座形成第二腔体，所述绝热壳体顶部具有开口，所述开口位于透光部件下方；

热敏芯片，位于所述第二腔体内的封装底座表面。

2.根据权利要求1所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，包括：所述绝热壳体外表面为黑色。

3.根据权利要求1所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，所述绝热壳体的材料为金属或陶瓷。

4.根据权利要求1所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，所述绝缘壳体顶部开口位于透光部件的纵向投影内。

5.根据权利要求1所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，所述热敏芯片为热电堆芯片。

6.根据权利要求1所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，所述腔体内的封装底座上还设置有参考电阻。

7.根据权利要求1所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，所述透光部件为透镜。

8.根据权利要求7所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，所述透镜表面具有红外增透膜。

9.根据权利要求1所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，所述透光部件为滤光片。

10.根据权利要求1所述的温度传感器绝热封装结构，其特征在于，所述封装底座表面具有连接端，所述热电堆芯片与所述连接端形成电连接。