專利名稱：用于紅外線傳感器的傳感器部件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種傳感器部件，包括一個IR敏感的檢測器、至少一個輻射IR射束的 參考源、以及一個IR敏感的參考檢測器。另外，本發明還涉及一種根據權利要求12所述的 IR傳感器以及一種根據權利要求13所述的用以制造傳感器部件的方法。
背景技術：
從現有技術已知用于IR傳感器的三維結構的傳感器部件，其例如在一個作為用 于檢測器、參考檢測器和參考源的載體的半導體襯底上構造。這種傳感器部件的制造花費 很大，特別是在涉及大批量制造時。
借助MID (Molded Interconnect Device (模制互聯設備))技術雖然例如能夠通 過熱沖壓、激光結構化、在使用掩膜或者背襯噴射薄膜的情況下制造三維的電子組件，但是 用于IR傳感器的傳感器部件由于僅有很小的尺寸(對于傳感器部件總共幾個毫米，對于檢 測器或者參考源也許小于I毫米)，所以在制造大的零件數量的情況下并不可靠。發明內容
發明目的
本發明的目的在于，提供一種可按照簡單方法制造的用于IR傳感器的三維的傳 感器部件。
發明概述
根據本發明，上述目的通過一種例如根據權利要求13所述的方法制造的根據權 利要求I所述的傳感器部件得以實現。
載體可以作為基本上平的二維的坯件提供，在它的第一側面上設置檢測器、至少 一個參考源和參考檢測器，其中，該載體包括一個在局部區段彎曲的用柔韌材料制成的坯 件，特別是包括一個柔性印刷電路板的在局部區段彎曲的坯件，其中，在本方法的進一步實 施執行當中通過彎折或彎曲載體本體的一些區段而構成三維的傳感器部件。
在柔性印刷電路板上在一個公共的第一側面上固定檢測器、參考檢測器以及至少 一個參考源，該柔性印刷電路板在大的零件數量的情況下存在，并且已經具有能夠彼此連 接檢測器、參考檢測器以及至少一個參考源或者連接后接的電子設備的電氣連接。在這種 柔性印刷電路板上能夠通過粘接固定以及借助壓焊電氣連接檢測器、參考檢測器以及至少 一個參考源。
優選規定載體的本體包括一個在入射的射束的方向上延伸的主區段以及一個檢 測器區段，其中檢測器在檢測器區段上設置，并且檢測器區段從主區段在第二彎曲棱緣處 以一個角度特別是基本上成直角旁伸。在執行本方法時，在一個方法步驟中使檢測器區段 從載體的本體的主區段通過彎曲而旁伸，由此構成第二彎曲棱緣。
優選規定載體的本體包括一個在入射的射束的方向上延伸的主區段以及一個參 考區段，其中參考區段設置在懸伸臂上，其中懸伸臂與主區段連接，并且其中參考區段在第一彎曲棱緣處從懸伸臂以一個角度特別基本成直角旁伸。在執行本方法時，在一個方法步 驟中將參考區段通過彎曲在構成第一彎曲棱緣的情況下從懸伸臂旁伸，由此彎曲的懸伸臂 保證，圍繞第二彎曲棱緣彎曲的檢測器區段在入射的射束的方向上與參考區段隔開設置。 這里檢測器區段和參考區段構成三維的傳感器部件的基本平行的、并且在入射的射束的方 向上沿載體的本體的主區段的延伸錯開的區段，它起先是構造為二維的平的、在其上已經 固定了檢測器、參考檢測器和至少一個參考源的坯件。
優選規定參考區段具有圓弓形的外形輪廓。圓弓形的外形輪廓保證，參考區段已 經完成了制造的傳感器部件能夠在作為IR傳感器的組成部分的套管內容納。外形輪廓的 圓弓的半徑對于要彎成環段的懸伸臂的彎曲半徑如此選擇，即，使得參考區段能夠在懸伸 臂內部得以容納。
優選規定懸伸臂成環段形彎曲。彎曲的懸伸臂在側向限定傳感器部件的邊界并 且例如以一定的預應力貼靠在一套管的內壁上，傳感器部件總體設置在該套管中。
優選規定懸伸臂基本上構造成L形，其中，在短臂的一端設置參考區段，并且在 長臂的一端設置主區段。懸伸臂的L形的結構保證參考區段在構成第一彎曲棱緣以及在 將懸伸臂的長區段彎曲成環段后對于檢測器區段基本上平行地并且在入射的射束的方向 上錯開地設置。
優選規定傳感器部件包括一個鏡面元件，其中該鏡面元件在載體的與載體的第 一側面相對的第二側面上與參考檢測器以及上述至少一個參考源相對設置。關于該鏡面元 件優選規定該鏡面元件在檢測器區段的與檢測器相對的側面上設置。關于該鏡面元件特 別優選規定該鏡面元件通過載體的一個材料區段、特別是通過一個包括一金屬層的柔性 印刷電路板的一個剝露的金屬區段構成。
優選規定主區段具有橫向于它的延伸方向的彎度。載體的本體的具有彎度的主 區段加固了傳感器部件，并且例如能夠貼靠于在其內容納該傳感器部件的套管上，以便構 成IR傳感器。
優選規定主區段包括一個展寬的區段。在該展寬的區段上可以提供另外的電子 元件，特別可以在構成彎曲棱緣或者彎曲懸伸臂之前或者在使主區段形成彎度之前給載體 的平的坯件提供電子元件。該展寬的區段同樣有助于在機械上如此加固傳感器部件，使得 在將傳感器部件繼續加工成傳感器時簡化操作處理工作。
另外，本發明涉及一種方法，用它例如可制造根據權利要求1所述的傳感器部件， 包括如下步驟
準備一個用一種柔韌材料制成的基本平的區段，特別是一個柔性印刷電路板的平 的區段，作為載體，
在載體的本體的第一區段上、特別是在載體的本體的檢測器區段上固定一個IR 敏感的檢測器，
在載體的本體的第二區段上、特別是在參考載體上固定至少一個輻射IR射束的 參考源以及一個IR敏感的參考檢測器，其中，該第二區段或者參考載體通過懸伸臂與載體 的本體的主區段連接，
構造第一彎曲棱緣，通過它使第二區段從懸伸臂旁伸，
將懸伸臂彎曲成一個環段，
構造第二彎曲棱緣，通過它使第一區段從載體本體的其余部分旁伸，特別是通過 它使檢測器區段從主區段旁伸，
其中，第一彎曲棱緣、第二彎曲棱緣的構造和懸伸臂的彎曲這樣進行，使得在射束 的入射方向上檢測器離開帶有參考傳感器以及至少一個參考源的旁伸的區段一定的距離
在該方法中，從一個平的、二維的載體出發，該載體尚作為平的初始產品被裝備有 檢測器、參考檢測器和至少一個參考源的(其中，裝備的順序是任意的)，然后通過構成兩 個彎曲棱緣以及彎曲懸伸臂而產生三維的最終產品，該最終產品可以作為傳感器部件裝入 IR傳感器內。這里，第一彎曲棱緣或者第二彎曲棱緣的構造或者將懸伸臂彎曲成環段所依 循的具體順序不是決定性的。
本發明的其他優點和特征可以從各從屬權利要求以及從針對實施例的說明中得 到。
下面參照附圖詳細解釋和說明本發明。
圖1表示一個根據本發明的方法的示例性實施方式制造的本發明的傳感器部件 的實施例的透視圖，
圖2表示圖1的實施例的側透視圖，
圖3表示圖1和圖2的實施例的俯視圖，以及
圖4表示一個中間產品的俯視圖，其在執行本發明的方法時在制造在圖1到圖3 中表不的實施例時產生。
具體實施方式
圖1表示用于未繼續表示的紅外線傳感器的傳感器部件，其中該傳感器部件的本 體包括一個IR敏感的檢測器I ;多個輻射IR射束的參考源，其中僅表示出一個并且配有附 圖標記“2”;以及一個IR敏感的參考檢測器3，其在入射的IR射束的方向(箭頭4)上離開 檢測器I一定距離。參考源2設置在參考檢測器3的側旁。另外該傳感器部件包括一個載 體5，其中在第一側面6的面上設置檢測器1、參考源2和參考檢測器3。載體5包括一個在 局部區段彎曲的用柔韌材料制成的坯件，亦即一個柔性印刷電路板的彎曲的坯件。
載體5的本體包括一個在入射的射束的方向(箭頭4)上延伸的主區段7以及一 個檢測器區段8，其中，檢測器I在檢測器區段8上設置，并且檢測器區段8在第二彎曲棱緣 9處從主區段7成一個角度、亦即基本上成直角地旁伸。
除在入射的射束的方向(箭頭4)上延伸的主區段7之外，載體5的本體另外還包 括一個參考區段10，其中參考區段10在一個懸伸臂11的末端設置，其中懸伸臂11與主區 段7連接，并且參考區段10在第一彎曲棱緣12處與懸伸臂11成一個角度，亦即基本上成 直角。這里參考區段10具有一個基本上圓弓形的外形輪廓，其中圓弓覆蓋約300°的角度。 外形輪廓的圓弓通過一個直區段13中斷，該直區段13指向載體5的本體的主區段7的第 二側面14并且與該第二側面14構成一條窄縫。參考區段的圓弓的半徑約為4毫米。
連接主區段7與參考部分10的懸伸臂11被彎曲成環段形，其中越過了大致小于 約90°的角(圖3)。
懸伸臂11基本上構成為L形，其中在懸伸臂11的短臂15的末端設置參考區段10， 在長臂16的末端設置主區段7。懸伸臂11的短臂15的長度如此選擇，使得第一彎曲棱緣 12完全在短臂15內構成，特別第一彎曲棱緣12完全在短臂15內延伸。由此保證在彎曲 材料以及隨此構造第一彎曲棱緣12時，不使懸伸臂11的長臂16扭歪變形，特別是不使其 扭轉。
另外，傳感器部件還包括一個鏡面元件，其在載體5的與第一側面6相對的第二側 面14上對著參考檢測器3以及參考源2設置。鏡面元件的設置在圖2中可見，用附圖標記 “17”表示。該鏡面元件在圖2的表示中作為突出第二側面14的面的元件描繪，但是應該注 意，鏡面元件通過載體的一個材料區段、亦即通過包括一個金屬層的柔性印刷電路板的剝 露的金屬區段構成，也就是說作為在第二側面14內在檢測器區段8的區域內的凹下部分內 構成。這里柔性印刷電路板包括多個金屬層以及一個由透明的絕緣子構成的覆蓋層。如果 除去該絕緣層，則露出該柔性印刷電路板的一個金屬層，例如鎳層或金層，使得露出的金屬 層作為鏡面元件。圖2另外表示，鏡面元件17在與檢測器區段8的一個與檢測器I相對的 側面上設置。
圖1另外表示出主區段7包括一個展寬的區段18。在該展寬的區段內主區段垂直 于其縱向延伸方向的延伸被放大，特別是主區段寬度變成兩倍。該展寬的區段18具有近似 梯形的外形并且向主區段7的兩側延伸。在該展寬的區段18上設置電子元件，它們例如在 檢測器區段8或者參考區段10上沒有足夠的位置。
圖1另外表示出主區段7具有橫向于它的延伸方向(箭頭4)的彎度。該彎度的 彎曲半徑優選在參考區段10的外形輪廓的圓弓的圓半徑上如此選擇，使得參考區段10位 于由該彎度描繪的圓輪廓內，如在圖3中在入射的射束的觀察方向(箭頭4)上的俯視圖所/Jn ο
主區段7的彎度逐漸變為對主區段7的兩側展寬的區段18，如圖2的側視圖所示。 該彎度從主區段7的一個末端19(圖2)起延伸超過主區段7的縱向延伸的約三分之二到 達一個位置，在該位置懸伸臂11從主區段7成一個角度伸出。在懸伸臂11和主區段7的 設置第二彎曲棱緣9的第二端之間，主區段7基本上平坦地也就是說無彎曲地延伸。
上述載體5具有一個在三個區段處彎曲的本體，亦即在第一彎曲棱緣12的區域 內、在第二彎曲棱緣9的區域內以及在懸伸臂11的彎曲的長臂16的區域內。上述彎度僅 可選地提供，例如可以規定，主區段7沿它的全部延伸平坦地構成。
檢測器1、參考檢測器3以及至少一個參考源2分別作為小結構的電子組件特別作 為所謂的芯片構造。檢測器I借助一種導電的粘接劑在檢測器區段8的面上固定，由此構 成導電的連接。檢測器I另外借助壓焊處理與柔性印刷電路板內的電線連接。相應地對于 參考檢測器3以及參考源也適用。這里，柔性印刷電路板具有約300微米的厚度，使得它容 易彎曲并且特別是在兩個彎曲棱緣9、12的區域內可彎成約90°以及基本上構成直線的彎 曲棱緣9、12,其橫向于懸伸臂11的短臂15的延伸方向或者橫向于載體5的主區段7的延 伸方向伸展。
檢測器區段8具有兩個覆蓋臂，其一用附圖標記“20”表示。由此檢測器區段8具 有基本上成Y形的外圍輪廓，其中檢測器I在兩個覆蓋臂20相交的位置設置。正如可以從 表示在入射的射束的觀察方向(圖1中箭頭4)上的俯視圖的圖3可見的那樣，檢測器區段8的兩個覆蓋臂20部分地覆蓋在參考區段10上設置的參考源2，正如其為參考源2所示的 那樣。覆蓋臂20或者參考源2對于參考檢測器3的兩側的相對的設置這樣進行，使得從參 考源2幅射的紅外線射束在檢測器區段的指向參考區段10的側面上被反射。
在圖1到圖3中從不同的觀察方向表示的傳感器部件是一個未進一步示出的紅外 線傳感器的組成部分。特別是，該傳感器部件被容納在一個用可透過IR射束的例如硅基的 凝膠填充的套管內，使得檢測器1、參考檢測器3和參考源2的相互位置不再改變。該凝膠 另外還將氧氣和水蒸氣從套管內部排擠出去。另外，IR傳感器包括圖中未示的用于電氣連 接該IR傳感器的電線。另外該IR傳感器還包括一個透過IR的蓋板、特別是藍寶石板，其 朝向端側那邊封閉套管。
上述傳感器部件在這里被如下制造
在第一方法步驟中，準備一個用柔韌材料制成的基本平的區段亦即柔性印刷電路 板的平的區段，作為載體5。該平的區段已經具有主區段7、懸伸臂11、檢測器區段8以及參 考區段10。在柔性印刷電路板上已經提供有用于檢測器1、參考檢測器3以及參考源2的 電氣觸點。
在第二方法步驟中，在載體5的本體的第一區段上即在載體5的本體的檢測器區 段8上設置IR敏感的檢測器1，并且在載體5的本體的第二區段上即在參考載體10上設置 至少一個參考源2以及IR敏感的參考檢測器3，其中第二區段即參考載體10通過懸伸臂 11與載體5的本體的主區段7連接。固定檢測器1、參考檢測器3或者參考源2的順序并 不重要。檢測器I的固定通過涂敷導電的粘接劑執行，后來通過壓焊連接檢測器I與柔性 印刷電路板上的電線。相應連接參考檢測器3以及至少一個參考源2。這里得到的其中載 體5是平的中間產品在圖4中表示。
在第三方法步驟中，構造第一彎曲棱緣12，通過它使第二區段亦即參考區段10從 懸伸臂11基本旁伸，在圖4的表示中為此將參考區段10向紙面內彎曲，使得在懸伸臂11 的短臂15的區域內第一彎曲棱緣12作為直線狀棱緣構成。
其后，在第四工作步驟中，向紙面內將長臂16彎曲成環段形，使得該環段大體描 繪一個四分之一圓。
在第五方法步驟中，構造第二彎曲棱緣9，通過它使容納檢測器I的第一區段即檢 測器區段8從載體5本體的其余部分旁伸，特別是通過它使檢測器區段8從主區段7旁伸。 為構成第二彎曲棱緣9，將檢測器區段8向紙面內彎曲約90°，使得它在主區段7的一個末 端構成基本上直線狀的第二彎曲棱緣9。
在執行本方法時，應該理解的是，執行第三、第四和第五方法步驟的順序可以改變。
第二彎曲棱緣9、第一彎曲棱緣12的構成和懸伸臂11的彎曲特別是懸伸臂11的 長臂16的彎曲以下述方式進行，即在射束的入射方向(箭頭4)上檢測器I離開帶有參考 傳感器3以及至少一個參考源2的旁伸的區段10 —定的距離，亦即這樣，在射束的入射方 向的觀察方向上(圖1箭頭4)檢測器區段8特別是它的覆蓋臂20部分覆蓋參考區段10， 其中覆蓋臂20僅部分覆蓋上述至少一個參考源2，但不是參考傳感器3。另外，參考區段10 基本上平行于檢測器區段8定位取向。
以這種方式制造的傳感器部件還可以任選具有彎度，例如在載體5的本體的主部分7的區域內。
在執行上述方法時應該理解的是，可以提供一個鏡面元件，例如上述的鏡面元件 17，其可以在載體5的第二側面14上在檢測器區段8的區域內相對在第一側面6上設置的 檢測器I提供，其中，該鏡面元件17通過柔性印刷電路板的一個剝露的金屬區段構造。這 里也可以設定，在第一方法步驟之前就已經給柔性印刷電路板或載體5配設了該鏡面元件 17，也就是說已經剝露出柔性印刷電路板的構成鏡面元件17的區段。該區段在圖4的表示 中被遮蓋，其中，鏡面元件17是通過一個虛線圓表示的。
在執行上述方法時另外應該理解的是，除檢測器1、上述至少一個參考源2和參考 檢測器3之外，還可以在載體5上固定其他的電子組件，例如在朝向主區段7的兩側延伸的 展寬區段18的區域內。
附圖標記列表
I檢測器2參考源3參考檢測器4入射的射束2的方向(箭頭)5載體6載體5的第一側面7主區段8檢測器區段9第二彎曲棱緣10參考區段11懸伸臂12第一彎曲棱緣13直區段14載體5的第二側面15懸伸臂11的短臂16懸伸臂11的長臂17鏡面元件18展寬的區段19主區段7的末端20餘臂
權利要求
1.用于紅外線傳感器的傳感器部件，包括 一個IR敏感的檢測器(1)， 至少一個輻射IR射束的參考源(2)，以及 一個IR敏感的參考檢測器(3)，該參考檢測器在入射的IR射束的方向上離開所述檢測器⑴一定距離， 其中，該至少一個參考源(2)設置在所述參考檢測器(3)的側旁，并且包括一個載體(5)，在其第一側面(6)上設置所述檢測器(I)、所述至少一個參考源(2)和所述參考檢測器(3)，其中，所述載體(5)包括一個在局部區段彎曲的用柔韌材料制成的坯件，特別是包括一個柔性印刷電路板的在局部區段彎曲的坯件。
2.根據權利要求1所述的傳感器部件，其特征在于，所述載體(5)的本體包括一個在入射的射束的方向上延伸的主區段(7)以及一個檢測器區段(8)，其中，所述檢測器(I)設置在所述檢測器區段(8)上，并且，所述檢測器區段(8)從所述主區段(7)在第二彎曲棱緣(9)處以一個角度旁伸。
3.根據權利要求1或2所述的傳感器部件，其特征在于，所述載體(5)的本體包括一個在入射的射束的方向上延伸的主區段(7)以及一個參考區段(10)，其中，所述參考區段(10)設置在一懸伸臂(11)上，其中，所述懸伸臂(11)與所述主區段(7)連接，并且所述參考區段(10)在第一彎曲棱緣(12)處從所述懸伸臂(11)以一個角度旁伸。
4.根據權利要求3所述的傳感器部件，其特征在于，所述參考區段(10)具有圓弓形的外形輪廓。
5.根據權利要求3或4所述的傳感器部件，其特征在于，所述懸伸臂(11)成環段形彎曲。
6.根據權利要求3到5之一所述的傳感器部件，其特征在于，所述懸伸臂(11)基本上成L形構造，其中，所述參考區段(11)設置在一短臂(15)的末端，并且所述主區段(7)設置在一長臂(16)的末端。
7.根據權利要求1到6之一所述的傳感器部件，還包括一個鏡面元件，該鏡面元件在所述載體(5)的與該載體(5)的第一側面￠)相對的第二側面(14)上與所述參考檢測器(3)以及所述至少一個參考源(2)相對地設置。
8.根據權利要求2以及權利要求3到6之一所述的傳感器部件，其特征在于，在所述檢測器區段(8)的與檢測器(I)相對的側面上設置有鏡面元件(17)。
9.根據權利要求7或8所述的傳感器部件，其特征在于，所述鏡面元件(17)通過所述載體(5)的一個材料區段、特別是通過一個包括一金屬層的柔性印刷電路板的一個剝露的金屬區段構成。
10.根據權利要求2到9之一所述的傳感器部件，其特征在于，所述主區段(7)至少在局部區段具有橫向于其延伸方向的彎度。
11.根據權利要求2到10之一所述的傳感器部件，其特征在于，所述主區段(7)包括一個展寬的區段(18)。
12.1R傳感器，其包括根據權利要求1到11之一所述的傳感器部件。
13.用以制造用于IR傳感器的傳感器部件的方法，特別是用以制造根據權利要求1到11之一所述的傳感器部件，包括如下步驟準備一個由柔韌材料制成的基本平的區段，特別是一個柔性印刷電路板的平的區段，作為載體(5)， 在載體(5)的本體的第一區段上、特別是在載體(5)的本體的檢測器區段(8)上固定一個IR敏感的檢測器(1)， 在載體(5)的本體的第二區段上、特別是在參考載體(10)上固定至少一個輻射IR射束的參考源(2)以及一個IR敏感的參考檢測器(3)，其中，該第二區段或者參考載體(10)通過一懸伸臂(11)與載體(5)的本體的主區段(7)連接， 構造第一彎曲棱緣(12)，通過它使第二區段(10)從懸伸臂(11)旁伸， 將懸伸臂(11)彎曲成一個環段， 構造第二彎曲棱緣(9)， 通過它使第一區段(8)從載體(5)的本體的其余部分旁伸，特別是通過它使檢測器區段(8)從主區段(7)旁伸， 其中，第一彎曲棱緣(12)、第二彎曲棱緣(9)的構造和懸伸臂(11)的彎曲這樣進行使得在射束的入射方向上檢測器(I)離開帶有參考傳感器(3)以及至少一個參考源(2)的旁伸的區段(10) —定的距離。
全文摘要
本發明涉及一種用于紅外線傳感器的傳感器部件，包括一個IR敏感的檢測器(1)、至少一個輻射IR射束的參考源(2)、以及一個IR敏感的參考檢測器(3)，它在入射的IR射束的方向上離開檢測器(1)一定距離，其中，該至少一個參考源(2)設置在參考檢測器(3)的側旁，還包括一個載體(5)，在其第一側面(6)上設置檢測器(1)、至少一個參考源(2)和參考檢測器(3)，其中，載體(5)包括一個在局部區段彎曲的用柔韌材料制成的坯件，特別是包括一個柔性印刷電路板的在局部區段彎曲的坯件。由此本發明實現了提供一種可按照簡單方法制造的用于IR傳感器的三維傳感器部件之目的。另外本發明還涉及一種用以制造該傳感器部件的方法以及涉及一種IR傳感器。
文檔編號G01J1/04GK103003678SQ201180019286
公開日2013年3月27日 申請日期2011年4月6日 優先權日2010年4月15日
發明者M·卡拉姆, G·勒納 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司, 卡爾·弗羅伊登伯格公司