用于熱梯度環境中的熱電堆溫度感應裝置的蓋組件的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001 ]本申請依據35U.S.C.§119(e)主張享有2014年6月27日提交的、名稱為“具有貫通玻璃孔的觸摸屏電介質蓋和方法”的美國臨時申請N0.62/018，092的權益。美國臨時申請N0.62/018,092在本文中通過引用而全部并入。
[0002]熱電堆是一種將熱能轉換成電能的電子裝置。熱電堆可包括聯接在一起的幾個熱電偶。作為溫度測量裝置的一部分，熱電堆用于提供響應于溫度的輸出電壓，其中該輸出電壓與局部溫差(例如，溫度梯度)成比例。
【發明內容】
[0003]本發明描述了一種溫度感應裝置及制造該溫度感應裝置的方法，該溫度感應裝置包括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、電阻式溫度檢測器、熱電堆、和/或設置在蓋組件上和/或內的基準熱電堆。在一實施方式中，該溫度感應裝置包括襯底、設置在該襯底上的支撐構件、設置在該襯底上的熱電堆、設置在該襯底上的第一溫度傳感器、和設置在該陶瓷構件上和/或聯接于該陶瓷構件的蓋組件，其中該蓋組件包括基層、設置在該基層的第一側上的第一過濾層、設置在該基層的第二側上的第一金屬層、設置在該第一金屬層上的鈍化層，其中該鈍化層包括第二金屬層、孔、金屬板、或環氧樹脂環中的至少一個，以及設置在該鈍化層上和/或內的第二溫度傳感器。
[0004]在一實施方式中，一種采用根據本公開內容的示例技術制造溫度感應裝置的工藝，包括接收襯底，該襯底具有熱電堆、第一溫度傳感器、和設置在該襯底上的陶瓷構件;將蓋組件放置在該陶瓷構件上，其中該蓋組件包括基層、設置在該基層的第一側上的第一過濾層、設置在該基層的第二側上的第一金屬層、設置在該第一金屬層上的鈍化層，其中該鈍化層包括第二金屬層、孔、金屬板或環氧樹脂環中的至少一個，以及設置在該鈍化層上和/或內的第二溫度傳感器，其中該第二溫度傳感器暴露于空腔。該溫度感應裝置通過補償該裝置內的溫度梯度而提供了更精確的校準和溫度測量。
[0005]這部分內容是為了以簡化的形式介紹一種構思選擇而提供的，在下面的詳細描述中將對其進一步描述。這部分內容不是旨在確定要求保護的主題的關鍵特征或主要特征，也不是打算在確定要求保護的主題的范圍時作為輔助。
【附圖說明】
[0006]詳細的描述參照附圖進行。在描述的不同示例和附圖中相同附圖標記的使用可能指示相似或相同的物品。
[0007]圖1A是示出了根據本發明的示例實施方式的溫度感應裝置實施例的剖面側視圖，該溫度感應裝置包括至少一個溫度傳感器，且具有被包括在蓋組件內的第二溫度傳感器。
[0008]圖1B是示出了根據本發明的示例實施方式的溫度感應裝置實施例的剖面側視圖，該溫度感應裝置包括熱電堆和基準熱電堆。
[0009]圖2是示出了制造溫度感應裝置(比如圖1A和IB中所示的溫度感應裝置)的示例工藝的流程圖，該溫度感應裝置包括至少一個熱電堆和/或溫度傳感器，且具有被包括在蓋組件內的第二溫度傳感器。
[0010]圖3A是示出了根據圖2所示的工藝制造溫度感應裝置(比如圖1A和IB中所示的溫度感應裝置)的制造過程的局部剖面側視圖。
[0011]圖3B是示出了根據圖2所示的工藝制造溫度感應裝置(比如圖1A和IB中所示的溫度感應裝置)的制成品的局部剖面側視圖，。
【具體實施方式】
[0012]總述
[0013]溫度感應裝置在便攜式電子裝置中變得越來越普遍。熱電堆經常用于在半導體和電子裝置中感應溫度。當封裝內沒有溫度梯度時，大多數溫度感應裝置和系統運轉良好。然而，許多裝置內部產生熱量，當校準該裝置和計算該裝置外部的溫度時，這可能產生誤差。在本文中的裝置和方法包括將溫度傳感器放置在蓋上和空腔中，以測量和補償封裝內的溫度梯度，完成高精度的溫度測量。
[0014]因此，本發明描述了一種溫度感應裝置和制造該溫度感應裝置的方法，該溫度感應裝置包括設置在蓋組件上和/或內的第二溫度傳感器或多個熱電堆。在一種實施方式中，溫度感應裝置包括襯底、設置在該襯底上的陶瓷構件、設置在該襯底上的熱電堆、設置在該襯底上的第一溫度傳感器、和設置在該陶瓷構件上的蓋組件，其中該蓋組件包括基層、設置在該基層的第一側上的第一過濾層、設置在該基層的第二側上的第一金屬層、設置在該第一金屬層上的鈍化層，其中該鈍化層包括第二金屬層、孔、金屬板或環氧樹脂環中的至少一個，以及設置在該鈍化層上和/或內的第二溫度傳感器。在另一實施方式中，溫度感應裝置包括代替可表面安裝的第一溫度傳感器或第二溫度傳感器的基準熱電堆。在實施方式中，一種采用根據本公開內容的示例技術制造溫度感應裝置的工藝，包括接收襯底，其中該襯底具有熱電堆、第一溫度傳感器、和設置在該襯底上的陶瓷構件;和把蓋組件放置在該陶瓷構件上，其中該蓋組件包括基層、設置在該基層的第一側上的第一過濾層、設置在該基層的第二側上的第一金屬層、設置在該第一金屬層上的鈍化層，其中該鈍化層包括第二金屬層、孔、金屬板或環氧樹脂環中的至少一個，以及設置在該鈍化層上的第二溫度傳感器，其中該第二溫度傳感器暴露于空腔。
[0015]通過將第二溫度傳感器放置在蓋組件上以及空腔內或者包括基準熱電堆，本文公開的溫度感應裝置提供了改進的靈敏度。當測量半導體封裝的溫度時，第二溫度傳感器可允許對半導體封裝內的溫度梯度測量。
[0016]示例性實施方式
[0017]圖1A和IB示出了根據本發明的示例實施方式的溫度感應裝置100。如圖1A和IB所示，溫度感應裝置100包括襯底102。在一些實施方式中，襯底102可包括印刷電路板。印刷電路板可包括被配置成機械支撐和電連接電子元件的襯底，其中采用從層壓在非導電襯底上的銅片蝕刻出的導電跡線、焊盤和其他部分進行電連接。在一個實施例中，襯底102包括被配置成機械支撐支撐構件104的層壓印刷電路板，和至少一個表面安裝器件。設想到的是襯底102可包括其他材料，比如硅基襯底。在另一特定實施例中，襯底102可包括硅襯底，比如分割的硅晶片。襯底102可被配置成接收和/或聯接其他裝置元件，如下面所述。此外，襯底102可包括電互連，比如重分布層和/或其他金屬線路。
[0018]如圖1A和IB所示，溫度感應裝置100包括設置在該襯底102上的支撐構件104。在實施方式中，支撐構件104可至少部分地限定空腔106，其中至少一個溫度傳感器(例如，第一溫度傳感器108、第二溫度傳感器112等)或熱電堆110等被設置在該空腔中。在一個實施方式中，支撐構件104可包括陶瓷構件，該陶瓷構件可以由可光確定(可光構造)的玻璃制成。在一些實施例中，可光確定的(photodefinable)玻璃可包括感光劑，該感光劑可以通過曝光于紫外(UV)光下并隨后烘烤和蝕刻在曝光于UV光之后形成的陶瓷，而形成獨特的各向異性的3D特征。在一個特定實施例中，襯底102可包括可光確定的玻璃層，其中該可光確定的玻璃層是光學透明的、化學惰性的，且在高達約450°C時熱穩定的。在該實施例中，可光確定的玻璃層可以曝光于光下、烘烤、蝕刻，而形成適于限定空腔106和支撐蓋組件136的支撐構件104。在曝光和蝕刻工藝中，可以形成不同的特征，比如孔(例如，形成貫通玻璃孔)和/或壁。這些特征中的至少一些可被配置成利于電互連(例如，孔、重分布層、金屬線等)。在一特定實施例中，可光確定的玻璃層可以轉換成陶瓷狀態且保留未被蝕刻，例如，形成隔光元件。在另一特定實施例中，支撐構件104可包括其他材料，比如金屬材料、金屬合金、玻璃、Si02、AlN、和 / 或 AI2O3。
[0019]如圖1A和IB所示，溫度感應裝置100包括設置在襯底102上的熱電堆110。在實施方式中，熱電堆110可包括將熱能轉換成電能的電子器件。熱電堆可包括幾個串聯或并聯的熱電偶或溫度傳感器。在一個實施例中，熱電堆110可被設置在且電聯接于襯底102的表面上，例如，采用電互連和/或芯片粘接134(例如，Ag芯片粘接環氧樹脂(die attach epoxy)。在一特定實施例中，使用芯片粘接環氧樹脂將熱電堆110連接于襯底102的表面，而使熱電堆110被配置成被設置在蓋組件136的窗孔132下方(在窗孔132和襯底102之間)。在這個實施例中，熱電堆110可以被配置成接收和/或檢測溫度感應裝置100外部的電磁能(例如，來自人體的能量)，該電磁能可以轉換成溫度。
[0020]溫度感應裝置100可包括設置在襯底102上的第一溫度傳感器108。在一個實施方式中，第一溫度傳感器108可包括熱電偶。熱電偶可包括溫度測量裝置，該溫度測量裝置包括在一個或多個點處互相接觸的兩個不同的導體，且當這些點之一的溫度與電路其他部分的基準溫度不同時產生電壓。第一溫度傳感器108的其他示例包括電阻式溫度檢測器(RTD)、電阻器、熱敏電阻器、和/或負溫度系數(NTC)熱敏電阻器。設想到的是第一溫度傳感器108可包括其他類型的溫度傳感器。第一