专利名称：用于红外线传感器的传感器部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种传感器部件，包括一个IR敏感的检测器、至少一个辐射IR射束的 参考源、以及一个IR敏感的参考检测器。另外，本发明还涉及一种根据权利要求12所述的 IR传感器以及一种根据权利要求13所述的用以制造传感器部件的方法。
背景技术：
从现有技术已知用于IR传感器的三维结构的传感器部件，其例如在一个作为用 于检测器、参考检测器和参考源的载体的半导体衬底上构造。这种传感器部件的制造花费 很大，特别是在涉及大批量制造时。
借助MID (Molded Interconnect Device (模制互联设备))技术虽然例如能够通 过热冲压、激光结构化、在使用掩膜或者背衬喷射薄膜的情况下制造三维的电子组件，但是 用于IR传感器的传感器部件由于仅有很小的尺寸(对于传感器部件总共几个毫米，对于检 测器或者参考源也许小于I毫米)，所以在制造大的零件数量的情况下并不可靠。发明内容
发明目的
本发明的目的在于，提供一种可按照简单方法制造的用于IR传感器的三维的传 感器部件。
发明概述
根据本发明，上述目的通过一种例如根据权利要求13所述的方法制造的根据权 利要求I所述的传感器部件得以实现。
载体可以作为基本上平的二维的坯件提供，在它的第一侧面上设置检测器、至少 一个参考源和参考检测器，其中，该载体包括一个在局部区段弯曲的用柔韧材料制成的坯 件，特别是包括一个柔性印刷电路板的在局部区段弯曲的坯件，其中，在本方法的进一步实 施执行当中通过弯折或弯曲载体本体的一些区段而构成三维的传感器部件。
在柔性印刷电路板上在一个公共的第一侧面上固定检测器、参考检测器以及至少 一个参考源，该柔性印刷电路板在大的零件数量的情况下存在，并且已经具有能够彼此连 接检测器、参考检测器以及至少一个参考源或者连接后接的电子设备的电气连接。在这种 柔性印刷电路板上能够通过粘接固定以及借助压焊电气连接检测器、参考检测器以及至少 一个参考源。
优选规定载体的本体包括一个在入射的射束的方向上延伸的主区段以及一个检 测器区段，其中检测器在检测器区段上设置，并且检测器区段从主区段在第二弯曲棱缘处 以一个角度特别是基本上成直角旁伸。在执行本方法时，在一个方法步骤中使检测器区段 从载体的本体的主区段通过弯曲而旁伸，由此构成第二弯曲棱缘。
优选规定载体的本体包括一个在入射的射束的方向上延伸的主区段以及一个参 考区段，其中参考区段设置在悬伸臂上，其中悬伸臂与主区段连接，并且其中参考区段在第一弯曲棱缘处从悬伸臂以一个角度特别基本成直角旁伸。在执行本方法时，在一个方法步 骤中将参考区段通过弯曲在构成第一弯曲棱缘的情况下从悬伸臂旁伸，由此弯曲的悬伸臂 保证，围绕第二弯曲棱缘弯曲的检测器区段在入射的射束的方向上与参考区段隔开设置。 这里检测器区段和参考区段构成三维的传感器部件的基本平行的、并且在入射的射束的方 向上沿载体的本体的主区段的延伸错开的区段，它起先是构造为二维的平的、在其上已经 固定了检测器、参考检测器和至少一个参考源的坯件。
优选规定参考区段具有圆弓形的外形轮廓。圆弓形的外形轮廓保证，参考区段已 经完成了制造的传感器部件能够在作为IR传感器的组成部分的套管内容纳。外形轮廓的 圆弓的半径对于要弯成环段的悬伸臂的弯曲半径如此选择，即，使得参考区段能够在悬伸 臂内部得以容纳。
优选规定悬伸臂成环段形弯曲。弯曲的悬伸臂在侧向限定传感器部件的边界并 且例如以一定的预应力贴靠在一套管的内壁上，传感器部件总体设置在该套管中。
优选规定悬伸臂基本上构造成L形，其中，在短臂的一端设置参考区段，并且在 长臂的一端设置主区段。悬伸臂的L形的结构保证参考区段在构成第一弯曲棱缘以及在 将悬伸臂的长区段弯曲成环段后对于检测器区段基本上平行地并且在入射的射束的方向 上错开地设置。
优选规定传感器部件包括一个镜面元件，其中该镜面元件在载体的与载体的第 一侧面相对的第二侧面上与参考检测器以及上述至少一个参考源相对设置。关于该镜面元 件优选规定该镜面元件在检测器区段的与检测器相对的侧面上设置。关于该镜面元件特 别优选规定该镜面元件通过载体的一个材料区段、特别是通过一个包括一金属层的柔性 印刷电路板的一个剥露的金属区段构成。
优选规定主区段具有横向于它的延伸方向的弯度。载体的本体的具有弯度的主 区段加固了传感器部件，并且例如能够贴靠于在其内容纳该传感器部件的套管上，以便构 成IR传感器。
优选规定主区段包括一个展宽的区段。在该展宽的区段上可以提供另外的电子 元件，特别可以在构成弯曲棱缘或者弯曲悬伸臂之前或者在使主区段形成弯度之前给载体 的平的坯件提供电子元件。该展宽的区段同样有助于在机械上如此加固传感器部件，使得 在将传感器部件继续加工成传感器时简化操作处理工作。
另外，本发明涉及一种方法，用它例如可制造根据权利要求1所述的传感器部件， 包括如下步骤
准备一个用一种柔韧材料制成的基本平的区段，特别是一个柔性印刷电路板的平 的区段，作为载体，
在载体的本体的第一区段上、特别是在载体的本体的检测器区段上固定一个IR 敏感的检测器，
在载体的本体的第二区段上、特别是在参考载体上固定至少一个辐射IR射束的 参考源以及一个IR敏感的参考检测器，其中，该第二区段或者参考载体通过悬伸臂与载体 的本体的主区段连接，
构造第一弯曲棱缘，通过它使第二区段从悬伸臂旁伸，
将悬伸臂弯曲成一个环段，
构造第二弯曲棱缘，通过它使第一区段从载体本体的其余部分旁伸，特别是通过 它使检测器区段从主区段旁伸，
其中，第一弯曲棱缘、第二弯曲棱缘的构造和悬伸臂的弯曲这样进行，使得在射束 的入射方向上检测器离开带有参考传感器以及至少一个参考源的旁伸的区段一定的距离
在该方法中，从一个平的、二维的载体出发，该载体尚作为平的初始产品被装备有 检测器、参考检测器和至少一个参考源的(其中，装备的顺序是任意的)，然后通过构成两 个弯曲棱缘以及弯曲悬伸臂而产生三维的最终产品，该最终产品可以作为传感器部件装入 IR传感器内。这里，第一弯曲棱缘或者第二弯曲棱缘的构造或者将悬伸臂弯曲成环段所依 循的具体顺序不是决定性的。
本发明的其他优点和特征可以从各从属权利要求以及从针对实施例的说明中得 到。


下面参照附图详细解释和说明本发明。
图1表示一个根据本发明的方法的示例性实施方式制造的本发明的传感器部件 的实施例的透视图，
图2表示图1的实施例的侧透视图，
图3表示图1和图2的实施例的俯视图，以及
图4表示一个中间产品的俯视图，其在执行本发明的方法时在制造在图1到图3 中表不的实施例时产生。
具体实施方式
图1表示用于未继续表示的红外线传感器的传感器部件，其中该传感器部件的本 体包括一个IR敏感的检测器I ;多个辐射IR射束的参考源，其中仅表示出一个并且配有附 图标记“2”;以及一个IR敏感的参考检测器3，其在入射的IR射束的方向(箭头4)上离开 检测器I一定距离。参考源2设置在参考检测器3的侧旁。另外该传感器部件包括一个载 体5，其中在第一侧面6的面上设置检测器1、参考源2和参考检测器3。载体5包括一个在 局部区段弯曲的用柔韧材料制成的坯件，亦即一个柔性印刷电路板的弯曲的坯件。
载体5的本体包括一个在入射的射束的方向(箭头4)上延伸的主区段7以及一 个检测器区段8，其中，检测器I在检测器区段8上设置，并且检测器区段8在第二弯曲棱缘 9处从主区段7成一个角度、亦即基本上成直角地旁伸。
除在入射的射束的方向(箭头4)上延伸的主区段7之外，载体5的本体另外还包 括一个参考区段10，其中参考区段10在一个悬伸臂11的末端设置，其中悬伸臂11与主区 段7连接，并且参考区段10在第一弯曲棱缘12处与悬伸臂11成一个角度，亦即基本上成 直角。这里参考区段10具有一个基本上圆弓形的外形轮廓，其中圆弓覆盖约300°的角度。 外形轮廓的圆弓通过一个直区段13中断，该直区段13指向载体5的本体的主区段7的第 二侧面14并且与该第二侧面14构成一条窄缝。参考区段的圆弓的半径约为4毫米。
连接主区段7与参考部分10的悬伸臂11被弯曲成环段形，其中越过了大致小于 约90°的角(图3)。
悬伸臂11基本上构成为L形，其中在悬伸臂11的短臂15的末端设置参考区段10， 在长臂16的末端设置主区段7。悬伸臂11的短臂15的长度如此选择，使得第一弯曲棱缘 12完全在短臂15内构成，特别第一弯曲棱缘12完全在短臂15内延伸。由此保证在弯曲 材料以及随此构造第一弯曲棱缘12时，不使悬伸臂11的长臂16扭歪变形，特别是不使其 扭转。
另外，传感器部件还包括一个镜面元件，其在载体5的与第一侧面6相对的第二侧 面14上对着参考检测器3以及参考源2设置。镜面元件的设置在图2中可见，用附图标记 “17”表示。该镜面元件在图2的表示中作为突出第二侧面14的面的元件描绘，但是应该注 意，镜面元件通过载体的一个材料区段、亦即通过包括一个金属层的柔性印刷电路板的剥 露的金属区段构成，也就是说作为在第二侧面14内在检测器区段8的区域内的凹下部分内 构成。这里柔性印刷电路板包括多个金属层以及一个由透明的绝缘子构成的覆盖层。如果 除去该绝缘层，则露出该柔性印刷电路板的一个金属层，例如镍层或金层，使得露出的金属 层作为镜面元件。图2另外表示，镜面元件17在与检测器区段8的一个与检测器I相对的 侧面上设置。
图1另外表示出主区段7包括一个展宽的区段18。在该展宽的区段内主区段垂直 于其纵向延伸方向的延伸被放大，特别是主区段宽度变成两倍。该展宽的区段18具有近似 梯形的外形并且向主区段7的两侧延伸。在该展宽的区段18上设置电子元件，它们例如在 检测器区段8或者参考区段10上没有足够的位置。
图1另外表示出主区段7具有横向于它的延伸方向(箭头4)的弯度。该弯度的 弯曲半径优选在参考区段10的外形轮廓的圆弓的圆半径上如此选择，使得参考区段10位 于由该弯度描绘的圆轮廓内，如在图3中在入射的射束的观察方向(箭头4)上的俯视图所/Jn ο
主区段7的弯度逐渐变为对主区段7的两侧展宽的区段18，如图2的侧视图所示。 该弯度从主区段7的一个末端19(图2)起延伸超过主区段7的纵向延伸的约三分之二到 达一个位置，在该位置悬伸臂11从主区段7成一个角度伸出。在悬伸臂11和主区段7的 设置第二弯曲棱缘9的第二端之间，主区段7基本上平坦地也就是说无弯曲地延伸。
上述载体5具有一个在三个区段处弯曲的本体，亦即在第一弯曲棱缘12的区域 内、在第二弯曲棱缘9的区域内以及在悬伸臂11的弯曲的长臂16的区域内。上述弯度仅 可选地提供，例如可以规定，主区段7沿它的全部延伸平坦地构成。
检测器1、参考检测器3以及至少一个参考源2分别作为小结构的电子组件特别作 为所谓的芯片构造。检测器I借助一种导电的粘接剂在检测器区段8的面上固定，由此构 成导电的连接。检测器I另外借助压焊处理与柔性印刷电路板内的电线连接。相应地对于 参考检测器3以及参考源也适用。这里，柔性印刷电路板具有约300微米的厚度，使得它容 易弯曲并且特别是在两个弯曲棱缘9、12的区域内可弯成约90°以及基本上构成直线的弯 曲棱缘9、12,其横向于悬伸臂11的短臂15的延伸方向或者横向于载体5的主区段7的延 伸方向伸展。
检测器区段8具有两个覆盖臂，其一用附图标记“20”表示。由此检测器区段8具 有基本上成Y形的外围轮廓，其中检测器I在两个覆盖臂20相交的位置设置。正如可以从 表示在入射的射束的观察方向(图1中箭头4)上的俯视图的图3可见的那样，检测器区段8的两个覆盖臂20部分地覆盖在参考区段10上设置的参考源2，正如其为参考源2所示的 那样。覆盖臂20或者参考源2对于参考检测器3的两侧的相对的设置这样进行，使得从参 考源2幅射的红外线射束在检测器区段的指向参考区段10的侧面上被反射。
在图1到图3中从不同的观察方向表示的传感器部件是一个未进一步示出的红外 线传感器的组成部分。特别是，该传感器部件被容纳在一个用可透过IR射束的例如硅基的 凝胶填充的套管内，使得检测器1、参考检测器3和参考源2的相互位置不再改变。该凝胶 另外还将氧气和水蒸气从套管内部排挤出去。另外，IR传感器包括图中未示的用于电气连 接该IR传感器的电线。另外该IR传感器还包括一个透过IR的盖板、特别是蓝宝石板，其 朝向端侧那边封闭套管。
上述传感器部件在这里被如下制造
在第一方法步骤中，准备一个用柔韧材料制成的基本平的区段亦即柔性印刷电路 板的平的区段，作为载体5。该平的区段已经具有主区段7、悬伸臂11、检测器区段8以及参 考区段10。在柔性印刷电路板上已经提供有用于检测器1、参考检测器3以及参考源2的 电气触点。
在第二方法步骤中，在载体5的本体的第一区段上即在载体5的本体的检测器区 段8上设置IR敏感的检测器1，并且在载体5的本体的第二区段上即在参考载体10上设置 至少一个参考源2以及IR敏感的参考检测器3，其中第二区段即参考载体10通过悬伸臂 11与载体5的本体的主区段7连接。固定检测器1、参考检测器3或者参考源2的顺序并 不重要。检测器I的固定通过涂敷导电的粘接剂执行，后来通过压焊连接检测器I与柔性 印刷电路板上的电线。相应连接参考检测器3以及至少一个参考源2。这里得到的其中载 体5是平的中间产品在图4中表示。
在第三方法步骤中，构造第一弯曲棱缘12，通过它使第二区段亦即参考区段10从 悬伸臂11基本旁伸，在图4的表示中为此将参考区段10向纸面内弯曲，使得在悬伸臂11 的短臂15的区域内第一弯曲棱缘12作为直线状棱缘构成。
其后，在第四工作步骤中，向纸面内将长臂16弯曲成环段形，使得该环段大体描 绘一个四分之一圆。
在第五方法步骤中，构造第二弯曲棱缘9，通过它使容纳检测器I的第一区段即检 测器区段8从载体5本体的其余部分旁伸，特别是通过它使检测器区段8从主区段7旁伸。 为构成第二弯曲棱缘9，将检测器区段8向纸面内弯曲约90°，使得它在主区段7的一个末 端构成基本上直线状的第二弯曲棱缘9。
在执行本方法时，应该理解的是，执行第三、第四和第五方法步骤的顺序可以改变。
第二弯曲棱缘9、第一弯曲棱缘12的构成和悬伸臂11的弯曲特别是悬伸臂11的 长臂16的弯曲以下述方式进行，即在射束的入射方向(箭头4)上检测器I离开带有参考 传感器3以及至少一个参考源2的旁伸的区段10 —定的距离，亦即这样，在射束的入射方 向的观察方向上(图1箭头4)检测器区段8特别是它的覆盖臂20部分覆盖参考区段10， 其中覆盖臂20仅部分覆盖上述至少一个参考源2，但不是参考传感器3。另外，参考区段10 基本上平行于检测器区段8定位取向。
以这种方式制造的传感器部件还可以任选具有弯度，例如在载体5的本体的主部分7的区域内。
在执行上述方法时应该理解的是，可以提供一个镜面元件，例如上述的镜面元件 17，其可以在载体5的第二侧面14上在检测器区段8的区域内相对在第一侧面6上设置的 检测器I提供，其中，该镜面元件17通过柔性印刷电路板的一个剥露的金属区段构造。这 里也可以设定，在第一方法步骤之前就已经给柔性印刷电路板或载体5配设了该镜面元件 17，也就是说已经剥露出柔性印刷电路板的构成镜面元件17的区段。该区段在图4的表示 中被遮盖，其中，镜面元件17是通过一个虚线圆表示的。
在执行上述方法时另外应该理解的是，除检测器1、上述至少一个参考源2和参考 检测器3之外，还可以在载体5上固定其他的电子组件，例如在朝向主区段7的两侧延伸的 展宽区段18的区域内。
附图标记列表
I检测器2参考源3参考检测器4入射的射束2的方向(箭头)5载体6载体5的第一侧面7主区段8检测器区段9第二弯曲棱缘10参考区段11悬伸臂12第一弯曲棱缘13直区段14载体5的第二侧面15悬伸臂11的短臂16悬伸臂11的长臂17镜面元件18展宽的区段19主区段7的末端20餘臂
权利要求
1.用于红外线传感器的传感器部件，包括 一个IR敏感的检测器(1)， 至少一个辐射IR射束的参考源(2)，以及 一个IR敏感的参考检测器(3)，该参考检测器在入射的IR射束的方向上离开所述检测器⑴一定距离， 其中，该至少一个参考源(2)设置在所述参考检测器(3)的侧旁，并且包括一个载体(5)，在其第一侧面(6)上设置所述检测器(I)、所述至少一个参考源(2)和所述参考检测器(3)，其中，所述载体(5)包括一个在局部区段弯曲的用柔韧材料制成的坯件，特别是包括一个柔性印刷电路板的在局部区段弯曲的坯件。
2.根据权利要求1所述的传感器部件，其特征在于，所述载体(5)的本体包括一个在入射的射束的方向上延伸的主区段(7)以及一个检测器区段(8)，其中，所述检测器(I)设置在所述检测器区段(8)上，并且，所述检测器区段(8)从所述主区段(7)在第二弯曲棱缘(9)处以一个角度旁伸。
3.根据权利要求1或2所述的传感器部件，其特征在于，所述载体(5)的本体包括一个在入射的射束的方向上延伸的主区段(7)以及一个参考区段(10)，其中，所述参考区段(10)设置在一悬伸臂(11)上，其中，所述悬伸臂(11)与所述主区段(7)连接，并且所述参考区段(10)在第一弯曲棱缘(12)处从所述悬伸臂(11)以一个角度旁伸。
4.根据权利要求3所述的传感器部件，其特征在于，所述参考区段(10)具有圆弓形的外形轮廓。
5.根据权利要求3或4所述的传感器部件，其特征在于，所述悬伸臂(11)成环段形弯曲。
6.根据权利要求3到5之一所述的传感器部件，其特征在于，所述悬伸臂(11)基本上成L形构造，其中，所述参考区段(11)设置在一短臂(15)的末端，并且所述主区段(7)设置在一长臂(16)的末端。
7.根据权利要求1到6之一所述的传感器部件，还包括一个镜面元件，该镜面元件在所述载体(5)的与该载体(5)的第一侧面￠)相对的第二侧面(14)上与所述参考检测器(3)以及所述至少一个参考源(2)相对地设置。
8.根据权利要求2以及权利要求3到6之一所述的传感器部件，其特征在于，在所述检测器区段(8)的与检测器(I)相对的侧面上设置有镜面元件(17)。
9.根据权利要求7或8所述的传感器部件，其特征在于，所述镜面元件(17)通过所述载体(5)的一个材料区段、特别是通过一个包括一金属层的柔性印刷电路板的一个剥露的金属区段构成。
10.根据权利要求2到9之一所述的传感器部件，其特征在于，所述主区段(7)至少在局部区段具有横向于其延伸方向的弯度。
11.根据权利要求2到10之一所述的传感器部件，其特征在于，所述主区段(7)包括一个展宽的区段(18)。
12.1R传感器，其包括根据权利要求1到11之一所述的传感器部件。
13.用以制造用于IR传感器的传感器部件的方法，特别是用以制造根据权利要求1到11之一所述的传感器部件，包括如下步骤准备一个由柔韧材料制成的基本平的区段，特别是一个柔性印刷电路板的平的区段，作为载体(5)， 在载体(5)的本体的第一区段上、特别是在载体(5)的本体的检测器区段(8)上固定一个IR敏感的检测器(1)， 在载体(5)的本体的第二区段上、特别是在参考载体(10)上固定至少一个辐射IR射束的参考源(2)以及一个IR敏感的参考检测器(3)，其中，该第二区段或者参考载体(10)通过一悬伸臂(11)与载体(5)的本体的主区段(7)连接， 构造第一弯曲棱缘(12)，通过它使第二区段(10)从悬伸臂(11)旁伸， 将悬伸臂(11)弯曲成一个环段， 构造第二弯曲棱缘(9)， 通过它使第一区段(8)从载体(5)的本体的其余部分旁伸，特别是通过它使检测器区段(8)从主区段(7)旁伸， 其中，第一弯曲棱缘(12)、第二弯曲棱缘(9)的构造和悬伸臂(11)的弯曲这样进行使得在射束的入射方向上检测器(I)离开带有参考传感器(3)以及至少一个参考源(2)的旁伸的区段(10) —定的距离。
全文摘要
本发明涉及一种用于红外线传感器的传感器部件，包括一个IR敏感的检测器(1)、至少一个辐射IR射束的参考源(2)、以及一个IR敏感的参考检测器(3)，它在入射的IR射束的方向上离开检测器(1)一定距离，其中，该至少一个参考源(2)设置在参考检测器(3)的侧旁，还包括一个载体(5)，在其第一侧面(6)上设置检测器(1)、至少一个参考源(2)和参考检测器(3)，其中，载体(5)包括一个在局部区段弯曲的用柔韧材料制成的坯件，特别是包括一个柔性印刷电路板的在局部区段弯曲的坯件。由此本发明实现了提供一种可按照简单方法制造的用于IR传感器的三维传感器部件之目的。另外本发明还涉及一种用以制造该传感器部件的方法以及涉及一种IR传感器。
文档编号G01J1/04GK103003678SQ201180019286
公开日2013年3月27日 申请日期2011年4月6日 优先权日2010年4月15日
发明者M·卡拉姆, G·勒纳 申请人:谢夫勒科技股份两合公司, 卡尔·弗罗伊登伯格公司