[发明专利]红外摄像机架构系统和方法

说明书

相关申请

本专利申请是PCT专利申请，其要求下述申请的优先权并通过将下述申请整体并入本文中：于2010年7月27日提交的美国专利申请No.12/844,124，以及于2011年3月30日提交的美国临时专利申请No.61/469,651。

技术领域

本发明的一种或多种实施方式大体上涉及红外摄像机，具体地，涉及红外探测器和其他类型的红外摄像机架构和系统以及制造红外摄像机架构的方法。

背景技术

热红外摄像机是已知的且被广泛地用于各种应用中。典型的热红外摄像机(通常简称为红外摄像机或IR摄像机)利用红外探测器来检测红外能量，通过红外摄像机的镜头(能够传送红外能量的镜头)将该红外能量提供给红外探测器。红外摄像机还可包括显示器，该显示器为用户显示由红外摄像机基于红外能量而产生的图像，或者红外摄像机可存储或发送的图像(例如通过无线或有线网络)以进行远程检视和/或存储。

传统的红外摄像机通常包括大量的独立、非集成电子元件，它们需要不同的印刷电路板和电源电压以支持这些电元件。传统的红外摄像机还可需要外部散热器或其他类型的外部热管理设备来控制与红外探测器和红外摄像机的其他敏感元件相关的温度状况。

此外，传统的红外摄像机可能具有繁琐的光学调准过程和/或复杂的校准程序，这可能需要由将红外摄像机集成到期望系统中的用户来完成。因此，传统的红外摄像机可能是制造相对昂贵、且将其集成到期望系统也较复杂的设备。因此，需要一种改进的红外摄像机架构。

发明内容

根据本发明的一种或多种实施方式公开了红外摄像机架构系统和方法。例如，根据本发明的一种或多种实施方式，公开了一种红外摄像机架构，其将红外摄像机的各种元件(例如，电子元件、热管理和/或光学对准)集成到可利用大批量制造工艺生产的单个封装中。对本发明的一种或多种实施方式而言，这种红外摄像机架构可以提供良好的解决方案(相对于传统的、复杂的红外摄像机替代方式)，其可以由系统工程师轻易地设计到各种产品中，而不具有通常的复杂性，并且不需要深入的红外线领域知识。

更具体地，根据本发明的一种实施方式，红外摄像机包括：红外探测器；基板；连接到基板上的多个电组件；由导热材料制成的基座，该基座具有连接到基板的腿，其中，红外探测器由基座支撑并热连接到基座上，基座将红外探测器与多个电组件热隔离；以及连接到红外探测器、基板、基座和多个电组件上以形成红外摄像机核心的核心壳体。

根据本发明的另一实施方式，红外摄像机包括：适于捕捉红外影像的红外探测器；连接到红外探测器且具有红外探测器对准特征的基座；连接到基座上的基板；连接到基板上的芯片堆，其中，基座配置为热保护红外探测器使其不受芯片堆的影响；红外摄像机核心壳体，其配置为至少部分地容纳红外探测器、基座、基板和芯片堆以形成红外摄像机核心；在摄像机壳体内具有光学对准特征且至少部分地封闭红外摄像机核心的摄像机壳体；及摄像机壳体内的透镜；其中，连接光学对准特征和红外探测器对准特征以提供红外探测器与透镜的光学对准。

根据本发明的另一实施方式，组装红外摄像机的方法包括：将芯片堆安装在基板上；将基座固定到基板上并位于芯片堆之上，基座由导热材料制成；将红外探测器粘结到基座上，其中基座配置为将红外探测器与芯片堆热隔离；及至少部分地将基板、芯片堆、基座和红外探测器封装在核心壳体中以形成红外摄像机核心。

根据本发明的另一实施方式，提供了用于红外摄像机架构系统和方法的红外探测器，以及利用晶圆级封装(WLP)技术可靠且高效地批量生产这些红外探测器的方法。更具体地，根据本发明的一种实施方式，红外探测器包括具有红外探测器阵列(例如：微测辐射热计)和读出集成电路的基板，其中，读出集成电路与位于其上表面上的阵列互连。大体上平面的窗口间隔位于阵列之上，窗口大体上对红外光是透明的。台面粘结到窗口上。台面具有封闭的边缘侧壁，该侧壁位于窗口的下表面的外周和基板的上表面的外周之间，并且限定了窗口和阵列之间的围绕红外探测器阵列的封闭的腔。台面粘结到基板上(例如：通过焊料密封件)，从而密封腔。