專利名稱：熱電式紅外探測(cè)儀及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱電式紅外探測(cè)儀，該探測(cè)儀有一個(gè)基本是平面的熱電元件，待探測(cè)的紅外線即照射到該熱電元件上，熱電元件支撐在一散熱體的表面上方，與該散熱體表面平行并間隔一段距離，且與散熱體熱耦合。本發(fā)明還涉及這種探測(cè)儀的制造方法。
熱電式探測(cè)儀可用于各種不同的用途，例如用于遙控開(kāi)關(guān)和用于象飛機(jī)入侵警報(bào)器之類的運(yùn)動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)。將待探測(cè)的紅外線照射到熱電元件上會(huì)導(dǎo)致元件的溫度發(fā)生變化。這種溫度變化使對(duì)置的電極上產(chǎn)生電荷，這些電荷可作為電流流經(jīng)相對(duì)較低的外阻抗，或當(dāng)外阻抗相對(duì)來(lái)說(shuō)較高時(shí)在元件的兩端產(chǎn)生電壓。若熱電元件系作為電容器配置在放大電路中，則可以檢測(cè)出由此所產(chǎn)生的電流或電壓。鑒于熱電電荷是只有當(dāng)熱電元件的溫度放生變化時(shí)才產(chǎn)生的，因而要獲得連續(xù)的電信號(hào)就必須使溫度連續(xù)變化。這可以恒定的頻率中斷入射射線來(lái)進(jìn)行，在有關(guān)射線中斷時(shí)，熱電元處于某一參考溫度的輻射之下。
熱電式探測(cè)儀的一個(gè)用途是用在紅外光譜測(cè)定法中。用于這種用途時(shí)，探測(cè)儀的熱電元件通常是以三甘氨酸硫酸鹽(TGS)作為熱電材料，因?yàn)檫@種物質(zhì)的敏感性極其合適。這類熱電式探測(cè)儀由于其在10至5千赫的赫頻率范圍(也就是紅外光譜儀的工作范圍)內(nèi)優(yōu)異的工作性能以及其響應(yīng)各種各樣的波長(zhǎng)而無(wú)需強(qiáng)迫冷卻的能力而比其它類型的熱探測(cè)器更受歡迎。要使熱電元件具有最佳的熱性能就需要將其制造得非常薄，它通常是安裝在密封的外殼中，外殼上開(kāi)有一個(gè)窗口正好在元件的上方，有關(guān)波長(zhǎng)范圍的射線即通過(guò)這個(gè)窗口照射到元件上。
紅外光譜儀可以是擴(kuò)散式的或傅立葉變換式的。兩者的區(qū)別在于后者入射紅外線源在整個(gè)波范圍都照射到探測(cè)儀上，而前者只應(yīng)用很窄的一些波長(zhǎng)范圍。因此在傅立葉變換式光譜儀中，探測(cè)儀所接收的能量(可達(dá)100毫瓦或以上)可以在一段時(shí)間內(nèi)逐步使熱電元件的溫度上升，這是因?yàn)樵O薄的緣故。這反過(guò)來(lái)又使輸出發(fā)生變化，因?yàn)闊犭娫?，特別是(但不是獨(dú)一無(wú)二的)TGS元件，其響應(yīng)能力與工作溫度無(wú)關(guān)。將熱電元件熱耦合到散熱體上的目的就是要使上述問(wèn)題減到最小程度。熱電元件與散熱體連接在一起時(shí)其熱時(shí)間常數(shù)比不接有散熱體的熱電元件小。裝元件的密封外殼中通常都充有干燥的氮?dú)庵惖臍怏w，因而熱電元件與周圍氣氛之間的熱阻較高。與熱元件連接在一起的散熱體，其熱質(zhì)量較大，因而熱慣性也大，它用作溫度調(diào)節(jié)器，在其大致最佳的工作溫度下起穩(wěn)定熱電元件溫度的作用。因此散熱體的作用是使熱電元件的溫度在探測(cè)儀工作期間大致上保持恒定，從而使其響應(yīng)能力即使在所收到的射線是高能射線時(shí)也能在一段時(shí)間內(nèi)大致上保持不變。
在公知的一種采用薄型平面TGS元件的紅外探測(cè)儀中，熱電元件是用中心配置的導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂或低溫焊料之類的導(dǎo)熱連接材料滴間隔一定距離連接到散熱體表面的。將一滴連接材料滴到散熱體表面上，然后將元件放在散熱體上方，將其推向散熱體，使連接材料受壓，直到元件與散熱體的相對(duì)表面彼此達(dá)到預(yù)定的間距為止。在受壓狀態(tài)下，粘接材料只占據(jù)熱電元件表面很小一部分的部位，其余的表面部位由于實(shí)質(zhì)上與對(duì)面的散熱體相隔一段距離，因而在熱電元件與散熱體之間圍繞連接材料延伸而形成一個(gè)間隙。這個(gè)間隙最后是要充以密封氣體的，例如氮?dú)?，使熱電元件與散熱體之間形成一定程度的熱耦合。這些部分之間有些熱耦合也是由連接材料形成的。
為減少因熱電元件物理性能所引起的問(wèn)題，應(yīng)盡量使連接材料所占據(jù)的部位最小。象TGS之類的某些熱電材料，其熱膨脹特性是各向異性的，如果用連接材料將這些材料組成的熱電元件粘接到一個(gè)襯底上而其敷設(shè)面占其表面積的比例過(guò)大(這對(duì)TGS探測(cè)儀的熱電元件來(lái)說(shuō)一般約為7平方毫米)，則它們?cè)跓嵫h(huán)的過(guò)程中會(huì)裂開(kāi)。
要達(dá)到所要求的精密的熱耦合，熱電元件與散熱體表面之間取決于連接材料滴受壓狀態(tài)的間距，要求非常小。當(dāng)采用氮?dú)鈺r(shí)，這個(gè)間距使探測(cè)儀能很好工作的大小通常應(yīng)小于5微米。
盡管這類探測(cè)儀的工作情況相當(dāng)好，但在制造和應(yīng)用中卻有一些問(wèn)題。由于連接材料系安置在熱電元件中央相當(dāng)小的一個(gè)部位上，因此要使熱電元件與散熱體表面之間達(dá)到相當(dāng)平行的程度有困難。這在使用的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致元件在其整個(gè)部位上(例如在相對(duì)的邊緣上)溫度的變化，從而使響應(yīng)程度不一致。此外熱電元件與散熱體之間所必需的極小間距使制造過(guò)程中產(chǎn)品的報(bào)廢率增加，因?yàn)殚g隙中只要有任何塵?；蛑T如此類的雜質(zhì)存在，就會(huì)在粘接散熱體進(jìn)行施壓時(shí)使熱電元件裂開(kāi)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的熱電式紅外探測(cè)儀。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本說(shuō)明書開(kāi)頭一段所述的那種熱電式紅外探測(cè)儀具有這樣的特征，即在在熱電元件與散熱體的相對(duì)表面之間有一種不凝固、導(dǎo)熱的非氣體介質(zhì)。
于是熱電元件與散熱體之間的熱耦合就通過(guò)該非氣體介質(zhì)進(jìn)行。這種熱耦合方式比起公知的主要依靠象氮之類的氣體介質(zhì)在元件與散熱體之間形成熱通路的配置方式在效果上是大大提高。
介質(zhì)最好是大致上充滿熱電元件與散熱體之間的空間，并擴(kuò)散到散熱體與至少熱電元件接收射來(lái)的射線的部位之間的至少大部分重疊區(qū)。若介質(zhì)只接觸元件與散熱體的其中一個(gè)相對(duì)表面，則由于另一個(gè)表面與介質(zhì)之間的間隙較小，而且，舉例說(shuō)，假設(shè)熱電元件表面與散熱體表面之間的間距相當(dāng)，該間隙的厚度小于該公知配置方式中的間隙，則可提高熱耦合的效果。但在介質(zhì)大致上充滿該空間且與兩個(gè)表面接觸時(shí)效果最佳。同樣，當(dāng)介質(zhì)是處在元件與散熱體的相對(duì)表面之間重疊著的部位時(shí)，也有助于提高熱耦合的效果。設(shè)在探測(cè)儀中的元件只有一個(gè)部分是真正用以檢測(cè)射線的情況下，該部位最好至少包括元件的作用區(qū)，即接收和響應(yīng)入射來(lái)的紅外線的區(qū)域，但在至少大部分可利用的重疊部位為介質(zhì)所覆蓋時(shí)，也還是可以取得最佳效果的。
介質(zhì)可以是具有象凝膠一樣的粘稠性的粘性流體。這類物質(zhì)具有這樣的一些優(yōu)點(diǎn)，即它具有不流動(dòng)的性能，具有保護(hù)元件免受機(jī)械振動(dòng)的緩沖作用，而且能適應(yīng)元件因溫度變化而引起的熱漲冷縮，同時(shí)保持熱電元件與散熱體之間的熱通路暢通無(wú)阻。特別是采用所謂硅介電凝膠，例如可從DowCorning公司購(gòu)得的產(chǎn)品編號(hào)為527的硅介電凝膠時(shí)，可取得良好的效果。這種凝膠狀彈性材料表現(xiàn)出與液體類似但具有與固態(tài)彈性體關(guān)系更密切的尺寸穩(wěn)定性和不流動(dòng)特性的良好的緩沖和自行復(fù)原的性能。首先這種材料的各種組分混合，材料呈液狀，但經(jīng)過(guò)幾小時(shí)之后，它就地凝固成凝膠般的粘稠狀。
本發(fā)明在熱耦合所作的改進(jìn)不難達(dá)到優(yōu)于上述公知探測(cè)儀的性能。但更重要的是，人們發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，令熱元件與散熱體之間的間距比公知那種形式的探測(cè)儀在最佳性能下工作所需的對(duì)應(yīng)間距大得多，就不難達(dá)到與該公知探測(cè)儀不相上下的性能。因此通過(guò)采用較大的間距可以避免在公知的探測(cè)儀中因間距小而引起的產(chǎn)品報(bào)廢率問(wèn)題，而不致降低探測(cè)儀的工作特性。例如發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明采用硅介電凝膠作為導(dǎo)熱介質(zhì)以及熱電元件和散熱體之間大約為20至30微米間距的一個(gè)實(shí)施例中，探測(cè)儀的性能至少可與熱電元件與散熱體之間間距小于5微米的那種公知形式的探測(cè)儀相同。
此外還發(fā)現(xiàn)，采用較大的間距時(shí)，因熱元件與散熱體的相對(duì)表面不完全平行所引起的對(duì)元件響應(yīng)均勻性的影響變得不那么顯著，因而容許平行度有小小的偏差。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于熱電元件與散熱體之間的熱耦合得到了改進(jìn)，本發(fā)明探測(cè)儀能處理能級(jí)比公知探測(cè)儀的高得多的入射射線。
通過(guò)選擇熱電元件與散熱體之間的間距，不難控制所得到的熱耦合量并使其滿足個(gè)別探測(cè)儀的需要。
散熱體最好由氧化鋁組成，但其它合適材料，例如硅，也可以采用。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，熱元件是按周知結(jié)構(gòu)所采用的類似方式借助于配置在熱電元件與散熱體的相對(duì)表面之間且占據(jù)熱電元件表面較小部位的固體連接材料而連接到散熱體上，并使其與散熱體保持一段距離。連接材料可以是環(huán)氧樹(shù)脂或低溫焊料。在這種情況下，導(dǎo)熱介質(zhì)是處在熱電元件與散熱體之間重疊的其余可利用的部位，且熱電元件主要借助于連接材料與散熱體保持預(yù)定的空間關(guān)系。
在另一實(shí)施例中，熱電元件是借助于導(dǎo)熱介質(zhì)本身而粘接到散熱體上，并以預(yù)定的空間關(guān)系由散熱體支撐著。這樣，這里并沒(méi)有采用單獨(dú)連接材料，而對(duì)熱電元件的支撐以及熱電元件和散熱體之間的粘接和間隔則依賴于介質(zhì)的物理性能。這種配置方式使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了。此外由于不采用固體粘接劑，提高了對(duì)元件的緩沖作用程度。
盡管本發(fā)明對(duì)采用TGS熱電元件的探測(cè)儀特別有效，但它也適用于采用其它類型熱電元件的探測(cè)儀，例如鉭酸鋰、鈮酸鍶鋇和能產(chǎn)生壓電躍變的元素。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造本發(fā)明第一個(gè)方面所述的那種熱電式紅外探測(cè)儀的方法，該方法包括按預(yù)定的空間關(guān)系將熱電元件安置在散熱體上方的步驟，該方法的特征在于，導(dǎo)熱介質(zhì)在這之后系借助于毛細(xì)作用引入到熱電元件與散熱體之間的空間。在如此利用毛細(xì)作用的情況下，探測(cè)儀的制造就大大地簡(jiǎn)化了，只需要將介質(zhì)供到熱電元件與散熱體之間的間隙邊緣即可。
現(xiàn)在參看附用以舉例的方式說(shuō)明本發(fā)明熱電式紅外探測(cè)儀的一些實(shí)施方案以及它們的制造方法。附圖中

圖1是本發(fā)明熱電式紅外探測(cè)儀一個(gè)實(shí)施例的部分簡(jiǎn)略部視圖;
圖2是本發(fā)明熱電式紅外探測(cè)儀另一個(gè)實(shí)施例類似的部分簡(jiǎn)略剖視圖。
為清楚起見(jiàn)，各附圖都不按比例畫出。
圖1中所示的熱電式紅外測(cè)試儀的實(shí)施例包括一熱電元件10，熱電元件10的本體由TGS(三甘氨酸硫酸鹽)熱電晶體材料制成。更詳細(xì)地說(shuō)，熱電材料包含摻有氘化的L丙氨酸雜質(zhì)的三甘氨酸硫酸鹽(DLATGS)，如參考英國(guó)專利說(shuō)明書GB1297198所述的那樣，元件10由這種材料制成的直徑約3毫米、厚15至20微米的平面盤形片組成。元件10具有蒸發(fā)金屬層的主表面上設(shè)有電極。給待測(cè)的紅外線照射的上電極12可以有一層NiCr層，NiCr層上淀積有一層金黑層(goldblacklayer)，以提高其輻射吸收性能。下電極14由一層金屬組成。電極12和14可以分別只覆蓋熱電材料制成的上表面和下表面的其中一部分，從而界定了待檢測(cè)的射線在元件有效激活區(qū)的照射范圍。但如圖1所示的那樣，同樣如圖2中所示的實(shí)施例，該實(shí)施例中的電極12和14覆蓋著整個(gè)熱電材料部位，待檢測(cè)射線則照射到此整個(gè)部位上，從而使元件的整個(gè)部位都處于激活狀態(tài)。其它適當(dāng)?shù)碾姌O材料也可以采用，這些材料是本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道的。
熱電元件系連接到較大的導(dǎo)熱體16上，并由導(dǎo)熱體16加以支撐。導(dǎo)熱體16呈圓柱形，上部表面平整，元件10基本上平行于導(dǎo)熱體16且與導(dǎo)熱體16同軸并間隔一段距離而配置。中心配置且占據(jù)元件10與導(dǎo)熱體16之間重疊部位較小部分的一小滴凝固的連接材料18預(yù)定和固定了元件10與導(dǎo)熱體16相對(duì)平整表面之間的間距。這種連接材料包括導(dǎo)電和導(dǎo)熱材料，例如低溫焊料或適當(dāng)?shù)沫h(huán)氧樹(shù)脂。
導(dǎo)熱體16由氧化鋁組成，且其在上表面上形成一條導(dǎo)電通路20，該導(dǎo)電通路從其周邊附近徑向延伸到其在中心擴(kuò)大了的終端部分且位于連接材料18下面，從而使導(dǎo)電通路20與熱電元件10的下電極14之間經(jīng)由連接材料18形成電氣連接。
熱電元件10和導(dǎo)熱體16裝在密封外殼25中，密封外殼的外形可以是，例如通常慣用的T05型的。外殼25有一個(gè)圓柱形金屬筒26固定在金屬底座27設(shè)有若干電氣引線插腳28的邊緣上。筒26頂壁中心開(kāi)有圓孔，圓孔上固定有適宜讓有關(guān)的紅外波長(zhǎng)范圍的射線通過(guò)其中并撞擊元件10的上電極12的材料制成的窗口。舉例說(shuō)，可能需要探測(cè)儀檢測(cè)出大約2至50微米或以上波長(zhǎng)的射線，在這種情況下，窗口就由碘化銫組成。波長(zhǎng)還要長(zhǎng)時(shí)，窗口可采用聚乙烯。外殼25可以抽成真空或充以干燥氮?dú)庵悓?duì)內(nèi)部零部件較不易起反應(yīng)的氣體。
導(dǎo)熱體16借助于多個(gè)柱體30與底座27保持平行并間隔一段距離。從圖1中可以看到其中的兩個(gè)柱體30，這些柱體可以用，例如，金屬或氧化鋁制成。柱體30兩端分別用粘接劑固定到導(dǎo)熱體16底側(cè)和底座27上。各柱體除將元件10定位在靠近窗口29的地方及使導(dǎo)熱體16與底座27之間形成熱耦合之外，還起界定導(dǎo)熱體16底下一個(gè)空間的作用，探測(cè)器線路即敷設(shè)在該空間內(nèi)。該線路在31處示意表示出來(lái)，它可取一般的線路形式，例如由場(chǎng)效應(yīng)晶體管、高值電阻器和/或非線性元件組成的那種線路，這是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人士所熟知的。從上電極12和導(dǎo)電通路20至電路31的電氣連接系按一般方式借助于導(dǎo)線進(jìn)行的。
導(dǎo)熱體16的熱慣性高，其目的是用作散熱體以減小熱電元件10與導(dǎo)熱體16組成的組合體熱時(shí)間常數(shù)，并使元件溫度在探測(cè)儀正常工作期間大致上保持恒定從而對(duì)響應(yīng)能力起穩(wěn)定作用。為達(dá)到此目的，將熱電元件10熱耦合到導(dǎo)熱體16上。有些熱耦合是通過(guò)連接材料18形成的。但還可以按本發(fā)明進(jìn)行熱耦合，即在元件10與導(dǎo)熱體16的相對(duì)表面之間的空間內(nèi)設(shè)不硬化的導(dǎo)熱非氣態(tài)介質(zhì)，如圖1的22所示。在此實(shí)施例中，介質(zhì)22由硅介電凝膠組成，例如可由DowCorning公司購(gòu)得編號(hào)為527的一種兩組分混合物，且如圖1所示，介質(zhì)22實(shí)質(zhì)上完全充滿了元件10與導(dǎo)熱件16之間連接材料18周圍可利用的氣隙。若只想使元件10的一部分受到照射因而將各電極制成能限定激活區(qū)的形狀，則介質(zhì)就只需覆蓋著該激活區(qū)與導(dǎo)熱體16之間重疊部位的有效部分。元件10與導(dǎo)熱體16的相對(duì)表面之間的間距大致在20至30微米之間。
借助于介質(zhì)22的提供和由此形成的熱耦合，與上述公知探測(cè)器配置方式中形成足夠的熱耦合所需要的間隙大小相比(其中元件與導(dǎo)熱體之間的空間保持暢通且充以氮?dú)庵惖臍鈶B(tài)介質(zhì))，元件10與導(dǎo)熱體16的相對(duì)表面之間的間距則因此大大地增大了。在這方面，元件與散熱體之間的間距約為20微米并充以硅介電凝膠的探測(cè)儀，其性能表明與間距小于5微米并充以干燥氮?dú)獾墓问降奶綔y(cè)儀至少相當(dāng)。本發(fā)明由于容許間距增大因而簡(jiǎn)化了制造過(guò)程，而且導(dǎo)致了產(chǎn)量的提高，因?yàn)樵?0裝到導(dǎo)熱體16上時(shí)因掉入兩者之間的空間中的塵粒而引起的斷裂的風(fēng)險(xiǎn)消除了。此外由于間距增大了，因而為確保響應(yīng)的均勻性而對(duì)元件與導(dǎo)熱體表面之間要求的平行度也就不那么苛刻了。
制造圖1所示實(shí)施例的探測(cè)儀時(shí)，元件10與導(dǎo)熱體16是這樣裝配的將小量連接材料18以小焊錫珠的形式滴到導(dǎo)熱體16上，然后將元件10放到該材料上;往元件10上施加壓力，將它推向?qū)狍w16，同時(shí)使它們大致上保持平行，并將連接材料擠壓成普通盤形的形狀以進(jìn)行壓力粘接，并使元件10與導(dǎo)熱體16之間達(dá)到所要求的間距。連接材料在這個(gè)最后擠壓的形式下，其平均直徑一般約為300微米，因而只占據(jù)元件表面積的一小部分。不然也可以采用一滴導(dǎo)熱的環(huán)氧樹(shù)脂作為連接材料。這也是通過(guò)往元件上施加壓力使其擠壓成類似的大小，然后使其凝固，從而使間距固定下來(lái)。
這之后將硅凝膠介質(zhì)22引入元件10與導(dǎo)熱體16之間的連接材料周圍的間隙。這是以方便而簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行的，即按制造廠家的指示將組成介質(zhì)的成份混合成粘性液體后，將介質(zhì)以原來(lái)粘性液態(tài)的形式涂到間隙的邊緣，使介質(zhì)在毛細(xì)作用下被吸入和充滿間隙中。然后將該裝配件擱置著，使介質(zhì)凝固成凝膠般的粘稠狀態(tài)，這通常要經(jīng)過(guò)幾小時(shí)的時(shí)間。凝固了的介質(zhì)22具有類似液體的緩沖、自行復(fù)原和彈性的性能，同時(shí)還表現(xiàn)出類似固體彈性體那種尺寸穩(wěn)定和不流動(dòng)的性能。介質(zhì)22的這種性能有助于進(jìn)元件10與導(dǎo)熱體16的粘接。
現(xiàn)在參看圖2。圖中所示的探測(cè)儀的實(shí)施例在許多方面與先前所述的完全一樣，因而其相應(yīng)的各元件也取同樣的編號(hào)。此實(shí)施例與前一個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于，沒(méi)有連接材料18，且熱電元件10系采用介質(zhì)22作為唯一的粘接劑和支撐件被支撐并固定在導(dǎo)熱體16上。在這種情況下，元件10與熱導(dǎo)體16的相對(duì)表面之間的間距只取決于介質(zhì)22。因此介質(zhì)22在探測(cè)儀受到機(jī)械振動(dòng)和諸如此類的作用時(shí)起緩沖作用，且在元件10與導(dǎo)熱體16之間形成唯一的熱耦合裝置。附在上電極12的連接導(dǎo)線也可以對(duì)元件10起一定的支撐作用，雖然這種支撐作用通常是不大的。
這里介質(zhì)22還是采用硅介電凝膠，這種材料提供按相對(duì)于導(dǎo)熱體16大體預(yù)定的空間關(guān)系支撐元件和將元件粘接到導(dǎo)熱體上所需要的性能。
鑒于元件與導(dǎo)熱體之間不采用導(dǎo)熱橋接材料，因此與下電極14的電氣連接不得采取不同的方式。這可通過(guò)取消通路20并將一根導(dǎo)線直接連接在下電極14與線路31之間，或者也可以直接連接到導(dǎo)熱體16上形成的導(dǎo)電墊片，再如上面談過(guò)的那樣用另一導(dǎo)線連接到線路31。
應(yīng)該理解的是，本探測(cè)議的工作情況和特性通常與前面談到的那一種極為相似。
這個(gè)探測(cè)儀實(shí)施例的制造過(guò)程有一點(diǎn)不同的地方在于，熱電元件10與導(dǎo)熱體16的裝配是將元件10固定在導(dǎo)熱體16的上方，大體上平行于導(dǎo)熱體16，且采用任何適當(dāng)?shù)呐R時(shí)支撐件使元件10與導(dǎo)熱體16之間達(dá)到所要求的間距，例如大約20至30微米。然后將各組分事先混合后得到的介質(zhì)22在處于粘性液體形式的情況下敷到元件10與導(dǎo)熱體16之間的間隙邊緣，使其在毛細(xì)作用下被吸入間隙中將間隙充滿。讓介質(zhì)凝固到凝膠般的粘稠狀，然后除去元件的臨時(shí)支撐件，元件就通過(guò)介質(zhì)22附到導(dǎo)熱體16上。
硅凝膠具有這樣的性能，即它容易將元件10以其與導(dǎo)熱體16的預(yù)定空間關(guān)系而加以支撐。這種硅凝膠還顯示出半永久性的、可改良的特性，凝固后可保證熱電元件仍然與導(dǎo)熱體相粘接。
盡管在上述諸實(shí)施例中著重介紹了采用硅介電凝膠作為介質(zhì)22的情況，但預(yù)計(jì)可以不用硅介電凝膠而采用具有所要求性能的其它導(dǎo)熱、不凝固的非氣態(tài)介質(zhì)。
此外應(yīng)該理解的是，本發(fā)明也適用于元件采用TGS以外的熱電材料的探測(cè)儀。
權(quán)利要求
1.一種熱電式紅外探測(cè)儀，該探測(cè)儀有一個(gè)基本上是平面的熱電元件，待探測(cè)的紅外線即照射到該熱電元件上，該熱電元件支撐在一散熱體的表面上方，與該散熱體表面平行并間隔一段距離，該熱電元件與該散熱體熱耦合，該探測(cè)儀的特征在于，在該熱電元件與散熱體的相對(duì)表面之間有一種不硬化、導(dǎo)熱的非氣體介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熱電式紅外探測(cè)儀，其特征在于，所述介質(zhì)大致上充滿元件與散熱體之間的空間，并擴(kuò)展到散熱體與至少熱電元件接收射來(lái)的射線的部位之間至少大部分重疊區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的熱電式紅外探測(cè)儀，其特征在于，所述介質(zhì)由具有凝膠般粘稠性的粘性流體組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的熱電式紅外探測(cè)儀，其特征在于，所述介質(zhì)由硅介電凝膠組成。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的熱電式紅外探測(cè)儀，其特征在于，所述散熱體由氧化鋁組成。
6.根據(jù)1至5任一權(quán)利要求的熱電式紅外探測(cè)儀，其特征在于，該熱電元件是借助于配置在該熱電元件與該散熱體的相對(duì)表面之間且占據(jù)該熱電元件表面較小部位的固體連接材料連接到該散熱體上，且與該散熱體保持一段距離。
7.根據(jù)1至5任一權(quán)利要求的熱電式紅外探測(cè)儀，其特征在于，該熱電元件是借助于導(dǎo)熱介質(zhì)連接到該散熱體上，并以預(yù)定的空間關(guān)系由散熱體支撐著。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的熱電式紅外探測(cè)儀，其特征在于，該熱電元件與該散熱體之間的間距約在20和30微米之間。
9.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的熱電式紅外探測(cè)儀的方法，該方法包括將熱電元件按預(yù)定的間距安置在散熱體上方的步驟，該方法的特征在于，其后將導(dǎo)熱介質(zhì)通過(guò)毛細(xì)作用引入到熱電元件與散熱體之間的空間。
10.一種大體上如以上參照附圖并顯示在附圖中加以介紹的熱電式紅外探測(cè)儀。
全文摘要
紅外線探測(cè)儀有一熱電元件，該元件由例如三甘硫酸氨酸鹽材料組成，與散熱體間隔一段距離支撐在散熱體上方，為了穩(wěn)定元件工作時(shí)的溫度，元件與散熱體的相對(duì)表面之間的空間充有例如硅介電凝膠的導(dǎo)熱不硬化的非氣態(tài)凝膠般介質(zhì)將元件與熱導(dǎo)體熱耦合。可用少量低溫焊料或環(huán)氧樹(shù)脂等材料將元件連接到散熱體上并使其間的間距固定，或者也可以借助于介質(zhì)本身將導(dǎo)熱元件支撐并粘接在散熱體上方。可以方便地利用毛細(xì)作用將介質(zhì)引入元件與散熱體之間的空間。
文檔編號(hào)G01J5/34GK1035892SQ8910102
公開(kāi)日1989年9月27日 申請(qǐng)日期1989年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月2日
發(fā)明者杰弗里·貝克, 羅杰·麥格雷戈·皮爾斯, 保羅·劉易斯·威廉森 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司