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AMG8834红外热释电传感元件结构设计

项目分类:传感器 发布时间:2022-04-11 ID:608749
  • AMG8834红外热释电传感元件结构设计

  在非接触温度检测、人体存在感应、热成像点位采集这类场景里,这类阵列式热传感元件的结构适配性直接决定了终端设备的装配效率与检测可靠性。做这个元件的三维结构时,最先要捋顺的是实际装机的边界约束:很多便携测温设备、智能家居人体感应模组、工业设备热异常点位监测终端,留给传感元件的安装空间都非常局促,既要保证传感探测面的无遮挡外露,又要避让周边PCB板上的阻容元件、接插件的排布,还要兼顾引脚焊接后的结构强度,避免生产过波峰焊或者手工补焊时出现元件歪斜、引脚虚接的问题。从功能实现的角度看,这个元件的核心是内置的红外热探测阵列,所以结构设计上首先把探测窗口区域做了内凹的方形界定,这个区域在实际装配时要对准终端外壳的红外透窗,不能有结构筋位、

  遮光胶的遮挡,建模时特意把窗口区域的平面度公差预留了0.1mm的安装余量,避免外壳装配公差导致窗口偏移,影响探测视场角。元件主体的分层结构是按照实际物料叠层来还原的:最外侧的白色塑壳是主体封装层,起到内部晶圆、引线框架的防护作用,中间的浅黄色缓冲层是用来吸收PCB焊接时的热应力,避免不同材质热膨胀系数差异导致封装开裂,后侧的深色层是引脚塑封定位层,把8个并排的直插引脚做了等间距定位,引脚间距严格按照行业通用的2.54mm标准间距做的尺寸约束,能直接适配通用万能板、标准PCB封装库的焊盘尺寸,不用额外做封装修改就能直接导入layout环节。做结构建模的时候,特意把引脚的伸出长度做了两种装配场景的适配:如果是板载直插焊接,

  引脚伸出长度预留了3mm,穿过PCB后留1.5mm的焊锡浸润长度,既能保证焊接强度,又不会因为引脚过长导致背面焊点突出,影响设备底壳的装配;如果是接插件转接安装,引脚长度也能兼容常用的2.54mm卧式接插件的插接深度,不用额外剪脚处理。外形尺寸上,主体的长宽高比例是按照实际物料的1:1比例还原的,主体厚度方向做了圆角过渡,一方面是避免生产过程中塑壳的尖角磕碰掉屑,污染红外探测窗口,另一方面是在终端设备做灌封处理时,圆角能让灌封胶更顺畅地流平,不会在边角处产生气泡,影响防护等级。安装定位的设计上,没有额外做定位柱结构,因为这类小型传感元件大多依靠引脚焊接实现定位,建模时把塑壳底部和PCB表面的贴合面做了平面度约束,

  保证焊接后元件和PCB保持垂直,不会出现探测面倾斜导致的视场偏移。在实际选型适配的时候,这个结构模型能直接导入设备总装文件里做干涉检查:比如在做手持测温枪的结构时,把这个元件装配到探头内部,可以提前检查探测窗口和外壳透窗的同轴度,检查后侧引脚和主控板上其他元件的安全距离,避免打样后才发现元件顶壳、引脚和电容干涉这类问题;在做智能家居人体存在传感器的结构时,可以模拟不同安装角度下的探测覆盖范围,调整元件在壳体内的安装高度,平衡探测灵敏度和外壳外观的整体性。建模过程中也考虑了生产制程的工艺约束:塑壳的拔模斜度按照1度做了还原,符合注塑件的生产要求,不会出现脱模困难的问题;引脚和塑封层的结合处做了密封台阶,能满足基础的防潮要求,适配普通室内场景的使用需求,不需要额外做密封处理就能达到日常使用的防护等级。另外,这个结构的分层建模逻辑也方便后续做热仿真分析:可以单独给不同层赋予对应的材质参数,模拟元件工作时的自身温升,以及外界环境温度变化对探测精度的影响,提前在设计阶段优化周边的散热结构,比如把发热量大的电源模块和传感元件拉开足够距离,避免热源干扰导致测温偏差。

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