CN106564851B - 三层微桥结构以及微测辐射热计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及红外探测，提供一种三层微桥结构，包括衬底以及桥面层，于衬底与桥面层之间设置有第一桥腿层与第二桥腿层，第一桥腿层通过两根第一桥腿柱分别连接桥面层与衬底，第二桥腿层通过两根第二桥腿柱分别连接桥面层与衬底，且第一桥腿层朝向桥面层的表面以及第二桥腿层朝向第一桥腿层的表面均设置有反射层，第二桥腿层靠近第一桥腿层且正对第一桥腿层的间隙；还提供一种微测辐射热计，包括上述微桥结构。本发明中通过第一桥腿层与第二桥腿层形成三层微桥结构，可以将透过桥面层的红外波全反射至桥面层再次吸收，不但可以增强桥面层的红外吸收率，而且使得微桥结构的桥腿比较长，降低其热导，可以大幅提高微测辐射热计的性能。
Description
技术领域
本发明涉及红外探测，尤其涉及一种三层微桥结构以及微测辐射热计。
背景技术
微测辐射热计通常是电阻性光敏元，当红外辐射入射到光敏元后，光敏材料的温度升高，引起光敏材料电阻发生变化从而使得外部处理电路能够探测到相应电阻变化引起的微弱电流变化，从而达到红外探测的目的。而采用非致冷探测器技术实现的红外成像系统则具有更小的尺寸、更低功耗和更长的持续时间。其主要是通过红外辐射使得热绝缘和悬浮桥敏感传感材料的温度变化增加，且由于敏感材料本身的电阻温度系数即电阻随温度的相对变化量，进而导致敏感材料的电阻发生变化。这种结构的探测器的灵敏度取决于微桥结构的热隔离效果、读出电路以热敏材料的性能，而目前探测器的微测辐射热计的微桥结构采用单层结构形式，其红外吸收面积较小，桥腿较短的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三层微桥结构，旨在用于解决现有的微测辐射热计的红外吸收面积较小，桥腿较短的问题。
本发明是这样实现的：
本发明实施例提供一种三层微桥结构，包括具有读出电路的衬底以及位于所述衬底正上方的桥面层，于所述衬底与所述桥面层之间设置有第一桥腿层与第二桥腿层，所述第一桥腿层与所述第二桥腿层沿所述桥面层至所述衬底的方向依次设置，所述第一桥腿层通过两根第一桥腿柱分别连接所述桥面层与所述衬底，所述第二桥腿层通过两根第二桥腿柱分别连接所述桥面层与所述衬底，且所述第一桥腿层朝向所述桥面层的表面以及所述第二桥腿层朝向所述第一桥腿层的表面均设置有反射层，所述第二桥腿层靠近所述第一桥腿层且正对所述第一桥腿层的间隙。
进一步地，所述第一桥腿层与所述第二桥腿层之间的距离不大于0.2μm。
进一步地，所述第一桥腿层的间隙朝向所述衬底方向的投影均位于所述第二桥腿层上。
进一步地，所述第一桥腿层朝向所述衬底方向的投影与所述第二桥腿层朝向所述衬底方向的投影相互嵌合。
进一步地，所述第一桥腿层与所述第二桥腿层均依次弯折形成，两根所述第一桥腿柱分别连接于所述第一桥腿层弯折的两个端部处，两根所述第二桥腿柱分别连接于所述第二桥腿层弯折的两个端部处。
进一步地，所述第一桥腿层为方形，两根所述第一桥腿柱分别位于该方形结构其中一条对角线的两个对角处；所述第二桥腿层为方形，两根所述第二桥腿柱分别位于该方形结构其中一条对角线的两个对角处，且两根所述第一桥腿柱与两根所述第二桥腿柱均错开设置。
进一步地，所述反射层均为铺设于所述第一桥腿层或者第二桥腿层上的金属导线，所述金属导线与对应的两根所述第一桥腿柱或者两根所述第二桥腿柱电连接。
进一步地，所述第一桥腿层与所述桥面层之间形成第一真空谐振腔，所述第二桥腿层与所述桥面层之间形成第二真空谐振腔。
本发明实施例还提供一种微测辐射热计，包括上述三层微桥结构。
本发明具有以下有益效果：
本发明的微桥结构中，在衬底与桥面层之间设置有第一桥腿层与第二桥腿层，且在第一桥腿层与第二桥腿层上均设置有反射层，第二桥腿层正对第一桥腿层的间隙，对此红外波主要由桥面层吸收，而透过桥面层的红外波则主要是被第一桥腿层上的反射层反射至桥面层吸收，且还有少量的红外波透过第一桥腿层上的间隙入射至第二桥腿层上，且可以被第二桥腿层上的反射层反射，反射后的红外波经第一桥腿层的间隙被桥面层吸收，红外波的吸收率非常高，而且采用第一桥腿层与第二桥腿层的结构形式，微桥结构为三层，相比传统的单层与双层微桥结构，桥腿非常长，热导更低，将其应用于微测辐射热计上时，微测辐射热计的性能大幅提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的三层微桥结构的结构示意图；
图2为图1的三层微桥结构的第一桥腿层的连接结构示意图；
图3为图1的三层微桥结构的第二桥腿层的连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1-图3，本发明实施例提供一种三层微桥结构，包括具有读出电路的衬底1以及位于衬底1正上方的桥面层2，衬底1为底座，其上设置有读出电路，可以与外设电子元件电连接，而桥面层2则是吸收层，主要是用于吸收红外波，以改变热敏材料的电阻，在衬底1与桥面层2之间设置有第一桥腿层3与第二桥腿层4，且第一桥腿层3与第二桥腿层4沿桥面层2至衬底1的方向依次设置，桥面层2、第一桥腿层3、第二桥腿层4以及衬底1相互平行，在第一桥腿层3朝向桥面层2的表面以及第二桥腿层4朝向第一桥腿层3的表面均铺设有反射层，对应地，桥面层2与第一桥腿层3之间形成第一真空谐振腔31，桥面层2与第二桥腿层4之间形成第二真空谐振腔41，以满足最佳真空谐振腔的高度要求，达到红外波全反射的目的，第一桥腿层3对应两根第一桥腿柱32，通过两根第一第一桥腿柱32分别与桥面层2以及衬底1连接，进而桥面层2通过第一桥腿层3实现与衬底1读出电路之间的电连接，而第二桥腿层4也对应两根第二桥腿柱42，通过两根第二桥腿柱42分别与桥面层2以及衬底1连接，进而桥面层2通过第二桥腿层4实现与衬底1读出电路之间的电连接，另外，第二桥腿层4应该靠近第一桥腿层3，且第二桥腿层4正对第一桥腿层3的间隙。本实施例中，三层微桥结构依次包括桥面层2、第一桥腿层3、第二桥腿层4以及衬底1，四者相互平行，形成三层结构，一般，在桥面层2内设置有热敏感层，当有红外波时，桥面层2可以吸收红外波，进而可以引起其内热敏感层的电阻变化，且可沿路径第一桥腿柱32、第一桥腿层3以及第一桥腿柱32，或者沿路径第二桥腿柱42、第二桥腿层4以及第二桥腿柱42的传递作用下，将该电阻变化传递至衬底1上的读出电路，而在桥面层2吸收红外波的过程中，其具有部分红外波透过桥面层2进入桥面层2与第一桥腿层3之间的第一真空谐振腔31内，而其中大部分的红外波可以被第一桥腿层3上的反射层全反射至桥面层2再次吸收，同时还具有少部分的红外波透过第一桥腿层3上的间隙入射至第二桥腿层4上，而第二桥腿层4上的反射层也可以将该部分的红外波进行反射，且反射后的红外波经第一桥腿层3对应的间隙也被桥面层2吸收，对此通过第一桥腿层3与第二桥腿层4上的反射层可以将透过桥面层2的红外波全反射，可以被桥面层2再次吸收，红外波的吸收率大大提高，而且由于微桥结构为三层结构，具有第一桥腿层3与第二桥腿层4，则微桥结构的桥腿相对较长，热导非常低。一般，反射层为铺设于第一桥腿层3或者第二桥腿层4上的金属导线，当然金属导线可以为多根，金属导线与对应的两根第一桥腿柱32或者对应的第二桥腿柱42电连接，即第一桥腿层3上的金属导线与两根第一桥腿柱32电连接，第二桥腿层4上的金属导线与两根第二桥腿柱42电连接，其不但能够将射至的红外波全反射至桥面层2的底部，增强桥面层2对红外波的吸收率，还可以起到导线的作用，作为微桥结构的电性元件。
参见图1，优化上述实施例，第一桥腿层3与第二桥腿层4之间的距离不大于0.2μm。本实施例中，限制了第一桥腿层3与第二桥腿层4之间的距离，第二桥腿层4非常靠近第一桥腿层3，对此当部分红外波透过第一桥腿层3的间隙后入射至第二桥腿层4上的反射层上时，反射的红外波可以由第一桥腿层3入射位置的间隙射出第一桥腿层3，可以有效避免反射的红外波反射至第一桥腿层3的底面或者间隙内壁上，影响桥面层2对红外波的吸收率。继续优化上述实施例，第一桥腿层3的间隙朝向衬底1方向的投影均位于第二桥腿层4上。本实施例中，第二桥腿层4的各处面积均不小于第一桥腿层3对应位置间隙的面积，对此由第一桥腿层3的间隙透过的红外波均入射至第二桥腿层4上，且由第二桥腿层4上的反射层全反射至桥面层2上，可以有效避免红外波散失，有效保证桥面层2对红外波的吸收率。通常第二桥腿层4的结构可与第一桥腿层3的结构对应，第一桥腿层3朝向衬底1方向的投影与第二桥腿层4朝向衬底1方向的投影相互嵌合，第一桥腿层3的反射层面积与第二桥腿层4的反射层面积之和相当于第一桥腿层3所占平面面积，两者之间没有重合区域，红外波反射吸收效果非常好。
参见图2以及图3，进一步地，第一桥腿层3与第二桥腿层4均依次弯折形成，两根第一桥腿柱32分别连接于第一桥腿层3弯折结构的两个端部位置，而两根第二桥腿柱42分别连接于第二桥腿层4弯折结构的两个端部位置，通过第一桥腿柱32与第二桥腿柱42不但可以起到支撑对应第一桥腿层3与第二桥腿层4的作用，还可以实现桥面层2与衬底1读出电路之间的电性导通，而将第一桥腿层3与第二桥腿层4进行弯折，可以有效保证桥腿的长度，降低微桥结构的热导。通常第一桥腿层3与第二桥腿层4均弯折为方形，而两根第一桥腿柱32分别位于第一桥腿层3方形结构的其中一条对角线的两个对角处，两根第二桥腿柱42分别位于第二桥腿层4方形结构的其中一条对角线的两个对角处，且两根第一桥腿柱32与两根第二桥腿柱42错开设置。
本发明实施例还提供一种微测辐射热计，包括有上述的微桥结构。本实施例中，将上述的微桥结构应用于微测辐射热计中，使得其具有优异的红外吸收率，且桥腿非常长，使得热导比较低，还满足最佳谐振腔的高度，微测辐射热计的性能非常好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种三层微桥结构，包括具有读出电路的衬底以及位于所述衬底正上方的桥面层，其特征在于：于所述衬底与所述桥面层之间设置有第一桥腿层与第二桥腿层，所述第一桥腿层与所述第二桥腿层沿所述桥面层至所述衬底的方向依次设置，所述第一桥腿层通过两根第一桥腿柱分别连接所述桥面层与所述衬底，所述第二桥腿层通过两根第二桥腿柱分别连接所述桥面层与所述衬底，且所述第一桥腿层朝向所述桥面层的表面以及所述第二桥腿层朝向所述第一桥腿层的表面均设置有反射层，所述第二桥腿层靠近所述第一桥腿层且正对所述第一桥腿层的间隙，所述第一桥腿层与所述桥面层之间形成第一真空谐振腔，所述第二桥腿层与所述桥面层之间形成第二真空谐振腔。
2.如权利要求1所述的三层微桥结构，其特征在于：所述第一桥腿层与所述第二桥腿层之间的距离不大于0.2μm。
3.如权利要求1所述的三层微桥结构，其特征在于：所述第一桥腿层的间隙朝向所述衬底方向的投影均位于所述第二桥腿层上。
4.如权利要求1所述的三层微桥结构，其特征在于：所述第一桥腿层朝向所述衬底方向的投影与所述第二桥腿层朝向所述衬底方向的投影相互嵌合。
5.如权利要求1所述的三层微桥结构，其特征在于：所述第一桥腿层与所述第二桥腿层均依次弯折形成，两根所述第一桥腿柱分别连接于所述第一桥腿层弯折的两个端部处，两根所述第二桥腿柱分别连接于所述第二桥腿层弯折的两个端部处。
6.如权利要求5所述的三层微桥结构，其特征在于：所述第一桥腿层为方形，两根所述第一桥腿柱分别位于该方形结构其中一条对角线的两个对角处；所述第二桥腿层为方形，两根所述第二桥腿柱分别位于该方形结构其中一条对角线的两个对角处，且两根所述第一桥腿柱与两根所述第二桥腿柱均错开设置。
7.如权利要求1所述的三层微桥结构，其特征在于：所述反射层均为铺设于所述第一桥腿层或者第二桥腿层上的金属导线，所述金属导线与对应的两根所述第一桥腿柱或者两根所述第二桥腿柱电连接。
8.一种微测辐射热计，其特征在于：包括如权利要求1-7任一项所述的三层微桥结构。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Huang Li Inventor after: Cai Guangyan Inventor after: Ma Zhanfeng Inventor after: Gao Jianfei Inventor before: Cai Guangyan Inventor before: Huang Li Inventor before: Ma Zhanfeng Inventor before: Gao Jianfei |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |