CN110108367A - 一种双层多桥墩微桥结构及微测辐射热计 - Google Patents

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史佳欣
蔡明�
张云逵
刘德幸
牛青辰
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Abstract

本发明公开了一种双层多桥墩微桥结构及微测辐射热计,包括桥腿层,桥腿层上配置有使其结构平稳的辅助桥墩。通过双层结构的顶层桥面全部用来做红外吸收保证了微桥较大的吸收面积和高效的吸收效率,多弯曲布局的长桥腿保证了较少的热量流失和顶面桥面明显的温升效果;通过设计四桥墩结构使得在受到外部力冲击时,有效减少了桥面形变,有效提升了探测微桥的力学稳定性。保证了测量器件的测量精度和准确性。

Description

一种双层多桥墩微桥结构及微测辐射热计
技术领域
本发明涉及非制冷红外探测技术领域,尤其涉及一种双层多桥墩微桥结构及微测辐射热计。
背景技术
微测辐射热计是直接探测技术的应用,在红外领域己经得到了极大的发展,并且在军事、经济、安全等诸多应用领域发挥了巨大作用。红外微测辐射热计建立在硅信号读出集成电路之上,以微机械加工技术制备的热传感器为基础,是一种电阻型热传感器,其工作原理是吸收目标物体发出的红外辐射发生变化,在引起热敏材料发生温度变化时,热敏材料的电阻也将发生变化,在外加偏置的作用下产生相应的电学信号变化,读出电路检测其变化后通过计算分析还原出辐射场,然后还原成图像信息。
微桥结构的热隔离效果是影响器件探测灵敏度的重要因素之一,为了减少顶层桥面的热量流失保证好的热隔离效果,现有的单层或双层双桥墩微桥通过采用长桥腿的微桥来防止顶层桥面的热量流失保证明显的温升效果,但是桥腿长度的增加会使得原本只有两个桥墩受力的微桥结构变得更加不稳定,在外部压力的冲击下产生的形变变大,影响器件整体的稳定性和探测灵敏度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种双层多桥墩微桥结构及微测辐射热计,解决了现目前微测辐射热计稳定性差影响器件性能的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种双层多桥墩微桥结构,包括桥腿层,桥腿层上配置有使其结构平稳的辅助桥墩。
所述桥腿层包括两个呈中心对称的微桥;两个桥腿面均包括桥腿,以及桥腿两端连接的桥腿柱和桥墩。
所述辅助桥墩配置在所述桥腿面上。
所述辅助桥墩的数量为一个,所述辅助桥墩通过辅助桥腿配置在两个桥腿面中任意一个桥腿面的桥腿上,配合桥腿面上的两个桥墩形成一个三点支撑的平稳结构。
所述辅助桥墩的数量为两个,所述辅助桥墩通过辅助桥腿分别配置在两个桥腿面的桥腿上,配合桥腿面上的两个桥墩形成一个四点支撑的平稳结构。
连接在所述桥腿柱和所述桥墩之间的桥腿呈弓字型弯曲布满所述桥腿面。
所述微桥结构还包括顶部桥面层和有读出电路的底部衬底;所述桥腿层通过所述桥腿柱与所述顶部桥面层电学连接,通过所述桥墩与所述底部衬底电学连接固定;所述辅助桥墩固定在所述底部衬底上。
所述顶部桥面层上设置有条形孔;所述桥腿层通过所述桥腿柱与所述条形孔电学连接固定。
所述辅助桥腿为仅含有介质层的桥腿,所述辅助桥墩为仅含有介质层的桥墩;所述桥腿为含有金属电极和介质层的桥腿,所述桥墩为含有金属电极和介质层的桥墩。
一种基于双层多桥墩微桥结构的微测辐射热计,包括上述任意一种所述的双层多桥墩微桥结构。
本发明的有益效果是:一种双层四桥墩结构微测辐射热计,通过双层结构的顶层桥面全部用来做红外吸收保证了微桥较大的吸收面积和高效的吸收效率,多弯曲布局的长桥腿保证了较少的热量流失和顶面桥面明显的温升效果;通过设计四桥墩结构使得在受到外部力冲击时,有效减少了桥面形变,有效提升了探测微桥的力学稳定性。保证了测量器件的测量精度和准确性。
附图说明
图1为实施例四桥墩微桥结构图
图2为实施例四桥墩桥腿层的结构示意图;
图3为顶部桥面层的结构示意图;
图4为传统双桥墩微桥结构在1MPa压力仿真桥面形变正视图;
图5为实施例在1MPa压力仿真桥面形变正视图;
图6为实施例在10Pa压力仿真桥面形变正视图;
图7为传统三层微桥结构在10Pa压力仿真桥面形变正视图;
图中,101-第一桥腿柱,102-第二桥腿柱,21-第一条形孔,22-第二条形孔,201-第一桥墩,202-第二桥墩,203-第一辅助桥墩,204-第二辅助桥墩,211-第一桥腿,212-第二桥腿,221-第一辅助桥腿,222-第二辅助桥腿,301-第一Al电极,302-第二Al电极。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
如图1所示,一种双层多桥墩微桥结构,包括桥腿层,桥腿层上配置有使其结构平稳的第一辅助桥墩203和第二辅助桥墩204。
进一步地,桥腿层包括两个呈中心对称的左桥腿面和右桥腿面,或者桥腿层包括两个呈中心对称的上桥腿面和下桥腿面;优选地,桥腿层包括两个呈中心对称的左桥腿面和右桥腿面。
进一步地,左桥腿面包括第一桥腿211,以及第一桥腿211两端连接的第一桥腿柱101和第一桥墩201;右桥腿面包括第二桥腿212,以及第二桥腿212两端连接的第二桥腿柱102和第二桥墩202。
第一辅助桥墩203配置在左桥腿面上,第二辅助桥墩204配置在右桥腿面上,配合左桥腿面和右桥腿面上的两个桥墩使所述微桥结构平稳。
进一步地,第一辅助桥墩203通过第一辅助桥腿221配置在左桥腿面的第一桥腿211上;第二辅助桥墩204通过第二辅助桥腿222配置在右桥腿面的第一桥腿212上,通过第一辅助桥墩203和第二辅助桥墩204配合左桥腿面上的第一桥墩201和右桥腿面上的第二桥墩202形成一个四点支撑的平稳结构,保证器件的稳定性。
进一步地,连接在第一桥腿柱101和第一桥墩201之间的第一桥腿211呈弓字型弯曲布满左桥腿面;连接在第二桥腿柱102和第二桥墩202之间的第二桥腿212呈弓字型弯曲布满右桥腿面。左桥腿面中的第一桥腿柱的位置可以根据抗力学震动要求进行调节,弓字型弯曲的金属电极桥腿布局可以随之调整。
微桥结构还包括顶部桥面层和有读出电路的底部衬底;所述桥腿层通过第一桥腿柱101和第二桥腿柱102与顶部桥面层电学连接,通过第一桥墩201和第二桥墩202与底部衬底电学连接固定;第一辅助桥墩203和第二辅助桥墩204固定在底部衬底上。
进一步地,顶部桥面层上设置有第一条形孔21和第二条形孔22;桥腿层中的第一桥腿柱101与第一条形孔21电学连接固定,第二桥腿柱102与第二条形孔22电学连接固定。
进一步地,第一辅助桥腿221和第二辅助桥腿222为仅含有介质层的桥腿,第一辅助桥墩203和第二辅助桥墩204为仅含有介质层的桥墩;第一桥腿211和第二桥腿212为含有金属电极和介质层的桥腿,第一桥墩201和第二桥墩202为含有金属电极和介质层的桥墩。
进一步地,顶部桥面层包括介质支撑材料、热敏材料和钝化保护材料;第一桥腿柱101和第二桥腿柱102中的金属电极与顶部桥面层上的所述第一条形孔21和所述第二条形孔22中的热敏材料形成电学连接;其中,热敏材料为热敏电阻。
进一步地,底部衬底上设置有第一Al电极301和第二Al电极302,其中,同时连接介质层和金属电极的两个桥墩通过金属电极与第一Al电极301和第二Al电极302形成电学连接;具体的,第一桥墩201通过金属电极与第一Al电极301形成电学连接,第二桥墩202通过金属电极与第二Al电极302形成电学连接。
进一步地,所述第一桥腿211和所述第二桥腿212中的金属电极宽度略小于介质层的宽度,实现介质层对金属电极的有效保护,提高探测微桥结构的电学稳定性。
进一步地,顶部桥面层与底部衬底之间形成一谐振腔D,其中,谐振腔D的高度为1-3微米。
进一步地,左桥腿面和右桥腿面中的桥腿宽度为0.7-1.2微米。
实施例2
一种双层多桥墩微桥结构,包括桥腿层,桥腿层上配置有使其结构平稳的第一辅助桥墩203或者第二辅助桥墩204。
进一步地,桥腿层包括两个呈中心对称的左桥腿面和右桥腿面,或者桥腿层包括两个呈中心对称的上桥腿面和下桥腿面;优选地,桥腿层包括两个呈中心对称的左桥腿面和右桥腿面。
进一步地,左桥腿面包括第一桥腿211,以及第一桥腿211两端连接的第一桥腿柱101和第一桥墩201;右桥腿面包括第二桥腿212,以及第二桥腿212两端连接的第二桥腿柱102和第二桥墩202。
第一辅助桥墩203配置在左桥腿面上或者第二辅助桥墩204配置在右桥腿面上,配合左桥腿面和右桥腿面上的两个桥墩使所述微桥结构平稳。
进一步地,第一辅助桥墩203通过第一辅助桥腿221配置在左桥腿面的第一桥腿211上;或者第二辅助桥墩204通过第二辅助桥腿222配置在右桥腿面的第一桥腿212上,通过第一辅助桥墩203或者第二辅助桥墩204配合左桥腿面上的第一桥墩201和右桥腿面上的第二桥墩202形成一个三点支撑的平稳结构,保证器件的稳定性。
一种基于双层多桥墩微桥结构的微测辐射热计,包括上述任意一种所述的双层多桥墩微桥结构,用于非制冷红外探测领域。
如图4和图5所示,传统双桥墩微桥结构的微测辐射热计在1MPa压力仿真下,器件形变明显,而本发明的双层四桥墩微桥结构的微测辐射热计在1MPa压力仿真下,由于四个桥墩分布在方形微桥的四角上使得方形微桥上各点的受力均匀,器件无明显形变。
如图6和图7所示,本发明设计的双层四桥墩微桥结构的微测辐射热计在10Pa的仿真压力冲击下,形变量与具体形变位移数值,最大位移仅为0.435199微米;而传统三层微桥结构的微测辐射热计在10Pa仿真压力冲击下,形变量与具体形变位移数值,最大位移为1.16816微米接近是是本发明最大位移的三倍,而且随着外部压力的增加其二者之间的差距会增大,且两层桥腿结构均发生明显形变,增加桥面坍塌危险,制作工艺上,三次牺牲层的释放较为复杂,也增加了对结构损伤的风险。本发明的双层四桥墩微桥结构在提升器件结构的稳定性与抗冲击能力,对比传统单层结构、双层结构、三层结构,抗冲击性显著提升,且步骤简化工艺简单,且稳定性也有明显增加。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双层多桥墩微桥结构,包括桥腿层,其特征在于:桥腿层上配置有使其结构平稳的辅助桥墩。
2.根据权利要求1所述的一种双层多桥墩微桥结构,其特征在于:所述桥腿层包括两个呈中心对称的桥腿面;两个桥腿面均包括桥腿,以及桥腿两端连接的桥腿柱和桥墩。
3.根据权利要求1或2所述的一种双层多桥墩微桥结构,其特征在于:所述辅助桥墩配置在所述桥腿面上。
4.根据权利要求3所述的一种双层多桥墩微桥结构,其特征在于:所述辅助桥墩的数量为一个,所述辅助桥墩通过辅助桥腿配置在两个桥腿面中任意一个桥腿面的桥腿上,配合桥腿面上的两个桥墩形成一个三点支撑的平稳结构。
5.根据权利要求3所述的一种双层多桥墩微桥结构,其特征在于:所述辅助桥墩的数量为两个,所述辅助桥墩通过辅助桥腿分别配置在两个桥腿面的桥腿上,配合桥腿面上的两个桥墩形成一个四点支撑的平稳结构。
6.根据权利要求2所述的一种双层多桥墩微桥结构,其特征在于:连接在所述桥腿柱和所述桥墩之间的桥腿呈弓字型弯曲布满所述桥腿面。
7.根据权利要求1或2所述的一种双层多桥墩微桥结构,其特征在于:所述微桥结构还包括顶部桥面层和有读出电路的底部衬底;所述桥腿层通过所述桥腿柱与所述顶部桥面层电学连接,通过所述桥墩与所述底部衬底电学连接固定;所述辅助桥墩固定在所述底部衬底上。
8.根据权利要求7所述的一种双层多桥墩微桥结构,其特征在于:所述顶部桥面层上设置有条形孔;所述桥腿层通过所述桥腿柱与所述条形孔电学连接固定。
9.根据权利要求4或5所述的一种双层多桥墩微桥结构,其特征在于:所述辅助桥腿为仅含有介质层的桥腿,所述辅助桥墩为仅含有介质层的桥墩;所述桥腿为含有金属电极和介质层的桥腿,所述桥墩为含有金属电极和介质层的桥墩。
10.一种基于双层多桥墩微桥结构的微测辐射热计,其特征在于:包括权利要求1-9任意一项所述的双层多桥墩微桥结构。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113532655A (zh) * 2021-07-02 2021-10-22 北京安酷智芯科技有限公司 一种红外热成像传感器像元及红外热成像传感器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103345057A (zh) * 2013-05-31 2013-10-09 华中科技大学 一种微型的桥式结构及其制备方法
CN103776546A (zh) * 2014-01-21 2014-05-07 武汉高芯科技有限公司 双层结构的非制冷红外焦平面阵列探测器
CN105565249A (zh) * 2015-12-28 2016-05-11 上海集成电路研发中心有限公司 一种微辐射探测器的微桥结构及其阵列
CN205873891U (zh) * 2016-06-29 2017-01-11 武汉高德红外股份有限公司 微桥结构以及微测辐射热计
CN108365345A (zh) * 2018-02-06 2018-08-03 电子科技大学 一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103345057A (zh) * 2013-05-31 2013-10-09 华中科技大学 一种微型的桥式结构及其制备方法
CN103776546A (zh) * 2014-01-21 2014-05-07 武汉高芯科技有限公司 双层结构的非制冷红外焦平面阵列探测器
CN105565249A (zh) * 2015-12-28 2016-05-11 上海集成电路研发中心有限公司 一种微辐射探测器的微桥结构及其阵列
CN205873891U (zh) * 2016-06-29 2017-01-11 武汉高德红外股份有限公司 微桥结构以及微测辐射热计
CN108365345A (zh) * 2018-02-06 2018-08-03 电子科技大学 一种用于太赫兹微测辐射热计的天线结构及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113532655A (zh) * 2021-07-02 2021-10-22 北京安酷智芯科技有限公司 一种红外热成像传感器像元及红外热成像传感器

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