CN1163734C - 红外辐射热测量计 - Google Patents
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Abstract
一种改进的红外辐射热测量计(200)能在结构上对接线柱的倾斜进行补偿，其包括：一活性基体层(110)，该活性基体层包括一基片(112)和一对连接端子(114)；一设有一对电桥(122)和一对导线(124)的支撑层(120)，其中每个电桥(122)均设有一个锚定部分(122a)、一个支路部分(122b)和一个提升部分(122c)，锚定部分(122a)固定在活性基体层(110)上，其中每个电桥的提升部分(122c)均包括一个从一外部件(302)悬臂式伸出的内部件(301)；一个吸收层(130)，该吸收层包括一个被一吸收体(131)包围的辐射热测量元件(132)；以及一对设置在电桥(122)内部件(301)顶部的接线柱(140)，每个接线柱(140)包括一电导管(142)，其中，辐射热测量元件(132)的每一端通过相应的电导管(142)和导线(124)而电连接至相应的连接端子(114)。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外辐射热测量计，而更特别地，本发明涉及一种在结构上对接线柱的倾斜进行补偿的红外辐射热测量计。
背景技术
辐射检测器是一种能产生输出信号的装置，其输出信号是与该检测器的有效面积相关联的辐射的函数。而红外线检测器是对电磁波谱中红外线范围内的辐射敏感的设备。红外线检测器分两种，为热检测器和光子检测器，其中热检测器即包括辐射热测量计。
光子检测器是基于投射到检测器的传感区域内的电子上并与之交互作用的光子的数量而进行工作的。由于光子检测器根据电子和光子的直接交互作用而进行工作，因此其相比辐射热测量计具有很高的灵敏度以及反应速度。然而，光子检测器具有一个缺点，即其只有在低温情况下才能很好工作，因此需要在其内部安装一个附加的冷却系统。
相反，辐射热测量计是基于检测器的传感区域由于吸收辐射而产生的温度变化而进行工作。辐射热测量计产生一个输出信号，即材料(称为辐射热测量元件)电阻的变化，该信号与传感区域内的温度变化成正比。辐射热测量元件一直由金属和半导体材料制成。对于金属材料，其电阻的变化基本上是由于载流子的迁移率的变化，该电阻明显地随着温度的升高而降低。在高电阻率的半导体辐射热测量元件中能获得较高的灵敏度，在这种元件中，自由载流子的密度是温度的指数函数。
图1和图2是公开于美国专利No.09/102,364、名称为“具有增加的占空因数的辐射热测量计”的三层辐射热测量计100的透视图和横截面图，该辐射热测量计100包括一有源矩阵层10，一支撑层20，接线柱40以及一个吸收层30。
上述有源矩阵层210包括一具有集成电路(未示出)的衬底12，一对连接端子14和一保护层16。每个连接端子14由金属制成并设置在衬底12的顶部。保护层16由例如氮化硅(SiNx)构成并覆盖住衬底12。所述对连接端子14电连接至所述集成电路。
上述支撑层20包括一对由氮化硅(SiNx)构成的桥22，每个桥22具有形成于其顶部的导线24。每个桥22设有一个锚定部分22a，支脚部分22b和提升部分22c，所述锚定部分22a包括一通孔26，通过该孔，导线24的一端电连接至所述连接端子14，支脚部分22b支撑所述提升部分22c。
所述吸收层30设有一由吸收器31和形成在该吸收器31顶部的IR吸收器涂层31所包围的辐射热测量元件32。上述吸收器31是在辐射热测量元件32形成之前和之后由氮化硅淀积而被制成并包围住辐射热测量元件32。钛(Ti)由于易成型而被选择用来制成辐射热测量元件32。辐射热测量元件32的螺旋形状可使其具有高电阻。
每个接线柱40位于所述吸收层30和支撑层20之间。每个接线柱40包括一由例如钛(Ti)等金属制成并且由绝热材料44所包围的电导管42，上述绝热材料44例如由氮化硅(SiNx)制成。该电导管42的顶端被电连接至所述螺旋形辐射热测量元件32的一端，而其底端被电连接至桥22上的导线24，这样，通过所述电导管42，导线24和连接端子14，在吸收层30内的所述螺旋形辐射热测量元件32的每一端都被电连接至所述有源矩阵层10的集成电路。
当暴露在红外线辐射中时，螺旋形辐射热测量元件32的电阻会增加，从而相应地引起电流和电压的变化。变化的电流和电压通过所述集成电路以如下方式被放大，即放大后的电流和电压可由一检测电路(未示出)读出。
在上述红外辐射热测量计中，支撑层的桥设置为悬臂式形状以便能延长其长度，从而能减少有源矩阵层和吸收层之间的热量交换，但悬臂式形状仍然存在一些问题。其中之一就是在红外辐射热测量计的桥内所产生的弹性应力，这是淀积过程的固有成分。当弹性应力比如张应力作用在桥上时，桥的提升部分被弯曲成一个向上凹的曲度，以便释放弹性应力，当锚定部分被固定到有源矩阵层上时，就会使设在提升部分顶部的接线柱倾斜并使吸收层弯曲。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种能够在结构上补偿接线柱倾斜的红外辐射热测量计。
根据本发明的一个方面，提供了一种三层红外辐射热测量计，该辐射热测量计包括：一有源矩阵层，该有源矩阵层包括一衬底和一对连接端子；一个吸收层，该吸收层包括一个被一吸收器包围的辐射热测量元件；其特征在于，一设有一对桥和一对导线的支撑层，其中每个桥均设有一个锚定部分、一个支脚部分和一个提升部分，锚定部分固定在有源矩阵层上而提升部分远离有源矩阵层，其中每个桥的提升部分均包括一个从一外部件悬臂式伸出的内部件，其中所述内部件的一侧连接至电桥的外部件，而另一侧与电桥的外部件间隔开一个间隙；以及一对设置在桥的内部件顶部的接线柱，每个接线柱包括一电导管，其中辐射热测量元件的每一端通过相应的电导管和导线而电连接至相应的连接端子。
附图说明
结合附图，从下面给出的最佳实施例的描述中，本发明的上述和其它目的和性能得到清楚的描述，其中：
图1是一示出已有技术中辐射热测量计的透视图；
图2示出了沿上述图1中A-A线所截取的红外辐射热测量计的横截面示意图；
图3示出根据本发明的一个红外辐射热测量计的透视图；
图4示出了沿上述图3中B-B线所截取的红外辐射热测量计的横截面示意图；以及
图5示出了红外辐射热测量计的桥在弯曲时的横截面示意图。
具体实施方式
图3、4和5中分别提供了根据本发明的红外辐射热测量计200的透视图、横截面示意图以及在桥弯曲时的横截面示意图。应该注意的是，在图3、4和5中出现的相同部分由相同的标号表示。
示于图3和4中的本发明辐射热测量计200包括一有源矩阵层110，一支撑层120，以及一对接线柱140以及一个吸收层130。
有源矩阵层110具有一包括集成电路(未示出)的衬底112，一对连接端子114和一保护层116。每个由金属制成的连接端子114位于衬底112的顶部并且电连接至上述集成电路。由例如氮化硅构成的保护层116覆盖住衬底112，以便保护连接端子114在生产红外辐射热测量计200时不会遭受化学和物理的损坏。
支撑层120包括一对由绝热材料比如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)或氢氧化硅(SiO2Nx)构成的桥122和一对由金属比如由钛(Ti)构成的导线124，其中每个导线124均设置在相应桥的顶部。每个桥122设有一个锚定部分122a，支脚部分122b和提升部分122c，所述锚定部分122a包括一通孔126，通过该孔，导线124的一端电连接至所述连接端子114。支脚部分122b支撑着上述提升部分122c，其中内部件301的一侧301a与外部件302相连，而其另一侧301b与外部件302间隔开一个间隙303，由此使内部件301从外部件302悬臂式伸出。
所述吸收层130设有一个被一吸收器131包围的辐射热测量元件132，一个形成于所述吸收器底部的反射层133，一个形成于所述吸收器顶部的IR吸收器涂层134。吸收器131由具有低热传导性的绝热材料比如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)或氢氧化硅(SiO2Nx)等制成，是在辐射热测量元件32形成之前和之后由氮化硅淀积而被制成并包围住辐射热测量元件32。辐射热测量元件32是由金属例如钛(Ti)制成，并成型为螺旋形状。反射层133是由金属例如铝(Al)或铂(Pb)制成，用于将传送来的红外线(IR)反射回吸收器131。IR吸收器涂层134由例如黑色金属制成，用于增强对入射红外线(IR)的吸收效果。
每个接线柱140位于所述支撑层120内的桥122的内部件301的顶部和吸收层130的吸收器131的底部上。每个接线柱140包括一由例如钛(Ti)等金属制成并且由绝热材料144所包围的电导管142，这些绝热材料比如有氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)或氢氧化硅(SiO2Nx)。每个电导管142的顶端电连接至所述辐射热测量元件132的一端，而其底端被电连接至桥122的导线124，这样，通过相应的电导管142，导线124和连接端子114，吸收层130中的所述辐射热测量元件132的每一端都被电连接至所述有源矩阵层110的集成电路上。
当暴露在红外线辐射中时，辐射热测量元件132的电阻率发生变化，从而相应地引起电流和电压的变化。变化的电流和电压通过所述集成电路以如下方式被放大，即放大后的电流和电压可由一检测电路(未示出)读出。
图5示出了红外辐射热测量计200的桥122的横截面示意图，其中在桥122内所存在的弹性应力被释放成弯曲形状。内部件301与外部件302根据施加在其上的相应弹性应力被弯曲成一个向上凹的曲度。在内部件301的连接侧301a处曲度的一个切线B与水平面呈一第一角度(θ1)，该第一角度(θ1)为内部件301的最初角度。在内部件301上与连接侧301a相对立的独立侧301b处曲度的另一切线C与切线B呈第二角度(-θ2)。当接线柱140设置在内部件301独立侧301b的上时，接线柱140的倾斜角度(θ3)是第一角度(θ1)和第二角度(-θ2)之和。然而，因为内部件301的长度近似于外部件302的长度，所以接线柱140的倾斜角度(θ3)近似于零，这就在结构上将倾斜的接线柱校正为垂直，从而保持住吸收器131不致弯曲。
虽然本发明仅仅参照一些最佳实施例进行了描述，但是在不脱离如发明保护范围所述的本发明的范围的情况下，可以作出其它的修改和变型。
Claims (3)
1.一种三层红外辐射热测量计，包括：
一有源矩阵层，该有源矩阵层包括一衬底和一对连接端子；
一个吸收层，该吸收层包括一个被一吸收器包围的辐射热测量元件；
其特征在于，一设有一对桥和一对导线的支撑层，其中每个桥均设有一个锚定部分、一个支脚部分和一个提升部分，锚定部分固定在有源矩阵层上而提升部分远离有源矩阵层，其中每个桥的提升部分均包括一个从一外部件悬臂式伸出的内部件，其中所述内部件的一侧连接至电桥的外部件，而另一侧与电桥的外部件间隔开一个间隙；以及
一对设置在桥的内部件顶部的接线柱，每个接线柱包括一电导管，其中辐射热测量元件的每一端通过相应的电导管和导线而电连接至相应的连接端子。
2.根据权利要求1的辐射热测量计，其特征在于吸收层还包括一个形成于吸收器底部的反射层。
3.根据权利要求1的辐射热测量计，其特征在于吸收层还包括一个形成在吸收器顶部的IR吸收器涂层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20030807 Address after: Seoul Applicant after: Daewoo Electronics Co., Ltd. Address before: Seoul Applicant before: Daewoo Electronics Co., Ltd. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: FENGYE VISION TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: DAEWOO ELECTRONICS CO., LTD. Effective date: 20130425 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130425 Address after: Ontario Patentee after: Fengye Vision Technology Co., Ltd. Address before: Seoul, South Kerean Patentee before: Daewoo Electronics Co., Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20040825 Termination date: 20141218 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |