CN1177204C - 结构稳定的红外线辐射热测量器 - Google Patents
结构稳定的红外线辐射热测量器Info
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Abstract
红外线辐射热测量器包括一个带集成电路的基底(112)的有效矩阵级(110)，一对连接端子(114)和一个保护层(116)，具有一个桥路(122)的支撑级(120)和一对在桥路(122)顶部上形成的导线(124)，其中桥路(122)包括一对锚固部分(122a)、一对腿部分(122b)和一个升高部分(122c)，一个吸收级(130)具有一个被吸收体(132)包围的辐射热测量器元件(136)、位于吸收体(132)底部的反射层(134)和位于吸收体(132)顶部的红外线吸收体覆层(138)，和一对位于吸收级(130)和支撑级(120)之间的接线柱(140)，其中每个接线柱(140)的顶部部分被连接到吸收体(132)的中间部分，以及它的底部部分被连接到桥路(122)的升高部分。上述吸收级(130)沿着并靠近它的边缘形成有沟槽(201)，以便防止在吸收级中积聚的应力被消除。
Description
本发明的技术领域
本发明涉及一个红外线辐射热测量器，具体来说，涉及一种结构稳定的红外线辐射热测量器。
背景技术
辐射热测量器是基于暴露在辐射热流中的材料(称为辐射热测量器元件)的电阻变化的能量探测器。辐射热测量器元件由金属或半导体制成。对于金属，通常由于载流子的移动而引起电阻的变化，其通常随着温度减低。在高电抗半导体射热测量器元件中，由于在其中自由载流子密度是温度的指数函数，因此可以获得较高的感应度，但是获得用于辐射热测量器的半导体薄膜构造是一个困难问题。
图1提供了在美国的专利申请“具有结构稳定性和整体化的红外线辐射热测量器”所公开的三级辐射热测量器1的透视图，图2描述了沿着图1的A-A线截取的三级辐射热测量器1的示意截面视图。辐射热测量器1包括一个有效矩阵级10，一个支撑级20，一对接线柱40和一个吸收级30。
有效矩阵级10具有一个基底12，该基底12包括一个集成电路(未示出)，一对连接端子14和一个保护层16。每个连接端子14电连接到集成电路上，以及保护层16覆盖在基底12上。
支撑级20包括一个由绝缘材料制成的桥路22，和一对由导电材料制成的导线24。上述桥路22设置有一对锚固部分22a、一对腿部分22b和一个升高部分22c。每个锚固部分22a被固定到有效矩阵级10上并包括一对通孔，每个导线24的一端穿过上述通孔以便和在有效矩阵级10上的每个连接端子电连接，每个腿部分22b支撑上述升高部分22C，在上述升高部分22c上导线24的另一端彼此之间断开电连接。此外，升高部分22C形成具有盘回状，以减少在有效矩阵级10和吸收级30之间的热交换。
吸收级30个具有一个被吸收体32包围的辐射热测量器元件36、位于吸收体32底部的反射层34和位于吸收体32顶部的红外线吸收体覆层38(在后文中用“IR吸收体覆层”表示)。反射层34由用于将传输的红外线反射回方形的吸收体32的材料制成。IR吸收体覆层38被用于加强吸收效率。
每个接线柱40放置在位于吸收级30和支撑级20之间，其中每个接线柱40的顶部部分被连接到吸收体32的中间部分，以及它的底部部分被连接到桥路22的升高部分。每个接线柱40包括由金属制成并被绝缘材料44包围的导电体42。导电体42的顶端被电连接到上述辐射热测量器元件36的一端，以及它的底端被电连接到支撑级20的各自导线24上，通过这种方式，辐射热测量器元件36的两个端部通过导电体42、导线24和连接端子14被电连接到有效矩阵级10的集成电路上。
当暴露在红外线辐射时，辐射热测量器元件的阻抗发生变化，于是引起电流和电压变化。通过集成电路，变化的电流和电压被放大，通过这样的方式，放大的电流和电阻被探测电路(未示出)读出。
上述的辐射热测量器的一个主要的缺点在于，由于在其形成过程中积聚在其中的应力被消除。例如，如图3所示，因为吸收体32是方形的，并在它的中心被接线柱40支撑，在其中的应力沿着趋向于箭头所指的方向在它各自的角部分被消除，这将导致吸收体32的整个结构变形，对红外线辐射热测量器1的结构完整性造成不利的影响。
本发明简述
因此，本发明的主要目的是提供一种结构稳定的红外线辐射热测量器。
根据本发明的一个方面，提供了一种红外线辐射热测量器，该辐射热测量器包括：一个有效矩阵级，上述有效矩阵级包括一个基底和一对连接端子；一个支撑级，上述支撑级设置有桥路和一对导线，桥路的端部被固定到上述有效矩阵级上；一个吸收级，上述吸收级包括一个吸收体和一个被吸收体包围的辐射热测量器元件，和在所述吸收体上表面上的连接的沟槽，所述连接的沟槽沿着并靠近上述吸收体的侧边缘延伸，以防止上述吸收级变形；一对被放置到吸收级和支撑级之间的接线柱，每个接线柱包括一个被绝缘材料包围的导电体，每个接线柱的顶端被电连接到上述吸收体的底部中心，以及接线柱的底端被电连接到桥路上，通过这种方式，辐射热测量器元件的两个端部通过各自的导电体、各自的导线被连接到上述各自的连接端子上。
根据本发明的另一方面，还提出了一种三级红外线辐射热测量器，该辐射热测量器包括：一个有效矩阵级，上述有效矩阵级包括一个基底和一对连接端子；一个支撑级，上述支撑级设置有桥路和一对导线，桥路的端部被固定到上述有效矩阵级上；一个被所述支撑级支撑的吸收级，上述吸收级包括一个吸收体和一个被吸收体包围的辐射热测量器元件，和形成有沟槽，用于阻碍在形成吸收级的过程中积聚的应力被缓解，以防止上述吸收级变形，所述沟槽沿着并靠近上述吸收体的上表面的周围围绕所述辐射热测量器元件，所述沟槽将所述吸收体的中心区域与所述吸收体的侧边缘分隔开。
附图简述
通过结合附图对本发明优选实施例的以下描述，本发明的上述和其它目的和特征将变得更加清楚，其中：
图1显示了现有技术的红外线辐射热测量器的透视图；
图2显示了沿着图1的A-A线截取的红外线辐射热测量器的示意截面视图；
图3显示了在现有技术中吸收级的变形的透视图；
图4显示了根据本发明的红外线辐射热测量器的透视图；
图5显示了沿着图4的B-B线的截取的红外线辐射热测量器的示意截面视图；
图4和图5分别是显示了本发明的红外线辐射热测量器100的透视图，和显示了本发明红外线辐射热测量器100的截面视图。
具体实施方式
本发明的辐射热测量器100包括一个一个有效矩阵级110，一个支撑级120，至少一对接线柱140和一个吸收级130。
有效矩阵级110包括一个具有一个集成电路(未示出)的基底112，一对连接端子114和一个覆盖在该基底上的保护层116。每个由金属制成的连接端子114位于基底112的顶部并被电连接到集成电路上。由诸如氮化硅(SiNx)制成的保护层116覆盖在基底112上。
支撑级120包括一对由氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiOxNx)的绝缘材料制成的桥路122，和一对由诸如钛(Ti)的金属制成的导线124。桥路122上设置有一个锚固部分122a、腿部分122b和一个升高部分122c。每个锚固部分122a被固定到有效矩阵级110上并包括一个通孔126，穿过通孔126，导线124的一端电连接到在被固定到有效矩阵级110上的每个连接端子114上，每个腿部分122b支撑着升高部分122c。在上述升高部分122c上导线124的另一端彼此之间断开电连接。此外，升高部分122C具有盘回形状，以减少在有效矩阵级110和吸收级130之间的热交换。
吸收级130个具有一个被吸收体132包围的辐射热测量器元件136、位于吸收体132底部的反射层134和位于吸收体132顶部的红外线吸收体覆层138。吸收级130沿着并靠近它的边缘形成有沟槽201，以便防止在吸收级130中积聚的应力被缓解，从而防止红外线辐射热测量器100的结构变形。吸收体132由诸如一对由氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiOxNx)的低吸热材料制成。反射层134由诸如铝或铂金属制成，用于将红外线反射回吸收体132。红外线吸收体覆层138由诸如黑金(black gold)的材料制成，并用于增加吸收率。本发明的辐射热测量器元件136由诸如钛的正温度系数的电阻材料制成。
每个接线柱140被放置到吸收级130和支撑级120之间，其中每个接线柱140的顶部被连接到吸收体132的中心部分，以及它的底部被连接到桥路122的升高部分122c上。每个接线柱140包括一由诸如钛(Ti)的金属制成的导电体142，和被诸如氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiOxNx)的绝缘材料所包围。每个导电体142的顶端被电连接到上述辐射热测量器元件136的对应的端部，以及它的底端被电连接到支撑级120的各自导线124上，通过这种方式，辐射热测量器元件136的两个端部通过导电体142、导线124和连接端子114被电连接到有效矩阵级110的集成电路上。
当暴露在红外线辐射时，辐射热测量器元件的阻抗发生变化，于是引起电流和电压变化。通过集成电路，变化的电流和电压被放大，通过这样的方式，放大的电流和电阻被探测电路(未示出)读出。
在这种红外线辐射热测量器中，在吸收级上形成的沟槽阻碍了在形成吸收级的过程中积聚的应力被消除，从而防止红外线辐射热测量器的结构变形。
这里只是对于特定的优选优选实施例对本发明进行了描述，在不脱离本发明的保护范围和精神下，可以进行其它的改进和变化。
Claims (9)
1.一种红外线辐射热测量器，该辐射热测量器包括：
一个有效矩阵级，上述有效矩阵级包括一个基底和一对连接端子；
一个支撑级，上述支撑级设置有桥路和一对导线，桥路的端部被固定到上述有效矩阵级上；
一个吸收级，上述吸收级包括一个吸收体和一个被吸收体包围的辐射热测量器元件，和在所述吸收体上表面上的连接的沟槽，所述连接的沟槽沿着并靠近上述吸收体的侧边缘延伸，以防止上述吸收级变形；
一对被放置到吸收级和支撑级之间的接线柱，每个接线柱包括一个被绝缘材料包围的导电体，每个接线柱的顶端被电连接到上述吸收体的底部中心，以及接线柱的底端被电连接到桥路上，通过这种方式，辐射热测量器元件的两个端部通过各自的导电体、各自的导线被连接到上述各自的连接端子上。
2.如权利要求1所述的辐射热测量器，其特征在于，每个桥路包括一对锚固部分、一对腿部分和一个升高部分。
3.如权利要求2所述的辐射热测量器，其特征在于，上述锚固部分被固定到上述有效矩阵级上。
4.如权利要求2所述的辐射热测量器，其特征在于，上述每个锚固部分包括一个通孔，穿过上述通孔，上述导线的一端电连接到上述对应的连接端子上，而每个导线的第二端终止在所述升高部分上并彼此断开连接。
5.如权利要求2所述的辐射热测量器，其特征在于，上述桥路的升高部分具有盘回的形状。
6.如权利要求1所述的辐射热测量器，其特征在于，每个上述接线柱的顶端被电连接到上述吸收体的中心，以及上述接线柱的底端被电连接到桥路的升高部分上。
7.如权利要求1所述的辐射热测量器，其特征在于，还包括一个反射层，上述反射层位于上述吸收体的底部。
8.如权利要求1所述的辐射热测量器，其特征在于，还包括一个位于吸收体顶部的红外线吸收体覆层。
9.一种三级红外线辐射热测量器，该辐射热测量器包括：
一个有效矩阵级，上述有效矩阵级包括一个基底和一对连接端子；
一个支撑级，上述支撑级设置有桥路和一对导线，桥路的端部被固定到上述有效矩阵级上；
一个被所述支撑级支撑的吸收级，上述吸收级包括一个吸收体和一个被吸收体包围的辐射热测量器元件，和形成有沟槽，用于阻碍在形成吸收级的过程中积聚的应力被缓解，以防止上述吸收级变形，所述沟槽沿着并靠近上述吸收体的上表面的周围围绕所述辐射热测量器元件，所述沟槽将所述吸收体的中心区域与所述吸收体的侧边缘分隔开。
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