TW449658B - Infrared ray receiving element and infrared ray sensor using the same - Google Patents

Description

44965 8 五、發明說明（Ο 本發明是有關於一種用以接收從物體所發出之紅外線 (底下簡稱1 R)之熱電型紅外線接收元件，以及使用此IR接 收元件之I R感測器。 熱電型紅外線接收元件係傳統上使用於〗R感測器以感 測熱能’溫度’人類接近’或相似物。傳統熱電型紅外線 接收感測器係顯示於第36圖。 如第3 6圖所示，兩對電極2 A與2 B以及2 C與2 D係形成於 基底之頂與底表面1 A與1 B上而彼此相對。基底1之兩側係 藉由導電性附著劑4A與4B而固定至形成於基部構件3上之 支架3A與3B。 基底1係由如PbTi 03或Pb(T i +Zr )03之陶瓷、LiTa03或 I PVF2之離子電材質所組成。箭頭P代表在基底1之材質中具 丨有最大熱電係數之方向。在下列描敘中，由箭頭P所代表 之方向將稱為”極化方向”。 電極2 A至2 D係由IR吸收材質，如N i C r或相似物所組 成。電極2 A至2 D係由氣化沉積，漱錢或光罩印刷法所形 成。在基底1之頂表面1A上之電極2A與2C係分別當成IR感 應部份。電極2A至2D分別具有相同矩形形狀。電極2A至2D 係藉由未示於圖中之導線或導電性圖樣而連接至外部電 路。兩組電極2A與2B，及2C與2D係分別安置有電容。傳統 IR接收元件之等效電路係顯示於第37圖。 當IR到達電極2A與2C之表面時，IR之能量係轉換成熱 能，且在電極2 A與2C之表面溫度係增加。當基底1之溫度 改變時，熱電電荷發生於基底1，因為離子電材質之自發

2014-3631-?Fp：d 第7頁 五、發明說明（2) 性極化11在基底1中之熱電電荷之發生可由'經過在第37圖 中之等效電路中之電阻R與場效電晶體FET之電壓信號改變 而感測。因此=可感測到IR射入至IR接收元件。 當基底1之周圍溫度改變時，基底1將因為在基底]與 基部構件3間之熱係數差異而變曲，如第38圖所示。基底1 之彎曲造成意外之電荷’因為基底1之熱電材質也顯示離 子電效應。當因為基底1之離子電效應而局部性充電之電 荷係被放電時，放電將被觀察成意外之雜訊信號，稱為” 玉米花（popcorn)雜訊”。 為減少玉米花雜訊之發生，本發明人係揭露使U接收 部份架構成由日本專利申請案Hei 1 0-2793之公報所描敘 之fe臂方式。具體地，U型開口係形成於基底1中以環境電 極2 A至2 D之三側。藉由此架構，I r接收部份係本質上形成 於懸臂上，使得在I r接收部份沒有應力發生，即使當基底 ί係部份彎曲時。因此，玉米花雜訊之發生可減少。 然而，只藉由上述U型開口係難於完全避免玉米花雜 訊之發生。傳統基底1係由如第4圖所示之均勻極化之材質 所組成’其在任何部份之極化方向係相同。當基底1係因 在基底1與基部構件3間之熱係數差異而部份變曲時，除了 以懸臂方式所形成之IR接收部份外’因為在沒有導電圖樣 形成之彎曲部份中之離子電效應’意外電荷發生。這些不 需要之電荷一般係由耦合於環繞基底1之周圍之離子而消 失°然而’不需要之電荷有時放電係周圍導電圖樣，電路 基底’或金屬外殼，使得玉米花雜訊係異常被發.現。

20I4-36ji-PF'Ptd 第8頁 44965 8 五、發明說明（3) 發明人係小心實驗與考量玉米花雜訊之發生原因，且 發現，當基底1與附著劑4 A , 4B之基部構件3間之熱係數差 異所造成之應力施加至基底1，或當外部機械振動係施加 至基底1時，基底1之材質之離子電效應係立刻當成觸發 點而將不需要電荷給予放電。 ^成觸發 本發明之目的是提供一種ΪΚ接收元件，其中玉米花雜 訊幾乎不會發生，且提供使用其之丨R感測器。 根據本發明之一種红外線接收元件，包括：一基底， 由熱電材質所組成’且具有由開口所環繞所之至少一個懸 臂部份’其中在基底中之該懸臂部份中之至少一部份係於 相同方向均勻極化，且在基底中之其餘部份包括隨機極化 之部份；以及至少一對電極’分別位於該懸臂部份之一頂 表面與'^底表面上。 j 根據本發明之一種紅外線感測器，包括：一紅外線接 !收元件；一基部構件，以支撐該紅外線接收元件；一電路 基底，連接至該紅外線接收元件，以偵測到達該紅外線接 收元件之一紅外線接收部份之紅外線；一底架，以支撐該 紅外線接收元件，該基部構件，該電路基底；以及一覆蓋 物，具紅外線可穿透窗，其中該紅外線接收元件包括：由 —熱電材質所組成且具有由一開口所環繞之至少_個懸臂 部份之基底’其中在該基底中之該懸臂部份之至少β部份 係於相同方向均勻極化，且在基底中之其餘部份包括隨機 極化之部份；以及至少一對電極，分別位於該懸臂部份之 一頂表面與—底表面上。

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44965 P I五、發明說明（5) —-- 第5圖係多重極化域中之基底中之極化'向量方向想像 圖； 第6圖顯示在第一實施例中，用以極化基底方法之剖 面圖： 第7圖顯示在第一實施例中熱電型丨R接收元件之架構 i剖面圖； 第8圖顯示在第一實施例中，當基底彎曲時，熱電型 IR接收元件之效應之剖面圖； 第9圖顯示在第一實施例中IR感測器之立體圖； 第10圖顯示在第一實施例之熱電型IR接收元件之等效 電路圖； ！ % | 第丨1圖顯示本發明第二實施例中之熱電型IR收收元件 之基底之頂表面之架構平面圖； 第12圖繪示第二實施例中之基底之底表面上之仰視架 構圖； ^ 第1 3圖係顯示在第二實施例中之基底中之極化域之 圍， 第1 4圖顯示在第二實施例中，用以極化基底方法之剖 面圖； 第15圖顯示在第二實施例中ir感測器之立體圓； 第16圖顯示在第二實施例之熱電型…接收元件之等效 電路圖； 第1 7圖顯示本發明第三實施例中之熱電型I R收收元件 |之基底之頂表面之架構平面圖；

第11頁 44965 0 五、發明說明（6) :第18圖繪示第三實施例中之基底之底表面上之仰視架 構圖： 第19圖係顯示在第三實施例中之基底中之極化域之 圖； 第2 0圖顯示在第三實施例中，用以極化基底方法之剖 面圖； | 第2 1圖顯示本發明第四實施例中之熱電型I R收收元件 之基底之頂表面之架構平面圖； 第2 2圖繪示第四實施例中之基底之底表面上之仰視架 構圖； 第2 3圖係顯示在第四實施例中之基底中之極化域之 | 圖； | 第2 4圖顯示在第四實施例中，用以極化基底方法之剖 面圖； 第25圖顯示在第四實施例之熱電型I R接收元件之等效 電路圖； 第26圖顯示本發明第五實施例中之熱電型IR收收元件 |之基底之頂表面之架構平面圖； J 第27圖繪示第五實施例中之基底之底表面上之仰視架 | |構圖； 1 第28圖係顯示在第五實施例中之基底中之極化域之 丨圖； i 第2 9圖顯示在第四實施例中，用以極化基底方法之剖 |面圖；

20Μ-363 !」Γί)::ΐ 第頁 44965 e 五、發明說明（7) 第30圖顯示施加至實驗中所用範例之熱周期之波形 圖，用以提供本發明之效應； 丨 第3 1圖顯示由示波器所觀察到玉米花雜訊之波形圖； 第32圖顯示實驗中所用之範例之良率表； 第3 3圖顯示在上述實施例中之U型開口之變化之平面 圖； 第3 4圖顯示在上述實施例中之U型開口之另一種變化 之平面圖； I 第3 5圖顯示在上述實施例中之U型開口之又另一種變 化之平面圖； 第36圖顯示傳統熱電型I R接收元件之架構之剖面圖； 第3 7圖顯示傳統熱電型I R接收元件之等效電路圖；以 及 第38圖顯示傳統熱電型IR接收元件中之基底彎曲問題 :之剖面圖3 符號說明： 1〜基底； 3 ~基部構件； 4A，4B~附著劑； 1 基底； 10A〜頂表面； 10B〜底表面； IOC，10E與10F〜陰影區； | 10D〜未陰影部份； 1 1 A、11B〜懸臂部份； 12A、12B〜U 型開 口； 13A與13B，13C與13D〜方型電極； 1 4 A與1 4 B〜端點；

20 14-3631-PF-ρ ΐ d 第13頁 ^49658 五 '發明說明（8) 平坦纜線； ， 21〜加熱器； 30〜基部構件； 31A與31B、支架； 101~IR接收元件； 1 03 ~底架； 1 0 5 ~覆蓋物； I 0 7〜I C晶片； II 0 ~基底； 110B~底表面； 110D〜未陰影部份； 3D，113E 與1 13F 及113G 與 15A、15B、150 導電 f 20〜DC電源； 22〜平電極； 32A與32B-附著劑； 1 0 0〜11?感測器； 102〜三維電路方塊； 104A至1040接腳； 106〜IR穿透窗106 ; 1 0 8〜穩壓器； 110A〜頂表面； 110C〜陰影區； 111 A至111D〜懸臂部份 1 12A至112D〜U型開口； 113A 與113B，113C 與 11 113H〜矩形電極； 114A 與 114B，114C 與 114D〜端點； Π5Α ’ 115B ’ 115C，115D〜導電性平坦纜線； 21 0〜基底； 210A〜頂表面； 2 1 0B〜底表面； 210C，210E與210F〜陰影區； 210D〜未陰影部份；

20H-3631-PFptd 第14頁 攻49658 i五、發明說明（9) 214A，2i4B ’214C，214D〜端點； ， 215A ’ 215B ’ 215C，215D〜導電性平坦規線。 較佳實施例 第一實施例 描救本發明之第一實施例。第1圖顯示根據第一實施 例之熱電型IR接收元件之基底平面圖。第2圖顯示此基底 之仰視圖3 如第1與2圖所示，兩個U型開口 12A與12B係對稱地形 成於基底10上，使得兩個方型部份11A與11B係由基底1〇以 懸臂方式支撐。之後’方型部份1 1 A與11B係稱為，，懸臂部 份”。U型開口 1 2A與1 2B係分別具有一對側開口與連接至 側開口之基底開口。一對方型電極1 3A與1 3B係本質上提供 於基底之頂表面10A與底表面10B上之懸臂部份11A之中 央。相似地，一對方型電極13C與13D係本質上提供於基底 之頂表面10A與底表面1 0B上之懸臂部份11B之中央。電極 13A至13D係本質上具有相同大小。電極13A與13C係當成IR 接收部份。電極13A面對電極13B，而電極13C面對電極 13D ’且基底係介於其中。U型開口 12A與12B環繞著電極 13A至1 3D之三側，使得IR接收部份係由基底1〇以懸臂方式 支撐。電極13A至13D係由氣相沉積，濺級或光罩印刷所形 成。 —對端點14A與14B，其連接至外部電路，係提供於頂 表面10A上且在基底10之兩尾端鄰近區域内。電極13A係藉 |由導電性平坦纜線（導電性圖樣）15A而連接至端點14A，且

第15頁 ^49658 五、發明說明（ίο) 電極1 3C係藉由導電性平坦規線1 5B而連接至端點1 4B。電 !極13B與13D係由導電性平坦纜線15C而連接。第一實施例 中之IR接收元件之等效電路係顯示於第圖中，其為兩個 電容之串連。 第3圖顯示基底13之極化圖。兩個陰影區10C，其相關 於當成IR接收部份之電極13A與13C，係均勻極化，如第4 圖所示’其稱為"單一磁疇均勻極化"。剩餘未陰影部份 ;1 0D係分別在隨機極化或未極化之微小磁疇所混合，如第5 圖所示，其稱為"多重磁疇"。 如第3囷所示之基底10之極化方法係參考第6圖而描 敘。在第6圖中，基底10係沿著第1與2圖中之A-A線而描 轉·。具有足夠將熱電材質極化之既定電壓之DC電源20係連 接於端點14A與電極13B，及端點14B與電極13D間。加熱器 21係用將基底1 〇加熱，如果必要的話c 基底10係由如PbTi03或Pb(Ti+Zr)03之陶瓷、LiTa03或 PVFa之離子電材質所組成。基底1〇之厚度，比如，從數十 Mm至數百μπι之範圍内。基底1〇係預先處理成隨機極化。 當基底10加熱至相等或高於居里點之溫度時，基底1〇之材 質從離子電相轉變成側電（paraelectric)相，使得基底1〇 中之極化變成隨機。另外，也可能使用為隨機極化之熱電 基底，當經過結晶成長或鍛燒之後。 藉由上述架構，當施加0(：電源2〇之電壓時，電場只發 生於電極13A與13B之間，及電極13C與13D之間，使得在基 底1 〇中之相關於I R接收部份之部份係均勻極化。極化之清

4 49 658 五、發明說明（1丨） ~ 況一般取決於熱電基底1Π夕以·新 , ^ 签低1U之材質。本發明者已實驗且發 現，當使用容易獲得之嚴at u ,ΓΛ — 付單日日鐘鈕當成基底〗0之材質時，在 150~250度居里下，必要插徂h杜， 乂脊知供相等或大於i07V/!P之非常大 電場。 因為基底10之厚度係非常薄，約數十⑼至數百㈣， 容司發生在基底10之介電崩潰，當於大氣下施加高電壓於 基底10之頂表面10A與底表面1〇Β間時。因此，較好在真空 下或在電絕緣氣體’如^ ’ co2 ’ SF6等下，處理基底10之 極化。 第7圖顯示使用上述基底1〇之熱電型…接收元件。由 第7圊可見’基底1〇之兩側係經由導電性附著劑32人與32B 而係固定至形成於基部構件3〇上之支架31八與31]&。端點 14A與14B係分別由導電性附著劑32A與326而連接至外部 性。熱電型IR接收元件之等效電路係本質上相同於第”圖 所示，其等效電路之解釋在此省略。 即使當基底10之周圍溫度改變’且基底因為基底丨 基部構件30間之熱係數差異而如第8圖般彎曲時，懸臂 份1 1 A與11B係分別以懸臂方式支撐，使得懸臂部份11 △ 11B不會f曲。因為基底1〇之壓電效應，不會有電荷局^ 充電於懸臂部份1U與11B令。甚至，基底1〇之磁_10D°, 除了磁疇10C外，係由如5圖所示之多重隨機極化之微小邻 份所組成’使得因為基底10彎曲時，因其壓電效應，^ 能被隨機極化所抵消。因此，玉米花雜訊幾乎不^發生= 第一實施例之熱電型I R接收元件中。 、

4 4965 8 五、發明說明（12) 第9圖顯示使用第一實施例之熱電型IR接收元件之IR 感測器之架構。！ R感測器1 0 0包括I R接收元件1 0 1，有IR接 收元件101安置於其上之三維電路方塊102，有三個接腳 I 104A至104C突出之底架103，以及具有IR穿透窗106之覆蓋 物105。電路方塊102之頂端當成具有支架31A與31B之IR接 收元件之基部構件3 0。IC晶片1 〇 7係固定於IC晶片架中， 於電路方塊102之前壁上。一對穩壓器108係形成於電路方 塊102藉其單定於底架103上之前壁之底端處。 當IR經由窗1 0 6而到達IR接收元件1 〇 1時，IR之能量係 |轉換成熱能，且在電極11 3A與113C之溫度係改變。當基底 10之溫度改變時，熱電荷發生於基底1〇中，因為熱電材質 之自發生極化之改變。在基底10中之熱電荷發生可由在如 第37圖之等效電路中之電阻R與場效電晶體FET之電壓信號 改變而觀察。因此，I R射入至I R接收元件係可感測到。 第二實施例 ! 將描敘第二實施例。在上述第一實施例中，IR接收感 測器具有兩個I R接收部份，係稱為"雙倍型IR接收元件，，。 在第二實施例中之IR接收感測器係有四個IR接收部份，係 稱為”四倍型IR接收元件”。第一實施例與第二實施例間之 差異將主要描敘，其共同點將省略。

第11圖顯示第二實施例之熱電型IR接收元件之基底之 平面圖。第12圖顯示此基底之仰視圖。由第11與12圖可發 現，四個U型開口112A至112D係形成於基底1〇中，使得四 個懸臂部份111 A至11 1 D係形成於基底1 〇中。各u型開

2014-363!-?Fptd 第18頁 44965 8 五、發明說明U3) 1 12A至11 2D係本質上相同於U型開口 12A或1，2Β。四對矩形 電極 113Α 與 113Β ’113C 與 113D，113Ε 與 113F 及 113G 與 113Η 係分別本質上提供於在基底1〇之頂表面丨丨“與底表面11〇]6 上之懸臂部份11 1Α至1 11 D之中央處。電極11 3 A，11 3 C， 1 1 3 E及11 3 G係當成I R接收部份。 1 —對端點11 4 A與1 1 4 B ’其連接至外部電路，係提供於 頂表面110A上且在基底11〇之兩尾端鄰近區域内α電極 113Α與113C係藉由導電性平坦纜線ιΐ5Α而連接至端點 114Λ ’且電極113Ε與113G係藉由導電性平坦纜線ιι5Β而連 接至端點114Β。相似地，一對端點i〗4C與114D，其其連接 至外部電路’係提供於底表面】10Β上且在基底η〇之兩尾 端鄰近區域内。電極113Β與113D係藉由導電性平坦缦線 115D而連接至端點114D，且電極113F與113Η係藉由導電性 平坦獲線115C而連接至端點ii4C。兩對端點114Α與114C， 及11 4Β與11 4D係在如導電性附著之處理後將會短路。第二 實施例中之IR接收元件之等效電路係顯示於第17圖中，其 為四個電容之並聯電路。 第13圖顯示基底11〇之極化圖。四個陰影區11(jc，其 相關於當成IR接收部份之電極113A，U3C，113E與113G係 均勻極化，如第4圖所示。剩餘未陰影部份丨丨〇D係分別在 隨機極化或未極化之微小磁缚所混合，如第5圖所示α 顯示於第14圖中之第二實施例中之基底11〇之極化方 j法係本質上相同於第一實施例。然而，電極113£與113(；係 連接至端點114B，而電極1131?與113[1係連接至端點n4C，

^U-3631-?Fp:d 第19 1 449658 I五、發明說明（14) 丨丨使得DC電源20係速接於端點114B與端點丨以七間。電極n3A 至11 4D未顯示於第14圖中’其本質上應用相同方法。 第二實施例中之I R感測器係顯示於第1 5圖中》第二實 施例中之I R感測器之大部份細節係相同於第一實施例中之 IR感測器（見苐9圖）’除了 IR接收部份之數量外。IR感測 器之詳細描敘係省略。 !第三實施例 將描敘第三實施例。第三實施例係相關於雙倍型丨R接 收元件’其為第一實施例之變化。第一實施例與第三實施 例間之差異將主要描敛’其共同點將省略。 第17圖顯示第三實施例之熱電型IR接收元件之基底之 平面圖。第18圖顯示此基底之仰視圖。第17圖係相同於第 1圖。然而，第18圖，更顯示位於基底丨〇之底表面1〇β上之 兩個端點14C與14D。端點14C與14D分別具有面對著導電性 平坦纜線15A與15B之突出部份。第三實施例中之IR接收元 件之等效電路係本質上相同於顯示於第1〇圖之第一實施 例。 第19圖顯示基底1〇之極化圖。陰影區1〇(：，1〇E與 10F，其相關於當成ir接收部份之電極13A與，端點 14A(或14C)與14B(或14D)，以及纜線15A與15β係均勻極 化，如第4圖所示。剩餘未陰影部份丨〇D係由隨機極化之微 小磁疇所混合，如第5圖所示。 之基底1 0之極化方法 ，基底10係沿著第17 顯示於第19圖中之第三實施例中 將參考第20圖而做描敘。在第2〇圖中

449658 I五'發明說明（15) 與18圖中之A-A線而描緣。包括加熱器21之.可移動式平電 極22係緊密地接觸電極13B與13D之表面，以及端點Me與 14D之表面。具有能足夠將熱電材質極化之既定電壓之％ 電源20係連接於端點14A，14D與平電極22係接地。如果必 要，加熱器2 1係用加熱基底1 0。 藉由上述架構，當施加DC電源20之電壓時，電場只發 生於頂表面10A上之導電圖樣間（亦即，電極“A與13B之 間’端點14A與14B ’以及平瘦線15A與15B)與平電極22。 在基底10中之均勻極化部份擴得比IR接收部份更大。然 而’端點對14A與14C，及14B與14D係分別藉由，比如 '，導 電性附著劑而短路。因此，即使當為玉米花雜訊之造成原 因之電荷因為周圍變化而發生於均勻極化部份中，電荷快| 速地輕合至這些短路區上之其他離子或相似物，使得將觀 察不到由不需要電荷所造成之電子信號。 第四實施例 將描敘本發明之第四實施例。首先，第四實施例中之 IR接收元件之等效電路係顯示於第25圖。相比於第25圖盥 10圖，第四實施例中之等效電路是兩個電容之並聯電路， 而非第一實施例中之兩個電容之串聯電路。將描敘第一實 施例與第四實施例之前異，且其共同細節將省略。 第21圖顯示第四實施例之熱電型IR接收元件之基底之 平面圖。第22圖顯示此基底之仰視圖。由第21圖可發現， 位於基底210之頂表面2 l〇A上之左端點處之端點214A係藉 由導電性平坦纜線215A而連接至右側之電極213C.，而位於

“9S58 五、發明說明（16) 基底210之頂表面21 0A上之右端點處之端點,2 14B係藉由導 電性平坦纜線21 5B而連接至左側之電極2 i3A。由第22圖可 看出，位於基底2 10之底表面21 0B上之左端點處之端點 | 21 4 C係精由導電性平坦缆線2 1 5 C而連接至左側之電極 21 3B ’而位於基底210之底表面21 0B上之右端點處之端點 21 4 D係藉由導電性平坦纜線2 1 5 D而連接至右側之電極 2131)。藉由此架構’形成於兩對電極214八與2148，及214匸 與21 4D間之兩個電容係並聯連接。u型開口21 2A與21 2B係 i本質上相同於在第一實施例中之12A與12B。 [ I 第23圖顯示基底210之極化圖。陰影區210C，210E與 210F ’其相關於當成ir接收部份之電極213A與213C，端點 214A(或214C)與214B(或214D)，以及纜線215C與215D係均 勻極化’如第4圖所示。剩餘未陰影部份2 1 〇d係由隨機極 化之微小磁嘴所混合’如第5圖所示。 | 顯示於第23圖中之第四實施例中之基底21〇之極化方 法將參考第24圖而做描敘。在第24圖中，基底210係沿著 第21與22圖中之A-A線而描繪。包括加熱器21之可移動式 平電極22係緊密地接觸電極213A與213C之表面，以及端點 214A與21 4B之表面。具有能足夠將熱電材質極化之既定電 壓之DC電源2 0係連接於電極21 3B與21 4D或端點21 4C與 214D ’而平電極22係接地。如果必要，加熱器21係用加熱 I基底210 = 藉由上述架構，當施MDC電源2〇之電壓時，電場只發 生於平電極22與底表面2l〇B上之導電圖樣間（亦即，電極

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第22頁 2014-3631-PFptd ^49658 五、發明說明（17) 213B與213D ’端點214C與214D，以及平纜線215C與 21 5D ) °在基底2 1 0中之均勻極化部份擴得比丨R接收部份更 大。然而，端點對214A與214C，及214B與214D係分別藉 由，比如，導電性附著劑而短路。因此，即使當為玉米花 雜Λ之k成原因之電街因為周圍變化而發生於均句極化部 份中’電荷快速地耦合至這些短路區上之其他離子或相似 物，使得將觀察不到由不需要電荷所造成之電子信號。 第五實施例 ^ 將描敘本發明之第五實施例。第五實施例係上述第二 實施例之變化。第五實施例中之IR接收元件之等效電路係 I相同於第16圖所示之第二實施例之等效電路。將描敛第二 實施例與第五實施例之差異，且其共同細節將省略。 第26圖顯示第五實施例之熱電型α接收元件之基底之 平面圖。第27圖顯示此基底之仰視圖。由第26與27圖可發 現，基底之頂表面110Α與110Β上之導電性圖樣係本質上相 同。 位於基底110之頂表面110Α上之左端點處之端點114Α 係藉由導電性平坦纜線115Α而連接電極1 1 3Α與113G。位於 基底110之頂表面110Α上之右端點處之端點114Β係藉由導 電性平坦纜線115Β而連接電極113C與1 13Ε。位於基底110 之底表面110Β上之左端點處之端點114C係藉由導電性平坦 纜線11 5C而連接電極1 1 3D與11 3F。位於基底110之底表面 I 110Β上之右端點處之端點1 14D係藉由導電性平坦纜線11 5D 而連接電極113B與113H。

2014-3631-??.ptd 第23頁 ^ 49 65 3 I五、發明說明（18) 第28圖顯示基底110之極化圖。相關於當成接收部 份之電極Π3Α，113C，113E與113G之四個陰影區ii〇c ;相 關於端點114A(或U4C)與114B(或114D)之兩個陰影區 110E ;相關於纜線115C與115C之重疊部份之陰影區110F ; 以及相關於缓線11 5 B與1 1 5 D之重疊部份之陰影區1 1 〇 g係均 I勻極化’如第4圖所示。剩餘未陰影部份1 1 〇 D係由隨機極 化之微小磁疇所混合，如第5圖所示。 第五實施例中之基底11 0之極化方法係顯示於第2 9圖 中。在第29圖中，基底110係沿著第26與27圖中之A-A線而 描繪。DC電源20係連接於電極114A與1 14C，以及端點Π4Β 與1 1 4 D之間。如果必要，加熱器21係用加熱基底11 〇。 藉由上述架構’當施加DC電源20之電壓時，電場只發 生於電極113A與113B之間，電極114C與114D之間，電極 113E與113F之間’電極114G與114H之間，端點Π4Α與114C 之間’端點114B與114D之間，平緵線115A與115C之重叠部 份之間’以及平纜線1 1 5 B與11 5 D之重疊部份之間。在基底 21 0中之均勻極化部份擴得比IR接收部份更大。然而，端 點對114A與114C，及114B與114D係分別藉由，比如，導電 性附著劑而短路。因此，即使當為玉米花雜訊之造成原因 之電荷因為周圍變化而發生於均勻極化部份中，電荷快速 地耦合至這些短路區上之其他離子或相似物，使得將觀察 不到由不需要電荷所造成之電子信號。 本發明人已實驗以證明本發明之效果。第3〇圖顯示應 用於本實驗之樣品之加熱周期。在第3〇圖中，溫·度梯度係

2(H4-3631-?F 第24頁 44965 8 五、發明說明（19) 1.0 C/min ’時期ΤΙ ’T3與T4係分別為30分，且時期T2係0 |分。第31圖顯不由示波器所觀察到之玉米花雜訊。第32圖 顯示樣品之良率。相比於第32圖，觀察到至少有一個玉米 化雜之樣品係判斷為有瑕疫。 樣品1係相關於不具u型開口之傳統四倍型IR接收元件 之既定數量’其中整體熱電型基底係均勻極化。樣品2相 關於具U型開口之傳統四倍型ir接收元件之既定數量，其 中整艘熱電型基底係均勻極化。樣品3相關於不具U型開口 之傳統四倍型IR接收元件之既定數量，其中相關於IR接收 部份之基底部份係均勻極化，而其餘部份是隨機極化。樣 品4相關於根據第五實施例之四倍型接收元件之既定數 量’比如，如第26圖所示。在樣品4中，U型開口係形成而 環繞I R接收部份《相關於I r接收部份之基底部份，平坦纜 !線之端點與重疊部份，如第2 8圖所示，係均勻極化。平坦 纜線之端點與重疊部份係短路於頂表面與底表面之間。其 餘部份係隨機極化。樣品之其他條件，如尺寸，導電圖樣 與安置架構係相同。這些樣品係密閉式包含於室中，且在 室中之溫度係受控成如第30圖般改變。 由第32圖可目出，具有本發明之特徵之樣品4之良率 係顯著地增加。可發現，U型開口與熱電型基底之極化囷 樣之合併係有效地減少在熱電型I r接收元件中之玉米花雜 訊之發生。特別是，當基底之材質具低導電性，如LiTa03 之單晶之晶圓時，應用本發明係有效〇可發現，基密材質 之導電性愈低，不需要電荷在基底中充電愈容易·*=

2014-3631-?F-ptd 第25頁 449658 五、發明說明（20) 其他變化 ， 在上述實施例中’ u型開口之尾端係未詳細描敘3有 可能形成ϋ型開口 11 2 A…（1 2 A…）之尾端1 1 2 X係圍化以減少 應力集中’如第3 3圖所示。甚至，可能將u型開口 11 2 A… (12A…）之兩尾端112Y彎曲朝向開口之内惻，如第34圖所 示。另外，可能形成具有直徑大於U型開口 112A…（i2A…） 之兩尾端處之開口寬度之圓形洞1122，如第35圖所示。藉 由此種架構，當基底110(10)係因為基底UO(IO)與基底安 置於其上之基部構件間之熱係數差異而彎曲，施加至懸臂 i部份1 Π A…（11 A…）之應力可被U型開口 1 i 2A…（1 2A…）之 圓化尾端112X，彎曲尾端112Y或圓化洞112Z所吸收。 甚至’在上述實施例中，在形成包括電極13A…或 11 3A…與端點14A…或114A…之後，基底之極化係對各基 底1 0或11 0各別處理。然而，可能處理具有導電性圖樣形 成於卓晶熱電材質之相同晶圓上之複數基底之極化。各基 底1 0或11 0係由切割法（d i c i ng)或相似法從晶圓切割出。 甚至，包括圖33至35中所示之交叉陰影區之U型開口 12A…或112A…之兩尾端之懸臂部份11A…或11 1 A…之懸臂 尾端之附近區域中至少係隨機極化。藉由此種架構，可能 減少玉米花雜訊之發生。 在上述實施例中，較好是紅外線感測器係溫度感測 |器，熱能感測器或人體感測器。 综上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然 其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本

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2014-3631-P?-ptd 第27頁

Claims (1)

1. 449658 - — -- 1 — ——- - - !六、申請專利範圍 1. 一種紅外線接收元件，包括： ， 一基底，由熱電材質所組成，且具有由開口所環繞所 之至少一個懸臂部份，其中在基底中之該懸臂部份中之至 少一部份係於相同方向均勻極化，且在基底中之其餘部份 包括隨機極化之部份；以及 ] 至少一對電極，分別位於該懸臂部份之一頂表面與一 底表面上a 2. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線接收元件，其 中該基底中之該其餘部份係整體隨機極化。 3. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線接收元件，其 中連接至該電極之導電性圖樣係更位於該基底之該頂表面 與該底表面上，在該導電性圖樣間之該基底中之部份係均 勻極化於相同方向，且經由該基底而彼此相對之各兩個導 電性圖樣係外部短路。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線接收元件，其 中包括該開口之兩尾端之該懸臂部份中之懸臂尾端之鄰近 |區域至少係隨機極化。 ! 5 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線接收元件，其 中在形成該電極前，該基底係整體隨機極化，且在該導電 性圖樣間之該基底中之部份係藉由施加既定電壓於該電極 間而均勻極化。 6.如申請專利範圍第3項所述之紅外線接收元件，其 中在形成該電極前’該基底係整體隨機極化，且在該導電 性圖樣間與該電極間之該基底中之部份係藉由施.加既定電

   20H-3631-?F-?id 第28頁 ^ 49 65^8 六、申請I概圍 "**" "' i墨於該導電性圖樣間而均勻極化。 ， 7. 如申凊專利範圍第1項所述之紅外線接收元件，其 中該開口之兩尾端係朝向該懸臂部份之内側彎曲。 8. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線接收元件，其 中圓化洞係形成於該開口之兩尾端。 9. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線接收元件，其 j中該開口係一u型開口，其環繞矩形懸臂部份之三側。 1 〇·如申請專利範圍第3項所述之紅外線接收元件，其 中複數個懸臂部份係提供以形成複數個紅外線接收部份， 且導電性圖樣係形成以串聯至少兩個該紅外線接收部份。 11.如申請專利範圍第3項所述之紅外線接收元件，其| |中複數個懸臂部份係提供以形成複數個红外線接收部份， |且導電性圖樣係形成以並聯至少兩個該紅外線接收部份。 1 2.如申請專利範圍第3項所述之紅外線接收元件其 中複數個懸臂部份係對稱地提供以形成複數個紅外線接收 1 3 ‘一種紅外線感測器，包括： 一紅外線接收元件； 一基部構件，以支撐該紅外線接收元件； I 一電路基底，連接至該紅外線接收元件，以偵測糾 該紅外線接收元件之一紅外線接收部份之紅外線、 、 一底架’以支撐該紅外線接收元件，該基部 電路基底；以及 ’ 5玄 一復蓋物，具紅外線可穿透窗，

   4 49 65 8 六、申請專利範圍 其中該紅外線接收元件包括： ， 由一熱電材質所組成且具有由一開口所環繞之至少— 個懸臂部份之基底，其中在該基底中之該懸臂部份之至少 一部份係於相同方向均勻極化，且在基底中之其餘部份包 括隨機極化之部份；以及 至少一對電極，分別位於該懸臂部份之一頂表面與— 底表面上。 1 4 _如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線感測器，其 中該基底中之該其餘部份係整體隨機極化。 1 5.如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線感測器，其 中連接至該電極之導電性圖樣係更位於該基底之該頂表面 與該底表面上，在該導電性圖樣間之該基底中之部份係均 勻極化於相同方向，且經由該基底而彼此相對之各兩個導 電性圖樣係外部短路。 1 6.如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線感測器，其 中包括該開口之兩尾端之該懸臂部份中之懸臂尾端之鄰近 區域至少係隨機極化。 1 7.如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線感測器，其 中在形成該電極前，該基底係整體隨機極化’且在該導電 性圖樣間之該基底中之部份係藉由施加既定電壓於該電極 間而均勻極化。 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之紅外線接收元件， 其中在形成該電極前，該基底係整體隨機極化’且在該導 電性圖樣間與該電極間之該基底中之部份係藉由·施加既定

   2014-363 1-PF j!d 第30頁 ¢965 8 六、申請專利範圍 電壓於該導電性圖樣間而均勻極化。 I1HI1 2(3 1 4-363 1 -?: · p id 第31頁