TWI757045B - 薄紅外光濾光器 - Google Patents
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Abstract
一種薄紅外光濾光器，包含一薄矽基板，及一金屬格網。該金屬格網設置於該薄矽基板的一表面，並包括多個間隔排列且用以供紅外光通過的網格。本發明薄紅外光濾光器透過於該薄矽基板的一表面設置該金屬格網，以增強該薄紅外光濾光器的機械強度，進而避免該薄紅外光濾光器因兩相反表面的壓力差，而導致該薄矽基板產生形變或斷裂的情況，且使用該薄矽基板更能使該薄紅外光濾光器具有較佳的穿透度。
Description
本發明是有關於一種濾光器，特別是指一種薄紅外光濾光器。
參閱圖1，一種現有的熱紅外光感測裝置9，例如熱成像儀，該熱紅外光感測裝置9一般用於量測波長界於8μm至14μm的紅外光L，包含一真空容室91(vacuum compartment)、一位於該真空容室91的熱紅外光影像偵測器92，及一位於該熱紅外光影像偵測器92前方的濾光器93。該濾光器93例如鍺基板及矽基板。參閱圖2，鍺基板對波長範圍3μm至14μm的紅外光具有良好的穿透度，因此鍺基板非常適合作為該濾光器93。然而，由於鍺基板的價格非常昂貴，不適合作為商業應用，此外，鍺基板易碎且尺寸較小，不適合用於大量生產。為此，選用價格較便宜的矽基板作為該濾光器93成為目前的替代方案；但矽基板對波長範圍介於8μm至14μm的紅外光具有穿透度不佳的問題。
解決矽基板對波長範圍介於8μm至14μm之紅外光的穿
透度不佳的問題，可透過減少矽基板的厚度以提高穿透度。參閱圖3，為使用浮融長晶法(floating zone method)製備而成的矽基板的厚度為5mm(圖3中標記為A)及30mm(圖3中標記為C)，以及使用柴氏長晶法(Cyzkoraskiy method)製備而成的矽基板的厚度為5mm(圖3中標記為B)及20mm(圖3中標記為D)時對波長範圍8μm至14μm紅外光的穿透度，由圖3可知矽基板的厚度越薄，其對波長範圍8μm至14μm紅外光的穿透度越高；但若矽基板的厚度越薄越容易因外界壓力大於該真空容室91內的壓力而彎曲變形進而斷裂。
因此，本發明的目的，即在提供一種能解決上述至少一種問題的薄紅外光濾光器。
於是，本發明薄紅外光濾光器，包含一薄矽基板，及一金屬格網。該金屬格網設置於該薄矽基板的一表面，並包括多個間隔排列且用以供紅外光通過的網格。
本發明的功效在於：透過於該薄矽基板的一表面設置該金屬格網，使該薄紅外光濾光器在具有較佳的穿透度的情況下，同時具有較佳的結構強度，進而讓該薄矽基板得以在減少厚度的情況下而不易彎曲且變形斷裂。
100:薄紅外光濾光器
1:薄矽基板
2:金屬格網
21:外框架
22:沉積金屬線
23:網格
9:熱紅外光感測裝置
91:真空容室
92:熱紅外光影像偵測器
93:濾光器
L:紅外光
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一剖視示意圖，說明現有的熱紅外光感測裝置，當該熱紅外光感測裝置外界的大氣壓力大於真空容室內的壓力時，該熱紅外光感測裝置的真空容室用以防止熱紅外光影像偵測器的熱損失；圖2是一數據圖，說明鍺基板和矽基板對紅外光的穿透度；圖3是一數據圖，說明使用不同製法製備而成的矽基板在不同厚度下對紅外光的穿透度；及圖4是一立體分解圖，說明本發明薄紅外光濾光器的一種實施態樣。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖4，本發明薄紅外光濾光器100的一種實施態樣，包含一薄矽基板1，及一金屬格網2。
該薄矽基板1的厚度小於0.5mm。該薄矽基板1的製備方式例如浮融長晶法(floating zone method)及柴氏長晶法
(Cyzkoraskiy method)。為降低該薄矽基板1的製造成本，在本實施態樣中，該薄矽基板1是以柴氏長晶法製備而成。
該金屬格網2(reticulated net)設置於該薄矽基板1的一表面，該金屬格網2包括一外框架21、多條沉積金屬線22，及多個網格23。該金屬格網2的材質包括金屬及金屬合金中至少一者，在本實施態樣中，該金屬格網2的材質是以鈦為例說明。
該外框架21設置於該薄矽基板1的一表面的周緣，且該外框架21的形狀沒有特別限定，可依據需求隨著該薄矽基板1的形狀改變。
該等沉積金屬線22分別連接該外框架21的兩相反邊，且該等沉積金屬線22彼此縱橫交錯排列並定義出呈間隔排列的該等網格23。在本實施態樣中，各沉積金屬線22是以彼此呈90度交錯排列為例說明，也就是說，該等網格23的形狀是方形或矩形。
該等網格23用來作為供紅外光通過的光通道，每一網格23的孔徑範圍沒有特別限制，只要能使紅外光通過即可，在本實施態樣中，每一網格23的孔徑是以50μm為例說明，也就是說，每一網格23為邊長50μm的方形。
要說明的是，只要能供紅外光通過，該等網格23的形狀並不以方形或矩形為限，也可以例如為菱形、圓形或六邊形，該等沉積金屬線22的排列方式則依據該等網格23的形狀而改變。
本實施態樣透過於該薄矽基板1的一表面設置該金屬格網2以增強該薄紅外光濾光器100的整體結構強度，使得於該薄矽基板1相反於該金屬格網2的另一表面被施加一外力時，該薄矽基板1得以減少發生彎曲變形的狀況。
值得一提的是，當以本發明薄紅外光濾光器100作為一個包含真空容室的熱紅外光感測裝置的濾光器時，透過該薄矽基板1能夠顯著地提升波長介於8μm至14μm的紅外光的穿透度，進而使位於一個該真空容室內的熱紅外光影像偵測器具有較佳的靈敏度。此外，相較於以鍺基板作為濾光器的熱紅外光感測裝置，本發明薄紅外光濾光器100使用薄矽基板1更能夠大大地降低熱紅外光感測裝置的生產成本。
本發明將就以下實施例及比較例來作進一步說明，但應瞭解的是，以下實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
實施例1至5的薄紅外光濾光器的結構是如上述實施態樣中所述，實施例1至5的差別在於如下表1及表2所示，改變金屬格網2的厚度。
比較例1與該等實施例的不同之處在於，比較例1的薄紅外光濾光器不包含金屬格網2。
該等實施例及比較例1的薄紅外光濾光器的形變量及應
力的性質評價結果如表1及表2所示。其中，該等性質評價結果是藉由ANSYS模擬軟體計算得到。
參閱表1及表2，相較於比較例1(無金屬格網)的形變量，實施例1至5的薄紅外光濾光器100透過於該薄矽基板1的一表面設置該金屬格網2，在不同的壓力測試條件下，皆能有效地降低該薄紅外光濾光器100的形變量。此外，實施例2至5能在應力較小的情況下，使該薄紅外光濾光器100具有較小的形變量，表示本發明薄紅外光濾光器100能透過如同鋼筋混凝土的作用原理，利用該金屬
格網2增強該薄紅外光濾光器100的結構強度。
綜上所述，本發明薄紅外光濾光器100透過在該薄矽基板1的一表面設置該金屬格網2，使該薄紅外光濾光器100在具有較佳的穿透度的情況下，同時增強了該薄紅外光濾光器100的結構強度，進而讓該薄矽基板1得以在減少厚度的情況下而不易彎曲且變形。此外，本發明更透過使用低成本的柴氏長晶法製備該薄矽基板1，藉此可降低該薄紅外光濾光器100的生產成本，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
100:薄紅外光濾光器
1:薄矽基板
2:金屬格網
21:外框架
22:沉積金屬線
23:網格
Claims (3)
- 一種薄紅外光濾光器，包含：一薄矽基板，用於供波長介於8μm至14μm的紅外光通過；及一金屬格網，設置於該薄矽基板的一表面，包括多個間隔排列且用以供紅外光通過的網格；該薄矽基板具有較佳熱紅外穿透性，且當該薄紅外光濾光器以該金屬格網面向一真空容室的內部的方式安裝於該真空容室時，設置於該薄矽基板表面的該金屬格網用以增強該薄紅外光濾光器的機械強度，並減少該薄紅外光濾光器因較大的外界壓力而產生形變或斷裂的可能性。
- 如請求項1所述的薄紅外光濾光器，其中，該薄矽基板的厚度小於0.5mm。
- 如請求項1所述的薄紅外光濾光器，其中，該金屬格網的材質包括金屬及金屬合金中至少一者。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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