[发明专利]具高解析度的红外光检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高分辨率和高结构密度的红外光检测器。

背景技术

使用红外光来检测气体是已知的。在有合适的光源的情况下，用红外光来暴露待检测的气体，其中红外光的一部分被气体吸收，使得残余的光剩余下来。可用红外光传感器来测量残余的光，使用所述红外光传感器可检测残余的光的波长范围和/或强度，并相应地将残余的光转换为电信号。假设有合适的评估，那么便可基于电信号来推断经检测气体的类型和内容物。

红外光检测器具有在载体膜上布置成栅格布置的多个传感器芯片。传统上由具有热电敏材料(例如，锆钛酸铅(PZT))的层产生传感器芯片。传统上由硅产生载体膜。传感器芯片与电极电子地接线，其中电极(举例来说)是由吸收红外辐射的铂或铬镍合金产生的。

传感器芯片附接到载体膜，并以热传导的方式与其接触。传感器芯片因此经由载体膜以热传导的方式彼此耦合。通过载体膜从一个传感器芯片到另一传感器芯片的热传导由载体膜的热传导率以及载体膜的厚度界定。如果所述传感器芯片中的一者暴露于红外光，那么由于传感器芯片吸收红外光的缘故，所述传感器芯片被加热。所述热经由热传导从传感器芯片传送到载体膜，其中在载体膜和其它传感器芯片中发生温度均一化。(例如)由于瞬时的红外光暴露的缘故而未激活的传感器芯片由位于其周围的不同传感器芯片加热，这结果是此传感器芯片的不需要的激活。此效应被称为热串扰，且希望在红外光检测器中尽可能地抑制热串扰，使得红外光检测器具有高分辨率。

已知将若干个传感器芯片之间的距离选择为尽可能大来减少热串扰的消极影响。从而实现了在给定在载体膜中提供的温度梯度的情况下由布置在邻近的若干传感器芯片对一传感器芯片的加热可保持在可容忍的范围内。然而，此措施的缺点在于红外光检测器的面积延伸由于传感器芯片之间的较大距离的缘故而过大。

发明内容

本发明的目的是实现一种具有高分辨率和高集成密度两者的红外光检测器。

根据本发明的红外光检测器具有载体膜以及在载体膜上彼此附接的至少两个传感器芯片，所述载体膜具有在传感器芯片之间彼此平行而布设的至少两个孔的轨迹(即，孔轨迹)，所述孔轨迹分别具有接连地定位的多个孔；其中一个孔轨迹的孔相对于邻近的另一孔轨迹的孔偏移，即，与邻近的其它孔轨迹的孔交错；其中孔轨迹阻碍在载体膜中从一个传感器芯片到另一传感器芯片的热传导。

从一个传感器芯片到另一传感器芯片的热传导发生于载体膜的材料中。由于载体膜的材料在孔轨迹的孔处被移除，所以经由所述孔来抑制热传导。因此仅载体膜的位于孔之间的材料剩余下来，以用于从一个传感器芯片到另一传感器芯片的热传递。邻近的孔轨迹的孔是偏移的，借此从一个传感器芯片到另一传感器芯片通过载体膜的材料的距离在孔轨迹的区域中蜿蜒地漂移，且因此被设计成比两个传感器芯片之间的直线连接更长。由于此原因，从一个传感器芯片到另一传感器芯片的热传导路径延伸通过载体膜的材料。因此由具有较高温度的传感器芯片输入到具有较低温度的一个传感器芯片中的热较小。因此由于热交换的缘故的传感器芯片的串扰减少。因此红外光检测器的空间分辨率较高，其中载体膜的传感器芯片填充密度较高。

载体膜的具备孔轨迹的区域使两个邻近的传感器芯片热绝缘，因为较小量的热从一个传感器芯片传递到另一传感器芯片。由于此原因，可通过辐射热快速地对传感器芯片加热，借此在辐射热入射到传感器芯片上时传感器芯片的电信号以有利的方式急剧增加。根据本发明的红外光检测器因此具有较短的响应时间。

由于载体膜中有孔轨迹的孔，因此载体膜经设计以便穿孔，其中载体膜的强度减弱。然而，载体膜的强度由于孔的偏移布置的缘故而足够高。借此在红外光检测器的制造中废品率较低。

根据本发明，还有一种情况是，提供至少一个热导体条带，其布设在载体膜的面向传感器芯片中的一者的一侧上的传感器芯片之间，所述热导体条带与载体膜相比热传导率较高，且经由载体膜以热传导方式与传感器芯片连接，使得可用热导体条带从传感器芯片耗散热，借此传感器芯片的响应时间较低。

归因于孔轨迹的绝缘效应，在结束热辐射时，传感器芯片仅可通过经由载体膜的热排放而缓慢冷却。结果是，在传感器芯片上没有热辐射时电信号的下降是平坦的。热导体条带的提供实现了补救，用所述热导体条带可从传感器芯片快速带走热，使得归因于借助于热导体条带的热交换，传感器芯片在没有热辐射时通过经由热导体条带的热交换而迅速冷却。因此在传感器芯片处没有热辐射时电信号的下降是急剧的。因此即使红外光检测器可能具有高的传感器芯片填充密度，红外光检测器的响应时间也较低。