发射器结构和制造方法技术

本发明专利技术涉及一种发射器结构，包括具有薄膜装置的基板。薄膜装置至少包括在不同基板平面中的第一薄膜，第一加热路径和第二加热路径。第一加热路径和第二加热路径相对于彼此定位，使得第一加热路径和第二加热路径在一共同平面上的投影至少部分地彼此并置在该共同平面中。

Launcher structure and manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
发射器结构和制造方法
实施方案涉及一种具有薄膜装置的发射器结构，该薄膜装置具有至少两个薄膜，并涉及一种相应的制造方法。另外的实施例涉及一种非色散红外传感器系统和具有相应发射器结构的光声光谱系统。
技术介绍
环境参数，例如像杂声，噪声，温度或气体等的检测在移动设备，家庭自动化系统或汽车行业的传感器中变得越来越重要。特别地，气体传感器在此扮演着越来越重要的角色，从而例如检测由于空气污染或设备故障引起的有害气体浓度。根据一般的发展趋势，这种气体探测器应该成本低廉地制造，并且应该在长期可用性和高精度方面表现出色。NDIR传感器系统(非色散红外传感器系统)形成用于气体检测的光谱设备。该光谱设备通常包括红外辐射源、具有待分析气体的辐照管(比色皿)和红外检测器(以及可能的波长滤波器)。通过吸收红外光谱中的特定波长来电光学测量待检测气体的浓度。对测量质量影响最大的组件之一是红外辐射源。例如，红外激光器，红外LED或甚至热MEMS红外源可用于此目的。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种发射器结构，其具有带有薄膜装置的基板。薄膜装置包括至少一个第一薄膜、第一加热路径和第二加热路径。两个加热路径在布置(彼此)不同的基板平面中，其中第一和第二加热路径相对于彼此定位(例如当从一个薄膜出发时，定位在一个薄膜上，或者当从几个膜出发时，定位在相应的薄膜上)，使得第一加热路径在共同平面中的(垂直于基板的)投影和第二加热路径在共同平面中的(平行)投影至少部分相邻地投影到该共同平面上。换句话说，这意味着也就是说两个加热路径没有或基本上不重叠地定位。这具有优点，即发射器结构形成在温度源的意义上的加热结构，其中，经由发射表面(例如最上面的薄膜)产生(尽可能)均匀的温度辐射分布(例如，用于发射红外辐射)。为了实现两个加热路径在不同基板平面中的布置，存在两种变型。根据一个实施例，薄膜装置包括第一薄膜，第一薄膜具有在第一薄膜的第一主表面上(例如，在顶侧上)的第一加热路径和在与第一主表面相对地形成的第二主表面上(也就是说例如底侧)的第二加热路径。如果薄膜足够厚则是有利的，从而形成两个加热路径的间隔。根据第二实施例，薄膜装置可包括第一和第二薄膜，第一和第二薄膜分别容纳两个加热路径中的一个。在此，容纳意味着将加热结构(加热路径)安装于顶部或底部或者直接集成到该薄膜中(在嵌入的意义上集成)。根据实施例，发射器结构可以在用于气体检测的NDIR(非色散红外传感器)系统中或光声光谱系统中作为红外源使用。因此，该实施例提供了一种具有红外传感器元件和相应的发射器结构的非色散红外传感器系统，以及一种具有红外传感器和发射器结构的光声光谱系统。由于均匀的温度曲线，实现了红外辐射的非常精确控制的和均匀的辐射，从而使得借助于上述发射器结构制成的测量系统提供了非常精确的结果。由于这种MEMS发射器结构也能廉价地生产，所以所描述的系统结合了成本低廉的生产和非常好的计量特性的优点。实施例不限于具有两个薄膜和两个加热路径的发射器结构，因此根据另外的实施例，发射器结构具有上述布置和薄膜装置中的第三薄膜。第三薄膜还具有第三加热路径。第三加热路径布置成使得第三加热路径在共同平面中上的投影位于第二加热路径的投影旁边和/或第一加热路径的投影旁边。通过具有加热元件的第三或每个另外的薄膜，可以对均匀的辐射特性进一步优化。此外，在这一点上应该注意，加热路径通常并联连接，使得加热元件的整体布置允许低电阻运行，因此在功耗方面是有利的。根据实施例，第一加热路径的投影能够至少在沿着第一和第二加热路径的区域中与第二加热路径的投影彼此间隔开。另外，第一加热路径的投影和第二加热路径的投影也可以至少在沿第一和第二加热路径的区域中相邻并重叠。例如，如果从曲折蜿蜒的加热路径出发，则曲折蜿蜒结构在投影中总是彼此平行，从而不会出现重叠。然而，如果从环形结构出发，那么至少通过内环的连接区域产生两个加热路径的投影表面的重叠。根据实施例，取决于期望的应用，第一和/或第二加热路径具有曲折蜿蜒形状和环形形状或平面形状。根据另外的实施例，每个加热路径由在薄膜上施加的金属化，掺杂或另一电阻元件形成。如上所述，根据实施例，通过薄膜，特别是第一薄膜形成发射区域，其发射红外辐射。如果观察该发射范围，则根据实施例，上述布置使得第一加热路径的投影面积与第二加热路径的投影面积一起形成比每个投影面积本身更大的投影面积成为可能。例如，投影区域可以是仅一个投影面积的1.3或1.5或甚至2.0倍。优选地，共同的投影面积精确地形成两个加热路径的投影面积的总和。根据另外的实施方案，薄膜装置可包括设计用于辐射的另外的薄膜。该另外的薄膜设计成将由第一和/或第二加热路径引起的热能分布在另外的薄膜的侧向面上和/或相应地发射红外辐射。这提供了进一步优化发射特性的优点。根据实施例，基板包括开口，例如通过Bosch工艺制成的开口，或沟槽(深沟槽)，其中布置有薄膜。在沟槽的情况下，薄膜与沟槽一起形成空腔。开口或空腔具有这样的优点，即这些区域不用作散热器并因此可以改善响应时间和整体加热能力。根据实施方案，薄膜彼此间隔开，使得在薄膜之间形成间隙。根据另外的实施例，该间隙能够例如以气体或液体填充。该填充物的目的或优点是，薄膜热耦合在一起，以在第一薄膜(最上部或最下部的薄膜)上产生所需的温度曲线或温度模式。根据实施例，为了允许被封闭的气体在由于加热而膨胀时逸出，第一和/或第二薄膜可包括通风口。可替换地，通风口也可以设置在基板中。这些通风口的优点在于，由于温度膨胀和体积变化，封闭气体的加热并不导致对薄膜的机械加载。根据另一实施例，发射器结构具有集成ASIC，其被设计为控制第一和第二加热路径。在此，例如，ASIC可以感应出DC或AC激励，其中，例如，在高频范围(例如100兆赫兹)中的AC激励使得可以优化温度曲线。根据实施例，各个薄膜的加热元件也可以彼此分开地控制，以便改变温度曲线或通常改变温度。根据有利的变型，相邻薄膜的温度可以通过由加热路径构成的图案来确定，以便以更有针对性的方式执行控制。另一个实施方案提出一种制造发射器结构的方法，该方法具有在基底中形成薄膜装置的中心步骤，该中心步骤包括形成具有第一加热路径的第一薄膜和形成具有第二加热路径的第二薄膜，使得第一和第二薄膜彼此如此设置，即第一加热路径在共同平面上的投影和第二加热路径在共同平面上的投影至少部分地并置。根据另一实施例，该方法还可以扩展出引入沟槽或开口的先前步骤，其中，执行形成薄膜装置的步骤，使得第一和/或第二薄膜布置在开口或沟槽中。如上所述，该方法的优点在于，与通过MEMS技术生产的其他发射器结构相比，通过该方法能够以成本低廉的方式生产发射器结构，其提供了有利的测量特性。附图说明改进方案在从属权利要求中定义。将参考附图解释实施例。图中示出：图1示出了根据基本实施例的发射器结构的示意图；图2a示出了根据一个实施例的具有沟槽的基板中的发射器结构的示意性截面图；图2b示出了根据另一实施例的具有开口的基板中的发射器结构的示意性截面图；图3a-3c示出了薄膜的示意性局部视图，用于说明根据实施例的加热路径的布置；图4a和图4b示出了根据实施例的发射器结构的框中用于比较所得温度曲线的图表；图4c示出了根据实施例的用于比较所得温度分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，具有以下特征：具有带有薄膜装置的基板，所述薄膜装置至少包括第一薄膜(12，12'，12”，12”')、第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')和第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')，其中，所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')布置在不同的基板平面中并且相对彼此定位，使得所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')在一共同平面(GE)上的投影在所述共同平面(GE)中至少部分地彼此相邻。...

【技术特征摘要】
2018.02.08 DE 102018201997.51.一种发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，具有以下特征：具有带有薄膜装置的基板，所述薄膜装置至少包括第一薄膜(12，12'，12”，12”')、第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')和第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')，其中，所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')布置在不同的基板平面中并且相对彼此定位，使得所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')在一共同平面(GE)上的投影在所述共同平面(GE)中至少部分地彼此相邻。2.根据权利要求1所述的发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，其中，所述薄膜装置具有所述第一薄膜(12，12'，12”，12”')，其中所述第一薄膜具有在所述第一薄膜(12，12'，12”，12”')的第一主表面上的所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')和在所述第一薄膜(12，12'，12”，12”')的与所述第一主表面相对的第二主表面上的所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')。3.根据权利要求1所述的发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，其中，所述薄膜装置具有带有所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')的所述第一薄膜(12，12'，12”，12”')和带有所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')的第二薄膜(14，14'，14”，14”')，其中，所述第一薄膜(12，12'，12”，12”')和所述第二薄膜(14，14'，14”，14”')布置在不同的基板平面中，从而使得所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')被布置在不同的基板平面中。4.根据权利要求1至3中任一项所述的发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，其中，所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')的投影至少在沿着所述第一加热路径和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')的区域中与所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')的投影彼此间隔开。5.根据前述权要求中任一项所述的发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，其中，所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')的投影和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')的投影至少在沿着所述第一加热路径和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')的区域中彼此并置或重叠。6.根据前述权利要求中任一项所述的发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，其中，所述第一薄膜(12，12'，12”，12”')形成发射区域，所述发射区域被设计为发射红外辐射。7.根据前述权利要求中任一项所述的发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，其中，所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')的投影面积与所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')的投影面积一同形成比所述第一加热路径或所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')单独的投影面积更大的投影面积。8.根据权利要求7的发射器结构(10，10'，10”，10”'，10””，10””'，10”””，10”””')，其中，所述第一加热路径和所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b”，14b”'，14b””，14b””'，14b”””，14b”””')一同在所述共同平面上(GE)上的投影面积是所述第一加热路径(12a，12a'，12a”，12a”'，12a””，12a””'，12a”””，12a”””'，12b'，12b”，12b”'，12b””，12b””'，12b”””，12b”””')的投影面积或所述第二加热路径(14a，14a'，14a”，14a”'，14a””，14a””'，14a”””，14a”””'，14b'，14b...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·图姆波德，S·安辛格尔，C·格拉策，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE