本发明专利技术涉及用于检测热辐射的设备，其具有：衬底；保护外壳，其配合于所述衬底上且其具有导电材料，且具有背对所述衬底且含有孔隙的顶部；以及堆叠，其在所述保护外壳内部配合于所述衬底上，其具有至少一个具有至少一个用于将所述热辐射转为电信号的热检测器元件的检测器支撑件、至少一个具有至少一个用于读取所述电信号的读取电路的电路载体，以及至少一个用于覆盖所述检测器元件的盖，其中所述检测器支撑件布置在所述电路载体与所述盖之间，所述检测器支撑件和所述盖以一个在另一个上方的方式布置，使得所述检测器支撑件的所述检测器元件和所述盖在其间具有所述堆叠的至少一个第一堆叠空腔，所述堆叠空腔通过所述检测器支撑件和通过所述盖而界限，所述电路载体和所述检测器支撑件以一个在另一个上方的方式布置，使得所述检测器支撑件和所述电路载体在其间具有所述堆叠的至少一个第二堆叠空腔，所述第二堆叠空腔通过所述电路载体和通过所述检测器支撑件而界限，且所述第一堆叠空腔和／或所述第二堆叠空腔被抽空或可被抽空，且其中所述堆叠具有面向所述衬底的堆叠顶部，且借助于所述堆叠顶部，所述堆叠与所述孔隙啮合，使得所述堆叠顶部可从所述保护外壳的外部接入。所述设备可用于运动传感器、存在检测传感器和热图像相机中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用至少一个屏蔽的热检测器元件检测热辐射以将热辐射转换成电信 号的装置。除了所述装置之外，指定装置的使用。
技术介绍
图7中展示用于热辐射的检测的常规装置300。装置300拥有衬底310和借助于 铸造用料312附接到衬底310的传感器320。装置300还拥有保护外壳330，其布置于传感 器320上且借助于密封的接合连接333而附接到衬底310。保护外壳330经设定尺寸，使得 所述保护外壳330不直接接触传感器320，使得内空间335形成于传感器320与保护外壳 330之间。保护外壳330拥有经布置背对传感器320的顶部侧332。窗开口 334提供于顶 部侧332中，所述窗开口 334经布置在传感器320上方，使得来自保护外壳330外部的光可 撞击传感器320。玻璃窗331经密封地放置在开口 334内。保护外壳330由金属制成，使得传感器320与保护外壳330电磁屏蔽。玻璃窗331 也被气密地插入到窗开口 334中，且接合连接333经气密地形成，使得内空间335被抽空或 填充有惰性气体，或分别地填充有氢气。借此保护传感器320不受大气影响。然而，不利 地，归因于保护外壳330的大结构高度，装置300具有大的空间要求。玻璃窗331在窗开口 334中的插入和密封和在装置300的制造过程中的密封的接合连接333的形成都是复杂且 成本密集的。举例来说，用于热辐射的检测的装置描述于DE 100 04 216 Al中。将此装置命名 为热检测器(pyrodetector)。检测器元件为热电检测器元件。其拥有具有两个电极层和 热电层的层结构，其中热电敏材料布置在电极层之间。此材料为锆钛酸铅(PZT)。举例来 说，电极由吸收热辐射的钼或铬镍合金组成。热检测器元件与由硅(硅晶片)制成的检测 器衬底连接。用于检测器元件与检测器衬底彼此的电绝缘和热绝缘的绝缘层布置在所述检 测器元件与所述检测器衬底之间。绝缘层借此拥有在检测器元件的基底表面上延伸的抽空 的空腔、空腔的支撑层以及支撑层和空腔的盖。支撑层由多晶硅组成。盖由硼磷硅酸盐玻 璃(BPSG)制成。将读出电路集成到检测器衬底中以读出、处理和/或中继由检测器元件产 生的电信号。通过CMOS(互补金属氧化物半导体)技术来实现读出电路。从DE 195 25 071 Al已知与此相当的用于热辐射的检测的装置。热检测器元件 同样为如上所述的热电检测器元件。检测器元件布置在多层检测器衬底上。检测器元件通 过其电极层中的一者附接到检测器衬底的硅层。硅层位于检测器衬底的电绝缘膜上。举例 来说，膜由Si3N4/Si02/Si3N4三层组成。又将膜涂覆在检测器衬底的硅衬底上。硅衬底拥有 暴露窗(检测窗)，其具有基本上对应于热电检测器元件的基底表面的基底表面。暴露窗为 硅衬底的切口。借此将衬底的衬底材料(硅)向上去除到膜为止。热辐射通过暴露窗到达 检测器元件，且其导致可评估的电信号。为此，所述膜由用于热辐射的合适传输来表征。用 于电信号的读出电路集成到硅层中，从检测器元件侧向偏移。检测器衬底还充当读出电路的电路衬底。在已知装置中，可存在多个检测器元件(检测器元件阵列)。借此分别地读出检测 器元件中的每一者的电信号。为此，通常通过接合线来电接触检测器元件中的每一者的电 极层。然而，此需要对于检测器元件的布线的显著空间要求，其结果为有限的、相对低检测 器元件密度(检测器衬底的每个表面段的检测器元件的数目)。
技术实现思路
本专利技术的目标为指定一种用于热辐射的检测的装置，与现有技术相比，其展现较 低的空间要求，且可简单地且节省成本地制造。为了达成目标，指定一种用于热辐射的检测的装置，所述装置拥有衬底；保护外 壳，其附接到衬底且拥有导电材料，所述保护外壳具有背对衬底的顶部侧，其中顶部侧提供 有开口 ；以及在保护外壳内安装在衬底上的堆叠；所述堆叠具有至少一个具有至少一个将 热辐射转换成电信号的热检测器元件的检测器衬底、至少一个具有至少一个读出电信号的 读出电路的电路衬底，以及至少一个覆盖检测器元件的盖；其中检测器衬底布置在电路衬 底与盖之间；所述检测器衬底和所述盖以一个在另一个上方的方式布置，使得在检测器衬 底的检测器元件与盖之间存在堆叠的通过检测器衬底和通过盖界定的至少一个第一堆叠 空腔；电路衬底和检测器衬底经布置，使得在检测器衬底与电路衬底之间存在堆叠的通过 电路衬底和通过检测器衬底界定的至少一个第二堆叠空腔；且第一堆叠空腔和/或第二堆 叠空腔被抽空或可被抽空；且其中堆叠拥有背对衬底的堆叠顶部侧，借此堆叠的堆叠顶部 侧与开口啮合，使得堆叠顶部侧可从保护外壳的外部接入。根据本专利技术，装置用于移动传感 器、存在检测传感器和热成像相机中。将堆叠实现为由检测器衬底、电路衬底和盖制成的紧凑、节省空间的“夹层”结构。 所述盖保护检测器元件免受破坏性的环境影响。举例来说，环境影响为灰尘、湿度或将侵蚀 检测器元件的组件或不利影响检测器元件的功能性的蚀刻化学品。保护外壳由导电材料生产，使得堆叠通过保护外壳而电磁性地外部屏蔽。由于堆 叠对归因于其夹层结构的有害环境影响敏感，因此保护外壳不需要被设置，使得其保护堆 叠免受(例如)灰尘、湿气或蚀刻化学品影响。根据本专利技术的保护外壳因此仅在顶部侧中 提供有开口，堆叠与所述开口啮合。堆叠可仅浸在开口中(且因此仅部分地穿透开口)，可 完全被插入到开口中(且借此与保护外壳的顶部侧的外部齐平地端接)，或可穿过开口，且 借此在保护外壳的顶部侧的外部上向外突出。保护外壳的结构高度借此基本上等于堆叠的结构高度，使得装置的结构高度有利 地较低。堆叠也不需要由保护外壳密封，藉此保护外壳在其执行中可为简单的。在保护外 壳中，因此仅提供开口，通过开口，可从保护外壳外部接入堆叠，且在衬底上的保护外壳的 附接不需要满足可能的不渗透性要求。可将评估电路直接集成到电路衬底中，例如通过CMOS技术。还可设想电路衬底仅 提供检测器元件的一个布线。通过布线，检测器元件与布置在电路衬底中的内部ASIC (专 用集成电路)或与外部ASIC连接。可接合外部ASIC。借助于“倒装芯片”技术(见下)， 有利地接触外部ASIC。堆叠空腔确保主要地从电路衬底和盖热去耦检测器元件。待检测的热辐射拥有超过1 μ m的波长。波长有利地选自5 μ m到15 μ m的范围。举例来说，热检测器元件是基于塞贝克效应(Seebeck effect) 0热检测器元件有利地为热 电检测器元件。如上所述，热电检测器元件由具有热电敏材料的热电层以及安装于两侧上 的电极层组成。举例来说，热电敏材料为陶瓷，例如，铌酸锂(LiNbO3)或锆钛酸铅。例如聚 偏氟乙烯(PVDF)的铁电聚合物也是可能的。将钼或钼合金考虑为电极层的电极材料。铬 镍电极或由导电氧化物制成的电极也是可能的。举例来说，检测器元件拥有具有25μπι到 200 μ m的边缘长度的矩形占用面积。独立于用以检测热辐射的效应，通过触发相应效应的检测器元件的各别热敏材料 进行的热辐射的吸收是必要的。吸收结果是直接通过热敏材料。然而，热辐射通过电极或 (分别地)检测器元件的电极层来吸收也是可能的。热辐射通过紧接在检测器元件附近的 吸收主体来吸收且借此所吸收的热量经由对流或热传导而发射到热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于热辐射的检测的装置（１），其拥有：衬底（２１０）；保护外壳（２２０），其附接到所述衬底（２１０）且拥有导电材料，所述保护外壳（２２０）具有背对所述衬底（２１０）的顶部侧（２２３），其中顶部侧（２２３）提供有开口（２２１）；以及在所述保护外壳（２２０）内安装于所述衬底（２１０）上的堆叠（１０）；所述堆叠（１０）具有至少一个具有至少一个将所述热辐射转换成电信号的热检测器元件（１１１）的检测器衬底（１１）、至少一个具有至少一个读出所述电信号的读出电路（１２１、１２２）的电路衬底（１２），以及至少一个覆盖所述检测器元件（１１１）的盖（１３）；其中所述检测器衬底（１１）布置在所述电路衬底（１２）与所述盖（１３）之间；所述检测器衬底（１１）和所述盖（１３）以一个在另一个上方的方式布置，使得在所述检测器衬底（１１）的所述检测器元件（１１１）与所述盖（１３）之间存在所述堆叠（１０）的通过所述检测器衬底（１１）和所述盖（１３）界定的至少一个第一堆叠空腔（１４）；所述电路衬底（１２）和所述检测器衬底（１１）经布置，使得在所述检测器衬底（１１）与所述电路衬底（１２）之间存在所述堆叠（１０）的通过所述电路衬底（１２）和通过所述检测器衬底（１１）界定的至少一个第二堆叠空腔（１５）；且所述第一堆叠空腔（１４）和／或所述第二堆叠空腔（１５）被抽空或可被抽空；且其中所述堆叠（１０）拥有背对所述衬底（２１０）的堆叠顶部侧（２２５），借此所述堆叠的所述堆叠顶部侧（２２５）与所述开口（２２１）啮合，使得所述堆叠顶部侧（２２５）可从所述保护外壳（２２０）的外部接入。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰佛瑞怀特，
申请(专利权)人：派洛斯有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]
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