本實(shí)用新型涉及輻射熱計(jì)，尤其涉及一種微橋結(jié)構(gòu)以及微測輻射熱計(jì)。

背景技術(shù)：

微測輻射熱計(jì)通常是電阻性光敏元，當(dāng)紅外輻射入射到光敏元后，光敏材料的溫度升高，引起光敏材料電阻發(fā)生變化從而使得外部處理電路能夠探測到相應(yīng)電阻變化引起的微弱電流變化，從而達(dá)到紅外探測的目的。而采用非致冷探測器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的紅外成像系統(tǒng)則具有更小的尺寸、更低功耗和更長的持續(xù)時(shí)間。其主要是通過紅外輻射使得熱絕緣和懸浮橋敏感傳感材料的溫度變化增加，且由于敏感材料本身的電阻溫度系數(shù)即電阻隨溫度的相對變化量，進(jìn)而導(dǎo)致敏感材料的電阻發(fā)生變化。這種結(jié)構(gòu)的探測器的靈敏度取決于微橋結(jié)構(gòu)的熱隔離效果、讀出電路以熱敏材料的性能，而目前探測器的微測輻射熱計(jì)的微橋結(jié)構(gòu)采用單層結(jié)構(gòu)形式，其熱響應(yīng)時(shí)間長，影響使用性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種微橋結(jié)構(gòu)，旨在用于解決現(xiàn)有的探測器采用單層結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)時(shí)間較長的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種微橋結(jié)構(gòu)，包括襯底以及位于所述襯底上的橋腿層，所述橋腿層通過兩根第一錨柱支撐于所述襯底上，還包括位于所述橋腿層正上方的橋面吸熱層，所述橋面吸熱層通過至少一根第二錨柱支撐于所述橋腿層上，所述橋面吸熱層上開設(shè)有貫穿所述橋面吸熱層的若干衍射窗口，各所述衍射窗口的尺寸小于光波的波長。

進(jìn)一步地，每一所述第二錨柱沿其長度方向?yàn)橹锌战Y(jié)構(gòu)，且各所述第二錨柱均貫穿所述橋面吸熱層。

進(jìn)一步地，每一所述第二錨柱的周圍均環(huán)設(shè)有若干所述衍射窗口。

進(jìn)一步地，每一所述衍射窗口的口徑為1um-1.5um，且相鄰兩個所述衍射窗口之間的距離為0.5um-1um。

進(jìn)一步地，所述第二錨柱為兩根，兩根所述第二錨柱對角支撐所述橋面吸熱層；或者所述第二錨柱為四根，各所述第二錨柱圍合形成方形支撐所述橋面吸熱層。

進(jìn)一步地，所述襯底與所述橋腿層之間形成諧振腔，所述諧振腔內(nèi)設(shè)置有位于所述襯底上的反射層，所述反射層正對所述橋腿層的下表面。

進(jìn)一步地，所述諧振腔的高度為1um-2.5um之間。

進(jìn)一步地，所述橋腿層包括分別與兩根所述第一錨柱連接的兩個橋腿以及位于兩個所述橋腿之間且與兩者均連接的熱敏感材料層，兩個所述橋腿均為多次折疊形成，所述第二錨柱支撐于所述熱敏感材料層上。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種微測輻射熱計(jì)，包括控制芯片，還包括上述微橋結(jié)構(gòu)，所述襯底貼合于所述控制芯片上。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型的微橋結(jié)構(gòu)中，在橋腿層上還設(shè)置有橋面吸熱層，且采用第二錨柱支撐，對此微橋結(jié)構(gòu)形成雙層的結(jié)構(gòu)形式，橋面吸熱層能夠高效吸收紅外輻射，吸收的熱量經(jīng)第二錨柱傳遞至橋腿層，再經(jīng)橋腿層傳遞至襯底上，紅外吸收率非常高，另外在橋面吸熱層上還開設(shè)有若干的衍射窗口，衍射窗口的尺寸小于光波的波長，在橋面吸收層吸收紅外輻射時(shí)，紅外輻射在各衍射窗口處可以起到衍射效果，不但可以增強(qiáng)紅外吸收率，而且能夠縮短微橋結(jié)構(gòu)對應(yīng)探測器的熱響應(yīng)時(shí)間。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微橋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的微橋結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖3為圖1的微橋結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖4為圖1的微橋結(jié)構(gòu)的橋面吸熱層的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

參見圖1-圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種微橋結(jié)構(gòu)，用于吸收紅外輻射，包括襯底1以及橋腿層2，襯底1為底層結(jié)構(gòu)，橋腿層2通過兩根第一錨柱3支撐于襯底1上，襯底1、橋腿層2以及第一錨柱3均為電氣元件，第一錨柱3不但可以起到支撐橋腿層2的作用，而且還電性導(dǎo)通橋腿層2與襯底1，橋腿層2相當(dāng)于電阻元件，兩根第一錨柱3分別對應(yīng)電阻元件的兩個端部，微橋結(jié)構(gòu)還包括有橋面吸熱層4，該橋面吸熱層4位于橋腿層2的正上方，且其通過至少一根第二錨柱5支撐于橋腿層2上，橋面吸熱層4為微橋結(jié)構(gòu)主要的吸收紅外輻射元件，且將吸收的熱量通過第二錨柱5傳遞至橋腿層2，在橋面吸熱層4上開設(shè)有若干衍射窗口41，各衍射窗口41均館處橋面吸熱層4且其尺寸要小于紅外線光波的波長。本實(shí)施例中，在傳統(tǒng)橋腿層2的基礎(chǔ)上增設(shè)有橋面吸熱層4，使得微橋結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，可以有效增大微橋結(jié)構(gòu)的吸熱面積，進(jìn)而可以提高微橋結(jié)構(gòu)的紅外吸收率，而在另一方面，橋面吸熱層4上開設(shè)有若干衍射窗口41，且每一衍射窗口41的尺寸小于紅外光波的波長，其可以使得每一衍射窗口41處可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，衍射窗口41不但不會降低橋面吸熱層4的紅外吸收率，而且使得紅外輻射產(chǎn)生的熱量在經(jīng)過衍射窗口41時(shí)向該衍射窗口41的四周傳遞，可以加速熱量向第二錨柱5匯集傳遞，進(jìn)而可以大大減小微橋結(jié)構(gòu)對應(yīng)探測器的熱響應(yīng)時(shí)間。

參見圖1以及圖4，優(yōu)化上述實(shí)施例，每一第二錨柱5沿其長度方向?yàn)橹锌战Y(jié)構(gòu)，且各第二錨柱5均貫穿橋面吸熱層4。本實(shí)施例中，橋面吸熱層4對應(yīng)每一第二錨柱5處均具有開孔42，第二錨柱5伸入對應(yīng)的開孔42內(nèi)，第二錨柱5的中空結(jié)構(gòu)與橋面吸熱層4的上表面連通，對此紅外輻射可以直接穿過第二錨柱5至橋腿層2上，其可以加強(qiáng)微橋結(jié)構(gòu)的紅外吸收率，在另外一方面，由于第二錨柱5采用中空結(jié)構(gòu)，熱傳導(dǎo)的體積較小，進(jìn)而可以減小對應(yīng)傳感器的熱響應(yīng)時(shí)間。對于第二錨柱5與衍射窗口41的位置關(guān)系，通常是在每一第二錨柱5對應(yīng)的開孔42的周圍還設(shè)有若干衍射窗口41，即每一第二錨柱5應(yīng)位于多個衍射窗口41之間，對此當(dāng)每一衍射窗口41在發(fā)生衍射時(shí)，紅外輻射向該衍射窗口41的四周繞行，進(jìn)而可以使得多個衍射窗口41的紅外輻射均可匯聚至對應(yīng)的第二錨柱5處，加速熱傳遞效果，可以進(jìn)一步降低對應(yīng)探測器的熱響應(yīng)時(shí)間。

參見圖3以及圖4，進(jìn)一步地，每一衍射窗口41的口徑為1um-1.5um，而相鄰兩個衍射窗口41之間的距離為0.5um-1um。本實(shí)施例中，吸收的紅外線波長一般為8-14um，將衍射窗口41的口徑設(shè)計(jì)為1um-1.5um，使得衍射窗口41相對于紅外線波長非常小，紅外線在靠近衍射窗口41時(shí)則可以產(chǎn)生衍射效應(yīng)，紅外輻射不會透過各衍射窗口41，從而既產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，縮短熱響應(yīng)時(shí)間，且可以保證橋面吸熱層4的紅外吸收率。對于相鄰兩個衍射窗口41之間的距離，設(shè)定于0.5um-1um之間，可以使得各衍射窗口41在橋面吸熱層4形成較好的分布，熱響應(yīng)時(shí)間縮小到最大化，否則間距過小，使得各衍射窗口41難以形成有效的衍射現(xiàn)象，而間距過大則限制了衍射窗口41的分布個數(shù)，難以起到有效的作用。

參見圖3，進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)诙^柱5為一根時(shí)，則將第二錨柱5設(shè)置于橋面吸熱層4的中間位置，以保證支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而當(dāng)?shù)诙^柱5為兩根時(shí)，則兩根第二錨柱5沿橋面吸熱層4的對角設(shè)置，通過對角支撐橋面吸熱層4，而在優(yōu)化方案中，第二錨柱5應(yīng)為四根，各第二錨柱5圍合形成方形支撐橋面吸熱層4，不但能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)還能夠使得每一第二錨柱5與多個衍射窗口41對應(yīng)，降低探測器的熱響應(yīng)時(shí)間。

參見圖1，進(jìn)一步地，襯底1與橋腿層2之間形成有諧振腔6，該諧振腔6內(nèi)設(shè)置有反射層61，反射層61位于襯底1上且正對橋腿層2的下表面。本實(shí)用新型中，橋面吸熱層4通過第二錨柱5將熱量傳遞至橋腿層2上，而橋腿層2則通過第一錨柱3將熱量傳遞至襯底1上，而本實(shí)施例中在諧振腔6內(nèi)設(shè)置有反射層61，其能夠反射橋腿層2下表面的熱量，進(jìn)而加速橋腿層2下表面的熱量向第一錨柱3傳遞，可以起到優(yōu)化探測器的熱響應(yīng)時(shí)間，通常諧振腔6的高度在1um-2.5um之間，其可以保證橋腿層2對反射層61反射熱量的吸收率。而橋腿層2與橋面吸熱層4之間的距離，可以根據(jù)微橋結(jié)構(gòu)應(yīng)用場合的不同進(jìn)行有效選擇，當(dāng)所需的熱響應(yīng)時(shí)間短時(shí)，則可控制該距離尺寸較小，反之可以選擇較大的距離尺寸。

參見圖1以及圖2，細(xì)化橋腿層2的結(jié)構(gòu)，橋腿層2包括有兩個橋腿21以及一個熱敏感材料層22，兩個橋腿21與兩根第一錨柱3一一對應(yīng)，均采用水平彎折的結(jié)構(gòu)形式，其一端與對應(yīng)的第一錨柱3連接，另一端則均連接至熱敏感材料層22，熱敏感材料層22對應(yīng)橋腿層2的中間位置，且與橋面吸熱層4以及反射層61均正對，第二錨柱5均安設(shè)于熱敏感材料層22上，橋面吸熱層4吸收的熱量經(jīng)第二錨柱5傳遞至熱敏感材料層22上，熱敏感材料層22溫度升高，進(jìn)而可以引起橋腿層2的電阻變化，達(dá)到紅外探測的目的。熱敏感材料層22采用氧化釩，非晶硅，多晶硅鍺(聚硅鍺)，釔鋇銅氧化物以及金屬薄膜等制備。

再次參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種微測輻射熱計(jì)，包括控制芯片(圖中未示出)以及上述的微橋結(jié)構(gòu)，將微橋結(jié)構(gòu)的襯底1貼合于控制芯片上。本實(shí)用新型實(shí)施例中，將上述的微橋結(jié)構(gòu)應(yīng)用于微測輻射熱計(jì)上，襯底1與控制芯片之間還應(yīng)電連接，進(jìn)而使得微測輻射熱計(jì)具有紅外探測功能，另外由于采用這種結(jié)構(gòu)的微橋結(jié)構(gòu)，不但微測輻射熱計(jì)的紅外吸收率高，而且熱響應(yīng)時(shí)間非常短，有效保證微測輻射熱計(jì)的性能。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。