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感知“利”器|非制冷热电堆红外探测器

工欲善其事,必先利其器。在全球化的今天,专利已不仅仅是创新的一种保护手段,它已成为商业战场中的利器。麦姆斯咨询倾情打造MEMS、传感器以及物联网领域的专利运营平台,整合全产业链知识产权资源,积极推动知识产权保护与有效利用。

据麦姆斯咨询报告介绍,随着红外探测技术在军事和民用领域的地位日益提高,红外探测器的应用范围也在不断增加。按工作机理分,红外探测器可分为热型探测器与光子型探测器两大类。其中热探测器主要分为热电偶/热电堆(Thermocouple/Thermopile)、热敏电阻(Bolometers)以及热释电探测器(Pyroelectric)三种;光子探测器主要分为本征型(Intrinsic)、非本征型(Extrinsic)、自由载流子型(Freecarriers)以及量子阱型(Quantum wells)等几种。

红外成像仪分类(红色框图中为非制冷型)

受益于新应用拓展和价格下降,非制冷红外热像仪市场不断扩大

2021年非制冷红外成像仪细分应用市场预测

目前,红外业务主要由商业市场驱动,并将继续扩大市场规模。市场研究机构Yole在其《非制冷红外成像技术与市场趋势-2016版》javascript:void(0)报告中预测,未来五年,商业市场非制冷红外成像器件出货量的复合年增长率为16.8%,到2021年将占整个红外市场规模的92%份额。商业市场主要有三大应用领域:热像仪(预计2021年出货量将达52.1万台)、汽车(预计2021年出货量将达28.4万台)、监控(预计2021年出货量将达24.8万台)。

【推荐发明专利】

《一种非致冷热电堆红外探测器及制作方法》

【技术背景】

目前,非致冷热电堆红外探测器的主流技术方案是采用微细加工技术在硅衬底上制作热电堆结构;再利用圆片级真空键合对热电堆红外探测器进行封装,以减小器件的热对流提高探测器的响应;然后通过划片将探测器分离;最后通过红外测试平台对单个探测器分别进行红外性能测试。

传统的热电堆红外探测器的不足之处在于:热电堆探红外测器圆片级真空封装后无法测定探测器封装的真空度,也就无法对圆片级真空键合封装这一关键工艺步骤进行监测;需要在封装完成后利用红外辐射源等光学设备搭建红外测试平台对探测器的红外性能进行逐一测试,以筛选出合格的器件,器件测试效率低,器件的成本也无法降低。

【发明内容】

本发明提出了一种非致冷热电堆红外探测器及制作方法,目的在于降低器件测试成本,提高生产效率。本发明提出的热电堆红外探测器的结构如图1?1所示,探测器的截面图如图1?2所示,整个探测器包括(硅)基体,热电堆,悬浮支撑薄膜,红外吸收区,腐蚀开口、微型加热器,滤光片,焊料等部分。

本发明提出的红外探测器基于MEMS技术和CMOS技术进行加工。由于采用了新的器件结构将热电堆探测器和微型加热器集成在同一个芯片上,实现了热电堆红外探测器的热传导测量和器件红外性能圆片级自检测功能。

本发明特征在于在非致冷热电堆红外探测器中的红外吸收区上制作了一个微型加热器。由于微型加热器的制作工艺与热电堆的制作工艺完全兼容,两者实现了同一芯片集成。利用微型加热器对封装后红外探测器的热传导进行测量,实现了对封装后器件的真空度的测量;利用微型加热器模拟热电堆红外探测器的工作状态,实现了探测器红外性能圆片级自检测功能。

本发明可用于批量生产,不仅可以对圆片级键合真空封装这一关键工艺步骤进行监测,还以在圆片级对探测器的红外性能进行测量,提高器件测试的效率,降低测试成本,可实现一种低成本、高性能的非致冷热电堆红外探测器。

【其它红外探测器相关专利】

《一种双光程多气体红外气体传感器》

《一种实现红外焦平面阵列探测器中硅读出电路测试的方法》

《一种具有高占空比的微机械热电堆红外探测器及制作方法》

《非制冷红外探测器的低温真空封装结构及制作方法》

《与互补金属氧化物半导体工艺兼容的微机械热电堆红外探测器及制作方法》

【红外探测器相关报告】

《红外探测器市场-2015版》

《非制冷红外成像技术与市场趋势-2016版》

《短波红外探测器市场-2016版》

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麦姆斯咨询 殷飞

电子邮箱:yinfei@memsconsulting.com

若需要更多可交易专利,敬请访问:www.mems.me/mems/patent/

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