微加热板装置和具有微加热板装置的传感器的制造方法_2

文档序号:9793846阅读:来源:国知局
射体元件18就可以将热辐射的一部 分反射回到膜片12中并且因此不丢失。因此,所述至少一个反射体元件18实现微加热板装 置的功率吸收的降低。因此可以限制微加热板装置的能耗。此外,可以借助于所述至少一个 反射体元件18反作用于微加热板装置的外部环境的不期望的发热。因此,甚至热灵敏元件 可以更靠近微加热板装置地布置,而这无需微加热板装置相对于其外部环境的(更耗费的) 热隔离。通过图la和lb的微加热板装置到其外部环境的减小的热输出也确保对于布置在附 近的热灵敏元件较小的负荷,这改善其稳健性并且提高其寿命。微加热板装置的具有至少 一个反射体元件18的有利配备也能够实现:微加热板装置连同其他电子部件成本有利地集 成到相对小的设备如例如移动设备中。
[0026] 所述至少一个反射体元件18可以至少部分地由金属形成。对于所述至少一个反射 体元件18可以使用例如银和/或金。所述至少一个反射体元件18可以单层或多层地构造。 [0027]在图la和lb的实施方式中,所述至少一个反射体元件18悬挂在膜片12的内侧12a 上。所述至少一个反射体元件18可以因此称为反射体屏(Reflektorschirm)和/或吸收体屏 (Absorberschirm)。所述至少一个反射体元件18可以逐点地与膜片12连接。尤其可以构造 在所述至少一个反射体元件18与膜片12之间的中心连接。
[0028]在图la中示出的所述至少一个反射体元件18在膜片12的内侧12a上的悬挂例如可 以通过以下方式实现,即所述至少一个反射体元件18嵌入(优选介电)材料20中,所述材料 具有接触膜片12的内侧12a的至少一个突起22。尤其可以将膜片12的至少一种材料用于嵌 入所述至少一个反射体元件18并且用于形成所述至少一个突起22。因此可以执行用于制造 所述至少一个反射体元件18的悬挂的可简单执行的刻蚀和沉积步骤。在图la和lb中示出的 微加热板装置因此可成本有利地制造。此外,甚至在微加热板装置的制造中在量产中还能 可靠地遵循设计预给定。
[0029]黑体辐射器的所发射的热辐射的强度最大值根据维恩位移定律按照等式(Gl 1) 得出:
[0031]其中,Vmax是频率,在所述频率下由所述至少一个加热管路16和/或所述膜片12发 射的热辐射具有强度最大值。T是温度,kB是波尔茨曼常数,h是普朗克作用量子。
[0032] 经常借助于所述至少一个加热管路16实现位于150°C与700°C之间的温度T。因此 在波长范围5μπι至12μπι中产生所发射的热辐射的强度最大值。所发射的热辐射的光谱通常 是相对宽带的。然而在此列举的说明和数值仅仅可解读为示例性的。
[0033] 优选地,所述至少一个反射体元件18与所述至少一个加热管路16或者与所述膜片 12的远离所述空穴14定向的外侧12b之间的光学间距a等于波长的四分之一,在所述波长下 由所述至一个加热管路16和/或所述膜片12发射的热辐射具有能量流最大值(强度最大 值)。这提高所述至少一个反射体元件18作为反射体屏和/或吸收体屏的效率。因此例如可 以将热能量有针对性地反射回到所述至少一个加热管路16或在膜片12的外侧12b上布置的 至少一种(待加热的)材料上。
[0034]光学间距a可以理解为按照等式(G1 2)的一个参量,其中:
[0035] (G1 2)a= Σ di*m,
[0036] 其中,cU是位于所述至少一个反射体元件18与所述至少一个加热管路16或膜片12 的外侧12b之间的层的层厚,而m是所述层的折射率。
[0037] 作为对于所述至少一个反射体元件18的补充或替代方案,微加热板装置也可以包 括在膜片12的外侧12b上布置的至少一个前反射体元件和/或在空穴14的远离膜片12定向 的背侧14b上构造的至少一个另外的反射体元件。关于所述至少一个前反射体元件或所述 至少一个另外的反射体元件的构造可能性参见以下所述实施方式。
[0038]如根据图lb可见的那样,膜片12具有等离激元结构24a和24b的模式。等离激元结 构24a和24b的模式也可以称为等离激元吸收体结构。电磁(热)辐射可以在等离激元结构 24a和24b中激励电子云一一所谓等离激元一一的集体振动。所激励的等离激元通过散射机 制导致膜片12的发热。因此,等离激元结构24a和24b的模式引起由膜片12发射的热辐射的 抑制并且改善由所述至少一个反射体元件18反射的热辐射在膜片12中的再吸收。
[0039] 等离激元结构24a和24b优选由金属形成。例如等离激元结构24a和24b可以是(金 属)棱镜,其尤其具有圆形、椭圆形和/或十字形基本面。在封闭的金属层中逆结构、如例如 错误棱镜(Fehlprismen)也可以构造为等离激元结构24a和24b。等离激元结构24a和24b尤 其可以可改写为网格结构。
[0040] 在在5μπι至12μπι的波长范围中所发射的热辐射的强度最大值的情况下由等离激元 结构24a和24b组成的模式是有利的,其中,在相邻等离激元结构24a和24b之间的间距位于 0.5μηι至ΙΟμπι之间。有利地,等离激元结构24a或24b的结构大小如例如等离激元结构24a或 24b的(最大)宽度或等离激元结构24a或24b的圆形基本面的半径rl或r2位于0· Ιμπι至5μηι之 间。然而在此列举的数值仅仅可解读为示例性的。
[0041] 例如膜片12可以具有由相同形状的等离激元结构24a和24b组成的模式。然而优选 地,膜片12具有由等离激元结构24a和24b组成的模式,所述模式至少包括具有第一结构大 小/第一半径rl的等离激元结构24a和具有第二结构大小/第二半径r2(不等于第一结构大 小/第一半径rl)的等离激元结构24b。通过这种方式可以提高由等离激元结构24a和24b组 成的模式的发射光谱或吸收谱的宽度。
[0042]可以通过简单的方式针对至少一个所期望的值调节等离激元结构24a和24b的至 少一个结构大小。因此可以抑制特别是在其共振波长之外膜片12的热发射。同样可以提供 在其共振波长附近所反射的热辐射的有效再吸收。
[0043] 在一个有利的扩展方案中,所述至少一个反射体元件18也可以具有等离激元结构 的模式。借助于等离激元结构可以改善所述至少一个反射体元件18的吸收性能。相应的以 等离激元结构构造的反射体元件18因此通过所发射的热辐射发热并且又通过经由突起22 的导热来将热能量输出至膜片12。所述至少一个反射体元件18可以因此满足能量中间存储 装置的功能。
[0044] 反射体元件18的等离激元结构也可以是金属结构,如尤其是(金属)棱镜(其具有 圆形、椭圆形和/或十字形基本面)、逆结构(例如错误棱镜)和/或(金属)网格结构。在所述 情况下在相邻的等离激元结构之间的间距也可以位于〇.5μπι至ΙΟμπι之间,而结构大小如例 如(最大)宽度或半径可以位于Ο.?μπι至5μπι之间。等离激元结构因此同样可针对热辐射的能 量发射最大值来调整。可选择地,由相同形状的等离激元结构组成的或由等离激元结构24a 和24b组成的模式可以具有至少两个不同的结构大小/半径地构造。
[0045] 图2示出微加热板装置的第二实施方式的示意图。
[0046] 在图2中示意示出的微加热板装
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