【技术实现步骤摘要】
一种红外热电堆传感器
[0001]本技术涉及微电子机械系统
，尤其涉及一种红外热电堆传感器。
技术介绍
[0002]近些年来，MEMS红外热电堆传感器以其灵敏度高、测温范围广以及体积小等优点得到快速普及，产品涉及消费电子、家居医疗、工业生产等众多领域。大量的需求既是机遇，亦对产品性能提出更高的要求，因此响应率高、体积小的热电堆传感器应运而生。
[0003]通常，热电堆传感装置主要由核心部件热电堆和吸收层构成，在热电堆结构不变的情况下，吸收层的面积大小直接与器件的响应率成正比。目前常用的红外热电堆传感器包括基底、吸收层和若干根热电偶，热电偶的热端和吸收层相连，冷端和基底相连，利用温差电效应(Seebeck效应)可以实现温度的检测。但是，现有的红外热电堆传感器的吸收层面积较小，传感器的响应率较低，当增大吸收层面积时，红外热电堆传感器的整体体积较大，不满足设计要求。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于提供一种红外热电堆传感器，以增大红外热电堆传感器的吸收层面积，提高红外热电堆传感器的响应率。
[0005]为了实现上述目的，本技术提供一种红外热电堆传感器，包括：
[0006]基底，基底包括外环体和内支撑体，内支撑体位于外环体内侧，且外环体和内支撑体之间形成有空腔；
[0007]支撑层，设置于基底上方，支撑层上设置有贯穿孔；
[0008]热电堆层，设置于支撑层上方，热电堆层包括多个串联设置的热电臂，热电臂具有冷端和热端，热电臂的冷端和热端之间存在弯折段；>[0009]吸收层，设置于热电堆层上方，吸收层与热电臂的热端相连，吸收层用于接收外部能量并将能量传递至热电臂的热端；
[0010]其中，热电堆层包括第一排布结构和第二排布结构，当采用第一排布结构时，热电臂的冷端穿过贯穿孔与内支撑体相连；当采用第二排布结构时，热电臂的冷端与基底相连。
[0011]采用上述技术方案的情况下，通过支撑层对热电堆层进行支撑，能够使热电堆层成型更加方便；热电臂的冷端与基底相连，热端与吸收层相连，使得吸收层接收的能量能够传递至热电臂的热端，并经过热电臂传递至热电臂的冷端；热电臂的冷端和热端之间存在弯折段时，可以在保证热电臂自身长度不变的条件下，通过弯折热电臂的方式减小热电臂整体占用的长度空间，提高热电堆的紧凑性，进而能够减小吸收层和基底之间的距离，使得在传感器整体尺寸不变或变化较小的条件下，能够增大吸收层的面积，提高传感器的响应率；或者在吸收层的面积不变或变化较小的条件下，能够减小传感器的整体尺寸，使得传感器能够进一步满足微结构的要求。
[0012]其次，基底包括外环体和内支撑体，支撑层上设置有贯穿孔，热电堆层包括第一排
布结构和第二排布结构，当采用第一排布结构时，热电臂的冷端穿过贯穿孔与内支撑体相连；当采用第二排布结构时，热电臂的冷端与基底相连。采用这种结构，当采用第一排布结构时，热电臂的冷端可以在位于基底的中心位置附近，热电臂的冷端可以通过与内支撑体相连实现与基底的温度相同或相近，此时，热电臂的热端可以位于远离基底的中部的一侧，以增加吸收层的面积，同时，热电臂的热端和冷端之间的结构可以位于与吸收层下方对应的空间内，充分利用吸收层下方的空间，使得热电臂的部分结构与吸收层空间上进行重叠，从而进一步利用装配空间，使得热电堆结构更加紧凑，进而进一步增大吸收层的面积和/或减小传感器的整体体积。当采用第二排布结构时，热电臂的冷端可以与外环体相连，热电臂的热端可以与吸收层相连。当热电堆层包括第一排布结构和第二排布结构时，热电臂的冷端和热端可以通过改变排布结构的方式实现调换，使得热电臂的冷端和热端的布设更加自由方便，在传感器成型时，工作人员或智能设备可以根据第一排布结构和第二排布结构所形成的吸收层的面积大小，选择吸收层面积较大的排布结构进行成型，以进一步增大吸收层的面积和/或减小传感器的整体体积。
[0013]在一些可能的实现方式中，热电臂具有相互弯折的第一段和第二段，第一段的第一端为热端，第一段的第二端与第二段的第一端相连，第二段的第二端为冷端；
[0014]第一段的热端和第二段的冷端均位于靠近基底中部的一侧，或者均位于远离基底中部的一侧。如此设置，优化弯折段的结构，使得热电堆结构紧凑，从而能够增大吸收层的面积和/或减小传感器的整体体积；同时热电堆结构简单，加工方便。
[0015]在一些可能的实现方式中，当第一段的热端和第二段的冷端均位于靠近基底中部的一侧时，第一段的第二端和第二段的第一端均位于远离基底中部的一侧，且热电堆层采用第一排布结构，第二段的第二端穿过贯穿孔与内支撑体相连。如此设置，优化弯折段的结构，使得热电堆结构紧凑，从而能够增大吸收层的面积和/或减小传感器的整体体积；同时热电堆结构简单，加工方便。
[0016]在一些可能的实现方式中，热电臂具有依次相连的第一段、第二段和第三段，第一段的第一端为热端，第一段的第二端与第二段的第一端相连，第二段的第二端与第三段的第一端相连，第三段的第二端为冷端；
[0017]第一段和第三段相互平行，且第一段的热端和第三段的冷端均沿靠近基底中部的一侧延伸，热电堆层采用第一排布结构，第三段的第二端穿过贯穿孔与内支撑体相连。如此设置，热电臂的热端和冷端的延伸方向相同，热电堆结构简单，加工方便。
[0018]在一些可能的实现方式中，热电臂具有依次相连的第一段、第二段、第三段、第四段和第五段，第一段的第一端为热端，第一段的第二端与第二段相连，第五段的第一端与第四段相连，第五段的第二端为冷端；
[0019]第一段、第三段和第五段相互平行，且第一段的热端与第五段的冷端延伸方向相反，热电堆层采用第一排布结构，第五段的第二端穿过贯穿孔与内支撑体相连。如此设置，热电臂的热端和冷端的延伸方向相反，热电堆中多个热电臂排布更加紧凑，从而进一步减小传感器的整体体积。
[0020]在一些可能的实现方式中，贯穿孔位于支撑层的中心位置，内支撑体的纵截面形状为上大下小的梯形，当热电堆层采用第一排布结构时，热电臂的冷端具有穿过贯穿孔与内支撑体的上表面相连的延伸段。如此设置，进一步优化支撑层、内支撑体和热电臂冷端的
结构，提高空腔的体积，使得热电臂能够与内支撑体相连。
[0021]在一些可能的实现方式中，热电堆层包括四组沿支撑层周向方向均匀分布的热电臂组，每组热电臂组均包括四个热电臂，且四个热电臂呈辐状分布。如此设置，优化热电堆中多个热电臂的排布方式，使得传感器检测更加精确。
[0022]在一些可能的实现方式中，吸收层和热电堆层之间设置有绝缘介质层，热电堆层内嵌于绝缘介质层内，绝缘介质层包括贯穿槽，热电臂的热端位于贯穿槽内，吸收层部分穿过贯穿槽与热电臂的热端相连；
[0023]绝缘介质层的材料为二氧化硅。如此设置，通过绝缘介质层将吸收层与热电堆层隔开，防止吸收层的热量对热电臂产生影响。
[0024]在一些可能的实现方式中，热电堆层还包括金属连接件，相邻两个热电臂之间通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种红外热电堆传感器，其特征在于，包括：基底，所述基底包括外环体和内支撑体，所述内支撑体位于所述外环体内侧，且所述外环体和所述内支撑体之间形成有空腔；支撑层，设置于所述基底上方，所述支撑层上设置有贯穿孔；热电堆层，设置于所述支撑层上方，所述热电堆层包括多个串联设置的热电臂，所述热电臂具有冷端和热端，所述热电臂的冷端和热端之间存在弯折段；吸收层，设置于所述热电堆层上方，所述吸收层与所述热电臂的热端相连，所述吸收层用于接收外部能量并将能量传递至所述热电臂的热端；其中，所述热电堆层包括第一排布结构和第二排布结构，当采用第一排布结构时，所述热电臂的冷端穿过所述贯穿孔与所述内支撑体相连；当采用第二排布结构时，所述热电臂的冷端与所述基底相连。2.根据权利要求1所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述热电臂具有相互弯折的第一段和第二段，所述第一段的第一端为热端，所述第一段的第二端与所述第二段的第一端相连，所述第二段的第二端为冷端；所述第一段的热端和所述第二段的冷端均位于靠近所述基底中部的一侧，或者均位于远离所述基底中部的一侧。3.根据权利要求2所述的红外热电堆传感器，其特征在于，当所述第一段的热端和所述第二段的冷端均位于靠近所述基底中部的一侧时，所述第一段的第二端和所述第二段的第一端均位于远离所述基底中部的一侧，且所述热电堆层采用第一排布结构，所述第二段的第二端穿过所述贯穿孔与所述内支撑体相连。4.根据权利要求1所述的红外热电堆传感器，其特征在于，所述热电臂具有依次相连的第一段、第二段和第三段，所述第一段的第一端为热端，所述第一段的第二端与所述第二段的第一端相连，所述第二段的第二端与所述第三段的第一端相连，所述第三段的第二端为冷端；所述第一段和所述第三段相互平行，且所述第一段的热端和所述第三段的冷端均沿靠近所述基底中部的一侧延...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，郭桂良，
申请(专利权)人：北京中科银河芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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