[发明专利]紧密的红外光检测器及用于生产其的方法与包括所述红外光检测器的红外光检测器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有紧密设计的红外光检测器和一种具有所述红外光检测器的红外光检测系统。此外，本发明涉及一种用于生产所述红外光检测器的方法。

背景技术

用于检测热辐射的红外光检测器具有，例如，采用薄膜结构的热释电传感器芯片，所述芯片具有两个电极层以及布置在所述电极层之间由热电敏感型物质构成的热电层。这种物质为铁电锆钛酸铅(PZT)。电极层由铂或吸收热辐射的铬镍合金制成。使用气体分离方法来应用所述层。传感器芯片安装在薄膜膜片上，所述薄膜膜片采用二氧化硅和氮化硅的夹层结构进行制备。使用读出电子设备读出、放大、处理和/或转发因传感器芯片的热辐射而产生的电信号。

电信号产生的原因是，电荷经由热电层从一个电极层转移到另一个电极层，从而可在电极层上利用差分电压和/或电荷。例如，读出电子设备的电子电路具有运算放大器或结型场效应晶体管，所述读出电子设备的电阻较高，例如，从1GΩ到100GΩ，以便用所述电信号产生合适的处理信号。因此，读出电子设备通常具有电阻和电容器以及运算放大器，在这种情况下，电阻，可能还有电阻器与运算放大器或结型场效应晶体管安装在一起，作为(例如)印刷电路板上与红外光检测器分开的离散部件。将读出电子设备电连接到红外光检测器，从而使读出电子设备与红外光检测器相互作用。

如果由运算放大器或结型场效应晶体管、电阻和电容器构成的红外光检测器以及读出电子设备均即将作为(例如)电路板上的单独部件进行安装，则对此已知布置的空间需求很高。在各部件必须要容纳在一个空间有限的外壳中的情况下，这种高空间需求尤其不利。此外，红外光检测器和读出电子设备各自必须在单独的工作步骤(work step)中进行安装。红外光检测器和读出电子设备经由电缆连接和焊接而电连接在一起。因此，红外光检测器和读出电子设备的组合较为复杂且成本高昂。

发明内容

本发明的目标是创造一种红外光检测器、一种生产所述红外光检测器的方法以及一种具有所述红外光检测器的红外光检测系统，在这种情况下，所述红外光检测系统节省空间且制造成本低廉。

本发明的红外光检测器包括：传感器芯片，其具有由热电敏感型物质制成的薄膜元件；电绝缘体；采用薄层结构的至少一个电子部件，其形成读出电子设备的一部分；以及薄膜膜片，所述传感器芯片和所述电子部件在所述薄膜膜片上以并排的方式一体安装，从而使所述电子部件以导电方式耦接到所述薄膜元件，而且信号放大器可连接到所述电子部件，从而通过与所述电子部件的相互作用，可对所述传感器芯片所发射的电信号进行放大。本发明的红外光检测系统包括所述红外光检测器及结型场效应晶体管和/或用于信号放大器的运算放大器，借此将所述信号放大器连接到所述红外光检测器。

因此，在本发明中，电子部件被直接集成到红外检测器上。对电子部件的集成可在制造红外光检测器的过程中直接实现，从而无需分开生产单独的读出电子设备。这样，生产红外光检测器和红外光检测系统的成本较为低廉。此外，红外光检测系统的设计节省空间，因为电子部件是一体设置在红外光检测器上的。另外，在安装红外光检测器的过程中，组装时无需将电子部件作为与所述红外光检测器分开的单独部分，这就意味着，组装时对所述红外光检测器的处理较为简单且成本低。

例如，如果将本发明的红外光检测器用于红外气体传感器，则应了解，可使用常规T039或常规T05外壳来容纳所述红外光检测器。如果将所述红外气体传感器用于多气体分析，则所述红外气体传感器将具有(例如)四个传感器芯片，每个芯片具有相关的读出电子设备，由此，所述红外气体传感器便具有复杂的结构。尽管如此，在根据本发明进行配置的红外气体传感器的情况中，具有相关电气部件的传感器芯片可有效且紧凑地布置在所述红外气体传感器的外壳内。

优选地，至少一个电子部件为电阻和/或具有介电薄膜元件的电容器。优选用具有相同厚度的相同物质生产热电薄膜元件和介电薄膜元件。或者，可优选用与绝缘体相同的物质，即金属氧化物，尤其是氧化铝生产所述介电薄膜元件，从而使所述绝缘体和所述介电薄膜元件具有相同的厚度。电阻优选100MΩ到500GΩ，而且电容器优选从0.1pF到100pF。