微加熱板裝置和具有微加熱板裝置的傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種微加熱板裝置和具有微加熱板裝置的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在文獻(xiàn)DE 10 2007 057 500 A1中描述氣體傳感器元件。氣體傳感器元件之一是 微機(jī)械制造的金屬氧化物氣體傳感器,其具有貼靠在框架上并且承載鉑加熱裝置的膜片。 該框架借助于各向異性刻蝕工藝由硅晶片制造。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種具有權(quán)利要求1的特征的微加熱板裝置以及具有權(quán)利要求11的特 征的具有微加熱板裝置的傳感器。
[0004] 發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0005] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種微加熱板裝置或者配備有所述微加熱板裝置的傳感器,其具有到 微加熱板裝置/傳感器的外部環(huán)境中的減小的熱輸出。通過(guò)減小到外部環(huán)境中的熱輸出可 以提高微加熱板裝置的或構(gòu)造有所述微加熱板裝置的傳感器的效率。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)微加 熱板裝置/傳感器的節(jié)能運(yùn)行。此外,通過(guò)借助于本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)的、熱輸出的減小省去接近 微加熱板裝置/傳感器設(shè)置的電子部件的不期望的發(fā)熱/過(guò)熱的常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。
[0006] 微加熱板裝置或配備有所述微加熱板裝置的傳感器可以因此無(wú)問(wèn)題地連同其他 (電子)部件自身連同熱靈敏部件布置在相對(duì)小的容積中。這簡(jiǎn)化了微加熱板裝置/傳感器 連同至少一個(gè)其他(電子)部件集成到相對(duì)小的設(shè)備中,如例如移動(dòng)設(shè)備(手機(jī)、鐘)或傳感 器網(wǎng)絡(luò)(IoT)中。此外,借助于本發(fā)明可以簡(jiǎn)化或忽略熱隔離,所述熱隔離通常在微加熱板 裝置/所加熱的傳感器上是必要的。此外,可以借助于本發(fā)明縮小地/節(jié)省空間地構(gòu)造配備 有有利的微加熱板裝置/相應(yīng)傳感器的設(shè)備。此外,本發(fā)明還有助于配備有微加熱板裝置/ 傳感器的設(shè)備的更廉價(jià)的可制造性。
[0007] 在一個(gè)有利的實(shí)施方式中,所述至少一個(gè)反射體元件懸掛在膜片的內(nèi)側(cè)上。因此, 所述至少一個(gè)前反射體元件可以以簡(jiǎn)單的方式以與膜片相對(duì)小的間距布置。
[0008] 特別地,所述至少一個(gè)反射體元件與所述至少一個(gè)加熱管路或者與所述膜片的遠(yuǎn) 離所述空穴定向的外側(cè)之間的光學(xué)間距可以等于波長(zhǎng)的四分之一,其中,由所述至一個(gè)加 熱管路和/或所述膜片發(fā)射的熱輻射具有能量流最大值(強(qiáng)度最大值)。這確保借助于所述 至少一個(gè)反射體元件反射的熱輻射通過(guò)膜片的有利的再吸收。
[0009] 作為對(duì)此替代地或者補(bǔ)充地,所述至少一個(gè)反射體元件或至少一個(gè)另外的反射體 元件構(gòu)造在所述空穴的遠(yuǎn)離所述膜片定向的背側(cè)上。微加熱板裝置的具有至少一個(gè)如此布 置的反射體元件/另外的反射體元件的配備也確保有利地減小所不期望的到微加熱板裝置 的外部環(huán)境中的熱輸出。
[0010] 例如所述膜片承載裝置包括襯底,通過(guò)所述襯底結(jié)構(gòu)化所述空穴,其中,所述襯底 借助于鍵合連接或粘接連接如此固定在如下承載板上,在所述承載板上布置有所述至少一 個(gè)反射體元件或者所述至少一個(gè)另外的反射體元件,使得所述至少一個(gè)反射體元件或者所 述至少一個(gè)另外的反射體元件位于所述空穴的背側(cè)上。如此構(gòu)造的微加熱板裝置可相對(duì)簡(jiǎn) 單并且相對(duì)成本有利地制造。
[0011]在另一有利的實(shí)施方式中,在膜片的外側(cè)上布置有至少一個(gè)前反射體元件。在此 也可以談及與膜片外側(cè)相對(duì)置地布置至少一個(gè)前反射體元件。借助于至少一個(gè)前反射體元 件也可以抑制/減小熱能量不期望地輸出到微加熱板裝置的外部環(huán)境。
[0012] 此外,所述至少一個(gè)反射體元件、所述至少一個(gè)另外的反射體元件和/或所述至少 一個(gè)前反射體元件可以具有橢圓或拋物面形狀。優(yōu)選地,橢圓或拋物面形狀如此設(shè)計(jì),使得 所述形狀的焦點(diǎn)與膜片的平面重合。這提高了所述至少一個(gè)反射體元件、所述至少一個(gè)另 外的反射體元件和/或所述至少一個(gè)前反射體元件的效率。
[0013] 在另一有利的實(shí)施方式中,膜片具有等離激元(plasmonisch)結(jié)構(gòu)的模式。借助于 等離激元結(jié)構(gòu)可以抑制熱發(fā)射,特別是在共振波長(zhǎng)之外的熱發(fā)射。此外,膜片的等離激元結(jié) 構(gòu)確保反射到膜片上的熱輻射有效的再吸收,尤其在其共振波長(zhǎng)周圍。
[0014] 作為對(duì)此補(bǔ)充地或者替代地,所述至少一個(gè)反射體元件也可以具有等離激元結(jié)構(gòu) 的模式。因此,等離激元元件也可以用于提高所述至少一個(gè)反射體元件、所述至少一個(gè)另外 的反射體元件和/或所述至少一個(gè)前反射體元件的效率。
[0015] 微加熱板裝置可以例如構(gòu)造為用于傳感器的傳感器構(gòu)件,并且在所述膜片上和/ 或中包括至少一種靈敏材料,所述至少一種靈敏材料具有至少一個(gè)物理參量,所述至少一 個(gè)物理參量取決于至少一種物質(zhì)的物質(zhì)濃度。微加熱板裝置可以因此有助于實(shí)現(xiàn)有利的氣 體傳感器、微粒傳感器和/或流體傳感器。然而應(yīng)指出的是,微加熱板裝置的可應(yīng)用性不限 于用于傳感器的傳感器構(gòu)件,尤其不限于在此列舉的傳感器類型。
[0016] 在具有這樣的微加熱板裝置的傳感器中也確保微加熱板裝置的上述優(yōu)點(diǎn)。微加熱 板裝置能夠?qū)崿F(xiàn):物質(zhì)靈敏的傳感器構(gòu)件有利地集成在消費(fèi)品(消費(fèi)電子產(chǎn)品)、移動(dòng)傳感 器和/或傳感器網(wǎng)絡(luò)中。借助于本發(fā)明提高具有集成的微加熱板裝置的所述設(shè)備的微型化。 此外,無(wú)需擔(dān)心的是,微加熱板裝置的發(fā)熱負(fù)面地影響在相同封裝和/或在相同設(shè)備中的其 他元件或傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 以下根據(jù)附圖闡明本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖示出:
[0018] 圖la和lb:微加熱板裝置的第一實(shí)施方式的橫截面和俯視圖;
[0019]圖2:微加熱板裝置的第二實(shí)施方式的示意圖;
[0020] 圖3:微加熱板裝置的第三實(shí)施方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 圖la和lb示出微加熱板裝置的第一實(shí)施方式的橫截面和俯視圖。
[0022] 在圖la和lb中示意示出的微加熱板裝置包括膜片承載裝置10和膜片12,所述膜片 至少部分地跨越至少一個(gè)在膜片承載裝置10中構(gòu)造的空穴14??昭?4的膜片側(cè)14a尤其可 以完全由膜片12覆蓋。膜片承載裝置10可以例如包括/是襯底,通過(guò)所述襯底結(jié)構(gòu)化空穴 14。例如半導(dǎo)體襯底如尤其硅襯底可有利地用于制造具有構(gòu)造在其中的空穴14的膜片承載 裝置10。然而應(yīng)指出的是,在此所述用于實(shí)現(xiàn)承載裝置10的構(gòu)造可能性僅僅應(yīng)解讀為示例 性的。
[0023]膜片12可以單層或多層地構(gòu)造。膜片12尤其可以構(gòu)造為介電膜片12。例如膜片12 包括硅氧化物或硅氮化物。然而代替在此所提到的材料,也可以使用其他材料用于制造膜 片12。
[0024]微加熱板裝置也具有至少一個(gè)布置在膜片12上和/或中的加熱管路16。所述至少 一個(gè)加熱管路16尤其可以構(gòu)造為集成到膜片12中的加熱元件。例如所述至少一個(gè)加熱管路 16可以回曲形地構(gòu)造。為了制造所述至少一個(gè)加熱管路16可以使用鉑和/或鎳。
[0025] 此外,微加熱板裝置也具有至少一個(gè)反射體元件18,所述至少一個(gè)反射體元件如 此布置在所述膜片12的朝向所述空穴14定向的內(nèi)側(cè)12a上,使得由所述至少一個(gè)加熱管路 16和/或所述膜片12發(fā)射的熱輻射能夠借助于所述至少一個(gè)反射體元件18至少部分地反射 回到所述膜片12上和/或中。只要膜片12的和/或所述至少一個(gè)加熱管路16的溫度高于所述 至少一個(gè)反射體元件18的溫度,借助于所述至少一個(gè)反