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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Detektion elektromagnetischer
Wellen, insbesondere Wellen des Infrarotspektrums.
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Miniaturgeräte für die Detektion
elektromagnetischer Wellen werden für eine Vielzahl von Zwecken
benutzt. Insbesondere in Medizingeräten wie z.B. dem so genannten "Ohrthermometer", finden Vorrichtungen
für die
Detektion elektromagnetischer Wellen bereits heute weithin Anwendung.
Hausklimaanlagen und Alarmanlagen, solche Kfz-Anwendungen wie Klimasteuerungen
für den
Fahrzeuginnenraum, Pyrometer und viele andere industrielle Anwendungen
bieten vielfache zukünftige
Einsatzmöglichkeiten
für derartige
Vorrichtungen.
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Auf
dem Gebiet der Infrarotsensoren beschreibt
DE 199 23 606 A1 eine Vorrichtung
für die Detektion
elektromagnetischer Wellen, die eine untere Montageplatte umfasst,
auf der ein Substrat mit einer Detektorstruktur aufgebaut ist. Eine
obere Platte ist an der unteren Montageplatte befestigt, während Distanz
haltende Tragstrukturen einen Abstand zwischen der oberen oder unteren
Platte halten. Die obere Platte besitzt eine Linse, die mittels
Mikromechanik auf der oberen Platte gefertigt ist. Die untere Platte
besitzt einen Hohlraum, der sich zu seinem unteren (rückwärtigen)
Ende hin öffnet
und an einer dünnen
Membran an seinem oberen (vorderen) Ende endet, auf der die Detektorstruktur
aufgebaut ist.
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In
einer weiteren Ausführungsart
gibt
DE 199 23 606
A1 vor, dass die Detektorstruktur an einer dünnen Membran
zu befestigen ist, die dann ihrerseits an der (einzigen) oberen
Platte befestigt ist.
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Aus
DE 199 23 606 A1 geht
hervor, dass die untere Platte und die auf der Waferebene aufzubauenden
Tragstrukturen sowie die obere Platte als Teil eines Wafers herzustellen
ist. Gemäß
DE 199 23 606 A1 werden
die beiden Wafer axial ausgerichtet und miteinander verbunden, wonach
die jeweiligen Sensoren durch Trennung hergestellt werden.
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Die
in
DE 199 23 606 A1 mitgeteilten
Vorrichtungen gelten als messungenau und hinsichtlich der dafür erforderlichen
Produktionsverfahren als kostenintensiv. Ferner ist der Anschluss
der Detektionsstruktur dieser veröffentlichten Vorrichtung an
den nachfolgenden elektronischen Vorrichtungen zur Wertbestimmung
entweder Platz raubend oder schwer zu erreichen.
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Aus
DE 41 02 524 A1 ist
ein Infrarotsensor mit einer Detektorstruktur bekannt, die auf die
Vorderseite eines Halbleitersubstrats befestigt ist (Thermistor).
Dieser Thermistor wird mit seiner Rückseite an der unteren Platte
befestigt. Die Verbindungen für die
Detektor Strukturen werden durch die untere Platte geführt. An
der Oberseite der unteren Platte (an die der Thermistor ebenfalls
befestigt wird) verbinden freistehende Drähte die Anschlüsse in der
zweiten Platte mit Anschlussstücken
an der Detektionsstruktur und dem Thermistor.
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Die
den Thermistor tragende untere Platte ist mit einer becherförmigen Kappe
abgedeckt, die an den Seitenwänden
der unteren Platte befestigt ist.
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Die
aus
DE 41 02 524 A1 bekannte
Vorrichtung besitzt Nachteile, weil sie nur schwer und teuer zu
produzieren ist.
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Von
diesem Hintergrund ausgehend besteht ein Ziel der Erfindung darin,
eine Vorrichtung zur Detektion elektromagnetischer Wellen, die die
elektromagnetischen Wellen präziser
detektieren kann.
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Dieses
Problem wird durch eine Vorrichtung zur Detektion elektromagnetischer
Wellen nach dem Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen vorgetragen.
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Insbesondere
wird dieses Problem gelöst durch
eine Vorrichtung zur Detektion elektromagnetischer Wellen mit
- – einer
ersten Platte, die eine Membran und eine mindestens teilweise an
der Membran befestigte Detektorstruktur enthält, wobei die Membranen mindestens
teilweise an einen ersten geschlossenen Hohlraum in der ersten Platte
grenzt,
- – einer
zweiten, an der ersten Platte befestigten Platte, wobei die zweite
Platte einen zweiten geschlossenen Hohlraum besitzt und die Membrane mindestens
teilweise an diesen zweiten Hohlraum grenzt,
- – mit
mindestens einem Kontaktpunkt für
Oberflächenmontagetechnologie
("surface mount
technology") auf
der ersten und/oder zweiten Platte, wobei eine Verbindungsleitung
zwischen der Detektorstruktur und dem Kontaktpunkt zumindest teilweise
durch die erste und/oder zweite Platte geführt wird und wobei diese Verbindungsleitung mindestens
teilweise durch Filmablagerung ("film deposition") und/oder Beschichten
("plating") gefertigt wird
und des weiteren Heizmittel umfasst, die zur Aufheizung der Vorrichtung
in selbige integriert sind.
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Durch
die Ausrüstung
der Vorrichtung mit Heizmitteln zur Aufheizung der Vorrichtung lässt sich die
Messgenauigkeit erhöhen.
Die Vorrichtung kann bis zur Umgebungstemperatur des Körpers, dessen Temperatur
zu messen ist, erwärmt
werden, wodurch das Risiko vermindert wird, dass die zu messende elektromagnetischen
Welle von anderen elektromagnetischen Wellen überlagert wird, die von den
die Detektorstruktur umgebenden Strukturen abgestrahlt werden.
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Die
Integration in die Vorrichtung gemäß der Erfindung lässt sich
durch Integration der Heizmitteln in z.B. eine der Platten oder
oben auf die Membran erreichen. Gemäß einer weiteren Ausführungsart kann
jedoch eine weitere Platte, wie eine unter der ersten und zweiten
Platte angeordneten Keramikplatte vorgesehen werden, welche Keramikplatte
dann die Heizmittel trägt,
die auf ihrer der ersten und zweiten Platte zugewandten Seite angebracht
sind.
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Die
Vorrichtung besitzt vorzugsweise eine in die Vorrichtung integrierte
Leiterstruktur; besagte Leiterstruktur ist dermaßen aufgebaut, dass sie Hitze
erzeugt und abstrahlt, wenn ein elektrischer Strom die Leiterstruktur
durchfließt.
Dies liefert das Heizmittel, dass sich leicht in die Vorrichtung
integrieren lässt. Dies
gilt insbesondere, wenn die Leiterstruktur gemäß einer bevorzugten Ausführungsart
durch Filmablagerung ("film
deposition") hergestellt
wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsart
besitzt die Leiterstruktur eine mäanderförmige oder spiralförmige Gestalt.
Dies liefert ein einfaches Mittel zur gleichmäßigen Verteilung der Wärme in der
gesamten Vorrichtung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsart
enthält die
Leiterstruktur Nickel. Die Leiterstruktur kann jedoch zusätzlich oder
ersatzweise auch andere Metalle oder Halbleiter enthalten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung kann das Heizmittel mit einem Widerstand realisiert
werden. Das Heizmittel wird vorzugsweise in die Membran integriert
oder in Nachbarschaft der Membran angeordnet, zum Beispiel innerhalb
von 50 Mikrometern von der Membranebene ("membrane plane") entfernt.
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In
einer alternativen Ausführungsweise
wird das Heizmittel in Nachbarschaft des Anschlusspunktes realisiert,
zum Beispiel innerhalb von 50 Mikrometern vom Anschlusspunkt entfernt.
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Die
Membran wird vorzugsweise aus dielektrischem Material hergestellt,
kann aber auch aus Glas, Keramik, Polymeren, Metallsubstraten, Halbleitersubstrat,
Silicon oder als Leiterplatte gefertigt werden. Was die Produktion
betrifft, so kann die Membran an einer Grundplatte, wie z.B. einem
Halbleitersubstrat befestigt werden, die dann die erste Platte bildet.
Die Membran kann ebenfalls direkt aus einer Grundplatte hergestellt
werden, wie z.B. durch spanabhebende Herausarbeitung einer Vertiefung
bzw. einen Hohlraum aus der Grundplatte, wobei ein an einen Hohlraum
grenzender Rückstand
gelassen wird, der die Membran bildet.
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Gemäß der Erfindung
kann die Detektorstruktur auf der oberen (Innen-) Seite oder der
hinteren (Außen-)
Seite in der Membran befestigt werden. Ferner kann durch diese erste
Platte mindestens eine Verbindungsleitung führen, wobei die Detektorstruktur
mindestens teilweise an der oberen oder der rückwärtigen Seite der Membranen
befestigt ist. Zudem kann durch die zweite Platte mindestens eine
Verbindungsleitung führen,
wobei die Detektorstruktur mindestens teilweise an der Membran der
ersten Platte befestigt ist, die auf der der zweiten Platte zugewandten
Membranseite oder der gegenüberliegenden
Seite der Membran angeordnet ist. Jede mögliche Befestigung einer Platte
an einer anderen Platte lässt dabei
die Anbringung von Dichtungsringen zwischen den Platten zu. Vorzugsweise
werden die Platten der Vorrichtung dermaßen konzipiert, dass sie dieselbe Seitenlänge besitzen,
was gestattet, die fertig gestellten Vorrichtungen bequem als ein
Block eventuell rechtwinkliger oder quadratischer Form zu handhaben.
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Die
Vorrichtung gemäß der Empfindung
setzt mindestens einen Kontaktpunkt, normalerweise zwei oder mehrere
Kontaktpunkte, wie Felder ("pads") oder Kugeln ("balls"), für die oberflächenmontierbare Technologie
("surface mount
technology") auf
der ersten und/oder der zweiten Platte. Die Vorrichtung gemäß dieser
Ausführungsart
ist dafür
konzipiert, dass sie an die umgebenden Strukturen mittels der Oberflächenmontagetechnologie
angesetzt wird und damit die mit dieser Technologien verbundenen
Vorteile wie z.B. geringere Plattengröße und reduziertes Plattengewicht,
höherer
Leistung und Zuverlässigkeit sowie
von automatisierte, rationalisiert der Produktion bietet. Die platten
Konzeptionen gemäß der Erfindung
erlauben die Produktion und den Entwurf der Vorrichtung zur Detektion
elektromagnetischer Wellen in der Art, dass eine Anbringung dieser
Vorrichtung an die umgebenden Strukturen mittels Oberflächenmontagetechnologie
möglich
wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsart
wird die zweite Platte mit der Rückseite
der ersten Platte verbunden, die die Detektionsstruktur an einer
Seite der der zweiten Platte zugewandten Membran enthält. Der
Einfachheit halber werden weitere Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme
auf diese bevorzugte Anordnung beschrieben, wobei jedoch die Offenlegung
der folgenden weiteren Aspekte nicht auf diese Ausführungsart
beschränkt
wird, da diese sich ebenso auf die oben beschriebenen möglichen
Anordnungen der ersten und zweiten Platte und der Verbindungsleitung
anwenden lassen.
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Der
Einsatz dieser zweiten Platte an der Rückseite der ersten Platte ermöglicht es,
dass Verbindungsleitungen durch die zweite Platte verlaufen, welche
sich leicht mit der Detektorstruktur verbinden lässt, die auf der Seite der
der zweiten Platte zugewandten ersten Platte, nämlich der Rückseite der ersten Platte,
angebracht wurde. Durch Aufbau der Detektorstruktur auf der Rückseite
der ersten Platte lässt
sich die Verbindung zwischen der Detektorstruktur und der Verbindungsleitung
durch z.B. Oberflächenkontakt
leicht erreichen. Damit entfallen die freistehenden Drähte von
DE 41 02 524 A1 ,
die sich nur mit hohen Kosten produzieren lässt. So zum Beispiel erlaubt
der Konzeptionstyp gemäß der Empfindung
die Produktion der Verbindungsleitung durch Materialablagerung in
Ausschnitten der Platte, durch die die Verbindungsleitung zu führen ist.
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Gemäß der Erfindung
bedeutet das zumindest teilweise Hindurchführen der Verbindungsleitung
für die
Detektorstruktur durch die jeweilige Platte insbesondere, dass die
Verbindungsleitung so durch die jeweilige Platte geführt wird,
dass sie auf der zu gewandten Fläche
der Platte, das heißt
der der anderen Platte zugewandten Oberfläche enden, und bedeutet insbesondere,
dass diese Endpunkte sich in einem gewissen Abstand von der Kante
befinden, die von dieser Oberfläche
mit einer beliebigen äußeren Fläche der
jeweiligen Platte gebildet wird. Von dieser Vorderseite der jeweiligen
Platte wird somit die Verbindungsleitung so erst in die Platte geführt. In
einer bevorzugten Ausführungsart
wird die Verbindungsleitung vollständig, und zwar insbesondere
in einer geraden Linie, durch die jeweilige Platte geführt. Gemäß der Erfindung
kann jedoch, wenn die Konvektivität dies erfordert, die in die
Platte hineinführende Verbindungsleitung
aus dem Platteninneren zu einer der äußeren Fläche der Platte geführt werden.
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Eine
Verbindungsleitung gemäß der Erfindung
ist eine Verbindung zwischen Kontaktpunkten der Vorrichtung, die
dafür vorgesehen
sind, den Signalpfad der Detektorstruktur an Leitungen der umgebenden
Strukturen anzuschließen.
Da die Erfindung den Einsatz einer Vielzahl von Detektorstrukturen
erlaubt, ist der Ausdruck "Kontakte" in dem weiten Sinne
zu verstehen, dass diese Kontakte zum Beispiel die Endpunkte eines
Thermoelements, aber ebenso auch besonders vorgesehene Kontakte
einer Detektorstruktur sein können,
bei der es sich zum Beispiel selbst um eine Substruktur handeln
kann. Deshalb muss die Verbindungsleitung nicht ein Element sein, das
in einem einzigen Fertigungsschritt produziert wird, sondern kann
eine aus mehreren Subelementen bestehende Leitung sein. Gemäß der Erfindung wird
mindestens eines dieser Subelemente auf die oben beschriebene Weise
durch die erste und/oder die zweite Platte geführt und wird zumindest dieses oder
ein Subelement durch Filmablagerung ("film deposition") und/oder Galvanisierung ("plating") hergestellt.
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Beispiele
für Techniken
der Filmablagerung ("film
deposition") sind
Verdampfung ("evaporation"), Besprühen ("sputtering") oder die Ablagerung
von chemischen Dämpfe
("chemical vapour
deposition"; CVD).
Beschichtung ("plating") kann zum Beispiel durch
Galvanisierung oder durch stromlose Beschichtung erfolgen. Der abgelagerte
oder als Beschichtung aufgetragene Film besitzt vorzugsweise eine
Dicke von weniger als 5 Mikrometern.
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Die
Verwendung einer zweiten Platte erlaubt zudem die Bildung des zweiten
geschlossenen Hohlraums in der zweiten Platte in dem Bereich der
Detektorstruktur. Eine solche Vorrichtung kann weiterhin eine dritte
Platte umfassen, die so an der Vorderseite der ersten Platte angebracht
ist, wie z.B. die obere Platte an der unteren Platte in
DE 199 23 606 A1 angebracht
ist, die im Bereich der Detektorstruktur einen Hohlraum besitzt
oder eine Öffnung
in der ersten Platte schließt.
Dies gestattet, dass die Detektionsstruktur und von einem oberen
Hohlraum und einem unteren Hohlraum umgeben wird, was die Messgenauigkeit
erhöht,
da sich die Detektorstruktur von Materialanlagerungen abtrennen
lässt,
die zum Beispiel Wärme
zur Detektorstruktur leiten und damit die Messung verzerren.
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Der
Schlüssel
zu diesen Aspekt der Erfindung ist, dass die die Detektorstruktur
tragende Membran in ihrer Einbauanordnung an ihrer Ober- und Unterseite
von geschlossenen Hohlräumen
umgeben ist, die mindestens in dem Bereich der Detektorstrukturen
um die Membran herumgelagert sind. Das Vorhandensein geschlossener
Hohlräume
erlaubt genaue Messungen, da es zu keiner Verzerrung der den Hohlraum
passierenden elektromagnetischen Wellen kommt und die Detektorstruktur
gegen Einflüsse
umgebende Elemente abgeschirmt ist.
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Der
vollständige
Abschluss der Hohlräume wird
vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Hohlräume in dem Material der ersten
und zweiten Platte derart geschaffen werden, dass sich die Hohlräume nur
zur Vorderseite dieser beiden Platten hin öffnen, wodurch die Hohlräume dann
vollständig
von der Membran geschlossen werden. Die Hohlräume können jedoch ebenso als Ausschnitte
oder Aussparungen in einer Platte (Loch in einer Platte) hergestellt werden,
wobei der Ausschnitt oder die Aussparungen auf der einen Seite durch
die Membran und auf der anderen Seite durch eine weitere Platte
geschlossen wird, die auf der Platte mit der Aussparung so angebracht
ist, wie zum Beispiel die oben erwähnte auf der ersten Platte
angebrachte dritte Platte. Von daher ist selbst bei Bezugnahme auf "geschlossene Hohlräume" in einer Platte
dieser Ausdruck nicht auf Hohlräume
beschränkt,
die aufgrund der Form der Platte selbst geschlossen sind, sondern
steht ebenfalls für
z.B. eine lochförmige
Durchbrechung in einer Platte, die von einer benachbarten Platte
geschlossen wird.
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Die
Hohlräume
sind vorzugsweise nicht von Teilen der umgebenden Strukturen wie
Leiterplatten oder dergleichen begrenzt, an denen die Vorrichtung gemäß der Erfindung
befestigt ist, da dieser Schritt der Anbringung der beanspruchten
Vorrichtung an die umgebenden Strukturen oft in Fertigungsschritten erfolgt,
die nicht garantieren, dass der so geschlossene Hohlraum vollständig versiegelt
ist.
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Besonders
bei Konstruktionsweisen, bei denen die den Hohlraum begrenzende
Membran und eine Fläche
existiert, die der Membran gegenüber liegt,
die den Hohlraum auf der der Begren zung durch die Membran gegenüberliegenden
Seite begrenzt, beträgt
der Abstand zwischen der Detektorstruktur und dieser Fläche vorzugsweise
zwischen 2 bis 3 μm.
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Die
Hohlräume
können
mit Fluiden gefüllt sein,
vorzugsweise einem Gas. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsart
wird in den Hohlräumen
ein Vakuum geschaffen.
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Dadurch,
dass die Vorrichtung so konzipiert ist, dass sie aus einer ersten
Platte, einer zweiten Platte und – sofern angebracht – einer
dritten Platte besteht, erlauben die Vorrichtungen gemäß der Erfindung
eine leichte und bequeme Fertigung. Die Platten lassen sich als
Teil separater Wafer herstellen, wobei alle Verbindungen und der
gesamten strukturelle Aufbau, wie der Aufbau der Detektorstruktur
auf der Membran, und die Herstellung der Membran während der
Produktion des jeweiligen Wafers erfolgt. Durch Zusammenfügen der
Wafer zur Bildung eines Wafer-Sandwichs und durch Trennung des Wafer-Sandwichs,
um dann die Vorrichtung zu erhalten, wird eine Produktion mit einem
Minimum an Produktionsschritten erzielt. Außerdem lassen sich die jeweiligen
Wafer in verschiedenen Fertigungsumgebungen, insbesondere in auf
den jeweiligen Prozess spezialisierten Fertigungswerken, produzieren
und dann leicht zur Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung
zusammenfügen.
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Falls
gemäß einer
besonderen Ausführungsart
die dritte Platte eine Linse enthält, wie sie zum Beispiel
DE 199 23 606 A1 für die obere
Platte darstellt, kann dieser dritte Wafer, der die dritte Platte enthält, zum
Beispiel in Fertigungsumgebungen produziert werden, die auf die
Herstellung von Linsen auf Wafern spezialisiert sind, während der
erste Wafer, der die erste Platte mit der darauf aufgebauten Detektorstruktur
enthält,
in Fertigungsumgebungen hergestellt werden, die auf den Aufbau von
Detektorstrukturen auf Wafern spezialisiert sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsart
enthält die
Detektorstruktur mindestens ein Thermoelement. Eine derartige Detektorstruktur
lässt sich
vorteilhaft für
die Detektion elektromagnetischer Wellen im Infrarotspektrum verwenden,
was den Einsatz der Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Beispiel
als Bauteil eines Thermometers erlaubt. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf Detektorstrukturen beschränkt, die Thermoelemente enthalten.
Die Detektorstrukturen können
zum Beispiel auch Widerstände
enthalten (z.B. für
Strahlungsmesser ("Bolometer")) oder zum Beispiel
auf Wärmeausdehnung
basieren (zum Beispiel für
Golay-Zellen). Ebenso lässt
sich die Detektorstruktur so konzipieren, dass sich die Vorrichtung als
Bandlückendetektor
("band-gap detector") einsetzen lässt.
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Je
nach Art der verwendeten Detektorstruktur sollten nur Teile der
Detektorstruktur an der Membrane befestigt werden, während andere
Teile an anderen Teilen der Vorrichtung von der Membrane entfernt
angebracht werden.
DE
41 02 524 A1 zeigt zum Beispiel, dass sich mit einem Thermoelement
der Heißverbindungspunkt
auf die Membran und der Kaltverbindungspunkt auf das Substrat setzen
lässt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsart
enthält
die zweite Platte und – wo
angebracht – die
dritte Platte ein Halbleitersubstrat. Die erste Platte, die zweite
Platte und/oder die dritte Platte kann zum Beispiel eine Halbleiterschicht
enthalten. Dies erleichtert die Produktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung,
weil sich so der jeweilige Wafer auf der Grundlage der jeweiligen
Halbleiterschicht aufbauen lässt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsart
enthält
die zweite Platte und – wo
angebracht – die
dritte Platte dasselbe Halbleitersubstrat. Dies ist besonders dort
von Vorteil, wo die Detektorstruktur von der Umgebung wärmezuisolieren
ist. Die Benutzung desselben Halbleitersubstrats in einer jeden
der verwendeten Platten erlaubt eine leichte Steuerung des Wärmeflusses
durch das Substrat und verhindert Temperaturgradienten in der gesamten
Vorrichtung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsart besteht das Halbleitersubstrat
aus Silikon. Der erste Platte, zweite Platte und/oder die dritte
Platte können jedoch
ebenso aus Glas, Keramik, Polymeren und Metallstrukturen, besonders
Aluminium, oder als Leiterplatte (PCB) und/oder aus einem Wafer
hergestellt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsart ist
die dritte Platte für
die zu messenden elektromagnetischen Wellen durchlässig. Dies
bietet die Möglichkeit,
die Vorrichtung so zu konfigurieren, dass die zweite (untere) Platte
an einem weiteren Objekt angebracht und die Vorrichtung gemäß der Erfindung so
ausgerichtet wird, dass die zu messenden elektromagnetischen Wellen
durch die dritte Platte in die Vorrichtung gelangen.
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In
einer weiteren, möglicherweise
alternativen Ausführungsart
kann die zweite Platte (eventuell ebenfalls) für die zu messenden elektromagnetischen
Wellen durchlässig
gemacht werden. Dies erlaubt eine andersartige Konfiguration der
Vorrichtung gemäß der Erfindung
in Bezug auf die Quelle der zu detektierenden elektromagnetischen
Wellen und gestattet insbesondere auch, dass die elektromagnetischen
Wellen durch eine Lücke
in einer Struktur – eventuell
eine Leiterplatte, die unter der zweiten Platte angebracht ist und
an der die zweite Platte befestigt ist – passieren und von der Detektorstruktur
empfangen und detektiert werden.
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Vorzugsweise
ist die Durchlässigkeit
für elektromagnetische
Wellen auf ein Fenster in der zweiten und/oder dritten Platte beschränkt. Vorzugsweise
sind die Heizmittel in Nachbarschaft des Fensters angeordnet, zum
Beispiel in einem Abstand von 50 Mikrometern von dem Fenster.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsart enthält die durchlässige Platte
Mittel zur Beeinflussung des Wellenpfades der elektromagnetischen Wellen,
insbesondere Linsen. Dies erlaubt die Fokussierung der Detektion
der elektromagnetischen Wellen auf die Detektorstruktur und gestattet
damit eine effizientere Detektion.
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In
einer bevorzugten Ausführungsart
enthält die
erste Platte einen Temperatursensor, der getrennt von der Detektorstruktur
angebracht ist. Ein solcher Temperatursensor erlaubt die Messung
der Umgebungstemperatur im Umkreis der Detektorstruktur, die zur
Kalibrierung der Vorrichtung verwendet werden kann.
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Bei
dem Verfahren zur Messung der Temperatur eines Körpers mittels einer Vorrichtung
für die Detektion
elektromagnetischer Wellen wird eine Vorrichtung verwendet, die über eine
Detektorstruktur verfügt,
die die gemessene elektromagnetische Welle in ein elektrisches Signal
umwandelt. Die Vorrichtung verfügt
des weiteren über
ein Gehäuse
für die Detektorstruktur
und Heizmittel für
das Aufheizen der Gehäusestruktur.
Gemäß dem Gegenstand
der Erfindung bildenden Verfahren wird die Gehäusestruktur auf eine erwartete
Zieltemperatur des Körpers
aufgeheizt. Die Temperatur des Körpers
wird aufgrund des elektrischen Signals der Detektorstruktur so ermittelt, dass
ein nicht erfolgender Signaloutput der Detektorstruktur anzeigt,
dass der Körper
die Zieltemperatur hat, und der Signaloutput der Detektorstruktur
anzeigt, dass der Körper
nicht die Temperatur besitzt.
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Das
Verfahren wird vorzugsweise durch Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung durchgeführt
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Eine
Ausführungsart
der Erfindung wird nun mit unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erklärt, wobei
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1 eine
schematische Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt,
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2 eine
schematische Seitenansicht der ersten Platte in abgetrenntem Zustand
zeigt,
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3 eine
schematische Seitenansicht der zweiten Platte in abgetrenntem Zustand
zeigt und
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4 eine
Aufsicht auf die erste Platte mit der daran befestigten Membran
zeigt.
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Wie
aus 1 zu ersehen ist, enthält die Vorrichtung zur Detektion
elektromagnetischer Wellen eine erste Platte 1, eine zweite
Platte 2 sowie eine dritte Platte 3, wobei die
zweite Platte 2 an der Rückseite der ersten Platte 1 und
die dritte Platte 3 an der Vorderseite der ersten Platte 1 angebracht
ist. Dichtungsringe 4, 5 befinden sich jeweils
zwischen der ersten Platte 1 oder dritten Platte 3 sowie
zwischen der ersten Platte 1 und der zweiten Platte 2.
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Der
erste Platte 1 hat eine Öffnung 6, die von ihrer
Vorderseite zu einer Detektorstruktur 7 führt und welche Öffnung 6 an
ihrem vorderseitigen Ende von der dritten Platte 3 verschlossen
wird.
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Die
zweite Platte 2 hat einen Hohlraum 8 in dem Bereich
der Detektorstruktur 7.
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Die
dritte Platte ist zumindest in Teilen für die so messenden elektromagnetischen
Wellen durchlässig
gemacht, so dass die elektromagnetischen Wellen 9 durch
die dritte Platte 3 hindurch in die Öffnung 6 gelangen
und von der Detektorstruktur zum Zwecke ihrer Detektion aufgenommen
werden können.
Bei den elektromagnetischen Wellen 9 handelt es sich beispielsweise
um Infrarotstrahlung, die die aus mindestens einem Thermoelement
(Thermopile) bestehende Detektorstruktur 7 veranlasst,
diese Wärmestrahlung
aufzunehmen und damit die elektromagnetischen Wellen 9 zu
detektieren.
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1 zeigt
ebenfalls eine Verbindungsleitung 10, die durch die zweite
Platte 2 führt,
um eine Verbindung mit den (hier nicht gezeigte) Verbindungspunkten
der (hier nicht gezeigten) Anschlüsse herzustellen, die auf der
Rückseite
der Platte 1 angeordnet sind und zur Detektorstruktur 7 führen. Weitere
Verbindungsleitungen führen
durch die zweite Platte, sind aber in dem in 1 gezeigten
Abschnitt der Vorrichtung nicht sichtbar.
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Die
Verbindungspunkte sind in 2 gezeigt.
Wie aus 2 ersichtlich, besitzt die erste
Platte eine Membran 12 als Boden, auf der die Detektorstruktur 7 und
die Kontaktpunkte 11 angeordnet sind, sowie eine Grundplatte 13.
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2 zeigt
die Teile einer Verbindung 14, die von dem Verbindungspunkt 11 zur
Detektorstruktur 7 führt.
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3 zeigt
die Verbindung 10, die durch die zweite Platte 2 geführt wird. 3 zeigt
zudem Kontaktpunkte 15, die am Ende der jeweiligen Verbindungsleitung 10 angeordnet
sind, um den Anschluss der Vorrichtung an weitere Objekte mittels
der Oberflächenmontagetechnologie
zu erleichtern.
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4 zeigt
die an der ersten Platte 1 angebrachte Membran. Die Membran
trägt die
Detektorstruktur 7. Um die Membran herum befindet sich
das Heizmittel 20, das als leitfähige Metallstruktur bezeichnet
ist.