[發明專利]光激發式微型熱紅外線放射裝置

在審

• 申請號: 201910822603.2
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110891332A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 謝正雄;廖怡鈞;陳介羿;林忠正;楊呈尉;張啟增
• 申請（專利權）人: 神匠創意股份有限公司;光磊科技股份有限公司
• 主分類號: H05B1/02
• 分類號: H05B1/02;H05B3/06
• 代理公司: 北京泰吉知識產權代理有限公司 11355
• 代理人: 張雅軍;史瞳

一種光激發式微型熱紅外線放射裝置，包含基板、發光元件及熱紅外線放射單元。發光元件設置于基板并包括出光側。熱紅外線放射單元設置于基板的對應發光元件處，并包括薄膜結構。薄膜結構具有緊鄰發光元件的出光側的光吸收膜層，光吸收膜層吸收發光元件發出的光線而有效率地升溫放射熱紅外線。

技術領域

本發明涉及一種熱紅外線放射裝置，特別是指一種借由發光二極管等發光元件來驅動熱紅外線放射的光激發式微型熱紅外線放射裝置。

背景技術

通電加熱式的芯片型紅外線發射裝置是借由通入電能，讓其內部用于放射紅外線的結構升溫發熱，借以產生紅外線的放射，目前已廣泛運用于非色散型紅外線(non-dispersive infrared，NDIR)的氣體傳感器。例如，美國專利公告第7989821號專利、公開第20120267532號專利申請案、公告第8575578號專利，都屬于上述通電加熱式的芯片型紅外線發射裝置。

美國專利公告第7989821號專利提出一種紅外線放射源(infrared source)，所述紅外線放射源的磊晶薄膜(EPI membrane)上具有借由摻雜硼或磷的多晶硅制成以用于放射紅外線的放射部(emitter part)，以及借由摻雜的多晶硅制成并連接放射部以提供放射部升溫所需電能的導電層(electrical conductive layer)，所述導電層接收外部提供的電能后能致使放射部升溫，使得放射部產生紅外線放射。

美國專利公開第20120267532號專利申請案提出一種紅外線放射器(IR sensor)，所述紅外線放射器是以相容CMOS制程的方式，在硅基材上的氧化層(buried oxidelayer)、介電層(dielectric layer)及鈍化層(passivation layer)中整合鎢電阻加熱器(tungsten resistive heater)，由鎢電阻加熱器通入電能后讓結構升溫，而產生紅外線放射。

美國專利公告第8575578號專利提出一種芯片級紅外線放射器封裝結構(chip-scale infrared emitter package)，所述紅外線放射器封裝結構是在基座(base)上的薄膜層(membrane)設置金屬材質的電阻器(electric resistor)，由所述電阻器通入電能讓薄膜層升溫，以產生紅外線放射。

然而，上述通電加熱式的紅外線放射裝置，其施加電能后需要花費較多時間才能讓用于放射紅外線的結構升溫至預定溫度，因此溫度響應速度慢，無法在通電后迅速產生紅外線放射，而且也相當耗費電源。此外，美國專利公開第20120267532號專利申請案及公告第8575578號專利均采用金屬材質的導電結構來傳遞電能至非金屬材質的紅外線放射結構，由于紅外線放射裝置通常是在攝氏數百度的狀態下運作，相互層疊接觸的導電結構及紅外線放射結構容易因為彼此的熱膨脹系數差異過大而產生熱應力，使紅外線放射裝置在長時間的高溫運作狀態下容易因熱應力而產生結構損傷，影響整體運作效能及使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠解決前述問題的光激發式微型熱紅外線放射裝置。

本發明光激發式微型熱紅外線放射裝置在一些實施態樣中，包含基板、發光元件及熱紅外線放射單元。所述發光元件設置于所述基板，并包括遠離所述基板的出光側。所述熱紅外線放射單元設置于所述基板的對應所述發光元件處，并包括薄膜結構。所述薄膜結構具有緊鄰所述發光元件的出光側的光吸收膜層，所述光吸收膜層吸收所述發光元件發出的光線以升溫放射熱紅外線。

在一些實施態樣中，所述熱紅外線放射單元還包括設置于所述基板且形成容納所述發光元件的空腔的基座結構。所述薄膜結構設置于所述基座結構且覆蓋所述空腔及所述發光元件，并包括將所述光吸收膜層夾設于內的第一膜層及第二膜層。

在一些實施態樣中，所述光吸收膜層的材質選自多晶硅、碳化硅及氮化鎵的其中一者。所述第一膜層及所述第二膜層的材質選自氮化硅、碳化硅、氮化鎵、氧化鋯及氧化鎂的至少一者。