[发明专利]光激发式微型热红外线放射装置

说明书

一种光激发式微型热红外线放射装置，包含基板、发光元件及热红外线放射单元。发光元件设置于基板并包括出光侧。热红外线放射单元设置于基板的对应发光元件处，并包括薄膜结构。薄膜结构具有紧邻发光元件的出光侧的光吸收膜层，光吸收膜层吸收发光元件发出的光线而有效率地升温放射热红外线。

技术领域

本发明涉及一种热红外线放射装置，特别是指一种借由发光二极管等发光元件来驱动热红外线放射的光激发式微型热红外线放射装置。

背景技术

通电加热式的芯片型红外线发射装置是借由通入电能，让其内部用于放射红外线的结构升温发热，借以产生红外线的放射，目前已广泛运用于非色散型红外线(non-dispersive infrared，NDIR)的气体传感器。例如，美国专利公告第7989821号专利、公开第20120267532号专利申请案、公告第8575578号专利，都属于上述通电加热式的芯片型红外线发射装置。

美国专利公告第7989821号专利提出一种红外线放射源(infrared source)，所述红外线放射源的磊晶薄膜(EPI membrane)上具有借由掺杂硼或磷的多晶硅制成以用于放射红外线的放射部(emitter part)，以及借由掺杂的多晶硅制成并连接放射部以提供放射部升温所需电能的导电层(electrical conductive layer)，所述导电层接收外部提供的电能后能致使放射部升温，使得放射部产生红外线放射。

美国专利公开第20120267532号专利申请案提出一种红外线放射器(IR sensor)，所述红外线放射器是以相容CMOS制程的方式，在硅基材上的氧化层(buried oxidelayer)、介电层(dielectric layer)及钝化层(passivation layer)中整合钨电阻加热器(tungsten resistive heater)，由钨电阻加热器通入电能后让结构升温，而产生红外线放射。

美国专利公告第8575578号专利提出一种芯片级红外线放射器封装结构(chip-scale infrared emitter package)，所述红外线放射器封装结构是在基座(base)上的薄膜层(membrane)设置金属材质的电阻器(electric resistor)，由所述电阻器通入电能让薄膜层升温，以产生红外线放射。

然而，上述通电加热式的红外线放射装置，其施加电能后需要花费较多时间才能让用于放射红外线的结构升温至预定温度，因此温度响应速度慢，无法在通电后迅速产生红外线放射，而且也相当耗费电源。此外，美国专利公开第20120267532号专利申请案及公告第8575578号专利均采用金属材质的导电结构来传递电能至非金属材质的红外线放射结构，由于红外线放射装置通常是在摄氏数百度的状态下运作，相互层叠接触的导电结构及红外线放射结构容易因为彼此的热膨胀系数差异过大而产生热应力，使红外线放射装置在长时间的高温运作状态下容易因热应力而产生结构损伤，影响整体运作效能及使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决前述问题的光激发式微型热红外线放射装置。

本发明光激发式微型热红外线放射装置在一些实施态样中，包含基板、发光元件及热红外线放射单元。所述发光元件设置于所述基板，并包括远离所述基板的出光侧。所述热红外线放射单元设置于所述基板的对应所述发光元件处，并包括薄膜结构。所述薄膜结构具有紧邻所述发光元件的出光侧的光吸收膜层，所述光吸收膜层吸收所述发光元件发出的光线以升温放射热红外线。

在一些实施态样中，所述热红外线放射单元还包括设置于所述基板且形成容纳所述发光元件的空腔的基座结构。所述薄膜结构设置于所述基座结构且覆盖所述空腔及所述发光元件，并包括将所述光吸收膜层夹设于内的第一膜层及第二膜层。

在一些实施态样中，所述光吸收膜层的材质选自多晶硅、碳化硅及氮化镓的其中一者。所述第一膜层及所述第二膜层的材质选自氮化硅、碳化硅、氮化镓、氧化锆及氧化镁的至少一者。