[go: up one dir, main page]

DE10356508B4 - Mikromechanische Infrarotquelle - Google Patents

Mikromechanische Infrarotquelle Download PDF

Info

Publication number
DE10356508B4
DE10356508B4 DE10356508.6A DE10356508A DE10356508B4 DE 10356508 B4 DE10356508 B4 DE 10356508B4 DE 10356508 A DE10356508 A DE 10356508A DE 10356508 B4 DE10356508 B4 DE 10356508B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heating element
infrared radiation
micromechanical
side facing
facing away
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10356508.6A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10356508A1 (de
Inventor
Michael Arndt
Gerd Lorenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10356508.6A priority Critical patent/DE10356508B4/de
Priority to US10/996,285 priority patent/US7279692B2/en
Publication of DE10356508A1 publication Critical patent/DE10356508A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10356508B4 publication Critical patent/DE10356508B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications
    • H05B3/0052—Heating devices using lamps for industrial applications for fluid treatments
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/032—Heaters specially adapted for heating by radiation heating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung von Infrarotstrahlung, bestehend aus
- wenigstens einem Heizelement (400) und
- wenigstens einem Abstrahlelement (401) ausgebildet zur Abstrahlung der infraroten Strahlung, wobei es sich bei dem Heizelement (400) um eine mikromechanische, zweidimensionale Heizerstruktur handelt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Heizelement (400) in Hybridtechnik auf das Abstrahlelement (401) aufgebracht ist,
wobei
• das Abstrahlelement (401) wenigstens eine dem Heizelement (400) zugewandte Seite und wenigstens eine dem Heizelement (400) abgewandte Seite aufweist, und
• das Heizelement (400) wenigstens eine dem Abstrahlelement (401) abgewandte Seite aufweist, wobei die dem Abstrahlelement (401) abgewandte Seite poliert ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Als langzeitstabiles und reproduzierbares Messprinzip wird z.B. bei Kohlendioxidsensoren eine spektroskopische Messung eingesetzt. Dabei wird die Strahlung einer Infrarotquelle im MIR (MIR = mittlerer Infrarotbereich) an einer typischen CO2-Absorptionswellenlänge (z.B. 4,3 µm) mit der Strahlung der Infrarotquelle bei einer Referenzwellenlänge (z.B. 4 µm) verglichen. Aus dem Vergleich der Strahlungsintensität bei der Absorptions- und der Referenzwellenlänge ergibt sich, ob und in welcher Konzentration CO2 auf der Absorptionsstrecke zwischen Strahlungsquelle und Detektor vorhanden ist.
  • Als Strahlungsquelle werden aus Kostengründen häufig Glühlampen eingesetzt, deren Emissions-Spektrum bis in den MIR-Bereich reicht. Eine Haupteinschränkung für die Verwendbarkeit der Lampen ist die MIR-Absorption des Lampenglases, welche die Einsetzbarkeit der Glühlampen auf den IR-Wellenlängenbereich < 4,5 µm beschränkt. Bereits im Wellenlängenbereich von 4 µm absorbieren auch spezielle Glasqualitäten bereits einen großen Teil der IR-Strahlung. Durch das Abstrahlungsmaximum des Lampen-Glühfadens im Bereich des sichtbaren Lichts (Wellenlänge < 1 µm) stellt darüber hinaus der größte Teil der erzeugten Strahlung Verlustleistung dar, die zudem noch die Messgenauigkeit negativ beeinflussen kann.
  • Alternativen zu einer Glühlampe als Infrarotquelle stellen keramische Infrarotstrahler, spezielle Glühlampen in Quarzglasausführung oder im Laborbereich sogenannte schwarze Strahler dar. Will man mit obengenanntem spektroskopischen Messprinzip andere Gase wie z.B. CO (Absorption bei 4,6 µm) detektieren, muss man auf diese deutlich teureren und aufwändigeren IR-Quellen ausweichen.
  • Aus der DE 198 12 188 C1 ist ein elektrisch betreibbarer, stabförmiger Infrarotstrahler bekannt, welcher in einem Reflektor angeordnet ist, bekannt. Der keramische Infrarotstrahler weist ein Trägerrohr aus gesintertem Al2O3 und eine auf das Trägerrohr gewickelte Heizwendel aus einem Widerstandsdraht auf, der von einer zumindest auf ihrer Oberfläche schwarz eingefärbten Überzugsschicht aus keramischer Masse umschlossen und gehalten ist. Der Reflektor ist als ein eine Brennlinie aufweisender Formkörper aus keramischem Material ausgebildet, der auf seiner dem Trägerrohr mit der Heizwendel zugekehrten Seite goldbeschichtet ist. Das Trägerrohr mit der Heizwendel ist im Bereich der Brennlinie des Reflektors angeordnet.
  • Aus der DE 44 37 692 A1 ist ein Kohlendioxidsensor mit einem Substratträger bekannt, auf dem auf der Unterseite ein Heizelement mit Leitungsanschlüssen angebracht ist. Auf der Oberseite sind Interdigitalelektroden und darauf ein kohlendioxidsensitives Material angeordnet.
  • Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche sind der US 4 644 141 A entnommen.
  • Ähnliche Sensoren, die ebenfalls eine Erzeugung einer Infrarotstrahlung aufweisen, sind aus den Schriften DE 197 50 133 A1 , US 5 910 659 A , US 4 378 489 A sowie US 4 644 141 A bekannt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Infrarotstrahlung, bestehend aus
    • - wenigstens einem Heizelement und
    • - wenigstens einem Abstrahlelement zur Abstrahlung der infraroten Strahlung.
    Dabei handelt es sich bei dem Heizelement um eine mikromechanische, zweidimensionale Heizerstruktur.
  • Dadurch handelt es sich um einen kompakten Infrarotstrahler geringer Baugröße und geringem Gewicht, wie er z.B. bei Anwendungen im Automobilbereich gefordert wird. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
    • - dass das Heizelement in Hybridtechnik auf das Abstrahlelement aufgebracht ist, wobei das Abstrahlelement wenigstens eine dem Heizelement zugewandte Seite und wenigstens eine dem Heizelement abgewandte Seite aufweist.
    Durch die Hybridtechnik ist eine besondere geringe Baugröße möglich.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
    • - dass es sich bei dem Abstrahlelement um ein Keramiksubstrat handelt.
    Keramische Materialien zeichnen sich durch einen besonders hohen Emissionsgrad aus.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb auch dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Keramik um eine Aluminiumoxid-Keramik handelt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die dem Heizelement abgewandte Seite des Keramiksubstrats
    • - geschwärzt ist oder
    • - mit einem infrarote Strahlung besonders gut emittierenden Material beschichtet ist.
    Dadurch wird eine weitere Erhöhung der Emissionsrate erreicht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem infrarote Strahlung besonders gut emittierenden Material um Rutheniumoxid handelt.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Heizerstruktur aus Platin besteht.
    Platin eignet sich zur langzeitstabilen Erzeugung von hohen Temperaturen und ist schwer oxidierbar.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
    • - dass das Heizelement wenigstens eine dem Abstrahlelement abgewandte Seite aufweist, und
    • - die dem Abstrahlelement abgewandte Seite poliert ist.
    Dadurch wird die Intensität der nach der dem Abstrahlelement abgewandten Seite emittierten infraroten Strahlung weiter verringert.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
    • - dass die Vorrichtung als mikromechanisches Element ausgeführt ist, wobei
    • - die Unterseite des Heizelements direkt oder indirekt auf einer Membran aufgebracht ist und
    • - die Oberseite des Heizelements direkt oder indirekt mit einer Emissionsschicht beschichtet ist.
    Durch die Anbringung über der Membran werden die Abstrahlungen auf der Unterseite des Heizelements verringert.
    Unter dem Begriff „indirekt ist dabei zu verstehen, dass sich zwischen dem Heizelement und der Membran bzw. der Emissionsschicht durchaus nicht erfindungswesentliche, aber technologisch erforderliche Schichten wie z.B. eine Schutzschicht oder eine Haftvermittlungsschicht befinden können.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht aus Rutheniumoxid besteht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
    dass sich unterhalb der dem Heizelement abgewandten Seite der Membran ein Hohlraum befindet. Dadurch wird eine Verminderung der Emission nach dieser Seite erreicht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Membran in mikromechanischer Siliziumtechnik ausgeführt ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
    • - dass die Vorrichtung zur Gasanalyse eingesetzt wird.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Rahmen eines optischen Kohlendioxidsensors zur Ermittlung des Kohlendioxidgehalts in der Innenraumluft eines Fahrzeugs eingesetzt wird.
    Gerade das letztgenannte Anwendungsgebiet eignet sich wie beschrieben besonders gut für den Einsatz dieses Sensors.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die infrarote Strahlung im wesentlichen nach einer bevorzugten Seite bzw. Richtung abgegeben wird. Dadurch kann die Strahlung in Richtung auf den Empfänger (z.B. einen Strahlungsdetektor) fokussiert werden, unnötige Abstrahlung in andere Richtungen wird vermieden bzw. vermindert.
  • Figurenliste
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 1 bis 4 dargestellt.
    • 1 zeigt ein Beispiel für den mikromechanischen Aufbau des Heizelements der Infrarotquelle.
    • 2 zeigt die aufgebrachte Emissionsschicht.
    • 3 zeigt einen seitlichen Querschnitt durch die mikromechanische Infrarotquelle.
    • 4 zeigt die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der mikromechanischen Infrarotquelle.
  • Ausführungsbeispiele
  • Der Einsatz eines mikromechanischen oder in Hybridtechnik hergestellten Sensorelements bildet eine kostengünstige Strahlungsquelle für einen spektroskopischen Gas- oder Flüssigkeits-Sensor mit einem Abstrahlungsmaximum im gewünschten MIR-Bereich. Dadurch wird der Verzicht auf in diesem Wellenlängenbereich absorbierendes Material wie z.B. Glas im Strahlungsweg der so aufgebauten IR-Quelle ermöglicht.
  • Die Leistungsaufnahme und Baugröße der Strahlungsquelle wird reduziert, da der überwiegende Teil der Strahlung im erforderlichen Wellenlängenbereich erzeugt wird. Der im kurzwelligeren Bereich erzeugte Strahlungsanteil von IR-Quellen (z.B. bei Glühlampen) als unerwünschte Verlustleistung für spektroskopische Sensoren entfällt. Der Verzicht auf eine Abdeckung der Strahlenquelle mit im interessierenden Wellenlängenbereich absorbierenden Material erhöht die Ausbeute der erwünschten Infrarotstrahlung. Nachfolgend wir als erstes Ausführungsbeispiel eine Strahlungsquelle in Hybridtechnik beschrieben.
  • Auf ein Keramiksubstrat, beispielsweise Aluminiumoxid-Keramik, wird eine Heizerstruktur, wie sie von der Heizerstruktur chemischer Sensorelemente bekannt ist, aufgebracht. Beispielsweise wird hierfür eine Platin-Struktur verwendet. Diese Platin-Struktur kann als Heizstruktur Temperaturen bis in den Bereich von ca. 450 °C (725 K) langzeitstabil erzeugen.
  • Nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz ergibt sich das Maximum der Strahlungsleistung eines schwarzen Strahlers bei einer Wellenlänge von ca. 2890 / T [µm K], wobei T die Temperatur des Strahlers angibt. Bei einem gewünschten Strahlungsmaximum bei einer Wellenlänge von 4 µm ergibt sich eine erforderliche Temperatur von 722 K (450°C), bei einem gewünschten Strahlungsmaximum von 4,3 µm ergibt sich eine erforderliche Temperatur von 672 K (400°C) usw.
  • Reale Strahlungsquellen unterscheiden sich von der Idealvorstellung eines schwarzen Strahlers durch ihren Emissionsgrad, der je nach Material mehr oder weniger stark von der Maximalemission des schwarzen Strahlers nach unten abweicht. Das heißt, die abgestrahlte Leistung einer Strahlungsquelle ist abhängig vom Absorptionsgrad (dieser ist gemäß dem Kirchhoffschen Gesetz gleichzeitig Emissionsgrad) des Strahlermaterials bei der gewählten Temperatur (Absorptions- und Emissionsgrad zeigen Dispersion, d.h. sie sind temperaturabhängig). Metalle, insbesondere in blanker Form haben Emissionsgrade bei ca. 10%, keramische Materialien, wie z.B. AlO dagegen Emissionsgrade nahe 90%.
  • Damit ergibt sich eine Richtwirkung der IR-Strahlungsquelle, indem man auf eine Aluminiumoxid-Trägerkeramik einseitig eine Platinheizerstruktur (möglichst vollflächig) aufbringt und die gegenüberliegende (Rück-) Seite der Trägerkeramik ohne metallischen Belag als Abstrahlfläche verwendet. Die Richtwirkung wird um so stärker, je mehr die Emissionsgrade der verwendeten Materialien sich unterscheiden. Es ist daher vorteilhaft, für die Metallisierung der Heizerseite ein schwer oxidierbares Metall wie Pt zu wählen, da hiermit langfristig eine schlecht emittierende, metallisch blanke Oberfläche auch bei den erforderlichen Temperaturen bis 450°C sichergestellt werden kann. Ebenfalls vorteilhaft wirkt sich ein Polieren dieser Metalloberfläche aus.
  • Ebenfalls vorteilhaft wirkt sich auf die als Abstrahlfläche verwendete Keramikseite aus, hier eine Schwärzung der Oberfläche oder eine Beschichtung der Keramik mit einem besonders gut emittierenden Material vorzunehmen. Als günstig haben sich hier Beschichtungen mit Rutheniumoxid gezeigt, einem Material das auch zur Herstellung von Widerständen in Dickschichttechnik eingesetzt wird.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform ist die Strahlungsquelle mit einem mikromechanischem Element aufgebaut.
  • Analog zu dem vorher beschriebenen Aufbau in Hybridtechnik lässt sich auch ein mikromechanischer Aufbau realisieren, bei dem z.B. in mikromechanischer Silizium-Technik eine dünne Membran zur thermischen Isolierung der Infrarotstrahlungsquelle erzeugt wird, auf der eine Pt-Heizerstruktur z.B. als Heizwendel oder Mäanderstruktur aufgebracht wird. Über diese Heizerstruktur wird vergleichbar zum mikromechanischen Aufbau eines chemischen Sensors oder zum mikromechanischen Aufbau eines IR-Detektor-Chips eine Emissionsschicht, beispielweise das oben beschriebene Rutheniumoxid in einem Dispensverfahren aufgebracht.
  • Die Emissionsschicht hat die Aufgabe, das ansonsten schlechte Emissionsverhalten von Silizium und Platin im Infrarotbereich zu verbessern.
  • Der Einbau des mikromechanischen Strahlers erfolgt analog dem Einbau mikromechanischer Sensorelemente beispielsweise in Premold-Gehäusen, deren Deckel zum Austritt der Infrarotstrahlung mit einer Öffnung versehen ist. Über Form und Größe der Deckelöffnung kann eine Richtwirkung der Infrarotstrahlung erzielt werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung nochmals anhand der 1 bis 4 beschrieben.
  • Dabei beziehen sich die 1 bis 3 auf die zweite Ausführungsform, 4 bezieht sich auf die erste Ausführungsform.
  • 1 zeigt eine mäanderförmige Heizerstruktur 100, welche durch Stromfluss (Erzeugung ohmscher Wärme) auf die erforderliche Strahlertemperatur aufgeheizt wird. Beim Heizer handelt es sich beispielsweise um eine Platinstruktur. Für einen temperaturgeregelten Betrieb kann wahlweise eine zweite Platinstruktur als Temperaturfühler (Pt hat einen positiven Temperaturkoeffizienten, d.h. mit wachsender Temperatur steigt der spezifische Widerstand) genutzt werden oder die Heizerstruktur selbst (der Widerstand des Heizers ergibt sich aus dem Verhältnis (angelegte Spannung)/Strom) für eine Temperaturrückführung genutzt werden.
  • 2 zeigt die mittels eines Mikrodispensverfahrens auf dem Chip von 1 aufgebrachte Emissionsschicht 200.
  • In 3 ist ein seitlicher Querschnitt durch einen mikromechanischen Aufbau dargestellt. Dabei stellt 300 eine aus dem Substratmaterial 301 freigeätzte Kaverne bzw. Hohlraum dar, über welchem eine dünne Membran 302 (beispielsweise aus Siliziumdioxid) aufgebracht ist. Über der Membran 302 befindet sich eine Haftvermittlungsschicht 303. Diese Schicht sorgt für den Zusammenhalt zwischen der Membran und den darauf aufgebrachten Schichten. Dies ist eine Schutzschicht 304, auf welcher die Heizerstruktur 305 aufgebracht ist. Von der Heizerstruktur 305 sind im Querschnitt in 3 4 Segmente dargestellt. Die beiden äußeren Segmente sind etwas breiter, da auf Ihnen zugleich die Bondkontakte aufgebracht werden müssen. Weiter sind in 3 die Passivierungsschicht 306 sowie die Emissionspaste 307 eingezeichnet. Zwischen der Emissionspaste 307 und der Heizerstruktur kann sich (wie im Ausführungsbeispiel gemäß 3), eine weitere Schutzschicht 308 befinden.
  • Eine Strahlungsquelle gemäß der ersten Ausführungsform ist in 4 dargestellt. 4 zeigt eine mäanderförmige Heizerstruktur 400 auf einer Keramiksubstrat 401. Dabei ist es durchaus denkbar, die Leiter der Heizerstruktur etwas breiter auszuführen und die isolierenden Zwischenräume zwischen den Leitern zu verschmälern.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung von Infrarotstrahlung, bestehend aus - wenigstens einem Heizelement (400) und - wenigstens einem Abstrahlelement (401) ausgebildet zur Abstrahlung der infraroten Strahlung, wobei es sich bei dem Heizelement (400) um eine mikromechanische, zweidimensionale Heizerstruktur handelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (400) in Hybridtechnik auf das Abstrahlelement (401) aufgebracht ist, wobei • das Abstrahlelement (401) wenigstens eine dem Heizelement (400) zugewandte Seite und wenigstens eine dem Heizelement (400) abgewandte Seite aufweist, und • das Heizelement (400) wenigstens eine dem Abstrahlelement (401) abgewandte Seite aufweist, wobei die dem Abstrahlelement (401) abgewandte Seite poliert ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Abstrahlelement (401) um ein Keramiksubstrat handelt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Keramiksubstrat um eine Aluminiumoxid-Keramik handelt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Heizelement (400) abgewandte Seite des Keramiksubstrats - geschwärzt ist oder - mit einem infrarote Strahlung besonders gut emittierenden Material beschichtet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem infrarote Strahlung besonders gut emittierenden Material um Rutheniumoxid handelt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizerstruktur (400) aus Platin besteht.
  7. Vorrichtung zur Erzeugung von Infrarotstrahlung, bestehend aus - wenigstens einem Heizelement (305) und - wenigstens einem Abstrahlelement ausgebildet zur Abstrahlung der infraroten Strahlung wobei • die Vorrichtung als mikromechanisches Element ausgeführt ist, und • es sich bei dem Heizelement (305) um eine mikromechanische, zweidimensionale Heizerstruktur handelt, und • die Unterseite des Heizelements (305) direkt oder indirekt auf einer Membran (302) aufgebracht ist und • die Oberseite des Heizelements (305) direkt oder indirekt mit einer Emissionsschicht (307) beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet dass die Emissionsschicht (307) aus Rutheniumoxid besteht.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich unterhalb der dem Heizelement (305) abgewandten Seite der Membran (302) ein Hohlraum befindet.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in mikromechanischer Siliziumtechnik ausgeführt ist.
  10. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Gasanalyse.
  11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bei einem optischen Sensor zur Ermittlung des Kohlendioxidgehalts in der Innenraumluft eines Fahrzeugs eingesetzt wird.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so aufgebaut ist, dass die infrarote Strahlung nach einer bevorzugten Seite oder Richtung abgegeben wird.
DE10356508.6A 2003-12-03 2003-12-03 Mikromechanische Infrarotquelle Expired - Fee Related DE10356508B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10356508.6A DE10356508B4 (de) 2003-12-03 2003-12-03 Mikromechanische Infrarotquelle
US10/996,285 US7279692B2 (en) 2003-12-03 2004-11-22 Micromechanical infrared source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10356508.6A DE10356508B4 (de) 2003-12-03 2003-12-03 Mikromechanische Infrarotquelle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10356508A1 DE10356508A1 (de) 2005-07-07
DE10356508B4 true DE10356508B4 (de) 2019-05-02

Family

ID=34625520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10356508.6A Expired - Fee Related DE10356508B4 (de) 2003-12-03 2003-12-03 Mikromechanische Infrarotquelle

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7279692B2 (de)
DE (1) DE10356508B4 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10356508B4 (de) * 2003-12-03 2019-05-02 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Infrarotquelle
DE102006044083A1 (de) * 2006-09-20 2008-03-27 Robert Bosch Gmbh Klimaanlage für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage
KR101311322B1 (ko) * 2009-06-25 2013-09-25 파나소닉 주식회사 적외선식 가스 검지기 및 적외선식 가스 계측 장치
DE102012006420A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-02 Carl Zeiss Sms Gmbh Temperatursensor sowie Verfahren zum Messen einer Temperaturänderung
EP2872882B1 (de) 2012-07-16 2018-10-31 SGX Sensortech SA Mikroheissplattenvorrichtung und sensor mit solch einer mikroheissplattenvorrichtung
US10448481B2 (en) * 2017-08-15 2019-10-15 Davorin Babic Electrically conductive infrared emitter and back reflector in a solid state source apparatus and method of use thereof
JP7456903B2 (ja) 2020-09-18 2024-03-27 旭化成エレクトロニクス株式会社 受発光装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4378489A (en) 1981-05-18 1983-03-29 Honeywell Inc. Miniature thin film infrared calibration source
US4644141A (en) 1984-10-12 1987-02-17 Dragerwerk Ag Infrared radiator
DE4437692A1 (de) 1994-10-21 1996-04-25 Fraunhofer Ges Forschung Kohlendioxid-Sensor
US5910659A (en) 1996-04-30 1999-06-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Flat panel thermal infrared generator
DE19750133A1 (de) 1997-10-04 1999-07-15 Wwu Wissenschaftliche Werkstat Verfahren und Vorrichtung für die Überwachung der Innenluftqualität in Kraftfahrzeugen
DE19812188C1 (de) 1998-03-19 1999-09-02 Steinmetz Elektrisch betreibbarer, stabförmiger Infrarotstrahler

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4013260A (en) * 1974-09-27 1977-03-22 Andros, Incorporated Gas analyzer
US5783805A (en) * 1992-06-05 1998-07-21 Katzmann; Fred L. Electrothermal conversion elements, apparatus and methods for use in comparing, calibrating and measuring electrical signals
US5472720A (en) * 1992-06-17 1995-12-05 Mitec Scientific Corporation Treatment of materials with infrared radiation
US5350927A (en) * 1992-06-17 1994-09-27 Mitech Scientific Corp. Radiation emitting ceramic materials and devices containing same
US5406090A (en) * 1993-02-22 1995-04-11 Mattson Instruments, Inc. Spectrometer and IR source therefor
US5576553A (en) * 1994-09-23 1996-11-19 Adachi; Yoshi Two dimensional thermal image generator
GB9420954D0 (en) * 1994-10-18 1994-12-07 Univ Keele An infrared radiation emitting device
US7119337B1 (en) * 1997-08-04 2006-10-10 Ion Optics, Inc. Infrared radiation sources, sensors and source combinations, and methods of manufacture
JP3205230B2 (ja) * 1995-08-31 2001-09-04 株式会社島津製作所 赤外光源
JP3204130B2 (ja) * 1996-10-30 2001-09-04 株式会社村田製作所 焦電型赤外線センサ素子
DE19962938A1 (de) * 1999-12-24 2001-07-19 Perkinelmer Optoelectronics Verfahren zum Korrigieren des Ausgangssignals eines Infrarotstrahlungsmehrelementsensors, Infrarotstrahlungsmehrelementsensor und Infrarotstrahlungsmehrelementsensorsystem
US6805946B2 (en) * 2000-12-04 2004-10-19 Advanced Ceramics Research, Inc. Multi-functional composite structures
US6646233B2 (en) * 2002-03-05 2003-11-11 Hitachi High-Technologies Corporation Wafer stage for wafer processing apparatus and wafer processing method
US6921910B2 (en) * 2002-07-25 2005-07-26 Varian Australia Pty Ltd Infrared source for spectrometers
US7021297B1 (en) * 2002-08-05 2006-04-04 Slingo Fred M Apparatuses, devices, systems and methods employing far infrared radiation and negative ions
US7795586B2 (en) * 2002-09-17 2010-09-14 Robert Bosch Gmbh Device for detecting and device for measuring the concentration of a substance
WO2004075986A1 (ja) * 2003-02-26 2004-09-10 Katsuko Yabiku 温熱治療用の遠赤外線発生器および遠赤外線照射方法
US7122815B2 (en) * 2003-05-27 2006-10-17 Wood Donald S Infrared radiation emitter
JP4645961B2 (ja) * 2003-05-27 2011-03-09 カーディオウエーブ インコーポレーテッド 赤外線画像による被検体の中核体温を、遠隔、非侵襲で検出するシステムおよび方法
US7159824B2 (en) * 2003-09-04 2007-01-09 Analex Corporation Device and method for on-orbit calibration verification of an infrared sensor
DE10356508B4 (de) * 2003-12-03 2019-05-02 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Infrarotquelle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4378489A (en) 1981-05-18 1983-03-29 Honeywell Inc. Miniature thin film infrared calibration source
US4644141A (en) 1984-10-12 1987-02-17 Dragerwerk Ag Infrared radiator
DE4437692A1 (de) 1994-10-21 1996-04-25 Fraunhofer Ges Forschung Kohlendioxid-Sensor
US5910659A (en) 1996-04-30 1999-06-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Flat panel thermal infrared generator
DE19750133A1 (de) 1997-10-04 1999-07-15 Wwu Wissenschaftliche Werkstat Verfahren und Vorrichtung für die Überwachung der Innenluftqualität in Kraftfahrzeugen
DE19812188C1 (de) 1998-03-19 1999-09-02 Steinmetz Elektrisch betreibbarer, stabförmiger Infrarotstrahler

Also Published As

Publication number Publication date
US20050121630A1 (en) 2005-06-09
US7279692B2 (en) 2007-10-09
DE10356508A1 (de) 2005-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3516925B1 (de) Infrarotflächenstrahler
EP3378280B1 (de) Infrarotstrahler
EP3105571B1 (de) Verfahren und sensorsystem zur messung der konzentration von gasen
DE102016113815A1 (de) Infrarotflächenstrahler und Verfahren zur Herstellung des Infrarotflächenstrahlers
DE4411871A1 (de) Elektrisch modulierbare thermische Strahlungsquelle und Verfahren zur Herstellung derselben
DE10356508B4 (de) Mikromechanische Infrarotquelle
EP3516680A1 (de) Infrarot-strahler
EP0859536A1 (de) Infrarot-Strahler und dessen Verwendung
DE10224692A1 (de) Optoelektronische Sensoreinrichtung
DE19901183A1 (de) Platintemperatursensor und Herstellungsverfahren für denselben
DE102014002077B4 (de) Gassensor, Verfahren zur Detektion von Gasen und Herstellungsverfahren eines Gassensors
EP3404405A1 (de) Sensor zur bestimmung von gasparametern
DE19753642A1 (de) Elektrischer Widerstand mit wenigstens zwei Anschlußkontaktfeldern auf einem Keramik-Substrat sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE2139828B2 (de) Temperaturmesswiderstand mit grosser temperaturwechselbestaendigkeit aus glaskeramik
EP3491887B1 (de) Mikroheizleiter
DE102016120536A1 (de) Infrarotstrahler
DE10163087B4 (de) Infrarotstrahler zur thermischen Behandlung von Gütern
WO2023217486A1 (de) Infrarot-Strahler mit einer auf eine Reflektorschicht aus Metall aufgebrachten emissiven Schicht und Verwendung der emissiven Schicht
DE102016111234B4 (de) Vorrichtung für die thermische Behandlung eines Substrats sowie Trägerhorde und Substrat-Trägerelement dafür
EP2238418A1 (de) Verfahren zur erzeugung von absorptionsschichten auf thermischen strahlungssensoren
DE102018207689B4 (de) Verfahren zum Herstellen mindestens einer Membrananordnung, Membrananordnung für einen mikromechanischen Sensor und Bauteil
EP2454571A1 (de) SENSORELEMENT ZUR BESTIMMUNG MINDESTENS EINER PHYSIKALISCHEN MESSGRÖßE
JP7133498B2 (ja) 可燃性ガスの濃度測定方法、可燃性ガスセンサー、および可燃性ガスセンサーの製造方法
DE102018108723A1 (de) Sensorvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung und elektronische Baugruppe, die eine Sensorvorrichtung aufweist
DE102017205985A1 (de) Substrataufbau für einen Gassensor oder eine Infrarot-Lichtquelle

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee