(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、抵抗体から基板に信号を伝逹するときと抵抗体から残留熱を除去するときだけ抵抗体に接触する信号脚を提供して熱伝導率を低めることでボロメーターの性能を向上させることにある。【解決手段】 本発明による赤外線ボロメーターは、保護層でコーティングされた集積回路を備えた下部基板と、赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体とを備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間している上部基板と、前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹する信号脚と、前記信号脚を前記上部基板と電気的にオン-オフされるように駆動するために下部基板の上面に形成された下部電極と、前記下部基板の上面に形成され赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層とからなる。【選択図】  図２
2005181308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの基板が所定の空間を有して離間しており、支持脚によって連結され赤外線の熱を検出するボロメーターであって、
保護層でコーティングされた集積回路を備えた下部基板と、
赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体を備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間されている上部基板と、
前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、
前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹する信号脚と、
前記信号脚を前記上部基板と電気的にオン-オフされるように駆動するために下部基板の上面に形成された下部電極と、
前記下部基板の上面に形成され、赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層と、
を含むことを特徴とする赤外線ボロメーター。
【請求項２】
前記信号脚は少なくとも二つの層以上が重ね合って形成され、それぞれの層を形成する物質の残留応力が異なることを特徴とする、請求項１に記載の赤外線ボロメーター。
【請求項３】
前記信号脚を形成するそれぞれの層は、 Ａｌ (アルミニウム)と、 ＳｉＯ２(二酸化ケイ素)と、 ＳｉｘＮｙ (窒化けい素)と、 Ｃｒ (クロム)と、 Ａｕ (金)と、 Ｔｉ (チタン)と、 Ｎｉ (ニッケル)と、ポリシリコンと、シリコンとの少なくとも何れかの一つの物質からなり、それぞれの層は異なる物質からなることを特徴とする、請求項２に記載の赤外線ボロメーター。
【請求項４】
前記信号脚のそれぞれの層を形成する物質は、残留応力によって上部基板の方向に撓むように形成されることを特徴とする、請求項２に記載の赤外線ボロメーター。
【請求項５】
前記信号脚は、Ａｌ(アルミニウム)と、 ＳｉＯ２(二酸化ケイ素)と、 ＳｉｘＮｙ(窒化けい素)と、Ｃｒ(クローム)と、Ａｕ(金)と、Ｔｉ(チタン)と、Ｎｉ(ニッケル)と、ポリシリコンと、シリコンとの少なくとも何れかの一つの物質からなることを特徴とする、請求項１に記載の赤外線ボロメーター。
【請求項６】
前記信号脚のそれぞれの層を形成する物質は、残留応力によって上部基板の方向に撓むように形成されることを特徴とする、請求項5に記載の赤外線ボロメーター。
【請求項７】
前記信号脚と下部電極との間及び前記下部電極と下部基板との間には、電気的な短絡を防止するための絶縁物質が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至6の何れかに記載の赤外線ボロメーター。
【請求項８】
二つの基板が所定の空間を有して離間しており、支持脚によって連結され赤外線の熱を検出するボロメーターであって、
保護層でコーティングされた集積回路を備える下部基板と、
赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体とを備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間している上部基板と、
前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、
前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹し、圧電素子及び信号伝逹手段からなる信号脚と、
前記圧電素子に電圧を印加するための電極と、
前記下部基板の上面に形成され、赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層と、
を含むことを特徴とする赤外線ボロメーター。
【請求項９】
前記圧電素子を形成する物質は、石英(ＳｉＯ２)と、チタン酸ジルコン酸鉛(Ｐｂ(Ｚｒ、Ｔｉ)Ｏ３、ＰＺＴ)と、酸化亜鉛(ＺｎＯ)と、チタン酸バリウム(ＢａＴｉＯ３)との何れかの一つの物質であることを特徴とする、請求項８に記載の赤外線ボロメーター。
【請求項１０】
二つの基板が所定の空間を有して離間しており、支持脚によって連結され赤外線の熱を検出するボロメーターにおいて、
保護層でコーティングされた集積回路を備えた下部基板と、
赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体とを備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間している上部基板と、
前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、
前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹し、二つの層以上の物質からなり、それぞれの層を成す物質の熱膨脹係数が異なるように形成される信号脚と、
前記信号脚に熱を伝逹するための熱伝逹手段と、
前記下部基板の上面に形成され、赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層と、
を含むことを特徴とする赤外線ボロメーター。
【請求項１１】
前記信号脚を形成するそれぞれの層は、Ａｌ(アルミニウム)と、ＳｉＯ２(二酸化ケイ素)と、ＳｉｘＮｙ(窒化けい素)と、Ｃｒ(クロム)と、Ａｕ(金)と、Ｔｉ(チタン)と、Ｎｉ(ニッケル)と、ポリシリコンと、シリコンとの少なくとも何れかの一つの物質からなり、それぞれの層は異なる物質からなることを特徴とする、請求項１０に記載の赤外線ボロメーター。
【請求項１２】
二つの基板が所定の空間を有して離間しており、支持脚によって連結され赤外線の熱を検出するボロメーターであって、
保護層でコーティングされた集積回路を備えた下部基板と、
赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体を備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間されている上部基板と、
前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、
前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹する信号脚と、
前記信号脚が前記上部基板に接触状態又は非接触状態となるように前記信号脚を制御する信号脚制御手段と、
前記下部基板の上面に形成され、赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層と、
を含むことを特徴とする赤外線ボロメーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線の検出機であるボロメーターに関し、より詳細には赤外線の熱によって変化された抵抗値を読み出すときと熱吸収層の残熱を除去するために用いられる信号脚を備えた赤外線ボロメーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にボロメーターは赤外線センサーの一種であって、物体から放射される赤外線を吸収して熱エネルギーに変換されながら温度上昇をもたらす。このような温度上昇は電気抵抗を変化させるようになり、この変化された電気抵抗値を測定して物体を感知する放射エネルギーを測定する計器である。
【０００３】
このようなボロメーターは、民需用と軍需用に応用されており、物体の赤外線の熱を吸収する吸収体と吸収された熱によって抵抗値を変化させる抵抗体が信号脚によって基板から分離されている構造を有する。以下、従来のボロメーターの構造を詳細に説明し、それによる問題点を説明する。
【０００４】
図１は、従来のボロメーターの構造を示したものである。
図１に示されたように、現在の全てのボロメーターの構造は、信号を読み出す集積回路が内臓され保護層でコーティングされた下部基板１１０と、赤外線を吸収する吸収層(図示せず)と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体(図示せず)とを備え、前記下部基板１１０と所定の空間を有して互いに離間している上部基板１２０と、前記上部基板１２０と下部基板１１０とを機械的又は電気的に連結する信号脚１３０からなる。
【０００５】
前記のような構造によって、ボロメーターは前記上部基板１２０の抵抗体から信号脚１３０を通じて抵抗信号を入力し、下部基板１１０の集積回路でその信号を制御して出力することによって、外部の物体温度を感知できるようになる。
【０００６】
ボロメーターの構造において、ボロメーターの性能を向上させるためには、ボロメーターに吸収された物体から放射される赤外線の熱を損失せず吸収しなければならず、信号を測定した後に残熱を完全に除去することが重要な問題となる。
【０００７】
従って、従来のボロメーターでは、信号脚１３０が前記上部基板１２０及び下部基板１１０を機械的に連結する役割をするとともに、信号を測定した後の残熱を除去する役割をする。
【０００８】
しかし、前記のような信号脚１３０は電気的信号を伝逹することができる金属体からなるため、高い熱伝導性を持つ反面、高い熱伝導性によって赤外線の熱を吸収するとき赤外線の熱の損失をもたらすという問題がある。
【０００９】
前記のような問題を解決するための方法として、ボロメーターの熱伝導性を低めて性能を向上させるために信号脚１３０を長くしているが、画素の大きさが決まっているため信号脚１３０を長くすることには限界がある。
【００１０】
また、既存のボロメーターの構造において信号脚１３０を長くして熱伝導性を低めるようにしても、信号を読み出した後にボロメーターの抵抗体に蓄積された熱が完全に除去しない場合が生じ、残留熱はセルフヒーティング(ｓｅｌｆ  ｈｅａｔｉｎｇ)とともに抵抗体の温度を高める結果となってボロメーターの性能を低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、抵抗体から基板に信号を伝逹するときと抵抗体から残留熱を除去するときだけ抵抗体に接触する信号脚を提供して熱伝導率を低めることでボロメーターの性能を向上させることにある。
本発明の他の目的は、前記のような信号脚を提供することによってボロメーターの性能を向上させ民需用又は軍需用に利用されるボロメーターに適用するようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記のような目的を成すための本発明による赤外線ボロメーターは、二つの基板が所定の空間を有して離間しており、支持脚によって連結され赤外線の熱を検出するボロメーターであって、保護層でコーティングされた集積回路を備えた下部基板と、赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体を備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間されている上部基板と、前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹する信号脚と、前記信号脚が前記上部基板に接触状態又は非接触状態となるように前記信号脚を制御する信号脚制御手段と、前記下部基板の上面に形成され、赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
一実施形態に係る赤外線ボロメータでは、前記信号脚制御手段は、前記信号脚を前記上部基板と電気的にオン-オフされるように駆動するために下部基板の上面に形成された下部電極であることを特徴とする。
【００１４】
他の実施形態に係る赤外線ボロメータでは、前記信号脚は圧電素子を含んでおり、前記信号脚制御手段は、前記圧電素子に電圧を印加するための電極であることを特徴とする。
【００１５】
また、他の実施形態に係る赤外線ボロメータでは、前記信号脚は、二つの層以上の物質からなり、それぞれの層を成す物質の熱膨脹係数が異なるように形成されており、前記信号脚制御手段は、前記信号脚に熱を伝逹するための熱伝逹手段であることを特徴とする。
【００１６】
前記のような目的を成すための本発明による赤外線ボロメーターは、二つの基板が所定の空間を有して離間されており、支持脚によって連結され赤外線の熱を検出するボロメーターであって、保護層でコーティングされた集積回路を備えた下部基板と、赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体とを備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間されている上部基板と、前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹する信号脚と、前記信号脚を前記上部基板と電気的にオン-オフされるように駆動するために下部基板の上面に形成された下部電極と、前記下部基板の上面に形成され赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層とを備えている。
【００１７】
また、前記のような目的を成すための本発明による赤外線ボロメーターは、保護層でコーティングされた集積回路を備えた下部基板と、赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体とを備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間されている上部基板と、前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹し、圧電素子及び信号伝逹手段からなる信号脚と、前記圧電素子に電圧を印加するための電極と、前記下部基板の上面に形成され赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層とを備えている。
【００１８】
また、前記のような目的を成すための本発明による赤外線ボロメーターは、保護層でコーティングされた集積回路を備えた下部基板と、赤外線を吸収する吸収層と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体とを備え、前記下部基板と所定の空間を有して互いに離間されている上部基板と、前記上部基板を機械的に支持し、上部基板と下部基板とを連結するポストと、前記下部基板と上部基板との間で前記抵抗体から下部基板に信号を伝逹し、二つの層以上の物質からなり、それぞれの層を形成する物質の熱膨脹係数が異なるように形成される信号脚と、前記信号脚に熱を伝逹するための手段と、前記下部基板の上面に形成され赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層とを備えている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、抵抗体から基板に信号を伝逹するときと抵抗体から残留熱を除去するときだけ抵抗体に接触する信号脚を提供することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、熱伝導性が非常に低くなるため応答度を高めることができるようになる。
【００２１】
また、本発明によれば、前記のような信号脚を提供することによってボロメーターの性能を向上させ、民需用又は軍需用に利用されるボロメーターに応用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明による赤外線ボロメーターの望ましい実施形態を添付された図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態において従来と同一の構成部材に対しては同様の符号を付けて説明する。
【００２３】
<第１実施形態>
本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの構造及び動作を説明すれば次のようである。
【００２４】
図２は、本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの構造を示した斜視図であり、図３は、本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの構造を示した側面図である。
【００２５】
図２及び図３に示したように、本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの構造は、信号を読み出す集積回路が内臓され保護層でコーティングされた下部基板１１０と、赤外線を吸収する吸収層(図示せず)と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体(図示せず)とを備え、前記下部基板１１０と所定の空間を有して互いに離間されている上部基板１２０と、前記上部基板１２０と下部基板１１０とを機械的に連結して上部基板１２０を支持するポスト２１０と、前記抵抗体から下部基板１１０に信号を伝逹するときと信号を出力した後に抵抗体の残留熱を除去するときだけ抵抗体に接触する信号脚２００と、前記信号脚２００を前記上部基板１２０と電気的にオン-オフされるように駆動するために下部基板１１０の上面に形成された下部電極２２０と、前記下部基板の上面に形成され赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層２３０とからなる。
【００２６】
前記のような構造を有する赤外線ボロメーターは、信号処理用の回路が集積された下部基板１１０を窒化けい素などの絶縁物質で保護し、前記絶縁物質の上に信号脚２００を駆動するために下部電極２２０と反射層２３０として用いられる物質(Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉなど)を蒸着する。信号を読み出すための信号脚２００は、下部電極２２０との短絡を防止するために、下部電極２２０上に蒸着された絶縁物質(ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ２など)２４０上に形成され、初期状態で上部基板１２０に形成された抵抗体と接触するようにして熱伝導性も高くする。その上にボロメーターの抵抗体と吸収体を蒸着する。ボロメーターの上部基板１２０を支持するポスト２１０を通じる熱伝導性は３×１０-８Ｗ/ｍＫ以下の低い値を有するようにする。その上にボロメーターの抵抗体と吸収体を蒸着して作る。
【００２７】
ここで、前記信号脚２００は、多層として構成し、 Ａｌ(アルミニウム)と、ＳｉＯ２ (二酸化ケイ素)と、ＳｉｘＮｙ(窒化けい素)と、Ｃｒ(クロム)と、Ａｕ(金)と、Ｔｉ(チタン)と、Ｎｉ(ニッケル)と、ポリシリコンと、シリコンとの少なくとも何れかの一つの物質からなり、それぞれの層は異なる物質から形成するのが望ましい。
【００２８】
前記の信号脚２００を形成する物質は残留応力がそれぞれ異なり、二つの物質以上で構成したとき、残留応力による物質の伸張効果がさらに大きくなる。このような物質の残留応力を利用する技術は“Ｓｅｌｆ−Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ(ＳＡＭＳ)”分野に利用される公知の技術である。
【００２９】
また、信号を読み出すための信号脚２００の熱伝導性は次の二つを考慮して設計することが望ましい。第一に、信号を読み出す数マイクロ秒(ｍｓｅｃ)〜数十マイクロ秒(ｍｓｅｃ)の間に上部基板１２０上の抵抗体に蓄積されている熱エネルギーが信号脚２００を通じて下部基板１１０に可能な限り漏れないようにする。第二に、信号を読み出した後に上部基板１２０上の抵抗体に残っている熱を数ミリセカンド間に十分に除去することができる熱伝導性を有するように設計する。
【００３０】
図４は、本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの動作を説明するために示されたものである。
【００３１】
図４に示されたように、本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの構造の動作原理を説明すれば次のようである。
【００３２】
まず、(ａ)は赤外線ボロメーターの初期状態を示したものであり、初期状態で信号脚２００と下部電極２２０とは接地(ｇｒｏｕｎｄ)状態である。このとき、信号脚２００はそれぞれ異なる残留応力を有する２つの物質で層として形成されており上部基板１２０の方に撓んだ状態である。また、信号脚２００と下部電極２２０との間には短絡を防止するために絶縁物質(図示せず)が塗布されている。
【００３３】
(ｂ)においては、前記下部電極２２０に電圧を印加するとストレス(残留応力による)によって撓んだ信号脚２００と下部電極２２０との間に静電力が発生する。この静電気力によって、信号脚２００が下部電極２２０の方に引かれて、上部基板１２０上の抵抗体と信号脚２００とが分離される。
【００３４】
前記信号脚２００が上部基板１２０上の抵抗体から分離された状態では、ボロメーターの熱伝導は抵抗体の基板を機械的に支持しているポスト２１０だけを通じて行われる。従って、熱伝導が既存のボロメーターの構造よりさらに低くなるため、この状態でボロメーターが赤外線の熱を吸収する場合、同じ量の赤外線の熱を吸収してもさらに高い熱エネルギーが上部基板１２０上の抵抗体に蓄積され性能が向上する。ボロメーターに蓄積された赤外線による熱エネルギーは、ボロメーターの上部基板１２０上の抵抗体の抵抗を変化させる。
【００３５】
(ｃ)は、上部基板１２０上の抵抗体の抵抗の変化値を下部基板１１０に伝逹する状態を示したものである。ここで、下部電極２２０の電圧を切ると信号脚２００は上部基板１２０上の抵抗体と接触し、このとき電圧や電流を信号脚２００に印加して抵抗の変化を読み出す。信号を読み出した後に上部基板１２０上の抵抗体に蓄積されている残熱を完全に除去するために、数ミリセカンド(ｍｉｌｌｉ ｓｅｃｏｎｄ)の間は信号脚２００が抵抗体に接しているようにする。信号脚２００が上部基板１２０に接触してから信号を読み出す数マイクロ秒(ｍｓｅｃ)〜数十マイクロ秒(ｍｓｅｃ)の間は、抵抗体に吸収された赤外線による熱が信号脚２００を介して下部基板１１０に可能な限り逃げないようにすると共に、信号読み出し後の数ミリセカンドの間に信号脚２００を介して抵抗体に蓄積された熱を下部基板１１０に放出できる様に、信号脚２００の材質を選択する。
【００３６】
その後、(ｄ)のように下部電極２２０に電圧を印加して信号脚２００を下部電極２２０の方へ引いて上部基板１２０上の抵抗体と分離するようにして、再び抵抗体が赤外線の熱を受けて熱エネルギーが蓄積されるようにして、図示された(ａ)、(ｂ)及び(ｃ)の段階を繰り返す。
【００３７】
<第２実施形態>
本発明の第２実施形態による赤外線ボロメーターの構造及び動作を説明すれば次のようである。
【００３８】
図５は、本発明の第２実施形態による赤外線ボロメーターの構造を示したものであり、図６は、本発明の第２実施形態による赤外線ボロメーターが信号を伝逹するときと残熱を放出するときの構造を示したものである。
【００３９】
図５及び図６に示されたように、本発明の第２実施形態による赤外線ボロメーターの構造は、信号を読み出す集積回路が内臓され保護層でコーティングされた下部基板１１０と、赤外線を吸収する吸収層(図示せず)と、前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体(図示せず)とを備え、前記下部基板１１０と所定の空間を有して互いに離間している上部基板１２０と、前記上部基板１２０と下部基板１１０とを機械的に連結して上部基板１２０を支持するポスト２１０と、前記抵抗体から下部基板１１０に信号を伝逹するとき及び信号を出力した後に抵抗体の残留熱を除去するときだけ抵抗体に接触する信号脚５００と、赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層(図示せず)とからなる。
【００４０】
前記信号脚５００は、機械的に撓むようにするために電圧印加をする電極５１０と、圧電素子５２０と、前記電極５１０との短絡を防止する絶縁層５３０及び上部基板１２０の抵抗体から信号を伝逹するための信号伝逹手段５４０とから構成される。
【００４１】
ここで、信号脚５００を成す主要構成である前記圧電素子５２０は、石英(ＳｉＯ２)、チタン酸ジルコン酸鉛(Ｐｂ(Ｚｒ、Ｔｉ)Ｏ３と、ＰＺＴ)、酸化亜鉛(ＺｎＯ)、チタン酸バリウム(ＢａＴｉＯ３)の何れかの一つの物質から構成されるのが望ましい。
【００４２】
前記の信号脚５００は、圧電素子５２０を使った圧電気(Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ)の原理を利用する。圧電気効果には圧電気直接効果と圧電気逆効果とがある。電子の圧電気直接効果は、圧電素子に外部応力や震動変位などを加えると、その出力端に電気信号が発生する現象である。後者の圧電気逆効果は、圧電素子に外部から電圧を加えると素子が機械的に変位を起こす現象である。
【００４３】
ここで、本発明の第２実施形態による赤外線ボロメーターは、前記の圧電気逆効果を利用して信号脚を構成するようになる。
【００４４】
本発明の第２実施形態による赤外線ボロメーターの動作を説明すれば次のようである。ただし、本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの動作原理と基本的に同一であるため、以下では前記第１実施形態と異なる信号脚を中心に説明する。
【００４５】
まず、図５に示されたように、初期状態において信号脚５００には電圧が印加されない状態であり、下部基板１１０と平行に位置され、この状態で上部基板１２０上の吸収体によって外部の物体の赤外線の熱を吸収する。
【００４６】
また、図６に示したように、圧電素子５２０の上下に置かれた電極５１０に電圧を印加すると、圧電素子は水平方向に収縮し、上部基板５２０の方へ撓むようになって、上部基板５２０上の抵抗体から抵抗値が信号伝逹手段５４０を通じて下部基板１１０に伝逹され、その抵抗値を読み出して外部物体の温度を感知するようになる。また、信号を読み出した後には上部基板１２０上の抵抗体から残熱を完全に除去するために数ミリセカンド(ｍｉｌｌｉ ｓｅｃｏｎｄ)の間は信号脚５００が抵抗体に接しているようにする。
【００４７】
<第３実施形態>
本発明の第３実施形態による赤外線ボロメーターの構造及び動作を説明すれば次のようである。
【００４８】
図７は、本発明の第３実施形態による赤外線ボロメーターの構造を示したものであり、図８は、本発明の第３実施形態による赤外線ボロメーターが信号を伝逹するときと残熱を放出するときの構造を示したものである。
【００４９】
図７及び図８に示されたように、本発明の第３実施形態による赤外線ボロメーターの構造は、信号を読み出す集積回路が内臓され保護層でコーティングされた下部基板１１０と、赤外線を吸収する吸収層(図示せず)と前記吸収層から吸収された赤外線の熱によって抵抗値が変化する抵抗体(図示せず)とを備え、前記下部基板１１０と所定の空間を有して互いに離間している上部基板１２０と、前記上部基板１２０と下部基板１１０とを機械的に連結して上部基板１２０を支持するポスト２１０と、前記抵抗体から下部基板１１０に信号を伝逹するときと信号を出力した後に抵抗体の残留熱を除去するときだけ抵抗体に接触する信号脚７００と、前記信号脚７００に熱を伝逹するための熱伝逹手段７１０及び赤外線の熱の吸収率を増加させるための反射層(図示せず)とからなる。
【００５０】
ここで、前記信号脚７００は機械的に撓むようにするために熱膨脹係数が異なる二つの物質が層として重ね合って形成される。
【００５１】
また、前記信号脚７００を形成するそれぞれの層は、Ａｌ(アルミニウム)と、 ＳｉＯ２(二酸化ケイ素)と、 ＳｉｘＮｙ(窒化けい素)と、 Ｃｒ(クロム)と、Ａｕ(金)と、Ｔｉ(チタン)と、Ｎｉ(ニッケル)と、ポリシリコンと、シリコンとの少なくとも何れか一つの物質からなるのが望ましい。
【００５２】
つまり、本発明の第３実施形態による赤外線ボロメーターは、信号脚７００を構成する物質の熱膨脹係数を利用して形成される。
【００５３】
本発明の第３実施形態による赤外線ボロメーターの動作を説明すれば次のようである。ただし、本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの動作原理と基本的に同一であるため、以下では前記第１実施形態と異なる信号脚を中心に説明する。
【００５４】
まず、図７に示したように、初期状態では信号脚７００に熱を伝逹するための熱伝逹手段７１０に電流が印加されない状態であり、下部基板１２０と平行に位置され、この状態で上部基板１２０上の吸収体によって外部の物体の赤外線の熱を吸収する。
【００５５】
また、図８に示したように、熱伝逹手段７１０に電流を印加すれば、信号脚７００は互いに異なる熱膨脹率によって上部基板１２０の方に撓むようになって、上部基板１２０上の抵抗体から抵抗値が信号脚７００を通じて下部基板１１０に伝逹され、その抵抗値を読み出して外部の物体の温度を感知するようになる。また、信号を読み出した後には上部基板１２０上の抵抗体から残熱を完全に除去するために数ミリセカンドの間は信号脚７００が抵抗体に接しているようにする。
【００５６】
ここで、信号脚が上部基板１２０の方に撓むようにするために信号脚７００の上部側の物質の熱膨脹係数が下部側の物質の熱膨脹係数より小さく形成するのが望ましい。
【００５７】
このように、本発明が属する技術分野の当業者は、本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更しない範囲内において他の具体的な形態として実施することができるということが分かる。従って、以上から記述した実施形態は全ての面で例示的なこととであり、それに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来の赤外線ボロメーターの構造を示した図面。
【図２】本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの構造を示した斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの構造を示した側面図。
【図４】本発明の第１実施形態による赤外線ボロメーターの動作を説明するために示された図面。
【図５】本発明の第２実施形態による赤外線ボロメーターの構造を示す図面。
【図６】本発明の第２実施形態による赤外線ボロメーターが信号を伝逹するときと残熱を放出するときの構造を示す図面。
【図７】本発明の第３実施形態による赤外線ボロメーターの構造を示す図面。
【図８】本発明の第３実施形態による赤外線ボロメーターが信号を伝逹するときと残熱を放出するときの構造を示す図面。
【符号の説明】
【００５９】
１１０  下部基板
１２０  上部基板
１３０、２００、５００、７００  信号脚
２１０  ポスト
２２０  下部電極
２３０  反射層
２４０、５３０  絶縁層
５１０  電極
５３０  信号伝逹手段
７１０  熱伝逹手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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