定标黑体光源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及红外技术领域，尤其涉及一种集成黑体薄膜、加热源、温度传感器的定标黑体光源。
【背景技术】
[0002]定标黑体光源是红外扫描仪的重要组成部分，其性能的好坏会影响到红外成像的质量。其中，定标黑体光源的温度控制精度和温度均匀性是定标黑体光源能否满足试验需求的关键。
[0003]传统的定标黑体光源主要由3个部分组成:辐射黑体，电热源，温度传感器。辐射黑体一般是在热导率较高的衬底上制作高发射率涂层，其表面发射率非常接近I;由辐射黑体周围或背面的电热源对辐射黑体进行加热，使其辐射出一定强度的红外光;温度传感器贴附于辐射黑体附近，采用直接或间接的方式测量辐射黑体的物理温度，反馈到外界控制电路中，从而调整加热功率，使黑体薄膜逐渐达到目标加热温度。
[0004]为了使辐射面的温度具有较高的均匀性，目前主要采用热管在辐射黑体的背面对其进行加热。虽然热管具有较快的升温速度和加热均匀性，但由于体积、重量较大，加热功耗非常高，往往达到上百瓦甚至上千瓦，并且由于热量大，散热速度非常慢，从而导致定标黑体温度稳定的实际时间需要达到30-40分钟。
[0005]虽然在红外传感领域出现了各种追求低功耗、快速响应的红外光源芯片，但由于用途不同，这些芯片结构往往设计成悬空薄膜结构或其它节能结构，导致辐射面的温度呈明显的梯度分布，因此无法用作定标黑体光源。
[0006]有鉴于此，有必要对现有的定标黑体光源予以改进，以解决上述问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种集成黑体薄膜、加热源、温度传感器的定标黑体光源。
[0008]为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种定标黑体光源，包括薄片衬底、设于所述衬底上的第一绝缘层、设于所述第一绝缘层上背离所述衬底的一侧的表面上的加热源、设于所述加热源背离所述第一绝缘层的一侧的表面上的第二绝缘层、设于所述第二绝缘层背离所述加热源的一侧的表面上的黑体薄膜、设于所述第一绝缘层或第二绝缘层背离所述衬底的一侧的表面上的温度传感器;所述加热源具有可与外电路实现电性连接的引线区，所述定标黑体光源还包括使所述温度传感器与所述引线区背离所述衬底的一侧均向外暴露以与外电路实现电性连接的引线通道。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述定标黑体光源还包括设于所述衬底背离所述第一绝缘层的一侧的表面上的第三绝缘层、设于所述第三绝缘层背离所述衬底的一侧的表面上的发射薄膜;所述发射薄膜的发射率低于所述衬底的发射率。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述衬底为双面抛光的金属片或者硅片。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述加热源为呈蛇形或块形设置的金属电极。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述温度传感器采用Pt电阻。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述黑体薄膜与所述温度传感器并排设置于所述第二绝缘层上;所述温度传感器与所述引线区背离所述衬底的一侧均向外暴露以与外电路实现电性连接。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述温度传感器与所述加热源并排设置于所述第一绝缘层上，所述温度传感器与所述引线区背离所述衬底的一侧均向外暴露以与外电路实现电性连接。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，所述黑体薄膜的面积小于所述第二绝缘层的面积。
[0016]作为本实用新型的进一步改进，所述黑体薄膜的面积小于或等于所述第二绝缘层的面积。
[0017]本实用新型的有益效果是:本实用新型的定标黑体光源将所述黑体薄膜、加热源、温度传感器实现单片集成，通过加热源给所述黑体薄膜加热，使所述黑体薄膜辐射出对应光谱特征的物理温度;通过温度传感器测量所述黑体薄膜的物理温度，便于外电路调整加热功率，使黑体薄膜逐渐达到目标加热温度，实现温度的精确控制。同时，由于采用薄片结构，所述黑体薄膜的热质量小，升温、降温速度快，温度稳定时间仅需5-10分钟，对于面积在5cm2的光源芯片，辐射温度达到500°C时，功耗仅在50W以下，并且体积小，易于集成在成像系统内部。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的定标黑体光源的衬底结构示意图。
[0019]图2是在图1所示的衬底的表面上制作第一绝缘层后的结构示意图。
[0020]图3是在图2所示的第一绝缘层背离所述衬底的一侧的表面制作加热源后的结构示意图。
[0021]图4是在图3所示的所述加热源背离所述第一绝缘层的一侧制作第二绝缘层后的结构示意图。
[0022]图5是在图4所示的所述第二绝缘层上制作所述温度传感器后的结构示意图。
[0023]图6是在图5基础上去除所述第二绝缘层遮覆所述加热源的部分结构后的结构示意图。
[0024]图7是在图6基础上在所述第二绝缘层背离所述加热源的一侧的表面上制作黑体薄膜后的结构示意图。
[0025]图8是单个定标黑体光源的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
[0027]请参图1?图7所示为本实用新型的定标黑体光源的制备方法，包括如下步骤:
[0028]提供厚度均匀的薄片形衬底I，并在所述衬底I表面制作一定厚度的第一绝缘层2;在所述第一绝缘层2背离所述衬底I的一侧的表面制作加热源3，所述加热源3具有可与外电路实现电性连接的引线区31;在所述加热源3背离所述第一绝缘层2的一侧的表面制作一定厚度的第二绝缘层4;在所述第一绝缘层2或第二绝缘层4背离所述衬底I的一侧的表面上制作温度传感器5;使所述温度传感器5与所述引线区31背离所述衬底I的一侧形成向外暴露以与外电路实现电性连接的引线通道(未标号);在所述第二绝缘层4上用物理沉积、化学沉积、或者电镀的方法制作黑体薄膜6。
[0029]需要说明的是，当所述温度传感器5设有与外电路连接的接线区(未标号)时，“使所述温度传感器5与所述引线区31背离所述衬底I的一侧形成向外暴露以与外电路实现电性连接的引线通道所”可以理解为“使所述温度传感器5的接线区或整个所述温度传感器5与所述引线区31背离所述衬底I的一侧形成向外暴露以与外电路实现电性连接的引线通道O
[0030]另外，所述定标黑体光源的制备方法还可以选择性地包括如下步骤:在所述衬底I背离所述第一绝缘层2的一侧的表面制作第三绝缘层(未图示)；在所述第三绝缘层背离所述衬底I的一侧的表面制作低发射率的发射薄膜(未图示)，例如金、钛等;所述发射薄膜的热辐射的发射率低于所述衬底本身材料的发射率，从而有效降低非功能区热辐射的损耗。
[0031]具体地，所述衬底I采用厚度均匀、热导率高的薄片形衬底I，如双面抛光的铜片等金属片或者硅片;能够实现所述定标黑体光源物理温度的高度一致性。
[0032]所述加热源3为Pt等材料制备的金属电极，可设计成蛇形或块形，以均勾地给所述黑体薄膜6加热。
[0033]所述温度传感器5采用Pt电阻丝结构，利用Pt电阻率随温度变化而变化的性质，反应Pt电阻丝所在区域的温度，便于外电路控制加热功率，逐步达到所述黑体薄膜6需要的目标温度。
[0034]在所述温度传感器5设置于所述第二绝缘层4的实施例中，所述温度传感器5设置于所述第二绝缘层4背离所述加热源3的一侧的表面上，所述黑体薄膜6与所述温度传感器5并排设置于所述第二绝缘层4上，所述温度传感器5位于所述黑体薄膜6的边缘;所述黑体薄膜6不覆盖所述温度传感器5，所述黑体薄膜6的面积小于所述第二绝缘层4的面积;也即所述黑体薄膜6与所述温度传感器5以及引线区31在平行于所述硅片衬底I所在平面的方向上交错设置，不发生交叠;也即所述黑体薄膜6、所述温度传感器5以及所述引线区31沿垂直于所述衬底I的方向在所述衬底I上的正投影不重合。
[0035]此实施例中，由于所述温度传感器5背离所述衬底I的一侧无其他结构，形成所述引线通道时只需去除所述第二绝缘层4上遮覆所述引线区31的部分结构即可。
[0036]以下将结合图1?图8，以硅片为衬底I，将所述温度传感器5设置于所述第二绝缘层4上为例，来具体说明本实用新型的定标黑体光源的制备方法:
[0037]如图1所示，提供一片单面抛光的硅片，用化学机械抛光方法对其背面的非抛光面进行减薄至所需厚度，并将所述非抛光面抛光至镜面；
[0038]如图2所示，用PECVD方法在所述硅片上的抛光面生长S12层形成第一绝缘层2;
[0039]如图3所示，用PVD沉积方法在所述第一绝缘层2背离所述硅片的一侧的表面上制作铂金属层，并将其图形化形成加热源3;
[0040]如图4所示，在所述加热源3背离所述第一绝缘层2的一侧的表面上用PECVD方法再生长一层S12层形成第二绝缘层4;
[0041]如图5所示，在所述第二绝缘层4背离所述加热源3的一侧的表面上用PVD沉积的方法制作铂金属层，并图形化形成铂