热电堆芯片的制作方法

本实用新型涉及红外技术领域，具体而言，涉及一种热电堆芯片。

背景技术：

目前，热电堆芯片是一种基于塞贝克效应(两种不同的半导体材料首尾相接组成闭合回路，当两个结点温度不同产生温度差时，线路中会产生电流，并产生温差电动势)的红外类。当红外线照射在芯片中心时，中心热结处温度升高，而热电堆芯片的边缘为冷结，即为环境温度，不会随中心处升温而改变，以使中心热结和边缘冷结存在温度差，进而使得热电堆芯片会输出电压信号。

在现有技术中，只在热电堆芯片的热结点分布较为分散，不能够充分吸收红外辐射，进而影响热电堆芯片的输出信号。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种热电堆芯片，以解决现有技术中热电堆芯片的红外吸收效率较低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种热电堆芯片，包括衬底和设置在衬底上的绝缘层，热电堆芯片还包括热电偶组件，热电偶组件包括：多个热电偶对，各热电偶对均具有热结部，多个热电偶对沿预设方向分布，以使多个热电偶对的热结部沿预设方向间隔设置；预设方向为从衬底的中部至衬底的外周面的方向；其中，热电偶组件为多个，多个热电偶组件沿衬底的周向分布。

进一步地，各热电偶对包括相互连接的第一热电偶部和第二热电偶部，第一热电偶部和第二热电偶部之间的连接处形成热结部；其中，第一热电偶部和第二热电偶部均呈条状，第一热电偶部和第二热电偶部之间呈预定夹角设置。

进一步地，各个热电偶组件中的至少两个热电偶对的第一热电偶部的长度一致；和/或各个热电偶组件中的至少两个热电偶对的第二热电偶部的长度一致。

进一步地，各个热电偶组件均包括第一热电偶对和第二热电偶对，第一热电偶对的第一热电偶部与第二热电偶对的第二热电偶部长度一致。

进一步地，多个热电偶组件包括第一热电偶组件，在第一热电偶组件中，至少一个热电偶对的第一热电偶部通过该热电偶对的冷结部与另一个热电偶对的第二热电偶部连接，且该第一热电偶部与该第二热电偶部相互平行设置。

进一步地，多个热电偶组件还包括第二热电偶组件，至少一个第二热电偶组件与第一热电偶组件相邻设置，第一热电偶组件中的至少一个第一热电偶部通过冷结部与第二热电偶组件中的第二热电偶部连接，且该第一热电偶部与该第二热电偶部相互平行设置。

进一步地，第二热电偶组件为多个，一个第二热电偶组件中的至少一个第一热电偶部通过冷结部与另一个第二热电偶组件中的第二热电偶部连接，且该第一热电偶部与该第二热电偶部相互平行设置。

进一步地，沿预设方向，热电偶组件中的至少部分冷结部的长度逐渐增大。

进一步地，第一热电偶部由金属材质制成，第二热电偶部由多晶硅制成。

进一步地，绝缘层呈圆形，预设方向为绝缘层的径向方向。

应用本实用新型的技术方案，热电偶组件包括多个热电偶对，多个热电偶对沿预设方向分布，以使多个热电偶对的热结部沿预设方向间隔设置。预设方向为从衬底的中部至衬底的外周面的方向。其中，热电偶组件为多个，多个热电偶组件沿衬底的周向分布。这样，上述设置使得多个热结部集中在热电堆芯片的中心位置处，进而提升了热电堆芯片对红外的吸收效率，解决了现有技术中热电堆芯片的红外吸收效率较低的问题，提升了红外吸收效率。同时，热电偶组件的上述设置能够充分利用热电堆芯片的中心区域，尽可能增大热电偶对的个数，进而提升了热电堆芯片的测温灵敏度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的热电堆芯片的实施例的结构示意图；以及

图2示出了图1中的热电堆芯片拆除热电偶组件后的透视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、衬底；11、背腔；20、绝缘层；30、热电偶组件；31、热电偶对；311、第一热电偶部；312、第二热电偶部；313、热结部；314、冷结部；32、第一热电偶组件；33、第二热电偶组件；40、电源负极；50、电源正极。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中热电堆芯片的红外吸收效率较低的问题，本申请提供了一种热电堆芯片。

如图1和图2所示，热电堆芯片包括衬底10和设置在衬底10上的绝缘层20，热电堆芯片还包括热电偶组件30，热电偶组件30包括多个热电偶对31。各热电偶对31均具有热结部313，多个热电偶对31沿预设方向分布，以使多个热电偶对31的热结部313沿预设方向间隔设置；预设方向为从衬底10的中部至衬底10的外周面的方向。其中，热电偶组件30为四个，四个热电偶组件30沿衬底10的周向分布。

应用本实施例的技术方案，热电偶组件30包括多个热电偶对31，多个热电偶对31沿预设方向分布，以使多个热电偶对31的热结部313沿预设方向间隔设置。预设方向为从衬底10的中部至衬底10的外周面的方向。其中，热电偶组件30为四个，四个热电偶组件30沿衬底10的周向分布。这样，上述设置使得多个热结部313集中在热电堆芯片的中心位置处，进而提升了热电堆芯片对红外的吸收效率，解决了现有技术中热电堆芯片的红外吸收效率较低的问题，提升了红外吸收效率。同时，热电偶组件30的上述设置能够充分利用热电堆芯片的中心区域，尽可能增大热电偶对31的个数，进而提升了热电堆芯片的测温灵敏度。

在本实施例中，热电偶对31的数目越多，可以检测的温度差就越小，那么可以分辨的最小热量也就越小。

需要说明的是，热电偶组件30的个数不限于此，可选地，热电偶组件30为三个，三个热电偶组件30沿衬底10的周向分布。可选地，热电偶组件30为五个，五个热电偶组件30沿衬底10的周向分布。可选地，热电偶组件30为六个，六个热电偶组件30沿衬底10的周向分布。

如图1所示，各热电偶对31包括相互连接的第一热电偶部311和第二热电偶部312，第一热电偶部311和第二热电偶部312之间的连接处形成热结部313。其中，第一热电偶部311和第二热电偶部312均呈条状，第一热电偶部311和第二热电偶部312之间呈预定夹角设置。在本实施例中，各个热电偶组件30中的第一热电偶部311和第二热电偶部312之间呈直角设置，以使热电偶对31的排布更加容易、简便，降低了工作人员的劳动强度。

在本实施例中，第一热电偶部311和第二热电偶部312相互垂直设置。需要说明的是，第一热电偶部311和第二热电偶部312之间所呈夹角的大小不限于此，可根据热电偶组件30的个数进行调整。

需要说明的是，各个热电偶组件30中的第一热电偶部311和第二热电偶部312之间所呈夹角的大小不限于此，可根据热电偶组件30的组数进行调整。

可选地，各个热电偶组件30中的至少两个热电偶对31的第一热电偶部311的长度一致。这样，上述设置使得热电堆芯片的外观更加整洁、一致，提升了用户使用体验。

可选地，各个热电偶组件30中的至少两个热电偶对31的第二热电偶部312的长度一致。这样，上述设置使得热电堆芯片的外观更加整洁、一致，提升了用户使用体验。

如图1所示，各个热电偶组件30均包括第一热电偶对和第二热电偶对，第一热电偶对的第一热电偶部311与第二热电偶对的第二热电偶部312长度一致。这样，上述设置使得热电堆芯片的外观更加整洁、一致，提升了用户使用体验。

如图1所示，多个热电偶组件30包括第一热电偶组件32，在第一热电偶组件32中，至少一个热电偶对31的第一热电偶部311通过该热电偶对31的冷结部314与另一个热电偶对31的第二热电偶部312连接，且该第一热电偶部311与该第二热电偶部312相互平行设置。在本实施例中，第一热电偶组件32为两个，且两个第一热电偶组件32相邻设置。一个第二热电偶组件33中的一个第一热电偶部311与电源负极40连接，且该第一热电偶部311相对于该组中的其余第二热电偶部312和第一热电偶部311靠近中心设置。另一个第一热电偶组件32中的一个第二热电偶部312与电源正极50连接并位于第一热电偶组件32的最外侧，且该第二热电偶部312相对于该组中的其余第二热电偶部312和第一热电偶部311远离中心设置。

如图1所示，多个热电偶组件30还包括第二热电偶组件33，至少一个第二热电偶组件33与第一热电偶组件32相邻设置，第一热电偶组件32中的至少一个第一热电偶部311通过冷结部314与第二热电偶组件33中的第二热电偶部312连接，且该第一热电偶部311与该第二热电偶部312相互平行设置。在本实施例中，第二热电偶组件33为两个，一个第二热电偶组件33均与第一热电偶组件32和另一个第二热电偶组件33相邻设置。这样，上述设置使得热电堆芯片的外观更加整洁、一致，提升了用户使用体验。

可选地，第二热电偶组件33为多个，一个第二热电偶组件33中的至少一个第一热电偶部311通过冷结部314与另一个第二热电偶组件33中的第二热电偶部312连接，且该第一热电偶部311与该第二热电偶部312相互平行设置。在本实施例中，第二热电偶组件33为两个，进而使得热电偶组件30的结构更加简单，容易加工、实现，降低了加工难度。

如图1所示，沿预设方向，热电偶组件30中的至少部分冷结部314的长度逐渐增大。

可选地，第一热电偶部311由金属材质制成，第二热电偶部312由多晶硅制成。在本实施例中，第一热电偶部311由铝制成，以使第一热电偶部311具有良好的导电性。

在本实施例中，绝缘层20呈圆形，预设方向为绝缘层20的径向方向。在本实施例中，衬底10为圆筒状结构，衬底10与绝缘层20同轴设置，以使热电堆芯片的外观更加美观。

需要说明的是，衬底10的形状不限于此。可选地，衬底10为多边形结构。

在本实施例中，在热电堆布线总长度都为32um时，热结部313的个数为16个，且16个热结部313均集中在热电堆芯片的中心，因此对红外的吸收效率会较高。

如图1和图2所示，衬底10远离绝缘层20的一侧具有背腔11。其中，衬底10为硅衬底，且硅衬底的尺寸由热电堆温度传感器的窗口决定，热电偶对31的数量越多，热电堆芯片对温度检测的灵敏性越高。

在本实施例中，具体的工作过程如下：

当红外线照射在热电堆芯片的中心区域时，中心区域的热结部313会升温，而周围的冷结部314为环境温度，则热结部313与冷结部314之间产生温度差，并在对应的电源负极40和电源正极50之间产生电势差，并输出相应的电压信号。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

热电偶组件包括多个热电偶对，多个热电偶对沿预设方向分布，以使多个热电偶对的热结部沿预设方向间隔设置。预设方向为从衬底的中部至衬底的外周面的方向。其中，热电偶组件为多个，多个热电偶组件沿衬底的周向分布。这样，上述设置使得多个热结部集中在热电堆芯片的中心位置处，进而提升了热电堆芯片对红外的吸收效率，解决了现有技术中热电堆芯片的红外吸收效率较低的问题，提升了红外吸收效率。同时，热电偶组件的上述设置能够充分利用热电堆芯片的中心区域，尽可能增大热电偶对的个数，进而提升了热电堆芯片的测温灵敏度。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。