一种微型光声光谱气体传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微型光声光谱气体传感器包括MEMS麦克风、MEMS红外光源、基板和光声池，所述MEMS麦克风、MEMS红外光源和基板依次叠放设置，所述MEMS麦克风和MEMS红外光源内设置有光声池，用于接收气体，通过MEMS红外光源发出间接性红外辐射，MEMS麦克风接收气体吸收红外线的脉冲辐射而产生的声波信号用于检测气体。本实用新型专利技术利用MEMS麦克风腔体和MEMS红外光源腔体组成光声池，减小传感器尺寸，传感器由MEMS麦克风、MEMS红外光源和基板组成，复杂程度低，使用集成ASIC电路的硅基板时，传感器各部分均使用半导体制造工艺制备，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种微型光声光谱气体传感器


[0001]本技术属于气体传感器
，具体涉及一种微型光声光谱气体传感器。

技术介绍

[0002]光声光谱是基于光声效应的光谱技术，当分子吸收波段的光源照射到气体样品上时，气体分子会吸收光能量，并跃迁至激发态，处于激发态的分子会通过碰撞弛豫返回基态，同时吸收的能量转换为分子内能，导致分子局部温度升高，当周期性的光源照射到气体样品上时，分子局部温度就可产生周期性变化，从而产生周期性的压力变化，使用麦克风等声音传感器比较声波信号和周期性光源从而得到气体分子的种类和浓度。
[0003]现有技术缺点：
[0004]现有光声光谱传感器需要将红外光源与麦克风固定在PCB基板上，并将外壳焊接或粘合到PCB基板上，起形成光声池，不可避免地使光声光谱气体传感器的体积增大。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种微型光声光谱气体传感器、红外光源及应用其的混合气体传感器。
[0006]为了达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
[0007]本技术的实施例提供一种微型光声光谱气体传感器，包括MEMS麦克风、MEMS红外光源、基板和光声池，所述MEMS麦克风、MEMS红外光源和基板依次叠放设置，所述MEMS麦克风和MEMS红外光源内设置有光声池，用于接收气体，通过MEMS红外光源发出特定波长的间接性红外辐射，MEMS麦克风接收气体吸收红外线产生的声波信号检测气体。
[0008]本技术优选地，所述MEMS麦克风和MEMS红外光源通过晶圆级键合，所述MEMS红外光源和基板通过晶圆级键合或固晶。
[0009]本技术优选地，所述光声池包括第一空腔和第二空腔，所述MEMS麦克风上设置有第一空腔，所述MEMS红外光源上设置有第二空腔，所述第一空腔和第二空腔组成光声池。
[0010]本技术优选地，所述第一空腔和第二空腔的任一边相通。
[0011]本技术优选地，所述第一空腔远离第二空腔的一侧设置有声学换能薄膜，所述声学换能薄膜与MEMS麦克风为一体化设置，所述声学换能薄膜的至少一个边设置有第一间隙，所述第一间隙用于气体分子扩散进光声池内。
[0012]本技术优选地，所述第二空腔远离第一空腔的一侧设置有红外光源薄膜，所述红外光源薄膜与MEMS红外光源一体化设置，且所述红外光源薄膜的至少一个边设置有第二间隙，所述第二间隙用于气体分子扩散进光声池内，所述红外光源薄膜集成超材料，所述超材料可通过调整结构使红外光源薄膜发射不同波长的红外辐射。
[0013]本技术优选地，所述声学换能薄膜和红外光源薄膜为长方形、正方形、圆形、梯形中的任一一种，当所述声学换能薄膜和红外光源薄膜为圆形时，所述第一间隙和第二
间隙设置于圆形的圆周上，且长度至少为圆周的八分之一。
[0014]本技术优选地，所述基板上设置有第三空腔，所述第三空腔的开口大于第二空腔的开口，用于为红外光源薄散热提供空间。
[0015]本技术优选地，所述基板上设置有信号电路，所述MEMS麦克风、MEMS红外光源和基板的两侧设置有若干相通的连接孔，用于MEMS麦克风和MEMS红外光源和信号电路进行电气连接，
[0016]本技术优选地，所述基板上位于所述信号电路的两侧设置有多个电极，用于对外传输信号。
[0017]与现有技术相比，本技术利用MEMS麦克风腔体和MEMS红外光源腔体组成光声池，减小传感器尺寸，传感器由MEMS麦克风、MEMS红外光源和基板组成，复杂程度低，使用集成ASIC电路的硅基板时，传感器各部分均使用半导体制造工艺制备，降低成本。
附图说明
[0018]图1是本技术实施例提供的一种微型光声光谱气体传感器的立体结构示意图；
[0019]图2是本技术实施例提供的一种微型光声光谱气体传感器的立体剖视结构示意图；
[0020]图3是图1中Ⅰ处放大示意图；
[0021]图4是图2中Ⅱ处放大示意图。
具体实施方式
[0022]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0023]在本技术的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本技术，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本技术的限制。
[0024]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0025]如图1
‑
4所示，一种微型光声光谱气体传感器，包括MEMS麦克风1、MEMS红外光源2、基板3和光声池，所述MEMS麦克风1、MEMS红外光源2和基板3依次叠放设置，所述MEMS麦克风1和MEMS红外光源2内设置有光声池，用于接收气体，通过MEMS红外光源2发出间接性特定波长红外辐射，MEMS麦克风1接收气体吸收红外辐射而产生的声波信号检测气体。
[0026]如图1和图2所示，所述MEMS麦克风1和MEMS红外光源2通过晶圆级键合，所述MEMS红外光源2和基板3通过晶圆级键合或固晶。
[0027]如图2所示，所述光声池包括第一空腔41和第二空腔42，所述MEMS麦克风1上设置有第一空腔41，所述MEMS红外光源2上设置有第二空腔42，所述第一空腔41和第二空腔42组成光声池。
[0028]如图2所示，所述第一空腔41和第二空腔42的横截面为梯形结构，所述第一空腔41和第二空腔42的任一边相通。
[0029]如图1、图2和图3所示，所述第一空腔41远离第二空腔42的一侧设置有声学换能薄膜12，所述声学换能薄膜12与MEMS麦克风1为一体化设置，所述声学换能薄膜12的至少一个边设置有第一间隙13，所述第一间隙13用于气体分子扩散进光声池内，所述第一空腔41远离第二空腔42的内壁上可镀反射涂层，反射涂层可以为金属或其他高反射率材料。
[0030]如图1、图2和图4所示，所述第二空腔42远离第一空腔41的一侧设置有设置有红外光源薄膜21，所述红外光源薄膜21与MEMS红外光源2一体化设置，且所述红外光源薄膜21的至少一个边设置有第二间隙22，所述第二间隙22用于气体分子扩散进光声池内，所述红外光源薄膜21用于集成超材料，MEMS红外光源2的频率在1Hz～100Hz之间可调节，改变超材料的材质和结构，以调整红外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型光声光谱气体传感器，其特征在于，包括MEMS麦克风、MEMS红外光源、基板和光声池，所述MEMS麦克风、MEMS红外光源和基板依次叠放设置，所述MEMS麦克风和MEMS红外光源内设置有光声池，用于接收气体，通过MEMS红外光源发出特定波长的间接性红外辐射，MEMS麦克风接收气体吸收红外线产生的声波信号检测气体。2.根据权利要求1所述的一种微型光声光谱气体传感器，其特征在于，所述MEMS麦克风和MEMS红外光源通过晶圆级键合，所述MEMS红外光源和基板通过晶圆级键合或固晶。3.根据权利要求1或2所述的一种微型光声光谱气体传感器，其特征在于，所述光声池包括第一空腔和第二空腔，所述MEMS麦克风上设置有第一空腔，所述MEMS红外光源上设置有第二空腔，所述第一空腔和第二空腔组成光声池。4.根据权利要求3所述的一种微型光声光谱气体传感器，其特征在于，所述第一空腔和第二空腔的任一边相通。5.根据权利要求4所述的一种微型光声光谱气体传感器，其特征在于，所述第一空腔远离第二空腔的一侧设置有声学换能薄膜，所述声学换能薄膜与MEMS麦克风为一体化设置，所述声学换能薄膜的至少一个边设置有第一间隙，所述第一间隙用于气体分子扩散进光声池内。6.根据权利要求5所述的一种微型光...

【专利技术属性】
技术研发人员：宏宇，武斌，
申请(专利权)人：深圳市美思先端电子有限公司，
类型：新型
国别省市：