红外传感器阵列芯片及应用其的混合气体传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种红外传感器阵列芯片及应用其的混合气体传感器，所述红外传感器阵列芯片包括衬底、信号电路、红外传感组件和超材料，所述信号电路通过CMOS工艺制作于所述衬底上，所述红外传感器组件设置于衬底上，所述超材料集成于红外传感组件上。本实用新型专利技术将滤光部分与红外探测部分集成到一个芯片上，方便加工制造，降低成本，避免使用滤光片，降低成本，缩小尺寸，通过几种超材料与一个红外探测器阵列组成混合气体检测器件，提高混合气体传感器的集成度，降低系统封装难度。降低系统封装难度。降低系统封装难度。

【技术实现步骤摘要】
红外传感器阵列芯片及应用其的混合气体传感器


[0001]本技术属于混合气体传感器
，具体涉及一种红外传感器阵列芯片及应用其的混合气体传感器。

技术介绍

[0002]非色散红外(NDIR)气体传感器是一种主要的气体检测传感器，主要由红外光源、气室、滤光片和红外探测器组成。红外光通过气室、滤光片射向红外探测器。气室中的气体分子会引起特定波长的吸收，滤光片过滤掉其他波长的光，通过检测这些波长的衰减从而确定气体种类和浓度。
[0003]通常NDIR混合气体传感器通常包含多个NDIR气体检测通道，每个通道中均包含一个探测器芯片和一个红外窄带滤光片。
[0004]现有技术缺点：
[0005]1)基于化学电阻气敏材料的混合气体传感器，需要多个传感器集成；
[0006]2)基于μGC技术混合气体传感器，尺寸大、系统复杂；
[0007]3)基于FTIR技术混合气体传感器，体积庞大、成本高、不适合气体监测；
[0008]4)基于NDIR技术的混合气体传感器，目前通常需集成多个NDIR 单通道气体传感器，或使用具有多个滤光片的NDIR多通道气体传感器，或使用单气体通道和滤光片斩波系统，导致传感器尺寸和成本增加。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种红外传感器阵列芯片及应用其的混合气体传感器。
[0010]为了达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
[0011]本技术实施例一提供一种红外传感器阵列芯片，包括衬底、信号电路、红外传感组件和超材料，所述信号电路设置于所述衬底上，所述红外传感器组件设置于衬底上，所述超材料集成于红外传感组件上。
[0012]本技术优选地，所述红外传感组件包括多个红外传感单元，多个所述红外传感单元均匀正列设置于衬底上。
[0013]本技术优选地，所述衬底上设置有正列排布的多个空腔，每个所述空腔内包含一个集成超材料的红外传感单元。
[0014]本技术优选地，所述红外传感单元置于空腔的中上部，底部设置有用于红外传感单元散热的散热间隙。
[0015]本技术优选地，所述空腔的横截面可以为梯形、矩形或其他几何形状。
[0016]本技术优选地，每个所述红外传感单元集成一种超材料，不同红外单元可集成与其他单元相同或不同的超材料，集成相同超材料的红外传感单元用于检测同一种气体，将集成不同超材料的红外传感单元组合成阵列实现检测不同的气体。
[0017]本技术优选地，所述超材料包括第一金属层、介质层和第二金属层，所述第一金属层、介质层和第二金属层依次连接设置，所述第一金属层和第二金属层的材质为金、铝、铂或铜中的任一一种材料，所述介质层的材质为二氧化硅、氮化硅或二氧化硅及氮化硅复合层中的一种。
[0018]本技术实施例二提供一种混合气体传感器，包括上述的红外传感器阵列芯片、气室、红外光源、处理电路和引脚，所述红外光源设置于气室的一端，所述红外传感器阵列芯片设置于气室的另一端，所述红外光源用于发出红外光，该红外光通过气室入射到红外传感器阵列芯片，所述处理电路与红外光源和红外传感器阵列芯片电气连接，通过引脚对信号进行控制及输出操作。
[0019]本技术优选地，所述气室上设置有气孔，使用过滤膜覆盖，所述气室为采用铜、铝、钛合金、尼龙、ABS、PMMA、PP、PC或 PVC中的一种材料制作而成，当所述气室采用尼龙、ABS、PMMA、 PP、PC或PVC中的一种材料制作时，所述气室内部设置有镀层，所述镀层为铂、金或铝的一种。
[0020]本技术优选的，所述红外传感器可使用热电堆、热释电和红外焦平面中的一种。
[0021]本技术优选地，所述处理电路包括红外光源控制电路、探测器控制电路、信号处理电路和信号传输电路，所述红外光源控制电路用于对红外光源的供电与调制，所述探测器控制电路用于对红外传感器阵列芯片的供电与调制，所述信号处理电路用于对红外传感器阵列芯片的输出信号的处理，对气体种类判断及浓度计算，所述信号传输电路通过引脚对气体检测结果传输。
[0022]与现有技术相比，本技术将滤光部分与红外探测部分集成到一个芯片上，方便加工制造，降低成本，避免使用滤光片，降低成本，缩小尺寸，通过超材料与一个红外探测器阵列单元组成一种气体检测单元，提高混合气体传感器的集成度，降低系统封装难度。
附图说明
[0023]图1是本技术实施例2提供的一种混合气体传感器的结构示意图；
[0024]图2是本技术实施例1提供的一种红外传感器阵列芯片的结构示意图；
[0025]图3是本技术实施例1提供的一种红外传感器阵列芯片的剖视结构示意图。
[0026]图4为本技术实施例一所述空腔为梯形结构时的横截面示意图；
[0027]图5为本技术实施例一所述支撑梁较长时的俯视结构示意图；
[0028]图6为本技术实施例一所述空腔为长方形结构时的横截面示意图；
[0029]图7为本技术实施例一所述支撑梁较短时的俯视结构示意图。
具体实施方式
[0030]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。
[0031]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。
[0032]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。
[0033]实施例一：
[0034]如图2和图3所示，本技术实施例一提供一种红外传感器阵列芯片，包括衬底21、信号电路22、红外传感组件和超材料，所述信号电路22通过CMOS工艺制作于所述衬底21上，所述红外传感器组件设置于衬底21上，所述超材料集成于红外传感器组件上。
[0035]如图2和图3所示，所述红外传感组件包括多个红外传感单元 24，多个所述红外传感单元24均匀正列设置于衬底21上。
[0036]如图2和图3所示，所述衬底21上设置有正列排布的多个空腔 23，每个所述空腔23内包含至少一个集成超材料的红外传感单元24。
[0037]如图2和图3所示，所述红外传感单元24通过支撑梁26置于空腔23的中上部，底部设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外传感器阵列芯片，其特征在于，包括衬底、信号电路、红外传感组件和超材料，所述信号电路通过CMOS工艺制作于所述衬底上，所述红外传感器组件设置于衬底上，所述超材料集成于红外传感组件上。2.根据权利要求1所述的一种红外传感器阵列芯片，其特征在于，所述红外传感组件包括多个红外传感单元，多个所述红外传感单元均匀正列设置于衬底上。3.根据权利要求2所述的一种红外传感器阵列芯片，其特征在于，所述衬底上设置有正列排布的多个空腔，每个所述空腔内至少包含一个集成超材料的红外传感单元。4.根据权利要求3所述的一种红外传感器阵列芯片，其特征在于，所述红外传感单元置于空腔的上部，底部设置有用于红外传感单元散热的散热间隙。5.根据权利要求4所述的一种红外传感器阵列芯片，其特征在于，所述空腔的横截面为梯形或矩形。6.根据权利要求5所述的一种红外传感器阵列芯片，其特征在于，所述超材料包括第一金属层、介质层和第二金属层，所述第一金属层、介质层和第二金属层依次连接设置，所述第一金属层和第二金属层的材质为金、铝、铂或铜中的任一一种材料，所述介质层的材质为二氧化硅、氮化硅或二氧化硅及氮化硅复合层中的一种。7.一种混合气体传感器，其特征在于，包括...

【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：