全集成多参数红外气体传感器一体化设计图
发布时间:2015/6/16 21:06:31 访问次数:950
在集成芯片制作工艺上,先使用假AT93C56-10SC片制作key-lock结构并进行键合,再使用光学检漏仪检测其真空度是否满足要求,根据检测结果不断完善键合工艺。晶圆级封装主要能够解决MEMS红外辐射源的热管理问题以及传感器各组件之间的精确对准问题。通过绝热槽的制作与晶圆级真空封装,辐射源周围的热传导将被最大程度的限制,其产生的热量将被限定在辐射源附近而不会影响集成的探测器和光学结构,从而避免了器件使用过程中自身发热对其性能产生的影响。此外,通过机械上互补的结构,使传感器各组件在键合的过程中能够最大程度的吻合理论设计的光路,使器件性能得到最大程度的优化。
光学气室的内壁由顶平面、底平面以及弧形侧壁围成,为增加反光性能,其内壁采取镀金处理。在其顶平面上开有与外界交换气体的小孔,以方便气体进入。共面集成芯片、各滤光片都被集成在气室内部,光源发出的光照射到顶平面、并经椭球面反射汇聚到各探测器敏感元件上,而入射到其它部分的光线,只有小数能够到达探测器元件上,因此探测器敏感元件吸收到的光主要来自于经过顶平面、椭球商反射的那部分光。当这部分光照射到敏感元件之前,都经过多次反射,其经过的光路长度为这多次光路长度之和:光从光源到顶平面的光路、从顶平面到椭球面的光路和从椭球面到探测器敏感元件的光路,其具体的结构示意图如图8-13所示。
用体积较小的气室保证了吸收光的长光程,而且体积较小的气室与外界环境进行气体交换时比较简单,同时,微型气室能够缩小整个传感器的体积,实现了传感器微型化的集成技术,并且也便于在气室内部置人信号前置处理电路。
该共面集成纳米结构的多参数检测气体传感器设计构想得到2013年国家自然科学基金重点项目(No. 61335008)资助,由中北大学与中国科学院联合申请,预期开展5年以上的理论及技术攻关研究工作,预期将会为低功耗微型化纳米气体传感器在物联网应用方面带来好的前景。
在集成芯片制作工艺上,先使用假AT93C56-10SC片制作key-lock结构并进行键合,再使用光学检漏仪检测其真空度是否满足要求,根据检测结果不断完善键合工艺。晶圆级封装主要能够解决MEMS红外辐射源的热管理问题以及传感器各组件之间的精确对准问题。通过绝热槽的制作与晶圆级真空封装,辐射源周围的热传导将被最大程度的限制,其产生的热量将被限定在辐射源附近而不会影响集成的探测器和光学结构,从而避免了器件使用过程中自身发热对其性能产生的影响。此外,通过机械上互补的结构,使传感器各组件在键合的过程中能够最大程度的吻合理论设计的光路,使器件性能得到最大程度的优化。
光学气室的内壁由顶平面、底平面以及弧形侧壁围成,为增加反光性能,其内壁采取镀金处理。在其顶平面上开有与外界交换气体的小孔,以方便气体进入。共面集成芯片、各滤光片都被集成在气室内部,光源发出的光照射到顶平面、并经椭球面反射汇聚到各探测器敏感元件上,而入射到其它部分的光线,只有小数能够到达探测器元件上,因此探测器敏感元件吸收到的光主要来自于经过顶平面、椭球商反射的那部分光。当这部分光照射到敏感元件之前,都经过多次反射,其经过的光路长度为这多次光路长度之和:光从光源到顶平面的光路、从顶平面到椭球面的光路和从椭球面到探测器敏感元件的光路,其具体的结构示意图如图8-13所示。
用体积较小的气室保证了吸收光的长光程,而且体积较小的气室与外界环境进行气体交换时比较简单,同时,微型气室能够缩小整个传感器的体积,实现了传感器微型化的集成技术,并且也便于在气室内部置人信号前置处理电路。
该共面集成纳米结构的多参数检测气体传感器设计构想得到2013年国家自然科学基金重点项目(No. 61335008)资助,由中北大学与中国科学院联合申请,预期开展5年以上的理论及技术攻关研究工作,预期将会为低功耗微型化纳米气体传感器在物联网应用方面带来好的前景。
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