[实用新型]一种叠层结构的微瓦斯传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微瓦斯传感器，特别是一种基于微电子机械系统技术及封装技术的叠层结构的微瓦斯传感器。 

背景技术

目前基于传统铂丝加热的催化燃烧式瓦斯传感器仍在煤矿井下广泛应用，但其功耗较大，不能很好的满足物联网对低功耗瓦斯传感器的应用需求。而其它的瓦斯传感器亦无法适应煤矿井下高湿度的环境。现有报道的瓦斯传感器，多采用金属铂电阻作为加热元件，该铂电阻同时也作为测温元件。由于加热元件、测温元件是同一个铂电阻，这使得对温度测量的诸多先进技术受同时施加在铂电阻上加热电压或电流的制约而无法应用，限制了瓦斯检测技术的发展。 

实用新型内容

本实用新型的目的是克服已有技术中存在的问题，提供一种基于微电子机械系统技术及封装技术的叠层结构的微瓦斯传感器 

本实用新型的叠层结构的微瓦斯传感器，包括单片瓦斯微反应器及单片温度检测器；所述单片瓦斯微反应器包括：硅框架支座、加热元件、2个固定端、2个键合-固定端、多个电极引出端、多个键合支撑端、金属凸点与催化剂载体；所述硅框架支座包括硅衬底与埋层氧化硅；所述固定端、键合-固定端、键合支撑端均相互独立的设在硅框架支座的埋层氧化硅上；固定端包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层、设在氧化硅层上的金属层，所述固定端的支撑硅层内设有掺杂硅层，金属层通过氧化硅层的窗口与掺杂硅层相接触形成欧姆接触；键合-固定端、电极引出端与键合支撑端均包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层、设在氧化硅层上的金属层；加热元件包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层；电极引出端也设在硅框架支座的埋层氧化硅上；每个键合-固定端、固定端均与一个对应的电极引出端的一端相连，尤其是金属层是相连的；电极引出端设有电引出焊盘Pad区域，电引出焊盘Pad区域较佳设在电极引出端的另一端，用引线连接外电路与电极引出端的电引出焊盘Pad区域；所述加热元件设有硅加热器、两个对称设置的硅悬臂，硅加热器较佳为圆环形，圆环形硅加热器中间较佳设有两个对称内伸的散热-支撑硅块；所述硅悬臂的一端与硅微加热器相连，另一端与硅框架支座之上的固定端相连；所述加热元件的硅加热器上设有催化剂载体，加热元件的硅加热器完全嵌入在催化剂载体中，并且催化剂载体贯穿于硅加热器中，尤其是催化剂载体是一个整体结构；在键合-固定端、键合支撑端的金属层上设有金属凸点；电极引出端与固定端较佳均设在硅框架支座的同一侧，排列顺序为一个电极引出端、一个固定端、另一个固定端、另一个电极引出端； 

所述单片温度检测器包括硅框架支座、硅测温单元、2个固定端、若干键合支撑端；所述硅测温单元设有硅测温器、两个对称设置的硅连接臂，2个对称设置的硅支撑臂；所述硅测温器、硅连接臂、硅支撑臂、固定端依次相连；所述硅测温器较佳具有蜿蜒曲折形 状以具有较大的覆盖硅加热器的受热面积；所述硅框架支座包括硅衬底与埋层氧化硅；所述键合支撑端、固定端均设在硅框架支座的埋层氧化硅上，所述键合支撑端、固定端均包括支撑硅层、设在支撑硅层外的氧化硅层、设在氧化硅层上的金属层；固定端的支撑硅层设有掺杂硅层，金属层通过氧化硅层的窗口与固定端的掺杂硅层相接触形成欧姆接触；硅测温单元包括支撑硅层、设在支撑硅层上的氧化硅层，硅测温单元通过固定端固定在硅框架支座上的埋层氧化硅上； 

单片温度检测器的2个固定端与分别与单片瓦斯微反应器的2个键合-固定端在距离、位置上相对应，单片温度检测器的键合支撑端与单片瓦斯微反应器对应的键合支撑端在位置上相对应，单片瓦斯微反应器与单片温度检测器通过金属凸点紧密连接；单片温度检测器的硅测温单元位于单片瓦斯微反应器的有催化剂载体的加热元件正上方；单片瓦斯微反应器的位于外侧的一个电极引出端、一个键合-固定端及其上的金属凸点、单片温度检测器的一个固定端、硅测温单元、单片温度检测器的另一个固定端、单片瓦斯微反应器的另一个键合-固定端及其上的金属凸台与单片瓦斯微反应器的另一个位于外侧的电极引出端形成一个二端测温器件通路；单片温度检测器的尺寸小于单片瓦斯微反应器的尺寸使单片瓦斯微反应器的电极引出端的电引出焊盘Pad区域不被单片温度检测器覆盖，并能进行引线键合。