[发明专利]气体传感器

说明书

一种气体传感器包含具有腔室(6)的支撑结构，对于气体敏感，以及布置在腔室(6)中的传感元件(1)，和跨过该腔室(6)的过滤器(3)。过滤器(3)是尺寸选择性过滤器。

技术领域

本发明通常涉及气体传感器领域。

背景技术

已知气体传感器用于基于多种技术来检测气体。但是，气体传感器的传感元件代表了这样的元件，在其处气态组分被转化成代表性的电信号，其会不利地受到作为要测量的介质的成分的其他气体的影响。

发明内容

因此，本发明的一个通用目标是提供一种避免这样的影响的气体传感器。

根据本发明第一方面，提供了一种气体传感器，其包含具有腔室的支撑结构。传感元件布置在该腔室中。该传感元件至少对于期望进行传感或者检测的气体敏感。过滤器跨过该腔室。该过滤器是一种尺寸选择性过滤器。

该气体传感器的支撑结构可以宽泛地解释为限定或者共同限定气体传感器的物理外观的任何这样的元件可以构成所述支撑结构。具体地，作为本文使用的支撑结构可以包含下面的一种或多种：口模，芯片，基底例如玻璃基底或者陶瓷基底或者半导体基底，和具体地是硅基底，如果需要时其包括用于电接触的装置，例如焊线，透硅通孔等中的一种或多种。该支撑结构可以另外或者可选择的包括引线框架或者印刷电路板或者其他类型的电路板，在其上可以布置所述口模，芯片或者基底等，例如用于形成球形栅格阵列，接点栅格阵列等。在一种实施方案中，该支撑结构可以包含包装，例如处于包封件，模具，硅罩，硅内插器，金属罩，塑料罩等的形式，具体地用于构成芯片包装。

该支撑结构的一种或多种元件可以充当传感元件的机械支撑。在一种实施方案中，该传感元件布置在口模或者芯片上或者集成到其中。该支撑结构的相同的元件或者其他元件优选限定了所述腔室。该腔室被认为是与传感元件直接连通的体积，该体积假定被气态介质例如空气、气态分析物(也称作气体)填充，期望检测为存在和/或在介质中的浓度。因此，至少该支撑结构的元件限定了该腔室，具体地与过滤器相组合。

在一种实施方案中，该支撑结构包含负载所述传感元件的半导体芯片，和至少部分地包封该半导体芯片的包封件。优选，该包封件可以是模塑料，其模制到半导体芯片的零件上，由此限定了模塑料中的凹处，其提供了到半导体芯片之上或者之中的传感元件的入口。因此，该包封件可以与半导体芯片和与过滤器一起限定所述腔室。在该实施方案中，顶表面或者包封件(从该顶表面接近朝着传感元件散发的入口开口)可以被该过滤器覆盖，以使得该过滤器跨过入口开口和将该腔室限定为作为盖子的过滤器、作为侧壁的包封件和作为腔室底部的半导体芯片之间的体积。该传感元件至少曝露于该腔室，其包括具有到腔室中存在的气态介质的入口的传感元件。

在不同的实施方案中，该支撑结构包含电路板，例如印刷电路板，在其上布置着包括传感元件的半导体芯片，并且优选通过焊接，例如通过表面安装来电连接。罩(优选由金属制成)优选以密封方式连接到印刷电路板或者布置以与印刷电路板、半导体芯片一起闭合，和由此限定所述腔室，在其中布置着半导体芯片。

出于借助传感元件来研究气态介质的目的，所述介质需要进入该腔室，其优选穿过覆盖该腔室的过滤器来实现。优选该支撑结构中的开口完全被该过滤器跨过来限定所述腔室，并且为了阻挡任何气体分子(其没有通过所述过滤器)到达该腔室。

该传感元件对于一种或多种气体(其是/期望通过本发明的气体传感器进行检测)敏感，和优选期望在通过过滤器进入腔室的气态介质中检测。因此，该传感元件优选对于一种或多种气体的存在或者其浓度敏感。该传感元件在一种实施方案中可以是催化气体传感元件，或者催化可燃传感器，其检测了可燃气体的存在。在催化可燃传感器中，检测器元件提供了电阻测量，其取决于可燃气体的存在。具体地，检测器元件的电阻随着如果存在的可燃气体的催化氧化所产生的温度的变化而变化。为了便于所述气体燃烧，该传感器在高温，即，典型地大于300℃，例如450℃-750℃运行。在不同的实施方案中，该传感元件代表了电化学电池。