[发明专利]一种新型气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器封装技术领域，特别是涉及一种新型气体传感器。

背景技术

气体传感器是一种将气体中特定的成分通过某种原理检测出来，并且把检测出来的某种信号转换成适当的电学信号的器件。随着人类对环保、污染及公共安全等问题的日益重视，以及人们对于生活水平的要求的不断提高，气体传感器在工业、民用和环境监测三大主要领域内取得了广泛的应用。

根据气体传感器检测气体的原理的不同，气体传感器主要包括催化燃烧式、电化学式、热导式、红外吸收式和半导体式气体传感器等。其中，半导体式气体传感器具有灵敏度高、操作方便、体积小、成本低廉、响应时间短和恢复时间短等优点，使得半导体式气体传感器得到了广泛应用，例如在对易燃易爆气体(如CH₄，H₂等)和有毒有害气体(如CO、NO_x等)的探测中起着重要的作用。

气体传感器在过去半个多世纪的发展历程中，广泛应用于石化、煤矿、医疗、航空航天、工业生产和家居生活等领域。随着物联网技术的发展，气体传感器的应用需求也不断增加，特别是具有小尺寸、低功耗、高灵敏和快响应的气体传感器具有迫切的应用需求。然而传统的气体传感器制造和封装技术，比如基于陶瓷管加热和管壳封装技术的半导体式气体传感器，在尺寸、功耗和灵敏度等方面已经难以满足物联网的应用需求。现在基于MEMS技术的气体传感器，有望解决这一问题，比如，中国实用新型专利，201520757454.3一种具有两支撑悬梁六层结构的电阻式气体传感器，报道了一种低功耗高灵敏半导体式气体传感器。如何对MEMS气体传感器芯片和相应的配套集成电路芯片进行封装，是本领域专业人员关注的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型气体传感器，所述新型气体传感器包括：

传感器芯片，所述传感器芯片包括工作电极和加热电极，所述工作电极设置在所述传感器芯片的正面，所述加热电极设置在所述传感器芯片的背面，用于将所述传感器芯片加热到工作温度；和

封装壳体，其包括：

上封装盖体，其上具有多个通孔，用于流通外部空气，所述工作电极与所述上封装盖体相对设置；和

下封装盖体，用于布置引线；

其中，所述传感器芯片具有多个过孔，用于将所述加热电极的引线通过所述过孔从所述传感器芯片的背面引导至正面，以使所述工作电极和所述加热电极的引线共面布置。

进一步地，所述下封装盖板上具有多个支撑柱，所述多个支撑柱用于将所述传感器芯片悬空在所述封装壳体内。

进一步地，所述新型气体传感器还包括：

电路板，所述电路板上具有一通槽，所述通槽的尺寸稍大于所述传感器芯片的尺寸，以将所述传感器芯片放置在所述通槽内，并使所述下封装壳体紧贴所述电路板的第一表面。

进一步地，所述上封装盖体紧贴所述电路板的与所述第一表面相对的第二表面，并覆盖所述通槽，以将所述传感器芯片封装在由所述封装壳体和所述通槽围城的空间内。

进一步地，所述下封装盖体的尺寸大于所述传感器芯片的尺寸。

进一步地，所述工作电极的材料选择为金、铂或铜材料。

进一步地，所述盖板为陶瓷材料制成。

进一步地，所述电路板由IC工艺加工而成，所述传感器芯片为MEMS技术制成。

进一步地，所述电路板的厚度大于或等于所述传感器芯片的厚度。

进一步地，所述盖板为平板状结构。

根据本发明的方案，由于将传感器芯片设置在具有电路板的通槽内，即相当于将传感器芯片封装在由封装壳体和通槽围城的空间内，因此，封装后的气体传感器芯片整体体积较小，可以适用于各种小型化精密仪器中。此外，与现有技术中的将加热电极设置在传感器芯片的背面，将工作电极设置在传感器芯片的正面的技术方案相比，本发明中在传感器芯片上布置多个过孔，以将加热元件的引线引至传感器芯片的正面上，并使得工作电极和加热电极的引线共面布置，如此，极大降低操作难度。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的新型气体传感器的示意性结构图；