[发明专利]一种基于晶圆级封装的微型热导检测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于晶圆级封装的微型热导检测器及其制备方法，涉及气体检测领域，所述微型热导检测器包括具有气流沟道的硅基片、热敏电阻、电极、支撑介质层的微结构以及用于封装的玻璃基片顶层，在所述玻璃基片的表面，制作具有与硅基片相匹配的气流沟道以及与相邻检测器单元的气流沟道的间隔区域的图形化凹槽阵列；所述玻璃的图形化凹槽的长度A长于检测器气流沟道长度B；所述玻璃的图形化凹槽的宽度M小于两相邻检测器单元的气流沟道的间距N。该结构能够防止划片的碎屑落入微型检测器的气流沟道中，避免由此堵塞气流沟道，提高了批量制作检测器单元的成品率；并且，能够快速、准确、有效地暴露微型热导检测器的电极，克服电极与外部电路的快速、准确、有效连接问题。

技术领域

本发明涉及气体检测领域，具体涉及一种基于晶圆级封装的微型热导检测器及其制备方法。

背景技术

随着化工、石油、生物、能源等各个领域的快速发展，对于物质的成分和浓度进行定性和定量分析的要求越来越严格。近年发展的采用微机电系统(MicroelectroMechanical Systems，MEMS)技术制作的微型热导检测器具有重量轻、体积小、灵敏度高、响应速度快等优点，而且容易集成到检测系统中，这对于推动便携式的微型气体检测器工业化生产具有重要意义。

目前，人们已经发展了几种类型的微型热导检测器。例如，孙建海等人报导的集成温度传感器的微型热导检测器、采用并行热敏电阻的微型热导检测器等。前者利用复合支撑梁结构使热敏电阻产生的热量分布集中，减少结构的热损失。后者通过设置并行电阻于同一个热导池中，消除工艺上带来的电阻阻值不一致性，由此提升微型热导检测器的灵敏度(详参见崔大付，孙建海，张璐璐，陈兴等，“一种微型热导检测器集成芯片其制造方法”，中国发明专利，2011年4月1日申报，专利申请号201110082184.7；孙建海，薛宁，刘春秀，马天军等，“微型热导检测器”，中国发明专利，2018年7月10日申报，专利申请号201810750496.2)。但是，前人文献主要集中在提升单个检测器单元的检测灵敏度的方法，还未见关于能够大批量制作微型热导检测器的封装方法的文献报道。

而基于MEMS技术制备的微型器件的一大特点是可批量生产。由于微型热导检测器需要利用电极外接电路，收集惠斯通电桥的电位差信号，据此对检测气体进行定性和定量的分析。因此，对于基于晶圆级封装的微型热导检测器单元，首先需要解决检测器单元的电极与外部电路的快速、准确连接的问题。但是，如果采用键合工艺直接进行封装，上下两个基片的表面被紧密地键合在一起。这将导致在利用划片机切割、分离得到单个微型热导检测器的时候，由于位于硅基片表面的电极区域已被键合在一起的玻璃完全覆盖，所以在不损伤电极及微结构的情况下，难于快速、准确地剥离特定区域的玻璃。这影响了微结构的电极与外部电路的快速、准确连接，限制了微型热导检测器的快速、批量化生产。因此，本领域亟待提供一种易于快速、准确地与电路连接并且可以大批量生产的微型热导检测器制备方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，本发明专利提供一种基于晶圆级封装的微型热导检测器及其制备方法，防止划片的碎屑落入微型检测器的气流沟道中，避免由此堵塞气流沟道，提高了批量制作检测器单元的成品率；能够快速、准确、有效地暴露微型热导检测器的电极，克服电极与外部电路的快速、准确、有效连接问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于晶圆级封装的微型热导检测器，所述微型热导检测器包括具有气流沟道的硅基片、热敏电阻、电极、支撑介质层的微结构以及用于封装的玻璃基片顶层，在所述玻璃基片的表面，制作具有与硅基片相匹配的气流沟道以及与相邻检测器单元的气流沟道的间隔区域的图形化凹槽阵列，所述的玻璃基片图形化凹槽与硅基片表面的电极区域形成空腔；所述玻璃基片图形化凹槽的长度A长于气流沟道长度B；所述玻璃基片图形化凹槽的宽度M小于两相邻检测器单元的气流沟道的间距N。