一种气体传感器的制作方法

本发明涉及传感器封装技术领域，特别是涉及一种气体传感器。

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、nox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。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气体传感器，包括：

传感器芯片，其包括加热电极，其围绕所述传感器芯片的外周面布置；

衬底，用于将所述传感器芯片设置在所述衬底上；

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，以将布置有所述加热电极的所述传感器芯片放置在所述通槽内，并使所述衬底紧贴所述电路板的第一表面；和

盖板，其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设置在所述电路板和所述盖板之间，所述盖板上具有多个通孔，以使得待测气体通过所述通孔与所述传感器芯片相接触。

进一步地，衬底的尺寸大于所述传感器芯片的尺寸。

进一步地，所述传感器芯片还包括：

基底；

工作电极，其形成在所述基底上；和

敏感材料层，其形成在所述工作电极上，用于检测所述待测气体。

进一步地，所述加热电极为加热电极，其用于加热所述传感器芯片，以将所述传感器芯片的温度加热至工作温度。

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电路板和盖板之间，并位于电路板的通槽内，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，本发明中将加热电极围绕传感器芯片的外周布置，可以避免使用将加热电极从背面引线至封装壳的引脚，仅需要将加热电极从传感器芯片的周向引线至衬底上的引脚即可，操作难度极大降低。

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气体传感器的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的气体传感器的示意性俯视图。

附图标记：

1-传感器芯片，

11-加热电极，

2-衬底，

3-电路板，

31-通槽，

4-盖板，

41-通孔。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施例的气体传感器的示意性结构图。图2示出了根据本发明一个实施例的气体传感器的示意性俯视图。如图1和图2所示，本发明提供的一种气体传感器，包括：传感器芯片1，其包括加热电极11，其围绕所述传感器芯片1的外周面布置；衬底2，用于将所述传感器芯片1设置在所述衬底2上；电路板3，所述电路板3上具有一通槽31，所述通槽31的尺寸稍大于所述传感器芯片1的尺寸，以将布置有所述加热电极11的所述传感器芯片1放置在所述通槽31内，并使所述衬底2紧贴所述电路板3的第一表面；和盖板4，其紧贴所述电路板3的与所述第一表面相对的第二表面，并覆盖所述通槽31，以将所述传感器芯片1设置在所述电路板3和所述盖板4之间，所述盖板4上具有多个通孔41，以使得待测气体通过所述通孔41与所述传感器芯片1相接触。

在一个实施例中，衬底2的尺寸大于所述传感器芯片1的尺寸。所述传感器芯片1还包括：基底；工作电极，其形成在所述基底上；和敏感材料层，其形成在所述工作电极上，用于检测所述待测气体。进一步地，所述加热电极11为加热电极11，其用于加热所述传感器芯片1，以将所述传感器芯片1的温度加热至工作温度。

在一个实施例中，所述工作电极的材料选择为金、铂或铜材料。所述盖板4为陶瓷材料制成。所述电路板3由ic工艺加工而成，所述传感器芯片1为mems技术制成。进一步地，所述电路板3的厚度大于或等于所述传感器芯片1的厚度。进一步地，所述盖板4为平板状结构。

根据本发明的方案，由于将传感器芯片1设置在具有电路板3的通槽31内，即相当于将传感器芯片1封装在电路板3和盖板4之间，并位于电路板3的通槽31内，因此，封装后的气体传感器芯片1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11设置在传感器芯片1的背面，将工作电极设置在传感器芯片1的正面的技术方案相比，本发明中将加热电极11围绕传感器芯片1的外周布置，可以避免使用将加热电极11从背面引线至封装壳的引脚，仅需要将加热电极11从传感器芯片1的周向引线至衬底2上的引脚即可，操作难度极大降低。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种气体传感器，包括：传感器芯片，其包括加热电极，其围绕传感器芯片的外周面布置；衬底，用于将传感器芯片设置在衬底上；电路板，电路板上具有一通槽，通槽的尺寸稍大于传感器芯片的尺寸，以将布置有加热电极的传感器芯片放置在通槽内，并使衬底紧贴电路板的第一表面；和盖板，其紧贴电路板的与第一表面相对的第二表面，并覆盖通槽，以将传感器芯片设置在电路板和盖板之间，盖板上具有多个通孔，以使得待测气体通过通孔与传感器芯片相接触。本发明中将加热电极围绕传感器芯片的外周布置，可以避免使用将加热电极从背面引线至封装壳的引脚，仅需要将加热电极从传感器芯片的周向引线至衬底上的引脚即可，操作难度极大降低。

技术研发人员：余帝乾
受保护的技术使用者：余帝乾
技术研发日：2017.11.06
技术公布日：2018.04.06