本(ben)發(fa)明(ming)涉及紅外氣體傳感器領域，特(te)指一種高可靠(kao)性mems紅外光(guang)源及其(qi)制作方法。

背景技術：

1、基于(yu)氣(qi)體(ti)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)(wai)吸收(shou)原理的紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)(wai)氣(qi)體(ti)傳感器(qi)(qi)，由于(yu)具(ju)有(you)抗中(zhong)毒(du)、長(chang)期穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)優異、溫度范圍寬、維護成(cheng)本(ben)低等(deng)優點(dian)，被廣泛(fan)應用(yong)于(yu)醫療、環(huan)保、工業安全等(deng)領域。紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)(wai)光源是(shi)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)(wai)氣(qi)體(ti)傳感器(qi)(qi)中(zhong)不可缺少的部件(jian)，紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)(wai)氣(qi)體(ti)傳感器(qi)(qi)的長(chang)期可靠性(xing)(xing)主(zhu)要取決于(yu)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)(wai)光源。基于(yu)mems加工技術(shu)的mems紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)(wai)光源因其具(ju)有(you)功耗低、尺寸(cun)小(xiao)(xiao)、成(cheng)本(ben)低、輻射能量高(gao)、優異的電調制性(xing)(xing)能等(deng)優點(dian)，逐漸替代紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)(wai)(wai)小(xiao)(xiao)燈泡成(cheng)為市(shi)場應用(yong)的主(zhu)流(liu)。

2、由(you)于紅外(wai)氣體(ti)傳(chuan)感器的(de)性能要求，mems紅外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)需要工作在(zai)閃(shan)爍狀態(tai)，通電時光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)發熱而點亮，斷電時光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)冷(leng)卻而熄滅(mie)，通常光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)點亮時的(de)溫度(du)和熄滅(mie)時的(de)溫度(du)相(xiang)差超(chao)過400℃，其(qi)產(chan)生的(de)熱應力加上光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)輻射區域下方的(de)空(kong)氣熱脹冷(leng)縮導致mems紅外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)工作時支(zhi)撐(cheng)膜(mo)一(yi)直處在(zai)振動的(de)狀態(tai)，這造成mems紅外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的(de)支(zhi)撐(cheng)薄膜(mo)極易出現破裂而使(shi)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)失效；另外(wai)，mems紅外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)是基于焦(jiao)耳熱原理的(de)熱輻射光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，其(qi)發熱時中(zhong)心溫度(du)超(chao)過500℃，功耗也限制了mems紅外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)在(zai)低功耗要求中(zhong)的(de)實(shi)際應用(yong)。

技術實現思路

1、本發(fa)明目的(de)(de)是(shi)為(wei)了(le)克服現有技術的(de)(de)不足而提(ti)供(gong)一種高可(ke)靠(kao)性mems紅外(wai)光(guang)源(yuan)(yuan)及其制作方法，不能(neng)降低了(le)mems紅外(wai)光(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)功耗，且減小了(le)mems紅外(wai)光(guang)源(yuan)(yuan)工(gong)作時支(zhi)撐薄膜的(de)(de)振動幅(fu)度，降低了(le)mems紅外(wai)光(guang)源(yuan)(yuan)長期工(gong)作時支(zhi)撐膜斷裂的(de)(de)風險(xian)，提(ti)高了(le)mems紅外(wai)光(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)可(ke)靠(kao)性。

2、為(wei)達到上述目的，本(ben)發明(ming)采用的技(ji)術方(fang)案是(shi)：一種高(gao)可靠(kao)性(xing)mems紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光源，包含基座(zuo)、封裝(zhuang)墊片、紅(hong)(hong)外(wai)(wai)光源芯片、聚(ju)光杯和紅(hong)(hong)外(wai)(wai)窗口；

3、所述封(feng)裝墊(dian)片(pian)置于基座上；

4、所述紅外光源芯(xin)片(pian)(pian)通過封裝(zhuang)墊(dian)片(pian)(pian)支撐(cheng)安裝(zhuang)，與基座表面之間(jian)設(she)置有間(jian)隙；

5、所述聚光(guang)杯安裝(zhuang)在基座上，對紅(hong)外(wai)光(guang)源芯片輻(fu)射的紅(hong)外(wai)光(guang)進行準直(zhi)和聚焦；

6、所述(shu)紅外窗口安裝在聚光杯的卡槽內。

7、優(you)先的(de)(de)，所述封裝墊片支(zhi)撐起紅外(wai)光源(yuan)芯片的(de)(de)四個(ge)角位(wei)置(zhi)、四條(tiao)邊(bian)中(zhong)心(xin)位(wei)置(zhi)或兩條(tiao)對邊(bian)位(wei)置(zhi)。

8、本發明還提供了一種高可靠性mems紅外光源(yuan)的制(zhi)作方(fang)法，包含以下步驟：

9、步(bu)驟s01，提供一封裝(zhuang)基座；

10、步驟(zou)s02，在所述(shu)基座上進行點(dian)膠，貼上封裝墊片，對貼片膠進行固化處(chu)理(li)；

11、步驟s03，在(zai)所述封裝墊片(pian)上進行點膠，貼上紅外光源(yuan)芯片(pian)，對貼片(pian)膠進行固化處理；

12、步驟s04，在所(suo)述基(ji)座上(shang)安(an)裝(zhuang)聚(ju)光杯(bei)，紅外光源芯片位于聚(ju)光杯(bei)內部正(zheng)中心(xin)。

13、步驟(zou)s05，在所述基座上聚光杯卡槽上安(an)裝紅外窗(chuang)口(kou)。

14、優(you)選的，步驟s01中，所述(shu)基座為to金(jin)屬管(guan)座、陶瓷管(guan)座中的一種。

15、優選的(de)，步驟s02中(zhong)，所述封裝墊片為硅片、玻(bo)璃片中(zhong)的(de)一種，其厚度為0.3～0.5mm。

16、優選的，步驟s03中，所述(shu)紅(hong)(hong)外光源(yuan)芯片為mems紅(hong)(hong)外光源(yuan)，其(qi)結(jie)構包含(han)襯底、支撐膜(mo)、加熱層(ceng)、鈍化層(ceng)、輻(fu)射層(ceng)。

17、優(you)選(xuan)的(de)，步驟s04中(zhong)(zhong)，所述聚光(guang)(guang)杯材料為(wei)不銹鋼(gang)、鋁(lv)等中(zhong)(zhong)的(de)一種，其包(bao)含了至少一個光(guang)(guang)學曲面，對紅外(wai)光(guang)(guang)源芯(xin)片輻射(she)的(de)紅外(wai)光(guang)(guang)進行(xing)準直和聚焦。

18、優選的(de)，步(bu)驟(zou)s05中，所述紅(hong)外窗口為(wei)硅、鍺、藍(lan)寶(bao)石、氟化鋇(bei)、硫化鋅中的(de)一種，其厚度為(wei)0.3～1mm。

19、由于上述技(ji)術方(fang)案(an)的運用，本發明與(yu)現有技(ji)術相比具有下列(lie)優點：

20、本發明通(tong)過增加(jia)墊片封裝(zhuang)的(de)方法，不僅減小(xiao)了(le)紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)芯(xin)片傳遞至(zhi)基座(zuo)的(de)熱量損失，降低了(le)mems紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)功耗，且墊片封裝(zhuang)使得紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)輻射區(qu)域下方空氣與外(wai)界連通(tong)，極大地(di)減小(xiao)了(le)mems紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)工作時支(zhi)撐薄(bo)膜的(de)振動幅度，從而提(ti)高了(le)mems紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)長期可靠性。

技術特征：

1.一種高可(ke)靠(kao)性mems紅(hong)外光(guang)(guang)源(yuan)，其特征在于：包(bao)含基座、封裝墊片、紅(hong)外光(guang)(guang)源(yuan)芯片、聚光(guang)(guang)杯(bei)和紅(hong)外窗口(kou)；

2.根據權利(li)要求1所述的(de)高可靠性(xing)mems紅外光源，其特征在于：所述封裝墊(dian)片支撐起紅外光源芯(xin)片的(de)四個角位置(zhi)、四條邊中心位置(zhi)或兩條對邊位置(zhi)。

3.根據權利要求1或2所述的高可靠(kao)性mems紅外光(guang)源的制(zhi)作方法(fa)，其(qi)特征在于：包含以下步驟(zou)：

4.根據權(quan)利(li)要求3所述的(de)(de)高可靠(kao)性mems紅外光源的(de)(de)制(zhi)作方法，其(qi)特征在于：步(bu)驟s01中(zhong)，所述基座為to金屬(shu)管座、陶瓷管座中(zhong)的(de)(de)一種。

5.根據權利要求3所述(shu)的高可靠性(xing)mems紅外光源的制作方法，其特征(zheng)在于：步驟s02中(zhong)，所述(shu)封裝墊片為硅片、玻(bo)璃片中(zhong)的一種，其厚度(du)為0.3～0.5mm。

6.根據權利要求3所述的高可靠性(xing)mems紅外光源的制作方法，其特征(zheng)在于：步(bu)驟s03中，所述紅外光源芯片(pian)為mems紅外光源，其結(jie)構包含襯底、支(zhi)撐(cheng)膜(mo)、加熱(re)層(ceng)、鈍化(hua)層(ceng)、輻射層(ceng)。

7.根據權利要求(qiu)3所述的(de)(de)高可靠性(xing)mems紅外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)制作方法，其(qi)特征(zheng)在于：步驟s04中(zhong)，所述聚(ju)光(guang)(guang)杯材(cai)料為不銹鋼(gang)、鋁等(deng)中(zhong)的(de)(de)一種，其(qi)包含(han)了至少一個光(guang)(guang)學曲面(mian)，對紅外(wai)光(guang)(guang)源(yuan)芯片輻(fu)射的(de)(de)紅外(wai)光(guang)(guang)進行(xing)準直和聚(ju)焦。

8.根(gen)據(ju)權利要求(qiu)3所(suo)述的(de)高(gao)可(ke)靠(kao)性mems紅(hong)外光源(yuan)的(de)制作方法，其特征(zheng)在于：步驟s05中(zhong)，所(suo)述紅(hong)外窗口為(wei)硅、鍺、藍寶石、氟化鋇、硫化鋅中(zhong)的(de)一種(zhong)，其厚度為(wei)0.3～1mm。

技術總結
本發明涉及一種高可靠性MEMS紅外光源及其制作方法，其中MEMS紅外光源包含基座、封裝墊片、紅外光源芯片、聚光杯和紅外窗口；所述封裝墊片置于基座上；所述紅外光源芯片通過封裝墊片支撐安裝，與基座表面之間設置有間隙；所述聚光杯安裝在基座上，對紅外光源芯片輻射的紅外光進行準直和聚焦；所述紅外窗口安裝在聚光杯的卡槽內；本發明通過增加墊片封裝的方法，不僅減小了紅外光源芯片傳遞至基座的熱量損失，降低了MEMS紅外光源的功耗，且墊片封裝使得紅外光源輻射區域下方空氣與外界連通，極大地減小了MEMS紅外光源工作時支撐薄膜的振動幅度，從而提高了MEMS紅外光源的長期可靠性。

技術研發人員：方歡
受保護的技術使用者：蘇州司南傳感科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/5