[发明专利]一种双层气室的微型NDIR集成红外气体传感器

权利要求书

1.一种双层气室的微型NDIR集成红外气体传感器，其特征在于：它包括上层气室、上层隔片、中层电路板、下层隔片及下层气室并按照从上到下顺序依次组装构成，上层气室、上层隔片、中层电路板、下层隔片及下层气室中的各衬底接触面之间，通过胶粘、平行缝焊或钎焊方式结合。

2.根据权利要求1所述一种双层气室的微型NDIR集成红外气体传感器，其特征在于：所述上层气室，包括上层衬底，其表面通过蒸镀的方式设置有金属反射层，上层隔片与上层气室接触的表面与上层衬底内部的凹槽结构共同构成上层气室腔体，上层气室腔体内部镀有金属反射层，上层气室腔体具有倾斜角为50至60度的侧壁能够调整入射光线的角度，使其在上层气室腔体的上下金属反射层之间不断反射，起到会聚入射光线和延长光程的作用；上层衬底的两侧设置有倾斜角为40至50度的第1、2、3、4上层衬底透气口，用于使待测气体进入上层气室腔体内部，并能有效减少红外光的损耗；上层衬底选自塑料、金属或硅材料中的一种，金属反射层选自Au或Ag材料中的一种。

3.根据权利要求1所述一种双层气室的微型NDIR集成红外气体传感器，其特征在于：所述上层隔片，包括上层隔片衬底，它与上层气室接触的表面通过蒸镀的方式设置有金属反射层，上层隔片衬底内部具有的凹槽空间作为保护凹槽，是为中层电路板上的芯片提供一个保护空间，防止芯片受到冲击破坏和腐蚀，上层隔片衬底上设置有上层入射光窗和上层出射光窗，上层入射光窗中心点位置与中层电路板上的MEMS红外光源芯片重合，上层入射光窗尺寸是MEMS红外光源芯片的红外光辐射区域尺寸的1.0至1.2倍，便于MEMS红外光源芯片发出的红外光通过上层入射光窗进入上层气室；上层出射光窗中心点位置与中层电路板上的MEMS红外探测器芯片重合，上层出射光窗尺寸是MEMS红外探测器芯片的红外光探测区域尺寸的0.8至1.0倍，更利于上层气室内的红外光通过上层出射光窗到达MEMS红外探测器芯片表面后全部被MEMS红外探测器芯片吸收；上层出射光窗上方装配有上层红外滤光膜，上层红外滤光膜将MEMS红外光源芯片发出的非色散红外光转换成目标波段的窄带红外光，有利于提高测量的气体选择性；上层隔片衬底选自塑料、金属或硅材料中的一种，金属反射层选自Au或Ag材料中的一种。

4.根据权利要求1所述一种双层气室的微型NDIR集成红外气体传感器，其特征在于：所述中层电路板，包括电路板、MEMS红外光源芯片、信号处理ASIC芯片、MEMS红外探测器芯片及金属引脚，MEMS红外光源芯片、信号处理ASIC芯片、MEMS红外探测器芯片采取倒装的方式封装在电路板上，实现了芯片与电路之间的最短电连接通路，电路板内设置有第1、第2光窗，使得红外光能够通过第1、第2光窗穿过电路板，金属引脚一端通过焊接与电路板进行电连接，电路板选择陶瓷电路板或传统印刷电路板中的一种。

5.根据权利要求1所述一种双层气室的微型NDIR集成红外气体传感器，其特征在于：所述下层隔片，包括下层隔片衬底，它与下层气室接触的表面通过蒸镀的方式设置有金属反射层，下层隔片衬底上设置有下层入射光窗和下层出射光窗，下层入射光窗中心点位置与MEMS红外光源芯片重合，是MEMS红外光源芯片的红外光辐射区域尺寸的1.0至1.2倍，便于MEMS红外光源芯片发出的红外光通过下层入射光窗进入下层气室；下层出射光窗中心点位置与中层电路板上的MEMS红外探测器芯片重合，下层出射光窗尺寸是MEMS红外探测器芯片的红外光探测区域尺寸的0.8至1.0倍，更利于下层气室内的红外光通过下层出射光窗到达MEMS红外探测器芯片表面后全部被MEMS红外探测器芯片吸收；下层出射光窗下方装配有下层红外滤光膜，下层红外滤光膜将MEMS红外光源芯片发出的非色散红外光转换成目标波段的窄带红外光，有利于提高测量的气体选择性；下层隔片衬底边缘设置有第1、2、3、4下层隔片衬底装配孔，用于金属引脚穿过下层隔片，下层隔片衬底选自塑料、金属或硅材料中的一种，金属反射层选自Au或Ag材料中的一种。

6.根据权利要求1所述一种双层气室的微型NDIR集成红外气体传感器，其特征在于：所述下层气室，包括下层衬底，其表面通过蒸镀的方式设置有金属反射层，下层隔片与下层气室接触的表面与下层衬底内部的凹槽结构共同构成下层气室腔体，下层气室腔体内部镀有金属反射层，下层气室腔体具有倾斜角为50至60度的侧壁能够调整入射光线的角度，使其在下层气室腔体的上下金属反射层之间不断反射，起到会聚入射光线和延长光程的作用；下层衬底的两侧设置有倾斜角为40至50度的第1、2、3、4下层衬底透气口，用于使待测气体进入下层气室腔体内部，并能有效减少红外光的损耗；下层衬底边缘设置有第1、2、3、4下层衬底装配孔，用于金属引脚穿过下层气室，下层衬底选自塑料、金属或硅材料中的一种，金属反射层选自Au或Ag材料中的一种。