申请/专利权人：盛思锐股份公司

申请日：2016-09-21

公开（公告）日：2022-09-20

公开（公告）号：CN109791117B

主分类号：G01N27/12

分类号：G01N27/12;G01N33/00;B01D71/38;B01D71/36

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.09.20#授权;2019.08.16#实质审查的生效;2019.05.21#公开

摘要：一种气体传感器包含具有腔室6的支撑结构，对于气体敏感，以及布置在腔室6中的传感元件1，和跨过该腔室6的过滤器3。过滤器3是尺寸选择性过滤器。

主权项：1.一种气体传感器，其包含-支撑结构，其包含腔室6，-传感元件1，其对于气体是敏感的，并且布置在该腔室6中，和-过滤器3，其跨过该腔室，-其中该过滤器3是尺寸选择性过滤器3，其中该尺寸选择性过滤器3过滤了符合它们的尺寸的气体分子,-用于该过滤器3的载体4，该载体4和过滤器3的组合体3，4跨过该腔室6，其中该载体材料中的大部分孔的尺寸超过该过滤器材料中大部分孔的尺寸；其中该尺寸选择性过滤器3是传感元件1要检测的气体可透过的，并且是一种或多种其他气体不可透过的，其中该过滤器3的尺寸选择性效应由过滤器材料中的孔尺寸决定。

全文数据：气体传感器技术领域本发明通常涉及气体传感器领域。背景技术已知气体传感器用于基于多种技术来检测气体。但是，气体传感器的传感元件代表了这样的元件，在其处气态组分被转化成代表性的电信号，其会不利地受到作为要测量的介质的成分的其他气体的影响。发明内容因此，本发明的一个通用目标是提供一种避免这样的影响的气体传感器。根据本发明第一方面，提供了一种气体传感器，其包含具有腔室的支撑结构。传感元件布置在该腔室中。该传感元件至少对于期望进行传感或者检测的气体敏感。过滤器跨过该腔室。该过滤器是一种尺寸选择性过滤器。该气体传感器的支撑结构可以宽泛地解释为限定或者共同限定气体传感器的物理外观的任何这样的元件可以构成所述支撑结构。具体地，作为本文使用的支撑结构可以包含下面的一种或多种：口模，芯片，基底例如玻璃基底或者陶瓷基底或者半导体基底，和具体地是硅基底，如果需要时其包括用于电接触的装置，例如焊线，透硅通孔等中的一种或多种。该支撑结构可以另外或者可选择的包括引线框架或者印刷电路板或者其他类型的电路板，在其上可以布置所述口模，芯片或者基底等，例如用于形成球形栅格阵列，接点栅格阵列等。在一种实施方案中，该支撑结构可以包含包装，例如处于包封件，模具，硅罩，硅内插器，金属罩，塑料罩等的形式，具体地用于构成芯片包装。该支撑结构的一种或多种元件可以充当传感元件的机械支撑。在一种实施方案中，该传感元件布置在口模或者芯片上或者集成到其中。该支撑结构的相同的元件或者其他元件优选限定了所述腔室。该腔室被认为是与传感元件直接连通的体积，该体积假定被气态介质例如空气、气态分析物也称作气体填充，期望检测为存在和或在介质中的浓度。因此，至少该支撑结构的元件限定了该腔室，具体地与过滤器相组合。在一种实施方案中，该支撑结构包含负载所述传感元件的半导体芯片，和至少部分地包封该半导体芯片的包封件。优选，该包封件可以是模塑料，其模制到半导体芯片的零件上，由此限定了模塑料中的凹处，其提供了到半导体芯片之上或者之中的传感元件的入口。因此，该包封件可以与半导体芯片和与过滤器一起限定所述腔室。在该实施方案中，顶表面或者包封件从该顶表面接近朝着传感元件散发的入口开口可以被该过滤器覆盖，以使得该过滤器跨过入口开口和将该腔室限定为作为盖子的过滤器、作为侧壁的包封件和作为腔室底部的半导体芯片之间的体积。该传感元件至少曝露于该腔室，其包括具有到腔室中存在的气态介质的入口的传感元件。在不同的实施方案中，该支撑结构包含电路板，例如印刷电路板，在其上布置着包括传感元件的半导体芯片，并且优选通过焊接，例如通过表面安装来电连接。罩优选由金属制成优选以密封方式连接到印刷电路板或者布置以与印刷电路板、半导体芯片一起闭合，和由此限定所述腔室，在其中布置着半导体芯片。出于借助传感元件来研究气态介质的目的，所述介质需要进入该腔室，其优选穿过覆盖该腔室的过滤器来实现。优选该支撑结构中的开口完全被该过滤器跨过来限定所述腔室，并且为了阻挡任何气体分子其没有通过所述过滤器到达该腔室。该传感元件对于一种或多种气体其是期望通过本发明的气体传感器进行检测敏感，和优选期望在通过过滤器进入腔室的气态介质中检测。因此，该传感元件优选对于一种或多种气体的存在或者其浓度敏感。该传感元件在一种实施方案中可以是催化气体传感元件，或者催化可燃传感器，其检测了可燃气体的存在。在催化可燃传感器中，检测器元件提供了电阻测量，其取决于可燃气体的存在。具体地，检测器元件的电阻随着如果存在的可燃气体的催化氧化所产生的温度的变化而变化。为了便于所述气体燃烧，该传感器在高温，即，典型地大于300℃，例如450℃-750℃运行。在不同的实施方案中，该传感元件代表了电化学电池。在另一实施方案中，该传感元件包含化敏电阻器，即，其电阻响应它们的直接化学环境的变化而变化的材料。化敏电阻器有时候定义为依赖于传感材料和气体之间的直接化学相互作用。但是，化敏电阻器更通用的定义包括了其电阻响应它们的直接环境中任何类型的相互作用化学，氢键，范德华力等而变化的材料。在每种情况中，该传感元件的材料可以包含金属氧化物材料，其可以例如包括下面的一种或多种：氧化锡，氧化锌，氧化钛，氧化钨，氧化铟和氧化镓。金属氧化物可以用于检测分析物例如挥发性有机化合物VOC、一氧化碳、二氧化氮、甲烷、氨、氢气或者硫化氢。在一种优选的实施方案中，该传感元件包含SnO2，其是用0.01-5.0Wt％的铂和或钯掺杂的。在金属氧化物气体传感器中，气态分析物与优选加热的金属氧化物传感元件相互作用。作为该相互作用的结果，该传感元件的电导率会改变，并且所述改变可以被测量。这样的气体传感器也称作“高温化敏电阻器”，这归因于分析物的化学性能被转化成传感元件在高温的电阻。这样的传感元件的材料会被要求在运行过程中加热。在传感元件集成到半导体基底之中或者之上的情况中，加热器有利地布置在半导体基底中的开口上的隔膜上，由此与其中加热器布置在基底材料整体上的装置相比降低了热损耗。将加热器布置在隔膜上具有几个优点，例如降低能量消耗，和降低了接通所述装置所需的时间。接通或者关闭到所述腔室和因此到传感元件的入口的过滤器是一种尺寸选择性过滤器。因此，该过滤器进行了允许通过该过滤器的气体分子和阻挡通过该过滤器的气体分子之间的区分，限制了气体分子的尺寸。该过滤器优选由惰性材料制成，即，这样的材料，其是非反应性的或者基本上非反应性的。所以，不管是否通过所述过滤器，气体分子都不与该过滤器材料反应，而是因为它们的尺寸而被阻挡。这具有优点，即，该过滤器材料相比于与不期望的气体分子进行化学反应的过滤器材料来说没有经时降解。因此，通过该过滤器的气体和被该过滤器阻拦的气体之间的选择根据各自气体分子的尺寸来进行。优选的是该尺寸选择性过滤器过滤了遇到该尺寸选择性过滤器的气体的分子尺寸。优选该过滤器的尺寸选择效应取决于该过滤器材料中孔的尺寸。具体地，该过滤器材料中孔的尺寸根据要检测的和因此期望通过该过滤器的气体分子的尺寸来尺寸化。具体地，将该过滤器材料中大部分的孔的尺寸进行尺寸化，来使得要检测的气体分子通过，并且尺寸化来阻拦一种或多种其他气体的分子其要被阻止进入所述腔室。优选，将该过滤器材料中大部分的孔的尺寸尺寸化为超过要检测的气体分子的尺寸，和尺寸化为小于要被阻拦通过该过滤器的气体分子的尺寸。优选对该过滤器的材料进行选择和或设计来达到这样的过滤效果。因此，优选的是，该过滤器是要通过传感元件检测的气体可透过的，和是一种或多种其他气体不可透过的。这样的其他气体可以具体地包括硅氧烷及其变体，其倾向于与传感元件的材料反应和经时降解它的传感能力。因此，该尺寸选择性过滤器抵消了一种或多种类型的大气进入该传感元件，即优选MOX，同时允许其他类型的气体分子扩散穿过和到达所述传感元件。因此，该过滤器使得抵消抑制性和或中毒性物质进入传感元件成为可能，并且通过尺寸排除来运行。在一种非常优选的实施方案中，该过滤器材料中大部分孔的尺寸是1nm或者更小。这种尺寸具体地在传感元件配置来传感CO，乙醇，H2，H2S中的一种或多种的情况中是优选的。这里，所关注的主题气体的气体分子足够小，来通过所述过滤器，同时许多种类的硅氧烷分子的尺寸过大而不能通过和因此将被该过滤器阻拦。无论何时，当进行尺寸化或者确定孔尺寸时，要理解的是优选主题材料全部的孔满足该尺寸要求。但是，由于制造原因，并非全部，而是仅仅较低百分比的孔能够满足该尺寸要求，优选大于99％。在最坏的情况中，优选的是该过滤器材料中大部分的孔满足所述尺寸要求，来实现至少优于常规方案的选择。在一种优选的实施方案中，该过滤器的平均厚度小于20um，和更优选是0.5μm-5μm。该过滤器也可以被认为是跨过支撑结构中的入口开口的过滤器层。该过滤器层的厚度可以不必需影响其过滤效果。但是，该过滤器层越厚，气体分子通过该过滤器层和达到传感元件所用时间越长。因此，厚过滤器层会增加主题气体传感器的响应时间。因此，优选的是使得该过滤器层较薄，例如处于上述范围，以便不仅过滤器提供气体分子通过的尺寸选择性分离，而且允许气体传感器具有快速响应时间。该过滤器可以体现为单个过滤器层或者多个堆叠的过滤器层。由于该过滤器可能是非常薄的，因此优选的是该过滤器可以连接到载体上，和该载体和过滤器的组合体跨过该腔室。优选该过滤器借助涂料或者溶液流延连接到载体上，反之亦然。优选该过滤器以层合连接到载体上，反之亦然。在一种优选的实施方案中，该过滤器和载体的组合体跨过共同平面内的入口开口和彼此连接。在一种实施方案中，该过滤器和载体在平面范围等大。该载体可以载持所述过滤器，或者可以至少机械稳定地负载该过滤器。它还可以防止该过滤器破裂。具体地，为了在制造过程中和或随后在运行过程中提供机械稳定性，优选的是载体平均厚度小于1mm，和优选是1μm-500μm。优选该载体和过滤器在组合体连接到支撑结构之前彼此连接。该载体优选具有尺寸选择性过滤性能，其最大时提供了与过滤器相同的过滤效果，以便不阻挡期望进行检测的气体进入该腔室。因此，在一种优选的实施方案中，载体材料中大部分孔的尺寸超过了过滤器中大部分孔的尺寸，和具体地为该过滤器中大部分孔的尺寸的至少40倍。通过这样的尺寸化，它允许要检测的气体分子通过所述组合体进入该腔室，而较大尺寸的气体分子至少被该过滤器阻拦，即使其已经通过了所述载体。优选该载体材料中大部分孔的尺寸是20nm或者更大，和具体地是50nm-200nm。优选因此载体中大于99％的孔进行尺寸化。在不同的实施方案中，所述载体是全部气体分子可透过的，以使得仅仅该过滤器提供了不同尺寸的气体分子之间的尺寸选择性分离。优选，该过滤器和载体的组合体借助粘结剂连接到支撑结构上。该粘结剂材料可以例如包含聚合物或者填充的聚合物。在一种优选的实施方案中，所述组合体连接到支撑结构上，以使得该过滤器面朝腔室，而载体面朝气体传感器的周围环境。这里该过滤器优选借助粘结剂连接到支撑结构的顶表面上。在这样的情况中，该腔室可以理论上通过过滤器、粘结剂或者支撑结构来与环境相互作用。在该支撑结构不是气体可透过的假定下，和为了避免气体穿过该粘结剂，优选的是该粘结剂是气密性的，或者具有至少与所述过滤器相同的尺寸选择性过滤性能。在该粘结剂是气密性的情况中，仅仅该过滤器允许期望尺寸的气体分子送入该腔室。在不同的实施方案中，载体面朝该腔室，而过滤器面朝气体传感器的周围环境。同样，在载体借助粘结剂连接到支撑结构顶表面和该粘结剂配置来不让气体分子其将被该过滤器阻拦通过的情况中，这样的气体分子可以仍然通过载体的前端，甚至在该载体完全覆盖该过滤器的情况中也是如此。在这种实施方案中，优选的是该载体的前端，或者通常该载体的任何没有被过滤器材料、支撑结构的粘结剂覆盖的表面是被气密性粘结剂或者足够阻气性材料覆盖的。该过滤器的材料优选包含含氟聚合物或者由含氟聚合物组成。优选该含氟聚合物是无定形含氟聚合物，其自由体积分数是至少19％，和优选自由体积分数是20％-40％。例如可以使用无定形氟塑料例如HyflonAD80或者HyflonAD60，或者无定形氟塑料TeflonAF例如TeflonAF1600或者TeflonAF2400，或者TTD均聚物，或者Cytop均聚物。自由体积分数FFV定义为：FFV＝1-VcV*100％其中V表示总体积和Vc表示总体积V中聚合物所占的体积。因此，FFV是聚合物填充性即它的密度的度量。在该过滤器材料的均聚物实施方案中，该过滤器材料包含全氟-丁烯基乙烯基醚。在该过滤器材料的不同的均聚物实施方案中，该过滤器材料包含2，2，4-三氟-5-三氟甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯。在该过滤器材料的共聚物实施方案中，该过滤器材料的第一组分包含2，2，4-三氟-5-三氟甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯，而该过滤器材料的第二组分包含四氟乙烯。在该实施方案中，优选的是该第一组分的摩尔分数是20％-99％，和该第二组分的摩尔分数是1％-80％。具体地，2，2，4-三氟-5-三氟甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯的摩尔分数是80％，和四氟乙烯的摩尔分数是20％。或者在不同的实施方案中，2，2，4-三氟-5-三氟甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯的摩尔分数是60％，和四氟乙烯的摩尔分数是40％。在一种可选择的实施方案中，该过滤器材料包含2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯作为均聚物。在不同的实施方案中，该过滤器材料包含共聚物，其中该过滤器材料的第一组分包含2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯。优选该过滤器材料的第二组分包含四氟乙烯。在这样的实施方案中，该第一组分优选的摩尔分数是20％-99％，和该第二组分的摩尔分数是1％-80％。在一种具体实施方案中，2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯的摩尔分数是87％，和四氟乙烯的摩尔分数是13％。在一种可选择的具体实施方案中，2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯的摩尔分数是65％，和四氟乙烯的摩尔分数是35％。该载体材料，如果有的话，还优选包含含氟聚合物或者由含氟聚合物组成。这样的优点在于两层含氟聚合物，即该过滤器和载体，可以容易地彼此连接。该载体材料优选包含聚四氟乙烯PTFE或者聚乙烯四氟乙烯ETFE，其是以具有上面规定的孔尺寸的本体、织造或者非织造材料形式生产。在该过滤器和载体都是含氟聚合物的情况中，不仅该过滤器和所述层之间的连接效果优先于其他材料组合；而且在相同材料种类的材料情况下所述材料延伸所引起的热是均匀的。在一种优选的实施方案中，电极与传感元件电连通，和加热器与传感元件热连通。这在传感元件在传感之前和或期间需要加热的情况中是特别优选的，例如当传感元件包含金属氧化物材料时。传感元件与过滤器和载体的组合物之间的距离优选是至少100μm。因此，该过滤器不直接接触所述传感元件，以使得从传感元件到过滤器的直接热流最小化。经由支撑结构或者腔室内的气态介质的间接热流不会允许过滤器加热到可能在加热器运行过程中，即在传感运行过程中超过临界温度例如过滤器材料的玻璃化转变温度的温度。因此，任何和具体地这样的距离是优选的，以便在运行过程中在传感器的加热器运行过程中不熔融或者影响所述过滤器。另一方面，在例如该气体传感器的回流焊接过程中，可以超过该过滤器和或载体材料的玻璃化转变温度，但是不破坏，因为在那个时间点，气体传感器没有运行，并且聚合物材料具体体积的临时改变是可以接受的。归因于与过滤器的分离、距离或者间隙，该传感元件可以在提高的温度运行，例如高于350℃或者甚至400℃，而不损坏该过滤器。在本发明的一种优选的实施方案中，所述支撑结构的顶表面完全被过滤器或者其组合体覆盖，由此跨过该腔室。在批次制作组合的多个气体传感器的情况中这是优选的，因为该过滤器或者载体可以组合施用到多个气体传感器，而无需事先将该过滤器或者载体切割成单个气体传感器尺寸。但是，为了通过切割将气体传感器彼此分离，例如需要切割工具例如锯子来置于仍然结合的气体传感器的顶表面上。这种顶表面通过该过滤器或者载体表示。因此，在该过滤器和或载体包含含氟聚合物的情况中，这样的切割工具的放置可能不容易，这归因于含氟聚合物的光滑表面。为了促进这样的切割操作，优选的是顶部元件布置在气体传感器的顶表面上，即在该过滤器或者载体上，在这样的位置处，其中切割工具将要布置和或切割的位置处。这样的顶部元件优选表现出表面粗糙度超过该过滤器或者载体的顶表面的表面粗糙度。该切割工具然后可以置于这样的一种或多种顶部元件上和保持它的位置。在切割后，顶部元件的其余部分可以处于该过滤器或者载体的边缘处。顶部元件可以例如由聚合物、填充的聚合物、模塑料、有机硅、玻璃或者金属中的一种来制成。在本发明的一种优选的实施方案中，该半导体芯片不仅包含布置在其上或者集成到其中的传感元件，而且还包含集成的CMOS电路，例如用于控制测量的进行，包括加热相应的加热器，和或用于评价电极所提供的信号。根据本发明的另一实施方案，所述传感元件体现为“多像素”阻抗金属氧化物气体传感器，来伴随传感几种类型的气体分子。即，这样的传感元件优选包含多片传感材料，其中每个片优选包含金属氧化物材料，并且布置在支撑结构上或者部分容纳在其中。另外，提供了一组电极，由此每个片与子组的电极电连通。一种或多种加热器与传感材料片热连通。最后，这种气体传感器优选包含共用的选择性过滤器，其跨过传感材料的全部片的共用腔室。在一种优选的实施方案中，该传感元件配置来检测CO，乙醇，H2，H2S之一和因此该气体传感器是用于检测这些气体中的一种或多种的传感器。本发明可以例如体现为电子装置，具体地是家用自动化装置、消费电子装置、手机、平板电脑或者手表，其包含任何阻抗金属氧化物气体传感器例如上述那些。本发明的方案防止了气体传感器和特别是它的传感元件通过曝露于有害气体而降解。例如硅氧烷或者通常更大挥发性Si化合物会损坏传感元件，和具体地是金属氧化物传感元件，由此传感元件的响应时间通常增加，并且传感器信号减少。优选通过提供远离传感元件的过滤器来防止或者至少减轻了到这样的有害气体的曝露，该过滤器充当了不同尺寸的气体分子的物理分离器。已经发现，具体地，含氟聚合物过滤器提供了期望尺寸的孔，其让要传感的较小尺寸的气体分子通过，同时例如阻拦了不同的硅氧烷气体分子，其尺寸增加了通常期望传感的气体分子的尺寸。该氟化的过滤器保护了传感元件防止腐蚀性化学品例如酸或者碱，和进一步通过设计防止了固体和液体在传感元件表面的聚集。附图说明当考虑下面给出的其详细说明时，本发明的实施方案将更好理解。这个说明书参考了附图，其中：图1-9每个显示了根据本发明的实施方案的气体传感器的示意截面图；图10显示了气体传感器结构的示意截面图，其构成了根据本发明的一种实施方案的气体传感器。具体实施方式在说明气体传感器的任何实施方案之前，先关注过滤器和载体如果有的话之中的材料或者其所用材料。优选，该过滤器由含氟聚合物制成，和优选由含氟聚合物组成。含氟聚合物是一种氟碳基聚合物，其表现出多个碳-氟键。它通常具有高的耐溶剂、耐酸和耐碱性，因此它可以有利地用于本发明的目的。对于该过滤器，优选使用根据下表I的第4行的无定形TeflonAF类材料，其在每行中显示了用于该过滤器材料的优选的组成。第4行由此表示了统称，根据优选的实施方案在第1到第3行的其他单个材料组成可以包含其中。因此，在一种实施方案中该过滤器含氟聚合物可以是均聚物，参见第3行，而在其它实施方案中，它是共聚物，参见第1行和第2行。表I在下表II中，显示了上面第1-4行的单个材料组成的性能，其中-Comp1，mol％表示组分1的摩尔分数；-Comp2，mol％表示组分2的摩尔分数；-FFV表示自由体积分数；-Tg℃表示所形成的材料的玻璃化转变温度，单位℃；和-Tmax表示最大温度，在该温度时聚合物不表现出显著的降解即热稳定的，℃。表II对于过滤器，可选择地，优选使用根据下表III的第5-9行之一的材料。第8行由此表示统称，第5行到第7行中的根据优选的实施方案的其他单个材料组成可以包含其中。因此，在一种实施方案中该过滤器含氟聚合物可以是均聚物，参见第7行，而在其它实施方案中，它是共聚物，参见第5行和第6行。第9行显示了另一均聚物，其优选可以用作过滤器材料。表III在下表IV中，显示了上面第5-9行的单个材料组成的性能，具有根据表II的符号。表IV所述载体如果有的话优选由含氟聚合物制成，和优选由含氟聚合物组成，例如以具有上面规定的孔尺寸的本体、织造或者非织造材料形式生产的聚四氟乙烯PTFE或者聚乙烯四氟乙烯ETFE。该传感元件优选由传感材料片表示。在实施方案中，本发明的传感元件可以作为化敏电阻器运行，其中传感元件由金属氧化物材料制成，金属氧化物材料响应已经通过过滤器的气体分子而改变它的电阻，导致传感元件材料和气体分析物之间的化学相互作用。在其他实施方案中，可以借助气体分析物的热量测定。在还其他实施方案中，传感材料片可以用于两个目的，即：i用作化敏电阻器，其在分析物存在下改变它的导电率；和ii用作分析物的热量测定中的催化剂。在一种实施方案中，后者包含金属氧化物材料，或者MOX。除了上述实施例，优选的MOX材料包含SnO2和或WO3，和优选还包含掺杂剂，后者包含Pd，Pt，Rh，Ir，Re，V，Ni，Au和Co中的一种或多种。所述片可以布置在支撑结构上。它可以例如在支撑结构的曝露表面上延伸，例如半导体基底，例如平坦覆盖在其上表面，或者在其子结构上延伸，例如电极。电极可以布置在该气体传感器中，以便与传感材料片电连通。它们可以由铂或者金层形成，这些金属非常适于形成稳定的电极。电极可以例如处于交错构造。因此，所述片在一种实施方案中可以具有形状例如凸面，其跨过覆盖或者包括电极的交错指状元件的区域。在一种实施方案中，加热器与所述片热连通，以在所需温度运行所述传感材料。该加热器可以是电阻加热元件。例如可以使用钨加热器，即，包含至少50％，具体地至少90％钨的加热器，来最佳地经受高温。可以提供几个加热器来加热所述片布置在其上的平板例如隔膜或者桥。在变体中，该加热器可以体现为烤炉，其是电阻加热的，无需另外的阻抗元件。该加热器可以用于加热所述片，和如果需要，可以此外控制温度。该气体传感器的半导体芯片优选包括与之集成的电路，来加热所述加热器和进行电阻测量，即，测量所述片的导电率和或电阻率。在图中，相同的元件用相同的附图标记来表示。图1显示了根据本发明一种实施方案的气体传感器的示意截面图。气体传感器包括传感元件1，其布置在支撑结构上或者集成到其中。在这种实施方案中，该支撑结构包括半导体芯片2，例如硅基底，和粘结剂5，其在该实施方案中具有足够的厚度，以便与过滤器3和用于过滤器3的载体4组合来形成腔室6。要传感的气体可以进入腔室6和由此穿过载体4和过滤器3达到传感元件1。过滤器3和载体4的组合体借助粘结剂5连接到半导体基底2，并且过滤器3面朝腔室6，和载体4面朝该气体传感器的周围环境。图2显示了根据本发明的气体传感器的另一实施方案。在这种实施方案中，半导体基底2，其也可以是任何其他载体，具有凹处21，该凹处构成腔室6，并且传感元件1位于凹处21中。在这种实施方案中，粘结剂5的厚度，其在传感元件1和过滤器3或者载体4之间分别提供了足够的距离d。半导体基底2的凹处部分构成了距离d。图3显示了根据本发明的气体传感器的另一实施方案。在该实施方案中，该气体传感器的支撑结构包含半导体基底2和例如在半导体基底2顶上的间隔器22。间隔器22的材料可以不同于半导体基底2。图4显示了根据本发明的气体传感器的另一实施方案装置。基本上，这种实施方案类似于图1的实施方案，除了将顶部元件9加入到载体4的边缘上。图5显示了根据本发明气体传感器的另一实施方案。在该实施方案中，气体传感器同样包含具有传感元件1的半导体芯片2。半导体芯片2被处于模具和引线框架23形式的包封件22部分覆盖，用于外部接触。传感元件1的支撑结构因此包括半导体芯片2、包封件22、粘结剂5和引线框架23。腔室6由支撑结构形成，该腔室6由过滤器3和用于过滤器3的载体4的组合体封闭。该过滤器3和载体4的组合体在支撑结构2的整个顶表面上延伸，该过滤器3和载体4的组合体借助粘结剂5连接到其上。图6显示了根据本发明的气体传感器的另一实施方案。在该实施方案中，气体传感器包含具有传感元件1的半导体芯片2。半导体芯片2部分地覆盖有硅罩24。腔室6由半导体基底2、硅罩24和粘结剂5形成，因此构成支撑结构。图7显示了根据本发明的气体传感器的另一实施方案。同样，传感元件1布置在半导体基底2的悬浮隔膜部分之上之中，该悬浮的隔膜部分例如由半导体芯片2的背侧上蚀刻基底材料来制备。这产生了腔室6。为此原因，该过滤器3和载体4的组合体同样借助粘结剂5连接到半导体芯片2的背侧。图8显示了根据本发明的气体传感器的另一实施方案。该实施方案类似于图5的实施方案。与图5的实施方案相反，该过滤器3和载体4的组合体借助粘结剂5连接到支撑结构的顶表面，反之亦然。因此，载体4面朝腔室6，而过滤器3面朝气体传感器的周围环境。所以，期望的是从气体传感器外面密封从载体4到腔室6中的直接路径。这样的路径通过覆盖没有被过滤器3覆盖、也没有被粘结剂5覆盖的载体4的任何表面来密封。为此目的，粘结剂5也覆盖了载体4的前端，和在一种实施方案中甚至上升到载体4的顶部上，以便同时充当顶部元件，用于前述所列的用于顶部元件的目的之一。图9显示了根据本发明的气体传感器的另一实施方案。在这种实施方案中，包括传感元件1的半导体芯片2布置在电路板7例如印刷电路板上，和优选与之电连接。另外，一种或多种其他芯片例如集成电路71也可以布置在电路板7上。罩8例如由金属制成可以与电路板7组合来构建用于半导体芯片2的外壳，其包封腔室6。罩8具有开口81，被过滤器3和载体4的组合体跨越。所述组合体借助粘结剂5从罩8内侧连接到罩8上。图10显示了气体传感器结构，其构成了本发明一种实施方案的气体传感器。本发明的结构通过将过滤器或者过滤器和载体的组合体连接到本发明的结构来完成。本发明的气体传感器结构包含布置在半导体芯片2上的从背侧蚀刻的传感元件1，由此限定了凹处23。传感元件2覆盖了电极10，以便提供电信号到评价和控制单元11，来在那里评价。该评价和控制单元11优选集成到半导体芯片2中。该评价和控制单元11优选还控制了集成到半导体基底2中的加热器12，例如在凹处23蚀刻所剩余的隔膜中。虽然已经显示和描述了本发明的目前优选的实施方案，但是显然要理解本发明不限于此，而是可以在下面的权利要求的范围内进行其他不同的体现和实施。

权利要求：1.一种气体传感器，其包含-支撑结构，其包含腔室6，-传感元件1，其对于气体是敏感的，并且布置布置在该腔室6中，和-过滤器3，其跨过该腔室，-其中该过滤器3是尺寸选择性过滤器3。2.权利要求1的气体传感器，其中该尺寸选择性过滤器3过滤了符合它们的尺寸的气体分子。3.权利要求1或者权利要求2的气体传感器，其中该尺寸选择性过滤器3是传感元件1要检测的气体可透过的，并且是一种或多种其他气体不可透过的。4.前述任一项权利要求的气体传感器，其中该过滤器3的尺寸选择性效应由过滤器材料中的孔尺寸决定，具体地其中该过滤器材料中的孔尺寸是根据要检测的气体分子的尺寸来尺寸化的，具体地其中将该过滤器材料中大部分孔的尺寸进行尺寸化，来使得要检测的气体分子通过，并且阻挡一种或多种其他气体的分子，具体地其中将该过滤器材料中的大部分孔的尺寸尺寸化为超过要检测到的气体分子的尺寸，并且尺寸化为小于要阻挡的一种或多种其他气体的分子尺寸。5.前述任一项权利要求的气体传感器，其中该过滤器材料中大部分孔的尺寸是1nm或者更小。6.前述任一项权利要求的气体传感器，其中该过滤器材料包含含氟聚合物，优选其中该过滤器材料由含氟聚合物组成。7.权利要求6的气体传感器，其中该过滤器材料包含自由体积分数是至少19％，和优选自由体积分数是20％-40％的无定形含氟聚合物。8.权利要求6或者权利要求7的气体传感器，其中该过滤器材料包含均聚物，优选其中该过滤器材料包含全氟-丁烯基乙烯基醚。9.权利要求6或者权利要求7的气体传感器，其中该过滤器材料包含2，2，4-三氟-5-三氟甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯。10.权利要求6或者权利要求7的气体传感器，其中该过滤器材料包含共聚物，优选其中该过滤器材料的第一组分包含2，2，4-三氟-5-三氟甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯。11.权利要求10的气体传感器，其中该过滤器材料的第二组分包含四氟乙烯。12.权利要求10或者权利要求11的气体传感器，其中该第一组分的摩尔分数是20％-99％，和其中该第二组分的摩尔分数是1％-80％。13.权利要求11的气体传感器，其中该2，2，4-三氟-5-三氟甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯的摩尔分数是80％，和其中该四氟乙烯的摩尔分数是20％。14.权利要求11的气体传感器，其中该2，2，4-三氟-5-三氟甲氧基-1，3-二氧杂环戊烯的摩尔分数是60％，和其中该四氟乙烯的摩尔分数是40％。15.权利要求6或者权利要求7的气体传感器，其中该过滤器材料包含2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯。16.权利要求15的气体传感器，其中该过滤器材料是均聚物。17.权利要求6或者权利要求7的气体传感器，其中该过滤器材料包含共聚物，优选其中该过滤器材料的第一组分包含2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯。18.权利要求17的气体传感器，其中该过滤器材料的第二组分包含四氟乙烯。19.权利要求17或者权利要求18的气体传感器，其中该第一组分的摩尔分数是20％-99％，和其中该第二组分的摩尔分数是1％-80％。20.权利要求19的气体传感器，其中该2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯的摩尔分数是87％，和其中该四氟乙烯的摩尔分数是13％。21.权利要求19的气体传感器，其中该2，2-双三氟甲基-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯的摩尔分数是65％，和其中该四氟乙烯的摩尔分数是35％。22.前述任一项权利要求的气体传感器，其中该过滤器3的平均厚度小于20μm，并优选是0.5μm-5μm。23.前述任一项权利要求的气体传感器，其包含用于该过滤器3的载体4，该载体4和过滤器3的组合体3，4跨过该腔室6。24.权利要求23的气体传感器，其中该载体4是下面之一：-气体可透过的；-尺寸选择性过滤性能。25.权利要求23或者权利要求24的气体传感器，其中该载体材料中的大部分孔的尺寸超过该过滤器材料中大部分孔的尺寸，具体地其中该载体材料中大部分孔的尺寸超过了该过滤器材料中大部分孔尺寸至少20倍。26.前述权利要求23-25任一项的气体传感器，其中该载体材料中大部分孔的尺寸是40nm或更大，和具体地是50nm-200nm。27.前述权利要求23-26任一项的气体传感器，其中该载体材料包含含氟聚合物，优选其中该过滤器材料由含氟聚合物组成。28.权利要求27的气体传感器，其中该载体材料包含聚四氟乙烯PTFE或者聚乙烯四氟乙烯ETFE之一或者由聚四氟乙烯PTFE或者聚乙烯四氟乙烯ETFE之一组成。29.前述权利要求23-28任一项的气体传感器，其中载体4的平均厚度小于1mm，和优选是1μm-500μm。30.前述权利要求23-29任一项的气体传感器，其中该过滤器3和载体4的组合体3，4借助粘结剂5连接到所述支撑结构，具体地其中该粘结剂5是下面之一：-气密性的；-具有至少与过滤器3相同的尺寸选择性过滤性能。31.前述权利要求23-30任一项的气体传感器，其中该过滤器3面朝腔室6，和载体4面朝该气体传感器的周围环境，具体地其中该过滤器3借助粘结剂5连接到所述支撑结构的顶表面上。32.前述权利要求23-30任一项的气体传感器，其中该载体4面朝腔室6，和该过滤器3面朝该气体传感器的周围环境，具体地其中该过滤器3借助粘结剂5连接到所述支撑结构的顶表面上。33.前述权利要求23-32任一项的气体传感器，其中传感元件1与过滤器3和载体4的组合体3，4之间的距离d是至少100μm。34.前述任一项权利要求的气体传感器，其包含电极10，其与传感元件1电连通，加热器12，其与传感元件1热连通，和其中该传感元件1包含金属氧化物材料。35.前述任一项权利要求的气体传感器，其中该支撑结构包含-半导体芯片2，其负载着传感元件1，-包封件21，其至少部分地包封该半导体芯片2，其中该包封件21用于形成腔室6。36.权利要求35与权利要求23相组合的气体传感器，其中该包封件21的顶表面被组合体3，4完全覆盖，由此跨过该腔室6，其中一种或多种顶部元件9布置在组合体3，4的顶表面上和边缘处，其中该一种或多种顶部元件9表现出表面粗糙度超过组合体3，4的顶表面的表面粗糙度。37.前述权利要求1-35任一项的气体传感器，其中该支撑结构包含：-电路板7，-半导体芯片2，其布置在电路板7上和负载着传感元件1，-罩8，用于容纳该半导体芯片2，其中该罩8用于形成腔室6并包含开口81，该开口81被尺寸选择性过滤器3跨过。38.前述任一项权利要求的气体传感器，其中该传感元件1配置为检测CO、乙醇、H2、H2S中的一种。39.一种电子装置，例如家用自动化装置、消费电子装置、手机、平板电脑或者手表，其包含根据前述任一项权利要求的气体传感器。

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