晶圆级自包装的MEMS红外发射器,具有高发射率的黑表面
Zhiwei Li1,2,3, Hongliang Zu2, Hongyu Chen2
1School of Electronic Science and Engineering (National Model Microelectronics College), Xiamen University, Xiamen, 361005, China.
Microsystems & nanoengineering
|January 12, 2026
概括
这项研究引入了气体传感器的耐用MEMS红外发射器,在500°C下实现了高发射率和10年的寿命. 自封装的设计在苛刻的环境中提高了可靠性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 红外 (IR) 气体传感器需要高度可靠的微电机系统 (MEMS) IR发射器.
- 现有的设备面临着在高温和环境空气中耐用性方面的挑战.
研究的目的:
- 设计和制造一个晶圆级自包装的MEMS IR发射器 (SPIRE),以提高耐用性.
- 提高用于气体传感应用的红外发射器的性能和寿命.
主要方法:
- 在膜上制造Pt-wire加热和传感元件,使用Si-glass阳极粘合剂进行真空密封.
- 纳入黑Si纳米结构以提高红外辐射率.
- 使用COMSOL多物理来设计优化电热机械性能的模拟.
主要成果:
- 在6.1μm的峰值波长下达到172mW/Sr/μm的发光功率强度.
- 证明了3dB的带宽为52Hz,在850mW的驱动功率下达到400°C的表面温度.
- 根据加速老化测试,在500°C的工作温度下估计寿命为10年.
结论:
- 晶圆级自包装的MEMS IR发射器 (SPIRE) 提供了增强的耐用性和可靠性.
- 黑Si纳米结构和真空密封有助于提高性能和寿命.
- 在IR气体传感中,SPIRE技术适用于高温环境空气应用.
