用于光声传感器的发射器封装件的制作方法

本公开的实施例涉及一种封装件，其包括用于光声传感器的发射器装置。一些特定但非限制性的示例涉及发射器封装件，其包括刚性壁结构和附接到该壁结构的盖结构。在一些实施例中，盖结构可以包括集成的滤波器结构。

背景技术：

光声(pa)效果基于脉冲辐射能量到声音的转换。可以使用光声光谱(pas)概念基于光声效应检测不同的气体。脉冲辐射(例如，红外线：ir)可以被发射到测量室中，该测量室包括有气体或气体混合物，该气体或气体混合物包含至少一种分析物，即至少一种待检测气体、例如co2。气体可能吸收所发出的脉冲辐射的能量，这引起交替的气体局部加热，从而导致测量室内部发生热膨胀，由此产生可以被检测为声音的压力波。某些气体可能会吸收不同波长的能量，从而产生特征性的压力波或声音曲线。

在光声光谱学中，密闭的封装件、例如陶瓷封装件和金属罐封装件可用于提供坚固的封装架构和高可靠性，并在整个应用寿命期内将红外信号泄漏降至最低。一些光声传感器可以包括作为红外热源的mems膜和对于发出的辐射是透明的盖。已知的pas发射器封装件需要一个深腔，该深腔具有mems膜与盖之间为1mm的最小距离。然而，具有这种深腔的陶瓷封装件的工具成本太高，无法满足整个气体传感器解决方案的成本要求。对于金属罐包装，由于其制造中使用的材料和工艺，使得它们通常成本较高。然而，如果使用可以例如带有蓝宝石玻璃窗的贵重金属，则这种气体传感器解决方案的成本将没有竞争力。

模制qfn封装件(四方扁平无铅封装件)以合理的成本提供了腔解决方案。然而，由于在引线框和模制用料之间的界面处开裂，存在潜在的可靠性问题。未滤波的宽带ir信号可能会通过裂缝泄漏。另外，将引线键合到预模制的腔中需要在发射器管芯和腔侧壁之间有空间，以便容纳引线键合头。需要该空间以防止在引线键合期间头部与腔壁接触并导致较大的封装件覆盖区。此外，用于监测气体(例如无味和无色的co2)的常规解决方案体积大且价格昂贵，或者根本不足以广泛采用。

因此，期望提供一种光声传感器和用于光声传感器的发射器封装件，其中发射器封装件小巧、坚固、可靠并且同时可以低成本生产。

技术实现要素：

因此，建议提供一种根据本发明的用于光声传感器的发射器封装件。

根据本公开的一个方面，发射器封装件可以包括用于发射第一波长范围内的脉冲红外辐射的mems红外辐射源。mems红外辐射源可以被布置在基底上。发射器封装件可以进一步包括布置在基底上的刚性壁结构。刚性壁结构可以侧向围绕mems红外辐射源的外周。发射器封装件可以进一步包括附接到壁结构的盖结构。盖结构可以包括滤波器结构，用于对从mems红外辐射源发出的红外辐射进行滤波，从而提供在减小的第二波长范围内的经滤波的红外辐射。

在以下内容中定义了一些非限制性示例、变型和实施例。

附图说明

在下文中，将参考附图更详细地描述本公开的实施例，其中：

图1a示出了根据一个实施例的发射器封装件的侧视截面图的示意性框图，

图1b示出了根据一个实施例的发射器封装件的示意性俯视图，

图2示出了根据一个实施例的盖结构的一个部段的示意性截面侧视图，该盖结构包括滤波器结构和可选的抗反射涂层，

图3a示出了根据一个实施例的刚性壁结构的示意性透视图，

图3b示出了根据一个实施例的发射器封装件的透视图，

图3c示出了根据一个实施例的发射器封装件的示意性截面图，

图4a示出了安装在基底上的mems红外发射器的示意性俯视透视图，

图4b示出了根据一个实施例的发射器封装件的仰视透视图，

图4c示出了根据一个实施例的发射器封装件的俯视透视图，

图5a-5h示出了根据一个实施例的发射器封装件的组装方法，

图6示出了在将盖结构安装到刚性壁结构上之前根据一个实施例的发射器封装件的示意性截面图，并且

图7示出了根据一个实施例的光声传感器的示意性侧视图。

具体实施方式

在下面的描述中，通过相同或等同的附图标记来表示相同或等同的元件或具有相同或等同功能的元件。

还可以以与所描绘和/或所描述的顺序不同的顺序来执行借助于框图描绘并且参考所述框图描述的方法步骤。此外，与装置的特定功能有关的方法步骤可以用所述装置的所述特征来替换，反之亦然。

图1a示出了根据一个实施例的发射器封装件100的示意性侧视图，并且图1b示出了发射器封装件100的示意性俯视图。

发射器封装件100可以包括用于发射第一波长范围内的脉冲红外辐射20的mems红外辐射源11。因此，红外辐射源11也可以被称为mems红外发射器11。mems红外发射器11可以被配置为发射宽带红外信号20。

在本公开中，宽带红外辐射可以包括780nm以上的波长，例如，在780nm和1mm之间，优选在780nm和100μm之间，或在780nm和10μm之间。mems红外辐射源11可以被配置为发射上述波长范围内的红外辐射20。

mems红外辐射源11可以布置在基底10上。例如，基底10可以是层压基底、诸如印刷电路板(pcb)。然而，其他类型的基底，诸如包括导电材料、半导体材料或绝缘材料的基底也是可能的。

发射器封装件100可以包括布置在基底10上的刚性壁结构12。刚性壁结构12可以绕着mems红外辐射源11的外周布置，或者换句话说，刚性壁结构12可以侧向围绕mems红外辐射源11。刚性壁结构12可以与mems红外辐射源11直接接触，或远离、即不接触mems红外辐射源。例如，如图1a所示，刚性壁结构12可以侧向和/或垂直地远离mems红外辐射源11。

因此，刚性壁结构12可以提供用于容纳或包封mems红外辐射源11的壳体或封装件的至少侧向围绕部分。垂直距离可以是1mm或更大，这将在稍后参考图6和7更详细地说明。

相对于由mems红外辐射源11发出的红外辐射20，刚性壁结构12可以是非透明的或不透明的(例如，至少95％或更多)。因此，刚性壁结构12可以基本上屏蔽所发出的宽带红外辐射20避免辐射到封装件的外部。刚性壁结构12可以布置成例如以无间隙的方式安装在基底10上，即在刚性壁结构12和基底10之间没有任何实质间隙，否则发出的宽带红外辐射20可以穿过该间隙逃逸。因此，可以在刚性壁结构12和基底10之间的过渡处提供可选的密封剂。例如，可以通过适当的粘合器具53，例如密封剂或胶来提供密封(参见图5g)。

发射器封装件100还可以包括附接到刚性壁结构12的盖结构13。盖结构13可以包括滤波器结构14，用于对从mems红外辐射源11发出的宽带红外辐射20进行滤波以便提供具有减小的第二波长范围的经滤波的红外辐射30。

滤波器结构14可以嵌入在盖结构13中，如图1a示例性所示。可替代地，滤波器结构14可以布置在盖结构13的底侧上，即布置在盖结构13的面向mems红外辐射源11的一侧上(参见图2和图6)。进一步可替代地，滤波器结构14可以布置在盖结构13的顶侧，即盖结构13的背离mems红外辐射源11的一侧上。

如上所述，mems红外辐射源11可以发射在第一宽带波长范围内的宽带红外辐射信号20。滤波器结构14可以允许仅传送部分所发出的宽带红外辐射20，即，与第一宽带波长范围相比，经滤波的红外辐射30在减小的第二波长范围中。例如，滤波器结构14可以仅允许某些可以被应检测分析物吸收的波长通过。例如，如果应检测co2，则滤波器结构14可以仅允许波长约为～4.2μm的红外辐射30通过，因为所述波长对应与co2分子不同的吸收峰。因此，更概括地说，滤波器结构14可以仅允许所发出的红外辐射20的预定部分30通过，所述预定部分30包括的预定波长具有±10％(例如4.2μm±10％)的公差、或15％的公差、或20％的公差。

图2示出了根据非限制性示例的盖结构13的仅一个部段的截面图(未按比例绘制)。盖结构13可以包括盖基底部分13a，其也可以被称为管芯，例如体硅。盖基底部分(管芯)13a的厚度可以在100μm和1000μm之间，例如示例性地描绘为650μm。盖结构13可以包括滤波器结构14，该滤波器结构可以布置在盖基底部分13a的第一侧(例如，图2中的底侧)，例如在组装状态下布置在盖结构13或盖基底部分13a朝向mems红外辐射源11的第一侧。

滤波器结构14可以包括或是被设置为滤波器堆叠，该滤波器堆叠包括交替地布置在彼此顶部的两个或更多个层21、22。作为非限制性示例，图2示出了包括氧化硅(sio)的第一层21和包括非晶硅(a-si)的第二层22。当然，其他合适的材料也是可行的。然而，这种包括层堆叠(其包括交替地布置在彼此顶部的多个第一层21和多个第二层22)的布置可适于用作气体滤波器堆叠，以用于仅传送这样的红外辐射，该红外辐射的波长适于检测特定气体。换句话说，滤波器结构14可以被配置为仅传送包括适合于检测特定目标气体的波长的红外辐射。在co2的非限制性情况下，例如滤波器结构14可以被配置为仅传送包括大约～4.2μm±10％的波长的红外辐射。

可选地，盖结构13可以包括抗反射涂层(arc)15。抗反射涂层15可以布置在盖基底部分13a的对立的第二侧(例如，图2中的顶侧)，即与滤波器结构14相对，例如在盖结构13的背离mems红外辐射源11的一侧上。类似于上述滤波器结构14，抗反射涂层15可以包括层堆叠，该层堆叠包括交替地布置在彼此顶部的两个或更多个层21、22。作为非限制性示例，图2示出了包括氧化硅(sio)的第一层21和包括非晶硅(a-si)的第二层22。当然，其他合适的材料也是可能的。因此，抗反射涂层15可以包括层堆叠，该层堆叠包括交替地布置在彼此顶部的多个第一层21和多个第二层22。

滤波器堆叠14和/或抗反射涂层15中的第一和第二层21、22可以包括相同或不同的材料，这取决于所需的特性，例如，要被滤波器结构14滤波的期望波长。

因此，从mems红外辐射源11发出的宽带红外信号20可以通过盖结构13，更具体地，通过滤波器结构14、盖基底部分13a以及可选可用的抗反射涂层15。滤波器结构14对从mems红外辐射源11发出的宽带红外信号20进行滤波，以便产生包括与第一宽带波长相比的狭窄的第二波长的经滤波的红外辐射30。可选可用的抗反射涂层15可以将红外信号通过量增加到大约90％。

总结起来，盖结构13(例如，包含硅)可以包括管芯13a的正面上的滤波器堆叠14(例如，适合于co2)和管芯13a的相对的背面上的arc(抗反射涂层)15。滤波器堆叠14可以仅允许传送具有预定波长的红外信号，例如对于二氧化碳是～4.2μm的波长。通常，所述预定波长可以对应与分析物分子不同的吸收峰，分析物例如是要检测的目标气体，诸如co2。

当然，co2在本文中仅作为非限制性实例提及。盖结构13和滤波器结构14可以被配置为使得相应的滤波器响应可以允许适合于激发/检测不同于co2的其他分析物(例如气体)的波长通过。这些其他分析物可以包括例如甲烷、co和挥发性有机化合物(voc)中的至少一种。

如上所述，发射器封装件100可包括刚性壁结构12，其将在下面参考图3a至3c更详细地说明。图3a从透视图示出了刚性壁结构12的示例，图3b示出了包括所述刚性壁结构12的已组装的发射器封装件100，并且图3c示出了包括刚性壁结构12的已组装的发射器封装件100的截面侧视图。

刚性壁结构12可包括四个相邻的壁部分12a，12b，12c，12d，它们形成矩形、尤其是正方形的封闭或腔结构，该结构在内部包括腔部分31。相邻的壁部分12a，12b，12c，12d也可以称为垂直或竖直的壁部分。壁结构12可以包括与所描绘的壁部分不同数量和/或不同几何形状的相邻壁部分12a，12b，12c，12c。刚性壁结构12可以是无顶的和/或无底的，即壁部分12a，12b，12c，12d可以是独立的或自支撑的。

刚性壁结构12可以进一步包括面对基底10的底壁部分12f。因此，刚性壁结构12可以在其底壁部分12f处安装到基底10上。刚性壁结构12还可包括背离基底10的顶壁部分12e。盖结构13可布置在所述顶壁部分12e上。

如在图3b中可见，刚性壁结构12可以在其底壁部分12f处布置在基底10上，并且可以侧向围绕同样可以布置在同一基底10上的mems红外辐射源11。换而言之，刚性壁结构12可以环绕mems红外辐射源11的外周布置。因此，mems红外辐射源11可以放置在由相邻的垂直壁部分12a，12b，12c，12d形成的腔31内。

刚性壁结构12可以包括从基底10垂直测量的高度h。刚性壁结构12的高度h可以大于mems红外辐射源11的高度。因此，在组装状态下，刚性壁结构12可以比安装的mems红外辐射源11更大程度地从基底10突出。

可以将包括滤波器结构14的盖结构13安装在刚性壁结构12的与基底10相对的部分上，即，在刚性壁结构12的背离基底10的顶壁部分12e上。因此，刚性壁结构12和其上布置的包括滤波器结构14的盖结构13可一起提供腔31，mems红外辐射源11布置在该腔31中。

在发射器封装件100的组装过程中，包括滤波器结构14的盖结构13(例如，具有co2滤波器堆叠)可以直接粘合在刚性壁结构12的顶部上，即顶壁部分12e的平面上(参见图4c和5f)。为了保证在盖结构13与刚性壁结构12之间的界面处和/或在刚性壁结构12与基底10之间的界面处的粘结层厚度，一个凹陷结构可以设置在以下至少一项上：刚性壁结构12的顶侧和底侧。

在图3a的所描绘的非限制性示例中，刚性壁结构12可以包括凹陷结构33，该凹陷结构设置在背离基底10的顶壁部分12e中。凹陷结构33可以布置在每个相邻的垂直壁部分12a，12b，12c，12d的顶部。凹陷结构33可以沿着相邻的壁部12a，12b，12c，12d的顶壁部分12e连续地设置。如图3a作为非限制性示例所示，凹陷结构33可以沿着顶壁部分12e的侧向内周部分设置，该侧向内周部分面对腔31。如在图3b中可见，然后可以将盖结构13放置在所述凹陷结构33内。因此，凹陷结构33的外侧向尺寸可以基本上对应于盖结构13的外侧向尺寸，使得盖结构13可以配合到凹陷结构33中，优选地没有任何实质间隙地实现。

如上所述，刚性壁结构12对于由mems红外辐射源11发出的宽带红外辐射20可以是不透明的(例如，至少为95％)或非透明的。但是，如上所述，对于由mems红外辐射源11发出的红外辐射20而言，包括滤波器结构14的盖结构13可以是至少部分透明的。因此，刚性壁结构12和包括滤波器结构14的盖结构13可以一起提供发射器封装件100，其对于所发出的红外辐射20在侧向上是非透明的，除了安装在顶壁部分12e上的盖结构13，该盖结构提供用于发射的红外辐射20至少部分的传输。

图3c以侧视截面图示出了被组装的发射器封装件100。mems红外辐射源11布置在由刚性壁结构12的相邻的垂直壁部分12a，12b，12c，12d形成的腔31内。因此，相邻的垂直壁部分12a，12b，12c，12d可以侧向地围绕mems红外辐射源11，或者换句话说，相邻的垂直壁部分12a，12b，12c，12d可以环绕mems红外辐射源11的外周布置。包括滤波器结构14的盖结构13可以如上所解释地安装在顶壁部分12f上，例如至少部分地安装在凹陷结构33内。

如在此可以详细看到的，凹槽结构33可以可选地包括支座特征34。该支座特征34(或支座结构)可以设置在凹槽结构33的侧向内周部分处(即，面朝腔31的内周部分)。例如，支座特征34可以连续地设置在凹陷结构33的侧向内周部分处。支座结构34可以与凹陷结构33的底部部分35分开。即，顶壁部分12e与支座结构34之间的距离d1小于顶壁部分12e与凹陷结构33的底部部分35之间的距离d2。支座结构34对于当安装盖结构13时防止如下情况特别有用：将盖结构13粘合到壁结构12上的材料、例如粘合剂从侧向向内流向腔31内部的mems红外辐射源11。

可以引入设置在刚性壁结构12中的附加的可选凹陷结构33，以进一步提高发射器封装件100的可靠性。凹陷结构33使得能够环绕包括滤波器结构14的盖结构13的侧面实现良好的机械密封。顶壁部分12e上的支座特征34确保了盖/滤波器附接粘合剂的期望的粘结层厚度，并且阻止了盖/滤波器附接粘合剂朝着mems红外辐射源11流入腔体31。

附加地或可替代地，可以在刚性壁结构12的底壁部分12f上提供与以上所阐述的类似的支座特征(未明确示出)。这种支座特征可以在将刚性壁结构12附接或粘合到基底10上时保证粘结层的厚度。

总结起来，发射器封装件100应包括刚性壁结构12，该刚性壁结构具有足够高的刚性以牢固地悬挂盖结构13。此外，刚性壁结构不应易于破裂。更进一步，刚性壁结构12对于由mems红外发射器11发出的宽带红外辐射20应当是不透明的或非透明的。此外，刚性壁结构12应包括允许容易且安全地附接盖结构13以及在基底10上容易且安全地附接壁结构12自身的材料。为了满足所有这些要求，刚性壁结构12可以包括或由液晶聚合物(lcp)制成。

即使可以使用与lcp相比具有相似机械和光学性能的其他模制用料，但是lcp还是可被优选的，因为这将使(除了上面已经提到的优点之外)发射器封装件100具有与传统解决方案相比非常小的覆盖区。作为非限制性示例，发射器封装件100的覆盖区或封装件轮廓尺寸可以是4×4×2.3mm(具有±0.1mm的公差)。

图4a至图4c示出了根据本文所述的创新原理组装这种小型发射器封装件100的示例。图4a示出了安装在基底10上的mems管芯11。基底10可以包括其上安装有mems红外辐射源11的第一(顶)侧10a和对面的第二(底)侧10b。图4a还示出了将mems管芯表面上的电极连接至基底10、例如基底10的第一侧10a的引线键合42。

基底10可以例如是具有一个或多个电接触区41层压基底，例如pcb。mems红外辐射源11可以通过键合线42(例如，金线键合)连接到所述电接触区41。因此，该示例性发射器封装件100可以包括mems加热器管芯或mems红外辐射源11、一个或多个金线键合42、层压基底10、优选包括或由lcp制成的刚性壁结构12、以及例如包含硅或由硅制成的组合式滤波器盖13，14。

图4b示出了发射极封装件100的底视图。基底10包括在底侧10b上的上述一个或多个电接触区域41，用于将发射极封装件100附接并接触到载体基底上，例如系统或组件板(未显示)。该(lcp)壁结构12可以在其顶侧10a处粘合在层压基底10的阻焊剂上。

图4c示出了发射器封装件100的俯视图。在该非限制性示例中，壁结构12可以不包括上述凹陷结构33。相反，刚性壁结构12的顶壁部分12e可以基本上是平面的。包括滤波器结构14的盖结构13可以直接粘合到所述平面的顶壁部分12e上。

因此，如上所述，(硅)滤波器盖结构13，14可以粘合在(lcp)壁结构12的顶部上以形成密封腔31。在操作中，mems红外辐射源11可以发射朝向(硅)滤波器盖结构13，14传播的宽带ir信号30，该宽带ir信号30包括第一宽带波长。滤波器盖结构13，14可以仅传送宽带ir信号20的具有减小的预定第二波长(例如，第二波长)的一部分，例如在co2的非限制性实例中，波长约为～4.2μm。如上所述，可以修改滤波器结构14以选择性地使检测其他气体所需的其他光波长通过。

图5a-5h示出了根据本文所述的创新原理制造和组装发射器封装件100的示例性而非限制性过程的单个步骤。

在图5a中，可以提供基底10，例如诸如pcb等的层压基底。

在图5b中，可以在基底的第一(顶)侧10a上提供粘合器具51、例如粘合剂，用于将mems红外发射器11粘合到基底10上。

在图5c中，可以将mems红外发射器11粘合到包括粘合器具51的基底10的所述预定部分上。

在图5d中，mems红外发射器11可以借助于电导体、例如借助于键合线42与专用电接触区域41电接触。

在图5e中，可以提供刚性壁结构12。可以在刚性壁结构12的顶壁部分12e处提供用于粘合包括滤波器结构14的盖结构13的粘合器具52，例如粘合剂。在该非限制性示例中，顶壁部分12e可以是平面的，如以上参考图4a-4c所述。可替代地，顶壁部分12e可以包括如上参考图3a-3c所描述的凹陷结构33(以及可选地，支座结构34)。在这种情况下，将在凹陷结构33内设置粘合器具52。

在图5f中，可以通过粘合器具52将包括滤波器结构14的盖结构13粘合到顶壁部分12e上。

在图5g中，可以沿着侧向外周部分在基底10的第一(顶)侧10a处设置粘合器具53，用于将刚性壁结构12与基底10粘合。

在图5h中，刚性壁结构12具有布置在其上的盖/滤波器结构13，14，该刚性壁结构可以通过合适的粘合器具53、例如粘合剂或胶与基底10粘合，该粘合器具设置在基底10的侧向外周部分上。特别地，刚性壁结构12的底壁部分12f可以附接到布置在基底10的第一(顶)侧10a上的粘合器具53。

图6示出了根据本文描述的创新原理的发射器封装件100的另一示例。它示出了包括滤波器结构14的盖结构13如何与刚性壁结构12粘合的一个非限制性示例。

如上所述，盖结构13可以包括盖基底13a、例如体硅。在刚性壁结构12包括lcp或由lcp制成的情况下，硅可以具有与lcp良好粘合的能力。然而，可附加地或替代地，盖基底13a可以包括除硅之外的其他材料，这些材料也可以具有与lcp的良好粘合的能力。

如上所述，滤波器结构14可以布置在盖基底13a上，例如在面向mems红外发射器11的第一侧(例如前侧)上。可选的抗反射涂层arc15可以设置在盖基底13a的另一侧(例如后侧)上，例如在背离mems红外发射器11的相对的第二侧上。

在发射器封装件100的组装过程的一个非限制性示例中，盖结构13的前侧(例如，带有co2滤波器堆叠14)可以直接粘合在刚性壁结构12的顶壁部分12e的平面上，如图6所示。然而，如上面参考图3a至3c所讨论的，本文参考图6的实施例描述的所有内容对于具有可选的凹陷结构33的刚性壁结构12也适用。

为了在成本敏感的封装件中提高盖结构13和刚性(lcp)壁结构12之间的粘附性，可以使用双面蚀刻的盖结构13。例如，抗反射涂层15可以被结构化，例如通过蚀刻来实现。就这一点而言，抗反射涂层15可以包括预定的标记57，例如“pin1”标记，以帮助在封装件组装和测试中识别图案。这避免了使用能够在硅上标记的昂贵的激光打标机。因此，抗反射涂层15可以包括用于标记预定引脚连接点的指示。

附加地或可替代地，抗反射涂层15的侧向外周部分可以沿着盖基底13a的侧向外边缘被蚀刻掉，使得盖基底13a的所述侧向外边缘可以保持未被覆盖。这可以提供切割路径56。

附加地或可替代地，滤波器结构14可以例如通过蚀刻被结构化。例如，在盖基底13a的一个或多个侧向外周部分上，可以蚀刻掉滤波器结构14，使得盖基底13a的这些侧向外周部分保持未被覆盖。因此，盖基底13a可以包括面对顶壁部分12e的一个或多个未覆盖部分55。在非限制性实施例中，未覆盖部分55可以例如沿着盖基底13a的侧向外边缘布置，即，滤波器结构14可以沿盖基底13a面向mems红外发射器11的第一侧的整个侧向外周边被完全去除。

因此，在一个非限制性实施例(未示出)中，滤波器结构14可以至少部分地覆盖盖基底13a的第一侧，使得盖结构13的侧向外周部分55未被覆盖，其中盖结构13可以至少在所述未覆盖的侧向外周部分55处附接到刚性壁结构12。

在替代实施例中，诸如在图6中描绘的非限制性实施例中，滤波器结构14可以与顶壁部分12e和布置在其上的粘合器具52(至少部分地)侧向重叠。这在图6中表示为包括侧向重叠o1的重叠部分58。所述侧向重叠o1的范围可以从20μm至200μm，或从50μm至150μm。根据特定实施例，侧向重叠o1可以是100μm±10％。换句话说，重叠部分58可以包括100μm或更小的侧向延伸部o1，在该侧向延伸部处，滤波器结构14与刚性壁结构12侧向重叠。在盖结构13/滤波器结构14之间为100μm或更小的侧向重叠o1和粘合区域52可以在组装过程中允许期望的布置公差。

换句话说，盖结构13可以包括重叠部分58，在该重叠部分处，滤波器结构14可以与刚性壁结构12侧向重叠，其中盖结构13可以利用其未覆盖部分55及其重叠部分58中的至少一个附接到刚性壁结构12。在一些实施例中，盖结构13可以利用其未覆盖部分55及其重叠部分58两者附接到刚性壁结构12。

因此，粘合器具52，例如粘合剂或胶，可以被提供在刚性壁结构12的顶壁部分12e处。例如，粘合器具52可以包括范围在10μm与50μm之间、或者在20μm与40μm之间变化的粘结层厚度blt。在一些非限制性示例中，blt可以为大约30μm±10％。然后，可以通过所述粘合器具52将盖结构13附接至刚性壁结构12。优选地，可以使盖基底13a的上述未覆盖部分55与粘合器具52接触。

总结起来，盖结构13可以设置为双面蚀刻的管芯，例如包括或由硅制成。例如，在盖结构13的面向mems红外发射器11的前侧上，可以将滤波器结构14的直接面对粘合区域(即，粘合器具52)的那些部分蚀刻掉以改善与壁结构12的粘附。

这种滤波器设计的优点是：

·通过使在滤波器结构14和滤波器附接粘合剂(即粘合器具52)之间的界面处的滤波器结构14中的分层风险最小化，从而提高了发射器封装件100的可靠性；

·无需在生产线中使用新的激光打标设备。

换句话说，该非限制性示例性实施例可以提供用于减小重叠区域55的尺寸，从而提供改进的滤光片放置精度。

进一步继续参考图6，刚性壁结构12的每个相邻的垂直侧壁部分12a-12d可以包括在0.1mm和1.0mm之间或在0.25mm和0.75mm之间的侧向厚度d1。在一些非限制性示例中，侧向厚度d1可以是0.5mm±10％。

由刚性壁结构12的相邻的竖直侧壁部分12a-12d形成的腔31可以包括在1mm与5mm之间或在2mm与4mm之间的侧向内部尺寸d2。在一些非限制性示例中，侧向内部尺寸d2可以是3mm±10％。

当将盖结构13附接到刚性壁结构12时，即当组装发射器封装件100时，可以可靠地提供mems红外发射器11与盖结构13或滤波器结构14之间的预定最小垂直距离h1。

如上所述，在优选实施例中，刚性壁结构12可以包括lcp或可以由lcp制成。这是有利的，因为它允许提供具有刚性侧壁部分12a-12d的封装件或壳体(即，刚性壁结构12)。所述侧壁部分12a-12d的刚性足够强，以提供该处可以牢固地附接包括滤波器结构14的盖结构13的自支撑壁结构12或包封。在一些非限制性示例中，所述预定最小垂直距离h1为1mm或更大。

如上所述，对pas传感器的要求预见到红外发射器11与盖结构13之间的最小距离为至少1mm。在常规的陶瓷封装件中，必须通过将单个陶瓷片图案化并将其接合在一起来产生至少1mm的深腔。但是，这种具有深腔的陶瓷封装件的加工成本太高，无法满足整个传感器解决方案的成本要求。作为替代，可以提供qfn模制封装件。但是，这样的qfn封装件可能会在引线框和模制用料之间的界面处破裂。

本文描述的创新原理提出了一种刚性壁结构12，其包括液晶聚合物(lcp)或由液晶聚合物(lcp)制成。这允许解决上述现有问题。特别地，lcp壁结构12可以提供的刚性结构的刚性足以悬挂盖结构13使其以至少1mm的垂直距离h1与mems红外发射器11间隔开。与传统的包装相比，用于创新的lcp壁结构12的工具成本大大降低。此外，lcp壁结构12可以容易地安装在基底10上，例如通过适当的粘合器具53、诸如粘合剂或胶来。

因此，某些实施例可以提供使用液晶聚合物(lcp)壁结构12构造并由双面蚀刻盖结构13密封的光声发射器封装件100。本文描述的发射器封装件100的一些优点是：

·在标准管芯附接和引线键合过程之后，可以布置lcp腔。通过在形成腔之前完成mems器件的管芯键合和引线键合，从而实现较小覆盖区器件。这避免了必须在腔内创建额外的空间以提供引线键合头的通道；

·允许使用具有最小额外工具成本(与模制qfn解决方案和陶瓷封装件解决方案相比)、腔深度为1.25mm的lcp产品平台；

·允许使用低成本的标准fr4层压件；

·环绕lcp侧壁顶侧外周的台阶结构可以防止在封装件切割过程中切割刀损坏硅滤波器。

因此，本发明描述了一种lcp(液晶聚合物)侧壁结构12与双面蚀刻的(硅)滤波器盖13，14的组合。lcp材料满足了刚性侧壁结构12的要求，该刚性侧壁结构也阻挡了未滤波的ir信号30。lcp封装件因此具有低安装/工具成本。

图7示出了根据实施例的光声传感器1000的非限制性示例。根据本文所述的创新原理，光声传感器1000可以包括发射器封装件100。发射器封装件100可以布置在基底110上。光声传感器1000可以进一步包括与发射器封装件100相邻地布置在同一基底110上的压力换能器1020、例如麦克风。

光声传感器1000可以进一步包括壳体1010，例如一个被焊接到基底110上的非透明金属盖。壳体1010可以限定一个测量腔1030。发射器封装件100和压力换能器1020可以布置在所述测量室1030内。发射器封装件100可以将经过包括滤波器结构14的盖结构13之后在减小的第二波长处的经滤波的红外辐射30发射到测量腔1030中。作为非限制性示例，如果将用光声传感器1000来检测co2，则滤波器结构14可以被配置为使红外辐射通过具有约～4.2μm±10％的减小的第二波长。

co2分子可以吸收发出的(脉冲的)红外辐射30，分子开始交替加热和冷却，从而在测量室1030内产生可以由压力换能器1020检测到压力或声波。

因此，示例性描绘的光声气体传感器1000包括本文所述的创新的发射器封装件100，该发射器封装件包括发射脉冲宽带红外(ir)信号20的mems管芯11。发射器封装件100可以产生波长减小的经滤波的脉冲红外信号30，波长例如大约～4.2μm±10％，其被特定的气体分子吸收、例如被二氧化碳气体分子吸收。所吸收的能量引起气体传感器1000中的局部加热和压力变化，这可以由例如硅麦克风1020的传感器检测到。根据该非限制性示例，麦克风1020产生的信号与环境空气中的co2浓度相关。

为了准确地检测光声气体传感器1000中的压力变化，发射器封装件100可以包括：

·刚性侧壁结构12，其在气体传感器1000的操作中保持恒定的封装件轮廓尺寸(没有用于发射器封装件100的膨胀或收缩)；

·除预定的减小的第二波长范围外(对于co2例如大约～4.2μm)，其他波长的ir信号均不会泄漏；

·mems红外发射器11与组合式滤波器盖结构13，14之间的垂直距离h1>1mm(深腔)；

·小封装件覆盖区，以节省客户最终产品中的空间；

·低封装件成本，以实现具有成本效益的气体传感器解决方案。

因此，如上所述，使用具有lcp侧壁结构12的发射器封装件100使得能够为气体传感器1000提供新的成本敏感的光学封装件100的概念。双面蚀刻的(硅)滤波器盖结构13，14改善了封装件可靠性，其在组装操作中具有最小干扰。与传统的模制腔解决方案相比，lcp侧壁结构12的使用还可以实现更小的覆盖区。使用发射器封装件100内的mems红外发射器11可以实现快速响应的红外光源。

这种快速响应的红外光源可用于不同的传感器应用。例如，本文描述的发射器封装件100可以实现在很大程度上将气体传感器1000、例如co2传感器小型化。本文所述的光声传感器1000是智能家居应用和建筑物自动化以及室内空气质量iot装置的理想选择。

与可商购的气体传感器相比，本文所述的气体传感器1000节省了客户最终产品中超过75％的空间。与包含通常用作用于光声系统的中红外光源的包含led和激光器的解决方案相比，本公开还实现了空前的低制造成本。如本文所述的气体传感器1000不仅可以实现大容量和成本敏感的co2气体感测应用，而且还可以允许感测其他气体和挥发性有机化合物。

此外，提出了一种用于制造用于光声传感器1000的发射器封装件100的方法，该方法包括：

提供用于发射在第一波长范围内的脉冲红外辐射20的mems红外辐射源11，并且将mems红外辐射源11布置在基底10上；

在基底10上布置刚性壁结构12，使得其侧向围绕mems红外辐射源11的外周；

提供包括滤波器结构14的盖结构13，用于对从mems红外辐射源11发出的红外辐射20进行滤波，并提供在减小的第二波长范围内的经滤波的红外辐射30，并将盖结构13附接到刚性壁结构12。

根据另一实施例，可以在将壁结构12布置在基底10上的步骤之前执行将mems红外辐射源11布置在基底10上的步骤。如上所述，刚性壁结构12可以侧向围绕mems红外辐射源11。因此，刚性壁结构12可以形成腔31，mems红外辐射源11位于该腔内。提供这样的腔31使得解决方案更小，因为不需要腔31内部的额外空间来容纳结合头。

尽管已经在设备的上下文中描述了一些方面，但是很显然，这些方面也代表了对相应方法的描述，其中模块或装置对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对相应设备的相应模块或项目或特征的描述。

尽管已经参考说明性实施例描述了本公开，但是该描述并非旨在以限制性的意义来解释。参考说明书，示例性实施例的各种修改和组合以及本公开的其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，意图是所附权利要求涵盖任何这样的修改或实施方式。