CN111712704A - 集成式热泳微粒物质传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于感测流体中的微粒物质的装置，该装置包含第一基板、及与该第一基板电集成的传感器件。该传感器件具有接收表面。上述装置包含第二基板，该第二基板通过间隙与第一基板分开。上述装置包含安置于第一基板与第二基板之间的上述间隙中的加热元件，该加热元件通过柱连接至第二基板。加热元件与传感器件的接收表面对准，且微流体通道被限定在第一基板与加热元件之间。

Description

集成式热泳微粒物质传感器

优先权主张

本申请案主张2017年12月15日申请之美国专利申请第62/599,156号的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。

本申请案以引用方式并入以下专利申请案的全部内容：2017年12月15日申请的美国专利申请第62/599,138号；2017年12月15日申请的美国专利申请第62/599,168号；及2018年8月21日申请的美国专利申请第62/720,492号。

背景技术

存在各种类型的微粒物质传感器，包含基于光学散射的传感器，基于传感器的光吸收滤光器、基于扩散充电的传感器、基于重量过滤分析的传感器、β衰减传感器、锥形元件振荡微量天平传感器及光声传感器。

发明内容

在一个方面中，一种用于感测流体中的微粒物质的装置包含：第一基板、及与该第一基板电集成的传感器件，其中该传感器件具有接收表面。该装置包含第二基板，该第二基板通过间隙与该第一基板分开。该装置包含加热元件，该加热元件被置于第一基板与第二基板之间的上述间隙中，且通过柱连接至该第二基板。该加热元件与该传感器件的所述接收表面对准，且微流体通道被限定于第一基板与该加热元件之间。

实施例可包含以下特征之一或多者。

该加热元件包含：加热器；及一支撑结构，其支撑该加热器并且连接至上述的柱。

该加热器包含形成于电介质膜中的电阻加热器。

该加热元件通过上述支撑结构连接至第一基板，该支撑结构限定界定微流体通道的侧壁。该支撑结构被粘合到第一基板。

该传感器件的接收表面的面积与加热元件的面积的大小大体上相同。

该加热元件被配置为跨越在该加热元件与该传感器件的接收表面之间的微流体通道，而产生温度梯度。

该微流体通道是第一微流体通道，且其中该第一基板及该第二基板分别为流体地连接至该第一微流体通道的第二微流体通道限定第一壁及第二壁。

该传感器件被形成于该第一基板中。

该第一基板包含特殊应用集成电路(ASIC)。

该第一基板包含硅基板。

该第一基板包含印刷电路板，且其中传感器件被安装于该印刷电路板上，且电连接至该印刷电路板。

该传感器件包含电容传感器。

该传感器件包含质量灵敏传感器。

该传感器件包含波导。

该装置包含：多个传感器件，它们与该第一基板集成；及多个加热元件，每个加热元件与该多个传感器件的对应一者的接收表面对准。

该微流体通道在该第一基板与该加热元件之间具有至少约10μm之一高度。

在一个方面，一种用于感测流体中的微粒物质的方法包含使含有微粒物质的流体流动通过微流体通道，该微流体通道被限定于第一基板与加热元件之间。该加热元件被置于该第一基板与一第二基板之间的间隙中且通过柱连接至该第二基板。该方法包含操作该加热元件以跨该自该加热元件至与该第一基板电集成之的传感器件的接收表面的微流体通道，而产生温度梯度。

实施例可包含以下特征之一或多者。

操作该加热元件以产生温度梯度，致使该流体中的所述微粒物质沉积至该传感器件的所述接收表面上。

该方法包含检测自该流体沉积至该传感器件的所述接收表面上之微粒物质的特性，例如该微粒物质的质量。该方法包含通过电容感应、质量感测及基于波导之感测检测该微粒物质的所述特性。该方法包含基于所检测的特性来特征化该流体的空气品质。

在一个方面，一种用于制造感测流体中的微粒物质的装置的方法包含：将传感器件与第一基板电集成，该传感器件具有接收表面；通过柱将加热元件固定至第二基板；及将该第二基板附接至该第一基板，使得该加热元件被置于该第一基板与该第二基板之间的间隙中，且与该传感器件的所述接收表面对准，包括在该第一基板与该加热元件之间限定的微流体通道。

实施例可包含以下特征之一或多者。

将传感器件与该第一基板电集成，包括在该第一基板中形成该传感器件。在该第一基板中形成该传感器件，包含通过互补金属氧化物半导体(CMOS)处理形成该传感器件。

该第一基板包含印刷电路板。将传感器件与该第一基板电集成，包括将该传感器件安装于该印刷电路板上，且将该传感器件电连接至该印刷电路板。

将该加热元件固定至该第一基板，包括将该加热元件的支撑结构固定至该第一基板，该支撑结构限定该微流体通道的侧壁。将该加热元件固定至该第一基板，包括将该支撑结构粘合至该基板。

该方法包含使用微机电系统(MEMS)处理形成该加热元件。形成该加热元件包含：形成加热器，包含在电介质膜中形成电阻加热器；及形成支撑该加热器的支撑结构。形成该加热元件，包括形成该加热元件而使得该加热元件的面积与该传感器件的接收表面的面积大体上相同。

在一个方面，一种用于感测流体中的微粒物质的微粒物质传感器系统包含入口微流体通道。该传感器系统包含微粒物质传感器，该微粒物质传感器包含：第一基板；传感器件，其与该第一基板电集成，该传感器件具有接收表面第二基板，其通过一间隙与该第一基板分开；及加热元件，其被置于该第一基板与该第二基板之间的该间隙中，且通过柱连接至该第二基板。该加热元件与该传感器件的接收表面对准。感测微流体通道被限定于该第一基板与该加热元件之间，且流体地连接至该入口微流体通道。该传感器系统包含出口，其流体地连接至该感测微流体通道；及一流体循环器件，其被配置为引发从该入口微流体通道通过该感测微流体通道且离开该出口之气流。

实施例可包含以下特征之一或多者。

该微粒物质传感器系统包含空气品质感测系统。

在此所描述的微粒物质传感器及传感器系统可具有以下优点之一或多者。粒子物质传感器的紧凑大小及加热器与传感器件之间的大小匹配，使得即使在相对低流速下仍能实现微粒物质的有效捕获。微粒物质的更有效捕获可有助于例如针对空气品质评估之感测结果的更大准确度。可使用可应用于有效且廉价的制造的处理技术，来制造微粒物质传感器及传感器系统。

附图说明

图1A及图1B是基于热泳沉积的微粒物质传感器的图。

图2是基于热泳沉积的微粒物质传感器的图。

图3及图4是流程图。

图5是微粒物质传感器系统的图。

图6是移动计算设备的图。

具体实施方式

我们在此描述一种集成式微粒物质传感器，其包含用于将热泳力施加至流体中的微粒物质上的加热器。该热泳力将该微粒物质驱动至传感器件上，该传感器件例如通过电容或基于频率的感测机构，来感测被沉积的微粒物质。该传感器件与基板电集成，例如集成电路基板或印刷电路板基板。该加热器亦固定至该基板或直接固定至该传感器件，与该传感器件对准，且微流体通道被限定于该加热器与该传感器件之间，用于通过该微粒物质传感器的流体流。当该微粒物质传感器并入至微粒物质感测系统中时，注塑成型的第二基板可用作该系统的覆盖层且限定用于通过该微粒物质感测系统的流体流的微流体通道。

图1A及图1B展示一种示例性的微粒物质传感器100。图1A展示沿着微粒物质传感器100的俯视图10中所见到的线A-A'之传感器100的截面视图。图1B展示沿着线B-B'的微粒物质传感器的截面视图。微粒物质传感器100是紧凑、集成式的传感器，其使用热泳力检测流体中之微粒物质以将微粒物质驱动至微粒物质感测元件的接收表面上。

微粒物质传感器100包含集成电路基板104，例如基于硅的集成电路，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路。传感器件106形成于集成电路基板104中且与集成电路基板104电集成。例如，集成电路104可为包含传感器件106的特殊应用集成电路(ASIC)。

传感器件106可为接触式互动器件，其被配置为检测该传感器件的接收表面108上的微粒物质的存在。例如，接收表面108可为集成电路基板104的顶表面的一部分。在一些实施例中，传感器件106可为电容感应元件，其被配置为检测由该接收表面上存在的微粒物质引发的所述传感器件的电容变化。在一些例子中，传感器件106可为质量灵敏元件(例如，基于压电的器件，例如频率体声波谐振器(FBAR))，其被配置为检测由接收表面108上存在的微粒物质引发的所述传感器件的谐振分量的谐振频率变化。在一些例子中，传感器件106可为具有透射特性的波导，该透射特性在粒子被沉积于接收表面108上时改变，例如因为这些被沉积的粒子修改该波导之消逝场。也可实施其他类型的传感器件。

第二基板112通过间隙114与集成电路基板104分开。用于微粒物质传感器100中之流体流的微流体通道116被限定于第一基板与第二基板之间。在一些例子中，第二基板112可形成用于下文所描述的微粒物质感测系统的覆盖层。第二基板112可为成形材料，例如注塑成型材料，例如塑胶。

加热元件118(例如热板)被置于集成电路基板104与第二基板112之间的间隙114中。加热元件118与传感器件106的接收表面108对准。加热元件118包含：加热器122，其包含具有加热部件的电介质膜，例如电阻加热器，例如加热线圈；及支撑结构120(被显示为部分120a至120d)，其环绕保持加热器122的电介质膜的边缘。支撑结构120可为电介质膜提供结构稳定性。例如，支撑结构120可为基于硅的支撑结构。支撑结构120及加热器122可在微机电(MEMS)处理中一起形成，例如从晶圆基板开始。

微流体通道124被限定于加热元件118与集成电路基板104之间。加热元件118的加热器122跨越微流体通道124产生温度梯度，该温度梯度产生指向传感器件106的接收表面108的热泳力。当流体(例如气溶胶(例如，液体或固体粒子在气态介质中的悬浮液)流动通过微流体通道124时，热泳力驱动流体中的微粒物质朝向传感器件106的接收表面108。微流体通道124可具有至少10μm或至少约20μm的高度，例如在约10μm与约150μm之间、在约10μm与约100μm之间、在约10μm与约50μm之间或在约10μm与约25μm之间。微流体通道124的小的高度有助于跨越通道124的整个高度而感受到比较强的热泳力，这可导致来自微流体通道124中的流体的微粒物质的更有效捕获及更准确的感测结果。另外，因为温度梯度影响热泳力的强度，所以具有小高度的通道可在低于较大通道的温度下起作用，这意味着热泳沉积可是更有效的。

在一些例子中，加热元件118的大小被定为使得面向传感器件106的加热元件118(包含加热器122及支撑结构120)的面积大体上等于或大于传感器件106的接收表面108的面积。例如，加热元件118的面积可比接收表面108的面积大至少约1％，例如比传感器件106的接收表面108的面积大至少约2％、至少约5％、至少约10％、至少约20％或至少约25％。在一特定例子中，加热元件118的面积及传感器件106的接收表面108的面积两者可在0.5mm2与4mm2之间，例如在0.5mm2与3mm2之间、在0.5mm2与2mm2之间或在0.5mm2与1mm2之间。当加热元件118的面积大体上等于或大于接收表面108的面积时，加热元件118能够施加影响整个接收表面108的热泳力，此可导致来自微流体通道124中的流体的微粒物质的更有效捕获且更准确的感测结果。

加热元件118被连接至第二基板112，使得加热元件118的表面126及加热元件118之一的相对表面128两者被暴露于集成电路基板104与第二基板112之间的间隙114。例如，加热元件118可通过障壁柱130连接至第二基板112，该障壁柱130被连接至支撑结构120。障壁柱130可实质上正交于加热元件118的表面128定向。在一些例子中，障壁柱130可与例如由相同成形程序形成的第二基板112成为一体。障壁柱130可通过粘合剂132(例如，胶水)固定至支撑结构120。在一些例子中，障壁柱130可与支撑结构120成为一体且通过粘合剂(例如，胶水)固定至第二基板112。

支撑结构120之两个相对侧120a、120b通过粘合剂134(例如，胶水)固定至集成电路基板104。在一些例子中，该粘合剂可为导电粘合剂，且导电通路可贯穿侧120a、120b之一或多者而存在，例如使得加热器118可由来自集成电路基板104的信号控制。在一些例子中，该粘合剂是焊料。在一些例子中，该粘合剂可为共晶键。支撑结构120的另两侧120c、120d未固定，或以其他方式连接至集成电路基板104。相反，在支撑结构120的侧120c、120d与集成电路基板104之间，存在间隙。

障壁柱130及支撑结构120一起帮助限定微流体通道124。障壁柱130防止微流体通道116中的流体在加热元件118与第二基板114之间流动，取而代之引导流体流动通过加热元件118与集成电路基板104之间的微流体通道124。支撑结构的侧120a、120b形成微流体通道124的侧壁，从而引导流体停留在加热元件118与集成电路基板104之间。将微流体通道124定义为供流体通过微粒物质传感器100的唯一路径，帮助确保所有流体流动经过传感器件106，例如所有流体都受到能实现对流体中的微粒物质的感测的热泳力。

图2展示了一示例性微粒物质传感器200的俯视图20中所见的线B-B'的传感器200的截面视图。微粒物质传感器200包含印刷电路板(PCB)基板204。传感器件206被安装于PCB基板204上且与PCB基板204电集成。例如，传感器件206可为集成电路，例如ASIC。在一些例子中，传感器件206可通过硅穿孔(TSV)236、背面重新布线层及焊球与PCB基板204电集成。在一些例子中，传感器件206可通过引线接合连接至PCB基板204。在一些例子中，底部填充材料可被置于传感器件206与PCB基板204之间，例如以防止流体在传感器件206与PCB基板204之间流动。

在图2的微粒物质传感器中，加热元件118的支撑结构120的侧120a、120b经连接至PCB基板上的导电元件238，例如铜线。例如，粘合剂134可为粘合剂，且导电通路可贯穿侧120a、120b之一或多者而存在，例如使得加热器118可由来自PCB基板204的信号控制。

一些微粒物质传感器可并入多个传感器件，例如经集成至单个集成电路基板中或经安装于单个PCB基板上且与单个PCB基板电集成。各传感器件具有接收表面，且加热器经安装成与各传感器对准以实现微粒物质至对应接收表面上的沉积。多个传感器件的并入可例如通过使比仅具有单个传感器件的系统中更多的微粒物质能被检测而增加微粒物质传感器的灵敏度。多个传感器件的并入亦可延长传感器的寿命。

微粒物质传感器100、200的配置使微粒感测能在低流体流速下被执行，例如当前微泵技术可获得的流体流速，例如约1毫升/分钟至15毫升/分钟的流速。例如，微粒物质传感器100、200可经集成至并入微泵的微粒物质传感器系统中(下文所论述)。微粒物质传感器100、200的紧凑大小及加热器面积与传感器件的接收表面的面积的匹配，使得即使在相对低流体流速下仍实现微粒物质的有效收集。在低流体流速下，热泳沉积通常更容易。另外，在低流体流速下操作的能力使传感器能以相对小温度梯度、相对小面积或两者操作。

使用下文描述的模具级集成方案组装的微粒物质传感器100、200，可降低组装程序之成本及复杂性。例如，将第二基板(例如，注塑成型第二基板)组装至第一基板上限定用于通过传感器的流体流的微流体通道，而不需要额外晶圆或额外处理来形成微流体通道。

图3展示使用热泳微粒物质传感器来感测流体中的微粒物质的示例方法。使含有微粒物质的流体(例如空气或另一气体)流动通过限定于第一基板与加热元件之间的微流体通道(300)。例如，流体流可通过集成至第一基板上作为下文所述的微粒物质感测系统的部分的流体循环器件(例如泵)来实现。加热元件被置于第一基板(例如，集成电路基板或PCB基板)与一第二基板(例如，注塑成型基板)之间的间隙中。加热元件通过障壁柱连接至第二基板且通过一撑结构连接至第一基板。

操作加热元件以跨越自加热元件至与第一基板电集成的传感器件的接收表面的微流体通道，而产生温度梯度(302)。温度梯度将热泳力强加于流体中的微粒物质上(304)，从而致使至少一些微粒物质沉积至传感器件的接收表面上(306)。

由传感器件检测已沉积的微粒物质的特性(308)，例如已沉积的微粒物质的质量。可例如通过电容感应或通过FBAR感测检测已沉积微粒物质的特性。基于已沉积的微粒物质的特性来特征化流体的品质(例如，空气品质)(310)。例如，可判定流体中的微粒物质之一浓度。

参考图4，在用于制造微粒物质传感器的示例过程中，将传感器件与第一基板电集成(400)。在一些例子中，第一基板包含硅基板(例如ASIC)，且将传感器件与第一基板电集成包含在第一基板中形成传感器件，例如使用CMOS处理技术形成ASIC。在一些例子中，第一基板包含PCB且将传感器件与第一基板电集成包含通过TSV、背侧重新布线层及焊球或通过引线接合将传感器件连接至PCB。在一些例子中，底部填充材料可被置于传感器件与PCB之间。

形成加热元件(402)。例如，可使用微机电系统(MEMS)处理技术在基板(例如硅基板)中形成加热元件。在一些例子中，形成加热元件可包含形成加热器，例如具有电阻加热元件(例如导电线圈)的电介质膜；及在MEMS制造程序中形成用于该加热器的支撑结构。加热元件可经形成使得加热元件的表面的面积大体上相同于或稍大于传感器件的接收表面的面积。

通过例如成形程序(例如，注塑成型)形成第二基板(404)。第二基板可经成形以包含障壁柱。将加热元件固定至第二基板的障壁柱(406)。例如，障壁柱可经粘附(例如，经胶合)至加热元件的支撑结构。

将第二基板附接至第一基板(408)，使得加热元件被置于第一基板与第二基板之间的间隙中且与传感器件之接收表面对准。微流体通道被限定于第一基板与加热元件之间。加热元件的支撑结构经固定(例如，经粘合)至第一基板以限定微流体通道的侧壁。

并入标准处理技术(包含CMOS处理、MEMS处理及注塑成型)可帮助简化微粒物质传感器的生产，且可保持低生产成本。

在此所描述的微粒物质传感器可被并入至微流体微粒物质传感器系统中。微粒物质传感器与传感器系统的其他组件(例如微控制器及泵)集成于同一基板上使微粒物质传感器系统能变得紧凑。例如，并入在此所描述的微粒物质传感器的微粒物质传感器系统可具有小于约3mm的高度，例如小于约2mm、例如小于约1mm、例如在约0.75mm与约3mm之间；及小于约10x10 mm2的占据面积。

参考图5，将微粒物质传感器50(例如上文所描述的彼等微粒物质传感器)并入至微粒物质传感器系统500中。微流体流动路径经界定通过微粒物质传感器系统500，从入口506，通过微粒物质传感器50，且通过出口508离开。

包含微粒物质传感器50的整个微粒物质传感器系统500被构建于同一PCB基板502上。当微粒物质传感器50包含集成电路基板504时(如在图1之微粒物质传感器100中)，集成电路基板504被置于PCB基板502上且电连接至PCB基板502。当微粒物传感器包含PCB基板(如在图2之微粒物质传感器200中)时，微粒物质传感器的PCB基板与传感器系统500的PCB基板502可以是同一块。微粒物质传感器(例如，加热器518及传感器件)由置于PCB基板502上且电连接至PCB基板502的微控制器510控制。

覆盖层520被置于PCB基板502上方，使得覆盖层520与PCB基板502之间的内部空间限定通过传感器系统500之流动路径。例如，覆盖层520可为成形件，例如成形塑胶件。微粒物质传感器50的加热器518被连接至覆盖层520，例如覆盖层520充当关于图1及图2所描述的第二基板。

流体循环器件512被置于PCB基板502上且驱动流体流通过传感器系统500。该流体循环器件可为例如泵、风扇、加热器、超音波喷嘴或能够致使流体流通过传感器系统500的另一器件。在图5之例子中，流体循环器件512是压电隔膜泵。流体循环器件512由控制器516控制，包含一或多个电容器及电感器518，所有这些电容器及电感器518被置于PCB基板502上且电连接至PCB基板502。过滤器532存在于流体循环器件512的腔室530的入口的上游，例如以帮助防止微粒物质不利地影响流体循环器件512的操作。

微粒物质传感器系统500可包含定位于微流体流动路径之入口506处的加热器520。加热器520(例如，电阻加热器)可加热流动至传感器系统500中的流体以减少流动通过系统的流体中的湿气凝结。

微粒物质传感器系统500可包含用于防止高于阈值大小的粒子流动通过微流体流动路径的其余部分的大小分离部件524，例如冲击器。例如，高于阈值大小的粒子对于空气品质量感测而言是不感兴趣的，但可能例如通过用微粒物质快速覆盖传感器来抑制微粒物质传感器50的操作，从而使该传感器不再可用。在微粒物质传感器50的上游分离出此等较大粒子可实现微粒物质传感器系统的更长寿命。

在一些例子中，加热器518可用作流量传感器以检测传感器系统500中的流体的质量流速。例如，可在集成电路504中或在加热器518的隔膜中形成一或多个温度传感器以判定流动通过加热器518的空气的温度变化，且可基于该温度变化判定流体的质量流速。

有关微粒物质传感器系统的额外描述可见于PCT申请案第….号[代理人案号45768-0011WO1/120-17]号中，该案之全部内容以引用方式并入本文。

参考图6，微粒物质传感器系统60(例如上文所描述的那些微粒物质传感器系统)可被并入至移动计算设备62中，例如移动电话(如图所示)、平板电脑或可穿戴计算设备。微粒物质传感器系统60可由使用者例如在于移动计算设备62上执行的应用程序的控制下操作，以进行空气品质测试。测试结果可经显示于移动计算设备62的显示屏幕64上，例如以向使用者提供关于使用者环境中的空气的品质的大体上即时的回馈。

在此所描述的微粒物质传感器系统亦可被并入至其他器件中，例如空气净化器或空气调节单元；或用于其他应用，例如汽车应用或工业应用。

已描述数项实施例。然而，将理解的是，可在不背离本发明之精神及范畴之情况下进行各种修改。例如，上文所描述的一些步骤可为顺序无关的，且因此可以不同于所描述的顺序执行。

其他实施方案亦在下文权利要求书之范畴内。

Claims (36)

1.一种用于感测流体中的微粒物质的装置，该装置包括：

第一基板；

传感器件，与所述第一基板电集成；该传感器件具有接收表面；

第二基板，通过间隙与所述第一基板分开；及

加热元件，置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述间隙中，且通过柱连接至所述第二基板；该加热元件与该传感器件的所述接收表面对准，其中微流体通道被限定在所述第一基板与所述加热元件之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述加热元件包括：

加热器；及

支撑结构，其支撑所述加热器且被连接至所述柱。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述加热器包括形成于电介质膜中的电阻加热器。

4.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述加热元件通过所述支撑结构连接至所述第一基板，该支撑结构限定所述微流体通道的侧壁。

5.根据权利要求4所述的器件，其中，所述支撑结构被粘合至所述第一基板。

6.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述传感器件的所述接收表面的面积，大体上与所述加热元件的面积大小相同。

7.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述加热元件被配置为跨越所述加热元件与所述传感器件的所述接收表面之间的所述微流体通道，而产生温度梯度。

8.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述微流体通道是第一微流体通道，且其中所述第一基板及所述第二基板分别限定了流体地连接至该第一微流体通道的第二微流体通道的第一壁及第二壁。

9.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述传感器件被形成于所述第一基板中。

10.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述第一基板包括专用集成电路(ASIC)。

11.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述第一基板包括硅基板。

12.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述第一基板包括印刷电路板，且其中所述传感器件被安装于该印刷电路板上且电连接至该印刷电路板。

13.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述传感器件包括电容传感器。

14.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述传感器件包括质量灵敏传感器。

15.根据前述任一权利要求所述的装置，其中，所述传感器件包括波导。

16.根据前述任一权利要求所述的装置，包括：

与所述第一基板集成的多个传感器件；及

多个加热元件，这些加热元件中的每一个与所述多个传感器件中的对应之一者的接收表面对准。

17.根据前述任一权利要求所述的装置，其中所述微流体通道在所述第一基板与所述加热元件之间具有至少约10μm的高度。

18.一种用于感测流体中的微粒物质的方法，该方法包括：

使含有微粒物质的流体流动通过微流体通道，该微流体通道被限定在第一基板与加热元件之间，其中该加热元件被置于该第一基板与第二基板之间的间隙中，且通过柱连接至该第二基板；及

操作所述加热元件以跨越从所述加热元件至与所述第一基板电集成的传感器件的接收表面的所述微流体通道，而产生温度梯度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，操作所述加热元件以产生温度梯度，使得所述流体中的所述微粒物质沉积至所述传感器件的所述接收表面上。

20.根据权利要求18或19所述的方法，包括检测自所述流体沉积至所述传感器件的所述接收表面上的微粒物质的特性。

21.根据权利要求20所述的方法，包括检测沉积至所述传感器件的所述接收表面上的所述微粒物质的质量。

22.根据权利要求20或21所述的方法，包括通过电容感应来检测所述微粒物质的所述特性。

23.根据权利要求20至22中任一权利要求所述的方法，包括通过质量感测来检测所述微粒物质的所述特性。

24.根据权利要求20至23中任一权利要求所述的方法，包括通过基于波导的感测来检测所述微粒物质的所述特性。

25.根据权利要求20至24中任一权利要求所述的方法，包括基于所检测的特性来特征化所述流体的空气品质。

26.一种用于制造感测流体中的微粒物质的装置的方法，该方法包括：

将传感器件与第一基板电集成，该传感器件具有接收表面；

通过柱将加热元件固定至第二基板；及

将所述第二基板附接至所述第一基板，使得所述加热元件被置于所述第一基板与所述第二基板之间的间隙中，且与所述传感器件的所述接收表面对准；包括在所述第一基板与所述加热元件之间限定微流体通道。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述将传感器件与所述第一基板电集成，包括在所述第一基板中形成该传感器件。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述在第一基板中形成所述传感器件，包括通过互补金属氧化物半导体(CMOS)处理形成该传感器件。

29.根据权利要求26至28中任一权利要求所述的方法，其中，所述第一基板包括印刷电路板，且其中所述将传感器件与第一基板电集成包括将该传感器件安装于该印刷电路板上，且将该传感器件电连接至该印刷电路板。

30.根据权利要求26至29中任一权利要求所述的方法，其中，将所述加热元件附接至所述第一基板，包括将所述加热元件的支撑结构固定至所述第一基板，该支撑结构限定所述微流体通道的侧壁。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，将所述加热元件固定至所述第一基板包括将所述支撑结构粘合至该第一基板。

32.根据权利要求26至31中任一权利要求所述的方法，其包括使用微机电系统(MEMS)处理形成所述加热元件。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，形成所述加热元件包括：

形成加热器，包含在电介质膜中形成电阻加热器；及

形成支撑该加热器的支撑结构。

34.根据权利要求32或33所述的方法，其中，形成所述加热元件包括形成所述加热元件而使得该加热元件的面积和所述传感器件的所述接收表面的面积大体上相同。

35.一种用于感测流体中的微粒物质的微粒物质传感器系统，该微粒物质传感器系统包括：

入口微流体通道；

微粒物质传感器，包括：

第一基板；

传感器件，其与所述第一基板电集成，该传感器件具有接收表面；

第二基板，其通过间隙与所述第一基板分开；及

加热元件，被置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述间隙中，且通过柱连接至该第二基板；该加热元件与所述传感器件的所述接收表面对准，其中感测微流体通道被限定于所述第一基板与所述加热元件之间且流体地连接至所述入口微流体通道；

出口，其流体地连接至所述感测微流体通道；及

流体循环器件，被配置为引发从所述入口微流体通道通过所述感测微流体通道且离开所述出口的气流。

36.根据权利要求35所述的微粒物质传感器系统，其中，该微粒物质传感器系统包括空气品质感测系统。

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