CN115060682A

CN115060682A - 一种背孔式片上集成微型红外气体传感器

Info

Publication number: CN115060682A
Application number: CN202210778289.4A
Authority: CN
Inventors: 李铁; 冯立扬; 王翊; 周宏�; 王跃林
Original assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2022-09-16

Abstract

本发明提供一种背孔式片上集成微型红外气体传感器，包括：红外探测芯片，设有红外光源、红外探测器、红外光源和红外探测器之间的透气‑隔热结构；微型光学罩，位于红外探测芯片的上表面，微型光学罩上设有反射面，且微型光学罩和红外探测芯片共同构成一封闭的光学腔室；其设置为将红外光源发射的红外光反射至红外探测器；信号处理芯片，集成于红外探测芯片上靠近红外探测器的一侧；微型光学罩、红外探测芯片和信号处理芯片采用MEMS加工工艺封装连接。本发明的微型红外气体传感器采用背孔和片上一体化集成方法，有效减小红外气体传感器的体积，解决了微型红外气体传感器内部热干扰问题，并且实现了折叠式的反射设计，对光程进行了增长。

Description

一种背孔式片上集成微型红外气体传感器

技术领域

本申请涉及气体传感器技术领域，特别涉及一种片上集成微型红外气体传感器。

背景技术

随着科技的进步和经济的发展，目前社会正逐步跨入物联网时代，感知节点布设越来越多，进而传感器的需求越来越大，红外气体传感器以其精度高、寿命长、选择性好、不中毒等优点受到了人们广泛的关注和研究，开发出了一系列的红外气体传感器。

红外气体传感器是一种微型光谱分析器件，通过检测气体分子的特征光谱吸收强弱，实现对气体的浓度进行检测。它与其它类别气体传感器如电化学式、催化燃烧式、半导体式等相比具有应用广泛、使用寿命长、灵敏度高、稳定性好、受环境干扰因素较小、不中毒、不依赖于氧气、适合气体多、性价比高、维护成本低、可在线分析等一系列优点。其广泛应用于石油化工、冶金工业、工矿开采、大气污染检测、农业、医疗卫生等领域。

随着万物互联技术的发展，对传感器的需求趋于微型化和集成化。目前商用的红外气体传感器多以加热丝或白炽灯作为红外光源，TO封装探测器作为敏感元，通过信号检测和处理实现气体成分检测，其体积较大，难以满足某些特定场合微型化气体传感器的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背孔式片上集成微型红外气体传感器，以解决现有的红外气体传感器体积过大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种背孔式片上集成微型红外气体传感器，包括：红外探测芯片，其设有红外光源、与红外光源间隔开的红外探测器、以及位于红外光源和红外探测器之间的透气-隔热结构；微型光学罩，其位于红外探测芯片的上表面，所述微型光学罩上设有至少一个反射面，且微型光学罩和红外探测芯片共同构成一封闭的光学腔室；所述微型光学罩设置为在光学腔室内通过其反射面将红外光源发射的红外光反射至红外探测器；以及信号处理芯片，其集成于红外探测芯片上靠近红外探测器的一侧并与红外探测器电连接；所述背孔式片上集成微型红外气体传感器采用芯片级封装，微型光学罩、红外探测芯片和信号处理芯片采用MEMS加工工艺封装连接。

所述红外探测芯片设有位于红外光源和红外探测器之间的第二辅助反射面，所述微型光学罩包括与第二辅助反射面相对设置的第一辅助反射面、以及位于第一辅助反射面的两侧的第一主反射面、第二主反射面；所述光学腔室由所述第一辅助反射面、第一主反射面、第二主反射面、和第二辅助反射面共同限定得到。

所述第一辅助反射面、第一主反射面、第二主反射面均通过在微型光学罩的下表面上镀膜来制作得到，第二辅助反射面通过在红外探测芯片的红外光源和红外探测器之间的衬底上镀膜来制作得到；镀膜材料为在红外波段具有高反射率的材料。

所述红外光源的数量为一个，所述红外探测器的数量为至少一个，且第一辅助反射面和第二辅助反射面的形状随红外光源和红外探测器的形状、布局和数量变化，能够辅助红外光传播，能够与红外光的光路形状配合。

所述透气-隔热结构包括贯穿所述红外探测芯片的透气孔结构和贯穿所述微型光学罩的透气孔结构，或者仅仅包括贯穿所述红外探测芯片的透气孔结构；所述透气孔结构为多边形孔、圆形孔和条状孔结构中的至少一种。

所述红外光源和红外探测器的至少一个的表面采用滤光材料，所述滤光材料包括窄带滤光片或超结构材料。

所述红外光源包括MEMS光源或LED光源；所述红外探测器包括热电型探测器芯片或光电型探测器芯片。

所述背孔式片上集成微型红外气体传感器还包括设置在红外探测器附近的热敏电阻；所述热敏电阻集成在所述微型光学罩、红外探测芯片或信号处理芯片上，或外附于所述背孔式片上集成微型红外气体传感器上；所述热敏电阻的材料为铂金属、半导体或陶瓷。

所述微型光学罩的材料为铝、铜、塑料、树脂、ABS、硅或玻璃；所述微型光学罩的制备方法为微机械加工、压膜工艺、3D打印技术或MEMS加工工艺。

所述信号处理芯片由电源模块、信号处理模块和数字逻辑单元组成；所述电源模块设置为向所述红外光源、热敏电阻、信号处理模块和数字逻辑单元提供电压；所述数字逻辑单元包括存储单元和逻辑电路。

本发明的背孔式片上集成微型红外气体传感器采用芯片级封装，微型光学罩、红外探测芯片和信号处理芯片采用MEMS加工工艺封装连接，该从而能够有效减小红外气体传感器体积；此外，透气-隔热结构位于红外探测芯片的红外光源和红外探测器之间，用传感器的隔热结构去替代上方的透气孔，实现了背孔设计，一孔两用，将透气结构与隔热结构相结合，能够有效减少微型化后的内部热干扰问题。另外，本发明的背孔式片上集成微型红外气体传感器通过其反射面和红外探测芯片的反射面组成了光学腔室，使得光学腔室的光路实现了折叠式反射结构，使得传感器的厚度尽可能小。由于这种折叠式的反射设计，对光程进行了增长。也就是说，相对于没有反射的、红外光源和红外探测器面对面的这种设计来说，这种折叠式反射设计起到了光程增长的作用；NDIR型气体探测器中，光程增长有利于待测气体分子充分吸收，加大到达红外探测器端的红外光的衰减量，从而提高灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的一个实施例的一种背孔式片上集成微型红外气体传感器的结构示意图；

图2为根据本发明的一个实施例的一种背孔式片上集成微型红外气体传感器的拆解结构示意图；

图3为根据本发明的一个实施例的一种背孔式片上集成微型红外气体传感器的红外探测芯片的结构示意图；

图4为根据本发明的一个实施例的一种背孔式片上集成微型红外气体传感器的光路示意图；

图5为根据本发明的一个实施例的一种背孔式片上集成微型红外气体传感器的信号处理芯片的结构示意图；

图6为无隔热结构的片上集成微型红外气体传感器的截面温度分布图；

图7为根据本发明的一个实施例的具有圆形孔隔热结构的背孔式片上集成微型红外气体传感器的截面温度分布图；

图8为根据本发明的一个实施例的具有条形孔隔热结构的背孔式片上集成微型红外气体传感器的截面温度分布图；

图9为无隔热结构的片上集成微型红外气体传感器、以及根据本发明的两个不同实施例的具有圆形孔隔热结构和条形孔隔热结构的背孔式片上集成微型红外气体传感器的截线温度分布对比图。

以下对附图作补充说明：

1-微型光学罩；2-红外探测芯片；3-信号处理芯片；4-热敏电阻；21-红外光源；22-红外探测器；23-第二辅助反射面；24-透气-隔热结构；11-第一辅助反射面；12-第一主反射面；13-第二主反射面；31-电源模块；32-信号处理模块；33-数字逻辑单元；331-存储单元；332-逻辑电路。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

图1为根据本申请的实施例的一种背孔式片上集成微型红外气体传感器的结构示意图，图2为本申请实施例一种背孔式片上集成微型红外气体传感器的拆解结构示意图。请参见图1并结合图2，所述背孔式片上集成微型红外气体传感器包括：微型探测处理芯片和设于微型探测处理芯片的上表面的微型光学罩1。其中，微型探测处理芯片包括位于同一平面上且彼此电连接的红外探测芯片2和信号处理芯片3，微型光学罩1位于红外探测芯片2的上表面，优选为与红外探测芯片2对齐。在本实施例中，红外探测芯片2为微型高集成度的MEMS芯片，其上设有用于探测红外信号的红外探测器22；信号处理芯片3为ASIC芯片，信号处理芯片3集成于红外探测芯片2上靠近红外探测器22的一侧并与红外探测器22电连接，以提供信号处理功能。

图3为根据本发明的一个实施例的背孔式片上集成微型红外气体传感器的红外探测芯片的结构示意图。如图3所示，红外探测芯片2设有红外光源21、与红外光源21间隔开的红外探测器22、设于红外光源21和红外探测器22之间的第二辅助反射面23和透气-隔热结构24。

红外光源21可以选用但不仅限于MEMS光源或LED光源。相比于传统的单独制作、封装后再组装成红外气体传感器的红外光源，如TO封装的加热丝或钨丝灯泡，本发明所用的MEMS光源或LED光源，其本身体积小，可与红外探测器等一起制作、一起封装，省掉了单独封装的外壳，所以尺寸小。在本实施例中，红外探测芯片2上的红外光源21为MEMS光源，采用MEMS加工工艺实现。

红外光源21和红外探测器22的至少一个的表面采用滤光材料，所述滤光材料可以选用但不仅限于窄带滤光片或超结构材料。以探测CO₂气体为例，CO₂气体分子对4.26um红外光有特异性吸收，红外探测器22需要感应传来的4.26um波长的红外光强弱去判断CO₂浓度。所以，在本专利中，红外光源21和红外探测器22的至少一个的表面需要设置窄带滤光片，用于滤波发出4.26um波长红外光；或者，超结构材料，可以用于滤波发出4.26um波长红外光。此外，在红外探测器22的表面采用滤光材料时，红外光源21的表面也可以采用仅用于提高红外光发射率的超结构材料(注意，此时光源发出的是宽谱光，所以对应的红外探测器22就要有滤光功能，实现仅4.26um波长红外光的探测)。由此，红外光源21能够辐射宽带或对应窄带红外光谱。

在本实施例中，所述红外探测芯片2上的红外光源21为MEMS光源，采用MEMS加工工艺实现，表面涂覆超结构材料，辐射红外光谱为宽带。

红外探测器22可以选用但不仅限于热电型探测器芯片或光电型探测器芯片。热电型探测器芯片可以是例如热电堆探测器等等，其表面膜可以吸收红外光转化为热，再由塞贝克效应实现热电转换。红外探测芯片2上的红外探测器22数量可以是但不仅限于两个。例如，在本实施例中，红外探测器22的数量为2个，红外探测器22为热电型探测器芯片，采用MEMS加工工艺实现，为对应于在本实施例中所选用的红外光源21所发出的宽谱红外光，红外探测器22的表面采用M-I-M超结构材料，以实现相应的窄带红外光探测。

本发明的背孔式片上集成微型红外气体传感器还包括一个热敏电阻4。热敏电阻4可以但不仅限于集成在微型光学罩1、红外探测芯片2、信号处理芯片3上或外附于背孔式片上集成微型红外气体传感器上，且靠近所述红外探测器22设置。热敏电阻4设置在红外探测器22附近是为了提高红外探测器22的温度测量的精度，从而提供准确的提供环境温度校正系数。例如，本实施例提供的热敏电阻4集成于红外探测芯片2上的红外探测器22附近，并具体设置在两个红外探测器22之间。热敏电阻4的材料可以选用但不仅限于铂金属、半导体或陶瓷。在本实施例中，热敏电阻4选用铂金属材料，电阻选用但不仅限于100KΩ，能够为红外探测器22信号提供环境温度校正系数。

由于红外探测芯片2为微型高集成度的MEMS芯片。在热敏电阻4集成在红外探测芯片2时，所述红外光源21、红外探测器22、第二辅助反射面23、透气-隔热结构24和热敏电阻4制作于同一个衬底上，且使用MEMS加工工艺和纳米加工方法制作得到。这样的一体化加工制造方法进一步的使红外气体传感器拥有更高的集成度。衬底是硅材料，且优选为晶圆衬底。

在本实施例中，微型光学罩1、红外探测芯片2和信号处理芯片3采用MEMS加工工艺来封装连接，封装连接所采用的MEMS加工工艺包括TSV、TGV、引线键合、热压键合、倒装焊工艺中的至少一种，TSV技术用于电气互连。由此，本发明的背孔式片上集成微型红外气体传感器采用芯片级封装，所制备的红外气体传感器的厚度可以小于1.5mm。

微型光学罩1上具有至少一个反射面，且微型光学罩1和红外探测芯片2共同构成一封闭的光学腔室；微型光学罩1设置为在光学腔室内通过其反射面将红外光源21发射的红外光反射至红外探测器22。如图4所示，红外探测芯片2上设有红外光源21和红外探测器22，以及位于红外光源21和红外探测器22之间的第二辅助反射面23，所述微型光学罩1包括与第二辅助反射面23相对设置的第一辅助反射面11、以及位于第一辅助反射面11的两侧的第一主反射面12、第二主反射面13。由此，光学腔室由所述第一辅助反射面11、第一主反射面12、第二主反射面13、和第二辅助反射面23共同限定得到，从而将红外光源21发射的红外光在光学腔室内反射至红外探测器22。其中，第一辅助反射面11、第一主反射面12、第二主反射面13组成了一个拱形结构；第一主反射面12的至少一部分位于红外光源21的正上方，第二主反射面13的至少一部分位于红外探测器22的正上方。

第一辅助反射面11、第一主反射面12、第二主反射面13均通过在微型光学罩1的下表面上镀膜来制作得到，第二辅助反射面23通过在红外探测芯片2的红外光源21和红外探测器22之间的衬底上镀膜来制作得到，所述镀膜的材料采用但不仅限于金膜，银膜(AgI/Ag)等在红外波段具有高反射率的材料。由此，镀膜后形成高反射率的光学腔室，降低了红外光信号在封闭的光学腔室内部的传输损耗。

在本实施例中，红外光源21的数量是1个，红外探测器22的数量是2个且并列设置，光束从红外光源21发出，光分散呈梯形状到达并列的红外探测器22，所以红外光源处窄，红外探测器处宽，从整体看，第一辅助反射面11和第二辅助反射面23的形状(即镀膜后的膜区形状)是红外光源处窄，红外探测器处宽的梯形。需要注意的是，第一辅助反射面11可以是平面也可以是圆柱形曲面，第二辅助反射面23为水平面。第一主反射面12和第二主反射面13的两个主反射面为椭球型弧面或斜平面(该斜平面与水平面的夹角为30-90°)，其能够实现光束反射传播。

此外，在其他实施例中，第一辅助反射面和第二辅助反射面的形状随红外光源和红外探测器的形状、布局和数量变化，能够辅助红外光传播，能够与红外光的光路形状配合。红外光源21的数量是一个，红外探测器22的数量是至少一个，举例来说：当搭配的红外光源数量为一个且红外探测器数量为一个时，反射面的形状可以为长方形、平行四边形、圆形结构；当搭配的红外光源数量为一个且红外探测器数量为两个时，形状可以为梯形、三角形、椭圆等；特别的，当搭配的光源为一个长方形结构且红外探测器数量为两个时，形状又可以为长方形、平行四边形、圆形结构。

在本实施例中，图4给出了光学腔室的光路示意图，光学腔室的光路为折叠式反射结构，光通道中光路的截面与红外探测芯片2垂直设置；红外光源21于光学腔室的光输入端发出红外光，红外光信号经由第一主反射面12反射后朝着红外探测器22的方向传播，并在传播过程中直接到达第二主反射面13或者经过第一辅助反射面11和第二辅助反射面23中的至少一个反射后到达第二主反射面13，第二主反射面13能够将投射过来的红外光信号反射至光学腔室光输出端的红外探测器22。

在本实施例中，微型光学罩1的制备工艺可以选用但不仅限于微机械加工、压膜工艺、3D打印技术或MEMS加工工艺；微型光学罩1的材料可以选用但不仅限于铝、铜、塑料、树脂、ABS、硅或玻璃材料；例如，本实施例提供的微型光学罩1使用硅材料，采用MEMS工艺加工制作，能够与红外探测芯片2实现晶圆级封装。

在本实施例中，透气-隔热结构24制作于红外探测芯片2上，能够为微型光学罩1提供气体交换通道，同时透气-隔热结构24制作于红外光源21与红外探测器22之间，能够解决绝大多数红外气体传感器微型化后所面临的热干扰问题，有效阻挡红外光源21的高温向红外探测器22、热敏电阻4和信号处理芯片3传播，能够为所述信号处理芯片3提供热隔离。透气-隔热结构24包括但不仅限于贯穿所述红外探测芯片2的透气孔结构，该透气孔结构是多边形孔、圆形孔或条状孔，透气-隔热结构24也可以是以上孔结构的单一组合或多种排列组合；例如，本实施例图7提供圆形孔的阵列结构方式的透气-隔热结构24和图8提供条状孔的阵列结构方式的透气-隔热结构24。此外，除所述红外探测芯片外，微型光学罩上也可以有透气孔结构。

第二辅助反射面23和透气-隔热结构24均设置于红外光源21和红外探测器22之间的衬底上，且透气-隔热结构24穿过第二辅助反射面23，因此，透气-隔热结构24能够为光学腔室提供气体交换功能，且第二辅助反射面23不会影响该换气功能。

在进行测量时，待测气体通过自然扩散的方式进入光学腔室。本发明的背孔式片上集成微型红外气体传感器可作为单独模块用于测量空气中待测气体浓度，也可以被安装到其他气体分析设备使用。

图7和图8给出了根据本申请的两个不同实施例的背孔式片上集成微型红外气体传感器的截面温度分布图，在这两个不同的实施例中，分别使用圆形孔透气-隔热结构和条形孔透气-隔热结构作为透气-隔热结构24。图6为片上集成微型红外气体传感器在无透气-隔热结构24情况下的截面温度分布图。图9为无隔热结构、以及本申请的两个不同的实施例的具有圆形孔隔热结构和条形孔隔热结构的背孔式片上集成微型红外气体传感器的截线温度分布对比图，对比图9中的温度分布结果，可知，本发明听过添加透气-隔热结构24，使得红外探测芯片2能够有效降低或阻断由红外光源21向信号处理芯片3方向的热传播。

图4给出了信号处理芯片3的结构示意图，信号处理芯片3由电源模块31、信号处理模块32和数字逻辑单元33组成。

电源模块31设置为分别向红外光源21、热敏电阻4、信号处理模块32和数字逻辑单元33提供但不仅限于2.8V、3V、3.3V、4V、4.5V或5V电压。

信号处理模块32设置为对红外探测器22的至少一个信号通道的信号进行信号采集、放大滤波和数模转换，从而为数字逻辑单元33提供数字信号。本实施例中，信号处理模块32具有不少于两路信号通道，放大倍数提供但不仅限于1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024或2048，滤波频带选用但不仅限于0.5～2Hz。

数字逻辑单元33包括存储单元331和逻辑电路332，数字逻辑单元33可以是但不仅限于FPGA芯片，存储单元331大小选用但不仅限于1M、2M或4M，其适用于存储信号处理模块32提供的数字信号，还可以存储人为主动写入的一些数据，包括校准数据、出场参数、传感器序号等。逻辑电路332能够实现逻辑控制和通信。具体来说，逻辑电路332设置为可以以一定的频率控制开关红外光源21，可以与外部设备如PC等进行通信，可以接受外部设备的信号来决定开关红外光源的频率，可以接受外部数据并辅助写入存储模块331，可以接受信号处理模块32提供的数字信号，并将其进行数字滤波、实现数字信号的加减乘除运算等，最终实现将数字信号转换为所测气体的浓度值并输出。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，包括：

红外探测芯片，其设有红外光源、与红外光源间隔开的红外探测器、以及位于红外光源和红外探测器之间的透气-隔热结构；

微型光学罩，位于红外探测芯片的上表面，所述微型光学罩上设有至少一个反射面，且微型光学罩和红外探测芯片共同构成一封闭的光学腔室；所述微型光学罩设置为在光学腔室内通过其反射面将红外光源发射的红外光反射至红外探测器；以及

信号处理芯片，其集成于红外探测芯片上靠近红外探测器的一侧并与红外探测器电连接；

所述背孔式片上集成微型红外气体传感器采用芯片级封装，微型光学罩、红外探测芯片和信号处理芯片采用MEMS加工工艺封装连接。

2.根据权利要求1所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，所述红外探测芯片设有位于红外光源和红外探测器之间的第二辅助反射面，所述微型光学罩包括与第二辅助反射面相对设置的第一辅助反射面、以及位于第一辅助反射面的两侧的第一主反射面、第二主反射面；所述光学腔室由所述第一辅助反射面、第一主反射面、第二主反射面、和第二辅助反射面共同限定得到，实现了折叠式的反射设计，对光程进行了增长。

3.根据权利要求2所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，所述第一辅助反射面、第一主反射面、第二主反射面均通过在微型光学罩的下表面上镀膜来制作得到，第二辅助反射面通过在红外探测芯片的红外光源和红外探测器之间的衬底上镀膜来制作得到；镀膜材料为在红外波段具有高反射率的材料。

4.根据权利要求2所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，所述红外光源的数量为一个，所述红外探测器的数量为至少一个，且第一辅助反射面和第二辅助反射面的形状随红外光源和红外探测器的形状、布局和数量变化，能够辅助红外光传播，能够与红外光的光路形状配合。

5.根据权利要求1所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，所述透气-隔热结构包括贯穿所述红外探测芯片的透气孔结构和贯穿所述微型光学罩的透气孔结构，或者仅仅包括贯穿所述红外探测芯片的透气孔结构；所述透气孔结构为多边形孔、圆形孔和条状孔结构中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，所述红外光源和红外探测器的至少一个的表面采用滤光材料，所述滤光材料包括窄带滤光片或超结构材料。

7.根据权利要求1所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，所述红外光源包括MEMS光源或LED光源；所述红外探测器包括热电型探测器芯片或光电型探测器芯片。

8.根据权利要求1所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，还包括设置在红外探测器附近的热敏电阻；所述热敏电阻集成在所述微型光学罩、红外探测芯片或信号处理芯片上，或外附于所述背孔式片上集成微型红外气体传感器上；所述热敏电阻的材料为铂金属、半导体或陶瓷。

9.根据权利要求1所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，所述微型光学罩的材料为铝、铜、塑料、树脂、ABS、硅或玻璃；所述微型光学罩的制备方法为微机械加工、压膜工艺、3D打印技术或MEMS加工工艺。

10.根据权利要求8所述的背孔式片上集成微型红外气体传感器，其特征在于，所述信号处理芯片由电源模块、信号处理模块和数字逻辑单元组成；所述电源模块设置为向所述红外光源、热敏电阻、信号处理模块和数字逻辑单元提供电压；所述数字逻辑单元包括存储单元和逻辑电路。