[發明專利]可檢測污染層的環境傳感器

有效

• 申請號: 201310636598.9
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103852110A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 艾利·阿莫爾·邊赫迪;曼維·阿加瓦爾
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 呂雁葭

技術領域

本發明涉及一種環境傳感器。本發明還涉及一種操作環境傳感器的方法。

背景技術

環境傳感器可以用于確定各種環境中的各種物理參數，如溫度，光強度，壓力，應變，沖擊，濕度，二氧化碳和其它氣體，各種環境包括建筑物(如住宅，辦公室，倉庫，溫室等)，汽車和卡車等車輛(例如在乘客車廂，或在車輛的發動機)，體外甚至體內應用。

使家庭和樓宇更智能是明顯的社會趨勢，意味著住宅和建筑物的生態足跡須盡可能多的減少。家庭和樓宇中的許多能源用于供暖，通風和空調(HVAC)。二氧化碳傳感器可以監測空氣質量，與溫度和濕度傳感器一起反饋暖通空調系統的結果，從而采取恰當地行動。可以由環境傳感器測量空間內的光強度并相應調整人工照明，來減少額外的能量。所有這些環境傳感器，也可以通過網絡連接在一起。以這樣的方式，可以動態地調整照明，溫度，新鮮空氣和濕氣，而不是跟隨預編程的機制，這樣可以減少生態足跡。

環境傳感器，例如壓力傳感器，空氣顆粒傳感器，二氧化碳和一氧化碳傳感器，監測呼氣成分傳感器將越來越多地應用在移動設備中，如移動電話或片劑。

另一個應用領域是汽車，司機和乘客要監測污染物和顆粒等空氣質量并通過控制系統采取適當的措施，如關閉或過濾進入的空氣。

另一個應用領域是良好市場細分。例如，冰箱內的水分和油脂層可以指示冰箱的衛生水平。冰箱內的環境傳感器可以監控如氨氣或其他食品新鮮度相關氣體的水平，可以停止工作以防積累水分或油脂層。

在許多這些應用中，傳感器將被使用多年，旨在提供作為獨立設備的不受干擾的功能。在這段時間里，暴露于環境中的傳感器表面上完全可能出現如灰塵，油，鹽，油脂等沉積物。對于包括膜片的光(光強度測量)和化學傳感器(水分，氣體，液體)，壓力傳感器燈機械傳感器(例如MEMS器件)，這些污染層會嚴重影響正確的參數的讀數。

雖然已經有關于檢測污染層的報告(US5998782，EP1457763，DE102006039034，JP2002296342，US8144330和US7652586)，但是沒有一篇報告是涉及環境傳感器領域的。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種環境傳感器，包括：包含光傳感器的半導體襯底；表層，環境光可以通過該表層傳遞到達光傳感器，和光源，該光源被設置為照亮表層，該表層反射該光源的至少一部分光到光傳感器上，其中，所述環境傳感器設置為通過比較壞境光和至少一個光傳感器的反射光的測量值來確定該表層上污染層的存在。

根據本發明的另一方面，提供了一種操作環境傳感器方法，包括半導體襯底，光源和表層，環境光可以通過該表層傳遞到達光傳感器，該光源被設置為照亮表層，該表層反射該光源的至少一部分光到光傳感器上，該方法包括：通過比較壞境光和至少一個光傳感器的反射光的測量值來確定該表層上污染層的存在。

環境傳感器本身被暴露在環境中，因此可能遭受污染層的堆積。這些污染層可以阻礙參數的正確讀數。根據本發明的實施例中，它不僅能夠實現包含半導體襯底的環境傳感器中的污染層的檢測，它還能夠利用半導體襯底的其他優點，如小型化、低制造成本和多傳感器集成。

根據本發明的一個實施例的環境傳感器，可結合污染層檢測和例如單獨的煙或單獨的一氧化碳或二氧化碳傳感器。

而在一些示例中，環境傳感器可以包括獨立的光源和獨立的光檢測器，它也可以將光源和光檢測器結合在共同的半導體襯底內，使結構更緊湊，制造成本更低。

在環境傳感器中的半導體襯底內可以集成更多的傳感器。除了根據本發明實施例的光傳感器，可以在同一個半導體襯底內進一步集成壓力、溫度和氣體等傳感器。

在一個實施例中，光源可以被構造為發光二極管(LED)。這使得電源結構更緊湊和更高效。

光傳感器可以分析接收到的光的頻譜，從而區分不同種環境光源。當環境傳感器被用于調整建筑物或房間內照明條件的系統中，這種區分是有用的。

環境傳感器可以被封裝(例如通過把傳感器的半導體襯底和其他元件設置在半導體封裝中，使傳感器可以與外界環境接觸)。在這種實施例中，在封裝材料中的該表層可以包括一個窗口。

為環境傳感器提供表層的另一種方式是在半導體襯底上沉積材料(例如，氧化物)，其可以作為表層。以這種方式，傳感器的封裝可以被簡化(因為封裝本身不需要單獨的準備(例如一個窗口)以形成反射表層)。

包含沉積在半導體襯底上的沉積材料的表層包括氮化硅，硅氧氮化物或氧化硅。這些材料是半導體制造常用的材料，可進一步實現低成本制造。