該紅外傳感器封裝的設計和開發采用常見的并列布局，傳感器和ASIC在封裝內是并排放置（圖3）。
在封裝上表面集成一個光學窗口，用于選擇紅外輻射的波長成分，這種光窗解決方案可以防止環境光輻射到達探測器感光區，從而降低總系統噪聲。構成封裝上表面和腔壁的聚合物可以視為對可見光－紅外輻射完全不透明，可歸類為LCP材料（液晶高分子聚合物）。不同的應用可以安裝不同的濾光片，例如，NDIR光譜儀。如圖3所示，結構元件包括兩個裸片和鍵合引線，傳感器和信號處理電路互連，然后在連接到封裝襯底上。
圖4：“小紅外光窗”封裝和“一體式紅外濾光封帽”封裝的渲染圖
實驗裝置和測量
對MEMS紅外傳感器光電特性進行表征實驗，被測目標物體是一個－20°C至160°C的校準黑體輻射源。所用的黑體輻射源是CI Systems公司的SR－800R 4D／A，其面積是4 x 4平方英寸，輻射率為0．99。
在表征實驗過程中，傳感器放置在距黑體表面5．0 cm處，以便完全覆蓋傳感器視野范圍。
圖5：實驗裝置
使用和不用濾光片各采集數據一次，觀測到信噪比分別為1．6和2．36。在使用濾光片時，采樣信噪比降低，這是濾光片的光衰減所致，并且完全符合圖2的頻譜。
圖6：帶和不帶紅外濾光片的陶瓷封裝傳感器靈敏度表征。
系統輸出是數字信號，在紅外輻射下，最低有效位（lsb）的數字變化代表系統輸出變化。在封裝幾何尺寸確定并確保黑體完全覆蓋光窗視野的條件下，被測傳感器的總靈敏度約為2000lsb／°C，在150lsb發現噪聲。紅外長通濾光片可以選擇，主要是為了匹配預期的檢測選擇性和光窗前可探測物體的性質和尺寸。
圖7：有紅外硅基濾光片的封裝的3D－X射線斷層掃描圖像，其中濾光片有M1和M2兩層金屬反射膜
如圖7所示，在MEMS紅外傳感器上面放置M1和M2兩層金屬紅外濾光膜，用于過濾封裝表面上的入射輻射。在3D圖像中還能看到傳感器和ASIC互連的引線鍵合結構和封裝襯底金屬走線。
視野（FOV）角度計算
我們通常給光學系統定義一個視野（FOV）參數，用于評估感測系統能夠檢測的幾何空間大小。任何光學設備都可以定義為FOV ＝ ±θ的半視野（HFOV）或FOV ＝ θ的全視野（FFOV）。本文采用FOV ＝ ±θ的半視野定義。在幾何空間評測中，假設硅折射率n ＝ 3．44；空氣和真空折射率n ＝ 1。下圖所示是所討論封裝的截面結構的FOV計算方法。
圖8：FOV計算原理截面圖
在計算視野角度時，需要考慮光線穿過窗口時發生的折射（或彎曲）情況。
運用三角學的基本關系，我們發現：
WO ＝ WA ＋ 2 （Wt1＋Wh1） （eq． 1）
其中WO是封裝光窗的寬度，WA是傳感器感光區的寬度，Wt1＋Wh1是空氣和硅中的光路寬度，計算方法見下面的等式組：
Wt1 ＝ t1×tgqS； （eq． 2a）
Wh1 ＝ h1×tgqA； （eq． 2b）
其中，t1和h1是封裝和器件本身的幾何垂直參數，qA 和 qS分別是紅外線在空氣和硅中的傳播角度。 根據斯涅爾定律，下面的等式給出了兩個角度的關系：
n1．sin （θ1） ＝ n2．sin （θ2） （eq． 3）