[發明專利]一種改進型的基于聚酰亞胺的濕度傳感器

在審

• 申請號: 201210013098.5
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN103207215A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 寧文果;羅樂;徐高衛;李珩
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

技術領域

本發明涉及一種改進型的基于聚酰亞胺的濕度傳感器，屬于傳感器領域

背景技術

濕度傳感器主要有電阻式、電容式兩大類。

電阻式濕度傳感器的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的薄膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發生變化，利用這一特性即可測量濕度。

電容式濕度傳感器一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環境濕度發生改變時，濕敏電容的介電常數發生變化，使其電容量也發生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。

濕度傳感器的性能指標主要有測試精度響應時間等

電容式濕度傳感器的優點是電容變化與濕度呈現高度線性關系，占據了約75％的市場份額。

在電容式傳感器中，經常用到聚酰亞胺作為薄膜電容，這種材料與集成電路工藝兼容，化學性能穩定，水滲透性好，

傳統的電容式濕度傳感器一般由兩層電極和一層高分子材料組成，如圖所示這種傳感器具有與周圍環境接觸面積有限，響應時間長等缺點。

從電容公式來看，提高濕度傳感器的性能的方法主要有兩種，一種是提高高分子材料感溫性能，當材料確定后只能改變傳感器的結構從而提高濕度傳感器的性能

傳統的濕度傳感器，基本結構為在電極之間制作高分子材料作為感濕材料，通常在高分子材料上并不制作圖形。本發明改變傳統濕度傳感器結構，在聚酰亞胺材料中光刻出空腔，提高了薄膜與周圍環境的接觸面積。以克服現有技術中存在的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改進型的基于聚酰亞胺的濕度傳感器，具體是在電極之間制作空腔，從而提高了薄膜與周圍環境的接觸面積，減小響應時間，提高濕度傳感器結構的性能。

本發明的技術方案是，首先在硅圓片上濺射金屬層作為種子層，然后電鍍出電容電極，再涂覆聚酰亞胺做為電容的介電材料和傳感器的濕度敏感材料，最后在聚酰亞胺中利用光刻技術制作空腔，提高薄膜介電材料與周圍環境的接觸面積。(詳見具體實施方式)

本發明的特征在于：

①所述的濕度傳感器在電極板之間的聚酰亞胺層中利用光刻技術制作空腔；

②所述的濕度傳感器可以是沿電板方向制作單個空腔；

③所述的濕度傳感器可以是沿電板方向制作多個空腔；

④所述的濕度傳感器可以是垂直電板方向制作多個空腔；

⑤所述的濕度傳感器可以是在電極板之間的聚酰亞胺中制作多個獨立的空腔；

⑥所述的濕度傳感器可以是在電極板之間的聚酰亞胺中保留多個獨立的實體。

總之，本發明涉及一種改進型基于聚酰亞胺的濕度傳感器，其特征在于，在電極板之間涂覆聚酰亞胺薄膜作為濕度敏感材料，然后在聚酰亞胺層中利用光刻技術制作空腔。該傳感器提高了傳感器與周圍環境的接觸面積，具有響應時間快的特點。

附圖說明

圖1是濕度傳感器制作流程圖。

圖2是傳感器制作完成后三維圖。

圖3是在電極板之間的聚酰亞胺中沿電極板方向制作多個空腔(平視圖)。

圖4是在電極板之間的聚酰亞胺中垂直電極板方向制作多個空腔(傳感器上表面俯視圖)。

圖5是在電極板之間的聚酰亞胺中制作多個獨立的空腔(傳感器上表面俯視圖)。

圖6是在電極板之間的聚酰亞胺中保留多個獨立的聚酰亞胺塊(傳感器上表面俯視圖)。

具體實施方式

為了能使本發明的優點和積極效果得到充分體現，下面結合附圖和實施例對本發明實質性特點和顯著的進步作進一步說明。

實施例1，請參閱圖1：

(a)為準備制作濕度傳感器的硅片1；

(b)為(a)所述的硅片1的正面制作SiO₂層2；

(c)為濺射金屬種子層并電鍍出電容電極板3，典型的電極板材料包括Au等；

(d)為涂覆聚酰亞胺4，制作電容電介質材料；

(e)為在聚酰亞胺中制作空腔5，并固化；

制作后的濕度傳感器三維圖如圖2所示。

實施例2

所述的空腔的形狀如圖3所示，在電極板之間的聚酰亞胺中沿電極板方向制作單個或多個空腔。多個空腔數量在2個或2個以上，在滿足光刻精度要求的條件下，空腔數量越多，空腔的開口越小，傳感器的性能應當越好。

除空腔制作方法與具體實施方式1不同外，其余步驟與具體實施方式一的步驟、工藝參數完全相同。

實施例3