一种基于MEMS的压电式湿度传感器制造技术

本实用新型专利技术属于湿度传感器的技术领域，具体涉及一种基于MEMS的压电式湿度传感器；解决的技术问题为：提供一种结构简单、制作成本较低、电路易于实现的基于MEMS的压电式湿度传感器；采用的技术方案为：一种基于MEMS的压电式湿度传感器，包括硅基底，所述硅基底上设有第一空腔，所述第一空腔上方设有悬臂梁，所述悬臂梁的两端分别为固定端和悬空端，所述固定端与所述硅基底固定连接，所述悬空端悬置于所述第一空腔上方，所述悬空端设有质量块，所述质量块上设有第二空腔，所述第二空腔内设有吸湿物，所述固定端上设有压阻薄膜片，所述压阻薄膜片的两端设有引出电极；本实用新型专利技术适用于湿度传感器领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于湿度传感器的
，具体涉及一种基于MEMS的压电式湿度传感器。
技术介绍
湿度是表征水蒸气在大气中含量的一个参数，一般表示为相对湿度(％RH)，其值代表了空气中水蒸气的压力和相同温度下饱和水蒸气压力的比值。空气湿度与民众日常工作、生活和生产有着直接的联系，所以对于湿度的监测与控制显得越来越重要。然而，湿度的测量会受到其它因素(大气压强、温度)的影响，同时其校准也是一个难题，因此可以说，在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的参数之一。人们熟知的毛发湿度计、干湿球湿度计等已不能满足现阶段的实际需要。随着人类步入信息时代，湿度传感器在航空航天、气象监测、工农业生产以及医疗诊断等国计民生领域应用广泛。MEMS湿度传感器采用微电子和微机械加工技术制造，与传统的湿度传感器(如干湿球)相比，它具有体积小、功耗低、一致性好以及易于集成和实现智能化的特点，因此是湿度传感器发展的主流方向之一。但是，现今的基于MEMS的湿度传感器大都存在结构复杂、成本较高、电路不易实现等缺点，限制了其发展应用。
技术实现思路
本技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种结构简单、制作成本较低、电路易于实现的基于MEMS的压电式湿度传感器。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种基于MEMS的压电式湿度传感器，包括硅基底，所述硅基底上设有第一空腔，所述第一空腔上方设有悬臂梁，所述悬臂梁的两端分别为固定端和悬空端，所述固定端与所述硅基底固定连接，所述悬空端悬置于所述第一空腔上方，所述悬空端设有质量块，所述质量块上设有第二空腔，所述第二空腔内设有吸湿物，所述固定端上设有压阻薄膜片，所述压阻薄膜片的两端设有引出电极。可选地，所述吸湿物的制作材料为海绵，或为吸湿变色硅胶，或为生石灰粉。可选地，所述硅基底为单晶硅基底。可选地，所述第一空腔为开放式空腔。可选地，所述第二空腔为开放式空腔，或为半开放式空腔，或为局部开放式空腔。可选地，所述悬臂梁和质量块均由硅材料制成。本技术与现有技术相比具有以下有益效果：本技术通过MEMS工艺在硅基底上形成第一空腔和带质量块的悬臂梁，压阻薄膜片放置在悬臂梁的固定端上，质量块位于悬臂梁的悬空端上，在质量块里开设第二空腔，在第二空腔里放置吸湿物，利用吸湿物吸湿或挥发湿气增减重量，从而引起悬臂梁发生变形，导致固连的压阻薄膜片也随之发生变形，其电阻值就会由于压阻效应而发生变化，导致压阻薄膜片两端的监测电压值发生变化，从而可以导出质量块重量变化与输出电压值的关系，最终测量出环境的相对湿度变化；本技术中的压电式湿度传感器，具有结构简单、制作成本相对较低、电路易于实现等特点，能够得到更加广泛的应用，也能够进行大批量生产。附图说明下面结合附图对本技术做进一步详细的说明；图1为本技术实施例提供的一种基于MEMS的压电式湿度传感器的结构示意图；图中：1为硅基底，2为悬臂梁，3为质量块，4为吸湿物，5为压阻薄膜片。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1为本技术实施例提供的一种基于MEMS的压电式湿度传感器的结构示意图，如图1所示，一种基于MEMS的压电式湿度传感器，可包括硅基底1，所述硅基底1上可设有第一空腔，所述第一空腔上方可设有悬臂梁2，所述悬臂梁2的两端分别为固定端和悬空端，所述固定端可与所述硅基底1固定连接，所述悬空端可悬置于所述第一空腔上方，所述悬空端可设有质量块3，所述质量块3上可设有第二空腔，所述第二空腔内可设有吸湿物4，所述固定端上可设有压阻薄膜片5，所述压阻薄膜片5的两端可设有引出电极。本实施例中，硅基底1提供了基体衬底结构支撑和相关MEMS蚀刻、沉积等图形化结构加工局域。悬臂梁2为硅基底1经MEMS工艺加工后形成，其一端与硅基底1完成连接，另一端带质量块3，属于MEMS微机械可动部分；当悬臂梁2悬空端的质量块3内吸湿物4吸湿或挥发湿气增减重量时，能引起悬臂梁2发生变形即机械可动。质量块3为硅基底1经MEMS工艺加工后在悬臂梁1一端形成的结构，质量块3内部形成放置吸湿材料腔体结构。压阻薄膜片5紧贴放置在悬臂梁2的固定端，主要作用为当质量块3内吸湿物4对环境湿气吸附或挥发而导致质量块3重量变化，从而引起悬臂梁2变形，从而导致固连的压阻薄膜片5也随悬臂梁2发生变形，其压阻薄膜片5电阻值就会由于压阻效应而发生变化，导致压阻两端的检测电压值发生变化，从而可以导出质量块重量变化与输出电压值的关系，从而测量环境相对湿度变化。进一步地，所述吸湿物4的制作材料可为海绵，或可为吸湿变色硅胶，或可为生石灰粉等只要能吸湿或挥发湿气的材料。进一步地，所述硅基底1可为单晶硅基底。进一步地，所述第一空腔可为开放式空腔。进一步地，所述第二空腔可为开放式空腔，或可为半开放式空腔，或可为局部开放式空腔。进一步地，所述悬臂梁2和质量块3均可由硅材料制成。本技术中的压电式湿度传感器，具有结构简单、制作成本相对较低、电路易于实现等特点，能够得到更加广泛的应用，也能够进行大批量生产，具有实质性特点和进步。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MEMS的压电式湿度传感器，其特征在于：包括硅基底(1)，所述硅基底(1)上设有第一空腔，所述第一空腔上方设有悬臂梁(2)，所述悬臂梁(2)的两端分别为固定端和悬空端，所述固定端与所述硅基底(1)固定连接，所述悬空端悬置于所述第一空腔上方，所述悬空端设有质量块(3)，所述质量块(3)上设有第二空腔，所述第二空腔内设有吸湿物(4)，所述固定端上设有压阻薄膜片(5)，所述压阻薄膜片(5)的两端设有引出电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS的压电式湿度传感器，其特征在于：包括硅基底(1)，所述硅基底(1)上设有第一空腔，所述第一空腔上方设有悬臂梁(2)，所述悬臂梁(2)的两端分别为固定端和悬空端，所述固定端与所述硅基底(1)固定连接，所述悬空端悬置于所述第一空腔上方，所述悬空端设有质量块(3)，所述质量块(3)上设有第二空腔，所述第二空腔内设有吸湿物(4)，所述固定端上设有压阻薄膜片(5)，所述压阻薄膜片(5)的两端设有引出电极。2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS的压电式湿度传感器，其特征在于：所述吸湿物(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：白占良，张珽，
申请(专利权)人：苏州能斯达电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32