湿度感测结构、湿度传感器及湿度感测结构的制作方法技术

本发明专利技术提供了湿度感测结构、湿度传感器及湿度感测结构的制作方法，所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极以预设的间隙排布在所述第二介质层远离所述至少一个加热电极的一侧表面，该第二介质层作为绝缘保护层，与第一介质层形成一个整体，共同对加热电极进行包覆，不仅能够防止水汽渗透进加热电极中，并且可以保护加热电极不被空气中的水、氧进行氧化，从而能够避免加热电极发生漏电的情况，使用起来也更加安全可靠。更加安全可靠。更加安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
湿度感测结构、湿度传感器及湿度感测结构的制作方法


[0001]本专利技术涉及湿度传感器领域，特别涉及湿度感测结构、湿度传感器及湿度感测结构的制作方法。

技术介绍

[0002]湿度反映的是大气中在一定温度下水汽的含量。该物理量在军事、气象农业、工业、医疗、建筑以及家用电器等方面均有广泛使用。
[0003]湿度传感器是一种能够将湿度量转换成可被外部设备接收及处理的电信号的装置，包括电容式、电阻式及压阻式等湿度传感器，其中，电容式传感器由于其便捷灵敏低成本的特点最为广泛应用。电容式湿度传感器的工作原理是：电解质吸附水汽分子后，混合介质的介电常数发生变化，从而引起电容的变化。因此，感湿层材料的选择对于传感器来说至关重要。
[0004]目前，电容式湿度传感器多采用聚酰亚胺（简写PI）作为感湿层材料，其吸脱附水分子的速度较慢，对于满量程湿度变化也不太敏感，从而导致湿度传感器的响应速度、灵敏度、迟滞等特性不够理想，不能完全满足实际应用的需要。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种湿度感测结构、湿度传感器及湿度感测结构的制作方法，以提高湿度感测结构的灵敏度，缩短响应时间，以及提高湿度感测结构及湿度传感器的精确度与准确度。
[0006]本专利技术的目的采用以下技术方案实现：根据本专利技术的一方面，提供一种湿度感测结构，包括：基板以及覆盖于所述基板之上的第一介质层、所述第一介质层之上的至少一个加热电极、包覆所述至少一个加热电极的第二介质层、以及所述第二介质层之上的湿敏电容层；其中，所述湿敏电容层包括第一湿敏电极、第二湿敏电极和感湿介质，所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极用于感测所述感湿介质由于湿度变化导致的电容变化；所述第一湿敏电极具有第一主体部和所述第一主体部上的多个第一指状电极分支，所述第二湿敏电极具有第二主体部和所述第二主体部上的多个第二指状电极分支，所述第一湿敏电极的第一指状电极分支以及所述第二湿敏电极的第二指状电极分支以梳齿状互插的形式按照预设的间隙间隔排布；所述第一湿敏电极的第一指状电极分支、所述第二湿敏电极的第二指状电极分支以及所述第二介质层的部分区域共同形成凹陷结构，所述感湿介质中的至少一部分容置于所述凹陷结构内，并且位于所述凹陷结构内的所述感湿介质的高度大于或者等于所述凹陷结构的深度；所述感湿介质为纳米草丛结构。
[0007]进一步地，所述纳米草丛结构整面地覆盖在所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极的上方以及覆盖于所述凹陷结构的上方。
[0008]进一步地，在所述基板的厚度方向上，所述至少一个加热电极的投影与所述凹陷结构的投影至少部分交叠。
[0009]进一步地，在所述基板的厚度方向上，每个所述凹陷结构的投影位于对应的每个所述加热电极的投影内。
[0010]可选地，所述第二介质层上设置有对应所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极的凹槽，所述第一指状电极分支和所述第二指状电极分支均位于所述凹槽中。
[0011]可选地，所述第二介质层上设置有凸台，所述第一指状电极分支和所述第二指状电极分支均设置在非凸台区域。
[0012]可选地，所述湿敏电容层包括包覆所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极的保护层，并且所述感湿介质设置在所述保护层远离所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极的一侧上。
[0013]可选地，所述感湿介质是基于聚酰亚胺的物质，并且所述基于聚酰亚胺的物质中掺杂有碳纳米材料。
[0014]可选地，所述碳纳米材料占所述聚酰亚胺的质量比为0.02wt%
‑
0.05wt%。
[0015]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供一种湿度传感器，所述湿度传感器包括前述任一所述的湿度感测结构。
[0016]进一步地，所述湿度传感器还包括设置在所述基板上的电路结构，所述电路结构位于所述湿度感测结构的一侧，所述电路结构与所述湿度感测结构电连接，以用于根据所述湿度感测结构的电容变化生成对应的电信号。
[0017]进一步地，所述电路结构上设置有加热电源端子，所述加热电源端子与所述至少一个加热电极电连接，以启动或停止所述至少一个加热电极供热。
[0018]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供一种湿度感测结构的制作方法，述制作方法包括：提供基板；在所述基板一侧的预设区域上沉积第一介质层；在所述第一介质层上制作至少一个加热电极；在所述第一介质层上沉积第二介质层，所述第二介质层包覆所述至少一个加热电极并覆盖所述第一介质层上未被所述至少一个加热电极覆盖的区域；在所述第二介质层上制作第一湿敏电极和第二湿敏电极以及感湿介质层以形成湿敏电容层；在所述第二介质层上制作第一湿敏电极和第二湿敏电极包括：在所述第二介质层上沉积电极材料；蚀刻所述电极材料以形成分别具有主体部和所述主体部上的多个指状电极分支的所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极，以使所述第一湿敏电极的第一指状电极分支和所述第二湿敏电极的第二指状电极分支以梳齿状互插的形式按照预设的间隙间隔排布；将所述第一湿敏电极的第一指状电极分支、所述第二湿敏电极的第二指状电极分支以及所述第二介质层的部分区域共同形成凹陷结构，使所述感湿介质中的至少一部分容置于所述凹陷结构内，并且将位于所述凹陷结构内的所述感湿介质的高度大于或者等于所述凹陷结构的深度；
对所述感湿介质层的表面进行等离子轰击，以形成纳米草丛结构。
[0019]进一步地，所述在所述第二介质层上制作湿敏电容层包括：在所述第二介质层上制作第一湿敏电极和第二湿敏电极；在所述第二介质层上沉积保护层，以使所述保护层包覆所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极；在所述保护层上制作感湿介质层。
[0020]可选地，所述在所述第二介质层上制作第一湿敏电极和第二湿敏电极之前包括：在所述第二介质层上制作对应所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极的凹槽，以使所述第一指状电极分支和所述第二指状电极分支均位于所述凹槽中。
[0021]可选地，所述在所述第二介质层上制作第一湿敏电极和第二湿敏电极之前包括：在所述第二介质层上制作凸台，所述第一指状电极分支和所述第二指状电极分支均设置在非凸台区域。
[0022]进一步地，所述在所述保护层上制作感湿介质层包括：在聚酰亚胺中掺杂碳纳米材料，并使用掺杂了碳纳米材料的聚酰亚胺制作所述感湿介质层。
[0023]本专利技术实施例提供的湿度感测结构、湿度传感器及湿度感测结构的制作方法，所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极以预设的间隙排布在所述第二介质层远离所述至少一个加热电极的一侧表面，该第二介质层作为绝缘保护层，与第一介质层形成一个整体，共同对加热电极进行包覆，不仅能够防止水汽渗透进加热电极中，并且可以保护加热电极不被空气中的水、氧进行氧化，从而能够避免加热电极发生漏电的情况发生，使用起来也更加安全可靠。
[0024]进一步地，所述纳米草丛结构整面地覆盖在所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极的上方以及覆盖于所述凹陷结构上方，使得在制作时可以整面地对所述感湿介质层进行等离子轰击，无需单独的图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿度感测结构，其特征在于，包括：基板（5），覆盖于所述基板（5）之上的第一介质层（6）、所述第一介质层（6）之上的至少一个加热电极（8）、包覆所述至少一个加热电极（8）的第二介质层（90）、以及所述第二介质层（90）之上的湿敏电容层（200）；其中，所述湿敏电容层（200）包括第一湿敏电极（21）、第二湿敏电极（22）和感湿介质（311），所述第一湿敏电极（21）和所述第二湿敏电极（22）用于感测所述感湿介质（311）由于湿度变化导致的电容变化；所述第一湿敏电极（21）具有第一主体部（211）和所述第一主体部（211）上的多个第一指状电极分支（212），所述第二湿敏电极（22）具有第二主体部（221）和所述第二主体部（221）上的多个第二指状电极分支（222），所述第一湿敏电极（21）的第一指状电极分支（212）以及所述第二湿敏电极（22）的第二指状电极分支（222）以梳齿状互插的形式按照预设的间隙间隔排布；所述第一湿敏电极（21）的第一指状电极分支（212）、所述第二湿敏电极（22）的第二指状电极分支（222）以及所述第二介质层（90）的部分区域共同形成凹陷结构（23），所述感湿介质（311）中的至少一部分容置于所述凹陷结构（23）内，并且位于所述凹陷结构（23）内的所述感湿介质（311）的高度大于或者等于所述凹陷结构（23）的深度；所述感湿介质（311）为纳米草丛结构（31）。2.根据权利要求1所述的湿度感测结构，其特征在于，所述纳米草丛结构整面地覆盖在所述第一湿敏电极（21）和所述第二湿敏电极（22）的上方以及覆盖于所述凹陷结构（23）的上方。3.根据权利要求2所述的湿度感测结构，其特征在于，在所述基板（5）的厚度方向上，所述至少一个加热电极（8）的投影与所述凹陷结构（23）的投影至少部分交叠。4.根据权利要求3所述的湿度感测结构，其特征在于，在所述基板（5）的厚度方向上，每个所述凹陷结构（23）的投影位于对应的每个所述加热电极（8）的投影内。5.根据权利要求4所述的湿度感测结构，其特征在于，所述第二介质层（90）上设置有对应所述第一湿敏电极和所述第二湿敏电极的凹槽（91），所述第一指状电极分支（212）和所述第二指状电极分支（222）均位于所述凹槽（91）中。6.根据权利要求4所述的湿度感测结构，其特征在于，所述第二介质层（90）上设置有凸台（92），所述第一指状电极分支（212）和所述第二指状电极分支（222）均设置在非凸台区域（93）。7.根据权利要求4所述的湿度感测结构，其特征在于，所述湿敏电容层（200）包括包覆所述第一湿敏电极（21）和所述第二湿敏电极（22）的保护层（7），并且所述感湿介质（311）设置在所述保护层（7）远离所述第一湿敏电极（21）和所述第二湿敏电极（22）的一侧上。8.根据权利要求1至7中任一项所述的湿度感测结构，其特征在于，所述感湿介质（311）是基于聚酰亚胺的物质，并且所述基于聚酰亚胺的物质中掺杂有
碳纳米材料。9.根据权利要求8所述的湿度感测结构，其特征在于，所述碳纳米材料占所述聚酰亚胺的质量比为0.02wt%
‑
0.05wt%。10.一种湿度传感器，其特征在于，所述湿度传感器包括如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萍萍，
申请(专利权)人：苏州敏芯微电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：