一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器及其制備方法技術(shù)

一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器及其制備方法，涉及高空濕度傳感器及其制備方法的領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)是要解決現(xiàn)有的濕度傳感器由于高空環(huán)境下溫度過低，使得傳感器表面出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，嚴重影響濕度數(shù)據(jù)采集的問題。一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器，其特征在于：它是由基底、第一絕緣層、第一溫度傳感器焊盤、第二溫度傳感器焊盤、第一加熱器焊盤、第二加熱器焊盤、溫度傳感器電極、加熱器電極、第二絕緣層、下電極、感濕層、多孔上電極和凹槽組成。制備方法：采用光刻剝離、磁控射頻濺射、腐蝕鏤空、勻膠處理和蒸發(fā)鍍膜的方法制備可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器。本發(fā)明專利技術(shù)適用于氣候和氣象領(lǐng)域。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及高空濕度傳感器及其制備方法的領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
氣候的改變與人們的生產(chǎn)生活緊密相關(guān)，直接影響人們從事生產(chǎn)勞動、交通運輸、航空航天等活動。而大氣中的濕度是主要的氣候參數(shù)之一。隨著科技的不斷發(fā)展，人們對大氣濕度探測的需求不斷提高，要求對能夠準確、快速地獲得高空濕度數(shù)據(jù)，但是，高空環(huán)境氣候多變，環(huán)境惡劣，同時由于高空環(huán)境下由于溫度過低(最低可達到-75°C)，使得現(xiàn)有的濕度傳感器應用在高空環(huán)境中時，傳感器表面出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，嚴重影響濕度數(shù)據(jù)采集。本專利技術(shù)的目的是介紹一種可控加熱除霜電容式高空探測濕度傳感器的制造方法，以解決高空環(huán)境下由于溫度過低(最低_75°C)產(chǎn)生濕度傳感器表面結(jié)霜現(xiàn)象，嚴重影響濕度數(shù)據(jù)采集的問題，滿足快速準確獲得高空溫度、濕度數(shù)據(jù)的需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是要解決現(xiàn)有的濕度傳感器由于高空環(huán)境下溫度過低(最低可達到_75°C )，使得傳感器表面出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，嚴重影響濕度數(shù)據(jù)采集的問題，而提供了。一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器，包括基底、第一絕緣層、第一溫度傳感器焊盤、第二溫度傳感器焊盤、第一加熱器焊盤、第二加熱器焊盤、溫度傳感器電極、加熱器電極、第二絕緣層、下電極、感濕層、多孔上電極和凹槽；其中，基底的上表面鋪設(shè)第一絕緣層；在第一絕緣層的上表面設(shè)置有溫度傳感器電極和加熱器電極，并且在溫度傳感器電極的兩端連接有第一溫度傳感器焊盤和第二溫度傳感器焊盤，在加熱器電極的兩端連接有第一加熱器焊盤和第二加熱器焊盤；所述的第二絕緣層鋪設(shè)在第一溫度傳溫度傳感器電極和加熱器電極上，并且露出第一溫度傳感器焊盤、第二溫度傳感器焊盤、第一加熱器焊盤和第二加熱器焊盤；所述的下電極由下電極第一部分、下電極第二部分、下電極第三部分、下電極第四部分、下電極第五部分、下電極第六部分、第一電容電極焊盤和第二電容電極焊盤組成；下電極第一部分、下電極第二部分、下電極第三部分、下電極第四部分、下電極第五部分和下電極第六部分互不相連，下電極第一部分完全覆蓋第一溫度傳感器焊盤并與之相連接、下電極第二部分完全覆蓋第二溫度傳感器焊盤并與之相連接，下電極第三部分鋪設(shè)在第二絕緣層上并覆蓋溫度傳感器電極的相應位置，下電極第四部分完全覆蓋第一加熱器焊盤上并與之相連接，下電極第五部分完全覆蓋第二加熱器焊盤并與之相連接，下電極第六部分覆蓋加熱器電極的相應位置，在下電極第三部分與第一電容電極焊盤連通，在下電極第六部分與第二電容電極焊盤連通；所述的感濕層鋪設(shè)在下電極第三部分和下電極第六部分之間的空隙及下電極第三部分上，并露出第一電容電極焊盤和第二電容電極焊盤；所述的多孔上電極鋪設(shè)在感濕層和下電極第六部分上；所述的基底的下表面設(shè)置有經(jīng)鏤空后形成的凹槽。工作原理當可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器接觸到空氣中水時，由于空氣中的水含量發(fā)生變化，水分子通過多孔上電極滲透到感濕薄膜中，感濕薄膜的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使得多孔上電極、感濕薄膜和下電極三者組成的平板夾心電容的電容值發(fā)生變化，經(jīng)過電路處理便能得出相應的環(huán)境濕度。由于在高空環(huán)境下，溫度過低(最低可達到-75°C )，使得傳感器表面出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，通過加熱器電極對濕度傳感器進行加熱，去除結(jié)霜現(xiàn)象，進而達到了可控加熱除霜的目的。—種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器的制備方法，具體是按以下步驟完成的一、準備晶向為[100]的厚度為150iinT250iim的硅片作為基底，清潔基底的表面；二、氧化硅片的表面，在硅片的表面得到一層致密的SiO2層，即第一絕緣層；三、采用光刻剝離方法在步驟二處理的基底的上表面上制備溫度傳感器電極和加熱器電極，將溫度傳感器電極的兩端分別與第一溫度傳感器焊盤和第二溫度傳感器焊盤進行連接；將加熱器電極的兩端分別與第一加熱器焊盤和第二加熱器焊盤進行連接；其中，所述的溫度傳感器電極的電阻為100Q 200Q，所述的加熱器電極的電阻為30Q 50 Q ；四、采用光刻和磁控射頻濺射相結(jié)合的方法在步驟三處理的基底的上表面上制備第二絕緣層；其中，所述的第二絕緣層制備在第一溫度傳溫度傳感器電極和加熱器電極上，并且露出第一溫度傳感器焊盤、第二溫度傳感器焊盤、第一加熱器焊盤和第二加熱器焊盤；五、采用光刻剝離方法在步驟四處理的基底的上表面上制備下電極；其中，所述的下電極由下電極第一部分、下電極第二部分、下電極第三部分、下電極第四部分、下電極第五部分、下電極第六部分、第一電容電極焊盤和第二電容電極焊盤組成；在第一溫度傳感器焊盤上制備下電極第一部分，在第二溫度傳感器焊盤上制備下電極第二部分，在與溫度傳感器電極相應位置的第二絕緣層上制備下電極第三部分，在第一加熱器焊盤上制備下電極第四部分，在第二加熱器焊盤上制備下電極第五部分，在與加熱器電極相應位置的第二絕緣層上制備下電極第六部分，下電極第三部分與第一電容電極焊盤連通，電極第六部分與第二電容電極焊盤連通；六、采用腐蝕鏤空的方法對步驟五處理的基底的下表面進行鏤空，得到用于減少基底的熱容量的凹槽；七、采用勻膠熱處理的方法在步驟六處理的基底的上表面上制備感濕薄膜，即得到感濕層；所述的感濕薄膜制備在下電極第三部分和下電極第六部分之間的空隙及下電極第三部分上；八、采用蒸發(fā)鍍膜的方法在在步驟七處理的基底的上表面上制備多孔上電極；所述的多孔上電極制備在感濕層和下電極第六部分上。本專利技術(shù)的優(yōu)點通過本專利技術(shù)提供的制備方法制備得到的一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器，由于加入了溫度傳感裝置和加熱裝置，在高空的低溫環(huán)境中，通過對溫度的感應，并進行加熱補償，使得濕度傳感器可以自主進行除霜，提高了濕度測量的精確度。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器的拼裝圖。圖2為本專利技術(shù)的一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器的示意圖。圖3為圖2的A-A剖面圖。圖4為圖2的底面示意圖。圖5為本專利技術(shù)的一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器的加熱器電極和溫度傳感器電極的示意圖。具體實施例方式具體實施方式一結(jié)合圖1、圖2、圖3和圖4，本實施方式是一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器，包括基底1、第一絕緣層2、第一溫度傳感器焊盤3、第二溫度傳感器焊盤4、第一加熱器焊盤5、第二加熱器焊盤6、溫度傳感器電極7、加熱器電極8、第二絕緣層9、下電極10、感濕層11、多孔上電極12和凹槽13 ;其中，基底I的上表面鋪設(shè)第一絕緣層2 ;在第一絕緣層2的上表面設(shè)置有溫度傳感器電極7和加熱器電極8，并且在溫度傳感器電極7的兩端連接有第一溫度傳感器焊盤3和第二溫度傳感器焊盤4，在加熱器電極8的兩端連接有第一加熱器焊盤5和第二加熱器焊盤6 ；所述的第二絕緣層9鋪設(shè)在第一溫度傳溫度傳感器電極7和加熱器電極8上，并且露出第一溫度傳感器焊盤3、第二溫度傳感器焊盤4、第一加熱器焊盤5和第二加熱器焊盤6 ；所述的下電極10由下電極第一部分10-1、下電極第二部分10-2、下電極第三部分10-3、下電極第四部分10-4、下電極第五部分10-5、下電極第六部分10-6、第一電容電極焊盤10-7和第二電容電極焊盤10-8組成；下電極第一部分10-1、下電極第二部分10-2、下電極第三部分10-3、下電極第四部分10-4、下電極第五部分10-5和下電極第六部分10-6互不相連，下電極第一部分10-1完全覆蓋第一溫度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器，其特征在于：它是由基底（1）、第一絕緣層（2）、第一溫度傳感器焊盤（3）、第二溫度傳感器焊盤（4）、第一加熱器焊盤（5）、第二加熱器焊盤（6）、溫度傳感器電極（7）、加熱器電極（8）、第二絕緣層（9）、下電極（10）、感濕層（11）、多孔上電極（12）和凹槽（13）組成；其中，基底（1）的上表面鋪設(shè)第一絕緣層（2）；在第一絕緣層（2）的上表面設(shè)置有溫度傳感器電極（7）和加熱器電極（8），并且在溫度傳感器電極（7）的兩端連接有第一溫度傳感器焊盤（3）和第二溫度傳感器焊盤（4），在加熱器電極（8）的兩端連接有第一加熱器焊盤（5）和第二加熱器焊盤（6）；所述的第二絕緣層（9）鋪設(shè)在第一溫度傳溫度傳感器電極（7）和加熱器電極（8）上，并且露出第一溫度傳感器焊盤（3）、第二溫度傳感器焊盤（4）、第一加熱器焊盤（5）和第二加熱器焊盤（6）；所述的下電極（10）由下電極第一部分（10?1）、下電極第二部分（10?2）、下電極第三部分（10?3）、下電極第四部分（10?4）、下電極第五部分（10?5）、下電極第六部分（10?6）、第一電容電極焊盤（10?7）和第二電容電極焊盤（10?8）組成；下電極第一部分（10?1）、下電極第二部分（10?2）、下電極第三部分（10?3）、下電極第四部分（10?4）、下電極第五部分（10?5）和下電極第六部分（10?6）互不相連，下電極第一部分（10?1）完全覆蓋第一溫度傳感器焊盤（3）并與之相連接、下電極第二部分（10?2）完全覆蓋第二溫度傳感器焊盤（4）并與之相連接，下電極第三部分（10?3）鋪設(shè)在第二絕緣層（9）上并覆蓋溫度傳感器電極（7）的相應位置，下電極第四部分（10?4）完全覆蓋第一加熱器焊盤（5）上并與之相連接，下電極第五部分（10?5）完全覆蓋第二加熱器焊盤（6）并與之相連接，下電極第六部分（10?6）覆蓋加熱器電極（8）的相應位置，在下電極第三部分（10?3）與第一電容電極焊盤（10?7）連通，在下電極第六部分（10?6）與第二電容電極焊盤（10?8）連通；所述的感濕層（11）鋪設(shè)在下電極第三部分（10?3）和下電極第六部分（10?6）之間的空隙及下電極第三部分（10?3）上，并露出第一電容電極焊盤（10?7）和第二電容電極焊盤（10?8）；所述的多孔上電極（12）鋪設(shè)在感濕層（11）和下電極第六部分（10?6）上；所述的基底（1）的下表面設(shè)置有經(jīng)鏤空后形成的凹槽（13）。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器，其特征在于它是由基底(I)、第一絕緣層(2)、第一溫度傳感器焊盤(3)、第二溫度傳感器焊盤(4)、第一加熱器焊盤(5)、第二加熱器焊盤(6)、溫度傳感器電極(7)、加熱器電極(8)、第二絕緣層(9)、下電極(10)、感濕層(11)、多孔上電極(12)和凹槽(13)組成；其中，基底(I)的上表面鋪設(shè)第一絕緣層(2)；在第一絕緣層(2)的上表面設(shè)置有溫度傳感器電極(7)和加熱器電極(8)，并且在溫度傳感器電極(7)的兩端連接有第一溫度傳感器焊盤(3)和第二溫度傳感器焊盤(4)，在加熱器電極(8)的兩端連接有第一加熱器焊盤(5)和第二加熱器焊盤(6);所述的第二絕緣層(9)鋪設(shè)在第一溫度傳溫度傳感器電極(7)和加熱器電極(8)上，并且露出第一溫度傳感器焊盤(3)、第二溫度傳感器焊盤(4)、第一加熱器焊盤(5)和第二加熱器焊盤(6);所述的下電極(10)由下電極第一部分(10-1 )、下電極第二部分(10-2)、下電極第三部分(10-3),下電極第四部分(10-4)、下電極第五部分(10-5)、下電極第六部分(10-6)、第一電容電極焊盤(10-7)和第二電容電極焊盤(10-8)組成；下電極第一部分(10-1)、下電極第二部分(10-2)、下電極第三部分(10-3)、下電極第四部分(10-4)、下電極第五部分(10-5)和下電極第六部分(10-6)互不相連，下電極第一部分(10-1)完全覆蓋第一溫度傳感器焊盤(3)并與之相連接、下電極第二部分(10-2)完全覆蓋第二溫度傳感器焊盤(4)并與之相連接，下電極第三部分(10-3)鋪設(shè)在第二絕緣層(9)上并覆蓋溫度傳感器電極(7)的相應位置，下電極第四部分(10-4)完全覆蓋第一加熱器焊盤(5)上并與之相連接，下電極第五部分(10-5)完全覆蓋第二加熱器焊盤(6)并與之相連接，下電極第六部分(10-6)覆蓋加熱器電極(8)的相應位置，在下電極第三部分(10-3)與第一電容電極焊盤(10-7)連通，在下電極第六部分(10-6)與第二電容電極焊盤(10-8)連通；所述的感濕層(11)鋪設(shè)在下電極第三部分(10-3)和下電極第六部分(10-6)之間的空隙及下電極第三部分(10-3)上，并露出第一電容電極焊盤(10-7)和第二電容電極焊盤(10-8);所述的多孔上電極(12)鋪設(shè)在感濕層(11)和下電極第六部分(10-6)上；所述的基底(I)的下表面設(shè)置有經(jīng)鏤空后形成的凹槽(13)。2.如權(quán)利要求1所述的一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器的制備方法，其特征在于制備方法具體是按以下步驟完成的 一、準備晶向為[100]的厚度為15(^1^25(^111的硅片作為基底(1)，清潔基底(1)的表面； 二、氧化硅片的表面，在硅片的表面得到一層致密的SiO2層，即第一絕緣層(2)； 三、采用光刻剝離方法在步驟二處理的基底的上表面上制備溫度傳感器電極(7)和加熱器電極(8)，將溫度傳感器電極(7)的兩端分別與第一溫度傳感器焊盤(3)和第二溫度傳感器焊盤(4)進行連接；將加熱器電極(8)的兩端分別與第一加熱器焊盤(5)和第二加熱器焊盤(6)進行連接；其中，所述的溫度傳感器電極的電阻為100Ω100Ω，所述的加熱器電極的電阻為30Ω 50Ω ； 四、采用光刻和磁控射頻濺射相結(jié)合的方法在步驟三處理的基底的上表面上制備第二絕緣層(9);其中，所述的第二絕緣層(9)制備在第一溫度傳溫度傳感器電極(7)和加熱器電極(8)上，并且露出第一溫度傳感器焊盤(3)、第二溫度傳感器焊盤(4)、第一加熱器焊盤(5)和第二加熱器焊盤(6); 五、采用光刻剝離方法在步驟四處理的基底的上表面上制備下電極(10);其中，所述的下電極(10)由下電極第一部分(10-1 )、下電極第二部分(10-2)、下電極第三部分(10-3),下電極第四部分(10-4)、下電極第五部分(10-5)、下電極第六部分(10-6)、第一電容電極焊盤(10-7)和第二電容電極焊盤(10-8)組成；在第一溫度傳感器焊盤(3)上制備下電極第一部分(10-1),在第二溫度傳感器焊盤(4)上制備下電極第二部分(10-2)，在與溫度傳感器電極(7)相應位置的第二絕緣層(9)上制備下電極第三部分(10-3)，在第一加熱器焊盤(5)上制備下電極第四部分(10-4)，在第二加熱器焊盤(6)上制備下電極第五部分(10-5)，在與加熱器電極(8)相應 位置的第二絕緣層上制備下電極第六部分(10-6)，下電極第三部分(10-3)與第一電容電極焊盤(10-7)連通，下電極第六部分(10-6)與第二電容電極焊盤(10-8)連通； 六、采用腐蝕鏤空的方法對步驟五處理的基底的下表面進行鏤空處理，得到用于減少基底(I)的熱容量的凹槽(13)； 七、采用勻膠熱處理的方法在步驟六處理的基底的上表面上制備感濕薄膜，即得到感濕層(11);所述的感濕薄膜制備在下電極第三部分(10-3)和下電極第六部分(10-6)之間的空隙及下電極第三部分(10-3)上； 八、采用蒸發(fā)鍍膜的方法在在步驟七處理的基底的上表面上制備多孔上電極(12);所述的多孔上電極(12)制備在感濕層(11)和下電極第六部分(10-6)上，得到可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器的制備方法，其特征在于所述的第一絕緣層(2)的厚度為500nnTl000nm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可控加熱除霜電容式高空濕度傳感器的制備方法，其特征在于所述的步驟三中的光刻剝離方法，具體是按以下步驟完成的 a、準備以加熱器電極和溫度傳感器電極的圖形為鏤空圖形的掩模版； b、光刻將光刻膠均勻涂在經(jīng)步驟二處理的基底的上表面上，然后在80°C 100°C下烘20mirT40min,曝光15s 30s后，轉(zhuǎn)移至顯影液中顯影20s 40s,在去離子水中漂洗20s 30...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：施云波，羅毅，趙文杰，馮僑華，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：