CN101183085A - 电阻式微桥湿度感测结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻式微桥湿度感测结构及其制造方法，电阻式微桥湿度感测结构包括：一基座、一感测部及二测量电极。基座两表面上分别成型有绝缘阻隔层，并具有一桥座；感测部一成型于桥座上的电阻感应层，及覆盖于其上的一湿度感测层；二测量电极成型于电阻感应层对应桥座结构的两端，而固定感测部两端于第一绝缘阻隔层上，以测量电阻感应层的电阻值。应用感测部的微桥式结构来感测环境中的水蒸气，使通过湿度感测层的材料可随湿度变化而改变体积，以翘曲由湿度感测层包覆的电阻感应层的长度，并利用电阻感应层材料可随长度改变而造成电阻值变化，再由二测量电极测出湿度值。

Description

电阻式微桥湿度感测结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种湿度感测结构及其制造方法，特别是涉及一种运用电阻式微桥结构以感测环境湿度的结构及制造方法。

背景技术

目前常见的湿度传感器的感测原理包含：指差式(Interdigitated Electrodes，IDE)、压电式(Piezoresistive type)、表面声波式(Surface Acoustic Wave，SAW)及光学式等方式，以上各类传感器虽然各有其优点，但是仍然不免会有灵度低、稳定度低、线性度差、响应时间长及因温度变化造成的漂移值不易补偿等缺点。为了解决上述技术瓶颈或不足之处与满足未来感测模块小型化、携带化与系统整合化的设计趋势，因此近年来有所谓整合式湿度感测的崛起。

中国台湾专利公开第200508590号“微型传感器及其制法与使用微型传感器的感测装置”，其中电容的电容值随悬臂梁弯曲，使固定与可移动电极层间的距离改变而产生变化。虽然微机电制作的悬臂梁结构，已被验证有较高感测灵敏度与较短响应时间的特点外，但是因为结构中固定电极之上盖组件的加工与随之而来的封装过程，将使得感测组件的制作合格率封装成本上，有其值得修正的空间。除此之外，微机电制作的悬臂梁结构在制作上，由于只有一端固定，因此悬臂梁的感测芯片在后续的芯片封装过程中，有较不稳定的合格率，因此对于低成本的传感器应用上，也有其修正的空间。

发明内容

有鉴于上述现有技术的缺陷，本发明所欲解决的问题是要提供一种电阻式微桥湿度感测结构，应用两端固定的悬浮微桥结构因环境湿气产生变化使得电阻值产生变化，而由其变化量来推算环境的湿气值。本发明另一所欲解决的问题是要提供一种电阻式微桥湿度感测结构的制造方法。

为使上述结构获得解决，本发明提供一种电阻式微桥湿度感测结构，包括一基座上具一第一绝缘阻隔层及一第二绝缘阻隔层，且基座具有一开口自第二绝缘阻隔层开设至第一绝缘阻隔层，并使第一绝缘阻隔层形成一桥座；一感测部由一图案化成型于桥座上的电阻感应层，电阻感应层上并覆盖有一湿度感测层；至少二测量电极成型于感测部的电阻感应层两端，而固定感测部于第一绝缘阻隔层上，以自二测量电极测量电阻感应层的电阻值。

为解决上述方法，本发明提供一种电阻式微桥湿度感测结构的制造方法，包括：提供一基座；分别沉积第一绝缘阻隔层和第二绝缘阻隔层于基座二表面，且第一绝缘阻隔层具有一桥座区域；图案化一电阻感应层于桥座区域上；涂布一湿度感测层于电阻感应层上；形成测量电极于第一绝缘阻隔层的桥座区两端，并固定住电阻感应层于桥座区两端，以供测量电阻感应层的电阻值；刻蚀基座自第二绝缘阻隔层至第一绝缘阻隔层而形成一开口，且开口贯穿第一绝缘阻隔层的桥座区以外的开口区域。

采用了上述本发明的结构与制造方法之后，将具有极高的灵敏度、稳定度、快速的响应时间及制作合格率。本发明两端固定的微桥相较于现有技术的悬臂梁架构，可大幅地提高组件的制作合格率并降低成本。再者，本发明不但可免去上电极组件制作，并简化感测的组件的最终封装流程，达到高制作合格率与低组件制作成本外，且可与晶片制作兼容，进而达到整合成一系统芯片化(System in Package，SiP)封装。如此一来将可大幅地缩小整个感测组件的外型，进而可应用于需要小型封装组件的应用，如手机和袖珍型随身感测组件的应用。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明实施例的电阻式微桥湿度感测结构立体示意图；

图2为本发明实施例的电阻式微桥湿度感测结构感测部变形的立体示意图；

图3A至3E为本发明实施例的电阻式微桥湿度感测结构制造流程结构示意图。

其中，附图标记：

10基座

11第一表面

12第一绝缘阻隔层

121桥座

122桥座区域

13第二表面

14第二绝缘阻隔层

15开口

16通孔

20感测部

21电阻感应层

22湿度感测层

30测量电极

40温度补偿感应电极

具体实施方式

现配合附图将本发明的较佳实施方法结合实施例说明如下。

首先请参阅图1所示的本发明实施例的电阻式微桥湿度感测结构立体示意图。其结构包括：一基座10、一感测部20及二测量电极30。基座10，具有一第一表面11及一第二表面13，第一表面11上成型一第一绝缘阻隔层12，第二表面13上成型一第二绝缘阻隔层14，且基座10具有一开15由第二绝缘阻隔层14开设至第一绝缘阻隔层12表面，在预留第一绝缘阻隔层12呈一桥座121的结构，以供后续的感测部20搭载(后述)之后，再贯穿第一绝缘阻隔层20对应于开口15区域的其余部位，使在桥座121二旁侧的第一绝缘阻隔层12形成二个通孔16。且此二个通孔16可皆为封闭区域。感测部20，其由一电阻感应层21及一湿度感测层22所组成，电阻感应层21是图案化地成型于桥座121之上，其图案的形态/形状可为单一直线、多条平行直线或加长的弯曲连续折线，且电阻感应层21的材料具有可随材料长度改变而造成电阻值变化的特性，如白金材料，而电阻感应层21上并覆盖有一湿度感测层22，此湿度感测层22的材料特性可随湿度变化而改变体积。测量电极30，成型于感测部20的电阻感应层21两端部，并固定感测部20于第一绝缘阻隔层12之上，测量电极30由导电金属或合金材料构成，以供用来测量电阻感应层21的电阻值。

上述结构中，第一绝缘阻隔层12上还包含一以电阻感应层材料成型的温度补偿感应电极40，以对不同温度下测量得到的电阻值进行补偿，达到更精确的感测数据。

上述结构的基座10材料可为制造半导体的硅材料。而湿度感测层22可为多孔性陶瓷、有机材料或聚亚醯胺或聚亚醯胺(polyimide)所组成。又测量电极可由导电的金属或合金所构成，例如金/铬(Au/Cr)、金/钛(Au/Ti)、铝/铬(Al/Cr)、铝/钛(Al/Ti)、银/铬(Ag/Cr)、银/钛(Ag/Ti)、铜/铬(Cu/Cr)、或铜/钛(Cu/Ti)等金属。

继续请参照图2所示的本发明实施例的电阻式微桥湿度感测结构感测部变形的立体示意图。其中，在感测部20微桥结构中的湿度感测层22吸收环境湿气而膨胀，基于应力表现而使得整个两端固定的微桥式感测部20长度产生挫曲变长，同时包含在微桥的感测部20结构中的电阻感应层21长度，也同时随着整体感测部20微桥因挫曲而改变原先的长度，所以此时电阻感应层21的由测量电极30量出的电阻值，也自然地伴随着电阻感应层21的长度改变而有所变化，最后由电阻感应层21的电阻改变量来推算环境的湿气值。

另请再参照图3A至3E所示的本发明实施例的电阻式微桥湿度感测结构制造流程结构示意图，而其制成的立体结构请参照图1所示。其制造方法的步骤包括：一种电阻式微桥湿度感测结构的制造方法，其步骤包括：提供一基座10，基座10具有一第一表面11及一第二表面13(S10)；沉积一第一绝缘阻隔层12于第一表面11，一第二绝缘阻隔层14于第二表面13上，第一绝缘阻隔层12具有一桥座区域122(S11)；图案化一可随材料长度改变而变化电阻值的电阻感应层21于第一绝缘阻隔层12的桥座区域122上，其图案化方式可利用标准的曝光黄光工序实现(S12)；涂布一可随湿度变化而改变材料体积的湿度感测层22于电阻感应层21上(S13)；形成测量电极30于第一绝缘阻隔层12的桥座121两端，并固定电阻感应层21两端，以供测量电阻感应层的电阻值(S14)；运用干式或湿式刻蚀工序来蚀利基座10自第二绝缘阻隔层14至第一绝缘阻隔层12而形成一开口15，且开口15贯穿第一绝缘阻隔层12的桥座121以外的开口15区域形成二通孔16(S15)。

上述制作中，其湿度感测层加载的方法为旋转涂布(Spin Coating)、钢板印刷(Stencil Printing)、真空蒸镀、涂布、网版印刷、平版印刷、溅镀、点注、浇注或贴合等。

当然，在进行上述步骤S12时，还可同时形成在第一绝缘阻隔层12的桥座区域122之外的其它区域上形成一温度补偿感应电极40。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电阻式微桥湿度感测结构，其特征在于，包括：

一基座，具有一第一表面及一第二表面，该第一表面上成型一第一绝缘阻隔层，该第二表面上成型一第二绝缘阻隔层，且该基座具有一开口自该第二绝缘阻隔层穿入，并在该第一绝缘阻隔层预留一桥座区域后贯穿该第一绝缘阻隔层而形成通孔；

一感测部，其是一图案化成型于该桥座上的电阻感应层，该电阻感应层材料可随材料长度改变而造成电阻值变化，该电阻感应层上并覆盖有一湿度感测层，该湿度感测层的材料可随湿度变化而改变体积；以及

至少二测量电极，成型于该感测部的电阻感应层两端，而固定该感测部于该第一绝缘阻隔层上，该二测量电极由导电金属或合金材料构成，以测量该电阻感应层的电阻值。

2.根据权利要求所述的1电阻式微桥湿度感测结构，其特征在于，该第一绝缘阻隔层上还包含一以该电阻感应层材料成型的温度补偿感应电极。

3.根据权利要求所述的1电阻式微桥湿度感测结构，其特征在于，该基座为一硅材料层。

4.根据权利要求所述的1电阻式微桥湿度感测结构，其特征在于，该湿度感测层为一多孔性陶瓷、有机材料或聚亚醯胺层。

5.根据权利要求所述的1电阻式微桥湿度感测结构，其特征在于，该电阻感应层为一白金材料层。

6.根据权利要求所述的1电阻式微桥湿度感测结构，其特征在于，该电阻感应层为单一直线、多条平行直线或加长的弯曲连续折线形电阻感应层。

7.一种电阻式微桥湿度感测结构的制造方法，其特征在于，步骤包括：

提供一基座，该基座具有一第一表面及一第二表面；

沉积一第一绝缘阻隔层于该第一表面，一第二绝缘阻隔层于该第二表面上，该第一绝缘阻隔层具有一桥座区域；

图案化一可随材料长度改变而变化电阻值的电阻感应层于该第一绝缘阻隔层的该桥座区域上；

涂布一可随湿度变化而改变材料体积的湿度感测层于该电阻感应层上；

形成测量电极于该第一绝缘阻隔层的桥座两端，并固定该电阻感应层二端，以供测量该电阻感应层的电阻值；以及

刻蚀该基座自该第二绝缘阻隔层至该第一绝缘阻隔层而形成一开口，且该开口避开该第一绝缘阻隔层的桥座区域后贯穿该第一绝缘阻隔层。

8.根据权利要求7所述的电阻式微桥湿度感测结构的制造方法，其特征在于，在该图案化一可随长度改变而变化电阻值材料的电阻感应层于该第一绝缘阻隔层的该桥座区上步骤时，还包含同时形成在该第一绝缘阻隔层的桥座区域其它区域上形成一温度补偿感应电极。

9.根据权利要求7所述的电阻式微桥湿度感测结构的制造方法，其特征在于，该湿度感测层加载的方式为旋转涂布、钢板印刷、真空蒸镀、涂布、网版印刷、平版 印刷、溅镀、点注、浇注、或贴合。

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