CN109696255A - 一种温湿度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种温湿度传感器，包括衬板，衬板上设有温度敏感单元、湿度敏感单元；所述湿度敏感单元位于温度敏感单元上方；所述温度敏感单元、湿度敏感单元之间设有导热介质；所述温度敏感单元、湿度敏感单元分别通过焊盘固定于衬板。所述湿度敏感单元包括上电极、下电极，以及上、下电极之间的感湿介质；所述上电极为网状微孔结构；所述下电极与导热介质接触。所述导热介质为导热硅胶片或导热陶瓷绝缘片。所述温度敏感单元、湿度敏感单元均通过第一焊盘和第二焊盘固定于衬板。本发明将温度敏感单元产生的热量传递给湿度敏感单元，以解决湿度敏感单元的结露问题，免去了传统传感器设置的加热结构，缩小了温湿度传感器的体积，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种温湿度传感器。
背景技术
温度和湿度测量在工农业以及日常生活中有着极其广泛的应用，也是研究气象状况、环境舒适度不可或缺的一个因素。温度传感器主要采用热敏电阻，湿度传感器主要采用电容原理实现检测。早期的温湿度测量系统采用单独设计的温度传感器和湿度传感器，这样造成测量系统体积偏大，兼容性差。
随着CMOS技术发展，陆续推出了温湿度一体的集成化温湿度传感器，使得传感器体积进一步缩小，测量系统的体积也进一步缩小。但是在某些特殊应用场合，比如气象探空、冷库冷链等环境中，温度会比较低，气象探空场合下温度最低会达到零下八十度以下，且湿度多处于高湿状态。在这种极端环境下，由于电容式湿度传感器的自身构造特点，湿度传感器表面容易产生结露现象，使得测量误差增大，响应速度降低，甚至造成湿度传感器失效。随着MEMS技术的发展，为解决湿度传感器结露问题，目前普遍采用的方法是在湿度传感器底部或四周增加加热丝，对湿度传感器进行加热以使其水分挥发，但加热湿度传感器的同时会造成温度传感器对环境温度测量不准，传感器体积增大等不足。增加专门的加热丝还需要引出单独的焊盘，增加了传感器的工艺制造难度和制造成本，同时也降低了温湿度传感器的可靠性和抗干扰能力。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种温湿度传感器，解决湿度传感器结露问题的同时不增加传感器的工艺制造难度和制造成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种温湿度传感器，包括衬板，衬板上设有温度敏感单元、湿度敏感单元；所述湿度敏感单元位于温度敏感单元上方；所述温度敏感单元、湿度敏感单元之间设有导热介质；所述温度敏感单元、湿度敏感单元分别通过焊盘固定于衬板。
进一步的，所述导热介质为导热硅胶片或导热陶瓷绝缘片。
进一步的，所述湿度敏感单元包括上电极、下电极，以及上、下电极之间的感湿介质；所述上电极为网状微孔结构；所述下电极与导热介质接触。
进一步的，所述感湿介质采用高分子材料。
进一步的，所述所述温度敏感单元、湿度敏感单元均通过第一焊盘和第二焊盘固定于衬板。
有益效果：1、温度敏感单元设置于湿度敏感单元的下方，两者之间设置导热介质，使将温度敏感单元产生的热量传递给湿度敏感单元，以解决湿度敏感单元的结露问题，免去了传统传感器设置的加热结构，缩小了温湿度传感器的体积，同时降低了生产成本。2、温度传感器和湿度传感器公用焊盘，减少了传感器焊盘的数量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中标号：1、衬底；2、温度敏感单元；3、湿度敏感单元；4、导热介质；5、第一焊盘；6、第二焊盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构及工作过程做进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种温湿度传感器，包括衬板1，衬板1上设有温度敏感单元2、湿度敏感单元3；所述湿度敏感单元3位于温度敏感单元2上方；所述温度敏感单元2、湿度敏感单元3之间设有导热介质4；所述温度敏感单元2、湿度敏感单元3公用焊盘5、6固定于衬板1上。
湿度敏感单元包括上电极、下电极，以及上、下电极之间的感湿介质；所述上电极为网状微孔结构，外界空气通过微孔与上电极接触；所述下电极与导热介质接触。
衬板1采用陶瓷衬板或蓝宝石衬板，厚度为0.1-0.5mm。第一焊盘5和第二焊盘6选用Pt、Cr或Au中的任一种。感湿介质选用聚亚酰胺或聚苯乙烯。本发明采用传统的磁控溅射、刻蚀成型、悬涂等成熟工艺进行加工。
本发明的工作原理为：在热敏电阻的两端施加电压，通过测量热敏电阻的阻值变化来检测被测环境的温度，同时通过热敏电阻的发热，对湿度敏感单元进行加热除湿。湿度敏感单元通过感湿介质吸收和排出被测环境中的水分，导致电容的介电常数发生变化，引起湿度电容的变化检测出被测环境的湿度。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种温湿度传感器，其特征在于，包括衬板(1)，衬板(1)上设有温度敏感单元(2)、湿度敏感单元(3)；所述湿度敏感单元(3)位于温度敏感单元(2)上方；所述温度敏感单元(2)、湿度敏感单元(3)之间设有导热介质(4)；所述温度敏感单元(2)、湿度敏感单元(3)分别通过焊盘固定于衬板(1)。
2.根据权利要求1所述的一种温湿度传感器，其特征在于，所述导热介质(4)为导热硅胶片或导热陶瓷绝缘片。
3.根据权利要求1所述的一种温湿度传感器，其特征在于，所述湿度敏感单元(3)包括上电极、下电极，以及上、下电极之间的感湿介质；所述上电极为网状微孔结构；所述下电极与导热介质(4)接触。
4.根据权利要求3所述的一种温湿度传感器，其特征在于，所述感湿介质采用高分子材料。
5.根据权利要求1所述的一种温湿度传感器，其特征在于，所述温度敏感单元(2)、湿度敏感单元(3)均通过第一焊盘(5)和第二焊盘(6)固定于衬板(1)。
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