CN112378963B - 一种具有加热测温功能的湿度传感器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有加热测温功能的湿度传感器及其制作方法，具有加热测温功能的湿度传感器包括控制芯片、基底、湿度敏感电容、加热电路和测温电路，当湿度传感器的温度较低时即测温电路所采集的温度低时，通过控制芯片导通加热电路，使加热电路的加热电阻对湿度敏感电容进行加热，从而不会使湿度敏感电容的温度过低，以保证湿度探测的精度，也就是说，在外界环境如高空环境中的温度较低时，本申请的一种具有加热测温功能的湿度传感器能持续进行湿度探测，不易出现失效的情况，且湿度探测误差小，湿度探测精度高。
Description
技术领域
本发明涉及湿度传感器技术领域，尤其涉及一种具有加热测温功能的湿度传感器及其制作方法。
背景技术
湿度探测是高空气象探测的重要环节，目前应用于高空气象探测中的湿度探测的湿度传感器普遍存在高湿和/或低温环境下测量效果不好的问题，主要是由于高空气象探测的测量范围大，气温可以低于-90℃，在高空的低温、高湿环境下，湿度传感器表面直接面临降水、结露、结霜、和结冰等现象，导致湿度传感器的温度降低，由于湿度传感器的温度与探测精度之间的负相关的关系，从而导致湿度探测精确度下降，测量误差增大，甚至会导致湿度传感器失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种具有加热测温功能的湿度传感器及其制作方法。
本发明的一种具有加热测温功能的湿度传感器的技术方案如下：
包括控制芯片、基底、湿度敏感电容、加热电路和测温电路；
所述湿度敏感电容包括电容上电极、电容下电极和感湿介质层，所述电容上电极和所述电容下电极以所述感湿介质层为中间层上下对应设置，其中，所述电容下电极位于所述基底的上表面；
所述测温电路包括测温电阻，所述加热电路包括加热电阻，所述加热电阻环绕所述电容下电极和所述测温电阻的周边；
所述加热电路和所述测温电路分别连接所述控制芯片，所述控制芯片用于根据所述测温电路所采集的温度，确定是否导通所述加热电路。
本发明的一种具有加热测温功能的湿度传感器的有益效果如下：
当湿度传感器的温度较低时即测温电路所采集的温度低时，通过控制芯片导通加热电路，使加热电路的加热电阻对湿度敏感电容进行加热，从而不会使湿度敏感电容的温度过低，以保证湿度探测的精度，也就是说，在外界环境如高空环境中的温度较低时，本申请的一种具有加热测温功能的湿度传感器能持续进行湿度探测，不易出现失效的情况，且湿度探测误差小，湿度探测精度高。
在上述方案的基础上，本发明的一种具有加热测温功能的湿度传感器还可以做如下改进。
进一步，所述测温电阻与所述电容下电极互为镜像设置。
采用上述进一步方案的有益效果是：由于加热电阻环绕电容下电极和测温电阻的周边，且测温电阻与电容下电极互为镜像设置，以保证加热电阻能对测温电阻与湿度敏感电容均匀进行加热，使测温电阻与湿度敏感电容之间的温差极小，此时测温电路所采集的温度可认为是湿度敏感电容的温度，从而使所述控制芯片根据所述测温电路所采集的温度，确定是否导通加热电路。
进一步，所述感湿介质层和所述电容下电极之间还设有钝化层，所述钝化层的材质为二氧化硅，且所述钝化层覆盖所述测温电阻和加热电阻。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置钝化层以防止在较大湿度等恶劣环境影响下产生电阻短路等问题，如测温电阻和加热电阻之间发生短路等。
进一步，所述电容上电极为网格型开孔结构，和/或,所述电容上电极的厚度小于50nm。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过将电容上电极设置为网格型开孔结构时，便于水分子进入和脱出，当电容上电极的厚度小于50nm，也便于水分子进入和脱出。
进一步，所述湿度敏感电容还包括电容下电极基底层，所述电容上电极、所述感湿介质层、所述电容下电极和所述电容下电极基底层从上到下依次设置，且所述基底的上表面还设有两个电容下电极焊盘基底层，每个所述电容下电极焊盘基底层的上表面分别设有一个电容下电极焊盘，两个所述电容下电极焊盘分别连接所述电容下电极。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过在每个电容下电极焊盘基底层的上表面分别设有一个电容下电极焊盘，以保证两个电容下电极焊盘分别连接电容下电极之间的贴合度，不会出现虚接等问题，且便于装配。
进一步，所述基底的上表面还设有加热电阻基底层，所述加热电阻基底层的上表面设置所述加热电阻，且所述基底的上表面还设有两个加热电阻焊盘基底层，每个所述加热电阻焊盘基底层的上表面分别设有一加热电阻焊盘，两个所述加热电阻焊盘分别连接所述加热电路的两端。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置加热电阻基底层，以增强与基底的粘附性，通过在加热电路的两端分别连接一加热电阻焊盘，分别用于输入和输出，以使加热电路形成回路，对加热电阻进行加热。
进一步，所述基底的上表面还设有测温电阻基底层，所述测温电阻基底层的上表面设置所述测温电阻，且所述基底的上表面还设有两个测温电阻焊盘基底层，每个所述测温电阻焊盘基底层的上表面分别设有一个测温电阻焊盘，两个所述测温电阻焊盘分别连接所述测温电路的两端。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过在测温电路的两端分别连接一测温电阻焊盘，分别用于输入和输出。以使测温电路形成回路，进而实现测温电路的测温功能。
本发明的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法的技术方案如下：
在基底上制作加热电路的加热电阻、测温电路的测温电阻和湿度敏感电容的电容下电极；
在所述电容下电极的上表面制作所述湿度敏感电容的感湿介质层，并在所述感湿介质层的上表面制作所述湿度敏感电容的电容上电极；
其中，所述加热电阻环绕所述电容下电极和所述测温电阻的周边，所述加热电路和所述测温电路分别连接控制芯片，且所述控制芯片用于根据所述测温电路所采集的温度，确定是否导通所述加热电路。
本发明的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法的有益效果如下：
本发明的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法的工艺路线简单，加工难度低，成品率高，当湿度传感器的温度较低时即测温电路所采集的温度低时，通过控制芯片导通加热电路，使加热电路的加热电阻对湿度敏感电容进行加热，从而不会使湿度敏感电容的温度过低，以保证湿度探测的精度，也就是说，在外界环境如高空环境中的温度较低时，本发明的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法所制作出的湿度传感器能持续进行湿度探测，不易出现失效的情况，且湿度探测误差小，湿度探测精度高。
在上述方案的基础上，本发明的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法还可以做如下改进。
进一步，所述在基底上制作加热电路的加热电阻、测温电路的测温电阻和湿度敏感电容的电容下电极，包括：
采用光刻方法在所述基底的上表面制作所述加热电路的加热电阻、所述测温电路的测温电阻和所述湿度敏感电容的电容下电极所对应的第一光刻胶图形；
将所述加热电阻、所述测温电阻和所述电容下电极的金属靶材溅射在所述基底和所述第一光刻胶图形上；
采用溶液剥离的方法剥离所述第一光刻胶图形，得到所述加热电阻、所述测温电阻和所述电容下电极。
采用上述进一步方案的有益效果是：工艺路线简单，加工难度低，成品率高。
进一步，所述测温电阻与所述电容下电极互为镜像。
采用上述进一步方案的有益效果是：由于加热电阻环绕电容下电极和测温电阻的周边，且测温电阻与电容下电极互为镜像设置，以保证加热电阻能对测温电阻与湿度敏感电容均匀进行加热，使测温电阻与湿度敏感电容之间的温差极小，此时测温电路所采集的温度可认为是湿度敏感电容的温度，从而使所述控制芯片根据所述测温电路所采集的温度，确定是否导通加热电路。
附图说明
图1为本发明实施例的一种具有加热测温功能的湿度传感器的俯视图；
图2为本发明实施例的一种具有加热测温功能的湿度传感器的侧视图；
图3为测温电路的电路图；
图4为本发明实施例的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法的流程示意图；
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明实施例的一种具有加热测温功能的湿度传感器，包括控制芯片、基底1、湿度敏感电容、加热电路和测温电路；
湿度敏感电容包括电容上电极6、电容下电极35和感湿介质层5，电容上电极6和电容下电极35以感湿介质层5为中间层上下对应设置，其中，电容下电极35位于基底1的上表面；
测温电路包括测温电阻33，加热电路包括加热电阻32，加热电阻32环绕电容下电极35和测温电阻33的周边；
加热电路和测温电路分别连接控制芯片，控制芯片用于根据测温电路所采集的温度，确定是否导通加热电路。
当湿度传感器的温度较低时即测温电路所采集的温度低时，通过控制芯片导通加热电路，使加热电路的加热电阻32对湿度敏感电容进行加热，从而不会使湿度敏感电容的温度过低，以保证湿度探测的精度，也就是说，在外界环境如高空环境中的温度较低时，本申请的一种具有加热测温功能的湿度传感器能持续进行湿度探测，不易出现失效的情况，且湿度探测误差小，湿度探测精度高。
其中，所述控制芯片根据所述测温电路所采集的温度，确定是否导通所述驱使加热电路进行连续、脉冲、间歇或单次加热，具体地：
1)控制芯片通过测温电路监控湿度传感器实时温度，当采用较低的温升速度对加热电阻进行连续加热时，从而不会使湿度敏感电容的温度过低，以保证湿度探测的精度，以及能提高湿度传感器响应速度，在外界环境如高空环境中的温度较低于0℃时效果尤其明显；
2)采用较高的温升速度对加热电阻进行脉冲或间歇式加热后，还具有去除表面污染物功能，其中，污染物可为凝结的水、有机杂质等，具体地：通过较高的温升速度对加热电阻进行脉冲或间歇式加热，能将凝结的水蒸发掉，以保证湿度传感器的表面洁净；通过较高的温升速度对加热电阻进行脉冲或间歇式加热后，使温度升至100℃或更高温度，使附着在湿度传感器的表面的有机杂质进行分解，以保证湿度传感器的表面洁净，待湿度传感器的表面洁净后，再进行降温，以保证进行正常的湿度探测。
其中，加热电阻32环绕电容下电极35和测温电阻33的周边的环绕包围度可为80％、90％等，也可根据实际情况进行调整，且加热电阻32的分别与电容下电极35和测温电阻33之间的间距进可设置为0.02～0.4mm，也可根据实际情况进行调整。具体地：
加热电阻32可设置为工字型，工字型两侧的内凹处分别设置电容下电极35和测温电阻33，且测温电阻33与电容下电极35互为镜像设置，由于加热电阻32环绕电容下电极35和测温电阻33的周边，且测温电阻33与电容下电极35互为镜像设置，以保证加热电阻32能对测温电阻33与湿度敏感电容均匀进行加热，使测温电阻33与湿度敏感电容之间的温差极小，此时测温电路所采集的温度可认为是湿度敏感电容的温度，从而使控制芯片根据测温电路所采集的温度，确定是否导通加热电路。
其中，电容下电极35可紧贴于基底1的上表面；
其中，基底1可选择厚度为0.3-0.5mm，且上表面抛光的石英、玻璃、陶瓷或硅片中的任一种材料，优选的为石英材料，厚度为0.4mm；
其中，电容上电极6的材质采用金属Au或Al中的任何一种，厚度为5～100nm，电容上电极6为网格型开孔结构，通过将电容上电极6设置为网格型开孔结构，以便于进行湿度探测，且电容上电极6上的开孔均匀分布，孔径为5～50μm，优选为30μm，且开孔可为正方形孔或圆形孔等，孔间距大于等于孔径，且不超过孔径的三倍，优选地，采用金属Al，厚度为10nm，开孔的孔径为10μm，孔间距为孔径的两倍，而且，可适当增加孔径，更有利于水分子的吸附和脱吸附，以增加湿度敏感电容的湿度感应灵敏度，即增强湿度传感器的湿度感应灵敏度。或者，电容上电极6的厚度小于50nm，时，也有利于水分子的吸附和脱吸附。
其中，感湿介质层5应采用介电常数随相对湿度变化的高分子材料，高分子材料有聚酰亚胺，醋酸纤维素等，例如：感湿介质层5的材质为聚酰亚胺，厚度可优选为0.6μm，也可根据实际情况进行调整；其中，电容下电极35的材质为金属Au、Al或Cu中的任何一种，厚度为150～350nm，优选的采用金属Au，厚度为230nm。
其中，控制芯片可为单片机或ARM芯片等，控制芯片根据测温电路所采集的温度确定是否导通加热电路的具体包括：
设置最大温度阈值和最小温度阈值，当控制芯片判断测温电路所采集的温度小于最小温度阈值时，则控制导通加热电路，以通过加热电路中的加热电阻32对湿度敏感电容进行加热，直至当控制芯片判断测温电路所采集的温度等于最大温度阈值时，切断加热电路，此时加热电路中的加热电阻32不再对湿度敏感电容进行加热，通过该方式自动控制是否加热，自动化和智能化程度高，更便于应用；
可以理解的是，最大温度阈值和最小温度阈值可根据湿度敏感电容的最佳工作温度范围进行设置，以保证温度探测的精度。
本申请的一种具有加热测温功能的湿度传感器为多层结构，从下往上包括，基底1、加热电路和湿度敏感电容，其中，加热电路的加热电阻32与湿度敏感电容的电容下电极35处于同一平面，电容上电极6和电容下电极35以感湿介质层5为中间层上下对应设置，是由于湿度敏感电容设计的特性要求决定的，即电容上电极6和电容下电极35面积尺寸大小一致，且在感湿介质层5上、下面呈镜像关系。
较优地，在上述技术方案中，感湿介质层5和电容下电极35之间还设有钝化层4，钝化层4的材质为二氧化硅，且钝化层4覆盖测温电阻33和加热电阻32。
通过设置钝化层4以防止在较大湿度等恶劣环境影响下产生电阻短路等问题，如测温电阻33和加热电阻32之间发生短路等。
较优地，在上述技术方案中，湿度敏感电容还包括电容下电极基底层25，电容上电极6、感湿介质层5、电容下电极35和电容下电极基底层25从上到下依次设置，且基底1的上表面还设有两个电容下电极焊盘基底层26，每个电容下电极焊盘基底层26的上表面分别设有一个电容下电极焊盘36，两个电容下电极焊盘36分别连接电容下电极35。
通过在每个电容下电极焊盘基底层26的上表面分别设有一个电容下电极焊盘36，以保证两个电容下电极焊盘36分别连接电容下电极35之间的贴合度，不会出现虚接等问题，且便于装配。
其中，电容下电极35、电容下电极基底层25、电容下电极焊盘基底层26和电容下电极焊盘36为相同材质，采用金属TiW或NiCr合金，或金属Cr或Ta中的任何一种，且电容下电极基底层25、电容下电极焊盘基底层26和电容下电极焊盘36的厚度可根据实际情况进行设置。
由于在每个电容下电极焊盘基底层26的上表面分别设有一个电容下电极焊盘36，那么，湿度敏感电容为一种双下电极式的湿度敏感电容。
较优地，在上述技术方案中，基底1的上表面还设有加热电阻基底层22，加热电阻基底层22的上表面设置加热电阻32，且基底1的上表面还设有两个加热电阻焊盘基底层21，每个加热电阻焊盘基底层21的上表面分别设有一加热电阻焊盘31，两个加热电阻焊盘31分别连接加热电路的两端。
通过在加热电路的两端分别连接一加热电阻焊盘31，分别用于输入和输出，以使加热电路形成回路，对加热电阻32进行加热。
其中，加热电阻基底层22、加热电阻焊盘基底层21、加热电阻焊盘31为相同材质，采用金属NiCr合金或金属Pt或Al中的任何一种，且加热电阻基底层22、加热电阻焊盘基底层21、加热电阻焊盘31的厚度可根据实际情况进行调整，在此不作赘述。
较优地，在上述技术方案中，基底1的上表面还设有测温电阻基底层24，测温电阻基底层24的上表面设置测温电阻33，且基底1的上表面还设有两个测温电阻焊盘基底层23，每个测温电阻焊盘基底层23的上表面分别设有一个测温电阻焊盘34，两个测温电阻焊盘34分别连接测温电路的两端。
通过在测温电路的两端分别连接一测温电阻焊盘34，分别用于输入和输出。以使测温电路形成回路，进而实现测温电路的测温功能。
其中，测温电阻基底层24、测温电阻焊盘基底层23、测温电阻焊盘34为相同材质，采用金属NiCr合金或金属Pt或Al中的任何一种，且测温电阻基底层24、测温电阻焊盘基底层23、测温电阻焊盘34的厚度可根据实际情况进行调整，在此不作赘述。
其中，测温电路如图3所示，虚线框内的电路可等效为恒流源，具体原理为：当虚线框内的电路断开时，则V+＝V-＝Vref，其中，V+表示虚线框内的电路输出端的高电位，V-表示虚线框内的电路输出端的低电位，Vref表示基准电压；
当虚线框内的电路接通后，则：
那么，可推出：
进一步推出 其中，Vo和Rt均为中间变量，由此可以看出，当Vref和R1恒定时，输出电流恒定即It，使输出电流流过测温电阻33即热敏电阻Rt，图中放大器A1、放大器A2、电阻R3、电阻R4、电阻R5共同组成了共模抑制差模放大电路。测温电阻33即热敏电阻Rt随温度变化，其电压随之变化，通过后级精密差模放大电路对变化电压值ΔV进行放大，通过采集电路对ΔV进行测量，得到测温电阻33即热敏电阻Rt的阻值的变化，以此进行温度的测量。
而且，以上述恒流源连接加热电阻32，以对加热电阻32进行加热，通过开关T1切换，可实现电流大小的变化，以此实现加热功率的控制，即通过控制电流大小和加热时间，实现加热温度的控制。
如图2和图4所示，本发明实施例的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法，包括如下步骤：
S1、在基底1上制作加热电路的加热电阻32、测温电路的测温电阻33和湿度敏感电容的电容下电极35；
S2、在电容下电极35的上表面制作湿度敏感电容的感湿介质层5，并在感湿介质层5的上表面制作湿度敏感电容的电容上电极6；
其中，加热电阻32环绕电容下电极35和测温电阻33的周边，加热电路和测温电路分别连接控制芯片，且控制芯片用于根据测温电路所采集的温度，确定是否导通加热电路。
本发明的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法的工艺路线简单，加工难度低，成品率高，当湿度传感器的温度较低时即测温电路所采集的温度低时，通过控制芯片导通加热电路，使加热电路的加热电阻32对湿度敏感电容进行加热，从而不会使湿度敏感电容的温度过低，以保证湿度探测的精度，也就是说，在外界环境如高空环境中的温度较低时，本发明的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法所制作出的湿度传感器能持续进行湿度探测，不易出现失效的情况，且湿度探测误差小，湿度探测精度高。
较优地，在上述技术方案中，S1中，在基底1上制作加热电路的加热电阻32、测温电路的测温电阻33和湿度敏感电容的电容下电极35，包括：
采用光刻方法在基底1的上表面制作加热电路的加热电阻32、测温电路的测温电阻33和湿度敏感电容的电容下电极35所对应的第一光刻胶图形；
将加热电阻32、测温电阻33和电容下电极35的金属靶材溅射在基底1和第一光刻胶图形上；
采用溶液剥离的方法剥离第一光刻胶图形，得到加热电阻32、测温电阻33和电容下电极35。
其中，可通过磁控溅射的方法或脉冲激光沉积等将加热电阻32、测温电阻33和电容下电极35的金属靶材溅射在基底1和第一光刻胶图形上。
较优地，在上述技术方案中，测温电阻33与电容下电极35互为镜像。
由于加热电阻32环绕电容下电极35和测温电阻33的周边，且测温电阻33与电容下电极35互为镜像设置，以保证加热电阻32能对测温电阻33与湿度敏感电容均匀进行加热，使测温电阻33与湿度敏感电容之间的温差极小，此时测温电路所采集的温度可认为是湿度敏感电容的温度，从而使控制芯片根据测温电路所采集的温度，确定是否导通加热电路。
其中，感湿介质层5和电容下电极35之间还设有钝化层4，钝化层4的材质为二氧化硅，且钝化层4覆盖测温电阻33和加热电阻32。
电容上电极6为网格型开孔结构，和/或，电容上电极6的厚度小于50nm。
其中，湿度敏感电容还包括电容下电极基底层25，电容上电极6、感湿介质层5、电容下电极35和电容下电极基底层25从上到下依次设置，且基底1的上表面还设有两个电容下电极焊盘基底层26，每个电容下电极焊盘基底层26的上表面分别设有一个电容下电极焊盘36，两个电容下电极焊盘36分别连接电容下电极35。
其中，基底1的上表面还设有加热电阻基底层22，加热电阻基底层22的上表面设置加热电阻32，且基底1的上表面还设有两个加热电阻焊盘基底层21，每个加热电阻焊盘基底层21的上表面分别设有一加热电阻焊盘31，两个加热电阻焊盘31分别连接加热电路的两端。
其中，基底1的上表面还设有测温电阻基底层24，测温电阻基底层24的上表面设置测温电阻33，且基底1的上表面还设有两个测温电阻焊盘基底层23，每个测温电阻焊盘基底层23的上表面分别设有一个测温电阻焊盘34，两个测温电阻焊盘34分别连接测温电路的两端。
下面通过另外一个实施例对本发明的一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法进行详细论述，具体包括如下步骤：
S20、在基底1上设置第一基底层2，其中，第一基底层2包括电容下电极基底层25、电容下电极焊盘基底层26、加热电阻基底层22、加热电阻焊盘基底层21、测温电阻基底层24和测温电阻焊盘基底层23，第一基底层2的材质为NiCr、TiW或者Cr中的任何一种，厚度为30nm-200nm；具体制作过程为：
采用光刻方法在基底1的上表面制作第一基底层2所包括的电容下电极基底层25、电容下电极焊盘基底层26、加热电阻基底层22、加热电阻焊盘基底层21、测温电阻基底层24和测温电阻焊盘基底层23对应的第二光刻胶图形；
采用磁控溅射的方法或脉冲激光沉积等将加热电路、测温电路、电容下电极35的金属靶材溅射在基底1和第二光刻胶图形上；
采用溶液剥离的方法剥离第二光刻胶图形，得到第一基底层2，也就是将电容下电极基底层25、电容下电极焊盘基底层26、加热电阻基底层22、加热电阻焊盘基底层21、测温电阻基底层24和测温电阻焊盘基底层23制作完成。
S21、在第一基底层2上设置第一金属层3，其中，第一金属层3包括电容下电极焊盘36、加热电阻32、加热电阻焊盘31、测温电阻33、测温电阻焊盘34和电容下电极35，具体制作过程为：
采用光刻方法在第一基底层2的上表面制作第一金属层3所包括电容下电极基底层25、电容下电极焊盘基底层26、加热电阻基底层22、加热电阻焊盘基底层21、测温电阻基底层24和测温电阻焊盘基底层23对应的第二光刻胶图形；
采用磁控溅射的方法或脉冲激光沉积等将电容下电极基底层25、电容下电极焊盘基底层26、加热电阻基底层22、加热电阻焊盘基底层21、测温电阻基底层24和测温电阻焊盘基底层23的金属靶材溅射在第一基底层2和第三光刻胶图形上；
采用溶液剥离的方法剥离第三光刻胶图形，得到第一金属层3，也就是将第一金属层3包括电容下电极焊盘36、加热电阻32、加热电阻焊盘31、测温电阻33、测温电阻焊盘34和电容下电极35制作完成。
S22、在第一金属层3的上表面制作钝化层4，具体制作过程为：
采用光刻方法在第一金属层3制作钝化层4对应的第四光刻胶图形；
采用磁控溅射的方法或脉冲激光沉积等将钝化层4对应的二氧化硅靶材溅射在第一金属层3和第四光刻胶图形上；
采用溶液剥离的方法剥离第四光刻胶图形，得到钝化层4，可以理解的是，此时钝化层4覆盖测温电阻33和加热电阻32，通过设置钝化层4以防止在较大湿度等恶劣环境影响下产生电阻短路等问题，如测温电阻33和加热电阻32之间发生短路等。
S23、在钝化层4的上表面制作感湿介质层5，可采用溶液旋涂法在钝化层4表面制备感湿介质层5，具体地：
以5000rpm的转速在钝化层4的上表面匀涂聚酰胺酸的溶液，旋涂完毕后，聚酰胺酸薄膜，然后在100℃下进行预烘烤固化，再通过光刻、湿法腐蚀工艺对进行聚酰胺酸薄膜的图形化，使图形化的聚酰胺酸薄膜的面积与下电容电极相同，最后将图形化的聚酰胺酸薄膜和基底1一起从室温到300℃温度区间内梯度升温进行亚胺化，最终得到性能稳定的感湿介质层5，厚度为0.45μm，也可根据实际情况制作成不同的厚度的感湿介质层5；
S24、在感湿介质层5的上表中制作电容上电极6，具体的制作过程为：
采用光刻方法在感湿介质层5的上表面制作电容上电极6对应的第五光刻胶图形；
采用磁控溅射的方法或脉冲激光沉积等将电容上电极6对应的金属靶材溅射在感湿介质层5和第五光刻胶图形上；
采用溶液剥离的方法剥离第五光刻胶图形，得到电容上电极6；
S25、将加热电阻32的两端分别与加热电路连接，即两个加热电阻焊盘31实现与加热电路连接，将测温电阻33的两端分别与测温电路连接，即两个测温电阻焊盘34实现与加热电路连接，两个电容下电极焊盘36用于连接湿度采集电路以完成湿度的测量；在控制芯片中嵌入程序，以实现根据测温电路所采集的温度，确定是否导通加热电路，而且，还可控制加热电阻32的加热功率。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种具有加热测温功能的湿度传感器，其特征在于，包括控制芯片、基底、湿度敏感电容、加热电路和测温电路；
所述湿度敏感电容包括电容上电极、电容下电极和感湿介质层，所述电容上电极和所述电容下电极以所述感湿介质层为中间层上下对应设置，其中，所述电容下电极位于所述基底的上表面；
所述测温电路包括测温电阻，所述加热电路包括工字型加热电阻；所述工字型加热电阻环绕所述电容下电极和所述测温电阻的周边，所述测温电阻与所述电容下电极关于所述工字型加热电阻互为镜像设置；
所述加热电路和所述测温电路分别连接所述控制芯片，所述控制芯片用于根据所述测温电路所采集的温度，确定是否导通所述加热电路；
所述感湿介质层和所述电容下电极之间还设有钝化层，所述钝化层的材质为二氧化硅，且所述钝化层覆盖所述测温电阻和所述工字型加热电阻。
2.根据权利要求1所述的一种具有加热测温功能的湿度传感器，其特征在于，所述电容上电极为网格型开孔结构，和/或,所述电容上电极的厚度小于50nm。
3.根据权利要求1所述的一种具有加热测温功能的湿度传感器，其特征在于，所述湿度敏感电容还包括电容下电极基底层，所述电容上电极、所述感湿介质层、所述电容下电极和所述电容下电极基底层从上到下依次设置，且所述基底的上表面还设有两个电容下电极焊盘基底层，每个所述电容下电极焊盘基底层的上表面分别设有一个电容下电极焊盘，两个所述电容下电极焊盘分别连接所述电容下电极。
4.根据权利要求1所述的一种具有加热测温功能的湿度传感器，其特征在于，所述基底的上表面还设有加热电阻基底层，所述加热电阻基底层的上表面设置所述工字型加热电阻，且所述基底的上表面还设有两个加热电阻焊盘基底层，每个所述加热电阻焊盘基底层的上表面分别设有一加热电阻焊盘，两个所述加热电阻焊盘分别连接所述加热电路的两端。
5.根据权利要求1所述的一种具有加热测温功能的湿度传感器，其特征在于，所述基底的上表面还设有测温电阻基底层，所述测温电阻基底层的上表面设置所述测温电阻，且所述基底的上表面还设有两个测温电阻焊盘基底层，每个所述测温电阻焊盘基底层的上表面分别设有一个测温电阻焊盘，两个所述测温电阻焊盘分别连接所述测温电路的两端。
6.一种用于制作具有加热测温功能的湿度传感器的制作方法，其特征在于，包括：
在基底上制作加热电路的工字型加热电阻、测温电路的测温电阻和湿度敏感电容的电容下电极；
在所述电容下电极的上表面制作所述湿度敏感电容的感湿介质层，并在所述感湿介质层的上表面制作所述湿度敏感电容的电容上电极；
其中，所述工字型加热电阻环绕所述电容下电极和所述测温电阻的周边，所述加热电路和所述测温电路分别连接控制芯片，且所述控制芯片用于根据所述测温电路所采集的温度，确定是否导通所述加热电路；
所述在基底上制作加热电路的工字型加热电阻、测温电路的测温电阻和湿度敏感电容的电容下电极，包括：
采用光刻方法在所述基底的上表面制作所述加热电路的工字型加热电阻、所述测温电路的测温电阻和所述湿度敏感电容的电容下电极所对应的第一光刻胶图形；
将所述工字型加热电阻、所述测温电阻和所述电容下电极的金属靶材溅射在所述基底和所述第一光刻胶图形上；
采用溶液剥离的方法剥离所述第一光刻胶图形，得到所述工字型加热电阻、所述测温电阻和所述电容下电极；
所述测温电阻与所述电容下电极关于所述工字型加热电阻互为镜像设置；
所述感湿介质层和所述电容下电极之间还设有钝化层，所述钝化层的材质为二氧化硅，且所述钝化层覆盖所述测温电阻和所述工字型加热电阻。
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| 高空湿度探测用加热式湿度传感器的研制;董鹏;边旭明;赵宏忠;林树超;邓娟;黄晓杰;彭文武;;传感技术学报(第07期);1000-1005 * |
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