CN113380549A - 一种湿敏电容及其制作方法、湿度测量设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种湿敏电容制作方法，包括获得衬底；采用电镀工艺在所述衬底的上表面制作焊盘和相互交叉的梳指电极；在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层，得到湿敏电容；其中，所述湿度敏感层的厚度大于所述梳指电极的厚度。本申请中制作梳指电极时，采用电镀的方式来制作，电镀工艺是一种厚膜金属工艺，可以使得梳指电极的厚度高于1微米，梳指电极的厚度增加，使得相互交叉的梳指电极之间的正对面积增加，进而使得湿敏电容的基础电容和电容变化量变大，电容灵敏度提升，降低湿敏电容检测电路的设计难度，并且，电镀的方式还可以降低制作成本。本申请还提供一种具有上述优点的湿敏电容和湿度测量设备。
Description
技术领域
本申请涉及传感器技术领域，特别是涉及一种湿敏电容及其制作方法、湿度测量设备。
背景技术
湿敏电容是一种重要的湿度传感器器件，广泛应用在航空、医疗、微电子等领域。
梳指式湿敏电容是一种平面型湿敏电容，其电极是梳指电极，目前，梳指电极是采用溅射或者蒸发等薄膜金属化工艺制作而成，制作成本高，并且，受到制作工艺限制，梳指电极的厚度均小于1微米，导致湿敏电容电极正对面积极小，进而使得湿敏电容的基础电容和电容变化量都很小，电容灵敏度低，提升了湿敏电容检测电路的设计难度。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种湿敏电容及其制作方法、湿度测量设备，以提升湿敏电容灵敏度，降低制作成本。
为解决上述技术问题，本申请一种湿敏电容制作方法，包括：
获得衬底；
采用电镀工艺在所述衬底的上表面制作焊盘和相互交叉的梳指电极；
在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层，得到湿敏电容；
其中，所述湿度敏感层的厚度大于所述梳指电极的厚度。
可选的，在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层包括：
在所述梳指电极的上表面和侧面涂覆湿敏材料，形成待处理湿度敏感层；
对所述待处理湿度敏感层进行图形化处理，形成所述湿度敏感层。
可选的，在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层之后，还包括：
在所述湿度敏感层上表面制作保护层。
本谁请还提供一种如上述所述的湿敏电容制作方法制得的湿敏电容，包括：
衬底；
位于所述衬底的上表面的焊盘和交叉的梳指电极；
位于所述梳指电极的上表面和侧面的湿度敏感层，所述湿度敏感层的厚度大于所述梳指电极的厚度。
可选的，所述的湿敏电容中，所述衬底为下述任一种：
玻璃衬底、陶瓷衬底、硅片衬底、塑料薄膜衬底、PCB板、碳化硅衬底、砷化镓衬底。
可选的，所述的湿敏电容中，所述梳指电极的材料为下述任一种或者任意组合的合金：
金、银、铜、镍。
可选的，所述的湿敏电容中，所述湿度敏感层的材料为有机聚合物材料。
可选的，所述的湿敏电容中，还包括：
位于所述湿度敏感层上表面的保护层。
可选的，所述的湿敏电容中，所述保护层为聚乙烯保护层。
本申请还提供一种湿度测量设备，所述湿度测量设备包括上述任一项所述的湿敏电容。
本申请所提供的一种湿敏电容制作方法，包括获得衬底；采用电镀工艺在所述衬底的上表面制作焊盘和相互交叉的梳指电极；在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层，得到湿敏电容；其中，所述湿度敏感层的厚度大于所述梳指电极的厚度。
可见，本申请中的湿敏电容制作方法在衬底上制作梳指电极时，采用电镀的方式来制作，湿度敏感层的厚度大于梳指电极的厚度可以避免梳指电极裸露，电镀工艺是一种厚膜金属工艺，可以使得梳指电极的厚度更厚且不会发生翘边的情况，梳指电极的厚度增加，使得相互交叉的梳指电极之间的正对面积增加，进而使得湿敏电容的基础电容和电容变化量变大，电容灵敏度提升，降低湿敏电容检测电路的设计难度，并且，电镀的方式还可以降低制作成本。
此外，本申请还提供一种具有上述优点的湿敏电容和湿度测量设备。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种湿敏电容制作方法的流程图；
图2为本申请实施例中梳指电极和焊盘制作完成后的俯视图；
图3为图2中俯视图沿着AA’的截面图；
图4为本申请实施例中湿度敏感层制作完成后的俯视图；
图5为图4中俯视图沿着BB’的截面图；
图6本申请实施例所提供的另一种湿敏电容的截面示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，目前，梳指电极是采用溅射或者蒸发等薄膜金属化工艺制作而成，制作成本高，并且，受到制作工艺限制，梳指电极的厚度均小于1微米，导致湿敏电容电极正对面积极小，进而使得湿敏电容的基础电容和电容变化量都很小，电容灵敏度低，提升了湿敏电容检测电路的设计难度。
有鉴于此，本申请提供了一种湿敏电容制作方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种湿敏电容制作方法的流程图，该方法包括：
步骤S101：获得衬底。
本申请中选用的衬底不做具体限定，可自行设置。例如，衬底可以为玻璃衬底、陶瓷衬底、硅片衬底、塑料薄膜衬底、PCB板、碳化硅衬底、砷化镓衬底等。
步骤S102：采用电镀工艺在所述衬底的上表面制作焊盘和相互交叉的梳指电极。
焊盘和梳指电极均采用电镀工艺同时制作而成，焊盘和梳指电极的材料相同。本申请中对电镀过程中电镀的材料不做具体限定，可自行选择。例如，焊盘和梳指电极的材料可以为金、银、铜、镍等金属，或者由金、银、铜、镍等金属形成的合金。
本步骤中，请参考图2和图3，图2为本申请实施例中梳指电极和焊盘制作完成后的俯视图，图3为图2俯视图中沿着AA’的截面图。在衬底1上表面，梳指电极2的数量为两个，两个梳指电极2之间相互交叉，每个梳指电极2的一端连接有一个金属的焊盘3。
步骤S103：在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层，得到湿敏电容；其中，所述湿度敏感层的厚度大于所述梳指电极的厚度。
湿度敏感层的厚度大于梳指电极的厚度的原因是，保证湿度敏感层将梳指电极包嵌在其中，避免梳指电极裸露出来。
本步骤中，请参考图4和图5，图4为本申请实施例中湿度敏感层制作完成后的俯视图，图5为图4中沿着BB’的截面图。焊盘3裸露在湿度敏感层4之外，梳指电极2的上表面和侧面被湿度敏感层4包覆。
本申请中对制作湿度敏感层时选用的材料不做具体限定，例如，湿度敏感层的材料可以为有机聚合物材料，或者无机材料，或者有机/无机复合材料。
作为一种可实施的方式，在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层包括：
在所述梳指电极的上表面和侧面涂覆湿敏材料，形成待处理湿度敏感层；
对所述待处理湿度敏感层进行图形化处理，形成所述湿度敏感层。
为了提升湿度敏感层的厚度的均匀性，采用旋涂的方式涂覆湿敏材料。
作为另一种可实施的方式，在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层包括：
采用化学气成沉积方式在衬底的所述上表面沉积湿敏材料，形成待处理湿度敏感层；
对待处理湿度敏感层进行图形化处理，形成所述湿度敏感层。
湿敏电容中相邻两个梳指之间的基础电容为：
式中，C两个梳指之间的基础电容，W1为相邻梳指之间的间距，W2为梳指长度，d为梳指电极的厚度，Cp为梳指之间杂散电容，ε为介电常数。
由于本申请中梳指电极的厚度增加，与相关技术中的湿敏电容相比，在相邻梳指之间的间距、梳指长度、介电常数、杂散电容相同的情况下，本申请中梳指电极的厚度变大，所以基础电容变大，进而使得电容变化量增加，电容灵敏度提升。
本申请中的湿敏电容制作方法在衬底上制作梳指电极时，采用电镀的方式来制作，电镀工艺是一种厚膜金属工艺，可以使得梳指电极的厚度更厚且不会发生翘边的情况，梳指电极的厚度增加，使得相互交叉的梳指电极之间的正对面积增加，进而使得湿敏电容的基础电容和电容变化量变大，电容灵敏度提升，降低湿敏电容检测电路的设计难度，并且，电镀的方式还可以降低制作成本。
在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层之后，还包括：
在所述湿度敏感层上表面制作保护层。
本实施例中通过制作保护层，以提升对湿度敏感层的保护，避免湿度敏感层受到腐蚀、磨损等，从而延长湿敏电容的使用寿命。
保护层的材料包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、尼龙等高分子材料。
下面以无氰镀金为金为例，对本申请中湿敏电容的制作过程进行详细介绍。
步骤1、准备玻璃衬底；
步骤2、在玻璃衬底的上表面进行电镀：首先采用溅射的方式在玻璃衬底上表面形成Ti/Au种子层；采用光刻工艺获得光刻胶电镀模具；然后在温度在40℃～80℃之间、电流密度在1～20mA/cm2之间的条件下进行电镀，形成厚度大于1微米的金镀层；最后将光刻胶电镀模具和Ti/Au种子层去除，得到材料为金、厚度大于1微米的交叉的梳指电极和焊盘；
步骤3、在衬底上表面旋涂液态聚酰亚胺，形成待处理聚酰亚胺层，其厚度大于梳指电极的厚度；
步骤4、对待处理聚酰亚胺层进行图形化处理，形成聚酰亚胺湿度敏感层，得到湿敏电容。
需要指出的是，当采用电镀的方式制作图形化的镀层时，均需要进行种子层的制备和光刻胶电镀模具的制备，是技术人员公知的。
本申请还提供一种湿敏电容，请参考图4和图5，该湿敏电容包括：
衬底1；
位于所述衬底1的上表面的焊盘3和交叉的梳指电极2；
位于所述梳指电极2的上表面和侧面的湿度敏感层4，所述湿度敏感层4的厚度大于所述梳指电极2的厚度。
梳指电极2的下表面与衬底1的上表面接触，梳指电极2的上表面和侧面被湿度敏感层4包覆。
其中，所述衬底1包括但不限于玻璃衬底、陶瓷衬底、硅片衬底、塑料薄膜衬底、PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板、碳化硅衬底、砷化镓衬底中的任一种。
梳指电极2和焊盘3是采用电镀方式同时制作而成。梳指电极2厚度可以大于1微米，具体厚度根据需要进行设置，例如，梳指电极2的厚度可以为3微米，5微米，10微米等等。
需要说明的是，本申请中对梳指电极2和焊盘3的材料不做具体限定，可自行选择。例如，焊盘3和梳指电极2的材料可以为金、银、铜、镍等金属，或者由金、银、铜、镍等金属形成的合金。
需要指出的是，本申请中对湿度敏感层4的材料不做具体限定，视情况而定。例如，所述湿度敏感层4的材料为有机聚合物材料，或者无机材料，或者有机/无机复合材料。进一步的，本申请中对有机聚合物材料的种类不做具体限定，可自行选择。例如，有机聚合物材料可以为聚酰亚胺、醋酸纤维素等材料。
本申请湿敏电容中的梳指电极2采用电镀的方式制作而成，其厚度更厚且不会发生翘边的情况，梳指电极2的厚度增加，使得相互交叉的梳指电极2之间的正对面积增加，进而使得湿敏电容的基础电容和电容变化量变大，电容灵敏度提升，降低湿敏电容检测电路的设计难度，并且，电镀的方式还可以降低制作成本。
请参考图6，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，湿敏电容还包括：
位于所述湿度敏感层4上表面的保护层5，以避免湿度敏感层4受到腐蚀、磨损等，从而延长湿敏电容的使用寿命。
其中，保护层5的材料包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、尼龙等高分子材料。
本申请还提供一种湿度测量设备，所述湿度测量设备包括上述任一实施例所述的湿敏电容。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的湿敏电容及其制作方法、湿度测量设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种湿敏电容制作方法，其特征在于，包括：
获得衬底；
采用电镀工艺在所述衬底的上表面制作焊盘和相互交叉的梳指电极；
在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层，得到湿敏电容；
其中，所述湿度敏感层的厚度大于所述梳指电极的厚度。
2.如权利要求1所述的湿敏电容制作方法，其特征在于，在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层包括：
在所述梳指电极的上表面和侧面涂覆湿敏材料，形成待处理湿度敏感层；
对所述待处理湿度敏感层进行图形化处理，形成所述湿度敏感层。
3.如权利要求1或2所述的湿敏电容制作方法，其特征在于，在所述梳指电极的上表面和侧面制作湿度敏感层之后，还包括：
在所述湿度敏感层上表面制作保护层。
4.一种如权利要求1所述的湿敏电容制作方法制得的湿敏电容，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底的上表面的焊盘和交叉的梳指电极；
位于所述梳指电极的上表面和侧面的湿度敏感层，所述湿度敏感层的厚度大于所述梳指电极的厚度。
5.如权利要求4所述的湿敏电容，其特征在于，所述衬底为下述任一种：
玻璃衬底、陶瓷衬底、硅片衬底、塑料薄膜衬底、PCB板、碳化硅衬底、砷化镓衬底。
6.如权利要求4所述的湿敏电容，其特征在于，所述梳指电极的材料为下述任一种或者任意组合的合金：
金、银、铜、镍。
7.如权利要求4所述的湿敏电容，其特征在于，所述湿度敏感层的材料为有机聚合物材料。
8.如权利要求4至7任一项所述的湿敏电容，其特征在于，还包括：
位于所述湿度敏感层上表面的保护层。
9.如权利要求8所述的湿敏电容，其特征在于，所述保护层为聚乙烯保护层。
10.一种湿度测量设备，其特征在于，所述湿度测量设备包括如权利要求4至9任一项所述的湿敏电容。
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