CN205103198U

CN205103198U - 湿度传感器

Info

Publication number: CN205103198U
Application number: CN201520792471.0U
Authority: CN
Inventors: 汪飞; 张绍达
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2025-10-14

Abstract

本实用新型涉及湿度传感器技术领域。具体公开了一种湿度传感器，所述湿度传感器包括基板、至少一对焊角、至少一对电极、湿敏层；所述基板具有相对设置的a面和b面，所述湿敏层和所述焊角分别设于所述基板a面上，且相邻的所述焊角之间有间距；所述电极一端与所述湿敏层电连接，另一端与所述焊角电连接；所述焊角具有相对设置的第一表面和第二表面，所述焊角的第一表面结合在所述基板a面；所述电极一端设置于所述焊角的第二表面，另一端设置于所述基板a面上，并且延伸至所述湿敏层。本实用新型具有结构简单，各个层间接触牢固、不易发生接触不良或脱落现象，且具有测量线性度好、响应迟滞时间短等优点。

Description

湿度传感器

技术领域

本实用新型涉及湿度传感测量技术领域，尤其涉及一种湿度传感器。

背景技术

随着现代科技与信息技术的发展，湿度已经成为自然界中使用最多的物理参数之一，在军事、气象、农业、工业、档案管理及医疗器械等领域中的作用尤其显得越来越重要，因此，湿度传感器应运而生。尤其近些年来，电阻式电容式、压阻式等湿度传感器广为应用。不过目前的电阻式湿度传感器存在线性度和产品互换性差等问题；同时，电容式湿度传感器则响应时间滞后。

公开号为102253091A的中国专利公布了基于氧化石墨烯的电容式相对湿度传感器，该相对湿度传感器包括衬底、自衬底向上依次设置在衬底上的氧化层、加热条、绝缘层，该湿度传感器还包括第一电容电极、第二电容电极、钝化层和湿度明暗介质，第一电容电极、第二电容电极分别设在绝缘层上，在第一电容电极和第二电容电极上分别设有钝化层，湿度敏感介质设在第一电容电解和第二电容电解之间，湿度敏感介质还设在第一电容电极和第二电容电极上方，钝化层位于第一电容电极与湿度敏感介质之间以及第二电容电极与湿度敏感介质之间，这种电容式湿度传感器，结构复杂，加工不易。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种湿度传感器，该湿度传感器具有线性好、响应迟滞时间短等优点。

为了达到上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

一种湿度传感器，包括基板、至少一对焊角、至少一对电极、湿敏层；

所述基板具有相对设置的a面和b面，所述湿敏层和所述焊角分别设于所述基板a面上，且相邻的所述焊角之间有间距；所述电极一端与所述湿敏层电连接，另一端与所述焊角电连接；

所述焊角具有相对设置的第一表面和第二表面，所述焊角的第一表面结合在所述基板a面；

所述电极一端设置于所述焊角的第二表面，另一端设置于所述基板a面上，并且延伸至所述湿敏层。

优选地，所述湿敏层为氧化石墨烯层或者还原的氧化石墨烯层。

优选地，所述氧化石墨烯层厚度为100nm-350nm。

优选地，所述电极为金电极。

优选地，所述焊角为PCB板。

上述本实用新型实施例提供的湿度传感器，具有结构简单，各个层间接触牢固、不易发生接触不良或脱落现象，且具有测量线性度好、响应迟滞时间短等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的湿度传感器俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的湿度传感器A-A剖视图；

图3是本实用新型实施例提供的湿度传感器在湿度恒定为RH％＝80阻抗测试阻抗实部曲线图；

图4是本实用新型实施例提供的湿度传感器在湿度恒定为RH％＝80阻抗测试阻抗虚部曲线图；

图5是本实用新型实施例提供的湿度传感器恒定温度T(℃)＝80阻抗测试阻抗实部曲线图；

图6是本实用新型实施例提供的湿度传感器恒定温度T(℃)＝80阻抗测试阻抗虚部曲线图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1、2所示，本实用新型实施例提供的湿度传感器，包括基板1、焊角2、电极3及湿敏层4；焊角2具有相对设置的第一表面和第二表面，焊角2的第一表面结合在基板1的a面；电极3设置于焊角2的第二表面，并且还设置于基板1的a面；湿敏层4叠设于电极3表面，并且还叠设于基板1的a面。

在任一实施例中，选用硅片或石英或陶瓷作为基板1。为了方便将基板1的两个相对的表面设为a面和b面。

在任一实施例中，焊角2具有相对设置的第一表面和第二表面，可以在基板1的任一表面上结合焊角2。在一实施例中，在a面上结合焊角2。在一具体实施例中，基板1的a面与焊角2的第一表面相结合，焊角2作为与其他测量仪器如阻抗仪连接的外接导线，当进行测量湿度测量时，阻抗仪的接头与焊角2的第二表面接触，其具体是阻抗仪的接头夹夹住焊角2和基板1，实现本实用新型湿度传感器与测量设备的连通。因此，为了能够实现基本的测量，基板1的a面上至少结合一对焊角2，相邻两个焊角2之间有间距。而为了能够更好的与阻抗仪等仪器实现良好的接触，避免测量时出现接触不良等现象而可能导致最终测量不准确或测量结果失真，在a面上结合两对或三对甚至更多对焊角2。在一实施例中，焊角2为PCB板和形成于所述PCB板表面的金层，采用PCB板有利于接收和传递信号，并且不容易因使用可能出现的磨损等而导致测量精准度下降。

在任一实施例中，电极3设置于焊角2的第二表面上，与焊角2电连接，电极3可设计成长条形，电极3的一端设置在焊角2的第二便面上，另一端则设置于基板1的a面上并延伸至湿敏层4，与湿敏层4电连接。也即是在每个焊角2的第二表面上引出电极3，引出的电极3延伸至基板1的a面并与基板1的a面结合，然后另一端连接电极3。具体地，电极3的数量与焊角2的数量相同。更为具体地，本实用新型所采用的电极3为金电极。而在一实施例中，电极3的厚度不超过20nm。

在任一实施例中，湿敏层4叠设于基板1的a面上，同时与电极3连接，并且湿敏层4还延伸叠设于基板1的a面中未被电极3和焊角2所覆盖的部位，以利于本实用新型用于测量湿度时，具有更多的湿敏感应区，而达到提高本实用新型测量的精准性和可靠性。在任一实施例中，湿敏层4为形成于基板1a面的氧化石墨烯层。具体地，湿敏层4也即氧化石墨烯层的厚度为100nm-350nm。

下面通过具体实施例解释本实用新型的制造过程，以便更好的说明本实用新型湿度传感器。

在一具体实施例中，本实用新型的制造过程为：

(1)制作掩膜版。根据所要制造的湿度传感器的结构，切割掩膜，获得带有目标图案的掩膜版；

(2)对基板进行清洗。将事先裁切好的且已经结合了焊角的硅片(也就是基板)进行清洗与干燥；

(3)金电极的镀附处理。将金电极镀附与焊角和基板表面；

(4)掩膜处理。将带有目标图案的掩膜版固定在预设尺寸的基板上

(5)氧化石墨烯喷涂液的准备。称取预设的氧化石墨烯材料，然后将其溶于十二烷基磺酸钠分散溶剂中，超声不低于1h，然后离心除去大颗粒的氧化石墨烯，随后充分搅拌获得配制好的氧化石墨烯喷涂液；

(6)氧化石墨烯喷涂处理。将氧化石墨烯喷涂液置于喷胶机的液体压力罐中，然后进行氧化石墨烯的喷涂处理，喷涂8-20次；

(7)干燥处理。将喷涂了氧化石墨烯的基板置于干燥箱中干燥处理，待干燥后自然冷却至室温，取下掩膜版，即可获得湿度传感器。

制作过程中采用的氧化石墨烯也可以用还原的氧化石墨烯层替代，其制作方法与此类似，只是为了节省篇幅，在这里不再赘述还原的氧化石墨烯制作湿度传感器的过程。

为了验证制作的湿度传感器用于湿度测量中的情况。将制作好的湿度传感器置于恒温恒湿箱中，并与阻抗仪连接。调节恒温恒湿箱的湿度变化，测试湿度由高变低和由低变高，器件随着湿度变化阻抗实部和虚部的变化。记录实验数据，其中，表1为湿度恒定为RH％＝80的数据；表2为恒定温度T(℃)＝80的数据。

表1湿度恒定为RH％＝80的阻抗测试数据

RH％	T(℃)	R(kΩ)	X(kΩ)
				82.7	88.55	712	-39
82.7	80.2	700	-35
				81.2	75.15	691	-34
79.9	70.24	684	-32
				78.7	65.14	683	-29
77.7	60.21	670	-29
				73	55.04	662	-27
78.9	50	654	-25

表2温度恒定为T＝80℃的阻抗测试数据

T(℃)	RH％	R(kΩ)	X(kΩ)
				80.14	84.2	759	-38
81.51	75	735	-36
				81.81	70	721	-34
80.93	65	715	-31
				80.77	60	685	-30
80	55	680	-28
				78	50	670	-23
79	45	660	-21
				79	40	650	-20

根据表1和表2的数据，画出plot出图形，如图3、4、5及6所示。从图3-6可知，无论是恒定湿度还是温度，只要减少另外一项，阻抗的实部虚部都在朝0轴方向移动，即为减少。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种湿度传感器，其特征在于：包括基板、至少一对焊角、至少一对电极、湿敏层；

2.如权利要求1所述的湿度传感器，其特征在于：所述湿敏层为氧化石墨烯层或者还原的氧化石墨烯层。

3.如权利要求2所述的湿度传感器，其特征在于：所述氧化石墨烯层厚度为100nm-350nm。

4.如权利要求1-2任一所述的湿度传感器，其特征在于：所述电极为金电极。

5.如权利要求1-2任一所述的湿度传感器，其特征在于：所述焊角为PCB板。