CN207850976U - 一种mems温湿度传感器 - Google Patents

Abstract

一种MEMS温湿度传感器，包括基板，设置在基板上的温度传感电路和湿度传感电路；所述湿度传感电路包括第一电极电路与第二电极电路，第一电极电路的线路和第二电极电路的线路相互交错平行且非导通，且相互交错平行的区域覆盖有高分子感湿材料层，所述温度传感电路和湿度传感电路共用第二焊盘。本实用新型通过设置第一电极电路与第二电极电路并且让其相互交错平行且非导通，从而实现在基板平面上完成湿度传感电路的布置，避免温湿度传感器布置的高度过高，减少了整个温湿度传感器占用的空间，且温度传感电路和湿度传感电路共用第二焊盘，提高了第二焊盘的利用率。

Description

一种MEMS温湿度传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种MEMS温湿度传感器。

背景技术

温湿度的检测、控制在生活、生产等各行各业中应用越来越广泛，但是同时要测试温湿度就需要两个传感器，很占空间，在目前电子设备越来越小型化的今天，这显然是难以满足实际需求的。近年来，传感器研发领域取得了长足进步，传感器也从简单的检测元件向集成化、智能化的方向发展，在传感器的应用中，温度和湿度两者是息息相关的,两者经常结合到一起去使用，但同时安装温度传感器与湿度传感器的问题是产品安装所需的面积大，成本高，尤其是应用在环境监测这种尺寸要求小的场合。如专利201210498929.2，公开了一种无源无线温、湿度集成传感器，采用悬臂梁电容式温度传感器和叉指电容式湿度传感器，包括从下至上依次连接的半导体衬底、下介质层、下金属层、中间介质层、中间金属层、上介质层，以及位于上介质层上表面的上金属互连线和湿敏材料。该发明将温度传感器与湿度传感器合并在一起使用，但是仍可看出其设有多层结构，占用空间过大。

实用新型内容

本设计实用新型的目的在于，提供一种占用空间小的MEMS温湿度传感器。

为实现上述目的，本设计实用新型提供如下技术方案：

一种MEMS温湿度传感器，包括基板，设置在基板上的温度传感电路和湿度传感电路；所述湿度传感电路包括第一电极电路与第二电极电路，所述第一电极电路包括多根相互平行的线路，所述第二电极电路包括多根相互平行的线路，第一电极电路的线路和第二电极电路的线路相互交错平行且非导通，且相互交错平行的区域覆盖有高分子感湿材料层，处于非交错部位的第一电极电路的线路的端部连接有第一焊盘，处于非交错部位的第二电极电路的线路的端部连接有第二焊盘；所述温度传感电路包括第二焊盘和第三焊盘，所述温度传感电路和湿度传感电路共用第二焊盘。通过第一电极电路与第二电极电路形成电容，再在中间加入高分子感湿材料，形成湿度传感电路的布置，外界的湿度变化皆可以使得电容值发生变化，通过测试电容值从而让人们计算出外界的湿度。

本实用新型通过设置第一电极电路与第二电极电路并且让其相互交错平行且非导通，从而实现在基板平面上完成湿度传感电路的布置，避免温湿度传感器布置的高度过高，减少了整个温湿度传感器占用的空间，且温度传感电路和湿度传感电路共用第二焊盘，提高了第二焊盘的利用率，在更小的空间中布置好温度传感电路和湿度传感电路，进一步减少温湿度传感器占用的空间。

所述温度传感电路包括相对于湿度传感电路呈竖向分布的多根线路，且每根线路首尾相接，最外端的两根线路分别连接第二焊盘和第三焊盘。

通过设置呈竖向分布的多根线路，一方面增大了温度传感电路实际占用的面积，另一方面由于温度传感电路并列平行设置且首尾串联，使得线路与相邻的线路的电流方向必定相反，从而产生相互抵消的磁场，避免了线路产生过大的磁场影响到湿度传感电路。

所述第一电极电路的线路的宽度和第二电极电路的线路的宽度与第一电极电路的线路和第二电极电路的线路之间的间距比值为0.5-2。

由于宽距比过大，第一电极电路与第二电极电路的距离过近，湿度传感电路被击穿的风险就越大，而如果宽距比过小，则第一电极与第二电极的距离过远，湿度传感电路能存储的电容量过小，传感器的灵敏度就会降低。

第一电极电路的线路宽度与第二电极电路的线路宽度分别为0.005mm，第一电极电路的线路与第二电极电路的线路间距为0.005mm。

处于交错部位的第一电极电路与第二电极电路的线路长度为1.2-2.5mm。

由于处于交错部位的电路的线路长度越大，那么第一电极电路与第二电极电路的相对面积也随之增加，提高了电容量以及灵敏度，但是由于电路的线路长度过长也会导致整个温湿传感器的占用空间过大，不利于实际的使用，因此将电路的线路长度设置为1.2-2.5mm。

所述第二电极电路与温度传感电路一体成型。本实用新型通过将第二电极电路与温度传感电路一体成型，进一步减少整个温湿传感器的占用的空间。

所述温度传感电路和湿度传感电路为铂金材质。

主要由于热电阻型温度传感电路是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。而铂金在一定温度范围下，精度高、线性好、灵敏度也比较高，稳定性和耐高压性也较好，所以非常适合成为热电阻型温度传感电路。而湿度传感电路设计为铂金材质则是为了避免当温度升高时，由于热电阻型温度传感电路、第一电极电路与第二电极电路采用不同的材质导致热膨胀后的体积不同，从而影响到第一电极电路与第二电极电路的间距或者是相对面积，改变了湿度传感电路的灵敏性，导致最终的测量数据不准确。而且由于铂金的热膨胀系数不高，采用铂金也能有效避免热电阻型温度传感电路、第一电极与第二电极的膨胀程度相距甚大。

所述温度传感电路的线路宽度与第一电极电路以及第二电极电路的线路宽度一样。上述设计也是为了让温度传感电路、第一电极电路与第二电极电路的膨胀变化一致，避免影响到第一电极电路与第二电极电路的间距或者是相对面积，改变了湿度传感电路的灵敏性，导致最终的测量数据不准确。

所述基板总长度为2mm-3mm，总宽度为1mm-2mm。

通过MEMS方式去制备温湿度传感器，使得整个温湿传感器的长度与宽度相对较小，占用的较小的空间，有利于在各种场合中摆放。

所述基板材质为特种玻璃。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置第一电极电路与第二电极电路并且让其相互交错平行且非导通，从而实现在基板平面上完成湿度传感电路的布置，避免温湿度传感器布置的高度过高，减少了整个温湿度传感器占用的空间，且温度传感电路和湿度传感电路共用第二焊盘，提高了第二焊盘的利用率，在更小的空间中布置好温度传感电路和湿度传感电路，进一步减少温湿度传感器占用的空间。通过设置呈竖向分布的多根线路，一方面增大了温度传感电路实际占用的面积，而且由于温度传感电路并列平行设置且首尾串联，使得线路与相邻的线路的电流方向必定相反，从而产生相互抵消的磁场，避免了线路产生过大的磁场影响到湿度传感电路。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为第一电极与第二电极之间的结构示意图。

附图中所示标号：1、基板；2、温度传感电路；3、湿度传感电路；31、第一电极电路；32、第二电极电路；4、第一焊盘；5、第二焊盘；6、第三焊盘；h、第一电极电路与第二电极电路的线路宽度；d、第一电极电路的线路与第二电极电路的线路间距d。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种MEMS温湿度传感器，包括基板1，设置在基板1上的温度传感电路2和湿度传感电路3；所述湿度传感电路3包括第一电极电路31与第二电极电路32，所述第一电极电路31包括多根相互平行的线路，所述第二电极电路32包括多根相互平行的线路，第一电极电路31的线路和第二电极电路32的线路相互交错平行且非导通，且相互交错平行的区域覆盖有高分子感湿材料层，处于非交错部位的第一电极电路31的线路的端部连接有第一焊盘4，处于非交错部位的第二电极电路32的线路的端部连接有第二焊盘5；所述温度传感电路2包括第二焊盘5和第三焊盘6，所述温度传感电路2和湿度传感电路3共用第二焊盘5。

所述温度传感电路2包括相对于湿度传感电路3呈竖向分布的多根线路，且每根线路首尾相接，最外端的两根线路分别连接第二焊盘5和第三焊盘6。

所述第一电极电路的线路的宽度和第二电极电路的线路的宽度与第一电极电路的线路和第二电极电路的线路之间的间距比值为0.5-2。

第一电极电路的线路宽度h与第二电极电路的线路宽度h分别为0.005mm，第一电极电路的线路与第二电极电路的间距d为0.005mm。

处于交错部位的第一电极电路31与第二电极电路32的线路长度为1.2-2.5mm。

所述第二电极电路32与温度传感电路2一体成型。本实用新型通过将第二电极电路32与温度传感电路一体成型，进一步减少整个温湿传感器的占用的空间。

所述温度传感电路2、湿度传感电路3为铂金材质。

所述温度传感电路2的线路宽度跟第一电极电路的线路宽度h与第二电极电路的线路宽度h一样。所述温度传感电路2的线路间距与第一电极电路和第二电极电路之间的线路间距d一致。

所述基板1总长度为2mm-3mm，总宽度为1mm-2mm。

所述基板1材质为特种玻璃。

传感器工作时，通过外部检测并记录在第二焊盘5与第三焊盘6之间的电路电阻值，在第一焊盘4与第二焊盘5之间的电容值，然后计算分析得到此时的温度与湿度。温度传感器的测量结果可以对湿度传感器的温度漂移进行修正，由此获得准确的温湿度测量结果。而且由于采用的是铂金材料，其受温度影响而产生的阻值变化为线性，方便人们进行修正。

表1在温度为25℃时，湿度传感器各湿度点的容值

湿度/%RH	5	15	25	35	45	55	65	75	85	95
											容值/pf	101.2	103.0	105.1	107.3	109.3	111.2	113.5	115.5	117.6	119.8

测得灵敏度约为1.8-2.2pf/10%RH，响应速度<10S

表2在湿度为60%RH时，湿度传感器各湿度点的容值

温度/℃	-40	-30	-20	-10	0	10	20	30
									阻值/Ω	79.35	83.21	87.07	90.93	94.78	98.63	102.48	106.33
温度/℃	40	50	60	70	80	90	100	-
									阻值/Ω	110.19	114.04	117.90	121.75	125.61	129.45	133.29	-

测得灵敏度约为3.83-3.86Ω/10℃，响应速度<20S

显然，本实用新型虽然以上述实施例公开，但并不是对本实用新型的限定。任何本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，在上述说明的基础上都可以做出可能的变化和修改。因此，本实用新型的保护范围应当以本实用新型的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，包括基板，设置在基板上的温度传感电路和湿度传感电路；所述湿度传感电路包括第一电极电路与第二电极电路，所述第一电极电路包括多根相互平行的线路，所述第二电极电路包括多根相互平行的线路，第一电极电路的线路和第二电极电路的线路相互交错平行且非导通，且相互交错平行的区域覆盖有高分子感湿材料层，处于非交错部位的第一电极电路的线路的端部连接有第一焊盘，处于非交错部位的第二电极电路的线路的端部连接有第二焊盘；所述温度传感电路包括第二焊盘和第三焊盘，所述温度传感电路和湿度传感电路共用第二焊盘。

2.根据权利要求1所述的一种MEMS温湿度传感器，所述温度传感电路包括相对于湿度传感电路呈竖向分布的多根线路，且每根线路首尾相接，最外端的两根线路分别连接第二焊盘和第三焊盘。

3.根据权利要求1所述的一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，所述第一电极电路的线路的宽度和第二电极电路的线路的宽度与

第一电极电路的线路和第二电极电路的线路之间的间距比值为0.5-2。

4.根据权利要求1或3所述的一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，第一电极电路的线路宽度与第二电极电路的线路宽度分别为0.005mm，第一电极电路的线路与第二电极电路的线路间距为0.005mm。

5.根据权利要求2所述的一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，处于交错部位的第一电极电路与第二电极电路的线路长度为1.2-2.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，所述第二电极电路与温度传感电路一体成型。

7.根据权利要求4所述的一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，所述温度传感电路和湿度传感电路为铂金材质。

8.根据权利要求4所述的一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，所述温度传感电路的线路宽度与第一电极电路以及第二电极电路的线路宽度一样，线路的间距与第一电极电路和第二电极电路之间的间距一致。

9.根据权利要求1所述的一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，所述基板总长度为2mm-3mm，总宽度为1mm-2mm。

10.根据权利要求9所述的一种MEMS温湿度传感器，其特征在于，所述基板总长度为2.2mm，总宽度为1.2mm。