一种温湿度传感器及温湿度传感器的制造方法与流程

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种温湿度传感器及温湿度传感器的制造方法。

背景技术：

温度传感器和湿度传感器广泛应用于我们生活的各个方面。

当前行业内的温度传感器和湿度传感器都是分立式的部件，体积比较大，使用起来不方便。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提出一种集成式的、体积比较小的，使用方便的温湿度传感器。

一种温湿度传感器，包括2层以上的非导电基体层、热敏电阻单元、导通线路层、电容单元、导电孔或导电柱；

2层以上的非导电基体层从上到下依次设置，热敏电阻单元位于任意2层非导电基体层之间、顶层非导电基体层的上部或底层非导电基体层的下部；

导通线路层位于某层非导电基体层的上部或下部，导通线路层的层数在2层以上，导电孔或导电柱连通非导电基体层的上层导通线路层和下层导通线路层；

电容单元位于顶层非导电基体层的上部或下部；

热敏电阻单元与导通线路层、导电孔或导电柱电连接；

电容单元与导通线路层、导电孔或导电柱电连接。

优选的，电容单元为梳齿型电容，梳齿型电容的线宽线距为30/30μm、50/50μm、100/100μm或120/120μm；

或，

电容单元为双螺旋线型电容，双螺旋线型电容的线宽线距为30/30μm、50/50μm、100/100μm或120/120μm。

优选的，还包括竖向型电容，竖向型电容包括：竖向分布的贯穿非导电基体层的竖直孔和位于竖直孔的孔壁上的多条电容线条；

竖直孔为圆形孔、方形孔、相切孔或相交孔；

电容线条为沿竖直孔的孔壁竖直分布或螺旋分布。

优选的，竖直孔的孔壁上还设置有竖向型电阻；竖向型电阻的长方向沿竖直孔的轴向或与轴向垂直的方向设置。

优选的，还包括竖向型电阻；竖向型电阻为竖向分布的贯穿非导电基体层的竖直孔的孔壁电阻；或，竖向型电阻为竖向分布的填充在非导电基体层的竖直孔孔内的塞孔电阻。

优选的，还包括竖向型电容，竖向型电容包括：竖向分布的贯穿某层非导电基体层上下层的盲孔和位于盲孔的孔壁上的多条电容线条；

盲孔的下部为热敏电阻单元或，盲孔的下部连通有热敏电阻单元。

优选的，非导电基体层为陶瓷层，热敏电阻单元为负温度系数热敏电阻或正温度系数热敏电阻。

本发明还提供了一种温湿度传感器的制造方法。

一种温湿度传感器的制造方法，包括：

a.在覆铜板上制作电容线路及导通线路；

b.制作含热敏电阻单元的非导电基体层；

c.压合覆铜板和非导电基体层，制作连通电容线路、导通线路和热敏电阻单元的导电孔或导电柱；

其中，步骤a和步骤b可交换设置。

其中，步骤c这一步，陶瓷烧结工艺导通线路会一起烧出来，只有表面焊盘需要做后处理；如果是其他工艺，如pcb工艺，则有可能，相当于埋入热敏芯片，电容检测功能用线路板做出来；如果是dbc陶瓷板，做多层（该工艺做多层的情形较少），有可能通孔后处理的。

优选的，覆铜板为陶瓷基覆铜板，非导电基体层为陶瓷层；

步骤b包括：在非导电基体层上制作热敏电阻单元；或，在非导电基体层上开设槽或孔，在槽或孔内填充热敏电阻浆料制作热敏电阻；或，在非导电基体层上开设槽或孔，在槽或孔内嵌入热敏电阻组件。

优选的，步骤c之前还包括：

d.在覆铜板或非导电基体层上制作竖向型电容；

在覆铜板或非导电基体层上制作竖向型电容包括：

d1：在所覆铜板或非导电基体层上钻孔或开槽；

d2：电镀已经钻好的孔或开设的槽，使已经钻好的孔的孔壁或开设的槽的槽壁镀铜或其它导体；

d3：竖向分割孔壁或槽壁上的导体。

优选的，竖向型电容位于热敏电阻单元的上部；

竖向型电容为热敏电阻单元的液体通道。

竖向型电容呈阵列式设置，分为不同的孔径，虹吸效果不同，使得进入到热敏电阻单元的液体分阶段；

可选步骤：d4：在已经钻好的孔内或开设的槽内填充电容介质；

使用比已经钻好的孔的内径小的钻头切割孔壁或槽壁，也可以使用竖向电锯、切割孔壁或槽壁。

本发明的有益效果是：一种温湿度传感器，包括2层以上的非导电基体层、热敏电阻单元、导通线路层、电容单元、导电孔或导电柱；2层以上的非导电基体层从上到下依次设置，热敏电阻单元位于任意2层非导电基体层之间、顶层非导电基体层的上部或底层非导电基体层的下部；导通线路层位于某层非导电基体层的上部或下部，导通线路层的层数在2层以上，导电孔或导电柱连通非导电基体层的上层导通线路层和下层导通线路层；电容单元位于顶层非导电基体层的上部或下部（上层或下层）；热敏电阻单元、电容单元与导通线路层、导电孔或导电柱电连接。非导电基体层可以是板状的陶瓷或树脂，可以通过类似电路板制作的工艺制作含热敏电阻单元、导通线路层、电容单元的多层板，并使得热敏电阻单元、电容单元与导通线路层、导电孔或导电柱电连接，从而获得一种集成式的、体积比较小的，使用方便的温湿度传感器。本发明还提供了上述温湿度传感器的制作方法。

附图说明

下面结合附图对本发明的温湿度传感器及其制造方法作进一步说明。

图1是本发明一种温湿度传感器的双螺旋线型的电容结构示意图。

图2是本发明一种温湿度传感器的梳齿型的电容结构示意图。

图3是本发明一种温湿度传感器的爆炸结构示意图。

图4是本发明一种温湿度传感器的制造方法的流程图。

图中：

1-非导电基体层；2-热敏电阻单元；3-导通线路层；4-电容单元；5-导电孔；6-导电柱；7-竖向型电容；8-竖向型电阻。

具体实施方式

下面结合附图1~4对本发明一种温湿度传感器及其制造方法作进一步说明。

一种温湿度传感器，包括2层以上的非导电基体层1、热敏电阻单元2、导通线路层3、电容单元4、导电孔5或导电柱6；

2层以上的非导电基体层1从上到下依次设置，热敏电阻单元2位于任意2层非导电基体层1之间、顶层非导电基体层1的上部或底层非导电基体层1的下部；

导通线路层3位于某层非导电基体层1的上部或下部，导通线路层3的层数在2层以上，导电孔5或导电柱6连通非导电基体层1的上层导通线路层3和下层导通线路层3；

电容单元4位于顶层非导电基体层1的上部或下部；

热敏电阻单元2与导通线路层3、导电孔5或导电柱6电连接；

电容单元4与导通线路层3、导电孔5或导电柱6电连接。

非导电基体层1可以是板状的陶瓷或树脂，可以通过类似电路板制作的工艺制作含热敏电阻单元2、导通线路层3、电容单元4的多层板，并使得热敏电阻单元2、电容单元4与导通线路层3、导电孔5或导电柱6电连接，从而获得一种集成式的、体积比较小的，使用方便的温湿度传感器。本发明还提供了上述温湿度传感器的制作方法。

本实施例中，电容单元4为梳齿型电容，梳齿型电容的线宽线距为50/50μm、100/100μm或120/100μm；

或，

电容单元4为双螺旋线型电容，双螺旋线型电容的线宽线距为50/50μm、100/100μm或120/100μm。

本实施例中，还包括竖向型电容7，竖向型电容7包括：竖向分布的贯穿非导电基体层1的竖直孔和位于竖直孔的孔壁上的多条电容线条；

竖直孔为圆形孔、方形孔、相切孔或相交孔；

电容线条为沿竖直孔的孔壁竖直分布或螺旋分布。

本实施例中，竖直孔的孔壁上还设置有竖向型电阻8；竖向型电阻8的长方向沿竖直孔的轴向或与轴向垂直的方向设置。

本实施例中，还包括竖向型电阻8；竖向型电阻8为竖向分布的贯穿非导电基体层1的竖直孔的孔壁电阻；或，竖向型电阻8为竖向分布的填充在非导电基体层1的竖直孔孔内的塞孔电阻。

本实施例中，竖向型电容7还包括：竖向分布的贯穿某层非导电基体层1上下层的盲孔和位于盲孔的孔壁上的多条电容线条；

盲孔的下部为热敏电阻单元2或，盲孔的下部连通有热敏电阻单元2。

本实施例中，非导电基体层1为陶瓷层，热敏电阻单元2为负温度系数热敏电阻或正温度系数热敏电阻。

本发明还提供了一种温湿度传感器的制造方法。

一种温湿度传感器的制造方法，包括：

a.在覆铜板上制作电容线路及导通线路；

b.制作含热敏电阻单元2的非导电基体层1；

c.压合覆铜板和非导电基体层1，制作连通电容线路、导通线路和热敏电阻单元的导电孔5或导电柱6；

其中，步骤a和步骤b可交换设置。

本实施例中，覆铜板为陶瓷基覆铜板，非导电基体层1为陶瓷层；

步骤b包括：在非导电基体层1上制作热敏电阻单元2；或，在非导电基体层1上开设槽或孔，在槽或孔内填充热敏电阻浆料制作热敏电阻；或，在非导电基体层1上开设槽或孔，在槽或孔内嵌入热敏电阻组件。

本实施例中，步骤c之前还包括：

d.在覆铜板或非导电基体层1上制作竖向型电容7；

在覆铜板或非导电基体层1上制作竖向型电容7包括：

d1：在所覆铜板或非导电基体层1上钻孔或开槽；

d2：电镀已经钻好的孔或开设的槽，使已经钻好的孔的孔壁或开设的槽的槽壁镀铜或其它导体；

d3：竖向分割孔壁或槽壁上的导体。

本实施例中，竖向型电容7位于热敏电阻单元2的上部；

竖向型电容7为热敏电阻单元2的液体通道。

竖向型电容7的数量为3个以上，竖向型电容7呈阵列式设置，分为不同的孔径。在测量液体（或空气）的温度和湿度时，由于孔径不同，虹吸效果不同，使得进入到热敏电阻单元2的液体的时间不同，从而可以在不同的时间段测得液体的电阻值。

对于某些竖向型电容7根据需要，步骤d3之后可以有步骤d4。d4：在已经钻好的孔内或开设的槽内填充电容介质。

步骤d3的实现方法：使用比已经钻好的孔的内径小的钻头切割孔壁或槽壁，也可以使用竖向电锯切割孔壁或槽壁；或，通过线切割的工艺切割孔壁或槽壁。

本本发明介绍一种新型的温湿度传感器；包括1个或多个热敏电阻，1个或多个由螺旋或相间金属线条构成的电容器。

热敏电阻和电容器均集成在陶瓷基片材上，整个陶瓷为我们需要的集成传感器。陶瓷基片材可以是覆铜陶瓷基板或普通的生瓷片。

热敏电阻埋入陶瓷片材的内层，或嵌入外层。

热敏电阻可以是负温度系数热敏电阻ntc，或正温度系数热敏电阻ptc。

ntc是用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷。

制作工艺包括：

1）把ntc陶瓷做成瓷片，做成需要的形状，与陶瓷介质一起压合共烧，形成内嵌的热敏电阻；或，2）ntc陶瓷粉末，用印刷等工艺做在陶瓷内部或表面。

ptc一般为金属，常用的是铂金属等，如pt100

集成电容包括但不限于：1）双螺旋线方案，2）间隔线方案；或3）螺旋线或多螺旋线。

电容探测线路集成在传感器的表层，或内层。

本发明的温湿度传感器应用于可穿戴式传感器中，用于感应皮肤表面的温度，和皮肤干燥程度；

热敏电阻可设计成不同敏感梯度，集成在传感器里面，构成阵列，实现大范围测量和高精度测量；

热敏电阻可以同时集成ntc和ptc两种热敏电阻，和软件配合实现高精度测量。

本发明不局限于上述实施例，本发明的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。