专利名称：电容式有机膜湿度传感器的制作方法
技术领域：
一种可用于定量测量和控制湿度的电容式有机膜湿度传感器可广泛应用于农业、纺织、电子、医药、食品、空调等行业中一切需测量和监控湿度的部门。
目前各部门使用的温度传感器尽管品种很多，但普遍存在着稳定性、重复性及互换性差，精度不高，参数分散性大等技术性能上的缺陷。为解决上述问题，目前又研制出一种电容式有机膜湿度传感器，该传感器中引入了一种新型材料－聚酰亚胺高分子有机膜。这种类型的湿度传感器其结构参见示意图1，它是由硅片，其上的二氧化硅层，在此上面的、采用同心园状双层金属制作的下、上电极，及夹于上下电极之间的、用聚酰亚胺高分子有机膜作为介质的感湿膜构成。这种湿度传感器由于引入了具有优良的耐高温性、热稳定性、电绝缘性、化学稳定性的聚酰亚胺高分子有机膜，使得该湿度传感器克服了前述绪多湿度传感器技术性能上的缺陷，具有良好的热稳定性、重复性和高精度等性能。但用来作为感湿膜介质的聚酰亚胺高分子有机膜存在两大缺点一是在制造过程中很难保证聚酰亚胺高分子有机膜没有针孔和破损，因此极易造成上、下电极间的短路；二是在使用过程中难以保证聚酰亚胺高分子有机膜厚度均匀，加之感湿膜层只有0.8～1.4微米厚，也易造成上下电极间的电压击穿。上述性能缺陷的存在，使得这种电容式有机膜传感器成品率低、寿命短，专期可靠性差。
本实用新型的目的在于提供一种既具有良好的稳定性、重复性等技术性能，又具有寿命长，专期可靠性好，制造成品率高等优良特性的新型电容式有机膜湿度传感器。
本实用新型的结构如示意图2，它也包括有上、下电极，硅片，二氧化硅层，用聚酰亚胺高分子有机膜作介质的感湿膜。它的特征是采用硅片本身作为下电极，硅片上是一层二氧化硅层，二氧化硅层上是感湿膜，感湿膜上是用金属铝层制作的上电极。这种上电极可采用网格状或同心园状结构，也可采用其它结构形状。
本实用新型由于一则采用了高温热氧化生长的方法在作为下电极的硅片上生长了一层二氧化硅层，该氧化层结构致密，厚度均匀，耐压大于100优，因此具有良好的绝缘性；再则又在其上涂覆了一层感湿膜，使得上下电极间形成两层绝缘层，从而有效地防止了因感湿膜有针孔或不均匀而造成的上下电极间短路现象。因此该电容式有机膜湿度传感器除保留图1所示结构的湿度传感器优良的重复性、稳定性等技术性能和技术参数外，还具有以下独特的优良特性1、生产成品率由原来的30％转为80％；2、使用可靠性提高，一致性好；3、成本降低；
4、下电极不必经上电极窗口引出，可直接从管壳引出，使得工艺操作简便。
图1原电容式有机膜湿度传感器结构示意图1、下电极引出端；2、双金属层制作的上电极；3、感湿膜；4、双金属层制作的下电极；5、二氧化硅层；6、硅片；图2本实用新型的结构示意图7、铝金属层制作的上电极；8、硅下电极；图3可反映图1结构湿度传感器上电极布局的俯视图，图中上电极呈同心园状结构；图4可反映本实用新型湿度传感器上电极布局的俯视图，图中上电极呈网络状结构。
实施例按图2所示结构，按下述工艺制作1、常规方法清洗硅片；2、高温热氧化生长一层厚度为8000°A的二氧化硅绝缘层，其中炉温为1150℃通氧气500毫升／分，时间为40分钟；3、常规方法腐蚀硅片背面去除氧化层；4、利用自旋法涂覆一层厚度为0.9～1.6微米的聚酰亚胺高分子有机膜；5、利用常规光刻工艺，刻蚀聚酰亚胺高分子有机膜；6、氧气去光刻胶，并烘干上述有机膜，采用炉温为400℃，通氧气500毫升／分，时间7分钟；7、常规方法蒸发一层厚度为0.5～0.8微米的金属铝层作为上电极；8、常规方法刻蚀出电极结构；9、将其放入温度为400℃，氧气流量为500毫升／分的炉中5分钟，去掉铝上光刻胶、并使铝电极牢固；10、常规方法测试划片，粘片压焊，最后制成合格管子。
用上述工艺方法制得图2所示结构湿度传感器的基本参数与图1所示结构相类似，数值如下1、在75％相对湿度时，C＞80PF；2、中湿范围(20％～80％RH)灵敏度＞0.3PF／(1％)RH；3、使用温度－20℃～80℃；4、响应时间小于20秒(满量程90％)；5、测湿范围0～100％RH。
其中C为湿度传感器电容值PF电位值的单位微微法拉RH相对湿度英文缩写反映现有技术的参考文献为美国的IEEE TRANSACTIONS ONELECTRON DEVICES.VOL.ED－32，NO.7，JULY 1985。
权利要求1.一种用于定量测量和控制湿度的电容式有机膜湿度传感器包括有上、下电极，用聚酰亚胺高分子有机膜作介质的感湿膜，二氧化硅层和硅片，本实用新型的特征在于，它是采用硅片本身作为下电极，其上是二氧化硅层，在此之上是用聚酰亚胺高分子有机膜作介质的感湿膜，感湿膜上是用金属铝层制作的上电极。
2.根据权利要求1所述的电容式有机膜温度传感器，其特征在于上电极可采用网络状或同心园状结构，也可采用其它结构形状。
专利摘要一种可用于定量测量和控制湿度的电容式有机膜湿度传感器包括有上、下电极，硅片，二氧化硅层，用聚酰亚胺高分子有机膜作介质的感湿膜。特征在于它采用了硅片本身作为下电极，其上是二氧化硅层，在此上面是感湿膜，感湿膜上是用金属铝层制作的上电极。该湿度传感器除具有与现湿度传感器(如图1所示)良好的重复性、稳定性等技术性能和技术参数外，还具有可靠性高、一致性高、成本低，生产成品率可达到80％等一系列优良的技术特性。
文档编号G01N27/22GK2080670SQ90224139
公开日1991年7月10日 申请日期1990年11月27日 优先权日1990年11月27日
发明者邹德恕, 王东风, 高国 申请人:北京工业大学