一種濕敏電容的制作方法

本實用新型涉及一種濕敏電容，屬于電容元件技術領域。

背景技術：

在氣象、環保、國防、航空、航天、航海、工業、農業、電子微電子等領域，經常需要對環境濕度進行測量及控制。電容式高分子濕度傳感器因可靠性高，產品耐候性好等優點是目前最常用的濕度測量元件。

電容式高分子濕度傳感器是在一種絕緣襯底上制作出以高分子敏感材料為電介質的電容，高分子電介質層的節點常數隨其所吸附的水分含量而變化。該電容的上下極板由金屬薄膜構成，電容信號從兩個電極引出，這要求兩個電極都具有一定的厚度并且可焊。為保證對濕度敏感，敏感層上的電極需要多孔透氣，保證水汽可以進出敏感層。

由于濕敏元件的工藝和性能要求的特殊性，傳統的濕敏電容制作方法，一般選用陶瓷片或者無堿玻璃片作為襯底材料，體積較大，且由于陶瓷片和無堿玻璃片與COMS和MEMS工藝不兼容，生產濕敏電容過程中無法實現自動化生產，人工成本高，生產效率低。

目前濕敏電容常規的生產方法有兩種：一是將信號引出的焊盤制作在基底材料上，多孔電極制作在高分子濕敏薄膜上，形成串聯的兩個電容，這樣一是增大了元件的尺寸，另一方面同一尺寸下減小了容值，降低了靈敏度。后期改型設計是采用兩次金屬成膜的方法，在多孔透氣的金屬薄膜和與下電極同時制作的焊盤間再沉積上一層較厚的金屬膜層，將透氣金屬薄膜與焊盤連接，這樣保證元件的尺寸不增加的情況下靈敏度提高，但是透氣金屬薄膜的厚度只能在幾十納米，工藝可控制性不好，而且該層不能對敏感材料層有效保護，容易劃傷，后續應用較為不方便，導致這種電容式高分子濕度傳感器可靠性差。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種濕敏電容，該濕敏電容功耗小，靈敏性強，且長期穩定。

實現本實用新型的目的可以通過采取如下技術方案達到：一種濕敏電容，包括芯片和殼體；所述芯片封裝在殼體中；所述芯片包括：上電極、感濕膜、介質層、襯底和下電極；所述感濕膜為有機聚合物感濕膜；所述介質層沉積在襯底的表面；所述感濕膜附著在介質層的表面；所述上電極設置在感濕膜上；所述上電極設有通孔；所述下電極設置在襯底的下方；所述介質層為氮化硅或氧化硅介質層；所述襯底為單晶硅襯底。

作為優選，所述殼體包括第一導電部、第二導電部和封裝膜；所述下電極固定在第一導電部上；所述上電極通過導電件與第二導電部電性連接；所述封裝膜覆蓋殼體的開口，并將芯片封裝在殼體中。

作為優選，所述導電件為金線。

作為優選，所述上電極為金、銀、鋁、鉑、鉭、銅、鉻、鎳、鉬、鈮或鈦上電極，或包含至少兩種以上金屬的合金上電極；所述下電極為金、銀、鋁、鉑、鉭、銅、鉻、鎳、鉬、鈮或鈦下電極，或包含至少兩種以上金屬的合金下電極。

再優選地，所述上電極為鉬-鋁合金上電極；所述下電極為鉬-鋁合金下電極。

作為優選，所述通孔為網格形通孔、格柵形通孔或圓形通孔。

作為優選，所述有機聚合物感濕膜為聚甲基丙烯酸羥乙酯感濕膜或聚酰亞胺感濕膜。

作為優選，所述感濕膜的厚度為0.4～1.2um。

本實用新型的第二個目的在于提供上述濕敏電容的制造方法，實現了濕敏電容的生產自動化、大批量生產，與傳統的制造工藝相比，生產成本降低，產品質量穩定，可靠性得到極大的提高。

相比現有技術，本實用新型的有益效果在于：

1、本實用新型的濕敏電容采用單晶硅作為襯底，采用有機聚合物感濕膜，使得芯片的厚度和尺寸大大降低，濕敏電容體積小，靈敏度高；

2、本實用新型的濕敏電容優選采用鉬-鋁合金上電極和鉬-鋁合金下電極，大大提高電極的靈敏度和耐腐蝕性；

3、本實用新型的濕敏電容優選聚甲基丙烯酸羥乙酯感濕膜，僅需微米級別的厚度，即可表現出良好的吸濕性。

附圖說明

圖1為濕敏電容的結構示意圖；

圖2為實施例1檢測的電容值隨濕度變化的曲線圖。

其中，1、芯片；11、上電極；111、通孔；12、感濕膜；13、介質層；14、襯底；15、下電極；2、殼體；21、第一導電部；22、第二導電部；23、封裝膜；3、金線。

具體實施方式

下面，結合附圖以及具體實施方式，對本實用新型做進一步描述：

參照圖1，一種濕敏電容，包括芯片1和殼體2；所述芯片1封裝在殼體2中；所述芯片1包括：上電極11、感濕膜12、介質層13、襯底14和下電極15；所述介質層13沉積在襯底14的表面；所述感濕膜12附著在介質層13的表面；所述上電極11設置在感濕膜12上；所述上電極11設有通孔111；所述下電極15設置在襯底14的下方；所述殼體2包括第一導電部21、第二導電部22和封裝膜23；所述下電極15固定在第一導電部21上；所述上電極11通過金線3與第二導電部22電性連接；所述封裝膜23覆蓋殼體2的開口，并將芯片1封裝在殼體2中。

所述介質層為氮化硅或氧化硅介質層，其厚度為50～90nm；所述襯底為單晶硅襯底，其厚度為200～400um。

具體實施方式中，所述上電極為鉬-鋁合金上電極；所述下電極為鉬-鋁合金下電極。

具體實施方式中，所述通孔為網格形通孔、格柵形通孔或圓形通孔。

具體實施方式中，所述感濕膜為聚甲基丙烯酸羥乙酯感濕膜或聚酰亞胺感濕膜，厚度為0.6～2um。

以上濕敏電容通過以下步驟制造獲得：

1)將襯底用酸性溶液、堿性溶液依次清洗，然后依次使用離子水、丙酮和無水乙醇在超聲條件下對襯底進行處理18min，最后用氮氣吹干；

2)通過化學氣相沉積的方法，在襯底的表面生長一層介質層；

3)通過自動勻膠機在介質層的表面鋪設感濕膜；

4)以真空蒸鍍的方式在感濕膜上設置上電極，在襯底的下方設置下電極；

5)以光刻的方法在上電極上刻蝕出通孔；

6)通過自動劃片機將芯片切割成1.5X1.5mm²；

7)通過自動固晶機將芯片通過導電膠固定在殼體的第一導電部上；

8)通過自動綁線機將上電極與第二導電部用導電件綁定連接；

9)采用封裝膜覆蓋殼體的開口，并將芯片封裝在殼體中，得到濕敏電容。

實施例1～3

實施例1～3以表格1中的材料及參數，通過具體實施方式中的制造方法制造獲得濕敏電容。

表格1實施例1～3的濕敏電容的材料及參數設置

對實施例1中獲得的濕敏電容進行檢測：將得到的濕敏電容放置于溫濕度檢定箱中，調節濕度從10～90RH％范圍內梯度變化，檢測濕敏電容的電容值，電容值隨濕度變化的曲線圖如圖2所示，從圖中可得：在濕度10～90RH％范圍內，濕敏電容對濕度的變化具有線性的響應性，且全量程內，濕滯小于1RH％，響應速度小于5秒，表現出良好的穩定性與精確性。

對于本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本實用新型權利要求的保護范圍之內。