一種溫濕度傳感器及溫濕度傳感器的制造方法與流程

本發明涉及傳感器技術領域，具體涉及一種溫濕度傳感器及溫濕度傳感器的制造方法。

背景技術：

溫度傳感器和濕度傳感器廣泛應用于我們生活的各個方面。

當前行業內的溫度傳感器和濕度傳感器都是分立式的部件，體積比較大，使用起來不方便。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提出一種集成式的、體積比較小的，使用方便的溫濕度傳感器。

一種溫濕度傳感器，包括2層以上的非導電基體層、熱敏電阻單元、導通線路層、電容單元、導電孔或導電柱；

2層以上的非導電基體層從上到下依次設置，熱敏電阻單元位于任意2層非導電基體層之間、頂層非導電基體層的上部或底層非導電基體層的下部；

導通線路層位于某層非導電基體層的上部或下部，導通線路層的層數在2層以上，導電孔或導電柱連通非導電基體層的上層導通線路層和下層導通線路層；

電容單元位于頂層非導電基體層的上部或下部；

熱敏電阻單元與導通線路層、導電孔或導電柱電連接；

電容單元與導通線路層、導電孔或導電柱電連接。

優選的，電容單元為梳齒型電容，梳齒型電容的線寬線距為30/30μm、50/50μm、100/100μm或120/120μm；

或，

電容單元為雙螺旋線型電容，雙螺旋線型電容的線寬線距為30/30μm、50/50μm、100/100μm或120/120μm。

優選的，還包括豎向型電容，豎向型電容包括：豎向分布的貫穿非導電基體層的豎直孔和位于豎直孔的孔壁上的多條電容線條；

豎直孔為圓形孔、方形孔、相切孔或相交孔；

電容線條為沿豎直孔的孔壁豎直分布或螺旋分布。

優選的，豎直孔的孔壁上還設置有豎向型電阻；豎向型電阻的長方向沿豎直孔的軸向或與軸向垂直的方向設置。

優選的，還包括豎向型電阻；豎向型電阻為豎向分布的貫穿非導電基體層的豎直孔的孔壁電阻；或，豎向型電阻為豎向分布的填充在非導電基體層的豎直孔孔內的塞孔電阻。

優選的，還包括豎向型電容，豎向型電容包括：豎向分布的貫穿某層非導電基體層上下層的盲孔和位于盲孔的孔壁上的多條電容線條；

盲孔的下部為熱敏電阻單元或，盲孔的下部連通有熱敏電阻單元。

優選的，非導電基體層為陶瓷層，熱敏電阻單元為負溫度系數熱敏電阻或正溫度系數熱敏電阻。

本發明還提供了一種溫濕度傳感器的制造方法。

一種溫濕度傳感器的制造方法，包括：

a.在覆銅板上制作電容線路及導通線路；

b.制作含熱敏電阻單元的非導電基體層；

c.壓合覆銅板和非導電基體層，制作連通電容線路、導通線路和熱敏電阻單元的導電孔或導電柱；

其中，步驟a和步驟b可交換設置。

其中，步驟c這一步，陶瓷燒結工藝導通線路會一起燒出來，只有表面焊盤需要做后處理；如果是其他工藝，如pcb工藝，則有可能，相當于埋入熱敏芯片，電容檢測功能用線路板做出來；如果是dbc陶瓷板，做多層（該工藝做多層的情形較少），有可能通孔后處理的。

優選的，覆銅板為陶瓷基覆銅板，非導電基體層為陶瓷層；

步驟b包括：在非導電基體層上制作熱敏電阻單元；或，在非導電基體層上開設槽或孔，在槽或孔內填充熱敏電阻漿料制作熱敏電阻；或，在非導電基體層上開設槽或孔，在槽或孔內嵌入熱敏電阻組件。

優選的，步驟c之前還包括：

d.在覆銅板或非導電基體層上制作豎向型電容；

在覆銅板或非導電基體層上制作豎向型電容包括：

d1：在所覆銅板或非導電基體層上鉆孔或開槽；

d2：電鍍已經鉆好的孔或開設的槽，使已經鉆好的孔的孔壁或開設的槽的槽壁鍍銅或其它導體；

d3：豎向分割孔壁或槽壁上的導體。

優選的，豎向型電容位于熱敏電阻單元的上部；

豎向型電容為熱敏電阻單元的液體通道。

豎向型電容呈陣列式設置，分為不同的孔徑，虹吸效果不同，使得進入到熱敏電阻單元的液體分階段；

可選步驟：d4：在已經鉆好的孔內或開設的槽內填充電容介質；

使用比已經鉆好的孔的內徑小的鉆頭切割孔壁或槽壁，也可以使用豎向電鋸、切割孔壁或槽壁。

本發明的有益效果是：一種溫濕度傳感器，包括2層以上的非導電基體層、熱敏電阻單元、導通線路層、電容單元、導電孔或導電柱；2層以上的非導電基體層從上到下依次設置，熱敏電阻單元位于任意2層非導電基體層之間、頂層非導電基體層的上部或底層非導電基體層的下部；導通線路層位于某層非導電基體層的上部或下部，導通線路層的層數在2層以上，導電孔或導電柱連通非導電基體層的上層導通線路層和下層導通線路層；電容單元位于頂層非導電基體層的上部或下部（上層或下層）；熱敏電阻單元、電容單元與導通線路層、導電孔或導電柱電連接。非導電基體層可以是板狀的陶瓷或樹脂，可以通過類似電路板制作的工藝制作含熱敏電阻單元、導通線路層、電容單元的多層板，并使得熱敏電阻單元、電容單元與導通線路層、導電孔或導電柱電連接，從而獲得一種集成式的、體積比較小的，使用方便的溫濕度傳感器。本發明還提供了上述溫濕度傳感器的制作方法。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的溫濕度傳感器及其制造方法作進一步說明。

圖1是本發明一種溫濕度傳感器的雙螺旋線型的電容結構示意圖。

圖2是本發明一種溫濕度傳感器的梳齒型的電容結構示意圖。

圖3是本發明一種溫濕度傳感器的爆炸結構示意圖。

圖4是本發明一種溫濕度傳感器的制造方法的流程圖。

圖中：

1-非導電基體層；2-熱敏電阻單元；3-導通線路層；4-電容單元；5-導電孔；6-導電柱；7-豎向型電容；8-豎向型電阻。

具體實施方式

下面結合附圖1~4對本發明一種溫濕度傳感器及其制造方法作進一步說明。

一種溫濕度傳感器，包括2層以上的非導電基體層1、熱敏電阻單元2、導通線路層3、電容單元4、導電孔5或導電柱6；

2層以上的非導電基體層1從上到下依次設置，熱敏電阻單元2位于任意2層非導電基體層1之間、頂層非導電基體層1的上部或底層非導電基體層1的下部；

導通線路層3位于某層非導電基體層1的上部或下部，導通線路層3的層數在2層以上，導電孔5或導電柱6連通非導電基體層1的上層導通線路層3和下層導通線路層3；

電容單元4位于頂層非導電基體層1的上部或下部；

熱敏電阻單元2與導通線路層3、導電孔5或導電柱6電連接；

電容單元4與導通線路層3、導電孔5或導電柱6電連接。

非導電基體層1可以是板狀的陶瓷或樹脂，可以通過類似電路板制作的工藝制作含熱敏電阻單元2、導通線路層3、電容單元4的多層板，并使得熱敏電阻單元2、電容單元4與導通線路層3、導電孔5或導電柱6電連接，從而獲得一種集成式的、體積比較小的，使用方便的溫濕度傳感器。本發明還提供了上述溫濕度傳感器的制作方法。

本實施例中，電容單元4為梳齒型電容，梳齒型電容的線寬線距為50/50μm、100/100μm或120/100μm；

或，

電容單元4為雙螺旋線型電容，雙螺旋線型電容的線寬線距為50/50μm、100/100μm或120/100μm。

本實施例中，還包括豎向型電容7，豎向型電容7包括：豎向分布的貫穿非導電基體層1的豎直孔和位于豎直孔的孔壁上的多條電容線條；

豎直孔為圓形孔、方形孔、相切孔或相交孔；

電容線條為沿豎直孔的孔壁豎直分布或螺旋分布。

本實施例中，豎直孔的孔壁上還設置有豎向型電阻8；豎向型電阻8的長方向沿豎直孔的軸向或與軸向垂直的方向設置。

本實施例中，還包括豎向型電阻8；豎向型電阻8為豎向分布的貫穿非導電基體層1的豎直孔的孔壁電阻；或，豎向型電阻8為豎向分布的填充在非導電基體層1的豎直孔孔內的塞孔電阻。

本實施例中，豎向型電容7還包括：豎向分布的貫穿某層非導電基體層1上下層的盲孔和位于盲孔的孔壁上的多條電容線條；

盲孔的下部為熱敏電阻單元2或，盲孔的下部連通有熱敏電阻單元2。

本實施例中，非導電基體層1為陶瓷層，熱敏電阻單元2為負溫度系數熱敏電阻或正溫度系數熱敏電阻。

本發明還提供了一種溫濕度傳感器的制造方法。

一種溫濕度傳感器的制造方法，包括：

a.在覆銅板上制作電容線路及導通線路；

b.制作含熱敏電阻單元2的非導電基體層1；

c.壓合覆銅板和非導電基體層1，制作連通電容線路、導通線路和熱敏電阻單元的導電孔5或導電柱6；

其中，步驟a和步驟b可交換設置。

本實施例中，覆銅板為陶瓷基覆銅板，非導電基體層1為陶瓷層；

步驟b包括：在非導電基體層1上制作熱敏電阻單元2；或，在非導電基體層1上開設槽或孔，在槽或孔內填充熱敏電阻漿料制作熱敏電阻；或，在非導電基體層1上開設槽或孔，在槽或孔內嵌入熱敏電阻組件。

本實施例中，步驟c之前還包括：

d.在覆銅板或非導電基體層1上制作豎向型電容7；

在覆銅板或非導電基體層1上制作豎向型電容7包括：

d1：在所覆銅板或非導電基體層1上鉆孔或開槽；

d2：電鍍已經鉆好的孔或開設的槽，使已經鉆好的孔的孔壁或開設的槽的槽壁鍍銅或其它導體；

d3：豎向分割孔壁或槽壁上的導體。

本實施例中，豎向型電容7位于熱敏電阻單元2的上部；

豎向型電容7為熱敏電阻單元2的液體通道。

豎向型電容7的數量為3個以上，豎向型電容7呈陣列式設置，分為不同的孔徑。在測量液體（或空氣）的溫度和濕度時，由于孔徑不同，虹吸效果不同，使得進入到熱敏電阻單元2的液體的時間不同，從而可以在不同的時間段測得液體的電阻值。

對于某些豎向型電容7根據需要，步驟d3之后可以有步驟d4。d4：在已經鉆好的孔內或開設的槽內填充電容介質。

步驟d3的實現方法：使用比已經鉆好的孔的內徑小的鉆頭切割孔壁或槽壁，也可以使用豎向電鋸切割孔壁或槽壁；或，通過線切割的工藝切割孔壁或槽壁。

本本發明介紹一種新型的溫濕度傳感器；包括1個或多個熱敏電阻，1個或多個由螺旋或相間金屬線條構成的電容器。

熱敏電阻和電容器均集成在陶瓷基片材上，整個陶瓷為我們需要的集成傳感器。陶瓷基片材可以是覆銅陶瓷基板或普通的生瓷片。

熱敏電阻埋入陶瓷片材的內層，或嵌入外層。

熱敏電阻可以是負溫度系數熱敏電阻ntc，或正溫度系數熱敏電阻ptc。

ntc是用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結等工藝而成的半導體陶瓷。

制作工藝包括：

1）把ntc陶瓷做成瓷片，做成需要的形狀，與陶瓷介質一起壓合共燒，形成內嵌的熱敏電阻；或，2）ntc陶瓷粉末，用印刷等工藝做在陶瓷內部或表面。

ptc一般為金屬，常用的是鉑金屬等，如pt100

集成電容包括但不限于：1）雙螺旋線方案，2）間隔線方案；或3）螺旋線或多螺旋線。

電容探測線路集成在傳感器的表層，或內層。

本發明的溫濕度傳感器應用于可穿戴式傳感器中，用于感應皮膚表面的溫度，和皮膚干燥程度；

熱敏電阻可設計成不同敏感梯度，集成在傳感器里面，構成陣列，實現大范圍測量和高精度測量；

熱敏電阻可以同時集成ntc和ptc兩種熱敏電阻，和軟件配合實現高精度測量。

本發明不局限于上述實施例，本發明的上述各個實施例的技術方案彼此可以交叉組合形成新的技術方案，另外凡采用等同替換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍內。