[发明专利]一种应用于物联网终端的LC无源无线微型湿度传感器

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种应用于物联网终端的LC无源无线微型湿度传感器。 

背景技术

物联网被称为继计算机、互联网之后信息产业的第三次浪潮，为二十一世纪全球工业化、城市化进程提供了革命性的信息技术和智能技术。作为物联网“金字塔”的塔座，物联网终端节点—传感器，将是整个物联网产业链中需求总量最大和最基础的环节，物联网终端节点及其相关产业的技术水平和发展速度将直接影响物联网的发展速度。 

传感器终端是物联网的应用载体，传感器单元除了要满足物品编码、物理量采集与存储、无线通信等基本功能要求外，还要考虑无源化、无功耗或低功耗、体积小型化和微型化等。因而新型低成本、高可靠性、宽用途的传感器实现技术不仅是技术的制高点，同时也有着不可估量的市场化广阔前景。 

无源无线传感器由电感和插值电容组成，可广泛用于传感量的测量如湿度、气体浓度等，所有待测量基于对LC振荡电路的电容影响， 改变传感器谐振频率，来提取相关物理量。目前的LC无源传感器包括三层，底部导体层置于基板之上构成叉指电容与电感，中间绝缘层用以隔离两个导体层，顶部导体层用于连接电容和电感的另一端，目前这种传统的传感器结构和工艺复杂，成本增加，刚性基板材料也限制了传感器的扩展应用，而且测量范围、灵敏度和精度有待于进一步提高。 

发明内容

本发明提供了一种应用于物联网终端的LC无源无线微型湿度传感器，旨在解决现有的LC无源传感器的结构及制备工艺复杂，制造成本较高，同时刚性基板材料的使用限制了此类传感器的扩展应用，测量范围、灵敏度和精度较差的问题。 

本发明的目的在于提供一种应用于物联网终端的LC无源无线微型湿度传感器，该LC无源无线微型湿度传感器包括： 

柔性基板，采用柔性PCB材料及PI材料制成； 

LC金属层，设置在所述柔性基板的上部，采用铜金属材料制成； 

湿敏介质层，设置在所述LC金属层的上部； 

石蜡保护层，设置在所述湿敏介质层的上部，用于进行绝缘隔离。 

进一步，柔性基板的长度、宽度和厚度分别为46.5×31.5×0.35mm。 

进一步，所述LC金属层的长度为38.2mm，宽度为23mm。 

进一步，所述LC金属层中铜金属的厚度为0.02mm，叉指电容C 为18组，叉指长为20.9mm，叉指宽度为0.5mm，叉指间距为0.1mm，叉指电容组的长度为23mm，宽度为13.2mm； 

螺旋电感线圈内边长为7.6mm，外边长为23mm，线圈宽度为0.5mm，线圈间距为0.1mm，叉指电容组和螺旋电感线圈的间距为2mm； 

所述湿敏介质层为湿敏PI材料制成的薄膜，并均匀涂敷在所述LC金属层中叉指电容组的铜金属层间，所述湿敏介质层的厚度为0.001mm； 

所述石蜡保护层完全覆盖在所述LC金属层上的螺旋电感线圈部分，厚度为0.1mm。 

进一步，所述湿敏介质层的介电常数为3.6。 

本发明提供的应用于物联网终端的LC无源无线微型湿度传感器，该LC无源无线微型湿度传感器第一层为柔性基板，第二层为LC金属层，第三层为湿敏介质层，第四层为石蜡保护层，柔性基板采用柔性PCB材料及PI材料制成，LC金属层设置在柔性基板的上部，采用铜金属材料制成，湿敏介质层设置在LC金属层的上部，石蜡保护层设置在湿敏介质层的上部，用于进行绝缘隔离；柔性基板的采用简化了湿度传感器的制备工艺流程，降低了生产成本，并拓宽了湿度传感器的应用环境，同时本发明可通过调整柔性基板、LC金属层和湿敏介质层的厚度、叉指电容组数、叉指电容电极宽度、长度和间距、电感的圈数、电感的结构尺寸，使得湿度传感器的谐振频率、测量范围、灵敏度、精度可控，从而满足不同测量环境对湿度传感器的功能 要求,结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。 

附图说明

图1是本发明实施例提供的应用于物联网终端的LC无源无线微型湿度传感器的结构示意图； 

图2是本发明实施例提供的应用于物联网终端的LC无源无线微型湿度传感器的电路模型图； 

图3是本发明实施例提供的检测电路模型图。 

图中：11、柔性基板；12、LC金属层；121、叉指电容组；122、螺旋电感线圈；13、湿敏介质层；14、石蜡保护层。 

具体实施方式