[发明专利]一种冷藏运输载具用温湿度传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于运输领域，涉及冷藏运输载具所用的温湿度传感器，尤其是一种采用CMOS工艺制备的冷藏运输载具用温湿度传感器及其制备方法。

背景技术

农业属于第一产业，农产品的保鲜和加工是农业生产的继续，发达国家均把产后贮藏加工放在农业的首要位置，而随着经济全球化水平的提高，冷藏运输业迅猛发展，在农产品冷藏运输过程中，保障鲜活货物的运输安全尤为重要，解决这一问题将带来巨大的经济效益。因此，对冷藏运输载具内环境的高精度监控即保持温度、湿度等处于适宜货物存储的范围内是保障货物运输安全的关键。

我国作为农业大国更为重视农产品的贮藏保鲜。农产品的冷藏保鲜环境大多处于低温、高湿状态，水蒸汽极易导致湿度传感器表面结露，从而严重影响检测湿度的精度。为防止这一状况发生，现有一些温湿度传感器是将感温单元、感湿单元及加热元件封装于同一密封套内。但是，将感温单元与加热元件封装于一体，温敏元件会因加热元件的升温而产生误差，不仅会影响检测温度的精度，也会影响对露点的正确判断，进而无法及时启动加热元件来预防湿度传感单元表面结露。

NTC（NegativeTemperatureCoefficient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、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，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻，其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。NTC热敏电阻具有高灵敏度、低成本的优点，在-55℃～+300℃具有良好的性能，是制备温度传感器的首选材料，目前在食品储藏、医药卫生等领域得到广泛应用。

现有大部分NTC芯片采用环氧树脂或酚醛树脂作为绝缘保护层，其浸蘸工艺决定其厚度不可能很薄，因此会影响温度测量的准确度及传感器的响应速度。

现有的高分子电容式湿度传感器是梳状电极上覆盖一层连续的感湿膜，水分子进入到感湿膜引起介电常数变化从而相应改变电容值，因此传感器的响应速度取决于水分子进出感湿膜的快慢，即加快感湿膜吸收和释放水分子的速率便可提高传感器的响应速度。

发明内容

本发明为解决上述现有技术所存在的问题，提供了一种可提高响应时间及检测精度的冷藏运输载具用温湿度传感器及其制备方法。

本发明实现目的的技术方案是：

一种冷藏运输载具用温湿度传感器，包括感温单元、感湿单元及氮化硅钝化层，感温单元与感湿单元分别固装在各自的由氮化硅钝化层所制成的方槽内。

而且，所述感温单元由封装层、NTC热敏电阻芯片、金属电极及其引线构成，金属电极之间固装NTC热敏电阻芯片，在金属电极外密封固装封装层，电极引线引出封装层外。

而且，所述感湿单元由下至上每层依次为硅衬底、二氧化硅、多晶硅、氮化硅、下电极及其引线、电阻条及其引线、高分子感湿膜、上电极及其引线、氮化硅构成，其中，硅衬底、二氧化硅、多晶硅、氮化硅均采用封闭的板状，下电极、高分子感湿膜、上电极、氮化硅均采用形状基本相同的梳齿状，而电阻条采用折线结构。

而且，所述电阻条及其引线和下电极及其引线处于同一水平面，均附在氮化硅的上表面，电阻条采用折线结构，环绕穿插于下电极的梳状齿的间隙中。

一种冷藏运输载具用温湿度传感器的制备方法，步骤是：

首先淀积一层较厚的氮化硅钝化层，在其上光刻腐蚀形成两个腔作为感温单元和感湿单元的隔室，将感温单元和感湿单元分别安装到两个隔室中，再进行外围处理电路的印刷安装，最后对整个传感器进行封装检测。

而且，所述感温单元的制作过程是：

⑴将锰、铜、钴、铁、镍的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺后经过划切，制成方片型NTC热敏电阻基片；

⑵将导电银浆涂覆到NTC热敏电阻基片上下正方形表面，形成NTC热敏电阻的两个金属电极；

⑶将两根杜美丝分别粘覆到导电银浆形成的两个金属电极上，作为金属电极的引线，在银浆烧结温度下烧结，即完成暂未封装的NTC热敏电阻；

⑷将玻璃浆料用喷头通过合适压力喷洒到第⑶步制好的NTC热敏电阻上，形成致密且薄的玻璃保护层即完成玻璃封装，其中预留出一定长度的杜美丝避免被玻封，最后烧结，完成感温单元制备。