[发明专利]一种基于MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器

说明书

本发明提供了一种基于MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器，其特征在于，该湿度传感器包括终端式微波功率传感器(1)和湿度敏感材料聚酰亚胺(2)；其中，终端式微波功率传感器(1)包括并联的第一匹配电阻(1a1)和第二匹配电阻(1a2)、共面波导信号线(1b1)、与共面波导信号线(1b1)相距一定距离且相对设置的第一共面波导地线(1b2)、与共面波导信号线(1b1)相距一定距离且相对设置的第二共面波导地线(1b3)。本发明实现湿度的测量。

技术领域

本发明是一种基于MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器，属于微电子器件技术领域。

背景技术

湿度传感器广泛应用于气象检测、农业生产、工业控制、医疗设备等领域。近年来，湿度传感器的发展越来越趋向于微型化。现有的微型湿度传感器类型主要包括电容式、电阻式、压阻式及MEMS等。聚酰亚胺与CMOS工艺兼容且具有良好的感湿特性，因此常被用做湿度传感器的敏感材料。近年来，我国物联网取得了长足发展，而传感器作为物联网中的必要组成部分，也必将得到进一步推广和应用，在这样的形势下，开展湿度传感器产业化方面的工作是非常有意义的。

因此，本发明是基于MEMS终端式微波传功率感器结构的湿度传感器，当空气湿度发生变化时，终端式微波功率传感器的匹配电阻上涂覆的聚酰亚胺能够吸收空气中的水汽分子，其介电常数发生变化，从而使得共面波导终端阻抗发生变化产生失配，导致一部分微波功率发生反射，这会使得热电堆输出的热电势发生改变，从而实现湿度的测量。相比而言，基于MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器具有以下主要特点：一、MEMS终端式微波传功率感器的匹配电阻上的湿度敏感材料聚酰亚胺对共面波导终端阻抗的改变非常敏感，因此可以提高灵敏度；二、该湿度传感器为电压输出，相较于传统湿度传感器的电容或电阻变化量的输出更易于测量；三、该湿度传感器结构简单、体积小、且消耗的功率低，可以实现高可靠、微型化和低功耗的应用需求；四、该湿度传感器的制作无需特殊的材料并且与Si或GaAs工艺完全兼容。

基于以上MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器特点，很明显的可以看出本发明与传统的湿度传感器相比提高了灵敏度，输出测量更加简易，并具有结构简单、体积小、功耗低的特点。本发明结构与Si或GaAs工艺兼容，具有高重复性、低生产成本等优点，很好的满足了集成电路对器件的基本要求。因此，基于MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器具有较好的应用价值和广阔的市场潜力。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器，该湿度传感器利用具有良好感湿特性的聚酰亚胺作为湿度敏感材料，通过湿度变化时其介电常数的变化，改变共面波导终端阻抗，并通过MEMS终端式微波功率传感器结构输出热电势，从而实现湿度的测量。采用该结构可以实现高灵敏度、电压输出和低功耗，并且能与Si或GaAs工艺相兼容，解决在材料、工艺、可靠性、可重复性和生产成本等诸多方面的问题，从而为实现基于MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器在工业自控领域中的产业化应用提供了支持和保证。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于MEMS终端式微波功率传感器结构的湿度传感器，该湿度传感器包括终端式微波功率传感器和湿度敏感材料聚酰亚胺；其中，

终端式微波功率传感器包括并联的第一匹配电阻和第二匹配电阻、共面波导信号线、与共面波导信号线相距一定距离且相对设置的第一共面波导地线、与共面波导信号线相距一定距离且相对设置的第二共面波导地线，第一共面波导地线和第二共面波导地线分别布置在共面波导信号线两侧，第一匹配电阻设在共面波导信号线和第一共面波导地线之间，第二匹配电阻设置在共面波导信号线和第二共面波导地线之间，设置在共面波导信号线相对的位置且与其相距一定距离的热电堆；在第一匹配电阻和第二匹配电阻上涂覆一层湿度敏感材料聚酰亚胺；