[发明专利]湿度传感器芯片

权利要求书

1.一种湿度传感器芯片，其特征在于：

湿度传感器芯片包括湿度敏感模块、测量电路模块；湿度敏感模块、测量电路模块集成得到用于测量湿度的传感器芯片；湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、上电极和下电极；湿度敏感材料的介电常数随着空气湿度变化而变化；衬底为薄片型压电材料；湿度敏感材料、衬底、上电极和下电极构成电容器结构；在湿度测量时，在电容器的两电极之间施加交流电激励信号，湿度敏感模块在交流电激励信号作用下发生机械振动，共振频率和介电常数均敏感依赖于湿度敏感材料的含水率，通过同时测量共振频率和介电常数分别得到两个湿度值参考值，由两个湿度值参考值得到湿度值。

2.如权利要求1所述的湿度传感器芯片，其特征在于：

湿度敏感模块、测量电路模块通过层叠封装技术集成在一片衬底材料上得到用于测量湿度的传感器芯片。

3.如权利要求1所述的湿度传感器芯片，其特征在于：

下电极位于衬底材料的背面，上电极位于衬底材料的正面；上电极和下电极构成叉指电极；湿度敏感材料制备在衬底的正面上。

4.一种湿度传感器芯片，传感器芯片包括湿度敏感模块、测量电路模块、微处理单元MCU、存储模块；湿度敏感模块、微处理单元MCU、存储模块通过层叠封装技术集成在一片衬底材料上得到用于测量湿度的传感器芯片；

其特征在于：

测量电路模块同时测量湿度敏感材料的两种不同的物理性质，两种不同的物理性质随着湿度敏感材料含水率变化而变化；

测量电路模块用于将测量得到的湿度敏感材料的上述两种不同的物理性质的测量结果传输至微处理单元MCU；

存储模块中存储有标准参数库，标准参数库中记录有湿度敏感材料的两种不同的物理性质随着湿度敏感材料含水率变化而变化的标准曲线；

两种不同的物理性质分别以A、B来表示，即标准参数库中同时记录有湿度敏感材料的物理性质A随着含水率变化而变化的标准曲线、湿度敏感材料的物理性质B随着含水率变化而变化的标准曲线；

微处理单元MCU根据上述测量得到的湿度敏感材料的物理性质A和物理性质B的测量结果，对标准参数库中记录的湿度敏感材料的物理性质A和物理性质B分别随着湿度敏感材料含水率变化而变化的标准曲线分别进行索引，比较、运算，分别得到所要测量的环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b；

环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b的均方根值或平均值作为结果输出。

5.如权利要求4所述的湿度传感器芯片，其特征在于：

湿度敏感模块包括湿度敏感材料、衬底、上电极和下电极；下电极位于衬底材料的背面，上电极位于衬底材料的正面；上电极为部分覆盖湿度敏感材料表面使得湿度敏感材料具有漏出部分的电极，上电极表面积为湿度敏感材料表面积的1/3～2/3；湿度敏感材料制备在衬底的正面上；湿度敏感材料吸收环境空气中的水分导致湿度敏感材料介电常数随着含水率而变化；所述衬底为石英薄片；

上电极、湿度敏感材料、石英薄片和下电极构成电容器结构，该电容器具备如下两种不同的物理性质A和B，分别为：湿度敏感模块中的电容值c，传感器芯片的谐振频率f；湿度敏感模块中的电容值c随着湿度敏感材料含水率m变化而变化，传感器芯片的谐振频率f随着湿度敏感材料含水率m变化而变化；

物理性质A：其电容值敏感依赖于环境空气的湿度；

物理性质B：在该电容器被施加一定频率的交流电激励信号时，发生机械振荡，且机械振荡的谐振频率敏感依赖于环境空气的湿度；

测量时，测量电路模块向湿度敏感模块的上电极和下电极施加交流激励信号，同时测量湿度敏感材料的两种不同的物理性质，即物理性质A和物理性质B，由物理性质A和物理性质B分别得到两个测量结果，即环境空气湿度参考值a和环境空气湿度参考值b；两种不同的物理性质A和B均随着湿度敏感材料含水率变化而变化；

测量电路模块在测量时，包括如下两个测量步骤：

(1)向湿度敏感模块的上电极和下电极施加预设固定频率的交流激励信号，测量湿度敏感模块的湿度敏感材料的电容值；

(2)向湿度敏感模块的上电极和下电极施加预设频率范围内的频率变化的交流激励信号，测量湿度敏感模块的谐振频率。