湿度传感元件制备、封装及检测电路设计的研究进展

湿度传感器是一种用于感知环境湿度参数的器件,在气象探测、农业种植、工业制造、馆藏存储等领域应用广泛。湿度传感器的检测特性主要由湿敏材料、检测电极、封装及检测电路共同决定,其中湿敏材料的材料特性和结构特征对传感性能的影响最为显著,也是该领域的研究热点。讨论了湿度传感元件的感湿机理和湿敏材料的分类,介绍了湿度传感器的检测参数及优化,阐述了纳米湿敏材料在湿度传感器中的应用,对常用的湿度传感器封装方案和检测电路设计进行了综述。     

新型光湿敏元件及应用

介绍了利用硅作衬底的陶瓷钛酸镧锶（SrLaTiO3)材料的半导体元件，独特的MIS结构元件，既具有光的特性，又可以测量湿度信号。利用光、湿敏特性元件设计成光、湿敏传感器。     

DPC结露传感器通过技术鉴定

湿敏传感器技术的一个新型领域——非线性湿敏传感器“DPC结露传感器”,于1991年12月5日在电子科技大学通过技术鉴定。 DPC结露传感器系电子聚合物复合膜电阻式非线性沮敏湿度检测元件。具有全湿度范围,高温与水份开关及结露检测正特性:非线性响应好,响应时间短,湿滞回差小,精度高、工作温度范围宽;耐污染、长期稳定与可靠性;体积小,无需加     

纺织基底无芯片RFID 湿度传感器

研制了一种无湿敏材料的纺织基底无芯片RFID 湿度传感器用于检测环境湿度。通过射频仿真软件 HFSS,获得谐振频率在2. 45 GHz 具有较高品质因数的纺织基底谐振器模型,对以谐振频率偏移量作为灵敏度指标 的检测原理进行了仿真。利用丝网印刷工艺和刻绘工艺分别在不同类型纺织物上制作了无芯片RFID 湿度传感器, 系统研究了制作工艺、纺织品类型和厚度对传感器湿敏特性的影响。结果表明,0. 5 mm 厚度下不同基底类型湿度传 感器的灵敏度由高至低依次为:棉基底、亚麻基底、聚酯纤维基底,恢复特性呈相反顺序,其中棉基底传感器在高湿 范围内平均灵敏度达3. 8 MHz/ %RH,聚酯纤维基底传感器恢复度达86%;相同类型的棉纺织基底下基底厚度越大, 平均湿度灵敏度越高,恢复特性越差。传感器稳定性测试表明传感器具有较好的中长期稳定性。对纺织基底湿度 传感器的感湿机理进行了分析,纺织纤维中的亲水基团与水分子间形成氢键,改变了基底的介电参数,传感器的湿 敏特性与组成纺织品的纤维成分、纤维细度、编织方式有关。     

基于SOP生产工艺的系统级封装

提出了一种基于SOP24基板及生产工艺,利用空余的管脚焊盘放置被动元件实现内部互连,制作SiP封装集成电路的封装工艺。选择红外发射电路,使用HT6221红外编码器芯片、电阻、三极管等无源元件,制造出集成了驱动电路的红外发射芯片。建立开发平台对内部器件的布置进行优化,最终制作出工艺简单、性能可靠的SiP封装器件。用一个标准的SOP24封装组件实现了完整的系统功能,面积比系统级封装前减少50％,可靠性大幅度提高,用户使用该芯片开发产品的难度大大降低。     

2004年度电子封装科研开发与人才培养机构调研报告

1、电子封装科研院所 1.1总体情况 我国科研院所从事电子封装技术研究是与电子元器件的研制同时起步的,随着电子元器件技术的发展,电子封装技术也同步发展.特别是集成电路技术的发展,促进了电子封装技术日新月异的变化.封装形式从DIP、SOP到LCC、BGA、QFP等,管脚数从8条腿到280条都可以进行封装.     

电容式高分子湿敏元件的研究及进展

介绍了电容式高分子湿敏元件的几个组成部分一下电极、湿敏功能材料、上电极工艺制造技术。同时也介绍了湿敏元件防污染、电路一体化设计、长期稳定性等方面近来的研究成果。指出湿敏元件的感湿材料的选择和上电极工艺制造技术是影响湿敏元件性能的两个重要因素。     

湿度和频率对湿敏元件电学特性的影响

在印有梳状电极的石英玻璃表面涂覆氧化钛纳米薄膜制备湿敏元件,研究不同湿度、不同频率下的电学特性。结果表明,随着湿度的增大,湿敏元件的电阻值、阻抗值减小,电容增大;当湿度一定时,电阻值、电容值都随频率的增大而减小;工作频率为0.01 kHz、相对湿度高于40%时,具有较好的湿敏特性。实验说明湿敏元件中不仅电子、离子浓度发生变化,材料的极化也发生了变化。     

SBA-15薄膜修饰QCM湿度传感器的三维有限元建模与仿真

本文对基于SBA-15的QCM湿度传感器进行了三维有限元精确建模与数值仿真,分析了SBA-15湿敏薄膜材料对传感器的振动模态、中心频率、电学阻抗及Q值等性能参数的影响,为纳米湿敏薄膜的成膜工艺及新型QCM湿度传感器的优化设计与制造提供了重要的理论参考依据。     

锌离子掺杂的氧化钛薄膜的湿敏性能研究

采用溶胶-凝胶法在印有梳状银电极的石英玻璃表面制备了不同含量锌离子掺杂的氧化钛薄膜,通过烧结制得一系列湿敏元件,研究了锌离子掺杂量、烧结温度和工作频率对薄膜湿敏性能的影响.研究结果发现,较低的工作频率下元件的湿度敏感性能较好.随着锌掺杂量的增加,湿敏性能降低,表现在湿度敏感点升高,阻抗随湿度的变化幅度减小.相同掺杂量下,随着烧结温度的升高,元件的湿敏性能呈现先改善后恶化的趋势.     

应用于MEMS气密性封装测试的微型湿度传感器的设计与制作

MEMS器件的封装一直是MEMS技术的难点之一 ,在封装设计中 ,如何测试封装的有效性就显得尤为重要。本文叙述了一种基于MEMS技术的微型湿度传感器的原理、设计以及工艺流程。在其上进行气密性封装 ,则可通过对封装内的湿度测量来判断该封装的气密性能。在设计中 ,充分考虑了尺寸、工艺以及灵敏度等各方面要求。制作采用的是传统的光刻、刻蚀工艺。该湿度传感器结构简单 ,易于制作 ,其性能能够满足气密性封装测试的要求     

一种电极型MEMS电场传感器封装结构

为了提高MEMS电场传感器敏感芯片封装的环境适应性,该文提出一种新型的电极型MEMS电场传感器封装结构。区别于将传感器敏感芯片及探头放置于被测环境中,该文通过在MEMS电场传感器封装管壳外部增加封装电极,仅将封装电极暴露在被测环境中,有效避免了传感器敏感芯片封装管壳受到多种恶劣环境的干扰。研制出基于新型封装结构的MEMS地面电场传感器及探空电场传感器,仿真及试验结果表明,该结构传感器能够实现对电场高精度准确测量,在高湿、低温等恶劣环境下输出稳定可靠。     

复合钒钛酸干凝胶薄膜的湿敏特性研究

采用sol-gel法制备了复合钒钛酸干凝胶(H2V10Ti2O30-y·nH2O)薄膜,并对其湿敏特性进行了研究。结果表明:该薄膜为层状结构。用此薄膜制备的湿敏元件,在RH为11%～95%的范围内,感湿特性曲线线性好,其响应、恢复时间分别为5s和20s,湿滞为RH2%,感湿温度系数为RH0.45%/℃,并具有良好的稳定性。H2V10Ti2O30-y·nH2O干凝胶薄膜湿敏元件的灵敏度和湿滞均优于复合钒酸(H2V12O31-y·nH2O)干凝胶薄膜湿敏元件。     

光纤布拉格光栅应变传感器的灵敏性及疲劳可靠性研究

分别采用金属和聚合物材料研究了封装材料对布拉格光纤光栅(FBG)传感器灵敏性的影响，并通过加速疲劳实验对传感器安装工艺的疲劳可靠性进行了研究。结果表明：焊接安装的金属封装FBG应变传感器具有良好的灵敏性及其长期稳定性，是海洋结构、桥梁等动载环境下工作的结构长期安全监测的理想器件。     

High density packaging technology ultra thin package & new tab package

As electronic devices become more highly integrated, the demand for small, high pin count packages has been increasing. We have developed two new types of IC packages in response to this demand. One is an ultra thin small outline package (TSOP) which has been reduced in size from the standard SOP and the other, which uses Tape Automated Bonding (TAB) technology, is a super thin, high pin count TAB in cap (T.I.C.) package. In this paper, we present these packages and their features along with the technologies used to improve package reliability and TAB. Thin packages are vulnerable to high humidity exposure, especially after heat shock.1 The following items were therefore investigated in order to improve humidity resistance: (1) The molding compound thermal stress, (2) Water absorption into the molding compound and its effect on package cracking during solder dipping, (3) Chip attach pad area and its affect on package cracking, (4) Adhesion between molding resin and chip attach pad and its affect on humidity resistance. With the improvements made as a result of these investigations, the reliability of the new thin packages is similar to that of the standard thicker plastic packages.     

智能传感器SHT11及其在便携式温湿度检测仪中的应用

介绍了新一代单片全校准温湿度传感器SHT11．采用CMOS芯片技术与传感器技术结合在一起构成了高集成度、小体积的数字式温湿度传感器，对传感器的性能参数、信号输出、非线性及温度补偿、I^2C的接口方式、便携式温湿度检测仪中的应用进行了研究。研究结果表明：该传感器具有稳定可靠，体积小，量化误差小，响应速度快，适用面广的特点。     

Thermal Resistance Measurement of LED Package with Multichips

Thermal transient measurements of high power GaN-based light-emitting diodes (LEDs) with multichip designs are presented and discussed in the paper. Once transient cooling curve was obtained, the structure function theory was applied to determine the thermal resistance of packages. The total thermal resistance from junction to ambient considering optical power is 19.87 K/W, 10.78 K/W, 6.77 K/W for the one-chip, two-chip and four-chip packages, respectively. The contribution of each component to the total thermal resistance of the package can be determined from the cumulative structure function and differential structure function. The total thermal resistance of multichip packages is found to decrease with the number of chips due to parallel heat dissipation. However, the effect of the number of chips on thermal resistance of package strongly depends on the ratio of partial thermal resistance of chip and that of slug. Therefore, an important thermal design rule for packaging of high power multichip LEDs has been analogized.     

光纤光栅传感器监测混凝土简支梁裂缝的实验研究

以结构健康监测系统为研究背景,研究了光纤布拉格光栅(FBG)传感器。对FBG的研究起步并成熟于通信领域,而对其在土木工程领域的研究尚处于发展阶段。为了进一步促进FBG传感器的发展,推广其在工程中的应用,通过在混凝土简支梁的底部布置经纤维增强复合塑料(FRP)封装的准分布式FBG传感器和未经封装的准分布式FBG传感器,研究了准分布式FBG传感器对钢筋混凝土构件裂缝出现时的有效感知及定位问题。实验结果表明可实现裂缝的大致定位,经FRP封装的FBG传感器相对于裸光纤光栅,其应变灵敏度有所下降。     

Spelunkers, how deep are you? [my favorite experiment]

In this paper, by using differential measurements based around two SCP-1000 MEMS (microelectromechanical systems) sensors, a method of depth detection is proposed. A very-low-frequency (VLF) communications channel updates the moving sensor and provides corrections (along with an accelerometer, temperature, and humidity sensor for more precise measurements). For this, a single sensor, a SCP-1000 sensor made by VTI of Finland is used. These tiny chips, when used with the provided algorithms and internal temperature sensor, enable altitude measurements with resolutions better than1.5 Pa (-3.5 inches) across a dynamic range of 90 kPa (-34,750 feet).