湿度传感器封装的研究进展

湿敏芯片的关键元件是湿度传感器，为了延长湿敏元件的使用寿命，提高湿度传感器的性能，必须对湿敏芯片进行封装。本文主要介绍了湿度传感器封装的研究现状和发展趋势，详细描述了TO、SIP、SOP、LCC等几种湿度传感器封装形式的结构、工艺以及特点，指出了各种封装形式的优缺点。并且对湿度传感器封装的发展趋势作了一定的探讨，指出了SOP，LCC等封装方法将是未来湿度传感器的主流封装方法。     

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。     

光纤氢气传感技术（特邀）

光纤氢气传感器采用光纤作为传光或者传感的介质,基于氢敏材料的相关理化特性实现氢气检测,具有本质安全、稳定性好、体积小、质量轻和易组网等优良特性,是目前氢气传感和光纤传感领域的研究热点。文中首先介绍了典型氢敏材料的作用机理及特点,然后依据氢敏材料的调制机理,综述了几类典型的光纤氢气传感技术及基于受激拉曼增益或色散的新型光纤氢气传感技术,最后从传感器关键工艺及环境适应性方面分析了目前光纤氢气传感器实用化需要解决的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

光纤水听器梭形封装结构灵敏度分析

提高光纤光栅传感器响应灵敏度是提高光纤光栅传感系统检测精度的有效途径之一。聚合物封装是一种简单,有效的光纤光栅保护以及压力增敏方案。文章对采用梭形封装的光纤光栅水听器探头的压力传感特性进行了研究,基于有限元软件ANSYS,对不同聚合物材料所获得的传感效果进行了比较。分析结果表明一定材料的梭形结构压力灵敏度比裸光纤的提高了约200倍。     

新型声表面波湿度传感器

为解决目前常用电容式湿度传感器存在的误差较大和一致性较差的问题,提出了采用常压化学气相淀积(APCVD)法制备的多孔SiO2膜作为吸湿材料的乐甫波声表面波(SAW)传感器感知湿度。基片采用42.75°旋转Y轴切割石英材料,乐甫波传播方向为[0°,132.75°,90°],SiO2湿敏膜厚度为0.5μm。实验结果表明:此湿度传感器灵敏度约为62 kHz/RH%,在相对湿度为50%时,最大湿滞约3%。测得的湿敏特性和迟滞特性表明,乐甫波声表面波湿度传感器线性度较好,实验证实该湿度传感器具有很好的应用前景。     

FBG湿度传感特性的研究

在研究光纤布拉格光栅（FBG）传感器的基础上,分析了FBG的湿度传感特性。以聚酰亚胺（PI）薄膜为湿敏涂覆层的FBG,当湿度升高时,由于涂覆层的膨胀,导致FBG因应变而增长,使布拉格波长发生变化,从而实现对湿度传感。实验结果表明,PI薄膜涂覆的FBG是一种性能很好的湿度传感元件。     

多孔TiO2/NaPSS复合湿敏材料制备与性能研究

采用模板法在铜叉指电极上制备了多孔氧化钛/聚苯乙烯磺酸钠(多孔TiO_2/NaPSS)复合湿敏材料。并采用扫描电镜(SEM)对其微观结构进行表征分析,LCR数字电桥对其湿敏特性进行测试分析。结果表明,相对于NaPSS和TiO_2/NaPSS两种湿敏材料而言,多孔TiO_2/NaPSS复合湿敏材料具有更低的阻抗值及湿滞差,较好的线性关系,其响应速度更快,重复稳定性更高,在湿度传感器方面具有广阔的应用前景。     

基于羟基磷灰石的QCM湿度传感器研究

随着物联网信息化技术的发展,湿度传感器检测精度的要求越来越高,研究具有更好湿敏特性的材料变得日益重要.采用溶胶凝胶法制备了一种具有均匀棒状结构、绿色无毒的羟基磷灰石纳米材料,并将其负载在石英晶体微天平(QCM)上,构筑了高稳定性和敏感性的湿度传感器.通过测量QCM的共振频移,研究了所构筑传感器的湿敏特性,其共振频移源于...     

基于并联法布里-珀罗干涉仪游标效应的增敏光纤湿度传感器

为了提高光纤湿度传感器的灵敏度,提出了一种基于并联光纤法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot interferometers, FPIs)游标效应的增敏型湿度传感器,并进行了实验验证。该传感器由两个基于内径4μm石英毛细管的光纤FPI通过2×2耦合器并联组成,其中一个FPI作为传感FPI,其末端镀有湿敏特性的琼脂糖薄膜,另一个作为参考FPI。论文分析了器件的湿度传感工作原理,实验结果论证了该理论分析的正确性。实验显示,并联FPI游标效应器件在40%RH—60%RH范围内其灵敏度高达0.843 9 nm/%RH,较之单一FPI的灵敏度提高了9倍,是并联FPI反射谱直接波谷追踪波长解调灵敏度的44倍。增加FPI末端湿敏膜厚度,其灵敏度进一步提高至1.12 nm/%RH。该传感器制备简单、尺寸小、灵敏度高,在湿度测试方面具有潜在的应用价值。     

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。     

Application research on the sensitivity of porous silicon

Applications based on sensitive property of porous silicon (PSi) were researched. As a kind of porous material, the feasibility of PSi as a getter material was studied. Five groups of samples with different parameters were prepared. The gas-sensing property of PSi was studied by the test system and suitable parameters of PSi were also discussed. Meanwhile a novel structure of humidity sensor, using porous silicon as humidity-sensitive material, based on MEMS process has been successfully designed. The humidity-sensing properties were studied by a test system. Because of the polysilicon layer deposited upon the PSi layer, the humidity sensor can realize a quick dehumidification by itself. To extend service life and reduce the effect of the environment, a passivation layer (Si₃N₄) was also deposited on the surface of electrodes. The result indicated the novel humidity sensor presented high sensitivity (1.1 pF/RH%), low hysteresis, low temperature coefficient (0.5%RH/℃) and high stability.     

A Cu-Al2O3-Al moisture sensor for high humidities

A novel humidity sensor using the structure Cu-Al₂O₃-Al has been developed for high humidity applications. The capacitance and conductance characteristics of the sensor, measured as a function of humidity at different frequencies, are given. The temporal drift in the characteristics is also investigated. A theory describing the operational behaviour of this device is proposed based on the humidity-sensitive spreading conductance of the oxidised copper film. This ingenious technique has a remarkable multiplicative action on the high humidity sensitivity.     

高分子电容型湿度传感器研制

随着工业的快速发展,对温度检测和控制日益严格,温度传感器已无法跟上人们的需求,通过优化湿度传感器的表面结构和对感湿材料微孔设计提高了感湿特性,增强感湿材料的感湿特性,并对湿度传感器测量电路进行改进,提高微小电容测量,设计湿度测试系统。通过实验验证了改进后的湿度传感器测量效果更优越。     

光学湿度传感器

介绍了光学湿度传感器及其机理,阐述了光湿敏薄膜材料与制备方法,总结了光学湿度传感器的发展现状,重点介绍了近年来发展的各种光学检测方法,最后提出了光学湿度传感器今后的研究发展方向.     

一种格栅状上电极的CMOS工艺聚酰亚胺电容型湿度传感器

报道了采用标准CMOS工艺制作的格栅型上电极的电容型湿度传感器,采用高分子材料聚酰亚胺作为感湿介质,铝作为金属电极.对该湿度传感器的器件结构、制作工艺和传感器特性,如灵敏度、湿滞以及响应时间等进行了讨论.测试结果表明,在12%～92%的湿度范围内,电容一相对湿度曲线具有良好的线性度,灵敏度为0.9 pF/RH,响应时间...     

SnO_2-LiZnVO_4系棒状与球形晶粒湿敏陶瓷特性研究

对比研究了尿素共沉淀法和氨水共沉淀法制备出SnO_2-LiZnVO_4系湿敏陶瓷的显微结构和湿敏特性,考察了液相掺杂LiZnVO_4对材料湿敏特性的影响.实验结果表明,采用尿素共沉淀法制备出的SnO_2-LiZnVO_4系湿敏材料具有棒状晶粒的微结构,而采用氨水共沉淀法制备出的该系湿敏材料具有球形晶粒的微结构.湿敏特性表明,2种微结构的湿敏材料都是液相掺杂LiZnVO_4的摩尔分数为10%时可使材料湿敏性能最好.但棒状晶结构的SnO_2-LiZnVO_4系湿敏材料低湿电阻更小,灵敏度更适中.频率特性表明,测试频率对2种试样的阻抗-相对湿度特性曲线影响都较大.稳定性分析表明,棒状晶结构的试样比球形晶粒结构的试样更稳定.     

LiZnVO4添加量对Zn2SnO4系湿敏材料性能的改善

采用共沉淀法制备了Zn2SnO4-LiZnVO4系纳米粉体,考察了液相掺杂LiZnVO4对材料微结构、湿敏性能的影响,分析了材料的复阻抗特性和频率特性。结果表明,适当的LiZnVO4添加量可明显改善Zn2SnO4-LiZnVO4系纳米材料的微结构和感湿特性。采用共沉淀法制备纳米粉体并使LiZnVO4液相掺杂为10%(摩尔分数),可使Zn2SnO4材料具有低湿电阻小、灵敏度适中的湿敏特性,频率特性表明该材料具有较好的频率响应。     

一种湿度传感器接口电路的分析与改进

介绍了一种本实验室开发的集成湿度传感器，它实现了湿敏电容和接口电路在一块芯片上的集成。重点分析了它的接口电路，基于施密特触发器构建，实现电、容值与频率值的转换。对样片进行了测试，电容值与湿度值近似为线性关系；但是，输出波形的占空比与理论值有较大的偏差。通过分析，给出了测试结果发生偏差的原因。最后，对施密特触发器的参数进行优化，重新对电路的结构进行了设计，实现了与实验室第二代湿度传感器的集成。     

SnO2-LiZnVO4系湿敏材料湿敏特性及介电特性

采用尿素共沉淀法制备SnO2纳米粉体,考察了液相掺杂LiZnVO4对其湿敏性能的影响,测试了材料的电抗特性、电容量特性和响应–恢复特性。结果表明,采用尿素共沉淀法制备SnO2纳米粉体,液相掺杂x(LiZnVO4)为10%时,可使材料具有较好的湿敏性能和响应–恢复特性,响应时间和恢复时间都为55s左右。测试频率对材料的电抗和电容量影响很大。