[发明专利]一种基于有机基板的无源无线电容式湿度传感器封装结构

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体来说，涉及一种基于有机基板的无源无线电容式湿度传感器封装结构。

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、压阻式及微机电系统（英文全称：Micro-Electro-Mechanical Systems ，文中简称：MEMS）等。目前无线遥测传感器包括两大类：有源遥测和无源遥测。有源遥测是指传感系统中带有电源，这种遥测方式可以双向长距离传输传感器信号，但是其系统复杂、尺寸大，而且电池需要更换。无源遥测是指传感系统中没有电源，利用电感耦合或射频（英文全称：Radio Frequency，文中简称：RF）反射调制实现信号的获取，这种遥测方式信号传输距离短，但是体积小、不需要更换电池，理论上可以无限期工作。其中，电感、电容回路（对应英文为“LC tank ，文中简称：LC）无源无线湿度传感器是无源遥测中的最主要的一类。

随着传感器市场的发展，无线传感器将成为物联网发展的一个重要方向。但是传感器微型化程度加深，引线问题是需要解决的一大问题，另外有些场合不能使用引线，这就需要使用无线传感器。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供了一种基于有机基板的无源无线电容式湿度传感器封装结构，该湿度传感器封装结构采用无线无源元件构成，具有非接触、体积小、功耗低的性能优点。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于有机基板的无源无线电容式湿度传感器封装结构，该湿度传感器封装结构包括湿度敏感电容、有机封装基板、设有内连接线和外端口的平面螺旋电感、背面连接线、外连接焊盘、内连接焊盘、封盖、上覆盖层和下覆盖层，其中， 

    湿度敏感电容通过胶层固定连接在有机封装基板的顶面，平面螺旋电感固定连接在有机封装基板的顶面，且平面螺旋电感环绕在湿度敏感电容的外侧；外连接焊盘和内连接焊盘分别固定连接在有机封装基板的顶面，且外连接焊盘和内连接焊盘位于平面螺旋电感和湿度敏感电容之间；

有机封装基板上设有电镀外通孔和电镀内通孔，电镀内通孔位于湿度敏感电容和平面螺旋电感之间，电镀外通孔位于有机封装基板边缘和平面螺旋电感之间；

背面连接线位于有机封装基板的底面，且背面连接线一端穿过电镀外通孔，与平面螺旋电感的外端口连接，背面连接线另一端穿过电镀内通孔，与外连接焊盘连接；外连接焊盘通过外键合引线与湿度敏感电容的一极连接；平面螺旋电感的内连接线与内连接焊盘连接，内连接焊盘通过内键合引线和湿度敏感电容的另一极连接；

上覆盖层连接在有机封装基板的顶面，且平面螺旋电感位于上覆盖层和有机封装基板之间；下覆盖层连接在有机封装基板的底面，且背面连接线位于下覆盖层和有机封装基板之间；

封盖通过胶层固定连接在有机封装基板的上方。

进一步，所述的封盖上开有透气孔。

进一步，所述的基于有机基板的无源无线电容式湿度传感器封装结构，还包括滤膜，滤膜贴覆在封盖的内壁上。

进一步，所述的平面螺旋电感的厚度为10-20微米

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1. 由全无源元件构成，体积小、功耗低、可用作非接触式湿度测量场合。本发明的湿度传感器封装结构包括湿度敏感电容、有机封装基板、设有内连接线和外端口的平面螺旋电感、背面连接线、外连接焊盘、内连接焊盘、上覆盖层和下覆盖层。这些部件皆为无源元件。有机封装基板表面上有平面螺旋电感3环绕在湿度敏感电容1周围。这可以减小湿度传感器的体积。同时，湿度传感器封装结构的功耗低。首先该湿度传感器属于被动方式，传感器节点本身不含电源，本身不消耗任何能量。其次，该湿度传感器工作时，通过电感耦合，吸收外部读出电路的能量，同时将湿度信息传递出去。由于是电容-湿度敏感，LC回路吸收的功率也是非常低的。利用敏感电容检测湿度的变化，利用电感耦合输出信号。本发明的湿度传感器封装结构可使用在一些不能使用引线的场合，比如密封腔体内湿度检测等。

2. 可用于恶劣环境下的湿度检测。本发明的湿度传感器封装结构由全无源元件构成，避免了有源器件中温度效应等引起的器件失效等，可以适用于高温等恶劣环境下的湿度检测。