[发明专利]电容式湿度传感器

说明书

相关申请的交叉引用

该申请根据35USC119(a)要求2013年9月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-107394号的权益，将其全部公开内容通过引用并入本文用于所有目的。

技术领域

以下描述涉及电容式湿度传感器，并且涉及通过增加电容根据湿度改变的变化来提高灵敏度而使湿度敏感面积最小化的电容式湿度传感器。

背景技术

湿度传感器为基于随着湿度的改变而改变其值的电信号来检测湿度水平的传感器。湿度传感器可以通过确定湿度敏感材料由于水分引起的电性质上的改变来精确地感测湿度水平。

湿度传感器可以划分为电阻式湿度传感器和电容式湿度传感器。湿度传感器广泛用于使汽车、医疗器械、空气净化系统、自动冷却/加热系统、家电、移动设备等维持在最佳状态。

电阻式湿度传感器基于由湿度改变的电阻上的变化来测量湿度。电阻式湿度传感器广泛使用，原因是与电容式湿度传感器相比电阻式湿度传感器往往在价格上具有竞争力。

然而，近来，电容式湿度传感器以单芯片的形式制造在半导体衬底上。因此，可能可以获得比电阻式湿度传感器更有价格竞争力的电容式湿度传感器。因此，电容式湿度传感器的使用正在增加。

此外，与电阻式湿度传感器相比，电容式湿度传感器可以呈现出更高的可靠性，并且可以呈现出更加线性的传感器特征以及低的受温度的影响。电容式湿度传感器可以作为电容器型器件，该电容器型器件具有在水分存在时介电常数改变的吸收水分的湿度敏感材料例如聚合物或陶瓷。就是说，用于感测湿度的湿度敏感层可以存在于器件的内部，并且湿度敏感层的介电常数可以在水分通过湿度敏感层引入时改变。因此，电容改变，并且可以确定电容以确定湿度的水平。

用于感测湿度的电容式湿度传感器的实例公开在美国专利第6690569号(Capacitive Sensor)中。

参照美国专利第6690569号，湿度敏感材料填充在不同电极之间以形成测量层。

因此，当将电势差施加到电极的两端时，在电极周围形成电场。例如，在具有不同电势并且彼此面对的电极之间的空间中形成最大的电场。

然而，在电容式湿度传感器中，因为水分不能穿透电极下方的衬底，所以介电常数的变化没有改变。因此，限制了电容的变化。

此外，在使用单个导电层作为电极的器件中，取决于处理能力，电极高度受限。然后，电极彼此重叠的尺寸减少，并且因此，取决于湿度改变的电容的变化受限。

如此，因为电容的变化受限，所以灵敏度降低，劣化了电容式湿度传感器的感测特性和响应特性。

因此，为了维持电容式湿度传感器的灵敏度，需要将由介电材料占据的面积确保至一定程度。介电材料可以为具有介电常数根据水分含量而改变的性质的湿敏材料。然而，为了增加由介电材料占据的面积，传感器的尺寸不能减小超过介电材料所需的面积。因此，由于传感器的尺寸，限制了其中可以安装传感器的器件和产品。

发明内容

提供该发明内容来以简化的形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。该发明内容无意于确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也无意于用作帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个一般性方面中，电容式湿度传感器包括：设置在第一平面上的上电极，包括在上电极中的多个第一电极，设置在第一电极之间的多个第二电极，以及包围第二电极的湿度敏感层。

第一电极可以在第一平面上彼此连接，并且第二电极可以在第一平面上彼此分隔开。

电容式湿度传感器的一般性方面还可以包括设置在第一平面下方的第二平面上的下电极。

湿度敏感层可以填充在设置为比上电极的底表面更深的沟槽中。

电容式湿度传感器还可以包括焊盘区，该焊盘区包括连接到第一电极的第一焊盘和连接到第二电极的第二焊盘。

可以在上电极的上表面上设置电极保护层。

上电极的上表面可以具有弯曲的形状。

电容式湿度传感器的一般性方面还可以包括与下电极和第二电极中的至少之一连接的第一通孔。

电容式湿度传感器的一般性方面还可以包括连接到第一电极中的至少之一的第二通孔。

第一通孔的深度可以与第二通孔的深度不同。

电容式湿度传感器的一般性方面可以包括伪电极(dummy electrode)，所述伪电极从第一电极中的至少之一延伸并且位于两个相邻第二电极之间。