[发明专利]一种一体化结构的柔性温湿度传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一体化结构的柔性温湿度传感器，属于柔性传感器领域，包括柔性衬底，所述柔性衬底上设置有敏感单元，所述敏感单元包括温度敏感单元和湿度敏感单元，所述柔性衬底上还设置有微型电路芯片和供电单元，所述微型电路芯片用于处理来自敏感单元的信号，所述供电单元用于对微型电路芯片进行供电，一体化的设计，使得柔性温湿度传感器使用更加方便。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种一体化结构的柔性温湿度传感器及其制备方法。

背景技术

温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。由于温度与湿度不管是从物理量本身来看，还是在实际人们的生活中的运用来看，它们都有着密不可分的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。

传统温湿度传感器体积、重量及功耗都较大且结构刚性，而柔性温湿度传感器可弯曲拉伸、轻便、体积小，可用于可穿戴设备中。但是，目前国内外柔性温湿度传感器存在以下问题：

1.柔性衬底形变巨大，这对温湿度测量结果的精度有严重干扰，即器件形变时和未形变时测量结果相差很大，这是柔性传感器(包括温湿度传感器)所面临的共性技术难题。

2.在目前所查阅到的文献中还未见将信号处理电路与柔性温湿度敏感单元集成的报道。而为最终实现微型化、智能化柔性温湿度传感器，信号处理单元必须与温湿度敏感单元集成在一块柔性基板并将待测信号数字化，以方便与后端控制中心进行通信。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种一体化结构的柔性温湿度传感器及其制备方法，解决了目前的柔性温湿度传感器无法实现温湿度敏感单元与处理电路一体化设计的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种一体化结构的柔性温湿度传感器，包括柔性衬底，所述柔性衬底上设置有敏感单元，所述敏感单元包括温度敏感单元和湿度敏感单元，所述柔性衬底上还设置有微型电路芯片和供电单元，所述微型电路芯片用于处理来自敏感单元的信号，所述供电单元用于对微型电路芯片进行供电。

进一步的，所述微型电路芯片包括ASIC芯片和无线传输芯片，所述ASIC芯片通过I2 C接口方式与无线传输芯片电连接，所述ASIC芯片用于处理来自敏感单元的信号，所述无线传输芯片用于将ASIC芯片处理后的信号通过中继网关与远程控制中心进行交互。

进一步的，所述ASIC芯片包括温度信号读取电路、湿度信号读取电路、A/D转换器、数字信号处理器、传感器信号补偿电路、I 2 C接口和电源及偏置管理单元。

进一步的，所述柔性衬底上表面设置有两个凸台，所述柔性衬底的下表面设置有与上表面对称有凸台，所述凸台的高度为25-35μm，所述柔性衬底上表面的两个凸台上分别设置有温度敏感单元和湿度敏感单元，所述柔性衬底下表面与温度敏感单元对称的一个凸台上设置温度补偿单元，所述柔性衬底下表面的另一个凸台上设置湿度补偿单元，所述温度敏感单元和温度补偿单元串联后接入所述微型电路芯片，所述湿度敏感单元和湿度补偿单元分别接入所述微型电路芯片。

进一步的，所述凸台为方形。

进一步的，所述温度敏感单元为双螺旋结构，所述温度补偿单元与温度敏感单元为相同的单元。

进一步的，所述温度敏感单元、温度补偿单元、湿度敏感单元和湿度补偿单元上均设置有保护层。

一种一体化结构的柔性温湿度传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：采用多次流延的方式，在带凹槽的模具上制备双面均带两个方形凸台的柔性衬底；

步骤2：在所述柔性衬底上下表面对称的两个凸台上制备金属薄膜，对所述金属薄膜，采用剥离工艺得到温度敏感单元和温度补偿单元；