[发明专利]一种基于聚偏氟乙烯的柔性湿度传感器的制作方法

说明书

本发明公开了一种基于聚偏氟乙烯的柔性湿度传感器的制作方法，属于柔性传感器技术领域，包括以下步骤：(1)清洗硬质基底；(2)光刻成形；(3)沉积牺牲层和金属层并去除光刻胶；(4)高温退火；(5)制作柔性湿敏材料；(6)刻蚀牺牲层，即可得到柔性湿度传感器。本发明制得的柔性湿度传感器兼具柔性和强度，先在刚性基片上制作金属叉指电极，从而进行高温退火，有助于改善金属叉指电极的硬度，降低残余应力，解决柔性传感器普遍的迟滞较大的难题，同时使金属结构更加稳定，消除组织缺陷，从而提高柔性湿度传感器的整体性能。

技术领域

本发明属于柔性传感器技术领域，具体涉及一种基于聚偏氟乙烯的柔性湿度传感器的制作方法。

背景技术

随着物联网和信息技术的不断发展，对柔性电子产品的需求越来越受到人们的关注，而湿度传感器是现代社会生活中应用最广泛的传感器之一，因此柔性湿度传感器的制备备受关注。柔性湿度传感器由柔性湿敏材料(兼做基底)和叉指电极组成，传统湿敏材料聚酰亚胺灵敏度偏低，而经无机电解质改性的聚偏氟乙烯具有极高的灵敏度，有利于对低湿环境的检测。不过相较聚酰亚胺湿敏材料，聚偏氟乙烯能耐受温度较低，因此柔性湿度传感器的制备过程无法经过高温退火，使得金属叉指电极往往附着性差，缺陷较多，阻值偏大，进而严重影响到器件湿敏特性；因此，结合本发明所提供的工艺方案，可以获得高性能柔性湿度传感器。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的聚偏氟乙烯能耐受温度较低，柔性湿度传感器的制备过程无法经过高温退火，使得金属叉指电极附着性差，缺陷较多，阻值偏大，进而严重影响到器件湿敏特性问题，本发明提供一种基于聚偏氟乙烯的柔性湿度传感器的制作方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于聚偏氟乙烯的柔性湿度传感器的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：清洗硬质基片：选用基片，清洗后烘干；

步骤2：光刻成形：在基片上旋涂光刻胶，经前烘、曝光、后烘、显影操作后，形成立体图形结构；

步骤3：沉积牺牲层和金属叉指电极：光刻成形后，在基片上溅射沉积一层牺牲层金属，后沉积一层金属叉指电极，将沉积后的元件去除光刻胶，剩余形成立体结构的金属叉指电极；

步骤4：高温退火：将步骤3处理后的元件置于退火炉中进行高温退火；

步骤5：制作柔性湿敏材料：在金属叉指电极上旋涂柔性湿敏材料，并加热固化；

步骤6：刻蚀牺牲层：将步骤5处理后元件浸泡于牺牲层的刻蚀液中，牺牲层完全溶解后，金属叉指电极连同柔性湿敏材料从基片上自然脱落，即得到柔性湿度传感器。

优选地，所述步骤1中，基片选用双面抛光的硅片作为基片，依次置于丙酮、乙醇及去离子水中进行超声清洗，超声清洗时间为3-8min，清洗后烘干。

优选地，所述步骤2中，所述光刻胶为负性光刻胶，旋涂速度为前转800-1200转/分钟，旋转10-14秒，后转3800-4200转/分钟，旋转35-45秒。

优选地，所述步骤2中，前烘湿度为140-160℃，时间为2-4分钟，曝光时间为20-22秒，后烘湿度为90-110℃，时间为2-4分钟，显影时间为18-22秒。

优选地，所述步骤2中，光刻图形为叉指形状。

优选地，所述步骤3中，牺牲层为金属铬或钛，沉积时间为3-5分钟；金属叉指电极为铂或金，沉积时间为10～30分钟。

优选地，所述步骤4中，退火湿度为800～1000℃，升温速率为2.5℃/min,降温速率为自然降温。

优选地，所述步骤5中，所述柔性湿敏材料为无机电解质掺杂的聚偏氟乙烯。