可变电容传感器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种可变电容传感器，所述可变电容传感器包括：第一导电电极，其包括电互连的第一导电片；第二导电电极，其包括电互连的第二导电片，其中所述第一导电片与所述第二导电片至少部分地交错，以及其中所述第二导电电极与所述第一导电电极电绝缘；以及微孔电介质材料，其至少部分地设置在所述第一导电片与所述第二导电片之间，并且接触所述第一导电片和所述第二导电片。本发明专利技术还公开了一种通过使用微孔材料替换陶瓷电容器中的陶瓷来制造可变电容传感器的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用基于电容的传感器的有机蒸汽检测以及此类传感器的制造工艺。技术背景可变电容传感器通常使用电介质材料由平行板型电极进行构造。通常，一个电极 是导电的并且同时具有足够多的孔，以便有机蒸汽可能到达微孔电介质材料。然而，为了获 得足够的检测信号，通常必要的是，使用具有必须提供的相对大面积的覆盖区的传感器；例 如，在印刷电路板上使用该传感器。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了一种制造可变电容传感器的方法，该方法包括以下步 骤a)提供陶瓷电容器，所述陶瓷电容器包括第一导电电极，其包括电互连的第一导电片；第二导电电极，其包括电互连的第二导电片，其中所述第一导电片与所述第二导 电片至少部分地交错，以及其中所述第二导电电极与所述第一导电电极电绝缘；以及陶瓷材料，其至少部分地设置在所述第一导电片与所述第二导电片之间，并且接 触所述第一导电片和所述第二导电片；以及b)使用微孔电介质材料替换所述陶瓷材料的至少一部分，其中所述微孔电介质材 料至少部分地设置在所述第一导电片与所述第二导电片之间，并且接触所述第一导电片和 所述第二导电片。在一些实施例中，步骤b)包括蚀刻掉所述陶瓷材料的至少一部分；以及使用所 述微孔电介质材料来替换所述陶瓷材料通过蚀刻而移除的至少一部分。在一些实施例中，使用所述微孔电介质材料替换大体全部所述陶瓷材料。因此，在 一些实施例中，步骤b)包括蚀刻掉大体全部所述陶瓷材料；以及使用所述微孔电介质材 料来替换通过蚀刻而移除的所述陶瓷材料。在一些实施例中，所述微孔电介质材料包括固有微孔聚合物(PM)。在另一方面，本专利技术提供了一种可变电容传感器，所述可变电容传感器包括第一导电电极，其包括电互连的第一导电片；第二导电电极，其包括电互连的第二导电片，其中所述第一导电片与所述第二导 电片至少部分地交错，以及其中所述第二导电电极与所述第一导电电极电绝缘；以及微孔电介质材料，其至少部分地设置在所述第一导电片与所述第二导电片之间， 并且接触所述第一导电片和所述第二导电片。在一些实施例中，所述微孔电介质材料包括固有微孔聚合物。在一些实施例中，所 述可变电容传感器还包括陶瓷材料，所述陶瓷材料至少部分地设置在所述第一导电片与所 述第二导电片之间，并且接触所述第一导电片和所述第二导电片。在一些实施例中，所述可变电容传感器还包括封装层，所述封装层覆盖所述第一和第二导电电极的一部分。有利地，根据本专利技术的可变电容传感器可以将高灵敏度与小面积的覆盖区结合； 例如，使它们适合于并入微型传感装置中。此外，根据本专利技术的方法使得能够在无需专用设 备的情况下，以相对低的成本制造具有高灵敏度的可变电容传感器。如本文所用术语“微孔”是指材料具有大量内部互连的孔体积，并且平均孔尺寸(在由，例如， 吸附等温线方法表征时)小于约IOOnm ;以及术语“导电的”是指电传导的。上述实施例能够以其任何组合来实施，除非根据本专利技术的教示，清楚地表明此类 组合是错误的。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本专利技术的特 征和优点。附图说明图1是根据本专利技术的一个用于制造可变电容传感器的示例性工艺的工艺流程图2是根据本专利技术的一个示例性可变电容传感器的示意透视图；以及图3是根据本专利技术的一个示例性可变电容传感器的示意透视图。虽然上文指明的附图(可不按比例绘制)阐明了本专利技术的多个实施例，但也可以想 到其它的实施例，如在论述中指出。所有附图使用的类似参考标号表示类似部件。具体实施方式现在参见图1，在根据本专利技术的一个示例性工艺中，蚀刻陶瓷电容器100以移除分 别隔开第一和第二导电电极104、106的陶瓷材料102的至少一部分，从而提供已蚀刻的陶 瓷电容器120。第一和第二导电电极104、106分别包括第一和第二导电片108、110。微孔 电介质材料112用于填充在最初由已蚀刻的陶瓷材料占据的空间的至少部分中，从而形成 可变电容传感器130。大多数制造商均可生产高质量、低成本的陶瓷电容器。他们各自提供的产品具有 多种形状和大小，并且在批量购买时，每个电容器的价格通常较低。示例性商业供应商包 括美国南卡罗来纳州辛普森维尔的开美特公司(Kemet Corp.);美国南卡罗来纳州方廷因 (Fountain Inn)的 AVX 公司(AVX Corporation);德国慕尼黑的 EPCOS 公司(EPCOS Inc.)； 美国新泽西州锡考克斯(Secaucus)的松下工业公司(Panasonic Industrial Company);以 及美国弗吉尼亚州林奇伯格的ITW帕克顿公司(ITW Paktron)0陶瓷电容器可以具有或不 具有外部保护覆盖物，例如，封装层。第一和第二导电电极可以包括任何合适的导电材料；通常，可以使用导电金属，但 也可以使用导电材料。可以使用不同的材料(导电和/或不导电材料)的组合作为不同的层 或作为混合物，只要具有足够的整体导电性(例如，电极材料具有小于约10_2欧姆/米的恒 定电阻率)。可以用于制造第一导电电极和/或第二导电电极的导电材料的实例包括金属、 合金以及上述项的组合。实例包括铜、镍、锡、钽、铟锡氧化物、金、银、钼、钯、钛以及铬。在 一个实施例中，两个导电电极包括相同材料；在一个替代实施例中，第一和第二导电电极包 括不同材料。在根据本专利技术的一些实施例中，第一和第二导电电极在获得时已包括在陶瓷电容 器内。在根据本专利技术的其他实施例中，导电电极通过具有交替循环的重复工艺进行制造。 在一个示例性此类循环中，金属层(对应于第一导电电极的导电片)沉积在PM的层上，随后 另一个PIM层沉积在该金属层上。第二金属层(对应于第二导电电极的导电片)随后沉积 在PIM层上,与第一金属层偏离。另一个PIM层接着沉积在第二金属层上,并且全部工艺根 据需要重复数次。PM层可以通过任何合适的印刷方法沉积，所述印刷方法例如，丝网印刷 或凹版印刷。金属层可以通过印刷进行沉积；例如，使用导电油墨或通过蒸气涂布技术进行 沉积。该工艺根据需要重复数次。每个导电电极的导电片连接在一起以形成完整的导电电 极。导电片的连接可以在导电片的沉积期间或者通过将导电材料涂覆在导电片的暴露边缘 上来实现。在一些情况中，加热可以使导电片有效地熔合到金属边缘带。可以使用任何陶瓷材料；通常，使用介电陶瓷材料。实例包括钛酸盐、铅酸盐、其他 金属氧化物，以及上述项的组合。通用成分包括二氧化钛、钛酸钡以及钛酸锶。再次参见图1，陶瓷材料102至少部分地设置在第一和第二导电电极104、106的相应导电片108、110之 间，并且接触导电片108、110。根据本专利技术的方法，使用微孔电介质材料替换所述陶瓷材料的至少一部分，以使 陶瓷材料和微孔电介质材料均至少部分地设置在第一和第二导电电极之间，并且接触第一 和第二导电电极。陶瓷材料的移除可以通过，例如，机械、激光和/或化学技术来实现。在 一个实施例中，陶瓷材料使用化学蚀刻剂进行蚀刻，相对于导电电极材料，这种化学蚀刻剂 会优先蚀刻陶瓷。可用蚀刻剂包括碱金属氢氧化物水溶液；可选地，其与有机溶剂组合。一 种示例性蚀刻剂是含有5摩尔氢氧化钠的水/乙醇(比率为2:1)。通常，蚀刻工艺所需的时间为数分钟到数天，具体取决于所用陶瓷电容器的构造。 一般而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.15 US 61/354,8431.一种可变电容传感器，所述可变电容传感器包括第一导电电极，包括电互连的第一导电片；第二导电电极，包括电互连的第二导电片，其中所述第一导电片与所述第二导电片至少部分地交错，以及其中所述第二导电电极与所述第一导电电极电绝缘；以及微孔电介质材料，至少部分地设置在所述第一导电片与所述第二导电片之间，并且接触所述第一导电片和所述第二导电片。2.根据权利要求1所述的可变电容传感器，其中所述微孔电介质材料包括固有微孔聚合物。3.根据权利要求1或2所述的可变电容传感器，还包括陶瓷材料，所述陶瓷材料至少部分地设置在所述第一导电片与所述第二导电片之间，并且接触所述第一导电片和所述第二导电片。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的可变电容传感器，还包括封装层，所述封装层覆盖所述第一和第二导电电极的一部分。5.一种制造可变电容传感器的方法，所述方法包括以下步骤a)提供陶瓷电容器，所述陶瓷电容器包括第一导电电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·H·格里斯卡，迈克尔·C·帕拉佐托，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：