一、分類介紹

1、氯化鋰濕度傳感器

（1）電阻式氯化鋰濕度計(jì)

第一個(gè)基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局的F.W.Dunmore研制出來(lái)的。這種元件具有較高的精度，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，適用于常溫常濕的測(cè)控等一系列優(yōu)點(diǎn)。

氯化鋰元件的測(cè)量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。單個(gè)元件的有效感濕范圍一般在20%RH 以內(nèi)。例如0.05%的濃度對(duì)應(yīng)的感濕范圍約為（80～100）%RH ，0.2%的濃度對(duì)應(yīng)范圍是（60～80）%RH 等。由此可見(jiàn)，要測(cè)量較寬的濕度范圍時(shí)，必須把不同濃度的元件組合在一起使用。可用于全量程測(cè)量的濕度計(jì)組合的元件數(shù)一般為5個(gè)，采用元件組合法的氯化鋰濕度計(jì)可測(cè)范圍通常為（15～100）%RH，國(guó)外有些產(chǎn)品聲稱其測(cè)量范圍可達(dá)（2 ～100）%RH 。

（2）露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)

露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)是由美國(guó)的 Forboro 公司首先研制出來(lái)的，其后我國(guó)和許多國(guó)家都做了大量的研究工作。這種濕度計(jì)和上述電阻式氯化鋰濕度計(jì)形式相似，但工作原理卻完全不同。簡(jiǎn)而言之，它是利用氯化鋰飽和水溶液的飽和水汽壓隨溫度變化而進(jìn)行工作的。

2、碳濕敏元件

碳濕敏元件是美國(guó)的 E.K.Carver 和 C.W.Breasefield 于1942年首先提出來(lái)的，與常用的毛發(fā)、腸衣和氯化鋰等探空元件相比，碳濕敏元件具有響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、無(wú)沖蝕效應(yīng)和滯后環(huán)窄等優(yōu)點(diǎn)，因之令人矚目。我國(guó)氣象部門于70年代初開(kāi)展碳濕敏元件的研制，并取得了積極的成果，其測(cè)量不確定度不超過(guò)±5%RH ，時(shí)間常數(shù)在正溫時(shí)為2～3s，滯差一般在7%左右，比阻穩(wěn)定性亦較好。

3、氧化鋁濕度計(jì)

氧化鋁傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是，體積可以非常?。ɡ缬糜谔娇諆x的濕敏元件僅90μm厚、12mg重），靈敏度高（測(cè)量下限達(dá)-110℃露點(diǎn)），響應(yīng)速度快（一般在 0.3s 到 3s 之間），測(cè)量信號(hào)直接以電參量的形式輸出，大大簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理程序，等等。另外，它還適用于測(cè)量液體中的水分。如上特點(diǎn)正是工業(yè)和氣象中的某些測(cè)量領(lǐng)域所希望的。因此它被認(rèn)為是進(jìn)行高空大氣探測(cè)可供選擇的幾種合乎要求的傳感器之一。也正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)使人們對(duì)這種方法產(chǎn)生濃厚的興趣。然而，遺憾的是盡管許多國(guó)家的專業(yè)人員為改進(jìn)傳感器的性能進(jìn)行了不懈的努力，但是在探索生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品的工藝條件，以及提高性能穩(wěn)定性等與實(shí)用有關(guān)的重要問(wèn)題.

4、陶瓷濕度傳感器

在濕度測(cè)量領(lǐng)域中，對(duì)于低濕和高濕及其在低溫和高溫條件下的測(cè)量，到目前為止仍然是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，而其中又以高溫條件下的濕度測(cè)量技術(shù)最為落后。以往，通風(fēng)干濕球濕度計(jì)幾乎是在這個(gè)溫度條件下可以使用的唯一方法，而該法在實(shí)際使用中亦存在種種問(wèn)題，無(wú)法令人滿意。另一方面，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，要求在高溫下測(cè)量濕度的場(chǎng)合越來(lái)越多，例如水泥、金屬冶煉、食品加工等涉及工藝條件和質(zhì)量控制的許多工業(yè)過(guò)程的濕度測(cè)量與控制。

二、封裝方法

濕度傳感器由于其工作原理的限制，必須采取非密封封裝形式，即要求封裝管殼留有和外界連通的接觸孔或者接觸窗，讓濕敏芯片感濕部分和空氣中的濕汽能夠很好的接觸。同時(shí)，為了防止?jié)衩粜酒豢諝庵械幕覊m或雜質(zhì)污染，需要采取一些保護(hù)措施。目前，主要手段是使用金屬防塵罩或者聚合物多孔膜進(jìn)行保護(hù)。下面介紹幾種濕度傳感器的不同封裝形式。

1.晶體管外殼(TO)封裝

目前，用TO型封裝技術(shù)封裝濕敏元件是一種比較常見(jiàn)的方法。TO型封裝技術(shù)有金屬封裝和塑料封裝兩種。金屬封裝先將濕敏芯片固定在外殼底座的中心，可以采用環(huán)氧樹(shù)脂粘接固化法;然后在濕敏芯片的焊區(qū)與接線柱用熱壓焊機(jī)或者超聲焊機(jī)將Au絲或其他金屬絲連接起來(lái);最后將管帽套在底座周圍的凸緣上，利用電阻熔焊法或環(huán)形平行焊法將管帽與底座邊緣焊牢。金屬管帽的頂端或者側(cè)面開(kāi)有小孔或小窗，以便濕敏芯片和空氣能夠接觸。根據(jù)不同濕敏芯片和性能要求，可以考慮加一層金屬防塵罩，以延長(zhǎng)濕度傳感器的使用壽命。

2.單列直插封裝(SIP)封裝

單列直插封裝(SIP)也常用來(lái)封裝濕度傳感器。濕敏芯片的輸出引腳數(shù)一般只有數(shù)個(gè)，因而可以將基板上的I/O引腳引向一邊，用鍍Ni、鍍Ag或者鍍Pb-Sn的“卡式”引線(基材多為Kovar合金)卡在基板的I/O焊區(qū)上，將卡式引線浸入熔化的Pb-Sn槽中進(jìn)行再流焊，將焊點(diǎn)焊牢。根據(jù)需要，卡式引線的節(jié)距有2.54mm和1.27mm兩種，平時(shí)引線均連成帶狀，焊接后再剪成單個(gè)卡式引線。通常還要對(duì)組裝好元器件的基板進(jìn)行涂覆保護(hù)，最簡(jiǎn)單的是浸漬一層環(huán)氧樹(shù)脂，然后固化。最后塑封保護(hù)，整修毛刺，完成封裝。

3.小外形封裝(SOP)

小外形封裝(SOP)法是另一種封裝濕度傳感器的方法。SOP是從雙列直插封裝(DIP)變形發(fā)展而來(lái)的，它將DIP的直插引腳向外彎曲成90°，變成了適于表面組裝技術(shù)(SMT)的封裝。SOP基本全部是塑料封裝，其封裝工藝為:先將濕敏芯片用導(dǎo)電膠或環(huán)氧樹(shù)脂粘接在引線框架上，經(jīng)樹(shù)脂固化，使?jié)衩粜酒潭ǎ賹衩粜酒系暮竻^(qū)與引線框架引腳的鍵合區(qū)用引線鍵合法連接。然后放入塑料模具中進(jìn)行膜塑封裝，出模后經(jīng)切筋整修，去除塑封毛刺，對(duì)框架外引腳打彎成型。塑料外殼表面開(kāi)有與空氣接觸的小窗，并貼上空氣過(guò)濾薄膜，阻擋灰塵等雜質(zhì)，從而保護(hù)濕敏芯片。相較于TO和SIP兩種封裝形式，SOP封裝外形尺寸要小的多，重量比較輕。SOP封裝的濕度傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性很好，漂移小，成本低，容易使用。同時(shí)適合SMT，是一種比較優(yōu)良的封裝方法。

4.其它封裝形式

外部支撐框架是由高分子化合物形成，用預(yù)先設(shè)計(jì)的模子澆鑄而成，其設(shè)計(jì)充分考慮了空間結(jié)構(gòu)，保證濕敏芯片和空氣能充分接觸。濕敏芯片沿著滑道直接插入外框架，然后固定。從外框架另一端插入外引線，與濕敏芯片的焊區(qū)相接(也可以懸空)，然后用導(dǎo)電膠熱固法將濕敏芯片和外引線連接起來(lái)。最后，外框架的正反兩面都貼上空氣過(guò)濾薄膜。過(guò)濾薄膜由聚四氟乙烯制成的多孔膜，能夠允許空氣滲透進(jìn)入傳感器而能阻擋灰塵和水滴。

這種濕度傳感器的封裝有別于傳統(tǒng)的濕度傳感器封裝，它不采用傳統(tǒng)的引線鍵合的方法連接外引線和濕敏芯片，而是直接將濕敏芯片外引線連接，從而避免了因?yàn)閮?nèi)引線的原因而導(dǎo)致的失效問(wèn)題。同時(shí)，它的封裝體積較小，傳感器性能穩(wěn)定，能夠長(zhǎng)時(shí)間工作。不過(guò)和它對(duì)外框架制作要求較高，工藝相對(duì)比較復(fù)雜。

5.濕度傳感器和其它傳感器混合封裝

很多時(shí)候，濕度傳感器并不是單獨(dú)封裝的，而是和溫度傳感器、風(fēng)速傳感器或壓力傳感器等其它傳感器以及后端處理電路集成混合封裝，以滿足相應(yīng)的功能需求。其封裝工藝為:先將濕敏芯片用導(dǎo)電膠或環(huán)氧樹(shù)脂粘接在基板上，經(jīng)樹(shù)脂固化，使?jié)衩粜酒潭?。再將濕敏芯片上的焊區(qū)與基板鍵合區(qū)用引線鍵合法連接。然后封蓋外殼(材料可選擇水晶聚合物)。外殼的表面開(kāi)有與空氣接觸的小窗，使?jié)穸让舾性蜏囟让舾性酒涂諝獬浞纸佑|，而其他部分與空氣隔離，密封保護(hù)。小窗貼有空氣過(guò)濾薄膜，以防止雜質(zhì)的沾污。

三、注意事項(xiàng)

1.濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測(cè)空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測(cè)的房間太大，就應(yīng)放置多個(gè)傳感器。

2.有的濕度傳感器對(duì)供電電源要求比較高，否則將影響測(cè)量精度．或者傳感器之間相互干擾，甚至無(wú)法工作。使用時(shí)應(yīng)要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。

3.傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸時(shí)，要注意信號(hào)的衰減問(wèn)題。當(dāng)傳輸距離超過(guò)200m以上時(shí)，建議選用頻率輸出信號(hào)的濕度傳感器。

4.由于濕敏元件都存在一定的分散性，無(wú)論進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)的傳感器都需逐支調(diào)試標(biāo)定。大多數(shù)在更換濕敏元件后需要重新調(diào)試標(biāo)定，對(duì)于測(cè)量精度比較高的濕度傳感器尤其重要。

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