一、硬件架構設計
溫濕度傳感器集成系統設計共分為兩部分：硬件設計和軟件設計。由于集成系統中的數據采集芯片只能作為從機工作，因此系統接入其他外部設備時需要外部通信電路。
二、集成系統設計
MEMS溫濕度傳感器集成系統包括三個傳感器配件部分：處理器芯片、溫濕度傳感器以及封裝結構。其中溫濕度傳感器對溫濕度信號進行測量，處理器將測量數據進行存儲與處理。溫濕度傳感器集成系統使用MEMS鉑電阻溫度傳感器和電容式濕度傳感器分別采樣待測環境的溫濕度。
1)MEMS溫度傳感器
MEMS微加工工藝制備的薄膜結構鉑電阻傳感器。由于鉑的電阻率較高，靈敏度較好，因此經常作為溫度傳感器的感溫材料。鉑電阻溫度傳感器利用金屬鉑(PT)的電阻值隨溫度的變化而變化的物理特性制成溫度傳感器，在實際測量中，一般將電阻值轉換成電壓或電流等模擬信號的變化，再將模擬信號轉換成數字信號，最 后交由微處理器轉換成實際的溫度值。
2)MEMS濕度傳感器采用的濕度傳感器為電容濕度傳感器。兩側電極構成電容極板，中間的電介質采用濕度敏感材料。外界環境中的相對濕度對應了空氣中的水分子的含量，當待測環境中的相對濕度發生變化時，空氣中的水汽分子含量也會發生相應的變化。濕度敏感材料吸收水分子后的混合物的介電常數由于空氣中的水汽分子含量不同而變化，即混合介質的相對介電常數與待測環境中的相對濕度相對應。
三、目前MEMS封裝包括三個級別：芯片封裝、器件封裝和系統封裝。芯片級封裝包括組裝和保護微型裝置中的敏感元件，避免發生變形或破裂。器件級封裝包括MEMS芯片和信號調理電路。系統級封裝包含MEMS芯片器件和主要的信號處理電路，能夠屏蔽電磁、熱或震動的影響。MEMS封裝技術主要包括單芯片封裝、多芯片組件和倒裝焊等技術。單芯片封裝屬于器件級封裝的范疇，是指在一塊芯片上制作保護層，將易損壞的元器件和電路屏蔽起來，避免環境對其造成的不利影響。多芯片組件屬于系統級封裝，是指在一個封裝體中包含兩個或兩個以上的芯片。它們通過基板互連，構成整個系統的封裝形式。倒裝焊是將芯片正面朝下，并與封裝基板鍵合的一種封裝方式。由于芯片與基板直接相連，實現了封裝的小型化和輕便化。
1)封裝過程
將封裝后的處理器芯片與溫濕度傳感器混合封裝在同一塊基板上，構成整個系統的封裝形式。為避免芯片受外力損壞，采用封裝管殼提供保護。在封裝管殼上留有三個梯形透氣窗口，可以封裝內部溫濕度傳感器敏感元件接觸到的空氣與外界環境保持一致。
集成系統的封裝過程如下：
(1)將鉑電阻溫度傳感器與電容濕度傳感器芯片粘貼在基板上的指定區域，然后將粘貼好芯片的基板放置在烘箱中，以的溫度和時間烘干，使芯片粘貼膠固化。
(2)采用鍵合機將傳感器的電極與基板壓焊塊進行引線鍵合，實現兩者之間的電氣連接。
(3)連接完成后將黑膠滴在鍵合線上保護鍵合線，放入烘箱后設定溫度為120℃，時間為4分鐘，直至鍵合線上的保護膠固化。
2)集成封裝管殼設計
集成系統封裝時除了需要考慮隔離外力和機械支撐的作用外，還應該實現封裝內外的溫濕度交換，即封裝內部溫濕度傳感器敏感元件接觸到的環境與外界環境保持一致。
