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JPH0658900A - 湿度センサ - Google Patents

湿度センサ

Info

Publication number
JPH0658900A
JPH0658900A JP20920692A JP20920692A JPH0658900A JP H0658900 A JPH0658900 A JP H0658900A JP 20920692 A JP20920692 A JP 20920692A JP 20920692 A JP20920692 A JP 20920692A JP H0658900 A JPH0658900 A JP H0658900A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
humidity sensor
insulating film
film
sensitive film
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20920692A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahisa Ikejiri
昌久 池尻
Satoshi Chiba
悟志 千葉
Tatsuo Hama
辰男 濱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP20920692A priority Critical patent/JPH0658900A/ja
Publication of JPH0658900A publication Critical patent/JPH0658900A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 シリコン基板にSiO2をスパッタし、絶
縁膜を形成し、この絶縁膜上に、Cr、Auを蒸着し、
櫛形電極を形成し、この櫛形電極が形成された絶縁膜上
に感湿膜を形成し、湿度センサとする。 【効果】 大型の安い基板が使え、量産性が良くなり、
1個当りのコストが安くなる。大量生産に適したプロセ
スが使えるため、量産性がよく、応答性が速く、信頼性
も高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、湿度に対応して素子の
電気的特性が変化することにより湿度を検出する湿度セ
ンサに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、湿度計測、湿度制御を必要とする
分野が増加し、湿度センサの重要性が認められるように
なった。
【0003】湿度に対応して素子の電気的特性が変化す
ることにより湿度を検出する湿度センサには、電解質
系、金属系、高分子系、セラミックス系等があり、それ
ぞれいろいろな系が研究されているが、現在実用化され
ているものは、高分子系およびセラミックス系の湿度セ
ンサである。いずれも、素子に対する水の吸脱着によ
り、素子の抵抗値または静電容量が変化する性質を利用
したものである。
【0004】基板にはアルミナ、ガラス等の絶縁体が用
いられ、この基板上に櫛形電極、感湿膜を形成するか、
基板上に下部電極、感湿膜、上部電極を形成したサンド
ウィッチ形構造にするのが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の湿度セ
ンサは、アルミナ基板はシリコン等の導電性基板に比べ
高価であり、ガラス基板は熱に弱く割れやすいという問
題点があった。また、センサを安く大量に製造するため
には、大型の基板に多数の素子を作り、これを切断して
用いることが望ましいが、アルミナ、ガラス等の基板は
反り等の問題があり、大型で安い基板はなかった。さら
に、絶縁体は導電体に比べ、熱伝導率が小さいため、湿
度センサの熱応答が遅くなる、という問題点もあった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の湿度センサは、
導電性基板上に絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に感湿
膜が形成されることを特徴とする。本発明の湿度センサ
は、導電性基板上に絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に
電極が形成され、この電極が形成された絶縁膜上に感湿
膜が形成されることを特徴とする。本発明の湿度センサ
は、導電性基板上に絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に
電極が形成され、この電極上に感湿膜が形成され、この
感湿膜上に電極が形成されることを特徴とする。
【0007】少なくとも1つの端子部が、導電性基板に
関して感湿膜と反対側の面にあると、スペースファクタ
ーが良く、安価で、小型機器への応用がしやすくなる。
この場合、導電性基板に関して感湿膜側の面にある電極
と、感湿膜と反対側の面にある端子部は、導電性基板に
開けられたスルーホールまたは導電性基板の側面に絶縁
膜が形成され、この絶縁膜上に導電路が形成されること
により、電気的に接続されるようにすればよい。また、
導電性基板に関して感湿膜側の面にある電極と、感湿膜
と反対側の面にある端子部は、導電性基板の導電性を利
用して電気的に接続されるようにしてもよい。
【0008】導電性基板はステンレス、銅、アルミ等の
金属板または、導電性のセラミックスでよい。導電性基
板にシリコンを用いると、大量生産に適したシリコンプ
ロセスが使え、量産性、信頼性の両面から好ましい。
【0009】少なくとも感湿膜の部分はすべて覆われる
ように、含フッ素高分子膜を形成すると、電界質溶液に
浸漬しても特性が変化しない、信頼性の非常に高い湿度
センサを得ることができる。
【0010】
【実施例】
(実施例1)エチルシリケート(Si(OC25)4)5
0mlにエタノール34ml、0.02N塩酸16ml
を加え、1時間攪拌した溶液を、ステンレス板にスピン
コーティングし、300℃で1時間熱処理し、ステンレ
ス板上にSiO2絶縁膜を形成した。
【0011】次に、水100mlに、エタノール100
ml、酢酸マンガン80g、酢酸鉛20g、酢酸カリウ
ム10gを加え、1時間攪拌し、感湿膜用コーティング
液を作製した。
【0012】前記絶縁膜を形成したステンレス板に、こ
の感湿膜用コーティング液をディップコーティングし、
500℃で1時間熱処理することにより、絶縁膜上に感
湿膜を形成した。この感湿膜上に、Agペーストをスク
リーン印刷することにより、櫛形電極を形成した。
【0013】このようにして作製した湿度センサの断面
図を図1に示す。図1において、1は基板(ステンレス
板)、2は絶縁膜、3は感湿膜、4は電極である。本湿
度センサの感湿特性を図2に示す。
【0014】(実施例2)シリコン基板にSiO2をス
パッタし、絶縁膜を形成した。この絶縁膜上に、Cr、
Auを蒸着し、櫛形電極を形成した。このシリコン基板
に、実施例1で用いた感湿膜用コーティング液をスクリ
ーン印刷し、700℃で1時間熱処理することにより、
櫛形電極が形成された絶縁膜上に感湿膜を形成した。こ
のようにして作製した湿度センサの断面図を図3に示
す。図3において、1は基板、2は絶縁膜、3は感湿
膜、4は電極である。
【0015】本湿度センサの感湿特性を図4に示す。図
4より、本発明の湿度センサは、抵抗値が低く、抵抗値
の変化幅が適当であり、しかも温度によって特性が変化
しないので、使いやすいことがわかる。本湿度センサを
60℃90%の恒温恒湿槽中に1000時間放置後、特
性を測定したところ、図4と測定誤差の範囲内で同様で
あった。したがって、本湿度センサは、耐久性、信頼性
が高いことがわかる。また、温度変化に対する応答は1
0秒以内、湿度変化に対する応答は5秒以内と十分に速
かった。さらに、本湿度センサは、製造工程が単純であ
るため、量産性がよく、安価に製造できることがわか
る。
【0016】(実施例3)実施例2で作製した湿度セン
サに、溶媒可溶性含フッ素高分子をパーフルオロ溶媒に
溶解した溶液(7重量%)を、少なくとも感湿膜の部分
はすべて覆われるように、スクリーン印刷し、180℃
で1時間熱処理し、含フッ素高分子膜を形成した。この
ようにして作製した湿度センサの断面図を図5に示す。
図5において、1は基板、2は絶縁膜、3は感湿膜、4
は電極、5は含フッ素高分子膜である。本湿度センサの
特性は、実施例2で作製した湿度センサと同様であっ
た。本湿度センサを60℃の飽和食塩水に100時間浸
漬後、特性を測定したところ、図4と測定誤差の範囲内
で同様であった。したがって、本湿度センサは、極めて
耐久性、信頼性が高いことがわかる。
【0017】(実施例4)シリコン基板に、Si34
スパッタし、絶縁膜を形成した。この絶縁膜上にPtを
スパッタし、電極を形成した。このシリコン基板に、実
施例1で用いた感湿膜用コーティング液をスピンコーテ
ィングし、700℃で1時間熱処理することにより、電
極上に感湿膜を形成した。さらに、この感湿膜上に、P
tをスパッタし、電極を形成し、図6に示す湿度センサ
を作製した。図6において、1は基板、2は絶縁膜、3
は感湿膜、4は電極である。本湿度センサの感湿特性を
図7に示す。
【0018】(実施例5)シリコン基板にスルーホール
を開け、このシリコン基板を1100℃で4時間熱処理
することにより、表面を酸化し、SiO2絶縁膜を形成
した。このシリコン基板の片面には櫛形電極を、反対側
の面には端子部を、スルーホールには導電路を、Cr、
Auをスパッタすることにより形成した。このシリコン
基板に、実施例1で用いた感湿膜用コーティング液をロ
ールコーティングし、700℃で1時間熱処理すること
により、櫛形電極が形成された絶縁膜上に感湿膜を形成
した。このようにして作製した湿度センサの断面図を図
8に示す。図8において、1は基板、2は絶縁膜、3は
感湿膜、4は電極、6はスルーホール、7は導電路、8
は端子部である。本湿度センサの感湿特性を図9に示
す。
【0019】(実施例6)シリコン基板に、SiO2
をCVDにより形成し、絶縁膜とした。このシリコン基
板の片面には櫛形電極を、反対側の面には端子部を、側
面には導電路を、Auをメッキすることにより形成し
た。このシリコン基板に、実施例1で用いた感湿膜用コ
ーティング液をスプレーコーティングし、700℃で1
時間熱処理することにより、櫛形電極が形成された絶縁
膜上に感湿膜を形成した。このようにして作製した湿度
センサの断面図を図10に示す。図10において、1は
基板、2は絶縁膜、3は感湿膜、4は電極、7は導電
路、8は端子部である。本湿度センサの感湿特性は、実
施例5で作製した湿度センサと同様であった。
【0020】(実施例7)シリコン基板に、SiO2
スパッタし、絶縁膜を形成した。ただし、一部はマスク
をして、絶縁膜が形成されないようにした。この絶縁膜
上に、Auペーストをスクリーン印刷することにより、
櫛形電極を形成した。櫛形電極のうち一方は絶縁膜上に
端子部を設け、もう一方は絶縁膜が形成されていない部
分に接続した。そしてシリコン基板の櫛形電極と反対側
の面に、もう一つの端子部を形成した。このシリコン基
板に、実施例1で用いた感湿膜用コーティング液をスピ
ンコーティングし、700℃で1時間熱処理することに
より、櫛形電極が形成された絶縁膜上に感湿膜を形成し
た。このようにして作製した湿度センサの断面図を図1
1に示す。図11において、1は基板、2は絶縁膜、3
は感湿膜、4は電極、8は端子部である。本湿度センサ
の感湿特性は、実施例5で作製した湿度センサと同様で
あった。
【0021】なお、本実施例ではセラミックス系の感湿
膜を用いたが、他の成分のセラミックス系感湿膜、高分
子系の感湿膜でもよい。また、本実施例では湿度を抵抗
値で検出しているが、静電容量で検出してもよい。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように本発明の湿度センサ
は、導電性基板上に絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に
感湿膜が形成されるので、熱応答が速くなるとともに、
大型の安い基板が使え、量産性が良くなり、1個当りの
コストが安くなる。また、少なくとも1つの端子部が、
導電性基板に関して感湿膜と反対側の面にあると、スペ
ースファクターが良く、安価で、小型機器への応用がし
やすくなる。また、導電性基板にシリコンを用いると、
量産性、信頼性の高い湿度センサが得られる。さらに、
少なくとも感湿膜の部分はすべて覆われるように、含フ
ッ素高分子膜を形成すると、電界質溶液に浸漬しても特
性が変化しない、信頼性の非常に高い湿度センサを得る
ことができる。したがって、湿度計測、湿度制御を必要
とする分野、特に低価格、高信頼性を要求される分野、
携帯機器等に広く応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の湿度センサの断面図である。
【図2】 本発明の湿度センサの感湿特性図である。
【図3】 本発明の湿度センサの断面図である。
【図4】 本発明の湿度センサの感湿特性図である。
【図5】 本発明の湿度センサの断面図である。
【図6】 本発明の湿度センサの断面図である。
【図7】 本発明の湿度センサの感湿特性図である。
【図8】 本発明の湿度センサの断面図である。
【図9】 本発明の湿度センサの感湿特性図である。
【図10】 本発明の湿度センサの断面図である。
【図11】 本発明の湿度センサの断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 絶縁膜 3 感湿膜 4 電極 5 含フッ素高分子膜 6 スルーホール 7 導電路 8 端子部

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性基板上に絶縁膜が形成され、この
    絶縁膜上に感湿膜が形成されることを特徴とする湿度セ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 導電性基板上に絶縁膜が形成され、この
    絶縁膜上に電極が形成され、この電極が形成された絶縁
    膜上に感湿膜が形成されることを特徴とする湿度セン
    サ。
  3. 【請求項3】 導電性基板上に絶縁膜が形成され、この
    絶縁膜上に電極が形成され、この電極上に感湿膜が形成
    され、この感湿膜上に電極が形成されることを特徴とす
    る湿度センサ。
  4. 【請求項4】 少なくとも1つの端子部が、導電性基板
    に関して感湿膜と反対側の面にあることを特徴とする請
    求項1〜3記載の湿度センサ。
  5. 【請求項5】 導電性基板に関して感湿膜側の面にある
    電極と、感湿膜と反対側の面にある端子部は、導電性基
    板に開けられたスルーホールまたは導電性基板の側面に
    絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に導電路が形成される
    ことにより、電気的に接続されていることを特徴とする
    請求項4記載の湿度センサ。
  6. 【請求項6】 導電性基板に関して感湿膜側の面にある
    電極と、感湿膜と反対側の面にある端子部は、導電性基
    板の導電性を利用して電気的に接続されていることを特
    徴とする請求項4記載の湿度センサ。
  7. 【請求項7】 導電性基板としてシリコンを用いること
    を特徴とする請求項1〜6記載の湿度センサ。
  8. 【請求項8】 少なくとも感湿膜の部分はすべて覆われ
    るように、含フッ素高分子膜が形成されていることを特
    徴とする請求項1〜7記載の湿度センサ。
JP20920692A 1992-08-05 1992-08-05 湿度センサ Pending JPH0658900A (ja)

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