JPH02296140A - Humidity sensor - Google Patents
Humidity sensorInfo
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- JPH02296140A JPH02296140A JP11807389A JP11807389A JPH02296140A JP H02296140 A JPH02296140 A JP H02296140A JP 11807389 A JP11807389 A JP 11807389A JP 11807389 A JP11807389 A JP 11807389A JP H02296140 A JPH02296140 A JP H02296140A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、耐水性および耐熱性に優れた湿度センサーに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a humidity sensor with excellent water resistance and heat resistance.
従来技術とその問題点
通常湿度センサーは、雰囲気の湿度変化に応じて電気抵
抗値が変化する感湿材料を感湿部として備えている。Prior Art and Its Problems A typical humidity sensor includes a humidity-sensitive material as a humidity-sensing part, the electrical resistance of which changes in response to changes in atmospheric humidity.
従来この様な感湿材料としては、多種多様なものが提案
されているが、いずれも、実用的な観点からは満足すべ
きものとは、言い難い。Although a wide variety of such moisture-sensitive materials have been proposed in the past, it is difficult to say that any of them are satisfactory from a practical standpoint.
例えば、炭化水素系の高分子電解質を感湿材料とするセ
ンサーは、一般に耐熱性が不]−分であるため、雰囲気
温度が60℃を上回ると、使用不可能となる。For example, a sensor using a hydrocarbon-based polymer electrolyte as a moisture-sensitive material generally has poor heat resistance, and therefore cannot be used if the ambient temperature exceeds 60°C.
また、有機物膜を感湿部とするセンサーは、長時間にわ
たり結露を生じる様な環境下では、電解質が溶は出すと
いう欠点がある。In addition, sensors that use an organic film as a moisture-sensing part have the disadvantage that the electrolyte will dissolve in an environment where dew condensation occurs over a long period of time.
さらに、金属酸化物系セラミックを感湿部として使用す
る感湿センサーの場合には、高温での焼結により機械的
強度を高めているため、エネルギー消費量が高いという
問題点がある。さらに、金属酸化物系セラミックの焼結
温度が高いので、原料粉末粒子がシンタリングを起こし
やすく、このため、有効感湿面積が減少して、感度が低
下するという欠点もある。Furthermore, in the case of a humidity sensor that uses a metal oxide ceramic as a humidity sensing part, there is a problem in that energy consumption is high because the mechanical strength is increased by sintering at a high temperature. Furthermore, since the sintering temperature of the metal oxide ceramic is high, the raw material powder particles are likely to sinter, resulting in a decrease in the effective moisture sensing area and a decrease in sensitivity.
問題点を解決するための手段
本発明者は、上記の如、き従来技術の問題点に鑑みて研
究を重ねた結果、特定の組成を有するフッ化ピッチの薄
膜が、感湿センサーの感湿部として、極めて優れた性能
を崗えていることを見出し、本発明を完成するにいたっ
た。Means for Solving the Problems As a result of repeated research in view of the problems of the prior art as described above, the present inventor discovered that a thin film of fluorinated pitch having a specific composition can be used as a moisture-sensitive sensor. It was discovered that the present invention has extremely excellent performance as a part of the invention, leading to the completion of the present invention.
即ち、本発明は、フッ化ピッチの蒸着膜、該蒸着膜の電
気抵抗を測定するために該蒸着膜に接続された一対の電
極、および該蒸着膜および/または該電極が固着されて
いる基板からなる湿度センサーに係る。That is, the present invention provides a deposited film of pitch fluoride, a pair of electrodes connected to the deposited film for measuring the electrical resistance of the deposited film, and a substrate to which the deposited film and/or the electrodes are fixed. It pertains to a humidity sensor consisting of:
本発明で使用するフッ化ピッチは、組成式CFx (
0,5≦X≦1.8)で表わされる化合物であって、各
炭素原子にフッ素原子が1〜3個共fT結合により強固
に結合している。この様なフッ化ピッチとしては、特開
昭62−275190号に開示されたものを代表例とし
て挙げることができる。The fluorinated pitch used in the present invention has the composition formula CFx (
0.5≦X≦1.8), in which 1 to 3 fluorine atoms are firmly bonded to each carbon atom through fT bonds. A typical example of such a fluorinated pitch is that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-275190.
特開昭62−275190号は、原料として使用するピ
ッチ(等方性ピッチ、メソフェーズピッチ、水素化メソ
フェーズピッチ、メソカーボンマイクロビーズなど)に
出来する層状構造を有するとともに、下記の特性を備え
たフッ化ピッチを開示している;
「実質的に炭素原子及びフッ素原子よりなり、*:/C
原子比が0.5〜1.8であって、下記(イ)、(ロ)
、(ハ)及び(ニ)の特性を示すことを特徴とするフッ
化ピッチ。JP-A No. 62-275190 discloses a film having a layered structure formed in the pitch used as a raw material (isotropic pitch, mesophase pitch, hydrogenated mesophase pitch, mesocarbon microbeads, etc.) and having the following characteristics. ``consisting essentially of carbon atoms and fluorine atoms, *:/C
The atomic ratio is 0.5 to 1.8, and the following (a) and (b)
A fluorinated pitch characterized by exhibiting the characteristics of , (c) and (d).
(イ)粉末X線回折において、2θ=13°付近に最大
強度のピーク、2θ−40°付近に2θ=13°付近の
ピークより強度の小さなピークを示す。(a) In powder X-ray diffraction, a peak with maximum intensity is shown near 2θ=13°, and a peak with lower intensity than the peak near 2θ=13° is shown near 2θ-40°.
(ロ)X線光電子分光分析において、290.0±1、
OeVにCF基に相当するピーク及び292.5±0.
9cV付近にCF2基に相当するピークを示し、CF2
基に相当するピークのCF基に相当するピークに対する
強さの比が0.15〜1.5である。(b) In X-ray photoelectron spectroscopy, 290.0±1,
A peak corresponding to the CF group and 292.5±0.
A peak corresponding to CF2 group was shown near 9cV, and CF2
The intensity ratio of the peak corresponding to the group to the peak corresponding to the CF group is 0.15 to 1.5.
(ハ)真空蒸着により薄膜を形成することが出来る。」
以下図面を参照しつつ、本発明をさらに詳細に説明する
。(c) A thin film can be formed by vacuum evaporation. ” The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings.
第1図は、本発明の感湿センサーの製造過程を模式的に
示す斜面図である。本発明による湿度センサーの基板(
1)は、公知の感湿センサーにおける基板と変わるとこ
ろはなく、ガラス板、セラミックスなどの絶縁性材料に
より構成される。FIG. 1 is a perspective view schematically showing the manufacturing process of the humidity sensor of the present invention. Substrate of humidity sensor according to the present invention (
1) is the same as the substrate in known humidity sensors, and is made of an insulating material such as a glass plate or ceramics.
この様な基板(1)上には、常法に従って、金、銀、ア
ルミニウムなどの導電性材料からなる一対の電極(3)
、(3°)が形成される。On such a substrate (1), a pair of electrodes (3) made of a conductive material such as gold, silver, or aluminum is placed according to a conventional method.
, (3°) are formed.
そして、上記の絶縁性の基板上に設けられた一対の電極
(3)、(3°)上には、公知の真空蒸着法、スパッタ
リング法などにより、フッ化ピッチ薄膜(5)が密着形
成される。フッ化ピッチの蒸着温度は、その分解温度を
考慮して、100〜600°C程度とすることが好まし
い。通常蒸着時の基板温度は、フッ化ピッチの蒸着温度
よりも低い温度であれば良い。しかしながら、得られる
感湿センサーの使用温度が高くなる場合には、使用温度
具−トに基板温度を設定しておく必要がある。Then, a fluoride pitch thin film (5) is closely formed on the pair of electrodes (3) and (3°) provided on the above-mentioned insulating substrate by a known vacuum evaporation method, sputtering method, etc. Ru. The vapor deposition temperature of the fluorinated pitch is preferably about 100 to 600°C in consideration of its decomposition temperature. The substrate temperature during normal vapor deposition may be lower than the vapor deposition temperature of fluorinated pitch. However, if the operating temperature of the obtained moisture sensitive sensor becomes high, it is necessary to set the substrate temperature in the operating temperature tool.
これは、基板温度がセンサーの使用温度よりも低い温度
に設定されている場合には、センサー使用時にフッ化ピ
ッチ薄膜が破壊される危険性があるからである。This is because if the substrate temperature is set lower than the operating temperature of the sensor, there is a risk that the fluorinated pitch thin film will be destroyed when the sensor is used.
第2図は、上記の様にして形成された本発明の感湿セン
サーの概要を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an outline of the humidity sensor of the present invention formed as described above.
本発明の感湿センサーの感湿部を形成させるに際して使
用される真空蒸着装置の一例を第3図に示す。FIG. 3 shows an example of a vacuum evaporation apparatus used for forming the humidity sensing part of the humidity sensor of the present invention.
ペルジャー(11)内は、排気路(13)に接続された
真空ポンプ(図示せず)により真空とされる。The inside of the Pel jar (11) is evacuated by a vacuum pump (not shown) connected to the exhaust path (13).
予め一対の電極を形成された基板(15) 、・・・(
15)は、回転ドーム(17)に取り付けられており、
蒸着材料であるフッ化ピッチ(19)は、ボート(21
)に収容されている。蒸着操作は、ヒーター(23)、
(23)により基板(15)を所定の温度に加熱゛しつ
つ、シャッター(25)を適宜開閉することにより、行
なわれる。真空蒸着法自体は、公知の技術であり、図示
の形式の装置以外のものを使用しても良いことは言うま
でもない。A substrate (15) on which a pair of electrodes are formed in advance, ... (
15) is attached to the rotating dome (17),
The fluorinated pitch (19), which is a vapor deposition material, is deposited on a boat (21).
) is housed in. The vapor deposition operation is performed using a heater (23),
This is carried out by opening and closing the shutter (25) as appropriate while heating the substrate (15) to a predetermined temperature using (23). The vacuum evaporation method itself is a well-known technique, and it goes without saying that equipment other than the type shown in the drawings may be used.
なお、第1図に示す構造では、基板(1)の上に電極(
3)、(3゛)を設け、さらにその上にフッ化ピッチ蒸
着膜(5)を配置しているが、この順序は変更してもよ
い。すなわち、基板(1)の−トにフッ化ピッチ蒸着膜
(5)を設け、さらにその上に電極(3)、(3°)を
配置しても良い。Note that in the structure shown in FIG. 1, an electrode (
3) and (3') are provided, and the fluoride pitch vapor deposited film (5) is further placed thereon, but this order may be changed. That is, the fluoride pitch vapor deposited film (5) may be provided on the bottom of the substrate (1), and the electrodes (3) (3°) may be further arranged thereon.
或いは、基板(1)の上に一方の電極(3)を設け、そ
の上にフッ化ピッチ蒸着膜(5)を形成し、その上に他
方の電極(3°)を配置して、サンドイッチ構造として
も良い。また、一対をなす電極(3)、(3°)は、第
1図に示すようなくし形のものに限定されるものではな
い。Alternatively, one electrode (3) is provided on the substrate (1), a fluoride pitch vapor deposited film (5) is formed on it, and the other electrode (3°) is placed on it to form a sandwich structure. It's good as well. Further, the pair of electrodes (3) and (3°) are not limited to the comb-shaped ones shown in FIG.
本発明における感湿部となるフッ化ピッチ薄膜の厚さは
、10人〜10μm程度とすることが好ましく、100
人〜1μm程度とすることがより好ましい。この厚さが
10人未満の場合には、膜厚制御が困難となり、品質に
バラツキを生ずる。The thickness of the fluorinated pitch thin film serving as the moisture sensitive part in the present invention is preferably about 10 to 10 μm, and about 100 μm to 10 μm.
More preferably, the thickness is about 1 μm. If the thickness is less than 10, it will be difficult to control the film thickness, resulting in variations in quality.
一方、10μmを上回る場合には、センサーとしての感
度が低下する。On the other hand, if it exceeds 10 μm, the sensitivity of the sensor decreases.
発明の効果 本発明によれば、下記の如き顕著な効果が達成される。Effect of the invention According to the present invention, the following remarkable effects are achieved.
(a)原料として使用するフッ化ピッチは、フッ素を多
量に含んでいるので、撥水撥油性、耐薬品性などに優れ
ており、この様なフッ化ピッチから得られる薄膜も、や
はり同様の性質を備えている。(a) Fluorinated pitch used as a raw material contains a large amount of fluorine, so it has excellent water and oil repellency and chemical resistance, and thin films obtained from such fluorinated pitch also have similar properties. It has a characteristic.
従って、本発明の感湿センサーは、既存の有機物膜を備
えた感湿センサーとは異なって、長時間の結露状態で使
用しても、成分溶出による性能低下は生じない。Therefore, unlike existing moisture-sensitive sensors equipped with organic film, the humidity-sensitive sensor of the present invention does not deteriorate in performance due to component elution even when used in a dew-condensed state for a long time.
(b)また、本発明のフッ化ピッチ薄膜は、釘機溶媒に
対しても、難溶性であり、また耐油性にも優れているの
で、油分の多い環境下でも使用可能である。(b) Furthermore, the fluorinated pitch thin film of the present invention is poorly soluble in nail machine solvents and has excellent oil resistance, so it can be used even in oily environments.
(C)フッ化ピッチ薄膜形成時の基板加熱温度をを調整
することにより、薄膜の耐熱性を改善することが出来る
ので、公知の白−機物系膜を使用する感湿センサーとは
異なって、使用温度に対する制限は、極めて少ない。(C) The heat resistance of the thin film can be improved by adjusting the substrate heating temperature during the formation of the fluorinated pitch thin film, which is different from the known moisture-sensitive sensor that uses a white-organic film. , there are very few restrictions on the operating temperature.
(d)エネルギー消費量が比較的少ない。(d) Energy consumption is relatively low.
(e)当初からの高い感度を長時間持続する。(e) Maintain high sensitivity from the beginning for a long time.
実施例
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明確にする。EXAMPLES Examples will be shown below to further clarify the features of the present invention.
実施例1
厚さ0. 5mmX’ 14mmX 17mmのガラス
基板の一方の表面に公知の真空蒸着法によりフッ化ピッ
チ薄膜を形成した後、フッ化ピッチ薄膜の表面に一対の
くし形状アルミニウム電極を真空蒸着法により形成し、
本発明の感湿センサーを製造した。Example 1 Thickness 0. After forming a fluorinated pitch thin film on one surface of a 5 mm x 14 mm x 17 mm glass substrate by a known vacuum evaporation method, a pair of comb-shaped aluminum electrodes were formed on the surface of the fluorinated pitch thin film by a vacuum evaporation method,
A moisture-sensitive sensor of the present invention was manufactured.
フッ化ピッチ薄膜形成時の真空蒸着条件は、下記の通り
である。The vacuum deposition conditions for forming the fluorinated pitch thin film are as follows.
*真空度−2,OX 10−”Torr以下*基板加熱
温度・・50℃
*フッ化ピッチの最終加熱温度・・・500℃*フッ化
ピッチの昇温速度・・・5℃/分*膜厚・・・Q、31
℃m
1−記の様にして得た感湿センサーを500Cの恒温室
に置き、湿度を10%から85%までの範囲で変化させ
たところ、出力抵抗値(測定電圧10V)は、1.25
X1012Ωから
5.76x109Ωの範囲で変化した。*Vacuum level: -2, OX 10-” Torr or less *Substrate heating temperature: 50°C *Final heating temperature for fluorinated pitch: 500°C *Temperature increase rate for fluorinated pitch: 5°C/min *Membrane Thickness...Q, 31
℃m When the humidity sensor obtained as described in 1- above was placed in a constant temperature room at 500C and the humidity was varied in the range of 10% to 85%, the output resistance value (measured voltage 10V) was 1. 25
It varied in the range from x1012Ω to 5.76x109Ω.
また、−に記の様にして得た感湿センサーを50℃の恒
温室に置き、湿度を10%から85%まで高めた場合の
抵抗値と85%から10%まで下げた場合の抵抗値を対
比したところ、はぼ同様の変化を示し、ヒステリシスは
認められなかった。In addition, the humidity sensor obtained as described in - is placed in a constant temperature room at 50℃, and the resistance value when the humidity is increased from 10% to 85% and the resistance value when it is decreased from 85% to 10%. When contrasted, they showed similar changes as in Habo, and no hysteresis was observed.
さらに、測定電圧を20Vおよび30Vとして、1−記
と同様の湿度条件で抵抗値の変化を測定したが、抵抗値
は、同じ様な変化を示した。Furthermore, changes in resistance values were measured under the same humidity conditions as in item 1-, using measurement voltages of 20 V and 30 V, and the resistance values showed similar changes.
また、得られたセンサーの感湿部は、原料のフッ化ピッ
チと同様に、撥水及び撥油性をHしていた。In addition, the moisture-sensitive portion of the obtained sensor had water and oil repellency of H, similar to the raw material fluorinated pitch.
第1図は、本発明による感湿センサーの製造の過程を模
式的に示す斜面図である。
第2図は、本発明による感湿センサーのW面図である。
第3図は、本発明の感湿センサーを製造するに際して使
用する真空蒸着装置の一例を示す断面図である。
(1)・・・基板
(3)(3°)・・・電極、
(5)・・・フッ化ピッチ薄膜からなる感湿部(11)
・・・ペルジャー
(13)・・・排気路
(I5)
・・・電極を設けた基板
・・・回転ドーム
・・・フッ化ピッチ
・・・ボート
・・・ヒーター
・・・シャッター
(以
上)
第1図
5−−f形Z′
番
3−lグー3
會
第
図
第2図FIG. 1 is a perspective view schematically showing the process of manufacturing a humidity sensor according to the present invention. FIG. 2 is a W-side view of the humidity sensor according to the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing an example of a vacuum evaporation apparatus used in manufacturing the humidity sensor of the present invention. (1)... Substrate (3) (3°)... Electrode, (5)... Moisture sensing part (11) made of fluoride pitch thin film
...Pelger (13) ...Exhaust path (I5) ...Substrate with electrodes ...Rotating dome ...Fluoride pitch ...Boat ...Heater ...Shutter (and above) Chapter 1 Figure 5--F type Z' No. 3-l Goo 3 Meeting diagram Figure 2
Claims (1)
定するために該蒸着膜に接続された一対の電極、および
該蒸着膜および/または該電極が固着されている基板か
らなる湿度センサー。(1) Humidity consisting of a deposited film of fluoride pitch, a pair of electrodes connected to the deposited film for measuring the electrical resistance of the deposited film, and a substrate to which the deposited film and/or the electrodes are fixed. sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11807389A JPH02296140A (en) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Humidity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11807389A JPH02296140A (en) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Humidity sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02296140A true JPH02296140A (en) | 1990-12-06 |
Family
ID=14727334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11807389A Pending JPH02296140A (en) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | Humidity sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02296140A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5232818A (en) * | 1991-07-25 | 1993-08-03 | Eastman Kodak Company | Nucleated high contrast photographic elements containing thioether compounds to inhibit pepper fog and restrain image spread |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP11807389A patent/JPH02296140A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5232818A (en) * | 1991-07-25 | 1993-08-03 | Eastman Kodak Company | Nucleated high contrast photographic elements containing thioether compounds to inhibit pepper fog and restrain image spread |
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