JPH02296140A - 湿度センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

（ｄ）エネルギー消費量が比較的少ない。

（ｅ）当初からの高い感度を長時間持続する。

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。

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。

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。

＊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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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。