JPH0242431B2 - - Google Patents
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- JPH0242431B2 JPH0242431B2 JP58079731A JP7973183A JPH0242431B2 JP H0242431 B2 JPH0242431 B2 JP H0242431B2 JP 58079731 A JP58079731 A JP 58079731A JP 7973183 A JP7973183 A JP 7973183A JP H0242431 B2 JPH0242431 B2 JP H0242431B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
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- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は高分子膜から成る感湿膜を有し、雰囲
気中の湿度の変化をインピーダンスの変化により
検出する感湿素子の製造方法に関するものであ
り、特に感湿膜の微細加工法に関するものであ
る。
気中の湿度の変化をインピーダンスの変化により
検出する感湿素子の製造方法に関するものであ
り、特に感湿膜の微細加工法に関するものであ
る。
＜従来技術＞
雰囲気中の湿度に感応してインピーダンスが変
化する感湿素子としては、従来より酸化鉄
（Fe2O3又はFe3O4）、酸化錫（SnO2）などの金属
酸化物の焼結体或は金属酸化膜を用いたもの、
吸湿性樹脂或は高分子膜などに炭素などの導電性
粒子または繊維を分散させたもの、塩化リチウ
ム（LiCl）などの電解質塩を用いたもの及び親
水性高分子膜或は高分子電解質を用いたものなど
が知られている。このうち、金属酸化物を用いた
感湿素子は一般に広い感湿範囲を有するが、素子
の抵抗値は相対湿度の値に対応して指数関数的に
変化する。また、吸湿性樹脂などに導電性粒子或
は繊維等を分散させた感湿素子は、高湿度雰囲気
中では急峻は抵抗変化を生じる反面低湿度雰囲気
中では感度がなく、広範な湿度領域の検知には利
用することができない。さらに、塩化リチウムな
どの電解質塩を用いた感湿素子は検出し得る湿度
領域が狭く、特に高湿度雰囲気中に長時間素子を
放置すると電解質塩が溶出又は希釈されるために
感湿特性が著しく劣化するなどの理由で、高湿雰
囲気の測定には利用することができない。一方、
親水性高分子膜或は高分子電解質を用いたもの
は、製造方法が簡単で再現性・互換性に優れる、
感湿範囲が広い、抵抗変化が大きく感度が大き
い、感湿応答速度も速いなどの利点から注目され
ており一部実用化もなされている。
化する感湿素子としては、従来より酸化鉄
（Fe2O3又はFe3O4）、酸化錫（SnO2）などの金属
酸化物の焼結体或は金属酸化膜を用いたもの、
吸湿性樹脂或は高分子膜などに炭素などの導電性
粒子または繊維を分散させたもの、塩化リチウ
ム（LiCl）などの電解質塩を用いたもの及び親
水性高分子膜或は高分子電解質を用いたものなど
が知られている。このうち、金属酸化物を用いた
感湿素子は一般に広い感湿範囲を有するが、素子
の抵抗値は相対湿度の値に対応して指数関数的に
変化する。また、吸湿性樹脂などに導電性粒子或
は繊維等を分散させた感湿素子は、高湿度雰囲気
中では急峻は抵抗変化を生じる反面低湿度雰囲気
中では感度がなく、広範な湿度領域の検知には利
用することができない。さらに、塩化リチウムな
どの電解質塩を用いた感湿素子は検出し得る湿度
領域が狭く、特に高湿度雰囲気中に長時間素子を
放置すると電解質塩が溶出又は希釈されるために
感湿特性が著しく劣化するなどの理由で、高湿雰
囲気の測定には利用することができない。一方、
親水性高分子膜或は高分子電解質を用いたもの
は、製造方法が簡単で再現性・互換性に優れる、
感湿範囲が広い、抵抗変化が大きく感度が大き
い、感湿応答速度も速いなどの利点から注目され
ており一部実用化もなされている。
ところでこれらの感湿膜の形成方法としては、
通常、デイツピング、スピンコーテイング等の方
法が採られているが、これらの方法では直接のパ
ターン形成はできない。また、湿式エツチングの
方法については、高分子感湿膜は、通常、架橋・
重合或いは熱処理等の方法によつて耐水性及び耐
溶剤性が確立されているため、適当なエツチング
液がない。従つて従来は、リード接続部など感湿
膜の不要な部分をハンダごての熱で溶かして除去
したり或いは予めテープを貼り付け、感湿膜をコ
ーテイングした後テープと共に感湿膜を部分的に
剥離するなどの単純な方法でパターンを形成して
いた。このため、熱による感湿膜の変質や境界部
での感湿膜の浮き上り等の問題が発生し、またパ
ターン寸法も非常に大きなものしか形成すること
ができない。さらに精度及び再現性が非常に悪い
など多くの問題があり、このような方法によつて
は、１mm以下のパターン寸法を実現することはき
わめて困難であつた。尚、直接パターン形成を行
なう方法としてスクリーン印刷法があるが、印刷
用には高粘度溶液を必要とし、高分子材料の高粘
度溶液は粘度変化し易く、バラツキの原因とな
る。また、不純物の混入が多い、精度・再現性が
悪く微細化に限界があるなど多くの問題があり、
このため、スクリーン印刷法は高分子感湿膜のコ
ーテイング法としてはあまり使用されていない。
通常、デイツピング、スピンコーテイング等の方
法が採られているが、これらの方法では直接のパ
ターン形成はできない。また、湿式エツチングの
方法については、高分子感湿膜は、通常、架橋・
重合或いは熱処理等の方法によつて耐水性及び耐
溶剤性が確立されているため、適当なエツチング
液がない。従つて従来は、リード接続部など感湿
膜の不要な部分をハンダごての熱で溶かして除去
したり或いは予めテープを貼り付け、感湿膜をコ
ーテイングした後テープと共に感湿膜を部分的に
剥離するなどの単純な方法でパターンを形成して
いた。このため、熱による感湿膜の変質や境界部
での感湿膜の浮き上り等の問題が発生し、またパ
ターン寸法も非常に大きなものしか形成すること
ができない。さらに精度及び再現性が非常に悪い
など多くの問題があり、このような方法によつて
は、１mm以下のパターン寸法を実現することはき
わめて困難であつた。尚、直接パターン形成を行
なう方法としてスクリーン印刷法があるが、印刷
用には高粘度溶液を必要とし、高分子材料の高粘
度溶液は粘度変化し易く、バラツキの原因とな
る。また、不純物の混入が多い、精度・再現性が
悪く微細化に限界があるなど多くの問題があり、
このため、スクリーン印刷法は高分子感湿膜のコ
ーテイング法としてはあまり使用されていない。
以上のように、従来法では高分子感湿膜の微細
加工を行なうことは、非常に困難であり、高分子
感湿膜を用いて微細パターンを形成した感湿素子
は、未だ報告されていなかつた。
加工を行なうことは、非常に困難であり、高分子
感湿膜を用いて微細パターンを形成した感湿素子
は、未だ報告されていなかつた。
一方、近年素子の小型化及び複合化が進み、
FET（電界効果トランジスタ）のゲート部に感湿
材料を付着したFET湿度センサーも開発されつ
つある。従つて、感湿膜をより微細に加工する技
術はますますその必要度を増している。
FET（電界効果トランジスタ）のゲート部に感湿
材料を付着したFET湿度センサーも開発されつ
つある。従つて、感湿膜をより微細に加工する技
術はますますその必要度を増している。
＜発明の目的＞
本発明は上記現状に鑑み、高分子感湿材料を精
度よく、再現性よく、かつ任意の形状に微細加工
する技術を利用して、感湿膜を微細加工した感湿
素子の製造方法を提供することを目的とするもの
である。
度よく、再現性よく、かつ任意の形状に微細加工
する技術を利用して、感湿膜を微細加工した感湿
素子の製造方法を提供することを目的とするもの
である。
＜実施例＞
有機高分子材料は主たる元素がＣ、Ｈ、Ｏから
成り、これらが長く鎖状又は環状に連なつた構造
であるため、これを酸素中で高温に上げるか又は
酸素プラズマ中にさらすと分解・酸化が起こり、
反応生成物としてCO2及びH2Oができる。一般に
用いられているフオトレジストにおいて、レジス
ト除去工程でこの分解・酸化を利用することは知
られているが、本発明はこれを感湿膜に応用した
ものである。即ち、高分子材料から成る感湿膜の
微細加工に際して、酸素プラズマエツチングが非
常に有効であり、良好な微細パターンを作製し得
ることが見い出された。
成り、これらが長く鎖状又は環状に連なつた構造
であるため、これを酸素中で高温に上げるか又は
酸素プラズマ中にさらすと分解・酸化が起こり、
反応生成物としてCO2及びH2Oができる。一般に
用いられているフオトレジストにおいて、レジス
ト除去工程でこの分解・酸化を利用することは知
られているが、本発明はこれを感湿膜に応用した
ものである。即ち、高分子材料から成る感湿膜の
微細加工に際して、酸素プラズマエツチングが非
常に有効であり、良好な微細パターンを作製し得
ることが見い出された。
第１図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは本発明の１実施例であ
る感湿素子の製造方法を説明する工程図である。
第１図Ａに示す如く、ガラス、アルミナ等の絶縁
体又はシリコン等の半導体から成る基板１上にイ
ンピーダンスを検出するための電極を層設し、更
に高分子材料の溶液をデイツピング法又はスピン
コーテイング法等によつて基板１の電極形成面上
にコーテイングして薄膜２とする、電極として
は、金、白金等の如く酸素プラズマ中でも酸化さ
れない貴金属類が望ましい。また薄膜２を構成す
る高分子材料としては、セルロース、ポリアミ
ド、ポリアクリル酸塩、ポリスチレンスルホン酸
塩、ポリビニルアルコールその他が用いられ、こ
れらを水または多価アルコール等の溶媒に適度の
濃度に溶解した後、この溶液をコーテイングして
その膜厚を5μｍ程度とする。尚、薄膜２は単層
膜以外に多層膜とすることもでき、高分子材料の
混合体あるいは添加剤によつて共重合化したもの
等を原材料として使用することもできる。基板１
上にコーテイングされた薄膜２は熱処理によつて
緻密化され、密着強度及び感湿特性の改良された
感湿膜２′となる。本実施例では薄膜２の材料と
してポリビニルアルコールを使用し、これを基板
１上に形成した後、150℃乃至250℃の範囲の温度
で10分間乃至30分間熱処理する。この熱処理によ
り得られる感湿膜２′は湿度対インピーダンス変
化の特性において直線性が改善され、検出精度が
向上するとともに素子としての動作特性の安定性
及び再現性を図ることができる。熱処理温度を
250℃以上に昇温するとポリビニルアルコールの
分解が著しくなるため、上限は250℃とし、180℃
乃至200℃程度で熱処理することが望ましい。
る感湿素子の製造方法を説明する工程図である。
第１図Ａに示す如く、ガラス、アルミナ等の絶縁
体又はシリコン等の半導体から成る基板１上にイ
ンピーダンスを検出するための電極を層設し、更
に高分子材料の溶液をデイツピング法又はスピン
コーテイング法等によつて基板１の電極形成面上
にコーテイングして薄膜２とする、電極として
は、金、白金等の如く酸素プラズマ中でも酸化さ
れない貴金属類が望ましい。また薄膜２を構成す
る高分子材料としては、セルロース、ポリアミ
ド、ポリアクリル酸塩、ポリスチレンスルホン酸
塩、ポリビニルアルコールその他が用いられ、こ
れらを水または多価アルコール等の溶媒に適度の
濃度に溶解した後、この溶液をコーテイングして
その膜厚を5μｍ程度とする。尚、薄膜２は単層
膜以外に多層膜とすることもでき、高分子材料の
混合体あるいは添加剤によつて共重合化したもの
等を原材料として使用することもできる。基板１
上にコーテイングされた薄膜２は熱処理によつて
緻密化され、密着強度及び感湿特性の改良された
感湿膜２′となる。本実施例では薄膜２の材料と
してポリビニルアルコールを使用し、これを基板
１上に形成した後、150℃乃至250℃の範囲の温度
で10分間乃至30分間熱処理する。この熱処理によ
り得られる感湿膜２′は湿度対インピーダンス変
化の特性において直線性が改善され、検出精度が
向上するとともに素子としての動作特性の安定性
及び再現性を図ることができる。熱処理温度を
250℃以上に昇温するとポリビニルアルコールの
分解が著しくなるため、上限は250℃とし、180℃
乃至200℃程度で熱処理することが望ましい。
次に第１図Ｂに示す如く、感湿膜２′上に例え
ばフオトレジスト等のレジスト３をパターン形成
した後、この状態で圧力0.4Torr、高周波出力
150Wの酸素プラズマ中に10分間乃至20分間さら
し、感湿膜２′をエツチング加工する。この際、
レジスト３も同時にエツチングされるが、レジス
ト３の膜厚を充分に厚くしておけばレジスト３の
付着していない部分の感湿膜２′が無くなつても
レジスト３はまだ残存している。従つて酸素プラ
ズマエツチングにより、第１図Ｃに示す如く、感
湿膜２′はレジスト３のパターンに即して微細エ
ツチング成形されることとなる。感湿膜２′上に
残存するレジスト３は剥離液または塩化メチレン
等適当な溶剤を用いて除去する。以上により第１
図Ｄに示す如くパターン化された感湿膜２′を有
する感湿素子が作製される。
ばフオトレジスト等のレジスト３をパターン形成
した後、この状態で圧力0.4Torr、高周波出力
150Wの酸素プラズマ中に10分間乃至20分間さら
し、感湿膜２′をエツチング加工する。この際、
レジスト３も同時にエツチングされるが、レジス
ト３の膜厚を充分に厚くしておけばレジスト３の
付着していない部分の感湿膜２′が無くなつても
レジスト３はまだ残存している。従つて酸素プラ
ズマエツチングにより、第１図Ｃに示す如く、感
湿膜２′はレジスト３のパターンに即して微細エ
ツチング成形されることとなる。感湿膜２′上に
残存するレジスト３は剥離液または塩化メチレン
等適当な溶剤を用いて除去する。以上により第１
図Ｄに示す如くパターン化された感湿膜２′を有
する感湿素子が作製される。
レジストとしては、通常一般に用いられるフオ
トレジストの他、酢酸ビニルポリマーなどの高分
子材を印刷法で形成したもの、金属の蒸着膜、金
属板のマスク、ドライフイルムレジスト等を用い
てもよく、その膜厚は感湿膜２′と同程度または
これより厚くする。尚、酸素プラズマによるエツ
チング条件については、基板温度の上昇による感
湿膜の変質に注意する必要がある。例えば、高周
波出力はできるだけ小さくし、ガスはArとO2又
はN2とO2などの混合ガスを使用するよりも酸素
100％の方がエツチング時間を短縮でき基板温度
の上昇も小さくすることができる。第１図Ｄの感
湿素子は必要に応じて素子単体または複数の素子
群毎に基板１を分割して使用に供する。
トレジストの他、酢酸ビニルポリマーなどの高分
子材を印刷法で形成したもの、金属の蒸着膜、金
属板のマスク、ドライフイルムレジスト等を用い
てもよく、その膜厚は感湿膜２′と同程度または
これより厚くする。尚、酸素プラズマによるエツ
チング条件については、基板温度の上昇による感
湿膜の変質に注意する必要がある。例えば、高周
波出力はできるだけ小さくし、ガスはArとO2又
はN2とO2などの混合ガスを使用するよりも酸素
100％の方がエツチング時間を短縮でき基板温度
の上昇も小さくすることができる。第１図Ｄの感
湿素子は必要に応じて素子単体または複数の素子
群毎に基板１を分割して使用に供する。
以上により感湿素子が作製される。電極を検出
回路に接続することにより周囲湿度に対応した感
湿膜のインピーダンス変化を検出することがで
き、これによつて湿度が求められる。上記製造方
法により得られた感湿素子の１例を第２図に要部
断面斜視図で示す。ガラス基板１上に櫛歯状の電
極が層設され、その上に感湿膜２′が堆積されて
いる。感湿膜２′上には保護膜４が被覆され、ま
た櫛歯状電極はその一端縁が延設されてリード線
５で検出回路に電気的に接続されている。この感
湿素子は単体で使用するものであり、パターン化
された感湿膜２′ごとに基板１を分割して作製し
たものである。感湿膜２′は配列ピツチ及び幅を
１mm以下の微小パターンに形成することが可能で
あり、従つて、得られる感湿素子は非常に小さい
形状のものとすることができる。
回路に接続することにより周囲湿度に対応した感
湿膜のインピーダンス変化を検出することがで
き、これによつて湿度が求められる。上記製造方
法により得られた感湿素子の１例を第２図に要部
断面斜視図で示す。ガラス基板１上に櫛歯状の電
極が層設され、その上に感湿膜２′が堆積されて
いる。感湿膜２′上には保護膜４が被覆され、ま
た櫛歯状電極はその一端縁が延設されてリード線
５で検出回路に電気的に接続されている。この感
湿素子は単体で使用するものであり、パターン化
された感湿膜２′ごとに基板１を分割して作製し
たものである。感湿膜２′は配列ピツチ及び幅を
１mm以下の微小パターンに形成することが可能で
あり、従つて、得られる感湿素子は非常に小さい
形状のものとすることができる。
＜発明の効果＞
以上詳説した如く本発明の感湿素子の製造方法
は、 感湿膜の微細加工及び感湿素子を非常に微小
化することができる。
は、 感湿膜の微細加工及び感湿素子を非常に微小
化することができる。
１枚の基板上に微小素子を多数作製するウエ
ハー処理に適し、低コスト化ができる。
ハー処理に適し、低コスト化ができる。
製作時における感湿膜剥離等の問題が解決さ
れ、素子製作の歩留り及び信頼性が向上する。
れ、素子製作の歩留り及び信頼性が向上する。
等の非常に優れた技術的効果を奏する。
第１図は本発明の１実施例を示す感湿素子の製
造工程図である。第２図は第１図の製造工程を介
して得られた感湿素子の斜視図である。 １……基板、２……薄膜、２′……感湿膜、３
……レジスト。
造工程図である。第２図は第１図の製造工程を介
して得られた感湿素子の斜視図である。 １……基板、２……薄膜、２′……感湿膜、３
……レジスト。
Claims (1)
- １ 基板上に形成された高分子薄膜を熱処理した
後、酸素プラズマエツチングでパターン加工する
ことにより感湿膜とすることを特徴とする感湿素
子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58079731A JPS59204750A (ja) | 1983-05-07 | 1983-05-07 | 感湿素子の製造方法 |
| US06/604,386 US4515653A (en) | 1983-04-30 | 1984-04-27 | Method for production of a moisture sensor |
| GB08410880A GB2138952B (en) | 1983-04-30 | 1984-04-27 | Producing electrical moisture sensors |
| DE3416124A DE3416124C2 (de) | 1983-04-30 | 1984-04-30 | Verfahren zur Herstellung eines Feuchtigkeitssensors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58079731A JPS59204750A (ja) | 1983-05-07 | 1983-05-07 | 感湿素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59204750A JPS59204750A (ja) | 1984-11-20 |
| JPH0242431B2 true JPH0242431B2 (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=13698348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58079731A Granted JPS59204750A (ja) | 1983-04-30 | 1983-05-07 | 感湿素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59204750A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261691A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Alps Electric Co Ltd | 結露センサ |
-
1983
- 1983-05-07 JP JP58079731A patent/JPS59204750A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261691A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Alps Electric Co Ltd | 結露センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59204750A (ja) | 1984-11-20 |
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