JPH0318750A - 湿度センサ素子 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は環境の湿度に対応して素子の電気抵抗特性が変
化することを利用した湿度センサ素子に関する。

［従来技術］ エレクトロニクスの急速な発展に伴い様々な環境のコン
トロールがされている。環境の種類は一般に温度、湿度
が代表されるが湿度に於いては信頼性及び温特の問題か
ら良好な湿度センサがなく要望が強い。

［発明が解決しようとする課題コ 多孔質シリカ膜が感湿特性を有すことは衆知であり信頼
性、温特もすぐれているがこれを感湿膜にもちいた湿度
センサ素子は実用化されていない。

その理由としては、湿度センサの構成は一般には基板上
に櫛形電極を作製し、その上部に感湿膜を付着させるも
のであるが、これを行なう為にはゾルーゲル法を用いる
しかない。しかしながら、このゾルーゲル法を用いた場
合、櫛形電極の電極材とシリカ膜の密着性が悪くややも
するとシリカ膜が基板から剥離される等の課題が生じ実
用化の壁になっていた。そこで本発明においては前述し
た課題を容易に解決可能とするものでその目的とすると
ころはゾルーゲル法のシリカ膜で高信頼性、温特良好な
優れた湿度センサ索子を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の湿度センサ素子は絶縁性基板上、に順次、櫛形
電極、感湿膜、保護膜を形或することによりなる湿度セ
ンサ素子において、前記感湿膜の接触する絶縁性基板表
面及び櫛形電極の総合面積が３ｃｍ２以下であることを
特徴とする。

本発明の湿度センサ素子は感湿膜の接触する絶縁性基板
表面積と櫛形電極の面積比が１．３〜１０対１であるこ
とを特徴とする。

本発明の湿度センサ素子は感湿膜の主成分が多孔質シリ
カからなることを特徴とする。

本発明の湿度センサ素子は保護膜が多孔質シリ力からな
ることを特徴とする。

［実施例−１］ 第１図一（ａ）は本発明の絶縁性基板及び櫛形電極ハタ
ーンの構成図であり、Ｌ１は基板の横の長さ、Ｌ２は基
板の縦の長さ、Ｌ３は感湿膜が付着する縦の長さ、Ｌ４
は感湿膜の付着しない縦の長さ、ｌ１は櫛形電極の電極
幅、１２は電極間のスペース、１３は外周のスペースを
表わす。具体的な寸法は、Ｌ＋は５ｍｍ，Ｌ２は７ｍｍ
，Ｌ３は５．５ｍｍの場合、絶縁性基板の全体の表面積
は５Ｘ７＝３５ｍｍ２であるが感湿膜の付着する表面積
は５Ｘ５．５＝２７．５ｍｍ２である。この中でまた櫛
形電極の総面積は、電極幅が０．５ｍｍで櫛形電極の総
長さは２２．５ｍｍであるため０．５　ｘ　２　２　．
５１１・２５ｍｍ２となる。従って感湿膜の付着する表
面積（２７．５ｍｍ２）の内訳は電極面積が１１．２５
ｍｍ２，　　基板面積は１６．２５ｍｍ２となり面積比
は１（電極面積）対１．４４（基板面積部）となる。こ
の電極付基板を用いて感湿膜を付着させるには、シリカ
ゾル溶液に基板をＬ３の距離まで浸潰し引き上げること
で付着させる。この時のシリカゾル溶液の組成は、テト
ラエトキシシラン（Ｓｉ　（ＯＣｚＨｓ）４）５　０ｍ
ｌにエタノール２５ｍｌ、０．０２Ｎ塩酸４ｍｌを加え
攪拌後微粉末シリカ１６　ｇ＋　　グリセリン１０ｍｌ
を加えることによりなる。また必要に応じ前記のシリカ
ゾル溶液に抵抗調整の為の不純物（カーボン、金属粉等
）を添加してもよい。この様にして付着させた後室温で
乾燥後、５００゜Ｃで熱処理を行い完成させた。完成し
た湿度センサ素子の断面構造を第１図一（ｂ）に示す。

１は絶縁性基板、２は電極引出し部、３は櫛形電極、４
は感湿膜である。この完成した温度センサ素子の感湿膜
の密着強度及び感湿特性を調べたところ、感湿膜の密着
強度はセロテープの剥離試験（基板の全面積）及び高さ
２ｍの落下強度試験（５回繰り返し）において何等問題
なく、また感湿特性は多少インピーダンスが高めであっ
たが第２図に示す様に直線性もよく優れたものであった
。また更に信頼性においては１００℃で１０００時間の
放置試験を行なったが初期値からの変化は僅か０．５％
と良好であった。

［実施例−２］ 実施例−１と同様の方法により湿度センサを試作した。

この時は櫛形電極面積を変え、感湿膜との付着強度を確
認した。以下表−１に結果を示す。

表−１ 上記、表−１において感湿膜が付着可能な基板面積は２
７．５ｍｍ２を基本としたものであり、また櫛形電極面
積は櫛歯の本数が一定で電極幅のみを変化させ算出した
ものである。表−１中の面積比の例を説明すると最も電
極面積の大きい１３．５ｍｍ２は感湿膜の付着の全面積
が２７．５ｍｍ２であるため、２７．５ｍｍ２−１３．
５ｍｍ２：＝１４ｍｍ２で１３．５（櫛形電極面積）対
　１４（基板面積）となり１対１．０３となる。この面
積では表−１に示すとうり密着強度に問題が生じ商品レ
ベルに達していない。一方櫛形電極面積が９ｍｍ２のも
のは基板との面積比が約１対２となりこのレベルだと密
着強度は問題ない。

［発明の効果コ 以上実施例に示すがごとき本発明は、感湿膜に多孔質シ
リカを用い多孔質シリカ膜の接触する基板面積と櫛形電
極面積の相対比を１．３〜１０対１にすることで感湿膜
の密着強度をたかぬ高信頼性の湿度センサ素子を提供で
きるものである。

また他の効果としては基板の表面積と櫛形電極の総面積
の和が３ｃｍ２以下にすることで小型のセンサ素子が容
易に提供でき、不要な大きさにならない為生産効率がよ
く安価に製作可能という効果もある。

更にまた伯の効果としては多孔買シリカを感温膜に用い
ているため、センサ素子の機能は長期の高温、低温、高
温、低湿に対しほとんど特性劣化が生じないという効果
もある。

なお、実施例においては櫛形電極の櫛歯の本数を規定し
て櫛形電極面積を表わしてあるが、もちろん櫛歯の本数
、また櫛歯の長さ等も規定されるものではなく絶縁性基
板面積と櫛形電極面積の比が１．３〜１０対１の範囲で
は櫛形電極の形状は規制ざれるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明における電極の説明図。 第１図（ｂ）は本発明で試作した湿度センサ素子の断面
図。 第２図は本発明の湿度センサの感湿特性図。 １・・・・絶縁性基板 ２・・・・電極引出し部 ３・・・・櫛形電極 ４・・・・感湿膜 一一一一一一一し−　　　　１ 九ｉ 以上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板上に順次、櫛形電極、感湿膜、保護膜
   を形成することによりなる湿度センサ素子において、前
   記感湿膜の接触する絶縁性基板表面及び櫛形電極の総合
   面積が３ｃｍ＾２以下であることを特徴とする湿度セン
   サ素子。
2. （２）感湿膜の接触する絶縁性基板表面積と櫛形電極の
   面積比が１．３〜１０対１であることを特徴とする請求
   項（１）記載の湿度センサ素子。
3. （３）感湿膜の主成分が多孔質シリカからなることを特
   徴とする請求項（１）記載の湿度センサ素子。
4. （４）保護膜が多孔質シリカからなることを特徴とする
   請求項（１）記載の湿度センサ素子。