JPH0376562B2 - - Google Patents
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- JPH0376562B2 JPH0376562B2 JP57084357A JP8435782A JPH0376562B2 JP H0376562 B2 JPH0376562 B2 JP H0376562B2 JP 57084357 A JP57084357 A JP 57084357A JP 8435782 A JP8435782 A JP 8435782A JP H0376562 B2 JPH0376562 B2 JP H0376562B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
この発明は、湿度によつて電気抵抗が変化する
感湿物質を利用した感湿素子に関するものであ
る。 従来、感湿素子としては、塩化リチウムを感湿
物質とするものが汎用されていたが、近年では金
属酸化物を用いた感湿素子が開発されている。こ
の金属酸化物系の感湿素子は、上記塩化リチウム
系の感湿素子に比べて、特性の経時劣化や適用で
きる相対湿度領域の大きさの面で優れる。しか
し、湿度サイクル中で感湿抵抗体層の表面に安定
な金属水酸化物層が形成されて感度低下をきたす
ため、定期的に加熱クリーニングを施す必要があ
る。そのため、このような金属酸化物系の感湿素
子では傍熱形ヒータを付設しているが、それによ
つて構造が複雑となることから量産性や製造価格
などの点で大きな問題を残している。また、温度
サイクルや湿度サイクル中に基板と感質抵抗体層
との接着状態が悪化したり、感湿抵抗体層にひび
割れを生じることが多々経験され、この面での特
性の改善も望まれている。 この発明は、上記欠点を改善し、広範囲の相対
湿度領域にわたつて高い感度と安定した感湿性能
を有する上、絶縁性基板と感湿抵抗体層との接着
性が良好で、しかも耐雰囲気性が良好なので特別
のクリーニング手段を付設することが不要であ
り、量産性に富むとともに低価格化が可能な感湿
素子を提供することを目的とする。 すなわち、この発明は、絶縁基板上に形成され
た相対向する一対の電極間にわたつて形成される
感湿抵抗体層が、LiPbNbO4およびLiPbTaO4よ
り選ばれる少なくとも１種の化合物粉末５〜95モ
ル％と、スピネル構造のクロム酸塩群より選ばれ
る少なくとも１種の化合物粉末95〜５モル％とか
らなる抵抗体成分と、この抵抗体成分に添加され
るバインダであるバナジン酸化合物粉末とから組
成される組成物の焼結体によつて構成されている
ものである。 上記組成物の抵抗体成分において、LiPbNbO4
およびLiPbTaO4は感湿抵抗体層中のLiイオン源
として添加され、その場合に、単独添加であつて
も両者の混合添加であつても良い。このようなLi
イオン源としての化合物粉末は、その添加量が５
モル％以下であると感湿素子の感度、特に低湿度
領域での感度が著しく低下し、95モル％以上では
その添加の効果が飽和する。したがつて、この化
合物粉末の抵抗体成分における配合比は５〜95モ
ル％である。 つぎに、スピネル構造のクロム酸塩としては、
MnCr2O4、ZnCr2O4、NiCr2O4、CuCr2O4、
MgCr2O4、FeCr2O4、CoCr2O4、などのスピネル
構造のクロム酸塩群より選ばれる少なくとも１種
の化合物粉末が使用され、その配合比が95モル％
以上であると、上記Liイオン源としの化合物粉末
の添加目的が著しく阻害され、５モル％以下であ
ると、感湿抵抗体層の抵抗値が増大する。したが
つて、この化合物粉末の抵抗体成分における配合
比は95〜５モル％である。 また、バナジン酸化合物粉末はバインダとして
上記抵抗体成分に添加されるもので、たとえば、
V2O5やVN、VC、FeV2O6、MnV2O6等が使用さ
れる。そして、V2O5を用いる場合、上記した抵
抗体成分における二種の化合物粉末の添加目的を
阻害せず、しかも、それらの粉末を結合しておく
のに有効な量を、配合比５〜30モル％の範囲内で
適当に選択することが望ましい。 つぎに、感湿抵抗体層を形成するには、上記の
混合粉末に、ビークルたとえばエチルセルローズ
やアクリル樹脂と、ブチルカルビトールアセテー
トと、テレピネオールなどとからなるビークルを
加え、ローラやボールミルなどで充分に混合する
ことによつて適度な粘度を有するペースト状とし
た組成物を焼成すれば良い。 この発明による感湿素子は、広範な相対湿度領
域にわたつて、高感度でかつ直線性に優れ、その
特性の経時劣化が少なく、また、高湿雰囲気下で
の放置に対して非常に安定した特性を示し、耐雰
囲気性も良好である。そのため、従来のように傍
熱形ヒータなどを付設する必要がない。加えて、
この素子は、厚膜技術によつて生産できるので、
その量産化と低価格化に適し、工業的利用価値の
高い利点を有する。 つぎに、この発明の感湿素子の具体的な構造を
図面にしたがつて説明する。 第１図は、この発明の感湿素子の一例を示すも
のであり、図中１１はセラミツクなどからなる絶
縁基板、１２および１３はそれぞれ櫛形の形状を
有して対向する一対の電極であり、この電極１２
と１３におけるそれぞれリードアウト部１２ｂと
１３ｂを除く主要部１２ａと１３ａにまたがつて
既述した組成物の焼結体よりなる感湿抵抗体層１
４が被覆されている。１５および１６は、電極１
２と１３とをおのおの外部リード１７および１８
に接続するための電極である。第２図は、第１図
の２−２′断面を示す。 このような感湿素子は、たとえばつぎの方法に
よつて製造される。まず、あらかじめ電極１５お
よび１６が設けられた絶縁基板１１を用い、この
表面に櫛形の電極１２および１３をスクリーン印
刷によつて形成し、焼成炉中で850〜950℃程度に
て電極焼成する。ついで、既述したペースト状の
組成物を用いて、電極１２と１３の主要部１２ａ
と１３ａとを完全に覆うように均一な厚みでスク
リーン印刷を行なつて被覆層を形成し、続いて絶
縁基板１１と感湿抵抗体層１４との密着性を増す
ために焼成炉中で、たとえば、900〜1200℃の適
当な温度で焼成する。この焼成後の冷却過程で、
感湿抵抗体層１４は硬化するとともに絶縁基板１
１に対する密着性が良好でしかも適度な細孔分布
を有する被膜となる。この冷却後、外部リード１
７および１８を取り付け、続いて特性の安定化の
ために高温高湿下で負荷エージングを行なう。 なお、上述した第１図および第２図の構成の感
湿装置とその製造操作の例においては、一対の電
極１２および１３を被覆する状態で感湿抵抗体層
１４を形成した構成について説明しているが、こ
の発明の感湿素子は両者の形成順序を逆にして感
湿抵抗体層上に一対の電極を形成したものや、感
湿抵抗体層を電極でサンドイツチ状にした対向電
極をも包含する。 つぎに、この発明の実施例を説明する。 下記の表１に示す配合比でLiPbNbO4または
LiPbTaO4の微粉末と各種のクロム酸塩微粉末お
よびV2O5微粉末とをボールミル中で混合し、エ
チルセルローズとブチルカルビトールアセテート
テレピネオールとからなるビークルを加え、めの
う乳鉢にて均一な粘度のペースト状組成物とし
た。 つぎに、この組成物を、第１図および第２図で
示す構成において、電極１２および１３がRuO2
電極、電極１５および１６がAg−pb電極である
アルミナ製絶縁基板上に膜厚が50〜100μｍとな
るようにスクリーン印刷し、空気中で約450℃に
て加熱してビークル成分を揮散除去したのち、
950℃で焼結させ、冷却後に60℃、90％RHにて
通電下のエージングを行ない、常法に準じて感湿
素子とした。 上記の実施例にて得られた感湿素子について、
電極間の電気抵抗を25℃において測定雰囲気の相
対湿度を変化させて測定した値を下記表２に示
す。
感湿物質を利用した感湿素子に関するものであ
る。 従来、感湿素子としては、塩化リチウムを感湿
物質とするものが汎用されていたが、近年では金
属酸化物を用いた感湿素子が開発されている。こ
の金属酸化物系の感湿素子は、上記塩化リチウム
系の感湿素子に比べて、特性の経時劣化や適用で
きる相対湿度領域の大きさの面で優れる。しか
し、湿度サイクル中で感湿抵抗体層の表面に安定
な金属水酸化物層が形成されて感度低下をきたす
ため、定期的に加熱クリーニングを施す必要があ
る。そのため、このような金属酸化物系の感湿素
子では傍熱形ヒータを付設しているが、それによ
つて構造が複雑となることから量産性や製造価格
などの点で大きな問題を残している。また、温度
サイクルや湿度サイクル中に基板と感質抵抗体層
との接着状態が悪化したり、感湿抵抗体層にひび
割れを生じることが多々経験され、この面での特
性の改善も望まれている。 この発明は、上記欠点を改善し、広範囲の相対
湿度領域にわたつて高い感度と安定した感湿性能
を有する上、絶縁性基板と感湿抵抗体層との接着
性が良好で、しかも耐雰囲気性が良好なので特別
のクリーニング手段を付設することが不要であ
り、量産性に富むとともに低価格化が可能な感湿
素子を提供することを目的とする。 すなわち、この発明は、絶縁基板上に形成され
た相対向する一対の電極間にわたつて形成される
感湿抵抗体層が、LiPbNbO4およびLiPbTaO4よ
り選ばれる少なくとも１種の化合物粉末５〜95モ
ル％と、スピネル構造のクロム酸塩群より選ばれ
る少なくとも１種の化合物粉末95〜５モル％とか
らなる抵抗体成分と、この抵抗体成分に添加され
るバインダであるバナジン酸化合物粉末とから組
成される組成物の焼結体によつて構成されている
ものである。 上記組成物の抵抗体成分において、LiPbNbO4
およびLiPbTaO4は感湿抵抗体層中のLiイオン源
として添加され、その場合に、単独添加であつて
も両者の混合添加であつても良い。このようなLi
イオン源としての化合物粉末は、その添加量が５
モル％以下であると感湿素子の感度、特に低湿度
領域での感度が著しく低下し、95モル％以上では
その添加の効果が飽和する。したがつて、この化
合物粉末の抵抗体成分における配合比は５〜95モ
ル％である。 つぎに、スピネル構造のクロム酸塩としては、
MnCr2O4、ZnCr2O4、NiCr2O4、CuCr2O4、
MgCr2O4、FeCr2O4、CoCr2O4、などのスピネル
構造のクロム酸塩群より選ばれる少なくとも１種
の化合物粉末が使用され、その配合比が95モル％
以上であると、上記Liイオン源としの化合物粉末
の添加目的が著しく阻害され、５モル％以下であ
ると、感湿抵抗体層の抵抗値が増大する。したが
つて、この化合物粉末の抵抗体成分における配合
比は95〜５モル％である。 また、バナジン酸化合物粉末はバインダとして
上記抵抗体成分に添加されるもので、たとえば、
V2O5やVN、VC、FeV2O6、MnV2O6等が使用さ
れる。そして、V2O5を用いる場合、上記した抵
抗体成分における二種の化合物粉末の添加目的を
阻害せず、しかも、それらの粉末を結合しておく
のに有効な量を、配合比５〜30モル％の範囲内で
適当に選択することが望ましい。 つぎに、感湿抵抗体層を形成するには、上記の
混合粉末に、ビークルたとえばエチルセルローズ
やアクリル樹脂と、ブチルカルビトールアセテー
トと、テレピネオールなどとからなるビークルを
加え、ローラやボールミルなどで充分に混合する
ことによつて適度な粘度を有するペースト状とし
た組成物を焼成すれば良い。 この発明による感湿素子は、広範な相対湿度領
域にわたつて、高感度でかつ直線性に優れ、その
特性の経時劣化が少なく、また、高湿雰囲気下で
の放置に対して非常に安定した特性を示し、耐雰
囲気性も良好である。そのため、従来のように傍
熱形ヒータなどを付設する必要がない。加えて、
この素子は、厚膜技術によつて生産できるので、
その量産化と低価格化に適し、工業的利用価値の
高い利点を有する。 つぎに、この発明の感湿素子の具体的な構造を
図面にしたがつて説明する。 第１図は、この発明の感湿素子の一例を示すも
のであり、図中１１はセラミツクなどからなる絶
縁基板、１２および１３はそれぞれ櫛形の形状を
有して対向する一対の電極であり、この電極１２
と１３におけるそれぞれリードアウト部１２ｂと
１３ｂを除く主要部１２ａと１３ａにまたがつて
既述した組成物の焼結体よりなる感湿抵抗体層１
４が被覆されている。１５および１６は、電極１
２と１３とをおのおの外部リード１７および１８
に接続するための電極である。第２図は、第１図
の２−２′断面を示す。 このような感湿素子は、たとえばつぎの方法に
よつて製造される。まず、あらかじめ電極１５お
よび１６が設けられた絶縁基板１１を用い、この
表面に櫛形の電極１２および１３をスクリーン印
刷によつて形成し、焼成炉中で850〜950℃程度に
て電極焼成する。ついで、既述したペースト状の
組成物を用いて、電極１２と１３の主要部１２ａ
と１３ａとを完全に覆うように均一な厚みでスク
リーン印刷を行なつて被覆層を形成し、続いて絶
縁基板１１と感湿抵抗体層１４との密着性を増す
ために焼成炉中で、たとえば、900〜1200℃の適
当な温度で焼成する。この焼成後の冷却過程で、
感湿抵抗体層１４は硬化するとともに絶縁基板１
１に対する密着性が良好でしかも適度な細孔分布
を有する被膜となる。この冷却後、外部リード１
７および１８を取り付け、続いて特性の安定化の
ために高温高湿下で負荷エージングを行なう。 なお、上述した第１図および第２図の構成の感
湿装置とその製造操作の例においては、一対の電
極１２および１３を被覆する状態で感湿抵抗体層
１４を形成した構成について説明しているが、こ
の発明の感湿素子は両者の形成順序を逆にして感
湿抵抗体層上に一対の電極を形成したものや、感
湿抵抗体層を電極でサンドイツチ状にした対向電
極をも包含する。 つぎに、この発明の実施例を説明する。 下記の表１に示す配合比でLiPbNbO4または
LiPbTaO4の微粉末と各種のクロム酸塩微粉末お
よびV2O5微粉末とをボールミル中で混合し、エ
チルセルローズとブチルカルビトールアセテート
テレピネオールとからなるビークルを加え、めの
う乳鉢にて均一な粘度のペースト状組成物とし
た。 つぎに、この組成物を、第１図および第２図で
示す構成において、電極１２および１３がRuO2
電極、電極１５および１６がAg−pb電極である
アルミナ製絶縁基板上に膜厚が50〜100μｍとな
るようにスクリーン印刷し、空気中で約450℃に
て加熱してビークル成分を揮散除去したのち、
950℃で焼結させ、冷却後に60℃、90％RHにて
通電下のエージングを行ない、常法に準じて感湿
素子とした。 上記の実施例にて得られた感湿素子について、
電極間の電気抵抗を25℃において測定雰囲気の相
対湿度を変化させて測定した値を下記表２に示
す。
【表】
【表】
第３図に、表２に示された代表的な試料につい
ての相対湿度と抵抗値との関係を線図として表し
た。なお第３図には、比較のために、従来の金属
酸化物系の感湿抵抗素子の特性をも並記した。 第３図から明らかなように、上記実施例の各素
子は、広範な相対湿度領域にわたつて、従来のも
のに比べ、高感度でかつ直線性（安定性）に優
れ、とくに、高温雰囲気下での放置に対しても非
常に安定した特性を示す。 また、上述したところから明らかなように、こ
の素子は、厚膜技術によつて容易に生産されるも
のである。
ての相対湿度と抵抗値との関係を線図として表し
た。なお第３図には、比較のために、従来の金属
酸化物系の感湿抵抗素子の特性をも並記した。 第３図から明らかなように、上記実施例の各素
子は、広範な相対湿度領域にわたつて、従来のも
のに比べ、高感度でかつ直線性（安定性）に優
れ、とくに、高温雰囲気下での放置に対しても非
常に安定した特性を示す。 また、上述したところから明らかなように、こ
の素子は、厚膜技術によつて容易に生産されるも
のである。
第１図はこの発明の感湿素子の例を示す平面
図、第２図は第１図の２−２′断面図、第３図は
相対湿度と電気抵抗値の関係を示す特性図であ
る。 １１……絶縁基板、１２，１３……対向する一
対の電極、１４……感湿抵抗体層。
図、第２図は第１図の２−２′断面図、第３図は
相対湿度と電気抵抗値の関係を示す特性図であ
る。 １１……絶縁基板、１２，１３……対向する一
対の電極、１４……感湿抵抗体層。
Claims (1)
- １ 絶縁基板上に、相対向する一対の電極と、こ
れら両電極間にわたる感湿抵抗体層とが形成され
た感湿素子において、上記感湿抵抗体層が、
LiPbNbO4およびLiPbTaO4より選ばれる少なく
とも１種の化合物粉末５〜95モル％と、スピネル
構造のクロム酸塩の化合物粉末95〜５モル％とか
らなる抵抗体成分と、この抵抗体成分に添加され
るバインダであるバナジン酸化合物粉末とから組
成される組成物の焼結体によつて構成されたこと
を特徴とする感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57084357A JPS58200504A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57084357A JPS58200504A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58200504A JPS58200504A (ja) | 1983-11-22 |
| JPH0376562B2 true JPH0376562B2 (ja) | 1991-12-05 |
Family
ID=13828264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57084357A Granted JPS58200504A (ja) | 1982-05-18 | 1982-05-18 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58200504A (ja) |
-
1982
- 1982-05-18 JP JP57084357A patent/JPS58200504A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58200504A (ja) | 1983-11-22 |
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