JPH04155253A

JPH04155253A - 容量式薄膜湿度センサおよびその製造方法

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Publication number: JPH04155253A
Application number: JP27772090A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Nabeta; 鍋田　庸一; Kazuhiro Suzuki; 鈴木　一博
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-05-28
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JP2810779B2

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〕この発明は、容量式薄膜湿度センサに係り。

特に導電性薄膜基板にメツシュ穴を設けてこれを有機高
分子で被覆して湿度センサの電極を構成した容量式薄膜
湿度センサおよびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電気的な計測を行う湿度計は、湿度条件の変化
による電気的特性の変化を相対湿度として表示する一種
のトランスジューサとして理解され、その基本原理とし
ては電気抵抗の変化を利用するものと、静電容量の変化
を利用するものとの二種類に大別される。

このうち後者の静電容量式、すなわち感湿部が吸湿した
ときの静電容量の変化を測定して湿度を求める型式の湿
度センサでは、従来より陶磁器板やガラス繊維、アルマ
イト薄板を特殊加工したもの等が誘電体として用いられ
ているが、測定感度か劣るため実用化上問題があるとさ
れている。また、感湿部として機能する誘電体として有
機高分子を使用する湿・　　度センサが近年提案されて
おり、この種の技術は、例えば特開昭４９−７４５８８
号公報、特開昭５５−６６７４９号公報、特開昭５９−
２４２３４号公報および米国特許第３３５０９４１号明
細書等の各公報に開示されている。

ところで、一般に、有機高分子膜からなる誘電体を感湿
層として使用する場合、この誘電体は湿度に対する応答
性に優れると共に反復再現性が良好であり、また湿度対
容量の相対関係が極めて直線的に表れるので、測定精度
が向上する等の利点を有する。しかしながら、他方では
、前記有機高分子膜誘電体は、過度の乾燥条件下、高湿
度条件下に長時開明されると基板からの剥落等を生じて
、感湿特性が劣化する難点がある。また、有機高分子膜
は有機溶剤（例えばアセトン）により侵され易いので、
印刷工場、塗料工場等のように有機溶剤蒸気が多量に存
在する雰囲気下では悪影響を受けるため、使用に供し得
ない等の難点が指摘される。

そこで、高温条件や有機溶剤雰囲気等の悪影響下でも、
好適に使用し得る機械的強度に優れた容量式湿度センサ
の実用化が、業界において強く要望されている。この種
の要望に応えるものとして、例えば特開昭５２−１２４
９７号公報「金属酸化膜感湿素子」や、特開昭５３−９
５９５号公報「アルミニウムの陽極酸化被膜を使用した
含湿量検出素子」等が提案されている。これらは、いず
れもアルミニウム板等の基板自体に電解その他の手段に
よって導電性の多孔性金属酸化被膜を形成するものであ
るが、素子表面が粗いため測定誤差が生じ易く、またこ
の金属酸化被膜自体の機械的強度も充分でない等、依然
として前記要求を満足するものではなかった。

このような観点から、本発明者等は、先に基板自体に酸
化や電解により被膜を形成することに代えて、ガラス等
の酸化になじまない絶縁基板に金属化合物の膜を、高周
波電界内に対応金属の蒸気と酸素または窒素若しくはア
ンモニアガス、弗素ガスを導き、イオンブレーティング
により形成することによって、得られる金属化合物膜は
極めて大きな強度を有し薄膜化が可能となり、苛酷な環
境下での使用に充分耐え、しかも膜面も平滑で密となる
ので、応答性、反復再現性に優れて測定精度も向上する
ことができる湿度センサを開発し、特許出願を行った。

その後、イオンブレーティング処理の改善や、金属化合
物膜面の粗面化およびその処理の改善等により、感湿特
性の向上を図ってきたが、例えば特定の温度範囲に合せ
て任意に感湿特性をコントロールし、しかもその湿度範
囲において一層感度を良好ならしめると共に良好な直線
性を得るための改善が要求され、そのための開発が残さ
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者等は、従来の基板と、下部電極と、湿
気に活性な薄膜と、上部電極で構成される容量式薄膜湿
度センサにつきらに研究を進めた結果、湿気に活性な薄
膜して従来の金属化合物薄膜や有機高分子薄。

に代えて炭素化合物薄膜、特にアモルファ状炭素化合物
薄膜を付着させれば、従来技・につきまとう容量式湿度
センサの諸性質、１に感度および直線性について改善さ
れるこを突き止め、特許出願を行った（特開昭６−２１
７１５３号公報）。

しかしながら、この種の湿度センサにお（で、新規な材
料を使用した場合の感湿特性Ｃ安定性について若干問題
があり、さらに研３並びに改良を重ねた結果、導電性薄
膜基板ζメツシュ穴を設けてこれを有機高分子で被ぞし
て湿度センサの電極板を構成することに。

す、比較的簡単な構成でしかも簡便に製造することかで
き、さらに感湿特性の安定性ににれだ容量式薄膜湿度セ
ンサを得ることかでばることを突き止め、本発明の完成
に至った。

と　　　従って、本発明の目的は、導電性薄膜基板さ　
　　と有機高分子とを組合せて湿度センサの電極と　　
を構成することにより、特定の温度範囲に合嘆　　せて
任意に感湿特性をコントロールでき、さス　　らに直線
性の良好な範囲において感度を一層府　　良好にし、し
かも低コストに製造することが時　　できる容量式薄膜
湿度センサおよびその製造と　　方法を提供することに
ある。

２　　〔課題を解決するための手段〕本発明に係る容量式薄膜湿度センサは、導１）　　電性
薄膜基板に所定寸法のメツシュ穴を穿設Ｄ　　した一対
の電極板を備え、前記各電極板に対見　　し前記メツシ
ュ穴を含む全体を有機高分子で＝　　均一に被覆し、こ
れら電極板を重ね合せて有１　　機高分子の溶媒で接着
してなることを特徴と５　　　する。

ヒ　　　前記の容量式薄膜湿度センサにおいて、導Ｅ　
　電性薄膜基板は、ステンレス、銅、ニッケル、と　　
モリブデンよりなる群から選択することができる。また
、導電性薄膜基板は、厚さ５〜１５μｍの矩形体または
円形体からなり一側部に接続端子用突出部を備えた構成
とし、さらに導電性薄膜基板に穿設するメツシュ穴は３
００〜５００メツシュとすることができるなお、前記電
極を被覆する有機高分子の被膜厚さは１〜３μｍとすれ
ば好適である。

また、本発明に係る容量式薄膜湿度センサの製造方法は
、導電性薄膜基板に接続端子用突８部を除いてほぼ全面
的にメツシュ穴を穿設加工し、この導電性薄膜基板をア
セテートセルロース等からなる有機高分子材料の浴に浸
漬し、メツシュ穴を含む導電性薄膜基板全体を所定厚さ
の有機高分子被膜で被覆して電極板を成形し、次いで前
記一対の電極板をそれぞれ接続端子用突出部が重ならな
いように重ね合せると共に有機高分子の溶媒で接着し前
記電極板の各接続端子用突出部にリード線を導通接続す
ることを特徴とする。

この場合、導電性薄膜基板におけるメツシュ穴の穿設加
工は、エツチングまたはレーザにより行うことができる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、導電性薄膜基板に加工を。　　加えて
、これに従来より知られている有機高分子被膜を形成す
ることによって湿度センサの電極板を構成することによ
り、簡単な構成でしかも簡便かつ低コストに製造するこ
とができ、感度および直線性も向上しかつ安定したもの
となる容量式薄膜湿度センサが得られる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る容量式薄膜湿度センサの好適な実施
例につき、その製造方法との関係において添付図面を参
照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る容量式薄膜湿度センサの電極を
作成するための導電性薄膜基板ｌＯの一実施例を示す。

この導電性薄膜基板１０は、例えばステンレス、銅、ニ
ッケル、モリブデンあるいはこれらの合金等を使用する
ことかできる。また、この導電性薄膜基板１０は、約５
〜１５μｍの厚さのものを好適に使用することができる
。しかるに、第１図に示す実施例の導電性薄膜基板１０
は、例えば横ａ×縦すの寸法を６ｘ７ｍｍの矩形状に設
定し、−側部に接続端子用突出部１２を設けた構成とす
る。前記導電性薄膜基板１０の矩形状部分のほぼ全体に
亘ってメツシュ穴１４を形成する。メツシュ穴の寸法は
、約３００〜５００メツシュ程度が好適範囲であり、特
に４００メツシュ程度が好適である。

そこで、メツシュ穴１４の形状としては、例えば第２図
に示すように、整列された矩形状とし、甚大１４の寸法
を１０ＸＩ　Ｏμｍ〜２０Ｘ２０μｍとし、これら穴１
４の間隔すなわち線幅ｌを約１０〜２０μｍに設定する
ことができる。

代案として、前記メツシュ穴１４の形状としては、第２
図に示すように、ちどり状に配置した円形とすることか
できる。この場合、甚大の直径φは約０，０１〜０．１
０μｍとし、甚大の間隔ｄは約０．０１μｍに設定する
ことができる。

なお、これら導電性薄膜基板１０に対するメツシュ穴１
４の穿設加工は、エツチングまたはレーザにより簡便に
かつ精密に行うことができる。

次に、前述したようにメツシュ穴１４を穿設加工した導
電性薄膜基板１０を、有機高分子の溶液中に浸漬して、
接続端子用突出部１２の一部を除く全体表面に対し均一
に有機高分子被膜１６を形成する。なお、有機高分子材
料としては、例えばアセテートセルロース等が好適であ
り、これを適当な溶媒で溶解させた状態で使用すること
ができる。この有機高分子被膜１６は、第４図に示すよ
うに、導電性薄膜基板１００表面に対し、約１〜３μｍ
の厚さに設定する。この場合、前記メツシュ穴１４の内
部においても、前記有機高分子が均一に充填されるよう
処理する必要がある。このようにして、本発明の湿度セ
ンサを構成する一方の電極板２０が作成される。

そこで、本発明においては、前記のようにして作成され
た同一構成からなる一対の電極板２０ｘ、２０ｂを使用
して、これらを第５図に示すように重ね合せて接合する
。接合方法としては、例えば前記有機高分子の溶媒を使
用して簡便かつ容易に接着することができる。

このようにして、本発明の容量式薄膜湿度センサを得る
ことができる。なお、第５図に示　４゜すように作成さ
れた湿度センサは、一対の接続端子用突出部１２ｘ、１
２ｂにそれぞれリード線を導通接続して、適宜電気計器
との接続を行うよう構成する。

このようにして得られた本発明の容量式薄膜湿度センサ
の湿度特性を、公知の湿度槽を使用して測定した結果、
第６図に示す特性が得られた。この結果、本発明の容量
式薄膜湿度センサによれば、感湿特性、特にその直線性
において極めて優れていることが確認された。なお、前
述した実施例においては、導電性薄膜基板１０の形状と
して矩形状のものを示したが、これ以外に例えば円形状
とすることもできる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の精
神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得
ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る容量式薄膜湿度センサの電極を構
成する導電性薄膜基板の一実施例を示す平面図、第２図
は第１図に示す基板に設けるメツシュ穴の一構成例を示
す要部拡大平面図、第３図は第１図に示す基板に設ける
メツシュ穴の別の構成例を示す要部拡大平面図、第４図
は第１図に示す導電性薄膜基板により作成した電極板の
要部拡大断面図、第５図は第１図に示す導電性薄膜基板
により作成した一対の電極板を接合して作成した本発明
に係る容量式薄膜湿度センサの概略斜視図、第６図は本
発明に係る容量式薄膜湿度センサの湿度特性を示す特性
線図である。１０・・・導電性薄膜基板１２・・・接続端子用突出部１４・・・メツシュ穴１６・・・有機高分子被膜２０・・・電極板＼

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電性薄膜基板に所定寸法のメッシュ穴を穿設し
た一対の電極板を備え、前記各電極板に対し前記メッシ
ュ穴を含む全体を有機高分子で均一に被覆し、これら電
極板を重ね合せて有機高分子の溶媒で接着してなること
を特徴とする容量式薄膜湿度センサ。
（２）導電性薄膜基板は、ステンレス、銅、ニッケル、
モリブデンよりなる群から選択される請求項１記載の容
量式薄膜湿度センサ。
（３）導電性薄膜基板は、厚さ５〜１５μｍの矩形体ま
たは円形体からなり一側部に接続端子用突出部を備えた
請求項１記載の容量式薄膜湿度センサ。
（４）導電性薄膜基板に穿設するメッシュ穴は、３００
〜５００メッシュからなる請求項１記載の容量式薄膜湿
度センサ。
（５）電極板に被覆する有機高分子の被膜厚さは１〜３
μｍからなる請求項１記載の容量式薄膜湿度センサ。
（６）導電性薄膜基板に接続端子用突出部を除いてほぼ
全面的にメッシュ穴を穿設加工し、この導電性薄膜基板
をアセテートセルロース等からなる有機高分子材料の浴
に浸漬し、メッシュ穴を含む導電性薄膜基板全体を所定
厚さの有機高分子被膜で被覆して電極板を成形し、次い
で前記一対の電極板をそれぞれ接続端子用突出部が重な
らないように重ね合せると共に有機高分子の溶媒で接着
し、前記電極板の各接続端子用突出部にリード線を導通
接続することを特徴とする容量式薄膜湿度センサの製造
方法。
（７）導電性薄膜基板におけるメッシュ穴の穿設加工は
、エッチングまたはレーザにより行うことからなる請求
項６記載の容量式薄膜湿度センサの製造方法。