JPH04184159A - 感湿素子 - 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］ 本発明は感湿素子の改良に関する。

［従来の技術］ 近年、誘導体層か空気中の水分を吸収することによって
その誘電率を変化させる性質を利用して、その誘導体層
の両面に電極を形成した感湿素子か提供されている。

この感湿素子の誘導体層に形成される電極には、誘導体
層が空気中の水分を吸収し易いように、良好な透湿性を
有するとともに、機械的強度が良好であるといった条件
か要求される。

そして、従来この種の感湿素子としては、ガラス基板上
にニッケルやクロム製の第１の電極を形成し、この第１
の電極上に高分子誘電体層を形成し、この誘電体層の上
面にクロムからなる第２の電極を島状に形成した構成の
ものが知られている。

また、この第２の電極・の形成に関して、本出願人は先
に、特開平２−１０８９５２号公報において、６０〜８
５°の入射角度で斜方蒸着することにより、機械的強度
の改善を図った湿度センサーを開示している。

しかしながら、従来の感湿素子は、特に感湿特性の経時
変化の点で満足できるものではなく、また第２の電極が
感湿特性に与える影響に着目し、その作成方法を検討し
ているものはなかった。

本発明はこのような従来の事情に対処してなされたもの
で、電極の良好な機械的強度および透湿性を確保すると
共に、感湿特性に優れ、応答速度の速い感湿素子を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するために本発明は、吸収される
水分量の関数として誘電率か変化する誘電体層と、この
誘電体層の片面に形成された第１の電極と、前記誘電体
層の他面に前記第１の電極と対向するように形成された
第２の電極とを具備する感湿素子において、第２の電極
が、入射方向の異なる斜方蒸着により２層以上の多層構
造で形成された構成となっている。

本発明において、第２の電極の材料は、ＮｉＣｒ、　Ｃ
ｒ、Ｔａ、Ｎ　ｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等を使用すること
ができ、その総厚みは光学膜厚にして１０００オングス
トローム以上であることが望ましぃ。実用上は感湿膜の
１．５〜２倍程度が限度である。斜方蒸着は基板の法線
方向に対し、６０〜８５゜で入射させるのか望ましく、
この入射方向で、例えば９０　’あるいは１８０°ずら
せて多層構造を形成する。この時の電極材料の材質は、
それぞれの層で同一でおっても異なっていてもよい。

［作用］ このような手段を備えた本発明は、第２の電極を斜方蒸
着により光学膜厚にして１ｏｏｏオングストロ一ム以上
と厚くすることにより、第２の電極の誘電体層への付着
強度が大きくなり、機械的強度か改善されて感湿特性か
向上する。しかし、−方向のみの斜方蒸着では、電極割
れを完全に防止することは困難である。そこで、多方向
斜方蒸着することにより、蒸着物質のからみ合いを生じ
させて、電極割れを生じにくくさせる。この結果、感湿
特性、特に経時的な感湿特性かさらに改善される。また
、このように厚く形成しても電極中の空隙は確保される
ので、電極の透湿性の点て支障はなく、従って、応答特
性か損われることはない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明に係る感湿素子の一実施例の断面図であ
る。ガラス基板１の上面にはニクロム（ＮｉＣｒ＞から
なる第１の電極２か真空蒸着法等によって膜厚的ｉ　ｏ
ｏｏオングストロームに形成されており、この第１の電
極２上には感湿膜として、例えば高分子誘電体層３がプ
ラズマ重合法等によって膜厚約１０００オングストロー
ムに平坦形成されている。この誘電体層３は、吸収され
る水分量の関数として誘電率が変化するものでおる。

なお、基板１、第１の電極２および誘電体層３の材料・
厚みおよび形成方法は、目的に応じて任意に選定可能で
ある。

誘電体層３の第１の電極２と対向する面（上面）には、
２層からなる第２の電極４，５が誘電体層３の上面にお
ける法線に対して７０　”の入射角度で′９０°ずらし
た斜方蒸着によってそれぞれ膜厚約１０００オングスト
ロームに形成されている。

このような第２の電極４，５は、第２図に示すような蒸
着装置によって形成可能である。

すなわち、ペルジャー１９の内部上方に、第２の電極４
，５を形成する前の素材２１が、支持基台２３上に載置
されているとともに、後述する蒸着材料の入射角方向に
対して誘電体層３の法線Ａか７０’となるような位置関
係で配置される。なお、支持基台２３の支持部材の図示
は省略した。

一方、ペルジャー１９内における素材２１の下方には、
加熱フィラメント２７に巻き付けた蒸着材料としてのク
ロム線２５を配置し、ペルジャー１９に排気装置（図示
せず）か連結されて構成されている。

このような斜め蒸着装置において、ペルジャー１９内を
真空度５　Ｘ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度に排気した後、フ
ィラメント２７でクロム線２５を加熱蒸発させて誘電体
層３の上面に７０°の入射角度で斜め蒸着される。

第３図は斜方蒸着において、多層構造を形成する時の説
明図であり、１回目は第３図（ａ）に示すように、蒸着
材料の蒸気流を基板１のＣ辺方向から所定の角度で入射
させて第２の電極■を１０００オングストローム蒸着す
る。次いで２回目は第３図（ｂ）に示すように、基板１
のｂ辺方向から１回目と同じ入射角度てｉ　ｏｏｏオン
グストローム蒸着する。その結果、第１図に示すような
多層構造の電極が形成される。

第４図は本実施例と同様の方法で作製した感湿素子にお
ける第２の電極の総厚みと、応答速度との関係を示した
もので、斜方蒸着の角度は７０゜とし、１００日経過後
の６３，２％応答を測定したものである。図示はしてい
ないが、上記と同条件で膜厚０，１６μｍの時の応答も
第４図と同様のオーダーであった。このことから、本発
明の方法によれば、電極膜厚を厚くしても応答特性が損
われることはないことがわかる。

次に、第２の電極を７０　’の斜方蒸着で形成し、その
構成を厚み０．０４μｍの単層、厚み０．１６μｍの単
層、および本実施例による厚み８００オングストローム
ずつの２層とした時の４０’Ｃにあける経時変化をそれ
ぞれ第５図、第６図および第７図に示す。これらの図の
横軸は経過日数（日）であり、縦軸はＯ日月のＯ％ＲＨ
の容量値（ｃｏ）を基準とし、（（ＣＣｏ　）　／　Ｃ
ｏ　）　ｘ　１００（式中のＣｘは各測定容量値）より
算出される変化率（％）でおる。図中、：はＯ％ＲＨ１
十は１０％ＲＨ１◇は３０％ＲＨ１へは６０％ＲＨ１Ｘ
は９０％ＲＨの場合をそれぞれ示す。同図から、単層で
薄いよりも単層で厚い方か経時安定性に優れ、多層構造
にすると、さらに経時安定性か増すことかわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の感湿素子は、第１の電極
を形成した誘電体層の他面に第２の電極を形成し、その
第２の電極を多方向斜方蒸着で多層構造としたので、応
答性を損なうことなく、経時変化を小さくすることがで
きる。

しかも、本発明の感湿素子は、第２の電極や誘電体層に
裂は目を形成したり加熱処理する必要がないから、誘電
体層の機械的強度および化学的強度を良好に保つことが
可能であるし、誘電体層の材料か制約されることも少な
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る感湿素子の一実施例を示す断面図
、第２図は本発明の感湿素子を製造するための斜方蒸着
装置の一例の概略構成図、第３図は多方向斜方蒸着工程
を示す説明図、第４図は本発明の構成における応答速度
に対する第２の電極の膜厚依存性を示す特性図、第５図
、第６図および第７図はそれぞれ第２の電極を厚み０．
０４μｍの単層、厚み０．１６μｍの単層および厚み８
００オングストロームの２層とした時の経時変化を示す
特性図である。 １・・・ガラス基板　　　　２・・・第１の電極３・・
・誘電体層　　　　　４・・・第２の電極■５・・・第
２の電極■　　　１９・・・ペルジャー２１・・・感湿
素子素材　　　２３・・・支持基台２５・・・蒸着材料
（クロム線） ？７・・・フィラメント 第１図 第２図 第４図 軒が９２日１’Ｘｆｄａｙ＋ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収される水分量の関数として誘電率が変化する
   誘電体層と、この誘電体層の片面に形成された第１の電
   極と、前記誘電体層の他面に前記第１の電極と対向する
   ように形成された第２の電極と、 を具備する感湿素子において、 第２の電極が、入射方向の異なる斜方蒸着により２層以
   上の多層構造で形成されていることを特徴とする感湿素
   子。
2. （２）第２の電極の総厚みは、光学膜厚にして１０００
   オングストローム以上である請求項（１）記載の感湿素
   子。