JPH0424547A - humidity sensor - Google Patents
humidity sensorInfo
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- JPH0424547A JPH0424547A JP12903390A JP12903390A JPH0424547A JP H0424547 A JPH0424547 A JP H0424547A JP 12903390 A JP12903390 A JP 12903390A JP 12903390 A JP12903390 A JP 12903390A JP H0424547 A JPH0424547 A JP H0424547A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
湿度センサ、水分結露センサおよび雨滴センサ等として
使用される湿度を管理する湿度センサ(広義)は、工業
製品の品質管理や環境管理の面で重要な役割を果たして
いる。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] Humidity sensors (in a broad sense) that manage humidity, used as humidity sensors, moisture condensation sensors, raindrop sensors, etc., are useful in quality control and environmental management of industrial products. plays an important role.
また、湿度センサは電子、鉄鋼、繊維2食品製紙等の各
産業における製造工程や、ビル等の空調管理あるいは降
雨の検知などの広範囲の用途に現在用いられている。Furthermore, humidity sensors are currently used in a wide range of applications, such as manufacturing processes in industries such as electronics, steel, textiles, food, and paper manufacturing, air conditioning management of buildings, and rainfall detection.
本発明は、このような湿度センサ(広義)の改良に関す
るものである。The present invention relates to an improvement of such a humidity sensor (in a broad sense).
[従来の技術]
従来の湿度センサとしては、セラミックス、高分子、電
解質等がセンサ用感湿素子物質として利用されているが
、その多くは、たとえば、特公昭55−49705号公
報に記載されるように、絶縁体基板上にセンサ素子物質
膜を形成し、その上に電極を印刷し、センサ素子を作製
するという構成のものであった。[Prior Art] In conventional humidity sensors, ceramics, polymers, electrolytes, etc. are used as moisture-sensitive element materials for sensors, and most of them are described in, for example, Japanese Patent Publication No. 55-49705. The structure was such that a sensor element material film was formed on an insulating substrate, and electrodes were printed on it to produce a sensor element.
また、この従来のものを改良した本出願人の先行技術と
して、金属電極上に析出した化成処理皮膜に対向電極で
ある金属電極に接触させる方法(特願昭63−1709
96)も提案されている。In addition, as a prior art of the present applicant which is an improvement over this conventional method, a method in which a chemical conversion film deposited on a metal electrode is brought into contact with a metal electrode serving as a counter electrode (Japanese Patent Application No. 63-1709
96) has also been proposed.
[発明が解決しようとする課題]
ところが、従来技術のセンサ用感湿素子物質は合成が非
常に困難であり1歩留まりや生産管理上の点から製造コ
ストが高く、センサ素子の寿命が短い、あるいは湿度に
対しての応答速度が遅いなどの欠点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the moisture-sensitive element materials for sensors in the prior art are extremely difficult to synthesize, have high manufacturing costs in terms of yield and production control, and have short lifespans for sensor elements. It had drawbacks such as slow response speed to humidity.
また、先行技術のものは、電極面積を増やすために第2
電極をカーボンペーストや導電性金属酸化物を化成皮膜
表面に塗布し、電極を構成するといった方法で電極面積
を大きくシ、性能を向上させる方法であるが、この方法
の場合、化成処理で得られるリン酸塩皮膜結晶は結晶粒
度が大きいため ペースト法で電極を製作しようとする
と2両電極間でショートしてしまい、湿度センサ素子は
得られないといった問題点があった。Also, the prior art has a second electrode to increase the electrode area.
This method increases the electrode area and improves performance by coating the surface of the chemical conversion film with carbon paste or conductive metal oxide to form the electrode. Since the phosphate film crystal has a large crystal grain size, there was a problem in that if an electrode was manufactured using the paste method, a short would occur between the two electrodes, making it impossible to obtain a humidity sensor element.
このため、この種の湿度センサは、理論的には用途も含
め開発されているものの製品としてはまだ一般に普及さ
れていないのが実情である。For this reason, although this type of humidity sensor has been theoretically developed for various uses, the reality is that it has not yet been widely used as a product.
本発明は、従来のものの上記課題(問題点)を解決する
ようにした湿度センサを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a humidity sensor that solves the above-mentioned problems of the conventional humidity sensor.
[課Uを解決するための手段]
本発明は第1電極または対向電極である第2電極のいず
れか一方にオルソリン酸塩を高周波スバ・7タリング法
によって被覆した後、第2電極または第1電極と接触さ
せるように構成した湿度センサに関する。[Means for Solving Problem U] The present invention provides a method for coating either the first electrode or the second electrode, which is a counter electrode, with an orthophosphate by a high-frequency spacing method, and then coating the second electrode or the first electrode with The present invention relates to a humidity sensor configured to be brought into contact with an electrode.
この場合、第1電極である金属電極にオルソリン酸塩を
高周波スパッタリング法によって被覆した後、対向電極
である第2電極を櫛形に導電性ペストまたは金を蒸着さ
せることによって形成するようにした湿度センサとする
ことができる。In this case, the humidity sensor is formed by coating the metal electrode, which is the first electrode, with orthophosphate by high-frequency sputtering, and then forming the second electrode, which is the counter electrode, by depositing conductive paste or gold in a comb shape. It can be done.
[実施例]
以下実施例により本発明を具体的に説明するがその前に
本発明の基本的概念から説明する。[Examples] The present invention will be specifically explained below using Examples, but before that, the basic concept of the present invention will be explained.
本発明者等は従来から感湿剤としての機能が利用されて
いる各種のオルソリン酸塩の皮膜を金属材料上に析出さ
せることについて検討を行った結果、金属薄膜、酸化物
薄膜を析出させる目的に用いられている高周波スパッタ
リング法によって。The present inventors have investigated the possibility of depositing films of various orthophosphates, which have traditionally been used as moisture-sensing agents, on metal materials. by the high frequency sputtering method used in
金属材料表面にオルソリン酸塩の皮膜を析出させ対向電
極となる第2金属材料と接触させ、良好な特性をもった
温度センサ素子が得られることを発見した。It has been discovered that a temperature sensor element with good characteristics can be obtained by depositing an orthophosphate film on the surface of a metal material and bringing it into contact with a second metal material that will serve as a counter electrode.
すなわち通常、金属の腐食現象を利用して析出させるリ
ン酸亜鉛皮膜をはじめとする。各種のオルソリン酸塩皮
膜を高周波スパッタリング法によって析出させた。That is, it usually includes a zinc phosphate film that is deposited by taking advantage of the corrosion phenomenon of metals. Various orthophosphate films were deposited by high frequency sputtering method.
第1図は棒状の湿度センサの構成例を示すもので1は鉄
鋼材料等の金属線材で、これに前述のオルソリン酸塩結
晶を高周波スパッタリング法によって析出させ、リード
線3をこの線材に半田づけしこれを第1電極とする。Figure 1 shows an example of the configuration of a rod-shaped humidity sensor. 1 is a metal wire made of steel material, on which the above-mentioned orthophosphate crystals are deposited by high-frequency sputtering, and a lead wire 3 is soldered to this wire. This will be used as the first electrode.
これに対向電極4として銅線、または金メツキあるいは
ニッケルメッキを施したステンレス線等を使用して、第
1図に示すような湿度センサ素子81を作製する。A humidity sensor element 81 as shown in FIG. 1 is fabricated using a copper wire, a gold-plated or nickel-plated stainless steel wire, or the like as the counter electrode 4.
なお、第1図中2の部分が感温部となる。In addition, the part 2 in FIG. 1 becomes a temperature sensing part.
第2図は板状の湿度センサの構成例を示し、8は鉄鋼材
料等の金属板で、これに前述のオルソリン酸塩結晶63
高周波スパッタリング法によって析出させ、金属板8に
リード線7を半田づけし。FIG. 2 shows an example of the structure of a plate-shaped humidity sensor, in which 8 is a metal plate made of steel material, etc., and the above-mentioned orthophosphate crystal 63 is attached to this metal plate.
The lead wires 7 are deposited by high frequency sputtering and soldered to the metal plate 8.
これを第1電極とする。This will be the first electrode.
これに対向T;、極としてカーボンペースト等の導電性
ペースト5を櫛形に印刷し、第2図(ロ)に示す湿度セ
ンサ素子S2を得る。A conductive paste 5 such as carbon paste is printed on this in the form of a comb as a pole, thereby obtaining a humidity sensor element S2 as shown in FIG. 2(b).
スパッタリング法によって得られる皮膜は結晶粒度が細
かいため1両電極間の絶縁性が保たれ。The film obtained by sputtering has a fine crystal grain size, so insulation between the two electrodes is maintained.
湿度センサ素子を得ることができる。A humidity sensor element can be obtained.
なお、導電性ペースト5の部分は金の蒸着によっても良
い。Note that the conductive paste 5 portion may be formed by vapor deposition of gold.
次に1本発明の具体的な実施例について説明する。Next, a specific embodiment of the present invention will be described.
実施例1
ターゲットは試薬のリン酸亜釦(Zn、(Po4)24
1120、IIopeiLe)を400″0.60分間
加熱した粉末をプレスし1周波数13.56M H、、
出カ3oow、圧力1.2Paの条件下で5LJS30
4線材1關φにスパッタ膜を形成した。Example 1 The target is the reagent phosphorous acid (Zn, (Po4)24
1120, IIopeiLe) was heated at 400″ for 0.60 minutes and pressed, 1 frequency 13.56MH.
5LJS30 under the conditions of output 3oow and pressure 1.2Pa
A sputtered film was formed on each diameter of the 4-wire rod.
スパッタ時間を変化させることによって、皮膜の析出量
を適性値となるよう変えることができた。By changing the sputtering time, the amount of film deposited could be adjusted to an appropriate value.
熱処理後に得られた皮膜はX線回折法により無水第3リ
ン酸亜鉛(Znz(PO<)2)であった。The film obtained after the heat treatment was determined to be anhydrous tertiary zinc phosphate (Znz(PO<)2) by X-ray diffraction.
得られた皮膜中のZn量を蛍光X線によって測定し こ
れにより皮膜付着量を算出した。The amount of Zn in the obtained film was measured using fluorescent X-rays, and the amount of film attached was calculated from this.
皮膜を形成したステンレス線材に金メ・ンキステンレス
線80μmを巻き付け1分流式湿度発生装置で素子の感
湿特性を評価した。A gold-coated stainless wire of 80 μm was wound around the coated stainless steel wire, and the moisture sensitivity characteristics of the device were evaluated using a one-way humidity generator.
第3図の測定結果から判るように、皮膜付着量が少ない
、 1.2g 7m 2.3.5g 7m 2で作製し
たセンサ素子は低湿度領域でも湿度測定が可能な素子と
しての特性を示し、一方、皮膜付着量の多い8.6g/
m2のものでは高湿度領域でインピーダンス値が変化す
る特性が確認された。As can be seen from the measurement results in Figure 3, the sensor element fabricated from 1.2 g 7 m 2.3.5 g 7 m 2 with a small amount of film adhesion exhibits characteristics as an element capable of measuring humidity even in a low humidity region. On the other hand, the amount of film deposited is 8.6g/
In the case of m2, it was confirmed that the impedance value changes in the high humidity region.
この実施例1で得られたセンサ素子を高湿度側(98%
RH)および低湿度側(53%RH)に移行させ、耐久
性の試験を行った結果を第4図に示している。同図から
判るように、6ケ月間のサイクル試験後も、初期特性を
維持していることが確認された。The sensor element obtained in Example 1 was placed on the high humidity side (98%
Fig. 4 shows the results of a durability test carried out by shifting the temperature to the lower humidity (RH) and lower humidity side (53% RH). As can be seen from the figure, it was confirmed that the initial characteristics were maintained even after the 6-month cycle test.
実施例2:
実施例1と同様の方法で5US304板上にスパッタ膜
を形成した。得られた皮膜上に第2図のような櫛形電極
を印刷し、素子を作製した。Example 2: A sputtered film was formed on a 5US304 board in the same manner as in Example 1. A comb-shaped electrode as shown in FIG. 2 was printed on the obtained film to produce a device.
この場合の測定結果は、第5図に示すように皮膜付着量
1.1g 7m 2で作製した素子は低湿度領域の測定
可能な特性、 3.8g 7m ’、 3.9g 7m
’で作製したセンサ素子は高湿度領域でのみ特性が変
化することが確認された。The measurement results in this case are that, as shown in Figure 5, the element fabricated with a coating weight of 1.1 g 7 m 2 has measurable characteristics in the low humidity region, 3.8 g 7 m ', 3.9 g 7 m 2
It was confirmed that the characteristics of the sensor element fabricated in '2000 changed only in the high humidity region.
本実施例の場合も、実施例1と比較して全体にインピー
ダンス値は低い値を示した。In the case of this example as well, the impedance value showed a lower value as a whole compared to Example 1.
実施例3
実施例1と同様な方法で5US304板上にスパッタ膜
を形成した。得られた皮膜に蒸着装置を用いて金蒸着を
行った。この場合、金蒸着膜の膜厚は300オングスト
ロームに設定した。Example 3 A sputtered film was formed on a 5US304 board in the same manner as in Example 1. Gold was vapor-deposited on the obtained film using a vapor deposition apparatus. In this case, the thickness of the gold vapor-deposited film was set to 300 angstroms.
S’US基板とと金蒸着股間のインピーダンス値を実施
例1と同様な測定方法によって測定したところ、皮膜付
着量1.1g/m2で作製した素子は低湿度領域の測定
可能な特性に、また、3.8g/m23.9g 7m
2で作製したセンサ素子は高温度領域でのみ特性が変化
することが確認された。When the impedance value between the S'US substrate and the gold-deposited crotch was measured using the same measurement method as in Example 1, it was found that the device fabricated with a coating weight of 1.1 g/m2 had measurable characteristics in the low humidity region, and , 3.8g/m23.9g 7m
It was confirmed that the characteristics of the sensor element fabricated in Example 2 change only in the high temperature range.
また、第6図に示すように1本実施例では実施例2と比
較して全体にインピーダンス値は低い値を示している。Further, as shown in FIG. 6, the impedance values in this embodiment are lower overall than in the second embodiment.
また、耐久試験の結果は、第4図に示した実施例1の結
果と同等であるので図示は省略する。Further, the results of the durability test are the same as those of Example 1 shown in FIG. 4, and therefore illustration thereof is omitted.
[作用]
本発明の湿度センサに利用するオルソリン酸塩は、既に
湿度センサ用の感湿剤としての機能を有していることは
、公知の事実であり、皮膜結晶上に吸着した水分の解離
によって電気抵抗値が変化し1湿度測定が可能となる機
能原理に基づいている。[Function] It is a well-known fact that the orthophosphate used in the humidity sensor of the present invention already has a function as a moisture-sensing agent for the humidity sensor, and the orthophosphate salt used in the humidity sensor of the present invention already has a function as a moisture-sensing agent. It is based on the functional principle that the electrical resistance value changes depending on the temperature and humidity measurement becomes possible.
第1図、第2図(ロ)に示したように スパッタリング
法で作製された湿度センサ素子は、皮膜を介した電極構
成となっているために、成膜量をコントロールすること
によって特性の異なる湿度センサ素子が容易に得られ、
測定湿度領域を自由に選択することが可能となった。As shown in Figures 1 and 2 (b), the humidity sensor element fabricated by sputtering has an electrode structure through a film, so the characteristics can be varied by controlling the amount of film deposited. Humidity sensor element can be easily obtained,
It is now possible to freely select the measurement humidity range.
すなわち3本来各種のオルソリン酸塩が感湿剤として本
来持っている機能が1本発明による素子作製法を適用す
ることによって、引き出されたことを示すものである。In other words, this shows that the functions originally possessed by various orthophosphates as moisture sensitive agents were brought out by applying the device manufacturing method of the present invention.
また、第2図(ロ)に示した構成の場合も1本発明によ
って、電極面積が増大したために、第1図て示した構成
で作製された温度センサ素子よりも、低インピーダンス
領域の特性を示したことは回路設計上においても有利と
なる。In addition, in the case of the configuration shown in FIG. 2 (b), the electrode area is increased due to the present invention, so that the characteristics in the low impedance region are better than the temperature sensor element fabricated with the configuration shown in FIG. 1. What has been shown is also advantageous in terms of circuit design.
「発明の効果]
本発明による湿度センサ構成によれば、各種オルソリン
酸塩皮膜が本来有している特性が充分に活かされ、広範
囲な湿度測定の要求に応え、かつ耐久性に優れた湿度セ
ンサ素子が得られるためその実用性は大である。"Effects of the Invention" According to the humidity sensor configuration according to the present invention, the inherent characteristics of various orthophosphate films are fully utilized, and a humidity sensor that meets the demands for a wide range of humidity measurements and has excellent durability. Since the device can be obtained, its practicality is great.
第1図および第2図(ロ)は夫々本発明の第1第2の実
施例である湿度センサ素子を示す斜視図また第2図(イ
)第2の実施例の構成を示す分解斜視図である。
また、第3図、第5図および第6図は夫々実施例1.実
施例2および実施例3の作用を示すインピーダンス−相
対湿度の特性図である。
なお、第4図は実施例1の湿度センサ素子の耐久試験結
果を示す特性図である。
S2・湿度センサ
感湿部FIG. 1 and FIG. 2 (B) are perspective views showing the humidity sensor elements of the first and second embodiments of the present invention, and FIG. 2 (A) is an exploded perspective view showing the structure of the second embodiment. It is. Further, FIGS. 3, 5, and 6 show the results of Example 1, respectively. FIG. 3 is an impedance-relative humidity characteristic diagram showing the effects of Example 2 and Example 3. Note that FIG. 4 is a characteristic diagram showing the durability test results of the humidity sensor element of Example 1. S2・Humidity sensor humidity sensing part
Claims (2)
一方にオルソリン酸塩を高周波スパッタリング法によっ
て被覆した後、第2電極または第1電極と接触させるよ
うに構成したことを特徴とする湿度センサ。1. A humidity sensor characterized in that either the first electrode or the second electrode, which is a counter electrode, is coated with orthophosphate by a high frequency sputtering method and then brought into contact with the second electrode or the first electrode.
スパッタリング法によって被覆した後、対向電極である
第2電極を櫛形に導電性ペーストまたは金を蒸着させる
ことによって形成するようにしたことを特徴とする湿度
センサ。2. The method is characterized in that after the metal electrode, which is the first electrode, is coated with orthophosphate by high-frequency sputtering, the second electrode, which is the counter electrode, is formed by depositing conductive paste or gold in a comb shape. Humidity sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12903390A JPH0424547A (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | humidity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12903390A JPH0424547A (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | humidity sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0424547A true JPH0424547A (en) | 1992-01-28 |
Family
ID=14999452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12903390A Pending JPH0424547A (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | humidity sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0424547A (en) |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP12903390A patent/JPH0424547A/en active Pending
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