JPH0479541B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0479541B2 JPH0479541B2 JP60040786A JP4078685A JPH0479541B2 JP H0479541 B2 JPH0479541 B2 JP H0479541B2 JP 60040786 A JP60040786 A JP 60040786A JP 4078685 A JP4078685 A JP 4078685A JP H0479541 B2 JPH0479541 B2 JP H0479541B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- sensitive element
- moisture
- alkyl
- insulating substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、薄膜感湿素子に関する。更に詳しく
は、耐環境性にすぐれ、しかも応答性の良好な薄
膜感湿素子に関する。
は、耐環境性にすぐれ、しかも応答性の良好な薄
膜感湿素子に関する。
空気中の相対湿度の制御は、精密工業、食品工
業、繊維工業、ビル管理上などで大変重要であ
り、それを検知する感湿素子としては、従来次の
ような材料を用いたものが知られている。
業、繊維工業、ビル管理上などで大変重要であ
り、それを検知する感湿素子としては、従来次の
ような材料を用いたものが知られている。
(1) Se、Ge、Siなどの金属あるいは半導体
(2) Sn、Fe、Tiなどの金属の酸化物
(3) Al2O3などの多孔質金属酸化物
(4) LiClなどの電解質塩
(5) 有機または無機材料からなる高分子膜
しかしながら、これらの各種材料を用いた感湿
素子は、いずれも保守が大変であつたり、あるい
は信頼性や応答性に問題があるなど、満足される
状態にはない。
素子は、いずれも保守が大変であつたり、あるい
は信頼性や応答性に問題があるなど、満足される
状態にはない。
例えば、上記(2)の金属酸化物を用いる場合に
は、それの成形にプレスや焼結が行われるが、均
質なプレスが困難であつたりあるいは焼成時の割
れなどの問題がみられる。また、工程上では問題
なく成形されても、感湿素子が水分の脱吸着に起
因する抵抗変化を利用する性質上、水分の影響で
粒界から破壊が生ずるため、耐久性、換言すれば
信頼性にも問題がある。
は、それの成形にプレスや焼結が行われるが、均
質なプレスが困難であつたりあるいは焼成時の割
れなどの問題がみられる。また、工程上では問題
なく成形されても、感湿素子が水分の脱吸着に起
因する抵抗変化を利用する性質上、水分の影響で
粒界から破壊が生ずるため、耐久性、換言すれば
信頼性にも問題がある。
また、上記(5)の高分子膜を用いた場合には、材
料面では廉価であるものの、溶剤などの薬品によ
る劣化や信頼性の低下などの問題がみられる。
料面では廉価であるものの、溶剤などの薬品によ
る劣化や信頼性の低下などの問題がみられる。
こうした問題点を避け、特に電極材料として耐
食性にすぐれたものを求めて種々検討を行なつた
結果、本発明者らは先に、絶縁性基板上に好まし
くはスパツタリング法により形成させた耐食性被
加工金属薄膜にフオトレジストパターンを形成さ
せた後、電解エツチングして得られる耐食性くし
形電極を湿度センサーに用いることが好適である
ことを見出している（特開昭61−148871号）。
食性にすぐれたものを求めて種々検討を行なつた
結果、本発明者らは先に、絶縁性基板上に好まし
くはスパツタリング法により形成させた耐食性被
加工金属薄膜にフオトレジストパターンを形成さ
せた後、電解エツチングして得られる耐食性くし
形電極を湿度センサーに用いることが好適である
ことを見出している（特開昭61−148871号）。
本発明者らは、かかる耐食性くし形電極を用い
た薄膜感湿素子のない一層の改善を図つた結果、
導電性くし形電極の表面を高分子薄膜で覆い、更
にこれをハロゲン化アルキルで処理することによ
り、所期の目的が十分に達成されることを見出し
た。
た薄膜感湿素子のない一層の改善を図つた結果、
導電性くし形電極の表面を高分子薄膜で覆い、更
にこれをハロゲン化アルキルで処理することによ
り、所期の目的が十分に達成されることを見出し
た。
〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕
従つて、本発明は薄膜感湿素子に係り、この薄
膜感湿素子は、絶縁性基板上に形成させた導電性
くし形電極の表面を高分子薄膜で覆い、該高分子
薄膜の表面を更にヨウ化アルキルまたはそれと臭
化アルキルとで処理してなる。
膜感湿素子は、絶縁性基板上に形成させた導電性
くし形電極の表面を高分子薄膜で覆い、該高分子
薄膜の表面を更にヨウ化アルキルまたはそれと臭
化アルキルとで処理してなる。
絶縁性基板上への導電性くし形電極の形成は、
次のようにして行われる。即ち、絶縁性基板とし
ては一般にガラス、石英、アルミナなどが用いら
れ、その表面上にはステンレススチール、ハステ
ロイＣ、インコネル、モネルなどの耐食性金属や
銀、アルミニウムなどの電極形成材料金属をスパ
ツタリング法、イオンプレーテイング法などによ
り、約0.1〜0.5μｍ程度の厚さで薄膜状で形成さ
せる。
次のようにして行われる。即ち、絶縁性基板とし
ては一般にガラス、石英、アルミナなどが用いら
れ、その表面上にはステンレススチール、ハステ
ロイＣ、インコネル、モネルなどの耐食性金属や
銀、アルミニウムなどの電極形成材料金属をスパ
ツタリング法、イオンプレーテイング法などによ
り、約0.1〜0.5μｍ程度の厚さで薄膜状で形成さ
せる。
このようにして形成された被化合金属薄膜への
フオトレジストパターンの形成は、周知のフオト
リソグラフ工程を適用することによつて行われ
る。即ち、金属薄膜上にフオトレジストコーテイ
ングを行ない、そこにくし形電極のパターンの陰
画または陽画を焼付けたガラス乾板を重ね、光照
射による焼付けおよび現像によつて行われる。
フオトレジストパターンの形成は、周知のフオト
リソグラフ工程を適用することによつて行われ
る。即ち、金属薄膜上にフオトレジストコーテイ
ングを行ない、そこにくし形電極のパターンの陰
画または陽画を焼付けたガラス乾板を重ね、光照
射による焼付けおよび現像によつて行われる。
この後、電解エツチングが行われるが、その操
作は例えば第２図に示される如く、SUS３０４
を陰極２１に用い、ガラス基板１１上の金属薄膜
２３を陽極として、電圧０〜5V、電流0.1〜0.2A
で、スターラー２４の回転子２５の撹拌の下に、
エツチング液２６中で行われる。電解エツチング
は、主として陽極金属薄膜の表面で進むので、エ
ツチング液を撹拌しながら、金属薄膜部分の一定
速度で沈めながら、一般に約25〜80℃の温度で60
分間以内に行われる。なお、エツチング液として
は、リン酸−硫酸−無水クロム酸−水（重量比
65：15：５：15）混合液、BHF（フツ酸系）、塩
化第２鉄水溶液、硝酸、リン酸−硝酸混合液など
が用いられる。
作は例えば第２図に示される如く、SUS３０４
を陰極２１に用い、ガラス基板１１上の金属薄膜
２３を陽極として、電圧０〜5V、電流0.1〜0.2A
で、スターラー２４の回転子２５の撹拌の下に、
エツチング液２６中で行われる。電解エツチング
は、主として陽極金属薄膜の表面で進むので、エ
ツチング液を撹拌しながら、金属薄膜部分の一定
速度で沈めながら、一般に約25〜80℃の温度で60
分間以内に行われる。なお、エツチング液として
は、リン酸−硫酸−無水クロム酸−水（重量比
65：15：５：15）混合液、BHF（フツ酸系）、塩
化第２鉄水溶液、硝酸、リン酸−硝酸混合液など
が用いられる。
このようにして絶縁性基板上に形成させた導電
性くし形電極の表面は、高分子薄膜によつて覆わ
れる。この高分子薄膜の形成は、一般にプラズマ
重合法によつて行われ、プラズマ重合される単量
体としては、例えばトリメチルシリルジメチルア
ミンなどのアミノ基を有するシラン化合物または
それとアンモニアとの混合物が用いられる。アン
モニアとの混合物として用いられる場合には、素
子性能上からみて分圧比でアンモニアが約1/2以
下の割合で用いられることが好ましい。
性くし形電極の表面は、高分子薄膜によつて覆わ
れる。この高分子薄膜の形成は、一般にプラズマ
重合法によつて行われ、プラズマ重合される単量
体としては、例えばトリメチルシリルジメチルア
ミンなどのアミノ基を有するシラン化合物または
それとアンモニアとの混合物が用いられる。アン
モニアとの混合物として用いられる場合には、素
子性能上からみて分圧比でアンモニアが約1/2以
下の割合で用いられることが好ましい。
このプラズマ重合法により、約0.3〜1.6μｍ程
度の高分子薄膜が形成され、かかる高分子薄膜
は、その表面をヨウ化メチル、ヨウ化エチルなど
によつて代表されるヨウ化アルキルを用いて処理
することにより、表面の親水化および導電性の向
上などの効果を更に達成せしめることができる。
度の高分子薄膜が形成され、かかる高分子薄膜
は、その表面をヨウ化メチル、ヨウ化エチルなど
によつて代表されるヨウ化アルキルを用いて処理
することにより、表面の親水化および導電性の向
上などの効果を更に達成せしめることができる。
かかるヨウ化アルキルによる処理を、同じハロ
ゲン化アルキルに属する臭化アルキルによる処理
と比較すると、相対湿度に対する素子抵抗値の関
係をみた場合その直線性の点ではるかにすぐれて
おり、このことはプラズマ重合膜の導電率が向上
することと合まつて、感湿素子としての測定精度
（感湿特性）を著しく高めるものであり、また反
応性や取扱性の点でもすぐれている。
ゲン化アルキルに属する臭化アルキルによる処理
と比較すると、相対湿度に対する素子抵抗値の関
係をみた場合その直線性の点ではるかにすぐれて
おり、このことはプラズマ重合膜の導電率が向上
することと合まつて、感湿素子としての測定精度
（感湿特性）を著しく高めるものであり、また反
応性や取扱性の点でもすぐれている。
このようにしてヨウ化アルキル処理を行なつた
後、更に臭化メチル、臭化エチルなどの臭化アル
キルを、臭化アルキルの性状に応じてガス状での
接触または液状での浸漬などの手段を用いて処理
することもできる。この場合には、素子抵抗値を
更に低くすることができ、このことはプラズマ重
合膜の導電率および感湿特性の一層の向上と合ま
つて、低湿度から高湿度迄の広範囲の湿度範囲で
の測定を可能とさせる。
後、更に臭化メチル、臭化エチルなどの臭化アル
キルを、臭化アルキルの性状に応じてガス状での
接触または液状での浸漬などの手段を用いて処理
することもできる。この場合には、素子抵抗値を
更に低くすることができ、このことはプラズマ重
合膜の導電率および感湿特性の一層の向上と合ま
つて、低湿度から高湿度迄の広範囲の湿度範囲で
の測定を可能とさせる。
図面の第１図は、本発明に係る薄膜感湿素子の
一態様を示すそれの平面図であり、絶縁性基板１
１上に導電性くし形電極１２，１２′が形成され、
その表面をプラズム重合膜１３が覆つており、各
取出電極１４，１４′には半田付けあるいは銀ペ
ースト１５，１５′によりリード線１６，１６′が
取り付けれている。
一態様を示すそれの平面図であり、絶縁性基板１
１上に導電性くし形電極１２，１２′が形成され、
その表面をプラズム重合膜１３が覆つており、各
取出電極１４，１４′には半田付けあるいは銀ペ
ースト１５，１５′によりリード線１６，１６′が
取り付けれている。
本発明に係る薄膜感湿素子は、次のような効果
を奏する。
を奏する。
(1) プラズマ重合膜は、一般に高度に３次元的に
架橋しているといわれているが、本発明でのプ
ラズマ重合膜も、アセトン、メチルエチルケト
ンなどの有機溶剤や塩酸、硝酸などの無機酸に
対しても膨潤や劣化を生ぜず、また相対湿度90
％の雰囲気中に130〜150時間放置しても特性変
化がないことから、一般的に問題となつて高湿
度側での劣化や不安定性の点でも問題がないな
ど、くし形電極の耐環境性を一段と改善させて
いる。
架橋しているといわれているが、本発明でのプ
ラズマ重合膜も、アセトン、メチルエチルケト
ンなどの有機溶剤や塩酸、硝酸などの無機酸に
対しても膨潤や劣化を生ぜず、また相対湿度90
％の雰囲気中に130〜150時間放置しても特性変
化がないことから、一般的に問題となつて高湿
度側での劣化や不安定性の点でも問題がないな
ど、くし形電極の耐環境性を一段と改善させて
いる。
(2) 高分子薄膜は、材料が低廉でしかもそれを少
量使用すればよいだけではなく、製造工程も簡
単なので、製造コストが著しく廉い。
量使用すればよいだけではなく、製造工程も簡
単なので、製造コストが著しく廉い。
(3) 感湿素子が薄膜状であるため、応答性がよく
しかも高湿度を精度よく検出できる。
しかも高湿度を精度よく検出できる。
(4) 高分子薄膜表面をヨウ化アルキルおよび臭化
アルキルで順次処理したものは、一般に使用さ
れている感湿素子が相対湿度約45〜95％の範囲
内で２桁程度の抵抗変化を示すだけであるのに
対し、３桁以上の抵抗変化値を示し、精度上特
にすぐれている。
アルキルで順次処理したものは、一般に使用さ
れている感湿素子が相対湿度約45〜95％の範囲
内で２桁程度の抵抗変化を示すだけであるのに
対し、３桁以上の抵抗変化値を示し、精度上特
にすぐれている。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例 １
第１図に示される如く、26×48×２mmの寸法の
ガラス基板上に形成させたアルミニウム−けい素
（99：１）のスパツタリング薄膜を電解エツチン
グすることにより、幅50μｍ、間隔100μｍ、厚さ
0.2μｍの線状歯を13mmの長さで多数本形成させ、
その長さの内11mmに相当する部分で互いに対向す
る線状歯同士が噛み合つているような状態のくし
形電極を形成させ、次いでトリメチルシリルメチ
ルアミンのプラズマ重合膜をこのくし形電極部分
を十分に覆うように形成させ、最後に50℃ヨウ化
メチル水溶液中に20時間浸漬し、表面の親水化お
よび導電性の向上を図つた。
ガラス基板上に形成させたアルミニウム−けい素
（99：１）のスパツタリング薄膜を電解エツチン
グすることにより、幅50μｍ、間隔100μｍ、厚さ
0.2μｍの線状歯を13mmの長さで多数本形成させ、
その長さの内11mmに相当する部分で互いに対向す
る線状歯同士が噛み合つているような状態のくし
形電極を形成させ、次いでトリメチルシリルメチ
ルアミンのプラズマ重合膜をこのくし形電極部分
を十分に覆うように形成させ、最後に50℃ヨウ化
メチル水溶液中に20時間浸漬し、表面の親水化お
よび導電性の向上を図つた。
実施例 ２
実施例１において、トリメチルシリルメチルア
ミンの代りに、それとアンモニア（分圧比1/2）
との混合物を用いてプラズマ重合膜を形成させ、
それのヨウ化メチル処理を20℃で96時間行なつ
た。
ミンの代りに、それとアンモニア（分圧比1/2）
との混合物を用いてプラズマ重合膜を形成させ、
それのヨウ化メチル処理を20℃で96時間行なつ
た。
実施例 ３
実施例１のヨウ化メチル処理物を60℃の臭化メ
チルガスに48時間接触させ、プラズマ重合膜中に
ヨウ素および臭素をドーピングさせた。
チルガスに48時間接触させ、プラズマ重合膜中に
ヨウ素および臭素をドーピングさせた。
このようにして構成される本発明の薄膜感湿素
子は、実施例１〜３のものについての測定結果を
示す第３〜５図のグラフにみられるように、相対
湿度約50〜95％、約20〜95％または約45〜95％の
高湿度範囲において、素子抵抗値との間に良好な
直線性を示し、その湿度を精度よく検出させる。
また、その応答性も、感湿素子が約0.3〜0.6μｍ
程度と薄いため、非常に速いことが確認された。
子は、実施例１〜３のものについての測定結果を
示す第３〜５図のグラフにみられるように、相対
湿度約50〜95％、約20〜95％または約45〜95％の
高湿度範囲において、素子抵抗値との間に良好な
直線性を示し、その湿度を精度よく検出させる。
また、その応答性も、感湿素子が約0.3〜0.6μｍ
程度と薄いため、非常に速いことが確認された。
比較例
実施例１において、ヨウ化メチル水溶液中への
浸漬を行わないと、相対湿度50〜100％の範囲内
において、素子抵抗値はいずれも108Ωのオーダ
ー付近にとどまつていた。
浸漬を行わないと、相対湿度50〜100％の範囲内
において、素子抵抗値はいずれも108Ωのオーダ
ー付近にとどまつていた。
第１図は、本発明に係る薄膜感湿素子の一態様
を示すそれの平面図である。第２図は、この薄膜
感湿素子に用いられるくし形電極作製用の電解エ
ツチング法の概要図である。また、第３〜５図
は、本発明の薄膜感湿素子を用いた測定結果を示
すグラフである。 （符号の説明）、１１……絶縁性基板、１２…
…導電性くし形電極、１３……高分子薄膜、２１
……陰極、２３……耐食性金属薄膜、２６……電
解エツチング液。
を示すそれの平面図である。第２図は、この薄膜
感湿素子に用いられるくし形電極作製用の電解エ
ツチング法の概要図である。また、第３〜５図
は、本発明の薄膜感湿素子を用いた測定結果を示
すグラフである。 （符号の説明）、１１……絶縁性基板、１２…
…導電性くし形電極、１３……高分子薄膜、２１
……陰極、２３……耐食性金属薄膜、２６……電
解エツチング液。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁性基板上に形成させた導電性くし形電極
が、アミノ基を有するシラン化合物またはそれと
アンモニアとの混合物のプラズマ重合膜よりなる
高分子薄膜で覆われ、該高分子薄膜の表面が更に
ヨウ化アルキルで処理された薄膜感湿素子。 ２ 絶縁性基板上に形成させた導電性くし形電極
が、アミノ基を有するシラン化合物またはそれと
アンモニアとの混合物のプラズマ重合膜よりなる
高分子薄膜で覆われ、該高分子薄膜の表面が更に
ヨウ化アルキルおよび臭化アルキルで順次処理さ
れた薄膜感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078685A JPS61200454A (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | 薄膜感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078685A JPS61200454A (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | 薄膜感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61200454A JPS61200454A (ja) | 1986-09-05 |
| JPH0479541B2 true JPH0479541B2 (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=12590302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4078685A Granted JPS61200454A (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | 薄膜感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61200454A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142447A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-15 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 湿度センサーの製造方法 |
-
1985
- 1985-03-01 JP JP4078685A patent/JPS61200454A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61200454A (ja) | 1986-09-05 |
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