JPH0519102B2 - - Google Patents
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- JPH0519102B2 JPH0519102B2 JP26200088A JP26200088A JPH0519102B2 JP H0519102 B2 JPH0519102 B2 JP H0519102B2 JP 26200088 A JP26200088 A JP 26200088A JP 26200088 A JP26200088 A JP 26200088A JP H0519102 B2 JPH0519102 B2 JP H0519102B2
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- electrode
- dielectric layer
- humidity sensor
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- vapor deposition
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Description
［産業上の利用分野］
本発明は湿度センサーの改良に関する。
［従来の技術］
近年、誘電体層が空気中の水分を吸収すること
によつてその誘電率を変化させる性質を利用し
て、その誘電層の両面に電極を形成した所謂静電
容量形湿度センサーが提供されている。 この湿度センサーの誘電体層に形成される電極
には、誘電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
良好であると言つた条件が要求される。 そして、従来この種の湿度センサーとしては、
例えば特開昭57−82760号公報に記載された構成
が知られている。 すなわち、第８図に示すように、ガラス製基板
１上にニツケルやクロム（Ni，Cr）製の第１の
電極３を形成し、この第１の電極３上に高分子誘
電体層５を形成し、この誘電体層５の上面にクロ
ム（Cr）からなる第２の電極７を形成し、この
第２の電極７には誘電体層５に至るような裂け目
９を多数形成した構成を有するものである。 このような構成の湿度センサーでは、誘電体層
５が裂け目９によつて空気中に露出するから、誘
電体層５の上面に形成する第２の電極７の厚みを
厚くしても、誘電体層５の吸湿性と耐候性を確保
することができるし、第２の電極７の機械的強度
が良好となると考えられている。 また、図示はしないが、特開昭57−141546号公
報に記載されるように、第８図の誘電体層５に該
当する誘電体層に、例えば金、銀、白金（Au，
Ag，Pt）等の貴金属材料からなる第２の電極を
形成するとともに、誘電体層の軟化点に近い温度
で熱処理することにより、第２の電極の透湿性を
向上させようとする構成も知られている。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前者の湿度センサーは誘電体層
５に裂け目９を形成するから、誘電体層５自体の
機械的強度や化学的安定性を損ね易い難点があ
る。 また、後者の湿度センサーにあつては、熱処理
を施す関係から、誘電体層として用いる高分子材
料が制限されるうえ、熱処理温度が誘電体層の軟
化点に制限されて耐熱性の良好な誘電体層を用い
なければならず、誘電体層として用いる材料も制
限されるる。 さらに、第２の電極の透湿性電極を確保する観
点から厚く形成できず、第２の電極の誘電体層へ
の付着強度が不十分で、機械的強度に改良すべき
点がある。 しかも、後者の構成では、第２の電極に透湿性
を具備させる際に誘電体層にも亀裂等の損傷を与
えるおそれがあり、前者と同様な欠点を伴うおそ
れがある。 本発明はこのような状況の下になされたもの
で、電極の良好な機械的強度および透湿性を確保
し、応答速度の速い湿度センサーの提供を目的と
する。 ［課題を解決しようとする手段］ 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が変化する誘
電体層の片面に第１の電極を形成し、その誘電体
層の他面にその第１の電極と対向するように第２
の電極を形成するとともに、その第２の電極が、
その誘電体層の他面からの法線に対して60゜〜85゜
の入射角度で斜め蒸着によつて形成された構成と
なつている。 ［作用］ このような手段を備えた本発明は、第２の電極
が斜め蒸着によつて形成されているから、斜め蒸
着によるシヤドウ効果によつて誘電体層の表面に
は凹凸状の第２の電極もしくは第２の電極の付着
しない露出領域が形成され、誘電体層の吸湿性と
耐候性が確保されるとともに、第２の電極は極め
て容易に厚く形成される。 ［実施例］ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 第１図は本発明に係る湿度センサーの一実施例
を示す断面図である。 ガラス製基板１１の上面にはニクロム（NiCr）
からなる第１の電極１３が真空蒸着法等によつて
膜厚約1000Åに形成されており、この第１の電極
１３上には感湿膜として、例えば高分子誘電体層
１５がプラズマ重合法等によつて膜厚約1000Åに
平坦形成されている。この高分子誘電体層１５
は、吸収される水分量の関数として誘電率が変化
するものである。 なお、基板１１、第１の電極１３および誘電体
層１５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１５の第１の電極１３と対向する面
（上面）には、第１の電極１３と同様な材料から
なる第２の電極１７が誘電体層１５の上面におけ
る法線Ａに対して75゜の入射角度で斜め蒸着によ
つて膜厚約300Åに形成されている。 このような第２の電極１７は、第２図に示すよ
うな蒸着装置によつて形成可能である。 すなわち、ベルジヤー１９の内部上方に、第２
の電極１７を形成する前の湿度センサー素材２１
が、支持基台２３上に載置させるとともに後述す
る蒸着材料の入射角方向に対して誘電体層１５の
法線Ａが75゜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、ベルジヤー１９内における湿度センサー
素材２１の下方には、加熱フイラメント２７に巻
付けた蒸着材料としてのニクロム線２５を配置
し、ベルジヤー１９に排気装置（図示せず）が連
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、ベルジヤー
１９内を真空度５×10-6Torr程度に排気した後、
フイラメント２７でニクロム線２５を加熱蒸発さ
せて誘電体層１５の上面に75゜の入射角度で凝着
させて斜め蒸着される。 第３図および第４図は斜め蒸着過程において蒸
着材料が誘電体層１５に斜め蒸着してゆく過程を
示すものであり、当初は第３図のように蒸着材料
が誘電体層１５の上面に島状に凝着してゆくが、
凝着の進行に応じて入射角方向から見て個々の凝
着領域にはシヤドウ部分Ｂが生じ、そのシヤドウ
部分Ｂには蒸着材料が凝着されず、結果として第
４図のように斜めに蒸着材料が凝着されて第２の
電極１７が形成されてゆく。 このように、本発明の湿度センサーにあつて
は、第２の電極１７が斜め蒸着によつて形成され
ているから、第２の電極１７自体が凹凸状となつ
たり、誘電体層１５が直接空気に触れる部分が形
成され、その凹部や露出部が透湿部となつて第２
の電極１７が良好な透湿性を有することなる。 本発明者は実験によれば、上述した構成の湿度
センサーを相対湿度０％の乾燥雰囲気中から相対
湿度44％の室内雰囲気中に引き出した場合、略測
定飽和値とみなせる63.2％の容量応答が0.1秒以
下といつた高速性が得られる。 これに対して、入射角度が0゜すなわち斜め蒸着
を用いずに第２の電極１７を平坦に厚膜80Åで形
成した場合には、第６図に示すように63.2％の容
量応答を得るのに2.7分かかり、本発明の応答速
度が極めて速いことが確認された。 しかも、本発明の湿度センサーは、第２の電極
１７の厚みを厚く形成しても、第２の電極１７に
は凹凸が形成されて良好な透湿性を有するから、
第２の電極１７の機械的強度を良好な状態に保つ
ことができる。 また、第２の電極１７を厚く形成すると、誘電
体層１５が第２の電極１７によつて抑えられて変
形等が少なくなり、この点からも特性の向上に寄
与する。 ところで、上述した実施例においては、75゜の
入射角度で第２の電極１７を斜め蒸着形成する例
を説明したが、本発明にあつては蒸着の入射角度
は75゜に限定されるものではない。 本発明者は、第２の電極１７を形成する際の入
射角度を変化させて実験したところ、次表に示す
ような測定結果が得られた。
によつてその誘電率を変化させる性質を利用し
て、その誘電層の両面に電極を形成した所謂静電
容量形湿度センサーが提供されている。 この湿度センサーの誘電体層に形成される電極
には、誘電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
良好であると言つた条件が要求される。 そして、従来この種の湿度センサーとしては、
例えば特開昭57−82760号公報に記載された構成
が知られている。 すなわち、第８図に示すように、ガラス製基板
１上にニツケルやクロム（Ni，Cr）製の第１の
電極３を形成し、この第１の電極３上に高分子誘
電体層５を形成し、この誘電体層５の上面にクロ
ム（Cr）からなる第２の電極７を形成し、この
第２の電極７には誘電体層５に至るような裂け目
９を多数形成した構成を有するものである。 このような構成の湿度センサーでは、誘電体層
５が裂け目９によつて空気中に露出するから、誘
電体層５の上面に形成する第２の電極７の厚みを
厚くしても、誘電体層５の吸湿性と耐候性を確保
することができるし、第２の電極７の機械的強度
が良好となると考えられている。 また、図示はしないが、特開昭57−141546号公
報に記載されるように、第８図の誘電体層５に該
当する誘電体層に、例えば金、銀、白金（Au，
Ag，Pt）等の貴金属材料からなる第２の電極を
形成するとともに、誘電体層の軟化点に近い温度
で熱処理することにより、第２の電極の透湿性を
向上させようとする構成も知られている。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前者の湿度センサーは誘電体層
５に裂け目９を形成するから、誘電体層５自体の
機械的強度や化学的安定性を損ね易い難点があ
る。 また、後者の湿度センサーにあつては、熱処理
を施す関係から、誘電体層として用いる高分子材
料が制限されるうえ、熱処理温度が誘電体層の軟
化点に制限されて耐熱性の良好な誘電体層を用い
なければならず、誘電体層として用いる材料も制
限されるる。 さらに、第２の電極の透湿性電極を確保する観
点から厚く形成できず、第２の電極の誘電体層へ
の付着強度が不十分で、機械的強度に改良すべき
点がある。 しかも、後者の構成では、第２の電極に透湿性
を具備させる際に誘電体層にも亀裂等の損傷を与
えるおそれがあり、前者と同様な欠点を伴うおそ
れがある。 本発明はこのような状況の下になされたもの
で、電極の良好な機械的強度および透湿性を確保
し、応答速度の速い湿度センサーの提供を目的と
する。 ［課題を解決しようとする手段］ 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が変化する誘
電体層の片面に第１の電極を形成し、その誘電体
層の他面にその第１の電極と対向するように第２
の電極を形成するとともに、その第２の電極が、
その誘電体層の他面からの法線に対して60゜〜85゜
の入射角度で斜め蒸着によつて形成された構成と
なつている。 ［作用］ このような手段を備えた本発明は、第２の電極
が斜め蒸着によつて形成されているから、斜め蒸
着によるシヤドウ効果によつて誘電体層の表面に
は凹凸状の第２の電極もしくは第２の電極の付着
しない露出領域が形成され、誘電体層の吸湿性と
耐候性が確保されるとともに、第２の電極は極め
て容易に厚く形成される。 ［実施例］ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。 第１図は本発明に係る湿度センサーの一実施例
を示す断面図である。 ガラス製基板１１の上面にはニクロム（NiCr）
からなる第１の電極１３が真空蒸着法等によつて
膜厚約1000Åに形成されており、この第１の電極
１３上には感湿膜として、例えば高分子誘電体層
１５がプラズマ重合法等によつて膜厚約1000Åに
平坦形成されている。この高分子誘電体層１５
は、吸収される水分量の関数として誘電率が変化
するものである。 なお、基板１１、第１の電極１３および誘電体
層１５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１５の第１の電極１３と対向する面
（上面）には、第１の電極１３と同様な材料から
なる第２の電極１７が誘電体層１５の上面におけ
る法線Ａに対して75゜の入射角度で斜め蒸着によ
つて膜厚約300Åに形成されている。 このような第２の電極１７は、第２図に示すよ
うな蒸着装置によつて形成可能である。 すなわち、ベルジヤー１９の内部上方に、第２
の電極１７を形成する前の湿度センサー素材２１
が、支持基台２３上に載置させるとともに後述す
る蒸着材料の入射角方向に対して誘電体層１５の
法線Ａが75゜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、ベルジヤー１９内における湿度センサー
素材２１の下方には、加熱フイラメント２７に巻
付けた蒸着材料としてのニクロム線２５を配置
し、ベルジヤー１９に排気装置（図示せず）が連
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、ベルジヤー
１９内を真空度５×10-6Torr程度に排気した後、
フイラメント２７でニクロム線２５を加熱蒸発さ
せて誘電体層１５の上面に75゜の入射角度で凝着
させて斜め蒸着される。 第３図および第４図は斜め蒸着過程において蒸
着材料が誘電体層１５に斜め蒸着してゆく過程を
示すものであり、当初は第３図のように蒸着材料
が誘電体層１５の上面に島状に凝着してゆくが、
凝着の進行に応じて入射角方向から見て個々の凝
着領域にはシヤドウ部分Ｂが生じ、そのシヤドウ
部分Ｂには蒸着材料が凝着されず、結果として第
４図のように斜めに蒸着材料が凝着されて第２の
電極１７が形成されてゆく。 このように、本発明の湿度センサーにあつて
は、第２の電極１７が斜め蒸着によつて形成され
ているから、第２の電極１７自体が凹凸状となつ
たり、誘電体層１５が直接空気に触れる部分が形
成され、その凹部や露出部が透湿部となつて第２
の電極１７が良好な透湿性を有することなる。 本発明者は実験によれば、上述した構成の湿度
センサーを相対湿度０％の乾燥雰囲気中から相対
湿度44％の室内雰囲気中に引き出した場合、略測
定飽和値とみなせる63.2％の容量応答が0.1秒以
下といつた高速性が得られる。 これに対して、入射角度が0゜すなわち斜め蒸着
を用いずに第２の電極１７を平坦に厚膜80Åで形
成した場合には、第６図に示すように63.2％の容
量応答を得るのに2.7分かかり、本発明の応答速
度が極めて速いことが確認された。 しかも、本発明の湿度センサーは、第２の電極
１７の厚みを厚く形成しても、第２の電極１７に
は凹凸が形成されて良好な透湿性を有するから、
第２の電極１７の機械的強度を良好な状態に保つ
ことができる。 また、第２の電極１７を厚く形成すると、誘電
体層１５が第２の電極１７によつて抑えられて変
形等が少なくなり、この点からも特性の向上に寄
与する。 ところで、上述した実施例においては、75゜の
入射角度で第２の電極１７を斜め蒸着形成する例
を説明したが、本発明にあつては蒸着の入射角度
は75゜に限定されるものではない。 本発明者は、第２の電極１７を形成する際の入
射角度を変化させて実験したところ、次表に示す
ような測定結果が得られた。
【表】
第７図は入射角度に対する応答時間の特性図で
ある。 これによれば、入射角度が60゜より大きくなる
と、応答速度が極めて速くなることが示されてい
る。 一般に、機械的強度を確保するには、第２の電
極１７の厚みは200Å以上が好ましいとされてお
り、入射角度が90゜の場合には第２の電極１７が
形成され難いから、このような厚みを確保しつつ
極めて良好な応答速度を得るには、60゜〜85゜の入
射角度で第２の電極１７が斜め蒸着形成されてい
れば、本発明の目的達成が可能であり、特に70゜
〜85゜の入射角度に選定すれば、0.1秒以下の高速
性が得られる。 なお、本発明のような斜め蒸着された第２の電
極は、ガスセンサーの透過、保護膜として有用で
ある。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明の湿度センサーは、
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60゜〜85゜の入射角
度で斜め蒸着して形成したので、誘電体層に形成
した第２の電極の厚みを厚くしても、第２の電極
が斜め蒸着のシヤドウ効果によつて凹凸状となつ
たり部分的に誘電体層の表面が露出し易いから、
第２の電極の機械的強度を良好に保ちながら良好
な透湿性の確保が可能となり、極めて速い応答速
度が得ることができる。 しかも、本発明の湿度センサーは、第２の電極
や誘電体層に裂け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
層の材料が制約されることも少ない。
ある。 これによれば、入射角度が60゜より大きくなる
と、応答速度が極めて速くなることが示されてい
る。 一般に、機械的強度を確保するには、第２の電
極１７の厚みは200Å以上が好ましいとされてお
り、入射角度が90゜の場合には第２の電極１７が
形成され難いから、このような厚みを確保しつつ
極めて良好な応答速度を得るには、60゜〜85゜の入
射角度で第２の電極１７が斜め蒸着形成されてい
れば、本発明の目的達成が可能であり、特に70゜
〜85゜の入射角度に選定すれば、0.1秒以下の高速
性が得られる。 なお、本発明のような斜め蒸着された第２の電
極は、ガスセンサーの透過、保護膜として有用で
ある。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明の湿度センサーは、
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60゜〜85゜の入射角
度で斜め蒸着して形成したので、誘電体層に形成
した第２の電極の厚みを厚くしても、第２の電極
が斜め蒸着のシヤドウ効果によつて凹凸状となつ
たり部分的に誘電体層の表面が露出し易いから、
第２の電極の機械的強度を良好に保ちながら良好
な透湿性の確保が可能となり、極めて速い応答速
度が得ることができる。 しかも、本発明の湿度センサーは、第２の電極
や誘電体層に裂け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
層の材料が制約されることも少ない。
第１図は本発明に係る湿度センサーの一実施例
を示す断面図、第２図は本発明の湿度センサーを
製造する斜め蒸着装置を示す概略図、第３図およ
び第４図は蒸着工程を示す図、第５図は本発明の
構成における応答速度を示す特性図、第６図は従
来構成の応答速度を示す特性図、第７図は斜め蒸
着における入射角度と応答速度との関係を特性
図、第８図は従来の湿度センサーの一例を示す断
面図ある。 １，１１……基板、３，１３……第１の電極、
５，１５……誘電体層、７，１７……第２の電
極、９……裂け目、１９……ベルジヤー、２１…
…湿度センサー素材、２３……支持基板、２５…
…蒸着材料（ニクロム線）、２７……フイラメン
ト。
を示す断面図、第２図は本発明の湿度センサーを
製造する斜め蒸着装置を示す概略図、第３図およ
び第４図は蒸着工程を示す図、第５図は本発明の
構成における応答速度を示す特性図、第６図は従
来構成の応答速度を示す特性図、第７図は斜め蒸
着における入射角度と応答速度との関係を特性
図、第８図は従来の湿度センサーの一例を示す断
面図ある。 １，１１……基板、３，１３……第１の電極、
５，１５……誘電体層、７，１７……第２の電
極、９……裂け目、１９……ベルジヤー、２１…
…湿度センサー素材、２３……支持基板、２５…
…蒸着材料（ニクロム線）、２７……フイラメン
ト。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、 を具備する容量形湿度センサーにおいて、 前記第２の電極が、前記誘電体層の他面からの
法線に対して60゜〜85゜の入射角度で斜め蒸着形成
されてなることを特徴とする容量形湿度センサ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26200088A JPH02108952A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 湿度センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26200088A JPH02108952A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 湿度センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02108952A JPH02108952A (ja) | 1990-04-20 |
| JPH0519102B2 true JPH0519102B2 (ja) | 1993-03-15 |
Family
ID=17369622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26200088A Granted JPH02108952A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 湿度センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02108952A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT1469U1 (de) * | 1996-04-10 | 1997-05-26 | E & E Elektronik Gmbh | Verfahren zum ermitteln der absoluten luftfeuchtigkeit |
| JP5041837B2 (ja) * | 2007-03-20 | 2012-10-03 | 富士電機株式会社 | 薄膜ガスセンサおよびその製造方法 |
| EP3584570A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-25 | MEAS France | Method for manufacturing a relative humidity sensor and relative humidity sensor |
| JP7231501B2 (ja) * | 2019-06-26 | 2023-03-01 | ルビコン株式会社 | 湿度センサ及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP26200088A patent/JPH02108952A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02108952A (ja) | 1990-04-20 |
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