JPH0548921B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0548921B2 JPH0548921B2 JP62117591A JP11759187A JPH0548921B2 JP H0548921 B2 JPH0548921 B2 JP H0548921B2 JP 62117591 A JP62117591 A JP 62117591A JP 11759187 A JP11759187 A JP 11759187A JP H0548921 B2 JPH0548921 B2 JP H0548921B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moisture
- sic
- mol
- compounds
- sensitive
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は高温時においても劣化の少ない感湿素
材および感湿センサーに関する。
材および感湿センサーに関する。
（背景技術）
従来最も広範囲に利用されている感湿抵抗体と
しては、絶縁性多孔質基板に飽和塩溶液を含浸し
たもの、例えば塩化リチウムのような潮解性塩の
飽和塩溶液を含浸させ、該塩のイオン伝導度の変
化を利用するものがある。
しては、絶縁性多孔質基板に飽和塩溶液を含浸し
たもの、例えば塩化リチウムのような潮解性塩の
飽和塩溶液を含浸させ、該塩のイオン伝導度の変
化を利用するものがある。
しかし、これら飽和塩溶液を含浸させるものに
あつては、日時が経過すると飽和塩溶液が徐々に
分解し、特に高温高湿下ではこの分解度が大きく
なるという問題点がある。また水滴の付着などに
よりイオンが流出してしまうという問題点があ
る。
あつては、日時が経過すると飽和塩溶液が徐々に
分解し、特に高温高湿下ではこの分解度が大きく
なるという問題点がある。また水滴の付着などに
よりイオンが流出してしまうという問題点があ
る。
このようなことから、上記の感湿抵抗体にあつ
ては、一般に測定値の再現性に劣り、高温高湿領
域では長時間の使用ができず、また低温下（５℃
以下）ではイオン電流が流れにくくなり、抵抗値
が高くなつて湿度測定が困難となるなどの問題点
がある。
ては、一般に測定値の再現性に劣り、高温高湿領
域では長時間の使用ができず、また低温下（５℃
以下）ではイオン電流が流れにくくなり、抵抗値
が高くなつて湿度測定が困難となるなどの問題点
がある。
一方マグネタイトコロイド（Fe3O4）を絶縁基
板上に塗布し、焼結したタイプの感湿抵抗体があ
る。この感湿抵抗体は、低温から高温まで湿度測
定が可能で特性的に安定しているという利点があ
るが、コロイド粒子の粒度をそろえるための濾
過、洗浄等の工程数が多く、製法が面倒であるこ
と、また高温での熱処理ができないため、指でこ
すると剥離してしまうなど、機械的強度に劣ると
いう問題点を有している。
板上に塗布し、焼結したタイプの感湿抵抗体があ
る。この感湿抵抗体は、低温から高温まで湿度測
定が可能で特性的に安定しているという利点があ
るが、コロイド粒子の粒度をそろえるための濾
過、洗浄等の工程数が多く、製法が面倒であるこ
と、また高温での熱処理ができないため、指でこ
すると剥離してしまうなど、機械的強度に劣ると
いう問題点を有している。
その他、Si中に、Na2CO3−V2O5，Mn2−
TiO2，SnO2−Sb2O3，Fe2O3−K2Ｏ，MgCr2O4
−TiO2，TiO2−V2O5，ZnCrO4−LiZnVO4，
ZrO2−MgOなどの金属酸化物を添加し、500〜
800℃で焼結したものがある。これら感湿抵抗体
は水分吸脱時における抵抗変化を利用している。
ところでこれら感湿抵抗体は、いずれも金属酸化
物を水、アルコールなどの適当な溶媒でコロイド
状にして適当な支持体上に湿式でパターンを形成
し、高温で焼き固めるという工程で製造される。
TiO2，SnO2−Sb2O3，Fe2O3−K2Ｏ，MgCr2O4
−TiO2，TiO2−V2O5，ZnCrO4−LiZnVO4，
ZrO2−MgOなどの金属酸化物を添加し、500〜
800℃で焼結したものがある。これら感湿抵抗体
は水分吸脱時における抵抗変化を利用している。
ところでこれら感湿抵抗体は、いずれも金属酸化
物を水、アルコールなどの適当な溶媒でコロイド
状にして適当な支持体上に湿式でパターンを形成
し、高温で焼き固めるという工程で製造される。
このため上記の感湿抵抗体を得るには、感湿物
質の混合、攪拌、塗布、乾燥、焼結など多くの工
程を必要とする問題点がある。特に焼結までは湿
式で行われるため、粘度が適正であるか、コロイ
ドが分離して組成が不均一になつていないか等、
コロイドの状態を常に監視する必要があり、多く
の労力を要する問題点があつた。またこのような
労力にもかかわらず、コロイドの組成が不均一に
なりやすいという問題点があつた。
質の混合、攪拌、塗布、乾燥、焼結など多くの工
程を必要とする問題点がある。特に焼結までは湿
式で行われるため、粘度が適正であるか、コロイ
ドが分離して組成が不均一になつていないか等、
コロイドの状態を常に監視する必要があり、多く
の労力を要する問題点があつた。またこのような
労力にもかかわらず、コロイドの組成が不均一に
なりやすいという問題点があつた。
その他感湿抵抗体としては、絶縁基板上にくし
刃状電極を形成し、その上に感湿膜として、疎水
性高分子単量体と特殊高分子単量体を不着させ共
重合反応させた高分子タイプのものがある。この
種の感湿抵抗体は、感湿特性そのものには問題は
ないのであるが、高温中に放置すると高分子の劣
化が進み、信頼性の面において問題がある。この
ため高温雰囲気中では使用出来ない。
刃状電極を形成し、その上に感湿膜として、疎水
性高分子単量体と特殊高分子単量体を不着させ共
重合反応させた高分子タイプのものがある。この
種の感湿抵抗体は、感湿特性そのものには問題は
ないのであるが、高温中に放置すると高分子の劣
化が進み、信頼性の面において問題がある。この
ため高温雰囲気中では使用出来ない。
（発明の目的）
本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの
であり、その目的とするところは、長期的経時変
化が少なく、高温時においても劣化の少ないSiC
感湿素材およびSiC感湿センサーを提供するにあ
る。
であり、その目的とするところは、長期的経時変
化が少なく、高温時においても劣化の少ないSiC
感湿素材およびSiC感湿センサーを提供するにあ
る。
（発明の概要）
上記目的を達成するため本発明では次の構成を
備える。
備える。
すなわち、本発明に係るSiC感湿素材では、
SiC薄膜または炭素原子数が50％未満でフリーの
Siを含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，Mn，Ｖ，
Ti，Taなどの遷移金属またはその化合物を0.01
〜10モル％の範囲で１種もしくは２種以上含むこ
とを特徴としている。
SiC薄膜または炭素原子数が50％未満でフリーの
Siを含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，Mn，Ｖ，
Ti，Taなどの遷移金属またはその化合物を0.01
〜10モル％の範囲で１種もしくは２種以上含むこ
とを特徴としている。
さらに、SiC薄膜または炭素原子数が50％未満
でフリーのSiを含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，
Mn，Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属またはその化
合物を0.01〜10モル％の範囲で１種もしくは２種
以上含み、さらにLi，Na，Ｋ等のアルカリ金属
もしくはその化合物、および／またはMg，Ca等
のアルカリ土類金属もしくはその化合物をトータ
ルで0.01〜３モル％の範囲で含むことを特徴とし
ている。
でフリーのSiを含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，
Mn，Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属またはその化
合物を0.01〜10モル％の範囲で１種もしくは２種
以上含み、さらにLi，Na，Ｋ等のアルカリ金属
もしくはその化合物、および／またはMg，Ca等
のアルカリ土類金属もしくはその化合物をトータ
ルで0.01〜３モル％の範囲で含むことを特徴とし
ている。
また本発明に係るSiC感湿センサーでは、SiC
薄膜または炭素原子数が50％未満でフリーのSiを
含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，Mn，Ｖ，Ti，
Taなどの遷移金属またはその化合物を0.01〜10
モル％の範囲で１種もしくは２種以上含む感湿薄
膜を、絶縁基板上に電極と接触させて形成したこ
とを特徴としている。
薄膜または炭素原子数が50％未満でフリーのSiを
含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，Mn，Ｖ，Ti，
Taなどの遷移金属またはその化合物を0.01〜10
モル％の範囲で１種もしくは２種以上含む感湿薄
膜を、絶縁基板上に電極と接触させて形成したこ
とを特徴としている。
さらに、SiC薄膜または炭素原子数が50％未満
でフリーのSiを含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，
Mn，Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属またはその化
合物を0.01〜10、モル％の範囲で１種もしくは２
種以上含み、さらにLi，Na，Ｋ等のアルカリ金
属もしくはその化合物、および／またはMg，Ca
等のアルカリ土類金属もしくはその化合物をトー
タルで0.01〜３モル％の範囲で含む感湿薄膜を、
絶縁基板上に電極と接触させて形成したことを特
徴としている。
でフリーのSiを含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，
Mn，Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属またはその化
合物を0.01〜10、モル％の範囲で１種もしくは２
種以上含み、さらにLi，Na，Ｋ等のアルカリ金
属もしくはその化合物、および／またはMg，Ca
等のアルカリ土類金属もしくはその化合物をトー
タルで0.01〜３モル％の範囲で含む感湿薄膜を、
絶縁基板上に電極と接触させて形成したことを特
徴としている。
本発明におけるSiC感湿素材は、SiCをベース
の組成とする。
の組成とする。
このSiCは熱的に極めて安定しているばかりで
なく、化学的にも安定で、酸、アルカリに侵され
にくく、機械的強度も高いものである。このベー
スとなるSiCは、SiとＣが化学量論的にバランス
のとれたSiCの他に、フリーのSiを含むSiC、す
なわちSi原子数比が50％よりも多いSiCを含む。
フリーのＣを含むと熱的、化学的、機械的特性が
劣るので好ましくない。
なく、化学的にも安定で、酸、アルカリに侵され
にくく、機械的強度も高いものである。このベー
スとなるSiCは、SiとＣが化学量論的にバランス
のとれたSiCの他に、フリーのSiを含むSiC、す
なわちSi原子数比が50％よりも多いSiCを含む。
フリーのＣを含むと熱的、化学的、機械的特性が
劣るので好ましくない。
SiCの中にFe，Ni，Cr，Mn，Ｖ，Ti，Taな
どの遷移金属またはその化合物を0.01〜10モル％
の範囲で添加すると感湿特性が具現される（第１
図）。
どの遷移金属またはその化合物を0.01〜10モル％
の範囲で添加すると感湿特性が具現される（第１
図）。
しかし添加量が金属として0.01モル％未満になる
と固有抵抗値が高くなつて実用に供し難く、また
10モル％より多くなると素子固有抵抗値が低くな
り、湿度変化に対する抵抗値変化率が小さくなつ
てしまうため感度が鈍くなる。
と固有抵抗値が高くなつて実用に供し難く、また
10モル％より多くなると素子固有抵抗値が低くな
り、湿度変化に対する抵抗値変化率が小さくなつ
てしまうため感度が鈍くなる。
遷移金属を添加したSiC中にさらにLi，Na，
Ｋ等のアルカリ金属もしくはその化合物、およ
び／またはMg，Ca等のアルカリ土類金属もしく
はその化合物をトータルで0.01〜３モル％の範囲
で添加すると湿度変化に対する抵抗値変化がほぼ
直線的になり、より広い湿度範囲での使用が可能
となる（第４図）。また同時に絶対温度の逆数に
対して直線的な抵抗特性が得られる。添加量は
0.01モル％未満では直線的な感湿特性が得られ
ず、３モル％より多くなると温度変化による抵抗
値変化が大きくなりすぎてしまうと共に、長期安
定が悪くなり、信頼性に欠ける。
Ｋ等のアルカリ金属もしくはその化合物、およ
び／またはMg，Ca等のアルカリ土類金属もしく
はその化合物をトータルで0.01〜３モル％の範囲
で添加すると湿度変化に対する抵抗値変化がほぼ
直線的になり、より広い湿度範囲での使用が可能
となる（第４図）。また同時に絶対温度の逆数に
対して直線的な抵抗特性が得られる。添加量は
0.01モル％未満では直線的な感湿特性が得られ
ず、３モル％より多くなると温度変化による抵抗
値変化が大きくなりすぎてしまうと共に、長期安
定が悪くなり、信頼性に欠ける。
本発明によるSiC感温素材は結露センサー、不
快指数測定用センサー、エアーコンデイシヨナー
のコントローラ等として応用できる。
快指数測定用センサー、エアーコンデイシヨナー
のコントローラ等として応用できる。
また本発明に係るSiC感湿素材、SiC感湿セン
サーは上記のように単に湿度のセンサーのみなら
ず温度のセンサーとして用いることができるので
あり、本発明において感湿とは感温の概念も包含
するものである。
サーは上記のように単に湿度のセンサーのみなら
ず温度のセンサーとして用いることができるので
あり、本発明において感湿とは感温の概念も包含
するものである。
（実施例）
第１図は本発明に係るSiC感湿センサーの一例
を示す平面図、第２図はそのＡ−A′線断面図で
ある。
を示す平面図、第２図はそのＡ−A′線断面図で
ある。
図において１は絶縁基板で、アルミナ、ムライ
ト、ステアタイトなどのセラミツクが用いられ
る。
ト、ステアタイトなどのセラミツクが用いられ
る。
２は絶縁基板１上に設けられたくし刃型電極
で、Au−Pt，Au，Ag−Pb，Au−Pbなどの厚
膜電極あるいはCr−Au，Cr−Cu，Cr−Agなど
の薄膜電極に形成されている。３はSiC感湿素材
からなる感湿抵抗膜である。
で、Au−Pt，Au，Ag−Pb，Au−Pbなどの厚
膜電極あるいはCr−Au，Cr−Cu，Cr−Agなど
の薄膜電極に形成されている。３はSiC感湿素材
からなる感湿抵抗膜である。
実施例 １
96％アルミナ基板上に第１図に示す電極２を
Au薄膜で形成する。次に高周波スパツタ装置を
用い、遷移金属として、Fe0.04モル％、V0.01モ
ル％、Ti0.02モル％（これらの金属は酸化物、金
属化合物として含まれていてもよい）を含む、タ
ーゲツトSiC焼結体を基板温度300℃、スパツタ
圧力（Arガス）５×10-2torr、高周波電力200w、
スパツタ時間１時間の条件でSiC抵抗体を形成し
た。このように形成した湿度センサーの電極に交
流10KHz 1Vの電圧を印加した際の湿度と抵抗
値の関係をプロツトしたものを第３図に示す。ま
た、この試料を空気中400℃ ５時間熱処理後、
特性を測定したところほとんど劣化は認められな
かつた。この素子は結露センサーとしての利用が
できる。
Au薄膜で形成する。次に高周波スパツタ装置を
用い、遷移金属として、Fe0.04モル％、V0.01モ
ル％、Ti0.02モル％（これらの金属は酸化物、金
属化合物として含まれていてもよい）を含む、タ
ーゲツトSiC焼結体を基板温度300℃、スパツタ
圧力（Arガス）５×10-2torr、高周波電力200w、
スパツタ時間１時間の条件でSiC抵抗体を形成し
た。このように形成した湿度センサーの電極に交
流10KHz 1Vの電圧を印加した際の湿度と抵抗
値の関係をプロツトしたものを第３図に示す。ま
た、この試料を空気中400℃ ５時間熱処理後、
特性を測定したところほとんど劣化は認められな
かつた。この素子は結露センサーとしての利用が
できる。
実施例 ２
96％アルミナ基板上に第１図に示す電極２を
Au厚膜で形成する。次にTa5モル％、Li 0.1モ
ル％含むSiCを１×10-6torrの真空中で電子銃に
より真空蒸着した。この試料は、膜厚が0.6μm、
2μm、6μmのものを製作した。このものについて
第４図に湿度と抵抗値、第５図に温度と抵抗値の
関係を示す。膜厚により湿度に対する抵抗値の変
化立、温度に対する抵抗値の変化率を変えること
ができる。このためこれを利用して不快度センサ
ーなどを製作することができる。
Au厚膜で形成する。次にTa5モル％、Li 0.1モ
ル％含むSiCを１×10-6torrの真空中で電子銃に
より真空蒸着した。この試料は、膜厚が0.6μm、
2μm、6μmのものを製作した。このものについて
第４図に湿度と抵抗値、第５図に温度と抵抗値の
関係を示す。膜厚により湿度に対する抵抗値の変
化立、温度に対する抵抗値の変化率を変えること
ができる。このためこれを利用して不快度センサ
ーなどを製作することができる。
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、SiC中にFe，
Ni，Cr，Mn，Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属また
はその化合物を0.01〜10モル％の範囲で含ませる
ことにより感湿特性が具現され、特に比較的高い
湿度範囲における湿度変化に対する抵抗値変化が
大きく、結露センサーなどに好適に使用できる。
Ni，Cr，Mn，Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属また
はその化合物を0.01〜10モル％の範囲で含ませる
ことにより感湿特性が具現され、特に比較的高い
湿度範囲における湿度変化に対する抵抗値変化が
大きく、結露センサーなどに好適に使用できる。
また、さらにアルカリ金属もしくはその化合
物、および／またはMg，Ca等のアルカリ土類金
属もしくはその化合物をトータルで0.01〜３モル
％の範囲で含ませることにより、湿度変化に対す
る抵抗値変化がほぼ直線的になり、広い湿度範囲
での使用が可能となり、さらには絶対温度の逆数
に対する抵抗値変化もほぼ直線的となるので温湿
度センサーとして好適に使用することができる。
物、および／またはMg，Ca等のアルカリ土類金
属もしくはその化合物をトータルで0.01〜３モル
％の範囲で含ませることにより、湿度変化に対す
る抵抗値変化がほぼ直線的になり、広い湿度範囲
での使用が可能となり、さらには絶対温度の逆数
に対する抵抗値変化もほぼ直線的となるので温湿
度センサーとして好適に使用することができる。
第１図はSiC感湿センサーの平面図、第２図は
第１図のＡ−A′線断面図、第３図は実施例１で
得たSiC感湿センサーの湿度と抵抗値の関係を示
すグラフ、第４図は実施例２で得たSiC感湿セン
サーの湿度と抵抗値の関係を示すグラフ、第５図
は同SiC感湿センサーの温度と抵抗値の関係を示
すグラフである。 １……絶縁基板、２……電極、３……感湿抵抗
膜。
第１図のＡ−A′線断面図、第３図は実施例１で
得たSiC感湿センサーの湿度と抵抗値の関係を示
すグラフ、第４図は実施例２で得たSiC感湿セン
サーの湿度と抵抗値の関係を示すグラフ、第５図
は同SiC感湿センサーの温度と抵抗値の関係を示
すグラフである。 １……絶縁基板、２……電極、３……感湿抵抗
膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ SiC薄膜または炭素原子数が50％未満でフリ
ーのSiを含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，Mn，
Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属またはその化合物を
0.01〜10モル％の範囲で１種もしくは２種以上含
むことを特徴とするSiC感湿素材。 ２ SiC薄膜または炭素原子数が50％未満でフリ
ーのSiを含むSiC薄膜中にFe，Ni，Cr，Mn，
Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属またはその化合物を
0.01〜10モル％の範囲で１種もしくは２種以上含
み、さらにLi，Na，Ｋ等のアルカリ金属もしく
はその化合物、および／またはMg，Ca等のアル
カリ土類金属もしくはその化合物をトータルで
0.01〜３モル％の範囲で含むことを特徴とする
SiC感湿素材。 ３ SiC薄膜または炭素原子数が50％未満でフリ
ーのSiを含むSiC薄膜中にFe，Ni，Cr，Mn，
Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属またはその化合物を
0.01〜10モル％の範囲で１種もしくは２種以上含
む感湿薄膜を、絶縁基板上に電極と接触させて形
成して成るSiC感湿センサー。 ４ 絶縁基板がアルミナ、ムライト、ステアタイ
トなどのセラミツクである特許請求の範囲第３項
記載のSiC感湿センサー。 ５ SiC薄膜または炭素原子数が50％未満でフリ
ーのSiを含むSiC薄膜中に、Fe，Ni，Cr，Mn，
Ｖ，Ti，Taなどの遷移金属またはその化合物を
0.01〜10モル％の範囲で１種もしくは２種以上含
み、さらにLi，Na，Ｋ等のアルカリ金属もしく
はその化合物、および／またはMg，Ca等のアル
カリ土類金属もしくはその化合物をトータルで
0.01〜３モル％の範囲で含む感湿薄膜を、絶縁基
板上に電極と接触させて形成して成るSiC感湿セ
ンサー。 ６ 絶縁基板がアルミナ、ムライト、ステアタイ
トなどのセラミツクである特許請求の範囲第５項
記載のSiC感湿センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117591A JPS63283002A (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | ＳｉＣ感湿素材およびＳｉＣ感湿センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117591A JPS63283002A (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | ＳｉＣ感湿素材およびＳｉＣ感湿センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63283002A JPS63283002A (ja) | 1988-11-18 |
| JPH0548921B2 true JPH0548921B2 (ja) | 1993-07-22 |
Family
ID=14715609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62117591A Granted JPS63283002A (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | ＳｉＣ感湿素材およびＳｉＣ感湿センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63283002A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4497477T1 (de) * | 1993-10-05 | 1995-10-19 | Mitsubishi Materials Corp | Gassensor und Gasunterscheidungsverfahren |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60220902A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | エヌオーケー株式会社 | 感温素子 |
-
1987
- 1987-05-14 JP JP62117591A patent/JPS63283002A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63283002A (ja) | 1988-11-18 |
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