JPH0623712B2 - 薄膜感湿素子 - Google Patents

薄膜感湿素子

Info

Publication number
JPH0623712B2
JPH0623712B2 JP7448586A JP7448586A JPH0623712B2 JP H0623712 B2 JPH0623712 B2 JP H0623712B2 JP 7448586 A JP7448586 A JP 7448586A JP 7448586 A JP7448586 A JP 7448586A JP H0623712 B2 JPH0623712 B2 JP H0623712B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
sensitive element
moisture
plasma
comb
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP7448586A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62282255A (ja
Inventor
正登 伊丹
和行 尾崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nok Corp filed Critical Nok Corp
Publication of JPS62282255A publication Critical patent/JPS62282255A/ja
Publication of JPH0623712B2 publication Critical patent/JPH0623712B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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、絶縁
性基板上に形成させた導電性くし形電極の表面を、プラ
ズマ重合膜で覆った薄膜感湿素子に関する。
〔従来の技術〕
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。
(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ったり、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
難であっ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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
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重ねた結果、本出願人は
先に、絶縁性基板上に好ましくはスパッタリング法によ
り形成させた耐食性被加工金属薄膜にフォトレジストパ
ターンを形成させた後、電解エッ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(特願昭59-270,456号,特開昭61-
148871号公報)。
その後、本出願人はかかる耐食性くし形電極を用いた薄
膜感湿素子のなお一層の改善を図った結果、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、
一般には含窒素有機けい素化合物のプラズマ重合膜で覆
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、耐環境性にすぐれ、しかも応答性の良好な薄膜感湿
素子を得ることに成功した(特願昭60-40,786号,特開昭
61-200454号公報)。
このように、応答性のより良好な薄膜感湿素子を得るた
めには、絶縁性基板上に形成させた導電性くし形電極の
表面を含窒素有機けい素化合物のプラズマ重合膜で覆
い、更にこれをハロゲン化アルキルで処理するという2
工程を必要としている。
本発明者らは、応答性のより良好な薄膜感湿素子を1工
程で得る方法を求めて種々検討した結果、プラズマ重合
膜を含窒素有機けい素化合物とハロゲン化炭化水素との
混合物から形成させることにより、かかる課題が効果的
に解決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〕 従って、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
面を含窒素有機けい素化合物とハロゲン化炭化水素との
混合物プラズマ重合膜で覆ってなる。
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、絶縁基板1上に導電性くし形
電極2,2′が形成され、その表面は一般に約500Å〜2000
Å(2μm)程度の厚さを有する上記混合物プラズマ重合
膜3によって覆われており、この重合膜によって覆われ
ていない取出電極部分には半田付けあるいは銀ペースト
4,4′により、リード線5,5′が取り付けられている。
絶縁性基板としては、一般にガラス、石英、アルミナな
どが用いられるが、感湿素子への温度追従性が更に良好
なことが望まれる場合などには、やはり本出願人よって
提案されているシリコン基板表面を酸化して形成させた
絶縁膜(特願昭60-122,548号,特開昭61-281958号公報)
なども用いることができる。
これらの絶縁性基板上へ導電性くし形電極を形成させる
に際しては、まず絶縁性基板上に、ステンレススチー
ル、ハステロイC、インコネル、モネル、金などの耐食
性金属や銀、アルミニウムなどの電極形成材料金属をス
パッタリング法、イオンプレーティング法などにより、
約0.1〜0.5μm程度の厚さの薄膜が形成され、次にそこ
にフォトレジストパターンを形成させる。
例えばアルミニウムの場合は、このようにして形成され
た電極形成材料金属薄膜へのフォトレジストパターンの
形成は、周知のフォトリソグラフ工程を適用することに
よって行われる。即ち、金属薄膜上にフォトレジストコ
ーティングを行ない、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って行われる。この後、湿式化
学エッチングが行われるが、エッチング液としては、リ
ン酸-硫酸-無水クロム酸-水(重量比65:15:5:15)混合
液、BHF(フッ酸系)、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。
絶縁性基板上に形成された導電性くし形電極は、更にそ
の表面が感湿特性にすぐれた含窒素有機けい素化合物-
ハロゲン化炭化水素混合物のプラズマ重合膜によって覆
われる。
含窒素有機けい素化合物としては、例えば次の一般式で
表わされるような化合物が用いられる。
3Si−NR22N−SiR2−NR2 (R2N)3−SiR (ここで、Rは水素原子、メチル基、エチル基、ビニル
基またはアセチレン基であり、R2またはR3は同一また
は互いに異なるR基であり、分子中に少なくとも2個の
水素原子以外の基が含まれる) かかる化合物を具体的に挙げると、例えばトリメチルシ
リルジメチルアミン、トリエチルシラザン、ヘキサメチ
ルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ビス
(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ビス(トリメ
チルシリル)アセトアミド、トリス(ジメチルアミノ)シ
ラン、トリス(ジメチルアミノ)メチルシラン、トリス
(メチルアミノ)メチルシラン、トリス(メチルアミノ)エ
チルシラン、N,N-ジメチルアミノ-N′-メチルアミノ-
N″-エチルアミノシランなどが挙げられ、好ましくはト
リメチルシリルジメチルアミンまたはビス(ジメチルア
ミノ)メチルビニルシランまたはビス(ジメチルアミノ)
ジメチルシランが用いられる。
ハロゲン化炭化水素としては、好ましくはハロゲン化ア
ルキルが用いられ、ハロゲン置換基は1個またはそれ以
上であり得る。具体的には、臭化メチレン、臭化メタ
ン、トリ臭化メタン、臭化エチレン、ジ臭化エチレン、
臭化プロパン、ジ臭化プロパン、臭化ブタン、ジ臭化ブ
タン、塩化メチレン、臭化塩化メチレン、ヨウ化エチル
などが用いられる。また、ハロゲン化される炭化水素基
は、鎖状不飽和結合あるいは芳香族であってもよい。
プラズマ重合は、プラズマ重合装置の形状およびプラズ
マ発生方式などに応じて、含窒素有機けい素化合物を数
m〜数Torrの圧力で、またハロゲン化炭化水素をやはり
数m〜数Torrの圧力で用い、これらの混合物に放電出力
数〜数100Wの電力を供給することにより行なわれる。
具体的には、例えば放電出力が10Wの場合、含窒素有機
けい素化合物が約 0.15〜0.08Torrに対してハロゲン化
炭化水素が約0.06〜0.01Torrの割合で用いられる。ハロ
ゲン化炭化水素の割合が少なすぎると、プラズマ重合膜
中のハロゲン含有量が減少して感湿特性が悪くなり、一
方この割合が多すぎると、相対的にプラズマ重合膜中の
窒素含有量が少なくなりまた重合膜を硬化するため、や
はり感湿特性が低下する。
このようにして構成される薄膜感湿素子は、空気中の水
蒸気量に応じて電気抵抗値が変化するので、この抵抗値
変化を導電性くし形電極より取り出すことにより、湿度
を測定することができる。
〔発明の効果〕
本発明に係る薄膜感湿素子は、次のような効果を奏す
る。
(1)含窒素有機けい素化合物とハロゲン化炭化水素との
混合物としてプラズマ重合膜を形成させることにより、
更にハロゲン化アルキルで処理することを必要とはせ
ず、工程の省略化が図れる。
(2)形成されたプラズマ重合膜は、耐水性および耐薬品
性にすぐれているため、感湿素子の耐環境性も良好であ
る。
(3)膜厚1000Å程度の極く薄い膜でも十分な機能を有す
るので、従来用いられている金属酸化物抵抗変化タイ
プ、高分子容量変化タイプなどのセンサと比較して、応
答性の点でもすぐれている。
〔実施例〕
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例1 絶縁性基板としてガラスプレートを用い、その面上に金
電極のパターニング法として一般に行われているリフト
オフ法によって電極幅500μm、電極間隔250μmのくし
形電極を形成させた。
このリフトオフ法では、上記ガラスプレート面上にスピ
ンコーターを用いてポジ形レジストを塗布し、80℃で12
0分間のプレベークを行なった後、マスクを用いて紫外
線による密着露出を行ない、次いで現像してくし形電極
の反転したパターンを形成させ、更にそこにいずれも厚
さ1000Åのクロムおよび金を順次蒸着させ、最後にアセ
トン浸漬をして残りのレジストを剥離させることによ
り、くし形電極の形成が行われた。
このようにして形成されたガラスプレート面上のくし形
電極の表面を、トリメチルシリルジメチルアミンおよび
ハロゲン化アルキルのプラズマ重合膜で覆った。プラズ
マ重合は、0.08Torrのトリメチルシリルジメチルアミン
と0.01Torrのハロゲン化アルキルとの混合ガスを用い、
出力10W、時間1時間の放電条件下で行われた。
電極に銀ペースト付けによりリード線を接続させて感湿
素子を構成させ、これを温湿度試験器に入れ、周波数1K
Hz、電圧1V、温度30℃の測定条件下で、LCRメーターを
用いて感湿特性を評価を行なった。相対湿度に対する抵
抗値の関係は、第2図のグラフの曲線Iに示され、トリ
メチルシリルジメチルアミンのみのプラズマ重合膜を形
成させた場合(曲線II)と比較して、明らかに感湿特性の
点ですぐれていることが分る。
実施例2 実施例1で形成されたガラスプレート面上のくし形電極
の表面を、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン
およびハロゲン化アルキルのプラズマ重合膜で覆った。
プラズマ重合は、0.08Torrのビス(ジメチルアミノ)メチ
ルビニルシランと0.01Torrのハロゲン化アルキルとの混
合ガスを用い、出力10W、時間40分間の放電条件下で行
なわれた。
電極に銀ペースト付けによりリード線を接続させて感湿
素子を構成させ、これを温湿度試験器に入れ、周波数1K
Hz、電圧1V、温度30℃の測定条件下で、LCRメーターを
用いて感湿特性の評価を行なった。相対湿度に対する抵
抗値の関係は、第3図のグラフの直線IIIに示され、相
対湿度の変化に対して抵抗値がリニアに変化することが
分り、抵抗値を測定することによって相対湿度を知るこ
とができる。また、ビス(メチルアミノ)メチルビニルシ
ランのみのプラズマ重合膜を形成させた場合(直線IV)
と比較して、明らかに感湿特性の点ですぐれていること
が分る。
実施例3〜4 実施例1で形成されたガラスプレート面上のくし形電極
の表面を、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシランおよび
塩化メチレンのプラズマ重合膜で覆った。重合条件およ
び重合膜の膜厚は、次の表1に示される。
得られたプラズマ重合膜被覆くし形電極について、実施
例1〜2と同様にして感湿特性の評価を行なうと、第4
図のグラフの曲線V(実施例3)およびVI(同4)に示され
るような、相対湿度に対する抵抗値の関係が得られた。
実施例5〜8 実施例1で形成されたガラスプレート面上のくし形電極
の表面を、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシランおよび
臭化メチレンのプラズマ重合膜で覆った。重合条件およ
び重合膜の膜厚は、次の表2に示される。
得られたプラズマ重合膜被覆くし形電極について、実施
例1〜2と同様にして感湿特性の評価を行なうと、第5
図のグラフの曲線VII(実施例5)、VIII(同6)、IX(同
7)および直線X(同8)に示されるような、相対湿度に
対する抵抗値の関係が得られた。
なお、実施例8において、ガラスプレート面上に金電極
をパターニングさせたくし形電極の代わりに、セラミッ
クス基板上に金ペーストを用いるスクリーン印刷法を適
用して形成させたくし形電極(電極幅500μm、電極間隔
100μm)を用いると、第5図のグラフの直線X′に示さ
れるような結果が得られた。
実施例9〜11 実施例1で形成されたガラスプレート面上のくし形電極
の表面を、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシランおよび
ヨウ化エチルまたは臭化塩化メチレンのプラズマ重合膜
で覆った。重合条件および重合膜の膜厚は、次の表3に
示される。
得られたプラズマ重合膜被覆くし形電極について、実施
例1〜2と同様にして感湿特性の評価を行なうと、第6
図のグラフの直線XI(実施例9)、曲線XII(同10)およ
び第7図のグラフの曲線XIII(同11)に示されるよう
な、相対湿度に対する抵抗値の関係が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る薄膜感湿素子の一態様の平面図
である。第2〜3図は実施例1〜2において、第4図は
実施例3〜4において、第5図は実施例5〜8におい
て、第6図は実施例9〜10において、また第7図は実
施例11において、それぞれこの薄膜感湿素子を用いた
場合の相対湿度に対する抵抗値の関係を示すグラフであ
る。 (符号の説明) 1……絶縁性基板 2……導電性くし形電極 3……プラズマ重合膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基板上に形成させた導電性くし形電
    極の表面を、含窒素有機けい素化合物とハロゲン化炭化
    水素との混合物プラズマ重合膜で覆ってなる薄膜感湿素
    子。
  2. 【請求項2】含窒素有機けい素化合物がトリメチルシリ
    ルジメチルアミンである特許請求の範囲第1項記載の薄
    膜感湿素子。
  3. 【請求項3】含窒素有機けい素化合物がビス(ジメチル
    アミノ)メチルビニルシランである特許請求の範囲第1
    項記載の薄膜感湿素子。
  4. 【請求項4】含窒素有機けい素化合物がビス(ジメチル
    アミノ)ジメチルシランである特許請求の範囲第1項記
    載の薄膜感湿素子。
  5. 【請求項5】ハロゲン化炭化水素がハロゲン化アルキル
    である特許請求の範囲第1項記載の薄膜感湿素子。
JP7448586A 1986-01-24 1986-04-01 薄膜感湿素子 Expired - Lifetime JPH0623712B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61-12227 1986-01-24
JP1222786 1986-01-24
JP4327786 1986-02-28
JP61-43277 1986-02-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62282255A JPS62282255A (ja) 1987-12-08
JPH0623712B2 true JPH0623712B2 (ja) 1994-03-30

Family

ID=26347798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7448586A Expired - Lifetime JPH0623712B2 (ja) 1986-01-24 1986-04-01 薄膜感湿素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0623712B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62282255A (ja) 1987-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0814556B2 (ja) 温度センサ内蔵型感湿素子
JPH0623712B2 (ja) 薄膜感湿素子
JP2541246B2 (ja) 薄膜感湿素子
JPH0623713B2 (ja) 薄膜感湿素子
JP2508143B2 (ja) 薄膜感湿素子
US4634756A (en) Electrical resistor
JPH07104311B2 (ja) 薄膜感湿素子
JP2508184B2 (ja) 感湿素子
JPH0533741B2 (ja)
JP2518282B2 (ja) 感湿素子
JPH0814553B2 (ja) 湿度センサ
JPH0668476B2 (ja) 薄膜感湿素子
JPH0528340B2 (ja)
JP2962337B2 (ja) 感湿素子
JP2959085B2 (ja) 湿度センサ
JPS61200454A (ja) 薄膜感湿素子
JPS61237044A (ja) 湿度検出素子およびその製造方法
JPS61290351A (ja) 高分子薄膜感湿素子
JPS6347646A (ja) 感湿素子
JPH0650919A (ja) ガスセンサ
JP2529137B2 (ja) 感湿素子およびその製造方法
JPH0664008B2 (ja) ガスセンサー及びその製造法
JP2753653B2 (ja) 感湿素子
JPH06213853A (ja) ガス検出素子の製造法
JPH0611474A (ja) 湿度センサ