JPH065216B2

JPH065216B2 - 静電容量変化型感湿素子の製造方法

Info

Publication number: JPH065216B2
Application number: JP63184745A
Authority: JP
Inventors: 壮一郎竹西; 正二森本; 保彦同前; 荘一大槻
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH0236344A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、有機ポリマーを感湿膜とする静電容量変化型
感湿素子の製造方法に関する。

＜従来の技術＞従来、この種の感湿素子は、有機ポリマーからなる感湿
膜の両面を上部電極と下部電極で挟み込んだ構造を有
し、下部電極は絶縁基板に電極を形成したものか、ある
いは導電性金属板が用いられる。

そして、感湿膜の形成は、ポリマーを有機溶剤に溶解し
て溶液とし、これに上記下部電極を浸漬するか、あるい
はスピンコートする方法で行っていた。

＜本発明が解決しようとする問題点＞従来の感湿膜の形成方法では、ポリマーが溶剤に不溶で
あるか、可溶であっても取扱いが不便な溶剤である場合
には、そのポリマーを実際には使用できないから、耐熱
性および耐薬品性に優れたエンジニアリングプラスチッ
クは利用することができず、また溶剤の使用は毒性や防
火、防爆など環境安全の上でも問題であった。

本発明の課題は、溶剤使用による安全上の問題を伴わず
に、耐熱性および耐薬品性に優れた有機ポリマーを利用
することができ、感湿特性および耐久性の良好な感湿素
子の製造方法を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞図面を参照して説明すると、本発明の静電容量変化型感
湿素子は、第１図に示すように、感湿膜１と絶縁膜２の
両面を上部電極３と下部電極４で挟み込んだ構造を有
し、下部電極４は絶縁基板４ａに電極４ｂを形成したも
の、あるいは電極を兼ねた導電性金属基板で構成され
る。

本発明において、上記感湿膜１は一般式（式中、−Ｒ−は芳香環、脂環または異節環化合物残基
を、−Ｘ−は−Ｏ−、−SO₂−、−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｃ
Ｏ−、またはをそれぞれ表わす。）で示されるポリマーから成る薄膜で形成されることを特
徴とする。

これらのポリマーを例示すれば、キチンまたはその誘導
体、プルランまたはその誘導体、ポリエーテルスルホ
ン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポロ
フェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルスルホン、パラ系芳香族ポリアミ
ド、メタ系芳香族ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリ
イミドなどが挙げられる。

第１図に示すような本発明の感湿素子を製造するには、
下部電極４上に絶縁膜２を形成し、その上に上記ポリマ
ーを真空蒸着して感湿膜１を形成し、さらにその上に上
部電極３を形成する。

感湿膜１の厚さは、ポリマーの種類によって異なるが、
50〜20,000Å、特に100〜5,000Åが好ましい。

50Åより薄いと乾燥および高湿の繰り返しに対する耐久
性に劣り、また20,000Åを超えると、湿度に対する往往
速度が遅く、ヒステリシスが大きくなる。

下部電極４は18−８クロムステンレス板などの導電性金
属基板をそのまま用いることもできるが、アルミナ、Si
₃N₄、セラミックスなどの無機質絶縁基板またはポリイ
ミド、ポリアミドなどの絶縁性を有するプラスチックフ
ィルムを基板とし、これに電極として金、白金クロムな
どの耐蝕性のよい金属を既知のイオンスパッタリングま
たはイオンコートにより約50〜20,000Åの被膜として形
成する。

また、絶縁膜２は上部電極３と下部電極４との短絡を防
止し、両極間の抵抗を高く保つもので、前述したアルミ
ナ、Si₃N₄などの無機質絶縁体やポリイミド樹脂、ポリ
スチレン、フッ素樹脂などの合成樹脂絶縁体を、スパッ
タリング、プラズマ重合、塗布乾燥その他の既知の方法
で形成する。

絶縁膜２の厚さには特に制限はないが、500〜10,000Å
の範囲が適当である。

＜本発明の作用＞本発明の感湿膜１は前記ポリマーの真空蒸着により形成
されるから、従来の溶剤溶解型と異なり、環境汚染や安
全上の問題がなく、耐熱性および耐薬品に優れたエンジ
ニアリングプラスチック（ポリマー）を容易に利用する
ことができる。

このような感湿膜は、感湿特性の直線性に優れ、ヒステ
リシスが小さく、耐久性が良好で温度による影響が少な
く、安定な品質の感湿素子が得られる。

＜実施例＞以下、本発明による感湿素子の製造方法および特性を実
施例により具体的に説明する。

（実施例１）厚さ50μmのフィルム状ポリイミドに金を約1000Åの厚
さにイオンコートし、アンモニアガスによるプラズマ表
面処理を施した後、ポリイミド溶液を塗布し、絶縁膜と
した。

さらに、キチン（KATOKICHI社製、キチンEXKA-003）を5
00Åの厚さに10^-4torr、加熱温度600℃で真空蒸着し、
上部電極として金をその上に真空蒸着した。

得られた感湿素子の特性は第２図の直線（１）に示すと
おりである。

（実施例２）表面平滑な18−８クロムステンレス板にアンモアガスに
よりプラズマ処理を施し、ポリイミド溶液を塗布した。

その表面にキチン誘導体（実施例１と同じキチンをイソ
フタル酸を用いてエステル化したもの；エステル化条
件、イソフタル酸エタノール溶液中硫酸0.1%を触媒とし
て40℃、20時間反応させたもの）を10^-4torr、加熱温度
600℃で真空蒸着し、さらに上部電極として金を真空蒸
着した。

その感湿特性は第２図の直線（２）に示すとおりであ
る。

（実施例３）アルミナ板上に金電極をスパッタリングにより形成し、
その上に絶縁膜としてアルミナを500Åスパッタリング
により付着させ、実施例１と同様に500Åの厚さにキチ
ンを真空蒸着し、最上部に白金を上部電極として蒸着し
た。

得られた感湿素子の特性は第３図の曲線（３）に示すと
おりである。

（実施例４）厚さ50μmのフィルム状ポリイミドに金を約500Åの厚さ
でイオンコートし、スチレンをプラズマ重合させ、1000
Åの絶縁膜とした。

この上にポリフェニレンオキシド（エンジニアリングプ
ラスチックス社製、ノリル731J）を500Åの厚さに10^-4t
orr、加熱温度600℃で真空蒸着し、さらに上部電極とし
て金を真空蒸着した。

その感湿特性は第３図の曲線（４）に示すとおりであ
る。

（実施例５）表面平滑な18−８クロムステンレス板にフッ素樹脂（テ
フロン）をスパッタリングで500Åの厚さに付着させ、
絶縁膜とした。

その上にプルラン（林原生物研究所製）を10^-4torr、加
熱温度600℃で真空蒸着して500Åの厚さにし、上部電極
として金を真空蒸着した。

その感湿特性は第３図の曲線（５）に示すとおりであ
る。

（実施例６）表面平滑なアルミナ板上に金をイオンコートし、スパッ
タリングによりSi₃N₄を500Åまで付着させた。

その上にパラ系芳香族ポリアミド（デュポン社製、ケブ
ラー29）を10^-4torr、加熱温度600℃で真空蒸着後、金
を上部電極として真空蒸着した。

その感湿特性は第３図の曲線（６）に示すとおりであ
る。

（実施例７）実施例２で得られた感湿素子について、温度による静電
容量変化を調べた結果を第４図に示した。

感湿特性は15〜35℃の範囲でほとんど変化しない。

これにより、温度による影響を考慮する必要がないこと
がわかる。

また、上記の感湿素子について、乾燥および高湿を繰り
返す促進試験による劣化を調べた結果を第５図に示し
た。

試験は50℃において、湿度10％RH以下と100％RHの雰囲
気中に１時間毎に交互に放置し、２時間を１サイクルと
して測定を行った。

50Ｃサイクル終了後の特性値を初期値と比較したところ
±２％RHの範囲であった。

＜本発明の効果＞以上説明したように、本発明では、静電容量変化型感湿
膜の形成において、ポリマーを直接、重合体の状態で真
空蒸着して、ポリマーの感湿膜を形成しているので、従
来の製造方法のように有機溶剤を使用することがなく、
安全上などの問題が解決される。

また、真空蒸着を利用し、溶剤を利用しないので、耐熱
性、体薬品性に優れタエンジニアリングプラスチックの
ポリマーでも製造することができる。

また、静電容量変化型感湿膜の形成において、ポリマー
を直接、重合体の状態で真空蒸着して、ポリマーの感湿
膜を形成することにより、感湿特性の直線性が優れ、ヒ
ステリシスが小さく、かつ温度の影響を少なくて、耐久
性が良好で安定な性能をもつ静電容量変化型感湿素子を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明に係る感湿素子の断面図。第２図：本発明の実施例１および２で得られた感湿素子
の感湿特性を示すグラフ。第３図：同じく実施例３ないし６で得られた感湿素子の
感湿特性を示すグラフ。第４図：同じく実施例２で得られた感湿素子の温度と静
電容量との関係示すグラフ。第５図：同上の感湿素子の耐久性を示すグラフ（横軸：
サイクル数、縦軸：静電容量）。１：感湿膜、２：絶縁膜、３：上部電極、４：下部電極、４ａ：絶縁基板、４ｂ：電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−66749（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−142448（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−18749（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（式中、−Ｒ−は芳香環、脂環または異節環化合物残基
を、−Ｘ−は−Ｏ−、−ＳＯ_２−、−ＮＨ−ＣＯ−、−
ＣＯ−、又はをそれぞれ表す。）で示されるポリマーの感湿膜と絶縁膜とを両面から電極
で挟んだ静電容量変化型感湿素子を製造する方法におい
て、該ポリマーを真空蒸着させて、該絶縁膜上に該ポリ
マーの該感湿膜を形成することを特徴とする静電容量変
化型感湿素子の製造方法。