JPH0727733A - 静電容量式湿度センサ - Google Patents
静電容量式湿度センサInfo
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- JPH0727733A JPH0727733A JP19417893A JP19417893A JPH0727733A JP H0727733 A JPH0727733 A JP H0727733A JP 19417893 A JP19417893 A JP 19417893A JP 19417893 A JP19417893 A JP 19417893A JP H0727733 A JPH0727733 A JP H0727733A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 例えば60℃-90%RH、1000時間といった高温高
湿環境条件下での安定性にすぐれた静電容量式湿度セン
サを提供する。 【構成】 絶縁性基板上に下部電極、高分子感湿膜およ
び上部電極を順次形成させた湿度センサにおいて、高分
子感湿膜として芳香族ポリアミド薄膜が用いられ、更に
好ましくは下部電極-芳香族ポリアミド薄膜間に配向さ
れたポリイミド薄膜が形成される。
湿環境条件下での安定性にすぐれた静電容量式湿度セン
サを提供する。 【構成】 絶縁性基板上に下部電極、高分子感湿膜およ
び上部電極を順次形成させた湿度センサにおいて、高分
子感湿膜として芳香族ポリアミド薄膜が用いられ、更に
好ましくは下部電極-芳香族ポリアミド薄膜間に配向さ
れたポリイミド薄膜が形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量式湿度センサ
に関する。更に詳しくは、絶縁性基板上に下部電極、高
分子感湿膜および上部電極を順次形成させた静電容量式
湿度センサに関する。
に関する。更に詳しくは、絶縁性基板上に下部電極、高
分子感湿膜および上部電極を順次形成させた静電容量式
湿度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁性基板上に下部電極、高分子感湿膜
および上部電極を順次形成させた静電容量式湿度センサ
において、高分子感湿膜としてポリイミド薄膜を用いた
ものが、先に本出願人によって提案されている(特開平4
-19553号公報)。
および上部電極を順次形成させた静電容量式湿度センサ
において、高分子感湿膜としてポリイミド薄膜を用いた
ものが、先に本出願人によって提案されている(特開平4
-19553号公報)。
【０００３】この湿度センサにおいては、感湿膜をポリ
イミド樹脂で形成させることにより、薄膜化(数μm以
下)に伴う速い応答性、膜厚の調節による応答性の調節
を可能とするなど、所期の目的は達成し得たものの、例
えば60℃-90%RH、1000時間といった高温高湿環境条件下
での安定性の点では、なお一層の改善が求められた。
イミド樹脂で形成させることにより、薄膜化(数μm以
下)に伴う速い応答性、膜厚の調節による応答性の調節
を可能とするなど、所期の目的は達成し得たものの、例
えば60℃-90%RH、1000時間といった高温高湿環境条件下
での安定性の点では、なお一層の改善が求められた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、例え
ば60℃-90%RH、1000時間といった高温高湿環境条件下で
の安定性にすぐれた静電容量式湿度センサを提供するこ
とにある。
ば60℃-90%RH、1000時間といった高温高湿環境条件下で
の安定性にすぐれた静電容量式湿度センサを提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
絶縁性基板上に下部電極、高分子感湿膜および上部電極
を順次形成させた湿度センサにおいて、高分子感湿膜と
して芳香族ポリアミド薄膜を用いることによって達成さ
れ、更に好ましくは下部電極-芳香族ポリアミド薄膜間
に配向されたポリイミド薄膜が形成される。
絶縁性基板上に下部電極、高分子感湿膜および上部電極
を順次形成させた湿度センサにおいて、高分子感湿膜と
して芳香族ポリアミド薄膜を用いることによって達成さ
れ、更に好ましくは下部電極-芳香族ポリアミド薄膜間
に配向されたポリイミド薄膜が形成される。
【０００６】静電容量式湿度センサは、絶縁性基板上に
形成させた導電性電極の表面を高分子薄膜で被覆し、こ
の高分子感湿膜の上に透湿性上部電極を形成させ、これ
と導電性電極よりなる下部電極とで高分子感湿膜を挟ん
だ構造をとっている。そして、容量検出型湿度センサの
働きは、湿度によって感湿膜中の含水量が変化するのに
伴う誘電率の変化量が静電容量の変化量として検出され
るという原理に基いている。
形成させた導電性電極の表面を高分子薄膜で被覆し、こ
の高分子感湿膜の上に透湿性上部電極を形成させ、これ
と導電性電極よりなる下部電極とで高分子感湿膜を挟ん
だ構造をとっている。そして、容量検出型湿度センサの
働きは、湿度によって感湿膜中の含水量が変化するのに
伴う誘電率の変化量が静電容量の変化量として検出され
るという原理に基いている。
【０００７】静電容量式湿度センサとしては、従来主と
して次の２種類のものが一般に採用されており、本発明
においても同様である。 (1)図２の(a)〜(c)に示されるように、絶縁性基板21上
にスパッタリング法または蒸着法およびフォトリソグラ
フ法を適用して端子部22,22´を有する一対の対向形状
下部電極23,23´を形成させた後、感湿膜24および蒸着
膜よりなる上部電極25を順次重ねて形成させたもの (2)図３の(a)〜(c)に示されるように、絶縁性基板31上
に端子部32を有し、電極部33を大きく設けた下部電極34
を形成させた後、電極部上に感湿膜35を重ねて形成さ
せ、更に下部電極と対称的な形状を有する上部電極36
(あるいはくし形形状の上部電極)をその電極部37が感湿
膜上に位置し、端子部38が下部電極の端子部と対称位置
になるように形成させたもの
して次の２種類のものが一般に採用されており、本発明
においても同様である。 (1)図２の(a)〜(c)に示されるように、絶縁性基板21上
にスパッタリング法または蒸着法およびフォトリソグラ
フ法を適用して端子部22,22´を有する一対の対向形状
下部電極23,23´を形成させた後、感湿膜24および蒸着
膜よりなる上部電極25を順次重ねて形成させたもの (2)図３の(a)〜(c)に示されるように、絶縁性基板31上
に端子部32を有し、電極部33を大きく設けた下部電極34
を形成させた後、電極部上に感湿膜35を重ねて形成さ
せ、更に下部電極と対称的な形状を有する上部電極36
(あるいはくし形形状の上部電極)をその電極部37が感湿
膜上に位置し、端子部38が下部電極の端子部と対称位置
になるように形成させたもの
【０００８】絶縁性基板としては、ガラス、アルミナ、
石英、表面が絶縁処理されたシリコンウェハなどが用い
られ、前記の如き構成を有する上部電極および下部電極
の電極材料としては、Au、Pt、Alなどの薄膜化し得る導
体が用いられ、薄膜化は蒸着法、スパッタリング法など
によって行われる。また、それのパターニングは、フォ
トリソグラフィーによるレジストパターンの形成および
エッチングにより行われる。
石英、表面が絶縁処理されたシリコンウェハなどが用い
られ、前記の如き構成を有する上部電極および下部電極
の電極材料としては、Au、Pt、Alなどの薄膜化し得る導
体が用いられ、薄膜化は蒸着法、スパッタリング法など
によって行われる。また、それのパターニングは、フォ
トリソグラフィーによるレジストパターンの形成および
エッチングにより行われる。
【０００９】芳香族ポリアミド感湿膜は、デュポン社製
品ケブラー49、帝人製品テクノーラ等の芳香族ポリアミ
ド樹脂を、下部電極を形成させた絶縁性基板上にメタル
マスクによる必要なマスキングを施した後、蒸着させる
方法などによって、約１〜数μmの膜厚で形成される。
品ケブラー49、帝人製品テクノーラ等の芳香族ポリアミ
ド樹脂を、下部電極を形成させた絶縁性基板上にメタル
マスクによる必要なマスキングを施した後、蒸着させる
方法などによって、約１〜数μmの膜厚で形成される。
【００１０】このような芳香族ポリアミド感湿膜は、下
部電極上に直接形成させることもできるが、その間に配
向処理されたポリイミド薄膜を介在させることが好まし
い。配向処理されるポリイミド薄膜の形成は、ポリイミ
ド樹脂のコーティング剤(これは市販品をそのまま使用
し得る)を用い、これをスピンコート後プリベークし、
ポジ型フォトレジストをスピンコート、プリベーク、露
光、現像後レジストを除去し、熱処理することにより行
われる。
部電極上に直接形成させることもできるが、その間に配
向処理されたポリイミド薄膜を介在させることが好まし
い。配向処理されるポリイミド薄膜の形成は、ポリイミ
ド樹脂のコーティング剤(これは市販品をそのまま使用
し得る)を用い、これをスピンコート後プリベークし、
ポジ型フォトレジストをスピンコート、プリベーク、露
光、現像後レジストを除去し、熱処理することにより行
われる。
【００１１】ポリイミド薄膜の配向処理は、ガーゼ、フ
ェルト等を用いて一定方向に擦するラビング操作を数回
乃至10数回程度ポリイミド薄膜に適用することにより行
われる。このようにして配向されたポリイミド薄膜上
に、蒸着法などによって芳香族ポリアミド薄膜を形成さ
せると、この芳香族ポリアミド薄膜も自然に配向された
状態となる。
ェルト等を用いて一定方向に擦するラビング操作を数回
乃至10数回程度ポリイミド薄膜に適用することにより行
われる。このようにして配向されたポリイミド薄膜上
に、蒸着法などによって芳香族ポリアミド薄膜を形成さ
せると、この芳香族ポリアミド薄膜も自然に配向された
状態となる。
【００１２】
【発明の効果】静電容量式湿度センサの高分子感湿膜と
して、芳香族ポリアミド薄膜を用いることにより、高温
高湿環境条件下での安定性が改善される。このような改
善効果は、下部電極-芳香族ポリアミド薄膜間に配向さ
れたポリイミド薄膜を介在させ、それによって芳香族ポ
リアミド薄膜を配向させることにより一段と高められ
る。
して、芳香族ポリアミド薄膜を用いることにより、高温
高湿環境条件下での安定性が改善される。このような改
善効果は、下部電極-芳香族ポリアミド薄膜間に配向さ
れたポリイミド薄膜を介在させ、それによって芳香族ポ
リアミド薄膜を配向させることにより一段と高められ
る。
【００１３】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１４】実施例１ ガラス基板上に、スパッタリング法によりMoを500Å、A
uを2000Åの膜厚で連続成膜した後、フォトリソグラフ
ィーによりレジストのパターンを形成させ、その後エッ
チングして図３(a)に示される形状の下部電極を形成さ
せた。その電極上に、芳香族ポリアミド(デュポン社製
品ケブラー49)を用い、メタルマスキングした基板上
に、蒸着法により膜厚2.2μmの感湿膜を形成させた。更
に、この感湿膜上に、蒸着法により膜厚100Åの上部電
極をAuで形成させた。
uを2000Åの膜厚で連続成膜した後、フォトリソグラフ
ィーによりレジストのパターンを形成させ、その後エッ
チングして図３(a)に示される形状の下部電極を形成さ
せた。その電極上に、芳香族ポリアミド(デュポン社製
品ケブラー49)を用い、メタルマスキングした基板上
に、蒸着法により膜厚2.2μmの感湿膜を形成させた。更
に、この感湿膜上に、蒸着法により膜厚100Åの上部電
極をAuで形成させた。
【００１５】実施例２ 実施例１と同様にしてガラス基板上に下部電極を形成さ
せ、この電極上にポリイミドコーティング剤(デュポン
社製品パイラリンSP P1-2570-Dを10秒間スピンコート
し、100℃、3分間-140℃、3分間のプリベークを行っ
た。更に、ポジ型のフォトレジスト(東京応化製品OFPR-
800)をスピンコートし、85℃、30分間のプリベーク、露
光、現像およびレジスト除去を行った後、200℃の空気
中で30分間および350℃の窒素ガス雰囲気中で30分間の
熱処理をして、図３(b)に示される形状のポリイミド薄
膜(膜厚0.5μm)を形成させた。
せ、この電極上にポリイミドコーティング剤(デュポン
社製品パイラリンSP P1-2570-Dを10秒間スピンコート
し、100℃、3分間-140℃、3分間のプリベークを行っ
た。更に、ポジ型のフォトレジスト(東京応化製品OFPR-
800)をスピンコートし、85℃、30分間のプリベーク、露
光、現像およびレジスト除去を行った後、200℃の空気
中で30分間および350℃の窒素ガス雰囲気中で30分間の
熱処理をして、図３(b)に示される形状のポリイミド薄
膜(膜厚0.5μm)を形成させた。
【００１６】このポリイミド薄膜を、ガーゼを用いて一
定方向に擦するラビング操作を10回適用した後、メタル
マスクによるマスキングを行い、芳香族ポリアミド(ケ
ブラー49)を蒸着させて、ポリイミド薄膜と同様形状の
芳香族ポリアミド薄膜(膜厚1.7μm)を形成させた。
定方向に擦するラビング操作を10回適用した後、メタル
マスクによるマスキングを行い、芳香族ポリアミド(ケ
ブラー49)を蒸着させて、ポリイミド薄膜と同様形状の
芳香族ポリアミド薄膜(膜厚1.7μm)を形成させた。
【００１７】更に、Auを蒸着させ、膜厚100Åの上部電
極を、図３(c)に示される形状に形成させた。
極を、図３(c)に示される形状に形成させた。
【００１８】上記各実施例で得られた静電容量式湿度セ
ンサについて、次の条件下で相対湿度に対する静電容量
の変化を測定すると、図１のグラフに示されるような結
果が得られ、そこに良好な相関関係が確認された。 恒湿槽：神栄製分流式精密湿度発生器 測定器：YHP製LCRメータ 条 件：30℃、1V、1KHz印加
ンサについて、次の条件下で相対湿度に対する静電容量
の変化を測定すると、図１のグラフに示されるような結
果が得られ、そこに良好な相関関係が確認された。 恒湿槽：神栄製分流式精密湿度発生器 測定器：YHP製LCRメータ 条 件：30℃、1V、1KHz印加
【００１９】また、これらの静電容量式湿度センサにつ
いて、60℃-90%RH、1000時間という高温高湿環境下での
安定性を相対湿度のずれ(容量のドリフト量を相対湿度
換算したときのずれ；ドリフト量が小さい程安定性が良
い)として測定すると、実施例１では4%RH、また実施例
２では3%RH以内の変化量であった。
いて、60℃-90%RH、1000時間という高温高湿環境下での
安定性を相対湿度のずれ(容量のドリフト量を相対湿度
換算したときのずれ；ドリフト量が小さい程安定性が良
い)として測定すると、実施例１では4%RH、また実施例
２では3%RH以内の変化量であった。
【００２０】これに対して、実施例２において2.5μmの
ポリイミド薄膜を形成させた後、配向処理および芳香族
ポリアミド薄膜の形成を行わずに、ポリイミド薄膜を感
湿膜に用いた静電容量式湿度センサでは、その相対湿度
のずれは5%RHであった。
ポリイミド薄膜を形成させた後、配向処理および芳香族
ポリアミド薄膜の形成を行わずに、ポリイミド薄膜を感
湿膜に用いた静電容量式湿度センサでは、その相対湿度
のずれは5%RHであった。
【図１】実施例１〜２における静電容量式湿度センサの
相対湿度と静電容量との関係を示すグラフである。
相対湿度と静電容量との関係を示すグラフである。
【図２】従来の静電容量式湿度センサの製造順次を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図３】従来の他の静電容量式湿度センサの製造順次を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
２１，３１ 絶縁性基板 ２３，３４ 下部電極 ２４，３５ 芳香族ポリアミド薄膜(およびポリイミド
薄膜) ２５，３６ 上部電極
薄膜) ２５，３６ 上部電極
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に下部電極、高分子感湿膜
および上部電極を順次形成させた湿度センサにおいて、
高分子感湿膜として芳香族ポリアミド薄膜が用いられた
静電容量式湿度センサ。 - 【請求項２】 下部電極-芳香族ポリアミド薄膜間に、
配向処理されたポリイミド薄膜を形成させた請求項１記
載の静電容量式湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19417893A JPH0727733A (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 静電容量式湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19417893A JPH0727733A (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 静電容量式湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727733A true JPH0727733A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=16320234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19417893A Pending JPH0727733A (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 静電容量式湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727733A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001069225A1 (fr) * | 2000-03-16 | 2001-09-20 | Mitsui Chemicals, Inc. | Detecteur d'humidite du type a capacite |
| JP2002243689A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-28 | Denso Corp | 容量式湿度センサおよびその製造方法 |
| WO2012117104A1 (fr) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Capteur d'humidite comprenant comme couche absorbante d'humidite une couche polymerique comprenant un melange de polyamides |
-
1993
- 1993-07-09 JP JP19417893A patent/JPH0727733A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001069225A1 (fr) * | 2000-03-16 | 2001-09-20 | Mitsui Chemicals, Inc. | Detecteur d'humidite du type a capacite |
| JP2002243689A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-28 | Denso Corp | 容量式湿度センサおよびその製造方法 |
| WO2012117104A1 (fr) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Capteur d'humidite comprenant comme couche absorbante d'humidite une couche polymerique comprenant un melange de polyamides |
| FR2972261A1 (fr) * | 2011-03-03 | 2012-09-07 | Commissariat Energie Atomique | Capteur d'humidite comprenant comme couche absorbante d'humidite une couche polymerique comprenant un melange de polyamides |
| US9134281B2 (en) | 2011-03-03 | 2015-09-15 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Moisture sensor including, as a moisture-absorbing layer, a polymer layer including a mixture of polyamides |
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