JPS5873101A - 感湿抵抗組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸化マンガンと敵化タングステンとからなる
感湿抵抗体組成物に関するものにして、特に経時変化の
少ない感湿抵抗体組成物に関するものである。

従＼来から知られている電気抵抗式の湿度センセンサ素
子を加熱することに工９、農機、油煙たばこの煙尋有機
汚染物の付着による特性の変化音回復させることができ
、又、水分の化学吸着による特性の経時変化を回復させ
ることができる等の長所１有するものである。しかし、
セラミック基の湿度センサは素子の支持方法、素これに
対して、セラミック基板上に厚ＪｉＸ製造工程で作られ
たｆｉ１度センサ翠子は基板強度が高いため、素子の支
持方法か容易であシ、通常の半導体素子のように素子と
電極端子音ワイヤボンドで接続できるため、量産性にす
ぐれている。

厚膜感湿抵抗体は、湿度にニジ抵抗値が変化する金属酸
化−系感湿抵抗体磁器粉末に、ガラスフリットとブチル
セルローズやエチルセルローズ勢の１ｆ機バインダと′
を適当な割合で混合して感湿抵抗体ペーストとし、これ
を通常の厚膜累る。この工うな感湿抵抗体磁器粉末とガ
ラスフリットからなる厚膜感湿抵抗体においては、バイ
ンダガラスを含有するため、感度が低、く、がつ抵抗値
か大きくなるものである。この欠点を解決したものとし
て、焼結温度が低く、ガラスバインダを必要としない、
タングステン酸マンガンＭｆＯ，が見いだされた。タン
グステン酸マンガンを用いた厚膜湿度センサはセラミッ
クスの！！＃−黴である加熱クリーニングによる汚染物
質の除去、および水分の化学吸着による経時変化の回復
、および厚膜の特徴である高い量産性と低価格とを兼ね
そなえたすぐれたセンナである。

しかし、従来のセラミック系の湿度センサと同様に水分
の化学吸着による特性の経時変化か比較釣竿いため、頻
繁に加熱クリーニングし、特性の回復を針らなければな
らないと言う欠点のあるものでありた。

本発明の目的は、上記し、た従来技術の欠点をなくし、
水の化学ｒＩＩＬ着による特性の経時変化を遅くするこ
とによシ、特性の経時変化音回復させるためのクリー二
ンクの＃［’に減らした厚膜温良センサに用いる感湿抵
抗体組成物全提供することにある。

本発明の感湿抵抗体組成物の特徴とするところは、酸化
マンガン（例えハ、Ｍｎ　Ｕ、　Ｍｎ、へ、Ｍｎ、　Ｕ
、、Ｍｎ　（Ｊ、　　尋）と酸化タングステン（例えば
、ｐ′ら等）と管、金属マンガンに対する金属タングス
テン全モル比率に換算して、Ｗ／Ｍｎの値が１，２００
〜１，００５の範囲内のものであるが、又は東９９５〜
ζ８００の範囲内の本のであるかのものを含むことにあ
る。このような本発明の組成物に工れば、経時変化の少
ない感湿抵抗体金得ることができるものである。

本発明者等は、四三酸化マンガンＭｎ、　０．と三酸化
タングステンＦ（／、とからなる感湿抵抗体組成物につ
いて、その組成比率と、２４℃の一足瓢茨、５０％Ｈの
一定湿度中における表面水酸基の形成速度を詳細に解析
し検討した結果本発明七堰成するに至りたのである。即
ち、種々の組成比率のタングステン欧マンガンについて
ｓｏｏ’ｃで１０分間加熱し、水の化学吸着にニジ生じ
た表面水酸基を除去した後、５０％Ｈの一定湿度中に放
置した場合、時間の経過に伴う表面水酸基の形成速度管
赤外吸収スペクトルの４振動！ｌｌ曳および電子式超微
量天秤による重量変化から調べへこのＩ＠陳によれば、
時間の経過に伴ってＪ振動による赤外吸収強度は強く′
なり、又重′Ｊ１４除々に増加した。この現象は、タン
グステン酸マンガンの表面に空気中の水分が化学吸着し
、時間と共に除々に水酸基が形成されていることを示す
本のである。この表面水酸基の形成速度はタングステン
酸マンガンの組成比に依存しており、酸化タングステン
或は酸化マンガンの割合が大きい程表面水酸基の形成速
度が遅いことが明らかになりた。そこで、これらの調査
結果に基ついて、−薙の湿度中において、時間に伴う抵
抗値の経時変化を測定したところ、タングステン酸マン
ガンの組成比か金属のモル比率１／７Ｍ％に換算して１
，２００〜１，００５の本の、又は化９９５〜氏８００
のものは抵抗価の経時変化が小となり、特性を回復させ
るための加熱りＩＪ−＝ングの―度を従来に比べて減ら
すことができる事か明らかになった。金属のモル比率ｒ
７ｍ％が１．００５よシ小にしてζ９９５より大の範１
のは抵抗値の経時変化が大となり、１日に５回以上の割
合で加熱クリーニングしなければならない。又、金属の
モル比率Ｗ／Ｍｔｓが１．２００を超えたものは抵抗値
の経時変化が大となるのみならず、素子の抵抗値が大と
なる。金属のモル比率り絡が鳴８００未満では抵抗値の
経時変化が大となるのみならず、。

タングステン酸マンガンの焼結温度が高くな夛、厚膜の
形成ができなくなる。

以下、本発明を試験例につき更に詳細に説明する。試験
例は、試料前号１〜９よシなるもので、そのうち、２〜
７は本発明によるもの、１、Ｂ％９は本発明によらぬも
のである。

試験例 まず、出発原料として、純度９９．９％以上の四三酸化
マンガンと三酸化タングステンの粉末を準備した。

コレらを、第〈表の紙料前号１〜９の９極禰の組成に対
応する組成比率になるように採取し。

配合物のそれぞれにつき、下記の工うに処理した。

配合物音、めのう製乳鉢を用いたらいがい機で６時間乾
式混合した。混合を終えてから、混合物ｔらいかい機よ
り取り出し、１５０Ｑｆｙ／ｃ−の圧力をかけて円板を
成形した。この成形体を空気中において１１００’Ｃの
温度で２時間焼成した。

成形体管めのう製乳鉢で６時間粗砕したのち、遊星型ボ
ールミルで８時間微粉砕した。粉砕會終えてから、粉砕
物をポットから取り出し、乾燥させた。

次に、エチルセルロースを１０重量ｓ含むα−テルピネ
オール溶液を有機バインダとして粉砕物１゜！尚たシ、
Ｓｃｃの割合で加え、アルミナ乳鉢を用いたらいかい機
で２時間混練して感湿抵抗体ペースト金得た。

一方、アルンナ基板上に白金系導体ペーストをスクリー
ン印刷して、　　１１００’Ｃで２時間焼成して加熱ク
リーニング用ヒータとした。ヒータの反対側の面に白金
ベース）？用いて下部電極を印刷、焼成した。次に、こ
の下部電極の上に前記感湿抵抗体ペーストを印刷、乾燥
したのち、白金ペーストを用いて上部電極を印刷、乾燥
し、１１００℃で２時間焼成し、感湿抵抗層を上下両電
極ではさんだサンドイッチ構成の厚膜感湿抵抗体を形成
した。

この↓うにして型底した、〉く表に示す９種類の、タン
グステン酸マンガンの組成比率を変えた厚Ｍ湿度センサ
のそれぞれにつき、湿度５０％Ｈにおける経時変化を調
べた。

その結果を示したのが、事り図のグラフである。Ｖ図の
各曲線は１．野に表の各組成のＭ）０、−　ＦＯ，系厚
膜温良センサの抵抗値の経時変化を示しているものであ
る。同、１図の各１酬に付した数字符号Ｗ芦イ表の試料
１１号に対応させて付した本のである。

責り図のグラフから明らかな工うに、試料１の１うに金
属のモル比率に換算して、１１’１Ｍ路の値が１，００
０である組成比率のものは抵抗の経時変化が大で、為精
度の湿度検出を行う一合、加熱クリーニングにより特性
の回復を頻繁に行わなければならない。

不発明の組成＠よりなる、試料２〜７のように、金属の
モル比率に換算して、Ｗ／）ｄルの値が１．２００〜１
．００５又はζ９９５〜ζ８００の範囲内にあるものは
抵抗の経時変化による湿度検出−差社２４時間で５％Ｍ
以内で少なく、加熱クリーニングｔ−頻繁に行わなくて
も尚精度の測定ができる。

例えば、試料番号２の一合、２４時間の割付でクリーニ
ングを行った場合の検出哄差ｒｉ２．５％Ｈ以内である
。これに対して、試料１に号８及び９の１うに、しタル
の１１が１．２００１超えたもの、又はＱ、　８００未
満の組成の、本発明によらぬものは、抵抗値の経時変化
による検出誤差は２４時間で５％肪以上となり、高精度
の湿度測定を行うことができない。

以上の工うに、感湿抵抗体の組成物を不発明になる、酸
化マンガンと酸化タングステンの組成比率を、金属のモ
ル比率に換算して、ＴＩ’／Ｍ％の値が１．２００〜１
，００５の範囲内にあるか、又はζ９９５〜Ｑ、　８０
０の範囲内にあるようにすれば、抵抗値の経時変化の少
ない厚膜＆１度センサを得ることかできる。

上述のように、本発明による感湿抵抗体組成物を用いる
ことで、抵抗値の経時変化がなく、特性上回復させるた
めのクリーニングを頻繁に行わなくても精度の高い湿度
測定を行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

′ＩＮ、図は本発明の感湿抵抗体組成物會用いたものと
、本発明の範囲外の組成物上用いたものとの各厚膜湿度
センサの抵抗値の経時変化を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸化マンガンと酸化タングステンとｔ％金属マンガンに
   対する金属タングステ２１モル比率に換算して、ＩＩ’
   ７Ｍｍの値が、１，２００〜１．００５Ｆ）範囲内又は
   ζ９９５〜ζ８００の範囲内である組成比率で含む本の
   よりなることを特徴とする感湿抵抗体組成物。