JPS6355767B2 - - Google Patents
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- JPS6355767B2 JPS6355767B2 JP57062397A JP6239782A JPS6355767B2 JP S6355767 B2 JPS6355767 B2 JP S6355767B2 JP 57062397 A JP57062397 A JP 57062397A JP 6239782 A JP6239782 A JP 6239782A JP S6355767 B2 JPS6355767 B2 JP S6355767B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明はMWO4（ただしＭはMg、Ca、Sr、
Ba、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、
Zn、Cd、またはPbである）にV2O5を添加した感
湿抵抗体の製造方法に関するものである。 従来、金属酸化物系の感湿抵抗体を材料とした
厚膜湿度センサの製造工程においては、例えば
Mn3O4、WO3、およびV2O5を原料として、
Mn3O4およびWO3を等モル比、およびV2O5を
Mn3O4、WO3に対して10重量％秤量し、混合す
る。これを既知の方法にてプレス成形し、1100℃
にて２時間焼成し、MnWO4−V2O5なる感湿材
料を合成する。しかるのち、MnWO4−V2O5な
る感湿材料を粉砕し、さらに微粉砕したのち、有
機ビヒクルを添加し、混合し、厚膜ペーストを得
る。さらに、例えばアルミナ等の絶縁基板上にス
クリーン印刷法にて感湿抵抗体膜を形成し、乾燥
したのち90℃にて10分間焼成する。この工程によ
つて得る厚膜湿度センサは、抵抗値が実用領域内
にあり、また、感湿感度が大きく、高精度な湿度
検出が行なえる。 一方、厚膜方式によつて作成する湿度センサは
小型で量産性に優れ、価格が低い等多くの長所を
有する。 しかし湿度センサは、その検出する雰囲気中に
直接露呈して用いることから、材料には高度な信
頼性が要求される。従来法による工程で作成した
厚膜湿度センサは、腐食性混合ガス（SO2、
NO2、H2S等を混合してなる）試験において湿度
検出誤差が規定した量よりも大きくなることがあ
る。試験前後の感湿材料を詳細に調査した結果、
V2O5量が添加時よりも減少していることが判つ
た。当該厚膜湿度センサにおいて、MnWO4なる
組成を有する材料は主に感湿機構に寄与している
と考える。一方、酸性酸化物であるV2O5は上記
腐食性混合ガスに対しての材料劣化を抑制する触
媒々体となつていると考える。このV2O5の量が
感湿材料に比べ規定量よりも多いと素子の抵抗値
が増加する。一方、V2O5添加量が少ない場合に
は上記した如く、腐食性混合ガスにより材料劣化
がある。以上述べた如く、腐食性混合ガスに対す
る材料劣化より起因する湿度検出誤差を抑制する
ためには感湿材料たるMnWO4に対してV2O5の
添加量を高精度にコントロールする必要があつ
た。 しかし、V2O5の融点は700℃であり、900℃付
近で蒸発飛散が始まることが知られている。従来
工程による添加方法ではV2O5は焼成工程におい
て蒸発飛散が繰り返されることによつて、V2O5
は添加量よりも少なくなることを確認した。ま
た、あらかじめV2O5を規定量よりも蒸発飛散量
を見込んで混合焼成した場合には、蒸発飛散量に
誤差を生じ、安定したプロセスとなり得ないこと
が判つた。 本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、厚膜湿度センサの腐食性混合ガスに対する特
性劣化を防止する製造方法を提供するにある。 本発明において上記従来技術の欠点を、上記目
的に従つて感湿材料に対するV2O5添加量の誤差
を少なくするために、感湿材料の合成を行なつた
のちにV2O5の添加を行うことにより、解決した
ものである。 次に本発明の具体例を実施例を用いて詳細に説
明する。 第１図は本発明に係る厚膜湿度センサの外観を
示した。すなわち、アルミナ絶縁基板１にPtを
主成分とした導体ペーストにより、加熱クリーニ
ング用ヒータ２をスクリーン印刷法により形成し
た。次に、同じPtペーストを用いて下部電極３
をヒータを形成した他方の面にスクリーン法にて
印刷し、乾燥後、1200℃にて焼成した。一方感湿
材料４であるMnWO4のペーストは次の方法と工
程によつて作成した。すなわち、Mn3O4とWO3
の原料を用いて、それぞれ金属量を当モル比秤量
し、８時間らいかい機を用いて混合した。これに
PVAをバインダとしてプレス成形して、φ25×厚
さ２mmのデイスクを得た。このデイスク状に成形
したMn3O4とWO3の混合体を、1100℃にて２時
間焼成し、MnWO4の組成をもつ感湿体材料を合
成した。このMnWO4デイスクをらいかい機およ
びボールミルで粉砕し、粒径0.5μ〜1μｍの感湿材
料の粉末を得た。この粉末の金属量に対し、
V2O5中のＶを10mol％となるよう秤量し、らい
かい機にて８時間混合した。つぎに、αテレピネ
オールとエチルセルロースからなる有機ビヒクル
を、混合粉末10ｇに対して３ml添加し、再度らい
かい機にて２時間混練した。このようにして得た
MnWO4−V2O5混合ペーストを前記Pt電極上に
スクリーン印刷機を用いて、膜厚30μｍとなる様
印刷し感湿膜４を得た。この後、乾燥し、さらに
Ptペーストを用いて上部電極５を印刷し950℃−
10分間焼成した。このようにして得た、MnWO4
−Ｖ系厚膜湿度センサと、従来法による製造法で
得た厚膜湿度センサとを腐食性混合ガス雰囲気中
に放置した。結果を第２図に示した。第２図にお
いて曲線１は従来法でV2O5を合成前に10mol％
添加して製造したMnWO4−Ｖ系湿度センサの湿
度検出誤差であり、曲線２は、本発明を実施して
合成後のMnWO4粉末にV2O5中のＶ量を5mol％
添加して得たセンサ素子の検出誤差をプロツトし
た曲線、曲線３はＶ量を10mol％添加して得た曲
線である。この試験結果からも判るように、
V2O5の添加を感湿材料であるMnWO4の合成前
に行なつた場合と、合成後に添加した場合とでは
腐食性混合ガスにおける湿度検出誤差に大きな有
意差がある。高精度な湿度を制御を行う際、腐食
性ガスにおける検出誤差を±４％以内にする必要
がある。本実施例で示した試験時間が150時間で
実稼動は約６年に相当する。 なお本実施例では、感湿材料にMnWO4のみを
例示したが、請求範囲に示した他の感湿材料にお
いてもV2O5添加の効果は同様であつた。その結
果を表に示す。また、V2O5の添加量が0.5mol％
以下では腐食性ガスに対する劣化の改善は得られ
なかつた。さらにV2O5を30mol％以上添加する
と、感湿特性の劣化がみられた。
Ba、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、
Zn、Cd、またはPbである）にV2O5を添加した感
湿抵抗体の製造方法に関するものである。 従来、金属酸化物系の感湿抵抗体を材料とした
厚膜湿度センサの製造工程においては、例えば
Mn3O4、WO3、およびV2O5を原料として、
Mn3O4およびWO3を等モル比、およびV2O5を
Mn3O4、WO3に対して10重量％秤量し、混合す
る。これを既知の方法にてプレス成形し、1100℃
にて２時間焼成し、MnWO4−V2O5なる感湿材
料を合成する。しかるのち、MnWO4−V2O5な
る感湿材料を粉砕し、さらに微粉砕したのち、有
機ビヒクルを添加し、混合し、厚膜ペーストを得
る。さらに、例えばアルミナ等の絶縁基板上にス
クリーン印刷法にて感湿抵抗体膜を形成し、乾燥
したのち90℃にて10分間焼成する。この工程によ
つて得る厚膜湿度センサは、抵抗値が実用領域内
にあり、また、感湿感度が大きく、高精度な湿度
検出が行なえる。 一方、厚膜方式によつて作成する湿度センサは
小型で量産性に優れ、価格が低い等多くの長所を
有する。 しかし湿度センサは、その検出する雰囲気中に
直接露呈して用いることから、材料には高度な信
頼性が要求される。従来法による工程で作成した
厚膜湿度センサは、腐食性混合ガス（SO2、
NO2、H2S等を混合してなる）試験において湿度
検出誤差が規定した量よりも大きくなることがあ
る。試験前後の感湿材料を詳細に調査した結果、
V2O5量が添加時よりも減少していることが判つ
た。当該厚膜湿度センサにおいて、MnWO4なる
組成を有する材料は主に感湿機構に寄与している
と考える。一方、酸性酸化物であるV2O5は上記
腐食性混合ガスに対しての材料劣化を抑制する触
媒々体となつていると考える。このV2O5の量が
感湿材料に比べ規定量よりも多いと素子の抵抗値
が増加する。一方、V2O5添加量が少ない場合に
は上記した如く、腐食性混合ガスにより材料劣化
がある。以上述べた如く、腐食性混合ガスに対す
る材料劣化より起因する湿度検出誤差を抑制する
ためには感湿材料たるMnWO4に対してV2O5の
添加量を高精度にコントロールする必要があつ
た。 しかし、V2O5の融点は700℃であり、900℃付
近で蒸発飛散が始まることが知られている。従来
工程による添加方法ではV2O5は焼成工程におい
て蒸発飛散が繰り返されることによつて、V2O5
は添加量よりも少なくなることを確認した。ま
た、あらかじめV2O5を規定量よりも蒸発飛散量
を見込んで混合焼成した場合には、蒸発飛散量に
誤差を生じ、安定したプロセスとなり得ないこと
が判つた。 本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、厚膜湿度センサの腐食性混合ガスに対する特
性劣化を防止する製造方法を提供するにある。 本発明において上記従来技術の欠点を、上記目
的に従つて感湿材料に対するV2O5添加量の誤差
を少なくするために、感湿材料の合成を行なつた
のちにV2O5の添加を行うことにより、解決した
ものである。 次に本発明の具体例を実施例を用いて詳細に説
明する。 第１図は本発明に係る厚膜湿度センサの外観を
示した。すなわち、アルミナ絶縁基板１にPtを
主成分とした導体ペーストにより、加熱クリーニ
ング用ヒータ２をスクリーン印刷法により形成し
た。次に、同じPtペーストを用いて下部電極３
をヒータを形成した他方の面にスクリーン法にて
印刷し、乾燥後、1200℃にて焼成した。一方感湿
材料４であるMnWO4のペーストは次の方法と工
程によつて作成した。すなわち、Mn3O4とWO3
の原料を用いて、それぞれ金属量を当モル比秤量
し、８時間らいかい機を用いて混合した。これに
PVAをバインダとしてプレス成形して、φ25×厚
さ２mmのデイスクを得た。このデイスク状に成形
したMn3O4とWO3の混合体を、1100℃にて２時
間焼成し、MnWO4の組成をもつ感湿体材料を合
成した。このMnWO4デイスクをらいかい機およ
びボールミルで粉砕し、粒径0.5μ〜1μｍの感湿材
料の粉末を得た。この粉末の金属量に対し、
V2O5中のＶを10mol％となるよう秤量し、らい
かい機にて８時間混合した。つぎに、αテレピネ
オールとエチルセルロースからなる有機ビヒクル
を、混合粉末10ｇに対して３ml添加し、再度らい
かい機にて２時間混練した。このようにして得た
MnWO4−V2O5混合ペーストを前記Pt電極上に
スクリーン印刷機を用いて、膜厚30μｍとなる様
印刷し感湿膜４を得た。この後、乾燥し、さらに
Ptペーストを用いて上部電極５を印刷し950℃−
10分間焼成した。このようにして得た、MnWO4
−Ｖ系厚膜湿度センサと、従来法による製造法で
得た厚膜湿度センサとを腐食性混合ガス雰囲気中
に放置した。結果を第２図に示した。第２図にお
いて曲線１は従来法でV2O5を合成前に10mol％
添加して製造したMnWO4−Ｖ系湿度センサの湿
度検出誤差であり、曲線２は、本発明を実施して
合成後のMnWO4粉末にV2O5中のＶ量を5mol％
添加して得たセンサ素子の検出誤差をプロツトし
た曲線、曲線３はＶ量を10mol％添加して得た曲
線である。この試験結果からも判るように、
V2O5の添加を感湿材料であるMnWO4の合成前
に行なつた場合と、合成後に添加した場合とでは
腐食性混合ガスにおける湿度検出誤差に大きな有
意差がある。高精度な湿度を制御を行う際、腐食
性ガスにおける検出誤差を±４％以内にする必要
がある。本実施例で示した試験時間が150時間で
実稼動は約６年に相当する。 なお本実施例では、感湿材料にMnWO4のみを
例示したが、請求範囲に示した他の感湿材料にお
いてもV2O5添加の効果は同様であつた。その結
果を表に示す。また、V2O5の添加量が0.5mol％
以下では腐食性ガスに対する劣化の改善は得られ
なかつた。さらにV2O5を30mol％以上添加する
と、感湿特性の劣化がみられた。
【表】
本発明の方法による厚膜湿度センサは、前記し
た如く耐腐食性ガスにおける検出誤差が少なく十
分に実用に供しえるものである。本発明により、
湿度センサの応用範囲は大きく拡大し、従来の居
住環境のみならず特殊な倉庫、工場、などへの利
用が可能となつた。
た如く耐腐食性ガスにおける検出誤差が少なく十
分に実用に供しえるものである。本発明により、
湿度センサの応用範囲は大きく拡大し、従来の居
住環境のみならず特殊な倉庫、工場、などへの利
用が可能となつた。
第１図は本発明におけるセンサ素子の構造を示
す斜視図、第２図は本発明におけるセンサ素子
と、従来法によるセンサ素子とを腐食性混合ガス
に放置して、湿度検出誤差を求めた実験結果を比
較した線図である。 １……アルミナ基板、２……抵抗発熱体、３，
５……電極、曲線１′……従来法にＶを10mol％
添加した素子、曲線２′……本発明による方法で
Ｖを5mol％添加した素子、曲線３′……本発明に
よる方法でＶを10mol％添加した素子。
す斜視図、第２図は本発明におけるセンサ素子
と、従来法によるセンサ素子とを腐食性混合ガス
に放置して、湿度検出誤差を求めた実験結果を比
較した線図である。 １……アルミナ基板、２……抵抗発熱体、３，
５……電極、曲線１′……従来法にＶを10mol％
添加した素子、曲線２′……本発明による方法で
Ｖを5mol％添加した素子、曲線３′……本発明に
よる方法でＶを10mol％添加した素子。
Claims (1)
- １ 分子式MWO4（ただしＭはMg、Ca、Sr、
Ba、Mn、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、
Zn、Cd、またはPbである）で示される物質を少
なくとも１種含む感湿抵抗体組成物にV2O5を0.5
〜30mol％添加してなる感湿抵抗体組成物の作成
工程において、上記MWO4で示される物質をあ
らかじめ作成した後、上記V2O5および有機ビヒ
クルを添加し厚膜感湿抵抗ペーストを作成するこ
とを特徴とする厚膜湿度センサ製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57062397A JPS58180002A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 厚膜湿度センサ製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57062397A JPS58180002A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 厚膜湿度センサ製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58180002A JPS58180002A (ja) | 1983-10-21 |
| JPS6355767B2 true JPS6355767B2 (ja) | 1988-11-04 |
Family
ID=13198957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57062397A Granted JPS58180002A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 厚膜湿度センサ製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58180002A (ja) |
-
1982
- 1982-04-16 JP JP57062397A patent/JPS58180002A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58180002A (ja) | 1983-10-21 |
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