CN108139342A - 腐蚀环境监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供测量精度高进而能够视觉确认的腐蚀环境监测装置及方法。一种腐蚀环境监测装置，其由框体、第一薄膜金属、第二薄膜金属和端子构成，所述框体在其一个面上具有开口部，并通过对开口部的面以外的面进行密封而在内部形成有空间部，所述第一薄膜金属从空间部的纵深侧向着开口部配置，并难以被腐蚀性物质腐蚀，所述第二薄膜金属以第一薄膜金属作为支撑构件，并沿着第一薄膜金属在空间部内从空间部的纵深侧向着开口部配置，是容易被腐蚀性物质腐蚀的测量构件，所述端子设置在第一薄膜金属的两侧，用于施加外部电压；其特征在于，在从空间部的纵深侧向着开口部配置的1个第一薄膜金属的单侧或两侧，在空间部内从纵深侧向着开口部配置有第二薄膜金属。

Description

腐蚀环境监测装置及方法
技术领域
本发明涉及以室内环境(主要是设有电气电子装置的环境)为对象，对由该环境中存在的腐蚀性物质所引起的腐蚀程度进行测定的腐蚀环境监测装置和方法。
背景技术
作为本技术领域的背景技术，有日本特开2003-294606号公报(专利文献1)。该公报中，作为其环境评价装置，具有如下特征：以1)与环境中的气体成分反应的元件部分、2)检测元件的变化并转变为电信号的部分、3)存储测定结果的部分为基础，特别是使用了多个金属薄膜(由银、铜、铁、不锈钢形成的膜厚0.1μm的金属薄膜)作为检测元件。测定从金属薄膜光反射率、光透过率、电阻中选择的至少1种特性的经时变化，检测环境中的气体成分，从而进行材料的环境评价。在测定电阻的经时变化时，通过测定由薄膜整体的变化(全面腐蚀)所引起的电阻变化，能够计算出腐蚀层的厚度，从而能够容易地求出腐蚀速度。
需说明的是，检测元件的变化并转变为电信号的气体检测系统包括气体导入部和气体检测元件部(相当于本发明的传感器部的部分)，气体成分由气体导入部的吸引泵被送至气体检测元件部。在地球环境正发生变化的状况下，能够提供对各种材料的环境评价非常有帮助的分析装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-294606号公报
发明内容
发明要解决的课题
电气电子装置中，为了使对象机器稳定地运行，要求长期的可靠性。此外，为了高速化、空间节省化，采用高密度安装结构而搭载有大量包括微细配线结构、薄膜镀敷结构的电气电子部件。在这些电气电子部件中，轻微的腐蚀损伤会使电特性或磁特性发生变动而成为故障、误操作的原因，因此，抑制该腐蚀损伤被列为电气电子装置的可靠性方面的课题。为了在设计和保养上反映针对环境腐蚀性程度的防蚀对策，要求在短期间内简单、精度良好地持续评价电气电子装置的设置环境的腐蚀性。
作为评价电气电子装置的设置环境的腐蚀性的方法，通常采用ISO11844-1标准中评价暴露了一定时间的铜、银、铝、铁、锌的腐蚀程度的方法。关于铜、银、铝、铁、锌，已知：虽然影响程度不同，但在SO2、NO2、H2S的任一腐蚀性物质中，都会腐蚀。
在上述现有技术的环境评价方法和使用该方法的环境评价装置中，在将ISO11844-1记载的存在因腐蚀而发生机器故障的可能性的环境、即“腐蚀性中等程度”的环境(暴露的银的腐蚀量为105～410nm/年的环境)作为评价对象时，如果使用膜厚0.1μm(100nm)的银薄膜来测定电阻的经时变化，则传感器的可测定时间为1个月左右。在将会发生对机器的可靠性产生影响的腐蚀的概率高的环境且环境改善、结构改善不可或缺的环境，也即“腐蚀性高”的环境(暴露的银的腐蚀量为410～1050nm/年的环境)、“腐蚀性非常高”的环境(暴露的银的腐蚀量为1050～2620nm/年的环境)作为评价对象时，传感器的可测定时间会进一步缩短，不适合长期测定。虽然通过使薄膜的膜厚变厚也能够进行长时间的测定，但存在如下课题：随着膜厚变厚，膜厚偏差会增大，导致测定精度下降。
此外，在上述现有技术的环境评价方法和使用该方法的环境评价装置中，存在如下课题：在产生传感器部的局部腐蚀，例如因尘埃、盐类的附着而引起其附着部周边产生腐蚀的情况下，会变为比本来的传感器的可测定时间更短的时间。
进而，在将气体检测元件部(传感器部)直接暴露于对象环境中时，存在依赖于对象环境中的流速而腐蚀量变动的课题。
为了解决上述课题，需要以设有电气电子装置的环境为对象并对因该环境中存在的腐蚀性物质所引起的腐蚀程度进行测定的腐蚀环境监测装置。
此外，如果进一步考虑到将腐蚀环境监测装置安装于电气电子装置附近，则希望为小型、能够将腐蚀程度准确地进行数值反映且能够视觉确认腐蚀程度的结构的腐蚀环境监测装置。
综上所述，本发明的目的在于，提供测量精度高进而能够视觉确认的腐蚀环境监测装置及方法。
解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明提供“一种腐蚀环境监测装置，其由框体、第一薄膜金属、第二薄膜金属和端子构成；所述框体在其一个面上具有开口部，并通过对开口部的面以外的面进行密封而在内部形成有空间部，所述第一薄膜金属从空间部的纵深侧向着开口部配置，且难以被腐蚀性物质腐蚀，所述第二薄膜金属以第一薄膜金属作为支撑构件，是沿着第一薄膜金属在空间部内从空间部的纵深侧向着开口部配置且容易被腐蚀性物质腐蚀的测量构件，所述端子设置在第一薄膜金属的两端，用于施加外部电压；其特征在于，在从空间部的纵深侧向着开口部配置的1个第一薄膜金属的单侧或两侧，在空间部内从纵深侧向着开口部配置有第二薄膜金属”。
此外，本发明提供“一种腐蚀环境监测装置，其特征在于，在框体内形成仅在一方开口的空间部，将通过难以被腐蚀性物质腐蚀的第一薄膜金属进行支撑且容易被腐蚀性物质腐蚀的第二薄膜金属配置在空间部内，并且以第一薄膜金属的两端作为测量用端子，配置第一薄膜金属和第二薄膜金属，以使得端子间的电阻形成如下的串联电路，所述串联电路包含：由腐蚀前的第二薄膜金属的电阻与第一薄膜金属的电阻构成的并联电路、以及由腐蚀后的第二薄膜金属的电阻与第一薄膜金属的电阻构成的并联电路”。
此外，本发明提供“一种腐蚀环境监测方法，其是控制气氛中的腐蚀性物质侵入的、基于在至少一个通路内形成的金属薄膜的腐蚀度来监测腐蚀环境的腐蚀环境监测方法，其特征在于，测定随着金属薄膜的腐蚀区域的扩大而变化的金属薄膜的电阻，所述金属薄膜的腐蚀区域的扩大是由从通路的开口部侵入的腐蚀性物质引起的，基于测定的电阻对环境的腐蚀性进行定量化”。
发明效果
根据本发明，能够准确地判断从所述开口部开始逐渐腐蚀的量，能够抑制依赖于对象环境中的气氛中的流速、传感器部的局部腐蚀(例如因尘埃、盐类的附着所引起的其附着部周边的腐蚀)或者金属膜厚而变动的腐蚀量的偏差，能够对环境的腐蚀性进行定量化。
附图说明
图1是实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置的顶面截面图。
图2是实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置的侧面截面图。
图3是实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置的正面截面图。
图4是实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置的概略立体图。
图5是显示实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置暴露后的时刻A时的金属薄膜的腐蚀状况的顶面截面图。
图6是说明在实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置暴露后的时刻A测定的金属薄膜的电阻的顶面截面图。
图7是显示实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置暴露后的时刻A时的金属薄膜的腐蚀状况的侧面截面图。
图8是显示实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置暴露后的时刻B时的金属薄膜的腐蚀状况的顶面截面图。
图9是说明在实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置暴露后的时刻B时测定的金属薄膜的电阻的顶面截面图。
图10是显示实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置暴露后的时刻B时的金属薄膜的腐蚀状况的侧面截面图。
图11是显示金属薄膜的电阻率和电阻温度系数(TCR)的图。
图12是显示实施例1的比较事例所涉及的腐蚀环境监测装置的构成的顶面截面图。
图13是说明在实施例1的比较事例所涉及的腐蚀环境监测装置暴露后的时刻A测定的金属薄膜的电阻的顶面截面图。
图14是说明在实施例1的比较事例所涉及的腐蚀环境监测装置暴露后的时刻B测定的金属薄膜的电阻的顶面截面图。
图15是实施例2所涉及的腐蚀环境监测装置的顶面截面图。
图16是实施例2所涉及的腐蚀环境监测装置的侧面截面图。
图17是显示图19的金属薄膜的电阻的等效电路图。
图18是显示图20的金属薄膜的电阻的等效电路图。
图19是初期状态下的金属薄膜部分的顶面截面图。
图20是腐蚀进展状态下的金属薄膜部分的顶面截面图。
图21是初期状态下的金属薄膜部分的侧面截面图。
图22是腐蚀进展状态下的金属薄膜部分的侧面截面图。
图23是实施例3所涉及的腐蚀环境监测装置的顶面截面图。
图24是实施例3所涉及的腐蚀环境监测装置的侧面截面图。
图25是实施例3所涉及的腐蚀环境监测装置的顶面截面图。
图26是实施例4所涉及的腐蚀环境监测装置的顶面截面图。
图27是实施例4所涉及的腐蚀环境监测装置的侧面截面图。
图28是实施例5所涉及的腐蚀环境监测装置的顶面截面图。
图29是实施例5所涉及的腐蚀环境监测装置的侧面截面图。
图30是显示本发明的腐蚀环境监测装置的尺寸的一例的图。
图31是显示作为腐蚀环境监测装置的输出的电阻与时间的关系的图。
图32是显示作为腐蚀环境监测装置的输出的电阻与现有的金属板(银板)的腐蚀厚度的关系的图。
图33是使金属薄膜11的宽度与金属薄膜2的宽度相等的腐蚀环境监测装置的顶面截面图。
图34是使金属薄膜11的宽度与金属薄膜2的宽度相等的腐蚀环境监测装置的侧面截面图。
图35是使金属薄膜11的宽度相对于金属薄膜2的宽度变宽的腐蚀环境监测装置的顶面截面图。
图36是使金属薄膜11的宽度相对于金属薄膜2的宽度变宽的腐蚀环境监测装置的侧面截面图。
具体实施方式
以下，使用附图对能够兼顾测量精度和视觉确认性的本发明的实施例进行说明。本实施例中，主要说明对由存在于电气电子装置的设置环境中的腐蚀性物质所引起的腐蚀程度进行测定的腐蚀环境检测装置和方法的例子。
实施例1
图1～4是显示实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置的构成例的图。图1是腐蚀环境监测装置的顶面截面图，图2是侧面截面图，图3是正面截面图，图4是外观立体图。
如图4的外观立体图所示，腐蚀环境监测装置1在框体30内收纳了主要的构成部件。框体30在一个面上形成开口部5，通过将与其相对的其他面密封而在内部形成空间部4，将该空间部分作为腐蚀性物质的通路。此外，框体30的图示底面是透明的绝缘基板3，在绝缘基板3上搭载有主要的构成部件。在框体30的开口部5侧的侧面形成有将框体30的内部所具有的传感器的输出引出的端子8a,8b。
图2是从图4的图示X方向观察腐蚀环境监测装置1时腐蚀环境监测装置1的侧面截面图，在透明的绝缘基板3上作为测量构件的金属薄膜2由作为支撑构件的金属薄膜11支撑固定。在此，金属薄膜11是在对象环境中不会腐蚀(难以腐蚀)的金属薄膜，金属薄膜2是在对象环境中会腐蚀(易于腐蚀)的金属薄膜。此外，将作为测量构件的金属薄膜2面向作为腐蚀性物质的通路的空间部4来配置。需说明的是，在金属薄膜2的中央部分形成有狭缝20。
图3是从图4的图示Y方向观察腐蚀环境监测装置1时腐蚀环境监测装置1的正面截面图。根据该图可以理解，在一个面上形成开口部5，通过将与其相对的其他面密封而在内部形成空间部4，将该空间部分作为腐蚀性物质6的通路。此外可知，面向作为腐蚀性物质6的通路的空间部4而配置的金属薄膜2会受到腐蚀性物质的影响。
图1是从图4的图示Z方向观察腐蚀环境监测装置1时腐蚀环境监测装置1的顶面截面图。根据该图，作为测量构件的金属薄膜2通过作为支撑构件的金属薄膜11而将其周围支撑固定，且在空间部4的纵深方向上延伸来配置。此外，作为测量构件的金属薄膜2通过形成于其纵深中央部的狭缝20而被分成两部分直至最深部的附近部。由此，端子8a,8b间的电阻由作为测量构件的金属薄膜2和作为支撑构件的金属薄膜11的电阻来确定，在该情形下，作为测量构件的金属薄膜2的电阻受到腐蚀性物质6的腐蚀的影响而成为可变值。
根据以上图1至图4所例示的实施例1的腐蚀环境监测装置1，具有在绝缘基板3上附设的由金属薄膜2形成的传感器部，作为具有开口部5的通路4内的一部分壁面来安装。金属薄膜由在通路4内露出的金属薄膜2和与金属薄膜2电连接而设置的金属薄膜11构成。金属薄膜2中形成有与腐蚀性物质6的扩散方向大致平行的狭缝20。在金属薄膜2的两端设置有测定电阻的端子8a,8b。需说明的是，框体30其自身也可以设为透明。通过至少将绝缘基板3设为透明，能够从图2的Z方向视觉确认金属薄膜2的腐蚀进展状况。
作为测量构件的金属薄膜2的材质，除了电气电子装置设置环境的腐蚀监测中使用的铜、银之外，还可列举铝、铁、锌等金属与腐蚀生成物的电阻不同的金属材料。作为支撑构件的金属薄膜11可列举在作为对象的环境中不会腐蚀的材料，例如钛、铬、金、钯、银钯合金等。
需说明的是，在图2中，金属薄膜2和金属薄膜11在两薄膜的侧面彼此相接，但也可以是两薄膜相重合。这种情形下，相对于绝缘基板3，金属薄膜2和金属薄膜11中任一个都可以位于上侧。
如果将实施例1的构成的腐蚀环境监测装置1暴露于环境中，则如图2所示，环境中存在的腐蚀性物质6会从通路4的开口部5侵入，使金属薄膜2腐蚀。通路4起到控制因环境中存在的腐蚀性物质6引起的作为传感的金属薄膜2的腐蚀速度的作用。通路4中，开口部5为一个(图1中在通路的左侧)，在通路的右侧没有开口部从而与周围环境隔离。周围气氛中的腐蚀性物质6的流动即使向着开口部5也不会从开口部5侵入到内部。关于这一点，在现有的腐蚀环境监测中，由于与周围气氛的流动直接接触，因此在金属表面的周围气氛的流动快时会促进腐蚀量。
本发明中，通路4的开口部5附近的腐蚀性物质6仅通过扩散而向腐蚀性物质的扩散7的方向侵入，因此，能够不受周围气氛的流动的影响而利用腐蚀环境监测装置1测定由腐蚀性物质所引起的腐蚀程度。这样，本发明中，由于腐蚀的方向固定，因此测定的偏差减小。在此，腐蚀性物质包括腐蚀性物质、飞来海盐、尘埃等，以下以腐蚀性物质为代表进行说明。
接着，对利用腐蚀环境监测装置1对在通路4内扩散的开口部5附近的腐蚀性物质6进行定量化的方法进行说明。
在图1至图4所示的实施例1中，将腐蚀性物质6的扩散7限定为从图1、图3的左侧开始的方向，从而控制了腐蚀环境监测装置1上的腐蚀。由于距开口部的距离越近腐蚀性物质的浓度流量越大，因此金属薄膜2越为靠近开口部5的左侧，腐蚀量就越大。这样的行为记载于杂志《材料与环境》第56卷、p265-271(2007)“硫气体环境中的银腐蚀速度的推定”中。通过利用金属板的实验和解析而求出：随着远离腐蚀性物质的产生源，相应地腐蚀速度会减小。通过使用该方法，能够解析腐蚀环境监测装置1的腐蚀行为。
将腐蚀环境监测装置1暴露后的金属薄膜的腐蚀状况示于图5～10并说明。需说明的是，图5至图7显示了暴露后的某个时刻(时刻A)时的腐蚀状况，此外，图8至图10显示了进一步经过一定时间后的进展状况(时刻B)时的腐蚀状况。此外，图5、图7、图8、图10显示来腐蚀区域，图6、图9图示了该状态下的电阻。
如这些图所示，对于本发明中所采用的金属薄膜2，在进行腐蚀且腐蚀厚度达到与薄膜厚度相同的区域(金属薄膜受到腐蚀直至与基板的界面为止的区域)，不会进一步进行腐蚀。环境中存在的腐蚀性物质6从靠近开口部5的左侧持续扩散，进一步使右侧的金属薄膜腐蚀。
如图5、图8对比所示，膜厚方向全部遭腐蚀的金属薄膜2的腐蚀区域9在时刻A时为长度La，但在时刻B时向右扩展直至长度Lb。这样，在通路4内露出的金属薄膜2中，形成膜厚方向全部遭腐蚀的腐蚀区域9，仅残留在对象环境中不腐蚀的金属薄膜11。
如图6、图8对比所示，端子8a,8b之间的电阻是在金属薄膜2的电阻Rm上加上仅残留在对象环境中不腐蚀的金属薄膜11的区域的电阻Ra或Rb，在时刻A时成为2Ra+Rm，在时刻B时成为2Rb+Rm。这里，Rm＜＜Ra，Rm＜＜Rb，时刻A和时刻B时的Rm视为相同程度。
此外，如图7、图10对比所示，金属薄膜2中，除了膜厚方向全部遭腐蚀的金属薄膜的腐蚀区域9以外，通路内侧的金属薄膜的表面也有一部分发生了腐蚀。这里，在说明时，不考虑通路内侧的金属薄膜的表面的一部分腐蚀。
实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置1中，由金属薄膜2和金属薄膜11构成了传感器部，但并不是简单地以金属薄膜2作为测量构件、以金属薄膜11作为支撑构件。要考虑与图11中所示的电阻率、温度的关系来确定。
图11中，以银Ag、硫化银Ag2S作为测量构件即金属薄膜2的典型事例，此外，以铬Cr、钛Ti作为支撑构件即金属薄膜11的典型事例，图示了其电阻率测定值、电阻率文献值、TCR(TCR：temperature coefficient of resistance：电阻温度系数)测定值、TCR文献值。基于该测定值，可看出存在如下关系，即，作为金属薄膜2的银Ag的电阻率测定值与作为金属薄膜11的铬Cr、钛Ti的电阻率测定值相比充分小，但经腐蚀而成为硫化银Ag2S时与铬Cr、钛Ti的电阻率测定值相比变为充分大的值。此外还可看出，作为金属薄膜2的银Ag的TCR测定值与作为金属薄膜11的铬Cr、钛Ti的TCR测定值相比充分大，且即使变为硫化银Ag2S该关系也不发生变化。
在实施例1所涉及的腐蚀环境监测装置1中，为了测定由于腐蚀而仅残留作为传感器部的在对象环境中不腐蚀的金属薄膜11的区域的电阻，通过选择比电阻大的材料，能够提高传感器的灵敏度。例如，在图11的例子中，钛Ti(比电阻4.27E-7Ωm)与作为传感器部的金属薄膜的银Ag(比电阻1.59E-8Ωm)相比，比电阻大25倍。进而通过使钛Ti的膜厚与银Ag(这里为1μm)相比为1/10，灵敏度增大250倍。
这里，在实施例1中，在金属薄膜2中设有与腐蚀性物质6的扩散7的方向大致平行地形成的狭缝20，对如此构成的效果进行说明。该说明通过与图12的没有狭缝20的腐蚀环境监测装置1的构成进行对比来进行。图12仅不具有狭缝20，除此之外的构成与图1相同。需说明的是，图13显示了与图6相同的在暴露后的时刻(时刻A)时的腐蚀状况的电阻，此外，图14显示了与图9相同的进展状况(时刻B)时的腐蚀状况的电阻。
如图13、14所示，在时刻A时的腐蚀区域的长度为La，与之相比，在时刻B时膜厚方向全部遭腐蚀的金属薄膜2的腐蚀区域9向右侧扩展，达到长度Lb。在通路4内露出的金属薄膜2中，形成膜厚方向全部遭腐蚀的腐蚀区域9，导通部分仅残留在对象环境中不腐蚀的金属薄膜11。这时，端子8a,8b之间的电阻成为在金属薄膜2的电阻Rm上加上仅残存在对象环境中不腐蚀的金属薄膜11的区域的电阻Ra’后的值，在时刻A时为2×Ra’+Rm，在时刻B时为2×Rb’+Rm。
这里，膜厚方向全部遭腐蚀的腐蚀区域9的电阻Rox随着腐蚀区域9的扩展而经时下降，但在初期阶段，由于2×Ra’+Rm＜＜Rox，因而可以忽略Rox的影响。然而，随着膜厚方向全部遭腐蚀的腐蚀区域9的扩展，电阻Rox下降而成为2×Ra’+Rm≧Rox，端子8a,8b之间的电阻相对于2×Ra’+Rm不能忽视Rox，最终端子8a,8b之间的电阻由Rox决定。即，端子8a,8b之间的电阻受到Rox的限制。
与此相对，如图1所示，在金属薄膜2中与腐蚀性物质6的扩散7的方向大致平行地形成有狭缝20时，端子8a,8b之间的电阻不由Rox决定，端子8a,8b之间的电阻与腐蚀的腐蚀区域9的扩展、即2×Ra+Rm成比例，能够抑制灵敏度的经时下降。
基于以上，如果从金属薄膜的电阻的观点考察本发明的实施例1的构成，则可称为如下的“腐蚀环境监测装置，其中，在框体30内形成仅在一方开口的空间部4，将通过难以被腐蚀性物质腐蚀的第一薄膜金属11进行支撑且容易被所述腐蚀性物质腐蚀的第二薄膜金属2配置在所述空间部4内，并且将所述第一薄膜金属11的两端作为测量用的端子8a,8b，配置所述第一薄膜金属11和所述第二薄膜金属2，以使得所述端子8a,8b之间的电阻形成如下串联电路，所述串联电路包含：由所述腐蚀前的第二薄膜金属的电阻RAg和所述第一薄膜金属的电阻RCr构成的并联电路、以及由所述腐蚀后的第二薄膜金属的电阻RAg2S和所述第一薄膜金属的电阻RCr构成的并联电路”。需说明的是，为了满足电阻的上述关系，考虑了以下所说明的其他实施例中的薄膜金属的配置。
实施例2
图15、16是显示实施例2所涉及的腐蚀环境监测装置的其他构成例的图。图15是顶面截面图，图16是侧面截面图。与实施例1的构成的不同点在于，将端子8a,8b从开口部5附近的侧面移至与开口部5侧面相对的面侧。由此，作为支撑构件的金属薄膜11在通路4内从纵深侧延伸至开口部5侧，并在开口部5侧折返。作为测量构件的金属薄膜2在金属薄膜11的两侧配置在延伸方向上。需说明的是，金属薄膜2配置在通路4的宽度方向的全部面上。
这样，实施例2所涉及的腐蚀环境监测装置1具有在绝缘基板3上形成的包含金属薄膜2的传感器部，作为具有开口部5的通路4内的一部分壁面来安装。金属薄膜由在通路4内露出的金属薄膜2和在1条(矩形的)通路4内露出的设置在金属薄膜2的底面的金属薄膜11构成。
金属薄膜11可列举在作为对象的环境中不腐蚀的材料，例如钛、铬、金、钯、银钯合金等。金属薄膜2的特征是，与设置在金属薄膜2的底面的金属薄膜11相比宽度更宽。需说明的是，相对于绝缘基板3，金属薄膜2和金属薄膜11中的任一个都可以位于上侧。
如图11所示，金属薄膜2(例如银薄膜)的电阻率与金属薄膜11(例如铬薄膜)的电阻率相比为1/20。另一方面，银薄膜的电阻温度系数(TCR：temperature coefficient ofresistance)与铬薄膜的电阻温度系数相比为100倍。
图17是显示实施例2所涉及的腐蚀环境监测装置暴露前的初期时的端子8a,8b之间的电阻的电路图，图18是显示暴露后的端子8a,8b之间的电阻的电路图。在显示初期的图17中，RAg是银Ag的电阻值，RCr是铬Cr的电阻值，等效电路可以表示为这些电阻的并联电路。如图11所示，由于RAg与RCr相比充分小，因此依赖于银薄膜的电阻RAg而不依赖于铬薄膜的电阻RCr。其结果是，电流更多地流向银的电阻RAg侧。
与此相对，根据显示腐蚀进展状态的图18的等效电路，可以分为2个部分来考虑。未腐蚀的部分与图17相同，而腐蚀部分可以表示为腐蚀的银的电阻RAg2S与铬的电阻RCr的并联电路。作为整体，是两个闭合并联电路的串联电路。这种情形下，在银薄膜遭腐蚀的腐蚀区域9(Ag2S)依赖于铬薄膜11的电阻RAg2S，此外，在未腐蚀的区域依赖于银薄膜的电阻RAg。这种情形下，更多地从铬的电阻RCr流向银的电阻RAg侧。
由于腐蚀环境监测装置1也可设置在温度变动的环境中，因此，优选使用电阻温度系数(TCR)小的材料作为传感器部的构成材料。如上所述，铬薄膜11的电阻温度系数小，而银薄膜2与铬薄膜的电阻温度系数相比大100倍。因此，优选使银薄膜的电阻值的变动在最小限度内的结构。
图19、图20是初期状态和腐蚀进展状态下的金属薄膜部分的顶面截面图。实施例2中，如图19、图20所示，使银薄膜的宽度(WAg)与铬薄膜的宽度(WCr)相比更宽。如果银薄膜2的电阻值自身变小，则可取得端子8a,8b之间的电阻随温度变化的变动变小的效果。此外，在采用透明基板作为绝缘基板3时，还具有如下特征，从透明基板侧观察时，能够通过视觉确认基于腐蚀区域的长度来推定腐蚀的程度。需说明的是，图21、图22分别显示了图19、图20的金属薄膜部分的侧截面图。
实施例2中，如图16所示，金属薄膜2的外缘不与通路4的内侧面相接。这是因为，在由于制造偏差等而使金属薄膜2的外缘与通路4的内侧面相接触或重合时，在本来膜厚方向全部遭腐蚀的金属薄膜的腐蚀区域9内会形成未腐蚀的区域，电阻的测定值会有偏差。
实施例3
图23、24是显示实施例3所涉及的腐蚀环境监测装置的其他构成例的图。图23是顶面截面图，图24是侧面截面图。与实施例2的构成的不同点在于，如图23所示，对于在绝缘基板3上附设的由金属薄膜2和金属薄膜11构成的传感器部，作为测量构件的金属薄膜2的宽度与通路的开口部5的宽度相比小。根据杂志《材料与环境》第56卷、p265-271(2007年)“硫气体环境中的银的腐蚀速度的推定”中所记载的解析，在金属薄膜的宽度：通路的宽度＝5:3时，与金属薄膜的宽度：通路的宽度＝1:1相比，灵敏度约为2.5倍。根据实施例3的结构，由于有腐蚀较快进行的特性，因此适合于要求高灵敏度测定的短时间内的腐蚀环境监测。
图25是显示实施例3所涉及的腐蚀环境监测装置的变形例的例子。通过利用端子8a1、8a2、8b1、8b2的4端子测定法来测定腐蚀环境监测装置1的电阻，从而能够去除导体电阻的影响。
实施例4
图26、27是显示实施例4所涉及的腐蚀环境监测装置的其他构成例的图。图26是顶面截面图，图27是侧面截面图。
实施例4中，只要金属薄膜2和金属薄膜11的一部分重叠并导通即可，也可以在单侧对齐形成。通过在单侧对齐形成，易于从透明基板3侧观察并测定腐蚀区域的长度，能够精度良好地推定腐蚀的程度。
实施例5
此外，对于实施例4，如图28、图29所示，还可以将金属薄膜2和金属薄膜11设置在通路内。图28是实施例5的顶面截面图，图29是实施例5的侧面截面图。
金属薄膜11设为对环境的腐蚀性低的材料。通过将金属薄膜2和金属薄膜11设置在通路内，能够实现腐蚀环境监测的小型化结构。
接着，对于本发明的实施例中共有构成的腐蚀环境监测装置的试验和解析结果进行说明。其中，这里在图26、图27所示的实施例4的构成中采用图25的4端子结构，并对于图示尺寸例子的情形进行说明。
在图30所示尺寸的腐蚀环境监测装置中，作为传感器部的薄膜金属2，设为100nm的银薄膜，作为通路内的薄膜金属11，设为100nm的铬薄膜。各部长度如图所示。暴露环境是促进实际环境的环境，为NO2：1.0ppm、SO2：1.0ppm、H2S：0.5ppm、温度35℃、湿度75％。
图31显示作为腐蚀环境监测装置的输出的电阻与时间的关系。根据解析结果可知，传感器的电阻随时间的变化的实验结果与解析结果高精度地一致。
此外，图32显示作为腐蚀环境监测装置的输出的电阻与现有的金属板(银板)的腐蚀厚度的关系。根据解析结果可知，实验结果与解析结果高精度地一致。
通过这样将腐蚀环境监测装置暴露并测定电阻值，可以算出金属试验片的腐蚀厚度，并根据该腐蚀厚度基于IEC654-4标准、ISO11844-1标准、ISO9223标准、ISA71.04标准对周围气氛的腐蚀性进行分类。
需说明的是，通过采用透明基板作为绝缘基板3，能够目视膜厚方向全部遭腐蚀的金属薄膜的腐蚀区域9，因而在这种情形下能够确认传感器的寿命。评价环境中的腐蚀性物质浓度越高，则金属的腐蚀速度增大，电阻也增大。
本发明所涉及的腐蚀环境监测装置还可以单独具有测量系统。此外，也能够采取如下构成：使用安装于印刷配线基板上等并预先构成于印刷配线基板的测量系统。通过安装于印刷配线基板，也能够进行电子装置的自身诊断。
本发明的实施例所涉及的腐蚀环境监测装置1中，灵敏度由金属薄膜2与金属薄膜2的腐蚀生成物9与金属薄膜11的电阻之比决定。电阻优选为金属薄膜2＜金属薄膜11＜＜金属薄膜2的腐蚀生成物9的关系。
这些电阻由薄膜的厚度、宽度、长度以及其比电阻决定。金属薄膜11的比电阻与金属薄膜2的比电阻相比过大从而伴随于此不能测定腐蚀环境监测装置的电阻变化时，相对于金属薄膜2的宽度增大金属薄膜11的宽度为佳。由此，能够减小腐蚀环境监测装置的电阻变化。
具体而言，如图33、图34所示，为了使金属薄膜11的宽度与金属薄膜2的宽度相等，进而减小腐蚀环境监测装置的电阻变化，如图35、图36所示，相对于金属薄膜2的宽度扩大金属薄膜11的宽度是合适的。需说明的是，图33、图35是顶面截面图，图34、图36是侧面截面图。
如以上所说明的那样，本发明由于不需要能够在一定流速环境中进行测定的气体导入部的吸引泵等大型结构，因而成为耗电也小、能够简便测定的构成。此外，本发明由于在通路的一部分具有开口部，并使用了覆盖于通路的金属薄膜，因而能够准确地判断从开口部开始逐渐腐蚀的量，成为能够抑制依赖于对象环境中的气氛中的流速、传感器部的局部腐蚀(例如因尘埃、盐类的附着所引起的其附着部周边的腐蚀)或者金属膜厚而变动的腐蚀量的偏差的构成。此外，通过至少使基板部为透明，能够容易地目视腐蚀量。
以上，说明了多个实施例，但它们中的任一个都具有如下的构成，即，“一种腐蚀环境监测装置，其由框体、第一薄膜金属、第二薄膜金属和端子构成；所述框体在其一个面上具有开口部，并通过对该开口部的面以外的面进行密封而在内部形成有空间部，所述第一薄膜金属从所述空间部的纵深侧向着所述开口部配置，且难以被腐蚀性物质腐蚀，所述第二薄膜金属以该第一薄膜金属作为支撑构件，并沿着该第一薄膜金属在空间部内从所述空间部的纵深侧向着所述开口部配置，是容易被腐蚀性物质腐蚀的测量构件，所述端子设置在第一薄膜金属的两端，用于施加外部电压；
其特征在于，在从所述空间部的纵深侧向着所述开口部配置的1个所述第一薄膜金属的单侧或两侧，在所述空间部内从纵深侧向着所述开口部配置有所述第二薄膜金属”，基于该共同概念，考虑了几个变形方案、替代方案。
符号说明
1：腐蚀环境监测装置，2：金属薄膜，3：绝缘基板，4：空间部，5：开口部，6：腐蚀性物质，8a,8b：端子，9：腐蚀区域，11：金属薄膜，30：框体。

Claims (19)

1.一种腐蚀环境监测装置，其由框体、第一薄膜金属、第二薄膜金属和端子构成；所述框体在其一个面上具有开口部，并通过对该开口部的面以外的面进行密封而在内部形成有空间部；所述第一薄膜金属从所述空间部的纵深侧向着所述开口部配置，且难以被腐蚀性物质腐蚀；所述第二薄膜金属以该第一薄膜金属作为支撑构件，是沿着该第一薄膜金属在所述空间部内从所述空间部的纵深侧向着所述开口部配置且容易被腐蚀性物质腐蚀的测量构件；所述端子设置在所述第一薄膜金属的两侧，用于施加外部电压；
所述腐蚀环境监测装置的特征在于，在从所述空间部的纵深侧向着所述开口部配置的1个所述第一薄膜金属的单侧或两侧，在所述空间部内从纵深侧向着所述开口部配置有所述第二薄膜金属。
2.根据权利要求1所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
沿着所述空间部以“コ”字状配置所述第一薄膜金属，并配置为由“コ”字状的所述第一薄膜金属的所述开口部侧的面之外的3个面支撑所述第一薄膜金属，并且所述第二薄膜金属从其所述开口部侧中央向着纵深方向形成有狭缝。
3.根据权利要求1所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第一薄膜金属从所述开口部侧中央向着纵深方向配置，所述第二薄膜金属在所述第一薄膜金属的单侧或两侧在所述空间部内从纵深侧向着所述开口部配置。
4.根据权利要求3所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第二薄膜金属在所述空间部内进行配置直至其端部。
5.根据权利要求3所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第二薄膜金属配置于所述空间部内的一部分。
6.根据权利要求1所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第一薄膜金属是形成于在与所述空间部的开口部相对的面侧设置的2个所述端子之间的“コ”字状的支撑构件，并在开口部侧折返，并且，去程或返程的任一方或双方的所述支撑构件通过所述空间部内，并支撑所述第一薄膜金属。
7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第一薄膜金属被保持于所述框体的基板部，并且，至少所述框体的基板部设为透明。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
设置于所述第一薄膜金属的两侧且用于施加外部电压的端子设为4端子构成。
9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
腐蚀前的所述第二薄膜金属的电阻是与所述第一薄膜金属的电阻相比充分小的值，腐蚀后的所述第一薄膜金属的电阻是与所述第一薄膜金属的电阻相比充分大的值。
10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
测定随着第二金属薄膜的腐蚀区域的扩大而变化的所述第二金属薄膜的电阻，第二金属薄膜的腐蚀区域的扩大是由从所述开口部侵入所述空间部内的腐蚀性物质引起的。
11.根据权利要求10所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第二金属薄膜的腐蚀区域在从所述开口部侵入的所述腐蚀性物质的扩散方向上扩大，并测定随着所述腐蚀区域的扩大而增大的所述第二金属薄膜的电阻。
12.根据权利要求11所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述电阻基于所述第一金属薄膜的电阻及所述第二金属薄膜的电阻之和来测定。
13.根据权利要求12所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第二金属薄膜的所述电阻随着所述腐蚀区域的扩大而增大。
14.根据权利要求1至权利要求13中任一项所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第一金属薄膜的材料包含钛、铬、金、钯或者银钯合金中的至少一种。
15.根据权利要求1至权利要求14中任一项所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第二金属薄膜的材料包含铜、银、铝、铁或者锌中的至少一种。
16.一种腐蚀环境监测装置，其特征在于，
在框体内形成仅在一方开口的空间部，将通过难以被腐蚀性物质腐蚀的第一薄膜金属进行支撑且容易被所述腐蚀性物质腐蚀的第二薄膜金属配置在所述空间部内，并且，以所述第一薄膜金属的两端作为测量用端子，配置所述第一薄膜金属和所述第二薄膜金属，以使得所述端子间的电阻形成如下的串联电路，所述串联电路包含：由腐蚀前的所述第二薄膜金属的电阻和所述第一薄膜金属的电阻构成的并联电路、以及由腐蚀后的所述第二薄膜金属的电阻和所述第一薄膜金属的电阻构成的并联电路。
17.根据权利要求16所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
腐蚀前的所述第二薄膜金属的电阻是与所述第一薄膜金属的电阻相比充分小的值，腐蚀后的所述第一薄膜金属的电阻是与所述第一薄膜金属的电阻相比充分大的值。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的腐蚀环境监测装置，其特征在于，
所述第二薄膜金属的TCR值是与所述第一薄膜金属的TCR值相比充分大的值。
19.一种腐蚀环境监测方法，其是对气氛中的腐蚀性物质侵入进行控制的、基于在至少一个通路内形成的金属薄膜的腐蚀度来监测腐蚀环境的腐蚀环境监测方法，其特征在于，
测定随着金属薄膜的腐蚀区域的扩大而变化的所述金属薄膜的电阻，所述金属薄膜的腐蚀区域的扩大是由从所述通路的开口部侵入的所述腐蚀性物质引起的，
基于所测定的所述电阻对环境的腐蚀性进行定量化。
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