DE2350881C3 - Verfahren zum Herstellen eines kapazitiven Feuchtigkeitsfühlers - Google Patents

Description

einem Oberflächenkontakt versehe-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines kapazitiven Feuchtigkeitsfühlers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem in der US-PS 34 53 143 beschriebenen bekannten Verfahren dieser Art wird auf ein Glassubstrat ein erster dünner Goldfilin als ersie Elektrode aufgebracht und dann eine homogene SiO2-Schicht als Dielektrikum aufgetragen, die ihrerseits mit einen weiteren Goldfilm als zweite Elektrode beschichtet wird. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß ein dünner Film aus schnellverdampfteni Quarz eines variable Impedanz bildet, die stark feuchtigkeitsaDhängig ist. Zum Aufdampfen der SiO2-Schicht wird eine elektrostatische fokussierte Elektronenkanone verwendet, die sicherstellt, daß die Schicht homogen und die Aufdampfbedingungen reproduzierbar sind.

Ein wesentlicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt darin, daß der Aufwand beim Aufdampfen des anorganischen S1O2 erheblich ist und hohe Fühlerkosten bedingt. Darüber hinaus setzt das bekannte Verfahren aufdampfbare Substanzen als Dielektrikum voraus.

Ferner zeigt die US-PS 31 68 829 einen kapazitiven Feuchtigkeitsfühler, der aus einer Polymerhaut besteht, die beiderseits auf sie aufgebrachte Elektroden trägt. Die Polymerhaut übt also zugleich eine Stützfunktion aus, so daß sie nicht sehr dünn gehalten werden kann. Hieraus folgt einerseits eine gringe mechanische Festigkeit des Fühlers und andererseits eine gewisse Trägheit, mit der die Kapazität des Fühlers Feuchtigkeitsänderungen folgt.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, das eine preiswerte Fühlerhersiiellung sowie eine genaue Steuerung der Dicke des hygrophilen Materials erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Mitteln gelöst.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Eintauchen der mit der Elektrodenanordnung versehenen hygrophoben Stützunterlage in eine Lösung eines Polymeren stellt einen wenig aufwendigen Schritt dar, der zu einer außerordentlich homogenen Polymerschicht der ge-JgsSS&Hv

_diglic^schenÄdene.ektroden bildet, in Draufi i g 5 den Schnitt längs der Linie V-V und

· „ fi den Schnitt längs der Linie Vl-VI in F ig. 4, ρ I Ii Sen 1Sh er. bei dem die Fühlerkapazität aus ^g l der Kapazitäten zwischen den Bo-

Ä leiten Oberf.ächene.ektro-

Schnitt längs der Linie VUl-VlH

^F nie⁷ Basis der Fühlerkonstruktion bildet eine bezug-.· u V.: Wasserabsorption passive, d. h. also hygrophotich der Wasseraoboii* κ _Glaspi_{atte o}der derbe Stützunterlage I wi z- B.₍«ne £ ^ _der

^^lChenhichtekronik he bekannter Weise, z. B. durch SS££ S3f Bodenelektrode^,2 aufgebrach.

Material^ im Fühler ist eine dünne weniger als

^ SSSkL nach den F.,Λ 2 und weist eine dünne, für Wasserdampf durchlassige leitende Oberflächenschicht 4 auf, d.e durch Vakuumverdampfung, Sprühen oder chemisch aufgebracht wird, und zwar so. daß die zu messende Fühlerkapazitat zwischen der Oberflächenschicht 4 und der einen Bodenelektrode 2 im Bereich a entsteht. Die zweite Bodenelektrode 2 steht im Bereich b in galvanischer BeruhrunJ mit der Oberflächenschicht 4. wo die Polymerschich?3 vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht ι entfernt worden ist (F i g. 3).

S5 Gemäß F i g 4.5 und 6 wird überhaupt keine wasserdurchlässige Oberflächenschicht 4 benötigt sondern d.e zu messende Kapazität C wird zwischen den ineinandergreifenden Bodenelektroden 2a gebildet, d.e be.de kein Wasser absorbieren.

Gemäß F i g. 7 und 8 steht die Oberflächenschicht mit keiner der beiden Bodenelektroden 2 in galvanischer Berührung. Bei dieser Konstruktion entsteht die zu messende Kapazität Cdurch Reihenschaltung der in den Bereichen d und e zwischen den Bodenelektroden 2 und der leitenden Oberflächenschicht gebildeten Ka-

^PaZum^eAnschließen der Kontaktleitung 5 an die Bodenelektroden 2 muß die Polymerschicht 3 nicht not-

wendigerweise entfernt werden, denn die Polymerschicht 3 schmilzt unter Einwirkung der beim Schweißen bzw. Löten zugeführten Wärme.

Sämtliche vorstehend beschriebenen Fühlerkonstruktionen können auch so ausgeführt werden, daß die Bodenc-Ieklroden 2 mit einer dünnen Isolierschicht (niclit gezeigt) bedeckt sind, wobei die als Fühler arbeitende Kapazität mit der von dieser Isolaiion gebildeten Kapazität in Reihe liegt. Hierbei kann man die aktive Polymerschicht 3 auch derart dünn gestalten, dall sie nicht mehr elektrisch zusammenhängend ist. Durch solche Verringerung der Stärke der Polymerschicht läßt sich die Ansprechgeschwindigkeit des Fühlers noch, weiter erhöhen.

Die obenstehend beschriebenen Fühler werden wie folgt hergestellt. Auf ein Glassubstrat mit verhältnismäßig großen Ausmaßen wird eine Mehrzahl von Bodenelektrodenanordnungen aufmetallisiert. Anschließend wird die Glasplatte in eine Lösung des Polymeren mit geeignetem Gehalt getaucht. Durch Variieren der Geschwindigkeit, mit der die Glasplatte aus der Lösung gehoben wird, und/oder durch Steuern der Lösungskonzentration erzielt man auf der Stützunterlage eine Polymerschicht der gewünschten Stärke. Fernerhin erreicht man eine gute Adhäsion zwischen der Polymerschicht und der Stützunterlage. Nach erfolgtem Abdunsten des Lösungsmittels werden auf der Polymerschicht in oben beschriebener Weise die für Wasserdampf durchlässigen und elektrisch leitenden Oberflächenschichten aufgebracht. Die Glasplatte wird alsdann in geeignete Stücke zerschnitten, von denen jedes eine

i_S fertige Fühlerkonstruktion enthält. Weiterhin wird das Anschließen der Kontaktleitungen in einer geeigneten Phase ausgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines kapazitiven Feuchtigkeitsfühlers, bei dem auf eine hygrophobe Stützunterlage zunächst eine Elektrodenanordnung und anschließend eine Schicht aus hygrophilem Material aufgebracht wird, dadurch g^cke"ⁿ" zeichnet, daß die Schicht aus hygrophilem Maieriardurch Eintauchen der mit der Elektrodenanordnung versehenen Stützunterlage in eine Losung eines Polymeren erzeugt wird und die .Dicke der entstehenden Polymerschicht durch Steuern de Geschwindigkeit, mit der die Siützunterlage aus de Lösung entfernt wird, und/oder durch Steuern der Lösungskonzentration festgelegt wird. ■ .

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß auf die Polymerschicht eine Oberflächenschicht aus leitendem Material aufgebracht wird.

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