DE3517589C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitssensor, der
aus einem Substrat, einer auf dem Substrat angeordneten
unteren Elektrode, einer feuchtigeitsempfindlichen
Schicht zwischen einer oberen Elektrode und der unteren,
auf dem Substrat angeordneten Elektrode sowie einem Paar
auf dem Substrat angeordneter Verbindungsanschlüsse,
von denen der eine mit der unteren Elektrode auf dem
Substrat verbunden ist und der andere über eine stufenförmige
Verlängerung, die sich am Ende der feuchtigkeitsempfindlichen
Schicht von der oberen Elektrode aus zum
Verbindungsanschluß für die obere Elektrode erstreckt,
mit der oberen Elektrode verbunden ist, besteht; sowie
ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Feuchtigkeitssensors.
Zur Messung der Feuchtigkeit wurden Feuchtigkeitssensoren
entwickelt, welche die verschiedensten feuchtigkeitsempfindlichen
Materialien, wie beispielsweise Metalloxide
oder polymere Materialien, enthalten. Derartige Feuchtigkeitssensoren
werden auf verschiedenen Gebieten eingesetzt,
beispielsweise in Klimaanlagen, medizinischen Behandlungseinrichtungen,
Kraftfahrzeugen, landwirtschaftlichen oder
forstwirtschaftlichen Geräten. Sie lassen sich grob in
zwei Gruppen unterteilen, nämlich in solche vom Widerstandsänderungs-
Typ, die feuchtigkeitsempfindliche Materialien,
wie beispielsweise Fe₂O₃, SnO₂ oder LiCl aufweisen,
und in solche vom elektrostatischen Kapazitätsänderungs-
Typ, die feuchtigkeitsempfindliche Materialien,
wie Al₂O₃ oder Cellulose, enthalten. Feuchtigkeitssensoren
vom Widerstandsänderungs-Typ liegt der Mechanismus zugrunde,
daß sich die elektrische Leitfähigkeit verschiedener
Ionen, Protonen oder Elektronen in dem feuchtigkeitsempfindlichen
Material ändert in Abhängigkeit von dem
Wassergehalt des Materials. Feuchtigkeitssensoren vom
elektrostatischen Kapazitätsänderungs-Typ basieren darauf,
daß sich die Dielektrizitätskonstante des feuchtigkeitsempfindlichen
Materials in Abhängigkeit von dem Wassergehalt
des Materials ändert, woraus eine Änderung der
elektrostatischen Kapazität resultiert. Darüber hinaus
gibt es noch besondere Feuchtigkeitssensoren, die Polymere,
z. B. Polyvinylalkohol, als feuchtigkeitsempfindliches
Material enthalten. Diese Sensoren arbeiten entweder auf
der Basis einer Kapazitätsänderung oder auf der Basis
einer Widerstandsänderung, je nach dem zu messenden
Feuchtigkeitsbereich.
Feuchtigkeitssensoren vom elektrostatischen Kapazitätsänderungs-
Typ haben gegenüber solchen vom Widerstandsänderungs-
Typ den Vorteil, daß die Feuchtigkeitsempfindlichkeits-
Kennlinie des Sensors vom Kapazitätsänderungs-
Typ einen linearen Verlauf hat, der von Temperaturänderungen
praktisch unabhängig ist.
Um die Besonderheiten der vorstehend beschriebenen verschiedenen
Arten von Feuchtigkeitssnsoren nutzen zu
können, muß eine Elektrodenstruktur geschaffen werden,
die sich für die Kennlinie jedes der Sensoren eignet.
Bei herkömmlichen Feuchtigkeitssensoren, bei denen ein
feuchtigkeitsempfindliches Material in Form einer dünnen
Schicht auf einem isolierenden Substrat vorliegt, wurden
bisher die beiden folgenden Arten von Elektrodenstrukturen
eingesetzt:
Bei der einen Art von Elektrodenstruktur handelt es sich
um eine Kammstruktur mit einem Paar kammförmiger Elektroden
und einer feuchtigkeitsempfindlichen Schicht auf den
kammförmigen Elektroden zum elektrischen Verbinden der
beiden kammförmigen Elektroden. Die Elektroden werden
durch Vakuumaufdampfung oder Siebdruck so auf ein Substrat
aufgebracht, daß jeder der Vorsprünge einer der kammförmigen
Elektroden einer Ausnehmung der anderen Elektrode
gegenüberliegt. Derartige kammförmige Strukturen werden
allgemein in Feuchtigkeitssensoren vom Widerstandsänderungs-
Typ verwendet, in denen die Elektroden vor der Ausbildung
der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht gebildet werden,
so daß für die Elektroden ein Material ausgewählt werden
kann, das an dem Substrat hervorragend haftet.
Eine andere Elektrodenstruktur ist die Drei-Schicht-Struktur
mit einer oberen Elektrode, einer unteren Elektrode
und einer dazwischen angeordneten feuchtigkeitsempfindlichen
Schicht. Diese Anordnung führt zu einer hohen elektrostatischen
Kapazität. Eine solche Drei-Schicht-Struktur
findet sich im allgemeinen in Feuchtigkeitssensoren vom
elektrostatischen Kapazitätsänderungs-Typ, bei denen als
obere Elektrode, die feuchtigkeitsdurchlässig und korrosionsbeständig
sein muß, eine extrem dünne Schicht aus
einem Edelmetall, beispielsweise aus Gold oder Platin,
verwendet wird. Eine solche dünne Edelmetallschicht hat
jedoch den Nachteil, daß ihre Haftung an dem Substrat
gering ist, so daß es schwierig ist, davon einen Leitungsdraht
zu ziehen. Wenn an eine solche dünne Edelmetallschicht
beispielsweise mittels einer Silberpaste ein Leitungsdraht
angeschlossen wird, so haftet der Flächenbereich
der Edelmetallschicht an dem Substrat, der dem Verbindungsabschnitt
der Edelmetallschicht entspricht, und der Leitungsdraht
wird schwach, was eine leichte Ablösung der
Edelmetallschicht von dem Substrat und/oder deren Abbrechen
zur Folge hat.
Um diesem Problem zu begegnen, wurden bereits folgende
Methoden zum Befestigen der Edelmetallschicht an dem Substrat
vorgeschlagen:
- (1) Ein Verfahren, bei dem die Edelmetallschicht mit Hilfe einer Metalltafel oder eines Metallringes auf das Substrat aufgepreßt wird,
- (2) ein Verfahren, bei dem die feuchtigkeitsempfindliche Schicht auf der in zwei Teile unterteilten unteren Elektrode gebildet wird und die extrem dünne Elektrodenschicht, die feuchtigkeitsdurchlässig ist, auf der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht gebildet wird, wonach die Anschlußdrähte an die beiden Teile der unteren Elektrode angeschlossen werden, und
- (3) ein Verfahren, bei dem ein Abschnitt der oberen Elektrode bis zu einem Verbindungsabschnitt auf einem Substrat außerhalb der ein Muster aufweisenden feuchtigkeitsempfindlichen Schicht verlängert und von dem Verbindungsanschluß ein Leitungsdraht gezogen wird.
Bei dem erstgenannten Verfahren tritt das Problem auf,
daß der Elektrodenaufbau kompliziert ist und daß die
Elektroden beim Zusammenbau leicht beschädigt werden.
Das Verfahren (2) läßt sich zwar leicht durchführen,
das dabei erhaltene Produkt ist jedoch aufgrund der durch
die Elektrodenstruktur verminderten Feuchtigkeitsempfindlichkeit
nicht kompakt, weil die äquivalente Schaltung
des Bauteils zeigt, daß im Vergleich zu einer äquivalenten
Schaltung einer anderen Elektrodenstruktur mit einer
nicht-unterteilten unteren Elektrode zwei halbe elektrostatische
Kapazitäten (C/2) der feuchtigkeitsempfindlichen
Schicht in Reihe geschaltet sind, so daß die elektrostatische
Kapazität der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht
pro wirksamem Flächenbereich des Substrats nur ein Viertel
der elektrostatischen Kapazität beträgt, die erzielbar
ist mit einer äquivalenten Schaltung der obengenannten
anderen Elektrodenstruktur
Bei dem Verfahren (3) tritt das Problem auf, daß die Haftung
zwischen dem Substrat und der dünnen Edelmetallschicht
gering ist, wenn die Oberfläche des Substrats glatt ist,
wie es beispielsweise bei einem Glassubstrat, einem mit
SiO₂ oder Si₃Ni₄ beschichteten Si-Substrat der Fall ist,
wobei die Stufenabschnitte des Musters der feuchtigkeitsempfindlichen
Schicht leicht brechen.
Aus der DE-PS 27 59 989 ist ein Absolutfeuchte-Sensor
bekannt, der aus einer Grundelektrode, einer darauf angeordneten
feuchtigkeitsempfindlichen Schicht und einer
Deckelektrode besteht. Die Kontaktierung der Elektroden
erfolgt von der Rückseite des Substrats her oder durch Einätzen
eines Kontaktfensters in die Oberseite des Substrats
und nachfolgenden Anschluß eines Anschlußstreifens aus
einem Schwermetall. Die Herstellung eines solchen Sensors
ist ebenfalls verhältnismäßig kompliziert und damit werden
die bei den bisher bekannten Sensoren auftretenden Probleme
ebenfalls nicht gelöst.
Aus der JP-A-55-95857 ist ein Feuchtigkeitssensor des eingangs beschriebenen
Typs bekannt, bei dem die beiden Elektroden
jeweils eine streifenförmige Verlängerung aufweisen,
die sich voneinander gegenüberliegenden Rändern der
Elektroden aus in Richtung der Anschlüsse erstrecken,
die in elektrodenfreien Randbereichen des Substrats angeordnet
sind. Ein Sensor dieses Typs hat den Nachteil,
daß die Anschlüsse die Enden der streifenförmigen Verlängerungen
von oben her abdecken, so daß zuerst die
beiden Elektroden mit der dazwischen angeordneten feuchtigkeitsempfindlichen
Schicht aufgebracht werden müssen
und danach erst die Anschlüsse befestigt werden können.
Dies führt zu einer aufwendigen und teueren Herstellung
des bekannten Sensors. Von Nachteil ist ferner, daß die
Elektroden sowie ihre streifenförmigen Verlängerungen
aus dünnen Folien aus einem Edelmetall bestehen, das eine
unzureichende Haftung auf der Substratoberfläche aufweist,
so daß sich insbesondere unter dem Einfluß von Feuchtigkeit,
die Folien leicht von dem Substrat lösen, so daß die Lebensdauer
dieses bekannten Feuchtigkeitssensors sehr begrenzt
ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher dfie Aufgabe zugrunde,
einen Feuchtigkeitssensor des eingangs beschriebenen
Typs anzugeben, der nicht nur eine längere Lebensdauer
als die bisher bekannten Feuchtigkeitssensoren hat,
sondern auch einfach und preiswert hergestellt werden
kann. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Feuchtigkeitssensors entwickelt werden, das sich
problemlos und wirtschaftlich durchführen läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
bei einem Feuchtigkeitssensor mit dem eingangs beschriebenen
Aufbau die untere Elektrode einschließlich ihres
Verbindungsanschlusses sowie der Verbindungsanschluß für
die obere Elektrode jeweils aus einer Doppel-Metallschicht
bestehen, die sich zusammensetzt aus einer unteren Schicht,
die eine ausreichende Haftung an dem Substrat aufweist,
und einer oberen Schicht, die eine ausreichende Feuchtigkeits-
und Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird nicht nur
eine ausgezeichnete Haftung der unteren Elektrode sowie
der Verbindungsanschlüsse an den Substraten gewährleistet,
sondern durch Aufbringen der oberen, feuchtigkeits- und
korrosionsbeständigen Schicht, die auch durch Einwirkung
von Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt wird, wird die
Lebensdauer des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitssensors
beträchtlich verlängert. Aufgrund der ausgezeichneten
Haftung des Anschlusses an dem Substrat ist auch eine
sichere Befestigung der dünnen, streifenförmigen Verlängerung
der oberen Elektrode gewährleistet. Der erfindungsgemäße
Feuchtigkeitssensor weist somit die geforderte
lange Lebensdauer auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht
die untere Schicht aus wenigstens einem Element aus der
Gruppe Nickel, Chrom und Mangan, während die obere Schicht
aus wenigstens einem Element aus der Gruppe Gold und Platin
besteht.
Die obere Elektrode weist vorzugsweise eine feuchtigkeitsdurchlässige
dünne Schicht aus einem Edelmetall auf.
Die Metallschicht, welche die stufenförmige Verlängerung
von der oberen Elektrode zu dem Verbindungsanschluß der
oberen Elektrode abdeckt, besteht vorzugsweise ebenfalls
aus einem Edelmetall.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung
eines Feuchtigkeitssensors der vorstehend beschriebenen
Art, das durch die folgenden Verfahrensschritte
gekennzeichnet ist:
- 1) Auf ein Substrat wird eine Doppel-Metallschicht aufgebracht, die sich zusammensetzt aus einer unteren Schicht, die eine ausreichende Haftung an dem Substrat aufweist, und einer oberen Schicht, die eine ausreichende Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit besitzt;
- 2) die Metallschicht wird einer Musterbildungs-Behandlung unterzogen, um eine untere Elektrode und ein Paar Verbindungsanschlüsse zu bilden, von denen sich einer von der unteren Elektrode aus erstreckt und der andere an eine obere Elektrode anzuschließen ist;
- 3) auf die untere Elektrode wird eine feuchtigkeitsempfindliche Schicht aufgebracht und
- 4) auf die feuchtigkeitsempfindliche Schicht wird die obere Elektrode aufgebracht, wonach eine von der oberen Elektrode abstehende stufenförmige Verlängerung mit dem auf dem Substrat befindlichen Verbindungsanschluß für die obere Elektrode verbunden wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf technisch einfache
und wirtschaftliche Weise durchführen und führt zu
einem Feuchtigkeitssensor mit den vorstehend beschriebenen
vorteilhaften Eigenschaften. Nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist es somit möglich, einen Feuchtigkeitssensor
herzustellen, dessen Elektroden sich aufgrund ihrer spezifischen
Herstellung weder von dem Substrat ablösen noch
brechen, dessen obere Elektrode eine hervorragende Zähigkeit,
Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit des Verbindungsabschnittes
mit einem Leitungsdraht aufweist, ohne daß die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit
der oberen Elektrode vermindert wird,
und der eine hohe elektrostatische Kapazität bei einem
sehr kompakten Aufbau hat, da die gesamte Fläche des feuchtigkeitsempfindlichen
Films wirksam ausgenutzt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Feuchtigkeitssensors mit teilweise weggebrochenen
Teilen; und
Fig. 2(A)-(D) Grundrisse, welche die Herstellung des erfindungsgemäßen
Feuchtigkeitssensors erläutern.
Fig. 1 zeigt einen Feuchtigkeitssensor vom Kapazitätsänderungs-
Typ gemäß der Erfindung. Der Feuchtigkeitssensor
besitzt eine Drei-Schicht-Struktur mit
einem Paar dünner Elektrodenschichten 2 und 5 auf
einem Substrat 1, wobei zwischen den Elektrodenschichten
2 und 5 eine dünne feuchtigkeitsempfindliche
Schicht 3 liegt. Die Oberfläche des Substrats 1
muß glatt sein. Beispiele für geeignete Substrate
sind ein Glas-Substrat, ein beispielsweise
mit einer SiO₂-Schicht, einer Si₃N₄-Schicht oder
dergleichen überzogenes Si-Substrat, und ein poliertes
Aluminiumoxid-Substrat. Wie in Fig. 2(A)
gezeigt, wird auf dem Substrat 1 zunächst eine
untere Elektrode 2 gebildet. Die untere Elektrode 2
muß ein hervorragendes Haftungsvermögen an
dem Substrat aufweisen und gut feuchtigkeits- und
korrosionsbeständig sein. Um diesen Erfordernissen
Rechnung zu tragen, wird als untere Elektrode 2 auf
dem Substrat 1 durch Vakuumaufdampfung, Zerstäubung
oder andere Verfahren eine Mehrfach-Metallschicht-
Struktur gebildet. Die Mehrfach-Metallschicht setzt
sich z. B. zusammen aus einer unteren Schicht aus
einem Metall wie Ni, Cr oder Mn, das
aktiv und hervorragend in der Haftung an dem Substrat
ist, und einer oberen Schicht aus einem Edelmetall
wie Au oder Pt, das eine hervorragende Feuchtigkeits-
und Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Dann wird die untere Elektrode 2 einer Musterbildungsbehandlung
unterworfen, z. B. nach einer Maskier-
Aufdampf-Methode, einer Ätz-Methode, einer Abhebe-
Methode oder dergleichen, so daß ein L-förmiger
Verbindungsanschluß 20 an einer Ecke zum Anschluß
an einen Leitungsdraht 7 und ein weiterer L-förmiger
Verbindungsanschluß 4 an der anderen Ecke zum Anschluß
an die obere Elektrode und einen Leitungsdraht
7 gebildet werden. Diese L-förmigen Verbindungsanschlüsse
4 und 20 sind bezüglich der Mittellinie der
unteren Elektrode symmetrisch.
Der Verbindungsanschluß 4 für sowohl die obere Elektrode
5 als auch den Leitungsdraht 7 besteht aus
derselben Doppel-Metallschicht wie die untere Elektrode
2 auf dem Substrat 1. Es sei darauf hingewiesen,
daß der Verbindungsanschluß 4 ein solches Muster aufweisen
muß, daß sein Endabschnitt,
zwischen einem Bereich der unteren Fläche des feuchtigkeitsempfindlichen
Films 3 und einem Bereich der
oberen Fläche des Substrats 1 liegt, um zu verhindern,
daß ein Teil der oberen Elektrode 5 das
Substrat 1 berührt, wenn die obere Elektrode 5 an
den Verbindungsanschluß 4 angeschlossen wird, und daß
der Verbindungsanschluß 4 nicht in Berührung mit der
unteren Elektrode 2 steht.
Dann wird auf dem Substrat 1, auf dem sich die untere
Elektrode 2 und der Verbindungsanschluß 4 befinden,
gemäß Fig. 2(B) der feuchtigkeitsempfindliche Film 3
gebildet, um den gesamten Bereich der unteren Elektrode
2 mit Ausnahme der Verbindungsanschlüsse 4 und 20 abzudecken.
Hierzu wird eine organische Polymerlösung,
die hergestellt wird durch Lösen eines Polymermaterials
wie Polyvinylalkohol, Polystyrolsulfonat
oder Polyacrylsäureester in einem Lösungsmittel,
auf die untere Elektrode 3 und das Substrat 1 durch
ein Verspinnungsverfahren aufgebracht, woran sich
eine Wärmetrocknungs- und eine Ätz-Behandlung anschließen.
Wie in Fig. 2(C) gezeigt ist, wird auf der feuchtigkeitsempfindlichen
Schicht 3 eine extrem dünne Schicht,
die feuchtigkeitsdurchlässig ist und aus einem Edelmetall
wie Au oder Pt, besteht, als obere Elektrode 5
mit einer Verlängerung 50 gebildet.
Die Verlängerung 50 wird an der Kante der feuchtigkeitsempfindlichen
Schicht 3 stufenförmig gebogen,
um mit dem Verbindungsanschluß 4 verbunden zu werden.
Die Breite der Verlängerung 50 ist geringer als die
des Verbindungsanschlusses 4. Die obere Elektrode 5,
die eine Dicke von mehreren 10 nm aufweist,
ist extrem dünn, um eine hervorragende Feuchtigkeitsdurchlässigkeit
zu erreichen, so daß die Verlängerung
50, die die obere Elektrode 5 mit dem Verbindungsanschluß 4
verbindet, in dem Stufenbereich am Ende der
feuchtigkeitsempfindlichen Schicht 3 zu brechen droht.
Um das Brechen der Verlängerung 50 zu verhindern, wird
der Stufenabschnitt der Verlängerung 50 mit einer eine
gewisse Dicke aufweisenden Edelmetallschicht 6 aus beispielsweise
Au oder Pt abgedeckt. Von den Verbindungsanschlüssen
4 und 20 werden nach einer Draht-
Bond-Methode, durch Schweißen oder dergleichen Leitungsdrähte
7 gezogen, so daß man den in Fig. 2(D)
gezeigten Feuchtigkeitssensor erhält.
Der in der oben beschriebenen Weise hergestellte
Feuchtigkeitssensor, der die Feuchtigkeitsabsorption
und das Ionenleitvermögen in der feuchtigkeitsempfindlichen
Schicht 3 ausnutzt, mißt die in der
Atmosphäre enthaltene Feuchtigkeit wie folgt:
Wenn in der Atmosphäre enthaltener Wasserdampf durch
die obere Elektrode 5 hindurch in die feuchtigkeitsempfindliche
Schicht 3 eindringt, erfolgt reversibel
der Vorgang der Wassermolekül-Absorption in die
Schicht 3 hinein oder der Wassermolekül-Desorption
aus der Schicht 3 heraus, was zu einer Änderung der
Dielektrizitätskonstanten oder der elektrostatischen
Kapazität führt. Wenn durch die obere Elektrode 5
und die untere Elektrode 2 elektrischer Strom in die
Schicht 3 fließt, schwankt die elektrische Leitfähigkeit
der Schicht 3 mit der Änderung der elektrostatischen
Kapazität der Schicht 3, so daß die Menge
des Wasserdampfs in der Atmosphäre von diesem
Feuchtigkeitssensor bestimmt werden kann durch Bestimmung
der Änderung der elektrischen Leitfähigkeit,
wozu an die Leitungsdrähte 7 eine Detektorschaltung
angeschlossen ist.
Der erfindungsgemäße Feuchtigkeitssensor ist nicht
beschränkt auf eine Einheit für ein Substrat, sondern
es ist auch möglich, eine Anzahl von Feuchtigkeitssensor-
Einheiten in einer Reihe auf ein und demselben
Substrat zu bilden, wobei jede Einheit gleiche Qualität
aufweist. Außerdem umfaßt der Herstellungsablauf
des Feuchtigkeitssensors nicht einen Verfahrensschritt
mit hoher Temperatur, und die Bildung der Elektroden
und das Anbringen der Leitungsdrähte können in herkömmlicher
Dünnschichttechnik erfolgen, so daß die
Produktionskosten niedrig gehalten und Größe und Gewicht
des Feuchtigkeitsfühlers gering gehalten werden
können.
Anstelle des isolierenden Substrats 1 kann man für,
einen Feuchtigkeitssensor ein Substrat verwenden,
welches einen Feldeffekttransistor (FET) in sich
enthält. Dieser Feuchtigkeitssensor besitzt die oben
erläuterten Elektroden und die feuchtigkeitsempfindliche
Schicht auf der Gate-Isolierschicht des FET
und wird von dem FET betrieben. Dies ermöglicht die
Einbringung der zugehörigen Schaltungsteile in den
Feuchtigkeitssensor, was zu einer erhöhten Integration
der Schaltungsteile führt.
Als feuchtigkeitsempfindliche Schicht 3 kann eine
Polymerschicht z. B. aus Acetat, Cellulose oder Polyamid,
eine Metalloxidschicht, z. B. aus Al₂O₃, verwendet
werden. Anstelle der Mehrfach-Metallschicht
für die untere Elektrode 2 läßt sich z. B. eine Ag-
Paste oder eine Rutheniumoxid-Paste auf das Substrat
1 aufbringen, wonach zur Bildung der unteren Elektrode
2 die Paste gebrannt wird.
Claims (8)
1. Feuchtigkeitssensor, bestehend aus einem Substrat, einer
auf dem Substrat angeordneten unteren Elektrode, einer
feuchtigkeitsempfindlichen Schicht zwischen einer oberen
Elektrode und der unteren, auf dem Substrat angeordneten
Elektrode sowie einem Paar auf dem Substrat angeordneter
Verbindungsanschlüsse, von denen der eine mit der unteren
Elektrode auf dem Substrat verbunden ist und der andere
über eine stufenförmige Verlängerung, die sich am Ende
der feuchtigkeitsempfindlichen Schicht von der oberen
Elektrode aus zum Verbindungsanschluß für die obere
Elektrode erstreckt, mit der oberen Elektrode verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
untere Elektrode (2) einschließlich ihres Verbindungsanschlusses
(20) sowie der Verbindungsanschluß (4) für
die obere Elektrode (5) jeweils aus einer Doppel-Metallschicht
bestehen, die sich zusammensetzt aus einer unteren
Schicht, die eine ausreichende Haftung an dem Substrat
(1) aufweist, und einer oberen Schicht, die eine ausreichende
Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit
aufweist.
2. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die untere Schicht aus
wenigstens einem Element der Gruppe Ni, Cr und Mn besteht,
während die obere Schicht aus wenigstens einem Element
der Gruppe Au und Pt besteht.
3. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die obere Elektrode
(5) eine feuchtigkeitsdurchlässige dünne Schicht aus
einem Edelmetall ist.
4. Feuchtigkeitssensor nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 3, gekennzeichnet durch
eine Metallschicht (6), welche die stufenförmige Verlängerung
(50) von der oberen Elektrode (5) zu dem
Verbindungsanschluß (4) der oberen Elektrode (5) abdeckt
und vorzugsweise aus einem Edelmetall besteht.
5. Verfahren zum Herstellen eines Feuchtigkeitssensors
nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet
durch folgende Schritte:
- (1) auf ein Substrat wird eine Doppel-Metallschicht aufgebracht, die sich zusammensetzt aus einer unteren Schicht, die eine ausreichende Haftung an dem Substrat aufweist, und einer oberen Schicht, die eine ausreichende Feuchtigkeits- und Korrosionsbeständigkeit besitzt;
- (2) die Metallschicht wird einer Musterbildungs-Behandlung unterzogen, um eine untere Elektrode und ein Paar Verbindungsanschlüsse zu bilden, von denen sich einer von der unteren Elektrode aus erstreckt und der andere an eine obere Elektrode anzuschließen ist;
- (3) auf die untere Elektrode wird eine feuchtigkeitsempfindliche Schicht aufgebracht und
- (4) auf die feuchtigkeitsempfindliche Schicht wird die obere Elektrode aufgebracht, wonach eine von der oberen Elektrode abstehende stufenförmige Verlängerung mit dem auf dem Substrat befindlichen Verbindungsanschluß für die obere Elektrode verbunden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß für die untere Schicht mindestens
ein Element der Gruppe Ni, Cr und Mn und für die obere
Schicht mindestens ein Element der Gruppe Au und Pt
verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Elektrode als eine
aus einem Edelmetall bestehende dünne feuchtigkeitsdurchlässige
Schicht hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die stufenförmige Verlängerung von der oberen Elektrode
zum Verbindungsanschluß für die obere Elektrode mit
einer Metallschicht, vorzugsweise einer Edelmetallschicht,
abgedeckt wird.
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Representative=s name: SOLF, A., DR.-ING., 8000 MUENCHEN ZAPF, C., DIPL.- |
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