JP2012068054A - Capacitance type sensor and control device - Google Patents

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Tetsuo Yoshioka
テツヲ 吉岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce detection errors of humidity sensors.SOLUTION: A humidity sensor 1 comprises a humidity sensitive membrane 60 that is so formed on one face 11 of a base plate 10 as to cover measuring electrodes 30a and 30b and physically adsorbs water vapor with a resultant rise in dielectric constant, and a water-repellent moisture permeable membrane 70 so formed as to cover the humidity sensitive membrane 60 from one side of the base plate 10 in a direction orthogonal thereto; the measuring electrodes 30a and 30b are so arranged as to cause tooth parts constituting comb teeth to engage with each other; a surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70 has an apex 70A protruding on one side of an orthogonal direction to the base plate 10, and the surface 71 is inclined from the apex 70A side thereof as to guide dew condensation water toward the outer edge side of the humidity sensitive membrane 60; therefore, even if dew condensation water sticks to the surface of the humidity sensor 1, the dew condensation water is guided by the inclination of the surface to flow from the apex 70A side toward the outer edge side of the humidity sensitive membrane 60.

Description

本発明は、静電容量式のセンサおよびそのセンサに設けられたヒータを制御する制御装置に関するものである。   The present invention relates to a capacitance type sensor and a control device that controls a heater provided in the sensor.

従来、静電容量式の湿度センサにおいて、表面に絶縁被膜を有した一対の電極からなるセンサ部を有し、このセンサ部の表面に水滴が付着したときに生じるセンサ部の静電容量の変化を当該水滴の付着として検知するものがある(特許文献1参照)。   Conventionally, a capacitance type humidity sensor has a sensor part composed of a pair of electrodes having an insulating film on the surface, and a change in the capacitance of the sensor part that occurs when water droplets adhere to the surface of the sensor part Is detected as adhesion of the water droplet (see Patent Document 1).

また、湿度センサにおいて、その検出部全体を加熱するヒータを備え、ヒータにより検出部全体を加熱して検出部全体に付着した汚れを除去するものがある(特許文献2参照)。   Some humidity sensors include a heater that heats the entire detection unit, and the entire detection unit is heated by the heater to remove dirt attached to the entire detection unit (see Patent Document 2).

特開昭63−309847号公報JP-A 63-309847 実開昭62−62955号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-62955

上述の特許文献1では、絶縁被膜の表面が結露した場合に空気中の塵などの汚れが結露水に付着すると汚れがセンサ部の表面全体に拡散し、結露水が乾燥したのちにセンサ部の表面全体に汚れの層が形成される場合がある。この場合、汚れの層により誘電率に変化が生じる。このため、センサ部に汚れの層が形成されると、検出誤差の原因となるという問題がある。   In the above-mentioned Patent Document 1, when the surface of the insulating film is condensed, if dirt such as dust in the air adheres to the condensed water, the dirt diffuses over the entire surface of the sensor unit, and after the condensed water is dried, A dirt layer may be formed on the entire surface. In this case, the dielectric constant changes due to the dirt layer. For this reason, when a dirt layer is formed on the sensor unit, there is a problem that it causes a detection error.

これに対して、上述の特許文献2では、検出部に付着した汚れを加熱して除去するためのヒータを有しているものの、無機質は加熱しても除去することができない。このため、塩類等の無機質が汚れとして結露水に付着した場合には、結露水が乾燥したあとに検出部の表面に広く残渣が残る。残渣中の塩類は吸湿や潮解により誘電率が変化するので、検出誤差が生じるという問題がある。   On the other hand, although the above-mentioned Patent Document 2 has a heater for heating and removing dirt adhering to the detection unit, the inorganic substance cannot be removed by heating. For this reason, when inorganic substances such as salts adhere to the condensed water as dirt, a residue remains widely on the surface of the detection unit after the condensed water is dried. The salt in the residue has a problem that a detection error occurs because the dielectric constant changes due to moisture absorption or deliquescence.

このような問題は、水滴を検出するセンサ以外にも、水蒸気、一酸化炭素などの被検ガスに作用して誘電率が変化する感ガス膜を有するセンサにも生じる可能性がある。   Such a problem may occur not only in sensors that detect water droplets, but also in sensors that have a gas-sensitive film whose dielectric constant changes by acting on a test gas such as water vapor or carbon monoxide.

本発明は上記点に鑑みて、静電容量式センサにおいて、その検出誤差を小さくすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the detection error of a capacitive sensor.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、基板(10)と、この基板上に設けられた一対の計測用電極(30a、30b)とを有して静電容量を検出する検出部(10、30a、30b)を備え、前記一対の計測用電極は、櫛歯状に形成されて互いに噛み合うように配置されている櫛歯電極部(32a、32b、32c、34a、34b)を有する静電容量式センサにおいて、
前記検出部は、前記基板に対する直交方向の一方側に突出するように形成されて前記櫛歯電極部の中央付近に重畳するように配置されている頂部(70A)を有しており、
前記検出部の表面形状は、前記頂部から前記櫛歯電極部の外縁側に向かって傾斜を有する形状となっており、前記検出部の表面(71)に付着した水が重力により前記傾斜に沿って前記外縁側に移動するようになっていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 has a substrate (10) and a pair of measurement electrodes (30a, 30b) provided on the substrate to detect capacitance. Comb electrode portions (32a, 32b, 32c, 34a, 34b) provided with detectors (10, 30a, 30b), wherein the pair of measurement electrodes are formed in a comb shape and are arranged to mesh with each other. In a capacitive sensor having
The detection part has a top part (70A) that is formed so as to protrude to one side in a direction orthogonal to the substrate and is arranged so as to overlap with the vicinity of the center of the comb electrode part,
The surface shape of the detection part is a shape having an inclination from the top part toward the outer edge side of the comb electrode part, and water adhering to the surface (71) of the detection part follows the inclination by gravity. And moving to the outer edge side.

この発明によれば、センサの表面に水、例えば結露水が付着しても、結露水は重力で表面の傾斜により案内されて頂部側から櫛歯電極部の外縁側に流れることになるので、結露水の汚れによる検出誤差を小さくすることができる。ここで、櫛歯電極部の中央付近とは、櫛歯電極部の中央部、もしくは中央部の近傍の部位のことである。   According to this invention, even if water, for example, condensed water adheres to the surface of the sensor, the condensed water is guided by the inclination of the surface by gravity and flows from the top side to the outer edge side of the comb electrode part. Detection error due to dew condensation water can be reduced. Here, the vicinity of the center of the comb electrode portion refers to the center portion of the comb electrode portion or a portion in the vicinity of the center portion.

具体的には、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の静電容量式センサにおいて、前記検出部は、前記櫛歯電極部を覆うように形成されて前記基板に対する直交方向の一方側に凸となる凸形状に形成されている酸化膜(40)を有することを特徴としている。これにより、検出部を、基板に対する直交方向の一方側に突出するように形成することができる。   Specifically, according to a second aspect of the present invention, in the capacitance type sensor according to the first aspect, the detection unit is formed so as to cover the comb-tooth electrode unit and is orthogonal to the substrate. It has the oxide film (40) formed in the convex shape which becomes convex on one side, It is characterized by the above-mentioned. Thereby, a detection part can be formed so that it may protrude in the one side of the orthogonal direction with respect to a board | substrate.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の静電容量式センサにおいて、前記検出部は、前記櫛歯電極部を覆うように形成されている感湿膜(60)を有しており、前記感湿膜の外縁側に配置されて、前記櫛歯電極部の周囲を囲む部分に形成されている親水膜(80)を有することを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the capacitance type sensor according to the first or second aspect, the detection unit has a moisture sensitive film (60) formed so as to cover the comb electrode portion. It is characterized by having a hydrophilic film (80) disposed on the outer edge side of the moisture sensitive film and formed on a portion surrounding the periphery of the comb electrode portion.

この発明によれば、感湿膜上に水、例えば結露水が滞留せず、結露水を感湿膜外の親水膜にて保持することができる。このため、センサに振動が生じた場合でも、結露水が表面の頂部側に移動し難くなる。この場合、請求項4に記載の発明のように、前記親水膜(80)が前記基板側に凹む溝部を有するようにすれば、結露水を凹部内で保持しやすくなる。また、請求項5に記載の発明のように、前記感湿膜(60)に重畳する前記親水膜(80)の内縁部パターンが、前記感湿膜の外縁側を往復する蛇行形状になっていれば、請求項4と同様に、結露水を蛇行形状の凹部内で保持しやすくなる。   According to this invention, water, for example, condensed water does not stay on the moisture sensitive film, and the condensed water can be held by the hydrophilic film outside the moisture sensitive film. For this reason, even when vibration occurs in the sensor, the dew condensation water is difficult to move to the top side of the surface. In this case, if the hydrophilic film (80) has a groove that is recessed toward the substrate as in the invention described in claim 4, it becomes easier to hold the condensed water in the recess. Further, as in the invention described in claim 5, the inner edge pattern of the hydrophilic film (80) overlapping the moisture sensitive film (60) has a meandering shape reciprocating on the outer edge side of the moisture sensitive film. Then, similarly to the fourth aspect, the dew condensation water can be easily held in the meandering concave portion.

請求項6に記載の発明は、請求項1または2に記載の静電容量式センサにおいて、前記基板(10)上に形成されたヒータ(100)を有し、前記ヒータは、前記表面のうち前記頂部付近が他の部位に比べて発熱温度が高くなるヒータパターンで形成されていることを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is the electrostatic capacity sensor according to the first or second aspect, further comprising a heater (100) formed on the substrate (10), wherein the heater is formed on the surface. The vicinity of the top is formed by a heater pattern having a heat generation temperature higher than that of other portions.

この発明によれば、ヒータから表面に到達する熱量は、頂部側から計測用電極部の外縁部側に近づくほど小さくなる。これにより、頂部において最初に結露水が蒸発し、計測用電極部の外縁部側に近づくほど結露水の蒸発は遅くなる。このため、結露水に含まれる汚れを外縁部側に集めて計測用電極部の中央部から遠ざけることができる。   According to this invention, the amount of heat reaching the surface from the heater becomes smaller as it approaches the outer edge side of the measurement electrode portion from the top side. As a result, the condensed water evaporates first at the top, and the evaporation of the condensed water becomes slower as it approaches the outer edge side of the measurement electrode section. For this reason, the dirt contained in the dew condensation water can be collected on the outer edge side and away from the central part of the measurement electrode part.

請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の静電容量式センサにおける前記ヒータを制御する制御装置であって、
前記静電容量式センサに結露が生じる条件が一定時間以上継続しているか否かを判定する判定手段(S140)と、
前記判定手段の判定が肯定となったときに前記ヒータに電流を流して前記ヒータから熱を発生させる制御手段(S150)と、を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is a control device for controlling the heater in the capacitance type sensor according to claim 5,
A determination means (S140) for determining whether or not a condition that causes condensation on the capacitance sensor continues for a certain period of time;
And a control means (S150) for causing a current to flow through the heater and generating heat from the heater when the judgment by the judgment means is affirmative.

この発明によれば、センサの表面の全体に亘って水、例えば結露水が付着した状態であるとしてヒータによる加熱を開始させることにより、請求項6に記載の発明の効果を適切に得ることができる。   According to the present invention, it is possible to appropriately obtain the effect of the invention according to claim 6 by starting heating by the heater assuming that water, for example, dew condensation water, is attached to the entire surface of the sensor. it can.

本発明の第1実施形態における湿度センサの正面図である。It is a front view of the humidity sensor in a 1st embodiment of the present invention. 図1中のA−A断面図であるIt is AA sectional drawing in FIG. 第1実施形態における湿度センサの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the humidity sensor in 1st Embodiment. 第1実施形態における湿度センサの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the humidity sensor in 1st Embodiment. 第1実施形態の湿度センサを用いた湿度検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the humidity detection apparatus using the humidity sensor of 1st Embodiment. 第1実施形態における親水膜の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the hydrophilic film in 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態における湿度センサの正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing of the humidity sensor in 2nd Embodiment of this invention. 図7のヒータ単体を示す図である。It is a figure which shows the heater single-piece | unit of FIG. 第2実施形態の湿度検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the humidity detection apparatus of 2nd Embodiment. 第2実施形態の湿度検出装置におけるヒータ制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heater control process in the humidity detection apparatus of 2nd Embodiment. 本発明の変形例において湿度センサの基板の配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the board | substrate of a humidity sensor in the modification of this invention.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.

(第1実施形態)
図1、図2に本発明に係る湿度センサ1の第1実施形態を示す。図1は湿度センサ1の上面図、図2は図1中A−A断面図である。
(First embodiment)
1 and 2 show a first embodiment of a humidity sensor 1 according to the present invention. 1 is a top view of the humidity sensor 1, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

湿度センサ1は、空気中の相対湿度を検出するセンサを構成するもので、図1および図2に示すように、基板10、絶縁保護膜20、21、計測用電極30a、30b、酸化膜40、絶縁保護膜50、感湿膜60、撥水透湿膜70、および親水膜80から構成されている。基板10としては、本実施形態では、シリコン製の基板を用いている。   The humidity sensor 1 constitutes a sensor that detects the relative humidity in the air. As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate 10, the insulating protective films 20 and 21, the measurement electrodes 30 a and 30 b, and the oxide film 40. The insulating protective film 50, the moisture sensitive film 60, the water-repellent moisture permeable film 70, and the hydrophilic film 80 are configured. In the present embodiment, a silicon substrate is used as the substrate 10.

絶縁保護膜20は、基板10の一面11側に形成されたもので、基板10の一面11に沿うように膜状に設けられている。絶縁保護膜20は、基板10に対する直交方向から視て概円形に形成されている。絶縁保護膜20は、基板10と計測用電極30a、30bとの間で電気的な絶縁を図る役割を果たす。絶縁保護膜21は、絶縁保護膜20の外周側に配置されたもので、空所22を介して絶縁保護膜20を囲むように形成されている。   The insulating protective film 20 is formed on the one surface 11 side of the substrate 10, and is provided in a film shape along the one surface 11 of the substrate 10. The insulating protective film 20 is formed in a substantially circular shape when viewed from the direction orthogonal to the substrate 10. The insulating protective film 20 plays a role of achieving electrical insulation between the substrate 10 and the measurement electrodes 30a and 30b. The insulating protective film 21 is disposed on the outer peripheral side of the insulating protective film 20 and is formed so as to surround the insulating protective film 20 via the space 22.

計測用電極30a、30bは、アルミニウム等の金属製膜からなる一対の電極を構成するものである。計測用電極30a、30bは、計測用電極30a、30bの間に電位差を与えると、感湿膜60の誘電率に応じた静電容量を生じさせるものである。計測用電極30a、30bは、図1に示すように、櫛歯状に形成されて互いに噛み合うように配置されている。   The measurement electrodes 30a and 30b constitute a pair of electrodes made of a metal film such as aluminum. The measurement electrodes 30a and 30b generate capacitance according to the dielectric constant of the moisture sensitive film 60 when a potential difference is applied between the measurement electrodes 30a and 30b. As shown in FIG. 1, the measurement electrodes 30 a and 30 b are formed in a comb shape and are arranged so as to mesh with each other.

具体的には、計測用電極30aは、基部31、および歯部32a、32b、32cを備える。計測用電極30bは、基部33、および歯部34a、34bを備える。   Specifically, the measurement electrode 30a includes a base 31 and tooth portions 32a, 32b, and 32c. The measurement electrode 30b includes a base 33 and tooth portions 34a and 34b.

歯部32a、32b、32cは、計測用電極30aの櫛歯電極部を構成するもので、図2に示すように、絶縁保護膜20に対して基板10に対する直交方向一方側に配置されている。歯部32a、32b、32cは、図1に示すように、基部31から基部33に向けて突出するように形成されている。歯部32a、32b、32cは、基部31の一端31aから他端31bに向けて歯部32a、32b、32cの順に並べられている。歯部32a、32b、32cは、それぞれ間隔を開けて平行に配置されている。これにより、計測用電極30aは、櫛歯状に形成されていることになる。   The tooth portions 32a, 32b, and 32c constitute a comb-tooth electrode portion of the measurement electrode 30a, and are disposed on one side of the insulating protective film 20 in the direction orthogonal to the substrate 10 as shown in FIG. . As shown in FIG. 1, the tooth portions 32 a, 32 b, and 32 c are formed so as to protrude from the base portion 31 toward the base portion 33. The tooth portions 32a, 32b, and 32c are arranged in the order of the tooth portions 32a, 32b, and 32c from the one end 31a of the base portion 31 toward the other end 31b. The tooth portions 32a, 32b, and 32c are arranged in parallel at intervals. As a result, the measurement electrode 30a is formed in a comb-teeth shape.

基部31は、細長い板状に形成されたもので、その一端31a側が絶縁保護膜20に対して上記直交方向一方側に配置されている。基部31はその他端31b側が後述する絶縁保護膜52、53内を通して親水膜80の外周側に延出している。基部31の他端31bには、パット35aが接続されている。パット35aは上記直交方向の一方側に露出している。   The base 31 is formed in an elongated plate shape, and one end 31 a side thereof is disposed on one side in the orthogonal direction with respect to the insulating protective film 20. The base 31 extends on the outer peripheral side of the hydrophilic film 80 on the other end 31b side through insulating protective films 52 and 53 described later. A pad 35 a is connected to the other end 31 b of the base 31. The pad 35a is exposed on one side in the orthogonal direction.

歯部34a、34bは、計測用電極30bの櫛歯電極部を構成するもので、図1に示すように、絶縁保護膜20に対して上記直交方向の一方側に配置されている。歯部34a、34bは、図1に示すように、基部33から基部31に向けて突出するように形成されている。歯部34a、34bは、間隔を開けて平行になるように配置されている。歯部34aは、基部33の一端33a側に配置されたもので、計測用電極30aの歯部32a、32bの間に位置する。歯部34bは、歯部34aに対して基部33の他端33b側に配置されたもので、計測用電極30aの歯部32b、32cの間に位置する。これにより、計測用電極30bは、櫛歯状に形成されて、その櫛歯電極部(34a、34b)が計測用電極30aの櫛歯電極部(32a、32b、32c)に対して噛み合うように配置されていることになる。このことにより、計測用電極30a、30b間の対向面積を大きくして、計測用電極30a、30bの間の静電容量を大きくすることになる。   The tooth portions 34a and 34b constitute a comb electrode portion of the measurement electrode 30b, and are arranged on one side in the orthogonal direction with respect to the insulating protective film 20, as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the tooth portions 34 a and 34 b are formed so as to protrude from the base portion 33 toward the base portion 31. The tooth portions 34a and 34b are arranged so as to be parallel with a gap therebetween. The tooth portion 34a is disposed on the one end 33a side of the base portion 33, and is located between the tooth portions 32a and 32b of the measurement electrode 30a. The tooth portion 34b is disposed on the other end 33b side of the base portion 33 with respect to the tooth portion 34a, and is located between the tooth portions 32b and 32c of the measurement electrode 30a. Accordingly, the measurement electrode 30b is formed in a comb-like shape, and the comb-tooth electrode portions (34a, 34b) are engaged with the comb-tooth electrode portions (32a, 32b, 32c) of the measurement electrode 30a. Will be placed. This increases the facing area between the measurement electrodes 30a and 30b, and increases the capacitance between the measurement electrodes 30a and 30b.

基部33は、細長い板状に形成されたもので、その一端33a側が絶縁保護膜20に対して上記直交方向の一方側に配置されている。基部33はその他端33b側が後述する絶縁保護膜52、53内を通して親水膜80の外周側に延出している。基部33の他端33bには、パット35bが接続されている。パット35bは上記直交方向の一方側に露出している。   The base portion 33 is formed in an elongated plate shape, and one end 33 a side thereof is disposed on one side in the orthogonal direction with respect to the insulating protective film 20. The other end 33 b side of the base 33 extends to the outer peripheral side of the hydrophilic film 80 through insulating protective films 52 and 53 described later. A pad 35 b is connected to the other end 33 b of the base 33. The pad 35b is exposed on one side in the orthogonal direction.

図2の酸化膜40は、絶縁保護膜20に対して上記直交方向の一方側に配置されたもので、絶縁保護膜20の径方向内側に位置する。酸化膜40は、計測用電極30aの歯部32a、32b、32c、および計測用電極30bの歯部34a、34bを覆うように形成されている。酸化膜40は、上記直交方向の一方側に凸となる凸形状(凸レンズ状)に形成されている。酸化膜40は、後述するように湿度センサ1の表面を上記直交方向の一方側に突出するように形成する役割を果たす。本実施形態の酸化膜40として、例えば、ボロン及びリンを含んだシリコン酸化膜からなる絶縁膜(すなわち、BPSG膜)が用いられている。   The oxide film 40 in FIG. 2 is disposed on one side in the orthogonal direction with respect to the insulating protective film 20, and is located on the radially inner side of the insulating protective film 20. The oxide film 40 is formed so as to cover the tooth portions 32a, 32b, 32c of the measurement electrode 30a and the tooth portions 34a, 34b of the measurement electrode 30b. The oxide film 40 is formed in a convex shape (convex lens shape) that is convex on one side in the orthogonal direction. As will be described later, the oxide film 40 plays a role of forming the surface of the humidity sensor 1 so as to protrude to one side in the orthogonal direction. As the oxide film 40 of this embodiment, for example, an insulating film (that is, a BPSG film) made of a silicon oxide film containing boron and phosphorus is used.

絶縁保護膜50は、例えばSiN膜からなるもので、絶縁保護膜51、52、53を有する膜状に形成されている。絶縁保護膜51は、酸化膜40および絶縁保護膜20のうち径方向外側部分20a(図2参照)を覆う膜状に形成されている。これにより、絶縁保護膜51は、上記直交方向の一方側から視て概円形で、かつ上記直交方向の一方側に突出するように形成されることになる。絶縁保護膜52は、空所22を埋めるように形成されている。絶縁保護膜52には、上記直交方向の他方側に凹む凹部52aが設けられている。絶縁保護膜53は、絶縁保護膜21を覆うとともに、基板10の一面11のうち絶縁保護膜21の外周側を覆うように形成されている。   The insulating protective film 50 is made of, for example, a SiN film, and is formed in a film shape having insulating protective films 51, 52, and 53. The insulating protective film 51 is formed in a film shape that covers the radially outer portion 20 a (see FIG. 2) of the oxide film 40 and the insulating protective film 20. Thereby, the insulating protective film 51 is formed so as to be substantially circular as viewed from one side in the orthogonal direction and to protrude to one side in the orthogonal direction. The insulating protective film 52 is formed so as to fill the space 22. The insulating protective film 52 is provided with a recess 52a that is recessed on the other side in the orthogonal direction. The insulating protective film 53 is formed so as to cover the insulating protective film 21 and to cover the outer peripheral side of the insulating protective film 21 on the one surface 11 of the substrate 10.

感湿膜60は、例えば、ポリイミドからなり、水蒸気の物理吸着に伴って誘電率が大きくなるものである。感湿膜60は、絶縁保護膜51を上記直交方向の一方側から覆うように形成されている。これにより、感湿膜60は、上記直交方向の一方側から視て概円形で、かつ上記直交方向の一方側に突出するように形成されることになる。   The moisture sensitive film 60 is made of polyimide, for example, and has a dielectric constant that increases with the physical adsorption of water vapor. The moisture sensitive film 60 is formed so as to cover the insulating protective film 51 from one side in the orthogonal direction. As a result, the moisture sensitive film 60 is formed so as to be substantially circular when viewed from one side in the orthogonal direction and to protrude to one side in the orthogonal direction.

撥水透湿膜70は、例えば、フッ素系高分子膜からなるもので、気体としての水蒸気を透過させつつ、液体としての水をはじくものである。撥水透湿膜70は、上記直交方向の一方側から視て概円形で、かつ感湿膜60の全体を上記直交方向の一方側から覆うように形成されている。撥水透湿膜70はその表面71が上記直交方向の一方側に突出する頂部70Aを形成し、かつその頂部70A側から撥水透湿膜70の外縁側に向かうほど基板10との間の距離が短くなるように傾斜している。表面71は、撥水透湿膜70のうち上記直交方向の一方側に形成されている面であって、当該湿度センサ1のうち上記直交方向の一方側に位置する表面を構成する。このような撥水透湿膜70は、基板10、絶縁保護膜20、計測用電極30a、30b、酸化膜40、絶縁保護膜50、および感湿膜60とともに、静電容量を検出する検出部を構成している。   The water-repellent moisture permeable film 70 is made of, for example, a fluorine polymer film, and repels water as a liquid while allowing water vapor as a gas to pass therethrough. The water-repellent moisture permeable film 70 is formed so as to be substantially circular when viewed from one side in the orthogonal direction and to cover the entire moisture sensitive film 60 from one side in the orthogonal direction. The water repellent and moisture permeable membrane 70 forms a top portion 70A whose surface 71 protrudes to one side in the orthogonal direction, and between the top portion 70A side and the outer edge side of the water repellent and moisture permeable membrane 70, it is between the substrate 10. Inclined to shorten the distance. The surface 71 is a surface formed on one side in the orthogonal direction of the water-repellent moisture permeable film 70 and constitutes a surface located on one side in the orthogonal direction of the humidity sensor 1. Such a water repellent and moisture permeable film 70 includes a substrate 10, an insulating protective film 20, measurement electrodes 30 a and 30 b, an oxide film 40, an insulating protective film 50, and a moisture sensitive film 60, and a detection unit that detects capacitance. Is configured.

ここで、表面71の頂部70Aは、計測用電極30a、30bの櫛歯電極部(32a、32b、32c、34a、34b)の中央付近に対して上記直交方向において畳重している。中央付近とは、櫛歯電極部の中央部もしくはその近傍となる部位のことである。図1において、櫛歯電極部の中央部は、歯部32bとA−A断面の指示線(図中の一点鎖線)とが交差する箇所である。   Here, the top portion 70A of the surface 71 overlaps with the vicinity of the center of the comb electrode portions (32a, 32b, 32c, 34a, 34b) of the measurement electrodes 30a, 30b in the orthogonal direction. The vicinity of the center refers to a central portion of the comb electrode portion or a portion in the vicinity thereof. In FIG. 1, the center portion of the comb electrode portion is a location where the tooth portion 32 b and an instruction line (a dashed line in the drawing) of the AA crossing line intersect.

従って、上記した構成によれば、表面71の形状(すなわち、検出部の表面形状)は、基板1に対する直交方向の一方側に突出する頂部70Aから、櫛歯電極部の外縁側に向かって傾斜を有する形状となっている。   Therefore, according to the configuration described above, the shape of the surface 71 (that is, the surface shape of the detection portion) is inclined from the top portion 70A protruding to one side in the direction orthogonal to the substrate 1 toward the outer edge side of the comb electrode portion. The shape has.

親水膜80は、例えばTiO2、或いは、親水基修飾高分子膜などから構成されて水を膜状にして保持するものである。親水膜80は、感湿膜60の外周側に配置されて環状に形成されている。親水膜80は、その内縁側が感湿膜60の外縁側に接触している。すなわち、親水膜80において感湿膜60に接触する内縁側は、環状に形成されていることになる。従って、親水膜80は、上記した計測用電極30a、30bの櫛歯電極部とは重畳せず、計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の周囲を取り囲む部分に形成されている。また、親水膜80は、絶縁保護膜52の凹部52a内に配置されて、上記直交方向の他方側に凹む溝部80aを形成している。溝部80aの底部は、撥水透湿膜70の表面71および絶縁保護膜53より上記直交方向の他方側に位置する。   The hydrophilic film 80 is made of, for example, TiO 2 or a hydrophilic group-modified polymer film, and holds water in the form of a film. The hydrophilic film 80 is disposed on the outer peripheral side of the moisture sensitive film 60 and is formed in an annular shape. The inner edge side of the hydrophilic film 80 is in contact with the outer edge side of the moisture sensitive film 60. That is, the inner edge side in contact with the moisture sensitive film 60 in the hydrophilic film 80 is formed in an annular shape. Therefore, the hydrophilic film 80 does not overlap with the comb electrode portions of the measurement electrodes 30a and 30b described above, and is formed in a portion surrounding the periphery of the comb electrode portions of the measurement electrodes 30a and 30b. The hydrophilic film 80 is disposed in the recess 52a of the insulating protective film 52, and forms a groove 80a that is recessed on the other side in the orthogonal direction. The bottom of the groove 80 a is located on the other side in the orthogonal direction with respect to the surface 71 of the water and moisture permeable membrane 70 and the insulating protective film 53.

次に、本実施形態の湿度センサ1の製造工程について説明する。   Next, the manufacturing process of the humidity sensor 1 of this embodiment is demonstrated.

図3(a)〜(d)および図4(a)〜(c)は、湿度センサ1の製造工程を示す概略断面図である。   FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4C are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process of the humidity sensor 1.

まず、基板10の表面11側に対して絶縁保護膜を成膜してパターニングする。このことにより、基板10の表面11上に絶縁保護膜20、21が形成されることになる(図3(a)参照)。その後、このように絶縁保護膜20、21が形成された基板10に対して電極膜を成膜してパターニングする。このことにより、計測用電極30a、30bが形成されることになる(図3(b)参照)。図3(b)では、計測用電極30aの歯部32a、32b、32c、および計測用電極30bの歯部34a、34bを示している。   First, an insulating protective film is formed on the surface 11 side of the substrate 10 and patterned. As a result, insulating protective films 20 and 21 are formed on the surface 11 of the substrate 10 (see FIG. 3A). Thereafter, an electrode film is formed and patterned on the substrate 10 on which the insulating protective films 20 and 21 are thus formed. As a result, the measurement electrodes 30a and 30b are formed (see FIG. 3B). FIG. 3B shows the tooth portions 32a, 32b, and 32c of the measurement electrode 30a and the tooth portions 34a and 34b of the measurement electrode 30b.

次に、基板10の表面11側に搭載されている絶縁保護膜20に対して酸化膜を成膜してパターニングする。このことにより、絶縁保護膜20上に酸化膜40aが形成されることになる(図3(c)参照)。酸化膜40aは、歯部32a、32b、32c、34a、34bを覆う薄板状に形成されている。その後、酸化膜40aを加熱して酸化膜40aを軟化させる。これに伴い、酸化膜40aは、上記直交方向の一方側に凸となる凸レンズ状になる。このことにより、酸化膜40が形成されることになる(図3(d)参照)。   Next, an oxide film is formed on the insulating protective film 20 mounted on the surface 11 side of the substrate 10 and patterned. As a result, an oxide film 40a is formed on the insulating protective film 20 (see FIG. 3C). The oxide film 40a is formed in a thin plate shape covering the tooth portions 32a, 32b, 32c, 34a, 34b. Thereafter, the oxide film 40a is heated to soften the oxide film 40a. Accordingly, the oxide film 40a has a convex lens shape that is convex on one side in the orthogonal direction. As a result, an oxide film 40 is formed (see FIG. 3D).

次に、このように酸化膜40が形成されたものに対して絶縁保護膜を成膜してパターニングする。このことにより、絶縁保護膜51、52、53からなる絶縁保護膜50が形成されることになる(図4(a)参照)。   Next, an insulating protective film is formed and patterned on the oxide film 40 thus formed. As a result, an insulating protective film 50 composed of the insulating protective films 51, 52, and 53 is formed (see FIG. 4A).

次に、このように絶縁保護膜50が形成されたものに感湿膜および撥水透湿膜をそれぞれ成膜してパターニングする。これにより、感湿膜60および撥水透湿膜70が形成されることになる(図4(b)参照)。その後、このように感湿膜60および撥水透湿膜70が形成されたものに対して親水膜を成膜してパターニングする。これにより、親水膜80が形成される(図4(c)参照)。このことにより、湿度センサ1の製造が終了することになる。   Next, a moisture-sensitive film and a water-repellent moisture-permeable film are formed on the thus-formed insulating protective film 50 and patterned. Thereby, the moisture sensitive film 60 and the water-repellent moisture permeable film 70 are formed (see FIG. 4B). Thereafter, a hydrophilic film is formed on the moisture-sensitive film 60 and the water-repellent moisture-permeable film 70 and patterned. Thereby, the hydrophilic film | membrane 80 is formed (refer FIG.4 (c)). As a result, the manufacture of the humidity sensor 1 is completed.

次に、本実施形態の湿度センサ1を用いて湿度を検出するための湿度検出装置2について説明する。図5は湿度検出装置2の構成を示す図である。   Next, the humidity detection apparatus 2 for detecting humidity using the humidity sensor 1 of this embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the humidity detection device 2.

湿度検出装置2は、湿度センサ1以外に、温度センサ90、湿度変換回路91、温度変換回路92、および信号処理回路93を備える。   In addition to the humidity sensor 1, the humidity detection device 2 includes a temperature sensor 90, a humidity conversion circuit 91, a temperature conversion circuit 92, and a signal processing circuit 93.

湿度変換回路91は、湿度センサ1の静電容量を電圧に変換する。温度センサ90は、湿度センサ1において上述した櫛歯電極部の近傍に形成されている。本実施形態の温度センサ90としてサーミスタが用いられる。温度変換回路92は、サーミスタに一定電流を流すとともに、サーミスタの出力電圧を電圧増幅して出力する。   The humidity conversion circuit 91 converts the capacitance of the humidity sensor 1 into a voltage. The temperature sensor 90 is formed in the vicinity of the above-described comb electrode portion in the humidity sensor 1. A thermistor is used as the temperature sensor 90 of the present embodiment. The temperature conversion circuit 92 supplies a constant current to the thermistor and amplifies and outputs the output voltage of the thermistor.

ここで、湿度センサ1の静電容量と湿度センサ1の周囲の相対湿度とは一対一で特定される関係にある。これに加えて、湿度センサ1では、その検出湿度と実際の湿度との間に誤差があり、この誤差が温度によって変化する特性を有している。   Here, the capacitance of the humidity sensor 1 and the relative humidity around the humidity sensor 1 have a one-to-one relationship. In addition, in the humidity sensor 1, there is an error between the detected humidity and the actual humidity, and this error has a characteristic that changes with temperature.

信号処理回路93は、CPU、メモリなどから構成されたもので、湿度変換回路91の出力電圧に基づいて湿度センサ1で検出される湿度を求めるとともに、この求められる湿度を温度変換回路92の出力電圧に基づいて補正して誤差が小さな湿度を求める処理を実行する。   The signal processing circuit 93 includes a CPU, a memory, and the like. The signal processing circuit 93 obtains the humidity detected by the humidity sensor 1 based on the output voltage of the humidity conversion circuit 91 and outputs the obtained humidity to the temperature conversion circuit 92. A process for obtaining a humidity with a small error by performing correction based on the voltage is executed.

次に、本実施形態の湿度センサ1ではその基板10が水平方向に平行になるように配置されている例にとって、温度検出装置の作動について説明する。   Next, the operation of the temperature detection device will be described for an example in which the substrate 10 of the humidity sensor 1 of the present embodiment is arranged in parallel to the horizontal direction.

まず、湿度センサ1の周囲の空気の温度が露点温度より高い場合には、湿度センサ1において、水蒸気が撥水透湿膜70を透過して感湿膜60に物理吸着される。これに伴い、感湿膜60の誘電率が増加する。すなわち、湿度センサ1は水蒸気に作用して計測用電極30a、30bの間の静電容量が増加する。湿度変換回路91は、湿度センサ1の静電容量を電圧に変換する。温度変換回路92は、温度センサ90の出力電圧を電圧増幅して出力する。次に、信号処理回路93は、湿度変換回路91の出力電圧に基づいて湿度センサ1で検出される相対湿度を求めるとともに、この求められた相対湿度を温度変換回路92の出力電圧で補正して出力する。   First, when the temperature of the air around the humidity sensor 1 is higher than the dew point temperature, the water vapor passes through the water-repellent moisture permeable film 70 and is physically adsorbed on the moisture sensitive film 60 in the humidity sensor 1. Along with this, the dielectric constant of the moisture sensitive film 60 increases. That is, the humidity sensor 1 acts on water vapor to increase the capacitance between the measurement electrodes 30a and 30b. The humidity conversion circuit 91 converts the capacitance of the humidity sensor 1 into a voltage. The temperature conversion circuit 92 amplifies the output voltage of the temperature sensor 90 and outputs it. Next, the signal processing circuit 93 obtains the relative humidity detected by the humidity sensor 1 based on the output voltage of the humidity conversion circuit 91 and corrects the obtained relative humidity with the output voltage of the temperature conversion circuit 92. Output.

その後、湿度センサ1の周囲の空気の温度が露点温度より低下すると、湿度センサ1の表面に結露水が発生する。この結露水は、頂部70A側から撥水透湿膜70の表面71の傾斜により案内されて撥水透湿膜70の外縁側に流れる。すなわち、撥水透湿膜70の表面71に付着した結露水は、重力により計測用電極30a、30bの櫛歯電極部(32a、32b、32c、34a、34b)の外縁側に流れることになる。その後、結露水は、親水膜80の溝部80a内に入る。溝部80a内では、結露水が膜状にされて保持されることになる。   Thereafter, when the temperature of the air around the humidity sensor 1 falls below the dew point temperature, condensed water is generated on the surface of the humidity sensor 1. The condensed water is guided from the top portion 70 </ b> A side by the inclination of the surface 71 of the water repellent and moisture permeable membrane 70 and flows to the outer edge side of the water repellent and moisture permeable membrane 70. That is, the dew condensation water adhering to the surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70 flows to the outer edge side of the comb electrode portions (32a, 32b, 32c, 34a, 34b) of the measurement electrodes 30a, 30b due to gravity. . Thereafter, the condensed water enters the groove 80 a of the hydrophilic film 80. In the groove 80a, the dew condensation water is formed into a film and held.

その後、湿度センサ1の周囲の空気の温度が露点温度より高くなると、親水膜80の溝部80a内の結露水は蒸発する。このため、結露水内に含まれる汚れは、残渣として溝部80a内に残る。   Thereafter, when the temperature of the air around the humidity sensor 1 becomes higher than the dew point temperature, the condensed water in the groove 80a of the hydrophilic film 80 evaporates. For this reason, the dirt contained in the dew condensation water remains in the groove 80a as a residue.

以上説明した本実施形態によれば、湿度センサ1は、基板10の一面11側に搭載されている計測用電極30a、30bと、基板10の一面11側において計測用電極30a、30bを覆うように形成されて水蒸気を物理吸着して誘電率が高くなる感湿膜60と、感湿膜60を基板10に対する直交方向の一方側から覆うように形成されている撥水透湿膜70とを備える。計測用電極30a、30bは、櫛歯電極部(32a、32b、32c、34a、34b)が互いに噛み合うように配置されている。計測用電極30a、30bの間から感湿膜60の誘電率を示す出力電圧を出力する。撥水透湿膜70の表面71(すなわち、湿度センサ1の表面)は、基板10に対する直交方向の一方側に突出して頂部70Aを有し、表面71はその頂部70A側から櫛歯電極部(32a、32b、32c、34a、34b)の外縁側に結露水を案内するように傾斜している。頂部70Aは、櫛歯電極部(32a、32b、32c、34a、34b)の中央付近に重畳するように形成されている。   According to the present embodiment described above, the humidity sensor 1 covers the measurement electrodes 30a and 30b mounted on the one surface 11 side of the substrate 10 and the measurement electrodes 30a and 30b on the one surface 11 side of the substrate 10. A moisture sensitive film 60 that is physically adsorbed to increase the dielectric constant by water vapor adsorption, and a water repellent and moisture permeable film 70 that is formed so as to cover the moisture sensitive film 60 from one side in a direction orthogonal to the substrate 10. Prepare. The measurement electrodes 30a and 30b are arranged so that the comb electrode portions (32a, 32b, 32c, 34a and 34b) mesh with each other. An output voltage indicating the dielectric constant of the moisture sensitive film 60 is output from between the measurement electrodes 30a and 30b. The surface 71 (that is, the surface of the humidity sensor 1) of the water-repellent moisture permeable film 70 protrudes on one side in the direction orthogonal to the substrate 10 and has a top portion 70A, and the surface 71 has a comb electrode portion (from the top portion 70A side) 32a, 32b, 32c, 34a, 34b) are inclined so as to guide the dew condensation water to the outer edge side. The top portion 70A is formed so as to overlap with the vicinity of the center of the comb electrode portions (32a, 32b, 32c, 34a, 34b).

したがって、湿度センサ1の表面に結露水が付着しても、結露水は表面の傾斜により案内されて頂部70A側から感湿膜60の外縁側に流れることになる。このため、結露水に汚れが付着しても、汚れを感湿膜60の外縁側に移動させることができる。本実施形態では、上述の如く、頂部70Aは、互いに噛み合った計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の中央付近に重畳するように配置されている。これにより、汚れを計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の中央付近から遠ざけることができる。このため、結露水に含まれる汚れが計測用電極30a、30bの間から出力される出力電圧に対して与える影響を少なくすることができる。これにより、相対湿度の検出誤差を小さくするようにした湿度センサ1を提供することができる。   Therefore, even if condensed water adheres to the surface of the humidity sensor 1, the condensed water is guided by the inclination of the surface and flows from the top 70A side to the outer edge side of the moisture sensitive film 60. For this reason, even if dirt adheres to the dew condensation water, the dirt can be moved to the outer edge side of the moisture sensitive film 60. In the present embodiment, as described above, the top portion 70A is arranged so as to overlap with the vicinity of the center of the comb electrode portions of the measurement electrodes 30a and 30b meshing with each other. Thereby, dirt can be kept away from the center vicinity of the comb-tooth electrode part of measurement electrode 30a, 30b. For this reason, the influence which the stain | pollution | contamination contained in dew condensation water has with respect to the output voltage output from between the electrodes 30a and 30b for measurement can be decreased. Thereby, the humidity sensor 1 which made the detection error of relative humidity small can be provided.

本実施形態では、撥水透湿膜70の外周側には親水膜80の溝部80aが設けられている。親水膜80の溝部80aは、撥水透湿膜70の表面71に案内されて表面71の外縁側に流れた結露水を膜状にして保持する。   In the present embodiment, a groove 80 a of the hydrophilic film 80 is provided on the outer peripheral side of the water repellent and moisture permeable film 70. The groove 80 a of the hydrophilic film 80 holds the condensed water that has been guided to the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70 and has flowed to the outer edge side of the surface 71 in a film shape.

ここで、結露水を球状にする撥水性材料からなる撥水膜を親水膜80に代えて用いる場合には、湿度センサ1に振動が生じると、表面71の頂部70A側に結露水が容易に流れる可能性がある。   Here, when a water-repellent film made of a water-repellent material that makes the condensed water spherical is used instead of the hydrophilic film 80, when vibration occurs in the humidity sensor 1, the condensed water is easily formed on the top portion 70 </ b> A side of the surface 71. There is a possibility of flowing.

これに対して、本実施形態では、上述の如く、撥水透湿膜70の外周側には親水膜80の溝部80aが設けられている。このため、湿度センサ1に振動が生じても、親水膜80の溝部80aが結露水を膜状にして保持するので、表面71の頂部70A側に結露水を移動することを抑制することができる。   On the other hand, in this embodiment, as described above, the groove 80a of the hydrophilic film 80 is provided on the outer peripheral side of the water-repellent moisture permeable film 70. For this reason, even if vibration occurs in the humidity sensor 1, the groove 80a of the hydrophilic film 80 holds the condensed water in the form of a film, so that it is possible to suppress the movement of the condensed water toward the top portion 70A of the surface 71. .

さらに、本実施形態において、親水膜80の溝部80a内の結露水が蒸発した後に、溝部80a内に汚れの残渣が残る。残渣中に塩類が含まれている場合には、塩類は吸湿や潮解により誘電率が変化する。ここで、計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の中央付近の近い箇所に残渣が位置する場合には、湿度センサ1の出力電圧において、残渣が与える影響が大きくなる。   Furthermore, in this embodiment, after the condensed water in the groove 80a of the hydrophilic film 80 evaporates, a residue of dirt remains in the groove 80a. When salts are contained in the residue, the dielectric constant of the salts changes due to moisture absorption or deliquescence. Here, when the residue is located near the center of the comb electrode portions of the measurement electrodes 30a and 30b, the influence of the residue on the output voltage of the humidity sensor 1 becomes large.

これに対して、本実施形形態では、親水膜80は、計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の中央付近に対して上記直交方向においてオフセットしている。これにより、計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の中央付近から残渣を遠ざけることになる。このため、湿度センサ1の検出湿度において、残渣が与える影響をより一層少なくすることができる。   On the other hand, in this embodiment, the hydrophilic film 80 is offset in the orthogonal direction with respect to the vicinity of the center of the comb electrode portion of the measurement electrodes 30a and 30b. Thereby, a residue is kept away from the center vicinity of the comb-tooth electrode part of measurement electrode 30a, 30b. For this reason, in the detection humidity of the humidity sensor 1, the influence which a residue has can be reduced further.

本実施形態の親水膜80の溝部80aの底部は、撥水透湿膜70の表面71および絶縁保護膜53より上記直交方向の他方側に位置する。このため、溝部80a内の結露水が溝部80aの外側に移動することを抑制できる。   The bottom of the groove 80 a of the hydrophilic film 80 according to the present embodiment is located on the other side in the orthogonal direction from the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70 and the insulating protective film 53. For this reason, it can suppress that the dew condensation water in the groove part 80a moves to the outer side of the groove part 80a.

上記第1実施形態では、親水膜80の内縁側が環状に形成されている例について説明したが、これに代えて、図6に示すように、親水膜80を構成してもよい。   In the first embodiment, the example in which the inner edge side of the hydrophilic film 80 is formed in an annular shape has been described. Alternatively, the hydrophilic film 80 may be configured as shown in FIG.

図6は、撥水透湿膜70の図示を省略し、基板10に対する直交方向一方側(図2参照)から親水膜80および感湿膜60を視た図である。図6中の親水膜80は、溝部80aが設けられていなく、感湿膜60に対して直交方向一方側から重なるように配置されている。親水膜80の内縁部は、凸部80bと凹部80cとが交互に並ぶ蛇行状に形成されている。すなわち、親水膜80の内縁部は、ミアンダパターンに形成されている。凸部80bは、撥水透湿膜70の頂部70A(図6中省略)側に突出するように形成されている。凹部80cは、撥水透湿膜70の頂部70A(図6中省略)と反対側に凹むように形成されている。図6中の親水膜80の内縁部は、16個の凸部80bと16個の凹部80cとから構成されている。このように構成された親水膜80でその内縁部を構成する複数の凹部80cにおいて、撥水透湿膜70の頂部70A側から流れてきた結露水を保持することができる。   FIG. 6 is a view of the hydrophilic film 80 and the moisture sensitive film 60 viewed from one side (see FIG. 2) orthogonal to the substrate 10 with the water repellent and moisture permeable film 70 omitted. The hydrophilic film 80 in FIG. 6 is not provided with the groove 80a and is disposed so as to overlap the moisture sensitive film 60 from one side in the orthogonal direction. The inner edge portion of the hydrophilic film 80 is formed in a meandering shape in which convex portions 80b and concave portions 80c are alternately arranged. That is, the inner edge of the hydrophilic film 80 is formed in a meander pattern. The convex portion 80 b is formed so as to protrude toward the top portion 70 </ b> A (not shown in FIG. 6) of the water-repellent moisture permeable film 70. The recess 80c is formed so as to be recessed on the opposite side of the top portion 70A (not shown in FIG. 6) of the water-repellent moisture permeable membrane 70. The inner edge portion of the hydrophilic film 80 in FIG. 6 is composed of 16 convex portions 80b and 16 concave portions 80c. Condensed water that has flowed from the top portion 70 </ b> A side of the water-repellent moisture permeable membrane 70 can be retained in the plurality of concave portions 80 c that constitute the inner edge portion of the hydrophilic film 80 configured as described above.

さらに、親水膜80としては、その内縁部を蛇行状に形成し、かつ溝部80aを形成してもよい。これにより、結露水をより一層多く保持することができる。   Furthermore, as the hydrophilic film | membrane 80, the inner edge part may be formed in a meandering shape, and the groove part 80a may be formed. Thereby, much more condensed water can be hold | maintained.

(第2実施形態)
本第2実施形態では、上記第1実施形態の湿度センサ1にヒータを追加した例について説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, an example in which a heater is added to the humidity sensor 1 of the first embodiment will be described.

図7(a)は、湿度センサ1において、ヒータ100を基板10に対する直交方向一方側から計測用電極30a、30b(図中鎖線で示す)を透過して視た図である。図7(a)では、絶縁保護膜20、21、酸化膜40、絶縁保護膜50、感湿膜60、撥水透湿膜70、および親水膜80の図示を省略している。図7(b)は、図7(a)中のB−B断面図に相当する図である。図7(b)において、図2中の符号と同一符号は同一のものを示す。   7A is a view of the humidity sensor 1 when the heater 100 is seen through the measurement electrodes 30a and 30b (shown by chain lines in the figure) from one side in the direction orthogonal to the substrate 10. FIG. In FIG. 7A, the insulating protective films 20 and 21, the oxide film 40, the insulating protective film 50, the moisture sensitive film 60, the water-repellent moisture permeable film 70, and the hydrophilic film 80 are omitted. FIG.7 (b) is a figure corresponded to BB sectional drawing in Fig.7 (a). 7B, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same elements.

本実施形態の湿度センサ1は、図1の湿度センサ1において、基板10に凹部12を設け、この凹部12内にヒータ100と絶縁膜120とを形成したものである。以下、ヒータ100および絶縁膜120について説明する。図8にヒータ100単体を基板10に対する直交方向一方側から視た図を示す。   The humidity sensor 1 of the present embodiment is the same as the humidity sensor 1 of FIG. 1 except that a recess 12 is provided in a substrate 10 and a heater 100 and an insulating film 120 are formed in the recess 12. Hereinafter, the heater 100 and the insulating film 120 will be described. FIG. 8 shows a view of the heater 100 alone viewed from one side in the direction orthogonal to the substrate 10.

ヒータ100は、パッド101、102、配線部110、111、112、113、114、115、116、117、118から構成されている。ヒータ100は、図7(b)に示すように、絶縁保護膜20に対して上記直交方向の他方側において、撥水透湿膜70および親水膜80の溝部80aに対応する範囲全体に亘って配設されている。   The heater 100 includes pads 101 and 102 and wiring portions 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, and 118. As shown in FIG. 7B, the heater 100 covers the entire range corresponding to the groove portion 80 a of the water-repellent moisture permeable film 70 and the hydrophilic film 80 on the other side in the orthogonal direction with respect to the insulating protective film 20. It is arranged.

図7(b)において、配線部110、111、・・・、117、118が撥水透湿膜70に対して上記直交方向の他方側に位置している。配線部114が撥水透湿膜70の頂部70Aに対して上記直交方向の他方側に位置している。配線部110、118が親水膜80の溝部80aに対して上記直交方向の他方側に位置している。   In FIG. 7B, the wiring portions 110, 111,..., 117, 118 are located on the other side in the orthogonal direction with respect to the water repellent and moisture permeable film 70. The wiring part 114 is located on the other side in the orthogonal direction with respect to the top part 70 </ b> A of the water-repellent moisture permeable film 70. The wiring portions 110 and 118 are located on the other side in the orthogonal direction with respect to the groove portion 80 a of the hydrophilic film 80.

パッド101、102は、図7(a)に示すように、計測用電極30aのパット35aと計測用電極30bのパット35bとの間に配置されている。パッド101、102は、上記直交方向の一方側に露出している。パッド101は、配線部110に接続されている。パッド102は配線部118に接続されている。   As shown in FIG. 7A, the pads 101 and 102 are disposed between the pad 35a of the measurement electrode 30a and the pad 35b of the measurement electrode 30b. The pads 101 and 102 are exposed on one side in the orthogonal direction. The pad 101 is connected to the wiring part 110. The pad 102 is connected to the wiring part 118.

配線部110、111、112、113、114、115、116、117、118は、パッド101、102の間に電流経路を構成する。   The wiring portions 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118 constitute a current path between the pads 101, 102.

配線部110、111、112、113は、図8に示すように、それぞれ同一方向に向けて凸となる円弧状に形成されている。配線部110、111、112、113は、それぞれ、径方向に間隔を開けて並べられている。配線部115、116、117、118はそれぞれ同一方向に向けて凸となる円弧状に形成されている。配線部115、116、117、118は、それぞれ径方向に間隔を開けて並べられている。   As shown in FIG. 8, the wiring portions 110, 111, 112, and 113 are each formed in an arc shape that is convex in the same direction. The wiring portions 110, 111, 112, and 113 are arranged at intervals in the radial direction. The wiring portions 115, 116, 117, and 118 are each formed in an arc shape that is convex in the same direction. The wiring portions 115, 116, 117, and 118 are arranged at intervals in the radial direction.

配線部110、111、112、113と配線部115、116、117、118とは、互いに逆方向に凸となるように並べられている。配線部110、111、112、113、114、115、116、117、118は、パッド101、102の間の電流経路を蛇行状に形成するように接続されている。   The wiring portions 110, 111, 112, and 113 and the wiring portions 115, 116, 117, and 118 are arranged so as to protrude in opposite directions. The wiring portions 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118 are connected so as to form a current path between the pads 101, 102 in a meandering manner.

配線部110、111は接続され、配線部111、112は接続され、配線部112、113は接続されている。配線部114は配線部113、115の間に接続されている。配線部116、117は接続され、配線部117、118は接続されている。   The wiring parts 110 and 111 are connected, the wiring parts 111 and 112 are connected, and the wiring parts 112 and 113 are connected. The wiring part 114 is connected between the wiring parts 113 and 115. The wiring portions 116 and 117 are connected, and the wiring portions 117 and 118 are connected.

ここで、配線部110、111、112、113、114、115、116、117、118のうち配線部114が残りの配線部110、111、112、113、115、116、117、118よりも幅方向長さが短くなっている。幅方向長さとは、配線部のうち電流が流れる方向に対して直交する方向である。   Here, of the wiring portions 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, the wiring portion 114 is wider than the remaining wiring portions 110, 111, 112, 113, 115, 116, 117, 118. The direction length is shortened. The width direction length is a direction orthogonal to the direction of current flow in the wiring portion.

具体的には、配線部110、111、112、113、114は、配線部110、配線部111、配線部112、配線部113、配線部114の順で徐々に幅方向長さが短くなるように設定されている。配線部114、115、116、117、118は、配線部118、配線部117、配線部116、配線部115、配線部114の順で徐々に幅方向長さが短くなるように設定されている。   Specifically, the wiring portions 110, 111, 112, 113, 114 are gradually shortened in the width direction in the order of the wiring portion 110, the wiring portion 111, the wiring portion 112, the wiring portion 113, and the wiring portion 114. Is set to The wiring portions 114, 115, 116, 117, 118 are set so that the length in the width direction gradually decreases in the order of the wiring portion 118, the wiring portion 117, the wiring portion 116, the wiring portion 115, and the wiring portion 114. .

このことにより、配線部110、111、112、113、114は、配線部110、配線部111、配線部112、配線部113、配線部114の順で徐々に電気抵抗が大きくなる。配線部114、115、116、117、118は、配線部118、配線部117、配線部116、配線部115、配線部114の順で徐々に電気抵抗が大きくなる。   As a result, the wiring sections 110, 111, 112, 113, 114 gradually increase in electrical resistance in the order of the wiring section 110, the wiring section 111, the wiring section 112, the wiring section 113, and the wiring section 114. The wiring portions 114, 115, 116, 117, 118 gradually increase in electrical resistance in the order of the wiring portion 118, the wiring portion 117, the wiring portion 116, the wiring portion 115, and the wiring portion 114.

絶縁膜120は、基板10の凹部12内において、ヒータ100と基板10との間に配置されている。これにより、ヒータ100と基板10との間の電気的絶縁を図ることになる。   The insulating film 120 is disposed between the heater 100 and the substrate 10 in the recess 12 of the substrate 10. As a result, electrical insulation between the heater 100 and the substrate 10 is achieved.

絶縁膜120は、ヒータ100の配線部110、111、112、113、114、115、116、117、118のうち隣接する2つの配線部の間の隙間に配置されている。これにより、上記2つの配線部の間の隙間の電気的絶縁を図ることになる。   The insulating film 120 is disposed in a gap between two adjacent wiring portions of the wiring portions 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118 of the heater 100. As a result, electrical insulation of the gap between the two wiring portions is achieved.

次に、本実施形態の湿度検出装置2について説明する。図9は本実施形態の湿度検出装置2の構成を示す図である。図9において、図5と同一符号は同一のものを示す。   Next, the humidity detection device 2 of the present embodiment will be described. FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the humidity detection device 2 of the present embodiment. 9, the same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same components.

本実施形態の湿度検出装置2は、図5の湿度検出装置2に対して湿度センサ1と信号処理回路(制御装置)93とが異なる。そこで、湿度センサ1および信号処理回路93以外の構成の説明を省略し、以下、湿度センサ1および信号処理回路93について説明する。湿度センサ1は、上述のように、ヒータ100を有するように構成されている。   The humidity detection device 2 of the present embodiment differs from the humidity detection device 2 of FIG. 5 in a humidity sensor 1 and a signal processing circuit (control device) 93. Therefore, the description of the configuration other than the humidity sensor 1 and the signal processing circuit 93 is omitted, and the humidity sensor 1 and the signal processing circuit 93 will be described below. The humidity sensor 1 is configured to include the heater 100 as described above.

信号処理回路93は、CPU、メモリ以外に、タイマを備えるもので、上記第1実施形態と同様に湿度センサ1の周囲の相対湿度を求める処理に加えて、湿度センサ1のヒータ100を制御するヒータ制御処理を実行する。   The signal processing circuit 93 includes a timer in addition to the CPU and the memory, and controls the heater 100 of the humidity sensor 1 in addition to the process of obtaining the relative humidity around the humidity sensor 1 as in the first embodiment. A heater control process is executed.

次に、本実施形態の湿度検出装置2の作動について説明する。   Next, the operation of the humidity detection device 2 of the present embodiment will be described.

図10は湿度検出装置2におけるヒータ制御処理を示すフローチャートである。湿度検出装置2は、図10のフローチャートにしたがって、ヒータ制御処理を実行する。ヒータ制御処理は、一定期間毎に繰り返し行われる。   FIG. 10 is a flowchart showing a heater control process in the humidity detection device 2. The humidity detection device 2 executes the heater control process according to the flowchart of FIG. The heater control process is repeatedly performed at regular intervals.

まず、ステップS100において、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況であるか否かを判定する。   First, in step S100, it is determined whether or not there is a concern that condensation has occurred on the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70 of the humidity sensor 1.

具体的には、上記第1実施形態と同様に、湿度変換回路91の出力電圧に基づいて湿度センサ1の周囲の相対湿度を求め、この求められた相対湿度を温度変換回路92の出力電圧に基づいて補正して補正後の相対湿度を求める。この求められた補正後の相対湿度が閾値(例えば、95%)以上であるか否かを判定する。   Specifically, as in the first embodiment, the relative humidity around the humidity sensor 1 is obtained based on the output voltage of the humidity conversion circuit 91, and the obtained relative humidity is used as the output voltage of the temperature conversion circuit 92. Based on the correction, the corrected relative humidity is obtained. It is determined whether or not the obtained relative humidity after correction is a threshold value (for example, 95%) or more.

補正後の相対湿度が閾値未満であるときには、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況ではないとして、NOと判定して、ステップS100に戻る。   When the corrected relative humidity is less than the threshold value, it is determined that NO is not a concern that dew condensation has occurred on the surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70 of the humidity sensor 1, so that NO is determined and step S100 is performed. Return to.

また、補正後の相対湿度が閾値以上であるときには、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況であるとして、YESと判定する。   Further, when the corrected relative humidity is equal to or higher than the threshold value, it is determined as YES because it is a situation in which there is a concern that condensation has occurred on the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70 of the humidity sensor 1.

ここで、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露水が付着すると、この付着された結露水の誘電率が原因で湿度センサ1の湿度の検出に悪影響を与える可能性がある。   Here, if condensed water adheres to the surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70 of the humidity sensor 1, there is a possibility that the humidity detection of the humidity sensor 1 may be adversely affected due to the dielectric constant of the adhered condensed water. .

そこで、次のステップS120〜ステップS170では、ヒータ100を制御して結露水を蒸発させる。   Therefore, in the next step S120 to step S170, the heater 100 is controlled to evaporate the condensed water.

まず、ステップS120において、タイマによるカウントを開始する。このことにより、ステップS100でYESと判定した後に経過した時間がカウントされることになる。   First, in step S120, counting by a timer is started. As a result, the time elapsed after determining YES in step S100 is counted.

次のステップS130では、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況が継続しているか否かを判定する。   In the next step S <b> 130, it is determined whether or not a situation in which condensation is generated on the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70 of the humidity sensor 1 continues.

具体的には、上記ステップS100と同様に、湿度変換回路91の出力電圧と温度変換回路92の出力電圧とに基づいて補正後の相対湿度を求め、この求められた補正後の相対湿度が閾値(例えば、95%)以上であるか否かを判定する。   Specifically, as in the above step S100, the corrected relative humidity is obtained based on the output voltage of the humidity conversion circuit 91 and the output voltage of the temperature conversion circuit 92, and the obtained corrected relative humidity is the threshold value. It is determined whether or not (for example, 95%) or more.

補正後の相対湿度が閾値未満であるときには、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況がではないとして、NOと判定して、ステップS170に移行してタイマをリセットする。   When the corrected relative humidity is less than the threshold value, it is determined that the situation is that there is no concern that dew condensation has occurred on the surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70 of the humidity sensor 1, and NO is determined. The process proceeds to S170 and the timer is reset.

補正後の相対湿度が閾値以上であるときには、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況が継続しているとして、YESと判定して、ステップS140に移行する。このとき、タイマによるカウントされた時間(以下、タイマ値という)が閾値1より大きいか否かを判定する。すなわち、ステップS100でYESと判定した後に、所定時間以上経過したか否かを判定することになる。   When the corrected relative humidity is equal to or higher than the threshold value, it is determined that the situation that there is a concern about the occurrence of condensation on the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70 of the humidity sensor 1 is determined as YES. The process proceeds to step S140. At this time, it is determined whether the time counted by the timer (hereinafter referred to as a timer value) is greater than a threshold value 1 or not. That is, after determining YES in step S100, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed.

ステップS140において、タイマ値が閾値1より小さいとき(タイマ値<閾値1)、NOと判定して、ステップS130に戻る。このため、湿度センサ1の結露発生が懸念される状況が継続する限り、ステップS130のYES判定と、ステップS140のタイマ値判定とを繰り返す。その後、タイマ値が閾値1以上となった場合、ステップS140でYESと判定する。   In step S140, when the timer value is smaller than the threshold value 1 (timer value <threshold value 1), NO is determined, and the process returns to step S130. For this reason, as long as the situation in which the condensation of the humidity sensor 1 is a concern continues, the YES determination in step S130 and the timer value determination in step S140 are repeated. Thereafter, when the timer value is equal to or greater than the threshold value 1, it is determined YES in step S140.

本実施形態では、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況が所定時間以上継続した場合には、撥水透湿膜70の表面71および親水膜80の全体に亘って結露水が付着して結露水が全て繋がって表面張力で表面71に保持されている状態であることを想定している。そして、閾値1は、撥水透湿膜70の表面71および親水膜80の全体に亘って結露水が付着して結露水が全て繋がって表面張力で表面71に保持されている状態であるか否かを判定するための値である。   In this embodiment, when a situation in which it is feared that dew condensation has occurred on the surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70 of the humidity sensor 1 continues for a predetermined time or more, the surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70. Further, it is assumed that dew condensation water adheres over the entire hydrophilic film 80 and all the dew condensation water is connected and held on the surface 71 by surface tension. Then, whether the threshold value 1 is a state in which the dew condensation water adheres to the entire surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70 and the entire hydrophilic film 80, and all the dew condensation water is connected and held on the surface 71 by surface tension. This is a value for determining whether or not.

このため、上記ステップS140においてYESと判定することにより、撥水透湿膜70の表面71全体に亘って付着した結露水が全て繋がって表面張力で表面71に保持されている状態であると判定することになる。これに伴い、ステップS150では、ヒータ100による加熱を開始する。具体的には、ヒータ100のパッド101、102の間に電圧を印加する。例えば、パッド101をプラス電極とし、パッド102をマイナス電極としたとき、パッド101、102の間において配線部110→配線部111→配線部112→配線部113→配線部114→配線部115→配線部116→配線部117→配線部118の順に電流が流れることになる。このため、配線部110、111・・・117、118はそれぞれ熱を発生する。この発生した熱は、絶縁保護膜20、21、計測用電極30a、30b、酸化膜40、絶縁保護膜50、および感湿膜60などを通して撥水透湿膜70に伝わる。これに加えて、配線部110、118から発生した熱は、絶縁保護膜50を通して親水膜80に伝わる。   For this reason, it determines with it being in the state currently hold | maintained on the surface 71 by surface tension by connecting all the dew condensation water adhering over the whole surface 71 of the water-moisture repellent film 70 by determining with YES in said step S140. Will do. Accordingly, in step S150, heating by the heater 100 is started. Specifically, a voltage is applied between the pads 101 and 102 of the heater 100. For example, when the pad 101 is a plus electrode and the pad 102 is a minus electrode, between the pads 101 and 102, the wiring part 110 → wiring part 111 → wiring part 112 → wiring part 113 → wiring part 114 → wiring part 115 → wiring The current flows in the order of the section 116 → the wiring section 117 → the wiring section 118. For this reason, the wiring parts 110, 111... 117, 118 generate heat. The generated heat is transmitted to the water- and moisture-repellent permeable film 70 through the insulating protective films 20 and 21, the measurement electrodes 30a and 30b, the oxide film 40, the insulating protective film 50, the moisture-sensitive film 60, and the like. In addition, heat generated from the wiring portions 110 and 118 is transmitted to the hydrophilic film 80 through the insulating protective film 50.

その後、ステップS160において、タイマ値が閾値2(>閾値1)より大きいか否かを判定する。すなわち、ヒータ100による加熱が所定時間以上継続したか否かを判定する。ステップS160において、タイマ値が閾値2より小さいときには、ヒータ100の作動時間が所定時間に到達していないとして、NOと判定する。これに伴い、ステップS160に戻る。このため、ヒータ100の作動時間が所定時間に到達するまで、ステップS160における判定を繰り返すことになる。   Thereafter, in step S160, it is determined whether or not the timer value is greater than threshold value 2 (> threshold value 1). That is, it is determined whether heating by the heater 100 has continued for a predetermined time or more. In step S160, when the timer value is smaller than the threshold value 2, it is determined that the operating time of the heater 100 has not reached the predetermined time, and NO is determined. Accordingly, the process returns to step S160. For this reason, the determination in step S160 is repeated until the operating time of the heater 100 reaches a predetermined time.

ここで、ヒータ100の配線部110、111、112、113、114は、上述の如く、配線部110、配線部111、配線部112、配線部113、配線部114の順で徐々に電気抵抗が大きくなる。配線部114、115、116、117、118は、配線部118、配線部117、配線部116、配線部115、配線部114の順で徐々に電気抵抗が大きくなる。このため、配線部110、・・・、114は、配線部110、配線部111、配線部112、配線部113、配線部114の順で徐々に発生熱量が大きくなる。配線部114、・・・、118は、配線部118、配線部117、配線部116、配線部115、配線部114の順で徐々に発生熱量が大きくなる。配線部114は、上述の如く、配線部114が撥水透湿膜70の頂部70Aに対して上記直交方向の他方側に位置している。すなわち、ヒータ100において、頂部70A側の配線部114から親水膜80側の配線部110、118に近づくほど、発生熱量が小さくなる。このため、撥水透湿膜70の頂部70Aに到達する熱量は、撥水透湿膜70の頂部70A以外の部位に比べて、多くなり、撥水透湿膜70の表面71のうち頂部70Aから外縁側(すなわち、親水膜80側)に近づくほど、到達する熱量は、少なくなる。   Here, the wiring sections 110, 111, 112, 113, and 114 of the heater 100 gradually increase in electrical resistance in the order of the wiring section 110, the wiring section 111, the wiring section 112, the wiring section 113, and the wiring section 114 as described above. growing. The wiring portions 114, 115, 116, 117, 118 gradually increase in electrical resistance in the order of the wiring portion 118, the wiring portion 117, the wiring portion 116, the wiring portion 115, and the wiring portion 114. Therefore, the amount of heat generated in the wiring portions 110,..., 114 gradually increases in the order of the wiring portion 110, the wiring portion 111, the wiring portion 112, the wiring portion 113, and the wiring portion 114. In the wiring portions 114,..., 118, the amount of generated heat gradually increases in the order of the wiring portion 118, the wiring portion 117, the wiring portion 116, the wiring portion 115, and the wiring portion 114. As described above, the wiring part 114 is located on the other side in the orthogonal direction with respect to the top part 70 </ b> A of the water-repellent moisture permeable film 70. That is, in the heater 100, the amount of generated heat decreases as the wiring portion 114 on the top portion 70A side approaches the wiring portions 110 and 118 on the hydrophilic film 80 side. For this reason, the amount of heat reaching the top portion 70 </ b> A of the water / moisture repellent film 70 is larger than that of the portion other than the top portion 70 </ b> A of the water / moisture repellent film 70. The closer to the outer edge side (that is, the hydrophilic film 80 side), the smaller the amount of heat that reaches.

このようにヒータ100から発生する熱により撥水透湿膜70の頂部70Aにおいて最初に結露水が蒸発し、撥水透湿膜70の表面71のうち頂部70Aに対して外縁側(すなわち、親水膜80側)では、頂部70Aの後に結露水が蒸発する。すなわち、撥水透湿膜70の表面71のうち頂部70Aから外縁側(すなわち、親水膜80側)に近づくほど、結露水の蒸発が遅くなる。   Thus, the condensed water is first evaporated at the top portion 70A of the water-repellent moisture permeable membrane 70 by the heat generated from the heater 100, and the outer edge side (that is, hydrophilic) of the surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70 with respect to the top portion 70A. On the membrane 80 side, the condensed water evaporates after the top 70A. That is, the closer to the outer edge side (that is, the hydrophilic film 80 side) of the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70, the slower the condensation water evaporates.

このような結露水の蒸発が生じると、結露水中の汚れは重力により徐々に表面71の外縁側に流れて徐々に集められて親水膜80の溝部80a内に入る。その後、最後に溝部80aの結露水が蒸発して汚れが残渣として残留することになる。   When the condensation water evaporates, dirt in the condensation water gradually flows to the outer edge side of the surface 71 due to gravity and is gradually collected and enters the groove 80 a of the hydrophilic film 80. Then, finally, the condensed water in the groove 80a evaporates, and the dirt remains as a residue.

その後、上記ステップS160において、タイマ値が閾値2(>閾値1)より大きくなると、ヒータ100の作動時間が所定時間に到達したとして、YESと判定する。これに伴い、ステップS170において、ヒータ100のパッド101、102の間の電圧印加を停止して、ヒータ100による加熱を停止する。その後、ステップS180でタイマをリセットしてステップS100に戻る。   Thereafter, in step S160, when the timer value becomes larger than the threshold value 2 (> threshold value 1), it is determined that the operation time of the heater 100 has reached a predetermined time, YES. Accordingly, in step S170, voltage application between the pads 101 and 102 of the heater 100 is stopped, and heating by the heater 100 is stopped. Thereafter, the timer is reset in step S180 and the process returns to step S100.

このようなステップS100〜ステップS180の処理を繰り返すことにより、撥水透湿膜70の表面に付着した結露水をヒータ100の加熱により蒸発させて汚れを親水膜80の溝部80a内に集めることになる。そして、このように結露水が蒸発して汚れが親水膜80の溝部80a内に集めた状態で、信号処理回路93は、上記第1実施形態と同様、湿度変換回路91の出力電圧に基づいて湿度センサ1で検出される相対湿度を求めるとともに、この求められた相対湿度を温度変換回路92の出力電圧で補正して出力する。   By repeating such processing of step S100 to step S180, the condensed water adhering to the surface of the water-repellent moisture permeable membrane 70 is evaporated by the heating of the heater 100, and dirt is collected in the groove 80a of the hydrophilic film 80. Become. Then, the signal processing circuit 93 is based on the output voltage of the humidity conversion circuit 91 in the state in which the condensed water evaporates and the dirt is collected in the groove 80a of the hydrophilic film 80 as described above. The relative humidity detected by the humidity sensor 1 is obtained, and the obtained relative humidity is corrected by the output voltage of the temperature conversion circuit 92 and output.

以上説明した説明した本実施形態では、信号処理回路93は、湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況が所定期間以上継続したか否かを判定する。湿度センサ1の撥水透湿膜70の表面71において結露が発生していることが懸念される状況が所定期間以上継続したと判定したときには、撥水透湿膜70の表面71および親水膜80の全体に亘って結露水が付着して結露水が全て繋がって表面張力で表面71に保持されている状態であるとして、ヒータ100による加熱を開始させる。   In the present embodiment described above, the signal processing circuit 93 determines whether or not the situation in which condensation is generated on the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70 of the humidity sensor 1 has continued for a predetermined period or longer. Determine whether. When it is determined that the situation in which the dew condensation has occurred on the surface 71 of the water / moisture repellent film 70 of the humidity sensor 1 has continued for a predetermined period or longer, the surface 71 of the water / moisture repellent film 70 and the hydrophilic film 80 Heating by the heater 100 is started on the assumption that the condensed water adheres to the entire surface and all the condensed water is connected and held on the surface 71 by surface tension.

ここで、ヒータ100は、ヒータ100から撥水透湿膜70の頂部70Aに到達する熱量は、撥水透湿膜70の頂部70A以外の他の部位よりも多く、かつ撥水透湿膜70の表面71のうち頂部70Aから親水膜80側(すなわち、計測用電極30a、30bの櫛歯部の外縁側)に近づくほど、到達する熱量は少なくなるヒータパターンになっている。そして、このことにより、撥水透湿膜70の頂部70Aにおいて最初に結露水が蒸発し、撥水透湿膜70の表面71のうち頂部70Aに対して外縁側に近づくほど、結露水の蒸発が遅くなる。これに伴い、結露水中の汚れは徐々に集められて親水膜80の溝部80a内に残る、その後、最後に溝部80aの結露水が蒸発して汚れが残渣として残留することになる。したがって、上記実施形態と同様、汚れを計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の中央付近から遠ざけることができる。このため、結露水に含まれる汚れが計測用電極30a、30bの間から出力される出力電圧に対して与える影響を少なくすることができる。   Here, the heater 100 has a larger amount of heat reaching the top portion 70 </ b> A of the water-repellent and moisture-permeable film 70 than the other portion other than the top portion 70 </ b> A of the water- and moisture-permeable and moisture-permeable film 70. The heater pattern is such that the amount of heat that reaches the surface 71 becomes closer to the hydrophilic film 80 side (that is, the outer edge side of the comb tooth portions of the measurement electrodes 30a and 30b) from the top portion 70A of the surface 71 of FIG. As a result, the condensed water evaporates first at the top portion 70A of the water-repellent moisture permeable membrane 70, and the condensed water evaporates as it approaches the outer edge side of the top portion 70A of the surface 71 of the water-repellent moisture permeable membrane 70. Becomes slower. As a result, dirt in the condensed water is gradually collected and remains in the groove 80a of the hydrophilic film 80, and finally, the condensed water in the groove 80a evaporates and the dirt remains as a residue. Therefore, as in the above embodiment, the dirt can be kept away from the vicinity of the center of the comb electrode portions of the measurement electrodes 30a and 30b. For this reason, the influence which the stain | pollution | contamination contained in dew condensation water has with respect to the output voltage output from between the electrodes 30a and 30b for measurement can be decreased.

上記第1、第2の実施形態では、撥水透湿膜70の表面71に付着した結露水を表面71の傾斜により親水膜80側に流すために、湿度センサ1の基板10の一面11を天地方向の上側に向けるように配置した例について説明したが、これに限らず、基板10の一面11を水平方向に向けるように配置してもよく、或いは、図11に示すように、基板10一面11を天地方向の上側に向けた状態で天地方向に対して基板10が斜めに配置してもよい。図11では、基板10の一面11に対して天地方向から時計回り方向になす角度をθとしてとき、0≦θ≦90となるように湿度センサ1を配置されている例が示されている。   In the first and second embodiments, the surface 11 of the substrate 10 of the humidity sensor 1 is made to flow to the hydrophilic film 80 side due to the inclination of the surface 71 of the condensed water adhering to the surface 71 of the water-repellent moisture permeable film 70. Although the example has been described so as to be directed upward in the vertical direction, the present invention is not limited to this, and the substrate 10 may be disposed so that one surface 11 thereof is directed in the horizontal direction, or as illustrated in FIG. The substrate 10 may be disposed obliquely with respect to the top-to-bottom direction with the one surface 11 facing upward in the top-to-bottom direction. FIG. 11 shows an example in which the humidity sensor 1 is arranged so that 0 ≦ θ ≦ 90, where θ is the angle formed clockwise with respect to the one surface 11 of the substrate 10 from the top-to-bottom direction.

上記第1、第2の実施形態では、撥水透湿膜70の頂部70Aが計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の中央付近に重なるように配置した例について説明したが、これに限らず、撥水透湿膜70の表面71が撥水透湿膜70の表面71に付着した結露水を計測用電極30a、30bの櫛歯電極部の外縁側に案内するように形成されていれば、撥水透湿膜70の頂部70Aが測用電極30a、30bの櫛歯電極部の中央付近からオフセットしていてもよい。   In the first and second embodiments described above, the example in which the top portion 70A of the water-repellent moisture permeable film 70 is disposed so as to overlap the vicinity of the center of the comb electrode portions of the measurement electrodes 30a and 30b has been described. First, the surface 71 of the water repellent and water permeable membrane 70 is formed so as to guide the condensed water adhering to the surface 71 of the water repellent and moisture permeable membrane 70 to the outer edge side of the comb electrode portions of the measurement electrodes 30a and 30b. For example, the top portion 70A of the water-repellent moisture permeable membrane 70 may be offset from the vicinity of the center of the comb electrode portion of the measuring electrodes 30a, 30b.

上記第1実施形態では、酸化膜40aを加熱して酸化膜40aを軟化させて凸レンズ状の酸化膜40を形成した例を示したが、これに限らず、半導体製造のグラーデーションマスク技術を用いたエッチングを酸化膜40aに施して酸化膜40aを凸レンズ状にしてもよい。或いは、流体状の材料を滴下した際に材料が凸レンズ状(凸型のメニスカス形状)となることを利用して、酸化膜40aを加熱して流体状にした後に滴下して凸レンズ状の酸化膜40を形成してもよい。   In the first embodiment, the oxide film 40a is heated to soften the oxide film 40a to form the convex lens-shaped oxide film 40. However, the present invention is not limited to this, and a graduation mask technique for semiconductor manufacturing is used. Etching may be performed on the oxide film 40a to form the oxide film 40a into a convex lens shape. Alternatively, by utilizing the fact that the material becomes a convex lens shape (convex meniscus shape) when the fluid material is dropped, the oxide film 40a is heated to be fluid and then dropped to form a convex lens oxide film. 40 may be formed.

上記第1、第2の実施形態では、感湿膜60が水蒸気を物理吸着した際に計測用電極30a、30bの間の静電容量が変化する湿度センサ1を用いた例を示したが、これに代えて、センサ表面に対する水滴の付着(すなわち、作用)に伴って計測用電極30a、30bの間の静電容量が変化する湿度センサを用いてもよい。   In the said 1st, 2nd embodiment, when the moisture sensitive film | membrane 60 physically adsorb | sucked water vapor | steam, the example using the humidity sensor 1 from which the electrostatic capacitance between measurement electrodes 30a and 30b changes was shown, Instead of this, a humidity sensor in which the capacitance between the measurement electrodes 30a and 30b changes with the attachment (that is, the action) of water droplets on the sensor surface may be used.

上記第1、第2の実施形態では、湿度センサ1の表面を基板10に対して直交方向の一方側に突出するように形成するために、酸化膜40を凸レンズ状に形成したが、これに限らず、基板10、絶縁保護膜20、絶縁保護膜50、感湿膜60、および撥水透湿膜70のうちいずれかを凸レンズ状に形成してもよい。   In the first and second embodiments, the oxide film 40 is formed in a convex lens shape in order to form the surface of the humidity sensor 1 so as to protrude to one side in the direction orthogonal to the substrate 10. Not limited to this, any one of the substrate 10, the insulating protective film 20, the insulating protective film 50, the moisture sensitive film 60, and the water-repellent moisture permeable film 70 may be formed in a convex lens shape.

上記第1、第2の実施形態では、本発明のセンサとして湿度センサ1を用いた例について説明したが、これに代えて、一酸化炭素、酸素など水蒸気以外の被検ガスに作用して誘電率が変化するガスセンサを本発明のセンサとして用いてもよい。   In the first and second embodiments, the example in which the humidity sensor 1 is used as the sensor of the present invention has been described. However, instead of this, it acts on a test gas other than water vapor such as carbon monoxide and oxygen to generate dielectric. A gas sensor with a variable rate may be used as the sensor of the present invention.

1 湿度センサ
10 基板
20 絶縁保護膜
21 絶縁保護膜
30a 計測用電極
30b 計測用電極
31 基部
32a 歯部
32b 歯部
32c 歯部
33 基部
34a 歯部
34b 歯部
40 酸化膜
50 絶縁保護膜
51 絶縁保護膜
52 絶縁保護膜
53 絶縁保護膜
60 感湿膜
70 撥水透湿膜
70A 頂部
71 表面
80 親水膜
80a 溝部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Humidity sensor 10 Board | substrate 20 Insulating protective film 21 Insulating protective film 30a Measuring electrode 30b Measuring electrode 31 Base 32a Tooth part 32b Tooth part 32c Tooth part 33 Base 34a Tooth part 34b Tooth part 40 Oxide film 50 Insulating protective film 51 Insulating protection film Film 52 Insulating protective film 53 Insulating protective film 60 Moisture sensitive film 70 Water-repellent moisture permeable film 70A Top part 71 Surface 80 Hydrophilic film 80a Groove part

Claims (7)

基板(10)と、この基板上に設けられた一対の計測用電極(30a、30b)とを有して静電容量を検出する検出部(10、30a、30b)を備え、前記一対の計測用電極は、櫛歯状に形成されて互いに噛み合うように配置されている櫛歯電極部(32a、32b、32c、34a、34b)を有する静電容量式センサにおいて、
前記検出部は、前記基板に対する直交方向の一方側に突出するように形成されて前記櫛歯電極部の中央付近に重畳するように配置されている頂部(70A)を有しており、
前記検出部の表面形状は、前記頂部から前記櫛歯電極部の外縁側に向かって傾斜を有する形状となっており、前記検出部の表面(71)に付着した水が重力により前記傾斜に沿って前記外縁側に移動するようになっていることを特徴とする静電容量式センサ。
A pair of measurement electrodes (30a, 30b) provided on the substrate (10) and a detection unit (10, 30a, 30b) for detecting capacitance; In the capacitive sensor having comb-shaped electrode portions (32a, 32b, 32c, 34a, 34b) formed so as to be meshed with each other,
The detection part has a top part (70A) that is formed so as to protrude to one side in a direction orthogonal to the substrate and is arranged so as to overlap with the vicinity of the center of the comb electrode part,
The surface shape of the detection part is a shape having an inclination from the top part toward the outer edge side of the comb electrode part, and water adhering to the surface (71) of the detection part follows the inclination by gravity. The capacitive sensor is adapted to move to the outer edge side.
前記検出部は、前記櫛歯電極部を覆うように形成されて前記基板に対する直交方向の一方側に凸となる凸形状に形成されている酸化膜(40)を有することを特徴とする請求項1に記載の静電容量式センサ。   The said detection part has an oxide film (40) formed in the convex shape which is formed so that the said comb-tooth electrode part may be covered, and may become convex on the one side of the orthogonal direction with respect to the said board | substrate. 1. The capacitance type sensor according to 1. 前記検出部は、前記櫛歯電極部を覆うように形成されている感湿膜(60)を有しており、
前記感湿膜の外縁側に配置されて、前記櫛歯電極部の周囲を囲む部分に形成されている親水膜(80)を有することを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量式センサ。
The detection unit has a moisture sensitive film (60) formed so as to cover the comb electrode unit,
The electrostatic capacitance according to claim 1 or 2, further comprising a hydrophilic film (80) disposed on an outer edge side of the moisture-sensitive film and formed in a portion surrounding the periphery of the comb electrode portion. Type sensor.
前記親水膜(80)は、前記基板側に凹む溝部を有することを特徴とする請求項3に記載の静電容量式センサ。   4. The capacitive sensor according to claim 3, wherein the hydrophilic film (80) has a groove that is recessed toward the substrate. 前記親水膜(80)は、前記感湿膜(60)に重畳しており、前記感湿膜に重畳する前記親水膜の内縁部パターンは、前記感湿膜の外縁側を往復する蛇行形状になっていることを特徴とする請求項3に記載の静電容量式センサ。   The hydrophilic film (80) is superimposed on the moisture sensitive film (60), and the inner edge pattern of the hydrophilic film superimposed on the moisture sensitive film has a meandering shape reciprocating on the outer edge side of the moisture sensitive film. The capacitance type sensor according to claim 3, wherein 前記基板(10)上に形成されたヒータ(100)を有し、前記ヒータは、前記表面のうち前記頂部付近が他の部位に比べて発熱温度が高くなるヒータパターンで形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量式センサ。   It has a heater (100) formed on the substrate (10), and the heater is formed in a heater pattern in which the vicinity of the top portion of the surface is higher in heat generation temperature than other portions. The electrostatic capacity type sensor according to claim 1 or 2, characterized by the above-mentioned. 請求項6に記載の静電容量式センサにおける前記ヒータを制御する制御装置(93)であって、
前記静電容量式センサに結露が生じる条件が一定時間以上継続しているか否かを判定する判定手段(S140)と、
前記判定手段の判定が肯定となったときに前記ヒータに電流を流して前記ヒータから熱を発生させる制御手段(S150)と、を備えることを特徴とする制御装置。
A control device (93) for controlling the heater in the capacitive sensor according to claim 6,
A determination means (S140) for determining whether or not a condition that causes condensation on the capacitance sensor continues for a certain period of time;
And a control unit (S150) for causing a current to flow through the heater to generate heat from the heater when the determination by the determination unit is affirmative.
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