JP2630836B2 - 半導体湿度センサ - Google Patents
半導体湿度センサInfo
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は感湿材の伸縮を利用した半導体湿度センサに
関する。
関する。
（ロ）従来の技術 一般に湿度センサとしては、感湿セラミックス等の如
く雰囲気湿度（相対湿度）による電気特性の変わるもの
が知られている。しかし、この湿度センサは気体−固体
界面の電気特性を利用するものであり、従って、その界
面が大気にさらされ汚染等の影響を受けやすく長期安定
性に欠ける。これに対し、特開昭56-42126号公報に開示
される毛髪やナイロンの様な感湿体は比較的に長期安定
性がある反面、その伸縮を電気信号に変換し難い。これ
に対して、本発明者等は、すでに感湿材の雰囲気湿度に
よる伸縮を半導体のピエゾ抵抗効果や対向電極間の容量
変化により検出する半導体湿度センサを提案している。
く雰囲気湿度（相対湿度）による電気特性の変わるもの
が知られている。しかし、この湿度センサは気体−固体
界面の電気特性を利用するものであり、従って、その界
面が大気にさらされ汚染等の影響を受けやすく長期安定
性に欠ける。これに対し、特開昭56-42126号公報に開示
される毛髪やナイロンの様な感湿体は比較的に長期安定
性がある反面、その伸縮を電気信号に変換し難い。これ
に対して、本発明者等は、すでに感湿材の雰囲気湿度に
よる伸縮を半導体のピエゾ抵抗効果や対向電極間の容量
変化により検出する半導体湿度センサを提案している。
（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、湿度（相対湿度）により伸縮する物質（材
料）は多く存在するが、湿度センサとして使用する場合
には湿度特性（相対湿度と伸縮の関係）、応答性、温度
依存性などの特性が要求される。この感湿体としては、
上記の従来技術に記述した様に毛髪、ナイロンなどが一
般的に知られているが、本発明者等は、さらに好適な材
料について研究してきた。この結果、相対湿度に対する
特性は生体高分子が感湿材として適するという結論を得
ている。しかし、従来技術の湿度センサにおいてはSiチ
ップ上に感湿材を膜付けするため、これらの感湿材の成
形加工をどのように行うかが課題となる。
料）は多く存在するが、湿度センサとして使用する場合
には湿度特性（相対湿度と伸縮の関係）、応答性、温度
依存性などの特性が要求される。この感湿体としては、
上記の従来技術に記述した様に毛髪、ナイロンなどが一
般的に知られているが、本発明者等は、さらに好適な材
料について研究してきた。この結果、相対湿度に対する
特性は生体高分子が感湿材として適するという結論を得
ている。しかし、従来技術の湿度センサにおいてはSiチ
ップ上に感湿材を膜付けするため、これらの感湿材の成
形加工をどのように行うかが課題となる。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明の半導体湿度センサは、感湿伸縮体としてセル
ロースなどの生体高分子材料を用いることを特徴として
いる。
ロースなどの生体高分子材料を用いることを特徴として
いる。
（ホ）作用 相対湿度に対して良好な特性を有する生体高分子材料
をSiペレット上に膜付けすることで、特性的に良い半導
体湿度センサが実現される。
をSiペレット上に膜付けすることで、特性的に良い半導
体湿度センサが実現される。
（ヘ）実施例 第１図はダイアフラム方式の湿度センサの断面図で、
Siペレット（１）をエッチング加工されたダイアフラム
（２）があり、このダイアフラム表面にはピエゾ抵抗
（３）（３）…が形成され、さらにダイアフラム（２）
の裏面に感湿材（４）が膜付けされている。第２図はカ
ンチレバー方式の湿度センサの断面図で、第１図の場合
と同様Siペレット（１）をエッチング加工して設けられ
たカンチレバー（５）に感湿材（４）を膜付けし、この
感湿材（４）の雰囲気湿度による伸縮でカンチレバー
（５）がひずむ量をピエゾ抵抗（３）で検出している。
第３図は、第２図同様感湿材（４）の伸縮によるカンチ
レバー（５）のたわみで第１電極（６）と第２図電極
（７）との距離が変化するのをこれら電極間の容量変化
として検出している。
Siペレット（１）をエッチング加工されたダイアフラム
（２）があり、このダイアフラム表面にはピエゾ抵抗
（３）（３）…が形成され、さらにダイアフラム（２）
の裏面に感湿材（４）が膜付けされている。第２図はカ
ンチレバー方式の湿度センサの断面図で、第１図の場合
と同様Siペレット（１）をエッチング加工して設けられ
たカンチレバー（５）に感湿材（４）を膜付けし、この
感湿材（４）の雰囲気湿度による伸縮でカンチレバー
（５）がひずむ量をピエゾ抵抗（３）で検出している。
第３図は、第２図同様感湿材（４）の伸縮によるカンチ
レバー（５）のたわみで第１電極（６）と第２図電極
（７）との距離が変化するのをこれら電極間の容量変化
として検出している。
而して第１図〜第３図に示された半導体湿度センサは
いずれも雰囲気湿度による感湿材（４）の伸縮現象を利
用したもので、この伸縮量を電気信号化するためにSiの
ダイアフラム（２）やカンチレバー（５）上に感湿材
（４）が膜付けされる。前記感湿材（４）としてはセル
ローズなどの生体高分子材料が用いられる。
いずれも雰囲気湿度による感湿材（４）の伸縮現象を利
用したもので、この伸縮量を電気信号化するためにSiの
ダイアフラム（２）やカンチレバー（５）上に感湿材
（４）が膜付けされる。前記感湿材（４）としてはセル
ローズなどの生体高分子材料が用いられる。
ところで、天然セルローズは、そのままでは通常の溶
剤や水などに不溶であり、また熱可塑性でもないため成
形加工や溶液としての利用が難しい。しかしこれをエス
テルやエーテルなどの誘導体とすることにより溶解性や
可塑剤との相溶性などの物性を大きく変えることがで
き、その用途を多様化することができる。セルローズの
誘導体化の方法は、通常セルローズの構成単位であるグ
ルコース残基当り３個ある水酸基（−OH）の化学反応を
利用する。この際、置換基の種類やその程度あるいは得
られるセルロース誘導体の重合度をコントロールするこ
とにより、吸水性、水に対する不溶性、架橋など前記湿
度センサとしての使用に適するような物性を得ることが
できる。
剤や水などに不溶であり、また熱可塑性でもないため成
形加工や溶液としての利用が難しい。しかしこれをエス
テルやエーテルなどの誘導体とすることにより溶解性や
可塑剤との相溶性などの物性を大きく変えることがで
き、その用途を多様化することができる。セルローズの
誘導体化の方法は、通常セルローズの構成単位であるグ
ルコース残基当り３個ある水酸基（−OH）の化学反応を
利用する。この際、置換基の種類やその程度あるいは得
られるセルロース誘導体の重合度をコントロールするこ
とにより、吸水性、水に対する不溶性、架橋など前記湿
度センサとしての使用に適するような物性を得ることが
できる。
各Siペレット（１）上への感湿材（４）の膜付けは、
セルロースとSiとの密着性があまり良くないため例え
ば、第４図に示す様にSiペレット（１）上に、まずポリ
イミド等でプライマ層（８）を形成しその上に感湿材
（４）としてセルロース（９）を膜付けする構造として
いる。
セルロースとSiとの密着性があまり良くないため例え
ば、第４図に示す様にSiペレット（１）上に、まずポリ
イミド等でプライマ層（８）を形成しその上に感湿材
（４）としてセルロース（９）を膜付けする構造として
いる。
（ト）発明の効果 本発明による半導体湿度センサは、感湿材として天然
繊維より生成した高分子材料を用いることにより、生体
高分子の持つ湿度センサとしての良好な特性を得ること
ができる。
繊維より生成した高分子材料を用いることにより、生体
高分子の持つ湿度センサとしての良好な特性を得ること
ができる。
図面はいずれも本発明による実施例で、第１図はダイア
フラム型でピエゾ抵抗効果を利用した半導体湿度センサ
の断面図、第２図はカンチレバー型でピエゾ抵抗効果を
利用した半導体湿度センサの断面図、第３図はカンチレ
バー型で容量変化を利用した湿度センサの断面図、第４
図は感湿材としてSiペレット上にセルロースを膜付した
状態の要部断面図である。 （１）……Siペレット、（２）……ダイアフラム、
（３）……ピエゾ抵抗、（４）……感湿材（セルロー
ス）、（５）……カンチレバー、（６）……第１電極、
（７）……第２電極。
フラム型でピエゾ抵抗効果を利用した半導体湿度センサ
の断面図、第２図はカンチレバー型でピエゾ抵抗効果を
利用した半導体湿度センサの断面図、第３図はカンチレ
バー型で容量変化を利用した湿度センサの断面図、第４
図は感湿材としてSiペレット上にセルロースを膜付した
状態の要部断面図である。 （１）……Siペレット、（２）……ダイアフラム、
（３）……ピエゾ抵抗、（４）……感湿材（セルロー
ス）、（５）……カンチレバー、（６）……第１電極、
（７）……第２電極。
フロントページの続き (72)発明者 武田 安弘 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−32857（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−20439（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−57847（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−28153（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】感湿伸縮体の伸縮を半導体ピエゾ抵抗効果
あるいは容量変化として雰囲気湿度（相対湿度）を検出
する半導体湿度センサにおいて、感湿伸縮体としてセル
ローズの誘導体を用いることを特徴とする半導体湿度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1034267A JP2630836B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 半導体湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1034267A JP2630836B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 半導体湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02212745A JPH02212745A (ja) | 1990-08-23 |
| JP2630836B2 true JP2630836B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=12409393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1034267A Expired - Fee Related JP2630836B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | 半導体湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2630836B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994028372A1 (en) * | 1993-05-25 | 1994-12-08 | Rosemount Inc. | Organic chemical sensor |
| KR100474516B1 (ko) * | 2002-03-25 | 2005-03-09 | 전자부품연구원 | 캔틸레버를 이용한 초정밀 습도 센서 및 그의 제조방법 |
| CN102565149B (zh) * | 2011-12-31 | 2014-06-25 | 东南大学 | 一种具有温漂补偿的电容湿度传感器及其制作方法 |
| CN103018289B (zh) * | 2013-01-04 | 2015-07-08 | 东南大学 | 一种电容式湿度传感器 |
| US20250076241A1 (en) * | 2023-02-23 | 2025-03-06 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Humidity Sensor, Manufacturing Method Therefor and Electronic Device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5932857A (ja) * | 1982-08-17 | 1984-02-22 | Murata Mfg Co Ltd | 湿度センサ |
| JPH0618278Y2 (ja) * | 1985-08-05 | 1994-05-11 | 三洋電機株式会社 | 湿度検出装置 |
| JPS6420439A (en) * | 1987-07-15 | 1989-01-24 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Humidity sensible element |
-
1989
- 1989-02-13 JP JP1034267A patent/JP2630836B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02212745A (ja) | 1990-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |