JP2938531B2 - 容量性湿度センサの製造方法 - Google Patents
容量性湿度センサの製造方法Info
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- JP2938531B2 JP2938531B2 JP2213587A JP21358790A JP2938531B2 JP 2938531 B2 JP2938531 B2 JP 2938531B2 JP 2213587 A JP2213587 A JP 2213587A JP 21358790 A JP21358790 A JP 21358790A JP 2938531 B2 JP2938531 B2 JP 2938531B2
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- conductive electrode
- layer
- conductive
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、層内に吸収された湿気の量に比例して誘電
性因子が変化する誘電性層と、 誘電性層を包囲し、そのコンデンサ構造の導電性層の
１つにランダムなパターンの裂け目が設けられ、その裂
け目は誘電性層への周辺空気の迅速な情報伝達を可能に
する、少なくとも２つの電気的に絶縁された導電性層と
を具備する容量性湿度センサの製造方法に関する。
性因子が変化する誘電性層と、 誘電性層を包囲し、そのコンデンサ構造の導電性層の
１つにランダムなパターンの裂け目が設けられ、その裂
け目は誘電性層への周辺空気の迅速な情報伝達を可能に
する、少なくとも２つの電気的に絶縁された導電性層と
を具備する容量性湿度センサの製造方法に関する。
（従来の技術および発明が解決しようとする課題） 誘電性材料が周辺空気と直接情報伝達することを可能
にする裂け目が、１つの導電性層と１つの誘電性層の両
者に設けられたコンデンサ構造は第71998号特許関係出
版物から知られている。これらの裂け目は、そのクラッ
キングが隣接する誘電性層内にも裂け目を形成するよう
な高い内部応力を示す材料から真空蒸着によって導電性
表面を生成することによって作成される。
にする裂け目が、１つの導電性層と１つの誘電性層の両
者に設けられたコンデンサ構造は第71998号特許関係出
版物から知られている。これらの裂け目は、そのクラッ
キングが隣接する誘電性層内にも裂け目を形成するよう
な高い内部応力を示す材料から真空蒸着によって導電性
表面を生成することによって作成される。
しかし、これらの裂け目が誘電性層に向けて延在する
ときセンサの履歴特性および安定性の質は低下する。い
わゆる毛管凝結が平面上よりも幾分か低い湿度で幅の狭
い割れ目および毛管に生じること、そしてさらに、毛管
凝結に履歴現象の特徴があることはこの技術において良
く知られている（すなわち、凝結は蒸発という逆作用の
場合よりも高い相対湿度レベルで起こる）。例えば、毛
管の内側半径rkが下記の式から得られた値よりも小さい
ときに、凝結は一端部が閉じられている円筒型の毛管で
起こる。
ときセンサの履歴特性および安定性の質は低下する。い
わゆる毛管凝結が平面上よりも幾分か低い湿度で幅の狭
い割れ目および毛管に生じること、そしてさらに、毛管
凝結に履歴現象の特徴があることはこの技術において良
く知られている（すなわち、凝結は蒸発という逆作用の
場合よりも高い相対湿度レベルで起こる）。例えば、毛
管の内側半径rkが下記の式から得られた値よりも小さい
ときに、凝結は一端部が閉じられている円筒型の毛管で
起こる。
rk＝（２γＭ）／（rRT ln（PS/P）） ここで γ＝水の表面張力（20℃で72.75dyn/cm） Ｍ＝水の分子量（18.02g/mol） ｒ＝水の密度（1.00g/cm3） Ｒ＝ガス定数（8.31J/（mol K）） Ｔ＝絶対温度 PS＝水の部分飽和圧力 例えば、もし相対湿度が90％ならば（すなわちPS/P＝
1.1111）、凝結は0.01μｍか或いはそれよりも小さい半
径を有するすべての毛管で起こる。
1.1111）、凝結は0.01μｍか或いはそれよりも小さい半
径を有するすべての毛管で起こる。
さらに、誘電性層内の裂け目はあり得る内部応力を別
々の点に集中させ、その点はセンサの長期安定性に対し
て有害な影響を及ぼす。
々の点に集中させ、その点はセンサの長期安定性に対し
て有害な影響を及ぼす。
さらに、裂け目の中に蓄積した汚染物質は測定結果に
影響を及ぼすことができる。
影響を及ぼすことができる。
上述の理由のため、センサの特性にとって電極の裂け
目が誘電性層の中へ延在するのを第71998号特許関係出
版物に記載された方法で防ぐか、或いはその代わりに、
誘電性層内の裂け目を例えば、センサの反応速度を遅ら
せることが適切な材料を選択することによってほぼ全体
的に避けることができるような、適切なプラスチック層
で満たすことが好ましい。しかし誘電性層内の裂け目の
発生は、従来の製造方法を使用するときには避けられな
い。
目が誘電性層の中へ延在するのを第71998号特許関係出
版物に記載された方法で防ぐか、或いはその代わりに、
誘電性層内の裂け目を例えば、センサの反応速度を遅ら
せることが適切な材料を選択することによってほぼ全体
的に避けることができるような、適切なプラスチック層
で満たすことが好ましい。しかし誘電性層内の裂け目の
発生は、従来の製造方法を使用するときには避けられな
い。
したがって、本発明の目的は迅速な反応、腐食に対す
る高い抵抗力、良好な履歴特性を有するような容量性湿
度センサを得ることであり、上述の従来の技術の問題点
を解決し、そして完全に新しい容量性湿度センサの作成
方法を得ることである。
る高い抵抗力、良好な履歴特性を有するような容量性湿
度センサを得ることであり、上述の従来の技術の問題点
を解決し、そして完全に新しい容量性湿度センサの作成
方法を得ることである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、ランダムなパターンの裂け目を備えたセン
サの導電性層を少なくとも１つと、その一方裂け目がな
い隣接した誘電性層を設けることに基いている。
サの導電性層を少なくとも１つと、その一方裂け目がな
い隣接した誘電性層を設けることに基いている。
さらに特に、本発明による容量性湿度センサは誘電性
層が導電性層の裂け目に対応するクラックのない固体構
造を有することを特徴とする。
層が導電性層の裂け目に対応するクラックのない固体構
造を有することを特徴とする。
さらに、本発明はランダムなパターンの裂け目を備え
た導電性層を有するコンデンサ構造に関し、そして前記
裂け目は誘電性材料の薄い第２の層によって覆われてい
る。
た導電性層を有するコンデンサ構造に関し、そして前記
裂け目は誘電性材料の薄い第２の層によって覆われてい
る。
本発明による生成方法は、ゆっくりと蒸発する可塑剤
によって柔らかくされた誘電性材料の絶縁層上に真空蒸
着により高い内部応力の材料から本質的に形成された裂
け目のある導電性層を作成することを特徴とし、それに
よって導電性層内に形成される裂け目が誘電性層をクラ
ックすることを防ぐ。
によって柔らかくされた誘電性材料の絶縁層上に真空蒸
着により高い内部応力の材料から本質的に形成された裂
け目のある導電性層を作成することを特徴とし、それに
よって導電性層内に形成される裂け目が誘電性層をクラ
ックすることを防ぐ。
さらに特に、本発明による方法は第２の導電性電極が
誘電性層上に生成されるが、その誘電性層はなお可塑状
態であり、それによって第２の導電性層上に形成された
裂け目が誘電性層内へ延在するのを防ぐという特徴を有
する。
誘電性層上に生成されるが、その誘電性層はなお可塑状
態であり、それによって第２の導電性層上に形成された
裂け目が誘電性層内へ延在するのを防ぐという特徴を有
する。
（作用） 本発明は重要な利点を提供する。
本発明によるセンサは、本発明の、ある実施例での影
響を完全に排除するまで、毛管の影響および結果として
生じる履歴現象を減少することができる。センサの長期
安定性はさらに、誘電性層内のクラックを避けることに
よって改善される。さらに、汚染によるセンサ特性の劣
化は裂け目のない誘電性層のおかげで減少される。
響を完全に排除するまで、毛管の影響および結果として
生じる履歴現象を減少することができる。センサの長期
安定性はさらに、誘電性層内のクラックを避けることに
よって改善される。さらに、汚染によるセンサ特性の劣
化は裂け目のない誘電性層のおかげで減少される。
もし導電性の上層が第２の誘電性層によって覆われる
ならば、毛管の形成は完全に避けられる。水に対する高
い浸透性を備えた材料の選択は非常に速い反応をもたら
す。
ならば、毛管の形成は完全に避けられる。水に対する高
い浸透性を備えた材料の選択は非常に速い反応をもたら
す。
さらに、もし第２の誘電性層が下方の層に対する高い
付着力を提供するならば、腐食に対する極めて効果的な
保護が得られる。
付着力を提供するならば、腐食に対する極めて効果的な
保護が得られる。
（実施例） 第１図および第２図によると、センサ６は例えばガラ
ス基体４上に形成されることができるので、例えば陽極
酸化タンタル層の導電性電極１が最初に基体４に最も近
接して配置される。次に、第１の導電性電極１は誘電性
材料の層３で被覆され、その層は通常例えばセルローズ
アセテート酪酸塩のような適切なポリマーである。誘電
性層３は使用に耐える高い抵抗力を有する例えばクロミ
ウム或いは他の適切な材料から成る第２の導電性電極２
によって覆われている。第２の導電性電極２は、薄い層
として生成されたときに内部応力下で自己収縮するよう
な材料でなければならない。この方法は、複数の裂け目
７を第２の電極２の中に生成する。誘電性因子の測定装
置の接触導線（図示されない）は、接触領域８でセンサ
の電極１および２に接続される。
ス基体４上に形成されることができるので、例えば陽極
酸化タンタル層の導電性電極１が最初に基体４に最も近
接して配置される。次に、第１の導電性電極１は誘電性
材料の層３で被覆され、その層は通常例えばセルローズ
アセテート酪酸塩のような適切なポリマーである。誘電
性層３は使用に耐える高い抵抗力を有する例えばクロミ
ウム或いは他の適切な材料から成る第２の導電性電極２
によって覆われている。第２の導電性電極２は、薄い層
として生成されたときに内部応力下で自己収縮するよう
な材料でなければならない。この方法は、複数の裂け目
７を第２の電極２の中に生成する。誘電性因子の測定装
置の接触導線（図示されない）は、接触領域８でセンサ
の電極１および２に接続される。
第３図によると、センサの第２の導電性電極２はそれ
を通じて水蒸気が第１の誘電性層３に達するように拡散
することができるような第２の誘電性層５によって被覆
されることができる。第２の誘電性層に対して適切な材
料とは、例えばセルローズアセテート及び架橋結合した
ポリビニールピロリジンである。
を通じて水蒸気が第１の誘電性層３に達するように拡散
することができるような第２の誘電性層５によって被覆
されることができる。第２の誘電性層に対して適切な材
料とは、例えばセルローズアセテート及び架橋結合した
ポリビニールピロリジンである。
本発明の好ましい実施例は、第２の誘電性層５が、裂
け目７を備えた導電性電極２および第１の誘電性層３の
両者に対する強い付着力を有することを特徴とする。
け目７を備えた導電性電極２および第１の誘電性層３の
両者に対する強い付着力を有することを特徴とする。
本発明によるセンサは以下のようにして作成される。
第１の電極１は、例えば陽極酸化のような従来の薄膜
技術の方法を使用して、ガラス基体４上に形成される。
ポリマー層３は、例えばガラス基体４を液体ポリマーか
らゆっくりと引き上げることによって第１の電極１上に
生成され、それによって溶剤の中で溶かされたプラスチ
ックの薄い層がガラス基体４上に残される。
技術の方法を使用して、ガラス基体４上に形成される。
ポリマー層３は、例えばガラス基体４を液体ポリマーか
らゆっくりと引き上げることによって第１の電極１上に
生成され、それによって溶剤の中で溶かされたプラスチ
ックの薄い層がガラス基体４上に残される。
誘電性材料の溶剤には例えばNMP（Ｎ−メチルピロリ
ジン）及びアルコールの混合物を使用することができ、
そのNMP溶剤はゆっくりと蒸発する構成要素を形成し、
そしてポリマーはセルローズアセテート酪酸塩である。
そのポリマーは150℃の温度で約10分間予め乾燥され
る。アルコールはそれによって蒸発するが、ポリマーは
NMP可塑剤の影響によって可塑状態のままである。次に
表面電極２は、例えばクロミウムが可塑性ポリマー層上
にデポジット生成される。電極２は約0.1...1μｍの厚
さまでデポジットされる。センサ構造は150℃の温度で
約３日間後焼きされ、それによってNMP可塑剤は蒸発
し、誘電性層は最終的な固さに重合する。
ジン）及びアルコールの混合物を使用することができ、
そのNMP溶剤はゆっくりと蒸発する構成要素を形成し、
そしてポリマーはセルローズアセテート酪酸塩である。
そのポリマーは150℃の温度で約10分間予め乾燥され
る。アルコールはそれによって蒸発するが、ポリマーは
NMP可塑剤の影響によって可塑状態のままである。次に
表面電極２は、例えばクロミウムが可塑性ポリマー層上
にデポジット生成される。電極２は約0.1...1μｍの厚
さまでデポジットされる。センサ構造は150℃の温度で
約３日間後焼きされ、それによってNMP可塑剤は蒸発
し、誘電性層は最終的な固さに重合する。
その代わりとして、誘電性層の可塑化手段としてゆっ
くりと蒸発する溶剤を使用することは、誘電性層を高い
処理温度によって可塑状態に維持することによって省略
でき、そのときは、センサは表面電極２の蒸着中には例
えば180℃に保持されねばならない。基体温度がガラス
の転移温度Tg或いは溶融温度より高いことが本質的な条
件である。
くりと蒸発する溶剤を使用することは、誘電性層を高い
処理温度によって可塑状態に維持することによって省略
でき、そのときは、センサは表面電極２の蒸着中には例
えば180℃に保持されねばならない。基体温度がガラス
の転移温度Tg或いは溶融温度より高いことが本質的な条
件である。
第３図によると、第２の誘電性層５は、第１の層３に
対して使用された方法に類似の方法を使用して、液体プ
ラスチック内へ侵すことによって生成される。本質的な
条件は、液体ポリマー内で使用された溶剤が第１の層３
を溶かさないことである。その代わりに、第２の誘電性
層は、適切なモノマー（例えばスチレン）からプラズマ
重合によって生成されることができ、それによって層の
間の高い付着力が得られる。
対して使用された方法に類似の方法を使用して、液体プ
ラスチック内へ侵すことによって生成される。本質的な
条件は、液体ポリマー内で使用された溶剤が第１の層３
を溶かさないことである。その代わりに、第２の誘電性
層は、適切なモノマー（例えばスチレン）からプラズマ
重合によって生成されることができ、それによって層の
間の高い付着力が得られる。
第１図は本発明による湿度センサの断面平面図、第２図
は第１図で示された容量性湿度センサの断面（断面Ａ−
Ａ）側面図、第３図は第１図で示された容量性湿度セン
サの導電性層を誘電性層で被覆された後の断面側面図。 1,2……導電性電極、3,5……誘電性層、４……絶縁性基
体、６……センサ、７……裂け目。
は第１図で示された容量性湿度センサの断面（断面Ａ−
Ａ）側面図、第３図は第１図で示された容量性湿度セン
サの導電性層を誘電性層で被覆された後の断面側面図。 1,2……導電性電極、3,5……誘電性層、４……絶縁性基
体、６……センサ、７……裂け目。
Claims (5)
- 【請求項１】第１の導電性電極（１）が絶縁性基体
（４）上に生成され、 誘電性層（３）が第１の導電性電極（１）上に生成さ
れ、 第２の導電性電極（２）が、誘電性層（３）上に薄い膜
として生成された時に第２の導電性電極（２）の内部応
力による収縮により第２の導電性電極（２）内に裂け目
（７）を形成する様な使用に耐える高い抵抗力を有する
材料から形成される方法であり、 第２の導電性電極（２）が誘電性層（３）上に形成され
る時に、前記誘電性層（３）はなお可塑状態である事に
より、第２の導電性電極（２）に形成された裂け目
（７）が誘電性層（３）の中に延伸するのを防ぐ事を特
徴とする容量性湿度センサ（６）の製造方法。 - 【請求項２】裂け目（７）のある第２の導電性電極
（２）が、可塑性のある誘電性層（３）上に真空蒸着に
よって形成される事を特徴とする請求項１記載の製造方
法。 - 【請求項３】誘電性層（３）がプラスチック材料から生
成される事を特徴とする請求項１、２の何れか１項記載
の製造方法。 - 【請求項４】誘電性層（３）がゆっくりと蒸発する溶剤
の手段によって可塑状態に保持される事を特徴とする、
請求項１、２の何れか１項記載の製造方法。 - 【請求項５】第２の導電性電極（２）の処理中に、セン
サ（６）がガラスの転移温度或いは溶融温度よりも高い
温度に保たれて、誘電性層（３）が高い温度によって可
塑状態に保持される事を特徴とする請求項１乃至４の何
れか１項記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI893797 | 1989-08-11 | ||
| FI893797A FI84862C (fi) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | Kapacitiv fuktighetsgivarkonstruktion och foerfarande foer framstaellning daerav. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387642A JPH0387642A (ja) | 1991-04-12 |
| JP2938531B2 true JP2938531B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=8528837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2213587A Expired - Lifetime JP2938531B2 (ja) | 1989-08-11 | 1990-08-09 | 容量性湿度センサの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5075816A (ja) |
| JP (1) | JP2938531B2 (ja) |
| DE (1) | DE4023778C2 (ja) |
| FI (1) | FI84862C (ja) |
| FR (1) | FR2650892B1 (ja) |
| GB (1) | GB2234820B (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI92439C (fi) * | 1993-09-29 | 1994-11-10 | Vaisala Oy | Sähköisesti ilmaistu impedanssianturi fysikaalisten suureiden, etenkin lämpötilan tai kosteuden, mittaamiseksi sekä menetelmä kyseisten anturien valmistamiseksi |
| FI98567C (fi) * | 1993-09-29 | 1997-07-10 | Vaisala Oy | Impedanssianturi, etenkin radiosondikäyttöön, sekä menetelmä anturin valmistamiseksi |
| US6452776B1 (en) * | 2000-04-06 | 2002-09-17 | Intel Corporation | Capacitor with defect isolation and bypass |
| JP4501320B2 (ja) * | 2001-07-16 | 2010-07-14 | 株式会社デンソー | 容量式湿度センサ |
| US6724612B2 (en) | 2002-07-09 | 2004-04-20 | Honeywell International Inc. | Relative humidity sensor with integrated signal conditioning |
| DE50313445D1 (de) * | 2003-01-09 | 2011-03-10 | Polyic Gmbh & Co Kg | Ikgerät, sowie verwendung dazu |
| DE10338277A1 (de) * | 2003-08-20 | 2005-03-17 | Siemens Ag | Organischer Kondensator mit spannungsgesteuerter Kapazität |
| DE10339036A1 (de) | 2003-08-25 | 2005-03-31 | Siemens Ag | Organisches elektronisches Bauteil mit hochaufgelöster Strukturierung und Herstellungsverfahren dazu |
| DE10340643B4 (de) * | 2003-09-03 | 2009-04-16 | Polyic Gmbh & Co. Kg | Druckverfahren zur Herstellung einer Doppelschicht für Polymerelektronik-Schaltungen, sowie dadurch hergestelltes elektronisches Bauelement mit Doppelschicht |
| DE10340644B4 (de) * | 2003-09-03 | 2010-10-07 | Polyic Gmbh & Co. Kg | Mechanische Steuerelemente für organische Polymerelektronik |
| DE102004002024A1 (de) * | 2004-01-14 | 2005-08-11 | Siemens Ag | Organischer Transistor mit selbstjustierender Gate-Elektrode und Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE102004040831A1 (de) | 2004-08-23 | 2006-03-09 | Polyic Gmbh & Co. Kg | Funketikettfähige Umverpackung |
| DE102004059465A1 (de) | 2004-12-10 | 2006-06-14 | Polyic Gmbh & Co. Kg | Erkennungssystem |
| DE102004063435A1 (de) | 2004-12-23 | 2006-07-27 | Polyic Gmbh & Co. Kg | Organischer Gleichrichter |
| KR20060084160A (ko) * | 2005-01-19 | 2006-07-24 | 레시너코리아 주식회사 | 정전용량형 누수 감지센서 |
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| DE102005017655B4 (de) | 2005-04-15 | 2008-12-11 | Polyic Gmbh & Co. Kg | Mehrschichtiger Verbundkörper mit elektronischer Funktion |
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| DE102005035589A1 (de) | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Polyic Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements |
| DE102005044306A1 (de) | 2005-09-16 | 2007-03-22 | Polyic Gmbh & Co. Kg | Elektronische Schaltung und Verfahren zur Herstellung einer solchen |
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