JP3394603B2 - 熱伝導式絶対湿度センサ - Google Patents
熱伝導式絶対湿度センサInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空調器、除湿器、調理
器、栽培ハウス等の雰囲気の水蒸気量を検出する熱伝導
式絶対湿度センサに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、空調器、除湿器、加湿器、調理
器、栽培ハウス等での湿度（相対湿度、絶対湿度のどち
らでも良い）の検出制御の要求が高まっている。この要
求に応えるため、種々の方式の湿度センサが提案されて
いる。 【０００３】従来の熱伝導式絶対湿度センサは、図４に
示すような構成である。測定用及び比較用感熱抵抗素子
３１，３２は、アルミナ基板に白金薄膜を形成する事で
作製している（白金薄膜以外でも温度変化により抵抗値
が変化する材料ならば、どのような材料でも良い）。 【０００４】作製手順は、以下の通りである。先ず、測
定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２を、それぞれセ
ンサ支持台３５で挟み込む。この時、接着剤（使用温度
により無機、有機接着剤を使い分ける）をセンサ支持台
３５と測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２とに塗
り付け、硬化させる。次に、測定用及び比較用感熱抵抗
素子３１，３２を接着した２つのセンサ支持台３５を、
均熱板１０ａに溶接された２つの金属ステム３４に接着
剤（使用温度により無機、有機接着剤を使い分ける）に
よって接着、あるいは溶接によって固定する。 【０００５】これにより、測定用及び比較用感熱抵抗素
子３１，３２と金属ステム３４とを直接、接触しないよ
うに構成し、自己発熱している測定用及び比較用感熱抵
抗素子３１，３２の熱が、金属ステム３４に伝わりにく
いようにしている。 【０００６】また、均熱板１０ａは、２つの金属ステム
３４の温度分布を速やかに均一にし、かつ２つの金属ス
テム３４の温度上昇を小さくするための放熱板としても
作用する。測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２の
端子接続は、ワイヤボンディングにより行う。 【０００７】ここで、図６に示すような治具１４（図５
に示す回路に組み込んだ状態を実現する治具）を用い
て、測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２に直列に
入力電圧Ｖccを印加した状態で、測定用及び比較用感熱
抵抗素子３１，３２の内、何れか一方をトリミングする
ことで、測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２の温
度特性を揃え、湿度０ｇ／ｍ3時の出力電圧の温度ドリ
フトを０にする。 【０００８】次に、前記測定用感熱抵抗素子３１を固定
した該金属ステム３４に通気孔を設けた金属キャップ３
３ａを溶接でかぶせる。一方、前記比較用感熱抵抗素子
３２は、低温（−４０℃）にて該金属ステム３４に金属
キャップ３３ｂを溶接でかぶせることにより、乾燥空気
中に封入する。ワイヤ１３を半田付けで接続し、均熱板
１０ａの外側に金属ケース１１ａを被せ、金属カバー１
２を取り付けてセンサが完成する。 【０００９】このようにして得られた従来の熱伝導式絶
対湿度センサは、前記測定用感熱抵抗素子３１（抵抗値
ＲHT）と前記比較用感熱抵抗素子３２（抵抗値ＲT）、
固定抵抗Ｒ6，Ｒ7、半固定抵抗ＶＲ1、保護抵抗ＲS（た
だし、白金抵抗のように正特性の温度特性を持つ感熱抵
抗素子の場合はＲSは必要無し）により、図５に示すよ
うなホイートストンブリッジを構成して使用される。た
だし、抵抗値ＲT，ＲHTの温度−抵抗特性は等しく、半
固定抵抗ＶＲ1により湿度０ｇ／ｍ3時にＶREF＝OUTPUT
とする。 【００１０】入力電圧Ｖccを印加すると、前記測定用及
び比較用感熱抵抗素子３１，３２は自己発熱をし、周囲
温度よりも高くなる。 【００１１】前記測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，
３２の温度は、前記測定用及び比較用感熱抵抗素子３
１，３２に加わる電圧と熱放散により決定されるが、外
気中に水蒸気が含まれていると、水蒸気が含まれていな
い場合に比べて水蒸気の熱伝導が大きくなり、熱放散が
大きくなるため、前記測定用感熱抵抗素子３１の温度が
前記比較用感熱抵抗素子３２よりも低くなる。このた
め、ＶREFとOUTPUTの両端に電位差（ブリッジバラン
ス）が生じる（出力電圧ＶOUT）。この現象を利用し、
大気中の絶対湿度を検出することができる。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】センサの出力電圧は数
ｍＶであり、増幅が必要となる。しかしながら、現状の
構成は回路と一体化したものではなく、扱いの容易性、
コンパクト性の面から、回路と一体化されたセンサが望
まれていた。 【００１３】本発明は、センサと回路を一体化する為
に、センサと回路基板全体の構成に工夫を施したもので
あり、扱い易く、コンパクトな回路一体型の熱伝導式絶
対湿度センサを提供することを目的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明は、金属からなる
ステムとパッケージの中に搭載された測定用感熱抵抗素
子と、比較用感熱抵抗素子と、固定抵抗２個とでブリッ
ジ回路を組み、前記測定用及び比較用感熱抵抗素子の両
端に電圧印加することにより、前記測定用及び比較用感
熱抵抗素子を自己発熱させ、湿度変化による前記測定用
感熱抵抗素子の抵抗値の変化でブリッジバランスが崩れ
ることを利用して湿度を検出してなる熱伝導式絶対湿度
センサにおいて、樹脂ケースに取り付け封入する樹脂ス
テム及び板状のＨＩＣを設け、空隙を保って測定用感熱
抵抗素子と比較用感熱抵抗素子を保持している金属ステ
ムが、熱伝導率２０Ｗ／Ｋ・ｍ以上の材料を基板材料と
した前記ＨＩＣに密着し、前記金属ステムと金属キャッ
プとを溶接する溶接面の下部に前記ＨＩＣの少なくとも
一部分が貫通する複数の溶接チップ用穴を有する事を特
徴とする熱伝導式絶対湿度センサである。 【００１５】 【作用】センサと回路を一体化するため、図１に示すよ
うに、アルミナを基板材料としたＨＩＣ６の材質及び形
状に２つの工夫を施した。一つは、均熱板と回路を兼ね
た部品として熱伝導率が金属に近いアルミナ（熱伝導率
２０Ｗ／Ｋ・ｍ，金属は数十〜数百Ｗ／Ｋ・ｍ）を基板
材料としたＨＩＣを用いた事である。もう一つは、図２
に示すように、該ＨＩＣ６に金属ステム４を取り付け、
図６に示す治具１４を用いて、測定用及び比較用感熱抵
抗素子１，２に直列に入力電圧Ｖccを印加した状態で、
測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２の内、何れか一方
をトリミングすることで、測定用及び比較用感熱抵抗素
子１，２の温度特性を揃え、湿度０ｇ／ｍ3の出力電圧
の温度ドリフトを０にする処理をしてから、金属キャッ
プ３ａ，３ｂを溶接出来るように該ＨＩＣ６に溶接チッ
プ９ｂが入る穴を設けたことである。これらのことによ
り、扱い易く、コンパクトなセンサと回路とを一体化さ
せた湿度センサが提供できる。 【００１６】 【実施例】本発明の実施例を図１、図２、及び図３を用
いて説明する。 【００１７】図１は、本発明の熱伝導式絶対湿度センサ
の斜視図である。図１（ａ）は、本発明の熱伝導式絶対
湿度センサの組立斜視図である。図１（ｂ）は、測定用
及び比較用感熱抵抗素子をセンサ支持台を介して金属ス
テムに取り付けた斜視図である。図２は、本発明の熱伝
導式絶対湿度センサの金属ステムと金属キャップの溶接
を示す図である。図２（ａ）は斜視図であり、図２
（ｂ）は断面図である。図３は、本発明の熱伝導式絶対
湿度センサの使用回路図である。 【００１８】測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２は、
図１に示すように、アルミナ基板に白金薄膜を形成する
事で作製している（白金薄膜以外でも温度変化により抵
抗値が変化する材料ならば、どのような材料でも良
い）。 【００１９】作業手順は、次の通りである。先ず、測定
用及び比較用感熱抵抗素子１，２を、それぞれセンサ支
持台５で挟み込んだ。この時、接着剤（使用温度により
無機、有機接着剤を使い分ける）を２つのセンサ支持台
５と測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２との間に塗り
付け、硬化させた。次に、アルミナを基板材料としたＨ
ＩＣ６を取り付けた。前記ＨＩＣ６にに半田付けされた
２つの金属ステム４に、接着剤（使用温度により無機、
有機接着剤を使い分ける）による接着、あるいは溶接に
よって、測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２を接着し
た２個のセンサ支持台５を固定した。その後、ワイヤボ
ンディングにより、端子を接続した。ここで、前述した
ような温度ドリフトを０にする処理をした。 【００２０】樹脂ステム７は、前記ＨＩＣ６を、この熱
伝導式絶対湿度センサに取り付けるために使用したもの
であり、又、樹脂ケース８に封入するためのものであ
る。また、樹脂ステム７は矩形板状をなし、平面上の矩
形の四隅の４箇所と、長手方向に四隅の中間の位置の２
箇所に端子保持台１６を介して６個の端子１５が取り付
けられ、ＨＩＣ６の係合孔２ａに嵌合・固定される。更
に、端子保持台１６を設け、ＨＩＣ６の板との間にギャ
ップを有するのは、放熱をよくするためである。しか
し、一方で、前記測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２
が風に非常に影響されるので、本発明の湿度センサの樹
脂ケース８の開放端部を、蓋をする状態でふさぎ、風を
防止することが必要である。 【００２１】ＨＩＣ６の板は、図１（ｂ）に示すセンサ
支持台５に挟持された測定用及び比較用感熱抵抗素子
１，２を固定した金属ステム４を取り付けるようになっ
ている。ＨＩＣ６には、金属ステム４を溶接により取り
付けるために、金属ステム取付台６ａ，６ｂと、前記金
属ステム取付台６ａ，６ｂの周囲がくりぬかれ、溶接チ
ップ用穴６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆが設けられている。前
記溶接チップ用穴に溶接チップ９ａ，９ｂ（図２参照）
が設置されて、金属ステム４がＨＩＣ６に取り付けられ
る。金属ステム取付台６ａ，６ｂには、取付穴５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄが設けられ、金属ステムの取付端子４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが挿入される。このようにして、
金属ステム４をＨＩＣ６の板に取り付けるようになって
いる。 【００２２】ＨＩＣ６の板の平面のほぼ中央に、半導体
１７がホイーストンブリッジの作動回路を増幅しやすい
ように設けている。 【００２３】前記測定用感熱抵抗素子１を固定した金属
ステム４に、通気孔を設けた金属キャップ３ａを溶接で
かぶせた。一方、前記比較用感熱抵抗素子２を低温（−
４０℃）にて金属ステム４に金属キャップ３ｂを溶接で
かぶせることにより、乾燥空気中に封入した。 【００２４】この時の溶接は、図２に示すように、該Ｈ
ＩＣ６の溶接チップ用穴６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆに溶接
チップ９ｂを差し込んで、前記測定用及び比較用感熱抵
抗素子１，２を挟み込んだセンサ支持台５を有する金属
ステム４をＨＩＣ６板に取り付け、溶接チップ９ａに取
り込まれた金属キャップ３ａ，３ｂを、金属ステム４に
圧着することにより行われ、各々金属ステムと金属キャ
ップを溶接で取り付けることが可能となる。最後に、樹
脂ケース８で覆って本発明の熱伝導式絶対湿度センサが
完成する。 【００２５】ＨＩＣの基板材料として、本実施例のよう
にアルミナを用いた場合は、特性上、何等問題はなかっ
たが、基板材料としてガラエボ（熱伝導率１〜５Ｗ／Ｋ
・ｍ）を用いた場合は、電源印加時に２つの金属ステム
４の温度が速やかに均一にならず、かつ温度上昇も高い
ため、電源印加時立ち上がりが安定しなかった。このた
め、ＨＩＣの基板材料の熱伝導率は、２０Ｗ／Ｋ・ｍ以
上の材料でなければ、よい結果が得られず、少なくとも
ガラエボ程度より大きくなければならず、アルミナ程度
の大きさであれば充分である。 【００２６】前記ＨＩＣを前記測定用感熱抵抗素子１
（抵抗値ＲHT）と前記比較用感熱抵抗素子２（抵抗値Ｒ
T）、固定抵抗Ｒ6，Ｒ7、半固定抵抗ＶＲ1、その他、図
３に示すオペアンプ等の素子でホイートストンブリッジ
と作動増幅回路を構成して使用した。 【００２７】上述のようにして得られたセンサ部と、複
数の抵抗を組み合わせて、ブリッジ回路を構成し、絶対
湿度が検出できることは、従来と同様である。 【００２８】 【発明の効果】本発明により、扱い易くコンパクトな回
路一体型の熱伝導式絶対湿度センサが得られた。
器、栽培ハウス等の雰囲気の水蒸気量を検出する熱伝導
式絶対湿度センサに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、空調器、除湿器、加湿器、調理
器、栽培ハウス等での湿度（相対湿度、絶対湿度のどち
らでも良い）の検出制御の要求が高まっている。この要
求に応えるため、種々の方式の湿度センサが提案されて
いる。 【０００３】従来の熱伝導式絶対湿度センサは、図４に
示すような構成である。測定用及び比較用感熱抵抗素子
３１，３２は、アルミナ基板に白金薄膜を形成する事で
作製している（白金薄膜以外でも温度変化により抵抗値
が変化する材料ならば、どのような材料でも良い）。 【０００４】作製手順は、以下の通りである。先ず、測
定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２を、それぞれセ
ンサ支持台３５で挟み込む。この時、接着剤（使用温度
により無機、有機接着剤を使い分ける）をセンサ支持台
３５と測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２とに塗
り付け、硬化させる。次に、測定用及び比較用感熱抵抗
素子３１，３２を接着した２つのセンサ支持台３５を、
均熱板１０ａに溶接された２つの金属ステム３４に接着
剤（使用温度により無機、有機接着剤を使い分ける）に
よって接着、あるいは溶接によって固定する。 【０００５】これにより、測定用及び比較用感熱抵抗素
子３１，３２と金属ステム３４とを直接、接触しないよ
うに構成し、自己発熱している測定用及び比較用感熱抵
抗素子３１，３２の熱が、金属ステム３４に伝わりにく
いようにしている。 【０００６】また、均熱板１０ａは、２つの金属ステム
３４の温度分布を速やかに均一にし、かつ２つの金属ス
テム３４の温度上昇を小さくするための放熱板としても
作用する。測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２の
端子接続は、ワイヤボンディングにより行う。 【０００７】ここで、図６に示すような治具１４（図５
に示す回路に組み込んだ状態を実現する治具）を用い
て、測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２に直列に
入力電圧Ｖccを印加した状態で、測定用及び比較用感熱
抵抗素子３１，３２の内、何れか一方をトリミングする
ことで、測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，３２の温
度特性を揃え、湿度０ｇ／ｍ3時の出力電圧の温度ドリ
フトを０にする。 【０００８】次に、前記測定用感熱抵抗素子３１を固定
した該金属ステム３４に通気孔を設けた金属キャップ３
３ａを溶接でかぶせる。一方、前記比較用感熱抵抗素子
３２は、低温（−４０℃）にて該金属ステム３４に金属
キャップ３３ｂを溶接でかぶせることにより、乾燥空気
中に封入する。ワイヤ１３を半田付けで接続し、均熱板
１０ａの外側に金属ケース１１ａを被せ、金属カバー１
２を取り付けてセンサが完成する。 【０００９】このようにして得られた従来の熱伝導式絶
対湿度センサは、前記測定用感熱抵抗素子３１（抵抗値
ＲHT）と前記比較用感熱抵抗素子３２（抵抗値ＲT）、
固定抵抗Ｒ6，Ｒ7、半固定抵抗ＶＲ1、保護抵抗ＲS（た
だし、白金抵抗のように正特性の温度特性を持つ感熱抵
抗素子の場合はＲSは必要無し）により、図５に示すよ
うなホイートストンブリッジを構成して使用される。た
だし、抵抗値ＲT，ＲHTの温度−抵抗特性は等しく、半
固定抵抗ＶＲ1により湿度０ｇ／ｍ3時にＶREF＝OUTPUT
とする。 【００１０】入力電圧Ｖccを印加すると、前記測定用及
び比較用感熱抵抗素子３１，３２は自己発熱をし、周囲
温度よりも高くなる。 【００１１】前記測定用及び比較用感熱抵抗素子３１，
３２の温度は、前記測定用及び比較用感熱抵抗素子３
１，３２に加わる電圧と熱放散により決定されるが、外
気中に水蒸気が含まれていると、水蒸気が含まれていな
い場合に比べて水蒸気の熱伝導が大きくなり、熱放散が
大きくなるため、前記測定用感熱抵抗素子３１の温度が
前記比較用感熱抵抗素子３２よりも低くなる。このた
め、ＶREFとOUTPUTの両端に電位差（ブリッジバラン
ス）が生じる（出力電圧ＶOUT）。この現象を利用し、
大気中の絶対湿度を検出することができる。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】センサの出力電圧は数
ｍＶであり、増幅が必要となる。しかしながら、現状の
構成は回路と一体化したものではなく、扱いの容易性、
コンパクト性の面から、回路と一体化されたセンサが望
まれていた。 【００１３】本発明は、センサと回路を一体化する為
に、センサと回路基板全体の構成に工夫を施したもので
あり、扱い易く、コンパクトな回路一体型の熱伝導式絶
対湿度センサを提供することを目的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明は、金属からなる
ステムとパッケージの中に搭載された測定用感熱抵抗素
子と、比較用感熱抵抗素子と、固定抵抗２個とでブリッ
ジ回路を組み、前記測定用及び比較用感熱抵抗素子の両
端に電圧印加することにより、前記測定用及び比較用感
熱抵抗素子を自己発熱させ、湿度変化による前記測定用
感熱抵抗素子の抵抗値の変化でブリッジバランスが崩れ
ることを利用して湿度を検出してなる熱伝導式絶対湿度
センサにおいて、樹脂ケースに取り付け封入する樹脂ス
テム及び板状のＨＩＣを設け、空隙を保って測定用感熱
抵抗素子と比較用感熱抵抗素子を保持している金属ステ
ムが、熱伝導率２０Ｗ／Ｋ・ｍ以上の材料を基板材料と
した前記ＨＩＣに密着し、前記金属ステムと金属キャッ
プとを溶接する溶接面の下部に前記ＨＩＣの少なくとも
一部分が貫通する複数の溶接チップ用穴を有する事を特
徴とする熱伝導式絶対湿度センサである。 【００１５】 【作用】センサと回路を一体化するため、図１に示すよ
うに、アルミナを基板材料としたＨＩＣ６の材質及び形
状に２つの工夫を施した。一つは、均熱板と回路を兼ね
た部品として熱伝導率が金属に近いアルミナ（熱伝導率
２０Ｗ／Ｋ・ｍ，金属は数十〜数百Ｗ／Ｋ・ｍ）を基板
材料としたＨＩＣを用いた事である。もう一つは、図２
に示すように、該ＨＩＣ６に金属ステム４を取り付け、
図６に示す治具１４を用いて、測定用及び比較用感熱抵
抗素子１，２に直列に入力電圧Ｖccを印加した状態で、
測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２の内、何れか一方
をトリミングすることで、測定用及び比較用感熱抵抗素
子１，２の温度特性を揃え、湿度０ｇ／ｍ3の出力電圧
の温度ドリフトを０にする処理をしてから、金属キャッ
プ３ａ，３ｂを溶接出来るように該ＨＩＣ６に溶接チッ
プ９ｂが入る穴を設けたことである。これらのことによ
り、扱い易く、コンパクトなセンサと回路とを一体化さ
せた湿度センサが提供できる。 【００１６】 【実施例】本発明の実施例を図１、図２、及び図３を用
いて説明する。 【００１７】図１は、本発明の熱伝導式絶対湿度センサ
の斜視図である。図１（ａ）は、本発明の熱伝導式絶対
湿度センサの組立斜視図である。図１（ｂ）は、測定用
及び比較用感熱抵抗素子をセンサ支持台を介して金属ス
テムに取り付けた斜視図である。図２は、本発明の熱伝
導式絶対湿度センサの金属ステムと金属キャップの溶接
を示す図である。図２（ａ）は斜視図であり、図２
（ｂ）は断面図である。図３は、本発明の熱伝導式絶対
湿度センサの使用回路図である。 【００１８】測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２は、
図１に示すように、アルミナ基板に白金薄膜を形成する
事で作製している（白金薄膜以外でも温度変化により抵
抗値が変化する材料ならば、どのような材料でも良
い）。 【００１９】作業手順は、次の通りである。先ず、測定
用及び比較用感熱抵抗素子１，２を、それぞれセンサ支
持台５で挟み込んだ。この時、接着剤（使用温度により
無機、有機接着剤を使い分ける）を２つのセンサ支持台
５と測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２との間に塗り
付け、硬化させた。次に、アルミナを基板材料としたＨ
ＩＣ６を取り付けた。前記ＨＩＣ６にに半田付けされた
２つの金属ステム４に、接着剤（使用温度により無機、
有機接着剤を使い分ける）による接着、あるいは溶接に
よって、測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２を接着し
た２個のセンサ支持台５を固定した。その後、ワイヤボ
ンディングにより、端子を接続した。ここで、前述した
ような温度ドリフトを０にする処理をした。 【００２０】樹脂ステム７は、前記ＨＩＣ６を、この熱
伝導式絶対湿度センサに取り付けるために使用したもの
であり、又、樹脂ケース８に封入するためのものであ
る。また、樹脂ステム７は矩形板状をなし、平面上の矩
形の四隅の４箇所と、長手方向に四隅の中間の位置の２
箇所に端子保持台１６を介して６個の端子１５が取り付
けられ、ＨＩＣ６の係合孔２ａに嵌合・固定される。更
に、端子保持台１６を設け、ＨＩＣ６の板との間にギャ
ップを有するのは、放熱をよくするためである。しか
し、一方で、前記測定用及び比較用感熱抵抗素子１，２
が風に非常に影響されるので、本発明の湿度センサの樹
脂ケース８の開放端部を、蓋をする状態でふさぎ、風を
防止することが必要である。 【００２１】ＨＩＣ６の板は、図１（ｂ）に示すセンサ
支持台５に挟持された測定用及び比較用感熱抵抗素子
１，２を固定した金属ステム４を取り付けるようになっ
ている。ＨＩＣ６には、金属ステム４を溶接により取り
付けるために、金属ステム取付台６ａ，６ｂと、前記金
属ステム取付台６ａ，６ｂの周囲がくりぬかれ、溶接チ
ップ用穴６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆが設けられている。前
記溶接チップ用穴に溶接チップ９ａ，９ｂ（図２参照）
が設置されて、金属ステム４がＨＩＣ６に取り付けられ
る。金属ステム取付台６ａ，６ｂには、取付穴５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄが設けられ、金属ステムの取付端子４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが挿入される。このようにして、
金属ステム４をＨＩＣ６の板に取り付けるようになって
いる。 【００２２】ＨＩＣ６の板の平面のほぼ中央に、半導体
１７がホイーストンブリッジの作動回路を増幅しやすい
ように設けている。 【００２３】前記測定用感熱抵抗素子１を固定した金属
ステム４に、通気孔を設けた金属キャップ３ａを溶接で
かぶせた。一方、前記比較用感熱抵抗素子２を低温（−
４０℃）にて金属ステム４に金属キャップ３ｂを溶接で
かぶせることにより、乾燥空気中に封入した。 【００２４】この時の溶接は、図２に示すように、該Ｈ
ＩＣ６の溶接チップ用穴６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆに溶接
チップ９ｂを差し込んで、前記測定用及び比較用感熱抵
抗素子１，２を挟み込んだセンサ支持台５を有する金属
ステム４をＨＩＣ６板に取り付け、溶接チップ９ａに取
り込まれた金属キャップ３ａ，３ｂを、金属ステム４に
圧着することにより行われ、各々金属ステムと金属キャ
ップを溶接で取り付けることが可能となる。最後に、樹
脂ケース８で覆って本発明の熱伝導式絶対湿度センサが
完成する。 【００２５】ＨＩＣの基板材料として、本実施例のよう
にアルミナを用いた場合は、特性上、何等問題はなかっ
たが、基板材料としてガラエボ（熱伝導率１〜５Ｗ／Ｋ
・ｍ）を用いた場合は、電源印加時に２つの金属ステム
４の温度が速やかに均一にならず、かつ温度上昇も高い
ため、電源印加時立ち上がりが安定しなかった。このた
め、ＨＩＣの基板材料の熱伝導率は、２０Ｗ／Ｋ・ｍ以
上の材料でなければ、よい結果が得られず、少なくとも
ガラエボ程度より大きくなければならず、アルミナ程度
の大きさであれば充分である。 【００２６】前記ＨＩＣを前記測定用感熱抵抗素子１
（抵抗値ＲHT）と前記比較用感熱抵抗素子２（抵抗値Ｒ
T）、固定抵抗Ｒ6，Ｒ7、半固定抵抗ＶＲ1、その他、図
３に示すオペアンプ等の素子でホイートストンブリッジ
と作動増幅回路を構成して使用した。 【００２７】上述のようにして得られたセンサ部と、複
数の抵抗を組み合わせて、ブリッジ回路を構成し、絶対
湿度が検出できることは、従来と同様である。 【００２８】 【発明の効果】本発明により、扱い易くコンパクトな回
路一体型の熱伝導式絶対湿度センサが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱伝導式絶対湿度センサの斜視図。図
１（ａ）は、本発明の熱伝導式絶対湿度センサの組立斜
視図。図１（ｂ）は、測定用及び比較用感熱抵抗素子を
センサ支持台を介して金属ステムに取り付けた斜視図。 【図２】本発明の熱伝導式絶対湿度センサの作製工程お
ける金属ステムと金属キャップの溶接方法を示す図。図
２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は断面図。 【図３】本発明の熱伝導式絶対湿度センサの使用回路
図。 【図４】従来の熱伝導式絶対湿度センサの組立斜視図。 【図５】従来の熱伝導式絶対湿度センサの使用回路図。 【図６】温度ドリフト調整時の治具を示す斜視図。 【符号の説明】 １，３１ 測定用感熱抵抗素子 ２，３２ 比較用感熱抵抗素子 ２ａ 係合孔 ３ａ，３ｂ，３３ａ，３３ｂ 金属キャップ ４，３４ 金属ステム ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 取付端子 ５，３５ センサ支持台 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 取付穴 ６ ＨＩＣ ６ａ，６ｂ 金属ステム取付台 ６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ 溶接チップ用穴 ７ 樹脂ステム ８ 樹脂ケース ９ａ，９ｂ 溶接チップ １０ａ 均熱板 １１ａ 金属ケース １２ 金属カバー １３ ワイヤ １４ 治具 １５ 端子 １６ 端子保持台 １７ 半導体 ＲHT （感熱抵抗素子１，３１の）抵抗値 ＲT （感熱抵抗素子２，３２）抵抗値 Ｒ4，Ｒ5，Ｒ6，Ｒ7，Ｒ8，Ｒ9，Ｒ10，Ｒ11，Ｒ12，Ｒ
13 固定抵抗 ＲS 保護抵抗 ＶＲ1，ＶＲ2，ＶＲ3 半固定抵抗 ＶCC 入力電圧 ＧＮＤ グラウンド OUTPUT アウトプット ＶREF リファレンス電圧 ＶOUT 出力電圧
１（ａ）は、本発明の熱伝導式絶対湿度センサの組立斜
視図。図１（ｂ）は、測定用及び比較用感熱抵抗素子を
センサ支持台を介して金属ステムに取り付けた斜視図。 【図２】本発明の熱伝導式絶対湿度センサの作製工程お
ける金属ステムと金属キャップの溶接方法を示す図。図
２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は断面図。 【図３】本発明の熱伝導式絶対湿度センサの使用回路
図。 【図４】従来の熱伝導式絶対湿度センサの組立斜視図。 【図５】従来の熱伝導式絶対湿度センサの使用回路図。 【図６】温度ドリフト調整時の治具を示す斜視図。 【符号の説明】 １，３１ 測定用感熱抵抗素子 ２，３２ 比較用感熱抵抗素子 ２ａ 係合孔 ３ａ，３ｂ，３３ａ，３３ｂ 金属キャップ ４，３４ 金属ステム ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 取付端子 ５，３５ センサ支持台 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 取付穴 ６ ＨＩＣ ６ａ，６ｂ 金属ステム取付台 ６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ 溶接チップ用穴 ７ 樹脂ステム ８ 樹脂ケース ９ａ，９ｂ 溶接チップ １０ａ 均熱板 １１ａ 金属ケース １２ 金属カバー １３ ワイヤ １４ 治具 １５ 端子 １６ 端子保持台 １７ 半導体 ＲHT （感熱抵抗素子１，３１の）抵抗値 ＲT （感熱抵抗素子２，３２）抵抗値 Ｒ4，Ｒ5，Ｒ6，Ｒ7，Ｒ8，Ｒ9，Ｒ10，Ｒ11，Ｒ12，Ｒ
13 固定抵抗 ＲS 保護抵抗 ＶＲ1，ＶＲ2，ＶＲ3 半固定抵抗 ＶCC 入力電圧 ＧＮＤ グラウンド OUTPUT アウトプット ＶREF リファレンス電圧 ＶOUT 出力電圧
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 金属からなるステムとパッケージの中に
搭載された測定用感熱抵抗素子と、比較用感熱抵抗素子
と、固定抵抗２個とでブリッジ回路を組み、前記測定用
及び比較用感熱抵抗素子の両端に電圧印加することによ
り、前記測定用及び比較用感熱抵抗素子を自己発熱さ
せ、湿度変化による前記測定用感熱抵抗素子の抵抗値の
変化でブリッジバランスが崩れることを利用して湿度を
検出してなる熱伝導式絶対湿度センサにおいて、樹脂ケ
ースに取り付け封入する樹脂ステム及び板状のＨＩＣを
設け、空隙を保って測定用感熱抵抗素子と比較用感熱抵
抗素子を保持している金属ステムが、熱伝導率２０Ｗ／
Ｋ・ｍ以上の材料を基板材料とした前記ＨＩＣに密着
し、前記金属ステムと金属キャップとを溶接する溶接面
の下部に前記ＨＩＣの少なくとも一部分が貫通する複数
の溶接チップ用穴を有する事を特徴とする熱伝導式絶対
湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17206394A JP3394603B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 熱伝導式絶対湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17206394A JP3394603B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 熱伝導式絶対湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815205A JPH0815205A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3394603B2 true JP3394603B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=15934851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17206394A Expired - Fee Related JP3394603B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 熱伝導式絶対湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3394603B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106872532A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-06-20 | 苏州迈姆斯传感技术有限公司 | 一种贴片式半导体气体传感器 |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP17206394A patent/JP3394603B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106872532A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-06-20 | 苏州迈姆斯传感技术有限公司 | 一种贴片式半导体气体传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0815205A (ja) | 1996-01-19 |
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Legal Events
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