JPH0354444A - 湿度センサ素子 - Google Patents
湿度センサ素子Info
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- JPH0354444A JPH0354444A JP19077189A JP19077189A JPH0354444A JP H0354444 A JPH0354444 A JP H0354444A JP 19077189 A JP19077189 A JP 19077189A JP 19077189 A JP19077189 A JP 19077189A JP H0354444 A JPH0354444 A JP H0354444A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野〕
本発明は外界の水を吸着することにより素子の電気抵抗
特性が変化することを利用した湿度センサ素子に関する
。
特性が変化することを利用した湿度センサ素子に関する
。
［従来技術］
多孔質のセラミックスが感湿特性を有すことは周知であ
りこれ等の例としては特公昭６１−５４１７５にも一部
記載がある。
りこれ等の例としては特公昭６１−５４１７５にも一部
記載がある。
また、講談社出版の化学センサー（清山哲朗ばか編）に
も「湿度と細孔半径」の関係が記載されており、湿度の
オーダーに対し細孔が水でうまるという説明がある。
も「湿度と細孔半径」の関係が記載されており、湿度の
オーダーに対し細孔が水でうまるという説明がある。
［発明が解決しようとする課Ｍ］
しかしながら、従来技術の特公昭６１−５４１７５は多
孔質ということばは記載されているがその詳細について
は何等記載はなく本文はシリカ焼成物のみを主に記載さ
れているものである。
孔質ということばは記載されているがその詳細について
は何等記載はなく本文はシリカ焼成物のみを主に記載さ
れているものである。
感湿特性の優れたセンサを得るためには、前述したよう
な「湿度と細孔半径」の関係をより生かすことが重要な
ポイントであるが、現在のところこの作用を生かして作
製された湿度センサはない。
な「湿度と細孔半径」の関係をより生かすことが重要な
ポイントであるが、現在のところこの作用を生かして作
製された湿度センサはない。
本願においてはこれ等の状況を鑑みて前述したポイント
を盛り込み実現可能とするものであり、その目的とする
ところは、高信頼性でかつ高温度特性、高速応答性を有
す湿度センサ素子を提供するところにある。
を盛り込み実現可能とするものであり、その目的とする
ところは、高信頼性でかつ高温度特性、高速応答性を有
す湿度センサ素子を提供するところにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の湿度センサ素子は焼成することにより得られる
感湿膜において、前記感湿膜は２０Ａ以上の径の細孔の
集合体からなることを特徴とする．本発明の湿度センサ
素子は感湿膜の焼成温度が３００°Ｃ〜１１０００Ｃで
あることを特徴とする。
感湿膜において、前記感湿膜は２０Ａ以上の径の細孔の
集合体からなることを特徴とする．本発明の湿度センサ
素子は感湿膜の焼成温度が３００°Ｃ〜１１０００Ｃで
あることを特徴とする。
本発明の湿度センサ素子は感温膜の細孔径分布の主体が
１００人以下であることを特徴とする。
１００人以下であることを特徴とする。
本発明の湿度センサ素子は感湿膜に導電性材料が添加さ
れていることを特徴とする。
れていることを特徴とする。
本発明の湿度センサ素子は感湿膜の厚みが１００μｍ以
下であることを特徴とする。
下であることを特徴とする。
［実施例−１コ
アルミナ基板上に第２図の如き櫛形印刷電極の形成され
た基板を用い、シリカゾル溶液に浸漬しデイッピング法
でシリカ膜を付着させ焼戊を行なった。４はアルミナ基
板、５は櫛形電極、６は電極引出し部である。第１図に
完成した湿度センサ素子の断面構造図を示す。ｌはアル
ミナ基板、２は櫛形電極、３は感温膜である。より詳細
な作製手順は、まずシリカゾル溶液はエチルシリケート
（Ｓｉ（○Ｃ２！｛６））４を塩酸（Ｈｃｌ）で加水分
解したものとエチルシリケートをアンモニア（ＮＨ４０
Ｈ）を触媒として加水分解した後、分散媒を水に置換し
たもの（コロイダルシリ力・・シャープな単分散で平均
粒径が０．３μｍ〉を混合することにより得られる。こ
のシリカゾルの粘度は２０ｃｐ以下である。電極はアル
ミナ基板面にスクリーン印刷法でパターンを印刷し６５
０゜Ｃで焼成することにより得る。この出来た電極付基
板を前記のシリカゾル溶液に浸漬し、引き上げ、基板面
に付着させる。この後室温で乾燥し、７００’ＣのＮ２
ガス雰囲気中で３０分焼成を行なった。焼成後の感湿膜
はゾルの収縮の関係から表面に多少クラツクが存在した
が膜強度及び特性には何等問題は無い。
た基板を用い、シリカゾル溶液に浸漬しデイッピング法
でシリカ膜を付着させ焼戊を行なった。４はアルミナ基
板、５は櫛形電極、６は電極引出し部である。第１図に
完成した湿度センサ素子の断面構造図を示す。ｌはアル
ミナ基板、２は櫛形電極、３は感温膜である。より詳細
な作製手順は、まずシリカゾル溶液はエチルシリケート
（Ｓｉ（○Ｃ２！｛６））４を塩酸（Ｈｃｌ）で加水分
解したものとエチルシリケートをアンモニア（ＮＨ４０
Ｈ）を触媒として加水分解した後、分散媒を水に置換し
たもの（コロイダルシリ力・・シャープな単分散で平均
粒径が０．３μｍ〉を混合することにより得られる。こ
のシリカゾルの粘度は２０ｃｐ以下である。電極はアル
ミナ基板面にスクリーン印刷法でパターンを印刷し６５
０゜Ｃで焼成することにより得る。この出来た電極付基
板を前記のシリカゾル溶液に浸漬し、引き上げ、基板面
に付着させる。この後室温で乾燥し、７００’ＣのＮ２
ガス雰囲気中で３０分焼成を行なった。焼成後の感湿膜
はゾルの収縮の関係から表面に多少クラツクが存在した
が膜強度及び特性には何等問題は無い。
この様にして出来た湿度センサ素子の評価を行なった。
第３図に感温特性を示す。インピーダンスは高いが相対
湿度に対して直線性がすぐれていた。
湿度に対して直線性がすぐれていた。
応答速度についても９０％う５０％で１５秒程度で安定
し良好であった。またこのシソ力ゾル溶液をそのまま焼
成しバルクタイブに作製した後、水銀圧入法による細孔
分布の測定をしたところ、第４図に示すように細孔の主
体は６０Ａのところに集中しており２番目は９０ＯＡの
ところ集中しているというデータが得られた。
し良好であった。またこのシソ力ゾル溶液をそのまま焼
成しバルクタイブに作製した後、水銀圧入法による細孔
分布の測定をしたところ、第４図に示すように細孔の主
体は６０Ａのところに集中しており２番目は９０ＯＡの
ところ集中しているというデータが得られた。
［実施例−２］
実施例−１と同様の電極付基板を用い、アルミナゾルを
付着させ焼成し作製した。この時はアルミナゾルに導電
性材料としてカーボンブラックを導電付与を目的として
添加した。焼成温度は４３０°Ｃで焼或時間は１時間で
ある。この方法により出来た湿度センサ素子の断面構造
図を第５図に示す。７は感湿膜、８はカーボンブラック
、９は櫛形電極、１０はアルミナ基板である。また水銀
圧入法により測定した細孔分布は第６図の様に〜５０人
の径に集中している。またこの細孔分布は実施例−１の
ものと比較して大きな細孔は存在しない。その他の湿度
センサとしての評価では、感湿特性は第７図のように相
対湿度に対し直線性もよく、インピーダンスもカーボン
による効果で実用上扱い易いレベルに達し、信頼性面で
は８０゜Ｃ×９０％の高温高温下（連続２０００時間）
後も初期値に対して僅か２％の変動であった。更にまた
温度特性を評価したところ２０’Ｃに対し、５０゜Ｃで
は１％以下、７０゜Ｃでは３％以下で非常に優れたもの
であった。
付着させ焼成し作製した。この時はアルミナゾルに導電
性材料としてカーボンブラックを導電付与を目的として
添加した。焼成温度は４３０°Ｃで焼或時間は１時間で
ある。この方法により出来た湿度センサ素子の断面構造
図を第５図に示す。７は感湿膜、８はカーボンブラック
、９は櫛形電極、１０はアルミナ基板である。また水銀
圧入法により測定した細孔分布は第６図の様に〜５０人
の径に集中している。またこの細孔分布は実施例−１の
ものと比較して大きな細孔は存在しない。その他の湿度
センサとしての評価では、感湿特性は第７図のように相
対湿度に対し直線性もよく、インピーダンスもカーボン
による効果で実用上扱い易いレベルに達し、信頼性面で
は８０゜Ｃ×９０％の高温高温下（連続２０００時間）
後も初期値に対して僅か２％の変動であった。更にまた
温度特性を評価したところ２０’Ｃに対し、５０゜Ｃで
は１％以下、７０゜Ｃでは３％以下で非常に優れたもの
であった。
［実施例−３］
実施例−１、実施例−２と同様に湿度センサを試作した
。この時のゾル液は実施例−１のシリカゾルと実施例−
２のアルミナゾルを混合したものを用いた。また櫛形電
極はスパッタリングによりＣｒ（クロム）−ＮｉＣｒ（
ニクロム）を基板に付着させフォトエッチング法により
パターン加工を施し作製した。デイツビングによりゾル
付着後５００℃の温度で４０分焼成を行なった。この方
法により得られた湿度センサも特に問題なく良好なもの
であった。この時の感湿特性は第８図に示す。細孔分布
については第９図に示す様に５０〜６０Ａの細孔径が主
体でその数も多く、更にはコロイダルシリ力の大粒子の
影響である９００人のピークも存在する。
。この時のゾル液は実施例−１のシリカゾルと実施例−
２のアルミナゾルを混合したものを用いた。また櫛形電
極はスパッタリングによりＣｒ（クロム）−ＮｉＣｒ（
ニクロム）を基板に付着させフォトエッチング法により
パターン加工を施し作製した。デイツビングによりゾル
付着後５００℃の温度で４０分焼成を行なった。この方
法により得られた湿度センサも特に問題なく良好なもの
であった。この時の感湿特性は第８図に示す。細孔分布
については第９図に示す様に５０〜６０Ａの細孔径が主
体でその数も多く、更にはコロイダルシリ力の大粒子の
影響である９００人のピークも存在する。
［実施例−４］
細孔分布と感湿特性の関係をより明きらかにするため、
シリカゾル（実施例−１と同様）の焼成温度を変え細孔
分布の測定と感湿特性の評価をした。以下、表−１に記
す。特に表−１には記載していないが単位体積あたりの
小さな細孔は高温になるほど減少しており、例えば５０
０℃と１１００゜Ｃを比較すると細孔直径は大きな差は
ないが細孔量では５００℃のほうが一桁多い。
シリカゾル（実施例−１と同様）の焼成温度を変え細孔
分布の測定と感湿特性の評価をした。以下、表−１に記
す。特に表−１には記載していないが単位体積あたりの
小さな細孔は高温になるほど減少しており、例えば５０
０℃と１１００゜Ｃを比較すると細孔直径は大きな差は
ないが細孔量では５００℃のほうが一桁多い。
表−１
上記、表−１の感湿特性において２５０’Ｃは直線性が
ほとんどなく膜強度も弱く実用上使用不可、また１２０
０℃においては感湿特性が全くなく感湿膜になっていな
い。尚、感湿膜の膜厚は全て〜１０μｍである。
ほとんどなく膜強度も弱く実用上使用不可、また１２０
０℃においては感湿特性が全くなく感湿膜になっていな
い。尚、感湿膜の膜厚は全て〜１０μｍである。
［実施例−５コ
より実用的な湿度センサ得るためゾル液に導電性材料で
あるカーボンを添加し、添加後引き上げ速度可変による
膜厚変化で実用面の確認をした。
あるカーボンを添加し、添加後引き上げ速度可変による
膜厚変化で実用面の確認をした。
確認事項は感湿膜の実用強度である。表−２に結果を示
す。
す。
表−２
表−２において、強度評価の項目は感温膜に生じるクラ
ックの大きさと数によるものであり、クラックが大きく
数が多いと脆く剥離しやすい。本方式のようにゾル液を
用いて行なうものは体積収縮率が大きいため薄いほうが
良好である。
ックの大きさと数によるものであり、クラックが大きく
数が多いと脆く剥離しやすい。本方式のようにゾル液を
用いて行なうものは体積収縮率が大きいため薄いほうが
良好である。
［発明の効果］
以上、実施例に示すがごとき本発明は焼成することによ
り得られる金属酸化物（感湿膜）が２０人以上の径の細
孔の集合体からなることで信頼性も高く、温度特性、高
速応答性の優れた湿度センサ素子を提供できるものであ
る。
り得られる金属酸化物（感湿膜）が２０人以上の径の細
孔の集合体からなることで信頼性も高く、温度特性、高
速応答性の優れた湿度センサ素子を提供できるものであ
る。
尚、実施例においてゾル液の粒子サイズを記載してある
が当然このサイズに限定されるわけではなく他のサイズ
との組み合わせも自由である。
が当然このサイズに限定されるわけではなく他のサイズ
との組み合わせも自由である。
第１図は本発明の実施例−１で試作した湿度センサ素子
の断面図。 第２図は本発明に用いた櫛形電極付基板の概要図。 第３図は実施例−１で試作した湿度センサ素゛子の感湿
特性図。 第４図は実施例−１で用いた感湿膜の細孔分布図。 第５図は実施例−２で試作した湿度センサ素子の断面構
造図。 第６図は実施例−２で用いた感温膜の細孔分布図。 第７図は実施例−２で試作した湿度センサ素子の感湿特
性図。 第８図は実施例−３で試作した湿度センサ素子の感湿特
性図。 第９図は実施例−３で用いた感湿膜の細孔分布図。 １， ４． １０・・・アルミナ基板２， ５．
９・・・・櫛形電極 ３，７・・・・・・感湿膜 ６・・・・・・・・引き出し電極部 ８・・・・・・・・カーボン ノ ｌ 第 ７ 図 第２図 第４図 第 ５ 図 第 ６ 図 佃ナ↑温表〆フ 第ワ図
の断面図。 第２図は本発明に用いた櫛形電極付基板の概要図。 第３図は実施例−１で試作した湿度センサ素゛子の感湿
特性図。 第４図は実施例−１で用いた感湿膜の細孔分布図。 第５図は実施例−２で試作した湿度センサ素子の断面構
造図。 第６図は実施例−２で用いた感温膜の細孔分布図。 第７図は実施例−２で試作した湿度センサ素子の感湿特
性図。 第８図は実施例−３で試作した湿度センサ素子の感湿特
性図。 第９図は実施例−３で用いた感湿膜の細孔分布図。 １， ４． １０・・・アルミナ基板２， ５．
９・・・・櫛形電極 ３，７・・・・・・感湿膜 ６・・・・・・・・引き出し電極部 ８・・・・・・・・カーボン ノ ｌ 第 ７ 図 第２図 第４図 第 ５ 図 第 ６ 図 佃ナ↑温表〆フ 第ワ図
Claims (5)
- （１）焼成することにより得られる金属酸化物（以下感
湿膜という）において、前記感湿膜は２０Å以上の径の
細孔の集合体からなることを特徴とする湿度センサ素子
。 - （２）感湿膜の焼成温度は３００℃〜１１００℃である
ことを特徴とする請求項（１）記載の湿度センサ素子。 - （３）感湿膜の細孔径分布の主体が１００Å以下である
ことを特徴とする請求項（１）記載の湿度センサ素子。 - （４）感湿膜には導電性材料が添加されていることを特
徴とする請求項（１）記載の湿度センサ素子。 - （５）感湿膜の厚みが１００μｍ以下であることを特徴
とする請求項（１）〜（４）いずれか１項記載の湿度セ
ンサ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19077189A JPH0354444A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 湿度センサ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19077189A JPH0354444A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 湿度センサ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0354444A true JPH0354444A (ja) | 1991-03-08 |
Family
ID=16263453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19077189A Pending JPH0354444A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 湿度センサ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0354444A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006027925A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Nagoya Institute Of Technology | 湿度センサー材料、湿度センサー材料を用いた湿度センサー及び湿度センサー材料を備えた電気機器 |
| JP2007181891A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Osg Corp | 刃具交換式回転工具、その刃具交換式回転工具に用いられる交換刃具およびホルダー |
| KR100952097B1 (ko) * | 2001-06-06 | 2010-04-13 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 공구의 칩 제거 자유단에서 교환가능한 절삭 헤드를 갖는회전 공구 |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP19077189A patent/JPH0354444A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100952097B1 (ko) * | 2001-06-06 | 2010-04-13 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 공구의 칩 제거 자유단에서 교환가능한 절삭 헤드를 갖는회전 공구 |
| JP2006027925A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Nagoya Institute Of Technology | 湿度センサー材料、湿度センサー材料を用いた湿度センサー及び湿度センサー材料を備えた電気機器 |
| JP2007181891A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Osg Corp | 刃具交換式回転工具、その刃具交換式回転工具に用いられる交換刃具およびホルダー |
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