JPH04256849A - 容量型湿分センサの製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、以下の薄膜技術に適合
する工程により、容量型湿分センサを製造する方法にあ
る：構成された基本電極を絶縁体支持体の上で製造し、
感湿性重合体層を均一の厚さで接触領域から離しながら
、基本電極の上に塗布し、重合体層の表面結合を活性化
し、薄膜中の単一粒径のＳｉＯ２粒子またはＡｌ２Ｏ３
粒子からなるコロイド状分散液を重合体層に塗布し、続
いて乾燥させ、被覆電極を、分散液の乾燥後に重合体層
上で、単独でなお均一に分散して存在する粒子の上に塗
布し、粒子を、その上に存在する被覆電極の部分と共に
剥離する。

【０００２】

【従来の技術】この種の容量型湿分センサの場合、被覆
電極が、水蒸気に対して十分に透過性であること、即ち
水分子の吸着および放出を妨げず、このことにより、で
きるだけ高い反応速度を生ずるということが保証される
べきである。更に、被覆電極の開口部の縁に水分子は、
付着してはならない。また、該被覆電極は、高い機械的
、電気的および化学的な長期安定性を有していなければ
ならず、このことは、アグレッシブな物質の存在する中
での湿分測定の場合、殊に露点を下廻った場合、および
／または高い温度の場合に重要である。

【０００３】更に、容量型湿分センサは、汚染に対して
、非感応的でなければならず、このことは、該容量型湿
分センサによって形成されたコンデンサの電場が、被覆
電極を通して捕捉してはならないことを意味する。更に
該被覆電極は、別のガス（水蒸気以外）に対しては選択
的感応性を有してはならず、従って、該被覆電極は、そ
のようなガスに対して、殊に接触的に作用してはならな
い。結局、被覆電極は、電気的に十分に伝導性でなけれ
ばならない。

【０００４】前記の性質を、Ａｕ層の島構造の故に電気
的に不安定で、容量変化を招き、かつ機械的に実際に負
荷に耐えられない極薄のＡｕ層（約５ｎｍ）を被覆電極
として使用したり、または、しかしながら同様に電気的
な不安性を示し、かつ高く並びに不安定な接触抵抗を生
じ、更にＰｔ並びにＰｄの場合に接触的に作用する（例
えば、Ｈ２およびＮＨ３に対して）Ｐｔ、ＣｒまたはＰ
ｄからなる多孔性の層を使用したり、歯と歯の間が１μ
ｍ以上の間隔の場合に、これによって可能な、電場の侵
入故に汚染に感応的であるくし形構造を被覆電極に備え
させたりして、実現化を計った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、発明の課題は
、容量型湿分センサに対する冒頭で説明した要件を従来
よりも改善された新しい製造方法により充足することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による方法によっ
て、被覆電極が、安定的かつ関連的金属からなり、従っ
て記載の島構造が（もはや）現れないということが達成
される。被覆電極中には、少くとも０．１μｍ〜１μｍ
、しかしながら有利には２５０ｎｍの平均粒径を有する
、ミクロ孔が、良好に均一分散して形成され、この分散
密度は、高く、被覆電極の塊が、一方で辛うじて島を形
成せず、他方では要求された電気的安定性を達成する値
にまで減少させ、即ち被覆電極が、ミクロ孔にもかかわ
らず破断しない。このことにより、記載した侵入も広範
に亘って避けられる。

【０００７】ミクロ孔の製造の場合、本発明の方法は、
薄膜技術の常法を用いて処理するけれども、マスクなし
で十分である。それというのも幾可学的に忠実な結像に
左右されないからである。むしろ、ミクロ孔の均一な平
面分布は、ＳｉＯ２粒子またはＡｌ２Ｏ３粒子によって
、コロイド状分散液として、薄く、均一な層の中でいわ
ば自ずと生ずる。それというのも、粒子は、その電荷に
基づいて相互に反撥するからである。この場合、粒子密
度は、簡単な方法で、コロイドの粒子含量によって調整
され得る。

【０００８】重合体層として、有利に１つのポリイミド
からなる１つの層が使用され、これは好ましくは先ず、
ポリアミド酸として塗布され、引き続き重合される。こ
のポリイミドは、本発明の別の実施態様の場合に、コロ
イドの塗布の前にイオン衝撃によって活性できる。

【０００９】重合体層上へのコロイドの塗布は、有利に
、絶縁支持体が、回転させられる間に行なわれる。前記
の代りに、コロイドは噴霧もしくは吹き付けされてもよ
く、または絶縁支持本体が、コロイドの中に浸漬される
。

【００１０】本発明の別の更なる形成によれば、粒子の
上で、第１の金属からなる接着層およびその上に初めて
第２の金属からなる被覆電極が塗布できる。粒子の上に
存在する被覆電極の部分と共に粒子を剥離することは、
有利に液体中で超音波を用いることによって行なわれる
。

【００１１】本発明は、図面の図に基づいて、より詳細
に説明される。

【００１２】

【実施例】図１のＡ，Ｂは、例えば、ガラスまたは釉掛
けされたセラミックからなる絶縁支持体１を示す。その
上に、接触領域３ａを有する基本電極２が１００ｎｍ〜
３００ｎｍ、有利に２００ｎｍの厚さで塗布され、これ
は、例えば、相応する金属のスパッターまたは、蒸着に
よって行なうことができる。このために適合するのは、
有利にはＴａであるが、しかしＡｌまたはＣｒも適合す
る。更に図１のＡは、別の接触領域３ｂを図示し、この
機能は更に詳説される。

【００１３】Ｔａが先ず大量生産の場合に、最後の作業
工程によって個々の容量型湿分センサに分割されるべき
、ガラスまたは釉掛けされたセラミックからなる絶縁体
部材に大面積的に塗布され、この後に基本電極が製造さ
れ、接触領域が、湿化学的腐食によってフォトリトグラ
フィック状に構成され、前記腐食の前にＴａ２Ｏ５腐食
停止層４の全面塗布が有利であり、これにより、絶縁体
の腐食が、阻止される。該Ｔａ２Ｏ５腐食停止層は、ス
パッターによって塗布されるかまたはＴａの酸化によっ
て製造されることができる。

【００１４】構成された基本電極および接触領域の形成
後に湿分感応重合体層５が塗布され、これは、図２のＡ
，Ｂに相応して、接触領域３ａ，３ｂが、少くとも部分
的に固定されずにいるようにフォトリトグラフィック状
に構成されている。

【００１５】重合体層５として有利にポリイミドからな
る層が、設置されているならば、先ず、液状ポリイミド
前駆体としてのポリアミド酸を、例えば回転塗布（絶縁
支持体１の迅速な回転での塗布）によって塗布し、層を
構成する前に乾燥させ、その後重合することが有利であ
る。しかし、ポリイミド前駆体は、噴霧したり、ロール
塗布してもよい。ポリイミド層の有利な厚さは、約２．
５μｍである。

【００１６】重合体層５の上に、図３に相応する次の作
業工程中で、単一粒径のＳｉＯ２粒子またはＡｌ２Ｏ３
粒子からなる薄いコロイド性分散液を塗布し、有利に回
転塗布（上記参照のこと）によって、例えば約２０秒間
、５０００Ｕ／分〜７０００Ｕ／分の回転数で塗布する
。

【００１７】ＳｉＯ２粒子またはＡｌ２Ｏ３粒子６の特
に良好な均一分散が生ずるのは、本発明の別の実施態様
中で、前記の塗布以前にポリイミドの表面に、イオン、
例えばＡｒイオンを、約３分間、０．２Ｗ／ｃｍ２の実
施密度で照射した場合であり、これにより、前記の表面
結合が活性化する。

【００１８】ことによると水蒸気と反応するかまたは湿
分センサの感度に影響を及ぼすかもしれないような残余
物を乾燥後に残さない溶剤が、コロイドのために選ばれ
るべきである。

【００１９】コロイドの乾燥後に重合体層５の上で単独
でなお均一に分布して存在する粒子６の上に、図４のＡ
，Ｂによる作業工程中で、金属からなる被覆電極７は、
有利に別の金属からなる接着層（図には描かれていない
）の中間の位置に塗布される。被覆電極に特に適した金
属は、Ａｕ，Ａｕ／Ｐｄ，ＣｒまたはＡｕ／Ｃｒである
。有利な層の厚さは、約４０ｎｍである。接着層に特に
適した金属は、同様に４０ｎｍの有利な層の厚さにおけ
るＣｒまたはＴｉである。これらの金属は、蒸着または
スパッター吸着できる。

【００２０】被覆電極７の金属のフォトリトグラフィッ
ク状構成の後に、粒子６はその上に存在する被覆電極７
の部分と共に剥離され、これは、有利に超音波を用いて
液体中で行なわれる。

【００２１】湿分センサの完璧を期するために、図５の
Ａ，Ｂより更に接触領域３ａ，３ｂは、適した接触化金
属９、例えばＡｕを備える。このために先ず、完成した
被覆電極７の上に、適した厚さのリフト−オフ−フォト
ラッカ層（Ｌｉｆｔ−ｏｆｆ−Ｐｈｏｔｏｌａｃｋｓｃ
ｈｉｃｈｔ）１０を塗布し、この層が接触領域３ａ，３
ｂの接点だけをむき出しにするように構成する。この後
接触化金属９を塗布する。引き続きリフト−オフ−フォ
トラッカ層（Ｌｉｆｔ−ｏｆｆ−Ｐｈｏｔｏｌａｃｋｓ
ｃｈｉｃｈｔ）１０を、その上に存在する接触化金属９
の部分と共に超音波を用いて液体中で剥離する。接触領
域３ｂを、被覆電極７の接続のために使用する。

【００２２】図６のＡ，Ｂは、完成した湿分センサを図
示する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１のＡは、絶縁支持体上に接触領域を有する
基本電極を示す平面図であり、図１のＢは、図１のＡ中
のＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。

【図２】図２のＡは、絶縁支持体上に接触領域および感
湿性重合体層を有する基本電極を示す平面図であり、図
２のＢは、図２のＡ中のＡ−Ａ線に沿った断面を示す図
である。

【図３】図３のＡは、絶縁支持体上に接触領域、感湿性
重合体層およびコロイド状分散液を有する基本電極を示
す平面図であり、図３のＢは、図３のＡ中のＡ−Ａ線に
沿った断面を示す図である。

【図４】図４のＡは、被覆電極を有する基本電極を示す
平面図であり、図４のＢは、図４Ａ中のＡ−Ａ線に沿っ
た断面を示す図である。

【図５】図５のＡは、被覆電極上にリフト−オフ−フォ
トラッカ層を有する基本電極を示す平面図であり、図５
のＢは、図５のＡ中のＡ−Ａ線に沿った断面を示す図で
ある。

【図６】図６のＡは、完成した湿分センサを示す平面図
であり、図６のＢは、図６のＡ中のＡ−Ａ線に沿った断
面を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　絶縁支持体 ２　　　　基本電極 ３ａ，３ｂ　　　　接触領域 ５　　　　重合体層 ６　　　　粒子 ７　　　　被覆電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　容量型湿分センサを製造する方法にお
   いて、次の薄膜技術に適合する行程により、構成された
   基本電極（２）を絶縁支持体（１）の上に製造し、感湿
   性重合体層（５）を、均一な厚さで、接触範囲（３ａ，
   ３ｂ）から離しながら、基本電極（２）の上に塗布し、
   重合体層（５）の表面結合を活性化し、薄膜中で単一粒
   径のＳｉＯ２粒子またはＡｌ２Ｏ３粒子（６）からなる
   コロイド状分散液を重合体層（５）の上に塗布し、続け
   て乾燥し、被覆電極（７）を重合体層（５）の上の分散
   液の乾燥後に単独でなお等しく分布して存在する粒子（
   ６）の上に塗布し、粒子（６）を、被覆電極（７）の、
   粒子の上に存在する部分と共に剥離させることを特徴と
   する、容量型湿分センサの製造法。
2. 【請求項２】　　重合体層として１つのポリイミドを用
   いる、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　ポリイミド前駆体としてポリアミド酸
   を使用する、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】　　イオン衝撃によるポリイミドの活性化
   を用いる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方
   法。
5. 【請求項５】　　２５０ｎｍの範囲内の粒子（６）の粒
   径を用いる、請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】　　重合体層（５）および／または粒子（
   ６）の分散液を重合体層（５）の上に噴霧し、吹き付け
   、ロール塗布し、または絶縁支持体（１）を回転させる
   ことにより塗布する、請求項１から３までのいずれか１
   項記載の方法。
7. 【請求項７】　　粒子（６）の上で、第１の金属からな
   る接着層およびその上にまず第２の金属からなる被覆電
   極を塗布する、請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】　　粒子（６）を、被覆電極の、粒子の上
   に存在する部分と共に超音波を用いて液体中で剥離させ
   る、請求項１記載の方法。