JPH05322818A - Ceramic temperature/humidity sensor and its manufacture - Google Patents
Ceramic temperature/humidity sensor and its manufactureInfo
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- JPH05322818A JPH05322818A JP15616892A JP15616892A JPH05322818A JP H05322818 A JPH05322818 A JP H05322818A JP 15616892 A JP15616892 A JP 15616892A JP 15616892 A JP15616892 A JP 15616892A JP H05322818 A JPH05322818 A JP H05322818A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、温・湿度セラミックセ
ンサとその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature / humidity ceramic sensor and its manufacturing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、温度と湿度が密接に関係した雰囲
気を制御することの必要性が増加しており、従って温度
と湿度の２つの状態量を同時に、同一点で、同じような
感じ方、同じような応答特性で正確に検知するセンサの
開発が望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, there is an increasing need to control an atmosphere in which temperature and humidity are closely related, and therefore, two state quantities of temperature and humidity are simultaneously felt at the same point and in the same way. It is desired to develop a sensor that accurately detects with the same response characteristics.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
には、下記、の問題点がある。 従来の温度、湿度の検出は、それぞれに感知するセン
サで個別に行なってきたため、感度、応答特性等の点で
正確な温・湿度雰囲気センサとなり得ないという問題点
がある。また、各センサの経年変化が同一でなく、精度
にもばらつきがあるため、この補正のための保守も容易
でなく、高度な雰囲気制御への応用には困難がある。However, the prior art has the following problems. Since conventional temperature and humidity detections are individually performed by sensors that sense each, there is a problem in that an accurate temperature / humidity atmosphere sensor cannot be obtained in terms of sensitivity and response characteristics. Further, since the aging of each sensor is not the same and the accuracy varies, maintenance for this correction is not easy, and it is difficult to apply it to advanced atmosphere control.
【０００４】温度センサについては素子の誘電率が温
度によって変化する特性を用い、湿度センサについては
素子のインピーダンスが湿度によって変化する特性を用
いる。このとき、誘電率やインピーダンスの特性は、素
子材料の持っている特性値や素子の気孔率等が関係する
が、中でも湿度センサとしては気孔率が重要であり、従
って温・湿度センサ素子としては良質な多孔質物質が必
要不可欠である。従来の素子形成技術としては、焼結
法、塗布法、蒸着法等があるが、いずれも気孔率制御を
はじめ生産性等において困難がある。For the temperature sensor, the characteristic that the permittivity of the element changes with temperature is used, and for the humidity sensor, the characteristic that the impedance of the element changes with humidity is used. At this time, the characteristics of the permittivity and impedance are related to the characteristic values of the element material and the porosity of the element. Among them, the porosity is important as a humidity sensor, and therefore, as a temperature / humidity sensor element. A good quality porous material is essential. Conventional element forming techniques include a sintering method, a coating method, a vapor deposition method and the like, but all of them have difficulty in controlling porosity and productivity.
【０００５】従って、本発明は、温度と湿度を単一素子
で検出できる複合機能素子を開発するとともに、良質な
センサ素子膜を量産可能とすることを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to develop a multi-functional element capable of detecting temperature and humidity with a single element and mass-produce a high-quality sensor element film.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、電気絶縁基板上に設けられた下部電極と、下部電極
上に真空プラズマ溶射して形成されたチタン酸バリウム
とチタン酸ストロンチウムの固溶体からなる多孔質素子
膜と、多孔質素子膜上に設けられた上部電極とを有して
なるようにしたものである。According to the present invention, a lower electrode provided on an electrically insulating substrate, and barium titanate and strontium titanate formed by vacuum plasma spraying on the lower electrode. Of the solid solution, and an upper electrode provided on the porous element film.
【０００７】請求項２に記載の本発明は、電気絶縁基板
上に下部電極を設け、下部電極上に真空プラズマ溶射し
てチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの固溶体
からなる多孔質素子膜を形成し、多孔質素子膜上に上部
電極を設けて温・湿度セラミックセンサを製造するに際
し、真空プラズマ溶射条件として、真空チャンバー圧力
を30〜100Torr 、溶射電流を300A以上、溶射距離を 200
〜450mm 、Ｈ2 ガス流量を10L/min とするようにしたも
のである。According to a second aspect of the present invention, a lower electrode is provided on an electrically insulating substrate, and vacuum plasma spraying is performed on the lower electrode to form a porous element film made of a solid solution of barium titanate and strontium titanate. When the temperature / humidity ceramic sensor is manufactured by providing the upper electrode on the porous element film, the vacuum plasma spraying conditions are vacuum chamber pressure of 30 to 100 Torr, spray current of 300 A or more, and spray distance of 200.
˜450 mm, H 2 gas flow rate is 10 L / min.
【０００８】請求項３に記載の本発明は、請求項２に記
載の本発明において、真空プラズマ溶射により形成され
た多孔質素子膜を、酸素気流中で熱処理するようにした
ものである。According to a third aspect of the present invention, in the present invention according to the second aspect, the porous element film formed by vacuum plasma spraying is heat-treated in an oxygen stream.
【０００９】[0009]
【作用】本発明によれば、下記、の作用がある。 本発明のセンサ素子膜は、基本的に温度に対しては誘
電率もしくはキャパシタンス、湿度に関してはインピー
ダンスが変化するもので、このように単一素子により２
つの状態量を感知することは、温度及び湿度に対して同
じ感度、応答特性を持つことになる。更に、従来は、温
度、湿度は各々別々に電子回路を構成する必要があった
のに対し、単一素子によるセンシングとマイクロプロセ
ッサとの組合わせにより複数回路として取込んだ後に弁
別する等して単一回路で構成できるので、コストの低
減、信頼性の向上を図ることができる。According to the present invention, there are the following actions. The sensor element film of the present invention basically changes the dielectric constant or capacitance with respect to temperature and the impedance with respect to humidity.
Sensing two state quantities has the same sensitivity and response characteristics with respect to temperature and humidity. Furthermore, in the past, it was necessary to separately configure an electronic circuit for temperature and humidity, but it is necessary to discriminate after capturing multiple circuits by combining sensing with a single element and a microprocessor. Since it can be configured with a single circuit, it is possible to reduce the cost and improve the reliability.
【００１０】本発明のセンサ素子膜形成に用いられる
真空プラズマ溶射は、雰囲気コントロール機能を有する
溶射法であるため、(1) 膜の気孔率を任意に制御でき
る、(2) 酸化を防止できるため機能性を阻害する不純物
の混入がない、(3) 膜の強度に優れ、基板との密着性に
優れた膜ができる、等のセンサ素子膜として重要な特性
を付与できる上に、溶射法によれば短時間に大量の素子
膜を作ることができ、他の方法に比べ低コストのセンサ
を製作できる。Since the vacuum plasma spraying used for forming the sensor element film of the present invention is a spraying method having an atmosphere control function, (1) the porosity of the film can be arbitrarily controlled, and (2) oxidation can be prevented. It has important properties as a sensor element film, such as no contamination of impurities that impedes functionality, (3) excellent film strength, and a film with excellent adhesion to the substrate. According to this, a large amount of element films can be formed in a short time, and a low cost sensor can be manufactured as compared with other methods.
【００１１】[0011]
【実施例】図１は本発明の温・湿度センサの一例を示す
模式図、図２は温・湿度センサの製造工程を示す模式
図、図３は真空チャンバ圧力と溶射電流がインピーダン
スの湿度依存性に及ぼす影響を示す線図、図４はＨ2 ガ
ス流量と熱処理が誘電率の温度依存性に及ぼす影響を示
す線図、図５は素子膜におけるキャパシタンスの温度依
存性を示す線図、図６は素子膜におけるインピーダンス
の湿度依存性を示す線図、図７は素子膜におけるキャパ
シタンスの応答特性を示す線図、図８は素子膜における
インピーダンスの応答特性を示す線図、図９は素子膜に
おけるキャパシタンスのヒステリシス特性を示す線図、
図１０は素子膜におけるインピーダンスのヒステリシス
特性を示す線図である。1 is a schematic diagram showing an example of a temperature / humidity sensor of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the temperature / humidity sensor, and FIG. 3 is a vacuum chamber pressure and a spray current depending on humidity of impedance. FIG. 4 is a diagram showing the effect of the H 2 gas flow rate and heat treatment on the temperature dependence of the dielectric constant, and FIG. 5 is a diagram showing the temperature dependence of the capacitance of the device film. 6 is a diagram showing the humidity dependence of impedance in the element film, FIG. 7 is a diagram showing capacitance response characteristics in the element film, FIG. 8 is a diagram showing impedance response characteristics in the element film, and FIG. 9 is an element film. Diagram showing the hysteresis characteristics of capacitance in
FIG. 10 is a diagram showing the hysteresis characteristic of impedance in the element film.
【００１２】温・湿度セラミックセンサ１０の構造 温・湿度セラミックセンサ１０は、図１（Ａ）に示す如
く、電気絶縁基板１１上に設けられた下部電極１２と、
下部電極１２上に真空プラズマ溶射して形成されたチタ
ン酸バリウム（BaTiO3）とチタン酸ストロンチウム（Sr
TiO3）の固溶体（Ba1-xSrxTiO3）からなる多孔質素子膜
１３と、多孔質素子膜１３上に設けられた上部電極１４
とを有して構成されている。電気絶縁基板１１としては
アルミナ基板を用いることができ、下部電極１２として
はAg電極を用いることができ、上部電極１４としてはRu
O2電極を用いることができる。多孔質素子膜１３として
はBa0.6Sr0.4TiO3を用いることが好適である。Structure of Temperature / Humidity Ceramic Sensor 10 As shown in FIG. 1 (A), the temperature / humidity ceramic sensor 10 includes a lower electrode 12 provided on an electrically insulating substrate 11.
Barium titanate (BaTiO 3 ) and strontium titanate (Sr) formed by vacuum plasma spraying on the lower electrode 12
TiO 3) solid solution (Ba 1-x Sr x TiO 3) a porous element layer 13 composed of a porous element layer upper electrode 14 provided on the 13
And is configured. An alumina substrate can be used as the electrically insulating substrate 11, an Ag electrode can be used as the lower electrode 12, and a Ru electrode can be used as the upper electrode 14.
O 2 electrodes can be used. It is preferable to use Ba 0.6 Sr 0.4 TiO 3 as the porous element film 13.
【００１３】図１（Ｂ）はセンサ１０の等価回路であ
り、１０Ａは温度検出機能等価回路、１０Ｂは湿度検出
機能等価回路である。FIG. 1B is an equivalent circuit of the sensor 10, 10A is a temperature detecting function equivalent circuit, and 10B is a humidity detecting function equivalent circuit.
【００１４】図１（Ｃ）はセンサ１０を用いた温・湿度
検出装置２０の回路図である。検出装置２０は、搬送波
100Hz 、100kHzの正弦波を各々独立した発振器２１、２
２により発生させ、両正弦波を加算回路２３で複合させ
交流ブリッジ２４に負荷する搬送波とする。湿度検出と
してのインピーダンス変化は比較的大きいので、この搬
送波は小さなものとし100Hz 0.5V程度とし、一方温度検
出として測定するキャパシタンス分は微小な変化である
ため、大きな搬送波として100kHz 5V 程度としたのであ
る。交流ブリッジ２４は各辺ともセンサ等価回路のＣ、
Ｒの並列素子としてセンサ１０を一辺に配置し、Ａ、Ｂ
両辺を固定、Ｃを調整用とした。Ｃ辺の調整は切換スイ
ッチによって行なうものとした。Ａ、Ｂ、Ｃの各辺の抵
抗、キャパシタンスは測定範囲における最小値となるよ
うに設定してある。交流ブリッジ２４の出力端に接続さ
れる差動アンプ２５の出力は100Hz と100kHzの複合波形
であり、この信号を100Hz 成分（湿度検出信号）と100k
Hz成分（温度検出信号）に分離するためバンドパスフィ
ルタからなる温・湿度分離回路２６を設けた。前者には
カットオフ10Hz、300Hz とし、後者にはカットオフ10kH
z 、300kHzとした。温・湿度分離回路２６の100kHz成分
は温度測定信号であり、100Hz 成分は湿度測定信号であ
る。FIG. 1C is a circuit diagram of a temperature / humidity detecting device 20 using the sensor 10. The detection device 20 is a carrier wave
Independent oscillators 21 and 2 for 100Hz and 100kHz sine waves
2, and both sine waves are combined by the adder circuit 23 to be a carrier wave loaded on the AC bridge 24. Since the impedance change for humidity detection is relatively large, this carrier wave is assumed to be small and is set to about 100Hz 0.5V, while the capacitance measured for temperature detection is a minute change, so it was set to about 100kHz 5V for a large carrier wave. .. The AC bridge 24 has a sensor equivalent circuit C on each side,
The sensor 10 is arranged on one side as a parallel element of R, and A, B
Both sides were fixed and C was used for adjustment. Adjustment of the C side is performed by a changeover switch. The resistance and capacitance on each side of A, B, and C are set to be the minimum values in the measurement range. The output of the differential amplifier 25 connected to the output end of the AC bridge 24 is a composite waveform of 100Hz and 100kHz, and this signal is converted to 100Hz component (humidity detection signal) and 100k.
A temperature / humidity separation circuit 26 including a bandpass filter is provided to separate the Hz component (temperature detection signal). The cutoff is 10Hz and 300Hz for the former, and the cutoff 10kH for the latter.
z and 300 kHz. The 100 kHz component of the temperature / humidity separation circuit 26 is the temperature measurement signal, and the 100 Hz component is the humidity measurement signal.
【００１５】温・湿度セラミックセンサ１０の製造 温・湿度セラミックセンサ１０は図２に示す如くの手順
で製造される。Manufacture of Temperature / Humidity Ceramic Sensor 10 The temperature / humidity ceramic sensor 10 is manufactured by the procedure as shown in FIG.
【００１６】このとき、真空プラズマ溶射条件、熱処理
条件は、以下の如くとする（表１参照）。At this time, the vacuum plasma spraying conditions and heat treatment conditions are as follows (see Table 1).
【００１７】[0017]
【表１】 [Table 1]
【００１８】(A) 真空チャンバー圧力（図３参照） 真空チャンバー圧力は、30Torrより小では素子膜１３に
クラックが入り、100Torrより大では気孔率が過大とな
って素子膜１３の強度が弱い。50Torr、75Torrでは、ど
の溶射電流においても極めてインピーダンスの湿度依存
性が小さい（図３参照）。従って、真空チャンバー圧力
の好適値は30〜100Torr とした。(A) Vacuum chamber pressure (see FIG. 3) If the vacuum chamber pressure is lower than 30 Torr, the element film 13 is cracked, and if it is higher than 100 Torr, the porosity is excessive and the strength of the element film 13 is weak. At 50 Torr and 75 Torr, the humidity dependence of impedance is extremely small at any spray current (see Fig. 3). Therefore, the preferable value of the vacuum chamber pressure is set to 30 to 100 Torr.
【００１９】(B) 溶射電流 溶射電流については、検出回路の構成上、素子膜１３の
インピーダンスができるだけ低い方が望ましいという観
点から決定し、その好適値を300A以上とした。(B) Thermal Spraying Current The thermal spraying current was determined from the viewpoint that it is desirable that the impedance of the element film 13 be as low as possible in view of the structure of the detection circuit.
【００２０】(C) 溶射距離 溶射距離については、検出回路の構成上、素子膜１３の
インピーダンスができるだけ低い方が望ましいという観
点から決定し、その好適値を 200〜450mm とした。(C) Thermal Spraying Distance The thermal spraying distance was determined from the viewpoint that it is desirable that the impedance of the element film 13 be as low as possible in view of the structure of the detection circuit, and its preferable value was set to 200 to 450 mm.
【００２１】(D) H2ガス流量（図４参照） H2ガス流量については、素子膜１３の誘電率（キャパシ
タンス）の大きさとその温度依存性が向上する点から決
定し、その好適値を 5〜20L/min とした。図４によれ
ば、H2ガス流量を 5L/min から10L/min に増加すること
にて誘電率が向上することが認められる。(D) H 2 gas flow rate (see FIG. 4) The H 2 gas flow rate is determined from the point that the magnitude of the dielectric constant (capacitance) of the element film 13 and its temperature dependence are improved, and its preferable value is determined. It was set to 5 to 20 L / min. According to FIG. 4, it is recognized that the dielectric constant is improved by increasing the H 2 gas flow rate from 5 L / min to 10 L / min.
【００２２】(E) 熱処理（図４参照） 熱処理については、素子膜１３の誘電率（キャパシタン
ス）の大きさとその温度依存性が向上する点から決定
し、真空プラズマ溶射により形成された素子膜１３を、
酸素気流中で熱処理するものとした。図４によれば、素
子膜１３に酸素気流中で 850℃×12時間の熱処理を施す
ことにより、誘電率及びその温度依存性が向上すること
が認められる。(E) Heat treatment (see FIG. 4) The heat treatment is determined from the point that the magnitude of the dielectric constant (capacitance) of the element film 13 and its temperature dependence are improved, and the element film 13 formed by vacuum plasma spraying is used. To
The heat treatment was performed in an oxygen stream. According to FIG. 4, it is recognized that the dielectric constant and its temperature dependence are improved by subjecting the element film 13 to heat treatment in an oxygen stream at 850 ° C. for 12 hours.
【００２３】以下、温・湿度セラミックセンサ１０を構
成する素子膜１３の温度特性、湿度特性、応答特性、ヒ
ステリシスについて説明する。The temperature characteristics, humidity characteristics, response characteristics, and hysteresis of the element film 13 that constitutes the temperature / humidity ceramic sensor 10 will be described below.
【００２４】(1) 素子膜１３のキャパシタンスの温度依
存性（図５参照） 図５は素子膜１３のキャパシタンスの温度依存性を10
％、40％、70％の各湿度雰囲気で調べた結果である。10
0kHzの搬送波では、キャパシタンスは温度に対してリニ
アに変化し、然も湿度依存性を殆ど持たないという良好
な特性を示している。(1) Temperature Dependence of Capacitance of Element Film 13 (See FIG. 5) FIG.
%, 40%, 70% in each humidity atmosphere. Ten
With a carrier wave of 0 kHz, the capacitance changes linearly with temperature, and shows good characteristics that it hardly depends on humidity.
【００２５】(2) 素子膜１３のインピーダンスの湿度依
存性（図６参照） 図６は素子膜１３の湿度特性を調べた結果である。搬送
波30Hz、100Hz のいずれも20％以下の低湿度域、20〜70
％の中間湿度域、そして70〜90％の高湿度域の３領域で
それぞれ異なった傾向を示すが、いずれも湿度に対し指
数関数的に変化する良好な特性を示している。(2) Humidity Dependency of Impedance of Element Film 13 (See FIG. 6) FIG. 6 shows the results of examining the humidity characteristics of the element film 13. Low humidity range of 20% or less for both carrier wave 30Hz and 100Hz, 20 to 70
%, The intermediate humidity range and the high humidity range of 70 to 90% show different tendencies, but all show good characteristics that change exponentially with humidity.
【００２６】(3) 素子膜１３の応答特性（図７、図８参
照） 図７は素子膜１３のキャパシタンスの温度に対する応答
特性を調べた結果である。●は湿度40％、温度60℃の恒
温恒湿槽から室温24℃の空気中へ素子膜１３を取出して
測定した結果である。○はその逆に室温24℃の空気中か
ら湿度40％、温度60℃の恒温恒湿槽へ素子膜１３を投入
して測定した結果である。●では約150秒、○では約50
秒でほぼ一定値に達した。(3) Response characteristics of the element film 13 (see FIGS. 7 and 8) FIG. 7 shows the results of examining the response characteristics of the capacitance of the element film 13 with respect to temperature. The black circles represent the results of measurement by taking out the element film 13 from the constant temperature and humidity chamber having a humidity of 40% and a temperature of 60 ° C. into the air at a room temperature of 24 ° C. On the contrary, the result is measured by putting the element film 13 from the air at a room temperature of 24 ° C. into a constant temperature and humidity chamber at a humidity of 40% and a temperature of 60 ° C. ● for about 150 seconds, ○ for about 50
It reached an almost constant value in seconds.
【００２７】図８は素子膜１３のインピーダンスの湿度
に対する応答特性を調べた結果である。●は40℃で湿度
21.8％から42.6％へと湿度雰囲気を急変させた場合、○
はその逆に62.6％から42.6％へと湿度雰囲気を急変させ
た場合である。いずれも約120 秒で一定値に達した。FIG. 8 shows the results of examining the response characteristics of the impedance of the element film 13 to humidity. ● is humidity at 40 ℃
When the humidity atmosphere suddenly changes from 21.8% to 42.6%, ○
Conversely, when the humidity atmosphere is suddenly changed from 62.6% to 42.6%. All reached a certain value in about 120 seconds.
【００２８】図７と図８の結果から、素子膜１３のキャ
パシタンス及びインピーダンスの応答速度は約 2分程度
であり、決して速くはないが、これは温・湿度センサと
しては実用上差し支えない程度である。From the results shown in FIGS. 7 and 8, the response speed of the capacitance and impedance of the element film 13 is about 2 minutes, which is by no means fast, but this is practically acceptable for a temperature / humidity sensor. is there.
【００２９】(4) 素子膜１３のヒステリシス（図９、図
１０参照） 図９は素子膜１３のキャパシタンスの温度ヒステリシス
特性、図１０は素子膜１３のインピーダンスの湿度ヒス
テリシス特性である。いずれも全くといっていいほどヒ
ステリシスは存在せず、センサ素子として極めて優れた
特性を示している。(4) Hysteresis of the element film 13 (see FIGS. 9 and 10) FIG. 9 shows temperature hysteresis characteristics of capacitance of the element film 13, and FIG. 10 shows humidity hysteresis characteristics of impedance of the element film 13. All of them have no hysteresis at all and show extremely excellent characteristics as a sensor element.
【００３０】以上のように、温・湿度セラミックセンサ
１０によれば、下記、の作用がある。As described above, the temperature / humidity ceramic sensor 10 has the following effects.
【００３１】本発明のセンサ素子膜１３は、基本的に
温度に対しては誘電率もしくはキャパシタンス、湿度に
関してはインピーダンスが変化するもので、このように
単一素子により２つの状態量を感知することは、温度及
び湿度に対して同じ感度、応答特性を持つことになる。
更に、従来は、温度、湿度は各々別々に電子回路を構成
する必要があったのに対し、単一素子によるセンシング
とマイクロプロセッサとの組合わせにより複数回路とし
て取込んだ後に弁別する等して単一回路で構成できるの
で、コストの低減、信頼性の向上を図ることができる。The sensor element film 13 of the present invention basically changes the permittivity or capacitance with respect to temperature and the impedance with respect to humidity. Thus, two state quantities can be sensed by a single element. Have the same sensitivity and response characteristics with respect to temperature and humidity.
Furthermore, in the past, it was necessary to separately configure an electronic circuit for temperature and humidity, but it is necessary to discriminate after capturing multiple circuits by combining sensing with a single element and a microprocessor. Since it can be configured with a single circuit, it is possible to reduce the cost and improve the reliability.
【００３２】本発明のセンサ素子膜１３形成に用いら
れる真空プラズマ溶射は、雰囲気コントロール機能を有
する溶射法であるため、(1) 膜の気孔率を任意に制御で
きる、(2) 酸化を防止できるため機能性を阻害する不純
物の混入がない、(3) 膜の強度に優れ、基板との密着性
に優れた膜ができる、等のセンサ素子膜として重要な特
性を付与できる上に、溶射法によれば短時間に大量の素
子膜を作ることができ、他の方法に比べ低コストのセン
サを製作できる。Since the vacuum plasma spraying used for forming the sensor element film 13 of the present invention is a spraying method having an atmosphere control function, (1) the porosity of the film can be arbitrarily controlled, and (2) oxidation can be prevented. Therefore, there are no impurities that impede functionality, and (3) a film with excellent film strength and adhesion to the substrate can be formed. According to the method, a large amount of element film can be formed in a short time, and a low cost sensor can be manufactured as compared with other methods.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、温度と湿
度を単一素子で検出できる複合機能素子を開発するとと
もに、良質なセンサ素子膜を量産可能とすることができ
る。As described above, according to the present invention, it is possible to develop a multi-functional element capable of detecting temperature and humidity with a single element and mass-produce a high-quality sensor element film.
【図１】図１は本発明の温・湿度センサの一例を示す模
式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a temperature / humidity sensor of the present invention.
【図２】図２は温・湿度センサの製造工程を示す模式図
である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a temperature / humidity sensor.
【図３】図３は真空チャンバ圧力と溶射電流がインピー
ダンスの湿度依存性に及ぼす影響を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing the effect of vacuum chamber pressure and spray current on humidity dependence of impedance.
【図４】図４はH2ガス流量と熱処理が誘電率の温度依存
性に及ぼす影響を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing the effect of H 2 gas flow rate and heat treatment on the temperature dependence of dielectric constant.
【図５】図５は素子膜におけるキャパシタンスの温度依
存性を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing temperature dependence of capacitance in an element film.
【図６】図６は素子膜におけるインピーダンスの湿度依
存性を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing the humidity dependence of impedance in an element film.
【図７】図７は素子膜におけるキャパシタンスの応答特
性を示す線図である。FIG. 7 is a diagram showing a response characteristic of capacitance in an element film.
【図８】図８は素子膜におけるインピーダンスの応答特
性を示す線図である。FIG. 8 is a diagram showing an impedance response characteristic of an element film.
【図９】図９は素子膜におけるキャパシタンスのヒステ
リシス特性を示す線図である。FIG. 9 is a diagram showing a hysteresis characteristic of capacitance in an element film.
【図１０】図１０は素子膜におけるインピーダンスのヒ
ステリシス特性を示す線図である。FIG. 10 is a diagram showing impedance hysteresis characteristics of an element film.
１０ 温・湿度セラミックセンサ １１ 電気絶縁基板 １２ 下部電極 １３ 多孔質素子膜 １４ 上部電極 10 Temperature / Humidity Ceramic Sensor 11 Electrically Insulating Substrate 12 Lower Electrode 13 Porous Element Film 14 Upper Electrode
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年１０月２３日[Submission date] October 23, 1992
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項２[Name of item to be corrected] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００７[Correction target item name] 0007
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００７】請求項２に記載の本発明は、電気絶縁基板
上に下部電極を設け、下部電極上に真空プラズマ溶射し
てチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの固溶体
からなる多孔質素子膜を形成し、多孔質素子膜上に上部
電極を設けて温・湿度セラミックセンサを製造するに際
し、真空プラズマ溶射条件として、真空チャンバー圧力
を75〜100Torr 、溶射電流を300A以上、溶射距離を 200
〜450mm 、Ｈ2 ガス流量を10L/min とするようにしたも
のである。According to a second aspect of the present invention, a lower electrode is provided on an electrically insulating substrate, and vacuum plasma spraying is performed on the lower electrode to form a porous element film made of a solid solution of barium titanate and strontium titanate. When the temperature / humidity ceramic sensor is manufactured by providing the upper electrode on the porous element film, the vacuum plasma spraying conditions are as follows: vacuum chamber pressure 75 to 100 Torr, spraying current 300A or more, spraying distance 200.
˜450 mm, H 2 gas flow rate is 10 L / min.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１７[Correction target item name] 0017
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１７】[0017]
【表１】 [Table 1]
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１８[Correction target item name] 0018
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１８】(A) 真空チャンバー圧力（図３参照） 真空チャンバー圧力は、30Torrより小では素子膜１３に
クラックが入り、100Torrより大では気孔率が過大とな
って素子膜１３の強度が弱い。50Torrでは、どの溶射電
流においても極めてインピーダンスの湿度依存性が小さ
い（図３参照）。従って、真空チャンバー圧力の好適値
は75〜100Torr とした。(A) Vacuum chamber pressure (see FIG. 3) If the vacuum chamber pressure is lower than 30 Torr, the element film 13 is cracked, and if it is higher than 100 Torr, the porosity is excessive and the strength of the element film 13 is weak. At 50 Torr, the humidity dependency of impedance is extremely small at any spray current (see Fig. 3). Therefore, the preferable value of the vacuum chamber pressure is set to 75 to 100 Torr.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖 猛雄 愛知県津島市天王通り３−39 (72)発明者 桑野 三郎 静岡県静岡市牧ケ谷550 静岡県静岡工業 技術センター内 (72)発明者 大竹 輝徳 静岡県富士市大淵2590−１ 静岡県富士工 業技術センター内 (72)発明者 広住 俊次 静岡県静岡市北丸子１−30−45 村田ボー リング技研株式会社内 (72)発明者 村田 光生 静岡県静岡市北丸子１−30−45 村田ボー リング技研株式会社内 (72)発明者 村田 省三 静岡県静岡市北丸子１−30−45 村田ボー リング技研株式会社内 (72)発明者 石塚 哲也 静岡県田方郡韮山町原木511 日本ベーレ ー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Takeo Oki 3-39 Tenno Street, Tsushima City, Aichi Prefecture (72) Inventor Saburo Kuwano 550 Makigaya, Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Shizuoka Industrial Technology Center (72) Inventor Teru Otake No. 2590-1 Obuchi, Fuji City, Shizuoka Prefecture Fuji Industrial Technology Center, Shizuoka Prefecture (72) Inventor Shunji Hirosumi 1-30-45 Kitamaruko Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Murata Boring Giken Co., Ltd. (72) Inventor Mitsuo Murata 1-30-45 Kitamaruko Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Murata Boring Giken Co., Ltd. (72) Inventor Shozo Murata 1-30-45 Kitamaruko Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Murata Boring Giken Co., Ltd. (72) Inventor Ishizuka Tetsuya 511 Haraki, Nirayama-cho, Tagata-gun, Shizuoka Prefecture, Japan Nippon Bale Co., Ltd.
Claims (3)
と、下部電極上に真空プラズマ溶射して形成されたチタ
ン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムの固溶体からな
る多孔質素子膜と、多孔質素子膜上に設けられた上部電
極とを有してなる温・湿度セラミックセンサ。1. A lower electrode provided on an electrically insulating substrate, a porous element film made of a solid solution of barium titanate and strontium titanate formed by vacuum plasma spraying on the lower electrode, and a porous element film. A temperature / humidity ceramic sensor having an upper electrode provided above.
電極上に真空プラズマ溶射してチタン酸バリウムとチタ
ン酸ストロンチウムの固溶体からなる多孔質素子膜を形
成し、多孔質素子膜上に上部電極を設けて温・湿度セラ
ミックセンサを製造するに際し、 真空プラズマ溶射条件として、真空チャンバー圧力を30
〜100Torr 、溶射電流を300A以上、溶射距離を 200〜45
0mm 、Ｈ2 ガス流量を10L/min とする温・湿度セラミッ
クセンサの製造方法。2. A lower electrode is provided on an electrically insulating substrate, vacuum plasma spraying is performed on the lower electrode to form a porous element film made of a solid solution of barium titanate and strontium titanate, and the upper portion is formed on the porous element film. When manufacturing a temperature / humidity ceramic sensor with electrodes, the vacuum chamber pressure was set to 30 at vacuum plasma spraying conditions.
~ 100Torr, spray current more than 300A, spray distance 200 ~ 45
Manufacturing method of temperature / humidity ceramic sensor with 0 mm and H 2 gas flow rate of 10 L / min.
質素子膜を、酸素気流中で熱処理する請求項２記載の温
・湿度セラミックセンサの製造方法。3. The method of manufacturing a temperature / humidity ceramic sensor according to claim 2, wherein the porous element film formed by vacuum plasma spraying is heat-treated in an oxygen stream.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15616892A JPH05322818A (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Ceramic temperature/humidity sensor and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15616892A JPH05322818A (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Ceramic temperature/humidity sensor and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322818A true JPH05322818A (en) | 1993-12-07 |
Family
ID=15621840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15616892A Withdrawn JPH05322818A (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Ceramic temperature/humidity sensor and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05322818A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003065989A (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-05 | Uchiya Thermostat Kk | Metal oxide semiconductor gas sensor |
| JP2015514860A (en) * | 2012-02-16 | 2015-05-21 | ベバスト エスエー | Vehicle heater manufacturing method and vehicle heater |
| CN104697661A (en) * | 2015-01-04 | 2015-06-10 | 东南大学 | Three-dimensional integrated capacitance type temperature and humidity sensor based on oxidized graphene and preparation method thereof |
| WO2017166601A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 深圳市善行医疗科技有限公司 | Preparation method for humidity-sensing material |
-
1992
- 1992-05-25 JP JP15616892A patent/JPH05322818A/en not_active Withdrawn
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| US10112457B2 (en) | 2012-02-16 | 2018-10-30 | Webasto SE | Method for producing a vehicle heater and vehicle heater |
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