JPH0533741B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜感湿素子に関する。更に詳しく
は、関湿特性にすぐれかつ耐環境性の点でも良好
な薄膜感湿素子に関する。

〔従来の技術〕

空気中の相対湿度の制御は、精密工業、食品工
業、繊維工業、ビル管理上などで大変重要であ
り、それを検知する感湿素子としては、従来次の
ような材料を用いたものが知られている。

(1) Se、Ge、Siなどの金属あるいは半導体 (2) Sn、Fe、Tiなどの金属の酸化物 (3) Al₂O₃などの多孔質金属酸化物 (4) LiClなどの電解質塩 (5) 有機または無機材料からなる高分子膜 しかしながら、これらの各種材料を用いた感湿
素子は、いずれも保守が大変であつたり、あるい
は信頼性や応答性に問題があるなど、満足される
状態にはない。

例えば、上記(2)の金属酸化物を用いる場合に
は、それの成形にプレスや焼結が行われるが、均
質なプレスが困難であつたりあるいは焼成時の割
れなどの問題がみられる。また、工程上では問題
なく成形されても、感湿素子が水分の脱吸着に起
因する抵抗変化を利用する性質上、水分の影響で
粒界から破壊が生ずるため、耐久性、換言すれば
信頼性にも問題がある。このように、金属酸化物
を用いた感湿素子は、構造が複雑であり、また吸
着水を除去するためヒーターによる加熱を必要と
しているばかりではなく、90％応答に数分乃至10
数分を要するので、肝心の応答性の点でも良好と
はいえない。

また、(5)の高分子膜を用いた場合には、材料面
では廉価であるものの、溶剤などの薬品による劣
化や信頼性の低下などの問題がみられる。更に、
高分子容量変化タイプの乾湿素子など実用化され
ているが、この場合にも90％応答に10〜数10秒間
程度かかり、応答性の点で十分満足されていな
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、こうした問題点を避け、特に電
極材料として耐食性にすぐれたものを求めて検討
を重ねた結果、絶縁性基板上に好ましくはスパツ
タリング法により形成させた耐食性被加工金属薄
膜にフオトレジストパターンを形成させた後、電
解エツチングして得られる耐食性くし型電極を湿
度センサーに用いることが好適であることをまず
見出し（特開昭61−148871号公報）、引続きかか
る耐食性くし型電極を用いた薄膜感湿素子のなお
一層の改善を図つた結果、導電性くし型電極の表
面を高分子薄膜で覆い、この高分子薄膜の表面を
更にヨウ化アルキルまたはこれと臭化アルキルと
で処理することにより、耐環境性にすぐれ、しか
も対応性の良好な薄膜感湿素子を得ることができ
た（特開昭61−200454号公報）。

この薄膜感湿素子において、導電性くし型電極
の表面を覆う高分子薄膜は、トリメチルシリルジ
メチルアミンなどの含窒素有機けい素化合物また
はそれとアンモニアとの混合物のプラズマ重合膜
のハロゲン化アルキル処理膜として形成され、用
いられているが、かかる含窒素有機けい素化合物
としてビス（トリメチルシリル）アセトアミドを
用いることにより、得らえる薄膜感湿素子の感湿
特性が更に一段と改善され、また耐環境性の点で
も良好なものが得られることが、今回新たに見出
された。

〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕 従つて、本発明は薄膜感湿素子に係り、この薄
膜感湿素子は、絶縁性基板上に形成させた導電性
くし型電極の表面をビス（トリメチルシリル）ア
セトアミドの高分子薄膜のハロゲン化アルキル処
理膜で覆つてなる。

絶縁性基板上への導電性くし型電極の形状は、
従来の例にならつて行われる。即ち、ガラス、ア
ルミナ、石英などの絶縁性基板上に、ステンレス
スチール、ハステロイＣ、インコネル、モネル、
金、銀、銅、白金、アルミニウム、鉄、コバル
ト、ニツケルなどの耐食性金属や電極形成材料金
属をスパツタリング法、イオンプレーテイング法
などにより、約0.1〜0.5μｍ程度の厚さの薄膜を
形成させ、次にそこにフオトレジストパターンを
形成させる。

例えばアルミニウムの場合には、このようにし
て形成された電極形成材料金属薄膜へのフオトレ
ジストパターンの形成は、周知のフオトリングラ
フ技術を適用することによつて行われる。即ち、
金属薄膜上にフオトレジストコーテイングを行な
い、そこにくし型電極のパターンの陰画または陽
画を焼付けたガラス乾板を重ね、光照射による焼
付けおよび現像によつて行われる。この後、湿式
化学エツチングが行われるが、エツチング液とし
ては、リン酸−硫酸−無水クロム酸−水（重量比
65：15：５：15）混合液、BEF（フツ酸系）、塩
化第２鉄溶液、硝酸、リン酸−硝酸混合液などが
用いられる。

このようにして絶縁性基板上に形成させた導電
性くし型電極の表面は、ビス（トリメチルシリ
ル）アセトアミドの高分子薄膜によつて覆われ
る。この高分子薄膜の形成は、一般にビス（トリ
メチルシリル）アセトアミドまたはそれとアンモ
ニアとの混合物をモノマーに用いるプラズマ重合
法によつて行われ、単量体圧力約0.01〜0.1Torr、
好ましくは約0.02〜0.08Torr、電力約５〜30Wの
条件下で約5000〜18000Åのプラズマ重合膜が形
成される。

形成されたプラズマ重合膜は電気抵抗が高く、
通常は絶縁性の薄膜であるが、その表面を臭化メ
チル、臭化エチル、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル
などのハロゲン化アルキルの少くとも一種、好ま
しくは臭化メチルのガスと接触させると、その抵
抗値を下げることができる。これは、化学反応や
拡散現象により、膜中に臭素やヨウ素が取り込ま
れ、そのために導電性が改善されるためと考えら
れる。

図面の第１図は、本発明に係る薄膜感湿素子の
一態様を示すそれの平面図であり、絶縁性基板１
上に導電性くし型電極２，２′が形成され、その
表面はハロゲン化アルキルによつて処理されたプ
ラズマ重合膜３によつて覆われており、このよう
な重合膜によつて覆われていない電極取出部分に
は半田付けあるいは銀ペースト４，４′により、
リード線５，５′が取り付けられている。

〔発明の効果〕

本発明に係る薄膜感湿素子は、従来の含窒素有
機けい素化合物のプラズマ重合膜よりも耐水性、
耐薬品性にすぐれているビス（トリメチルシリ
ル）アセトアミドまたはそれとアンモニアとの混
合物のプラズマ重合膜などで導電性くし型電極の
表面が覆われているため、耐環境性は良好であ
り、しかも導電性くし型電極の表面を覆つている
プラズマ重合膜は、その膜厚が薄いので、感湿素
子としての感湿特性および導電性の点でも更に一
段と良好である。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例 ガラス基板上に、フオトリソグラフ法により、
線幅500μｍ、線間隔250μｍの線状歯を13mmの長
さで多数本形成させ、その長さの内11mmに相当す
る部分で互いに対向する線状歯同士が噛み合つて
いるような状態のくし型電極を金で形成させた。

次いで、このくし型電極部分を十分に覆うよう
に、ビス（トリメチルシリル）アセトアミドのプ
ラズマ重合膜を、圧力0.02Torr、電力10W.時間
１時間の条件下で形成させた。その後、耐圧力応
容器中で、温度60℃、圧力3.5Kg／cm²、時間48時
間の条件下で臭化メチル処理した。

リード線を銀ベースト付けした薄膜感湿素子に
ついて、これを温湿度試験器に入れ、LCRメー
ターを用いて、1KHz、1Vの測定条件下で感湿特
性の評価を行なつた。20℃における相対湿度50〜
100％での抵抗値の変化が、第２図のグラフに示
されており、この結果から、本発明の薄膜感湿素
子は、空気中の水蒸気量の増減変化に対して電気
抵抗が鋭敏に変化することが分かり、応答性の点
ですぐれている。具体的には、55％→98％の90％
応答は約1.5秒であり、その逆の場合には約６秒
の値が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る薄膜感湿素子の一態様
を示すそれの平面図である。また、第２図はこの
薄膜感湿素子を用いて測定した相対湿度と電気抵
抗との関係を示すグラフである。 （符号の説明）、１……絶縁性基板、２……導
電性くし型電極、３……プラズマ重合膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁性基板上に形成させた導電性くし型電極
   の表面をビス（トリメチルシリル）アセトアミド
   の高分子薄膜のハロゲン化アルキル処理膜で覆つ
   てなる薄膜感湿素子。 ２ 高分子薄膜がビス（トリメチルシリル）アセ
   トアミドまたはそれとアンモニアとの混合物のプ
   ラズマ重合膜である特許請求の範囲第１項記載の
   薄膜感湿素子。