JPH07140103A

JPH07140103A - 湿度センサ

Info

Publication number: JPH07140103A
Application number: JP28954293A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Chiba; 悟志千葉
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【構成】片面の一部に段差を形成したシリコン基板の
表面に酸化膜を形成し、段差の低い部分の酸化膜の上に
櫛歯電極を形成し、その櫛歯電極部分を覆うように感湿
膜を形成する。その後、電極の端子部分を残し、形成し
た段差をすべて覆うように保護フィルターを形成し湿度
センサとする。【効果】工程が単純で、大量生産に適したプロセスが
使えるため、量産性が良く、信頼性も高く、薄型のケー
シングされた湿度センサが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湿度に対応して素子の
電気的特性が変化することにより湿度を検出する湿度セ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、湿度計測、湿度制御を必要とする
分野が増加し、湿度センサの重要性が認められるように
なった。

【０００３】湿度に対応して素子の電気的特性が変化す
ることにより湿度を検出する湿度センサには、電解質
系、金属系、高分子系、セラミックス系等があり、それ
ぞれいろいろな系が研究されているが、現在実用化され
ているものは、高分子系およびセラミックス系の湿度セ
ンサである。いずれも、素子に対する水の吸脱着によ
り、素子の抵抗値または静電容量値が変化する性質を利
用したものである。

【０００４】基板にはアルミナ、ガラス等の絶縁体が用
いられ、この基板上に櫛形電極、感湿膜を形成するか、
基板上に下部電極、感湿膜、上部電極を形成したサンド
ウィッチ形構造にするのが一般的である。

【０００５】また、ほとんどの湿度センサは感湿膜上に
保護膜を形成することができないため、感湿膜保護のた
めに湿度センサチップ全体をケーシングして使用してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の湿度センサは、
感湿膜保護のために湿度センサチップ全体をケーシング
していたため、ケーシングされた湿度センサが大きくな
ってしまうという問題があった。

【０００７】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るものでその目的とするところは、量産性が良く、信頼
性の高く、構造が制限されない湿度センサを提供すると
ころにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の湿度センサは、
基板面に段差を形成し、その低い面に一対の電極を形成
し、その電極形状にあった感湿膜が形成されていること
を特徴とする。

【０００９】基板はガラス、アルミナ等の非導電性基板
でよい。基板としてシリコンを用いると、大量生産に適
したシリコンプロセスが使え、量産性、信頼性の両面か
ら好ましい。

【００１０】湿度センサの保護フィルターとして、多孔
性フッ素樹脂のように水蒸気は通すが、水分は通さない
ような膜を使用すると耐水性の面から好ましい。

【００１１】一対の電極として櫛歯電極を用いることに
より、電極と感湿膜との接触面積を大きくでき、抵抗値
を小さくできるという点から好ましい。

【００１２】少なくとも感湿膜の部分をすべて覆うよう
に、含フッ素高分子膜を形成すると、より信頼性の高い
湿度センサを得ることができる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）水１００ｍｌに、エタノール１００ｍｌ、
酢酸マンガン８０ｇ、酢酸鉛２０ｇ、酢酸カリウム１０
ｇを加え、１時間撹拌し、感湿膜用コーティング液を作
成した。

【００１４】シリコン基板の片面の一部段差を形成し、
絶縁の確保された段差の低い面に金を用いて櫛歯電極を
形成した。このようにして作成した基板の櫛歯電極上に
感湿膜用コーティング液を櫛歯電極が覆われるようにス
プレーコートし、７００℃で１時間熱処理し、感湿膜を
形成した。このようにして作成した湿度センサの断面図
を図１に示す。図１において、１は感湿膜、２は櫛歯電
極、３は基板、４は絶縁膜である。

【００１５】本湿度センサの感湿特性を図２に示す。図
２より、本発明の湿度センサは、抵抗値が低く、抵抗値
の変化幅が適当であり、しかも温度によって特性が変化
しないので、使いやすいことがわかる。本湿度センサを
６０℃９０％の恒温恒湿槽中に１０００時間放置後、特
性を測定したところ、図２と測定誤差の範囲内で同様で
あった。したがって、本湿度センサは、耐久性、信頼性
が高いことがわかる。また、温度変化に対する応答は１
０秒以内、湿度変化に対する応答は５秒以内と十分速か
った。さらに、本湿度センサは、製造工程が単純である
ため、量産性がよく、安価に製造できることがわかる。

【００１６】（実施例２）実施例１で作成した湿度セン
サに、溶媒可溶性含フッ素高分子をパーフルオロ溶媒に
溶解した溶液（７重量％）を、少なくとも感湿膜上の電
極はすべて覆われるように、スクリーン印刷し、１８０
℃で１時間熱処理し、含フッ素高分子膜を形成した。こ
のようにして作成した湿度センサの断面図を図３に示
す。図３において、１は感湿膜、２は電極、３は基板、
４は絶縁膜、５は含フッ素高分子膜である。本湿度セン
サの特性は、実施例１で作成した湿度センサと同様であ
った。本湿度センサを水に１００時間浸漬後、特性を測
定したところ、図２と測定誤差の範囲内で同様であっ
た。したがって、本湿度センサは、耐久性、信頼性が高
いことがわかる。

【００１７】（実施例３）実施例１で作成した湿度セン
サの端子部を残して感湿膜の全てを覆うように、溶媒可
溶性含フッ素高分子をパーフルオロ溶媒に溶解した溶液
（７重量％）をコーティングし、１８０℃で１時間熱処
理し、含フッ素高分子膜を形成した。その後、基板に形
成した段差の低い部分をすべて覆う形で保護フィルルタ
ーを形成した。基板に形成した電極の端子部分を残して
保護フィルターの端面と基板を耐湿性に優れた接着剤で
接着した。このようにして作成した湿度センサの断面図
を図４に示す。図４において、１は感湿膜、２は電極、
３は基板、４は絶縁膜、５は含フッ素高分子膜、６は保
護フィルター、７は接着剤である。本湿度センサの特性
は、実施例１で作成した湿度センサと同様であった。本
湿度センサを６０℃の飽和食塩水に１００時間浸漬後、
特性を測定したところ、図２と測定誤差の範囲内で同様
であった。また、感湿部の防水性でも問題はなかった。
したがって、本湿度センサは、極めて耐久性、信頼性が
高いことがわかる。

【００１８】なお、本実施例ではセラミックス系の感湿
膜を用いたが、他の成分のセラミックス系感湿膜、高分
子系の感湿膜でもよい。また、本実施例では湿度を抵抗
値で検出しているが、静電容量で検出してもよい。ま
た、本実施例では保護フィルターとして多孔性フッ素樹
脂を用いているが、防水を必要としない場合には通常の
網状のフィルターを使用してもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明の湿度センサ
は、基板内に形成した段差の低い部分に感湿膜を形成す
ることにより、ケーシングが必要となる場合、基板面と
同一面でフィルターを装着することでき、ケーシング時
の厚みを基板厚みに限りなく近づけることが可能とな
る。また、基板にシリコンを用いると大量生産に適した
シリコンプロセスが使え、量産性、信頼性の高い湿度セ
ンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湿度センサの断面図。

【図２】本発明の湿度センサの感湿特性図。

【図３】本発明の湿度センサの断面図。

【図４】本発明の湿度センサの断面図。

【符号の説明】

１感湿膜２櫛歯電極３基板４絶縁膜５含フッ素高分子膜６保護フィルター７接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板面に段差を形成し、その低い面に一
対の電極およびその電極形状にあった感湿膜が形成され
ていることを特徴とする湿度センサ。
【請求項２】少なくとも基板面に形成した段差の低い
面をすべて覆う形で保護フィルターを形成することを特
徴とする請求項１記載の湿度センサ。
【請求項３】一対の電極として櫛歯電極を用いること
を特徴とする請求項１乃至２記載の湿度センサ。
【請求項４】基板としてシリコンを用いることを特徴
とする請求項１乃至３記載の湿度センサ。
【請求項５】櫛歯電極として金を用いることを特徴と
する請求項１乃至４記載の湿度センサ。
【請求項６】少なくとも感湿膜部分はすべて覆われる
ように、含フッ素高分子膜が形成されていることを特徴
とする請求項１乃至５記載の湿度センサ。