JPH0786492B2 - Humidity sensor - Google Patents
Humidity sensorInfo
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- JPH0786492B2 JPH0786492B2 JP62316442A JP31644287A JPH0786492B2 JP H0786492 B2 JPH0786492 B2 JP H0786492B2 JP 62316442 A JP62316442 A JP 62316442A JP 31644287 A JP31644287 A JP 31644287A JP H0786492 B2 JPH0786492 B2 JP H0786492B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は湿度センサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a humidity sensor.
詳しくは基板、その表面に被着してなる溶媒可溶型ポリ
イミド樹脂層、さらにその表面に相互に近接して形成し
てなる一対の電極および該電極を連結して形成してなる
感湿性樹脂層より構成される湿度センサに関するもので
ある。Specifically, a substrate, a solvent-soluble polyimide resin layer deposited on the surface of the substrate, a pair of electrodes formed on the surface of the substrate in proximity to each other, and a moisture-sensitive resin formed by connecting the electrodes. The present invention relates to a humidity sensor composed of layers.
湿度を測定する機器(湿度センサ)としては古くから知
られている毛髪湿度計、乾湿球湿度計、塩化リチウム湿
度計をはじめとして、近年急速に発展したセラミック系
高分子系湿度センサに至るまで、その種類は多い。As a device for measuring humidity (humidity sensor), hair hygrometers, dry and wet bulb hygrometers, and lithium chloride hygrometers, which have long been known, and ceramic-based polymer humidity sensors that have developed rapidly in recent years, There are many types.
これらを検出原理から分離すると、大別して次のような
ものがある。When these are separated from the detection principle, they are roughly classified into the following.
(a) 機械式センサ:毛髪、セロハン、ナイロンなど
が吸湿によって膨潤することを利用し、リンク機構を通
じてチャートを描かせたり、圧力に変換し電気信号とし
て取出したりするもの。(A) Mechanical sensor: A sensor that draws a chart through a link mechanism or converts it into pressure and takes it out as an electrical signal by utilizing the fact that hair, cellophane, nylon, etc. swell due to moisture absorption.
(b) 乾湿球センサ:乾球と呼ばれる感温部が露出し
ている温度計と、湿球と呼ばれる水で常時濡れているカ
ーゼなどで感温部を包んでいる温度計を対にして、両者
の温度差と乾球温度とから相対湿度を算出するもの。(B) Wet and dry bulb sensor: A thermometer called a dry bulb, which exposes the temperature sensitive part, and a thermometer called a wet bulb, which wraps the temperature sensitive part with a case that is always wet with water, are paired. Relative humidity is calculated from the temperature difference between the two and the dry-bulb temperature.
(c) 電磁式センサ:赤外線やマイクロウェーブのよ
うな電磁波には水に吸収されやすい特定の波長帯が存在
するので、この波長帯での電磁波減衰量を測定すること
により湿度を求めるもの。(C) Electromagnetic sensor: Since electromagnetic waves such as infrared rays and microwaves have a specific wavelength band that is easily absorbed by water, humidity is obtained by measuring the amount of electromagnetic wave attenuation in this wavelength band.
(d) インピーダンス変化式センサ:水分の吸着によ
り電気的特性、特にインピーダンスが顕著に変化するも
のを感湿体として使用し、その変化を測定して湿度を求
めるもの。(D) Impedance change type sensor: A sensor in which electrical characteristics, especially impedance remarkably changes due to adsorption of water, is used as a humidity sensitive element, and the change is measured to obtain humidity.
これらの中で注目されているのが、インピーダンス変化
式センサであるが、これには、抵抗変化型センサと容量
変化型センサとがある。抵抗変化型センサは駆動回路を
組む際の自由度が高い反面、低湿域において高抵抗とな
り測定が困難となる欠点がある。容量変化型センサは測
定範囲が広く、湿度に対してリニアな出力が得られる。Among these, the impedance change type sensor is drawing attention, and there are a resistance change type sensor and a capacitance change type sensor. Although the resistance change type sensor has a high degree of freedom in assembling a drive circuit, it has a drawback that it has a high resistance in a low humidity region and measurement becomes difficult. The capacitance change type sensor has a wide measurement range and can obtain a linear output with respect to humidity.
また、インピーダンス変化式センサを感湿材の材料の面
から分類するとセラミック系センサと高分子系センサに
大別される。セラミック系センサの湿材としては、Ti、
Sn、Zr、Mg、Cr、Si、V等の酸化物を配合したものが用
いられており、耐熱性が高く使用温度範囲が広いが、感
湿特性がセラミックの多孔構造に由来しているために再
現性に乏しく、また吸着水分のキャピラリコンデンセー
ションによる経時変化も避けられないなどの問題点を有
する。経時変化や、汚染による性能変化を避けるため、
摂氏数百度に加熱して、特性を回復させる加熱クリーニ
ング方式を採用するタイプのものもあるが、電力消費量
が高く必ずしも満足すべきものとは言えない。高分子系
センサの感湿材としては、ポリアクリル酸、ポリスチレ
ンスルホン酸、ポリメチルアミノエチルメタアクリレー
ト塩、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体の酸または
塩等が挙げられる。これらの高分子系センサの感湿性
は、調製された高分子自体の吸湿性、イオン電導性に由
来するために再現性が良好であり、製造時の高温焼成も
不要であり、量産により低価格化も可能である。また汚
染に強く、他のガス種の影響も受けにくい。しかし、耐
熱性が低いという問題点があった。高分子系センサの中
には感湿材としてポリイミドを用いたものもあるが、ポ
リアミック酸の形態で基板上に塗布した後、加熱して縮
重合する種類のものであり、生産性の点から有利なもの
とは言えない。Further, the impedance change type sensors are roughly classified into ceramic type sensors and polymer type sensors in terms of the material of the moisture sensitive material. Wetting agents for ceramic type sensors include Ti,
A mixture of oxides such as Sn, Zr, Mg, Cr, Si, and V is used, and it has high heat resistance and a wide operating temperature range, but its moisture-sensitive property is derived from the porous structure of the ceramic. However, it has a problem of poor reproducibility and inevitable change of adsorbed water with time due to capillary condensation. To avoid aging and performance change due to contamination,
Although there is a type that employs a heating cleaning method that recovers the characteristics by heating to several hundreds of degrees Celsius, it consumes a large amount of power and is not necessarily satisfactory. Examples of the moisture sensitive material of the polymer sensor include polyacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, polymethylaminoethyl methacrylate salt, and acid or salt of styrene-divinylbenzene copolymer. The moisture sensitivity of these polymer-based sensors is good because they are derived from the hygroscopicity and ionic conductivity of the prepared polymer itself, and they do not require high-temperature firing during production, so they can be mass-produced at low cost. It is also possible. It is also highly resistant to pollution and is not easily affected by other gas species. However, there is a problem that the heat resistance is low. Some polymer-based sensors use polyimide as a moisture-sensitive material, but they are of the type that polycondensates by heating after being applied on the substrate in the form of polyamic acid, and from the viewpoint of productivity. Not an advantage.
一方、湿度センサ用基板としては電気絶縁性の基板であ
ることが必要であり、無機の素材としてはセラミック系
のもの、有機の素材としてはポリイミドフィルム等が挙
げられる。しかしセラミック系であればそれ自体高価で
あるとともに、表面に形成される一対の電極を導電性ペ
ーストで作製する場合には高温焼成が必要となり、生産
コスト上有利とは言えない。また、ポリイミドフィルム
等の有機素材であれば吸湿に伴う寸法変化を避けること
ができず、やはり有利とは言えない。さらに基板の上に
ポリアミック酸を塗布し、加熱して縮重合させポリイミ
ドの薄膜を形成させる方法もあるが、加熱処理に長時間
を要し、製造上有利とは言えない。On the other hand, the substrate for the humidity sensor needs to be an electrically insulating substrate, and examples of the inorganic material include ceramics, and examples of the organic material include polyimide film. However, if it is a ceramic type, it is expensive in itself, and high temperature firing is required when a pair of electrodes formed on the surface is made of a conductive paste, which is not advantageous in terms of production cost. In addition, organic materials such as polyimide films cannot avoid dimensional changes due to moisture absorption, and are not said to be advantageous. Further, there is also a method of forming a polyimide thin film by applying polyamic acid on a substrate and heating it to cause polycondensation, but it takes a long time for the heat treatment, which is not advantageous in manufacturing.
本発明者達は、基板の上に後記特定の式で表わされる溶
媒可溶型ポリイミド樹脂の層を設け、さらにその表面上
に、相互に近接して一対の電極を形成させ、さらに各種
の高分子系感湿剤の薄膜を形成させることにより、それ
ぞれの感湿材の特性に応じて湿度を測定することがで
き、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性に優れた湿度センサ
を安価に製造できることを見い出し、本発明に到達し
た。The inventors of the present invention provided a layer of a solvent-soluble polyimide resin represented by a specific formula described below on a substrate and further formed a pair of electrodes on the surface thereof in close proximity to each other to further improve various types of electrodes. By forming a thin film of molecular moisture sensitive agent, humidity can be measured according to the characteristics of each moisture sensitive material, and a humidity sensor with excellent heat resistance, chemical resistance, and dimensional stability can be manufactured at low cost. They have found what they can do and have reached the present invention.
以下に本発明を詳しく説明する。The present invention will be described in detail below.
本発明で基板とは、無機質あるいは有機質の素材で、表
面に被着するポリイミド樹脂の熱処理温度に耐えるだけ
の耐熱性を有し、また、該ポリイミド樹脂の溶媒に対し
て耐久性を有し、さらに表面が平坦で十分な機械的強度
を有するものであればよい。例えば、各種の金属板や、
ガラス板、シリコン基板等の無機素材が好適に挙げら
れ、特に金属板が好適である。In the present invention, the substrate is an inorganic or organic material, and has heat resistance sufficient to withstand the heat treatment temperature of the polyimide resin adhered to the surface, and also has resistance to the solvent of the polyimide resin, Further, the surface may be flat and have sufficient mechanical strength. For example, various metal plates,
Inorganic materials such as a glass plate and a silicon substrate are preferred, and a metal plate is particularly preferred.
本発明で用いられる金属板としては、ステンレス板、ア
ルミニウム板、アルミニウム合金板、銅板、銅合板、鉄
板、モリブデン板、クローム板、亜鉛板等が好ましく、
特にステンレス板、アルミニウム板が好ましい。アルミ
ニウム板を用いる場合には、表面をアルマイト加工する
ことにより、表面に被着される溶媒可溶型ポリイミド樹
脂との密着性を高めることもできる。The metal plate used in the present invention is preferably a stainless plate, an aluminum plate, an aluminum alloy plate, a copper plate, a copper plywood, an iron plate, a molybdenum plate, a chrome plate, a zinc plate, etc.
Particularly, a stainless plate and an aluminum plate are preferable. When an aluminum plate is used, the surface can be anodized to improve the adhesion with the solvent-soluble polyimide resin deposited on the surface.
ステンレス板としては公知のものすべてが用いられる。
例えば、JIS規格でSUS201、302、304、305、310S、31
6、329、420、430、434、436、444、630、631等が挙げ
られる。All known stainless steel plates are used.
For example, JIS standards SUS201, 302, 304, 305, 310S, 31
6, 329, 420, 430, 434, 436, 444, 630, 631 and the like.
金属板の形状は特に制限されるものではないが、表面に
溶媒可溶型ポリイミド樹脂を塗布できるよう、表面の平
坦なものが好ましく、しかも該ポリイミド樹脂の薄膜に
ピンホールができないよう、できるだけ表面粗度の小さ
なものがよい。たとえば、ステンレス板であれば、Rmax
で1μm以下、好ましくは0.5μm以下のものが好適に
用いられる。金属板の厚みは、センサの電気特性に影響
を及ぼさない範囲であれば特に制限されるものではない
が、取扱い易さの点から通常0.05〜10mm、好ましくは0.
1〜1mmのものが用いられる。The shape of the metal plate is not particularly limited, but a flat surface is preferable so that the solvent-soluble polyimide resin can be applied to the surface, and the surface of the polyimide resin should be as thin as possible so that pinholes cannot be formed in the thin film. It should have a low roughness. For example, if it is a stainless steel plate, Rmax
It is preferably 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less. The thickness of the metal plate is not particularly limited as long as it does not affect the electrical characteristics of the sensor, but is usually 0.05 to 10 mm, preferably 0 in terms of ease of handling.
1 to 1 mm is used.
金属板の硬度としては上記の板厚とも関連するが硬すぎ
るものは加工性が悪く、また軟らかすぎるものはプレス
打抜き加工等で端部変形(バリ)を発生しやすいためい
ずれも好ましくない。たとえばステンレス板であれば好
適には、ビッカース硬度が100〜300、好ましくは150〜2
50のものが用いられる。The hardness of the metal plate is also related to the above-mentioned plate thickness, but if it is too hard, the workability is poor, and if it is too soft, edge deformation (burrs) is likely to occur during press punching or the like. For example, a stainless steel plate preferably has a Vickers hardness of 100 to 300, preferably 150 to 2
50 ones are used.
本発明において溶媒可溶型ポイミド樹脂とは、溶媒可溶
型のものであって、下記特定の式で表わされるコポリイ
ミドまたはコポリアミドイミドをいう。In the present invention, the solvent-soluble type polyimide resin is a solvent-soluble type and refers to copolyimide or copolyamideimide represented by the following specific formula.
(A)繰り返し単位の10〜30モル%が式 で表わされる構造を有し、および残り90〜70モル%が式 で表わされる構造を有する共ポリイミド、または、 (B)繰り返し単位の70〜90モル%が式 で表わされる構造を有し、および残り30〜10モル%が式 で表わされる構造を有する共ポリアミドイミド。(A) 10 to 30 mol% of the repeating unit has the formula With a structure represented by A copolyimide having a structure represented by: or (B) 70 to 90 mol% of the repeating unit is represented by the formula And has a structure represented by A copolyamideimide having a structure represented by:
なお、溶媒可溶型ポリイミド樹脂には、この中に第2成
分としてポリサルホン、ポリエーテルサルホン等の溶媒
可溶型ポリマーを混合したものも含まれる。The solvent-soluble polyimide resin also includes a mixture of a solvent-soluble polymer such as polysulfone or polyether sulfone as the second component.
上記のコポリイミドは、たとえば3,3′,4,4′−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)と2種の芳
香族ジイソシアネート、すなわちジフェニルメタン−4,
4′−ジイソシアネート(MDI)およびトリレンジイソシ
アネート(TDI)を共重合させて合成することができ
る。The above copolyimides include, for example, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride (BTDA) and two aromatic diisocyanates, namely diphenylmethane-4,
It can be synthesized by copolymerizing 4'-diisocyanate (MDI) and tolylene diisocyanate (TDI).
また、上記のコポリアミドイミドは、2種の芳香族ポリ
カルボン酸、すなわちトリメリット酸無水物およびイソ
フタル酸とMDIを共重合させて合成することができる。Further, the above copolyamideimide can be synthesized by copolymerizing two kinds of aromatic polycarboxylic acids, that is, trimellitic anhydride and isophthalic acid, with MDI.
これらの溶媒可溶型ポリイミド樹脂は耐熱性に優れてお
り、特に該コポリアミドイミドは柔軟性も優れているた
め、曲げ加工を必要とする場合に好適に用いることがで
きる。These solvent-soluble polyimide resins are excellent in heat resistance, and particularly the copolyamideimide is also excellent in flexibility, and thus can be suitably used when bending is required.
また、本発明で用いるコポリイミドおよびコポリアミド
イミドの対数粘度(ηinh)は0.1〜10dl/g(N−メチル
ピロリドン中、0.5%、30℃で測定)の範囲から選ばれ
る。The logarithmic viscosity (ηinh) of the copolyimide and copolyamideimide used in the present invention is selected from the range of 0.1 to 10 dl / g (0.5% in N-methylpyrrolidone, measured at 30 ° C).
溶媒可溶型ポリイミド樹脂は溶媒での希釈の割合に応じ
て基板上に塗布する厚さを制御でき、また、塗膜の熱処
理も容易であり、従来のポリアミック酸を塗布した後、
加熱して縮重合させるタイプのポリイミドを用いる場合
より製造上有利である。Solvent-soluble polyimide resin can control the thickness to be applied on the substrate according to the ratio of dilution with a solvent, and the heat treatment of the coating film is also easy, after applying a conventional polyamic acid,
It is more advantageous in manufacturing than the case of using a polyimide of a type which is heated and polycondensed.
溶媒可溶型ポリイミド樹脂層の膜厚としては0.01〜100
μm、好ましくは0.1〜10μmが好適である。膜厚は、
この範囲より小さい場合ピンホール等の欠陥が発生しや
すく、また、膜厚がこの範囲より大きい場合には、塗膜
の乾燥、熱処理に長時間を要し、いずれも好ましくな
い。The film thickness of the solvent-soluble polyimide resin layer is 0.01-100
μm, preferably 0.1 to 10 μm. The film thickness is
When the thickness is smaller than this range, defects such as pinholes are likely to occur, and when the thickness is larger than this range, it takes a long time for drying and heat treatment of the coating film, both of which are not preferable.
本発明の相互に近接して形成してなる一対の電極とは、
導電性の金属薄膜あるいは有機導電材料薄膜であり、A
l、Cr、Ni、Cu等の他、Au、Ag、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、P
t等の貴金属あるいはポリアセチレン、ポリピロール等
の有機導電材料が用いられる。特にAu、Ag等の酸化され
にくい金属が好ましく、また、RuO2等の金属酸化物も好
ましい。上記電極の厚さとしては、十分な導電性を有し
ていれば特に限定されず、通常0.01〜1μm程度の厚さ
である。The pair of electrodes formed in proximity to each other of the present invention,
A conductive metal thin film or organic conductive material thin film, A
l, Cr, Ni, Cu, etc., as well as Au, Ag, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, P
A noble metal such as t or an organic conductive material such as polyacetylene or polypyrrole is used. Particularly, a metal such as Au or Ag that is not easily oxidized is preferable, and a metal oxide such as RuO 2 is also preferable. The thickness of the electrode is not particularly limited as long as it has sufficient conductivity, and is usually about 0.01 to 1 μm.
形状としては電気的に分離された2つの電極を、相互に
近接させてポリイミド樹脂層表面に形成したものであれ
ば、その形状は特に限定されない。例えば、櫛歯状に形
成した2つの電極のうち、櫛歯の部分同士を接触させず
に互いちがいに近接して形成させてもよい。近接させる
距離としては通常は0.01〜1mm程度、好ましくは0.05〜
0.5mm程度である。距離が小さいほど、また、近接した
部分の辺の長さが長いほど抵抗変化量が大きくなり湿度
を検出するのが容易であり好ましい。ここで距離が0.01
mm以下では異物の介在により導通したり、パターニング
自体が困難となるので好ましくない。The shape is not particularly limited as long as two electrodes that are electrically separated are formed close to each other on the surface of the polyimide resin layer. For example, the two comb-shaped electrodes may be formed so as to be close to each other without contacting the comb-shaped portions. The distance to be brought close is usually 0.01 to 1 mm, preferably 0.05 to
It is about 0.5 mm. The smaller the distance and the longer the sides of the adjacent portions, the larger the amount of change in resistance and the easier it is to detect humidity, which is preferable. Where the distance is 0.01
When the thickness is less than mm, it is not preferable because the presence of foreign matter causes conduction and patterning itself becomes difficult.
上記一対の電極には、これを連結して被覆するように感
湿性の樹脂層が形成されている。使用できる感湿性樹脂
としては、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、
ポリメチルアミノエチルメタアシリレート塩、スチレン
−ジビニルベンゼン共重合体の酸または塩、ポリビニル
アルコール、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ポ
リアミド、ポリイミド、ポリスルホン、パーフルオロカ
ーボン等の有機高分子やポリホスファゼン等の無機高分
子等の公知のものが挙げられる。A moisture-sensitive resin layer is formed on the pair of electrodes so as to connect and cover the electrodes. Moisture-sensitive resins that can be used include polyacrylic acid, polystyrene sulfonic acid,
Polymethylaminoethylmethacrylate salt, acid or salt of styrene-divinylbenzene copolymer, polyvinyl alcohol, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, polyamide, polyimide, polysulfone, organic polymers such as perfluorocarbon, and inorganic such as polyphosphazene Known polymers such as polymers can be used.
本発明の温度センサは、溶媒可溶型ポリイミド層の表面
に相互に近接して形成される一対の電極間に電圧を印加
するものであり、両電極間に電圧を印加するには一対の
電極を直接駆動回路の端子と接続されてもよいし、一対
の電極の各々に導電性接着剤等によりリード線を取付け
てから駆動回路の端子に接続してもよい。The temperature sensor of the present invention applies a voltage between a pair of electrodes formed close to each other on the surface of a solvent-soluble polyimide layer. To apply a voltage between both electrodes, a pair of electrodes is used. May be directly connected to the terminals of the driving circuit, or may be connected to the terminals of the driving circuit after attaching a lead wire to each of the pair of electrodes with a conductive adhesive or the like.
次に、本発明の湿度センサを製造する方法を説明する。Next, a method for manufacturing the humidity sensor of the present invention will be described.
基板上に溶媒可溶性ポリイミド樹脂を塗布する方法とし
ては、ロールコート、スピンコート、フローコート、ド
クタブレードコート、バーコート等の公知の方法が挙げ
られるが、該樹脂の溶媒溶液の種類や濃度、粘度、塗布
すべき膜厚等により適宜選択すればよい。例えばロール
コートであれば、ロールの種類、樹脂溶液の粘度、濃度
等にもよるが、湿り膜厚として3〜300μm程度に塗布
することができるので、乾燥膜厚が所定の膜厚になるよ
う上記の操作条件を適宜調整すればよい。Examples of the method of applying the solvent-soluble polyimide resin on the substrate include roll coating, spin coating, flow coating, doctor blade coating, bar coating, and other known methods, but the type and concentration of the solvent solution of the resin, and the viscosity. It may be appropriately selected depending on the film thickness to be applied. For example, in the case of roll coating, it can be applied to a wet film thickness of about 3 to 300 μm, depending on the type of roll, the viscosity of the resin solution, the concentration, etc., so that the dry film thickness can be a predetermined value. The above operating conditions may be adjusted appropriately.
塗布が完了したら加熱処理を行う。塗布する樹脂溶液に
使用する溶媒の種類によっては、塗布後大気中に放置す
ると吸湿して樹脂を凝固析出させるものがあるので、こ
の場合には、大気の湿度にもよるが、数秒〜数分以内に
直ちに加熱して残留溶媒濃度が十分低い値になるように
する必要がある。加熱処理の仕方としては、100〜400℃
程度で5〜30分程度加熱する。具体的には、溶媒の種類
や感湿度の程度に応じて適宜決めればよい。When coating is completed, heat treatment is performed. Depending on the type of solvent used for the resin solution to be applied, it may absorb moisture and coagulate and precipitate the resin when left in the air after application.In this case, depending on the humidity of the atmosphere, it takes a few seconds to a few minutes. It is necessary to immediately heat the mixture within that time so that the residual solvent concentration becomes a sufficiently low value. As a method of heat treatment, 100-400 ℃
Heat for about 5 to 30 minutes. Specifically, it may be appropriately determined depending on the type of solvent and the degree of humidity sensitivity.
加熱時の昇温の仕方としては、使用する溶媒の種類によ
っては、いきなり昇温すると急激に気化して表面性が悪
くなることがあるので徐々に昇温させることが好まし
い。この場合、連続的に昇温しても、数十度毎に段階的
に昇温してもよく、表面性、残留溶媒濃度の程度に従っ
て適宜昇温パターンを選択することができる。Depending on the type of solvent used, the temperature may be rapidly vaporized and the surface property may be deteriorated depending on the type of solvent used, so it is preferable to raise the temperature gradually. In this case, the temperature may be raised continuously or stepwise at intervals of several tens of degrees, and a heating pattern may be appropriately selected depending on the surface property and the degree of residual solvent concentration.
上記のようにして形成したポリイミド樹脂層の表面に金
属薄膜からなる相互に近接した一対の電極層を形成す
る。形成する方法としては蒸着法、スパッタリング法、
無電解メッキ法、スクリーン印刷法等が挙げられるが、
例えば蒸着法によって金の薄膜を形成させる場合には、
ポリイミド樹脂層との密着性をよくするためNiあるいは
Crの蒸着による下地処理を行ってもよい。上記電極層は
エッチング法、マスク法、印刷法等、公知の方法によっ
て任意の形状に形成することができる。On the surface of the polyimide resin layer formed as described above, a pair of mutually adjacent electrode layers made of a metal thin film is formed. Vapor deposition method, sputtering method,
Electroless plating method, screen printing method, etc. can be mentioned,
For example, when forming a gold thin film by vapor deposition,
Ni or Ni to improve adhesion to the polyimide resin layer
You may perform the surface treatment by vapor deposition of Cr. The electrode layer can be formed into an arbitrary shape by a known method such as an etching method, a mask method or a printing method.
このあと、ポリイミド樹脂層の表面に形成された一対の
電極を連結して被覆するように感湿性の樹脂層を形成す
る。感湿性樹脂としては、前記した有機高分子、無機高
分子の中心から適宜選択すればよく、これを薄膜として
被覆する。上記薄膜を形成する方法はスピンコート、ロ
ールコート、ドクタブレードコート、バーコート、フロ
ーコート、スクリーン印刷、スプレー、ディップコート
等の公知の方法が挙げられ、該高分子の塗布の際の溶
媒、濃度、粘度、乾燥条件、熱処理条件等は適宜選択す
ることができる。薄膜の膜厚は、薄膜であるほど応答性
が良好であるが、あまりに薄膜であると基板上の電極に
対する被覆性が不十分となり好ましくない。通常は、高
分子の種類にもよるが0.1〜100μmの範囲から選ばれ
る。Then, a moisture-sensitive resin layer is formed so as to connect and cover the pair of electrodes formed on the surface of the polyimide resin layer. The moisture-sensitive resin may be appropriately selected from the centers of the above-mentioned organic polymer and inorganic polymer, and this is coated as a thin film. Examples of the method for forming the thin film include known methods such as spin coating, roll coating, doctor blade coating, bar coating, flow coating, screen printing, spraying, and dip coating. Solvent at the time of coating the polymer, concentration The viscosity, drying conditions, heat treatment conditions and the like can be selected as appropriate. Regarding the thickness of the thin film, the thinner the film, the better the responsiveness, but if the film is too thin, the coverage on the electrodes on the substrate is insufficient, which is not preferable. Usually, it is selected from the range of 0.1 to 100 μm, though it depends on the type of polymer.
ただし、高分子の薄膜の形成に際し、一対の電極の各々
の少くとも一部分は駆動回路との電気的接続を行うため
被覆してはならない。However, at the time of forming the polymer thin film, at least a part of each of the pair of electrodes should not be covered in order to electrically connect with the driving circuit.
このようにして形成された湿度センサは、大形の基板の
上に多数個形成したのちに裁断、あるいは打抜き加工し
て個々のセンサとすることもできる。The humidity sensor thus formed may be formed into a large number on a large-sized substrate and then cut or punched into individual sensors.
また、このようにして形成された湿度センサの一対の電
極のそれぞれに導電性接着剤等を用いてリード線を取付
けてもよい。Further, a lead wire may be attached to each of the pair of electrodes of the humidity sensor thus formed by using a conductive adhesive or the like.
さらに、この湿度センサに交流電圧発生器、信号処理回
路、出力装置、電源等の周辺機器を取付ければ、湿度の
測定、表示が可能となり、さらに制御回路を取付けれ
ば、他の機器への制御信号の出力が可能となる。Furthermore, by mounting peripheral equipment such as an AC voltage generator, signal processing circuit, output device, and power supply on this humidity sensor, it becomes possible to measure and display humidity. A control signal can be output.
本発明の湿度センサ用基板を用いた湿度センサを用いれ
ば、湿度の変化に対応した抵抗変化量及び容量変化量を
測定することができるが、どちらかと言えば抵抗変化量
を測定することが好ましい。By using the humidity sensor using the humidity sensor substrate of the present invention, it is possible to measure the amount of resistance change and the amount of capacitance change corresponding to changes in humidity, but rather it is preferable to measure the amount of resistance change. .
以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り実施例により限定
されるものではない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples as long as the gist thereof is not exceeded.
製造参考例1 米国特許第3,708,458号の実施例4に述べられている手
順を使用し3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸無水物と80モル%のトリレンジイソシアネート(2,
4−異性体約80モル%と2,6−異性体約20モル%の混合
物)および20モル%のジフェニルメタン−4,4′−ジイ
ソシアネート(以下MDIと略称)を含む混合物よりコポ
リイミドを重合した。Preparation Reference Example 1 Using the procedure described in Example 4 of US Pat. No. 3,708,458, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic anhydride and 80 mol% tolylene diisocyanate (2,
A copolyimide was polymerized from a mixture containing about 80 mol% of 4-isomer and about 20 mol% of 2,6-isomer) and 20 mol% of diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (hereinafter abbreviated as MDI). .
重合溶媒はN,N−ジメチルホルムアミドを使用し、樹脂
物濃度は21重量%であった。N, N-dimethylformamide was used as the polymerization solvent, and the resin concentration was 21% by weight.
このコポリイミドの30℃における対数粘度(ηinh)
(N,N−ジメチルホルムアミド中、0.5%)は0.6dl/gで
あった。Logarithmic viscosity (ηinh) of this copolyimide at 30 ℃
(0.5% in N, N-dimethylformamide) was 0.6 dl / g.
製造参考例2 予備乾燥した10の反応器に614.82g(3.20モル)のト
リメリット酸無水物および132.90g(0.80モル)のイソ
フタル酸を装入した。この反応器は温度計、凝縮器、撹
拌機及び窒素入口を備えていた。Preparation Reference Example 2 104.8 pre-dried reactors were charged with 614.82 g (3.20 mol) trimellitic anhydride and 132.90 g (0.80 mol) isophthalic acid. The reactor was equipped with a thermometer, condenser, stirrer and nitrogen inlet.
5の乾燥したびん中に1000.96g(4.0モル)のMDIのは
かり取り、次いで434mlのN−メチルピロリドン(以下N
MPと略称)をはかり取ってMDIを溶解した。このMDI溶液
を反応器を加え、次いでMDIをはかり取ったびんをすす
ぐために3650mlのNMPを加えた。In a dry bottle of 5, weigh 1000.96 g (4.0 mol) of MDI, then 434 ml of N-methylpyrrolidone (hereinafter N
(Abbreviated as MP) was weighed to dissolve MDI. This MDI solution was added to the reactor, and then 3650 ml NMP was added to rinse the bottle from which the MDI was weighed.
65rpmの撹拌速度および窒素雰囲気の下でこの溶液を3
時間40分にわたって53℃から170℃まで加熱し、さらに
1時間55分169℃〜171℃に加熱した。このようにして繰
返し単位の約80モル%が の構造を有し、繰返し単位の約20モル%が の構造を有するランダムコポリアミドイミドの25重量%
NMP溶液が得られた。This solution was stirred at 65 rpm and a nitrogen atmosphere for 3 times.
The temperature was heated from 53 ° C to 170 ° C over 40 minutes, and further from 1 hour 55 minutes to 169 ° C to 171 ° C. In this way about 80 mol% of the repeating units Having a structure of about 20 mol% of repeating units 25% by weight of random copolyamideimide having the structure
An NMP solution was obtained.
このコポリアミドイミドの30℃における対数粘度(ηin
h)(N−メチルピロリドン中、0.5%)は0.603dl/gで
あった。The logarithmic viscosity (ηin
h) (0.5% in N-methylpyrrolidone) was 0.603 dl / g.
この溶液をメタノール中に加え、ポリマーを析出させた
後、150℃で3時間乾燥してコポリアミドイミド粉末を
得た。This solution was added to methanol to precipitate a polymer, which was then dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a copolyamideimide powder.
実施例1 金属板として寸法300mm×200mm、板厚0.15mmのSUS430を
用いた。該金属板の硬度はビッカース硬度160であっ
た。ポリイミド樹脂としては製造参考例1に記載のもの
をジメチルホルムアミドを溶媒として固形分濃度17重量
%に調整し、孔径1μmのフィルターで過した溶液を
用いた。Example 1 SUS430 having a size of 300 mm × 200 mm and a plate thickness of 0.15 mm was used as a metal plate. The hardness of the metal plate was Vickers hardness 160. As the polyimide resin, the solution described in Production Reference Example 1 was adjusted to a solid content concentration of 17% by weight using dimethylformamide as a solvent, and a solution passed through a filter having a pore size of 1 μm was used.
上記金属板の片側表面に上記ポリイミド樹脂溶液を室温
下ドクターナイフで塗布し、直ちに80℃のオープンで15
分間処理し、その後連続的に昇温してして320℃で5時
間処理した。得られた塗膜の膜厚は約10μmであった。
これを80mm×50mmに切断しポリイミド層表面に櫛歯状の
孔が2組あって、しかも櫛歯同士が相互に組み合わされ
るように形成されたメタルマスクを重ね合わせて、該マ
スクの孔と同様の形状をした金の蒸着層よりなる一対の
電極を形成した。これら両電極の櫛歯端縁は相互に0.2m
m離れていた。The polyimide resin solution is applied to one surface of the metal plate with a doctor knife at room temperature and immediately opened at 80 ° C for 15 minutes.
After that, the temperature was raised continuously and the temperature was raised at 320 ° C. for 5 hours. The film thickness of the obtained coating film was about 10 μm.
This is cut into 80 mm x 50 mm, two sets of comb-shaped holes are formed on the surface of the polyimide layer, and metal masks are formed so that the comb teeth are combined with each other. A pair of electrodes made of a vapor-deposited layer of gold having the above shape was formed. The edges of the comb teeth of both electrodes are 0.2m from each other.
It was m away.
本基板は耐熱性、耐薬品性、寸法安定性に優れていた。This substrate was excellent in heat resistance, chemical resistance, and dimensional stability.
このようにして製造した一対の電極の上にポリビニルア
ルコールの15重量%水溶液を塗布し、乾燥して厚さ5μ
mの膜を形成させた。さらに導電性接着剤“ドータイ
ト”(商品名;藤倉化成(株)製)により、金蒸着層よ
りなる上記一対の電極のそれぞれにリード線を取付けて
湿度センサを製造した。A 15% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol was applied on the pair of electrodes thus manufactured and dried to a thickness of 5 μm.
m film was formed. Furthermore, a conductive adhesive "Dotite" (trade name; manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) was used to attach a lead wire to each of the pair of electrodes formed of a gold vapor deposition layer to manufacture a humidity sensor.
このようにして製造した湿度センサを40℃、60%RHの雰
囲気下に配置し、該センサの2本のリード線に、最大電
圧+0.5V、最小電圧−0.5Vを有する正弦波からなる交流
電圧(周波数100Hz)を印加し、絶縁抵抗を測定したと
ころ2.1×106Ωであった。また、同様にして40℃、90%
RHの雰囲気下に配置したところ、3.7×105Ωであった。The humidity sensor thus manufactured is placed in an atmosphere of 40 ° C. and 60% RH, and two lead wires of the sensor have an alternating current of a sine wave having a maximum voltage of +0.5 V and a minimum voltage of −0.5 V. A voltage (frequency: 100 Hz) was applied, and the insulation resistance was measured and found to be 2.1 × 10 6 Ω. Similarly, 40 ℃, 90%
When placed in an RH atmosphere, it was 3.7 × 10 5 Ω.
実施例2 ポリイミド樹脂として製造参考例2で製造したコポリア
ミドイミドを用いたこと、および300℃で5分間処理し
たこと以外は実施例1と同様にして基板を製造した。本
基板は耐熱性、耐薬品性、寸法安定性に優れていた。こ
のあと本基板を用いて実施例1と同様にして湿度センサ
を製造した。さらに実施例1と同様にして特定の温度、
湿度の雰囲気下における絶縁抵抗を測定したところ、40
℃、60%RHの場合に4.9×106Ω、40℃、90%RHの場合に
6.0×105Ωであった。Example 2 A substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the copolyamideimide produced in Production Reference Example 2 was used as the polyimide resin and that the treatment was performed at 300 ° C for 5 minutes. This substrate was excellent in heat resistance, chemical resistance, and dimensional stability. After that, a humidity sensor was manufactured in the same manner as in Example 1 using this substrate. Further, in the same manner as in Example 1, a specific temperature,
When the insulation resistance was measured in an atmosphere of humidity, it was 40
4.9 × 10 6 Ω for ℃, 60% RH, for 40 ℃, 90% RH
It was 6.0 × 10 5 Ω.
本発明の湿度センサは、耐熱性、耐薬品性、寸法安定性
に優れているため、長期にわたり精度良く湿度の検出を
行うことができる。Since the humidity sensor of the present invention is excellent in heat resistance, chemical resistance, and dimensional stability, it is possible to detect humidity accurately for a long period of time.
Claims (3)
ポリイミド樹脂層を設け、さらにその表面上に、相互に
近接して形成してなる一対の電極および該電極を連結し
て形成してなる感湿性樹脂層を設けてなり、一対の電極
間に電圧を印加可能とされてなる湿度センサ。 繰り返し単位の10〜30モル%が式 で表わされる構造を有し、かつ残り90〜70モル%が式 で表わされる構造を有するコポリイミド、または、 繰り返し単位の70〜90モル%が式 で表わされる構造を有し、かつ残り30〜10モル%が式 で表わされる構造を有するコポリアミドイミド。1. A solvent-soluble polyimide resin layer represented by the following formula is provided on a substrate, and a pair of electrodes formed in close proximity to each other and the electrodes are formed on the surface of the solvent-soluble polyimide resin layer. A humidity sensor including a moisture-sensitive resin layer formed by applying a voltage between a pair of electrodes. 10 to 30 mol% of the repeating unit is the formula And has a structure represented by A copolyimide having a structure represented by, or 70 to 90 mol% of repeating units are represented by the formula And has a structure represented by A copolyamideimide having a structure represented by:
記載の湿度センサ。2. The humidity sensor according to claim 1, wherein the substrate is a metal plate.
板である特許請求の範囲第2項記載の湿度センサ。3. The humidity sensor according to claim 2, wherein the metal plate is a stainless plate or an aluminum plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62316442A JPH0786492B2 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Humidity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62316442A JPH0786492B2 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Humidity sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01156655A JPH01156655A (en) | 1989-06-20 |
JPH0786492B2 true JPH0786492B2 (en) | 1995-09-20 |
Family
ID=18077132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62316442A Expired - Lifetime JPH0786492B2 (en) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | Humidity sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0786492B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT403527B (en) * | 1990-03-09 | 1998-03-25 | E & E Elektronik Gmbh | Resistive humidity sensor based on a swellable plastic, and method of producing a resistive humidity sensor |
US4965698A (en) * | 1989-09-27 | 1990-10-23 | Johnson Service Company | Capacitance humidity sensor |
JP2006133192A (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Nippon Soken Inc | Capacitance humidity sensor and its manufacturing method |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2848034A1 (en) * | 1978-11-06 | 1980-05-14 | Siemens Ag | CAPACITIVE HUMIDITY SENSOR |
DE3339276A1 (en) * | 1983-10-28 | 1985-05-09 | Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg | CAPACITIVE HUMIDITY SENSOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
JPH0679002B2 (en) * | 1987-07-02 | 1994-10-05 | インダストリアル・テクノロジー・リサーチ・インステイテユート | Polyimide capacitance type humidity sensing element |
-
1987
- 1987-12-15 JP JP62316442A patent/JPH0786492B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01156655A (en) | 1989-06-20 |
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