JPH0814553B2 - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
- Publication number
- JPH0814553B2 JPH0814553B2 JP61240258A JP24025886A JPH0814553B2 JP H0814553 B2 JPH0814553 B2 JP H0814553B2 JP 61240258 A JP61240258 A JP 61240258A JP 24025886 A JP24025886 A JP 24025886A JP H0814553 B2 JPH0814553 B2 JP H0814553B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- humidity sensor
- electrode
- plasma
- humidity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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。更に詳しくは、容量
検出型の湿度センサに関する。
検出型の湿度センサに関する。
従来、高分子膜を感湿膜とする湿度センサには、抵抗
検出型と容量検出型のものがある。前者は、絶縁性基板
上に形成された導電性くし型電極の表面を高分子電解質
よりなる膜状体で被覆した構造をとっており、この高分
子感湿膜は結露水に溶解し易く、また数μｍという膜厚
のため湿度応答性が悪く、相対湿度検出範囲（約30〜90
％RH）も狭いという欠点を一般に有している。
検出型と容量検出型のものがある。前者は、絶縁性基板
上に形成された導電性くし型電極の表面を高分子電解質
よりなる膜状体で被覆した構造をとっており、この高分
子感湿膜は結露水に溶解し易く、また数μｍという膜厚
のため湿度応答性が悪く、相対湿度検出範囲（約30〜90
％RH）も狭いという欠点を一般に有している。
また後者は、抵抗検出型の構造でのくし型電極を下部
電極とし、更に高分子感湿膜の上に上部電極を形成さ
せ、これによって高分子膜を上、下両電極で挟んだ構造
をとっており、抵抗検出型のものと比較して、耐水性や
相対湿度検出範囲（０〜100％RH）の点では良いもの
の、やはり高分子膜の厚膜のため応答性が数分程度と悪
く、また膜の耐熱性も一般に50℃程度と低いため、湿度
センサとしての使用に限界がみられる。
電極とし、更に高分子感湿膜の上に上部電極を形成さ
せ、これによって高分子膜を上、下両電極で挟んだ構造
をとっており、抵抗検出型のものと比較して、耐水性や
相対湿度検出範囲（０〜100％RH）の点では良いもの
の、やはり高分子膜の厚膜のため応答性が数分程度と悪
く、また膜の耐熱性も一般に50℃程度と低いため、湿度
センサとしての使用に限界がみられる。
本発明者は容量検出型湿度センサにまられるこうした
欠点を解消させ、特に応答性の点ですぐれた湿度センサ
を得るべく種々検討を重ねた結果、上、下両電極間に設
置される高分子感湿膜をメトキシ基またはエトキシ基を
含有する有機けい素化合物のプラズマ重合膜で形成させ
ることにより、かかる課題が効果的に解決されることを
見出した。
欠点を解消させ、特に応答性の点ですぐれた湿度センサ
を得るべく種々検討を重ねた結果、上、下両電極間に設
置される高分子感湿膜をメトキシ基またはエトキシ基を
含有する有機けい素化合物のプラズマ重合膜で形成させ
ることにより、かかる課題が効果的に解決されることを
見出した。
〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕 従って、本発明は容量検出型の湿度センサに係り、こ
の湿度センサは、絶縁性基板上に形成させた導電性くし
型下部電極の表面を、メトキシ基またはエトキシ基を含
有する有機けい素化合物のプラズマ重合膜で覆い、該プ
ラズマ重合膜上に上部電極を形成せしめてなる。
の湿度センサは、絶縁性基板上に形成させた導電性くし
型下部電極の表面を、メトキシ基またはエトキシ基を含
有する有機けい素化合物のプラズマ重合膜で覆い、該プ
ラズマ重合膜上に上部電極を形成せしめてなる。
容量検出型の湿度センサは、抵抗検出型のものが感湿
膜を形成している電解湿が湿度によって解離イオン量を
変化させ、それによって湿度センサの低抗を変化させる
という原理に基いているのに対し、感湿膜が非電解質か
ら形成され、湿度によって一定の誘電率を有する水分子
の感湿膜中での濃度が変化し、それによって容量が変化
するうという原理に基いている。
膜を形成している電解湿が湿度によって解離イオン量を
変化させ、それによって湿度センサの低抗を変化させる
という原理に基いているのに対し、感湿膜が非電解質か
ら形成され、湿度によって一定の誘電率を有する水分子
の感湿膜中での濃度が変化し、それによって容量が変化
するうという原理に基いている。
本発明においては、かかる感湿膜としてビニルトリメ
トキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、メチル
ジエトキシシランなどのメトキシ基またはエトキシ基を
含有する有機けい素化合物のプラズマ重合膜が用いられ
る。これらの有機けい素化合物のプラズマ重合膜は、絶
縁性基板との接着性にすぐれ、特にアルコキシ基を含有
する有機けい素化合物は重合膜の堆積速度が大きく、ま
た膜中にSi−Ｏ−Si結合を形成させるため強度な膜を形
成させる。
トキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、メチル
ジエトキシシランなどのメトキシ基またはエトキシ基を
含有する有機けい素化合物のプラズマ重合膜が用いられ
る。これらの有機けい素化合物のプラズマ重合膜は、絶
縁性基板との接着性にすぐれ、特にアルコキシ基を含有
する有機けい素化合物は重合膜の堆積速度が大きく、ま
た膜中にSi−Ｏ−Si結合を形成させるため強度な膜を形
成させる。
図面の第１図は、本発明に係る容量検出型の湿度セン
サ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、その表面は一
般に約500Å〜20000Å（２μｍ）程度の膜厚を有する上
記プラズマ重合膜３によって覆われており、このプラズ
マ重合膜の上には上部電極４が形成されている。
サ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、その表面は一
般に約500Å〜20000Å（２μｍ）程度の膜厚を有する上
記プラズマ重合膜３によって覆われており、このプラズ
マ重合膜の上には上部電極４が形成されている。
このように構成される湿度センサの容量検出は、下部
電極２、２′間の距離が長く、そのままでは上部電極の
容量が小さいため、中間電極として作用し、結局下部電
極２、２′間に蓄積される容量として検出される。従っ
て、この湿度センサの等価回路は、次の如くとなる。
電極２、２′間の距離が長く、そのままでは上部電極の
容量が小さいため、中間電極として作用し、結局下部電
極２、２′間に蓄積される容量として検出される。従っ
て、この湿度センサの等価回路は、次の如くとなる。
なお、この２、２′の符号によって指示される、プラ
ズマ重合膜によって覆われていない取出電極部分には、
半田付けあるいは銀ペースト５、５′により、リード線
６、６′が取り付けられている。
ズマ重合膜によって覆われていない取出電極部分には、
半田付けあるいは銀ペースト５、５′により、リード線
６、６′が取り付けられている。
絶縁性基板としては、一般にガラス、石英、アルミ
ナ、セラミックスなどが用いられるが、感湿素子への温
度追従性が更に良好なことが望まれる場合などには、や
はり本出願人によって提案されているシリコン基板表面
を酸化して形成させた絶縁膜（特公平５−28340号公
報）なども用いることができる。
ナ、セラミックスなどが用いられるが、感湿素子への温
度追従性が更に良好なことが望まれる場合などには、や
はり本出願人によって提案されているシリコン基板表面
を酸化して形成させた絶縁膜（特公平５−28340号公
報）なども用いることができる。
これらの絶縁性基板上へ下部電極として導電性くし型
電極を形成させるに際しては、まず絶縁性基板上に、ス
テンレススチール、ハステロイＣ、インコネル、モネ
ル、金などの耐食性金属や銀、アルミニウムなどの電極
形成材料金属をスパッタリング法、イオンプレーティン
グ法などにより、約0.1〜0.5μｍ程度の厚さの膜厚を形
成させ、次にそこにフォトレジストパターンを形成させ
る。
電極を形成させるに際しては、まず絶縁性基板上に、ス
テンレススチール、ハステロイＣ、インコネル、モネ
ル、金などの耐食性金属や銀、アルミニウムなどの電極
形成材料金属をスパッタリング法、イオンプレーティン
グ法などにより、約0.1〜0.5μｍ程度の厚さの膜厚を形
成させ、次にそこにフォ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ォトレジストパターン
の形成は、周知のフォトリソグラフ工程を適用すること
によって行われる。即ち、金属薄膜上にフォトレジスト
コーティングを行ない、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象によって行われる。この後、湿式
化学エッチングが行われるが、エッチング液としては、
リン酸−硫酸−無水クロム酸−水（重量比65:15:5:15）
混合液、BHF（フッ酸系）、塩化第２鉄水溶液、硝酸、
リン酸−硝酸混合液などが用いられる。
れた電極形成材料金属薄膜へのフォトレジストパターン
の形成は、周知のフォトリソグラフ工程を適用すること
によって行われる。即ち、金属薄膜上にフォトレジスト
コーティングを行ない、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象によって行われる。この後、湿式
化学エッチングが行われるが、エッチング液としては、
リン酸−硫酸−無水クロム酸−水（重量比65:15:5:15）
混合液、BHF（フッ酸系）、塩化第２鉄水溶液、硝酸、
リン酸−硝酸混合液などが用いられる。
あるいは、基板上に溶剤可溶性樹脂のフォトレジスト
パターンを形成させた後、順次クロムおよび金を蒸着さ
せ、フォトレジスタを溶剤で溶解除去する方法、基板上
に金ペーストを用いてスクリーン印刷法を適用する方法
などによっても導電性くし型電極の形成を行なうことが
できる。
パターンを形成させた後、順次クロムおよび金を蒸着さ
せ、フォトレジスタを溶剤で溶解除去する方法、基板上
に金ペーストを用いてスクリーン印刷法を適用する方法
などによっても導電性くし型電極の形成を行なうことが
できる。
このようにして絶縁性基板上に形成させた導電性くし
型下部電極の表面は、メトキシ基またはエトキシ基を含
有する有機けい素化合物のプラズマ重合膜で覆われる。
プラズマ重合は、真空プラズマ重合装置内にメトキシ基
またはエトキシ基を含有する有機けい素化合物を数ミリ
〜数Torrの圧力になる迄導入し、そこに数〜数10Wの放
電出力の高周波電力を供給することにより行なわれる。
型下部電極の表面は、メトキシ基またはエトキシ基を含
有する有機けい素化合物のプラズマ重合膜で覆われる。
プラズマ重合は、真空プラズマ重合装置内にメトキシ基
またはエトキシ基を含有する有機けい素化合物を数ミリ
〜数Torrの圧力になる迄導入し、そこに数〜数10Wの放
電出力の高周波電力を供給することにより行なわれる。
その後、プラズマ重合の場合と同様に必要なマスキン
グを施し、装着装置内で金、白金などを約200〜400Åの
膜厚で蒸着させ、上部電極を形成させる。
グを施し、装着装置内で金、白金などを約200〜400Åの
膜厚で蒸着させ、上部電極を形成させる。
本発明に係る湿度センサは、容量検出型のためそもそ
も相対湿度検出範囲が広いばかりではなく、感湿膜とし
て高架橋化されるメトキシ基またはエトキシ基を含有す
る有機けい素化合物のプラズマ重合膜が用いられている
ため、耐水性、耐熱性が改善され、また応答性の点でも
すぐれている。
も相対湿度検出範囲が広いばかりではなく、感湿膜とし
て高架橋化されるメトキシ基またはエトキシ基を含有す
る有機けい素化合物のプラズマ重合膜が用いられている
ため、耐水性、耐熱性が改善され、また応答性の点でも
すぐれている。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例 ガラス基板上にフォトレジストによりくし型電極と反
対のパターンを形成させた後、蒸着法によりクロムを50
0Åの膜厚で、次いで金を1000Åの膜厚で蒸着させた
後、フォトレジストを溶解させて、導電性くし型電極を
形成させた。
対のパターンを形成させた後、蒸着法によりクロムを50
0Åの膜厚で、次いで金を1000Åの膜厚で蒸着させた
後、フォトレジストを溶解させて、導電性くし型電極を
形成させた。
これを、プラズマ重合装置内に収容し、装置内を１×
10-4Torrに減圧した後、そこに６×10-2Torrのメチルト
リメトキシシランを導入し、放電出力60Wの高周波電力
を印加することにより、膜厚5000Åのプラズマ重合膜を
形成させた。次に、蒸着装置内に移し、プラズマ重合膜
上に膜厚200Åの金薄膜を上部電極として形成させた。
なお、これらの２工程は、いずれも必要なマスキングの
下に行なわれた。
10-4Torrに減圧した後、そこに６×10-2Torrのメチルト
リメトキシシランを導入し、放電出力60Wの高周波電力
を印加することにより、膜厚5000Åのプラズマ重合膜を
形成させた。次に、蒸着装置内に移し、プラズマ重合膜
上に膜厚200Åの金薄膜を上部電極として形成させた。
なお、これらの２工程は、いずれも必要なマスキングの
下に行なわれた。
このようにして形成された容量検出型の湿度センサに
ついて、相対湿度に対する静電容量を測定すると、第２
図のグラフに示されるような結果が得られた。この結果
から、相対湿度に対して静電容量がほぼ直線的に変化す
ることが分かる。
ついて、相対湿度に対する静電容量を測定すると、第２
図のグラフに示されるような結果が得られた。この結果
から、相対湿度に対して静電容量がほぼ直線的に変化す
ることが分かる。
また、この湿度センサを150℃に加熱する耐熱試験を
行なうと、第３図のグラフに示されるような結果が得ら
れた。
行なうと、第３図のグラフに示されるような結果が得ら
れた。
第１図は、本発明に係る湿度センサの一態様の平面図で
ある。第２図は、この湿度センサを用いた場合の相対湿
度に対する静電容量の関係を示すグラフである。また、
第３図は、この湿度センサの耐熱試験の結果を示すグラ
フである。 （符号の説明） １……絶縁性基板 ２、２′……下部電極 ３……プラズマ重合膜 ４……上部電極
ある。第２図は、この湿度センサを用いた場合の相対湿
度に対する静電容量の関係を示すグラフである。また、
第３図は、この湿度センサの耐熱試験の結果を示すグラ
フである。 （符号の説明） １……絶縁性基板 ２、２′……下部電極 ３……プラズマ重合膜 ４……上部電極
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板上に形成させた導電性くし型下
部電極の表面を、メトキシ基またはエトキシ基を含有す
る有機けい素化合物のプラズマ重合膜で覆い、該プラズ
マ重合膜上に上部電極を形成せしめてなる湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240258A JPH0814553B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240258A JPH0814553B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6395347A JPS6395347A (ja) | 1988-04-26 |
| JPH0814553B2 true JPH0814553B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=17056815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61240258A Expired - Lifetime JPH0814553B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0814553B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3704685B2 (ja) * | 2002-07-29 | 2005-10-12 | 株式会社山武 | 静電容量センサ |
| KR100585664B1 (ko) * | 2004-01-20 | 2006-06-07 | 엘지전자 주식회사 | 박막형 습도 센서 및 그 제조 방법 |
| JP6611362B2 (ja) * | 2014-12-11 | 2019-11-27 | 北陸電気工業株式会社 | 容量式湿度センサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5896722A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-08 | 今井 淑夫 | 容量式湿度センサ及びその製造法 |
| JPS59142447A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-15 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | 湿度センサーの製造方法 |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP61240258A patent/JPH0814553B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6395347A (ja) | 1988-04-26 |
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