JPS58166701A - 感湿素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 気抵抗が急峻に変化する性質を利用し、電気信号として
湿度を検知する感湿累子の製造方法に関するものである
。

従来から使用されている感温抵抗体として、塩類（　Ｌ
ｉＯｊ，ＯａＣｌｔ等）、金属化合物（Ｏｒ，０３。

Ｆｅ，０，、ＺｍＯ，ＭｇＣｒ，０４等）の焼結体、ア
ルカ！Ｊ　（　Ｌ　ＬｘＯｅ　’２０）を添加した焼結
体、及び高分子タイプのものがある。

しかしながら塩類は水溶性で不安定であり，金属化合物
系では，耐熱放置．耐湿放置でそれぞれ素子の電気抵抗
が大きく変化し、またアμカリ系は湿度サイクルの履歴
が著しく大きく，経時変イヒ（特に高温雰囲気）も大き
い。更に，高分子タイプは耐熱性に問題があり使用環境
条件が限定される等の欠点を有する。

本発明は上記した従来技術に鑑み，発明者の鋭意研究の
結果、高湿度下の湿度変化に対する電気抵抗変化が大き
く、経時変化に強く、かつ使用環境条件に制約を受けな
い感湿素子を提供することを目的とするものである。

以下本発明を具体的実施例により詳細に説明する０ 第１図は本発明の感湿素子の形状を示すもので、ｌはセ
ラミックス，ガラス等の電気絶縁基板である。２はリー
ド線であり、８は本考案による感湿素子を示す。会は例
えばムｕ　、　Ｐ　ｔ　、　Ｒｗｉ０２等の導電ペース
トあるいは低抵抗ペーストを印刷、焼付けによって形成
した電極を示す。

次に上記構成からなる感湿素子の製造方法を説明する。

最初に、電気絶縁基板１に、Ａｕ、Ｐｔ。

凰ｕ０２等のペーストを印刷、焼付けによって電極番を
形成した。次に、ＺｎＯとＮａ２Ｏを６重量襲含有した
アルカリガラスフリットとをビヒクルと充分に混練し、
ペーストを作成した。このペーストを電ｆｊｉ４が形成
された電気絶縁基板ｌの上に電極４を覆うようにして印
刷し、乾燥後、焼付けするととによって感湿素子を形成
し、その後高温高温で長期間エージングし感湿素子表面
にアルカリ（Ｎａ、０　）を炭酸化合物として析出させ
た。高温高湿エージングのメカニズムは、アルカリガラ
ス（Ｎ　８３０５　ｖ　ｔ％金含有の高温高温（６０℃
。

１００％ＲＨ）１００時間放置前後の表面でのＮａ化合
物の変化をＸＰＳ分析にて確認し結果を表１にまとめた
。

表１　エージング前後の各化合物の成分比（Ｎａの原子
襲換算）表１よりエージング前はアルカリガラス内部で
Ｎａ、０であったものが、エージングによりＮ＆２ＣＯ
３として析出していることがわかる。また１本素子にお
いてはエージング前後において素子抵抗が１〜２オーダ
低抵抗側に変化している。以上２つの事実より本発明に
よる素子は感湿素子表面にエージングによって析出され
たアルカリの炭酸化合物が主に感湿特性を与えている。

次に、具体的実験結果を示す。

表２ 一実施例として表２の組成でＮａ２Ｏを５ｗｔ％含有し
たアルカリガラスとＺｎＯでの１０℃における感湿特性
例を第２図に示す。２−Ａ、２−Ｂ。

２−（３は、それぞれ試料！１１ｈａ、ｂ、Ｃの感湿特
性を示し、”ｌ＋　ｂ１＋　　ＣＩは、初期特性を示し
く但し、６０℃、１００％ＲＨ，２００時間でエージン
グした素子を初期とした）　−”２．ｂ２＋　Ｃ２はａ
、〜ｃ、の素子を高温高湿（ａｏｔ、ｉｏｏ％ＲＨ）で
１００時間放置後の感湿特性、ａ３＋　　ｂ！＋　’３
はａｌ”＝ｅ、の素子を湿度はぼ０％凡Ｈ１高温（９０
℃）で１００時間放置後のＷ＆湿特性ｓ　ｂ４＋　　Ｃ
４はｂ１＋　Ｃ２の素子を湿度はぼ０％ＲＨ１高温（１
８０℃）で１００時間放置後の感湿特性を示す。但し、
ａｌの素子をＢ４゜Ｃ４と同条件で放置したＢ４は、９
６％Ｒ１１ｌで２０Ｍ以上であるため、次に述べる第２
図には記載されていない。

第２図において、アルカリガラスを増すと、高温（１２
０ｔ：）１００時間放置後の感湿特性の変化が”４＋　
ｂ４＊　Ｃ４の順に少なくなっているのがわかる。しか
し、高温（９０℃）１００時間放置後の経時変化はａ３
＋　　ｂ３＋　　０３よりいずれも小さい。また、本製
造方法では高を編高湿（６０℃、１００％Ｒａ１ｌｙ）
放置で感湿特性の安定化を行なっているため、第２図の
ごとく、高温高湿（６０℃１１００％Ｒ１［）１００時
間放置での感湿特性の変化（ａｔ〜Ｏｘ　）はほとんど
ない。従って、本発明による素子によれば、高温放置、
高温高湿放置に対して安定であることがわかる。

第８図に従来のＷ＆湿特性例を示す。８−Ａは、ＡｌＯ
２と無アルカリガラスフリフト９９ｗｔ％をビヒクルと
充分に混練したペーストを、第１図のＷ極４が形成され
た電気絶縁基板ｌの上に印刷。

焼付けによって形成した感湿素子の感湿特性を示す。ａ
−Ｂは、ＺｎＯと無アルカリガラスフリッ）ｇｏｗｉ％
を上記製造法により形成した感湿素子の感湿特性を示す
。Ａ、、Ｂ１は初期特性、Ａ！＋　Ｂ２は高温高温（６
０℃、１００％ＲＨ）、１２時間放置後の感湿特性、Ａ
３．Ｂ３は高温（９０℃）、湿度はぼＯ％ｆｔＭ、１２
時間放ｍ後の感湿特性を示す。従って、第３図より従来
のものは高温高湿放置、特に高温放置、共に不安定であ
ることがわかるＯ 上記説明では５アルカリガラスフリツトのアルリ カｙ含有量、アルカリガラスフリット量、高湿エージン
グの条件、及びエージング期間の限定については述べな
かったため、以下説明する。

即ち、高湿エージングの目的は高湿放置によるｇ湿素子
抵抗の安定化で、感湿素子の使用目的に応じて耐湿性能
に関する要求仕様が異なるため。

その要求仕様、あるいはそれ以上過酷な条件をニーソン
グの条件にするのが適当である。例えば、要求仕様が６
０１，１００％ＲＢであれば、その条件あるいはそれ以
上過酷な条件が、エージング条件となる。又、エージン
グ期間の限定に関しては！Ｉ＆湿素子の耐湿性能に関す
る要求仕様によりエージング条件が異なるため、それに
応じてニージン１１１１ グ期間も異なる。従って、本発明におけるエージング期
間はエージングにより感湿素子抵抗の経時変化がなくな
り平衡に達するまでの期間とする。

一方、アルカリガラスフリットのアルカリ含有墓、アル
カリガリスフリット麓に関しては、感湿素子の耐熱性能
と関係があり、第２図の例よりアルカリガラスが増すに
従って、ｂ４＋　ｃ４のデータから１２０℃、１００時
間放置の経時変化が少なくなることがわかる。また、第
２図より、９０Ｃ９１００時間放置においては、ａ３〜
Ｃ３のようＫ、いずれも経時変化は問題にならない程小
さいことがわかる。従って、アルカリ含有量、アルカリ
ガラスフリット量の限定に関しては感湿素子の耐熱性能
に関する要求仕様により限定されるべきものである。

なお、本発明の製造法による感湿素子は、高湿エージン
グにより、アルカリガラスフリットのアｌレカリを、表
１より明らかなように、炭酸化合物として感湿素子表面
に析出させている。そして。

このアルカリ炭酸化合物が前述のごとく感湿特性として
起与している。従って、アルカリガラスフリツ）Ｋ混合
する金属化合物としては、前記実施例ノＺｎ（Ｊ　Ｋ限
うｆＡＡｚ０３．　ｋ’ｅｚｏｓ、　８　ｉ（３゜Ｃｒ
２Ｏ３、８ｎ０２．　Ｔ　ｉＯ，、ＭｎＯ，、ＭｇＣｒ
３Ｏ４゜ＭｎＵｒ、０４．ＺｎＣｒ、０．　　などの導
電性、電気絶縁性、半導電性の他の金属化合物を用いて
もよい。

要は金属化合物はｇ湿素子の所望抵抗値を得る骨材の役
目を果たすものなので、何んでもよい。

また、一般にアルカリガラス中において動き易いアルカ
リ金属イオンは、空気中の水分及び伏酸ガスと作用して
ガラス表面に炭酸塩が生成する。

本発明の製造による感湿素子は、アルカリガラスの上記
性質を利用して高温高湿エージング法を用いてｂる。従
って、前記実施例のＮａ、０に限らず同種アルカリであ
る４０．あるいはＬｉ２Ｏを含んだアルカリガラスを用
いてもＮａ２Ｏの場合と同程度の作用を果すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明感湿素子を示す平面図、第２図および第
８図は本発明の説明に供する特性図である。 ｌ・・・電気絶縁基板、３・・・感ｅｊｉ索子、４・・
・′Ｉｉｔ嘲。 代理人升理士　岡　部　　　峰 第　１　図 １ 第２図 相ｎ慮塩（Ｚ）　　相対遠廖（１）　　　粕−１ｑ区ｍ
　（ｚ）第　３！！！１ ３−Ａ　　　　　　３−８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属化合物と、Ｎａ！０．　Ｌｉ！０．　Ｋ２０ｃＱ少
   なくとも１種とを含有したアルカリガフスフリフトをビ
   ヒク〜とともに混練してペースト状になし、これを、対
   内電極が形成された電気絶縁基板上に形成し、その後に
   所定湿度雰囲気で所定時間エージングすることにより、
   前記絶縁基板上の感湿素子表面に、アルカリを次酸化合
   物として析出させる感湿素子の製造方法。