JPS58200505A - 感湿素子 - 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】 この発明は、湿度によって電気抵抗が変化する感湿物質
を利用した感湿素子に関するものである。

従来、感湿素子としては、塩化リチウムを感湿物質とす
るものが汎用されてい、たが、近年では、金属酸化物を
用いた感湿素子が開発されている。

この金属酸化物系の感湿素子は、上記塩化リチウム系の
感湿素子に比較して特性の経時変化や適用できる相対湿
度領域の大きさの面で優れる。しかし湿度゛サイクル中
で感湿抵抗体層の表面に安全な金属水酸化物層が形成さ
れて感度低下をきたすため、定期的に加熱クリーニング
を施す必要がある。

そのため、このような金属酸化物系の感湿素子では、そ
の対策として傍熱形のヒーダを付設しているが、それに
よって構造が複雑となることから、量産性や製造価格の
点で大きな問題を残している。

また、湿度サイクルや湿度サイクル中に基板と感湿抵抗
体層との接着状態が急くなったシ、感湿抵抗体層にひび
割れを生じたシすることが多々経験され、この面での特
性の改善も望まれている。

この発明は、上記欠点を改善し、広範囲の相対湿度領域
にわたって高い感度と安定した感湿性能を有する上、絶
縁性基板と感湿抵抗体層との接着性が良好で、耐雰囲気
性が良好なので特別のクリーニング手段を付設すること
を不要とし、量産性に冨むとともに低価格化が可能な感
湿素子を提供することを目的とする。

すなわち、この発明は、絶縁基板上に形成された相対向
する一対の電極間にわたって形成される感湿抵抗体層が
、Ｌｉ、ＮｂＯ３およびＬｊ−ＴａＯ，より選ばれる少
なくとも１種の化合物粉末５−９５モ）Ｌ／％と、ヌビ
ネ）ｖｔｔｓ造のクロム酸塩の粉末９０−５モ）Ｖ％と
、バナジン酸化合物粉末とからなる組成物の焼結体から
なるものでるる。

上記組成物において、ＬｉＮ’ｂ０３およびＬｉＴａＯ
２は感湿抵抗体層中のＬ１イオン源として除却され、そ
の場合に、単独添加であっても両者の混合添加であって
も良い。このようなＬ１イオン源としての化合物粉末は
、その添加量が５モ／Ｌ／％以下であると感湿素子の感
度、特に低湿度領域での感度が著しく低下し、９５モｙ
ｖ％以上ではその添加の効果が飽和する。したがって、
この化合物粉末の配合比は５〜９５モ）ｖ　％である。

つぎに、スピネル構造のクロム酸層としては、ＭｎＣｒ
２　ｔＪ４　、　ＺｎＣｌ”ｚｏ４．　Ｍｇｅｒ、ｏ、
　、　ＮＩＵｒｌ　０４　、　ＣｕＣｒ２（、ｉ４　。

ＦｅＣｒト、＋　、　ＣｏＣｒｚＯ４などのスピネル構
造のクロム酸塩群より選ばれる少なくとも１種の化合物
粉末が使用され、その配合比が９５モ）Ｖ％以上である
と、上記り上イオン源としての化合物粉末Ｏ添加目的が
著しぐ阻害され、５モＡ／％以下であると、感湿抵抗体
−の抵抗値が増大する。したがって、この化合物粉末の
配合比は９５〜５七ルチである。

また、バナジン酸化合物粉末はバインダとして添加され
るもので、たとえば、■２０６　、ＶＣ９ＶＮ　−Ａ　
＊ｕ、　ＭｎＶＤｆ等が使用される。そして、Ｖ、Ｏ５
を用いる場合、上記した二種の化合物粉末の添加目的を
阻害せず、しかも、それらの粉末を結合しておくのに有
効な量を、配合比５〜３０モ／Ｌ／％の範囲内で適当に
選択することが望ましい。

つぎに、感湿抵抗体層を形成するには、上記の混合粉末
に、ピークＡ／たとえばエチルセルローズやアクリル樹
脂と、ブチルカルピトールアセテートと、テレピネオー
ルなどとからなるビークルを加え、ローラやボールミル
などで充分に混合することＫよって過度な粘度を有する
ペースト状とした組成物を焼成すればよい。

この発明による感湿素子は、広範な相対湿度領域にわた
って高感度でかつ直線性に優れ、特に、高湿雰囲気での
放置に対して非常に安定した特性を示し、また、その特
性の経時変化が少ないため、クリーニングがほとんど不
要となシ、そのため、従来のように傍熱形ヒータなどの
余分なりリーリング手段を付設する必要がなく、しかも
、この素子は、厚膜技術によって生産できる。したがっ
て、その量産化と低価格化に適し、工業的利用価値の高
い利点を有する。

つぎに、この発明の感湿素子の具体的な構造を図面にし
たがって説明する。

第１図は、この発明の感湿素子の一例を示すものでおり
、図中Ｕはセラミックなどからなる絶縁基板、稔および
口はそれぞれ櫛形の形吹を有して対向する一対の電極で
あシ、この電極球と田にふ・けるそれぞれリードアウト
部師とｔ３ｂを除く主要部飄と訊にまたがって既述した
焼結体よシなる感湿抵抗体層１４が被覆されている。迅
および述は、電極球と田とをおのおの外部リード１７お
よびｍに接続するだめの電極である。第２図は、第１図
の２−２′断面を示す。

このような感湿素子は、たとえばつぎの方法によって製
造される。まず、あらかじめ電極すおよびＷが設けられ
た絶縁基板１１を用い、この表面に櫛形の電極四および
Ｂをスクリーン印刷によって形成し、焼成炉中で８５−
Ω〜９５０　’Ｃ程度にて電極焼成する。ついで、既述
したペースト状の組成物を用いて、電極球と口の主要部
訊と凪とを完全に覆うように均一な厚みでスクリーン印
刷を行なって被覆層を形成し、続いて絶縁基板Ｕと感湿
抵抗体層１４との密着性を増すために焼成か中で、たと
えば９００〜１２００°Ｃの適当な温度で焼成する。こ
の焼成後の冷却過程で、感湿抵抗体層１４は硬化すると
ともに絶縁基板Ｈに対する密着性が良好でしかも適度な
細孔分布を有する波膜となる。この冷却後、外部リード
１７および侶を取り付け、既゛ハて特性の安定化のため
ＩＣ高温高高下下負苛エージングを行なう。

な督、上述した第１図および６２１図の＋４．咲の感湿
装置とその１造操作の例、ｌて、おいては、一対の東極
セおよびＩ３を被覆する状態で感湿抵抗体−１４を形成
した構成について説明しているが、この発明の感湿素子
は両者の形成順序を逆にして感湿抵抗体層上に一対の電
極を形成したものや感湿抵抗体層を！極でサンドイッチ
状にした対同電極をも包含する。

つぎに、この発明の詳細な説明する。

下記の表１に示す配合比がＬｉ、ＮｂＯ，またはＬｉＴ
ａ０゜の微粉末と各種のクロム酸遍微粉末およびＶ、Ｏ
Ｓ微粉末とをボールミル中で混合し、エチルセルローズ
とブチルカルピトールアセテートテレピネオールとから
なるビークルを加え、めのう製乳鉢にて均一な粘度のペ
ースト状組成物とした。

つぎに、この組成物を、第１図および第２図で示す構成
において、電極νおよび鑓がＲｕＯ，電％、電極ｍおよ
ｄ１６がｑ−ｐｄ電極であるアルミナ製絶縁基板上に膜
厚が５０〜１００μｍとなるようにスクリーン印刷し、
空気中で約３５０’ｌ　’Ｃにて加熱してビークル成分
を揮散除去したのち、９５０°Ｃで焼結させ、冷却後に
６０℃、９０％洲にてｉｔ下のエージングを行ない、常
法に準じて感湿素子としたっ上記実施例にて得られた感
湿素子について、電極間の電気抵抗を２５°Ｃにおいて
測定雰囲気の相対湿度を変化させて測定した値を下記表
２に示す。

表　　１ 表　　２ 第３図に、表２に示された代表的な試料についての相対
湿度と抵抗値との関係を線図として表した。なお、第３
図には、比較のために、従来の金属酸化物系の感湿素子
の特性をも並記した。

第３図から明らかなように、上記実施例の素子は、広範
な相対湿度領域にわたって、従来のものに比べ、高感度
でかつ直線性（安定性）に優れ、とくに、高湿雰囲気下
での放置に対しても非常に安定した特性を示す。

また、上述したところから明らかなように、この素子は
厚膜技術によって容易に生産されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の感湿素子の例を示す平面図、第２図
は第１図の２−２′断面図、第３図は相対湿度と電気抵
抗値の関係を示す特性図である。 １１・−・絶縁基板、ｍ、ｔ３・・・対向する一対の電
極、１４−感湿抵抗体層。 特許出願人　　立石電機ａ式会社 代理人　弁理士　　難　波　国　英（１１名）第１１１ ２ 第３図 ％１１１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板上に、相対向する一対の電極と、これら
   両電極間にわたる感湿抵抗体層とが形成された感湿素子
   において、感湿抵抗体層が、ＬｉＮｂ○、およびＬ：Ｌ
   ＴａＯ８より選ばれる少なくとも１種の化合物粉末５〜
   ９５七ルチと、スピネル構造のクロム酸塩の化合物粉末
   ９０〜５七ルチと、バナジン酸化合物粉末とからなる組
   成物の焼結体によって構成されたことを特徴とする感湿
   素子。