JPS5840801A - 湿度センサ素子とその製造法 - 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】 本発明は金属酸化物半導体の焼結体からなシ、湿度Ｔｈ
！気抵抗抵抗化として検出する湿度センナ素子に関する
ものである。

一般に、ある稲の金属酸化物半導体は水の分子が金属酸
化物半導体に吸脱着することによシ、その金属酸化物半
導体の抵抗値が変化する性−質が知られている。

この性質を利用して湿度センサを作ることができるが、
既存の湿度センサ素子は再現性が悪い、経時変化が大き
い、感応速度が遅い、電気的に高精度に検出することの
できる体積抵抗率を備えていないなどの欠点がある。

そこで、本発明者は、１１０ｇを主体とする各種金属酸
化物半導体焼結体の湿度センサへの応用について鋭意研
究してきたが、これまでに、特開昭５５−１６３８０１
号公報に示されるＴｉｅ、全主体と１Ｖ２０５　を０．
１〜１．０モルチ含む半導体焼結体、さらには特願昭５
５−１１５９０５によって提示したごと（Ｔｉ０２を主
体とし、３価の金属酸化物と５価の金属酸化物のそれぞ
れ１８１以上ヲ０．１〜５モルチ含有する組成において
、感湿特性の優れたセンサ素子の可能となることを見出
した。

しかるに、近年のセンサデバイスへのニーズは用途の多
様化と相俟って、湿度セ／すの性能及び形状に対する要
求も高まっており、湿度センサ素子については、応答特
性、耐候性とともに、小型化に対応できるような低比抵
抗素材の開発が急務となっている。つマシ、デノ々イス
の小型化として厚膜、薄膜の利用が試みられているが、
実用抵抗値範囲となるような、感湿素材が望まれている
。

また各種工業での乾燥工程の制御を湿度によって行なう
ことが、品質管理、さらには省エネルギーの観点よシ、
注目されておシ、高温、低湿雰囲気において、使用可能
な湿度センサ素子の開発が待たれている。

このような現状に鑑み、発明者らはさらに鋭意検討の結
果、Ｔｉｇｈｔ主体とし、５価の金属酸化物のうち１ｙ
ｔｉ以上ｔ　０．１〜５　ｍｏｌ　％さらに１価の金属
酸化物のうち１ａ以上を０．１〜５ｍｏ１％混合し成型
の後、焼成して得られる金属酸化物半導体焼が得られる
ことを見出したものであ）、今後、湿度センサ素子とし
て多方面への応用が期待されるものと確信する。

以下に、実施例をもって、本発明の詳細な説明する。

実施例−１ Ｔｉ０２　、　Ｖ２０ｇ　、　Ｌｉｔ　００１　′ｆ！
：各種配合になるように調整した後、８００℃にて仮焼
し、粉砕したのち厚さ１ｍｍｍｍ径部０■型し９００℃
にて１時間焼成して湿度センサ素子とし、その両面に電
極を設は湿度センナとした。この湿度センサの２５℃に
おける抵抗値を測定した結果を示すと第１表に示す通シ
である。

第　１　表 この結果よＦ）　ＴｉＯ２に対してＶ＊Ｏｇ、　、Ｌｉ
１Ｏの単独添加においても焼結体の低抵抗化はある程度
可能となるが、Ｖ２Ｏ，とＬｉ１Ｏを共存させることに
より、さらに低抵抗化することがわかる。しかるに、こ
の程度の低抵抗化では本発明の意図した目的に対しては
十分とはしえない。そこでさらに製造工程を変えた方法
にて検討した。

実施例−２ ＴｉＯｘ　９８　モ”　％　、Ｖａｎｓ　１　％ル％　
％　　：Ｌｉ２００３　ｉモル饅の割合に秤量した原料
を次のように２段階に分けて仮焼する。まずＴｉ０ｚと
ＶｚＯｓ’ｆｒ混合粉砕した後８００℃にて１時間仮焼
する。仮焼物にさらにＬｉｚ００ｉ’ｅ添加して混合粉
砕し再度８００℃にて１時間仮焼する。さらＶｃｅ砕し
、成形（厚さ１５ｍ１径１０　ｍｍ　）　した後、９０
０℃にて１時間焼成すも焼成稜、両面に電極を設けた素
子の２５℃における抵抗値を第２表に示す。

第２表よシ明らかなごとく、実施例１と同じ組成比でも
、２段階の仮焼全行うことによシ極めて低抵抗かつ感湿
特性の優れた素子の得られることがわかる。ＴｉＯ２に
Ｖ２Ｏ６を添加することは先願の特許によシ低抵抗化す
ることがわかシ、これは原子価制御理論よシ説明できる
ことがわかった。

本発明はＬｉ３０　ｔ−さらに含有する組成において見
出されたものであシ、かつ製造工程を工夫することによ
シ、低抵抗化が一層可能となることを発明したものであ
る。このような半導体化の原因としては、異種元素の固
溶と焼結体組織における粒界構造の変化が考えられるが
、　Ｔｉ０ａに添加するＶ２Ｏ５とＬｉ２Ｏがそれぞれ
に別途の効果をもち、それらの組合せによって焼結体の
低抵抗化が達成されたものと考えられる。

本発明において、実施例では５価の金属酸化物としてＶ
ｘ　Ｏｓ　ｋ　また１価の金属酸化物としてはＬｉ２０
を用いた例について説明したが、前者についてはＮｂＢ
Ｏｓ　＋　Ｔａ２０５　、　Ａｓ５ｅｓ、後者について
はに２０゜ＮａｚＯｋ使用しても同様の効果が得られる
ものである。

以上述べたとおシ、本発明はＴ　ｉ　Ｏｓ　’に主体と
した酸化物半導体焼結体において新規な低抵抗素材が得
られることを見出したものであシ、十分評価されるもの
と確信する。

特許出願人　　秩父セメント株式会社 同　代理人　　服　　部　　修　　→　　−ｊ、１．−
、を ３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　Ｔｉ０ｉｆ：主体とし、５価の金属酸化物の
   うち１種以上を０．１〜５ｍｏ１％、さらに１価の金属
   酸化物のうち１種以上を０．１〜５ｍｏ１％混合し、成
   型の後焼成して得られる金属酸化物半導体焼結体を４０
   ０℃以下の温度に維持して使用されることｔ−特徴とす
   る湿度センサ素子 ■　Ｔｉｎｇｅ主体とし、まず５価の金属酸化物のうち
   １種以上を０．１〜５ｒｒ＋ｏｌチ添加し、６００℃以
   上の温度にて仮焼した後、仮焼物に対してさらに１価の
   金属酸化物のうち１種以上を０．１〜５ｍｏｌチ添加し
   ６００℃以上の温度にて２度目の仮焼全行った後、成型
   、焼成して得られる金属酸化物半導体焼結体を４００℃
   以下の温度に維持して使用されることを特徴とする湿度
   セ／？素子