JPS59147401A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
- Publication number
- JPS59147401A JPS59147401A JP58020366A JP2036683A JPS59147401A JP S59147401 A JPS59147401 A JP S59147401A JP 58020366 A JP58020366 A JP 58020366A JP 2036683 A JP2036683 A JP 2036683A JP S59147401 A JPS59147401 A JP S59147401A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc oxide
- thin film
- humidity
- oxide thin
- lead
- 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.)
- Granted
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よりなる湿度セン
サに関するものである。
サに関するものである。
従来から存在する電調抵抗式の湿パ「センサとしては、
櫛型型棒上に固体′市解質を高分子材料と架稿τｒ〔合
さ、ｒたイ１曲物皮膜からなる湿度センサ、あるいは多
孔性金属酸化物磁器を用いた＃度センサが知らｉ］てい
る。し力）１．なから前者の有機りη皮膜カラなる湿度
センサれ１、ｉＦＩ＋ ７ｆ、Ａでの使用ができないこ
と、長時間の結露した環境下では′ｆＰＵ： ＰＶｒ質
が溶は出す々どの欠−７、があつブζ。
櫛型型棒上に固体′市解質を高分子材料と架稿τｒ〔合
さ、ｒたイ１曲物皮膜からなる湿度センサ、あるいは多
孔性金属酸化物磁器を用いた＃度センサが知らｉ］てい
る。し力）１．なから前者の有機りη皮膜カラなる湿度
センサれ１、ｉＦＩ＋ ７ｆ、Ａでの使用ができないこ
と、長時間の結露した環境下では′ｆＰＵ： ＰＶｒ質
が溶は出す々どの欠−７、があつブζ。
また多孔性金属酸化物磁器を用いた湿度センサは初期に
おいてはすぐれた湿度応答を有するものがあるが、長時
間使用すると、水分子が空孔の輿深くに浸入し、化学吸
着するようになり、表面抵抗はｔ昇する。これを再生す
るため加熱によるクリーニングが必要となり、ヒータ制
御回路という複雑な機構が必要である。
おいてはすぐれた湿度応答を有するものがあるが、長時
間使用すると、水分子が空孔の輿深くに浸入し、化学吸
着するようになり、表面抵抗はｔ昇する。これを再生す
るため加熱によるクリーニングが必要となり、ヒータ制
御回路という複雑な機構が必要である。
一方酸化亜鉛を用いた湿度センサも従来からよく知られ
ている。これ（ｄセラミック、ガラスなどの絶縁基板の
上に酸化１１に鉛の薄層を形成（７、さらにこの北に一
対の検出電極を形成したものであるーこの湿度センサは
雰囲気の湿度が変化したとき抵）抗値が変化するという
特性を有するものであり、応答性が速いという特徴をも
っている。
ている。これ（ｄセラミック、ガラスなどの絶縁基板の
上に酸化１１に鉛の薄層を形成（７、さらにこの北に一
対の検出電極を形成したものであるーこの湿度センサは
雰囲気の湿度が変化したとき抵）抗値が変化するという
特性を有するものであり、応答性が速いという特徴をも
っている。
ところがこの抵抗値は実用測定−範囲内にあふことか重
要であるが、酸化亜鉛の場合抵抗値ヲこの実用測定範囲
内に抑えるこがむづかしく、またこの範囲内にコントロ
ールするに用いる元素もあまり知られていない。
要であるが、酸化亜鉛の場合抵抗値ヲこの実用測定範囲
内に抑えるこがむづかしく、またこの範囲内にコントロ
ールするに用いる元素もあまり知られていない。
この発明は抵抗値が実用測定範囲内にある酸化亜鉛薄膜
よりなる湿度センサを提供するべく検討の結果、感湿要
素が鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よりなる湿度センサを見
出したのである。
よりなる湿度センサを提供するべく検討の結果、感湿要
素が鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よりなる湿度センサを見
出したのである。
そしてこの湿度センサは、
（＋ｌ 湿度測定範囲が１０％から９０％まで広いこ
と。
と。
（２）常２品のみならず、２００℃までのに渦部におい
ても従来の有機物に比べてすぐれた感湿特性を示すこと
、 （３）実用測定範囲内の抵抗価°を有すること。
ても従来の有機物に比べてすぐれた感湿特性を示すこと
、 （３）実用測定範囲内の抵抗価°を有すること。
（４） 加熱によるクリーニング処理なしで湿度の１
１（線測定が可能であること。
１（線測定が可能であること。
などの効果を奏することができるのである。
以下この発明の湿度センサキについて肝油Ｉを説明する
。
。
第１図はこの発明にかかる湿度センサの一例を示す１１
１１略平面図である。
１１略平面図である。
１はセラミック、ガラヌなどの絶縁基板であり、この基
板１１−にはくし歯状の一対の検出電極２゜３が形成さ
ｆｔ、さらにくし歯状部分を門うように感湿要素である
酸化亜鉛薄膜４が形成されている、５．６は検出電極２
，８にそれぞれ接続された端子である。なお、図示して
いないが、酸化亜鉛薄膜４上に検出電極２，８を形成方
法あるいは上下平行Ｍ、極によるバｌレク型のものであ
ってもよく、電極はＡｕ、Ｎｉ、Ｏｒ、Ｔｉ、Ｏｕ、Ｆ
ｅなとの導電性物質をマスク蒸着法により形成すればよ
い。
板１１−にはくし歯状の一対の検出電極２゜３が形成さ
ｆｔ、さらにくし歯状部分を門うように感湿要素である
酸化亜鉛薄膜４が形成されている、５．６は検出電極２
，８にそれぞれ接続された端子である。なお、図示して
いないが、酸化亜鉛薄膜４上に検出電極２，８を形成方
法あるいは上下平行Ｍ、極によるバｌレク型のものであ
ってもよく、電極はＡｕ、Ｎｉ、Ｏｒ、Ｔｉ、Ｏｕ、Ｆ
ｅなとの導電性物質をマスク蒸着法により形成すればよ
い。
酸化亜鉛薄膜４を形成する手段としては、例えばスパッ
タリング法、真空蒸着法、イオンブレーティング法など
があり、特に形成手段の容易さカラ反応性スパッタリン
グ法が適している。
タリング法、真空蒸着法、イオンブレーティング法など
があり、特に形成手段の容易さカラ反応性スパッタリン
グ法が適している。
この発明において、感湿要素である酸化亜鉛薄Ｐ４に含
有させる鉛の使用範囲と１７では０．１〜２０原子％、
より好ましくは１〜５％が望ましい。
有させる鉛の使用範囲と１７では０．１〜２０原子％、
より好ましくは１〜５％が望ましい。
この理由は、鉛が０．１原子％以下では抵抗価は１０８
Ω以上にな９、実用測定可能範囲を越え、また２０原子
％田上になると湿度に対する抵抗変化が小さくなり、何
れも湿度センサとしては不適当なえめである。
Ω以上にな９、実用測定可能範囲を越え、また２０原子
％田上になると湿度に対する抵抗変化が小さくなり、何
れも湿度センサとしては不適当なえめである。
以下この発明を一実施例によシ詳述する。
実施例
ア／ｌ／ミナ基板とに、くし歯の間隔が０．５ｆｌ、対
向長が６５鰭の金からなるくし歯状の検出電極を形成し
た。
向長が６５鰭の金からなるくし歯状の検出電極を形成し
た。
さらにこの上にくし歯部分を覆うように、鉛を含有する
酸化亜鉛薄膜を形成した。この酸化亜鉛薄膜の形成は次
のようにして行った。
酸化亜鉛薄膜を形成した。この酸化亜鉛薄膜の形成は次
のようにして行った。
くし歯状の検出電極を形成したアｌレミナ基板をスパッ
タリング装置の陽極側に設置し、金属亜鉛に鉛を３原子
％含壱させた合金をダーゲ、ントとして′陰極に配置し
た。そしてスパッタリング室内の真空圧’ｆｒ： ５
Ｘ １０−７Ｔｏｒｒとし、酸素（０２）とアルゴン（
Ａｒ ）の比率５０：５０からなる混合ガスをスパッタ
リング室内に導入し、該室内を８ Ｘ １０−４’Ｌ’
ｏｒｒの圧力に保った。
タリング装置の陽極側に設置し、金属亜鉛に鉛を３原子
％含壱させた合金をダーゲ、ントとして′陰極に配置し
た。そしてスパッタリング室内の真空圧’ｆｒ： ５
Ｘ １０−７Ｔｏｒｒとし、酸素（０２）とアルゴン（
Ａｒ ）の比率５０：５０からなる混合ガスをスパッタ
リング室内に導入し、該室内を８ Ｘ １０−４’Ｌ’
ｏｒｒの圧力に保った。
その後排蜜弁を調整し、メバソタリング室圧力が１．５
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒになるよう調整し、３００Ｗの
高周波電源を供給してくし歯状の検出電極を有するア／
Ｌ／ミナ基板の北に鉛を含有する酸化ｉ１’ｉ鉛薄膜？
形成した。
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒになるよう調整し、３００Ｗの
高周波電源を供給してくし歯状の検出電極を有するア／
Ｌ／ミナ基板の北に鉛を含有する酸化ｉ１’ｉ鉛薄膜？
形成した。
なお、この実施例ではターゲットとして金属亜鉛を用い
、反応性スパッタリング法により酸化亜鉛薄膜を形成し
たが、ターゲットとしてＰｂＯなどの鉛化合物を含有し
た酸化亜鉛焼結体を用いて酸化亜鉛薄膜を形成してもよ
い。
、反応性スパッタリング法により酸化亜鉛薄膜を形成し
たが、ターゲットとしてＰｂＯなどの鉛化合物を含有し
た酸化亜鉛焼結体を用いて酸化亜鉛薄膜を形成してもよ
い。
かくして得たスパッタリング法にもとづく酸化亜鉛薄膜
は、その形成時には表面に欠陥構造ケ多く含み、ガスな
ど′７５屈汲着しやすいため、１５０°Ｃ１２４時間の
アニー／ｌ／ ｆ行った。このアニールにより該酸化亜
鉛薄膜の抵抗値は膜形成時より幾分高くなるが、抵抗値
の経時変化が小さくなる。
は、その形成時には表面に欠陥構造ケ多く含み、ガスな
ど′７５屈汲着しやすいため、１５０°Ｃ１２４時間の
アニー／ｌ／ ｆ行った。このアニールにより該酸化亜
鉛薄膜の抵抗値は膜形成時より幾分高くなるが、抵抗値
の経時変化が小さくなる。
このようにして得られたｆ＠度センサについて、相対湿
ＪＦ Ｋ苅する電気抵抗変化を１１；１足しだところ第
２図の如き結果が得られ、その応答性は相対湿度９５％
の［湿楕から５５％の室内へ取出し７た場合平ｒｌＪｊ
′湿度の９０Ｑｌｒに相当する抵抗価を示すのに２０秒
という早さを示しだ。
ＪＦ Ｋ苅する電気抵抗変化を１１；１足しだところ第
２図の如き結果が得られ、その応答性は相対湿度９５％
の［湿楕から５５％の室内へ取出し７た場合平ｒｌＪｊ
′湿度の９０Ｑｌｒに相当する抵抗価を示すのに２０秒
という早さを示しだ。
これに列し、鉛を用いない酸化亜鉛のみの薄膜からなる
湿）５゛センサでは、抵抗価は低いが、イト１対湿度５
０％までは抵抗値が緩やか、にＪ−昇し、相対湿度５０
％でピークに達し、さらに相対湿度が上昇すると逆に抵
抗値が下降するようになり、実用ヒ不適当なものであっ
た。
湿）５゛センサでは、抵抗価は低いが、イト１対湿度５
０％までは抵抗値が緩やか、にＪ−昇し、相対湿度５０
％でピークに達し、さらに相対湿度が上昇すると逆に抵
抗値が下降するようになり、実用ヒ不適当なものであっ
た。
第１図はこの発明にかかる湿度センサの一例を示す概略
平面図、第２図は相対湿度−電電抵抗特性図である。 】・・・絶＃Ｉ基板 ２，３・・・検出型棒４・・
・酸化亜鉛薄膜 特許出願人 株式会社 村田製作所代
理人 弁理士和１）昭 第１図 ＼
平面図、第２図は相対湿度−電電抵抗特性図である。 】・・・絶＃Ｉ基板 ２，３・・・検出型棒４・・
・酸化亜鉛薄膜 特許出願人 株式会社 村田製作所代
理人 弁理士和１）昭 第１図 ＼
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｆｌ＋ 感湿要素が鉛を含有した酸化亜鉛薄膜よりな
ることを特徴とする湿度センサ。 （２）酸化亜鉛薄膜に含有する鉛の量が０．１〜２０原
子％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020366A JPS59147401A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020366A JPS59147401A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59147401A true JPS59147401A (ja) | 1984-08-23 |
| JPH0122963B2 JPH0122963B2 (ja) | 1989-04-28 |
Family
ID=12025078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58020366A Granted JPS59147401A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59147401A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9046482B2 (en) | 2010-06-11 | 2015-06-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Gas sensor and method for manufacturing the gas sensor |
-
1983
- 1983-02-09 JP JP58020366A patent/JPS59147401A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9046482B2 (en) | 2010-06-11 | 2015-06-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Gas sensor and method for manufacturing the gas sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0122963B2 (ja) | 1989-04-28 |
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