JPS59173743A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
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- JPS59173743A JPS59173743A JP58049150A JP4915083A JPS59173743A JP S59173743 A JPS59173743 A JP S59173743A JP 58049150 A JP58049150 A JP 58049150A JP 4915083 A JP4915083 A JP 4915083A JP S59173743 A JPS59173743 A JP S59173743A
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- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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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】
く技術分野〉
本発明は感湿材料として高分子膜を利用した感湿素子に
関し、特にその透湿性電極層料に関するものである。
関し、特にその透湿性電極層料に関するものである。
〈従来技術〉
感湿４．（料として、アセテート、セルロース、ポリス
チレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩その他種々の高
分子膜を利用した感湿素子は湿度あるいは結露等を検出
する薄膜型の湿度センサとして空調機器、医療、自動車
、農林畜産等の広範な分野にその応用が期待されている
。高分子膜を用いた感湿素子は、雰囲気中の水蒸気量（
湿度）に依存して高分子膜中の吸水量が可逆的に増減す
る結果、イオン電導度が変化する現象を湿度検出に利用
しようとするものであり、基板上に櫛歯状等の電極を形
成し、その上に感湿膜として高分子薄膜を層設するとと
もに必要に応じて透湿性のコーテイング膜を被覆した構
造を基本としている。また、コーテイング膜の代わりに
透湿性の導電膜を使用し、これを上記基板上の電極に対
する他方の電極として利用したものもある。ここで透湿
性導電膜としては、下記の条件を満たすことが要求され
る。
チレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩その他種々の高
分子膜を利用した感湿素子は湿度あるいは結露等を検出
する薄膜型の湿度センサとして空調機器、医療、自動車
、農林畜産等の広範な分野にその応用が期待されている
。高分子膜を用いた感湿素子は、雰囲気中の水蒸気量（
湿度）に依存して高分子膜中の吸水量が可逆的に増減す
る結果、イオン電導度が変化する現象を湿度検出に利用
しようとするものであり、基板上に櫛歯状等の電極を形
成し、その上に感湿膜として高分子薄膜を層設するとと
もに必要に応じて透湿性のコーテイング膜を被覆した構
造を基本としている。また、コーテイング膜の代わりに
透湿性の導電膜を使用し、これを上記基板上の電極に対
する他方の電極として利用したものもある。ここで透湿
性導電膜としては、下記の条件を満たすことが要求され
る。
（１）感湿膜に対して強い密着性を有すること。
（２）感湿膜の吸湿・脱湿に伴なう膨潤 収縮によって
も、亀裂が入らず、また剥離しないこと。
も、亀裂が入らず、また剥離しないこと。
（３）充分な透湿性をもつこと。
（４）感湿膜のインピーダンスに比較して充分低抵抗で
あること。
あること。
（５）感湿膜の耐え得る温度範囲内で形成できること。
従来、感湿素子の透湿性導電膜としては、ＲｕＯ２等の
焼結体あるいはＡｕ等の金属、薄膜が主として用いられ
てきた。このうち、焼結体の電極は、製作工程で高分子
材料の耐熱性を超える高温焼成を必要とするため、高分
子膜を用いた感湿素子には使用することができない。従
って、高分子膜を用いた感湿素子の透湿性電極としては
、主にＡｕ薄膜が用いられる。しかしながら、Ａｕ簿膜
は、一般に真空蒸着、スパッタリング等の方法で作製さ
れるが、高分子膜の熱特性を考慮すると基板温度をあま
り高く設定することかできないため得られるＡｕ薄膜は
感湿膜との密着性か悪い。また、感湿素子としては極力
全湿度範囲で使用可能なことが望ましいが、Ａｕ薄膜は
高湿雰囲気における高分子膜の膨潤によって容易に亀裂
を生じ、場合によっては剥離するという問題があった。
焼結体あるいはＡｕ等の金属、薄膜が主として用いられ
てきた。このうち、焼結体の電極は、製作工程で高分子
材料の耐熱性を超える高温焼成を必要とするため、高分
子膜を用いた感湿素子には使用することができない。従
って、高分子膜を用いた感湿素子の透湿性電極としては
、主にＡｕ薄膜が用いられる。しかしながら、Ａｕ簿膜
は、一般に真空蒸着、スパッタリング等の方法で作製さ
れるが、高分子膜の熱特性を考慮すると基板温度をあま
り高く設定することかできないため得られるＡｕ薄膜は
感湿膜との密着性か悪い。また、感湿素子としては極力
全湿度範囲で使用可能なことが望ましいが、Ａｕ薄膜は
高湿雰囲気における高分子膜の膨潤によって容易に亀裂
を生じ、場合によっては剥離するという問題があった。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来の問題点に鑑み、高分子膜を用いた感
湿素子の透湿性電極材料として高分子膜との密着性が良
好でかつ高湿雰囲気下に於いても安定な強度を有する導
電膜を用いることにより、広範囲な湿度検出を可能とす
る品質及び信頼性の高い感湿素子を提供することを目的
とするものである。
湿素子の透湿性電極材料として高分子膜との密着性が良
好でかつ高湿雰囲気下に於いても安定な強度を有する導
電膜を用いることにより、広範囲な湿度検出を可能とす
る品質及び信頼性の高い感湿素子を提供することを目的
とするものである。
〈実施例〉
高分子膜を用いた感湿素子の感湿膜上に被覆する透湿性
電極として通常の金属簿膜を使用すると、前述した如く
湿度サイクルによる感湿膜の膨潤・収縮に起因する亀裂
や剥離を生じる。これを防止する手段として、延性・展
性に秀れた導電薄膜を利用することが考えられる。延性
及び展性に秀れた金属材料としては、例えばＩｎがある
。
電極として通常の金属簿膜を使用すると、前述した如く
湿度サイクルによる感湿膜の膨潤・収縮に起因する亀裂
や剥離を生じる。これを防止する手段として、延性・展
性に秀れた導電薄膜を利用することが考えられる。延性
及び展性に秀れた金属材料としては、例えばＩｎがある
。
第１図は本発明の１実施例を示す感湿素子の構成斜視図
であり、透湿性電極としてＩｎ簿膜を用いたものである
。
であり、透湿性電極としてＩｎ簿膜を用いたものである
。
アルミナ焼結体等のセラミックあるいはガラ不等から成
る厚さ０３〜２ｍｍ程度の基板１上に下部電極２として
Ａｕ等の金属膜を層設し、この上に感＼ 涙膜３として高分子薄膜を堆積する。高分子薄膜として
はポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩、アル
ギル酸塩等の電解質にポリビニルアルコールを加えたも
の、ポリビニ２レアルコール単体、アセテート・セルロ
ースにアセトン等の溶媒を加えたもの、その他種々の感
湿機能を有する有機材料が用いられる。感湿膜３上には
Ｉｎ薄膜から成る透湿性の上部電極４が被覆される。上
部電Ｆ５４と下部電極２はリード線５によ−って外部へ
導出される。
る厚さ０３〜２ｍｍ程度の基板１上に下部電極２として
Ａｕ等の金属膜を層設し、この上に感＼ 涙膜３として高分子薄膜を堆積する。高分子薄膜として
はポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩、アル
ギル酸塩等の電解質にポリビニルアルコールを加えたも
の、ポリビニ２レアルコール単体、アセテート・セルロ
ースにアセトン等の溶媒を加えたもの、その他種々の感
湿機能を有する有機材料が用いられる。感湿膜３上には
Ｉｎ薄膜から成る透湿性の上部電極４が被覆される。上
部電Ｆ５４と下部電極２はリード線５によ−って外部へ
導出される。
上部電極４を構成するＩｎ薄膜は真空蒸着法によって作
製され、充分な透湿性をイＪ’Ｌかつ水中浸漬試験及び
高温放置試験等の過酷な環境下においても充分な耐久性
をもつことか確認された。しかしなから、Ｉｎ薄膜は抵
抗値かやや高くまた非常に過酷な環境下においては抵抗
値変化が起こるといった問題を内包する。従って、本実
施例では、Ｉｎ薄膜上に更に低抵抗の金属薄膜としてＡ
ｕ。
製され、充分な透湿性をイＪ’Ｌかつ水中浸漬試験及び
高温放置試験等の過酷な環境下においても充分な耐久性
をもつことか確認された。しかしなから、Ｉｎ薄膜は抵
抗値かやや高くまた非常に過酷な環境下においては抵抗
値変化が起こるといった問題を内包する。従って、本実
施例では、Ｉｎ薄膜上に更に低抵抗の金属薄膜としてＡ
ｕ。
Ａｇ、Ｐｔ等の貴金属薄膜を蒸着し、上部電極４を工、
ｎ薄膜と貴金属薄膜の２層構造で構成している。
ｎ薄膜と貴金属薄膜の２層構造で構成している。
上部電極４を２層構造とすることによって電極面抵抗が
１０Ω／口以下の極めて低い値になった。
１０Ω／口以下の極めて低い値になった。
以下、製造方法及び製造条件を示す種々実施例に従って
詳述する。
詳述する。
実施例１
感湿膜３を構成する高分子膜としてポリビニルアルコー
ルを１８０℃で焼成したものを使用し、これを下部電極
２が形成されたガラス基板ｌ上に層設する。その上にＩ
ｎ薄膜を真空蒸着して上部電極４とする。蒸着条件はＡ
ｒ：ｌ刈’Ｏ”Ｔｏｒｒ 雰囲気中で蒸着速度を０５Ａ
／秒、膜厚を４０ＯＡとした。上部電極４及び下部電極
２にリード線５を接続し感湿素子とする。また、比較の
ため、−ト部電極４をＡｕ薄膜とし他は全く同一条件に
設定した感湿素子も同時に作製した。この２種類の感湿
素子を高温放置試験で観測した結果、上部電極４がＡｕ
薄膜のものは亀裂を生じ、水中浸漬試験に於いても剥離
か現出した。一方、上部電極４かＩｎ薄膜のものは全く
安定であり、水中浸漬試験に於いても異常は詔められな
、かった。
ルを１８０℃で焼成したものを使用し、これを下部電極
２が形成されたガラス基板ｌ上に層設する。その上にＩ
ｎ薄膜を真空蒸着して上部電極４とする。蒸着条件はＡ
ｒ：ｌ刈’Ｏ”Ｔｏｒｒ 雰囲気中で蒸着速度を０５Ａ
／秒、膜厚を４０ＯＡとした。上部電極４及び下部電極
２にリード線５を接続し感湿素子とする。また、比較の
ため、−ト部電極４をＡｕ薄膜とし他は全く同一条件に
設定した感湿素子も同時に作製した。この２種類の感湿
素子を高温放置試験で観測した結果、上部電極４がＡｕ
薄膜のものは亀裂を生じ、水中浸漬試験に於いても剥離
か現出した。一方、上部電極４かＩｎ薄膜のものは全く
安定であり、水中浸漬試験に於いても異常は詔められな
、かった。
実施例２
上記実施例１と同様の感湿膜３上にＡｒ ： ｌＸｌ０
−３Ｔｏｒｒ雰囲気中で蒸着速度を０．５Ａ／秒に設定
してＩｎを厚さ１ｏｏＸだけ蒸イし、更、に同一雰囲気
下でＡｕを３００＾堆積することにより上部電極４とす
る。これによって得られた感湿素子は実施例１と同様に
密着性の良好な透湿性電極が形成された。
−３Ｔｏｒｒ雰囲気中で蒸着速度を０．５Ａ／秒に設定
してＩｎを厚さ１ｏｏＸだけ蒸イし、更、に同一雰囲気
下でＡｕを３００＾堆積することにより上部電極４とす
る。これによって得られた感湿素子は実施例１と同様に
密着性の良好な透湿性電極が形成された。
高湿放置試験を３０時間行なった結果、実施例１の素子
の電極抵抗がＩＫΩ／口以上口上上したのに対し、実施
例２の素子では１０Ω／四以下で安定していた。この結
果を第２図に示す。図中曲線ａ１は実施例１の感湿素子
、ｂｌは実施例２の感、湿素子の特性曲線である。また
、水中浸漬試験を４時間行なった結果に於いても実施例
１の素子の電極抵抗は、ＩＫΩ／四以上に上昇したのに
対し、実施例２の素子では１００７口以下で安定してい
た。この結果を第３図に示す。図中曲線ａ２は実施例２
の感湿素子、ｂ２は実施例２の感湿素子の特性曲線であ
る。
の電極抵抗がＩＫΩ／口以上口上上したのに対し、実施
例２の素子では１０Ω／四以下で安定していた。この結
果を第２図に示す。図中曲線ａ１は実施例１の感湿素子
、ｂｌは実施例２の感、湿素子の特性曲線である。また
、水中浸漬試験を４時間行なった結果に於いても実施例
１の素子の電極抵抗は、ＩＫΩ／四以上に上昇したのに
対し、実施例２の素子では１００７口以下で安定してい
た。この結果を第３図に示す。図中曲線ａ２は実施例２
の感湿素子、ｂ２は実施例２の感湿素子の特性曲線であ
る。
第４図は本発明に係る感湿素子構造の他へ実施例を示す
構成斜視図である。
構成斜視図である。
基板１上に１対の櫛歯状電極６を形成し、この上に高分
子薄膜の感湿膜３．上部電極４を順次堆積している。こ
の場合、上部電極４は電界効果型（ＦＥＴ）湿度センサ
のゲート電極として利用することができる。
子薄膜の感湿膜３．上部電極４を順次堆積している。こ
の場合、上部電極４は電界効果型（ＦＥＴ）湿度センサ
のゲート電極として利用することができる。
〈発明の効果〉
以上の如く、本発明に係る透湿性導電膜は、高分子感湿
膜に対して強い密着性を有し、感湿膜の膨潤・収縮によ
っても亀裂・剥離が起こらず、かつ充分な透湿性と導電
性を有するものであり、高分子膜を用いた感湿素子の電
極として非常に優れたものである。得られる感湿素子は
品質及び信頼性の高いかつ検出範囲の広いものである。
膜に対して強い密着性を有し、感湿膜の膨潤・収縮によ
っても亀裂・剥離が起こらず、かつ充分な透湿性と導電
性を有するものであり、高分子膜を用いた感湿素子の電
極として非常に優れたものである。得られる感湿素子は
品質及び信頼性の高いかつ検出範囲の広いものである。
第１図は本発明の１実施例を示す感湿素子の構成斜視図
である。 第２図は高湿放置試験における実施例１の素子および実
施例２の素子の電極抵抗の変化を量子特性図で槃、る。 第３図は水中浸漬試験における実施例１の素子及び実施
例２の素子の電極抵抗の変化を示す特性図である。 第４図は本発明に係る感湿素子ｐ他の実施例を示す構成
斜視図である。 １・・・基板 ２・・・下部電極 ３・・・感湿膜 ４
・・・上部電極 ５・・・リード線 ６・・・櫛歯状電
極代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第７ 図 第４図
である。 第２図は高湿放置試験における実施例１の素子および実
施例２の素子の電極抵抗の変化を量子特性図で槃、る。 第３図は水中浸漬試験における実施例１の素子及び実施
例２の素子の電極抵抗の変化を示す特性図である。 第４図は本発明に係る感湿素子ｐ他の実施例を示す構成
斜視図である。 １・・・基板 ２・・・下部電極 ３・・・感湿膜 ４
・・・上部電極 ５・・・リード線 ６・・・櫛歯状電
極代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第７ 図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、感湿膜として高分子膜を使用し、該高分子膜上に透
湿性電極層が層設されて成る感湿素子に於いて、前記透
湿性電極層はインジウム薄膜を具備して成ることを特徴
とする感湿素子。 ２、透湿性電極層がインジウム薄膜と該インジウム薄膜
に重畳された貴金属薄膜で構成された特許請求の範囲第
１項記載の感湿素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58049150A JPS59173743A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 感湿素子 |
| US06/590,343 US4496931A (en) | 1983-03-23 | 1984-03-16 | Moisture permeable electrode in a moisture sensor |
| GB08407169A GB2139761B (en) | 1983-03-23 | 1984-03-20 | Electrical moisture detector with indium electrode |
| DE3410578A DE3410578C2 (de) | 1983-03-23 | 1984-03-22 | Dünnfilm-Feuchtigkeitsmeßfühler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58049150A JPS59173743A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59173743A true JPS59173743A (ja) | 1984-10-01 |
| JPH0242428B2 JPH0242428B2 (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=12823064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58049150A Granted JPS59173743A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 感湿素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4496931A (ja) |
| JP (1) | JPS59173743A (ja) |
| DE (1) | DE3410578C2 (ja) |
| GB (1) | GB2139761B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021004802A (ja) * | 2019-06-26 | 2021-01-14 | ルビコン株式会社 | 湿度センサ及びその製造方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59202052A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Sharp Corp | 感湿素子 |
| GB8322418D0 (en) * | 1983-08-19 | 1983-09-21 | Emi Ltd | Humidity sensor |
| FI85101C (fi) * | 1989-10-27 | 1992-03-10 | Instrumentarium Oy Datex | Foer observation av andning laemplig avkaenningsorgan. |
| US6774463B1 (en) | 1990-02-01 | 2004-08-10 | International Business Machines Corporation | Superconductor gate semiconductor channel field effect transistor |
| US5337605A (en) * | 1993-01-22 | 1994-08-16 | Johnson Service Company | Enclosure for humidity sensing element |
| FI98861C (fi) * | 1994-01-18 | 1997-08-25 | Vaisala Oy | Menetelmä mikrohuokoisen, kaasua läpäisevän elektrodin valmistamiseksisekä mikrohuokoinen kaasua läpäisevä elektrodi |
| DE4437274C2 (de) * | 1994-10-18 | 1998-11-05 | Inst Chemo Biosensorik | Analytselektiver Sensor |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2728831A (en) * | 1951-11-09 | 1955-12-27 | Phys Chemical Res Corp | Electric hygrometer |
| US3395089A (en) * | 1964-12-14 | 1968-07-30 | Bell Telephone Labor Inc | Method of depositing films of controlled specific resistivity and temperature coefficient of resistance using cathode sputtering |
| US3477055A (en) * | 1967-12-22 | 1969-11-04 | Gen Motors Corp | Thermistor construction |
| JPS569905A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-31 | Nitto Electric Ind Co | Method of manufacturing transparent conductive film |
| JPS569906A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-31 | Nitto Electric Ind Co | Method of manufacturing transparent conductive film |
| US4429343A (en) * | 1981-12-03 | 1984-01-31 | Leeds & Northrup Company | Humidity sensing element |
| US4442422A (en) * | 1982-03-31 | 1984-04-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Humidity sensitive resistor |
-
1983
- 1983-03-23 JP JP58049150A patent/JPS59173743A/ja active Granted
-
1984
- 1984-03-16 US US06/590,343 patent/US4496931A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-03-20 GB GB08407169A patent/GB2139761B/en not_active Expired
- 1984-03-22 DE DE3410578A patent/DE3410578C2/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021004802A (ja) * | 2019-06-26 | 2021-01-14 | ルビコン株式会社 | 湿度センサ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8407169D0 (en) | 1984-04-26 |
| US4496931A (en) | 1985-01-29 |
| GB2139761A (en) | 1984-11-14 |
| DE3410578A1 (de) | 1984-10-04 |
| GB2139761B (en) | 1986-08-13 |
| JPH0242428B2 (ja) | 1990-09-21 |
| DE3410578C2 (de) | 1986-01-23 |
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