JPS59186301A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
- Publication number
- JPS59186301A JPS59186301A JP58061274A JP6127483A JPS59186301A JP S59186301 A JPS59186301 A JP S59186301A JP 58061274 A JP58061274 A JP 58061274A JP 6127483 A JP6127483 A JP 6127483A JP S59186301 A JPS59186301 A JP S59186301A
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- Japan
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- humidity
- electrodes
- sensitive
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- 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】
［発明の技術分野］
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Ｊるものである。
を利用した感湿素子に関Ｊるものである。
［従来の技術及び欠点］
感湿素子としては、従来より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、金属酸化物を用い
た感湿素子が開発されている。こイ己 の金属酸化物系の感湿素子は、上／塩化ジリチウム系感
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定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型のヒーターを付設
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、
温度サイクルや湿度サイクル中に基板と感湿抵抗体層と
の接着状態が悪くなったり、感湿抵抗体層にひび割れを
生じたりすることが、多々経験己れ、この而での特性の
改善が望まれている。
するものが汎用されていたが、近年、金属酸化物を用い
た感湿素子が開発されている。こイ己 の金属酸化物系の感湿素子は、上／塩化ジリチウム系感
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定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型のヒーターを付設
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、
温度サイクルや湿度サイクル中に基板と感湿抵抗体層と
の接着状態が悪くなったり、感湿抵抗体層にひび割れを
生じたりすることが、多々経験己れ、この而での特性の
改善が望まれている。
一方非加熱をのセラミック湿度センサーでは、大気中の
有機カスを吸着し、経時変化を起しやすいため、感湿膜
表面の安定性の改善が望まれている。
有機カスを吸着し、経時変化を起しやすいため、感湿膜
表面の安定性の改善が望まれている。
［発明の目的１
この発明は、上記欠点を改善し広範囲の相対湿ｌｖ領戚
に渡って高い感度と長時間安定した感湿性縣 能を有するうえ、絶縁性基板と！湿紙抗体層との１感湿
特性において各相対湿度に対する抵抗値を下げるために
、スピネル型及びペロブスカイト型の酸化物を添加し、
抵抗値の制御を行な／、ざら価格化が可能な善恰粋手、
使い易い感湿特性を有する素子を提供することを目的と
する。
に渡って高い感度と長時間安定した感湿性縣 能を有するうえ、絶縁性基板と！湿紙抗体層との１感湿
特性において各相対湿度に対する抵抗値を下げるために
、スピネル型及びペロブスカイト型の酸化物を添加し、
抵抗値の制御を行な／、ざら価格化が可能な善恰粋手、
使い易い感湿特性を有する素子を提供することを目的と
する。
［ざで明の構成と効果］
この発明の素子は、セラミック等の絶縁基板上間
に一対の電極と、これら両電極／に渡る感湿抵抗体層が
、形成された感湿素子において、感７！ｉｉ！抵抗抵抗
体層が１１を含む複合酸化物Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３、［
１Ｔａ０３ 、 ［１２Ｔ１０３ 、 Ｌ１２ＺｒＯ３
、し１２Ｈ００４、い、１Ａ０４より選ばれる少なくと
も一種の酸化物粉末と、ＡＩ、 Ｂａ、 Ｂｉ、Ｃａ、
Ｐｂ５ＣｕＳＦｅ、 Ｍｎ、 Ｓｒ、 Ｉｎ、の元素
からなる金ＲＷ化物より選ばれる少なくとも一種の酸化
物粉末に、バナジン酸化合物粉末を添加した組成物の仮
焼成微粉末と、スピネル型複合酸化物（Ｈｅ）１２０４
）およびベロブスカイ１〜型複合酸化物（ＨｅＨ０３）
Ｌおいて、ＨｅがＮｉ、 Ｈｎ、 Ｃｏ、Ｆｅ。
、形成された感湿素子において、感７！ｉｉ！抵抗抵抗
体層が１１を含む複合酸化物Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３、［
１Ｔａ０３ 、 ［１２Ｔ１０３ 、 Ｌ１２ＺｒＯ３
、し１２Ｈ００４、い、１Ａ０４より選ばれる少なくと
も一種の酸化物粉末と、ＡＩ、 Ｂａ、 Ｂｉ、Ｃａ、
Ｐｂ５ＣｕＳＦｅ、 Ｍｎ、 Ｓｒ、 Ｉｎ、の元素
からなる金ＲＷ化物より選ばれる少なくとも一種の酸化
物粉末に、バナジン酸化合物粉末を添加した組成物の仮
焼成微粉末と、スピネル型複合酸化物（Ｈｅ）１２０４
）およびベロブスカイ１〜型複合酸化物（ＨｅＨ０３）
Ｌおいて、ＨｅがＮｉ、 Ｈｎ、 Ｃｏ、Ｆｅ。
よりなる少なくとも一種の酸化物粉末と２価の金属酸化
物から選ばれる少なくとも一種の粉末とを添加物として
含有する組成物の焼結体からなることを特徴とづるもの
である。
物から選ばれる少なくとも一種の粉末とを添加物として
含有する組成物の焼結体からなることを特徴とづるもの
である。
上記組成物において、 Ｌ Ｉ Ｎ ｂ Ｏ、Ｌ ｉ
Ｔ ａ ０３、し１２１ｒ０３、シ１２Ｔ１０３、Ｌｌ
。ＨＯ０４、Ｌ１２１Ａ０４より選ばれる少なくとも一
種の化合物粉末は、感湿膜中のＬｉイオン源として添加
されている。その場合、配合比が２０モルパーセント以
下であると素子の抵抗値の増加が著しく、７０モルパー
セン１〜以上ではその添加ｎＪ果が飽和する。
Ｔ ａ ０３、し１２１ｒ０３、シ１２Ｔ１０３、Ｌｌ
。ＨＯ０４、Ｌ１２１Ａ０４より選ばれる少なくとも一
種の化合物粉末は、感湿膜中のＬｉイオン源として添加
されている。その場合、配合比が２０モルパーセント以
下であると素子の抵抗値の増加が著しく、７０モルパー
セン１〜以上ではその添加ｎＪ果が飽和する。
金属酸化物には、上記元素の酸化物が適用されましい。
ＰｂＯ粉末の場合では、配合比が２０モルパーセント以
下であると、感湿抵抗体層の絶縁基板に対づる接着強度
が低下し、７０モルパーセント以上であると上記イオン
源としての化合物粉末としての添加目的が阻害される。
下であると、感湿抵抗体層の絶縁基板に対づる接着強度
が低下し、７０モルパーセント以上であると上記イオン
源としての化合物粉末としての添加目的が阻害される。
さらにバナジン酸化合物は、焼結促進剤および表面の安
定化の目的で添加されたものであり、Ｖ２Ｏ１、Ｖ２Ｏ
３、ＶＯ、ＶＮ、 ＶＣ，ＦｅＶＯ４、ＨｎＶ２０６等
ヲ使用することができ、その場合、上記した二種の酸化
物わ）末の添加目的を疎外しない有効な量として１〜２
０モルパーセン十の範囲で適当に選択することか望まし
い。
定化の目的で添加されたものであり、Ｖ２Ｏ１、Ｖ２Ｏ
３、ＶＯ、ＶＮ、 ＶＣ，ＦｅＶＯ４、ＨｎＶ２０６等
ヲ使用することができ、その場合、上記した二種の酸化
物わ）末の添加目的を疎外しない有効な量として１〜２
０モルパーセン十の範囲で適当に選択することか望まし
い。
次に添加するスピネル型複合酸化物（ＭｅＨ２０４）及
びベロアスカイト望複合酸化物（Ｍ（！Ｎｏ ）におい
て、ＨｅがＮ１、Ｈｎ、Ｃｏ、 Ｆｅよりなる酸化物粉
末は感湿特性の抵抗（１１１の制御のために使用される
ものであり、これらの酸化物中に、Ｌ１イオンが固溶さ
れると、セラミック半尋体を形成し電子伝導成分を増加
させ、その配合比＜２０〜８０モルパーセント）によっ
て、所望の抵抗値の感湿膜を得ることができる。
びベロアスカイト望複合酸化物（Ｍ（！Ｎｏ ）におい
て、ＨｅがＮ１、Ｈｎ、Ｃｏ、 Ｆｅよりなる酸化物粉
末は感湿特性の抵抗（１１１の制御のために使用される
ものであり、これらの酸化物中に、Ｌ１イオンが固溶さ
れると、セラミック半尋体を形成し電子伝導成分を増加
させ、その配合比＜２０〜８０モルパーセント）によっ
て、所望の抵抗値の感湿膜を得ることができる。
ざらに二価の金属酸化物Ｈｇ０１ＣｕＯ、ＨｎＯｌＦｅ
Ｏ、ＺｎＯ、ＣａＯ、Ｃｏｏ 、ＮｉＯ、ＢａＯ、Ｓｒ
Ｏを添加（３〜４０モルパーセント）づることによって
、感湿膜中に、高抵抗の粒子を介在させ、感湿特性の曲
線性および安定性を改善する。
Ｏ、ＺｎＯ、ＣａＯ、Ｃｏｏ 、ＮｉＯ、ＢａＯ、Ｓｒ
Ｏを添加（３〜４０モルパーセント）づることによって
、感湿膜中に、高抵抗の粒子を介在させ、感湿特性の曲
線性および安定性を改善する。
次に一１感湿抵抗体層を形成するには、上記の混合粉末
に、ビークル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
等からなるビークルを加え、ローラーやボールミル等で
充分に混合することによって適度な粘土を有するペース
１−状とした組成物を調整すればよい。
に、ビークル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
等からなるビークルを加え、ローラーやボールミル等で
充分に混合することによって適度な粘土を有するペース
１−状とした組成物を調整すればよい。
この発明による感湿素子は、広範な相対湿態領域にわた
って高感度で、特に高湿雰囲気での放置に対して非富に
安定した特性を示し、また、有機ガスの吸着による経＠
変化が少ないため、クリーニングがほとんど不要となり
、そのため、従来のように傍熱へ゛ノヒーター等の余分
なりリーニング手段をイ」設づる必要がなく、しかも、
この免子は、〃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
利点を有力る。
って高感度で、特に高湿雰囲気での放置に対して非富に
安定した特性を示し、また、有機ガスの吸着による経＠
変化が少ないため、クリーニングがほとんど不要となり
、そのため、従来のように傍熱へ゛ノヒーター等の余分
なりリーニング手段をイ」設づる必要がなく、しかも、
この免子は、〃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
利点を有力る。
［実施例の説明１
次に、この発明の感湿素子の具体的な構造を図面に従っ
て説明する。
て説明する。
第１図は、この発明の感湿素子の一例を示Ｊものであり
、図中１１はセラミック等からなる絶縁基板、］２およ
び１３はそれぞれ櫛型の形状を有して対向づる一対の電
極であり、この゛電極１２と１３にｄ３りるそれぞれリ
ードアウト部１２ｂと１３ｂを除く主要部１２ａと１３
ａにまたかって既述した焼結体よりなる感湿抵抗体Ｖｉ
１４か被覆されている。１５および１６は、電極１／と
電極１３とを各々の外部リード１７ｄ３よび１８に接続
するための“ｉｔ極である。第２図は、第１図の２〜２
′の断面を示す。
、図中１１はセラミック等からなる絶縁基板、］２およ
び１３はそれぞれ櫛型の形状を有して対向づる一対の電
極であり、この゛電極１２と１３にｄ３りるそれぞれリ
ードアウト部１２ｂと１３ｂを除く主要部１２ａと１３
ａにまたかって既述した焼結体よりなる感湿抵抗体Ｖｉ
１４か被覆されている。１５および１６は、電極１／と
電極１３とを各々の外部リード１７ｄ３よび１８に接続
するための“ｉｔ極である。第２図は、第１図の２〜２
′の断面を示す。
このような感湿素子は、たとえば次の方法によって製造
される。まず、あらかじめ′電極１５および１６が設け
られた絶縁基板１１を用い、この表面に櫛型の［ｉ１２
および１３をスクリーン印刷によって形成し、焼成炉中
で８５０〜９５０’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１２と１３
の主要部１２ａと１３ｂ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って被膜層を形成し、続いて絶
縁基板１１と感湿抵抗体層１４との密着性を増すために
焼成炉中でたとえば９００〜１２００℃の適当な温度で
焼成でる。この焼成炉の冷却過程で、感湿抵抗体層１４
は硬化づるとともに絶縁基板１１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被膜となる。この冷却
後、外部り一ド１７および１８を取付け、続い−Ｃ特性
の安定化のために高温高湿下で負荷エージングを行なう
。
される。まず、あらかじめ′電極１５および１６が設け
られた絶縁基板１１を用い、この表面に櫛型の［ｉ１２
および１３をスクリーン印刷によって形成し、焼成炉中
で８５０〜９５０’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１２と１３
の主要部１２ａと１３ｂ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って被膜層を形成し、続いて絶
縁基板１１と感湿抵抗体層１４との密着性を増すために
焼成炉中でたとえば９００〜１２００℃の適当な温度で
焼成でる。この焼成炉の冷却過程で、感湿抵抗体層１４
は硬化づるとともに絶縁基板１１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被膜となる。この冷却
後、外部り一ド１７および１８を取付け、続い−Ｃ特性
の安定化のために高温高湿下で負荷エージングを行なう
。
なお、上述した第１図および第２図の構成の感ｆＡ装置
とその製造操作の例においては、一対の電極１２ｄ５よ
び１３を被覆する状態で感湿抵抗体層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ｉ！ｉ１１素
子（よ、両者の形成順序を逆にして感湿抵抗体層状に一
対の電極を形成したちのや、感湿抵抗体に４を電極でサ
ンドイッヂ状にした対向゛電極をも包含する。
とその製造操作の例においては、一対の電極１２ｄ５よ
び１３を被覆する状態で感湿抵抗体層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ｉ！ｉ１１素
子（よ、両者の形成順序を逆にして感湿抵抗体層状に一
対の電極を形成したちのや、感湿抵抗体に４を電極でサ
ンドイッヂ状にした対向゛電極をも包含する。
次に、このブそ明の感湿素子を製造づる手順を説明づる
。
。
下記の表−１に示す配合比でＬｉを含む複合酸化物し１
旧）０３、ＬｉＴａＯ３の微粉末の一種ど、金属酸化物
ＰｂＯの微粉末に添加物どして、バナジン酸化合物Ｖ、
０．Ｉを加え、乳鉢にて混合粉砕した後、９５０〜１２
００°Ｃ仝気中の温度において３〜５■間仮焼成しｌこ
。
旧）０３、ＬｉＴａＯ３の微粉末の一種ど、金属酸化物
ＰｂＯの微粉末に添加物どして、バナジン酸化合物Ｖ、
０．Ｉを加え、乳鉢にて混合粉砕した後、９５０〜１２
００°Ｃ仝気中の温度において３〜５■間仮焼成しｌこ
。
１−記仮焼成物を微′Ｆｌ′Ｊ砕し、スピネル型複合ｎ
す化１のとしてｔ１１ｃｒ２０，１、ＦｅＣｒ ２０４
、Ｃ０Ｃｒ２０４．１（ｎｃｒ、０４よりｊバばれる少
なくとも一種の酸化物粉末と、二（曲の合屈Ｍ化１勿Ｎ
ｉＯ、Ｈｎｏ 、 ２ｎＯ、Ｈ（］Ｏ、Ｊ： リｉｆＨ
すれる少なくとム一種の酸化物粉末をボールミル甲τｄ
１合１ノ１−デルセルロースとプチルカルビｌ−−／レ
アセテートと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。
す化１のとしてｔ１１ｃｒ２０，１、ＦｅＣｒ ２０４
、Ｃ０Ｃｒ２０４．１（ｎｃｒ、０４よりｊバばれる少
なくとも一種の酸化物粉末と、二（曲の合屈Ｍ化１勿Ｎ
ｉＯ、Ｈｎｏ 、 ２ｎＯ、Ｈ（］Ｏ、Ｊ： リｉｆＨ
すれる少なくとム一種の酸化物粉末をボールミル甲τｄ
１合１ノ１−デルセルロースとプチルカルビｌ−−／レ
アセテートと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。
次に、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１２および１３がＲｕｂ２電極、電極１５
ｄ５よび１６がＡａ−Ｐｄ電極であるアルミナ製絶縁基
板上に膜厚が５０〜１００ミクロンメータとなるように
スクリーン印刷し、空気中で約３５０℃にて加熱してビ
ークル成分を揮散除去した後、９５０℃で焼結させ、冷
却後に６０″Ｃ１９０％ＲＨにて通電化のエージングを
行ない、帛法に順じて感湿素子とした。
おいて、電極１２および１３がＲｕｂ２電極、電極１５
ｄ５よび１６がＡａ−Ｐｄ電極であるアルミナ製絶縁基
板上に膜厚が５０〜１００ミクロンメータとなるように
スクリーン印刷し、空気中で約３５０℃にて加熱してビ
ークル成分を揮散除去した後、９５０℃で焼結させ、冷
却後に６０″Ｃ１９０％ＲＨにて通電化のエージングを
行ない、帛法に順じて感湿素子とした。
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℃において測定雰囲気の相対湿ｊ旦を変化
さｌ！ｃ測定した（的を下記表−２に示す。
気抵抗を２５℃において測定雰囲気の相対湿ｊ旦を変化
さｌ！ｃ測定した（的を下記表−２に示す。
第３図に、表２に示された→寺善令試料につい△
Ｂ ： ｔ＝ＮｂＯＪ ｌ”１０／ｖｉｏｒ’＝ ｂ１
／ａ７．に／ ）ｒＣ： Ｌ； ／／１ｌＯＪ／ Ｆｂ
Ｏ／Ｖ−０，ｔ ＝ （、ｏ／ ３ｇ ／ ｚ匙 −
１ 尤 −２ 第３図から７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、抵抗
値が小さく、かつ直線性く安定性）にすぐれ、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す。
／ａ７．に／ ）ｒＣ： Ｌ； ／／１ｌＯＪ／ Ｆｂ
Ｏ／Ｖ−０，ｔ ＝ （、ｏ／ ３ｇ ／ ｚ匙 −
１ 尤 −２ 第３図から７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、抵抗
値が小さく、かつ直線性く安定性）にすぐれ、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。
厚膜技術によって容易に生産されるものである。
第１図は、この発明の感湿素子の一例を示づ平面図、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、１２．１３・・・対向する一対の
電極、１４・・・感湿抵抗体層。 特許出鎗人 立石電機株式会社 第１（２） 第ｎ図 相対湿喪７
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、１２．１３・・・対向する一対の
電極、１４・・・感湿抵抗体層。 特許出鎗人 立石電機株式会社 第１（２） 第ｎ図 相対湿喪７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 セラミックなどの絶縁基板上に、一対の電極と、これら
両電極間にわたる感湿抵抗体層がｌ形成された感湿素子
において、感湿抵抗体層がＬｌを含む複合酸化物ＬｉＬ
ｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、Ｌｉ２■１０３、Ｌｉ２７．ｒ
０３、Ｌｉ２Ｈｏｅ４、Ｌｉ２ＷＯ４より選ばれる少な
くとも一種の酸化物粉末と、Ａ１、Ｂａ、 Ｂｉ、Ｃａ
、 Ｐｂ。 Ｃｕ、 Ｆｅ、Ｈｎ、 Ｓｒ、 Ｚｎの元素からなる金
属酸化物より選ばれる少なくとも一種の酸化物粉末に、
バナジン酸化合物粉末を添加した組成物の仮焼成微粉末
と、スピネル型複合酸化物（８８Ｍ２０４ ）およびペ
ロブスカイト型複合酸化物（ＨｅＨ０３）において、Ｈ
ｅがＮ１、Ｈｎ、 Ｃｏ′、Ｆｅ、よりなる少なくとも
一種の酸化物粉末と、２価の金ｌ２ｉｉ酸化物から選ば
れる少なくとも一種の粉末とを添加物として含有する組
成物の焼結体からなることを特徴とする感湿素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58061274A JPS59186301A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58061274A JPS59186301A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 感湿素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59186301A true JPS59186301A (ja) | 1984-10-23 |
| JPH0464161B2 JPH0464161B2 (ja) | 1992-10-14 |
Family
ID=13166464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58061274A Granted JPS59186301A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59186301A (ja) |
-
1983
- 1983-04-06 JP JP58061274A patent/JPS59186301A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0464161B2 (ja) | 1992-10-14 |
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