JPS59204750A - 感湿素子の製造方法 - Google Patents
感湿素子の製造方法Info
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- JPS59204750A JPS59204750A JP58079731A JP7973183A JPS59204750A JP S59204750 A JPS59204750 A JP S59204750A JP 58079731 A JP58079731 A JP 58079731A JP 7973183 A JP7973183 A JP 7973183A JP S59204750 A JPS59204750 A JP S59204750A
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- moisture sensitive
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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〉
本発明は高分子膜から成る感湿膜を有し、雰囲気中の湿
度の変化をインピーダンスの変化により検出する感湿素
子の製造方法に関するものであり、特に感湿膜の微細加
工法に関するものである。
度の変化をインピーダンスの変化により検出する感湿素
子の製造方法に関するものであり、特に感湿膜の微細加
工法に関するものである。
〈従来技術〉
雰囲気中の湿度に感応してインピーダンスが変化する感
湿素子と、しては、従来より■酸化鉄（Ｆｅ２０ａ又は
Ｆｅ３０４） 、酸化錫（Ｓｎ０２）などの金属酸化物
の焼結体或は金属酸化膜を用いたもの、■吸湿性樹脂或
は高分子膜などに炭素などの導電性粒子または繊維を分
散させたもの、ｂ塩化リチウム（ＬｉＣりなどの電解質
塩を用いたもの及び■親水性高分子膜或は高分子電解質
を用いたものなどが知られている。このうち、金属酸化
物を用いた感湿素子は一般に広い感湿範囲を有するが、
素子の抵抗値は相対湿度の値に対応して指数関数的に変
化する。また、吸湿性樹脂などに導電性粒子或は繊維等
を分散させた感湿素子は、高湿度雰囲気中では急峻な抵
抗変化を生じる反面低湿度雰囲気中では感度がなく、広
範な湿度領域の検知には利用することができない。さら
に、塩化リチウムなどの電解質塩を用いた感湿素子は検
出し得る湿度領域が狭く、特に高湿度雰囲気中に長時間
素子を放置すると電解質塩が溶出又は希釈されるために
感湿特性が著しく劣化するなどの理由で、高湿雰囲気の
測定には利用することができない。一方、親水性高分子
膜或は高分子電解質を用いたものは、製造方法が簡単で
再現性・互換性に優れる、感湿範囲が広い、抵抗変化が
大きく感度が大きい、（ｆ湿応答速度も速いなどの利点
から注］コされており一部実用化もなされている。
湿素子と、しては、従来より■酸化鉄（Ｆｅ２０ａ又は
Ｆｅ３０４） 、酸化錫（Ｓｎ０２）などの金属酸化物
の焼結体或は金属酸化膜を用いたもの、■吸湿性樹脂或
は高分子膜などに炭素などの導電性粒子または繊維を分
散させたもの、ｂ塩化リチウム（ＬｉＣりなどの電解質
塩を用いたもの及び■親水性高分子膜或は高分子電解質
を用いたものなどが知られている。このうち、金属酸化
物を用いた感湿素子は一般に広い感湿範囲を有するが、
素子の抵抗値は相対湿度の値に対応して指数関数的に変
化する。また、吸湿性樹脂などに導電性粒子或は繊維等
を分散させた感湿素子は、高湿度雰囲気中では急峻な抵
抗変化を生じる反面低湿度雰囲気中では感度がなく、広
範な湿度領域の検知には利用することができない。さら
に、塩化リチウムなどの電解質塩を用いた感湿素子は検
出し得る湿度領域が狭く、特に高湿度雰囲気中に長時間
素子を放置すると電解質塩が溶出又は希釈されるために
感湿特性が著しく劣化するなどの理由で、高湿雰囲気の
測定には利用することができない。一方、親水性高分子
膜或は高分子電解質を用いたものは、製造方法が簡単で
再現性・互換性に優れる、感湿範囲が広い、抵抗変化が
大きく感度が大きい、（ｆ湿応答速度も速いなどの利点
から注］コされており一部実用化もなされている。
ところでこれらの感湿膜の形成方法としては、通常、デ
ィッピング、スピンコーティング等の方法が採られてい
るが、これらの方法では直接のパターン形成はできない
。また、湿式エツチングの方法については、高分子感湿
膜は、通常、架橋・重合或いは熱処理等の方法によって
耐水性及び耐溶剤性が確立されているため、適当なエツ
チング液かない。従って従来は、リード接続部なと感湿
膜の不要な部分をハンダごての熱で溶かして除去したり
或いは予めテープを貼り付け、感湿膜をコーティングし
た後テープと共に感湿膜を部分的に剥離するなとの単純
な方法でパターンを形成していた。このため、熱による
感湿膜の変質や境界部での感湿膜の浮き上り等の問題が
発生し、またパターン寸法も非常に大きなものしか形成
することができない。さらに精度及び再現性が非常に悪
いなと多くの問題があり、このような方法によっては、
１ｍｍ以下のパターン寸法を実現することはき、ねめて
困難であった。尚、直接パターン形成を行なう方法とし
てスクリーン印刷法かあるが、印刷用には高粘度溶液を
必要とし２．高分子材料の高粘度溶液は粘度変化し易く
、バラツキの原因となる。
ィッピング、スピンコーティング等の方法が採られてい
るが、これらの方法では直接のパターン形成はできない
。また、湿式エツチングの方法については、高分子感湿
膜は、通常、架橋・重合或いは熱処理等の方法によって
耐水性及び耐溶剤性が確立されているため、適当なエツ
チング液かない。従って従来は、リード接続部なと感湿
膜の不要な部分をハンダごての熱で溶かして除去したり
或いは予めテープを貼り付け、感湿膜をコーティングし
た後テープと共に感湿膜を部分的に剥離するなとの単純
な方法でパターンを形成していた。このため、熱による
感湿膜の変質や境界部での感湿膜の浮き上り等の問題が
発生し、またパターン寸法も非常に大きなものしか形成
することができない。さらに精度及び再現性が非常に悪
いなと多くの問題があり、このような方法によっては、
１ｍｍ以下のパターン寸法を実現することはき、ねめて
困難であった。尚、直接パターン形成を行なう方法とし
てスクリーン印刷法かあるが、印刷用には高粘度溶液を
必要とし２．高分子材料の高粘度溶液は粘度変化し易く
、バラツキの原因となる。
また、不純物の混入が多い、精度・再現性か悪く微細化
に限界があるなど多くの問題があり、このため、スクリ
ーン印刷法は高分子感湿膜のコーティング法としてはあ
まり使用されていない。
に限界があるなど多くの問題があり、このため、スクリ
ーン印刷法は高分子感湿膜のコーティング法としてはあ
まり使用されていない。
１以上のように、従来法では高分子感湿膜の微細加工を
行なうことは、非常に困難であり、高分子感湿膜を用い
て微細パターンを形成した感湿素子は、未だ報告されて
いなかった。
行なうことは、非常に困難であり、高分子感湿膜を用い
て微細パターンを形成した感湿素子は、未だ報告されて
いなかった。
一方、近年素子の小型化及び複合化か進み、ＦＥＴ（電
界効果トランジスタ）のゲート部に感湿材料を付着した
ＦＥＴ湿度センサーも開発されつつある。従って、感湿
膜をより微細に加工する技術はますますその必要度を増
している。
界効果トランジスタ）のゲート部に感湿材料を付着した
ＦＥＴ湿度センサーも開発されつつある。従って、感湿
膜をより微細に加工する技術はますますその必要度を増
している。
〈発明の目的〉
本発明は上記現状に鑑み、高分子感湿材料を精度よく、
再現性よく、かつ任意の形状に微細加工する技術を利用
して、感湿膜を微細加工した感湿素子の製造方法を提供
することを目的とするものである。
再現性よく、かつ任意の形状に微細加工する技術を利用
して、感湿膜を微細加工した感湿素子の製造方法を提供
することを目的とするものである。
〈実施例〉
有機高分子材料は主たる元素がＣ，Ｈ，０から成り、こ
れらが長く鎖状又は環状に連なった構造であるため、こ
れを酸素中で高温に上げるか又は酸素プラズマ中にさら
すと分解・酸化が起こり、反応生成物としてＣＯ２及び
Ｈ２Ｏができる。一般に用いられているフォトレジスト
において、レジスト除去工程でこの分解・酸化を利用−
することは知られているが、本発明はこれを感湿膜に応
用したものである。即ち、高分子材料から成る感湿膜の
微繍加工に際して、酸素プラズマエツチングが非常に有
効であり、良好な微細パターンを作製し得ることが見い
出された。
れらが長く鎖状又は環状に連なった構造であるため、こ
れを酸素中で高温に上げるか又は酸素プラズマ中にさら
すと分解・酸化が起こり、反応生成物としてＣＯ２及び
Ｈ２Ｏができる。一般に用いられているフォトレジスト
において、レジスト除去工程でこの分解・酸化を利用−
することは知られているが、本発明はこれを感湿膜に応
用したものである。即ち、高分子材料から成る感湿膜の
微繍加工に際して、酸素プラズマエツチングが非常に有
効であり、良好な微細パターンを作製し得ることが見い
出された。
第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（２）は本発明の１実施例で
ある感湿素子の製造方法を説明する工程図である。第１
図（３）に示す如く、ガラス、アルミナ等の絶縁体又は
シリコン等の半導体から成る基板＋１）上にインピーダ
ンスを検出するための電極を層設し、更に高分子材料の
溶液をディッピング法又はスピンコーティング法等によ
って基板（１）の電極形成面上にコーティングして薄膜
（２）とする。電極としては、金。
ある感湿素子の製造方法を説明する工程図である。第１
図（３）に示す如く、ガラス、アルミナ等の絶縁体又は
シリコン等の半導体から成る基板＋１）上にインピーダ
ンスを検出するための電極を層設し、更に高分子材料の
溶液をディッピング法又はスピンコーティング法等によ
って基板（１）の電極形成面上にコーティングして薄膜
（２）とする。電極としては、金。
白金等の如く酸素プラズマ中でも酸化されない貴金属類
が望ましい。また薄膜（２）を構成する高分子材料とし
ては、セルロース、ポリアミド、ポリアクリル酸塩、ポ
リスチレンスルホン酸塩、ポリビニルアルコールその他
が用いられ、これらを水または多価アルコール等の溶媒
に適度の濃度に溶解した後、この溶液をコーティングし
てその膜厚を５μｍ程度とする。尚、薄膜（２）は単層
膜以外に多層膜とすることもでき、高分子材料の混合体
あるいは添加剤によって共重合化したもの等を原材料と
して使用することもできる。基板（１）上にコーティン
グされた薄膜（２）は熱処理によって緻密化され、密着
強度及び感湿特性の改良された感湿膜（２つとなる。本
実施例では薄膜（２）の材料としてポリビニルアルコー
ルを使用し、これを基板（１）上に形成した後−，１５
０°Ｃ乃至２５０°Ｃの範囲の温度で１０分間乃至、３
０分間熱処理する。この熱処理により得られる感湿膜（
２つは湿度対インピーダンス変化の特性において直線性
が改善され、検出精度が向上するとともに素子としての
動作特性の安定性及び再現性を図ることができる。熱処
理温度を２５’Ｏ℃以上に昇温するとポリビニルアルコ
ールの分解が著しくなるため、上限は２５０’Ｃとし、
１８０’Ｃ乃至２００°Ｃ程度で熱処理することが望ま
しい。
が望ましい。また薄膜（２）を構成する高分子材料とし
ては、セルロース、ポリアミド、ポリアクリル酸塩、ポ
リスチレンスルホン酸塩、ポリビニルアルコールその他
が用いられ、これらを水または多価アルコール等の溶媒
に適度の濃度に溶解した後、この溶液をコーティングし
てその膜厚を５μｍ程度とする。尚、薄膜（２）は単層
膜以外に多層膜とすることもでき、高分子材料の混合体
あるいは添加剤によって共重合化したもの等を原材料と
して使用することもできる。基板（１）上にコーティン
グされた薄膜（２）は熱処理によって緻密化され、密着
強度及び感湿特性の改良された感湿膜（２つとなる。本
実施例では薄膜（２）の材料としてポリビニルアルコー
ルを使用し、これを基板（１）上に形成した後−，１５
０°Ｃ乃至２５０°Ｃの範囲の温度で１０分間乃至、３
０分間熱処理する。この熱処理により得られる感湿膜（
２つは湿度対インピーダンス変化の特性において直線性
が改善され、検出精度が向上するとともに素子としての
動作特性の安定性及び再現性を図ることができる。熱処
理温度を２５’Ｏ℃以上に昇温するとポリビニルアルコ
ールの分解が著しくなるため、上限は２５０’Ｃとし、
１８０’Ｃ乃至２００°Ｃ程度で熱処理することが望ま
しい。
次に第１図０３）に示す如く、感湿膜（２つ上に例えば
フォトレジスト等のレジスト（３）をパターン形成した
後、この状態で圧力０．４Ｔｏｒｒｓ高周波出カ１５０
Ｗの酸素プラズマ中に１０分間乃至２０分間さらし、感
湿膜（２つをエツチング加工する。この際、レジスト（
３）も同時にエツチングされるが、レジスト（３）の膜
厚を充分に厚くしておけばレジスト（３）の付着してい
ない部分の感湿膜（２′）が無くなってもレジスト（３
）はまだ残存している。従って酸素プラズマエツチング
により、第１図（Ｃ）に示す如く、感湿膜（２つはレジ
スト（３）のパターンに即して微細エツチング成形され
ることとなる。感湿膜（２つ上に残ケするレジスト（３
）は剥離液または塩化メチレン等適当な溶剤を用いて除
去する。以上により第１図（Ｄ）に示す如くパターン化
された感湿膜（２′）を有する感湿素子が作製される。
フォトレジスト等のレジスト（３）をパターン形成した
後、この状態で圧力０．４Ｔｏｒｒｓ高周波出カ１５０
Ｗの酸素プラズマ中に１０分間乃至２０分間さらし、感
湿膜（２つをエツチング加工する。この際、レジスト（
３）も同時にエツチングされるが、レジスト（３）の膜
厚を充分に厚くしておけばレジスト（３）の付着してい
ない部分の感湿膜（２′）が無くなってもレジスト（３
）はまだ残存している。従って酸素プラズマエツチング
により、第１図（Ｃ）に示す如く、感湿膜（２つはレジ
スト（３）のパターンに即して微細エツチング成形され
ることとなる。感湿膜（２つ上に残ケするレジスト（３
）は剥離液または塩化メチレン等適当な溶剤を用いて除
去する。以上により第１図（Ｄ）に示す如くパターン化
された感湿膜（２′）を有する感湿素子が作製される。
レジストとしては、通常一般に用いられるフォトレジス
トの他、酢酸ビニルポリマーなとの高分子材を印刷法で
形成したもの、金属の蒸着膜、金属板のマスク、ドライ
フィルムレジスト等ヲ用いてもよく、その膜厚は感湿膜
（２′）と同程度またはこれより厚くする。尚、酸素プ
ラズマによるエツチング条件については、基板温度の上
昇による感湿膜の変質に注意する必要がある。例えば、
高周波出力はできるだけ小さくシ、ガスはＡｒと０２又
はＮ２と０２などの混合ガスを使用するよりも酸素１０
０％の方がエツチング時間を短縮でき基板温度の上昇も
小さくすることができる。第１図（Ｄ）の感湿素子は必
要に応じて素子単体または複数の素子群毎に基板ｆｌ）
を分割して使用に供する。
トの他、酢酸ビニルポリマーなとの高分子材を印刷法で
形成したもの、金属の蒸着膜、金属板のマスク、ドライ
フィルムレジスト等ヲ用いてもよく、その膜厚は感湿膜
（２′）と同程度またはこれより厚くする。尚、酸素プ
ラズマによるエツチング条件については、基板温度の上
昇による感湿膜の変質に注意する必要がある。例えば、
高周波出力はできるだけ小さくシ、ガスはＡｒと０２又
はＮ２と０２などの混合ガスを使用するよりも酸素１０
０％の方がエツチング時間を短縮でき基板温度の上昇も
小さくすることができる。第１図（Ｄ）の感湿素子は必
要に応じて素子単体または複数の素子群毎に基板ｆｌ）
を分割して使用に供する。
以上により感湿素子が作製される。電極を検出回路に接
続することにより周囲湿度に対応した感湿膜のインピー
ダンス変化を検出することができ、これによって湿度が
求められる。上記製造方法により得、られた感湿素子の
１例を第２図に要部断面斜視図で示す。ガラス基板（１
）上に櫛歯状の電極が層設され、その上に感湿膜（２′
）が堆積されている。
続することにより周囲湿度に対応した感湿膜のインピー
ダンス変化を検出することができ、これによって湿度が
求められる。上記製造方法により得、られた感湿素子の
１例を第２図に要部断面斜視図で示す。ガラス基板（１
）上に櫛歯状の電極が層設され、その上に感湿膜（２′
）が堆積されている。
感湿膜（２′）上には保護膜（４）が被覆され、また櫛
歯状電極はその一端縁が延設されてリード線（５）で検
出回路に電気的に接続されている。この感湿素子は単体
で使用するものであり、パターン化された感湿膜（２つ
ごとに基板（１）を分割して作製したものである。感湿
膜（２つは配列ピッチ及び幅をｌ ａｍ以下の微小パタ
ーンに形成することが可能であり、従って、得られる感
湿素子は非常に小さい形状のものとすることができる。
歯状電極はその一端縁が延設されてリード線（５）で検
出回路に電気的に接続されている。この感湿素子は単体
で使用するものであり、パターン化された感湿膜（２つ
ごとに基板（１）を分割して作製したものである。感湿
膜（２つは配列ピッチ及び幅をｌ ａｍ以下の微小パタ
ーンに形成することが可能であり、従って、得られる感
湿素子は非常に小さい形状のものとすることができる。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く本発明の感湿素子の製造方法は、
■ 感湿膜の微細加工及び感湿素子を非常に微小化する
ことができる。
ことができる。
■ １枚の基板上に微小素子を多数作製するウェハー処
理に適し、低コスト化ができる。
理に適し、低コスト化ができる。
■ 製作時における感湿膜剥離等の問題が解決され、素
子製作の歩留り及び信頼性か向上する。
子製作の歩留り及び信頼性か向上する。
等の非常に優れた技術的効果を奏する。
第１図は本発明の１実施例を示す感湿素子の製造工程図
である。第２図は第１図の製造工程を介して得られた感
湿素子の斜視図である。 １・基板 ２ ・薄膜 ２′・感湿膜 ３・・・レジス
ト
である。第２図は第１図の製造工程を介して得られた感
湿素子の斜視図である。 １・基板 ２ ・薄膜 ２′・感湿膜 ３・・・レジス
ト
Claims (1)
- １、基板上に形成された高分子薄膜を熱処理した後、酸
素プラズマエツチングでパターン加工することにより感
湿膜とすることを特徴とする感湿素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58079731A JPS59204750A (ja) | 1983-05-07 | 1983-05-07 | 感湿素子の製造方法 |
| GB08410880A GB2138952B (en) | 1983-04-30 | 1984-04-27 | Producing electrical moisture sensors |
| US06/604,386 US4515653A (en) | 1983-04-30 | 1984-04-27 | Method for production of a moisture sensor |
| DE19843416124 DE3416124A1 (de) | 1983-04-30 | 1984-04-30 | Feuchtigkeits-sensor sowie verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58079731A JPS59204750A (ja) | 1983-05-07 | 1983-05-07 | 感湿素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59204750A true JPS59204750A (ja) | 1984-11-20 |
| JPH0242431B2 JPH0242431B2 (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=13698348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58079731A Granted JPS59204750A (ja) | 1983-04-30 | 1983-05-07 | 感湿素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59204750A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261691A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Alps Electric Co Ltd | 結露センサ |
-
1983
- 1983-05-07 JP JP58079731A patent/JPS59204750A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0242431B2 (ja) | 1990-09-21 |
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