JPS59206753A - 湿度センサ - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は周囲の相対湿度を検出するための湿度センサに
係シ、特に有機高分子化合物を感湿材として環境条件に
耐え長期間にわたって優れた信頼性を示す湿度セ／すに
関する。

〔発明の背景〕 湿度センサには各種の方式がある。そのなかで例えば公
開特許公報昭５３−１３２９８１　、昭５４−８０１９
１、昭５７−２０８４８などにみられるように、電気抵
抗方式が現在主流をなしている。それは、電気抵抗方式
が、湿度を電気信号に変換し易く、構造的に簡単で小型
化可能、容易かつ安価に製作できるなどの利点を有する
ためである。電気抵抗式湿度センサには、従来、感湿利
として、塩化リチウムのような電解質塩、金属酸化物、
スルホン化ポリスチレンのような有機高分子化合物など
が使用されている。塩化リチウムや従来の高分子化合物
などを用いた湿度センサは、その使用を最高５０Ｃ程度
までに限られる。また、感湿材が、吸脱湿サイクルや冷
熱サイクル等に伴って膨潤、収縮をくシ返すうちに、ひ
び割れあるいは基板から部分的に剥離するとと々どの結
果、湿度センサとしての特性に変化を生じる。一方、金
属酸化物を用いた湿度センサは、耐熱性で１０００位ま
で使用でき、また、感湿材のひび割れ、剥離等も起シに
くい。しかし、この型のセンサには、電気抵抗値が高く
感度が低い、また、加熱クリーニングを必要とし運転経
費が高くなるうえ、構造も割合に複雑になるなどの欠点
がある（日経エレクトロエックス１９８０年８月１８日
号７４〜８２頁）。

これらの湿度センサはいずれも性能の長期安定性に劣っ
ておシ、特に例えばタバコの煙や油性蒸気。

硫黄酸化物、アンモニア等の日常的環境における汚染物
質にさらされると、その応答性に変化を来し大きな測定
誤差を生じがちである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記のような事情を考慮し、低い電気
抵抗値をもち感湿特性に優れた耐久性感湿材、並びにそ
れを用いて、高温高湿下あるいは一ガス・蒸気等に触れ
ても長期にわたシ安定した応答性を示す湿度センサを提
供することである。

〔発明の概要〕

その特徴は、ヒドロキシアルキル基を有する単量体単位
とイオン性基を有する単量体単位を含有してなる重合体
にあシ、湿度センサが該重合体を感湿材として使用して
なることである。

本発明において、感湿材の構成２成分として好適に使用
されるヒドロキシアルキル基を分子中に有する単量体は
、一般式 ％式％ （式中、Ｒ１はＨ，ＣＥｉａ−もしくはＣ２）Ｉｓ−を
示し、Ｉ（，２は−ＣＯＯＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２Ｃ
Ｈ２。

Ｃ０ＮＨＣＨ２−もしくは−Ｃ０ＮＨＣＨ２ＣＨ２−を
示す） で表わされる化合物であり、その代表例としては２−ヒ
ドロキシエチルアクリレ−）、２−ヒト。

キンエチルメタクリレート、Ｎ−ヒドロキシメチルアク
リルアミドなとも誉げることができる。これらの単量体
を成分の一つとして用いた重合体を感湿材とすることに
よって、湿度センサに、ヒドロキシアルキル基をもたな
い例えばスチレン、メチルメタクリレート、アクリルア
ミドなどの増量体を構成成分とした感湿材を使用した場
合に比較しＣ１優れた長期信頼性を与えることができる
。

本発明の湿度センサの感湿材には、該感湿材の電気抵抗
を低くするために、イオン性単量体が構成成分の一つと
して便用される。具体的には例えばスチレンスルホン酸
、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸
、アクリル戚、メタクリル酸等とそｎらの塩類のようｌ
アニオン性単量体、お工び、例えば２−メタクリ９イル
オキシエチル−Ｎ、Ｎ、Ｎ−トリメチルアンモニウムヒ
ドロキシド、Ｎ−メチル−４−ビニルピリジニワムヒド
ロキシド、ビニルトリノエニルホスホニウムヒドロキノ
ドもしくはそ牡らの他の塩のようなカチオン註単量体を
挙げることができる。

葦だ、本尤明に２いて使われる感湿材には、架橋、剤と
して多官能へ生単債体を使用することができ、丙えばエ
チレンダリコールジメタクリレート、Ｎ。

Ｎ′−メチレンビス（アクリルアミド）、トリメチロー
ルプロパントリメタクリンート、トリ（２−メタクリロ
イルオキンエチ／Ｌ／）インシアヌレート等がある。

本発明の感湿材は一般に、前記ヒドロキシアルキル基を
有する単を体単位とイオン性基を有する単量体単位とを
、モル比９９：１〜３０ニア０の範囲で含有することが
望ましく、さらに所望に従って、架橋剤である多官能性
単征体牟位を前記両者に対して０．１〜２０モル％の割
合で含有す、５ことができる。

本発明の湿度センナに感湿材として使用される電合体は
、前記し罠ような単量体ＪＡを公知の方法によって所望
の比率となるようラジカル共重合させることによって得
られる。重合は、メタノール、エタノール、−テトラヒ
ドロフランその他の有愼溶媒中、または水媒体もしくは
水と有賊溶媒との混合媒体中などで行なわれる。

重合後、透析などの方法によって未反応の単量体や重合
開始剤などの不純物を除去して精製し、感湿材となる重
合体の溶液が得られる。

〔発明の実施例〕

次に、不発明の湿度センサの構造及び製造方法について
述べる。それらは代表的な例であって、本発明の湿度セ
ンサの構造や製造方法がそれらに限定されること全意味
しない。

第１図（平面図）および第２図（第１図Ａ−Ａ’におけ
る断面）はその構造列を示す。それは、絶縁基板１、そ
の上に設けられた一対の電極２、該電極の間隙を埋める
よう形成さ几た感湿重合体皮膜３、該皮膜３を保護する
シリコーン樹脂等からなる皮膜４、およびリード線５か
ら構成される。

前記のように感湿皮膜３　（４よ、ヒドロキシアルキル
基を竹する単量体単位とイオン注基金有する単量体単位
とを含む取合体からなる。仕た、保護皮膜４は、必須で
１はないがと′ｎ−を設けることによって、喫煙の煙や
粉塵の多い雰囲気下等で湿度センサを長期間使用する際
に、良好な信頼性をより一層確実に持続させることがで
きる。

このような湿度センサは、一般的に下記のような方法に
工って製造され得る。例えば、アルミナ等の絶縁基板１
上に、金などの貴金属からなる一対の［電極２を、スク
リーン印刷等の手法によって、平行平板状あるいは櫛状
に形成させ、次に、該電極２を覆うように、前記感湿材
の重合体の溶液または該重合体の微粒子分散液をスピン
ナあるいは浸漬等の方法で塗、市し乾燥して感湿皮膜３
を形成することによって、湿屁センサが得られる。

さらに必要じ応じて、上記の感湿皮膜３を慢うようにグ
」えば、α、ω−ジヒドロキシポリジメテルシロキサン
とビニルトリメトキシシランを主成分とするような縮合
環のシリコーン化合物、あるいはα、ω−ジビニルポリ
ジメチルゾロキサンとヒドロキシリルポリジメチルシロ
キサンを主成分とするような付加型のンＩＪ　ｊ−ン化
会・吻寺を塗布し、硬化させることによって保護皮膜４
を形成させる。

本発明の湿度センサの他の溝１・６例を、、Ａ　３　、
＝　、第４図に示す。

シリコンの半導体基板１１の上に絶縁層として酸化シリ
コン層１２と窒化／リコン層１３が設けられ、さらに、
その絶゛縁１層の上に櫛状にリン、またはボロンをイオ
ン打込みされたポリノリコンの一対の電極１４が設けら
れている。この電極を覆うようにヒドロキシアルキル基
およびイオン性基を含む前記重合体からなる感湿皮膜３
、該感湿皮膜の上にさらにシリコーン樹脂等の保護皮膜
４が設けられている。また、電極工４の端部にはチタン
、パラジウムおよび金の３層構造の接続端子１５が設け
であるが、半導体基板上に測定回路を設けてチップ化す
るようなときには、この接続端子は省略できる。

さらに、−偽る例を示すと第５図、第６図のようである
。８Ｍシリコン基板１１の一部にＰ型の拡散層であるソ
ース２０とドレン２１が設けられ、それらの一部を覆っ
て酸化シリコン層１２と窒化シリコン層１３が設けられ
ている。また、ソースドレンの一部と接続して、窒化シ
リコン層の上にチタン、パラジウム、金の３層構造より
成るソース電極２２、ドレン電極２３がそれぞれ設置さ
れている。ま／ζ、ソース電極とドレン電極の間に、チ
タン、パラジウム、金の３層構造より成る対向した一対
のゲート電極２４が設けられ、少くともその一対のゲー
ト電極間の窒化シリコン層を覆うようにヒドロキシアル
キル基を有する単量体単位およびイオン性基を有する単
量体単位を含む重合体からなる感湿皮膜３が設けられ、
ノン湿皮暎の上にさらにシリコーン樹脂等の保護皮１１
莫４が設けられている。

これらの半導体素子の製造は、熱酸化、熱拡散。

化学的気相成長法（ｃｖＤｍ）、蒸看、エツチング等の
通常の半導体製造技術、リソダラフイ技術を用いて行う
ことができる。

次に、実ｔＡｕ例を記して不発１ツコを具体的に説明す
る。

実施例１ ヒドロキシアルキル基を有する単計体として２−ヒドロ
キシエチルメタクリレイト（ＨＥλ仏）０．２モル、イ
オン性単陸体としてスチＶンスルホン酸ナトリウム（Ｎ
ａＳＳ）０．１モルを蒸留水５００ｍ１に溶解した後、
重合開始剤として過硫酸カリウム（ＫＰ８）０．００１
モルを添加し、窒素雰囲気下、６０Ｃで１０時間高速攪
拌しながら共雇合反応を行つ１ζ０＋の結果生成した共
重合体の溶液を透析によって精製した後、第１図に示゛
したような一対の櫛型′；へ極の付いた絶縁基板上にこ
の共重合体溶液を塗布、乾燥して感湿皮膜を形成するこ
とによって４度センサを得た。

得られた湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を第７
図に示した。また、本湿度センサの長期信頼性を各独加
速試唆によって調べた結果を第１表に示した。試ｌ倹Ａ
は高温放置試験で、湿度センサを８０Ｃにて５００時間
放置した。試験Ｂは高湿放置試験で、１界１疋センサを
６０Ｃ，９０％ＲＨ（イ目対湿度）の雰囲気下に５００
時間放置した。

試・炙Ｃは１ｍ　１７Ｅサイクル試験で、湿度センサを
６００と−２００の温度下に各２時間放置し、それを１
０回繰り返した試１険である。試験りは温湿度サイクル
試験で、ＪＩＳ　Ｃ−５０２４Ａに準拠した操作（６（
１，９０％ＲＨと一１ＯＣ，３０％ＲＨの雰囲気を２４
時間で変化）をｌＯサイクル行った。

試験Ｅはアンモニアガス試験で、湿度センサを２０騨の
アンモニアガス中に１００時間放置した。

試験Ｆは亜硫酸ガス試験で、湿度センナを２０凹の亜硫
酸ガス中に１００時間放置した。試験Ｇは油浸漬試験で
、湿度センナをサラダ油中に１時間浸漬した後、空気中
で１ケ月放置した。試＃Ｈはタバコ試験で、３．１ｔの
デシケータ中をショートピース３本分の煙で充満させ、
その中に湿度センサを３０分間放置した試験である。第
１表に試験前及び各種試験後の湿度センサ５個の３０Ｃ
９５０％ＲＨにおける電気抵抗の平均瞳を示した。

本実施例の湿度センサは、ＨＥＭＡの替りにヒドロキシ
アルキル基を苫まな′いメタクリル酸メチルを用いた比
較例１の湿度センサに叱較して、試験Ｆを除いて試験前
後の抵抗値変化が小さく、特に試験Ｃ、Ｄ　、　Ｇ、　
、Ｈにおいてその変化が少なく、膨潤、収縮などの機械
的ストレスや付着物などや汚れに対しても強く、長期信
頼性にまさる。

また、本例の湿度センサは、全湿度範囲において、比較
例１のセンサよシ、やや高い抵抗値を有する。

比較例１ 実施例１におけるＨＥＭＡの替シに、ヒドロキジアルキ
ル基を有さない単量体としてメタクリル酸メチル（ＭＭ
Ａ）を用い、実施例１と同様の手法で共重合反応を″行
い、同様の方法で湿度センナを作製した。

得られた湿度センサの特性を第７図、第１表に併記した
。

実施例２ 実施例１の湿度センサの湿度皮Ｊ嘆を覆う工うに付加型
シリコーン化合物（信越シリコーン社製。

ＫＥ１０９）をスピンナ塗布（６０００ｒ％、１分間）
し、１００Ｃで２時間硬化反応を行わせ、シリコーン樹
脂の保護皮膜を有する湿度センサを得た。

この保護膜は湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を
第７図に示した。保護膜のない実施例１に比べて若干抵
抗値が増加している。また、第１表に試験Ａ−Ｈ実施後
の３０Ｃ，５０％ＲＨにおける保護膜付湿度センサの抵
抗値を示した。試験による抵抗の変化は、保護膜のない
実施例１の湿度センサに比べいずれの試験においても小
さく、また、他の実施例、比較例と比べて特に試験Ｇ。

Ｈでその変化が小さく、保護膜は付着物に対して有効で
あることがわかる。

実施例３ ヒドロキシアルキル基を有する単量体として、２−ヒド
ロキ７エチルアクリレイト（ＨＥＡ）０．３モル、イオ
ン性モノマとして２−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ
、Ｎ、Ｎ　−トＩＪメチルアンモニウムクロライド０．
１モルをエタノール５００尼に溶解した後、重合開始剤
としてＮ、Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリル０．００
１モルを添加し、窒素雰囲気下、６０Ｃで１０時間高速
攪拌しなから共重合反−ムを行った。その７漬未生成し
た共重合体の溶液を透析によって精製した後、実施例１
と同様の方法で上記共重合体の感湿皮膜を形成すること
によって湿度センサを得た− 得られた湿度センナの相対湿度と電気抵抗の関係を笥８
図に示した。また、第１表に試験Ａ−Ｈ実施後の３０Ｃ
，５０％ＲＨにおける抵抗値を示した。本実施例の湿度
センサはＨＥＡの替りにアクリル酸メチルを用いた後述
の比較例２の湿度センサに比べ、すべての試験において
試験後の抵抗の変化が小さく、長期信頼性に優れている
ことがわかる。

比較例２ 実施例３におけるＨＥＡの替シに、ヒドロキシアルキル
基を有さない単量体としてアクリル酸メチル（ＭＡ）を
用い、実施例３と同様の手法で共重合体を合成し、実施
例１と同様の方法で湿度センサを作製した。その特性と
試験結果をそれぞれ第８図および第１表に併記した。

実施例４ ヒドロキシアルキル基を有する単量体として、Ｎ−ヒド
ロキシメチルアクリルアミド（ＨＭＡＡｍ）０．４モノ
へ　イオン性モノマとして２−アクリルアミド−２−メ
チルプロパンスルホン酸ナトリウム（ＮａＡＭＰＳ　）
０．１　モルを蒸留水５００ｍＡ！に溶解した後、重合
開始剤としてＫＰＳＯ，０Ｏ１５モルを添加し、窒素雰
囲気下、６０Ｃで１０時間高速攪拌しなから共重合反応
を行った。その結果生成した共重合体の溶液を透析によ
って精製した後、実施例１と同様の方法で上記共重合体
の感湿皮膜を形成することによって湿度センナを得た。

得られた湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を第９
図に示した。また、ｇ２表に試験Ａ　−Ｈ実施後ｏ　３
（０−、Ｇ−、５０％Ｒ，Ｈにおける抵抗値を示した。

試験Ａ−Ｄ後の抵抗値は試咳前と比べてその変化がやや
太きいが、ＨＭＡＡｍの代りにアクリルアミドを用いた
後述の比較列３の湿度センサに比べて、いずれの試験に
おいても試験後の抵抗の変化が小さく、長期信頼性に優
れていることがわかる。

比較例３ 実施例４におけるＨＭＡＡｍの代９に、ヒドロキシアル
キルを有さない単量体としてアクリ）レアミド（ＡＡｍ
）を用い、実施列４と同様の手法で共重合体を合成し、
実施例１の同様の方法で湿度センサを作製した。

得られた湿度センサの相対湿１ｆと電気抵抗の関係を第
９図に、また、試験Ａ−Ｈ実施後の特性を第２表に示す
。

実施例５ 実施例４の単量体組成に、さらに橋かけ剤として二官能
性の中量体であるＮ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミ
ド（ｌｈ４ＢＡＡｍ　）　ｏ、　０１モルを蒸留水５０
０ｍ１ｊに溶解した後、重合開始剤として１０８０．０
０１５モルを添加し、窒素豚囲気下、６０ｔＺ’で１０
時間高速攪拌しなから共重合反応を行った。

その結果生成した共重合体の溶液を透析によって精製し
た後、実施例１と同様の方法で上記共重合体のノ１１ζ
湿皮膜を形成することによって、橋かけされた重合体を
感湿材とする湿度センサを得た。

得られた湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を第９
図に示した。実施クリ４の湿度センサと比べていずれの
湿度においても抵抗値が若干高くなっている。また、第
２表に試験Ａ−Ｈ実施後の３０１Ｚ”、５０％Ｒ，Ｉ−
Ｉにおける抵抗値を示した。試験後の抵抗値の変化は、
実施例４と比べて試験Ａ〜Ｄにおいて特に小さくなって
おシ、感湿重合体を橋かけすることにょシ、耐熱性、耐
温性及び機械的ストレスに対して長期信頼性が向上する
ことがわかる。

実施例６ ヒドロキシアルキル店を有する≠置体として、ＨＥＭＡ
ｏ、１モル、イオン１生モノマとして２−メタクリロイ
ルオキシエチル−Ｎ、Ｎ−ジメチ／ｌ／　−Ｎ−オクチ
ルアンモニウムクロライド （ＭＥＤＭＯＡＣ，ａ）０．１モルを蒸留水とエタノー
ルの体積比４対１の混合溶媒５００ｍ１に溶解した後、
重合開始剤としてＮ、Ｎ’−アゾビスイソブチルアミジ
ン塩酸塩（ＡＩＢＡ）ｏ、ｏ　ｏ　１モルを添加し、６
０Ｃで１０時間高速攪拌しなから共重合反応を行った。

その結果生成した共重合体の溶液を透析によって精製し
た後、実１１引りｏｌと同様の方法で上記共重合体の感
湿皮膜を形成することによって湿度センナを得た。

得られた湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を第１
０図に示した。また、第２表に試験Ａ〜Ｈ実施後の３０
０，５０％ＲＨにおける抵抗値を示した。いずれの試験
後の抵抗値も試験前に比べてそれ種変化しておらず、試
験後の抵抗値を第１０図の試験前のグラフ上にプロット
すると、その変化は相対湿度に換算するといずれも５０
％ＲＩ−Ｉ以内と小さく、長期信頼性に優れた効果を有
している。

実施例７ 実、通例６の羊を体組成に、さらに橋かけ剤として二官
能性の単量体でちるエチレングリコールジメタクリレイ
ト（ＥＧＤＭ）０．０１モルを蒸留水とエタノールの体
積比４対１の漏合溶媒５００罰に溶解した後、重合開始
剤としてＡＩＢＡＯ，００１モルを添刀口し、６０ｃで
１０時間高速攪拌しなから共重合反応を行った。その結
果生成した共重合体の溶液を透析によって精製した後、
実施例１と同様の方法で上記共重合体の感湿皮膜を形成
することによって、橋かけされた重合体を感湿材とする
湿度センサを得た。

得られた湿）Ｗセンサの相対湿度と電気抵抗の関係を第
１０図に示した。また、第２表に試験Ａ〜Ｈ実施後の３
０Ｃ，５０％ＲＨにおける抵抗値を示した。試験後の抵
抗値の変化は実施例６と比べて試験Ａ−Ｄにおいて特に
小さくなつ−〔寂り、感湿重合体を橋かけすることによ
って長期信頼性をよシ一層向上させることができる。

実施例８ 実施例７の湿度センサの感湿皮膜を覆うように実施例２
と同様にしてシリコーン樹脂の保護皮膜を有する湿度セ
ンサを得た。

この保護膜付湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を
第１０図に示した。保護膜のない実施例７と比べていず
れの湿度においても若干抵抗値が増加している。また、
第２表に試験Ａ−Ｈ実施後の３０Ｃ，５０％ＲＨにおけ
る抵抗値を示した。

試験後の抵抗値の変化は実施例７と比べると試験Ｅ−Ｈ
において、実施列６と比べるとすべての試験に卦いて小
さくなってお９、感湿重合体を橋かけし、その感湿皮膜
上に保護皮膜を設けることによって、さらによシ一層長
期信頼性を向上させた湿度センサとすることができる。

実施例９ ２−ヒドロキシエチルメタクリレート−スチレンスルホ
ン識ナトリウム共繊せ体溶液を、爽、癩例１と全く同様
にして調製した。

第３図、第４図に示したようなシリコン基板上に絶縁層
を設け、その上に一対の櫛状の、リンをイオン打ち込み
したポリシリコンの＋、−＋＋ゞが付いた素子上に、と
の共直合体溶液を塗布、乾燥して該重合体からなる感湿
皮膜を形成することに′よって湿度センサを得た。

傅らｎた湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を第１
１図に示した。また、本湿度センサの感湿材と半導体素
子との接着性を評価するｔめに、本湿度センサを６０Ｃ
，９５％ＲＨ（相対湿度）の雰囲気下と５０Ｃ，１０％
几Ｈの雰ｖ５気下に各１２時！１１づつ交互に放］託す
る試験を５０回繰シ返した。試験前と５０回１ａｈ返し
後の湿度センサ５個の３０Ｃ，５０％ＲＨにおける電気
抵抗値の平均値を、第３表に示した。上記試験において
、感湿皮膜の膨潤、収縮を繰シ返し行わせた後も、感湿
皮膜にひび割れや剥離は生ぜず、また、比較例１と同様
にＨＥ　Ｍ　Ｅの代りにメタクリル酸メチルを用いた重
合体を感湿材として本実施例と同様に作成した湿度セン
サ（比較例４とする）と比較して、評価試験前後の抵抗
値の変化が小さく、半導体素子と感湿材との接着性が良
好で、信頼性の優れた湿度センサと言うことができる。

実施例１０ ヒドロキシアルキル基を有する単量体として、Ｎ−ヒド
ロキシメチルアクリルアミド（ＨＭＡＡｍ）０．３モル
、イオン性モノマとして２−メタクリロイルオキシエチ
ル−Ｎ、Ｎ、Ｎ−トリメチルアンモニウムクロライド０
．１モルをエタノール５００ｍ１に溶解した後、重合開
始剤としてＮ、Ｎ’−アゾビスイソブチロニトリル０．
００１モルを添加し、窒素雰囲気下、６０Ｃで１０時間
高速攪拌しながら共重合反応を行った。その結果生成し
た共重合体の溶液を透析によって精製した後、実施例１
と同様の方法で上記共重合体の感湿皮膜を形成すること
によって湿度センサを得た。

得られた湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を第１
２図に示した。また、第１表に実施例９と同様な温湿度
サイクル試験を実施した後の３０Ｃ１５０％ＲＨにおけ
る抵抗値を示した。試験前後の抵抗値の変化は、ＨＭＡ
ＡｍＱ代シにアクリルアミドを用いたほかは本実施例と
全く同様にして得た重合体を感湿材として用いた湿度セ
ンサ（比較列５とする）よシ小さく、また、試験後の感
湿皮膜にひび割れや剥離などが生じていないことから、
感湿皮膜と半導体素子の接着性が良好で、信頼性に優れ
た湿度センサと言うことができる。

実施例１１ 前記実施例６と全く同様にして合成したＨＥＭＡ〜ＭＥ
ＤＭＯＡＣ７共重合体の精製された溶液を用い、実施例
９と同様の方法によシ該重合体からなる感湿皮膜が形成
された湿度センサを得た。

得られた湿度センナの相対湿度と電気抵抗の関係を、第
１３図に示した。また、第３表に実施例９と同様な温湿
度サイクル試験を実施した後の３０Ｃ，５０％ＲＨにお
ける抵抗値を示した。試験前後の抵抗値の変化は小さく
、また、試験後も感湿皮膜と半導体素子とはよく接着し
ておシ、信頼性にすぐれた湿度センサと言うことができ
る。

実施例１２ 実施例７に記載されたように、実施例１１の単量体に架
橋剤エチレングリコールジメタクリレートを加えて調製
した橋かけ重合体を感湿材に用いて、実施例９と同様の
湿度センサを作成した。

得られた湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を第１
３図に示した。また、第３表に実施例９と同様な温湿度
サイクル試験を実施した後の３００．５０％ＲＨにおけ
る抵抗値を示した。橋かけした感湿皮膜を用いることに
より、橋かけされていない実施例１１のものと比べて試
験前後の抵抗値の変化が小さくなっておシ、また、試験
後の感湿皮膜にひび割れや剥離などが生じていないこと
から、感湿皮膜と半導体素子との接着性がよシ向上し、
信頼性に優れた湿度センサでちることがわかる。

実施例１３ 実施例１２の湿度センナの感湿皮膜を覆うように付加型
シリコーン化合物（信越シリコーン社製Ｉ（Ｅ１０９）
をスピンナ塗布（６００Ｏｒｐｍ、１分間）し、１００
Ｃで２時間硬化反応を行わせ、シリコーン樹脂の保護皮
膜を有する湿度センサを得た。

この保護膜付湿度センサの相対湿度と電気抵抗の関係を
第１３図に示した。保護膜のない実施例１２に比べて若
干抵抗が増加している。また、第３表に実施例９と同様
な温湿度サイクル試験を実施した後の３００，５０％Ｒ
Ｈにおける抵抗値を示したが、保護膜を付けることによ
って試験前後の抵抗値の変化がさらに小さくなっており
、試験後の感湿皮膜、保護膜にひび割れや剥離なども生
じていないことから、保護膜の付与によシ感湿皮膜と半
導体素子との接着性がさらに向上し、信頼性に優れた湿
度センナであることがわかる。

実施例１４ 実施例１１で合成、精製した共重合体の溶液を、第４図
、第５図に示したようなＭＯ８型ＦＥＴのゲート部分を
覆うように塗布し、乾燥して感湿皮膜を形成することに
よシ湿度センサを得た。

この湿度センサのドレンに２２にΩの抵抗を介して−１
，５Ｖの直流電圧を印加しておき、ゲート電極に２２に
Ωの抵抗を介して一１３Ｖの直流電圧を印加してから、
ドレンとソース間の電圧が０．７ｖに低下するまでの時
間（遅延時間）と相対湿度の関係を第１４図に示した。

相対湿度の増加とともに遅延時間が指数関数的に減少し
ていることがわかる。また、本実施例の湿度センサを実
施例９と同様な温湿度サイクル試ｊ＊を行なった後の３
００．５０％Ｒ，Ｈにおける遅延時間は第４表に示すと
おシで、試験前後の遅延時間の変化率は、ポリアクリル
アミドを感湿材として同様に作成した湿度センサ（比較
例６とする）のそれより小さく、さらに、試験後の感湿
皮膜にひび割れや半導体素子からの剥離が生じていない
ことから、本実施例の湿度センサは信頼性に優れている
といえる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の有機高分子化合物を感湿
材とした湿度センサは各種加速試験を実施してもその抵
抗値の変化が小さく、高温下、高湿下あるいは温度、湿
度変化の激しい所、さらには種々のガスの存在下でも長
時間特性が変化せず信頼性に優れているという特長をゼ
する。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は湿度センサの構造例を示し、第１図、第３
図、第５図は平面図、第２図、第４図および第６図はそ
れぞれ前記に対応するＡ−Ａ’での断面図である。また
、第７図ないし第１３図は相対湿度と電気抵抗との関係
を示す。ａｊｆＪｌ　４図は相対湿度・遅延時間の関係
を示す。 １・・・絶縁基板、２・・・電極、３・・・感湿皮膜、
４・・・保護皮膜、５・・・リード線、６・・・電極パ
ッド、７・・・ハンダ、１１・・・シリコン＞’８板、
１２・・・酸化シリコン層、１３・・・窒化シリコン層
、１４・・・ポリシリコン電極、１５・・−接続端子、
２０・・・ソース、２１・・・ドレン、２２・・・ソー
ス電極、２３・・・トレン電極、茸　１　図 牙２７ 第３　ｚ 葬４図 ７５　困 鷲６２ ２０　　　１／　　　　　ン１ 蝋ｑ辺 相＃湿度（’／、） 第１ 相対環＆（傾 葆９　区 相討湿庄（％） 第ｔｏ　口 不目　１：ｉ湿度（’／、） 葬　／ｌ　　図 相封湿麿（乙） 相灯湿度（４） ｕｌＢ口 、１８　討５星乃（と２２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機高分子化合物を感湿材とする湿度センサニオイ
   テ、該有機高分子化合物がヒドロキシアルキル基を有す
   る単量体単位とイオン性基を有する単量体単位とを含有
   した重合体であることを特徴とする湿１１センサ。 ２、ヒドロキシアルキル基をゼする単量体単位が、式 ％式％ （ココテ、Ｉ（１はＨ，ＣＨｓ−モしくはＣ２Ｈｓ　−
   を示し、Ｒ２は−ＣＯＯＣＨ２、ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２。 −Ｃ０ＮＨＣＨ２−モＬ　＜は−Ｃ０ＮＨＣＨ２ＣＨ２
   −を示す） で表わされる特許請求の範囲第１項記載の湿度センサ。 ３、該感湿材がヒドロキシアルキル基を有する単量体単
   位とイオン性基を有する単量体単位とをモル比９９：１
   〜３０ニア０の範囲で含有する重合体である特許請求の
   範囲第１項記載の湿度センサ。 ４゜該感湿材が３次元橋かけ構造を有する重合体である
   特許請求の範囲第１項もしくは第３項記載の湿度センサ
   。 ５゜該重合体感湿材の表面がシリコーン樹脂によって被
   覆保護された特許請求の範囲第１項、第３項もしくは第
   ４項記載の湿度センサ。 ６、。半導体素子上に感湿材層が形成されてなる湿度セ
   ンサであって、かつ、該感湿材がヒドロキシアルキル基
   を有する単せ体単位とイオン性基を有する単量体単位と
   を含有した重合体からなる湿度センサ。 ７゜該シリコン半導体素子が、シリコン半導体基板上に
   形成された電気絶縁層上に間隙の狭い一対の電極を設け
   てなる構造を有し、かつ、該絶縁層と電極とが前記重合
   体感湿材ｊを）によって被覆された特許請求の範囲第６
   項記載の湿度センサ。 ８、該シリコン半導体素子が金属酸化物半導体型電界効
   果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ　　）であシ、重合体感
   湿材層が該ＦＥＴの少なくともゲート部を覆って形成さ
   れた特許請求の範囲第６項記載の湿度センサ。 ９、ヒドロキシアルキル基を有する単量体単位が、式 ％式％ （ここでＲ１はＨ，ＣＨ３−もしくはＣ２Ｈｓ−を示し
   、Ｒ２は−ＣＯＯＣＨ２、ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２。 −Ｃ０ＮＨＣＨ２−もしくは−ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２−を
   示す） で表わされる特許請求の範囲第６項、第７項もしくは第
   ８項記載の湿度センサ。