JPS60195055A - Humidity sensing element - Google Patents

Humidity sensing element

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Publication number
JPS60195055A
JPS60195055A JP59048183A JP4818384A JPS60195055A JP S60195055 A JPS60195055 A JP S60195055A JP 59048183 A JP59048183 A JP 59048183A JP 4818384 A JP4818384 A JP 4818384A JP S60195055 A JPS60195055 A JP S60195055A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moisture
sensitive
humidity
yttrium oxide
sensing element
Prior art date
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Pending
Application number
JP59048183A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
克巳 谷野
木内 規博
力 冨永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyama Prefecture
Eneos Corp
Original Assignee
Toyama Prefecture
Nippon Mining Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyama Prefecture, Nippon Mining Co Ltd filed Critical Toyama Prefecture
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Publication of JPS60195055A publication Critical patent/JPS60195055A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 は優れた抵抗−湿度特性を有する酸化イツトリウム(y
tom)型セラミック感湿素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Yttrium oxide (yttrium oxide) has excellent resistance-humidity properties.
tom) type ceramic moisture sensitive element.

近年、感湿素子が多くの分野で用いられるようになって
いる。家庭用品においては、電子レンジの食品調理制御
用、衣類乾燥機の乾燥度検出用、ルームエアコンの湿度
制御用、VTRのシリンダの結露検出用等に多く用いら
れ、また工業用途においては各種電子部品製造の際の湿
度管理用に広く用いられている。その他、農業用ハウス
空調用や自動車におけるリアウィンド・デ・フオツガの
結露防止用等に用いる試みが広く進んでいる。食品調理
、空調、乾燥等の各種自動化システムにおいて、温度管
理に加えて湿度管理が不可欠となっており、高い信頼性
の下で動作する感湿素子の開発が要望されている。
In recent years, moisture sensitive elements have come to be used in many fields. In household products, it is often used to control food cooking in microwave ovens, to detect dryness in clothes dryers, to control humidity in room air conditioners, to detect condensation in VTR cylinders, and in industrial applications, it is used in various electronic components. Widely used for humidity control during manufacturing. In addition, attempts are being made to use it for air conditioning in agricultural houses and for preventing dew condensation on automobile rear windows. Humidity control is essential in addition to temperature control in various automated systems for food cooking, air conditioning, drying, etc., and there is a need for the development of moisture-sensitive elements that operate with high reliability.

こうした要望に答えるものとして、電気抵抗式感湿素子
が実用化されている。これは、湿度の変化をm熱抵抗の
変化として検知するものであり、使用される感湿葉材と
しては塩化リチウムに代表される電解質材料系、有機高
分子材料系、セラミック材料系等長m類のものが提唱さ
れている。電気抵抗式感湿素子としては、基本的に、電
気抵抗値が低いこと、抵抗−湿度特性の直線性が良いこ
と、適正な動作範囲を持つこと、使用環境において劣化
しないこと等が要求され、これらを総合的に満すものと
して最近ではセラミック材料系感湿葉材が脚光を浴びて
いる。
In order to meet these demands, electrical resistance type moisture sensing elements have been put into practical use. This detects changes in humidity as changes in thermal resistance, and the moisture-sensitive leaf materials used include electrolyte materials such as lithium chloride, organic polymer materials, and ceramic materials of equal length. Something similar has been proposed. Electrical resistance type moisture sensing elements are basically required to have a low electrical resistance value, good linearity of resistance-humidity characteristics, have an appropriate operating range, and not deteriorate in the usage environment. Recently, ceramic material-based moisture-sensitive leaf materials have been attracting attention as a material that comprehensively satisfies these requirements.

セラミック材料系感湿葉材としては、これまで主として
酸化ジルコニウム(ZrO2)を主体とするもの(例Z
rQ、+MgO)、 iIgCr2 o、 −T i 
OH系、T 102 +V204 、Ta1O=等多数
の提案がある。セラミック感湿素材としては、今後ます
ます、ピ) 電気抵抗が小さい(電流大きい程感度が良
好となる)こと、 (ロ) 抵抗−湿度特性の直線性が良好なこと、及び (ハ)応答性がよいこと が要求され、これまで提唱されたセラミック感湿素材よ
り、一層良い性能のものが要望されている。
Up until now, ceramic material-based moisture-sensitive leaf materials have mainly been made of zirconium oxide (ZrO2) (e.g. ZrO2).
rQ, +MgO), iIgCr2o, -Ti
There are many proposals such as OH system, T 102 +V204, Ta1O=, etc. Ceramic moisture-sensitive materials will increasingly be used in the future as: (1) low electrical resistance (the higher the current, better sensitivity); (2) good linearity of resistance-humidity characteristics; and (3) responsiveness. There is a demand for materials with even better performance than the ceramic moisture-sensitive materials that have been proposed so far.

セラミック上に追加的な被覆処理を行う試みもあるが、
被覆処理のコストと手間がかかり好ましい対処法ではな
い。例えば、Zr01−MgO粉末焼結体の表裏に電極
対を設けたものを母体とし、そこにNa1PO4・12
MoO,水溶液による浸漬被覆処理を施した感湿素子が
提唱されている(特開昭58−134401号)。この
素子は、低抵抗と良好な直線性を示すが、上記浸漬被覆
処理の負担が大きい。
Although there are attempts to apply additional coating treatments on ceramics,
This is not a preferable solution since the coating process is costly and time consuming. For example, the matrix is a Zr01-MgO powder sintered body with electrode pairs on the front and back sides, and Na1PO4.12
A moisture-sensitive element subjected to dip coating treatment with an aqueous solution of MoO has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 134401/1983). Although this device exhibits low resistance and good linearity, the dip coating process described above is burdensome.

こうした状況の中で、本発明者等は、m湿素材について
検討した結果、酸化イツトリウムがきわめて好適な感湿
材であることを見出した。酸化イツトリウム単体が感湿
材として用いられたことはなく、酸化イツトリウムの優
れた感湿効果がここに始めて見出されたものである。薄
膜型、バルク型等様々の形態の素子に応用しうる。
Under these circumstances, the present inventors investigated moisture-sensitive materials and found that yttrium oxide is an extremely suitable moisture-sensitive material. Yttrium oxide alone has never been used as a moisture-sensitive material, and this is the first time that the excellent moisture-sensing effect of yttrium oxide has been discovered. It can be applied to various types of devices such as thin film type and bulk type.

斯くして、本発明は、酸化イツトリウムを感湿材として
用いることを特徴とする感湿素子を提案するものであり
、更には酸化イツトリウムを基としCaO1Mg01B
ad、 Ta1O1’ZrO2、NbzOs 及びv!
OIlのうち一種以上を含有するものを感湿材として用
いることを特徴とする感湿素子、更にはセラミック基板
の少くとも一面に電極層を形成しそして該電極層上に酸
化イツトリウムをバインダーと混合した混合物を塗布し
そして焼結した感湿層を形成したことを特徴とする感湿
素子を提供する0 以下、本発明について具体的に説明す−る。
Thus, the present invention proposes a moisture sensing element characterized by using yttrium oxide as a moisture sensing material, and furthermore, a moisture sensing element using yttrium oxide as a moisture sensing material.
ad, Ta1O1'ZrO2, NbzOs and v!
A moisture sensing element characterized by using a material containing one or more of OIl as a moisture sensing material, further comprising an electrode layer formed on at least one surface of a ceramic substrate, and yttrium oxide mixed with a binder on the electrode layer. The present invention will now be described in detail.

第1図は本発明に従う感湿素子の一具体例の斜視図であ
る。基板1の一面或いは両面に電極層3が形成され、そ
してその上に感湿層5が形成される(感湿層は一部省略
)。基板としては、AI、0.。
FIG. 1 is a perspective view of a specific example of a moisture sensitive element according to the present invention. An electrode layer 3 is formed on one or both surfaces of the substrate 1, and a moisture sensitive layer 5 is formed thereon (the moisture sensitive layer is partially omitted). As a substrate, AI, 0. .

5IOI 、 zro、等のセラミックが使用される。Ceramics such as 5IOI, ZRO, etc. are used.

基板上への電極層の形成は、例えばアンダー電極として
のニッケル等を蒸着し、ついでその上に防錆用のアッパ
ー成極として金、白金等を蒸着し、フォトエツチング技
術により所望の電極模様を賦形することができるし、ま
たルテニウムペーストによるスクリーン印刷法によりル
テニウム電極を形成することもできる。近時、電子回路
用プリント回路板製造の為の微細加工技術が多数実用化
されており、それらを応用して微細な電極模様を形成す
ることができる。例えば、スパッタ法も有用な手段であ
る。電極模様としては、第1図に示すように一対のくし
形電極をくし歯を互い違いに噛合せた形態のものが好ま
しい、<L歯間の間隔は小さい程抵抗値を下げるので感
湿素子の高感度化を計ることができる。Q、05〜α2
0fi1mlのくし歯間隔を使用して好結果を得た。
To form an electrode layer on the substrate, for example, nickel or the like is deposited as an under electrode, then gold, platinum, etc. is deposited on top of it as an upper electrode for rust prevention, and a desired electrode pattern is formed using photo-etching technology. It can be shaped, and a ruthenium electrode can also be formed by screen printing using ruthenium paste. Recently, many microfabrication techniques for manufacturing printed circuit boards for electronic circuits have been put into practical use, and by applying them, it is possible to form fine electrode patterns. For example, sputtering is also a useful method. The preferred electrode pattern is one in which a pair of comb-shaped electrodes are interlocked with the comb teeth as shown in Figure 1. <LThe smaller the spacing between the teeth, the lower the resistance value, so the resistance value of the moisture sensing element is lower. High sensitivity can be achieved. Q, 05~α2
Good results were obtained using a comb spacing of 0fi 1 ml.

こうして電極層を形成した後、酸化イツトリウム(y、
o、) を感湿素材とする感湿層が形成される。低湿で
焼結させるためにバインダーを用いることが好ましい。
After forming the electrode layer in this way, yttrium oxide (y,
A moisture-sensitive layer is formed using the moisture-sensitive material as the moisture-sensitive material. It is preferable to use a binder for sintering at low humidity.

バインダーとしては、焼結助剤として知られる物質が使
用しうるが、中でも無鉛ホウケイ酸ガラスが好適である
。バインダーは感湿材料全体の5〜15%、好ましくは
7〜12%用いられる。酸化イツトリウムとバインダー
との混合物を粉砕及び混錬後、樹脂塗料で粘度調整し、
その後感湿層の膜厚が5〜50μm、好ましくは20μ
m前後となるようスクリーン印刷により感湿層が塗布形
成される。また添加剤として、Cab。
As the binder, substances known as sintering aids can be used, but lead-free borosilicate glass is particularly suitable. The binder is used in an amount of 5 to 15%, preferably 7 to 12% of the total moisture sensitive material. After crushing and kneading the mixture of yttrium oxide and binder, the viscosity is adjusted with resin paint.
After that, the film thickness of the moisture sensitive layer is 5 to 50 μm, preferably 20 μm.
A moisture sensitive layer is coated and formed by screen printing so as to have a thickness of around m. Also, as an additive, Cab.

Mg0SBaO1TalO1、ZrO2、Nb20B及
びv、0.のうち一種以上を含有するものでもよい。そ
の後、130〜190 ℃の温度で0.2〜2時間予備乾燥後、800〜900
℃の温度で数十分焼結が行われる。その後、電極層のパ
ッド部分にリード線を付設して感湿素子が完成する。
Mg0SBaO1TalO1, ZrO2, Nb20B and v,0. It may contain one or more of these. After that, after pre-drying for 0.2-2 hours at a temperature of 130-190℃,
Sintering is performed at a temperature of ℃ for several tens of minutes. Thereafter, lead wires are attached to the pad portions of the electrode layer to complete the moisture sensing element.

実施例 18−長さX9W+巾のAI、O,基板上にスクリーン
印刷により第1図に示すようなくし形ルテニウム電極を
形成した。各電極くし歯間隔は0−15mとし、12霞
の長さにわたって印刷した。電極層上にY、Q、95%
十無鉛ホウケイ酸ガラス7%の混合物から成る感湿層を
形成した。感湿層は次のようにして形成した二上記混合
物をアルミナ製の自動乳鉢で粉砕及び混錬後ブチルカル
ピトール及びエポキシ系樹脂塗料で粘度調整し、感湿層
の厚みが約20μmとなるようスクリーン印刷により塗
布した。その後、170℃の温度で1時間予備乾燥し、
850±10℃の温度で30分焼結した。
Example 18 - A comb-shaped ruthenium electrode as shown in FIG. 1 was formed by screen printing on an AI, O, substrate having a length of X9W+width. The spacing between each electrode comb was 0-15 m, and printing was performed over a length of 12 hazes. Y, Q, 95% on the electrode layer
A moisture sensitive layer was formed consisting of a 7% mixture of lead-free borosilicate glass. The moisture-sensitive layer was formed as follows: The above-mentioned mixture was crushed and kneaded in an automatic mortar made of alumina, and the viscosity was adjusted with butyl calpitol and epoxy resin paint so that the thickness of the moisture-sensitive layer was approximately 20 μm. It was applied by screen printing. After that, pre-drying at a temperature of 170°C for 1 hour,
Sintering was performed at a temperature of 850±10° C. for 30 minutes.

こうして作成された感湿素子の湿度に対する抵抗値の変
化を測定周波数1000Hzそして測定電圧1vとして
測定した。得られた特性曲線を第2図にXとして示す。
The change in resistance value of the humidity sensitive element thus produced with respect to humidity was measured at a measurement frequency of 1000 Hz and a measurement voltage of 1 V. The obtained characteristic curve is shown as X in FIG.

第2図には比較の為市販品の幾つかの特性を併せて示す
。市販品の材料及び構造は次の通りである。
Figure 2 also shows some characteristics of commercially available products for comparison. The materials and structure of the commercially available product are as follows.

比較サンプル 材 科 傅 造 屋 I MgCr204−TiOj バルク形2 A ho
s + T 10x 薄膜・くし形5 T 101 +
Vl Os ” 4 樹脂系 # I 5 Zr01−MgOバpyp形 Na1PO4・12Mo01 浸漬被覆処理 本発明の抵抗−湿度特性は、市販品1〜4よりも抵抗が
小さく、浸漬被覆処理をしたZ r02−MgO系と匹
敵する特性を示す。ちなみに浸漬被覆処理をしないZr
01−MgO系はサンプル6及び4より悪い特性を示す
〇 次に、本発明素子の感湿応答性を第3図に示す。
Comparison sample Material Fu Zouya I MgCr204-TiOj Bulk type 2 A ho
s + T 10x Thin film/comb 5 T 101 +
VlOs” 4 Resin system #I 5 Zr01-MgO pyp type Na1PO4・12Mo01 Dip coating treatment The resistance-humidity characteristics of the present invention are lower than commercial products 1 to 4, and Zr02-MgO subjected to dip coating treatment. It exhibits properties comparable to those of the Zr-based Zr system.Incidentally, Zr without dip coating treatment
01-MgO system exhibits worse characteristics than Samples 6 and 4 Next, the moisture sensitivity response of the device of the present invention is shown in FIG.

曲線Aは相対湿度を85%から30%へと変化した場合
のそして曲[Bは相対湿度を30%から85%へと変化
した場合の応答性を示す0平衡に至るまでの時間が短い
程応答性がよいが、曲線A及びBともに十分に短い応答
時間を示している0以上説明したように、Y、0.単独
から成る感湿葉材の使用により、浸漬被覆処理といった
焼結後の後処理を不要として、低抵抗、良好な直線性及
び良好な応答性を具備する電気抵抗式セラミック感湿素
子が得られる。セラミック系である為、使用温度範囲が
高くまた使用環境において劣化が少ない。従って、本発
明感湿素子は様々の使途における高性能湿度センサとし
て有益である。
Curve A shows the response when the relative humidity is changed from 85% to 30%, and curve B shows the response when the relative humidity is changed from 30% to 85%. Although the response is good, curves A and B both show a sufficiently short response time. As explained above, Y, 0. By using a single moisture-sensitive leaf material, an electric resistance ceramic moisture-sensitive element with low resistance, good linearity, and good response can be obtained without the need for post-sintering treatment such as dip coating treatment. . Since it is ceramic-based, it can be used in a high temperature range and has little deterioration in the usage environment. Therefore, the humidity sensing element of the present invention is useful as a high performance humidity sensor for various uses.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本感湿累子の構造を示す斜視図であり、第2図
は本発明及び市販感湿素子の抵抗−湿度特性を示すグラ
フであり、そして第3図は本発明の応答性を示すグラフ
である。 18基板 3:電極層 5:感湿層 代理人の氏名 倉 内 基 J:!二B+同 倉 橋 第1 図
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the present moisture-sensitive element, FIG. 2 is a graph showing the resistance-humidity characteristics of the present invention and commercially available humidity-sensitive elements, and FIG. 3 is a graph showing the responsiveness of the present invention. This is a graph showing. 18 Substrate 3: Electrode layer 5: Moisture sensitive layer Name of agent Motoi Kurauchi J:! 2B + Kurahashi Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)酸化イツトリウムを感湿材として用いることを特徴
とする感湿素子。 2)酸化イツトリウムを基としCao、 MgO,B 
ao。 Ta106 、 ZrO2、NJ 03及びV2O,の
うち一種以上を含有するものを感湿材として用いること
を特徴とする感湿素子。 3)セラミック基板の少くとも一面に電極層を形成しそ
して該−極脂上に酸化インドリウムをバインダーと混合
した混@物ン塗布しそして焼結した感湿層?2−プレ成
したことを特徴とする感湿素子。
[Scope of Claims] 1) A moisture-sensitive element characterized by using yttrium oxide as a moisture-sensitive material. 2) Cao, MgO, B based on yttrium oxide
ao. A moisture-sensitive element characterized in that a moisture-sensitive material containing one or more of Ta106, ZrO2, NJ03, and V2O is used as a moisture-sensitive material. 3) A moisture-sensitive layer in which an electrode layer is formed on at least one surface of a ceramic substrate, and a mixture of indium oxide mixed with a binder is coated on the electrode layer and sintered. 2- A moisture-sensitive element characterized by being made of a pre-formed material.
JP59048183A 1984-03-15 1984-03-15 Humidity sensing element Pending JPS60195055A (en)

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JP59048183A JPS60195055A (en) 1984-03-15 1984-03-15 Humidity sensing element

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4996175A (en) * 1988-01-25 1991-02-26 Precision Castparts Corp. Refractory composition and method for metal casting
US6799639B2 (en) 2001-12-14 2004-10-05 Senju Sprinkler Company Limited Horizontal sidewall sprinkler head

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4996175A (en) * 1988-01-25 1991-02-26 Precision Castparts Corp. Refractory composition and method for metal casting
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