JPS61115301A - 厚膜型湿度センサ - Google Patents
厚膜型湿度センサInfo
- Publication number
- JPS61115301A JPS61115301A JP59236778A JP23677884A JPS61115301A JP S61115301 A JPS61115301 A JP S61115301A JP 59236778 A JP59236778 A JP 59236778A JP 23677884 A JP23677884 A JP 23677884A JP S61115301 A JPS61115301 A JP S61115301A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thick film
- mol
- film type
- moisture sensor
- type moisture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は金属酸化物半導体を使用して湿度を電気抵抗の
変化として検出する厚膜型湿度センナに関するものであ
る。
変化として検出する厚膜型湿度センナに関するものであ
る。
一般に、あるｔセの金属酸化物半導体は水の分子が金属
酸化物半導体に吸脱着することによシ、その金属酸化物
半導体の抵抗値が変化する性質が昶られている。
酸化物半導体に吸脱着することによシ、その金属酸化物
半導体の抵抗値が変化する性質が昶られている。
七〇で、本発明者等は、Ｔｉｅ、金主体とする各種金属
酸化物半導体焼結体の湿度センナへの応用について鋭意
研究し、これまでに、特開昭５５−１６３８０１号公報
に示されるＴＩＯ，金主体とし、Ｖ２０＠ｔ ０．１〜
１．０モル％含む半導体焼結体を、ま７’Ｃ特開昭５７
−４０９０１号公報によって提示しｔごとくＴ１０鵞を
主体とし、３価の金ａｍ！Ｉ！化物と５価の金属酸化物
のそれぞれ１種以上を０．１〜５モル％含有する組成の
もの、さらには特開昭５８−１０１４０２号公報で提示
しｔ厚膜型湿度センサなど感湿特性の優れ友センサを見
出してき几。
酸化物半導体焼結体の湿度センナへの応用について鋭意
研究し、これまでに、特開昭５５−１６３８０１号公報
に示されるＴＩＯ，金主体とし、Ｖ２０＠ｔ ０．１〜
１．０モル％含む半導体焼結体を、ま７’Ｃ特開昭５７
−４０９０１号公報によって提示しｔごとくＴ１０鵞を
主体とし、３価の金ａｍ！Ｉ！化物と５価の金属酸化物
のそれぞれ１種以上を０．１〜５モル％含有する組成の
もの、さらには特開昭５８−１０１４０２号公報で提示
しｔ厚膜型湿度センサなど感湿特性の優れ友センサを見
出してき几。
しかるに、近年のセンサデバイスへのニーズは用途の多
様化と相俟って、湿度センナの性能、とくに信頼性に対
する要求が高まっており、応答特性、小型化に対応でき
かつ耐久性の浸れ友センナの開発が急務となっている。
様化と相俟って、湿度センナの性能、とくに信頼性に対
する要求が高まっており、応答特性、小型化に対応でき
かつ耐久性の浸れ友センナの開発が急務となっている。
このような現状に鑑み、発明者等はさらに鋭意検討の結
果、ＴｉＯ２を主体とする厚膜素子を用いることにより
、新規な極めて耐蝕性及び長期信頼性に堤れ几低抵抗湿
度センサが揚られることを見出し友ので、こ＼に提供し
ようとするものである。
果、ＴｉＯ２を主体とする厚膜素子を用いることにより
、新規な極めて耐蝕性及び長期信頼性に堤れ几低抵抗湿
度センサが揚られることを見出し友ので、こ＼に提供し
ようとするものである。
即ち、本発明はＴｉ偽を主体とし、５価の金橋皺化物の
うちで、低融点物質を少なくともＩＮ１以上３、０ モ
ル％〜２０．０モル％まｔ１価の金属酸化物のうちで低
融点物質を少なくとも１種以上３．０モルＸ−２０，０
モル％を混合し友原料を電極を印刷焼付けし九基板上に
厚ｎ泉成形し、２００℃以下の温度に維持して使用され
ることを特徴とする湿度センナである。
うちで、低融点物質を少なくともＩＮ１以上３、０ モ
ル％〜２０．０モル％まｔ１価の金属酸化物のうちで低
融点物質を少なくとも１種以上３．０モルＸ−２０，０
モル％を混合し友原料を電極を印刷焼付けし九基板上に
厚ｎ泉成形し、２００℃以下の温度に維持して使用され
ることを特徴とする湿度センナである。
以下本発明の実施例について詳細に説明する。
５価の金属酸化物としてＶ、 ０．．１価の金Ｆ４關化
物として置市０（試薬１ｄ Ｌ１２００ｓ ）を用いた
。それらの原料を第１表に示し九割合にて混合粉砕し、
有機バインダと混練し、予め電極を印刷焼付は友アルミ
ナ基板に厚さ約２５０μｍに厚膜成形する。
物として置市０（試薬１ｄ Ｌ１２００ｓ ）を用いた
。それらの原料を第１表に示し九割合にて混合粉砕し、
有機バインダと混練し、予め電極を印刷焼付は友アルミ
ナ基板に厚さ約２５０μｍに厚膜成形する。
そして１００〜ｚｏｏｃにて有機バインダを飛散させｔ
後、種々の温度で焼成する。こうして焼成した膜厚は約
ｂＯμｍになってい几、さらに粉末Ｘｉ回折図形からい
ずれの焼成物もＴｉ０１ （ルチル）と非晶質相から成
っており、添加物（Ｖ＊ＯｓとＬ１２０）はすべて非晶
質化していることが確認され友。
後、種々の温度で焼成する。こうして焼成した膜厚は約
ｂＯμｍになってい几、さらに粉末Ｘｉ回折図形からい
ずれの焼成物もＴｉ０１ （ルチル）と非晶質相から成
っており、添加物（Ｖ＊ＯｓとＬ１２０）はすべて非晶
質化していることが確認され友。
第２表は＠１表に示し几混合物を禎々の温度で焼成した
後の２５０における３３％ＲＨ，５４％ＲＨ，７５％ル
Ｈ雰囲気における抵抗値を示しｔものである。この表か
られかるように添加割合と焼成温度を適当に選択するこ
とにより、厚膜の抵抗値または感湿特性（湿度変化に対
する抵抗変化の大きさ）を所望のものとすることが可能
である。
後の２５０における３３％ＲＨ，５４％ＲＨ，７５％ル
Ｈ雰囲気における抵抗値を示しｔものである。この表か
られかるように添加割合と焼成温度を適当に選択するこ
とにより、厚膜の抵抗値または感湿特性（湿度変化に対
する抵抗変化の大きさ）を所望のものとすることが可能
である。
第 １ 表
第 ２ 表 （その１）
第 ２ 表 （その２）
第 ２ 表 （その３）
第 ２ 表 （その４）
第 ２ 表 （その５）
第１図は試料３Ｏ−２（５０Ｇ℃焼５ｙ、］についての
耐蝕性試験のうち、友はこ試験の結果であり、試験方法
は３７７デシケータ中にてピースを１本完全燃焼させて
１昼夜放置した陵、抵抗測定し、これ會繰り返して行な
った。図には比較のためにＴｉ０１にＶ、 Ｏ，としＩ
２０を各１モル％添加した系についての結果も示し友。
耐蝕性試験のうち、友はこ試験の結果であり、試験方法
は３７７デシケータ中にてピースを１本完全燃焼させて
１昼夜放置した陵、抵抗測定し、これ會繰り返して行な
った。図には比較のためにＴｉ０１にＶ、 Ｏ，としＩ
２０を各１モル％添加した系についての結果も示し友。
これより過酷なたばこ試験において１ぎｊｌ！Ｊｌｉ性
が＾いことかわかる、本発明品はオイルミスト試験や、
温度−サイクル試験無機ダスト試験などにおいても、耐
久性向上が著しいことか、１認され友。
が＾いことかわかる、本発明品はオイルミスト試験や、
温度−サイクル試験無機ダスト試験などにおいても、耐
久性向上が著しいことか、１認され友。
以上から明らかなように本センナは従来の湿度センサに
比べて極めて良好な耐蝕性を示し、経時特性も安定して
いる。
比べて極めて良好な耐蝕性を示し、経時特性も安定して
いる。
本発明ＩＣよる厚膜湿度センサ素子の感湿オはＴ ｉ
Ｏ雪 とガラス質から構成されている。その模式図は
第２図に示すようにＴＩＯ，粒子１を刀ラス質２が榎っ
ている構造である。
Ｏ雪 とガラス質から構成されている。その模式図は
第２図に示すようにＴＩＯ，粒子１を刀ラス質２が榎っ
ている構造である。
従来は、ガラス質部分が多いと感湿特性に優れるＴｉ０
ｚ がガラスで慢Ｖれてしまい、優九九感湿特性を発子
用できなくなってしまうと考えられていた。
ｚ がガラスで慢Ｖれてしまい、優九九感湿特性を発子
用できなくなってしまうと考えられていた。
しかし本発明Ｖｒかかるガラス質はＬｌ、 Ｏ−ｖ、ｏ
ｓ糸カラスであり一ノ々ナジウムイオンの浚れ７１（オ
ン導電性に加え、さらに良好なイオン導電体であルＬＪ
”イオンを多量に含んでいる。これらのイオンは水分子
と容易に吸着し、水分子は電気伝導体であるヒドロニウ
ムイオンＬ Ｈ８十〇 ）となり、ガラス質部分に容易
にプロトンを放出する。
ｓ糸カラスであり一ノ々ナジウムイオンの浚れ７１（オ
ン導電性に加え、さらに良好なイオン導電体であルＬＪ
”イオンを多量に含んでいる。これらのイオンは水分子
と容易に吸着し、水分子は電気伝導体であるヒドロニウ
ムイオンＬ Ｈ８十〇 ）となり、ガラス質部分に容易
にプロトンを放出する。
ガラス質中には吸着する水分子量に比較してＬり多くの
Ｌｌ” 、 Ｖｉ＋イオンが存在する友め、吸着水分子
による伝導度の増加はそのまま、Ｔ’ｉ０１ 粒子まで
伝わり、抵抗値は低下する。つまり、本湿度センナのＴ
ｉ１ｌ 粒子１にへっているガラス質はＬｌ＋イオン
ｙｓ＋イオンからなるプロトン伝導体である。このよう
なガラスで覆われ７ｔＴｉ０１ 粒子は従来からプロ
トン伝導によって感湿特性が発揮 ・６．６と考えら。
Ｌｌ” 、 Ｖｉ＋イオンが存在する友め、吸着水分子
による伝導度の増加はそのまま、Ｔ’ｉ０１ 粒子まで
伝わり、抵抗値は低下する。つまり、本湿度センナのＴ
ｉ１ｌ 粒子１にへっているガラス質はＬｌ＋イオン
ｙｓ＋イオンからなるプロトン伝導体である。このよう
なガラスで覆われ７ｔＴｉ０１ 粒子は従来からプロ
トン伝導によって感湿特性が発揮 ・６．６と考えら。
１い、ヵ、。。特性はまゎ、に上 ′起のガラス質が存
在しても何ら変化せず、むしろ、ガラス質とＴｌＯ，粒
子との相乗作用によって”ｒ ｉ ０２単体よりも高感
度な感湿灯群になっていると考えられる。また、ガラス
質が存在するため、アルミナ基板との接着性が潰れてい
るとともに、この表面層が耐１！！ｌ性向上に寄与して
いると考えられる２本発明実施例では５価の金属酸化物
としてｖ２ｏｓ１価の金１ｓａｔ化物としてＬ １ａＯ
（Ｌ ｉ＊ ００ｓ ） ｔ” 用イｆｔ。
在しても何ら変化せず、むしろ、ガラス質とＴｌＯ，粒
子との相乗作用によって”ｒ ｉ ０２単体よりも高感
度な感湿灯群になっていると考えられる。また、ガラス
質が存在するため、アルミナ基板との接着性が潰れてい
るとともに、この表面層が耐１！！ｌ性向上に寄与して
いると考えられる２本発明実施例では５価の金属酸化物
としてｖ２ｏｓ１価の金１ｓａｔ化物としてＬ １ａＯ
（Ｌ ｉ＊ ００ｓ ） ｔ” 用イｆｔ。
が、前者についてはＰＩＯＩ ＊ ｌＩＯ３等、後者に
ついてはＮ幻０ ＊ Ｋ雪０ 、 Ｉｎ！０ 、 Ａｇ
１Ｏ等を用いても、イオン伝導性に浸れるガラス質が生
成する組合せならば、同様の効果が期待される。
ついてはＮ幻０ ＊ Ｋ雪０ 、 Ｉｎ！０ 、 Ａｇ
１Ｏ等を用いても、イオン伝導性に浸れるガラス質が生
成する組合せならば、同様の効果が期待される。
以上、述べ友ように本発明は従来より湿度センサ灯群と
して用いられているＴ １０． を主体とし、これに
伝導性に優れ九ガラス質部分を付与することで従来より
一段と耐蝕性に優れる厚膜湿度センサが得られることを
見出したものであり、その抵抗値や感湿特性が組成や温
度で容易に変えられる几め、各方面での湿度測定や湿度
制御に用いることができる友め工業的価値の極めて高い
ものである。
して用いられているＴ １０． を主体とし、これに
伝導性に優れ九ガラス質部分を付与することで従来より
一段と耐蝕性に優れる厚膜湿度センサが得られることを
見出したものであり、その抵抗値や感湿特性が組成や温
度で容易に変えられる几め、各方面での湿度測定や湿度
制御に用いることができる友め工業的価値の極めて高い
ものである。
第１図は几ばこ試験結果を示す図、第２図は本発明にか
＼る厚膜湿度センサ素子の模式図である。
＼る厚膜湿度センサ素子の模式図である。
Claims (1)
- ＴｉＯ＿２を主体とし、５価の金属酸化物のうちで、低
融点物質を少なくとも１種以上、３．０モル％〜２０．
０モル％また１価の金属酸化物のうちで低融点物質を少
なくとも１種以上３．０モル％〜２０．０モル％を混合
した原料を電極を印刷焼付けした基板上に厚膜成形し、
２００℃以下の温度に維持して使用されることを特徴と
する湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59236778A JPS61115301A (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | 厚膜型湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59236778A JPS61115301A (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | 厚膜型湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61115301A true JPS61115301A (ja) | 1986-06-02 |
Family
ID=17005652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59236778A Pending JPS61115301A (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | 厚膜型湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61115301A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58101402A (ja) * | 1981-12-14 | 1983-06-16 | 秩父セメント株式会社 | 厚膜型湿度センサの製造法 |
-
1984
- 1984-11-12 JP JP59236778A patent/JPS61115301A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58101402A (ja) * | 1981-12-14 | 1983-06-16 | 秩父セメント株式会社 | 厚膜型湿度センサの製造法 |
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