JPS61165651A - 感湿抵抗素子の製造方法 - Google Patents
感湿抵抗素子の製造方法Info
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- JPS61165651A JPS61165651A JP18128884A JP18128884A JPS61165651A JP S61165651 A JPS61165651 A JP S61165651A JP 18128884 A JP18128884 A JP 18128884A JP 18128884 A JP18128884 A JP 18128884A JP S61165651 A JPS61165651 A JP S61165651A
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- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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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〉
本発明は雰囲気中の湿度に感応する感湿膜が高分子電解
質膜から成り、該感湿膜の抵抗値が湿気（水分）の吸脱
着に伴なって変化することを利用した抵抗変化型感湿素
子に関するものである。
質膜から成り、該感湿膜の抵抗値が湿気（水分）の吸脱
着に伴なって変化することを利用した抵抗変化型感湿素
子に関するものである。
〈従来技術〉
雰囲気中の湿気或いは水蒸気に感応して、電気抵抗値或
いは電気容量が変化する感湿材料とじては、従来より
■酸化鉄（Ｆｅ２０３またはＦ ｅ ｓ ０４） 、酸
化錫（５ｎｕ２）などの金属酸化物の焼結体或いは金属
酸化膜を用いたもの、 ■親水性高分子膜酸いは高分子
電解質膜を用いたもの、■塩化ジリチウム ＬｉＣｌり
などの電解質塩を用いたもの、 ■吸湿性樹脂或いは吸
湿性高分子膜などに炭素などの導電性粒子または繊維を
分散させたものなどが知られている。、 一般に、金属酸化物及び高分子電解質膜を用いた感湿素
子は、広い感湿範囲を有し、素子の抵抗値が相対湿度の
値に対応して指数関数的に変化する。また金属酸化物を
用いた感湿素子は、耐熱性に優れ、感湿応答速度が速い
特徴を有する反面、素子の抵抗値が高く且つ比較的大き
な抵抗温度依存性を有するなどの欠点を有している。特
に金属酸化物焼結体に於いては、感湿特性が構造因子に
大きく左右されるため感湿特性の再現性或いは互換性が
充分でないなどの欠点を有する。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範囲が狭く、
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
か溶出また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、高湿度雰囲気の測定には利用すること
ができない。
いは電気容量が変化する感湿材料とじては、従来より
■酸化鉄（Ｆｅ２０３またはＦ ｅ ｓ ０４） 、酸
化錫（５ｎｕ２）などの金属酸化物の焼結体或いは金属
酸化膜を用いたもの、 ■親水性高分子膜酸いは高分子
電解質膜を用いたもの、■塩化ジリチウム ＬｉＣｌり
などの電解質塩を用いたもの、 ■吸湿性樹脂或いは吸
湿性高分子膜などに炭素などの導電性粒子または繊維を
分散させたものなどが知られている。、 一般に、金属酸化物及び高分子電解質膜を用いた感湿素
子は、広い感湿範囲を有し、素子の抵抗値が相対湿度の
値に対応して指数関数的に変化する。また金属酸化物を
用いた感湿素子は、耐熱性に優れ、感湿応答速度が速い
特徴を有する反面、素子の抵抗値が高く且つ比較的大き
な抵抗温度依存性を有するなどの欠点を有している。特
に金属酸化物焼結体に於いては、感湿特性が構造因子に
大きく左右されるため感湿特性の再現性或いは互換性が
充分でないなどの欠点を有する。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範囲が狭く、
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
か溶出また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、高湿度雰囲気の測定には利用すること
ができない。
さらに吸湿性樹脂などに導電性粒子或いは繊維々どを分
散させた感湿素子は、高湿度雰囲気中では急峻な抵抗値
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。
散させた感湿素子は、高湿度雰囲気中では急峻な抵抗値
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。
また親水性高分子膜或いは高分子電解質膜を用いた感湿
素子では、感湿範囲が広く且つ感湿応答速度が速く、ま
た素子構造及び素子作製方法が比較的簡単なため、低コ
スト化し易いなどの特徴を有する反面、従来のものは耐
湿耐水性に問題が有り、高湿度雰囲気或いは結露状態に
長く放置すると、素子特性が変化する欠点を有していた
・〈発明の目的〉 本発明は、以上に述べた様な従来の感湿素子が有してい
た欠点を解消するためになされたもので、特に耐湿耐水
性に優れ、且つ素子抵抗が比較的小さく実使用上使い易
い素子特性を有する新規有用な高分子電解質膜からなる
感湿抵抗素子の製造方法を提供することを目的とするも
のである〇く構成の説明〉 第１図は本発明の一実施例を説明する感湿抵抗素子の構
造模式図である。アルミナ或いはガラス等の高絶縁性基
板（１）上に真空蒸着法或いはスパッタリング法等によ
って、金等の櫛歯状金属導電膜（２）を形成する。更に
該金属導電膜（２）上に雰囲気中の湿度によって電気的
抵抗値か変化する感湿膜（３）を形成する。金属導電膜
（２）は互いに櫛歯が噛合する如くパターン形成され、
その端部は外部に露出してリード線（４）に接続された
一対の電極を形成している。リード線（４）を介して通
電することにより感湿膜（３）を介して一対の金属導電
膜（２）から成る電極間に電流が流れる。感湿膜（３）
の抵抗値変化に一応じて電極間の通電量が変化し、この
通電量変化が検出される。
素子では、感湿範囲が広く且つ感湿応答速度が速く、ま
た素子構造及び素子作製方法が比較的簡単なため、低コ
スト化し易いなどの特徴を有する反面、従来のものは耐
湿耐水性に問題が有り、高湿度雰囲気或いは結露状態に
長く放置すると、素子特性が変化する欠点を有していた
・〈発明の目的〉 本発明は、以上に述べた様な従来の感湿素子が有してい
た欠点を解消するためになされたもので、特に耐湿耐水
性に優れ、且つ素子抵抗が比較的小さく実使用上使い易
い素子特性を有する新規有用な高分子電解質膜からなる
感湿抵抗素子の製造方法を提供することを目的とするも
のである〇く構成の説明〉 第１図は本発明の一実施例を説明する感湿抵抗素子の構
造模式図である。アルミナ或いはガラス等の高絶縁性基
板（１）上に真空蒸着法或いはスパッタリング法等によ
って、金等の櫛歯状金属導電膜（２）を形成する。更に
該金属導電膜（２）上に雰囲気中の湿度によって電気的
抵抗値か変化する感湿膜（３）を形成する。金属導電膜
（２）は互いに櫛歯が噛合する如くパターン形成され、
その端部は外部に露出してリード線（４）に接続された
一対の電極を形成している。リード線（４）を介して通
電することにより感湿膜（３）を介して一対の金属導電
膜（２）から成る電極間に電流が流れる。感湿膜（３）
の抵抗値変化に一応じて電極間の通電量が変化し、この
通電量変化が検出される。
従来の感湿素子に見られる様に感湿膜（３）が−次する
ため素子特性が大きく劣化する。ここで耐湿耐水性をも
った感湿膜を得るには、感湿膜中の高分子電解質を架橋
し三次元網目構造とすることが有効であり、これによっ
て感湿膜の膨潤及び溶出を防ぐことができる。即ち、こ
の様な三次元的に架橋された感湿膜を用いることによっ
て高湿度雰囲気下でも安定に動作する耐湿耐水性の優れ
た感湿抵抗素子を作製することかできる。
ため素子特性が大きく劣化する。ここで耐湿耐水性をも
った感湿膜を得るには、感湿膜中の高分子電解質を架橋
し三次元網目構造とすることが有効であり、これによっ
て感湿膜の膨潤及び溶出を防ぐことができる。即ち、こ
の様な三次元的に架橋された感湿膜を用いることによっ
て高湿度雰囲気下でも安定に動作する耐湿耐水性の優れ
た感湿抵抗素子を作製することかできる。
スチレンスルホン酸ナトリウムＣＮＩＬＳＳ ト略す
）をモノマとし、これに架橋剤としてＮＮ’−メチレノ
ビスアクリルアミド（ＭＢＡと略す）及びポリビニルア
ルコールＣＰＶＡと略す）を加え夫々Ｎａ５Ｓ／Ｐ、Ｍ
ＢＡα２Ｐ、ＰＶＡα２２としこれらを１８ｍ１の水に
溶解する。この水溶液を櫛歯状の金電極（２）がパター
ン形成されたアルミナ基板（１）上に塗布した後、窒素
ガス雰囲気中で紫外線照射を行なって感湿膜（３）を形
成し、第１図に示す構造の感湿抵抗素子とする。ここで
Ｎａ５Ｓは紫外線照射により重合すると同時にＭＢＡに
よって架橋され三次元網目構造を持った感湿膜が形成さ
れる。上記に基づいて作製した感湿抵抗素子の感湿特性
（抵抗−相対湿度特性）を＃ＩＪ２図に実線で示す。さ
らに感湿膜の耐湿耐水性テストとしてもっとも苛酷なテ
スト条件である水中への浸漬テストを４時間行なった後
の感湿特性を第２図に破線で示す。この実験結果におい
て感湿膜はＮａ５Ｓ、５．２重量％の水溶液を用いて作
製しており、このときの相対湿度６０％ＲＨにおける抵
抗は約１００に０と大きく、また４時間水中浸漬後での
抵抗は約５００にΩと５倍に増加し耐水性は良くない。
）をモノマとし、これに架橋剤としてＮＮ’−メチレノ
ビスアクリルアミド（ＭＢＡと略す）及びポリビニルア
ルコールＣＰＶＡと略す）を加え夫々Ｎａ５Ｓ／Ｐ、Ｍ
ＢＡα２Ｐ、ＰＶＡα２２としこれらを１８ｍ１の水に
溶解する。この水溶液を櫛歯状の金電極（２）がパター
ン形成されたアルミナ基板（１）上に塗布した後、窒素
ガス雰囲気中で紫外線照射を行なって感湿膜（３）を形
成し、第１図に示す構造の感湿抵抗素子とする。ここで
Ｎａ５Ｓは紫外線照射により重合すると同時にＭＢＡに
よって架橋され三次元網目構造を持った感湿膜が形成さ
れる。上記に基づいて作製した感湿抵抗素子の感湿特性
（抵抗−相対湿度特性）を＃ＩＪ２図に実線で示す。さ
らに感湿膜の耐湿耐水性テストとしてもっとも苛酷なテ
スト条件である水中への浸漬テストを４時間行なった後
の感湿特性を第２図に破線で示す。この実験結果におい
て感湿膜はＮａ５Ｓ、５．２重量％の水溶液を用いて作
製しており、このときの相対湿度６０％ＲＨにおける抵
抗は約１００に０と大きく、また４時間水中浸漬後での
抵抗は約５００にΩと５倍に増加し耐水性は良くない。
以下、本発明の実施例について詳説する・実施例 ｌ
Ｎａ Ｓ Ｓ １５１． ＭＢＡα２９及びＰＶＡα２
ノを１８ｍ１の水に溶解し、この水溶液を櫛歯状の金電
極（２）がパターン形成されたアルミナ基板（１）上に
塗布した後、上記同様窒素ガス雰囲気中で紫外線照射を
行なってＮａ５ＳがＭＢＡによって重合架橋された感湿
膜（３）を形成し第１図に示す構造の感湿抵抗素子とす
る。本実施例に基づいて作製した感湿抵抗素子の感湿特
性を第３図に実線で、また４時間水中浸漬を行なった後
の感湿特性を第３図に破線で示す。本実施例において感
湿膜はＮａ Ｓ Ｓ ａ９重量％の水溶液を用いて作製
されており、このときの相対湿度６０％ＲＨでの抵抗は
約５０にΩと上記実験結果に比較して小さく、また水中
浸漬後の抵抗は約１００にΩと２倍に増加するのみであ
る。
ノを１８ｍ１の水に溶解し、この水溶液を櫛歯状の金電
極（２）がパターン形成されたアルミナ基板（１）上に
塗布した後、上記同様窒素ガス雰囲気中で紫外線照射を
行なってＮａ５ＳがＭＢＡによって重合架橋された感湿
膜（３）を形成し第１図に示す構造の感湿抵抗素子とす
る。本実施例に基づいて作製した感湿抵抗素子の感湿特
性を第３図に実線で、また４時間水中浸漬を行なった後
の感湿特性を第３図に破線で示す。本実施例において感
湿膜はＮａ Ｓ Ｓ ａ９重量％の水溶液を用いて作製
されており、このときの相対湿度６０％ＲＨでの抵抗は
約５０にΩと上記実験結果に比較して小さく、また水中
浸漬後の抵抗は約１００にΩと２倍に増加するのみであ
る。
実施例 ２
ＮａＳＳ Ｉ Ｐ、ＭＢＡα２ｙ、ＰＶＡα２ｙを９ｍ
ｌの水に溶解し、この水溶液を櫛歯状の金電極（２）か
パターン形成されたアルミナ基板上に塗布した後、窒素
ガス雰囲気中で紫外線照射を行なってＮ ａ Ｓ Ｓが
ＭＢＡによって重合架橋された感湿膜（３）を形成し第
１図に示す構造の感湿抵抗素子とする。本実施例に基づ
いて作製した感湿抵抗素子の感湿特性を第４図に実線で
、また４時間水中浸漬を行なった後の感湿特性を第４図
に破線で示す。
ｌの水に溶解し、この水溶液を櫛歯状の金電極（２）か
パターン形成されたアルミナ基板上に塗布した後、窒素
ガス雰囲気中で紫外線照射を行なってＮ ａ Ｓ Ｓが
ＭＢＡによって重合架橋された感湿膜（３）を形成し第
１図に示す構造の感湿抵抗素子とする。本実施例に基づ
いて作製した感湿抵抗素子の感湿特性を第４図に実線で
、また４時間水中浸漬を行なった後の感湿特性を第４図
に破線で示す。
本実施例において感湿膜はＮ ａ Ｓ Ｓ ９．６重量
％の水溶液を用いて作製しており、このときの相対湿度
６０％ＲＨでの抵抗は約１８にΩと小さく、また水中浸
漬後の抵抗は約３０にΩと、水中浸漬前のＬ７倍に増加
するのみであった。
％の水溶液を用いて作製しており、このときの相対湿度
６０％ＲＨでの抵抗は約１８にΩと小さく、また水中浸
漬後の抵抗は約３０にΩと、水中浸漬前のＬ７倍に増加
するのみであった。
実施例１，２から明らかなように得られる感湿膜の抵抗
値は、膜作製工程におけるＮａ５Ｓ水溶液の濃度によっ
て大きな影響を受け、感湿膜形成用水溶液のＮａ５Ｓ濃
度が６重量％より低い水溶液を材料として感湿膜を作製
したときは、素子抵抗か高く耐水性も良くないが、Ｎａ
５Ｓの濃度がａ５重量％以上の水溶液を用いると素子抵
抗も低く耐水性も良好な感湿抵抗素子が得られる。
値は、膜作製工程におけるＮａ５Ｓ水溶液の濃度によっ
て大きな影響を受け、感湿膜形成用水溶液のＮａ５Ｓ濃
度が６重量％より低い水溶液を材料として感湿膜を作製
したときは、素子抵抗か高く耐水性も良くないが、Ｎａ
５Ｓの濃度がａ５重量％以上の水溶液を用いると素子抵
抗も低く耐水性も良好な感湿抵抗素子が得られる。
さらにＮ ａ Ｓ Ｓの純水に対する溶解度は２２重量
％であるが、感湿膜作製の材料としての水溶液はＭＢＡ
、ＰＶＡ等の架橋剤、水に可溶な高分子との混合水溶液
であり、水溶液中のＮ ａ Ｓ Ｓは飽和量まで溶解す
ることができず、従って最大濃度は２０重量％程度とみ
なすことが適当である。
％であるが、感湿膜作製の材料としての水溶液はＭＢＡ
、ＰＶＡ等の架橋剤、水に可溶な高分子との混合水溶液
であり、水溶液中のＮ ａ Ｓ Ｓは飽和量まで溶解す
ることができず、従って最大濃度は２０重量％程度とみ
なすことが適当である。
〈発明の効果〉
以上詳述した様にスチレンスルホン酸ナトリウムの６〜
２０重量％水溶液を架橋重合した感湿膜からなる感湿抵
抗素子は、抵抗値が比較的低く実用に適した値であり、
さらに該素子を水中に浸漬しても抵抗が大きく増加する
ことがなく優れた耐湿耐水性を示し、高湿度雰囲気中に
ても安定で長寿命の感湿抵抗素子を確立することができ
る。
２０重量％水溶液を架橋重合した感湿膜からなる感湿抵
抗素子は、抵抗値が比較的低く実用に適した値であり、
さらに該素子を水中に浸漬しても抵抗が大きく増加する
ことがなく優れた耐湿耐水性を示し、高湿度雰囲気中に
ても安定で長寿命の感湿抵抗素子を確立することができ
る。
第１図は本発明により作製される感湿抵抗素子の１実、
施例を示す構造模式図である。 第２図はＮａ５Ｓ濃度が５．２重量％の水溶液を用いて
作製した感湿抵抗素子の感湿特性図である。 ！８図はＮ ａ Ｓ Ｓ濃度がａ９重量％の水溶液を用
いて作製した感湿抵抗素子の感湿特性図である。 第４図はＮａ５Ｓ濃度が９．６重量％の水溶液を用いて
作製した感湿抵抗素子の感湿特性図である。 １・・・基板、 ２・・・金属導電膜、 ３・・・
感湿膜、 ４・・・リード線、 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 Ｉ好遜崖（Ａ彷） 椙灯橿屋Ｃ％ＲＨ）
施例を示す構造模式図である。 第２図はＮａ５Ｓ濃度が５．２重量％の水溶液を用いて
作製した感湿抵抗素子の感湿特性図である。 ！８図はＮ ａ Ｓ Ｓ濃度がａ９重量％の水溶液を用
いて作製した感湿抵抗素子の感湿特性図である。 第４図はＮａ５Ｓ濃度が９．６重量％の水溶液を用いて
作製した感湿抵抗素子の感湿特性図である。 １・・・基板、 ２・・・金属導電膜、 ３・・・
感湿膜、 ４・・・リード線、 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）第１図 Ｉ好遜崖（Ａ彷） 椙灯橿屋Ｃ％ＲＨ）
Claims (1)
- １、基板上に、スチレンスルホン酸ナトリウムとメチレ
ンビスアクリルアミドを架橋重合した感湿膜を有する感
湿抵抗素子の製造方法において、前記スチレンスルホン
酸ナトリウムが６〜２０重量％含有された水溶液を前記
基板上に塗布し一た後、架橋重合することにより感湿膜
を形成することを特徴とする感湿抵抗素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18128884A JPS61165651A (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | 感湿抵抗素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18128884A JPS61165651A (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | 感湿抵抗素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61165651A true JPS61165651A (ja) | 1986-07-26 |
| JPH0515982B2 JPH0515982B2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=16098062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18128884A Granted JPS61165651A (ja) | 1984-08-28 | 1984-08-28 | 感湿抵抗素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61165651A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100529295B1 (ko) * | 2002-01-30 | 2005-11-17 | 자화전자 주식회사 | 폴리머를 이용한 습도 센서의 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS561579A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-09 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device |
| JPS5899743A (ja) * | 1981-12-08 | 1983-06-14 | Sharp Corp | 感湿素子及びその製造方法 |
| JPS58213245A (ja) * | 1982-06-07 | 1983-12-12 | Hitachi Ltd | センサ用感湿材 |
-
1984
- 1984-08-28 JP JP18128884A patent/JPS61165651A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS561579A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-09 | Shunpei Yamazaki | Semiconductor device |
| JPS5899743A (ja) * | 1981-12-08 | 1983-06-14 | Sharp Corp | 感湿素子及びその製造方法 |
| JPS58213245A (ja) * | 1982-06-07 | 1983-12-12 | Hitachi Ltd | センサ用感湿材 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100529295B1 (ko) * | 2002-01-30 | 2005-11-17 | 자화전자 주식회사 | 폴리머를 이용한 습도 센서의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0515982B2 (ja) | 1993-03-03 |
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