JPS6131351A - Post treatment for humidity sensitive element - Google Patents

Post treatment for humidity sensitive element

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Publication number
JPS6131351A
JPS6131351A JP59149348A JP14934884A JPS6131351A JP S6131351 A JPS6131351 A JP S6131351A JP 59149348 A JP59149348 A JP 59149348A JP 14934884 A JP14934884 A JP 14934884A JP S6131351 A JPS6131351 A JP S6131351A
Authority
JP
Japan
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moisture
sensitive
lithium
temperature
treatment
Prior art date
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Pending
Application number
JP59149348A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
清 荻野
伊藤 瑛二
克巳 谷野
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 JPS6131351A publication Critical patent/JPS6131351A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(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】 発明の分野 本発明は、感湿素子に関するものであり、特にはZr0
1糸、ZrO2+y、 o、糸及びY、 O,糸感湿素
材を使用するセラミック感湿素子においてその抵抗を下
げそして感湿特性の経時変化を防止する為リチウム塩含
有液への浸漬と続いての焼成処理から成る後処理方法に
関する。本発明により長期にわたり安定して良好な感湿
特性を示す感湿素子が得られる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to moisture sensitive elements, particularly Zr0
1 thread, ZrO2+y, o, thread and Y, O, thread In order to lower the resistance of ceramic moisture-sensitive elements using the moisture-sensitive material and prevent changes in the moisture-sensing properties over time, immersion in a lithium salt-containing solution followed by The present invention relates to a post-treatment method comprising a firing treatment. According to the present invention, a moisture sensing element that stably exhibits good moisture sensing characteristics over a long period of time can be obtained.

発明の背景 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WI露露出出用に多く用い
られ、また工業用途においては各4′l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・7オ
ツガの繕4防止用等に用いる試みが広く進んでいる。食
品調理、空調、乾燥等の各檎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iT欠となっており、高
い信頼性の下で動作する感M素子の開発が要望されてい
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, moisture sensitive elements have come to be used in many fields. In household products, it is often used for food cooking control in microwave ovens, dryness detection in clothes dryers, humidity control in room air conditioners, and WI exposure in VTR cylinders. 'l Widely used for humidity control during the manufacture of electronic parts. In addition, attempts are being made to use it for air conditioning in agricultural greenhouses and for preventing rear windows from being damaged in automobiles. In each apple automation system such as food cooking, air conditioning, drying, etc.
In addition to temperature control, humidity control is also lacking, and there is a demand for the development of an M-sensitive element that operates 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、湿度の変化を電気抵抗の
変化として検知するものであり、使用される感湿素材と
しては塩化リチウムに代表される電解質材料系、有機高
分子材料糸、セラミック材料系等多櫨類のものが提唱さ
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1ifl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素材が脚光を
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 electrical resistance, and the moisture-sensitive materials used include electrolyte materials such as lithium chloride, organic polymer material threads, ceramic materials, etc. something is proposed. An electrical resistance type moisture sensing element is basically required to have a low electrical resistance 1ifl, good linearity of resistance-humidity characteristics, an appropriate operating range, and not to deteriorate in the usage environment. Ceramic moisture-sensitive materials have recently been in the spotlight as materials that comprehensively satisfy these requirements.

セラミック材料系感湿素材としては、これまで多数の提
唱があるが、重要な特性として、(イ)電気抵抗が小さ
い(電流が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 が要求される。こうした特性を基本的に満足させるセラ
ミック感湿素材として本発明者等は(1)  Yt O
s、 (2)  Yl o、 +Zr0t (α01〜99.
00%)、(3)  Y10g+(CaO,MgO,、
BaO1T i O! 、Tl1t Ox、Nb、O,
及びVt Os )の少くとも一種(α01〜9900
%) (4)  ZrO,+(CaO,MgO1B * OX
 T 10! 、T J On、Nb、O,及びVt 
Os )の少くとも一種Cα01〜99.00%) 等のY、0.系、L On + Z r O2系及びZ
r01系セラミツクが良好であるとのtieを得ている
。とりわけY、01+Zr01セラミツクは安定した好
特性を示す。
There have been many proposals for ceramic moisture-sensitive materials, but the important properties are (a) low electrical resistance (the higher the current, the better the sensitivity), and (b) resistance-humidity characteristics. (iii) good responsiveness is required. The present inventors have developed (1) YtO as a ceramic moisture-sensitive material that basically satisfies these characteristics.
s, (2) Ylo, +Zr0t (α01~99.
00%), (3) Y10g+(CaO, MgO,,
BaO1T i O! , Tl1t Ox, Nb, O,
and VtOs) (α01~9900
%) (4) ZrO, + (CaO, MgO1B * OX
T10! , T J On, Nb, O, and Vt
Y of at least one type of Cα01-99.00%), 0. system, L On + Z r O2 system and Z
We have obtained a tie that the r01 series ceramic is good. In particular, Y,01+Zr01 ceramic exhibits stable and good properties.

+N M ’A子の形層としては、上記セラミックの焼
結体の対向する面に一対の電極を設けたバルク形もとり
つるが、好ましい形態は、セラミック基板の少くとも一
面に?ft 極J曽を形成しそしてその電極1殻上に上
記セラミックをバインダーと混合した混合物を塗布しそ
して乾R後]Mした感湿層を形成した薄膜形のものであ
る。スクリーン印刷により漁民を形成することが好まし
い。更に重要なこととして、尼極層における寛極模様と
して、菟極間の開隔を0.20 m以下のなるだけ小さ
なものとして形成すべきである。例えは、一対のくし形
′電極をくし歯を互い違いに噛合せ、そのくし歯間隔を
α20飢以丁とすることによって、好結果が得られる〇 しかしながら、こうしたY、 O1系、Y、 O8+Z
r01糸及びZr01糸セラミツク感湿素子もまだ尚性
能上改善すべき余地は多く、現在も試行が重ねられつつ
ある。改善点の一つは経#変化の防止であり、併せて低
抗値を一層低減することも所望される。
+N M 'A-shaped layer may be a bulk type in which a pair of electrodes are provided on opposing surfaces of the ceramic sintered body, but the preferred form is on at least one surface of the ceramic substrate. It is a thin film type in which a ft electrode is formed, a mixture of the above ceramic and a binder is applied on one electrode shell, and a moisture sensitive layer is formed after drying. Preferably, the fishermen are formed by screen printing. More importantly, the kanpoku pattern in the nipolar layer should be formed so that the spacing between the kanpolar layers is as small as possible, 0.20 m or less. For example, good results can be obtained by interlocking a pair of comb-shaped electrodes with alternating comb teeth and setting the comb tooth spacing to α20 mm. However, these Y, O1 series, Y, O8+Z
There is still much room for improvement in the performance of the r01 yarn and Zr01 yarn ceramic moisture sensing elements, and trials are currently being carried out. One of the points to be improved is the prevention of # change over time, and it is also desired to further reduce the low resistance value.

従来技術 感湿素子の経時変化防止の為の方法として、これまでに
添加剤の添加、焼成方法等を含めて幾つかの提案がある
が、その一つに表面処理方法がある。これは、焼成体に
表面処理剤を含浸させ、その表面を改質することにより
経時変化を防止せんとするものである。表面処理剤は、
対象とするセラミツタ感湿素材に応じて特定的に選択さ
れねばならない。例えば、特開昭59−47705号は
、様々のセラミック感湿素子に対してNa5PO,・1
2MoOs  水溶液を使用しての浸漬被覆処理を施す
ことにより抵抗直を低減しうろことを開示している。経
時変化が少なくなる旨の記載はあるが、具体的なデータ
は呈示されていない。また、特開昭59−75601号
・は、特定の細孔牛径分布及び気孔率を有するTie、
−SnO,系セラミック多孔体の開気孔表面にアルカリ
【1リンもしくはイオウの少なくとも1櫨を含浸させた
後、900〜1200℃で熱処理を行ない、得られた多
孔体の表面に少なくとも一対の電極を形成してなる多孔
質感湿抵抗体の製造方法を開示している。
BACKGROUND OF THE INVENTION Several proposals have been made so far as methods for preventing deterioration of moisture-sensitive elements over time, including the addition of additives, firing methods, etc., and one of them is a surface treatment method. This is intended to prevent deterioration over time by impregnating the fired body with a surface treatment agent and modifying its surface. The surface treatment agent is
It must be selected specifically depending on the intended ceramic ivy moisture-sensitive material. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-47705 discloses Na5PO,.1
It is disclosed that scales can be reduced in resistance by applying a dip coating treatment using an aqueous solution of 2MoOs. Although it is stated that changes over time are reduced, no specific data is presented. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-75601 discloses a Tie having a specific pore size distribution and porosity,
- After impregnating the open pore surface of the SnO, based ceramic porous body with at least one alkali (phosphorus or sulfur), heat treatment is performed at 900 to 1200°C, and at least one pair of electrodes is attached to the surface of the resulting porous body. Disclosed is a method for manufacturing a porous moisture resistor formed by forming a porous moisture resistor.

表面処理剤は、特定のセラミック感湿素材に対して適合
性を示すものでなければならず、ある特定種の感湿素材
に好適な表面処理剤が別の感湿素材に好適であるとの保
証はない。
The surface treatment agent must be compatible with the specific ceramic moisture-sensitive material, and a surface treatment agent suitable for one type of moisture-sensitive material may be suitable for another type of moisture-sensitive material. There are no guarantees.

ところで、特開昭59−41802号は、Zr01とM
gQの混合物を主体とする厚膜感湿層をLiC1水溶液
で浸漬被膜処理することを開示している。
By the way, JP-A-59-41802 discloses Zr01 and M
Dip coating of a thick film moisture sensitive layer based on a mixture of gQ with an aqueous LiCl solution is disclosed.

これにより抵抗値の減少を計れることが報告されている
。例えば10重量%LiC1水溶液を用いて浸漬処理す
ると抵抗値は非常に減少する。しかし度が高くなる桐浸
漬処理後の曲線の傾斜は小さくなる傾向があるのでLi
Cl4度をあまり高くなしえず、α5慮童%LIC1水
溶液の使用が推奨されている。Llcxy漬による経時
灰化特性については言及されていない。
It has been reported that this can measure the decrease in resistance value. For example, when immersion treatment is performed using a 10% by weight LiCl aqueous solution, the resistance value is greatly reduced. However, the slope of the curve tends to become smaller after paulownia immersion treatment, which increases the
Since it is not possible to achieve a very high Cl4 degree, it is recommended to use an aqueous solution of α5% LIC1. There is no mention of ashing characteristics over time due to Llcxy soaking.

発明の概要 本発明者は、Zr01系、Z r OH+Y@ 03系
及びY! 08系感湿素子の経時変化を防止し、併せて
抵抗の減少を計る表面処理剤の検討を京ね、リチウム塩
含有液による浸漬処理が有効であることを見出した。こ
の場合、重要なことは浸漬処理後好ましくは750〜8
70 ”Cの温度において焼成処理を行うことである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has developed the Zr01 series, the ZrOH+Y@03 series, and the Y! We investigated surface treatment agents to prevent aging of 08-series moisture-sensitive elements and reduce resistance, and found that immersion treatment with a lithium salt-containing solution was effective. In this case, the important thing is that preferably 750 to 8
The firing process is carried out at a temperature of 70"C.

焼成処理によって、+1)抵抗−湿度曲線に傾斜が生じ
る。
The firing process creates a +1) slope in the resistance-humidity curve.

(11)経時変化を防止しうる〇 (iii)結露の際の表面処理剤の流出を防止しつる。(11) Can prevent changes over time〇 (iii) Prevents the surface treatment agent from flowing out during dew condensation.

という効果が始めて生じる。前記特開昭59−4180
2号のように単にLiC1水溶液で浸漬被覆処理するだ
けでは不充分であり、表面処理の本来の意義が生きてこ
ない。
This effect occurs for the first time. Said Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-4180
Simply immersion coating with a LiCl aqueous solution as in No. 2 is insufficient, and the original meaning of the surface treatment is not realized.

要約すれば、本発明は、Z r OH系、ZrQ、−1
−Y、 O,糸及びYtO1糸IeL、湿素材を使用す
る感湿素子の!IIA湿特性の経時変fヒを防止する為
の後処理方法であって、感湿素子をリチウム壜含有液に
浸漬した後、焼成処理することを特徴とする感湿素子の
後処理方法を提供する。リチウム塩としては、水酸化リ
チウム、炭酸リチウム及び塩化リチウムがある。好まし
い焼成温度は750〜870℃である。また、本発明の
前提とする感湿素子の好ましいY態は、セラミック基板
の少くとも一面にくし形電極層を形成し、該電極層上に
zrO!糸、Zr01 + Y2O3系及びY、03系
感湿素材をバインダーと混合した感湿層をスクリーン印
刷により形成し、そして乾燥後750〜870℃の温度
で焼成し、必要なら続いてエージング処理後、750〜
870℃の温度で熱処理することにより生成されたもの
である。
In summary, the present invention provides a Z r OH system, ZrQ, -1
-Y, O, yarn and YtO1 yarn IeL, moisture sensing element using moisture material! Provided is a post-processing method for a humidity-sensitive element for preventing time-dependent changes in IIA humidity characteristics, the method comprising immersing the humidity-sensitive element in a liquid containing a lithium bottle and then performing a baking process. do. Lithium salts include lithium hydroxide, lithium carbonate, and lithium chloride. The preferred firing temperature is 750-870°C. Further, in a preferable Y-type of the moisture-sensitive element based on the premise of the present invention, a comb-shaped electrode layer is formed on at least one surface of a ceramic substrate, and zrO! is formed on the electrode layer. A moisture-sensitive layer of yarn, Zr01 + Y2O3-based and Y,03-based moisture-sensitive materials mixed with a binder is formed by screen printing, and after drying, it is fired at a temperature of 750-870 °C, followed by aging treatment if necessary. 750~
It was produced by heat treatment at a temperature of 870°C.

具体的な説明 本発明において使用される感湿素子は、セラミック焼結
体の対面する面に一対の電極を形成した所謂バルク形に
おいても実現しつるが、好ましくは基板上に感fli膜
を形成する薄膜型として作製される。第1図は、本発明
方法において使用された薄膜型感湿素子の好ましい具体
例の斜視図である。
Specific Description Although the moisture-sensitive element used in the present invention can be realized in a so-called bulk type in which a pair of electrodes are formed on opposing surfaces of a ceramic sintered body, it is preferable to form a moisture-sensitive element on a substrate. It is manufactured as a thin film type. FIG. 1 is a perspective view of a preferred example of a thin film type moisture sensitive element used in the method of the present invention.

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)。
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).

基板としては、AI、 O,,810,、Zr01等の
セラミックが使用される。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電極として金、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<シ歯を互い違いに
噛合せた形態のものが好ましい。くし歯間の間隔は小さ
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。0.05〜α20露のくし歯間隔を使用して
好結果を得た。
As the substrate, ceramics such as AI, O, 810, Zr01, etc. are used. The formation of the electrode layer on the substrate is
For example, it is possible to evaporate nickel as an under electrode, then evaporate gold, platinum, etc. as an upper electrode for rust prevention, and form a desired electrode pattern using photo-etching technology, or ruthenium paste. Ruthenium electrodes can also be formed by a screen printing method. 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 first electrode pattern is
As shown in the figure, it is preferable to have a pair of comb-shaped electrodes with interlocking teeth. The smaller the interval between the comb teeth, the lower the resistance value, so the sensitivity of the moisture sensing element can be increased. Good results have been obtained using comb spacings of 0.05 to α20 dew.

こうして電極層を形成した後、本発明の対象とするZr
O2糸、Y、0.糸、Y* Os + Z ro、糸感
湿素材とバインダーとの混合物から成る感湿層がその上
に形成される。
After forming the electrode layer in this way, the Zr
O2 thread, Y, 0. A moisture sensitive layer consisting of yarn, Y*Os + Z ro, a mixture of yarn moisture sensitive material and binder is formed thereon.

感湿素材としては、既述した通り、 (1)  Yx Os単独。As mentioned above, moisture-sensitive materials include (1) Yx Os alone.

(21Yt Os +Zr0t (α01〜99.00
%)0(3)  Yt Os + (Ca 01Mg0
1BaQST102 、TatOaNb、O,及びVt
 Os )の少くとも一種(0,01〜9900%)。
(21Yt Os +Zr0t (α01~99.00
%)0(3) YtOs+(Ca01Mg0
1BaQST102, TatOaNb, O, and Vt
Os ) at least one type (0.01-9900%).

(4)  Zr0t +(Cao、、MgO1Bad、
 Ti01 、 TILt 0sNb!0.及びMgO
8)ノ少<トモ−Im((LO1〜9900%)。
(4) Zr0t + (Cao, , MgO1Bad,
Ti01, TILt 0sNb! 0. and MgO
8) No less <Tomo-Im ((LO1~9900%).

等が好適に使用しうる。etc. can be suitably used.

バインダーは、低温で良好な焼結をもたらす為に用いら
れる。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。
Binders are used to provide good sintering at low temperatures. 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.

使用に好ましい無鉛ホウケイ酸ガラスの組成は、酸化ナ
トリウムの含有量が10〜15重尺%、酸化カリウムの
含有量が2〜5本量%、酸化カルシウムの含有量が5〜
10重量%、酸化マグネシウムの含有量がα5〜3重j
1%、酸化アルミニウムの含有量が5〜10慮量%、二
酸化ケイ素の含有量が50〜45重量%、および酸化ホ
ウ素の含有、 逍が20〜50点景%である。このバイ
ンダーは、一般の無鉛ホウケイ酸ガラスに比ベアルカリ
金属およびアルカリ土類金属の酸化物の含有量が多く5
、 低融点であるため好ましい。
The composition of lead-free borosilicate glass that is preferred for use is a sodium oxide content of 10 to 15 weight percent, a potassium oxide content of 2 to 5 weight percent, and a calcium oxide content of 5 to 5 weight percent.
10% by weight, magnesium oxide content α5~3x
1%, the content of aluminum oxide is 5-10% by weight, the content of silicon dioxide is 50-45% by weight, and the content of boron oxide is 20-50% by weight. This binder has a higher content of alkali metal and alkaline earth metal oxides than general lead-free borosilicate glass.
, is preferred because of its low melting point.

上記セラミック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〜
200μm1好ましくは40〜120μm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。膜厚
の厚い程、最終製品の′電気抵抗は低下する。
After pulverizing and kneading the mixture of the above ceramic and binder, the viscosity is adjusted with a resin paint, and then the thickness of the moisture-sensitive layer is 5 to 5.
A moisture sensitive layer is coated and formed by screen printing to a thickness of 200 μm, preferably around 40 to 120 μm. The thicker the film, the lower the electrical resistance of the final product.

その後、130〜190℃の温度でα2〜2時間予備乾
燥後、従来より低目の温度で焼成処理が行われる。焼成
処理はセラミック粉末粒子を焼結して、感湿膜の骨格構
造を形成すると共に、W造強度を付与するものである。
Thereafter, after preliminary drying for α2 to 2 hours at a temperature of 130 to 190°C, a firing process is performed at a temperature lower than conventional. The firing process sinteres the ceramic powder particles to form the skeleton structure of the moisture-sensitive membrane and to impart W structural strength.

従来、最小限900℃の焼成温度が所定の構造強度を得
る為に必要と考えられていたが、実はかえってそうした
高温焼成が作製感湿素子の性能、特に電気抵抗を悪化す
ることが認められた。そこで、焼成処理は750〜87
0℃の温度で行われる。従来のように、高温焼成を行う
と、セラミック粉末粒子又はバインダーの溶融化(スラ
グ化)が起り、感湿素子の気孔率が低下するものと思わ
れ、そのため電気抵抗が上昇する。また、本発明の対象
とするセラミックでは不安定結晶形態への変態が生じや
すくなり、安定性が不足するものとも考えられる。87
0℃を焼成温度の上限とすることによりこうした事態は
回避される。750℃以上の焼成温度であれば、本発明
の目的とする感湿素子の所要の構造強度は保証される。
Previously, it was thought that a minimum firing temperature of 900°C was necessary to obtain the required structural strength, but it has been found that such high-temperature firing actually deteriorates the performance of the fabricated moisture-sensitive element, especially the electrical resistance. . Therefore, the firing process is 750 to 87
It is carried out at a temperature of 0°C. It is believed that when high-temperature firing is performed as in the past, the ceramic powder particles or binder are melted (slag-formed) and the porosity of the moisture-sensitive element is reduced, thereby increasing the electrical resistance. Furthermore, it is also believed that the ceramic that is the object of the present invention tends to undergo transformation into an unstable crystalline form, resulting in insufficient stability. 87
This situation can be avoided by setting the upper limit of the firing temperature to 0°C. If the firing temperature is 750° C. or higher, the required structural strength of the moisture-sensitive element, which is the object of the present invention, is guaranteed.

焼成保持時間は5分〜1時間、代表的には数十分でよい
The firing holding time may be 5 minutes to 1 hour, typically several tens of minutes.

焼成処理によってだけでも一定の性能を具備する感湿素
子が作製しうるが、感湿素子を一層高安定性のものとす
るには焼成後の感湿素子にエージング処理を施し、続い
て熱処理することが好ましいO エージング処理の仕方にも様々の提唱があるが、本発明
者等は多くの検討の結果、例えば10%RHの低湿度か
ら例えば90%RHの高湿度へとまたその逆への湿度増
減サイクルを、30〜9D”C1好ましくは60℃罰後
で、20〜50分、好ましくは30分θiji交互に反
擬的に計1〜3週間、好ましくは2過間前後実施するの
がよいことがわかった。このエージング処理の結果、使
用中の苛酷な条件下でも劣化することなく長期安定した
使用に耐える感湿膜が生成される。
A humidity sensing element with a certain level of performance can be produced by firing alone, but in order to make the humidity sensing element even more stable, it is necessary to perform an aging treatment on the humidity sensing element after firing, followed by heat treatment. There are various proposals regarding the method of aging treatment, but as a result of many studies, the present inventors have found that the aging process can be changed from a low humidity of, for example, 10% RH to a high humidity of, for example, 90% RH, and vice versa. The humidity increase/decrease cycle is carried out alternately for 20 to 50 minutes, preferably 30 minutes at 30 to 9D''C1, preferably at 60°C, for a total of 1 to 3 weeks, preferably around 2 hours. As a result of this aging treatment, a moisture-sensitive membrane is produced that can withstand long-term stable use without deterioration even under harsh conditions during use.

更に、特筆すべきは、このエージング処理によって感湿
層にごく微細なりラックが創出されることである。これ
が、湿度増減の繰返しサイクルによるのか、この材料系
固有のものかは定かではないが高安定性の素子を止みだ
すものとも考えられる。
Furthermore, it is noteworthy that this aging process creates very fine racks in the moisture sensitive layer. It is not clear whether this is due to repeated cycles of humidity increase/decrease or something unique to this material system, but it is thought to be the cause of a highly stable element.

この後、素子は、750〜870 ”Cの温度で熱処理
を施される。この熱処理は、完全な脱水をもたらすと共
に、感湿膜を固定化し、電気抵抗の上昇および変態防止
のためのものである。870℃を越えると、ガラスの溶
融又は結晶構造の変態が生じると思われそして素子の電
気抵抗を許容以上に増大する。)750℃以上とするの
は、それ以下では、感湿素子を固定化出来ないためであ
る。斯うして、低抵抗を有し且つ高感度で安定性のある
he湿素子が生成される。
After this, the device is subjected to a heat treatment at a temperature of 750-870"C. This heat treatment is intended to provide complete dehydration and to immobilize the moisture-sensitive membrane, increasing electrical resistance and preventing transformation. (If the temperature exceeds 870°C, melting of the glass or transformation of the crystal structure may occur, increasing the electrical resistance of the element beyond the allowable range.) This is because it cannot be immobilized.Thus, a he wet element with low resistance, high sensitivity and stability is produced.

リチウム塩含有液への浸漬処理は、上記生成感湿素子を
1〜120分といった適宜の時間液中に浸漬するごとに
よってもたらされる。リチウム塩としては、水酸化リチ
ウム、炭酸リチウム及び塩化リチウムが使用される。塩
化リチウムはt’S lfi 性があるため使用中結露
が生じると溶出しやすいので、水酸化リチウム及び炭酸
リチウムの使用が好ましい。リチウム塩濃度は1重量%
以上ffj解度までとするのがよい。水酸化リチウムの
溶解度は12.7%〔0℃水)であり、炭酸リチウムは
1.54%(0℃水)である。
The immersion treatment in the lithium salt-containing liquid is carried out by immersing the generated moisture-sensitive element in the liquid for an appropriate period of time, such as 1 to 120 minutes. As lithium salts, lithium hydroxide, lithium carbonate and lithium chloride are used. Since lithium chloride has t'S lfi properties, it is likely to be eluted if dew condensation occurs during use, and therefore lithium hydroxide and lithium carbonate are preferably used. Lithium salt concentration is 1% by weight
It is preferable to set the resolution to ffj or more. The solubility of lithium hydroxide is 12.7% (0°C water), and the solubility of lithium carbonate is 1.54% (0°C water).

浸漬処理後、素子は750〜870℃の温度で焼成され
る。焼成は、結露に際しての表面処理剤の溶出を防ぎ、
抵抗−湿度曲線の傾斜を大きくして湿度測定を容易なら
しめ、経時変化を防止する上で非常に重要な役割を担っ
ている。759〜870℃の焼成1度はセラミック及び
バインダーの溶融化を防止しつつ表面処理剤の充分なる
安定化を計る上で必要である。
After the dipping treatment, the device is fired at a temperature of 750-870°C. Firing prevents the surface treatment agent from leaching out during condensation,
It plays a very important role in increasing the slope of the resistance-humidity curve, making humidity measurement easier, and preventing changes over time. Firing once at 759 to 870°C is necessary to sufficiently stabilize the surface treatment agent while preventing melting of the ceramic and binder.

こうして後処理された感湿素子製品は、経時変化が少な
く、併せて抵抗も低いため長期安定した性能を発揮する
Moisture-sensitive element products that have been post-treated in this way exhibit stable performance over a long period of time because they exhibit little change over time and have low resistance.

発明の効果 非常に簡単な表面処理操作によって感湿素子の感湿特性
の経時変化を防止でき、併せて抵抗値をも下げるので、
一層優れた感湿素子が製造される。
Effects of the invention A very simple surface treatment operation can prevent the moisture-sensitive characteristics of the moisture-sensitive element from changing over time, and at the same time lower the resistance value.
A more excellent moisture sensitive element is manufactured.

お前例(感湿素子の製造) 18謔長さX9m巾のAl、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α2〇四とし、12鵡の長
さにわたって印刷した。電極層上にYt Oa ’ Z
 r O@が50:50Jl量比の混合セラミック93
%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有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’Cの温度で1時間予備乾燥
し、800℃の温度で15分焼成した。
Example (manufacture of a moisture-sensitive element) A comb-shaped ruthenium electrode as shown in FIG. 1 was formed by screen printing on an Al, O, substrate 18 meters long by 9 meters wide. The interval between each electrode comb tooth was α204, and printing was performed over a length of 12 parrots. Yt Oa' Z on the electrode layer
Mixed ceramic 93 with a ratio of 50:50 Jl
A moisture sensitive layer was formed consisting of a mixture of 10% lead-free borosilicate glass and 7% 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 then the viscosity was adjusted with butyl calpitol and epoxy-based fat paint, so that the thickness of the moisture-sensitive layer was approximately 20 μm. It was applied by screen printing. Thereafter, it was pre-dried at a temperature of 170'C for 1 hour and fired at a temperature of 800C for 15 minutes.

次いで、10%RF[と90%RHの湿度増減サイクル
を30分毎棟返しながら60℃で2週間エージング処理
し、続いて870℃で熟処理した。
Next, the samples were aged for two weeks at 60° C. while undergoing a humidity increase/decrease cycle of 10% RF and 90% RH, with cycles repeated every 30 minutes, followed by ripening at 870° C.

実施列1 参考例で得られた感湿素子を10車量%LiC1水溶液
に5分間浸tぺし、大気中乾燥(20”C160%R)
I)後800Cで20が焼成することにより後処理を実
榴した。後処理前、浸屓後及び焼成談に抵抗−湿度特性
をth!I¥した。抵抗値は測定周波数10001(z
そして測定ユ圧1■として祠定した。結果を第2図に示
す。浸威によって初期値から大巾に抵抗は減少するが、
曲線の傾斜が非常に小さくなることがわかる。これでは
正礪な測定が困難となる。ところが、これに焼成を施す
と、曲線の傾斜は大きくなり、しかも初期値より小さな
抵抗を保持している。
Practical row 1 The moisture sensitive element obtained in the reference example was immersed in a 10 volume% LiC1 aqueous solution for 5 minutes and dried in the air (20"C160%R)
I) After-treatment was carried out by firing 20 at 800C. Resistance-humidity characteristics before post-treatment, after immersion, and during firing! I paid ¥. The resistance value is measured at the measurement frequency 10001 (z
Then, the measurement pressure was set at 1 cm. The results are shown in Figure 2. The resistance decreases drastically from the initial value due to impregnation, but
It can be seen that the slope of the curve becomes very small. This makes accurate measurement difficult. However, when it is fired, the slope of the curve becomes larger, and the resistance remains lower than the initial value.

第3図は様々の湿度の下での抵抗値の経時変化の様相を
示すグラフである。本発明の後処理により経時変化が防
止しうろことが判る。
FIG. 3 is a graph showing how the resistance value changes over time under various humidity conditions. It can be seen that the post-treatment of the present invention can prevent deterioration over time.

比較例 Q、5%L i C1水溶液を使用して実施例と同様の
1flI定を行ったが、抵抗はあまり減少せず、経時変
化特性も悪かった。
Comparative Example Q: The same 1flI determination as in the example was carried out using a 5% Li C1 aqueous solution, but the resistance did not decrease much and the aging characteristics were poor.

実施例2 炭酸リチウム1%浸漬後、800℃焼成したものは第4
図のように、抵抗値も低く、直線性のあるものであり、
経時変化も、実施例のL i C1!10%の場合と同
様変動がなく好ましいものであった。
Example 2 After 1% lithium carbonate immersion, 800°C was fired.
As shown in the figure, the resistance value is low and linear,
The change over time was also favorable, with no fluctuations as in the case of L i C1!10% in the example.

実晦例3 水は化リチウム10%の液に浸漬し、800℃で焼成し
たものは、抵抗直が10%温度において10?Ωと低く
、かつ直線性もあり、経時変化も実施例1と同条少く好
ましい性を他を示した。
Practical Example 3 A product immersed in a 10% lithium oxide solution and fired at 800°C has a resistance value of 10% at the 10% temperature. It had a low Ω and linearity, and its change over time was the same as in Example 1, showing favorable properties compared to the others.

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

弔1図は感湿素子の好ましい具体例の斜視図であり、第
2図は塩化リチウムを使用した感温素子の抵わし一湿度
特性を示すグラフであQS第3図は抵抗f;aの経時変
化を示すグラフであり、そして第4図は炭酸リチウム浸
漬の場合の抵抗−湿度特性を示すグラフである。 1 °ai板 5=1式極X−t 5:感湿層 第1図 ら 手続補正書 昭和59年 9月14日
Figure 1 is a perspective view of a preferred example of a humidity sensing element, Figure 2 is a graph showing the resistance and humidity characteristics of a temperature sensing element using lithium chloride, and Figure 3 is a graph showing the resistance and humidity characteristics of a temperature sensing element using lithium chloride. FIG. 4 is a graph showing changes over time, and FIG. 4 is a graph showing resistance-humidity characteristics in the case of immersion in lithium carbonate. 1 °ai plate 5 = 1 type pole

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)ZrO_2系、ZrO_2+Y_2O_3系及びY
_2O_3系感湿素材を使用する感湿素子の感湿特性の
経時変化を防止する為の後処理方法であつて、感湿素子
をリチウム塩含有液に浸漬した後、焼成処理することを
特徴とする感湿素子の後処理方法。 2)焼成温度が750〜870℃である特許請求の範囲
第1項記載の方法。 3)リチウム塩が、水酸化リチウム、炭酸リチウム及び
塩化リチウムから選択される特許請求の範囲第1項記載
の方法。 4)感湿素子がセラミツク基板の少くとも一面にくし形
電極層を形成し、該電極層上にZrO_2系、ZrO_
2+Y_2O_3系及びY_2O_3系感湿素材をバイ
ンダーと混合した感湿層をスクリーン印刷により形成し
、そして乾燥後750〜870℃の温度で焼成し、必要
なら続いてエージング処理後、750〜870℃の温度
で熱処理することにより生成される特許請求の範囲第1
項記載の方法。
[Claims] 1) ZrO_2 system, ZrO_2+Y_2O_3 system, and Y
A post-treatment method for preventing changes over time in the moisture-sensing characteristics of a moisture-sensing element using a _2O_3-based moisture-sensitive material, characterized by immersing the moisture-sensing element in a lithium salt-containing liquid and then performing a baking treatment. A method for post-processing moisture-sensitive elements. 2) The method according to claim 1, wherein the firing temperature is 750 to 870°C. 3) A method according to claim 1, wherein the lithium salt is selected from lithium hydroxide, lithium carbonate and lithium chloride. 4) In the moisture sensing element, a comb-shaped electrode layer is formed on at least one surface of a ceramic substrate, and ZrO_2-based, ZrO_
A moisture-sensitive layer of 2+Y_2O_3-based and Y_2O_3-based moisture-sensitive materials mixed with a binder is formed by screen printing, and baked at a temperature of 750-870°C after drying, followed by aging treatment if necessary at a temperature of 750-870°C. Claim 1 produced by heat treatment with
The method described in section.
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