JPS6139503A - Moisture sensitive element - Google Patents

Moisture sensitive element

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JPS6139503A
JPS6139503A JP59158793A JP15879384A JPS6139503A JP S6139503 A JPS6139503 A JP S6139503A JP 59158793 A JP59158793 A JP 59158793A JP 15879384 A JP15879384 A JP 15879384A JP S6139503 A JPS6139503 A JP S6139503A
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JP
Japan
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moisture
electrode
sensitive
layer
humidity
Prior art date
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Pending
Application number
JP59158793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
克巳 谷野
木内 規博
伊藤 瑛二
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
Priority to JP59158793A priority Critical patent/JPS6139503A/en
Publication of JPS6139503A publication Critical patent/JPS6139503A/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】 本発明は、湿度センナ或いは結露センサ用の塗膜形感湿
素子に関するものであり、特には感湿素子において用い
られる電極導電材料2同−もしくは水素よりイオン化傾
向の小さい金属及び又は金属化合物を中性電極として使
用し、或いはこれと併用して金属及び又は金属化合物を
感湿材料内に分散させることにより感湿素子の経時変化
を防止する方法に関係する。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 The present invention relates to a film-type humidity sensing element for a humidity sensor or a dew sensor, and particularly to an electrode conductive material used in the humidity sensing element, which has a smaller ionization tendency than hydrogen or hydrogen. The present invention relates to a method of preventing a moisture sensitive element from deteriorating over time by using a metal and/or a metal compound as a neutral electrode or in combination with the metal and/or metal compound to disperse the metal and/or metal compound in a moisture sensitive material. 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、雰囲気の湿度管理目的で湿度センサが多くの分野
で用いられるようになっている。例えば、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
アコン室内湿度検出用に更には各種電子部品製造の際の
湿度管理用に湿度センサが用いられている。また、家庭
用V T ’R、自動車におけるリアウィンド・デ・フ
ォッガその他冷凍ショーケース等において結露検出用に
結露センサが眉いられている。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
或いは結露の管理が不可欠となっており、こうした湿度
センサ或いは結露センサ用に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0 こうした要望に答えるものとして、雰囲気湿度による素
子感湿部の電気抵抗の変化を利用する電気抵抗式感湿素
子が実用化されている。湿度センサにおいては、湿度と
電気抵抗との間で良好な直線性2示す感湿材料が選択さ
れ、そして結露センサにおいては湿度が高くなった場合
にi!電気抵抗急激に変化するスイッチング特性をもつ
感湿材料が選択される。感湿材料としては、電解質材料
系、有機高分子材料系、セラミック材料系等長種類のも
のが提唱されているが、中でもセラミック材料系感湿材
料は、その作動温度範囲が広いこと、使用環境において
物理的・化学的に安定であり、劣化しないことと云った
長所を持つため、非常に有望視されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, humidity sensors have been used in many fields for the purpose of controlling atmospheric humidity. For example, humidity sensors are used to control food cooking in microwave ovens, to detect dryness in clothes dryers, to detect indoor humidity in room air conditioners, and to control humidity in the manufacture of various electronic components. Further, condensation sensors are in demand for detecting condensation in household VTR's, rear window defoggers in automobiles, refrigerated showcases, and the like. In addition to temperature control, humidity or dew condensation control is essential in various automated systems for food cooking, air conditioning, drying, etc., and humidity or condensation sensors that operate with high reliability are required for these humidity or dew sensors. In order to meet these demands, an electrical resistance type moisture sensing element has been put into practical use that utilizes changes in the electrical resistance of the humidity sensing portion of the element depending on atmospheric humidity. In the humidity sensor, a moisture-sensitive material is selected that exhibits good linearity 2 between humidity and electrical resistance, and in the condensation sensor, i! Moisture sensitive materials are selected that have switching properties that change electrical resistance rapidly. As moisture-sensitive materials, electrolyte material-based, organic polymer material-based, and ceramic material-based equal-length types have been proposed.Among them, ceramic material-based moisture-sensitive materials have a wide operating temperature range and are difficult to use in the environment. It is considered very promising because it is physically and chemically stable and does not deteriorate.

セラミック材料系感湿材料としては、Zr02−MgO
1Ti01−8n02.8102−金属酸化物、Tl0
I−■20i %MgO−Cr2O4−Tl0t 、Y
zOs系、YzOs+Zr01系、ZrO2Sその他多
数の提唱がある◎これらのうちでも、 (1)  YzOs・ (2)  YzOs +z r (h (no 1〜?
 9. O0%)、(d)  Yz 03 + (Ca
 0−Mg ON B a OlT 1 o、、Tlt
O,、Nb、0.及びv、o、)の少くとも一種(0,
01〜99. O0%) (4)  ZrO,+(Cao、MgO1BaO1T 
l o、、T、、0. 、Nb1O1及びV、O,)の
少くとも−な性能を示す。とりわけ、Yz Os + 
Z r O@  セラミックは安定した好特性を示す。
As a ceramic moisture sensitive material, Zr02-MgO
1Ti01-8n02.8102-metal oxide, Tl0
I-■20i %MgO-Cr2O4-Tl0t, Y
There are many proposals such as zOs system, YzOs + Zr01 system, ZrO2S and many others. Among these, (1) YzOs・ (2) YzOs +z r (h (no 1~?
9. O0%), (d) Yz 03 + (Ca
0-Mg ON Ba OlT 1 o,, Tlt
O,, Nb, 0. and v, o,) (0,
01-99. O0%) (4) ZrO, + (Cao, MgO1BaO1T
l o,,T,,0. , Nb1O1 and V,O,). Among others, Yz Os +
Z r O@ ceramic exhibits stable and favorable properties.

感湿素子の形態としては、前述したセラミックを高圧で
プレスして焼結してバルク状の焼結体を作成し、その対
向する面に一対の電極を設けて成るバルク形もあるが、
好ましい形態はセラミック基板の少くとも一面に電極層
を形成しそしてその電t!EiiN上に前述したセラミ
ックをバインダーと混合した混合物を塗布し、乾燥後焼
結して感湿層を形成して成る塗層形である。
As for the form of the moisture sensing element, there is also a bulk type in which the above-mentioned ceramic is pressed and sintered under high pressure to create a bulk sintered body, and a pair of electrodes are provided on the opposing surfaces of the bulk sintered body.
A preferred form is to form an electrode layer on at least one surface of the ceramic substrate, and to conduct the electrical t! It is a coating type in which a mixture of the above-mentioned ceramic and a binder is applied onto EiiN, dried and sintered to form a moisture sensitive layer.

塗膜形感湿素子は、好ましくは、電極層及び感湿層をス
クリーン印刷により形成することによって、きわめて精
確にして安定な感湿素子を生成する。更に重要なことと
して、電極層における電極模様として、奄極間の間隔を
0.20 mm以下のなるだけ小さなものとして形成す
べきである。例えば、一対のくし形電極をくし歯ご互い
違いに噛合せ、そのくし歯間隔を0.20 mm以下と
することによって、好結果が得られる。
The film-type moisture sensitive element is preferably formed by screen printing the electrode layer and the moisture sensitive layer to produce a highly precise and stable moisture sensitive element. More importantly, the electrode pattern in the electrode layer should be formed so that the spacing between the electrodes is as small as possible, such as 0.20 mm or less. For example, good results can be obtained by interlocking a pair of comb-shaped electrodes so that the comb teeth are interlocked and the interval between the comb teeth is 0.20 mm or less.

こうしたセラミック朱塗膜形感湿素子においても性能上
改善すべき余地は多く、現在も試行が重ねられつつある
。重要な特性として、 (イ)電気抵抗が小さいこと(電流が大きい程感度が良
好となる) (ロ) 湿度センサ用には抵抗−湿度特性の直線性が良
いことそして露点センサ用には露点近くで抵抗値が急激
に変化すること、 (ハ)応答性が良いこと、そして に)経時変化が少いこと が要求される。それぞれの特性について、添加剤の添加
、熱処理の工夫等検討が加えられているが、特に経時変
化の防止は難問題である。感湿素子が長期安定して動作
する為には経時変化の防止はぜひとも必要である。
There is still a lot of room for performance improvement in such ceramic vermillion-coated moisture-sensitive elements, and trials are currently being carried out. Important characteristics are (a) low electrical resistance (the larger the current, better sensitivity) (b) good linearity of resistance-humidity characteristics for humidity sensors, and near dew point for dew point sensors. It is required that the resistance value changes rapidly, (c) has good responsiveness, and (d) has little change over time. Studies have been made to improve the properties of each material, such as adding additives and devising heat treatments, but preventing changes over time is particularly difficult. In order for a humidity sensing element to operate stably over a long period of time, it is absolutely necessary to prevent changes over time.

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、
対象とするセラミック感湿素材に応じて特定的に選択さ
れねばならない。表面処理方法は、それなりに、非常に
有効な経時変化防止法ではあるが、特定菰の感湿素子に
対して最適の表面処理剤を見出すことは難しく、その効
果も万全ではない。(例えば、特開昭59−47703
号、特開昭59−756C11号参照) 従って、斯界では、セラミック系塗膜形感湿素子一般に
適用しうる基本的な経時変化防止方法の開発が望まれて
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 ceramic moisture-sensitive material in question. Although the surface treatment method is a very effective method for preventing deterioration over time, it is difficult to find the optimal surface treatment agent for a particular type of moisture-sensitive element, and its effectiveness is not perfect. (For example, JP-A-59-47703
(See JP-A No. 59-756C11) Therefore, there is a desire in this field to develop a basic method for preventing aging that can be applied to ceramic coating film type moisture-sensitive devices in general.

発明の概要 本発朗者は、感湿素子の経時変化現象について考察を重
ねた。塗膜形感湿棄子においては、感湿部を構成する感
湿層には、ぞのマトリックス中への水の吸着によって感
湿特性を有利に導くイオンが最初は均一に分布している
。しかし、金属相互′のイオン化傾向の差によって感湿
特性を宥和に導くイオンが経時的に電極層の各電極側に
向つ又移動する。感湿特性を有利に導くイオンとは、使
用したセラミック材料、バインダー、及び浸漬処理等の
表面処理や予備添加処理が為された場合には処理剤や予
備添加剤から焼結体マ) IJラックス導入されたLi
、Na5Ca、に等のイオンである。
Summary of the Invention The present inventor has repeatedly considered the phenomenon of changes over time in moisture-sensitive elements. In a film-type moisture-sensitive element, ions that advantageously lead to moisture-sensitive properties by adsorption of water into the matrix are initially uniformly distributed in the moisture-sensitive layer constituting the moisture-sensitive part. However, due to the difference in the ionization tendency of the metals, ions that lead to softening of the moisture-sensitive characteristics migrate toward each electrode side of the electrode layer over time. The ions that lead to advantageous moisture-sensitive characteristics include the ceramic material used, the binder, and if surface treatment such as dipping treatment or pre-additive treatment has been performed, the treatment agent or pre-additive to the sintered body (IJ Lux) Introduced Li
, Na5Ca, etc.

感湿層中のこれらイオンが例えばくし形電極の場合くし
歯電極に向は移動し′、くし歯間でこれらイオンの均一
分布が損われる。従って、こうした感湿特性を有利に導
くイオンが電極に向は偏析移動する傾向を最小限に抑え
ることができるなら、感湿素子の経時変化は抑制できる
はずである。
In the case of comb-shaped electrodes, these ions in the moisture-sensitive layer migrate toward the comb-shaped electrodes, and the uniform distribution of these ions between the comb teeth is impaired. Therefore, if the tendency of ions that lead to advantageous moisture-sensitive characteristics to segregate and move toward the electrode can be minimized, it should be possible to suppress the aging of the moisture-sensitive element.

こうした観点の下で、電極へのイオン偏析移動防止対策
として、電極を構成する導電材料と同一か或いは水素よ
りイオン化傾向の小さい金属及び又は金属化合物によっ
て、電極層の対向電極対の間に中性電極を形成するとか
有効であることを知見した。電極を構成する導電材料と
同一か或いは水素よりイオン化傾向の小さい金属及び又
は金属化合物をここでは簡単に「擬電極剤」と呼ぶ。擬
電極剤によって中性電極を形成することにより、上述し
たイオンは中性電極の周囲にも移動するから、例えイオ
ン移動が起っても、全体として、当初のイオン均一分散
状態は左程には損われない。
From this point of view, as a measure to prevent ion segregation and movement to the electrode, neutrality is created between the opposing electrode pair of the electrode layer using a metal and/or metal compound that is the same as the conductive material constituting the electrode or has a smaller ionization tendency than hydrogen. We have found that forming electrodes is effective. A metal and/or metal compound that is the same as the conductive material constituting the electrode or has a smaller ionization tendency than hydrogen is simply referred to herein as a "quasi-electrode agent." By forming a neutral electrode with a quasi-electrode agent, the above-mentioned ions also move around the neutral electrode, so even if ion movement occurs, the initial uniform dispersion of ions will not be as large as the left. is not damaged.

更には、中性電極のみならず、感湿層中にも擬電極剤を
均一分散せしめることによってイオン均一分散状態をよ
り以上に保持することができる。
Furthermore, by uniformly dispersing the quasi-electrode agent not only in the neutral electrode but also in the moisture-sensitive layer, the state of uniform ion dispersion can be further maintained.

斯くして、本発明は、基板と、電極層と、感湿層とを具
備するセラミック系塗膜形感湿素子において、該電極層
の電極対間に′【電極を構成する導電材料と同一か或い
は水素よりイオン化傾向の小さい金属及び又は金属化合
物から成る中性電極を設けたことを特徴とする感湿素子
を提供する。更に、本発明は上記中性電極を設けると共
に、前記感湿層に該金属及び又は金属化合物を分散せし
めることを特徴とする感湿素子をも提供する。
Thus, the present invention provides a ceramic coating film type moisture-sensitive element comprising a substrate, an electrode layer, and a moisture-sensitive layer, in which the electrode layer has a conductive material that is the same as the conductive material constituting the electrode. Alternatively, there is provided a moisture sensing element characterized in that it is provided with a neutral electrode made of a metal and/or a metal compound that has a smaller ionization tendency than hydrogen. Furthermore, the present invention also provides a humidity sensing element characterized in that the neutral electrode is provided and the metal and/or metal compound is dispersed in the humidity sensitive layer.

中性電極は擬電極剤を特定の形状に固定化したものとみ
なすことができる。
A neutral electrode can be regarded as a quasi-electrode agent fixed in a specific shape.

発明の詳細な説明 塗膜形感湿素子は例えば第1(a)図に示されるような
構造を持つ。基板1の一面或いは両面に電極j953が
形成され、そしてその上に感湿M5が形成される(感湿
層は一部省略)。基板としては、A1103 、S l
oz 、ZrO24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「l−また← bJI  
LCJ  71%  〒 1リ 、J  −−(17)
1.シ し 1  ツー A\    ピテ /iJ寞
 Xジ 9芝 着し、゛7オ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′N、@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。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制感度化を計
ることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A coating film type moisture sensitive element has a structure as shown in FIG. 1(a), for example. An electrode j953 is formed on one or both surfaces of the substrate 1, and a moisture sensitive layer M5 is formed thereon (the moisture sensitive layer is partially omitted). As the substrate, A1103, S l
oz., ZrO24 ceramic is used. Formation of the electrode layer on the substrate involves, for example, depositing nickel or the like as an under electrode, and then depositing nickel or the like on the substrate.
LCJ 71% 〒1ri, J --(17)
1. A desired electrode pattern can be formed using the 7-etching technique, and a ruthenium electrode can also be formed using a screen printing method using ruthenium paste. You can also do that. Recently, many microfabrication techniques for manufacturing printed circuit boards for electronic circuits have been put into practical use, and by applying them, fine 'N, @ patterns can be formed. For example, sputtering is also a useful method. The electrode pattern is preferably one in which a pair of comb-shaped electrodes are interlocked with comb teeth as shown in FIG. The smaller the interval between the comb teeth, the lower the resistance value, and therefore the sensitivity of the moisture sensing element can be improved.

こうして電極層を形成した後、セラーミック感湿材料と
バインダーとの混合物から成る感湿1cがその上に形成
される。即ち、上記セラミック材パイ前後となるようス
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。この後、予備乾
燥後、焼結が行われる。
After forming the electrode layer in this way, a moisture sensitive layer 1c made of a mixture of a ceramic moisture sensitive material and a binder is formed thereon. That is, a moisture sensitive layer is applied and formed by screen printing on the front and back of the ceramic material pie. The thicker the film, the lower the electrical resistance of the final product. After this, sintering is performed after preliminary drying.

本発明に従えば、第1(a)図、詳細には第1(b)図
に示すように、好ましくはくし歯電極対各々徹の間に中
性電極4が同時に形成される。中性電極4は、図示のよ
うに、直線状のものに限らず、点列状その他任意の形状
のものとして形成しつる。電極層をスクリーン印刷する
ことにより、中性電極ご同時に面側に形成することがで
きる。
According to the present invention, as shown in FIG. 1(a) and more particularly in FIG. 1(b), a neutral electrode 4 is preferably simultaneously formed between each pair of comb-shaped electrodes. The neutral electrode 4 is not limited to a linear shape as shown in the figure, but may be formed in a dot array or any other arbitrary shape. By screen printing the electrode layer, the neutral electrode can be formed on the surface side at the same time.

更には、上記中性i!極と併用して、感湿膜中に擬z極
剤ご均一に分散せしめることも有用である。゛電極材料
としては、金、銀、白金族等の材料が用いられるが、近
時酸化ルテニウムペーストが主流となっている。酸化ル
テニウムとガラスの混合粉末を有機溶剤に均一に分散さ
せ、スクリーン印刷に適するペーストを調製し、バルク
焼結体或−いは基板にスクリーン印刷する。RuO2は
ガラスにほとんど溶解しないのでガラスの粒界へ偏析さ
れ、これが導電路網を形成する。いずれにせよ、擬電極
剤は好ましくは使用される’g電極材料同一のもとされ
る。しかし、水素よりイオン化傾向の小さい金属及゛び
又は金属化合物であるなら、その使用を阻げるものでな
い。
Furthermore, the above neutral i! It is also useful to use the pseudo z-polar agent in combination with the electrode to uniformly disperse it in the moisture-sensitive film. ``As electrode materials, materials such as gold, silver, and platinum group materials are used, but recently ruthenium oxide paste has become mainstream. A mixed powder of ruthenium oxide and glass is uniformly dispersed in an organic solvent to prepare a paste suitable for screen printing, and the paste is screen printed on a bulk sintered body or a substrate. Since RuO2 hardly dissolves in glass, it is segregated to the grain boundaries of the glass, forming a conductive path network. In any case, the quasi-electrode material is preferably of the same origin as the 'g-electrode material used. However, this does not prevent the use of metals and/or metal compounds that have a smaller ionization tendency than hydrogen.

感湿膜中に、擬電極を混入する場合、その使用量は、該
膜の本来の感湿特性に悪影響と与えないようまた短絡を
生ずることがないよう適宜の分散状態を確立するもので
あれば足りる。一般に、0.1〜15重景%、好ましく
は1〜7M屋%混入される。セラミックその他のW、料
と共に充分混合し、凝集が生じないよう注意を払う必要
がある。
When a quasi-electrode is mixed into a moisture-sensitive membrane, the amount used shall be such as to establish an appropriate dispersion state so as not to adversely affect the original moisture-sensing properties of the membrane and to avoid short circuits. That's enough. Generally, 0.1 to 15%, preferably 1 to 7%, is mixed. It is necessary to thoroughly mix it with ceramics and other W and materials, and be careful not to cause agglomeration.

−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、焼結助則として知られる
qf/J質が使用しつるが、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。
- A binder is used to provide good sintering at low temperatures. As the binder, qf/J quality known as sintering aid is used, and lead-free borosilicate glass is particularly suitable. The binder accounts for 5 to 15 of the entire moisture-sensitive material.
%, preferably 7 to 12%.

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ル蛍%、酸化カリウムの
含有量が2〜5誼怠%、酸化カルシウムの含有量が5〜
iogi%%酸化マグネシウムの含有量が0.5〜3重
ft%、酸化アルミニウムの含/1T1fが5〜10斑
E%、二酸化ケイ累の含有量が60〜45慮E%、およ
び酸化ホウ箕の含有量が20〜30重景%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、低融点であるため好ましい。
The composition of lead-free borosilicate glass preferred for use is 10-15% sodium oxide, 2-5% potassium oxide, and 5-5% calcium oxide.
The content of magnesium oxide is 0.5 to 3 ft%, the content of aluminum oxide is 5 to 10%, the content of silicon dioxide is 60 to 45%, and the content of borium oxide is 60 to 45%. The content is 20-30%. This binder is preferable because it has a higher content of alkali metal and alkaline earth metal oxides and a lower melting point than general lead-free borosilicate glass.

焼結処理は、セラミック粉末粒子分焼結して、塗膜の骨
格構造を形成すると共に、構造強度を付与するものであ
る。焼成湿度は、セラミック粉末粒子又はバインダーの
溶融化(スラグ化)が起らないよう低目の温度を選択す
ることが望ましい。
In the sintering process, ceramic powder particles are sintered to form a skeletal structure of the coating film and provide structural strength. As for the firing humidity, it is desirable to select a low temperature so that melting (slag formation) of the ceramic powder particles or the binder does not occur.

使用されるセラミック種に応じて選定される。Selection is made according to the type of ceramic used.

感湿素子を一層高安定性のものとするため焼結後の感湿
素子にエージング処理を施し、絖いて熱処理することが
提案されており、ここでもその使用を阻むものでない。
In order to make the humidity sensing element even more stable, it has been proposed to subject the sintered humidity sensing element to an aging treatment, followed by a heat treatment, and this does not preclude its use.

焼結処理後、或いは上記エージング−熱処理後、好まし
くは、表面処理剤への浸漬処理が施される。
After the sintering treatment or the aging-heat treatment described above, immersion treatment in a surface treatment agent is preferably performed.

表面処理剤は、使用されるセラミック種に応じて様々の
ものが提唱されている。Na3PO4・12 Mo 0
1水溶液、水酸化リチウム、炭酸リチウム及び塩化11
手6人の) ’l tPll −$ *人44t−Ae
’12述N*nTJ十婉液、シランカップリング剤溶液
、Na5ty、溶液等がその例である0浸漬処理は、感
湿素子を1〜120分といった適宜の時間液中に浸漬す
ることによってもたらされる。
Various surface treatment agents have been proposed depending on the type of ceramic used. Na3PO4・12 Mo 0
1 aqueous solution, lithium hydroxide, lithium carbonate and chloride 11
6 hands)'l tPll -$ *Person 44t-Ae
'12-mentioned N*nTJ solution, silane coupling agent solution, Na5ty, solution, etc. are examples of the zero immersion treatment, which is achieved by immersing the moisture sensitive element in the solution for an appropriate time such as 1 to 120 minutes. It will be done.

浸漬処理後、素子は、結露に際しての表面処理剤の溶出
を防ぎ、表面処理剤の安定化を計るため、セラミック及
びバインダーの溶融化を生じない温度で焼成される。
After the immersion treatment, the element is fired at a temperature that does not cause melting of the ceramic and binder in order to prevent the surface treatment agent from leaching out during dew condensation and to stabilize the surface treatment agent.

浸漬処理のような表面処理の代りに、感湿特性を有利に
導くこれらイオンを膜中に予備添加することもできる。
Instead of a surface treatment, such as a dipping treatment, it is also possible to preload the membrane with these ions, which lead to advantageous moisture-sensitive properties.

擬ta極剤による中性電極の形成更には塗膜へのその分
散によって経時変化を充分に防止しつるが、好ましくは
上記の表面処理や予備添加のようなイ。
Formation of a neutral electrode using a pseudo-ta polar agent and its dispersion into a coating film can sufficiently prevent deterioration over time, but it is preferable to use the above-mentioned surface treatment or preliminary addition.

オン添加法と併用することによって経時変化防止効果は
一層向上する。
By using it in combination with the ON addition method, the effect of preventing changes over time is further improved.

本発明の感湿素子においては、電極層の対向電極対の間
に中性電極が形成され、更には感湿膜中に擬電極剤が均
一に分散せしめられているから、感湿膜中に一様に分布
しているLi、 K−Ca−Na等のre、温特性を有
利に導く元素は水吸着後、電極の方にのみ移動せず、中
性電極更にはM電色剤の周辺にも移動する。従って、中
性電極更には擬電極剤が存在しない場合には、感湿膜中
にこれらイオンの偏析が生じていたのが、中性電極更に
は擬電極剤の存在によって例えイオン移動が起っても°
これらイオンは全体的に分散している状況は保持される
。これにより、経時変化が防止される。
In the humidity-sensitive element of the present invention, a neutral electrode is formed between the pair of opposing electrodes in the electrode layer, and furthermore, the quasi-electrode agent is uniformly dispersed in the humidity-sensitive film. Uniformly distributed elements such as Li and K-Ca-Na, which lead to advantageous re and temperature characteristics, do not move only toward the electrode after water adsorption, but also move toward the neutral electrode and even around the M electrochromic agent. Also move to. Therefore, in the absence of a neutral electrode or pseudoelectrode agent, segregation of these ions would have occurred in the moisture sensitive membrane, but even if ion migration occurred due to the presence of a neutral electrode or pseudoelectrode agent, segregation of these ions would have occurred in the moisture sensitive membrane. Even°
These ions remain generally dispersed. This prevents deterioration over time.

中性電極を設けることの有利な点は、短絡の危険を排除
しうろことである。感湿膜中にのみ83極剤を多量に分
散せしめると短絡が生じる恐れがあるが、中性電極をス
クリーン印刷することによって短絡の危険は全く排除し
うる。中性電極と感湿膜中への擬電極剤の分散化とを併
用する場合でも、後者の分散濃度を小さくすることによ
り短絡の危険は実質排除される。
The advantage of providing a neutral electrode is that it eliminates the risk of short circuits. Dispersing a large amount of 83 polar agent only in the moisture-sensitive membrane may lead to short circuits, but by screen printing the neutral electrodes, the risk of short circuits can be completely eliminated. Even when a neutral electrode is used in conjunction with the dispersion of a quasi-electrode agent in the moisture-sensitive membrane, the risk of short circuits is virtually eliminated by reducing the dispersion concentration of the latter.

発明の効果 感湿素子の経時変化現象の考察を迎してセラミック系全
般に適用しつる根本的な経時変化防止方法を提唱するも
のであり、その意餞は大きい。表面処理、予備添加のよ
うなイオン添加法と併用することによって、きわめて有
効な経時変化防止対策を確立しうる。中性電極は短絡の
危険を排除する。
Effects of the Invention This invention proposes a fundamental method for preventing aging that can be applied to ceramics in general, based on consideration of the aging phenomenon of moisture-sensitive elements, and is of great interest. By using surface treatment and ion addition methods such as pre-addition, extremely effective measures to prevent aging can be established. Neutral electrode eliminates the risk of short circuit.

実施例1 20罷長さ×10■巾のAlx0a基板上にスクリーン
印刷により第1(b)図に示すような中性屯極付きくし
形ルテニウム電極を形成した。各戴極巾及び電極間隔は
0.20 mとし、12wの長さにわたって印刷した。
Example 1 A comb-shaped ruthenium electrode with a neutral polarity as shown in FIG. 1(b) was formed by screen printing on an Alx0a substrate having a length of 20 strips and a width of 10 cm. The width of each electrode and the electrode spacing were 0.20 m, and printing was performed over a length of 12W.

[極層上にY2O2:Zr01が50i501飢比の混
合セラミック96%十無鉛ホウケイ酸ガラス7%の混合
物から成るIe、湿層を形成した。感湿層は次のように
して形成した:上記混合物をアルミナ族の自動乳鉢で粉
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
料で粘度調益し、感湿層のpj(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300℃で30分本乾燥
後800℃の温度で20分焼成した。
[On top of the polar layer was formed a wet layer consisting of a mixture of 96% mixed ceramic and 7% lead-free borosilicate glass with a ratio of 50i501 Y2O2:Zr01. The moisture-sensitive layer was formed as follows: The above mixture was pulverized and kneaded in an automatic alumina mortar, the viscosity was adjusted with butyl calpitol and an epoxy resin paint, and the pj (pj of the moisture-sensitive layer was approximately 20 μm). It was applied by screen printing so that 170
Preliminary drying was carried out at a temperature of "C" for 1 hour, main drying was carried out at a temperature of 300°C for 30 minutes, and then baking was performed at a temperature of 800°C for 20 minutes.

こうして得られた感湿素子を15重量%KOH水溶液に
5分間浸漬し、800℃で20分焼成することにより表
面処理を実施した。
The thus obtained moisture sensitive element was immersed in a 15% by weight KOH aqueous solution for 5 minutes, and then baked at 800° C. for 20 minutes to perform surface treatment.

この直後の抵抗−湿度特性を測定した。抵抗値は測定周
波fi1000Hzそして測定電圧1vとして測定した
。結果を第2図に示す。
Immediately after this, the resistance-humidity characteristics were measured. The resistance value was measured at a measurement frequency fi of 1000 Hz and a measurement voltage of 1 V. The results are shown in Figure 2.

第2図における■、■及び■の曲線は次の条件のもので
ある: ■:サンプル作作製2後後各種調湿ビン中放置5分間] ■:■の後、200°C5分処理(各種f!湿ビン中放
誼5分間) ■:■の後、80℃、93%RH中100詩間処理(各
ml!湿ビン中放置5分間) 第2図から、きわめて優れた経時変化防止効果が実現さ
れていることが判る0 実施例2 実施例1において中性電極だけでなく感湿層にm!極剤
としてRuQ、ペーストを加えた。即ち、e、湿層材料
としてZr01 :42.53Ii%、Y、O,ニラス
フリット10重量%の組成のものを使用した第2図と同
様の経時変化試験結果を第3図に示す。
The curves marked ■, ■, and ■ in FIG. f! 5 minutes in a wet bottle) ■: After ■, treated in 80℃, 93% RH for 100 hours (each ml! left in a wet bottle for 5 minutes) From Figure 2, extremely excellent aging prevention effect. 0 Example 2 In Example 1, not only the neutral electrode but also the moisture sensitive layer m! RuQ and paste were added as polar agents. That is, FIG. 3 shows the results of a test over time similar to that shown in FIG. 2, using a wet layer material having a composition of 42.53 Ii% of Zr01 and 10% by weight of Y, O, and Nilas frit.

第6図に示すように、実施例1と上回る経時変化防止効
果が得られた。
As shown in FIG. 6, an effect of preventing changes over time superior to that of Example 1 was obtained.

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

第1(a)図はmi形感湿素子の一例の斜視図であり、
第1(b)(2)はその電極層における電極模様を示す
上面図であり、f52PXJは実施例1で得られた感湿
素子の抵抗−湿度特性経時変化を示すグラフであり、そ
して第6図は実施例2の経時変化を示す同特性のグラフ
である。 18基板 3:[極層 4:中性電極
FIG. 1(a) is a perspective view of an example of an mi-type moisture-sensitive element,
1(b)(2) is a top view showing the electrode pattern in the electrode layer; The figure is a graph of the same characteristics showing changes over time in Example 2. 18 Substrate 3: [Polar layer 4: Neutral electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)基板と、電極層と、感湿層とを具備するセラミツク
系塗膜形感湿素子において、該電極層の電極対間に電極
を構成する導電材料と同一か或いは水素よりイオン化傾
向の小さい金属及び又は金属化合物から成る中性電極を
設けたことを特徴とする感湿素子。 2)基板と、電極層と、感湿層とを具備するセラミツク
系塗膜形感湿素子において、該電極層の電極対間に電極
を構成する導電材料と同一か或いは水素よりイオン化傾
向の小さい金属及び又は金属化合物から成る中性電極を
設けると共に、前記感湿層に該金属及び又は金属化合物
を分散せしめることを特徴とする感湿素子。
[Scope of Claims] 1) In a ceramic coating film type moisture-sensitive element comprising a substrate, an electrode layer, and a moisture-sensitive layer, a conductive material that is the same as the conductive material forming the electrode between the electrode pairs of the electrode layer, or 1. A moisture-sensitive element comprising a neutral electrode made of a metal and/or a metal compound that has a smaller ionization tendency than hydrogen. 2) In a ceramic coating type moisture-sensitive element comprising a substrate, an electrode layer, and a moisture-sensitive layer, a conductive material that is the same as the conductive material forming the electrode between the electrode pairs of the electrode layer or has a smaller ionization tendency than hydrogen. 1. A moisture-sensitive element, characterized in that a neutral electrode made of a metal and/or a metal compound is provided, and the metal and/or metal compound is dispersed in the moisture-sensitive layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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