JPS6184001A - Moisture-sensitive element - Google Patents

Moisture-sensitive element

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JPS6184001A
JPS6184001A JP59205539A JP20553984A JPS6184001A JP S6184001 A JPS6184001 A JP S6184001A JP 59205539 A JP59205539 A JP 59205539A JP 20553984 A JP20553984 A JP 20553984A JP S6184001 A JPS6184001 A JP S6184001A
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JP
Japan
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moisture
sensitive
electrode
humidity
ceramic
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JP59205539A
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伊藤 瑛二
克巳 谷野
清 荻野
力 冨永
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Toyama Prefecture
Eneos Corp
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Toyama Prefecture
Nippon Mining Co Ltd
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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、Zr01系、Z r Ox + Yt Os
系及びY2O3系感湿素材を使用するセラミック感湿素
子に関するものであり、特には感湿部として上記感湿素
材にLi、 co、及びv、0.のうちの少くとも一方
を添加したことを特徴とする、軌抗値が低く、経時安定
性に優れそして湿度応答性も良好な感湿素子に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to the Zr01 series, Z r Ox + Yt Os
The present invention relates to a ceramic moisture-sensing element using a Y2O3-based moisture-sensitive material and a Y2O3-based moisture-sensitive material, and in particular, Li, co, and v, 0. The present invention relates to a moisture-sensitive element having a low resistance value, excellent stability over time, and good humidity response, which is characterized by adding at least one of the above.

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。
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 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
高分子材料系、セラミック材料光等多種類のものが提唱
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
として最近では化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 there are many types of moisture-sensitive materials used, including electrolyte materials such as lithium chloride, organic polymer materials, ceramic materials, and light. has been proposed. As an electrical resistance type moisture sensing element, basically,
It is required to have low electrical resistance, good linearity in resistance-humidity characteristics, have an appropriate operating range, and not deteriorate in the usage environment. Material-based moisture-sensitive materials are in the spotlight.

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−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は本発明者等は(1)  yt 
os、 (2)  Yt Os + Z r Ox (旧11〜
99.00.%)、(3)  Yt O@ + (Ca
 O+ M g O+ B a O+ T i02 +
 T a 10s +Nb!’O,及びVt Os )
の少くとも−74((l、01〜9 9.0 0%)、 (4)  Zr0t +(CaO,MgO,Bad、’
rio、s TatOs 。
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. (c) Good linearity and (c) Good responsiveness are required. The present inventors believe that (1) yt is a ceramic moisture-sensitive material that basically satisfies these characteristics.
os, (2) Yt Os + Z r Ox (old 11~
99.00. %), (3) Yt O@ + (Ca
O+ M g O+ B a O+ T i02 +
Ta 10s +Nb! 'O, and VtOs)
at least -74 ((l, 01~9 9.0 0%), (4) Zr0t + (CaO, MgO, Bad,'
rio,s TatOs.

Nb、 O,及びVt Os )の少くとも一種(0,
01〜9 9. OO%) 等のY、0.系、Yz 0B + Z r Os系及び
Zr01系セラミツクが良好であるとの結論を得ている
。とりわkj Yt Os + Z r Otセラミッ
クは安定した好特性を示す。
At least one of Nb, O, and VtOs (0,
01-9 9. OO%) etc., 0. It was concluded that Yz 0B + Z r Os series, and Zr01 series ceramics are good. In particular, the YtOs+ZrOt ceramic exhibits stable and favorable properties.

感湿素子の形態としては、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ノくルク形もとりうるが
、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極層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燥後焼結し
た感湿層を形成した薄膜形のものである。スクリーン印
刷により塗膜を形成することが好ましい。更に重要なこ
ととして、電極層における電極模様として、電極間の間
隔をα2(its以下の々るだけ小さ々ものとして形成
すべきである。例えば、一対のくし形電極をくし歯を互
い違いに噛合せ、そのくし歯間隔を(120B以下とす
ることによって、好結果が得られる。
The form of the humidity sensing element may be a Nordic type in which a pair of electrodes are provided on opposing surfaces of the ceramic sintered body, but a preferred form is that an electrode layer is formed on at least one surface of the ceramic substrate, and It is of a thin film type, in which a mixture of the ceramic and a binder is coated on the electrode layer, and a moisture sensitive layer is formed by drying and sintering the mixture. It is preferable to form the coating film by screen printing. More importantly, the electrode pattern in the electrode layer should be formed so that the spacing between the electrodes is as small as α2 (its or less). Good results can be obtained by setting the comb tooth spacing to 120B or less.

しかしながら、こうしたY、0.系、y、 o、 +Z
rO2系及びZr01系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。改善点の一つ杖経時変化の防止であり、併せて抵
抗値を一層低減することも所望される。湿度応答時間も
更に一段と短縮することが望まれる。
However, such Y, 0. system, y, o, +Z
There is still a lot of room for improvement in the performance of rO2-based and Zr01-based ceramic humidity sensing elements, and trials are currently being carried out. One of the points to be improved is the prevention of deterioration over time, and it is also desired to further reduce the resistance value. It is desirable to further shorten the humidity response time.

こうした総合的特性に優れたYt Os系、Y、0゜−
)−ZrOs系及びZrO,系セラミツ、り感湿素子を
得るため、これまで、感湿部への添加剤の添加、焼成方
法、表面後処理方法等を含めて多くの検討が為されてき
た。ある特定種の感湿素材に好適な添加剤、焼成方法及
び表面後処理方法が別の種類の感湿素材に適合するとの
保証はなく、その選定は仲々困難である。
YtOs system, Y, 0°-
)-In order to obtain ZrOs-based and ZrO-based ceramics, many studies have been made, including the addition of additives to the humidity-sensitive part, firing methods, surface post-treatment methods, etc. . There is no guarantee that additives, firing methods, and surface post-treatment methods suitable for one type of moisture-sensitive material will be compatible with another type of moisture-sensitive material, and selection thereof can be difficult.

発明の概要 本発明者は、ZrO,系、Z r Ox + Yt O
s系、Yt Os系セラミック感湿素子において、感湿
部にLi2Co、及びv、0.のうちの少くとも一種を
含めるととくより低抵抗性、経時変化安定性及び湿度応
答性に著しい改善が為しうろことを知見した。これら添
加剤は、低温焼成を可能ならしめると共に、非常に安定
した感湿部を形成する。更に、KOE或いはNag 0
03表面処理と併用すると一段と性能が向上することも
判明した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has developed a ZrO system, Z r Ox + Yt O
In the s-based and YtOs-based ceramic humidity sensing elements, Li2Co and v, 0. It has been found that when at least one of these is included, significant improvements can be made in low resistance, stability over time, and humidity responsiveness. These additives enable low temperature firing and form a very stable moisture sensitive part. Furthermore, KOE or Nag 0
It was also found that performance was further improved when used in combination with 03 surface treatment.

斯くして、本発明は、ZrO,系、ZrO2+Y10s
系及びY2O3系感湿素材を主体とする感湿部にLi、
Co、及びVt Osのうちの少くとも一方を添加した
ことを特徴とする感湿素子を提供する。更には、本発明
は、ZrO,系、Z r Ot + Y、 Os系及び
Y、 0.系感湿素材を主体とする感湿部にLi、CO
3及びVt Osのうちの少くとも一方を冷加しそして
KOH或いはNatCOsによる表面処理を施したこと
を特徴とする感湿素子をも提供する。
Thus, the present invention provides ZrO, system, ZrO2+Y10s
Li,
Provided is a moisture sensitive element characterized in that at least one of Co and VtOs is added. Furthermore, the present invention provides ZrO, system, Z r Ot + Y, Os system and Y, 0. Li, CO is added to the moisture sensing part, which is mainly made of moisture-sensitive materials.
The present invention also provides a moisture sensing element characterized in that at least one of No. 3 and VtOs is cooled and surface treated with KOH or NatCOs.

本発明において使用されろ感湿素子は、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
おいても実現しりるが、好ましくは基板上に感湿膜を形
成する薄膜型として作製される。第1図は、薄膜型感湿
素子の一例を示す。
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 preferably in a thin-film type in which a moisture-sensitive film is formed on a substrate. will be produced. FIG. 1 shows an example of a thin film type moisture sensitive element.

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、Autos、5i02、ZrO,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な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高感度化を計ることが
できる。0.05〜0.20 mxのくし歯間隔を使用
して好結果を得た。
Ceramics such as Autos, 5i02, ZrO, etc. are used as the substrate. Formation of the electrode layer on the substrate involves, for example, depositing nickel or the like as an under electrode, then depositing gold, platinum, or the like as an upper electrode for rust prevention, and forming a desired electrode pattern using photo-etching technology. The ruthenium electrode can also be formed by a screen printing method 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 electrode pattern is preferably one in which a pair of comb-shaped electrode teeth are interlocked alternately, as shown in FIG. 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 0.05-0.20 mx.

更に、最近、本件出願人によって中性電極を使用する電
極層が提唱された。これは第2図に示すように、くし歯
電極対の各々の間に中性電極4を配列するものである。
Furthermore, an electrode layer using a neutral electrode has recently been proposed by the present applicant. As shown in FIG. 2, a neutral electrode 4 is arranged between each pair of comb-like electrodes.

中性電極は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
形成される。
The neutral electrode is formed from a metal and/or a metal compound that is the same as the conductive material constituting the electrode or has a smaller tendency to ionize than hydrogen.

中性電極は、電極と呼称されるが通電機能は果さず、感
湿特性を有利に導くイオンが本来の電極に向は偏析移動
する傾向を抑制する働きをなす。即ち、感湿層には、そ
のマ)IJラックス中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。しっ)し
、金属相互のイオン化傾向の差によって感湿特性を有利
に導くイオンが経時的に電極層の各電極側に向って移動
する。
Although the neutral electrode is called an electrode, it does not perform a current-carrying function, but serves to suppress the tendency of ions, which lead to advantageous moisture-sensitive characteristics, to segregate and migrate toward the original electrode. That is, in the moisture sensitive layer, ions which advantageously lead to moisture sensitive properties due to the adsorption of water in the IJ lux are initially uniformly distributed. However, due to the difference in ionization tendency between metals, ions that advantageously lead to moisture-sensitive characteristics move toward each electrode side of the electrode layer over time.

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、Na、Ca、に
等のイオンである。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柩に向は移動し、くし歯間でこ
れらイオンの均一分布が損われる。中性電極の存在によ
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、轟初のイオ
ン均一分散状態は左程には損われ々い。斯様K、中性電
極は、上述したようなイオンの電1極へ向けての偏析移
動を防止し、それにより感湿素子の特性の経時変化を抑
えるのに有用である。中性電極は、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。
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) These are ions such as Li, Na, Ca, etc. introduced. For example, in the case of a comb-shaped electrode, these ions in the moisture-sensitive layer move toward the comb-shaped electrode, and the uniform distribution of these ions between the comb-shaped electrodes is impaired. Due to the presence of the neutral electrode, the above-mentioned ions also move around the neutral electrode, so even if ion movement occurs, the uniform dispersion of ions at the beginning of Todoroki as a whole will not be affected as much. . Such a neutral electrode is useful for preventing the above-mentioned segregation and movement of ions toward the electrode, thereby suppressing changes in the characteristics of the moisture-sensitive element over time. The neutral electrode is not limited to a straight line as shown in the figure, but may be formed in a dot array or any other arbitrary shape.

!極層をスクリーン印刷することにより、中性電極を同
時に簡便に形成することができる。
! By screen printing the polar layer, the neutral electrode can be easily formed at the same time.

こうして電極層を形成した後、本発明の対象とするZr
O2系、Y、0.系、Y、O,+ZrO2系感湿素材と
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 system, Y, 0. A moisture sensitive layer consisting of a mixture of a Y, O, + ZrO2 moisture sensitive material and a binder is formed thereon.

感湿素材としては、 (1)  Yt o、単独。As a moisture-sensitive material, (1) Yt o, alone.

(2)  YtOs+Zr0t(0,01〜99.00
%)。
(2) YtOs+Zr0t(0,01~99.00
%).

(3)  YtO3+ (C&OI MgO* B a
o* T 102 + T at Os +Nb、 O
,及びV、O,)ノ少くとモーfi(0,01〜9ρ0
0チ) (イ)    Zr0v  +(CaO,MgO+  
Bad、  Ti1t  +  TatOs+Nb、 
O,及びV、 O8) ノ少くと4一種(n、o1〜9
700%) 等が好適に使用しうる。
(3) YtO3+ (C&OI MgO* B a
o* T 102 + T at Os +Nb, O
, and V, O,) and morphi(0,01~9ρ0
0chi) (a) Zr0v + (CaO, MgO+
Bad, Ti1t+TatOs+Nb,
O, and V, O8) At least four types (n, o1 to 9
700%) etc. can be preferably used.

本発明に従えば、バインダーは、Li、CO3及びV2
O3のうちの少く共一種として構成される。
According to the invention, the binders include Li, CO3 and V2
It is constituted as a common species among O3.

両者の併用が好ましい。Lt、co3は1〜10モA/
チそしてV、 O,は10モルチ以下使用され、両者の
合計が1〜10モルチの範四とするのがよい。
A combination of both is preferred. Lt, co3 is 1 to 10 moA/
It is preferable that H, V, and O are used in an amount of 10 mol or less, and the total of both is in the range of 1 to 10 mol.

別法として、従来から用いられているバインダー、中で
も無鉛ホウケイ酸ガラスKLi、CO,及びV、0.を
添加混合してもよい。無鉛ホウケイ酸として使用に好ま
しい組成のものは、酸化ナトリウムの含有量が10〜1
5重量%、酸化カリウムの含有量が2〜5重量%、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(L5〜3重量%、酸化アルミニウムの含
有量が5〜10重i%、二酸化ケイ素の含有量が30〜
45重量%、および酸化ホウ素の含有量が20〜50重
量%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。
Alternatively, conventional binders may be used, including lead-free borosilicate glass KLi, CO, and V,0. may be added and mixed. A preferred composition for use as lead-free borosilicate has a sodium oxide content of 10 to 1.
5% by weight, potassium oxide content 2-5% by weight, calcium oxide content 5-10% by weight, magnesium oxide content (L5-3% by weight, aluminum oxide content 5-10% by weight) weight i%, silicon dioxide content is 30~
45% by weight, and the content of boron oxide is 20-50% by weight. 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.

一般には、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て感湿ペーストを
調製するが、L A2 CO3+ Vl O。
Generally, a moisture-sensitive paste is prepared by pulverizing and kneading the mixture of the ceramic and binder, and then adjusting the viscosity with a resin paint.

のみをバインダーとして使用する場合次のようにして感
湿ペーストを調製するのが好結果につながることが判明
した。
It has been found that the preparation of a moisture-sensitive paste in the following manner leads to good results when using only as a binder.

(1)  セラミック(Zr011 Yz Os )と
Li1CO。
(1) Ceramic (Zr011 Yz Os) and Li1CO.

とを有機バインダ添加の下で攪拌する。and are stirred under addition of an organic binder.

(n)  有機バインダ蒸発除去後、800℃前後の温
度で一次焼成を行う。
(n) After the organic binder is evaporated and removed, primary firing is performed at a temperature of around 800°C.

GiD  焼成物を有機バインダー添加下で破砕する。GiD The fired product is crushed with the addition of an organic binder.

(ψ 有機バインダー蒸発除去後、V、 O5及び樹脂
塗料を添加する。
(ψ After removing the organic binder by evaporation, add V, O5 and resin paint.

M 混錬及び粘度調整して感湿ペーストを形成する。M: Knead and adjust viscosity to form a moisture-sensitive paste.

こ5して感湿ペーストが調製し終ると、感湿層の膜厚が
5〜200μm、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。
After the moisture-sensitive paste has been prepared, the moisture-sensitive layer is coated by screen printing so that the thickness of the moisture-sensitive layer is about 5 to 200 μm, preferably about 40 to 120 μm.

膜厚の厚い程、最終製品の電気抵抗は低下する。The thicker the film, the lower the electrical resistance of the final product.

その後、130〜190℃の温度で11.2〜2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。
Thereafter, after preliminary drying at a temperature of 130 to 190° C. for 11.2 to 2 hours, a firing treatment is performed at a temperature lower than conventional.

LL、CO,及びV、 O,は融点が低いので、それら
をバインダーとして使用することは或いはバインダー中
にそれらを存在せしめることは、低温焼成を可能ならし
める。焼成処理はセラミック粒子を焼結して、感湿膜の
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。従来、所定の構造強度を得るには最小限900℃
の焼成温度が必要と考えられていたが、かえってこうし
た高温焼成は作製感湿素子の特性、特に抵抗特性を悪化
することが判明した。本発明においては、500〜87
0℃の温度、好ましくは550〜700℃の温度におい
て焼成が行われる。焼成保持時間は5分〜1時間、代表
的には数十分でよい。
Since LL, CO, and V, O, have low melting points, their use as binders or their presence in binders allows low temperature firing. The firing process sinters the ceramic particles to form the skeleton structure of the moisture sensitive membrane and to provide structural strength. Conventionally, a minimum temperature of 900°C was required to obtain a certain level of structural strength.
However, it has been found that such high temperature firing actually deteriorates the characteristics, particularly the resistance characteristics, of the produced moisture-sensitive element. In the present invention, 500 to 87
Calcining is carried out at a temperature of 0°C, preferably between 550 and 700°C. The firing holding time may be 5 minutes to 1 hour, typically several tens of minutes.

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、続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-sensitive element even more stable, it has been proposed to subject the sintered humidity-sensitive element to an aging treatment, followed by a heat treatment, and this does not preclude its use.

斯うして、低抵抗を有しそして高感度で安定性のある感
湿素子が生成されるが、好ましくはこの後表面処理を実
施することによって安定化及び低抵抗化を更に向上させ
ることができる。表面処理法として様々の提唱があるが
、本発明において好適なものはKOH或いはNatCO
3含有液への浸漬処理である。
In this way, a moisture-sensitive element with low resistance and high sensitivity and stability is produced, although the stabilization and low resistance can be further improved by preferably carrying out a subsequent surface treatment. . There are various proposals for surface treatment methods, but the preferred methods in the present invention are KOH or NatCO.
This is an immersion treatment in a liquid containing No. 3.

KOH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ことによっ
てもたらされる。KOH@度は10〜30重fチが適切
である。10%より少ないと含浸に長時間を要し、逆に
50%を越えると表面改質度が大きくなりヒステリシス
が大きくなる等の有害な結果が発生する。
The immersion treatment in the KOH-containing liquid is performed by
by immersion in the liquid for a suitable period of time, such as 120 minutes. Appropriate KOH strength is 10 to 30 degrees. If it is less than 10%, it will take a long time for impregnation, and if it exceeds 50%, the degree of surface modification will increase, causing harmful effects such as increased hysteresis.

浸漬処理後、素子は好ましくは600〜870℃の温度
で焼成される。焼成は結露に際してのKOH表面処理剤
の垂れを防ぎ、安定した改質表面を生成するのに必要で
ある。焼成温度範囲として600〜870℃が好ましい
のは、前述した通り、電気抵抗の上昇を防止するためで
ある。
After the dipping treatment, the device is preferably fired at a temperature of 600-870°C. The calcination is necessary to prevent the KOH surface treatment agent from dripping during condensation and to produce a stable modified surface. The reason why the firing temperature range is preferably 600 to 870°C is to prevent an increase in electrical resistance, as described above.

Na、 Co、処理の場合も上記と実質同態様で実施で
きる。
In the case of Na and Co treatments, it can be carried out in substantially the same manner as above.

実施例慣 18框長さX1m巾のA1.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柩を形
成した。各電極くし歯間隔はα20mxとし、121m
の長さにわたって印刷した。
Example 18 A1 frame length x 1 m width. O. A comb-shaped ruthenium coffin as shown in FIG. 1 was formed on the substrate by screen printing. The spacing of each electrode comb tooth is α20mx, 121m
printed over a length of .

Zr0t:Y、O,=s o : 50重量比の混合セ
yミックにLi2 Co、  15モル係を添加し、そ
して酢酸エチル添加の下で攪拌した。酢酸エチルを蒸発
させた後800℃において1時間−次焼成を行った。酢
酸エチル添加の下で破砕を行い、酢酸エチルを蒸発させ
、その後v、o、o、sモルとブチルカルピトール及び
エポキシ系樹脂塗料を添加し、混合後粘度調節して感湿
ペーストを調製した。
Zr0t:Y,O,=s o : 15 moles of Li2Co were added to the mixed ceramic in a weight ratio of 50 and stirred under addition of ethyl acetate. After evaporating ethyl acetate, the mixture was calcined at 800° C. for 1 hour. Crushing was carried out under the addition of ethyl acetate, the ethyl acetate was evaporated, and then v, o, o, s mol, butyl calpitol and epoxy resin paint were added, and the viscosity was adjusted after mixing to prepare a moisture sensitive paste. .

感湿ペーストを前記電極上に感湿層の厚みが40μmと
なるようスクリーン印刷により塗布し、170℃の温度
で1時間乾燥した。その後、600℃において15分低
温燐成した。
The moisture-sensitive paste was applied onto the electrode by screen printing so that the thickness of the moisture-sensitive layer was 40 μm, and dried at a temperature of 170° C. for 1 hour. Thereafter, low temperature phosphorization was performed at 600° C. for 15 minutes.

続いて、20チKOH水溶液に5分間浸漬しそして後a
OO℃で20分間焼成処理することKより後処理を実施
した。
Subsequently, immerse in a 20-inch KOH aqueous solution for 5 minutes, and then a.
Post-treatment was performed by firing at OO°C for 20 minutes.

こうして得られた感湿素子の湿度−抵抗特性、湿度応答
性(90%応答、55 ’%RH−455%RH及び8
5チRH→55チRH)及び経時安定性(80℃及び様
々の湿度の下で放置)について調べた。結果を第3.4
及び5図にそれぞれ示す。
Humidity-resistance characteristics, humidity responsiveness (90% response, 55'% RH - 455% RH and 8
5cm RH → 55cm RH) and stability over time (standing at 80° C. and various humidity conditions) were investigated. Results in section 3.4
and Figure 5 respectively.

第3図のグ27から非常に抵抗値が低く直線性も従来通
り維持されていることがわかる。第4図から、きわめて
応答特性が良い(10秒)ことがわかる。第5図は経時
安定性も良好であることを示す。本発明により総合的に
非常に優れた感湿素子が得られることがわかる。
It can be seen from graph 27 in FIG. 3 that the resistance value is very low and the linearity is maintained as before. From FIG. 4, it can be seen that the response characteristics are extremely good (10 seconds). FIG. 5 shows that the stability over time is also good. It can be seen that the present invention provides a moisture-sensitive element that is overall excellent.

実施例2 第2図に示したような中性電極を有する電極層上に実施
例1と同様にして感湿層を塗布して感湿素子を形成した
。第3図に示すごとく、抵抗値は多少低いだけであって
また応答性は第4図に示すように良好である。第5図と
同様の経時安定性を測定した。結果を第6図に示す。非
常に良好な経時安定性が得られている。
Example 2 A moisture sensitive layer was coated on an electrode layer having a neutral electrode as shown in FIG. 2 in the same manner as in Example 1 to form a moisture sensitive element. As shown in FIG. 3, the resistance value is only somewhat low, and the response is good as shown in FIG. 4. The stability over time was measured in the same manner as in FIG. The results are shown in Figure 6. Very good stability over time has been obtained.

尚、上記試験例において、抵抗値は測定周波数1000
Hzそして測定電圧1vとして測定した。
In addition, in the above test example, the resistance value is measured at a measurement frequency of 1000
Hz and the measurement voltage was 1 V.

発明の効果 本発明は、抵抗値が非常に低く、経時安定性に優れしか
もきわめて応答特性が良い感湿素子を提供するものであ
り、現在市販若しくは提唱されている様々の感湿素子に
比較して総合的にもつとも優れたものである。
Effects of the Invention The present invention provides a moisture sensing element with extremely low resistance, excellent stability over time, and extremely good response characteristics, which is superior to various moisture sensing elements currently on the market or proposed. Overall, it is excellent.

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

第1図は塗i凰感湿素子の一例の斜視図、第2図は中性
電極を使用する電極模様の平面図、第3図は実施例1及
び実施例2の感湿素子の湿度−抵抗特性を表すグラフ、
第4図は同じく湿度応答性を示すグラフ、第5図は実施
例1の感湿素子の経時安定性を示すグラフ、そして第6
図は実施例2の感湿素子の経時安定性を示すグラフであ
る。 1 : 基板 5 : を極 4 : 中性電極 5 : 感湿層 第1図 第2図      3 1目iEi度 C%) 11間 (4)ン)
FIG. 1 is a perspective view of an example of a coated humidity sensing element, FIG. 2 is a plan view of an electrode pattern using a neutral electrode, and FIG. Graph showing resistance characteristics,
FIG. 4 is a graph showing the humidity responsiveness, FIG. 5 is a graph showing the stability over time of the humidity sensing element of Example 1, and FIG.
The figure is a graph showing the stability over time of the humidity sensitive element of Example 2. 1: Substrate 5: Electrode 4: Neutral electrode 5: Moisture sensitive layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)ZrO_2系、ZrO_2+Y_2O_3系及びY
_2O_3系感湿素材を主体とする感湿部にLi_2C
O_3及びV_2O_3のうちの少くとも一方を添加し
たことを特徴とする感湿素子。 2)ZrO_2系、ZrO_2+Y_2O_3系及びY
_2O_3系感湿素材を主体とする感湿部にLi_2C
O_3及びV_2O_3のうちの少くとも一方を添加し
そしてKOH或いはNa_2CO_3による表面処理を
施したことを特徴とする感湿素子。
[Claims] 1) ZrO_2 system, ZrO_2+Y_2O_3 system, and Y
Li_2C in the moisture sensing part, which is mainly made of _2O_3 moisture-sensitive material.
A moisture-sensitive element characterized by adding at least one of O_3 and V_2O_3. 2) ZrO_2 series, ZrO_2+Y_2O_3 series and Y
Li_2C in the moisture sensing part, which is mainly made of _2O_3 moisture-sensitive material.
1. A moisture-sensitive element characterized in that at least one of O_3 and V_2O_3 is added and the surface is treated with KOH or Na_2CO_3.
JP59205539A 1984-07-20 1984-10-02 Moisture-sensitive element Granted JPS6184001A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59205539A JPS6184001A (en) 1984-10-02 1984-10-02 Moisture-sensitive element
US06/755,641 US4656455A (en) 1984-07-20 1985-07-16 Humidity-sensing element
GB08518338A GB2163970B (en) 1984-07-20 1985-07-19 Method of manufacturing a humidity-sensing element

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58190001A (en) * 1982-04-30 1983-11-05 日本カーバイド工業株式会社 Moisture measuring element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58190001A (en) * 1982-04-30 1983-11-05 日本カーバイド工業株式会社 Moisture measuring element

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JPH0337841B2 (en) 1991-06-06

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