JPS62145128A - 温度センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、温度センサに関する。更に詳しくは。

中湿度領域の温度を精度よく測定できる温度センサに関
する。

〔従来の技術〕および〔発明が解決しようとする問題点
〕抵抗変化によって温度を検出する代表的な素子として
は、金属の抵抗体やサーミスタが挙げられる。抵抗体と
しての金属には、精度が必要な場合にはプラチナが使用
されるがこれは高価であり、従って一般的には廉価なニ
ッケルや銅が使用されるが、これらは精度の点で十分と
はいえず、その抵抗変化量は１℃当り１％以下である。

また、サーミスタは、金属抵抗体の場合よりは感度がよ
く１通常１℃当りの抵抗変化は３〜５％程度と大きいが
、生医学や化学の分野では中湿度領域（０−１００℃）
の温度を精度よく測定する必要があり、この点からする
とサーミスタでも十分とはいえない。また、サーミスタ
材料として半導体が使用されるため、高価であるばかり
ではなく、それの耐環境性が悪く、電磁波や湿度の影響
を受けて雑音となるため、信頼性にも問題がある。

本発明者は、従来の金、＠抵抗体やサーミスタにみられ
るこうした欠点を避け、中湿度領域の温度を精度よ＜　
ｇ＋ｑ定し得る感温素子として、絶縁性基板上に形成さ
せた導電性くし形電極の表面をプラズマ重合膜で覆った
構造の感温素子を先に提案している（特願昭６０−９９
１９１号）。本発明は、かかる感温素子を感湿素子とし
て用いた温度センサを提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕従って
、本発明は温度センサに係り、この温度センサは、透湿
性フィルムによって分離されたセルの一方の室にはプラ
ズマ重合フィルムを感湿膜とする感湿素子を、また他方
の室には水をそれぞれ封入せしめて構成されている。

かかる温度センサの一態様の断面図が第１図に示されて
おり、セル１は透湿性フィルム２によって部分されてお
り、その分離された一方の室３には、絶縁性基板４上に
形成させた導電性くし形電極５の表面をプラズマ重合フ
ィルム６で覆った構造の感湿素子が封入されており、ま
た他方の室７には水８が封入されている。

セルとしては、アルミニウム薄板、ステンレススチール
薄板などの金属材料、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リイミド、ポリエチレンなどのプラスチック材料などか
ら箱型に成形され、その継目をエポキシ樹ｊ指などでシ
ールしたものであって、その寸法が感湿素子を収納する
のに十分な大きさのものが用いられる。

透湿性フィルムとしては、水を透過する性質のフィルム
、例えば多孔質ポリテトラフルオロエチレンシー１〜な
どであって、その厚さが約０．１〜１ｍｍ程度のものが
用い返れる。これらの透湿性フィルムのセルへの固定も
、エポキシ樹脂などを用いて行われる。

プラズマ重合フィルムを感湿膜とする感湿素子としては
、絶縁性基板上に形成させた導電性くし形電極の表面を
プラズマ重合フィルム感湿膜が覆うように形成させたも
のなどが、一般に用いられる。これ以外には、例えば対
向電極などの単純な電極の表面をプラズマ重合膜で覆っ
たものなども用いることができる。

絶縁性基板上への導電性くし形電極の形成は、次のよう
にして行われる。即ち、絶縁性基板としてはガラス、石
英、アルミナなどが、一般にはガラス板などが用いられ
、その表面上にはステンレススチール、ハステロイＣ、
インコネル、モネル、金などの耐食性金属や銀、アルミ
ニウムなどの電極形成材料金属をスパッタリング法、イ
オンブレーティング法などにより、約０．１〜０．５μ
ｍ程度の厚さで薄膜状で形成させる。

例えばアルミニウムの場合には、このようにして形成さ
れた電極形成材料金属薄膜へのフォトレジストパターン
の形成は、周知のフ第１−リソグラフ工程を適用するこ
とによって行われる。即ち、金属薄膜上にフオトレジス
１−コーティングを行ない、そこにくし形電極のパター
ンの陰画または陽画を焼付けたガラス乾板を重ね、光照
射による焼付けおよび現像によって行われる。この後、
湿式化学エツチングが行われるが、エツチング液として
は、リン酸−硫酸−無水クロム酸−水（重量比６５：１
５　：　５　：　１５）混合液、ＢＩＩＦ（フッ酸系）
、塩化第２鉄水溶液、硝酸、リン酸−硝酸混合液などが
用し）られる。

このようにして絶縁性基板上に形成させた導電性くし形
電極の表面は、感湿特性にすぐれたプラズマ重合膜によ
って覆われる。プラズマ重合される単量体としては、例
えばトリメチルシリルジメチルアミン、トリエチルシラ
ザン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサ−チルシクロト
リシラザンなどの含窒素有機けい素化合物が用いられる
。

このプラズマ重合法により、約０．３〜０．６μｍ程度
の厚さのプラズマ重合膜が取出電極部分９を除いて形成
されるが、形成されたプラズマ重合膜は電気抵抗が高く
１通常は絶縁性の薄膜であるが、その表面を臭化メチル
、臭化エチル、ヨウ化メチル、ヨウ化エチルなどのハロ
ゲン化アルキルのガスと接触させると、その抵抗値を下
げることができる。これは、化学反応や拡散現象により
、膜中に臭素やヨウ素が取り込まれ、そのために導電性
が改善されるためと考えられる。

本発明においては、かかるプラズマ重合フィルムを感湿
膜とする感湿素子と水とが、それぞれ透湿性フィルムに
よって部分されたセル中に封入され、温度センサが構成
されるが、これを用いての測定が可能なのは、次のよう
な理由に基いている。

即ち、セル中に十分な量の水が存在するため、各温度に
おいて、セル中の空気がほぼ飽和水蒸気圧に近い状態に
保たれることになり、また素子側も透湿性フィルムを通
して水蒸気が供給されるため、これと同じ状態となる。

感湿素子は、湿度（蒸気圧）に対して抵抗値がリニアー
に変化する特性があるため、各温度で湿度に対して抵抗
値が変化することとなり、従って間接的に温度を測定す
ることができるようになる。

〔発明の効果〕

本発明にかかる温度センサは、従来の金属抵抗体やサー
ミスタと比較して感度が高く、中湿度領域での測定精度
がよい。また、電磁波などの影響がみられず、従って信
頼性が高く、更に材料は主として高分子材料を使用して
いるので廉価である。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例 １５Ｘ１２Ｘ２ｍｍの寸法のガラス基板上に形成させた
アルミニウムーけい素（９９：　ｉ）のスパッタリング
薄膜にフォトレジストパターンを形成させた後、それを
湿式化学エツチングすることにより、幅５０μ＋ｎ、間
隔１００　μｍ、厚さ０．２７ｚｍの線状歯を６ｍｍの
長さで多数本形成させ、その長さの内５ｍｍに相当する
部分で互いに対向する線状歯同士が噛み合っているよう
な状態のくし形電極を形成させ１次いでトリメチルシリ
ルジメチルアミンのプラズマ重合膜をこのくし形電極部
分を十分に覆うようにして形成させ、その後このプラズ
マ重合膜に臭化メチルガスを接触させて導電性を改善し
た。

アルミニウム薄板を４０　Ｘ　１５　Ｘ　５ｍｍの箱型
に成形し、その継目をエポキシ樹脂でシールして作製さ
れたセルを、ボアチック製送湿性フィルムをエポキシ樹
脂で固定化することにより部分し、その一方の室に上記
プラズマ重合フィルム感湿膜を有する感湿素子を、また
他方の室には電導度１．８×１０−６Ω・印の水約５〜
６ｍＱをそれぞれ封入した。

このようにして形成された温度センサを用いての温度−
索子抵抗の関係の測定は、温湿度試験器で０−１００°
Ｃの範囲の測定温度を設定し、相対湿度を一定の６５％
とし、素子の抵抗変化をＬＣＲメーターにより測定する
ことにより行われた。

そのｉｉｌ！Ｉ定結果は第２図に示されており、この結
果から抵抗変化率は２〜３％ときわめてすぐれているこ
とが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る温度センサの一態様の断面図で
ある。また、第２図は、実施例の温度センサを用いた温
度変化に対する素子抵抗変化を示すグラフである。 （符号の説明） ｌ　・・・・・・セル ２・・・・・・透湿性フィルム ３．７・・・分備されたセルの室 ６・・・・・・プラズマ重合フィルム感湿膜８・・・・
・・水

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．透湿性フィルムによって分離されたセルの一方の室
   にはプラズマ重合フィルムを感湿膜とする感湿素子を、
   また他方の室には水をそれぞれ封入せしめた温度センサ
   。
2. ２．プラズマ重合フィルム感湿膜が絶縁性基板上に形成
   させた導電性くし形電極の表面を覆うように形成されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の温度センサ。
3. ３．プラズマ重合フィルムが含窒素有機けい素化合物の
   プラズマ重合膜によって形成されている特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の温度センサ。
4. ４．プラズマ重合膜がハロゲン化アルキルによって処理
   されている特許請求の範囲第３項記載の温度センサ。