JPS6243521B2 - - Google Patents
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- JPS6243521B2 JPS6243521B2 JP55184791A JP18479180A JPS6243521B2 JP S6243521 B2 JPS6243521 B2 JP S6243521B2 JP 55184791 A JP55184791 A JP 55184791A JP 18479180 A JP18479180 A JP 18479180A JP S6243521 B2 JPS6243521 B2 JP S6243521B2
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Links
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明は微粒子のAl2O3,SnO2の混合物に焼結
助剤なしで成形体とし焼成して感度の優れた抵抗
素子及び、その抵抗素子の製造法に関するもので
ある。 従来よりAl2O3粉末成形体の電気抵抗が湿度に
依存することから、粒径1〜5μの高純度の
Al2O3粉末に水を加えて撹拌し、泥漿にし、平衡
電極のついたガラス板等の絶縁基板の表面に薄く
塗布して自然乾燥した後、100℃で乾燥して酸化
物の薄膜を造つた湿度センサーが知られていた。
又、これを更に改良して、粒径1〜5μのAl2O3
粉末60〜90重量%と遷移金属元素を含むガラス40
〜10重量%との混合物をプレス成形し、焼成した
ものが特公昭53―10677号に述べられている。併
し前者は機械的強度が小さく、感湿抵抗素子が剥
れ易く50%の相対湿度(以下RHと略す)で104M
Ωcmと電気抵抗が高く、低湿度では測定下可能で
あつた。又、後者も結合剤としてガラス分が入つ
ているため、90%RHというような高湿度側でも
5×105Ωcmと電気抵抗が高く、又、実用的な機
械的強度を有する抵抗体としては、ガラス分を多
く加えなければならず、必然的に湿度による抵抗
率の変化が小さいものとなり、且つ応答性も遅い
ものとならざるを得ず、更に高湿から低湿にした
時ヒステリシスが残るという難点があつた。 本発明はこれらを改善するためになされたもの
で感湿抵抗体成分として、Al2O35〜99モル%と
SnO21〜99モル%よりなる混合物の焼結体であ
り、その結晶粒径が3μm以下を主体となし、気
孔率が25〜45%であることを特徴とする感湿抵抗
体素子と、純度99・0%以上のAl2O3及びSnO2の
微粉末を使用して、上記モル%に配合し合計100
モル%として混合后、造粒する。この造粒粉末を
成形后、温度900〜1300℃の酸化雰囲気中にて焼
成することを特徴とする感湿抵抗素子の製造法と
を提供するものである。その原料として、Alア
ルコキシド及びSnアルコキシドを加水分解して
熱処理し得られた酸化物微粉末を使用するもので
あり、又、別の原料として、Al及びSnの金属塩
から得られた酸化物微粉末を使用するものであ
る。本発明はAl2O3,SnO2の原料が純度99.0%以
上であり、また、1μm以下の微粒子であり、そ
の混合物に焼結助剤を用いず、又、結晶成長が進
行する前に焼成が終つているため微結晶で均一な
多孔質体が形成され、そのため微結晶粒子の比表
面積が大きく活性であることから高感度で速い応
答性のものが得られる。更に、熱的にも高温まで
安定であり、機械的強度も強く、また通常の焼成
法によれば再現性もよく安定した感湿抵抗素子が
得られた。 Al2O3にSnO2の添加は、感湿抵抗素子のバルク
抵抗を下げ、湿度の変化に対し抵抗の変化巾を更
に大きくするのに寄与することが見い出された。 感湿抵抗成分として、Al2O35〜99モル%、
SnO21〜95モル%に限定した理由はAl2O399モル
%以上(SnO21モル%以下)では焼結体の湿度に
対する抵抗変化巾が小さいこと、Al2O35モル%
以下(SnO295モル%以上)では焼結体の湿度に
対する抵抗変化が直線性から大きくずれ実用性に
乏しいためである。又、気孔率25〜45%とし、結
晶粒径3μmを主体としたのは、低温度例えば
800℃で焼成した場合に気孔率50%程度のものが
得られるが強度がないこと、又、1300℃以上のよ
うな高温で焼成すると気孔率が25%以下になり結
晶粒径も1〜4μmとなり湿度に対する感度及び
応答性が悪く実用性に乏しいためである。 以下実施例により一そう具体的に説明する。 実施例 1 純度99.0%以上のAl(iSoOC3H7)3とSn
(noC4H9)4を下記第1表に示すモル%になるよう
に秤量し、エタノールに溶解し温度60℃以上に加
熱した溶液にAl(isooC3H7)3及びSn(noC4H9)4
との等モル以上の純水を加え、撹拌しながら約1
時間反応させる。各組成のものが共通溶媒を使用
してAl及びSnアルコキシド混合溶液を同時に簡
単に加水分解が出来る。加水分解を終えた酸化物
微粉末を分離し乾燥すると粒径約100A゜で均一
な比表面積250〜350m2/gのものが得られた。こ
の微粉末100重量部に対し、エーテルで溶解した
カンフアー5重量部を加え混合し、乾燥して造粒
を行い、厚さ0.4mm、直径10mmの寸法にプレス成
形し温度1100℃で2hrにて大気中で焼成し焼結体
とした。その結果を第1表に示す。 実施例 2 純度99.0%以上のAlcl3とSncl4・nH2Oの金属塩
を純水に溶かし0.3mole/1の金属塩溶液を用意
し、この溶液の撹拌中にアンモニアガスと窒素ガ
スの混合ガスを導入し、溶液のPHが7程度にな
るまで導入する。充分撹拌後、沈澱した水酸化物
を採り出し水洗し700℃で乾燥する。この両超微
粒子は約100A゜で比表面積200〜350m2/gのも
のが出来た。これを第1表の組成に配合し充分混
合後、この微粉末100重量部に対しエーテルで溶
解したカンフアー5重量部を加え混合し、乾燥し
て造粒を行い、厚さ0.4mm、直径10mmの寸法にプ
レス成形し、実施例1と同様にして焼成を行い多
孔質焼結体とした。その結果は実施例1と同様な
値にて差違なきため同時に下表に示す。
助剤なしで成形体とし焼成して感度の優れた抵抗
素子及び、その抵抗素子の製造法に関するもので
ある。 従来よりAl2O3粉末成形体の電気抵抗が湿度に
依存することから、粒径1〜5μの高純度の
Al2O3粉末に水を加えて撹拌し、泥漿にし、平衡
電極のついたガラス板等の絶縁基板の表面に薄く
塗布して自然乾燥した後、100℃で乾燥して酸化
物の薄膜を造つた湿度センサーが知られていた。
又、これを更に改良して、粒径1〜5μのAl2O3
粉末60〜90重量%と遷移金属元素を含むガラス40
〜10重量%との混合物をプレス成形し、焼成した
ものが特公昭53―10677号に述べられている。併
し前者は機械的強度が小さく、感湿抵抗素子が剥
れ易く50%の相対湿度(以下RHと略す)で104M
Ωcmと電気抵抗が高く、低湿度では測定下可能で
あつた。又、後者も結合剤としてガラス分が入つ
ているため、90%RHというような高湿度側でも
5×105Ωcmと電気抵抗が高く、又、実用的な機
械的強度を有する抵抗体としては、ガラス分を多
く加えなければならず、必然的に湿度による抵抗
率の変化が小さいものとなり、且つ応答性も遅い
ものとならざるを得ず、更に高湿から低湿にした
時ヒステリシスが残るという難点があつた。 本発明はこれらを改善するためになされたもの
で感湿抵抗体成分として、Al2O35〜99モル%と
SnO21〜99モル%よりなる混合物の焼結体であ
り、その結晶粒径が3μm以下を主体となし、気
孔率が25〜45%であることを特徴とする感湿抵抗
体素子と、純度99・0%以上のAl2O3及びSnO2の
微粉末を使用して、上記モル%に配合し合計100
モル%として混合后、造粒する。この造粒粉末を
成形后、温度900〜1300℃の酸化雰囲気中にて焼
成することを特徴とする感湿抵抗素子の製造法と
を提供するものである。その原料として、Alア
ルコキシド及びSnアルコキシドを加水分解して
熱処理し得られた酸化物微粉末を使用するもので
あり、又、別の原料として、Al及びSnの金属塩
から得られた酸化物微粉末を使用するものであ
る。本発明はAl2O3,SnO2の原料が純度99.0%以
上であり、また、1μm以下の微粒子であり、そ
の混合物に焼結助剤を用いず、又、結晶成長が進
行する前に焼成が終つているため微結晶で均一な
多孔質体が形成され、そのため微結晶粒子の比表
面積が大きく活性であることから高感度で速い応
答性のものが得られる。更に、熱的にも高温まで
安定であり、機械的強度も強く、また通常の焼成
法によれば再現性もよく安定した感湿抵抗素子が
得られた。 Al2O3にSnO2の添加は、感湿抵抗素子のバルク
抵抗を下げ、湿度の変化に対し抵抗の変化巾を更
に大きくするのに寄与することが見い出された。 感湿抵抗成分として、Al2O35〜99モル%、
SnO21〜95モル%に限定した理由はAl2O399モル
%以上(SnO21モル%以下)では焼結体の湿度に
対する抵抗変化巾が小さいこと、Al2O35モル%
以下(SnO295モル%以上)では焼結体の湿度に
対する抵抗変化が直線性から大きくずれ実用性に
乏しいためである。又、気孔率25〜45%とし、結
晶粒径3μmを主体としたのは、低温度例えば
800℃で焼成した場合に気孔率50%程度のものが
得られるが強度がないこと、又、1300℃以上のよ
うな高温で焼成すると気孔率が25%以下になり結
晶粒径も1〜4μmとなり湿度に対する感度及び
応答性が悪く実用性に乏しいためである。 以下実施例により一そう具体的に説明する。 実施例 1 純度99.0%以上のAl(iSoOC3H7)3とSn
(noC4H9)4を下記第1表に示すモル%になるよう
に秤量し、エタノールに溶解し温度60℃以上に加
熱した溶液にAl(isooC3H7)3及びSn(noC4H9)4
との等モル以上の純水を加え、撹拌しながら約1
時間反応させる。各組成のものが共通溶媒を使用
してAl及びSnアルコキシド混合溶液を同時に簡
単に加水分解が出来る。加水分解を終えた酸化物
微粉末を分離し乾燥すると粒径約100A゜で均一
な比表面積250〜350m2/gのものが得られた。こ
の微粉末100重量部に対し、エーテルで溶解した
カンフアー5重量部を加え混合し、乾燥して造粒
を行い、厚さ0.4mm、直径10mmの寸法にプレス成
形し温度1100℃で2hrにて大気中で焼成し焼結体
とした。その結果を第1表に示す。 実施例 2 純度99.0%以上のAlcl3とSncl4・nH2Oの金属塩
を純水に溶かし0.3mole/1の金属塩溶液を用意
し、この溶液の撹拌中にアンモニアガスと窒素ガ
スの混合ガスを導入し、溶液のPHが7程度にな
るまで導入する。充分撹拌後、沈澱した水酸化物
を採り出し水洗し700℃で乾燥する。この両超微
粒子は約100A゜で比表面積200〜350m2/gのも
のが出来た。これを第1表の組成に配合し充分混
合後、この微粉末100重量部に対しエーテルで溶
解したカンフアー5重量部を加え混合し、乾燥し
て造粒を行い、厚さ0.4mm、直径10mmの寸法にプ
レス成形し、実施例1と同様にして焼成を行い多
孔質焼結体とした。その結果は実施例1と同様な
値にて差違なきため同時に下表に示す。
【表】
【表】
組成により異なるが上表の如く結晶粒径は0.01
〜0.15μmであり気孔率は25〜45%の多孔質焼結
体である。第1表に示した焼成温度条件は、1100
℃で2hr焼成であるが、800℃以下ではAl2O3がア
モルフアスの状態であると共に焼結体の強度も低
く、湿度に対する抵抗変化も再現性に乏しく不安
定である。1300℃以上では結晶が粒成長し、粒径
1.0〜4.0μmと大きくなり湿度変化に対し純感と
なり高湿度のみ感じる抵抗変化を示し直線性はな
くなる。 実施例1,2の焼結体の上下面にRu2Oペース
トを塗布し、800℃で焼付けて電極とし、リード
線を付けて感湿抵抗素子とした。その側面図を第
1図に示し、図中1は感湿抵抗体、2はRu2O電
極、3はリード線である。この各試料にAClV,
60Hzを印加した時の湿度と抵抗との関係変化を第
2図及び第3図に示し、第2図中の直線は左端上
から順にNo..2,3,4,5,1であり、第3図
中の直線は左端上からNo..6,7,8,9,10で
曲線No.11である。尚No.1とNo.10.11を除いた本発
明の試料は90%RHで104Ωあり、20%RHで107Ω
であり直線性の傾きの差はなく、実用性の高い抵
抗域で大きな変化巾と直線性があり、脱湿の時に
おけるヒステリシスはみられなかつた。併し本発
明範囲外のNo.1,10,11は90%RHで103Ωあり、
20%RHで105Ωとなり小さな抵抗変化巾を示し、
ヒステリシスが大きくなつた。特にNo.11は直線性
がなくなる。気温30℃における応答性について
は、第4図に示す如く試料No.2〜10はほゞ同様な
値を示し20秒以内にて安定した値の速いものとな
つたが、これは焼結助剤を含まず、均一な微粒子
多孔質焼結体の効果が現われたものと考えられ
る。図中破線はRH90%より50%に変化させた場
合、実線はRH20%より50%えと変化させた場合
の相対指示湿度である。第5図には湿度80%にお
ける再現性を見たものであり、長期の使用に対
し、表面の汚れで抵抗が増加する傾向にあるので
450℃にて1分間加熱をすることにより初期抵抗
にもどり、これを10000回以上行なつても全く変
化がないことが判明した。これも焼結助剤なしで
均一な微粒子多孔質焼結体であることから熱的に
も非常に安定していることによるものである。
〜0.15μmであり気孔率は25〜45%の多孔質焼結
体である。第1表に示した焼成温度条件は、1100
℃で2hr焼成であるが、800℃以下ではAl2O3がア
モルフアスの状態であると共に焼結体の強度も低
く、湿度に対する抵抗変化も再現性に乏しく不安
定である。1300℃以上では結晶が粒成長し、粒径
1.0〜4.0μmと大きくなり湿度変化に対し純感と
なり高湿度のみ感じる抵抗変化を示し直線性はな
くなる。 実施例1,2の焼結体の上下面にRu2Oペース
トを塗布し、800℃で焼付けて電極とし、リード
線を付けて感湿抵抗素子とした。その側面図を第
1図に示し、図中1は感湿抵抗体、2はRu2O電
極、3はリード線である。この各試料にAClV,
60Hzを印加した時の湿度と抵抗との関係変化を第
2図及び第3図に示し、第2図中の直線は左端上
から順にNo..2,3,4,5,1であり、第3図
中の直線は左端上からNo..6,7,8,9,10で
曲線No.11である。尚No.1とNo.10.11を除いた本発
明の試料は90%RHで104Ωあり、20%RHで107Ω
であり直線性の傾きの差はなく、実用性の高い抵
抗域で大きな変化巾と直線性があり、脱湿の時に
おけるヒステリシスはみられなかつた。併し本発
明範囲外のNo.1,10,11は90%RHで103Ωあり、
20%RHで105Ωとなり小さな抵抗変化巾を示し、
ヒステリシスが大きくなつた。特にNo.11は直線性
がなくなる。気温30℃における応答性について
は、第4図に示す如く試料No.2〜10はほゞ同様な
値を示し20秒以内にて安定した値の速いものとな
つたが、これは焼結助剤を含まず、均一な微粒子
多孔質焼結体の効果が現われたものと考えられ
る。図中破線はRH90%より50%に変化させた場
合、実線はRH20%より50%えと変化させた場合
の相対指示湿度である。第5図には湿度80%にお
ける再現性を見たものであり、長期の使用に対
し、表面の汚れで抵抗が増加する傾向にあるので
450℃にて1分間加熱をすることにより初期抵抗
にもどり、これを10000回以上行なつても全く変
化がないことが判明した。これも焼結助剤なしで
均一な微粒子多孔質焼結体であることから熱的に
も非常に安定していることによるものである。
第1図は感湿抵抗素子の側面図、第2図及び第
3図は本発明実施例及び比較例の湿度と抵抗との
関係、第4図は本発明の応答性の経過時間と湿度
との関係、第5図は本発明品の汚れの加熱処理を
行つた回数と抵抗変化の関係を示したものであ
る。
3図は本発明実施例及び比較例の湿度と抵抗との
関係、第4図は本発明の応答性の経過時間と湿度
との関係、第5図は本発明品の汚れの加熱処理を
行つた回数と抵抗変化の関係を示したものであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 感湿抵抗体成分として、Al2O35〜99モル%
とSnO21〜95モル%よりなる混合物の焼結体であ
り、その結晶粒径が3μm以下を主体となし、気
孔率が25〜45%であることを特徴とする感湿抵抗
素子。 2 純度99.0%以上のAl2O3及びSnO2の微粉末を
使用して、Al2O35〜99モル%とSnO21〜95モル%
とを合計100モル%に配合し混合后、造粒する。
この造粒粉末を成形后、温度900〜1300℃の酸化
雰囲気中にて焼成することを特徴とする感湿抵抗
素子の製造法。 3 上記のAl2O3原料としては、Alアルコキシド
を加水分解し熱処理して得られた酸化物微粉末で
あり、又、上記のSnO2原料としては、Snアルコ
キシドを加水分解し熱処理して得られた酸化物微
粉末を使用することを特徴とする特許請求の範囲
第2項記載の感湿抵抗素子の製造法。 4 上記のAl2O3原料としては、Alの金属塩から
得られた酸化物微粉末であり、又、上記のSnO2
原料としては、Snの金属塩から得られた酸化物
微粉末を使用することを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載の感湿抵抗素子の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55184791A JPS57107003A (en) | 1980-12-24 | 1980-12-24 | Moisture sensitive resistance element and method of producing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55184791A JPS57107003A (en) | 1980-12-24 | 1980-12-24 | Moisture sensitive resistance element and method of producing same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57107003A JPS57107003A (en) | 1982-07-03 |
JPS6243521B2 true JPS6243521B2 (ja) | 1987-09-14 |
Family
ID=16159350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55184791A Granted JPS57107003A (en) | 1980-12-24 | 1980-12-24 | Moisture sensitive resistance element and method of producing same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57107003A (ja) |
-
1980
- 1980-12-24 JP JP55184791A patent/JPS57107003A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57107003A (en) | 1982-07-03 |
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