JPS6249250A - 薄膜感湿素子 - 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、１膜感湿素子に関する。更に詳しくは、感湿
特性にすぐれかつ耐環境性の点でも良好な薄膜感湿素子
に関する。

〔従来の技術〕

空気中の相対湿度の制御は、精密工業、食品工業、繊維
工業、ビル管理−ヒなどで大変重要であり、それを検知
する感湿素子とし、では、従来へのような材料を用いた
ものが知られている。

（１）Ｓｅ、Ｇｅ、　Ｓ−ｉなどの金属あるいは半導体
（２）Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｊなどの金属の酸化物（３）ＡＤ
、２０Ｊなとの多孔質金属酸化物（４）Ｌ、１Ｃｆｆな
どの電解質塩 （５）有機または無機材料からなる高分子膜しかしなが
ら、これらの各種材料を用いた感湿素子は、いずれも保
守が大変であったり、あるいは信頼性や応答性に問題が
あるなど、満足される状態にはない。

例えば、上記（２）の金属酸化物を用いる場合には、そ
Ｊｔの成形にプレスや焼結が行われるが、均質なプレス
が困難であったりあるいは焼成時の割れなどの問題がみ
られる。また、工程上では問題なく成形されても、感湿
素子が水分の脱吸着に起因する抵抗変化を利用する性質
上、水分の影響で粒界から破壊が生ずるため、耐久性、
換ｆｆｌずれば信頼性にも問題がある。このように、金
属酸化物を用いた感湿素子は、構造が複雑であり、また
吸着水を除去するためヒータ・−による加熱を必要どし
ているばかりではなく、９（）％応答に数句乃至［０数
分間を要するので、肝心の応答性の点でも出好とはいえ
ない。

また、（５）の高分子１岸を用いた場合には、材料面で
は廉価であるものの、溶剤などの薬品による劣化や信頼
性の低下などの問題がみられる。更に、品分−ｒ容景変
化タイプの感湿素子なども実用化されているが、この場
合にも９０％応答に１０〜数１０秒間程度かかり、応答
性の点で十分満足されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは１．二うし、た問題点を避け、特１．：、
　！極材料として耐食性にすぐれたものを求めて検４４
を重ねた結果、絶縁性基板−ｈにカイましくけスパッタ
リング法により形成させた耐食性被加工金属薄膜にフォ
トレジストパターンを形成させた後、電解エツチングｌ
、て得らツ１．る耐食性くし型電極を湿度センサーに用
いるごど７）＜好適゛て・あることをフＩ：ず見出しく
特願昭５９−２７０，４５６号−）６引詩、きかかる１
ｌｌ１１食付くし型電極を用いた薄膜感湿素子の’ｊｒ
　、ｔ；−・層の改Ｋｉ’を図った結果、導電付くし導
電（４；の表面を高分子・薄膜で覆い、この高分子−薄
膜の表面に一更に；１つ化ｙルギルよたはこれど９化ア
ルギルとで処理することにより、耐環境＋１にすぐれ、
しかも応答性のｌ（好２７−薄膜感湿素子を得る、τと
ができた（特願昭６０−４．０．７８６号）、 この薄膜＋８湿寿了・１こおいて、導電性くし型電極の
表面も−覆う高分子薄膜は、１・＋１メチルシリルジメ
チルアミン右・どの含窒素イ１機けい素化合物よたけそ
れと？ン［ニアとの混合物のプラズマ重合脱として形成
さ才ｌ１、用いｌ：’、　ｊｌ、ているが、かかる含窒
素廟機けい素化合物とし、てビス（１−リメ（ルシリル
）アセトアミドを用いる、二とによ１・）　、　ＩＱ日
゛）！シる薄膜感湿素子の感湿特性、が更１．ｒ−ヘ段
ど改善さ１１４、また耐環境・１４の点でも良好なｔ〕
のが得ら才１することが、今回新たに見出された。

〔問題点へ・解決するための１６段〕および〔作用〕従
って、本発明は薄膜感湿素子に係り、この薄膜感湿素子
は、絶縁性基板Ｆ、に形成させた導電性くし型電極の表
面をビス（トリメチルシリル）アセトアミドの高分子が
り膜で覆ってなる。

絶縁性基板上への導電付くし型電極の形成は、従来の例
にならって行オ〕ワ、る。即ち、ガラス、アルミナ、石
英などの絶縁性基板上に、ステンレススチール、ハステ
ロイＣ、インコネル、モネル、金、銀、銅、白金、アル
ミニウム、鉄、コバ／ｌ用−、ニッケルなどの耐食性金
属や電極形成材料金属をスパッタリング法、イオンブ！
ノーティング法などにより、約Ｏ９１〜０．５μｍ程度
の厚さの薄膜を形成させ、次にそこにフォトレジストパ
ターンを形成させる。

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、周知のフォトリソグラフ技術を適用すること
によって行われる。即ち、金属薄膜」二にフォトレジス
トコーティングを行ない、そこにくし型電極のパターン
の陰画または陽画を焼付＋ｔ　；ｔ＝ニガラス板を重ね
、ソＵα射による焼イｑ【づおよび現像によって行われ
る。ごの後、湿式化学エラチンη゛が行われるが、エッ
チソゲ液どしては、リン“酸−硫酸−焦水りｒ１ム酸−
水（重鼠比６５：１５　：　５　：　１５）混合液、１
′１ｌ−ＩＦ（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いら１＋、る。

このようにして絶縁性基板−Ｆユに形成させた導電性く
し型電極の表面は、ビス（１−１，Ｊメチルシリル）ア
セｌ−アミドの高分子薄膜によって覆われる。この高分
子薄膜の形成は、一般にビス（トリメチルシリル）アセ
トアミドまたはそれとアンモニアとの混合物を千ツマ−
に用いるプラズマ重合法によって行オ）　、１１．、単
量体圧力約０．０１〜０．ＩＴｏｒｒ、好ましくは約０
．０２−０．０８Ｔｏｒｒ、電力約５−：’ＩＯＷの条
件下で約５０００−１８０００人のプラズマ重合膜が形
成され、る。

形成されたプラズマ重合膜は電気抵抗が高く、通常は絶
縁性の薄膜であるが、その表面を臭化メチル、臭化エヂ
ル、ヨウ化メチル、ヨウ化エチルなどのハロゲン化アル
キルの少くとも−・種、りｒ才しくはり化メチルのガス
と接触させると、その抵抗値に下げることができろ。こ
オシは、化学反応や拡散現象により、膜中ｔ、：’：臭
素や３つ索が取り込まれ、そのため１こ導電Ｐ１が改善
されるためど考えられる。

図面の第１図は、本発明に係る薄膜感湿素子の−・態様
夕示すそ第１．の平面図であり、絶縁性ｍ板１−にに導
電付くし導電４Ｉｌｉｉ２．２’が形成され、その表面
は上記プラズマ重合膜３によって覆われでおり、この重
合膜にＪ：って覆われていない電極取出部分には半田付
ＬＪあるいは銀ペースト４，４′により、リード線５．
５′が取り付けられている。

〔発明の効宋〕

本発明に係る薄膜感湿素子ＩＪ２、従来の含窒素有機け
い素化合物のプラズマ重合膜よりも耐水性、耐薬品性に
すぐれているビス（１〜リメチルシリル）アセｌルアミ
ドまたは＋ｈとアンモニアとの混合物のプラズマ重合膜
などで導電−ＭｌくＬ型電極の表面が覆われているため
、耐環境性は良好であり、しかも導電付くし型電極の表
面を覆っているプラズマ重合膜は、その膜厚が薄いので
、感湿素子とし、。

での感湿特性の点でも更に一−一段と良好である。。

［実施例〕 次１１、実施例について本発明を説明する３゜実施例 ガラス基板りに、フ第１ヘリソゲラフ法により、線幅５
００／ｌ１１１、線間隔２５０μｍの線状歯を］　：（
ｍ　ｍの長さで多数本形成させ、子の長さの内１１ｍｍ
に相当する部分で互いに対向する線状歯同士が噛み合１
）ているような状態のくし型電極を金で形成させた。

次いで、このくし型電極部分３−１分覆うように、ビス
（Ｉ−リメチルシＩＪル））′セ１−アミドのプラズマ
重合１摸を、圧力０．０２Ｔｏｒｒ、電力１．ＯＷ、時
間１時間の条件下で形成させた。その後、耐圧反応容器
中で、温度６０“ｃ、圧ノ１３．５ｋｇ＃Ｊ、時間４８
時間の条件下で臭化メチル処理しまた。

リード線を銀ベースｌ−付けした薄膜感湿素ｒ・につい
で、これをｄｌ、！湿度試験器に入れ、ＬＣＲメーター
を用いて、ＩＫ）Ｔｚ、１ｖの測定条件下で感湿特性の
評価を行なった。２０℃における相対湿度５０〜１００
％での抵抗値の変化が、第２図のグラフに示されており
、この結果から１本発明の薄膜感湿素子は、空気中の水
蒸気旦の増減変化に対して電気抵抗が鋭敏に変化するこ
とが分り、応答性の点ですぐれている。具体的には、５
５％→９８％の９０％応答は約１．５秒であり、その逆
の場合には約６秒の値が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１−図は、本発明に係る薄膜感湿素子の一態様を示す
そＩｔの１［ｌ面図である。また、第２図はこの薄膜感
湿素子を用いて測定した相対湿度と電気抵抗との関係を
示すイｆラフである。 （符号の説明） １・・・・・絶縁性基板 ２・・・・・導電付くし型電極 ３・・・・・プラズマ重合膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性基板上に形成させた導電性くし型電極の表面
   をビス（トリメチルシリル）アセトアミドの高分子薄膜
   で覆ってなる薄膜感湿素子。 ２、高分子薄膜がビス（トリメチルシリル）アセトアミ
   ドまたはそれとアンモニアとの混合物のプラズマ重合膜
   である特許請求の範囲第１項記載の薄膜感湿素子。 ３、高分子薄膜がハロゲン化アルキルで処理されたプラ
   ズマ重合膜である特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の薄膜感湿素子。