KR101316128B1

KR101316128B1 - 습도 센서

Info

Publication number: KR101316128B1
Application number: KR1020087021663A
Authority: KR
Inventors: 스즈키 카즈히로
Original assignee: 토플라스 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2013-10-11
Also published as: TWI420101B; CN101438149B; US20090056439A1; WO2007102262A1; TW200741200A; EP1992941A1; CN101438149A; EP1992941A4; JP2007240189A; JP5112639B2; KR20080106918A

Abstract

본 발명은, 감습 재료로서 고온 영역에서의 장기 안정성 등의 기초 특성이 최적화된 습도 센서를 제공하는 것이다. 본 발명에 관한 습도 센서는, 친수성기가 적어도 하나의 소수성기를 통하여 다른 친수성기와 결합하는 고분자를 이용하여 형성된 감습막을 구비하고 있다. 유리 전이온도가 240℃~500℃인 고분자를 이용하여 형성된 감습막을 구비한 감습 소자를 형성하는 것에 의하여, 고온 영역에서의 장기 안정성 등의 기초 특성이 최적화된다.

Description

습도 센서{HUMIDITY SENSOR}

본 발명은, 고정밀의 습도 센서에 관한 것으로, 특히 감습 기구의 해명(解明)에 의해 원리적으로 고온 영역과 고습도 영역에서의 안정성을 가지는 습도 센서에 관한 것이다.

식물의 육성 환경의 보지(保持)나 공장에 있어서의 라인 생산 관리에 있어서 고품질의 식물이나 제품을 출하하기 위해서 습도에 관해서도 관리하는 것에 대한 요구가 높아지고 있다. 습도 센서는 그 원리에 따라 6 종류로 분류된다. 즉, 물의 증발열을 검출하는 것, 이슬점을 검출하는 것, 수증기의 광학적 흡수에 따라 산출하는 것, 감습(moisture-senstivei) 재료의 신축을 검출하는 것, 감습 재료의 전기저항의 변화를 검출하는 것, 감습 재료의 전기용량의 변화를 검출하는 것이다. 이 6 종류의 검출 방법 중에서, 센서 소자 부분의 소형화의 용이성과 센서 출력의 연산 처리를 고려하면, 감습 재료의 전기 저항이나 전기용량의 변화를 검출하는 방법이 바람직하다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 감습 재료로서 폴리에테르술 폰(polyethersulfon) 및 폴리술폰(polysulfon)을 주성분으로 하여 형성된 감습막(moisture-senstivie film)을 구비한 감습 소자가 개시되어 있다. 이 소재는, 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트 등과 비교하여 흡착 수분량이 낮고 흡습 과정과 탈습 과정의 감습 특성의 차이가 작다고 하는 특성을 가지고 있다.

또, 특허문헌 2에는, 폴리페닐술폰(polyphenylsulfon)과 전극을 적층한 정전 용량형 감습 소자가 제안되고 있다. 특허문헌 2에서는, 폴리페닐술폰을 사용하는 것으로 이력 현상(hysteresis)이 작은 감습 재료를 제공하는 것이 가능하다.

특허문헌 1: 일본특허공보 평6-92953호 공보

특허문헌 2: 미국특허 제6938482호 명세서

그러나, 특허문헌 1에 있어서의 감습 재료인 폴리에테르술폰 및 폴리술폰과 특허문헌 2에서의 감습 재료인 폴리페닐술폰(이하, 'PPS'라고 한다)은, 유리 전이 온도가 높아도 220℃이다. 즉, 어느 물질도 유리 전이 온도가 낮고, 더욱이 감습 재료로서 온도 의존성과 고온 영역에 있어서의 장기 안정성 등의 기초 특성이 최적화되고 있는 것은 아니었다.

또, 이에 대해서 연료 전지나 자동차 엔진에 있어서, 고온에서의 습도 계측의 수요는 높아지고 있다. 이러한 환경에서는, 유리 전이 온도가 220℃인 것은 충분하지 않고, 내구성의 확보도 포함하여 보다 고온에서의 습도 계측에 견딜만한 습도 센서에 대한 필요성이 생기고 있다.

이에, 출원인들은 감습 재료로서 유리 전이 온도의 고온화에 대하여 원리적으로 그 근본 원인을 추구하여 온도 의존성과 고온 영역에서의 장기 안정성 등의 기초 특성이 최적화하는 물질을 찾아냈다.

따라서, 본원 발명의 목적은, 감습 재료로서 온도 의존성과 고온 영역에서의 장기 안정성 등의 기초 특성이 최적화된 습도 센서를 제공하는 것에 있다.

출원인들이 열심히 연구한 결과, 상대습도 센서용 감습 재료는, 우선 흡습량이 상대습도에만 의존하는 것이 바람직하다.즉, 온도 등의 다른 파라미터에 의존하면 그에 대한 보정이 필요해져서 정확한 습도를 측정할 수 없기 때문이다.

이러한 흡습량이 상대습도에만 의존하기 위해서는, 제일 우선, 감습 재료인 고분자의 친수성기와 물 분자와의 결합 에너지가 물 분자 사이의 결합 에너지와 동일할 것이 필요하다.

고분자에 있어서, 친수성기와 물 분자와의 결합 에너지가 물 분자 사이의 결합 에너지와 대략 동일하게 안정적으로 존재할 수 있는 것은 술포닐기(sulfonyl group)와 카르보닐기(carbonyl group)이다. 이 2개의 작용기를 이루는 산소 원자의 불포화(비공유) 전자쌍은, 물 분자가 형성사는 물 분자 사이의 결합에너지와 거의 동일한 에너지로 수소결합 할 수 있다.

둘째로, 물 분자가 응축하는 것을 막기 위해서 친수성기는 소수성기에 의해서 간격을 둘 필요가 있다. 측쇄가 없는 소수성기로서, 친수성기 사이의 간격을 확실히 비울 수 있는 것은, 부피 큰(bulky) 구조를 가지는 페닐기를 대표로 하는 다원환(multi-membered ring)이다. 특히 5원환 내지 8원환이 바람직하다. 특히 입수가 용이하다면, 불화된 다원환이 바람직하고, 특히 5원환 내지 8원환이 바람직하다.

측쇄를 가지는 고분자는 유전율이 유리 전이 온도 이하의 온도에서도 큰 의존성을 나타낸다. 이에 대해 측쇄가 없는 고분자는 유리 전이 온도 부근까지 유전율이 거의 일정하여 유리하다.

또, 친수성기는 소수성기에 의하여 간격을 비울 수 있어서, 흡착한 물 분자의 응축을 막는 것과 동시에 물 분자는 회전운동이 속박되게 되어, 흡착 물 분자의 유전율은 온도에 의존하지 않게 된다.

이상의 관점으로부터 출원인은, 본원발명의 목적을 달성하기 위해서 이하의 수단을 발명하기에 이르렀다.

본 발명의 제일 측면에 의하면, 본 발명의 습도 센서는 친수성기가 적어도 하나의 소수성기를 통하여 다른 친수성기와 결합하는 고분자를 이용하여 형성되는 감습막을 구비하고, 상기 소수성기가 다원환으로 구성된다. 또 친수성기는 카르보닐기 또는 술포닐기이여도 좋다. 또, 유리 전이 온도가 240℃~500℃인 고분자를 이용하여 형성된 감습막을 구비한다.

상기 고분자는 하기의 화학식으로 표시되는 단위 구조의 임의의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

본 발명의 제 2 측면에 따르면, 본 발명의 반도체 장치는, 친수성기가 적어도 하나의 소수성기를 통하여 다른 친수성기와 결합하는 고분자를 이용하여 형성되는 감습막을 구비하고, 상기 소수성기가 다원환으로 구성된다. 또 친수성기는 카르보닐기 또는 술포닐기이여도 좋다. 또, 유리 전이 온도가 240~500℃인 고분자를 이용하여 형성된 감습막을 구비한다. 여기서, 다원환으로서는 5원환 내지 8원환이 바람직하다.

더욱이 온도 센서가 병설되어도 좋고, 또 센서 출력 회로가 병설되어 있는 것을 특징으로 하여도 좋다.

도 1은 본 발명에 따른 습도 센서의 제 1 형태를 도시한 개념도이다.

도 2는 본 발명에 따른 습도 센서의 제 1 형태에 따른 220℃~380℃에서 열처리하였을 때의 상대습도-전기용량 특성이다.

도 3은 본 발명에 따른 습도 센서의 제 1 형태에 따른 420℃에서 열처리하였을 때의 상대습도-전기용량 특성이다.

도 4는 종래 제품인 PES의 내열 시험 전후의 30℃에서의 상대습도-전기용량 특성이다.

도 5는 종래 제품인 PAS의 내열시험 전후의 30℃에서의 상대습도-전기용량 특성이다.

도 6은 본 발명에 관한 제 1 폴리술폰의 내열 시험 전후의 30℃에서의 상대습도-전기용량 특성이다.

도 7은 본 발명에 관한 제 2 폴리술폰에 의한 습도 센서에 있어서 30℃에서의 상대습도-전기용량 특성이다.

도 8은 본 발명에 따른 습도 센서의 제 2 형태의 평면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 습도 센서의 제 2 형태의 종단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 습도 센서의 제 2 형태의 실시예 4의 상대습도-전기용량 특성이다.

도 11은 본 발명에 따른 습도 센서의 실시예 5의 평면도이다.

도 12는 본 발명에 따른 습도 센서의 실시예 5의 BB＇선에 대한 횡단면도의 확대도이다.

도 13은 본 발명에 따른 습도 센서의 실시예 6에 있어서의 평면도이다.

도 14는 본 발명에 의한 습도 센서의 실시예 7에 있어서의 평면도이다.

<부호의 설명>

2 : 절연성 기판 4 : 하부 전극

6 : 하부 전극용 패드 8 : 감습막

10 : 상부 전극 12 : 상부전극용 패드

14 : 절연성 기판 16 : 하부 전극

18 : 하부 전극용 패드 20 : 감습막

22 : 상부 전극 24 : 상부 전극용 패드

26, 28 : 전극 패드 30 : 반도체 장치

32 : 반도체 기판 34, 36 : 전극 빗살부

38 : 감습 재료 40 : 감습층

42 : 상부 감습막 44 : 출력 회로

46 : 패드 48 : 온도계측회로

이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

실시 형태 1

도 1은 본 발명에 따른 습도 센서의 제 1 형태를 도시한 개념도이다. 도 1에 있어서, 참조번호 2는 예를 들면 소결 알루미나, 소다 유리, 규산 유리 등으로 구성되는 절연성 기판이고, 참조번호 4는 이 절연성 기판(2)의 상면에 피착 형성된 알루미늄, 금, 팔라듐, 크롬 등으로 구성되는 하부 전극이며, 참조번호 6은 이 기판(2) 상의 전극용 패드 형성 영역 부분에 하부 전극(4)과 연결되어 일체로 형성된 하부 전극용 패드이며, 참조번호 8은 하부 전극(4)의 상부뿐만 아니라 하부 전극용 패드(6)의 일부와 또한 절연 기판(2)도 피복하도록 부착 형성되는 유리 전이 온도가 약 260℃인 이하의 식으로 표시되는 고분자 수지 재료 폴리술폰(이하, 제 1 폴리술폰)으로 구성되는 감습막이다.

[화학식 8]

또, 참조번호 10은 이 감습막(8) 상에 형성된 상부 전극, 참조번호 12는 감 습막(8) 상의 전극 패드 형성 영역 부분에 상기 하부 전극(4)과 동일 공정에서 연장되도록 형성된 상부 전극의 상부 전극용 패드이다.

이러한 하부 전극용 패드(6)와 상부 전극용 패드(12)의 말단부에 도시되지 않은 리드 선이 납땜 고정된다.

이와 같이 구성되는 습도 센서에 있어서, 이 감습막(8)은 화학식 (8)에 표시 되는 제 1 폴리술폰을 중심으로 하는 감습 재료에 의해 형성되어 있다.

이어서, 이 습도 센서의 구체적인 제조 방법에 대하여 설명한다.

우선, 제 1 폴리술폰 분말을 예를 들면 5~30g 준비하고, 이것을 예를 들면 N－메틸피롤리디논(N-methylpirrolidinone, 이하, NMP로 표현한다) 40~90g에 용해하여 제 1 폴리술폰 용액을 얻는다. 다음에, 이 제 1 폴리술폰 용액을 절연성 기판(2) 상에 형성된 하부 전극(4) 상에 스핀 코팅 방법에 의하여 도포하였다. 이 경우의 스피너(spinner)의 회전수는 500~9000 rpm이다. 성막 후에는, 용매의 제거 및 막 내부의 뒤틀림을 완화할 목적으로, 제 1 폴리술폰의 유리 전이 온도 260℃보다 고온에서 1시간 이상 열처리를 수행하여 감습막(8)을 얻었다.

이어서, 이 절연성 기판(2) 상에 적층 도포한 감습막(8)의 더욱 상부에 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 도금법(plating) 등에 의해 막두께 100㎚ ~ 10000㎚ 정도의 상부 전극(10)을 형성한다.

또, 하부 전극(4)은 크롬을 증착에 의하여 400㎚ ~ 800㎚의 두께로 박막 상태로 형성하는 것으로 얻었다.

아울러, 이 실시 형태에서는, 제 1 폴리술폰에 대해서 설명하였으나, 이하의 화학식으로 표시되는 그 외의 폴리술폰에 대해서도 유리 전이 온도가 높아 본 실시예에 적용이 가능하다.

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

화학식 (9), (10)으로 표시된 고분자 화합물은 유리 전이 온도가 250℃이며, 용매로서는 디메틸포름아미드(dimthylformamide, 이하, DMF), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide, 이하, DMAC)가 바람직하다.

화학식 (11)로 표시된 고분자 화합물은 유리 전이 온도가 400℃이며, 용매로서는, 고온 페놀과 NMP가 바람직하다.

화학식 (12), (13)로 표시된 고분자 화합물은 유리 전이 온도가 290℃이며, 용매로서는 DMF, DMAC가 바람직하다.

실시예 1

아울러, 이와 같이 구성된 본원발명에 관한 제 1 폴리술폰을 이용한 습도 센서에 대해서 열처리 온도를 변화시켰을 경우의 상대습도-전기용량 특성을 측정하였다. 본 실시예에서는, 작성 조건 중 감습막의 도포 후에, 각각 18시간 동안 220℃, 260℃, 300℃, 340℃, 380℃, 420℃로 열처리하였다.

도 2에는 220℃~380℃로 열처리하였을 때의 상대습도-전기용량 특성을 도시하고, 도 3에는 420℃로 열처리하였을 때의 상대습도-전기용량 특성을 도시하고 있다.

아울러, 전기용량의 측정에는 LCZ 미터를 사용했다. 측정 주파수는 2 ㎒, 시험조의 온도는 30℃이다. 동시에 측정한 이력(hysteresis) 폭은, 220℃, 260℃, 300℃, 340℃, 380℃, 420℃의 열처리 온도에 대해서, 각각 3.0, 2.0, 1.5, 1.5, 1.0, 1.0, 2.0%이었다.

한편, 같은 조건으로 구성된 감습막으로서 종래 제품인 폴리에테르술폰(polyethersulfon, 이하 PES) 및 PPS를 이용한 습도 센서에 대해서도 이력 폭을 계측하였다. 이때의 열처리의 조건은, 100시간, 260℃로 하였다. PES 및 PPS의 이력은 모두 1.0%였다.

이상으로부터 본 발명에 관한 제 1 폴리술폰을 이용한 습도 센서는, 340℃, 380℃로 열처리한 것이 PES와 PPS와 동일한 정도로 이력이 작은 것으로 나타난다.

실시예 2

실시예 2에서는, 더욱 본 발명에 관한 제 1 폴리술폰을 이용한 습도 센서의 내열성에 대해서 이하에서 나타낸다. 실시예 2에서는, 종래 제품인 PES, PPS와, 본 발명에 관한 제 1 폴리술폰을 각각 감습 재료로서 이용한 것에 대해서, PPS, PES는 260℃에서, 100시간, 또 제 1 폴리술폰에 대해서는 380℃에서 18시간, 열처리하였다. 아울러, 이러한 센서에 대하여 습도 센서로서 완성 후에 내열 시험을 수행하였다. 내열 시험의 조건은, 200℃에서 240시간 방치하는 것으로 하였다. 이 내열 시험의 개시 전과 시험 후에 각각 30℃의 환경에서 상대습도-전기용량 특성을 측정하였다. PES의 내열시험 전후의 30℃에서의 상대습도-전기용량 특성을 도 4에 도시하고, PPS의 내열시험 전후의 30℃에서의 상대습도-전기용량 특성을 도 5에 도시하고, 본 발명에 관한 제 1 폴리술폰의 내열 시험 전후의 30℃에서의 상대습도-전기용량 특성을 도 6에 도시하고 있다.

실시예 2에서의 전기용량 변화의 최대값을 상대습도 폭으로 표시하면, 본 발 명에 관한 제 1 폴리술폰은 1.6%, PPS는 2.1%, PES는 9.3%로 되어, 본 발명에 관한 제 1 폴리술폰의 내열성이 높은 것으로 나타나고 있다.

실시예 3

실시예 3에서는, 더욱 본 발명에 관한 이하의 화학식으로 표시되는 제 2 폴리술폰을 이용한 습도 센서에 대해 나타낸다.

[화학식 14]

제 2의 폴리술폰의 제조 조건은, 350℃에서 18 시간 열처리하고 있는 점을 제외하고 실시 형태 1과 같은 제조 방법으로 구성되어 있다. 이 조건으로 구성된 제 2 폴리술폰에 의한 습도 센서의 30℃에서의 상대습도-전기용량 특성을 도 7에 도시하고 있다. 이 결과로부터, 상대습도 0~100%의 변화에 대해서, 전기용량이 72.96~101.70 pF의 사이에서 변화하고 있는 것이 도시되어 있다. 이 습도 0%시의 전기용량에 대한 전기용량 변화량의 비율은, 40.0%로서 PES의 18.0%, PPS의 10.3%, 제 1 폴리술폰의 20.3%과 비교해 현저하게 크고, 노이즈(noise) 내성이 높은 것을 알 수 있다.

실시 형태 2

본 발명에 따른 습도 센서의 표면 실장형(surface mounting type, SMT)인 제2 형태를 도 8 및 도 9를 이용하여 설명한다. 도 8은 본 발명에 따른 습도 센서의 제 2 형태의 평면도를 도시하고, 도 9는 도 8의 종단면도를 도시하고 있다.

도 9에 도시된 것과 같이, 참조번호 14는 예를 들면 소결 알루미나, 소다 유리, 규산 유리 등으로 구성되는 절연성 기판이며, 참조번호 16은 이 절연성 기판(14)의 상면에 피착 형성된 알루미늄, 금, 팔라듐, 크롬 등으로 구성되는 하부 전극이며, 참조번호 18은 이 기판(14) 상의 전극용 패드 형성 영역 부분에 하부 전극(16) 상에 증착하여 부착 형성된 하부 전극용 패드이며, 참조 번호 20은 하부 전극(16) 상부뿐만 아니라 절연 기판(14)도 피복하도록 부착 형성되는 유리 전이 온도가 260℃인 이하의 화학식으로 표시되는 제 1 폴리술폰으로 구성되는 감습막이다.

[화학식 15]

또, 참조번호 22는 이 감습막(20) 상에 형성된 상부 전극, 참조번호 24는 상부 전극(22) 상의 전극 패드 형성 영역 부분에 상기 하부 전극용 패드(18)와 동일 하게 증착하여 형성된 상부 전극의 상부 전극용 패드이다.

실시예 4

제 2 실시 형태에 기한 습도 센서를 제조하고, 그 상대습도-전기용량 특성을 도 10에 도시하고 있다. 측정온도는 30℃이다.

실시 형태 3

본 발명에 따른 습도 센서로서 반도체 기판에 실장한 제 ３ 형태(이하 제 1 반도체 장치)에 대해 실시예를 이용하여 설명한다.

실시예 5

실시예 5에 대해, 도 11과 도 12를 이용하여 설명한다. 도 11은 제 1 반도체 장치의 평면도이고, 도 12는 도 11의 BB'선을 따라 절단한 횡단면도의 확대도이다.

이 반도체 장치(30)는, 모두 후술하는 두께(t)를 가지는 한 쌍의 전극이 반도체 기판(32)의 표면에 고정 배치되어 있다.

그리고, 한 쌍의 전극의 각각 일단에는 광폭의 전극 패드(26)와 전극 패드(28)가 설치되고, 타단은 복수의 빗살모양으로 분할되어, 각각 전극빗살부(34, 36)는 서로 면간격(d)을 두어 교대로 조합되어 대향 배치되어 있다.

또, 상기 전극빗살부(34, 36)의 사이에, 감습 재료(38)가 충진되어 면간격(d)의 감습층(40)이 형성된다. 한편, 전극빗살부(34, 36)의 상부에는, 이것들을 피복하는 상부 감광막(42)이 형성되어 있다.

따라서, 전극빗살부(34, 36)의 사이에는, 감습 재료(38)가 충진되어 감습층(40)이 형성되는 것에 의하여, 전극빗살부(34)와 감광막(40)과 전극빗살부(36)로 구성되는 종형(縱型) 콘덴서가 반도체 기판(32) 상에 형성된다.

이 반도체 장치는, 그 반도체 기판(32)으로서, 실리콘 외에 GaAs, SiC, Ge 등 그 외의 화합물 반도체도 채용 가능하다.

또, 감습 재료는 화학식 (1)~(15)로 표시된 단위 구조의 조합이 채용 가능하다. 아울러, 전극으로서, 알루미늄, 금, 팔라듐, 크롬 외에 실리콘, SiC, 갈륨비소, 폴리실리콘에 대해서도 채용 가능하다.

아울러, 전극빗살부(34, 36)의 단축 수평방향의 폭을 'w'로 규정하고, 전극빗살부(34, 36) 상면의 반도체 기판 표면으로부터의 높이를 't'로 하고, 대향하는 전극빗살부(34)와 전극빗살부(36)의 면간격을 'd'로 하고, 아울러, 반도체 기판 표면에서 상부 감습막(42) 표면까지의 두께를 'h'라고 규정한다.

여기에서는 폭(w)은 0.05~2.5㎛, 높이(t)는 0.02~2.5㎛, 면간격(d)을 2.5~0.2㎛, 높이(h)는 t＋(0.1~3.0)㎛ 정도가 바람직하다.

실시예 6

본 발명에 따른 습도 센서로서, 반도체 기판에 실장한 실시예 5는 센서 단체(單體)로 구성되는 완성되는 반도체 장치였다. 그런데, 실시예 5에 대해서 습도 센서에 병렬하여, 증폭 회로 또는 변조 회로 등을 구비한 반도체 회로 레이아웃의 평면도를 도 13에 도시하고 있다. 실시예 5와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호가 부기되어 있다. 여기서, 종래부터 이용되고 있는 회로이지만 발신 회로, 변조 회로, 및 증폭 회로 등으로 구성되어 있는 반도체 회로 등의 센서 출력 회로는 참조번호 44로 표시되고, 아웃풋 신호나 전원 및 접지에 대해서는 패드(46)에 접속된다. 그 외의 구성은 실시예 5와 거의 다르지 않다. 이와 같이 구성하는 것으로, 외부에 회로를 접속하는 일 없이 센서 신호의 출력이 가능해진다.

실시예 7

본 발명에 따른 습도 센서로서, 반도체 기판에 실장한 실시예 6에 대해서 온도 계측 회로(48)을 탑재한 것이 실시예 7이다(도 14)).

그 외의 구성은 실시예 5와 거의 다르지 않다. 습도 센서와 온도 센서를 모두 탑재하는 것으로 습도 센서의 측정 결과에 온도 보정을 하는 것이 용이하게 가능해진다. 구체적으로는 온도 센서로 온도를 측정하고, 미리 계측하여 반도체 회로 장치 내에 설치된 기억장치에 격납되어 있는 모든-온도의 보정값과 조합하는 것에 의하여 정확한 습도를 계측할 수 있다.

본 발명의 제 1 측면에 따르면, 유리 전이 온도가 240℃~500℃인 고분자를 이용하여 형성된 감습막을 구비한 감습 소자를 형성하는 것에 의하여, 고온 영역에 있어서의 장기 안정성 등의 기초 특성이 최적화된다

특히, 본 발명에 따른 습도 센서는 종래와 비교하여 감습 재료로서 고온 영역에서의 장기 안정성 등의 기초 특성이 최적화되어 있기 때문에, 종래에는 적용이 곤란한, 자동차 엔진이나 연료 전지 등의 고온 환경에서의 정밀도가 높은 습도계측이 가능해진다.

Claims

친수성기가 적어도 하나의 소수성기를 통하여 다른 친수성기와 결합하는 고분자를 이용하여 형성된 감습막을 구비하고, 상기 소수성기가 다원환(多員環)으로 구성되는 상대 습도 센서로서,

상기 고분자는 흡습량이 상대 습도에만 의존하도록 상기 고분자에 포함되는 친수성기와 물 분자와의 결합 에너지가 물 분자 사이의 결합 에너지와 동일하고,

더욱이 상기 고분자에 포함되는 친수성기는 물 분자가 응축하는 것을 막기 위하여 소수성기에 의해 간격이 떨어져 있으며,

유리 전이온도가 240~500℃이며,

상기 고분자는 하기 화학식으로 표시되는 단위 구조의 적어도 하나를 포함하며,

흡습량이 상대 습도에만 의존하는 것을 특징으로 하는 상대 습도 센서.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]
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친수성기가 적어도 하나의 소수성기를 통하여 다른 친수성기와 결합하는 고분자를 이용하여 형성된 감습막을 구비하고, 상기 소수성기가 다원환으로 구성되는 반도체 장치로서,

유리 전이온도가 240~500℃이며,

상기 고분자는 하기 화학식으로 표시되는 단위 구조의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]
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제 6항에 있어서,

온도 센서가 더욱 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
제 6항 또는 제11항에 있어서,

센서 출력 회로가 더욱 병설되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.