JPH0720080A - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
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- JPH0720080A JPH0720080A JP16575393A JP16575393A JPH0720080A JP H0720080 A JPH0720080 A JP H0720080A JP 16575393 A JP16575393 A JP 16575393A JP 16575393 A JP16575393 A JP 16575393A JP H0720080 A JPH0720080 A JP H0720080A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 片面の一部をエッチングしたシリコン基板の
表面に酸化膜を形成し、エッチングしていない面の酸化
膜の上に櫛歯電極を形成し、その櫛歯電極部分を覆うよ
うに感湿膜を形成する。その裏面のエッチング面にヒー
ター電極を形成し、ヒーター電極の導通部分を残し、エ
ッチング面を陽極接合で密閉し、湿度センサとする。 【効果】 工程が単純で、大量生産に適したプロセスが
使えるため、量産性が良く、信頼性も高く、低電力のヒ
ーターをもった湿度センサが得られる。
表面に酸化膜を形成し、エッチングしていない面の酸化
膜の上に櫛歯電極を形成し、その櫛歯電極部分を覆うよ
うに感湿膜を形成する。その裏面のエッチング面にヒー
ター電極を形成し、ヒーター電極の導通部分を残し、エ
ッチング面を陽極接合で密閉し、湿度センサとする。 【効果】 工程が単純で、大量生産に適したプロセスが
使えるため、量産性が良く、信頼性も高く、低電力のヒ
ーターをもった湿度センサが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、湿度に対応して素子の
電気的特性が変化することにより湿度を検出する湿度セ
ンサに関する。
電気的特性が変化することにより湿度を検出する湿度セ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、湿度計測、湿度制御を必要とする
分野が増加し、湿度センサの重要性が認められるように
なった。
分野が増加し、湿度センサの重要性が認められるように
なった。
【０００３】湿度に対応して素子の電気的特性が変化す
ることにより湿度を検出する湿度センサには、電解質
系、金属系、高分子系、セラミックス系等があり、それ
ぞれいろいろな系が研究されているが、現在実用化され
ているものは、高分子系およびセラミックス系の湿度セ
ンサである。いずれも、素子に対する水の吸脱着によ
り、素子の抵抗値または静電容量が変化する性質を利用
したものである。
ることにより湿度を検出する湿度センサには、電解質
系、金属系、高分子系、セラミックス系等があり、それ
ぞれいろいろな系が研究されているが、現在実用化され
ているものは、高分子系およびセラミックス系の湿度セ
ンサである。いずれも、素子に対する水の吸脱着によ
り、素子の抵抗値または静電容量が変化する性質を利用
したものである。
【０００４】基板にはアルミナ、ガラス等の絶縁体が用
いられ、この基板上に櫛形電極、感湿膜を形成するか、
基板上に下部電極、感湿膜、上部電極を形成したサンド
ウィッチ形構造にするのが一般的である。
いられ、この基板上に櫛形電極、感湿膜を形成するか、
基板上に下部電極、感湿膜、上部電極を形成したサンド
ウィッチ形構造にするのが一般的である。
【０００５】また、クリーニングを必要とする場合、ほ
とんどの湿度センサは湿度センサ全体をコイルで巻き、
そのコイルで加熱することにより行っている。
とんどの湿度センサは湿度センサ全体をコイルで巻き、
そのコイルで加熱することにより行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の湿度センサは、
クリーニングを行う場合、湿度センサ全体にコイルを巻
き湿度センサ全体を加熱するため熱効率が悪く、消費電
力も大きくなるという問題があった。
クリーニングを行う場合、湿度センサ全体にコイルを巻
き湿度センサ全体を加熱するため熱効率が悪く、消費電
力も大きくなるという問題があった。
【０００７】また、湿度センサ全体を加熱する構造のた
め、湿度センサの構造が制限されるという問題があっ
た。
め、湿度センサの構造が制限されるという問題があっ
た。
【０００８】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るものでその目的とするところは、量産性が良く、熱対
応が良く、信頼性の高く、構造が制限されない湿度セン
サを提供するところにある。
るものでその目的とするところは、量産性が良く、熱対
応が良く、信頼性の高く、構造が制限されない湿度セン
サを提供するところにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の湿度センサは、
最表面の絶縁を確保した基板上に一対の電極および電極
形状にあった感湿膜を形成し、電極および感湿膜を形成
した基板の裏面にヒーター電極が形成されていることを
特徴とする。
最表面の絶縁を確保した基板上に一対の電極および電極
形状にあった感湿膜を形成し、電極および感湿膜を形成
した基板の裏面にヒーター電極が形成されていることを
特徴とする。
【００１０】基板はガラス、アルミナ等の非導電性基板
でよい。基板に導電性金属板の表面に絶縁膜を形成した
ものを用いると熱伝導率もよく、効率的に湿度センサの
クリーニングが行えるという面から好ましい。さらに、
基板としてシリコンを用いると、大量生産に適したシリ
コンプロセスが使え、量産性、信頼性の両面から好まし
い。
でよい。基板に導電性金属板の表面に絶縁膜を形成した
ものを用いると熱伝導率もよく、効率的に湿度センサの
クリーニングが行えるという面から好ましい。さらに、
基板としてシリコンを用いると、大量生産に適したシリ
コンプロセスが使え、量産性、信頼性の両面から好まし
い。
【００１１】ヒーター電極部分を覆う方法として陽極接
合を用いることにより、通常の接合方法より高い接合強
度が得られるうえ、厚み方向の寸法精度が高く信頼性の
面から好ましい。さらに、ヒーター部分をエッチングす
ることにより、ヒーターで発生させた熱を効率よく感湿
部へ伝えることができるという点から好ましい。
合を用いることにより、通常の接合方法より高い接合強
度が得られるうえ、厚み方向の寸法精度が高く信頼性の
面から好ましい。さらに、ヒーター部分をエッチングす
ることにより、ヒーターで発生させた熱を効率よく感湿
部へ伝えることができるという点から好ましい。
【００１２】一対の電極として櫛歯電極を用いることに
より、電極と感湿膜との接触面積を大きくでき、抵抗値
を小さくできるという点から好ましい。
より、電極と感湿膜との接触面積を大きくでき、抵抗値
を小さくできるという点から好ましい。
【００１３】また、ヒーター電極としてニッケルクロム
を用いることにより、発熱量が高いため、効率良く湿度
センサのクリーニングが行えるという点から好ましい。
を用いることにより、発熱量が高いため、効率良く湿度
センサのクリーニングが行えるという点から好ましい。
【００１４】少なくとも感湿膜の部分をすべて覆うよう
に、含フッ素高分子膜を形成すると、より信頼性の高い
湿度センサを得ることができる。
に、含フッ素高分子膜を形成すると、より信頼性の高い
湿度センサを得ることができる。
【００１５】
（実施例１）水１００ｍｌに、エタノール１００ｍｌ、
酢酸マンガン８０ｇ、酢酸鉛２０ｇ、酢酸カリウム１０
ｇを加え、１時間撹拌し、感湿膜用コーティング液を作
成した。
酢酸マンガン８０ｇ、酢酸鉛２０ｇ、酢酸カリウム１０
ｇを加え、１時間撹拌し、感湿膜用コーティング液を作
成した。
【００１６】シリコン基板の片面の一部をエッチング
し、絶縁の確保されたエッチング面にニッケルクロム合
金でヒーター電極を形成し、エッチング面裏面には金を
用いて櫛歯電極を形成した。このようにして作成した基
板の櫛歯電極上に感湿膜用コーティング液を櫛歯電極は
覆われるようにスクリーン印刷し、７００℃で１時間熱
処理し、感湿膜を形成した。このようにして作成した湿
度センサの断面図を図１、平面図を図２に示す。図１、
図２において、１は感湿膜、２は櫛歯電極、３は基板、
４は絶縁膜、５はヒーター電極である。
し、絶縁の確保されたエッチング面にニッケルクロム合
金でヒーター電極を形成し、エッチング面裏面には金を
用いて櫛歯電極を形成した。このようにして作成した基
板の櫛歯電極上に感湿膜用コーティング液を櫛歯電極は
覆われるようにスクリーン印刷し、７００℃で１時間熱
処理し、感湿膜を形成した。このようにして作成した湿
度センサの断面図を図１、平面図を図２に示す。図１、
図２において、１は感湿膜、２は櫛歯電極、３は基板、
４は絶縁膜、５はヒーター電極である。
【００１７】本湿度センサの感湿特性を図３に示す。図
３より、本発明の湿度センサは、抵抗値が低く、抵抗値
の変化幅が適当であり、しかも温度によって特性が変化
しないので、使いやすいことがわかる。本湿度センサを
６０℃９０％の恒温恒湿槽中に１０００時間放置後、特
性を測定したところ、図３と測定誤差の範囲内で同様で
あった。したがって、本湿度センサは、耐久性、信頼性
が高いことがわかる。また、温度変化に対する応答は１
０秒以内、湿度変化に対する応答は５秒以内と十分速か
った。さらに、本湿度センサは、製造工程が単純である
ため、量産性がよく、安価に製造できることがわかる。
３より、本発明の湿度センサは、抵抗値が低く、抵抗値
の変化幅が適当であり、しかも温度によって特性が変化
しないので、使いやすいことがわかる。本湿度センサを
６０℃９０％の恒温恒湿槽中に１０００時間放置後、特
性を測定したところ、図３と測定誤差の範囲内で同様で
あった。したがって、本湿度センサは、耐久性、信頼性
が高いことがわかる。また、温度変化に対する応答は１
０秒以内、湿度変化に対する応答は５秒以内と十分速か
った。さらに、本湿度センサは、製造工程が単純である
ため、量産性がよく、安価に製造できることがわかる。
【００１８】（実施例２）実施例１で作成した湿度セン
サに、溶媒可溶性含フッ素高分子をパーフルオロ溶媒に
溶解した溶液（７重量％）を、少なくとも感湿膜上の電
極はすべて覆われるように、スクリーン印刷し、１８０
℃で１時間熱処理し、含フッ素高分子膜を形成した。こ
のようにして作成した湿度センサの断面図を図４に示
す。図４において、１は感湿膜、２は電極、３は基板、
４は絶縁膜、５はヒーター電極、６は含フッ素高分子膜
である。本湿度センサの特性は、実施例１で作成した湿
度センサと同様であった。本湿度センサを水に１００時
間浸漬後、特性を測定したところ、図３と測定誤差の範
囲内で同様であった。したがって、本湿度センサは、耐
久性、信頼性が高いことがわかる。
サに、溶媒可溶性含フッ素高分子をパーフルオロ溶媒に
溶解した溶液（７重量％）を、少なくとも感湿膜上の電
極はすべて覆われるように、スクリーン印刷し、１８０
℃で１時間熱処理し、含フッ素高分子膜を形成した。こ
のようにして作成した湿度センサの断面図を図４に示
す。図４において、１は感湿膜、２は電極、３は基板、
４は絶縁膜、５はヒーター電極、６は含フッ素高分子膜
である。本湿度センサの特性は、実施例１で作成した湿
度センサと同様であった。本湿度センサを水に１００時
間浸漬後、特性を測定したところ、図３と測定誤差の範
囲内で同様であった。したがって、本湿度センサは、耐
久性、信頼性が高いことがわかる。
【００１９】（実施例３）実施例１で作成したエッチン
グ面を覆うようにヒーター電極の導通部分を残してパイ
レックスガラスを陽極接合し、この湿度センサの少なく
とも感湿膜の全てを覆うように、溶媒可溶性含フッ素高
分子をパーフルオロ溶媒に溶解した溶液（７重量％）を
コーティングし、１８０℃で１時間熱処理し、含フッ素
高分子膜を形成した。このようにして作成した湿度セン
サの断面図を図５に示す。図５において、１は感湿膜、
２は電極、３は基板、４は絶縁膜、５はヒーター電極、
６は含フッ素高分子膜、７は陽極接合したパイレックス
ガラスである。本湿度センサの特性は、実施例１で作成
した湿度センサと同様であった。本湿度センサを６０℃
の飽和食塩水に１００時間浸漬後、特性を測定したとこ
ろ、図３と測定誤差の範囲内で同様であった。したがっ
て、本湿度センサは、極めて耐久性、信頼性が高いこと
がわかる。
グ面を覆うようにヒーター電極の導通部分を残してパイ
レックスガラスを陽極接合し、この湿度センサの少なく
とも感湿膜の全てを覆うように、溶媒可溶性含フッ素高
分子をパーフルオロ溶媒に溶解した溶液（７重量％）を
コーティングし、１８０℃で１時間熱処理し、含フッ素
高分子膜を形成した。このようにして作成した湿度セン
サの断面図を図５に示す。図５において、１は感湿膜、
２は電極、３は基板、４は絶縁膜、５はヒーター電極、
６は含フッ素高分子膜、７は陽極接合したパイレックス
ガラスである。本湿度センサの特性は、実施例１で作成
した湿度センサと同様であった。本湿度センサを６０℃
の飽和食塩水に１００時間浸漬後、特性を測定したとこ
ろ、図３と測定誤差の範囲内で同様であった。したがっ
て、本湿度センサは、極めて耐久性、信頼性が高いこと
がわかる。
【００２０】なお、本実施例ではセラミックス系の感湿
膜を用いたが、他の成分のセラミックス系感湿膜、高分
子系の感湿膜でもよい。また、本実施例では湿度を抵抗
値で検出しているが、静電容量で検出してもよい。
膜を用いたが、他の成分のセラミックス系感湿膜、高分
子系の感湿膜でもよい。また、本実施例では湿度を抵抗
値で検出しているが、静電容量で検出してもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように本発明の湿度センサ
は、薄膜の湿度センサ基板の裏面にヒーター電極を形成
することにより、低電力で効率よく湿度センサ表面をク
リーニングすることが可能となる。また、基板に熱効率
のよいシリコンを用いるとさらに低電力で湿度センサの
表面をクリーニングすることが可能となり、量産性、信
頼性の高い湿度センサが得られる。
は、薄膜の湿度センサ基板の裏面にヒーター電極を形成
することにより、低電力で効率よく湿度センサ表面をク
リーニングすることが可能となる。また、基板に熱効率
のよいシリコンを用いるとさらに低電力で湿度センサの
表面をクリーニングすることが可能となり、量産性、信
頼性の高い湿度センサが得られる。
【図１】本発明の湿度センサの断面図。
【図２】本発明の湿度センサの平面図。
【図３】本発明の湿度センサの感湿特性図。
【図４】本発明の湿度センサの断面図。
【図５】本発明の湿度センサの断面図。
１ 感湿膜 ２ 電極 ３ 基板 ４ 絶縁膜 ５ ヒーター電極 ６ 含フッ素高分子膜 ７ 陽極接合したパイレックスガラス
Claims (9)
- 【請求項１】 最表面の絶縁を確保した基板上に一対の
電極および電極形状にあった感湿膜を形成し、電極およ
び感湿膜を形成した基板の裏面にヒーター電極が形成さ
れていることを特徴とする湿度センサ。 - 【請求項２】 裏面のエッチングされた面にヒーター電
極を形成することを特徴とする請求項１記載の湿度セン
サ。 - 【請求項３】 裏面に形成されたヒーター電極を密閉す
る構造を持つことを特徴とする請求項１または２記載の
湿度センサ。 - 【請求項４】 電極として櫛歯電極を用いることを特徴
とする請求項１乃至３記載の湿度センサ。 - 【請求項５】 基板としてシリコンを用いることを特徴
とする請求項１乃至４記載の湿度センサ。 - 【請求項６】 櫛歯電極として金を用いることを特徴と
する請求項１乃至５記載の湿度センサ。 - 【請求項７】 少なくとも感湿膜部分はすべて覆われる
ように、含フッ素高分子膜が形成されていることを特徴
とする請求項１乃至６記載の湿度センサ。 - 【請求項８】 ヒーター電極を密閉する方法として陽極
接合を用いることを特徴とする請求項１乃至７記載の湿
度センサ。 - 【請求項９】 ヒーター電極材料としてニッケルクロム
を用いることを特徴とする請求項１乃至８記載の湿度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16575393A JPH0720080A (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16575393A JPH0720080A (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 湿度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720080A true JPH0720080A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15818414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16575393A Pending JPH0720080A (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720080A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6445565B1 (en) | 2001-02-15 | 2002-09-03 | Denso Corporation | Capacitive moisture sensor and fabrication method for capacitive moisture sensor |
| US6580600B2 (en) | 2001-02-20 | 2003-06-17 | Nippon Soken, Inc. | Capacitance type humidity sensor and manufacturing method of the same |
| US6628501B2 (en) | 2001-06-15 | 2003-09-30 | Denso Corporation | Capacitive moisture sensor |
| WO2013161559A1 (ja) * | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 株式会社村田製作所 | 湿度センサ素子およびその製造方法 |
| JP2014038056A (ja) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 湿度検出装置 |
| US9239308B2 (en) | 2010-10-04 | 2016-01-19 | Alps Electric Co., Ltd. | Humidity detection sensor and a method for manufacturing the same |
-
1993
- 1993-07-05 JP JP16575393A patent/JPH0720080A/ja active Pending
Cited By (6)
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