Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPS6328481B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPS6328481B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6328481B2
JPS6328481B2 JP56128170A JP12817081A JPS6328481B2 JP S6328481 B2 JPS6328481 B2 JP S6328481B2 JP 56128170 A JP56128170 A JP 56128170A JP 12817081 A JP12817081 A JP 12817081A JP S6328481 B2 JPS6328481 B2 JP S6328481B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor element
manufacturing
thin film
humidity sensor
humidity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP56128170A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5830101A (ja
Inventor
Yozo Obara
Akira Nomura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hokuriku Electric Industry Co Ltd filed Critical Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority to JP56128170A priority Critical patent/JPS5830101A/ja
Publication of JPS5830101A publication Critical patent/JPS5830101A/ja
Publication of JPS6328481B2 publication Critical patent/JPS6328481B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明はAlの酸化薄膜を利用した湿度センサ
ー素子の製造方法に関するものである。湿度セン
サーは従来湿度観測用として一部に使用されてい
たのであるが、最近に至つて家電機器等に利用さ
れるに至つて用途は急激に拡大された。 Al皮膜を用いたセンサーは既に幾つか公知と
なつている。その代表的なものは次の通りであ
る。 (イ) 特願昭51−83507号(アルミニユウムの陽極
酸化皮膜を使用した含湿量検出素子) (ロ) 感湿素子の試作(東京都立工業技術センター
研究報告第6号;1976年,51頁〜56頁) (ハ) 陽極化成Alの封孔処理効果(Sealing
Effects near the Barrier−Porous Layer
Interface of Anodic Aluminas;Solid Sate
Sience,Sep.,1970) その製法を、第1図を参照して極めて簡単に説
明する。図はこの種のセンサー素子の平面図であ
る。図において1はセラミツク基板、2は真空蒸
着又はスパツタ法によつて形成した櫛(くし)状
薄膜電極である。即ちTiなどのバルブ金属を用
いて基板1の前面に亘つて蒸着法又はスパツタ法
によつて薄膜を形成した後、フオトエツチングに
よつて所要のくし形電極を形成する。次にアルミ
ニユーム薄膜をマスク蒸着により、くし状電極部
分の全面に形成し、後硫酸,蓚酸等の酸を用いて
陽極酸化法により酸化Alの薄膜3(疎斜線で示
す)を形成する。次に、センサー素子完成後に外
部引出しリード線5を半田付するためにマスク蒸
着法によりAuの端子部4を設ける。その後該素
子を純水を沸とうさせた熱湯中に30分くらい浸漬
して、いわゆる封孔処理(Sealing)を行い、最
後にリード線5をAu端子部4に半田づけする。 前述のようにして作られたセンサーは幾多の特
徴があるが、一方次のような欠点がある。 (1) 湿度に対するヒステリシスが大きい。 即ち第1図のリード線5,5間のコンダクタン
スが湿度の上昇と共に増加するのであるが、逆に
湿度を減少すると、コンダクタンス値が、上昇の
ときと異る径路(パス)を通り、その差が大き
い。いわゆるヒステレシス現象を生ずる。 (2) 低湿度の中では、時間と共に感度が徐徐に下
がる。 即ち前記リード線5,5間の湿度に対するコン
ダクタンス値及びそのスロープが時間と共に減少
する。 (3) 高湿度の中では、感度が増加し、かつ不安定
となる。 即ち相対湿度が80%R.H.以上の高湿度中では、
感度が次第に増加し、かつ不安定となる。 本発明の目的は前記の欠点を除去し、もしくは
著しく改善して実用に供し得る、特性の優れた酸
化Al薄膜センサー素子の製造方法を提供するこ
とにある。 前記の目的を達成するため本発明に係るAlの
陽極酸化薄膜を用いた湿度センサー素子の製造方
法は、絶縁基板の上に形成された薄膜状バルブ金
属の電極上の全面に亘つて設けられたAl薄膜を
陽極酸化して生じた酸化Alの表面を、界面活性
剤で被覆して成る湿度センサー素子において、該
活性剤を被覆する直前に真空中で高温熱処理する
ことを特徴とするものである。 次に本発明の構成について説明する。 本発明は同一の出願人によつてなされた出願、
即ち特願昭56−008601号(以下前出願と略称す
る)、即ち湿度センサー素子の発明において、そ
の製法の1実施例として開示した該センサー素子
の製造方法の改良に関するものである。 それ故最初に前出願について極めて簡単に述
る。 前出願の湿度センサー素子は、絶縁基板の上に
形成された薄膜状バルブ金属の電極上の全面に亘
つて設けられたAl薄膜を陽極酸化して生じた酸
化Alの表面を、界面活性剤で被覆して成ること
を特徴としたものである。 なお前発明においては、前述した(1)〜(3)の欠点
の生ずる理由を詳細に究明し、よつてその改善方
法を明らかにし、その結果として前出願発明に係
るセンサー素子を提供し、かつその製法の1実施
例を述べ、併せて該センサー素子の効果について
述べた。 前記した説明を重ねて反覆することは煩雑にな
るので省略し、直ちに本発明に係る製造方法につ
いて詳述する。本製造方法は前記したように前出
願に係る温度センサーの製法の1例として詳述し
た製造方法の改善に属するものであるから、本質
的に類似する点が多い。即ち前出願の製法と重畳
する点が多く、よつて前出願センサーの構成を間
接的に示すことにもなつている。 次に本発明について、次の実施例を用いて説明
する。 第1図を参照してセラミツク基板1としては高
純度のアルミナ磁器を用い、寸法は10mm×15mm×
0.6mmである。これを充分に洗滌,乾燥する。次
に該基板を高周波スパツタ槽に収容し、表面に
Ta膜をスパツタする。膜厚は2000Åである。次
に化学エツチングにより櫛状電極2を形成する。
櫛状歯の幅は50μm,間隔は50μmとした。 次に高真空中でマスク蒸着法により細い斜線3
で示す部分の全面にAl薄膜(厚さ5000Å〜7000
Å)及び4で示すAu電極端子を形成する。次い
で3のAl膜と4の金電極端子との間に、合成レ
ジンを用いて幅数mmの絶縁帯を作る。 次に該基板を電極端子4をコンモンにし3の部
分を稀硫酸又は蓚酸の電解液中に懸垂して陽極と
する。この場合、前記レジン層の中心線付近まで
浸漬する。このようにするのは陽極酸化時に表面
近くに電流の集中するのを防止し、以後の酸化が
全面に亘つて均一に行われるようにするためであ
る。次に純度の高いTa片を電解液中に懸垂して
陰極とする。前記陽陰両極間に、最初に定電流を
流して充分に化成し、次にやや高い電圧による定
電圧化成をして、陽極化成の工程を終る。 この場合はバルブ金属としてTaを用いた。バ
ルブ金属というのは、今日定義は明確でないが、
陽極化成により絶縁物を生ずる金属とされてい
る。例えばSe,Ti,Ta,Nb,Hf等である。 陽極化成工程でバルブ金属を用いる必要性を第
2図を参照して簡単に説明する。図は第1図の櫛
状電極部分の拡大断面図である。図において第1
図と同一の部分には同じ符号を付して説明を省略
する。陽極酸化はAl層の表面から初まり、次い
でTaの櫛状歯に及び、その表面が酸化Taの絶縁
層となつてこの部分の酸化が終り、かくして徐徐
にAl層の深部に反応は及ぶ。3は酸化されたAl
層、21は金属Taの部分22は酸化Taを示してい
る。それ故櫛状電極2がバルブ金属でなく例えば
Auとすると、酸化膜22が生じないため、化成電
流は2に流入し、そのためAl層の深部は容易に
酸化されない。従つて第2図の2,2間は短絡状
態になつたままである。 次にバルブ金属としてTaを用いたのは、酸化
膜22の厚さが他のバルブ金属に比して極めて薄
く、かつ緻密であること、及び完成品とした後に
更に酸化が進むことがないという利点があること
による。従つて後にセンサー素子とした場合、安
定性,感度等において優れた特性を示す。 化成終了後充分に洗滌し、300℃〜350℃の安定
化熱処理を2時間程度行う。 次に純水の沸とう水中で充分に封孔処理する。 最後に非イオン性界面活性剤ポリオキシエチレ
ンアルキルフエニルエーテル(Polyoxyethylen
Alkyl Phenyl Ether;
【式】)の0.1〜1容 積%液で処理して乾燥し、厚さ0.5μm前後の活性
層を作つて工程を終るわけであるが(前出願)、
本出願発明においては、最近の本出願発明者等の
研究により前記活性剤で処理する前に次の工程を
加えると、センサー特性は著しく向上することが
明らかになつた。 次にこの点に関し詳述する。 従来、Al酸化膜の熱処理条件としては、大気
中で温度100℃ないし200℃で数時間ないし〜20時
間程度が良いとされている。(下記文献1参照) Γ文献1 誌名:Humidity and Moisture誌
1965.1.p.372 筆者:A.C.Jason 発行所:Reinhold Publishing Co.,
U.S.A. しかし、われわれの実験では、前出願発明に係
るセンサー素子(その製法は前述の通り)では安
定化の効果は殆んど認められない。 次に処理条件を250℃〜350℃,1〜2時間とす
ると、感度は幾分増加するが、時間の経過と共に
もとに戻る。更に温度を上げて400℃以上とする
と、Ta電極等が酸化して特性が著しく劣化する。 然るに処理条件を真空度(10-2〜10-4)トー
ル,処理温度(100〜300)℃,処理時間(1−
2)時間とし、処理直後に前記表面活性剤に浸漬
し処理すると、後述するようにセンサー特性が著
しく向上するという事実を確かめた。特にセンサ
ー素子に印加する電圧として(5〜10)Herzの
低周波を用いると優れた特性が得られる。 次にその理由を簡単に述る。 真空蒸着によつて得られたAl膜は一般に微結
晶体の集合であつて、陽極酸化の工程中、一部は
水と反応して酸化物となる等、不純物を含むこと
になる。従つて前出願で詳述したような封孔処理
を行つても、必ずしも表面は緻密なアルマイト層
を形成しているとはいい難い。 このようにして表面に形成された膜は、純粋な
ベーマイトがAl2O31モルに対してH2O1モルの結
晶水を有するのに対し、(1.4〜2.0)モルの結晶
水を有するいわゆる擬ベーマイトである。 更に陽極酸化時に多量のSO4 --イオン又は
C2O4 --イオンが残存する。これ等が水との吸着
性,イオン電導性に寄附していることになり、セ
ンサー特性を不安定にする要因となる。 それ故、いま高温における真空処理をすると、
脱水反応及び前記のイオン,ガス化した不純物が
大部分除去され、よつて処理後、表面が活性化し
ているため空気中の水分,ガスなどを吸着し易い
ので、直ちに表面活性剤中に浸漬し処理すると、
酸化膜表面,気孔部等に、まんべんなく該活性剤
が浸透する。 このようにして酸化膜の表面の特性が著しく改
善されるため、特性が飛躍的に改善されることに
なつたものと考えられる。 なお処理条件として温度が400℃以上、真空度
10-5トール以上になると、Al,Ta等の薄膜の蒸
発及び塊状化(アグロマレーシヨン,
Agglomeration)が起つて、甚だしく劣化する。
また処理時間は3時間以上でもよいが、あまり長
くなると特性が劣化する。実際上は処理時間は短
いほど良いわけで、多くの場合1時間ないし2時
間で充分である。 また界面活性剤として、非イオン性のものが望
ましいことは前出願で説明したので、簡単のため
省略する。 次にその効果について簡単に述る。 (1) センサー特性、即ち温度特性が大きく向上す
る。特に10Hz以下の超低周波で励起した場合が
著しく向上する。 第3図の直線は本発明のセンサー素子の特性
で、曲線及びは前出願に係るセンサー素子並
びに従来のセンサー素子の特性である。測定回路
は第4図に示す通りである。図において10で示
す抵抗Rsは標準抵抗,11で示すRx抵抗はセン
サー抵抗,12は増幅器,13,14は負帰還抵
抗である。 いま入力AB間に入力電圧Viなる交流電圧を印
加したとき、増幅器12の増幅度をAとすると、
出力端子CD間の出力電圧V0は明らかに次のよう
になる。 V0=(Rx/Rx+Rs)Vi・A (1) 前記測定においては Rs=1000MΩ, A=100(抵抗13,14を適当に選定) Vi=0.8V(周波数6Hz) と選定した。 即ち本出願製法によるセンサーの特性が優れて
いることは明らかであろう。 次に本出願は前出願発明の改良に係るものであ
るから、本出願法によるセンサー素子は、従来の
素子に比し次の効果を併有する。即ち、 (2) 湿度に対するコンダクタンスの増加が大き
く、相対湿度60%以上になると特に大きい。 (3) 湿度とコンダクタンスとの関係を示す特性曲
線におけるヒステレシス現象が小さい。 (4) 界面活性剤の塗布した層の厚さが1μm以下
であれば、応答速度は速い。 (5) 前記活性剤の層の厚さが1μm以下であれば、
高温中でも容易に溶出することはない。
【図面の簡単な説明】
第1図は皮膜形(薄膜形を含む)センサー素子
の平面図、第2図は第1図のくし状電極の断面の
一部拡大図、第3図は本発明に係るセンサー素子
と前出願並びに従来のセンサー素子との対湿特性
を示すグラフ、第4図は前記対湿特性の測定回路
図である。 図において、1……セラミツク基板、2……く
し状薄膜電極、3……酸化Al薄膜、4……Auの
電極端子、5……リード線、である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 絶縁基板の上に形成された薄膜状バルブ金属
    の電極上の全面に亘つて設けられたAl薄膜を陽
    極酸化して生じた酸化Alの表面を、界面活性剤
    で被覆して成る湿度センサー素子において、該活
    性剤を被覆する直前に真空中で高温熱処理するこ
    とを特徴とするAlの陽極酸化薄膜を用いた湿度
    センサー素子の製造方法。 2 第1項記載の界面活性剤として、非イオン性
    界面活性剤を用いることを特徴とする、特許請求
    の範囲第1項記載のAlの陽極酸化薄膜を用いた
    湿度センサー素子の製造方法。 3 第2項記載の非イオン性界面活性剤として、
    ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテルを
    用いることを特徴とする、特許請求の範囲第2項
    記載のAl陽極酸化薄膜を用いた湿度センサー素
    子の製造方法。 4 第1項記載の真空中における高温熱処理の条
    件として、 真空度(10-2〜10-4)トール, 温 度(100〜300)℃, 処理時間(1〜3)時間, とすることを特徴とする、特許請求の範囲第1項
    ないし第3項記載のAlの陽極酸化薄膜を用いた
    湿度センサー素子の製造方法。
JP56128170A 1981-08-18 1981-08-18 Alの陽極酸化薄膜を用いた湿度センサ−素子の製造方法 Granted JPS5830101A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56128170A JPS5830101A (ja) 1981-08-18 1981-08-18 Alの陽極酸化薄膜を用いた湿度センサ−素子の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56128170A JPS5830101A (ja) 1981-08-18 1981-08-18 Alの陽極酸化薄膜を用いた湿度センサ−素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5830101A JPS5830101A (ja) 1983-02-22
JPS6328481B2 true JPS6328481B2 (ja) 1988-06-08

Family

ID=14978128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56128170A Granted JPS5830101A (ja) 1981-08-18 1981-08-18 Alの陽極酸化薄膜を用いた湿度センサ−素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5830101A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0410870U (ja) * 1990-05-18 1992-01-29

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0616971B2 (ja) * 1985-01-30 1994-03-09 株式会社井上ジャパックス研究所 穴明放電加工装置
JPS62124828A (ja) * 1985-11-25 1987-06-06 Mitsubishi Electric Corp 細穴放電加工装置
EP3062097A1 (fr) * 2015-02-27 2016-08-31 EM Microelectronic-Marin SA Capteur d'humidité avec module thermique

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0410870U (ja) * 1990-05-18 1992-01-29

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5830101A (ja) 1983-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS58100461A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPS58165313A (ja) 湿度センサおよびその製法
US3397446A (en) Thin film capacitors employing semiconductive oxide electrolytes
JPS6328481B2 (ja)
JPWO2024248112A5 (ja)
JPS646521B2 (ja)
US3861031A (en) Method of making a moisture-sensitive element
JP3016421B2 (ja) 電解コンデンサ用アルミニウム陰極箔
JPH0244023B2 (ja) Alnoyokyokusankahakumakuomochiitashitsudosensasoshioyobisonoseizohoho
JP2864477B2 (ja) 電解コンデンサ用アルミニウム電極
JPS58179348A (ja) Alの陽極酸化薄膜を用いた湿度センサ素子
JPH08503305A (ja) 一酸化炭素(co)検出センサおよびその製造方法
US3483451A (en) Thin film capacitor
JPS5858805B2 (ja) 固体電解コンデンサの製造方法
JP2516121B2 (ja) 金属と固体電解質との接合方法
JP2559682B2 (ja) 感湿素子の製造方法
JP2516123B2 (ja) 金属と固体電解質との接合方法
JPH02267915A (ja) 固体電解コンデンサの製造方法
JPS584441B2 (ja) アルミニウムの陽極酸化皮膜を使用した含湿量検出素子
JPH0722078B2 (ja) 固体電解コンデンサの製造法
JPS5847851B2 (ja) チタン層を有する半導体素子の製造方法
JPS5942966B2 (ja) 薄膜コンデンサの製造方法
JPH02166715A (ja) 固体電解コンデンサ
JPS6151263B2 (ja)
JPH04167554A (ja) 薄膜コンデンサおよびその製造方法