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JPH0337841B2 - - Google Patents
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JPH0337841B2 - - Google Patents

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JPH0337841B2
JPH0337841B2 JP59205539A JP20553984A JPH0337841B2 JP H0337841 B2 JPH0337841 B2 JP H0337841B2 JP 59205539 A JP59205539 A JP 59205539A JP 20553984 A JP20553984 A JP 20553984A JP H0337841 B2 JPH0337841 B2 JP H0337841B2
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sensitive
zro
electrode
humidity
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JP59205539A
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JPS6184001A (en
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Eiji Ito
Katsumi Yano
Kyoshi Ogino
Tsutomu Tominaga
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Toyama Prefecture
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ZrO2系、ZrO2+Y2O3系感湿素材を
使用するセラミツク感湿素子に関するものであ
り、特には感湿部として上記感湿素材にLi2CO3
及びV2O5のうちの少くとも一方を添加したこと
を特徴とする、抵抗値が低く、経時安定性に優れ
そして湿度応答性も良好な感湿素子に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a ceramic moisture-sensing element using a ZrO 2- based or ZrO 2 +Y 2 O 3 -based moisture-sensitive material, and particularly to a ceramic moisture-sensitive element using the above-mentioned moisture-sensitive material as a moisture-sensing portion. to Li 2 CO 3
The present invention relates to a moisture-sensitive element having a low resistance value, excellent stability over time, and good humidity response, which is characterized by adding at least one of the following: and V 2 O 5 .

発明の背景 近年、感湿素子が多くの分野で用いられるよう
になつている。家庭用品においては、電子レンジ
の食品調理制御用、衣類乾燥機の乾燥度検出用、
ルームエアコンの湿度制御用、VTRのシリンダ
の結露検出用等に多く用いられ、また工業用途に
おいては各種電子部品製造の際の湿度管理用に広
く用いられている。その他、農業用ハウス空調用
や自動車におけるリアウインド・デ・フオツガの
結露防止用等に用いる試みが広く進んでいる。食
品調理、空調、乾燥等の各種自動化システムにお
いて、温度管理に加えて湿度管理が不可欠となつ
ており、高い信頼性の下で動作する感湿素子の開
発が要望されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, moisture sensitive elements have come to be used in many fields. For household products, it is used to control food cooking in microwave ovens, to detect dryness in clothes dryers,
It is widely used for humidity control in room air conditioners, for detecting condensation on VTR cylinders, and in industrial applications, for humidity control during the manufacture of various electronic components. In addition, attempts are being made to use it for air conditioning in agricultural houses and for preventing dew condensation on automobile rear windows. Humidity control is essential in addition to temperature control in various automated systems for food cooking, air conditioning, drying, etc., and there is a demand for the development of moisture-sensitive elements that operate with high reliability.

こうした要望に答えるものとして、電気抵抗式
感湿素子が実用化されている。これは、湿度の変
化を電気抵抗の変化として検知するものであり、
使用される感湿素材としては塩化リチウムに代表
される電解質材料系、有機高分子材料系、セラミ
ツク材料系等多種類のものが提唱されている。電
気抵抗式感湿素子としては、基本的に、電気抵抗
値が低いこと、抵抗−湿度特性の直線性が良いこ
と、適正な動作範囲を持つこと、使用環境におい
て劣化しないこと等が要求され、これらを総合的
に満たすものとして最近ではセラミツク材料系感
湿素材が脚光を浴びている。
In order to meet these demands, electrical resistance type moisture sensing elements have been put into practical use. This detects changes in humidity as changes in electrical resistance.
Various types of moisture-sensitive materials have been proposed, including electrolyte materials such as lithium chloride, organic polymer materials, and ceramic materials. Electrical resistance type moisture sensing elements are basically required to have a low electrical resistance value, good linearity of resistance-humidity characteristics, have an appropriate operating range, and not deteriorate in the usage environment. Recently, ceramic moisture-sensitive materials have been attracting attention as a material that comprehensively satisfies these requirements.

セラミツク材料系感湿素材としては、これまで
多数の提唱があるが、重要な特性として、 (イ) 電気抵抗が小さい(電流が大きい程感度が良
好となる)こと、 (ロ) 抵抗−湿度特性の直線性が良好なこと、及び (ニ) 応答性がよいこと が要求される。こうした特性を基本的に満足させ
るセラミツク感湿素材としては本発明者等は ZrO2及びZrO2+Y2O3系セラミツクスとりわけ
安定した好特性を示すとの結論を得ている。
There have been many proposals for ceramic moisture-sensitive materials, but the important properties are (a) low electrical resistance (the higher the current, the better the sensitivity), and (b) resistance-humidity characteristics. (d) Good linearity is required, and (d) good responsiveness is required. The present inventors have concluded that ZrO 2 and ZrO 2 +Y 2 O 3 type ceramics exhibit particularly stable and favorable characteristics as ceramic moisture-sensitive materials that basically satisfy these characteristics.

感湿素子の形態としては、上記セラミツクの焼
結体の対向する面に一対の電極を設けたパルク形
もとりうるが、好ましい形態は、セラミツク基板
の少くとも一面に電極層を形成しそしてその電極
層上に上記セラミツクをバインダーと混合した混
合物を塗布しそして乾燥後焼結した感湿層を形成
した薄膜形のものである。スクリーン印刷により
塗膜を形成することが好ましい。更に重要なこと
として、電極層における電極模様として、電極間
の間隔を0.20mm以下のなるだけ小さなものとして
形成すべきである。例えば、一対のくし形電極を
くし歯を互い違いに噛合せ、そのくし歯間隔を
0.20mm以下とすることによつて、好結果が得られ
る。
The moisture sensing element may be in the form of a bulk type in which a pair of electrodes are provided on opposing surfaces of the ceramic sintered body, but a preferred form is to form an electrode layer on at least one surface of the ceramic substrate, and to It is of a thin film type, in which a mixture of the ceramic and a binder is coated on the layer, and a moisture sensitive layer is formed by drying and sintering. It is preferable to form the coating film by screen printing. More importantly, the electrode pattern in the electrode layer should be formed so that the spacing between the electrodes is as small as possible, 0.20 mm or less. For example, a pair of comb-shaped electrodes are meshed with the comb teeth alternately, and the spacing between the comb teeth is adjusted.
Good results can be obtained by setting it to 0.20 mm or less.

しかしながら、こうしたZrO2系及びY2O3
ZrO2系セラミツク感湿素子もまだ尚性能上改善
すべき余地は多く、現在も試行が重ねられつつあ
る。改善点の一つは経時変化の防止であり、併せ
て抵抗値を一層低減することも所望される。湿度
応答時間も更に一段と短縮することが望まれる。
However, these ZrO 2 and Y 2 O 3 +
There is still a lot of room for improvement in the performance of ZrO 2 ceramic moisture sensing elements, and trials are currently underway. One of the points to be improved is the prevention of changes over time, and it is also desired to further reduce the resistance value. It is desirable to further shorten the humidity response time.

こうした総合的特性に優れたZrO2系及びY2O3
+ZrO2系セラミツク感湿素子を得るため、これ
まで、感湿部への添加剤の添加、焼成方法、表面
後処理方法等を含めて多くの検討が為されてき
た。ある特定種の感湿素材に好適な添加剤、焼成
方法及び表面後処理方法が別の種類の感湿素材に
適合するとの保証はなく、その選定は仲々困難で
ある。
ZrO 2 and Y 2 O 3 with excellent comprehensive properties
In order to obtain a +ZrO 2 ceramic humidity sensing element, many studies have been made so far, including the addition of additives to the humidity sensing part, the firing method, the surface post-treatment method, etc. There is no guarantee that additives, firing methods, and surface post-treatment methods suitable for one type of moisture-sensitive material will be compatible with another type of moisture-sensitive material, and selection thereof can be difficult.

発明の概要 本発明者は、ZrO2系及びZrO2+Y2O3系セラミ
ツク感湿素子において、感湿部にLi2CO3及び
V2O5のうちの少くとも一種を含めることにより
低抵抗性、経時変化安定性及び湿度応答性に著し
い改善が為しうることを知見した。これら添加剤
は、低温焼成を可能ならしめると共に、非常に安
定した感湿部を形成する。更に、KOH或いは
Na2CO3表面処理と併用すると一段と性能が向上
することも判明した。
Summary of the Invention The present inventor has developed ZrO 2 -based and ZrO 2 +Y 2 O 3 -based ceramic humidity sensing elements by adding Li 2 CO 3 and
It has been found that low resistance, stability over time, and humidity responsiveness can be significantly improved by including at least one type of V 2 O 5 . These additives enable low temperature firing and form a very stable moisture sensitive part. Furthermore, KOH or
It was also found that performance was further improved when combined with Na 2 CO 3 surface treatment.

斯くして、本発明は、ZrO2系及びZrO2+Y2O3
系感湿素材を主体とする感湿部にLi2CO3及び
V2O5のうちの少くとも一方を添加したことを特
徴とする感湿素子を提供する。更には、本発明
は、ZrO2系及びZrO2+Y2O3系感湿素材を主体と
する感湿部にLi2CO3及びV2O5のうちの少くとも
一方を添加しそしてKOH或はNa2CO3の水溶剤
に浸漬し表面処理を施すことを特徴とする感湿素
子の製造方法をも提供する。
Thus, the present invention provides ZrO 2 system and ZrO 2 +Y 2 O 3
Li 2 CO 3 and
Provided is a moisture sensing element characterized in that at least one of V 2 O 5 is added. Furthermore, the present invention adds at least one of Li 2 CO 3 and V 2 O 5 to the moisture sensitive part mainly composed of ZrO 2 type and ZrO 2 + Y 2 O 3 type moisture sensitive materials, and adds KOH or also provides a method for manufacturing a moisture-sensitive element, which is characterized by subjecting the element to surface treatment by immersing it in an aqueous solution of Na 2 CO 3 .

具体的な説明 本発明において使用される感湿素子は、セラミ
ツク焼結体の対面する面に一対の電極を形成した
所謂パルク形においても実現しうるが、好ましく
は基板上に感湿膜を形成する薄膜型として作製さ
れる。第1図は、薄膜型感湿素子の一例を示す。
基板1の一面或いは両面に電極層3が形成され、
そしてその上に感湿層5が形成される(感湿層は
一部省略)。基板としては、Al2O3、SiO2、ZrO2
等のセラミツクが使用される。基板上への電極層
の形成は、例えばアンダー電極としてのニツケル
等を蒸着し、ついでその上に防錆用のアツパー電
極として金、白金等を蒸着し、フオトエツチング
技術により所望の電極模様を賦形することができ
るし、またルテニウムペーストによるスクリーン
印刷法によりルテニウム電極を形成することもで
きる。近時、電子回路用プリント回路板製造の為
の微細加工技術が多数実用化されており、それら
を応用して微細な電極模様を形成することができ
る。例えば、スパツタ法も有用な手段である。電
極模様としては、第1図に示すように一対のくし
形電極をくし歯を互い違いに噛合せた形態のもの
が好ましい。くし歯間の間隔は小さい程抵抗値を
下げるので感湿素子の高感度化を計ることができ
る。0.05〜0.20mmのくし歯間隔を使用して好結果
を得た。
Specific Description The moisture-sensitive element used in the present invention can be realized in a so-called "pulk" type in which a pair of electrodes are formed on the facing surfaces of a ceramic sintered body, but it is preferable to form a moisture-sensitive film on a substrate. It is manufactured as a thin film type. FIG. 1 shows an example of a thin film type moisture sensitive element.
An electrode layer 3 is formed on one or both sides of the substrate 1,
Then, a moisture sensitive layer 5 is formed thereon (the moisture sensitive layer is partially omitted). As a substrate, Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2
Ceramics such as are used. To form an electrode layer on a substrate, for example, nickel or the like is deposited as an under electrode, then gold, platinum, etc. is deposited on top of it as an upper electrode for rust prevention, and a desired electrode pattern is formed using photoetching technology. The ruthenium electrode can also be formed by a screen printing method using ruthenium paste. Recently, many microfabrication techniques for manufacturing printed circuit boards for electronic circuits have been put into practical use, and by applying them, it is possible to form fine electrode patterns. For example, the sputtering method is also a useful method. The electrode pattern is preferably one in which a pair of comb-shaped electrodes are interlocked with comb teeth as shown in FIG. The smaller the interval between the comb teeth, the lower the resistance value, so the sensitivity of the moisture sensing element can be increased. Good results were obtained using a comb tooth spacing of 0.05-0.20 mm.

更に、最近、本件出願人によつて中性電極を使
用する電極層が提唱された。これは第2図に示す
ように、くし歯電極対の各々の間に中性電極4を
配列するものである。中性電極は電極を構成する
導電材料と同一か或いは水素よりイオン化傾向の
小さい金属及び又は金属化合物から形成される。
中性電極は、電極と呼称されるが通電機能は果さ
ず、感湿特性を有利に導くイオンが本来の電極に
向け偏析移動する傾向を抑制する働きをなす。即
ち、感湿層には、そのマトリツクス中への水の吸
着によつて感湿特性を有利に導くイオンが最初は
均一に分布している。しかし、金属相互のイオン
化傾向の差によつて感湿特性を有利に導くイオン
が経時的に電極層の各電極側に向つて移動する。
感湿特性を有利に導くイオンとは、使用したセラ
ミツク材料、バインダー、及び浸漬処理等の表面
処理や予備添加処理が為された場合には処理剤や
予備添加剤から焼結体マトリツクスに導入された
Li、Na、Ca、K等のイオンである。感湿層中の
これらイオンが例えばくし形電極の場合くし歯電
極に向け移動し、くし歯間でこれらイオンの均一
分布が損われる。中性電極の存在により、上述し
たイオンは中性電極の周囲にも移動するから、例
えイオン移動が起つても、全体として、当初のイ
オン均一分散状態は左程には損われない。斯様
に、中性電極は、上述したようなイオンの電極へ
向けての偏析移動を防止し、それにより感湿素子
の特性の経時変化を抑えるのに有用である。中性
電極は、図示のように、直線状のものに限らず、
点列状その他任意の形状のものとして形成しう
る。電極層をスクリーン印刷することにより、中
性電極を同時に簡便に形成することができる。
Furthermore, an electrode layer using a neutral electrode has recently been proposed by the applicant. As shown in FIG. 2, a neutral electrode 4 is arranged between each pair of comb-like electrodes. The neutral electrode is formed from a metal and/or a metal compound that is the same as the conductive material constituting the electrode or has a smaller tendency to ionize than hydrogen.
Although the neutral electrode is called an electrode, it does not perform a current-carrying function, but serves to suppress the tendency of ions, which lead to advantageous moisture-sensitive characteristics, to segregate and move toward the original electrode. That is, the moisture-sensitive layer initially has a homogeneous distribution of ions that favor the moisture-sensitive properties by adsorption of water into its matrix. However, due to the difference in ionization tendency between metals, ions that advantageously lead to moisture-sensitive properties migrate toward each electrode side of the electrode layer over time.
Ions that lead to advantageous moisture-sensitive properties are those introduced into the sintered body matrix from the ceramic material used, the binder, and the treatment agent or pre-additive when surface treatment such as dipping treatment or pre-additive treatment has been performed. Ta
These are ions such as Li, Na, Ca, K, etc. These ions in the moisture sensitive layer migrate towards the comb electrodes, for example in the case of comb electrodes, and the uniform distribution of these ions between the comb teeth is impaired. Due to the presence of the neutral electrode, the above-mentioned ions also move around the neutral electrode, so even if ion movement occurs, the initial uniform dispersion of ions is not impaired to a large extent as a whole. In this manner, the neutral electrode is useful in preventing the segregation of ions toward the electrode as described above, thereby suppressing changes in the properties of the moisture sensitive element over time. The neutral electrode is not limited to a straight one as shown in the figure.
It can be formed into a dot array or any other arbitrary shape. By screen printing the electrode layer, the neutral electrode can be easily formed at the same time.

こうして電極層を形成した後、本発明の対象と
するZrO2系及びY2O3+ZrO2系感湿素材とバイン
ダーとの混合物から成る感湿層がその上に形成さ
れる。
After forming the electrode layer in this manner, a moisture-sensitive layer made of a mixture of a ZrO 2- based and Y 2 O 3 +ZrO 2 -based moisture-sensitive material and a binder, which is the object of the present invention, is formed thereon.

感湿素材としては、 (1) Y2O3+ZrO2(0.01〜99.00%) (2) ZrO2+(CaO、MgO、BaO、TiO2、Ta2O5
及びNb2O3)の少なくとも1種(0.01〜99.00
%) 等がとりわけ好適に使用しうる。
Moisture-sensitive materials include (1) Y 2 O 3 + ZrO 2 (0.01-99.00%) (2) ZrO 2 + (CaO, MgO, BaO, TiO 2 , Ta 2 O 5
and Nb 2 O 3 ) (0.01 to 99.00
%) etc. can be particularly preferably used.

本発明に従えば、バインダーは、Li2CO3及び
V2O5のうちの少く共一種として構成される。両
者の併用が好ましい。Li2CO3は1〜10モル%そ
してV2O5は10モル%以下使用され、両者の合計
が1〜10モル%の範囲とするのがよい。
According to the invention, the binder comprises Li 2 CO 3 and
It is constituted as a common species among V 2 O 5 . A combination of both is preferred. Li 2 CO 3 is used in an amount of 1 to 10 mol %, and V 2 O 5 is used in an amount of 10 mol % or less, and the total amount of both is preferably in a range of 1 to 10 mol %.

別法として、従来から用いられているバインダ
ー、中でも無鉛ホウケイ酸ガラスにLi2CO3及び
V2O5を添加混合してもよい。無鉛ホウケイ酸と
して使用に好ましい組成のものは、酸化ナトリウ
ムの含有量が10〜15重量%、酸化カリウムの含有
量が2〜5重量%、酸化カルシウムの含有量が5
〜10重量%、酸化マグネシウムの含有量が0.5〜
3重量%、酸化アルミニウムの含有量が5〜10重
量%、二酸化ケイ素の含有量が30〜45重量%、お
よび酸化ホウ素の含有量が20〜30重量%である。
このバインダーは、一般の無鉛ホウケイ酸ガラス
に比べアルカリ金属およびアルカリ土類金属の酸
化物の含有量が多く、低融点であるため好まし
い。
Alternatively, traditionally used binders, particularly lead-free borosilicate glass with Li 2 CO 3 and
V 2 O 5 may be added and mixed. A preferred composition for use as lead-free borosilicate has a sodium oxide content of 10 to 15% by weight, a potassium oxide content of 2 to 5% by weight, and a calcium oxide content of 5% by weight.
~10% by weight, magnesium oxide content ~0.5
3% by weight, the content of aluminum oxide is 5-10% by weight, the content of silicon dioxide is 30-45% by weight, and the content of boron oxide is 20-30% by weight.
This binder is preferable because it has a higher content of alkali metal and alkaline earth metal oxides and a lower melting point than general lead-free borosilicate glass.

一般には、上記セラミツクとバインダーとの混
合物を粉砕及び混錬後、樹脂塗料で粘度調整して
感湿ペーストを調製するが、Li2CO3+V2O5のみ
をバインダーとして使用する場合次のようにして
感湿ペーストを調製するのが好結果につながるこ
とが判明した。
Generally, a moisture-sensitive paste is prepared by pulverizing and kneading a mixture of the above ceramic and binder, and then adjusting the viscosity with a resin paint. However, when only Li 2 CO 3 + V 2 O 5 is used as a binder, the following method is used: It has been found that preparing the moisture-sensitive paste in a manner that leads to good results.

() セラミツク(ZrO2、Y2O3)とLi2CO3とを
有機バインダ添加の下で撹拌する。
() Ceramic (ZrO 2 , Y 2 O 3 ) and Li 2 CO 3 are stirred with the addition of an organic binder.

() 有機バインダ蒸発除去後、800℃前後の温
度で一次焼成を行う。
() After the organic binder is evaporated and removed, primary firing is performed at a temperature of around 800℃.

() 焼成物を有機バインダー添加下で破砕す
る。
() The fired product is crushed with the addition of an organic binder.

() 有機バインダー蒸発除去後、V2O5及び樹脂
塗料を添加する。
() After the organic binder is evaporated and removed, V 2 O 5 and resin paint are added.

() 混錬及び粘度調整して感湿ペーストを形成
する。
() Knead and adjust viscosity to form a moisture-sensitive paste.

こうして感湿ペーストが調製し終ると、感湿層
の膜厚が5〜200μm、好ましくは40〜120μm前
後となるようスクリーン印刷により感湿層が塗布
形成される。膜厚の厚い程、最終製品の電気抵抗
は低下する。
After the moisture-sensitive paste has been prepared in this manner, the moisture-sensitive layer is coated by screen printing so that the thickness of the moisture-sensitive layer is about 5 to 200 μm, preferably about 40 to 120 μm. The thicker the film, the lower the electrical resistance of the final product.

その後、130〜190℃の温度で0.2〜2時間予備
乾燥後、従来より低目の温度で焼成処理が行われ
る。Li2CO3及びV2O5は融点が低いので、それら
をバインダーとして使用することは或いはバイン
ダー中にそれらを存在せしめることは、低温焼成
を可能ならしめる。焼成処理はセラミツク粒子を
焼結して、感湿膜の骨格構造を形成すると共に、
構造強度を付与するものである。従来、所定の構
造強度を得るには最小限900℃の焼成温度が必要
と考えられていたが、かえつてこうした高温焼成
は作製感湿素子の特性、特に抵抗特性を悪化する
ことが判明した。本発明においては、500〜870℃
の温度、好ましくは550〜700℃の温度において焼
成が行われる。焼成保持時間は5分〜1時間、代
表的には数十分でよい。
Thereafter, after preliminary drying at a temperature of 130 to 190° C. for 0.2 to 2 hours, a firing treatment is performed at a temperature lower than conventional. Since Li 2 CO 3 and V 2 O 5 have low melting points, their use as binders or their presence in binders allows low temperature firing. The firing process sinters the ceramic particles to form the skeleton structure of the moisture-sensitive membrane.
It provides structural strength. Previously, it was thought that a firing temperature of at least 900°C was necessary to obtain a certain level of structural strength, but it has been found that such high-temperature firing actually deteriorates the properties of the fabricated moisture-sensitive element, especially the resistance properties. In the present invention, 500 to 870℃
The calcination is carried out at a temperature of 550-700°C, preferably 550-700°C. The firing holding time may be 5 minutes to 1 hour, typically several tens of minutes.

感湿素子を一層高安定性のものとするため焼結
後の感湿素子にエージング処理を施し、続いて熱
処理することが提案されており、ここでもその使
用を阻むものでない。
In order to make the humidity-sensitive element even more stable, it has been proposed to subject the sintered humidity-sensitive element to an aging treatment, followed by a heat treatment, and this does not preclude its use.

斯うして、低抵抗を有しそして高感度で安定性
のある感湿素子が生成されるが、好ましくはこの
後表面処理を実施することによつて安定化及び低
抵抗化を更に向上させることができる。表面処理
法として様々の提唱があるが、本発明において好
適なものはKOH或いはNa2CO3含有液への浸漬
処理である。
In this way, a moisture-sensitive element with low resistance and high sensitivity and stability is produced, preferably by carrying out a subsequent surface treatment to further improve the stabilization and low resistance. Can be done. Although various surface treatment methods have been proposed, the preferred method in the present invention is immersion treatment in a solution containing KOH or Na 2 CO 3 .

KOH含有液への浸漬処理は、上記生成感湿素
子を1〜120分といつた適宜の時間液中に浸漬す
ることによつてもたらされる。KOH濃度は10〜
30重量%が適切である。10%より少ないと含浸に
長時間を要し、逆に30%を越えると表面改質度が
大きくなりヒステリシスが大きくなる等の有害な
結果が発生する。
The immersion treatment in the KOH-containing liquid is carried out by immersing the produced moisture-sensitive element in the liquid for an appropriate period of time, such as 1 to 120 minutes. KOH concentration is 10~
30% by weight is suitable. If it is less than 10%, it will take a long time for impregnation, and if it exceeds 30%, the degree of surface modification will increase, causing harmful effects such as increased hysteresis.

浸漬処理後、素子は好ましくは600〜870℃の温
度で焼成される。焼成は結露に際してのKOH表
面処理剤の垂れを防ぎ、安定した改質表面を生成
するのに必要である。焼成温度範囲として600〜
870℃が好ましいのは、前述した通り、電気抵抗
の上昇を防止するためである。
After the dipping treatment, the device is preferably fired at a temperature of 600-870°C. Firing is necessary to prevent the KOH surface treatment agent from dripping during condensation and to produce a stable modified surface. Firing temperature range: 600~
The reason why the temperature is preferably 870°C is to prevent an increase in electrical resistance, as described above.

Na2CO3処理の場合も上記と実質同態様で実施
できる。
In the case of Na 2 CO 3 treatment, it can be carried out in substantially the same manner as above.

実施例 1 18mm長さ×9mm巾のAl2O3基板上にスクリーン
印刷により第1図に示すようなくし形ルテニウム
電極を形成した。各電極くし歯間隔は0.20mmと
し、12mmの長さにわたつて印刷した。
Example 1 A comb-shaped ruthenium electrode as shown in FIG. 1 was formed by screen printing on an Al 2 O 3 substrate having a length of 18 mm and a width of 9 mm. The spacing between each electrode comb tooth was 0.20 mm, and printing was performed over a length of 12 mm.

ZrO2:Y2O3=50:50重量比の混合セラミツク
にLi2CO31.5モル%を添加し、そして酢酸エチル
添加の下で撹拌した。酢酸エチルを蒸発させた後
800℃において1時間一次焼成を行つた。酢酸エ
チル添加の下で破砕を行い、酢酸エチルを蒸発さ
せ、その後V2O50.5モルとブチルカルビトール及
びエポキシ系樹脂塗料を添加し、混合後粘度調節
して感湿ペーストを調製した。
1.5 mol % of Li 2 CO 3 was added to the mixed ceramic with ZrO 2 :Y 2 O 3 =50:50 weight ratio and stirred under addition of ethyl acetate. After evaporating the ethyl acetate
Primary firing was performed at 800°C for 1 hour. Crushing was carried out with the addition of ethyl acetate to evaporate the ethyl acetate, then 0.5 mol of V 2 O 5 , butyl carbitol and epoxy resin paint were added, and after mixing, the viscosity was adjusted to prepare a moisture sensitive paste.

感湿ペーストを前記電極上に感湿層の厚みが
40μmとなるようスクリーン印刷により塗布し、
170℃の温度で1時間乾燥した。その後、600℃に
おいて15分低温焼成した。
Apply the moisture sensitive paste on the electrode so that the thickness of the moisture sensitive layer is
Apply by screen printing to a thickness of 40μm,
It was dried at a temperature of 170°C for 1 hour. Thereafter, it was low-temperature baked at 600°C for 15 minutes.

続いて、20%KOH水溶液に5分間浸漬しそし
て後800℃で20分間焼成処理することにより後処
理を実施した。
Subsequently, post-treatment was carried out by immersing it in a 20% KOH aqueous solution for 5 minutes and then baking it at 800°C for 20 minutes.

こうして得られた感湿素子の湿度−抵抗特性、
湿度応答性(90%応答、33%RH→55%RH及び
85%RH→55%RH)及び経時安定性(80℃及び
様々の湿度の下で放置)について調べた。結果を
第3,4及び5図にそれぞれ示す。第3図のグラ
フから非常に抵抗値が低く直線性も従来通り維持
されていることがわかる。第4図から、きわめて
応答特性が良い(10秒)ことがわかる。第5図は
経時安定性も良好であることを示す。本発明によ
り総合的に非常に優れた感湿素子が得られること
がわかる。
Humidity-resistance characteristics of the humidity-sensitive element thus obtained,
Humidity response (90% response, 33%RH → 55%RH and
85%RH → 55%RH) and stability over time (standing at 80°C and various humidity conditions) were investigated. The results are shown in Figures 3, 4 and 5, respectively. From the graph in FIG. 3, it can be seen that the resistance value is very low and the linearity is maintained as before. From Figure 4, it can be seen that the response characteristics are extremely good (10 seconds). FIG. 5 shows that the stability over time is also good. It can be seen that the present invention provides a moisture-sensitive element that is overall excellent.

実施例 2 第2図に示したような中性電極を有する電極層
上に実施例1と同様にして感湿層を塗布して感湿
素子を形成した。第3図に示すごとく、抵抗値は
多少低いだけであつてまた応答性は第4図に示す
ように良好である。第5図と同様の経時安定性を
測定した。結果を第6図に示す。非常に良好な経
時安定性が得られている。
Example 2 A moisture sensitive layer was coated on an electrode layer having a neutral electrode as shown in FIG. 2 in the same manner as in Example 1 to form a moisture sensitive element. As shown in FIG. 3, the resistance value is only somewhat low, and the response is good as shown in FIG. 4. The stability over time was measured in the same manner as in FIG. The results are shown in Figure 6. Very good stability over time has been obtained.

尚、上記試験例において、抵抗値は測定周波数
1000Hzそして測定電圧1Vとして測定した。
In addition, in the above test example, the resistance value corresponds to the measurement frequency.
Measured at 1000Hz and measurement voltage 1V.

発明の効果 本発明は、抵抗値が非常に低く、経時安定性に
優れしかもきわめて応答特性が良い感湿素子を提
供するものであり、現在市販若しくは提唱されて
いる様々の感湿素子に比較して総合的にもつとも
優れたものである。
Effects of the Invention The present invention provides a moisture sensing element with extremely low resistance, excellent stability over time, and extremely good response characteristics, compared to various moisture sensing elements currently on the market or proposed. Overall, it is excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は塗膜型感湿素子の一例の斜視図、第2
図は中性電極を使用する電極模様の平面図、第3
図は実施例1及び実施例2の感湿素子の湿度−抵
抗特性を表すグラフ、第4図は同じく湿度応答性
を示すグラフ、第5図は実施例1の感湿素子の経
時安定性を示すグラフ、そして第6図は実施例2
の感湿素子の経時安定性を示すグラフである。 1:基板、3:電極、4:中性電極、5:感湿
層。
Figure 1 is a perspective view of an example of a coating film type moisture-sensitive element, Figure 2
The figure is a plan view of the electrode pattern using a neutral electrode, the third
The figure is a graph showing the humidity-resistance characteristics of the humidity sensing elements of Example 1 and Example 2, Figure 4 is a graph showing the humidity responsiveness, and Figure 5 is a graph showing the temporal stability of the humidity sensing element of Example 1. The graph shown, and FIG. 6 is Example 2.
3 is a graph showing the stability over time of the humidity-sensitive element of FIG. 1: Substrate, 3: Electrode, 4: Neutral electrode, 5: Moisture sensitive layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ZrO2系及びZrO2+Y2O3系感湿素材を主体と
する感湿部に結合剤としてLi2CO3及びV2O5のう
ちの少なくとも一方を添加することを特徴とする
感湿素子。 2 ZrO2系及びZrO2+Y2O3系感湿素材を主体と
する感湿部に結合剤としてLi2CO3及びV2O5のう
ちの少なくとも一方を添加し、そしてKOH或い
はNa2CO3の水溶剤に浸漬し表面処理を施すこと
を特徴とする感湿素子の製造方法。
[Scope of Claims] 1. Adding at least one of Li 2 CO 3 and V 2 O 5 as a binder to a moisture sensitive part mainly composed of ZrO 2 type and ZrO 2 +Y 2 O 3 type moisture sensitive materials. A moisture-sensitive element characterized by: 2 At least one of Li 2 CO 3 and V 2 O 5 is added as a binder to the moisture sensitive part mainly composed of ZrO 2 type and ZrO 2 +Y 2 O 3 type moisture sensitive materials, and KOH or Na 2 CO 3. A method for producing a moisture-sensitive element, which comprises immersing it in an aqueous solvent and subjecting it to surface treatment.
JP59205539A 1984-07-20 1984-10-02 Moisture-sensitive element Granted JPS6184001A (en)

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JP59205539A JPS6184001A (en) 1984-10-02 1984-10-02 Moisture-sensitive element
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GB08518338A GB2163970B (en) 1984-07-20 1985-07-19 Method of manufacturing a humidity-sensing element

Applications Claiming Priority (1)

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JPS58190001A (en) * 1982-04-30 1983-11-05 日本カーバイド工業株式会社 Moisture measuring element

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