CN105092456B - 用于监控腐蚀环境的装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控腐蚀环境的装置以及方法。提供一种用于监控腐蚀环境的装置，包括：至少一个通路构造，具有开口部，并且被配置为控制空气中的腐蚀性物质的侵入；以及传感器部，具有设置于通路构造内的金属薄膜。通路构造内的金属薄膜由于从开口部侵入到通路构造的腐蚀性物质而腐蚀。在监控期间，金属薄膜的电阻值根据金属薄膜的腐蚀区域的扩展而变化。从而，用于监控腐蚀环境的装置测定金属薄膜的电阻值，抑制测定出的值的变动。这使得能够长期且高精度地评价电气电子装置的设置环境的腐蚀程度。

Description

用于监控腐蚀环境的装置以及方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控腐蚀环境的装置以及一种用于监控腐蚀环境的方法，以室内环境、主要以设置了电气电子装置的环境为对象。通过用于监控腐蚀环境的装置以及方法来测定在该环境中存在的腐蚀性气体所致的腐蚀程度。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，有日本特开2003-294606(专利文献1)。即，专利文献1的环境评价装置主要包括：1)与环境中的气体成分反应的元件部分、2)检测元件的变化并将检测到的变化变换为电信号的部分、以及3)存储检测到的数据的存储部分。特别是，使用多个金属薄膜(例如，由银、铜、铁、不锈钢构成的膜厚0.1μm的金属薄膜)来形成元件部分。这里，测定从金属薄膜的光反射率、光透射率、电阻中选择的至少1种特性的经时变化，由此检测环境中的气体成分，从而评价环境中的材料。

在测定电阻值的经时变化的情况下，可以测定由于金属薄膜整体的变化(例如，全面腐蚀)所致的电阻值的变化。该测定使得能够计算腐蚀的金属薄膜的厚度，由此能够容易地求出其腐蚀速度。

应当注意的是，气体检测系统检测元件的变化，并将检测到的变化变换为电信号。该气体检测系统包括气体导入部和气体检测元件部(即，相当于本发明的传感器部)。这些气体成分通过气体导入部的吸引泵被送到气体检测元件部。如上文提到的，在如地球环境发生变化的状况下，有利地提供对处于这样的环境中的各种材料的评价非常有益的测定装置。

这里，为了达到使对象设备稳定地工作的目的，要求电气电子装置长期的可靠性。另外，为了实现高速工作和省空间布置，包括都采用高密度安装构造的微细布线构造和薄膜镀覆构造的多个电气电子零件被安装到对象设备。在这些电气电子零件中，即使微小的腐蚀损伤也可能使电气特性或者磁特性变动而导致故障、误动作。所以，抑制该腐蚀损伤成为改进电气电子装置的可靠性的重要课题。最后，为了在这些装置的设计以及保养中反映与环境的腐蚀程度对应的防蚀对策，要求简单地在短期间内高精度地持续评价电气电子装置的设置环境的腐蚀性。

同时，根据ISO11844-1标准，作为评价电气电子装置的设置环境的腐蚀性的方法，通常使用评价在腐蚀性环境下暴露了预定期间的铜、银、铝、铁和锌的腐蚀程度的方法。已知铜、银、铝、铁和锌被腐蚀性气体(例如SO₂、NO₂、H₂S)腐蚀，但是每种金属的被腐蚀程度彼此不同。

然而，在上述以往技术的环境评价方法以及使用了该方法的装置中，存在如下课题。即，如果评价对象是在ISO11844-1标准中记载的存在发生腐蚀性程度所致的电气电子设备的损坏的可能性的“腐蚀性是中等程度”的环境、并且使用膜厚0.1μm(即100nm)的银薄膜来测定电阻值的经时变化，则使用这样的银薄膜的检测传感器的可测定期间仅为大约1个月。在本文中，根据ISO11844-1标准，以上腐蚀性是中等程度是暴露了的银的腐蚀速率是105～410nm/年的环境。

另外，如果评价对象是“腐蚀性是高程度”的环境或者“腐蚀性是非常高程度”的环境，则检测传感器的可测定期间变为比一个月短。在本文中，“腐蚀性是高程度”的环境是发生使设备的可靠性产生影响的腐蚀的概率高的环境，并且是必需进行环境改善的环境，更具体而言，是暴露了的银的腐蚀速率是410～1050nm/年的环境。“腐蚀性是非常高程度”的环境是暴露了的银的腐蚀速率是1050～2620nm/年的环境。因此，以上类型的检测传感器不适合长期的测定。

同时，如果银薄膜的厚度延伸，则使用延伸的薄膜的检测传感器可能具有长的可测定期间。然而，该过程具有如下缺点：随着膜厚的厚度变厚，薄膜的厚度的不均匀性变大，这导致测定精度降低。

另外，在上述以往技术的环境评价方法以及使用了该方法的装置中，存在另外的课题。即，如果在传感器部中发生了局部的腐蚀，更具体而言，如果尘埃或盐类附着到传感器部并且在附着部周边发生腐蚀，则腐蚀使传感器部的可测定期间变得比传感器的本来的原始期间更短。

进而，在传感器部(即气体检测元件部)直接暴露于对象环境的情况下，腐蚀速率依赖于对象环境中的腐蚀性气体的流速率而变动，从而导致另一课题。

发明内容

为了解决上述课题，本发明的目的在于，提供一种用于监控腐蚀环境的装置和方法。该用于监控腐蚀环境的装置具备：至少一个通路构造，控制空气中的腐蚀性物质到各通路构造中的侵入；以及设置于各通路构造内的金属薄膜。在本文中，所述金属薄膜的腐蚀区域随着所述腐蚀性物质从所述通路构造的开口部侵入到所述装置中而扩展。所述金属薄膜的腐蚀区域的扩展改变所述金属薄膜的电阻值。因此，用于监控腐蚀环境的方法包括测定根据所述金属薄膜的腐蚀区域的扩展而变化的电阻值。

根据本发明，能够正确地判断从通路构造的开口部腐蚀开去的金属薄膜的腐蚀量。另外，还能够抑制金属薄膜的腐蚀量的变动和传感器部的局部的腐蚀(例如在传感器部中尘埃和/或盐类的附着所致的其附着部周边的腐蚀)的发生、或者金属的膜厚。在本文中，应当注意，腐蚀量根据对象环境中存在的腐蚀性物质的流速率而变化。

最后，本发明的以上特征使得能够以更精确的方式对环境的腐蚀程度进行定量化。

附图说明

图1是本发明实施例的用于监控腐蚀环境的装置的俯视图。

图2是图1的用于监控腐蚀环境的装置的侧视图。

图3是图1的用于监控腐蚀环境的装置的正视图。

图4示出图1的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的腐蚀状况。

图5示出图4的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的电阻。

图6示出图4的用于监控腐蚀环境的装置的正视图。

图7示出在腐蚀环境下图1的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的腐蚀状况。

图8示出在腐蚀环境下图1的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的电阻。

图9示出图7的用于监控腐蚀环境的装置的正视图。

图10示出本发明的用于监控腐蚀环境的装置的尺寸。

图11示出作为用于监控腐蚀环境的装置(即传感器部)的输出的电阻、和用于监控腐蚀环境的装置(即传感器部)的金属薄膜中膜厚方向全部腐蚀了的金属薄膜的腐蚀区域9的长度的关系。

图12示出用于监控腐蚀环境的装置(即传感器部)的金属薄膜中膜厚方向全部腐蚀了的金属薄膜的腐蚀区域9的长度和以往的金属薄膜(即银薄膜)的腐蚀厚度的关系。

图13是本发明的另一实施例的用于监控腐蚀环境的装置的俯视图。

图14是图13的用于监控腐蚀环境的装置的侧视图。

图15示出在腐蚀环境下图13的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的腐蚀状况。

图16示出在腐蚀环境下图13的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的电阻。

图17示出在腐蚀环境下图13的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的腐蚀状况。

图18示出在腐蚀环境下图13的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的电阻。

图19是本发明的另一实施例的用于监控腐蚀环境的装置的俯视图。

图20是图19的用于监控腐蚀环境的装置的侧视图。

图21示出腐蚀环境下图19的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的腐蚀状况。

图22示出腐蚀环境下图19的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的电阻。

图23示出腐蚀环境下图19的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的腐蚀状况。

图24示出腐蚀环境下图19的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的电阻。

图25是本发明的另一实施例的用于监控腐蚀环境的装置的俯视图。

图26是图25的用于监控腐蚀环境的装置的侧视图。

图27是图25的用于监控腐蚀环境的装置的正视图。

图28示出腐蚀环境下图25的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的腐蚀状况。

图29示出腐蚀环境下图25的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的电阻。

图30示出腐蚀环境下图25的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的腐蚀状况。

图31示出腐蚀环境下图25的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的电阻。

图32是本发明的另一实施例的用于监控腐蚀环境的装置的俯视图。

图33是图32的用于监控腐蚀环境的装置的侧视图。

图34是本发明的另一实施例的用于监控腐蚀环境的装置的俯视图。

图35是图34的用于监控腐蚀环境的装置的侧视图。

图36是本发明的另一实施例的用于监控腐蚀环境的装置的俯视图。

图37是图36的用于监控腐蚀环境的装置的侧视图。

图38是示出腐蚀环境下图36的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的腐蚀状况的俯视图。

图39示出腐蚀环境下图25的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻A下测定的金属薄膜的电阻。

图40是示出腐蚀环境下图36的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的腐蚀状况的俯视图。

图41示出腐蚀环境下图36的用于监控腐蚀环境的装置的暴露后的时刻B下测定的金属薄膜的电阻。

图42是本发明的另一实施例的用于监控腐蚀环境的装置的俯视图。

图43是图42的用于监控腐蚀环境的装置的侧视图。

图44是图42的用于监控腐蚀环境的装置中、分别由铬以及银构成的2个金属薄膜的初始状况的俯视图。

图45是示出腐蚀环境下图42的用于监控腐蚀环境的装置的传感器部中、分别由铬以及银构成的2个金属薄膜的暴露后的腐蚀状况的俯视图。

图46是图42的传感器部的俯视图。

图47是图42的传感器部的俯视图。

图48是示出图44的金属薄膜的电阻的图。

图49是示出图45的金属薄膜的电阻的图。

图50示出金属薄膜的电阻率以及电阻温度计数(TCR)。

具体实施方式

以下，将参考附图来详细说明用于实现本发明的实施例。

接下来，将说明测定在电气电子装置的设置环境中存在的腐蚀性物质所致的腐蚀程度的用于监控腐蚀环境的装置。另外，还将说明用于监控腐蚀环境的方法。

图1～3是示出本发明实施例的用于监控腐蚀环境的装置的结构图。图1是装置的俯视图，图2是装置的侧视图，而图3是装置的正视图。

用于监控腐蚀环境的装置1包括传感器部，该传感器部具有设置于绝缘基板3上并位于通路构造4内的金属薄膜2。该传感器部被安装成具有开口部5的通路构造4的一部分侧壁。金属薄膜包括在通路构造4内露出的金属薄膜部2a(还称为露出部、以下相同)和超出通路构造4外而在通路构造4内未露出的金属薄膜部2b(还称为非露出部、以下相同)。另外，在金属薄膜2的各端设置了测定电阻值的一对端子8。金属薄膜部的材质是电阻与完好的金属的腐蚀生成物的电阻不同的金属材料，例如在电子装置设置环境的腐蚀监控中使用的铜、银，以及铝、铁、锌等。

如果将该腐蚀环境监控装置暴露在对象环境中，则腐蚀性物质从通路构造4的开口部5侵入通路构造4，使金属薄膜2腐蚀。通路构造4具有控制作为针对在对象环境中存在的腐蚀性物质的感测元件的金属薄膜2的腐蚀速率的作用。更具体而言，通路构造4具有一个开口部5(在图1中通路构造的左侧)。通路构造4的右侧无开口部而被与周围环境隔断。从而，周围空气中的腐蚀性物质的流动6即便朝向开口部5到来，也无法从开口部5侵入到通路构造4的内部。

相反，在以往的用于监控腐蚀环境的装置中，金属薄膜与周围空气的流动直接接触。因此，在现有技术中，随着周围空气的流动变快，金属薄膜的腐蚀量变大。然而，根据本发明，通路构造4的开口部5附近的腐蚀性物质可以沿腐蚀性物质的扩散方向7通过开口部5侵入(即图3中的箭头7)。换言之，仅扩散现象使腐蚀性物质可以侵入到通路构造4内。因此，本发明的用于监控腐蚀环境的装置1能够不受周围空气的流动的影响而测定腐蚀性物质的腐蚀程度。

如以上提到的，在本发明中，金属薄膜腐蚀的方向被固定，所以测定的值的偏差变小。此处，应当注意，腐蚀性物质有腐蚀性气体、飞来海盐(flying sea salt)、以及尘埃等，但在下面的说明中，以下腐蚀性气体代表腐蚀性物质。

接下来，将详细说明对在通路构造4内扩散了的开口部5附近的腐蚀性气体进行定量化的方法。

如图1所示，在图中将腐蚀性气体的扩散限定为从纸面左侧至右侧的方向，从而控制用于监控腐蚀环境的装置1的传感器部的腐蚀。腐蚀性气体与开口部5的距离越近，则腐蚀性气体的流量浓度越大，所以位置越是接近金属薄膜2的左侧，则金属薄膜2的腐蚀量越大。在“硫黄气体环境下的银的腐蚀速度的推测”材料和环境(「硫黄ガス環境での銀の腐食速度の推定」材料と環境)第56卷、p265-271(2007)中记载了该现象。在该参考文献中，作者通过利用金属板的导电实验以及对实验结果的分析，观察到随着金属板与腐蚀性气体的发生源的距离变大，金属板的腐蚀速率变小。上述过程使得能够对用于监控腐蚀环境的装置的腐蚀现象进行分析。

接下来，图4～9分别示出用于监控腐蚀环境的装置暴露在腐蚀环境后的金属薄膜的腐蚀状况。如图4、5所示，区域已经被腐蚀，腐蚀厚度与未被腐蚀的金属薄膜的厚度相同。在本文中，以上区域表示金属薄膜已经被向下腐蚀至基板与金属薄膜之间的界面的区域。在环境中存在的腐蚀性气体6从接近开口部5的左侧持续扩散，进而使右侧的金属薄膜腐蚀。如图4、7所示，膜厚方向全部腐蚀了的金属薄膜的区域9相比于时刻A(即长度La)在时刻B更加扩展(即长度Lb)。在通路构造4内露出的金属薄膜部2a中形成膜厚方向全部腐蚀了的区域9，而在通路构造4内未露出的金属薄膜部2b残留。结果，在端子8之间形成金属薄膜2的剖面面积局部地减小的区域(参见图6)。

如图5、8所示，端子8之间的电阻值在时刻A表示为2Ra+Rm，在时刻B表示为2Rb+Rm。这是通过对金属薄膜2的电阻值Rm加上金属薄膜2的剖面面积局部地减小的区域的电阻Ra值而计算得出的。此处，由于存在Rm<<Ra、Rm<<Rb的关系，时刻A的Rm被假设为等于时刻B的Rm。另外，如图6、9所示，在金属薄膜2中，除了全部腐蚀了的金属薄膜2的区域9以外，在通路构造4内的金属薄膜2的表面侧也发生了一部分腐蚀。然而，为便于说明，在下文中不考虑金属薄膜2的表面侧的一部分腐蚀。

接下来，将说明具有图10所示的尺寸的用于监控腐蚀环境的装置的分析结果。此处，作为传感器部的金属薄膜，使用100nm的银薄膜(具有1.59E-5Ωm的电阻率)。图11示出该实施例的用于监控腐蚀环境的装置的电阻值(即输出)、和该用于监控腐蚀环境的装置的膜厚方向全部腐蚀了的金属薄膜的区域9的腐蚀长度的关系。另外，图12示出该用于监控腐蚀环境的装置的膜厚方向全部腐蚀了的金属薄膜的区域9的腐蚀长度和以往处理中使用的金属薄膜(即银薄膜)的腐蚀厚度的关系。

如以上提到的，用于监控腐蚀环境的装置暴露于对象环境中。然后，测定传感器部的电阻值，并基于测定出的值来计算金属薄膜的腐蚀厚度。与该腐蚀厚度关联地，按照IEC654-4标准、ISO11844-1标准、ISO9223标准、ISA71.04标准来对周围空气的腐蚀程度进行分类。应当注意，通过使用透明基板作为绝缘基板3，能够看见膜厚方向全部腐蚀了的金属薄膜的区域9。这种布置使得能够当场确认传感器部的寿命。简言之，评价环境中的腐蚀性气体浓度越高，则金属薄膜的腐蚀速率越增加，而传感器部的电阻值也越增加。

图13～14是用于监控腐蚀环境的装置的另一实施例的示意图。图13是装置的俯视图，而图14是装置的侧视图。在用于监控腐蚀环境的装置1中，有包括设置于绝缘基板3上的金属薄膜2的传感器部。传感器部被安装成具有开口部5的通路构造4的一部分侧壁。金属薄膜2包括在通路构造4内露出的金属薄膜部2a和被涂层10覆盖而在通路构造4内未露出的金属薄膜部2c(还称为非涂覆部、以下相同)。在金属薄膜2的两端分别设置了测定电阻值的一对端子8。

在环境中存在的腐蚀性气体6从接近开口部5的左侧持续扩散，进而使金属薄膜2的右侧腐蚀。如图15、17所示，相比于时刻A(长度La)，膜厚方向全部腐蚀了的金属薄膜2的区域9在时刻B更向右侧扩展(即长度Lb)。因此，通过在通路构造4内露出以在膜厚方向全部被腐蚀，区域9形成在金属薄膜部2a中，而被涂层10覆盖且在通路构造4内未露出的金属薄膜部2c残留。

如图16、18所示，通过对金属薄膜2的电阻值Rm加上金属薄膜的剖面面积局部地减小的区域的电阻值Ra或Rb，一对端子8之间的电阻值在时刻A表示为2Ra+Rm，在时刻B表示为2Rb+Rm。该结构使得由于涂层10而未露出的金属薄膜部2c可以得到与图1的实施例的在通路构造4内未露出的金属薄膜部2b同样的效果。

图19～20是示出用于监控腐蚀环境的装置的另一实施例的示意图。图19是装置的俯视图，而图20是装置的侧视图。在用于监控腐蚀环境的装置1中，有包括设置于绝缘基板3上的金属薄膜的传感器部，被安装成具有开口部5的通路构造4的一部分侧壁。金属薄膜包括在通路构造4内露出的第一金属薄膜2、和在通路构造4内露出的第一金属薄膜2的周边设置了的第二金属薄膜11。第二金属薄膜11由在对象环境下不腐蚀的材料(例如钛、铬、金、钯、银钯合金)构成。

如图21、23所示，相比于时刻A(长度La)，在时刻B膜厚方向全部腐蚀了的金属薄膜的区域9向右侧扩展(即长度Lb)。即，形成区域9，该区域9是在通路构造4内露出的金属薄膜2的在膜厚方向全部腐蚀了的部分，而在导通部分中仅残留在对象环境下不腐蚀的第二金属薄膜11。如图22、24所示，通过对第一金属薄膜2的电阻值Rm加上仅残留了在对象环境下不腐蚀的第二金属薄膜11的区域的第二金属薄膜11的电阻值Ra1或Ra2，一对端子8之间的电阻值在时刻A表示为2Ra1+Rm，而在时刻B表示为2Rb1+Rm。

此处，随着区域9扩展，膜厚方向全部腐蚀了的区域9的电阻值Rox依赖于时间而降低。但在初始阶段中，由于Ra1<Rox这样的关系，所以电阻值Rox的影响可忽略。在对象环境下不腐蚀的第二金属薄膜11是为了得到与图1的在通路构造4内未露出的金属薄膜部2b、图14的由于涂层10而在通路构造4内未露出的金属薄膜部2c同样的效果而设置的。

在该实施例的用于测定腐蚀环境的装置中，测定传感器部的电阻，更具体而言，测定在仅残留了在对象环境下不腐蚀的第二金属薄膜11的区域中的第二金属薄膜11的电阻值。因此，如果选择电阻率大的金属材料，则能够提高传感器部的灵敏度。例如，钛的电阻率值(即4.27E-7Ωm)是用作传感器部的金属薄膜的银的电阻率值(即1.59E-8Ωm)的25倍。进而，通过使钛的膜厚为银(此处为1μm)的1/10，传感器部的灵敏度变为250倍。

同时，如果随着金属薄膜的膜厚方向全部腐蚀了的区域9变宽而电阻值Rox降低以满足关系Ra1>Rox，则一对端子8之间的电阻值不与腐蚀了的区域9的扩展成比例。因此，在采用该实施例的装置的构造的情况下，需要注意电阻值Ra1和电阻值Rox之间的关系。

接下来，图36、37是示出用于监控腐蚀环境的装置的另一实施例的示意图。该装置的特征如下：在图19、20的装置的第一金属薄膜2中，在腐蚀性气体扩散到的第一金属薄膜2的纵向上形成了狭缝20。如图38至41所示，该构造使得可以一直保持关系Rox>Rm。结果，虽然随着区域扩展而电阻值Rox依赖于时间降低，但是关系Ra1<Rox保持为与在初始阶段时相同。因此，一对端子8之间的电阻值与腐蚀了的区域9的扩展成比例。

图25～27是示出用于监控腐蚀环境的装置的另一实施例的示意图。图25是装置的俯视图，图26是装置的侧视图，而图27是装置的正视图。在用于监控腐蚀环境的装置1中，有包括设置于绝缘基板3上的两层的金属薄膜的传感器部。该传感器部被安装成具有开口部5的通路构造4的一部分侧壁。金属薄膜包括在通路构造4内露出的第一金属薄膜2、和在通路构造4内露出的第一金属薄膜2的下表面上设置的第二金属薄膜11。第二金属薄膜11由在对象环境下不腐蚀的金属材料(例如钛、铬、金、钯、银钯合金)构成。此处，即使当第一金属薄膜2和第二金属薄膜11形成为之字形(zigzag)电极时，该实施例中的用于监控腐蚀环境的装置也呈现与图1、图13、图19所示的装置相同的效果。

如图28、30所示，相比于时刻A(长度Ls)，在时刻B第一金属薄膜2的膜厚方向全部腐蚀了的第一金属薄膜2的区域9向右侧扩展(长度Ls1)。由于在通路构造4内露出的第一金属薄膜2的区域9在膜厚方向全部被腐蚀，因此在导通部分中仅残留在对象环境下不腐蚀的第二金属薄膜11。如图29、31所示，通过对第一金属薄膜2的电阻值Rm1加上仅残留了在对象环境下不腐蚀的第二金属薄膜11的区域中的第二金属薄膜11的电阻值Ra2或Rb2，包括第一金属薄膜2和第二金属薄膜11的之字形电极的一列的电阻值在时刻A表示为Ra2+Rm1，在时刻B表示为Rb2+Rm1。由于之字形电极由串联布置的多列形成，所以一对端子8之间的电阻值和通过将如以上提到的每一列的电阻值与布置在之字形电极中的所有列的数量相乘来计算而得到的值相等。

同时，在图19所示的用于监控腐蚀环境的装置中，通过使用电阻率大且膜厚薄的第二金属薄膜11，使传感器部的灵敏度提高。在图25的该实施例中，使用电阻率大且膜厚薄的第二金属薄膜11，并且将之字形电极应用于传感器部，从而能够增大电极的总长度，所以能够进一步提高传感器部的测定灵敏度。应当注意，也可以如图32、33那样，之字形电极形成为仅1列。

接下来，图42、43是示出用于监控腐蚀环境的装置的另一实施例的示意图。图42是装置的俯视图，而图43是装置的侧视图。在用于监控腐蚀环境的装置1中，有包括设置于绝缘基板3上的两个金属薄膜的传感器部。该传感器部被安装成具有开口部5的通路构造4的一部分侧壁。金属薄膜包括在通路构造4内露出的第一金属薄膜2、和在通路构造4内露出的第一金属薄膜2的下表面上设置的第二金属薄膜11。第二金属薄膜11由在对象的环境下不腐蚀的金属材料(例如钛、铬、金、钯、银钯合金)构成。这里，传感器部的特征如下：第一金属薄膜2与第二金属薄膜11相比宽度更宽。

如图50所示，测定出的第一金属薄膜2(即银薄膜)的电阻率是第二金属薄膜11(即铬薄膜)的电阻率的1/20。另一方面，银薄膜的电阻温度系数(TCR：temperaturecoefficient of resistance)是铬薄膜的电阻温度系数的100倍。如图48、49所示，一对端子8之间的电阻值在监控期间的初始阶段依赖于银薄膜的电阻值，而不依赖于铬薄膜的电阻值。随着腐蚀进行，在银薄膜的膜厚方向全部腐蚀了的银薄膜的区域9(即改变为Ag₂S)中，一对端子8之间的电阻值依赖于位于腐蚀了的区域9中的铬薄膜的电阻值。另外，在银薄膜未腐蚀的区域中，一对端子8之间的电阻值依赖于位于未腐蚀(即完好)的区域的银薄膜的电阻。

同时，在温度变动的环境中可以设置本发明的用于监控腐蚀环境的装置。在本文中，作为传感器部的构成材料，优选电阻温度系数(TCR)小的材料。如上所述，铬薄膜的电阻温度系数小，而银薄膜的电阻温度系数是铬薄膜的100倍。因此，在该实施例中，优选用于监控腐蚀环境的装置可以具有配置为使银薄膜的电阻值的变动最小化的传感器部。

如图44所示，在本发明中，使银薄膜的宽度(即W_Ag)比铬薄膜的宽度(即W_Cr)宽。如果银薄膜的电阻值自身变小，则一对端子8之间的电阻值的变动变小。另外，图1、图13、图19中的装置也有与该实施例中相同的效果。在本文中，在使用了透明的绝缘基板3的情况下，能够根据通过基板侧检查的腐蚀区域的长度来推测腐蚀的程度。另外，第一金属薄膜2和第二金属薄膜11也可以形成为之字形电极，例如图36、37的情况。

接下来，图34、35是示出用于监控腐蚀环境的装置的另一实施例的示意图。图34是装置的俯视图，而图35是装置的侧视图。在用于监控腐蚀环境的装置1中，有包括设置于绝缘基板3上的两层的金属薄膜的传感器部。该传感器部被安装成具有分别在通路构造4的左右两侧的两个开口部5的通路构造4的一部分侧壁。该两层的金属薄膜包括在通路构造4内露出的第一金属薄膜2、和在通路构造4内露出的第一金属薄膜2的下表面上设置的第二金属薄膜11。第二金属薄膜11由在对象环境下不腐蚀的金属材料(例如包括钛、铬、金、钯、银钯合金)构成。如以上提到的，在通路构造4的左右两侧的开口部5的布置使得能够评价腐蚀性气体所致的周围腐蚀环境的空气流动的影响。

本发明的用于监控腐蚀环境的装置也可以单独具有测量系统。另外，用于监控腐蚀环境的装置可以配置为通过将测量系统安装到印刷电路板上而使用预先形成在印刷电路板上的测量系统。通过将测量系统安装到印刷电路板上，使电子装置能够进行自诊断。

此前，说明了包括具有金属薄膜的传感器部的用于监控腐蚀环境的装置。即，在这些实施例中，对象环境中存在的腐蚀性气体从外部侵入到气体导入通路(即通路构造)，并从装置的开口侧依次腐蚀金属薄膜。腐蚀性气体所致的金属薄膜的腐蚀区域依赖于时间而依次扩展。在这种情况下，用于监控腐蚀环境的装置测定金属薄膜的电阻值，其中该电阻值与金属薄膜的腐蚀区域的增大对应地增大。传感器部的电阻值的测定量化地确定对象环境的腐蚀程度。

这里，应当注意，由于从外部侵入到气体导入通路的腐蚀性气体而使金属薄膜从开口侧依次腐蚀的方法还可以应用于晶体振子微量天平分析。另外，为了抑制温度变动所致的一对端子8之间的电阻值的变动，在用于监控腐蚀环境的装置中布置温度补偿用的传感器部是有效的。

在本发明中，用于监控腐蚀环境的装置无需包括诸如在恒定流速环境下进行测定的使用吸引泵的气体导入部的大型构造。从而，本发明的用于监控腐蚀环境的装置成为功耗小、且能够简便地监控腐蚀环境的结构。另外，本发明的用于监控腐蚀环境的装置被配置为包括在通路构造的一部分中的开口部，和被通路构造覆盖的金属薄膜。从而，构成为使得用于监控腐蚀环境的装置能够正确地判断从开口部腐蚀开去的金属薄膜的腐蚀的量，并能够抑制传感器部的局部腐蚀或抑制依赖于金属的膜厚而变化的腐蚀的量的变动。在本文中，以上描述的传感器部的局部腐蚀表示尘埃、盐类的附着所致的其附着部周边的腐蚀。

Claims (17)

1.一种用于监控腐蚀环境的装置，具备：

传感器部；

至少一个通路构造，所述至少一个通路构造的每个与所述传感器部一起形成，以便控制空气中的腐蚀性物质的侵入；以及

金属薄膜，包括在所述传感器部中，并设置于所述至少一个通路构造内，其中，

所述金属薄膜的电阻值根据从所述通路构造的开口部侵入的所述腐蚀性物质所致的金属薄膜的腐蚀区域的扩展而变化，

所述用于监控腐蚀环境的装置被配置为测定所述金属薄膜的电阻值，

所述金属薄膜具有暴露于空气的露出部，所述露出部具有矩形形状，并且

所述金属薄膜还具有未暴露于空气的非露出部，所述非露出部设置于所述矩形形状的外周，并且与所述矩形形状的至少三个不同的边直接接触。

2.根据权利要求1所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述通路构造具有一个所述开口部、和设置于绝缘基板上并且位于所述通路构造内的所述金属薄膜；以及

所述金属薄膜的腐蚀区域在从所述开口部侵入到所述通路构造中的所述腐蚀性物质的扩散方向上扩展；以及

所述用于监控腐蚀环境的装置被配置为测定根据所述腐蚀区域的扩展而增大的电阻值。

3.根据权利要求1所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述非露出部与所述露出部电连接；以及

所述用于监控腐蚀环境的装置被配置为通过将所述露出部的电阻值以及所述非露出部的电阻值相加来测定电阻值之和。

4.根据权利要求3所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

根据所述腐蚀区域的扩展，所述非露出部的电阻值增大。

5.根据权利要求3所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述非露出部包括通过涂覆所述金属薄膜的一部分而形成的涂覆部分，使得所述涂覆部分在空气中不露出。

6.根据权利要求2所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述金属薄膜具有：由空气中的所述腐蚀性物质而腐蚀的第一金属薄膜，以及不会由空气中的所述腐蚀性物质而腐蚀的第二金属薄膜，其中，

所述用于监控腐蚀环境的装置被配置为通过将所述第一金属薄膜的电阻值以及所述第二金属薄膜的电阻值相加来测定电阻值之和。

7.根据权利要求6所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

根据所述腐蚀区域的扩展，所述第二金属薄膜的电阻值增大。

8.根据权利要求1所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述通路构造具有：所述至少一个开口部，以及包括第一金属薄膜和第二金属薄膜的所述金属薄膜，

所述第二金属薄膜不会由空气中的所述腐蚀性物质而腐蚀，形成包括一列或多列的之字形，设置于绝缘基板上，并且位于所述通路构造内，以及

所述第一金属薄膜被附设到所述第二金属薄膜上；以及

所述用于监控腐蚀环境的装置被配置为测定所述第一金属薄膜以及所述第二金属薄膜的电阻值，

所述电阻值根据从所述通路构造的开口部侵入的所述腐蚀性物质所致的所述第一金属薄膜的腐蚀区域的扩展而变化。

9.根据权利要求6所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述第二金属薄膜的材料从钛、铬、金、钯和银钯合金中的至少一个中选择。

10.根据权利要求1～9中的任一项所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述金属薄膜的材料从钛、铬、金、钯和银钯合金中的至少一个中选择。

11.根据权利要求2或8所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

使用透明基板作为所述绝缘基板。

12.根据权利要求6所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

在所述第一金属薄膜中，在所述腐蚀性物质扩散到的所述第一金属薄膜的纵向上形成有狭缝。

13.根据权利要求12所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

根据所述腐蚀区域的扩展，所述第二金属薄膜的电阻值增大。

14.根据权利要求6所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述传感器部被安装为所述通路构造的侧壁；

在所述传感器部中，所述第二金属薄膜设置于在所述通路构造内露出的所述第一金属薄膜的下表面上；以及

在所述传感器部中，所述第一金属薄膜比所述第二金属薄膜的宽度宽。

15.根据权利要求14所述的用于监控腐蚀环境的装置，其中，

所述第一金属薄膜的材料是银，而所述第二金属薄膜的材料是铬。

16.根据权利要求14所述的用于监控腐蚀环境的装置，还包括：

温度补偿用的传感器部。

17.一种用于监控腐蚀环境的方法，根据设置于至少一个通路构造内的金属薄膜的腐蚀程度来监控腐蚀环境，所述至少一个通路构造被配置为控制环境中的腐蚀性物质到所述至少一个通路构造的侵入，

所述方法包括如下步骤：

测定所述金属薄膜的电阻值，其中所述电阻值根据从所述通路构造的开口部侵入的所述腐蚀性物质所致的金属薄膜的腐蚀区域的扩展而变化；以及

根据测定出的所述电阻值，对环境的腐蚀程度进行定量化，其中

所述金属薄膜具有暴露于空气的露出部，所述露出部具有矩形形状，并且

所述金属薄膜还具有未暴露于空气的非露出部，所述非露出部设置于所述矩形形状的外周，并且与所述矩形形状的至少三个不同的边直接接触。