JPH10232213A - 湿度センサの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁性基板上に下部電極、ポリエーテルスル
ホン感湿膜および上部電極を順次形成させた静電容量式
湿度センサにおいて、ポリエーテルスルホン感湿膜の乾
燥成膜工程を空気中において行っても孔などの形成のみ
られない湿度センサの製造法を提供する。 【解決手段】 上記湿度センサの製造法において、キシ
レンに対して1.8〜2.2倍の容積比を有するN-メチル-2-
ピロリドンの混合溶媒に溶解させたポリエーテルスルホ
ンの溶液を下部電極上に塗布し、加熱してポリエーテル
スルホン感湿膜を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿度センサの製造
法に関する。更に詳しくは、ポリエーテルスルホン感湿
膜とする静電容量式湿度センサの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、全湿度範囲にわたって測定可能
な湿度センサとして、静電容量変化を測定する静電容量
式湿度センサが知られているが、このタイプの湿度セン
サは高温高湿環境下では容量がドリフトするという欠点
がみられる。

【０００３】かかる静電容量式湿度センサの一種とし
て、ポリエーテルスルホンを感湿膜とするものも知られ
ており、それの成膜にはこの種の膜形成によく用いられ
ている非プロトン性極性溶媒、例えばジメチルホルムア
ミドを含む溶液としてポリエーテルスルホンが用いられ
ている(特公平6-92953号公報)。

【０００４】ポリエーテルスルホンをジメチルホルムア
ミドを含む溶液として用い、成膜した場合には、親水性
のジメチルホルムアミドが大気中の水分を吸収し、その
結果形成された膜に孔をあけ、上下の電極が導通してし
まうという現象がみられるので、それを避けるために溶
媒除去のための乾燥工程が窒素ガス雰囲気中で行わなけ
ればならない煩雑さがみられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、絶縁
性基板上に下部電極、ポリエーテルスルホン感湿膜およ
び上部電極を順次形成させた静電容量式湿度センサにお
いて、ポリエーテルスルホン感湿膜の乾燥成膜工程を空
気中において行っても孔などの形成のみられない湿度セ
ンサの製造法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
上記湿度センサの製造法において、キシレンに対して1.
8〜2.2倍の容積比を有するN-メチル-2-ピロリドンの混
合溶媒に溶解させたポリエーテルスルホンの溶液を下部
電極上に塗布し、加熱してポリエーテルスルホン感湿膜
を形成させることによって達成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１〜２には、本発明に係る湿度
センサの一態様が示されており、絶縁性基板１上に下部
電極２を形成させた後、感湿膜３が上部電極４を十分に
カバーする形状および面積で上面がフラットな状態で形
成され、更にこのような感湿膜３上に形成される一般に
均一な厚さの上部電極４も、好ましくは段差のない状態
で形成される。

【０００８】絶縁性基板としては、ガラス、アルミナ、
石英、表面が絶縁処理されたシリコンウェハなどが用い
られ、前記の如き構成を有する上部電極および下部電極
の電極材料としては、Au、Pt、Alなどの薄膜化し得る導
体が用いられ、薄膜化は蒸着法、スパッタリング法など
によって行われる。また、それのパターニングは、フォ
トリソグラフィーによるレジストパターンの形成および
エッチングにより行われる。

【０００９】上部電極と下部電極との間には、ポリエー
テルスルホン感湿膜の形成が行われる。感湿膜の形成
は、キシレンに対して1.8〜2.2倍の容積比を有するN-メ
チル-2-ピロリドンの混合溶媒に約10〜35重量%、好まし
くは約15〜25重量%のポリエーテルスルホンを溶解させ
た溶液を用い、これを下部電極上に塗布し、空気中で約
100〜140℃、好ましくは約115〜125℃に加熱することに
より、膜厚約0.5〜5μm、好ましくは約1〜3μmのポリエ
ーテルスルホン膜を形成させることによって行われる。
混合溶媒比を変え、キシレンに対して0.5、1または3の
容積比のN-メチル-2-ピロリドンとの混合溶媒を用いた
場合には、成膜された感湿膜に孔が形成されるのを避け
ることができない。

【００１０】感湿膜の具体的な形成方法では、ポリエー
テルスルホンの混合溶媒溶液を下部電極上にスピンコー
トした後プリベークし、ポジ型のフォトレジストをスピ
ンコート、プリベーク、露光、現像後レジストを除去
し、熱処理することにより成膜させている。また、フォ
トレジストを感湿膜形成用のコーティング剤として用
い、通常の処理(スピンコート、プリベーク、露光、現
像およびポストベーク)で所定の形状の感湿膜とするこ
ともできる。

【００１１】更に、感湿膜上に所定形状の上部電極を形
成させなければならないので、不要な部分をメタルマス
クなどでマスキングしてから、蒸着またはスパッタリン
グにより所定の膜厚の膜を形成させる。

【００１２】

【発明の効果】本発明方法により得られる湿度センサに
おいては、感湿膜の形成が空気中において行われてもそ
こに孔などが形成されない。また、高温高湿環境下に長
時間放置した後においても、容量が増加する方向へのド
リフトはみられるものの、そのドリフト量は相対湿度換
算で3%RH以内と極めて小さな範囲内に収まっている。

【００１３】

【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。

【００１４】実施例 ガラス基板上に、フォトレジストを用いたフォトリソ工
程で所定のパターンを形成させた後、真空蒸着装置でCr
150nmを成膜し、リフトオフ法でレジストを除去して、
Cr下部電極を形成させる。

【００１５】下部電極を形成させた絶縁性基板に、キシ
レンに対して2倍の容積比を有するN-メチル-2-ピロリド
ンに溶解させた20重量%のポリエーテルスルホン（ICI社
製品ビクトレックス)の溶液をスピンコートした後、120
℃の空気中で30分間熱処理する。更に、ポジ型のフォト
レジスト(東京応化製品OFPR-800)をスピンコートし、プ
リベーク(85℃、30分間)、露光、現像後レジストを除去
し、所定形状の感湿膜を形成させる。

【００１６】次に、メタルマスクなどでマスキングし
て、Auを7nm蒸着させることにより、上部電極を形成さ
せる。最後に、端子取出部にペーストを付け、乾燥させ
た後、リードフレームをハンダ付けする。

【００１７】このようにして作製された、図１〜２に示
される態様の静電容量式湿度センサについて、素子の相
対湿度に対する静電容量の変化値を25℃で測定した結果
が、図３のグラフに示されている。この結果から、長時
間の高温高湿環境下(60℃、90%RH、1000時間)での安定
性は、容量が増加する方向にドリフトはしているが、そ
のドリフト量は相対湿度換算で3%RH以内と小さな値しか
示していない。

【００１８】これに対して、膜厚2.5μmのポリイミド感
湿膜を形成させた湿度センサのドリフト量は、相対湿度
換算で5%RHであった。

【００１９】(測定装置および測定条件) 恒温槽：神栄製分流式精密湿度発生器 測定器：YHP製、LCRメータ 条 件：25℃、1V、1KHz印加

【００２０】また、高温放置(100℃)または高温放置と
高温高湿放置(60℃、90%RH)のくり返し試験を行った後
のドリフト量は、相対湿度換算で2〜3%RH以下であっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る静電容量式湿度センサの平面図で
ある。

【図２】本発明に係る静電容量式湿度センサの断面図で
ある。

【図３】本発明に係る静電容量式湿度センサ素子の相対
湿度に対する静電容量変化の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ 下部電極 ３ ポリエーテルスルホン感湿膜 ４ 上部電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板上に下部電極、感湿膜および
   上部電極を順次形成させた静電容量式湿度センサにおい
   て、キシレンに対して1.8〜2.2倍の容積比を有するN-メ
   チル-2-ピロリドンの混合溶媒に溶解させたポリエーテ
   ルスルホンの溶液を下部電極上に塗布し、加熱してポリ
   エーテルスルホン感湿膜を形成させることを特徴とする
   湿度センサの製造法。
2. 【請求項２】 加熱処理が空気中で行われる請求項１記
   載の湿度センサの製造法。