JP2006226728A

JP2006226728A - Capacity type humidity sensor

Info

Publication number: JP2006226728A
Application number: JP2005038252A
Authority: JP
Inventors: Naoki Arisaka; 直樹有坂; Shinji Ozaki; 慎治尾崎; Toshikazu Itakura; 敏和板倉; Toshiki Isogai; 俊樹磯貝
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2006-08-31

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacity type humidity sensor with the variations in sensitivity are reduced. SOLUTION: The capacitance type humidity sensor 100 comprises a pair of electrodes 31 and 32, arranged on a substrate 10 so as to face each other in the same plane spaced apart, and a humidity-sensitive film 50, that is formed on the substrate 10 by screen printing so as to cover the pair of electrodes 31 and 32 and has dielectric constant changing corresponding to humidity. The facing sections of the pair of electrodes 31 and 32 are disposed correspondingly to only a central region 50b of which the film thickness is substantially uniform, of a formed region of the humidity-sensitive film 50. Thus, variations in the film thickness are small, and sensitivity variations can be reduced further than before. COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を一対の電極間に介在させてなる容量式湿度センサに関するものである。 The present invention relates to a capacitive humidity sensor in which a humidity sensitive film whose relative dielectric constant changes according to humidity is interposed between a pair of electrodes.

従来、一対の電極間に、湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を介在させてなる容量式湿度センサの一例として、本出願人は先に特許文献１を開示している。 Conventionally, the present applicant has previously disclosed Patent Document 1 as an example of a capacitive humidity sensor in which a moisture-sensitive film whose relative dielectric constant changes according to humidity is interposed between a pair of electrodes.

特許文献１に示す容量式湿度センサは、基板上の同一平面に、一対の電極を離間して対向するように形成し、一対の電極及び一対の電極間を覆うように、基板上に湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を形成してなるものである。 In the capacitive humidity sensor shown in Patent Document 1, a pair of electrodes are formed on the same plane on the substrate so as to face each other with a distance therebetween, and the humidity is applied to the substrate so as to cover the pair of electrodes and the pair of electrodes. Accordingly, a moisture sensitive film whose relative dielectric constant changes is formed.

ここで、上記容量式湿度センサの製造において、構成材料である高分子材料を含むペーストをスクリーン印刷し、硬化させて感湿膜を形成すると、スピンコート法を適用した場合に必要となるフォトプロセスによるパターニングを不要とできる。すなわち、工程を簡素化することができる。また、装置を扱いやすいという利点もある。
特開２００２−２４３６９０号公報 Here, in the manufacture of the capacitive humidity sensor, when a moisture-sensitive film is formed by screen-printing and curing a paste containing a polymer material that is a constituent material, a photo process required when the spin coat method is applied The patterning by can be made unnecessary. That is, the process can be simplified. There is also an advantage that the device is easy to handle.
JP 2002-243690 A

上述の容量式湿度センサは、感湿膜を誘電体の一部として一対の電極によりコンデンサを構成し、このコンデンサの静電容量の変化に基づいて湿度を検出する構成である。その際、静電容量は、対向する電極間の感湿膜だけでなく、電極端部間の感湿膜の影響も受ける（所謂フリンジ容量）。また、所謂平行平板型構造の構成のものに比べて初期容量が小さいため、感度に対して感湿膜の膜厚ばらつきの影響を強く受ける。 The above-described capacitive humidity sensor is configured to form a capacitor with a pair of electrodes with a moisture sensitive film as a part of a dielectric, and detect humidity based on a change in the capacitance of the capacitor. At that time, the capacitance is affected not only by the moisture sensitive film between the opposing electrodes but also by the moisture sensitive film between the electrode ends (so-called fringe capacitance). Further, since the initial capacity is smaller than that of a so-called parallel plate structure, sensitivity is strongly influenced by the film thickness variation of the moisture sensitive film.

ところが、スクリーン印刷の場合、メッシュスクリーン（例えばステンレススクリーン）に乳剤をコートして、感湿膜の形成領域に対応したパターン孔を有するスクリーンマスクを形成する。そして、スクリーンマスクを基板上に離間してセットし、スクリーンマスク上に置かれたペーストを、スキージの圧力によりスクリーンマスクを基板に押し付けながらパターン孔を通して基板表面（電極形成面）の所定位置に転写して感湿膜を形成する。すなわち、スクリーン印刷による感湿膜形成においては、ペースト自体の条件（粘度等）と基板表面の条件（濡れ性等）だけでなく、スクリーン条件（パターン孔の大きさ（スクリーン開口度）、乳剤厚さ、スクリーンテンション等）やスキージ条件（走行速度、印圧等）の影響を受ける。特に、パターン孔周縁のスクリーンメッシュに近い領域（周縁領域）は、上記影響により膜厚にばらつきが生じ易い。 However, in the case of screen printing, the emulsion is coated on a mesh screen (for example, a stainless screen) to form a screen mask having pattern holes corresponding to the formation area of the moisture sensitive film. Then, the screen mask is set apart on the substrate, and the paste placed on the screen mask is transferred to a predetermined position on the substrate surface (electrode formation surface) through the pattern hole while pressing the screen mask against the substrate by the pressure of the squeegee. A moisture sensitive film is formed. That is, in forming a moisture sensitive film by screen printing, not only the conditions of the paste itself (viscosity, etc.) and the conditions of the substrate surface (wetability, etc.), but also the screen conditions (pattern hole size (screen opening degree), emulsion thickness, etc. And screen tension) and squeegee conditions (travel speed, printing pressure, etc.). In particular, in the region (peripheral region) close to the screen mesh at the periphery of the pattern hole, the film thickness tends to vary due to the above-described influence.

例えば、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、基板１１０上に形成された感湿膜５０は、印刷時にパターン孔周縁のスクリーンメッシュに近い領域である周縁領域５０ａと、周縁領域５０ａに囲まれた中央領域５０ｂ（図４（ａ）においては一点鎖線で囲まれた領域）とで膜厚が異なるものとなるが、周縁領域５０ａの膜厚のばらつきは中央領域５０ｂと比べて大きくなる。尚、図４は、スクリーン印刷によって形成された感湿膜５０の状態を示す図であり、（ａ）平面図、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。図４（ｂ）と図４（ｃ）とでは条件が異なり、便宜上、図４（ａ）に対応させて図示している。 For example, as shown in FIGS. 4A, 4 B, and 4 C, the moisture sensitive film 50 formed on the substrate 110 has a peripheral region 50 a that is a region close to the screen mesh at the periphery of the pattern hole at the time of printing. The film thickness differs between the central region 50b surrounded by the peripheral region 50a (the region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 4A), but the film thickness variation of the peripheral region 50a is different from the central region 50b. Larger than 4A and 4B are diagrams showing the state of the moisture sensitive film 50 formed by screen printing. FIG. 4A is a plan view, and FIGS. 4B and 4C are cross-sectional views taken along the line BB in FIG. is there. FIG. 4B and FIG. 4C have different conditions, and are shown corresponding to FIG. 4A for convenience.

従って、従来のように感湿膜に対して電極の配置を考慮しない構成であると、膜厚のばらつきによって、感度のばらつきが大きくなる恐れがある。 Therefore, if the configuration does not consider the arrangement of the electrodes with respect to the moisture sensitive film as in the prior art, the sensitivity variation may increase due to the film thickness variation.

本発明は上記問題点に鑑み、感度のばらつきを低減した容量式湿度センサを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a capacitive humidity sensor in which variations in sensitivity are reduced.

上記目的を達成する為に、請求項１〜８に記載の発明は、基板と、基板上の同一平面に離間して対向配置された一対の電極と、一対の電極及び一対の電極間を覆うように、スクリーン印刷によって基板上に形成され、湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜と、を備える容量式湿度センサに関するものである。 In order to achieve the above object, the invention according to any one of claims 1 to 8 covers a substrate, a pair of electrodes that are spaced apart from each other on the same plane on the substrate, and a space between the pair of electrodes and the pair of electrodes. As described above, the present invention relates to a capacitive humidity sensor including a moisture-sensitive film that is formed on a substrate by screen printing and has a relative dielectric constant that changes according to humidity.

先ず、請求項１に記載のように、感湿膜の形成領域のうち、膜厚が略均一となる中央領域のみに対応して、一対の電極の対向部分を設けたことを特徴とする。 First, as described in claim 1, a portion facing a pair of electrodes is provided corresponding to only a central region in which a film thickness is substantially uniform in a region where a moisture sensitive film is formed.

このように本発明によると、感湿膜を誘電体の一部としてコンデンサを構成する一対の電極の対向部分を、膜厚が略均一となる中央領域のみに対応して設けたので、膜厚ばらつきが小さく、従来よりも感度ばらつきを低減することができる。 As described above, according to the present invention, the opposing portions of the pair of electrodes constituting the capacitor with the moisture sensitive film as a part of the dielectric are provided corresponding to only the central region where the film thickness is substantially uniform. The variation is small, and the sensitivity variation can be reduced as compared with the conventional case.

膜厚が略均一となる中央領域は、感湿膜の形成領域の形状によって異なるが、例えば請求項２に記載のように、基板の平面方向において略円形となる。この場合、略円形とは、真円に限定されるものではなく、楕円等も含む。 Although the central region where the film thickness is substantially uniform varies depending on the shape of the region where the moisture sensitive film is formed, for example, as described in claim 2, the central region is substantially circular in the plane direction of the substrate. In this case, the substantially circular shape is not limited to a perfect circle and includes an ellipse and the like.

請求項３に記載のように、一対の電極が、一対の共通電極部と、各共通電極部から一方向に延び、互いに噛み合うように櫛歯状に設けられた櫛歯電極部とにより構成される場合には、櫛歯電極部を中央領域のみに対応して設ければ良い。 According to a third aspect of the present invention, the pair of electrodes includes a pair of common electrode portions and comb-tooth electrode portions extending in one direction from the common electrode portions and provided in a comb-teeth shape so as to mesh with each other. In this case, the comb electrode portion may be provided corresponding to only the central region.

共通電極部は、請求項４に記載のように、基板の平面方向において、中央領域の周縁部に沿って設けられていることが好ましい。その際、請求項５に記載のように、共通電極部を含む一対の電極の全てを、中央領域のみに対応して（中央領域内に）設けた構成としても良いし、請求項６に記載のように、共通電極部を、中央領域外に設けた構成としても良い。このような構成とすると、センサの体格を小型化することができる。特に、中央領域の周縁部に沿いつつ中央領域外に設けた構成とすると、櫛歯電極部の対向部分を大きくとれるので、感度を向上でき、且つ、センサの体格を小型化することができる。 As described in claim 4, the common electrode portion is preferably provided along the peripheral edge of the central region in the planar direction of the substrate. At this time, as described in claim 5, all of the pair of electrodes including the common electrode portion may be provided corresponding to only the central region (in the central region), or may be configured as described in claim 6. As described above, the common electrode portion may be provided outside the central region. With such a configuration, the size of the sensor can be reduced. In particular, when the configuration is provided along the periphery of the central region and outside the central region, the opposing portion of the comb electrode portion can be made large, so that the sensitivity can be improved and the size of the sensor can be reduced.

請求項７に記載のように、一対の電極及び一対の電極間を覆うように基板上に形成された保護膜を備え、感湿膜は保護膜上に設けられていることが好ましい。この場合、水分から電極を確実に保護することが可能となり、各電極の水分に対する耐食性が向上される。 According to a seventh aspect of the present invention, it is preferable that a protective film formed on the substrate is provided so as to cover the pair of electrodes and the pair of electrodes, and the moisture sensitive film is provided on the protective film. In this case, the electrodes can be reliably protected from moisture, and the corrosion resistance of each electrode to moisture is improved.

請求項８に記載のように、基板として半導体基板が用いられ、一対の電極は、絶縁膜を介して基板上に設けられていることが好ましい。 Preferably, a semiconductor substrate is used as the substrate, and the pair of electrodes are preferably provided on the substrate via an insulating film.

基板は、ガラス基板等の絶縁基板を用いることが可能であるが、絶縁膜を備える半導体基板を用いることで、半導体プロセスによってセンサを形成することができる。従って、製造コストを低減することができる。 As the substrate, an insulating substrate such as a glass substrate can be used. By using a semiconductor substrate including an insulating film, a sensor can be formed by a semiconductor process. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施形態における容量式湿度センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。尚、図１（ａ）においては、便宜上、感湿膜及び保護膜下にある一対の電極を破線で図示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1A and 1B are diagrams illustrating a schematic configuration of a capacitive humidity sensor according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. In FIG. 1A, for convenience, a pair of electrodes under the moisture sensitive film and the protective film are shown by broken lines.

図１（ａ），（ｂ）において、符号１０は基板としての半導体基板であり、本実施形態においてはシリコンから形成されている。そして、半導体基板１０の上面に、絶縁膜として酸化シリコン膜２０が形成されている。そして、一対の電極３１，３２が、酸化シリコン膜２０上の同一平面において、離間して対向配置されている。 In FIGS. 1A and 1B, reference numeral 10 denotes a semiconductor substrate as a substrate, which is formed of silicon in this embodiment. A silicon oxide film 20 is formed as an insulating film on the upper surface of the semiconductor substrate 10. In addition, the pair of electrodes 31 and 32 are disposed opposite to each other on the same plane on the silicon oxide film 20.

電極３１，３２は、図１（ａ）に示されるように、それぞれの電極３１，３２が、共通電極部３１ａ，３２ａと、この共通電極部３１ａ，３２ａから一方向に延びる複数の櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂ（本例においては各３本）とにより構成される。そして、一対の電極３１，３２のそれぞれの櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂが交互に並んで配置されるように、一対の電極３１，３２が配置されている。 As shown in FIG. 1A, each of the electrodes 31 and 32 includes a common electrode part 31a and 32a, and a plurality of comb electrodes extending in one direction from the common electrode part 31a and 32a. It is comprised by the parts 31b and 32b (each three in this example). And a pair of electrodes 31 and 32 are arrange | positioned so that each comb-tooth electrode part 31b and 32b of a pair of electrodes 31 and 32 may be arranged alternately.

このように、一対の電極３１，３２の形状として櫛歯形状を採用することにより、電極３１，３２の配置面積を小さくしつつ、櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂが互いに対向する面積を大きくすることができる。これにより、周囲の湿度変化に伴って変化する電極３１，３２間の静電容量の変化量が大きくなり、容量式湿度センサ１００の感度が向上する。尚、本実施形態の特徴部分である感湿膜５０と電極３１，３２との関係については後述する。 In this way, by adopting the comb-teeth shape as the pair of electrodes 31 and 32, the area where the electrodes 31 and 32 are opposed to each other is increased while the arrangement area of the electrodes 31 and 32 is reduced. Can do. As a result, the amount of change in capacitance between the electrodes 31 and 32 that changes with changes in the surrounding humidity increases, and the sensitivity of the capacitive humidity sensor 100 is improved. The relationship between the moisture sensitive film 50 and the electrodes 31 and 32, which is a characteristic part of the present embodiment, will be described later.

電極３１，３２は、例えばアルミ、銅、金、白金等の低抵抗金属材料を半導体基板１０上に蒸着やスパッタリング等の手法によって付着させ、その後、フォトリソグラフィー処理により、櫛歯状パターンにパターニングすることによって形成される。本実施形態において、電極３１，３２はアルミを用いて形成されている。 For the electrodes 31 and 32, for example, a low-resistance metal material such as aluminum, copper, gold, or platinum is deposited on the semiconductor substrate 10 by a technique such as vapor deposition or sputtering, and then patterned into a comb-like pattern by a photolithography process. Formed by. In the present embodiment, the electrodes 31 and 32 are formed using aluminum.

これら一対の電極３１，３２を覆うように、半導体基板１０上に保護膜として窒化シリコン膜４０が形成される。この窒化シリコン膜４０は、例えばプラズマＣＶＤ法等により、半導体基板１０上の各部において同じ厚さをもつように堆積形成される。但し、電極３１，３２に水分に対する耐食性がある場合には、保護膜（窒化シリコン膜４０）を形成しなくとも良い。 A silicon nitride film 40 is formed as a protective film on the semiconductor substrate 10 so as to cover the pair of electrodes 31 and 32. The silicon nitride film 40 is deposited and formed so as to have the same thickness in each part on the semiconductor substrate 10 by, for example, a plasma CVD method or the like. However, when the electrodes 31 and 32 have corrosion resistance against moisture, the protective film (silicon nitride film 40) may not be formed.

尚、図１（ａ）に示すように、電極３１，３２には、その端部に外部接続端子としてのパッド３１ｃ，３２ｃが形成されており、当該パッド３１ｃ，３２ｃを介して、出力を補正する補正回路や静電容量の変化量を検出するための信号処理回路等と電気的に接続されている。このパッド３１ｃ，３２ｃは、補正回路等との接続のため露出されている必要があり、窒化シリコン膜４０によっては被覆されていない。また、本実施形態においては、容量式湿度センサ１００を構成する基板として半導体基板１０を採用しているので、上述した補正回路等を同一基板上に形成することも可能である。 As shown in FIG. 1A, the electrodes 31 and 32 are provided with pads 31c and 32c as external connection terminals at their ends, and the output is corrected via the pads 31c and 32c. And a signal processing circuit for detecting the amount of change in capacitance and the like. The pads 31c and 32c need to be exposed for connection to a correction circuit or the like, and are not covered with the silicon nitride film 40. In the present embodiment, since the semiconductor substrate 10 is employed as the substrate constituting the capacitive humidity sensor 100, the above-described correction circuit and the like can be formed on the same substrate.

窒化シリコン膜４０の上には、一対の電極３１，３２及び電極３１，３２間を覆うように、ポリイミド系ポリマーからなる吸湿性を備えた感湿膜５０が形成されている。感湿膜５０は、ポリイミドの前駆体であるワニス状のポリアミド酸を所定粘度に調整して窒化シリコン膜４０上にスクリーン印刷し、所定温度で加熱することにより閉環させてイミド化することにより形成される。 On the silicon nitride film 40, a moisture sensitive film 50 having a hygroscopic property made of a polyimide-based polymer is formed so as to cover the pair of electrodes 31, 32 and the electrodes 31, 32. The moisture sensitive film 50 is formed by adjusting varnish-like polyamic acid, which is a precursor of polyimide, to a predetermined viscosity, screen-printing on the silicon nitride film 40, and heating to a predetermined temperature to cause ring closure and imidization. Is done.

このように構成される容量式湿度センサ１００において、感湿膜５０中に水分が浸透すると、水分は比誘電率が大きいため、その浸透した水分量に応じて、感湿膜５０の比誘電率が変化する。その結果、感湿膜５０を誘電体の一部として一対の電極３１，３２によって構成されるコンデンサの静電容量が変化する。感湿膜５０内に含まれる水分量は、容量式湿度センサ１００の周囲の湿度に対応するため、一対の電極３１，３２間の静電容量から湿度を検出することができる。 In the capacitive humidity sensor 100 configured as described above, when moisture permeates into the moisture sensitive film 50, the moisture has a large relative dielectric constant, so that the relative dielectric constant of the moisture sensitive film 50 depends on the amount of the penetrated moisture. Changes. As a result, the capacitance of the capacitor constituted by the pair of electrodes 31 and 32 with the moisture sensitive film 50 as a part of the dielectric changes. Since the amount of moisture contained in the moisture sensitive film 50 corresponds to the humidity around the capacitive humidity sensor 100, the humidity can be detected from the capacitance between the pair of electrodes 31 and 32.

次に、本実施形態に示す容量式湿度センサ１００の特徴部分について、図１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。 Next, the characteristic part of the capacitive humidity sensor 100 shown in this embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態の容量式湿度センサ１００は、感湿膜５０を誘電体の一部として一対の電極３１，３２によりコンデンサを構成し、このコンデンサの静電容量の変化に基づいて湿度を検出する構成である。その際、静電容量は、対向する電極間の感湿膜５０だけでなく、電極端部（感湿膜５０側の端面）間の感湿膜５０の影響も受ける（所謂フリンジ容量）。また、所謂平行平板型構造の構成のものに比べて初期容量が小さいため、感度に対して感湿膜５０の膜厚ばらつきの影響を強く受ける。 The capacitive humidity sensor 100 of the present embodiment has a configuration in which a capacitor is formed by a pair of electrodes 31 and 32 using the moisture sensitive film 50 as a part of a dielectric, and humidity is detected based on a change in capacitance of the capacitor. It is. At that time, the capacitance is affected not only by the moisture sensitive film 50 between the opposing electrodes but also by the moisture sensitive film 50 between the electrode ends (end surface on the moisture sensitive film 50 side) (so-called fringe capacitance). In addition, since the initial capacity is smaller than that of a so-called parallel plate structure, sensitivity is strongly influenced by the film thickness variation of the moisture sensitive film 50.

また、感湿膜５０はスクリーン印刷法を適用して形成される。従って、印刷時にパターン孔周縁のスクリーンメッシュに近い領域である周縁領域５０ａと、周縁領域５０ａに囲まれた中央領域５０ｂ（図１（ａ）においては一点鎖線で囲まれた領域）とでは膜厚が異なる。また、周縁領域５０ａは中央領域５０ｂと比べて膜厚にばらつきが生じ易い。 The moisture sensitive film 50 is formed by applying a screen printing method. Therefore, the thickness of the peripheral region 50a, which is a region close to the screen mesh at the periphery of the pattern hole during printing, and the central region 50b surrounded by the peripheral region 50a (the region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 1A). Is different. Further, the peripheral region 50a is more likely to vary in film thickness than the central region 50b.

そこで、本実施形態においては、図１（ａ）に示すように、感湿膜５０を誘電体の一部としてコンデンサを構成する電極３１，３２の櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂの対向部分を、膜厚のばらつきが大きい周縁領域５０ａにはコンデンサを構成する櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂの対向部分を配置せず、膜厚が略均一で膜厚のばらつきが小さい中央領域５０ｂのみに対応して設ける構成とした。従って、感度ばらつきを低減することができる。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the opposing portions of the comb-shaped electrode portions 31b and 32b of the electrodes 31 and 32 constituting the capacitor with the moisture sensitive film 50 as a part of the dielectric are In the peripheral region 50a where the film thickness variation is large, the opposing portions of the comb-tooth electrode portions 31b and 32b constituting the capacitor are not disposed, and only the central region 50b where the film thickness is substantially uniform and the film thickness variation is small. It was set as the structure provided. Therefore, sensitivity variations can be reduced.

尚、本実施形態においては、形成領域を７４０μｍ角の矩形状とし、感湿膜５０の膜厚の狙い値を７μｍとして、ペーストの粘度５０Ｐａ・ｓで印刷した。そして、狙い値に対して誤差２０％以下の領域を中央領域５０ｂとした。その結果、中央領域５０ｂは図１（ａ）に示すように略円形（一点鎖線の領域）となった。そこで、櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂの全体を中央領域５０ｂのみに対応して設け、コンデンサを構成する対向部分を限られた範囲でできるだけ大きくとる構成とするとともに、図１（ａ）に示すように、共通電極部３１ａ，３２ａを中央領域５０ｂの周縁部（図１（ａ）の一点鎖線部分）形状に沿う円弧状とし、内周側を中央領域５０ｂの周縁部と重なるように中央領域５０ｂ外に設けた。従って、感度を向上でき、且つ、センサの体格を小型化することができる。 In this embodiment, the formation area is a rectangular shape of 740 μm square, the target value of the film thickness of the moisture sensitive film 50 is 7 μm, and printing is performed with a paste viscosity of 50 Pa · s. Then, an area with an error of 20% or less with respect to the target value is defined as a central area 50b. As a result, the central region 50b became substantially circular (a region indicated by a chain line) as shown in FIG. Therefore, the entire comb-tooth electrode portions 31b and 32b are provided corresponding to only the central region 50b, and the opposing portion constituting the capacitor is made as large as possible within a limited range, as shown in FIG. In addition, the common electrode portions 31a and 32a are formed in an arc shape along the peripheral edge portion of the central region 50b (the one-dot chain line portion in FIG. 1A), and the inner peripheral side is overlapped with the peripheral portion of the central region 50b. Provided outside. Therefore, the sensitivity can be improved and the size of the sensor can be reduced.

この場合、感湿膜５０の周縁領域５０ａに対応する部位に回路部を設ければ、回路部が一体化されたセンサの体格を小型化することができる。 In this case, if a circuit part is provided in a portion corresponding to the peripheral region 50a of the moisture sensitive film 50, the size of the sensor in which the circuit part is integrated can be reduced.

尚、中央領域５０ｂは、個々の条件において感度ばらつきが所定値（例えばセンサ仕様）を満足するように設定されれば良く、例えば狙い膜厚が３μｍ以上６μｍ未満の場合、狙い値に対して誤差５％以下、好ましくは３％以下の膜厚範囲を中央領域５０ｂとし、６μｍ以上８μｍ未満の場合、狙い値に対して誤差２０％以下、好ましくは１０％以下の膜厚範囲を中央領域５０ｂとすれば良い。 The central region 50b may be set so that the sensitivity variation satisfies a predetermined value (for example, sensor specifications) under each condition. For example, when the target film thickness is 3 μm or more and less than 6 μm, an error relative to the target value is obtained. The film thickness range of 5% or less, preferably 3% or less is defined as the central region 50b. When the thickness is 6 μm or more and less than 8 μm, the film thickness range of 20% or less, preferably 10% or less of the target value is defined as the central region 50b. Just do it.

また、本実施形態において、感湿膜５０の中央領域５０ｂが略円形（真円）である例を示した。しかしながら、その形状は、略円形に限定されるものではない。また、略円形は真円に限定されず、楕円等であっても良い。同様に、共通電極部３１ａ，３２ａの形状も円弧状に限定されるものではない。例えば、感湿膜５０の中央領域５０ｂの周縁部形状（外周形状）に合わせて、周縁部に沿う形状とすれば良い。 Moreover, in this embodiment, the center area | region 50b of the moisture sensitive film | membrane 50 showed the example which is substantially circular (perfect circle). However, the shape is not limited to a substantially circular shape. The substantially circular shape is not limited to a perfect circle, and may be an ellipse or the like. Similarly, the shape of the common electrode portions 31a and 32a is not limited to an arc shape. For example, what is necessary is just to make it the shape which follows a peripheral part according to the peripheral part shape (periphery shape) of the center area | region 50b of the moisture sensitive film | membrane 50. FIG.

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications.

本実施形態において、シリコンからなる半導体基板１０を基板として採用し、絶縁膜２０を介して、半導体基板１０上に電極３１，３２が形成される例を示した。このように基板として半導体基板１０を用いると、一般的な半導体プロセスにより、容量式湿度センサ１００を形成することができるので、製造コストを低減することができる。しかしながら、基板としては、ガラス基板等の絶縁基板を適用することも可能である。 In the present embodiment, an example in which the semiconductor substrate 10 made of silicon is employed as the substrate and the electrodes 31 and 32 are formed on the semiconductor substrate 10 via the insulating film 20 has been shown. When the semiconductor substrate 10 is used as the substrate in this manner, the capacitive humidity sensor 100 can be formed by a general semiconductor process, so that the manufacturing cost can be reduced. However, an insulating substrate such as a glass substrate can also be applied as the substrate.

また、本実施形態において、共通電極部３１ａ，３２ａを、中央領域５０ｂの周縁部形状に沿う円弧状とし、内周側を中央領域５０ｂの周縁部と重なるように中央領域５０ｂ外に設ける例を示した。しかしながら、図２に示すように、中央領域５０ｂの周縁部形状に沿う円弧状とし、外周側を中央領域５０ｂの周縁部と重なるように中央領域５０内に設けても良い。この場合、感湿膜５０の周縁領域５０ａに対応して回路部を設ければ、回路部が一体化されたセンサの体格を小型化することができる。尚、図２は本実施形態の変形例を示す平面図である。 In the present embodiment, the common electrode portions 31a and 32a are formed in an arc shape along the peripheral edge shape of the central region 50b, and the inner peripheral side is provided outside the central region 50b so as to overlap the peripheral edge portion of the central region 50b. Indicated. However, as shown in FIG. 2, it may be arcuate along the shape of the peripheral edge of the central region 50b, and the outer peripheral side may be provided in the central region 50 so as to overlap the peripheral edge of the central region 50b. In this case, if a circuit part is provided corresponding to the peripheral region 50a of the moisture sensitive film 50, the physique of the sensor in which the circuit part is integrated can be reduced in size. FIG. 2 is a plan view showing a modification of the present embodiment.

さらには、共通電極部３１ａ，３２ａを、必ずしも中央領域５０ｂの周縁部形状に沿う形状（例えば円弧状）とする必要はない。電極３１，３２の構成としては、少なくとも一対の電極３１，３２の対向部分を、膜厚が略均一となる中央領域５０ｂのみに対応して設けた構成とすれば良い。従って、図３に示すように、櫛歯電極部３１ｂ，３２ｂの対向部分以外が中央領域５０ｂ外にも設けた構成としても良いし、共通電極部３１ａ，３２ａの形状を中央領域５０ｂの周縁部に沿わない形状としても良い。尚、図３は本実施形態の変形例を示す平面図である。 Furthermore, the common electrode portions 31a and 32a need not necessarily have a shape (for example, an arc shape) that follows the shape of the peripheral portion of the central region 50b. The electrodes 31 and 32 may be configured such that at least the opposed portions of the pair of electrodes 31 and 32 are provided corresponding to only the central region 50b where the film thickness is substantially uniform. Therefore, as shown in FIG. 3, it is good also as a structure which provided the part other than the opposing part of the comb-tooth electrode parts 31b and 32b also outside the center area | region 50b, and the shape of the common electrode parts 31a and 32a is a peripheral part of the center area | region 50b. It is good also as a shape which does not follow. FIG. 3 is a plan view showing a modification of the present embodiment.

また、本実施形態において、シリコンからなる半導体基板１０を基板として採用し、絶縁膜２０を介して、半導体基板１０上に電極３１，３２が形成される例を示した。このように基板として半導体基板１０を用いると、一般的な半導体プロセスにより、容量式湿度センサ１００を形成することができるので、製造コストを低減することができる。しかしながら、基板としては、ガラス基板等の絶縁基板を適用することも可能である。 Further, in the present embodiment, an example in which the semiconductor substrate 10 made of silicon is employed as the substrate and the electrodes 31 and 32 are formed on the semiconductor substrate 10 via the insulating film 20 has been shown. When the semiconductor substrate 10 is used as the substrate in this manner, the capacitive humidity sensor 100 can be formed by a general semiconductor process, so that the manufacturing cost can be reduced. However, an insulating substrate such as a glass substrate can also be applied as the substrate.

尚、本実施形態において、感湿膜５０の形状が矩形である例を示した。しかしながら、感湿膜５０の形状は上記例に限定されるものではない。例えば、矩形以外の多角形状や、円形状としても良い。特に円形状の場合、矩形状に比べて中央領域５０ｂの膜厚ばらつきが低減されたり、感湿膜形成領域に対する中央領域５０ｂの割合が増加するので好ましい。しかしながら、半導体基板１０に対するレイアウトでは矩形状のほうが好ましい。 In the present embodiment, an example in which the shape of the moisture sensitive film 50 is a rectangle is shown. However, the shape of the moisture sensitive film 50 is not limited to the above example. For example, it may be a polygonal shape other than a rectangle or a circular shape. In particular, the circular shape is preferable because the film thickness variation in the central region 50b is reduced as compared to the rectangular shape, and the ratio of the central region 50b to the moisture-sensitive film forming region is increased. However, the layout with respect to the semiconductor substrate 10 is preferably rectangular.

本実施形態における容量式湿度センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。It is a figure which shows schematic structure of the capacitive humidity sensor in this embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the AA cross section of (a). 変形例を示す平面図である。It is a top view which shows a modification. 変形例を示す平面図である。It is a top view which shows a modification. スクリーン印刷によって形成された感湿膜の状態を示す図であり、（ａ）平面図、（ｂ），（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。It is a figure which shows the state of the moisture sensitive film formed by screen printing, (a) Top view, (b), (c) is sectional drawing in the BB cross section of (a).

符号の説明Explanation of symbols

１０・・・半導体基板（基板）
２０・・・酸化シリコン膜（絶縁膜）
３１，３２・・・電極
３１ａ，３２ａ・・・共通電極部
３１ｂ，３２ｂ・・・櫛歯電極部
４０・・・窒化シリコン膜（保護膜）
５０・・・感湿膜
５０ａ・・・周縁領域
５０ｂ・・・中央領域
１００・・・容量式湿度センサ 10 ... Semiconductor substrate (substrate)
20 ... Silicon oxide film (insulating film)
31, 32 ... Electrodes 31a, 32a ... Common electrode portions 31b, 32b ... Comb electrode portions 40 ... Silicon nitride film (protective film)
50 ... moisture sensitive film 50a ... peripheral region 50b ... central region 100 ... capacitive humidity sensor

Claims

基板と、
前記基板上の同一平面に離間して対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極及び前記一対の電極間を覆うように、スクリーン印刷によって前記基板上に形成され、湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜と、を備える容量式湿度センサにおいて、
前記感湿膜の形成領域のうち、膜厚が略均一となる中央領域のみに対応して、前記一対の電極の対向部分を設けたことを特徴とする容量式湿度センサ。 A substrate,
A pair of electrodes arranged opposite to each other on the same plane on the substrate;
In a capacitive humidity sensor comprising a moisture sensitive film formed on the substrate by screen printing so as to cover between the pair of electrodes and the pair of electrodes, and having a relative dielectric constant that changes according to humidity,
A capacitive humidity sensor, wherein a portion facing the pair of electrodes is provided corresponding to only a central region in which the film thickness is substantially uniform in a region where the moisture sensitive film is formed.

前記中央領域は、前記基板の平面方向において略円形であることを特徴とする請求項１に記載の容量式湿度センサ。 The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein the central region is substantially circular in a planar direction of the substrate.

前記一対の電極は、一対の共通電極部と、各共通電極部から一方向に延び、互いに噛み合うように櫛歯状に設けられた櫛歯電極部とにより構成され、
前記櫛歯電極部が、前記中央領域に対応して設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の容量式湿度センサ。 The pair of electrodes is composed of a pair of common electrode portions and comb-tooth electrode portions extending in one direction from the common electrode portions and provided in a comb-teeth shape so as to mesh with each other,
The capacitive humidity sensor according to claim 1 or 2, wherein the comb electrode portion is provided corresponding to the central region.

前記基板の平面方向において、前記共通電極部は、前記中央領域の周縁部に沿って設けられていることを特徴とする請求項３に記載の容量式湿度センサ。 The capacitive humidity sensor according to claim 3, wherein the common electrode portion is provided along a peripheral edge portion of the central region in a planar direction of the substrate.

前記共通電極部を含む前記一対の電極の全てが、前記中央領域内に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の容量式湿度センサ。 5. The capacitive humidity sensor according to claim 4, wherein all of the pair of electrodes including the common electrode portion are provided in the central region.

前記共通電極部は、前記中央領域外に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の容量式湿度センサ。 The capacitive humidity sensor according to claim 4, wherein the common electrode portion is provided outside the central region.

前記一対の電極及び前記一対の電極間を覆うように前記基板上に形成された保護膜を備え、
前記感湿膜は前記保護膜上に設けられていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の容量式湿度センサ。 A protective film formed on the substrate so as to cover the pair of electrodes and the pair of electrodes;
The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein the moisture sensitive film is provided on the protective film.

前記基板として半導体基板が用いられ、前記一対の電極は、絶縁膜を介して前記基板上に設けられていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の容量式湿度センサ。 The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein a semiconductor substrate is used as the substrate, and the pair of electrodes are provided on the substrate via an insulating film.