JP2007155556A - Humidity sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic capacity type humidity sensor not differentiated in measuring values at the times of humidification and dehumidification by reducing the histerisis related to an electrostatic capacity value. <P>SOLUTION: The electrostatic capacity type humidity sensor is equipped with a substrate 1, a pair of the electrodes 2 and 3 formed on one side of the substrate 1 in a spaced apart and mutually opposed state, the pads 2a and 3a connected to a pair of the respective electrodes 2 and 3 to take out the electric signal corresponding to the electrostatic capacity caused between a pair of the electrodes 2 and 3 and a humidity-sensitive film formed so as to cover one whole side of the substrate 1 on which a pair of the electrodes 2 and 3 and the pads 2a and 3a are formed and changed in its dielectric constance corresponding to the humidity of an atmosphere. The humidity of the atmosphere on the basis of the electrostatic capacity value between a pair of the electrodes 2 and 3 changed corresponding to the humidity of the atmosphere. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、一対の電極間に発生する静電容量の変化に基づいて、雰囲気中の湿度を検出する静電容量式湿度センサに関する。   The present invention relates to a capacitance-type humidity sensor that detects humidity in an atmosphere based on a change in capacitance generated between a pair of electrodes.

雰囲気中の湿度を電極間の静電容量の変化によって検出する静電容量式湿度センサが、例えば、特開２００２−２４３６９０号公報（特許文献１）に開示されている。   For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-243690 (Patent Document 1) discloses a capacitance-type humidity sensor that detects humidity in the atmosphere by a change in capacitance between electrodes.

図６（ａ）は、特許文献１に開示された従来の静電容量式湿度センサ５０の概略構成を示す斜視図である。   FIG. 6A is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional capacitive humidity sensor 50 disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG.

図６（ａ）に示すように、特許文献１に開示された静電容量式湿度センサ５０は、基板１、基板１の一方の面に櫛歯状に形成された一対の電極２、３、電極２、３に電気的に接続されたパッド２ａ、３ａ、感湿膜４を備える。一対の電極２、３及びその間の部分は、感湿膜４で覆われている。また、パッド２ａ及び３ａは、感湿膜４とは異なる材質の電極保護剤５で覆われている。
特開２００２−２４３６９０号公報 As shown in FIG. 6A, a capacitance humidity sensor 50 disclosed in Patent Document 1 includes a substrate 1 and a pair of electrodes 2, 3 formed in a comb shape on one surface of the substrate 1. Pads 2a and 3a electrically connected to the electrodes 2 and 3 and a moisture sensitive film 4 are provided. The pair of electrodes 2 and 3 and the portion between them are covered with a moisture sensitive film 4. The pads 2 a and 3 a are covered with an electrode protective agent 5 made of a material different from that of the moisture sensitive film 4.
JP 2002-243690 A

ところで、図６（ａ）に示す静電容量式湿度センサ５０を用いて雰囲気湿度を測定すると、図６（ｂ）に示すように、雰囲気湿度の上昇時（加湿時）における電極間の静電容量値と雰囲気湿度の低下時（除湿時）における電極間の静電容量値とが相違する現象（静電容量値に関するヒステリシス）が発生することがある。なお、図６（ｂ）において、縦軸は下に向かうほど、静電容量値が増加することを示している。   By the way, when the atmospheric humidity is measured using the capacitance type humidity sensor 50 shown in FIG. 6A, as shown in FIG. 6B, the electrostatic capacitance between the electrodes when the atmospheric humidity rises (at the time of humidification). There may be a phenomenon (hysteresis related to the capacitance value) in which the capacitance value differs from the capacitance value between the electrodes when the atmospheric humidity is reduced (at the time of dehumidification). In FIG. 6B, the vertical axis indicates that the capacitance value increases as it goes downward.

静電容量値に関するヒステリシスが大きくなると、雰囲気中の湿度が同一であったとしても、加湿時と除湿時とでは、静電容量式湿度センサが測定する湿度の測定値は相違することとなる。例えば、図６（ｂ）において、湿度が８０％の時に相違が顕著である。このような測定値の相違は、静電容量式湿度センサの測定誤差となり好ましくない。そこで、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、静電容量値に関するヒステリシスを低減することができる静電容量式湿度センサを提供することにある。   When the hysteresis related to the capacitance value increases, even if the humidity in the atmosphere is the same, the measured humidity value measured by the capacitive humidity sensor differs between humidification and dehumidification. For example, in FIG. 6B, the difference is significant when the humidity is 80%. Such a difference in measured values is not preferable because it causes a measurement error of the capacitance type humidity sensor. Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a capacitive humidity sensor that can reduce hysteresis related to a capacitance value. .

本発明者らの知見によると、図６（ｂ）に示すような静電容量値に関するヒステリシスの発生要因は、概ね以下の通りである。   According to the knowledge of the present inventors, the causes of the hysteresis related to the capacitance value as shown in FIG. 6B are generally as follows.

すなわち、図６（ａ）に示す静電容量式湿度センサ５０において、基板１、電極２と３との間を覆うように形成された感湿膜４、パッド部２ｂと３ｂとを覆うように形成された電極保護剤５、の３つの部材は、雰囲気中の湿気に対する吸湿放湿特性が全て異なる。したがって、これらが互いに近傍に配置されると吸湿時や放湿時において、互いに影響を及ぼすと考えられる。   That is, in the capacitive humidity sensor 50 shown in FIG. 6A, the substrate 1, the moisture sensitive film 4 formed so as to cover the electrodes 2 and 3, and the pad portions 2b and 3b are covered. The three members of the formed electrode protecting agent 5 are all different in moisture absorption and desorption characteristics with respect to moisture in the atmosphere. Therefore, it is considered that when these are arranged in the vicinity of each other, they influence each other at the time of moisture absorption or moisture release.

例えば、基板１や電極保護剤５が感湿膜４よりも吸湿放湿しやすい特性を備えていると、加湿時において、基板１や電極保護剤５が雰囲気中の湿気を吸湿する。すると、感湿膜４の相対湿度は増加しにくくなり、結果として電極部２及び３間の静電容量は増加しにくくなる。また、除湿時において、基板１や電極保護剤５は吸湿した湿気を雰囲気中に放湿する。すると、感湿膜４の相対湿度は減少しにくくなり、結果として電極部２及び３間の静電容量は減少しにくくなる。このようにして、加湿時及び除湿時における静電容量値に関するヒステリシスが発生すると考えられる。   For example, when the substrate 1 and the electrode protective agent 5 have characteristics that make it easier to absorb and release moisture than the moisture sensitive film 4, the substrate 1 and the electrode protective agent 5 absorb moisture in the atmosphere during humidification. Then, the relative humidity of the moisture sensitive film 4 is unlikely to increase, and as a result, the capacitance between the electrode portions 2 and 3 is unlikely to increase. Further, at the time of dehumidification, the substrate 1 and the electrode protective agent 5 release the absorbed moisture into the atmosphere. Then, the relative humidity of the moisture sensitive film 4 is difficult to decrease, and as a result, the capacitance between the electrode portions 2 and 3 is difficult to decrease. Thus, it is thought that the hysteresis regarding the electrostatic capacitance value at the time of humidification and dehumidification occurs.

そこで、このような静電容量値に関するヒステリシスの発生を防ぐべく、請求項１に記載の静電容量式湿度センサは、基板と、基板の一方の面に離間して対向するように形成された一対の電極と、基板の一方の面に形成され、一対の電極のそれぞれと電気的に接続されて一対の電極間に生じる静電容量に応じた電気信号を取り出すパッドと、一対の電極及びパッドが形成された基板の一方の面を全面覆うように形成され、雰囲気の湿度に応じて誘電率が変化する感湿膜と、を備えることを特徴とする。   Therefore, in order to prevent the occurrence of hysteresis related to the capacitance value, the capacitance humidity sensor according to claim 1 is formed so as to face the substrate and one surface of the substrate spaced apart from each other. A pair of electrodes, a pad formed on one surface of the substrate and electrically connected to each of the pair of electrodes to extract an electrical signal corresponding to the capacitance generated between the pair of electrodes; and the pair of electrodes and pads And a moisture-sensitive film that is formed so as to cover one surface of the substrate on which is formed and has a dielectric constant that changes in accordance with the humidity of the atmosphere.

請求項１に記載された静電容量式湿度センサによれば、一対の電極が形成された基板の一方の面の全面を覆うように感湿膜が形成されている。これにより、基板の一方の面は雰囲気に直接晒されなくなるので、一対の電極間に発生する静電容量の変化は、感湿膜の吸湿放湿特性のみにほぼ依存することとなる。したがって、加湿時及び除湿時における静電容量値に関するヒステリシスを低減することができる。   According to the capacitive humidity sensor of the first aspect, the moisture sensitive film is formed so as to cover the entire surface of one surface of the substrate on which the pair of electrodes are formed. As a result, one surface of the substrate is not directly exposed to the atmosphere, and the change in capacitance generated between the pair of electrodes almost depends only on the moisture absorption and desorption characteristics of the moisture sensitive film. Therefore, the hysteresis regarding the capacitance value at the time of humidification and dehumidification can be reduced.

請求項２に記載の静電容量式湿度センサは、基板の他方の面が、感湿膜で覆われていることを特徴とする。また、請求項３に記載の静電容量式湿度センサは、基板の側面が、感湿膜で覆われていることを特徴とする。これにより、加湿時及び除湿時における静電容量値に関するヒステリシスをさらに低減することができる。   The capacitive humidity sensor according to claim 2 is characterized in that the other surface of the substrate is covered with a moisture sensitive film. According to a third aspect of the present invention, there is provided a capacitive humidity sensor, wherein the side surface of the substrate is covered with a moisture sensitive film. Thereby, the hysteresis regarding the electrostatic capacitance value at the time of humidification and dehumidification can be further reduced.

請求項４、５に記載の発明は、パッケージタイプの静電容量式湿度センサに関するものである。請求項４に記載の静電容量式湿度センサは、底壁部及び側壁部で囲まれた空間が形成されたパッケージをさらに備え、基板は、一対の電極及びパッドが形成された基板の一方の面の全面を覆った感湿膜が雰囲気に晒されるように、底壁部に配置されることを特徴とする。これにより、パッケージタイプの静電容量式湿度センサにおいても、加湿時及び除湿時における静電容量値に関するヒステリシスを低減することができる。   The inventions described in claims 4 and 5 relate to a package-type capacitive humidity sensor. The capacitive humidity sensor according to claim 4 further includes a package in which a space surrounded by a bottom wall portion and a side wall portion is formed, and the substrate is one of the substrate on which a pair of electrodes and pads are formed. The moisture-sensitive film covering the entire surface is disposed on the bottom wall so as to be exposed to the atmosphere. Thereby, also in a package-type electrostatic capacitance type humidity sensor, the hysteresis regarding the electrostatic capacitance value at the time of humidification and dehumidification can be reduced.

請求項５記載の静電容量式湿度センサは、底壁部及び前記側壁部が、感湿膜で覆われていることを特徴とする。これにより、パッケージが有する吸湿放湿特性の影響も排除でき、加湿時及び除湿時における一対の電極間に発生する静電容量の変化は、感湿膜の吸湿放湿特性にほぼ依存する。したがって、パッケージタイプの静電容量式湿度センサにおいても、加湿時及び除湿時における静電容量値に関するヒステリシスをさらに低減することができる。   The capacitive humidity sensor according to claim 5 is characterized in that the bottom wall portion and the side wall portion are covered with a moisture sensitive film. Thereby, the influence of the moisture absorption and desorption characteristics of the package can be eliminated, and the change in capacitance generated between the pair of electrodes during humidification and dehumidification almost depends on the moisture absorption and desorption characteristics of the moisture sensitive film. Therefore, also in the package type capacitive humidity sensor, the hysteresis related to the capacitance value during humidification and dehumidification can be further reduced.

請求項６に記載の静電容量式湿度センサは、感湿膜は、ポリイミド樹脂からなることを特徴とする。感湿膜としてはポリイミド樹脂を用いることができる。   The capacitive humidity sensor according to claim 6 is characterized in that the moisture sensitive film is made of a polyimide resin. A polyimide resin can be used as the moisture sensitive film.

請求項７に記載の静電容量式湿度センサは、一対の電極は、櫛歯形状をなし、互いに噛み合うように配置されていることを特徴とする。このように、一対の電極の形状をそれぞれ櫛歯状とし、互いに噛み合うように対向して形成することにより、一対の電極間の対向面積を大きくでき、これに伴って検出する静電容量の変化量を大きくすることができる。これにより、基板のサイズをより小さな面積としつつ、必要な静電容量の変化量を効率的に確保することができる。   The capacitance type humidity sensor according to claim 7 is characterized in that the pair of electrodes has a comb shape and is arranged to mesh with each other. In this way, by forming the pair of electrodes in a comb-like shape and facing each other so as to mesh with each other, the facing area between the pair of electrodes can be increased, and the change in capacitance to be detected accordingly The amount can be increased. As a result, it is possible to efficiently secure a necessary amount of change in capacitance while reducing the size of the substrate to a smaller area.

請求項８に記載の静電容量式湿度センサは、感湿膜は、スピンコート法、印刷法、インクジェット法のいずれかにより形成されることを特徴とする。このような手法を用いて感湿膜を形成することにより、膜厚が薄く均一な感湿膜を形成することができる。   The capacitance type humidity sensor according to claim 8 is characterized in that the moisture sensitive film is formed by any one of a spin coating method, a printing method, and an ink jet method. By forming the moisture sensitive film using such a technique, a uniform moisture sensitive film having a thin film thickness can be formed.

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において同一、もしくは、均等である部分には同一の符号を付してその説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or is equivalent, and the description is abbreviate | omitted.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における静電容量式湿度センサ１０を、図１、図２に基づいて説明する。図１は本実施形態における静電容量式湿度センサ１０の概略構成を示す斜視図である。図２は加湿時及び除湿時における静電容量式湿度センサ１０の静電容量値の変化を示すグラフである。なお、図２において、縦軸は下に向かうほど、静電容量値が増加することを示している。 (First embodiment)
A capacitive humidity sensor 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a capacitive humidity sensor 10 in the present embodiment. FIG. 2 is a graph showing changes in the capacitance value of the capacitance humidity sensor 10 during humidification and dehumidification. In FIG. 2, the vertical axis indicates that the capacitance value increases as it goes downward.

本実施形態における静電容量式湿度センサ１０は、図１に示すように、一方の面に一対の電極２、３が形成された基板１と一対の電極２、３が形成された基板１の一方の面の全面を覆うように形成された感湿膜４とを含んで構成されている。基板１は、例えば、セラミック基板であり、基板１の一方の面には、図示しない酸化シリコン膜などの絶縁膜が形成されている。   As shown in FIG. 1, the capacitive humidity sensor 10 according to the present embodiment includes a substrate 1 having a pair of electrodes 2 and 3 formed on one surface and a substrate 1 having a pair of electrodes 2 and 3 formed thereon. And a moisture sensitive film 4 formed so as to cover the entire surface of one side. The substrate 1 is, for example, a ceramic substrate, and an insulating film such as a silicon oxide film (not shown) is formed on one surface of the substrate 1.

一対の電極２、３は、この図示しない絶縁膜上に対向するように形成されており、コンデンサを構成する。また、一対の電極２、３の端部には、一対の電極２、３とそれぞれ電気的に接続されたパッド２ａ、３ａが形成されている。したがって、一対の電極２、３の間に生じる静電容量に応じた電気信号をパッド２ａ、３ａから取り出すことができる。なお、本実施形態における静電容量式湿度センサ１０は、このパッド２ａ、３ａ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。   The pair of electrodes 2 and 3 are formed on the insulating film (not shown) so as to face each other, and constitute a capacitor. In addition, pads 2 a and 3 a that are electrically connected to the pair of electrodes 2 and 3, respectively, are formed at the ends of the pair of electrodes 2 and 3. Therefore, an electric signal corresponding to the capacitance generated between the pair of electrodes 2 and 3 can be taken out from the pads 2a and 3a. The capacitive humidity sensor 10 in this embodiment is electrically connected to a correction circuit for correcting an output, a signal processing circuit for detecting a change in capacitance, and the like via the pads 2a and 3a. It is connected.

ところで、一対の電極２、３の形状は特に限定されるものではないが、本実施形態における静電容量式電流センサ１０においては、一対の電極２、３の形状として櫛歯形状を採用し、互いに噛み合うように配置する。これにより、一対の電極２、３の配置面積を小さくしつつ、互いに対向する面積を大きくすることができる。したがって、雰囲気中の湿度変化に伴って変化する一対の電極２、３との間に発生する静電容量の変化量が大きくなり、本実施形態における静電容量式湿度センサ１０の感度が向上する。   By the way, although the shape of a pair of electrodes 2 and 3 is not specifically limited, In the electrostatic capacitance type current sensor 10 in this embodiment, a comb-tooth shape is employ | adopted as a shape of a pair of electrodes 2 and 3, It arrange | positions so that it may mutually mesh. Thereby, the area which mutually opposes can be enlarged, making the arrangement area of a pair of electrodes 2 and 3 small. Therefore, the amount of change in capacitance generated between the pair of electrodes 2 and 3 that changes with the change in humidity in the atmosphere increases, and the sensitivity of the capacitance-type humidity sensor 10 in this embodiment is improved. .

一対の電極２、３は、例えば、アルミ、銅、金、白金等の低抵抗金属材料を基板１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。本実施形態における静電容量式湿度センサ１０おいて、電極２及び３は、アルミを用いて形成されている。また、一対の電極２、３は、導電性ペーストを印刷することによっても形成することができる。   The pair of electrodes 2 and 3 is formed, for example, by attaching a low-resistance metal material such as aluminum, copper, gold, or platinum on the substrate 1 by a technique such as vapor deposition or sputtering, and then forming a comb-like pattern by photolithography. It is formed by patterning. In the capacitive humidity sensor 10 according to this embodiment, the electrodes 2 and 3 are formed using aluminum. The pair of electrodes 2 and 3 can also be formed by printing a conductive paste.

一対の電極２、３を覆うように、窒化シリコン膜からなる保護膜（図示せず）が形成されている。保護膜としての窒化シリコン膜は、例えば、プラズマＣＶＤ法等により、基板１上の各部においてほぼ同じ厚さをもつように堆積形成される。ただし、一対の電極２、３が水分に対する耐食性がある場合には、保護膜としての窒化シリコン膜を形成しなくてもよい。   A protective film (not shown) made of a silicon nitride film is formed so as to cover the pair of electrodes 2 and 3. The silicon nitride film as the protective film is deposited and formed so as to have substantially the same thickness in each part on the substrate 1 by, for example, a plasma CVD method or the like. However, when the pair of electrodes 2 and 3 have corrosion resistance against moisture, a silicon nitride film as a protective film may not be formed.

感湿膜４は、吸湿性の高分子有機材料よりなり、具体的には、ポリイミドや酪酸酢酸セルロース等（本実施例では、ポリイミドを使用）によって構成されている。また、感湿膜４は、雰囲気中の湿度に応じて誘電率が変化する膜であり、ポリイミド系ポリマーを、例えば、スピンコート法、印刷法、インクジェット法等の手法を用いて基板１に塗布した後、硬化することにより、膜厚を薄く、且つ均一に形成することができる。   The moisture sensitive film 4 is made of a hygroscopic polymer organic material, and is specifically composed of polyimide, cellulose butyrate acetate, etc. (in this embodiment, polyimide is used). The moisture sensitive film 4 is a film whose dielectric constant changes according to the humidity in the atmosphere, and a polyimide-based polymer is applied to the substrate 1 using a technique such as a spin coating method, a printing method, or an ink jet method. Then, by curing, the film thickness can be made thin and uniform.

感湿膜４は、雰囲気に晒されており、感湿膜４中に雰囲気中の湿気（水分）が浸透すると、水分は誘電率が大きいため、感湿膜４は浸透した水分量に応じて誘電率が変化する。すると、感湿膜４を誘電体の一部として一対の電極２、３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４に含まれる水分量は、雰囲気中の湿度に応じて変化するため、一対の電極２、３の間の静電容量から雰囲気中の湿度を検出することができる。   The moisture sensitive film 4 is exposed to the atmosphere, and when moisture (moisture) in the atmosphere penetrates into the moisture sensitive film 4, the moisture sensitive film 4 has a large dielectric constant. Dielectric constant changes. Then, the capacitance of the capacitor formed by the pair of electrodes 2 and 3 with the moisture sensitive film 4 as a part of the dielectric changes. Since the amount of moisture contained in the moisture sensitive film 4 changes according to the humidity in the atmosphere, the humidity in the atmosphere can be detected from the capacitance between the pair of electrodes 2 and 3.

ところで、上述したとおり、感湿膜４の近傍に感湿膜４とは異なる吸湿放湿特性を備えた部材が雰囲気に晒されるように配置されていると、感湿膜４の水分量（相対湿度）は、このような部材に影響を受けて、雰囲気中の湿度を正確に反映したものとはならない。   By the way, as described above, when a member having moisture absorption and desorption characteristics different from the moisture sensitive film 4 is disposed in the vicinity of the moisture sensitive film 4, the moisture content of the moisture sensitive film 4 (relative Humidity) is affected by such a member and does not accurately reflect the humidity in the atmosphere.

そこで、本実施形態における静電容量式湿度センサ１０は、図１に示すように、一対の電極２、３が形成された基板１の一方の面の全面を覆うとともに、その膜厚が均一となるように感湿膜４を形成した。   Therefore, as shown in FIG. 1, the capacitive humidity sensor 10 according to the present embodiment covers the entire surface of one surface of the substrate 1 on which the pair of electrodes 2 and 3 are formed, and the film thickness is uniform. The moisture sensitive film | membrane 4 was formed so that it might become.

このように感湿膜４を形成すれば、感湿膜４とは異なる吸湿放湿特性を備えた基板１の一方の面が雰囲気に晒されることはない。これにより、加湿時及び除湿時における一対の電極２、３間に発生する静電容量の変化は感湿膜４の吸湿放湿特性にほぼ依存することとなる。   When the moisture sensitive film 4 is formed in this way, one surface of the substrate 1 having moisture absorption / release characteristics different from that of the moisture sensitive film 4 is not exposed to the atmosphere. Thereby, the change in capacitance generated between the pair of electrodes 2 and 3 at the time of humidification and dehumidification substantially depends on the moisture absorption and desorption characteristics of the moisture sensitive film 4.

したがって、本実施形態における静電容量式湿度センサ１０は、図２に示すように、加湿時において検出した電極間の静電容量値と除湿時において検出した電極間の静電容量値とがほぼ等しくなり、静電容量値に関するヒステリシスを低減することができる。   Therefore, as shown in FIG. 2, the capacitance humidity sensor 10 according to the present embodiment has a capacitance value between the electrodes detected during humidification and a capacitance value between the electrodes detected during dehumidification. It becomes equal and the hysteresis regarding an electrostatic capacitance value can be reduced.

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における静電容量式湿度センサ２０を、図３に基づいて説明する。図３は本実施形態における静電容量式湿度センサ２０の概略構成を示す斜視図である。本実施形態における静電容量式湿度センサ２０は、一方の面に一対の電極２、３が形成された基板１と感湿膜４とを含んで構成されている。 (Second Embodiment)
A capacitance type humidity sensor 20 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the capacitive humidity sensor 20 in the present embodiment. The capacitive humidity sensor 20 in the present embodiment includes a substrate 1 and a moisture sensitive film 4 on which a pair of electrodes 2 and 3 are formed on one surface.

本実施形態における静電容量式湿度センサ２０は、図３に示すように、一対の電極２、３が形成された基板１の全面、及び基板１の他方の面の全面を覆うように感湿膜４を形成した。   As shown in FIG. 3, the capacitive humidity sensor 20 in the present embodiment is moisture sensitive so as to cover the entire surface of the substrate 1 on which the pair of electrodes 2 and 3 are formed and the entire other surface of the substrate 1. A film 4 was formed.

このように感湿膜４を形成すれば、感湿膜４とは異なる吸湿放湿特性を備えた基板１の一方の面、及び他方の面が雰囲気に晒されることはない。これにより、加湿時及び除湿時における一対の電極２、３間に発生する静電容量の変化は感湿膜４の吸湿放湿特性にほぼ依存することとなる。   If the moisture sensitive film 4 is formed in this way, one surface and the other surface of the substrate 1 having moisture absorption / release characteristics different from the moisture sensitive film 4 are not exposed to the atmosphere. Thereby, the change in capacitance generated between the pair of electrodes 2 and 3 at the time of humidification and dehumidification substantially depends on the moisture absorption and desorption characteristics of the moisture sensitive film 4.

したがって、本実施形態における静電容量式湿度センサ２０は、加湿時において検出した電極間の静電容量値と除湿時において検出した電極間の静電容量値とがほぼ等しくなり、静電容量値に関するヒステリシスを低減することができる。   Therefore, in the capacitive humidity sensor 20 in the present embodiment, the capacitance value between the electrodes detected at the time of humidification and the capacitance value between the electrodes detected at the time of dehumidification are substantially equal, and the capacitance value Hysteresis can be reduced.

（第３の実施形態）
本発明の第３実施形態における静電容量式湿度センサ３０を、図４に基づいて説明する。図４は本実施形態における静電容量式湿度センサ３０の概略構成を示す斜視図である。本実施形態における静電容量式湿度センサ３０は、一方の面に一対の電極２、３が形成された基板１と感湿膜４とを含んで構成されている。本実施形態における静電容量式湿度センサ３０は、図４に示すように、一対の電極２、３が形成された基板１の一方の面の全面及び基板１の他方の面の全面を覆うように感湿膜４を形成するとともに、基板１の側面全面を覆うように感湿膜４を形成した。 (Third embodiment)
A capacitive humidity sensor 30 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the capacitive humidity sensor 30 in the present embodiment. The capacitive humidity sensor 30 in the present embodiment includes a substrate 1 and a moisture sensitive film 4 on which a pair of electrodes 2 and 3 are formed on one surface. As shown in FIG. 4, the capacitive humidity sensor 30 in the present embodiment covers the entire surface of one surface of the substrate 1 on which the pair of electrodes 2 and 3 are formed and the entire surface of the other surface of the substrate 1. The moisture sensitive film 4 was formed, and the moisture sensitive film 4 was formed so as to cover the entire side surface of the substrate 1.

このように感湿膜４を形成すれば、感湿膜４とは異なる吸湿放湿特性を備えた基板１の一方の面、他方の面、及び側面が雰囲気に晒されることはない。これにより、加湿時及び除湿時における一対の電極２、３間に発生する静電容量の変化は感湿膜４の吸湿放湿特性にほぼ依存することとなる。   If the moisture sensitive film 4 is formed in this manner, one surface, the other surface, and the side surface of the substrate 1 having moisture absorption / release characteristics different from the moisture sensitive film 4 are not exposed to the atmosphere. Thereby, the change in capacitance generated between the pair of electrodes 2 and 3 at the time of humidification and dehumidification substantially depends on the moisture absorption and desorption characteristics of the moisture sensitive film 4.

したがって、本実施形態における静電容量式湿度センサ３０は、加湿時において検出した電極間の静電容量値と除湿時において検出した電極間の静電容量値とがほぼ等しくなり、静電容量値に関するヒステリシスを低減することができる。   Therefore, in the capacitive humidity sensor 30 in the present embodiment, the capacitance value between the electrodes detected during humidification and the capacitance value between the electrodes detected during dehumidification are substantially equal, and the capacitance value Hysteresis can be reduced.

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態における静電容量式湿度センサ４０を、図５（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。図５（ａ）は、静電容量式湿度センサ４０の概略構成を示す上面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）示したイ−イ線における断面図である。 (Fourth embodiment)
A capacitance type humidity sensor 40 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5A is a top view illustrating a schematic configuration of the capacitive humidity sensor 40. FIG.5 (b) is sectional drawing in the II line shown to Fig.5 (a).

本実施形態における静電容量式湿度センサ４０は、図５（ａ）に示すように、一方の面に一対の電極２、３が形成された基板１、感湿膜４、パッケージ６を含んで構成されている。基板１は、例えば、セラミック基板であり、基板１の一方の面には、図示しない酸化シリコン膜などの絶縁膜が形成されている。   As shown in FIG. 5A, the capacitive humidity sensor 40 in this embodiment includes a substrate 1, a moisture sensitive film 4, and a package 6 on which a pair of electrodes 2 and 3 are formed on one surface. It is configured. The substrate 1 is, for example, a ceramic substrate, and an insulating film such as a silicon oxide film (not shown) is formed on one surface of the substrate 1.

一対の電極２、３は、この図示しない絶縁膜上に対向するように形成されており、コンデンサを構成する。また、一対の電極２、３の端部には、一対の電極２、３とそれぞれ電気的に接続されたパッド２ａ、３ａが形成されている。パッド２ｂ及び３ｂは、パッケージ６に埋め込み形成された外部端子７と図示しない配線で電気的に接続されている。したがって、一対の電極２、３の間に生じる静電容量に応じた電気信号を外部端子７から取り出すことができる。なお、本実施形態における静電容量式湿度センサ４０は、外部端子７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。   The pair of electrodes 2 and 3 are formed on the insulating film (not shown) so as to face each other, and constitute a capacitor. In addition, pads 2 a and 3 a that are electrically connected to the pair of electrodes 2 and 3, respectively, are formed at the ends of the pair of electrodes 2 and 3. The pads 2b and 3b are electrically connected to an external terminal 7 embedded in the package 6 through a wiring (not shown). Therefore, an electric signal corresponding to the capacitance generated between the pair of electrodes 2 and 3 can be taken out from the external terminal 7. Note that the capacitive humidity sensor 40 in this embodiment is electrically connected to a correction circuit for correcting an output, a signal processing circuit for detecting a change in capacitance, and the like via the external terminal 7. ing.

パッケージ６は、熱可塑性のポリウレタンや熱可塑性プラスチック、若しくはセラミック等からなる。図５（ｂ）に示すように、パッケージ６の内側には、底壁部６ｂ及び側壁部６ｃで囲まれた空間６ａが形成されており、イ−イ線における断面はほぼ凹型の形状である。基板１は一対の電極２、３及びパッド２ａ、３ａが形成されている一方の面が雰囲気に晒されるように、パッケージ６の底壁部６ａに配置されている。   The package 6 is made of thermoplastic polyurethane, thermoplastic, ceramic, or the like. As shown in FIG. 5B, a space 6a surrounded by a bottom wall portion 6b and a side wall portion 6c is formed inside the package 6, and the cross section taken along the line II is substantially concave. . The substrate 1 is disposed on the bottom wall portion 6a of the package 6 so that one surface on which the pair of electrodes 2 and 3 and the pads 2a and 3a are formed is exposed to the atmosphere.

本実施形態における静電容量式湿度センサ４０は、図５（ａ）に示すように、一対の電極２、３が形成された基板１の全面を覆うように感湿膜４を形成するとともに、図５（ｂ）に示すように、パッケージ６の空間６ａ側の底壁部６ｂ、及び側壁部６ｃを覆うように感湿膜４を形成した。   As shown in FIG. 5A, the capacitive humidity sensor 40 in the present embodiment forms a moisture sensitive film 4 so as to cover the entire surface of the substrate 1 on which the pair of electrodes 2 and 3 are formed. As shown in FIG. 5B, the moisture sensitive film 4 was formed so as to cover the bottom wall 6b on the space 6a side of the package 6 and the side wall 6c.

このように感湿膜４を形成すれば、感湿膜４とは異なる吸湿放湿特性を備えた基板１の一方の面、他方の面、及び側面、さらには、パッケージ６の底壁部６ｂ、及び側壁部６ｃが雰囲気に晒されることなない。これにより、加湿時及び除湿時における一対の電極２、３間に発生する静電容量の変化は感湿膜４の吸湿放湿特性にほぼ依存することとなる。   If the moisture sensitive film 4 is formed in this way, one surface, the other surface, and the side surface of the substrate 1 having moisture absorption and desorption characteristics different from those of the moisture sensitive film 4, and the bottom wall portion 6 b of the package 6. And the side wall portion 6c is not exposed to the atmosphere. Thereby, the change in capacitance generated between the pair of electrodes 2 and 3 at the time of humidification and dehumidification substantially depends on the moisture absorption and desorption characteristics of the moisture sensitive film 4.

したがって、本実施形態における静電容量式湿度センサ４０は、加湿時において検出した電極間の静電容量値と除湿時において検出した電極間の静電容量値とがほぼ等しくなり、静電容量値に関するヒステリシスを低減することができる。   Therefore, in the capacitive humidity sensor 40 in the present embodiment, the capacitance value between the electrodes detected at the time of humidification and the capacitance value between the electrodes detected at the time of dehumidification are substantially equal, and the capacitance value Hysteresis can be reduced.

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。   Although the best mode for carrying out the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. is there. In the invention according to the dependent claims of the present invention, a part of the constituent features of the dependent claims can be omitted.

本発明の第１の実施形態における静電容量式湿度センサ１０である。It is the electrostatic capacitance type humidity sensor 10 in the 1st Embodiment of this invention. 静電容量式湿度センサ１０の静電容量値の変化を示すグラフである。4 is a graph showing a change in capacitance value of the capacitance humidity sensor 10. 本発明の第２の実施形態における静電容量式湿度センサ２０である。It is the electrostatic capacitance type humidity sensor 20 in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態における静電容量式湿度センサ３０である。It is the electrostatic capacitance type humidity sensor 30 in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態における、静電容量式湿度センサ４０である。（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。It is the electrostatic capacitance type humidity sensor 40 in the 4th Embodiment of this invention. (A) is a top view, (b) is a sectional view. （ａ）は従来の静電容量式湿度センサ５０であり、（ｂ）はその静電容量値の変化を示したグラフである。(A) is the conventional electrostatic capacitance type humidity sensor 50, (b) is the graph which showed the change of the electrostatic capacitance value.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・基板、２，３・・・電極、４・・・感湿膜、５・・・電極保護剤、６・・・パッケージ、７・・・外部端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2,3 ... Electrode, 4 ... Moisture sensitive film, 5 ... Electrode protective agent, 6 ... Package, 7 ... External terminal

Claims (8)

基板と、
前記基板の一方の面に離間して対向するように形成された一対の電極と、
前記基板の一方の面に形成され、前記一対の電極のそれぞれと電気的に接続されて前記一対の電極間に生じる静電容量に応じた電気信号を取り出すパッドと、
前記一対の電極及び前記パッドが形成された前記基板の一方の面の全面を覆うように形成され、雰囲気の湿度に応じて誘電率が変化する感湿膜と、を備えることを特徴とする静電容量式湿度センサ。 A substrate,
A pair of electrodes formed to be opposed to and spaced apart from one surface of the substrate;
A pad formed on one surface of the substrate and electrically connected to each of the pair of electrodes to extract an electrical signal corresponding to a capacitance generated between the pair of electrodes;
A moisture-sensitive film, which is formed so as to cover the entire surface of one surface of the substrate on which the pair of electrodes and the pad are formed, and whose dielectric constant changes according to the humidity of the atmosphere. Capacitive humidity sensor. 前記基板の他方の面が、前記感湿膜で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式湿度センサ。   The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein the other surface of the substrate is covered with the moisture sensitive film. 前記基板の側面が、前記感湿膜で覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量式湿度センサ。   The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein a side surface of the substrate is covered with the moisture sensitive film. 底壁部及び側壁部で囲まれた空間が形成されたパッケージをさらに備え、
前記基板は、前記一対の電極及び前記パッドが形成された前記基板の一方の面の全面を覆った前記感湿膜が前記雰囲気に晒されるように、前記底壁部に配置されることを特徴とする請求項１〜３にいずれかに記載の静電容量式湿度センサ。 A package in which a space surrounded by the bottom wall and the side wall is formed;
The substrate is disposed on the bottom wall portion so that the moisture sensitive film covering the entire surface of one surface of the substrate on which the pair of electrodes and the pads are formed is exposed to the atmosphere. The electrostatic capacity type humidity sensor according to any one of claims 1 to 3. 前記底壁部及び前記側壁部が、前記感湿膜で覆われていることを特徴とする請求項４に記載の静電容量式湿度センサ。   The capacitive humidity sensor according to claim 4, wherein the bottom wall portion and the side wall portion are covered with the moisture sensitive film. 前記感湿膜は、ポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電容量式湿度センサ。   The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein the moisture sensitive film is made of a polyimide resin. 前記一対の電極は、櫛歯形状をなし、互いに噛み合うように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の静電容量式湿度センサ。   The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein the pair of electrodes has a comb-teeth shape and is disposed so as to mesh with each other. 前記感湿膜は、スピンコート法、印刷法、インクジェット法のいずれかにより形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の静電容量式湿度センサ。   The capacitive humidity sensor according to claim 1, wherein the moisture sensitive film is formed by any one of a spin coating method, a printing method, and an ink jet method.
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