NL8403264A - Capacitieve vochtigheidsdetector en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. - Google Patents

Description

‘ NO 32780 r .

t

Capacitieve vochtigheidsdetector en werkwijze voor het vervaardigen daarvan

De uitvinding heeft betrekking op een capacitieve vochtigheidsdetector met een vocht-gevoelig, geïsoleerd substraat en met een dunne laag uit een vocht-gevoelig polymeer, die op het substraat tussen twee voor het vormen van tussenruimten gestructureerde elektroden is aange-5 bracht, alsmede op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke vochtigheidsdetector.

Vochtigheidsdetectoren van deze soort zijn bijvoorbeeld bekend uit de Duitse octrooischriften 2.339.545, en 2.347.389 en de ter inzage gelegde Duitse octrooiaanvragen 2.920.808 en 2.927.634. Bij al deze be-10 kende vochtigheidsdetectoren zijn de beide gestructureerde elektroden als kam-elektroden met in elkaar grijpende tanden rechtstreeks op het substraat gevormd en is het vocht-gevoelige polymeer daarna zodanig daarop aangebracht, dat het de beide kam-elektroden bedekt of ten minste de tussenruimten tussen de kam-elektroden opvult. Bij deze uitvoe-15 ring is een zeer fijne structurering van elektroden niet mogelijk en aangezien ook in verband met de noodzakelijke isolatie tussen de gestructureerde elektroden de tussenruimten tussen de elektroden betrekkelijk groot moeten zijn, is de voor een gegeven oppervlak bereikbare basiscapaciteit van de vochtigheidsdetector betrekkelijk klein. Voorts 20 zijn vanwege de betrekkelijk grote dikte van het zich tussen de elektroden bevindend polymeer de gevoeligheid en de aanspreeksnelheid van de vochtigheidsdetector beperkt. De toegepaste polymeren zijn overwegend thermoplastisch, meestal polyamiden en daarom mechanisch, chemisch en thermisch weinig bestendig.

25 Uit "Handbook of Materials and Processes for Electronics", opnieuw uitgegeven door Charles A. Harper, McGraw-Hill Book Company, New York 1970, biz. 1-66, is het bekend, dat de elektrische eigenschappen van polyimiden, in het bijzonder de di'élektrische constante en de verlies-factor afhankelijk van het vochtgehalte veranderen.

30 In dit verband is in het Europese octrooischrift 0.010.771 een ca pacitieve vochtigheidsdetector beschreven, waarvan de vocht-gevoelige laag een polyimidefolie is, die door middel van een dunne hechtlaag op een metaalsubstraat is gehecht, dat als elektrode dient, terwijl de andere elektrode een op de polyimidefolie aangebrachte goudlaag is, die 35 zo dun is dat deze voor water doorlaatbaar is* De polylmidelaag kan ook door imidiseren worden verkregen uit een polyimide-voorprodukt dat 8403264 2 eerst als oplossing op het metaalsubstraat Is aangebracht. Polyimide als vocht-gevoelig materiaal heeft het voordeel, dat het chemisch resistent, mechanisch stabiel en thermisch belastbaar is. Echter zijn ook bij deze bekende vochtigheidsdetectoren de gevoeligheid en de aan-5 spreeksnelheid beperkt, omdat enerzijds de laagdikte van de polyimide-laag niet willekeurig dun kan worden gekozen, opdat de geleidbaarheid voor gelijkstroom tussen de elektroden wordt uitgesloten en omdat anderzijds de goudlaag die de polyimidelaag bedekt, de diffusie van water en dus een snel vereffenen van de parti'éle waterdampdruk in het poly-10 imide en in de atmosfeer belemmert. De zeer dunne goudlaag is bovendien mechanisch, metallurgisch en elektrisch instabiel en het aanbrengen van het aansluitcontact op deze dunne goudlaag gaat gepaard met moeilijkheden.

De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een vochtigheidsdetec-15 tor van de in de aanhef genoemde soort, die bij goede mechanische, chemische en thermische bestendigheid een grote gevoeligheid, aanspreek-snelheid en grote stabiliteit op lange termijn en een kleine hysteresis heeft.

Volgens de uitvinding wordt dit doel daardoor bereikt, dat de ene 20 gestructureerde elektrode als basiselektrode op het substraat is gevormd, dat de dunne vocht-gevoelige l.aag uit polyimide bestaat en op de gestructureerde basiselektrode is aangebracht en dat de tweede elektror-de als afdekelektrode op de polyimidelaag is aangebracht en hoofdzakelijk complementair aan de basiselektrode is gestructureerd.

25 De vochtigheidsdetector volgens de uitvinding heeft de voordelen van de toepassing van polyimide voor de vocht-gevoelige laag, dus de goede mechanische, chemische, thermische en elektrische eigenschappen van dit materiaal. De polymidelaag kan een geringe dikte hebben. Aanger zien de afdekelektrode op de polyimidelaag is aangebracht, is de elek-30 trode-afstand door de laagdikte bepaald, zodat bij kleine laagdikte een grote begincapaciteit wordt bereikt. Het aanbrengen van de polyimidelaag tussen twee ten opzichte van elkaar complementaire gestructureerde elektrodelaag levert een grote gevoeligheid en hoge aanspreeksnelheid op, omdat het polyimide in de tussenruimten van de gestructureerde af-35 dekelektrode rechtstreeks in aanraking is met de omgevingsatmosfeer, zodat de zeer dunne polyimidelaag snel tot de heersende vochtigheid kan worden verzadigd. De gestructureerde afdekelektrode behoeft daarom niet voor water doorlaatbaar te zijn, zodat deze met een dikte kan worden uitgevoerd die een goede mechanische en elektrische stabiliteit met 40 zich meebrengt en een zonder problemen aanbrengen van de aansluitcon- 840 32 6 4 ♦ * 3 tacten, bijvoorbeeld door solderen, mogelijk maakt.

Volgens een bij voorkeur toe te passen uitvoeringsvorm van de uitvinding is tussen de gestructureerde basiselektrode en vocht-gevoelige polyimidelaag een vocht-gevoelige, elektrisch isolerende laag aange-5 bracht, die bij voorkeur een oxidelaag is die door oppervlakte-oxydatie van de gestructureerde basiselektrode is gevormd. De polyimidelaag kan dan met een buitengewoon geringe laagdikte die minder dan 1 ym kan bedragen, worden uitgevoerd, zonder dat het gevaar van een geleidbaarheid voor gelijkstroom tussen de elektroden bestaat. De op deze wijze uitge-10 voerde vochtigheidsdetector heeft een bijzonder grote gevoeligheid en hoge aanspreeksnelheid.

Een bij voorkeur toe te passen werkwijze voor het vervaardigen van de vochtigheidsdetector volgens de uitvinding bestaat daarin, dat op een vocht-gevoelig isolerend substraat een dunne laag uit het metaal 15 van de basiselektrode wordt aangebracht en overeenkomstig de gewenste vorm van de basiselektrode wordt gestructureerd, dat op het vlak van het substraat dat door de gestructureerde basiselektrode wordt bedekt, een dunne laag uit een polyimide-voorprodukt wordt aangebracht en over-eenkosmtig de gewenste vorm van de vocht-gevoelige laag wordt gestruc-20 tureerd, dat het polyimide-voorprodukt van de gestructureerde laag voor het omzetten in vocht-gevoelig polyimide wordt ge'imidiseexd en dat op het vlak van het substraat dat door de basiselektrode en de vocht-gevoelige polyimidelaag wordt bedekt, een dunne laag uit het metaal van de afdekelektrode wordt aangebracht en overeenkomstig de gewenste vorm 25 van de afdekelektrode wordt gestructureerd.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van het Inzicht, dat de uit het polyimide-voorprodukt bestaande laag nog oplosbaar is en daarom gemakkelijk kan worden gestructureerd terwijl dit bij het onoplosbare polyimide van de uiteindelijke vocht-gevoelige 30 laag niet zonder meer mogelijk zou zijn. Het structureren van de vocht-gevoelige laag is voor de toepassing daarvan voor gestructureerde elektroden gunstig. In het bijzonder is het door een op geschikte wijze structureren van de vocht-gevoelige laag mogelijk om de aanspreeksnel-heid nog verder te verhogen.

35 Een werkwijze voor het bereiden van polyimide uit een zuur-gemodi ficeerd polyamide dat als polyimide-voorprodukt dient, is beschreven in het artikel "Aromatic Polypyromel 1 itimides from Aromatic Polyamic Acids" van Sroog, Endrey, Abramo, Berr, Edwards en Olivier, verschenen in het tijdschrift "Journal of Polymer Science", deel A, volume 3, 40 1965, blz. 1373 tot 1390.

840 32 6 4 4 « «

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen. In de tekeningen tonen: Fig. la en lb een stroomdiagram van de werkwijzestappen van een bij voorkeur toe te passen werkwijze voor het vervaardigen van een 5 vochtigheidsdetector,

Fig. 2a t/m 2h doorsneden van verschillende vervaardigingsstadia, die bij het vervaardigen van de in fig. 5 geïllustreerde vochtigheidsdetector volgens de werkwijze van fig. 1 ontstaan,

Fig. 3 een met fig. 2h overeenkomende doorsnede van een gewijzigde 10 uitvoeringsvorm van de vochtigheidsdetector,

Fig. 4 een bovenaanzicht van de basiselektrode, die in een vervaardig ingsstadium wordt verkregen, en

Fig. 5 een bovenaanzicht van de gerede vochtigheidsdetector.

Aan de hand van het stroomdiagram van fig. la en lb en de doorsne-15 de van fig. 2a t/m 2h wordt het vervaardigen van een bij voorkeur toe te passen uitvoeringsvorm van de vochtigheidsdetector beschreven, die in fig. 5 in bovenaanzicht is weergegeven.

Bij de werkwijzestap I wordt op een substraat 1 uit een vocht-gevoelig, mechanisch stabiel en elektrisch isolerend materiaal een dun-20 ne laag uit tantaal door kathodeverstuiving aangebracht (fig. 2a). Voor het substraat 1 wordt bij voorkeur alkalimetaalvrij glas met een hoge zuiverheid en een zo goed mogelijke oppervlaktekwaliteit gebruikt. De tantaallaag kan bijvoorbeeld met een dikte van 0,15 pm door verstuiving worden aangebracht.

25 Overeenkomstig de gebruikelijke dunne-laagtechnologie wordt op het substraat 1 gelijktijdig een groot aantal vochtdetectoren vervaardigd, die nadat deze gereed zijn, van elkaar worden gescheiden. Eenvoudig-heidshalve wordt hierna het vervaardigen van een enkele vochtigheidsdetector beschreven.

30 Bij een werkwijzestap II wordt de tantaallaag 2 voor het vormen van de basiselektrode gestructureerd. Dit kan op gebruikelijke wijze door middel van fotolithografie worden uitgevoerd· Hiervoor wordt eerst op de tantaallaag 2 een etsmasker gevormd, waarbij het gehele oppervlak met een fotolaklaag van ongeveer 1,5 \m wordt bedekt en waarbij de 35 fotolak daarna door een schabloon heen wordt belicht, ontwikkeld en uitgehard. Daarna wordt het tantaal van de laag 2 dat niet door het etsmakser wordt bedekt, door chemisch laketsen verwijderd. Na het etsen en verwijderen van het etsmasker heeft de tantaallaag 2 de gewenste vorm van de basiselektrode 10, die in fig. 4 in bovenaanzicht is 40 getoond. De basiselektrode 10 is een kamvormige elektrode met een 8403264 + · 5 verbindingsstuk 11, vanwaar af een aantal smalle, langwerpige tanden 12 zich uitstrekt, tussen welke de tussenruimten 13 aanwezig zijn. Aan een uiteinde gaat het verbindingsstuk 11 over in een verbreed aansluitvlak 14. Duidelijkheidshalve is de afbeelding in fig. 4 sterk vereenvoudigd.

5 In werkelijkheid is het aantal tanden 12 van de kamrelektrode veel groter; de breedte van de tanden 12 en de breedte van de tussenruimten 13 bedraagt telkens ongeveer 5 tot 10 μα.

De afbeelding in fig. 2b komt overeen met een doorsnede door drie tanden 12 van de basiselektrode 10.

10 Bij de werkwijzestap III wordt een oppervlakte-oxydatie van het tantaal van de basiselektrode uitgevoerd, waarbij het aansluitvlak 14 aet een oxydatie-beschermingsmasker wordt afgedekt. De oppervlakte-axy-datie vindt plaats door een anodiseren met een spanning van ongeveer 100 V over een diepte van ongeveer 0,05 μα, zodat onder de oxidelaag 15 metallisch tantaal met een dikte van ongeveer 0,1 ym blijft bestaan.

Bét door anodisatie gevormde tantaaloxide ^2^5 neemt een groter voluae in dan het metaal, zodat de ontstaande tantaaloxidelaag 3 (fig.

2c) een dikte van ongeveer 0,15 ym heeft. De oxidelaag 3 stelt een absoluut dichte, sterk isolerende passiveringsbekleding voor. Dit heeft 20 het voordeel, dat de basiselektrode 10 nagenoeg niet chemisch kan worden aangetast en daardoor bijzonder stabiel is. In elektrisch opzicht wordt bereikt, dat in de gerede vochtigheidsdetector een geleidbaarheid voor gelijkstroom van de condensatorconstructie wordt vermeden. In fysisch opzicht betekent dit dat de gerede vochtigheidsdetector een uLt-25 stekende lineariteit en stabiliteit heeft, in het bijzonder ook bij hoge temperaturen en hoge relatieve vochtigheid.

Bij de werkwijzestap IV wordt het gehele oppervlak van het substraat 1 en de daarop gevormde basiselektrode 10 bedekt met een laag 4 (fig. 2d) uit een polyimide-voorprodukt, waaruit later door imidiseren 30 het vocht-gevoelige polyimide wordt gevormd. Bij dit polyimide-voorprodukt gaat het om een zuur-gemodificeexd polyamide met een zeer hoge zuiverheid, dat door centrifugeren met een laagdikte van ongeveer 1,0 tot 2,0 ym wordt aangebracht. De laag 4 wordt daarna bij de werkwijze-stap V gedroogd bij 90 tot 120°C. De geringe laagdikte is in het bij-35 zonder mogelijk door de goede oppervlaktekwaliteit van het glassub-straat 1.

De werkwijzestappen VI t/m VIII dienen voor het structureren van de latere vocht-gevoelige laag. Dit structureren wordt weer uitgevoerd volgens de gewone foto-lithografische methode. Hiervoor wordt bij de 40 werkwijzestap VI een laag 5 (fig. 2e) uit positieve fotolak met een 8403264 \ dikte van ongeveer 1,5 μια door centrifugeren aangebracht, terwijl deze fotolaklaag bij de werkwijzestap VII bij 90°C ongeveer 30 minuten wordt gedroogd. Bij de werkwijzestap VIII wordt de fotolaklaag door een scha-bloon 6 heen op de plaatsen belicht, waar later geen vocht-gevoelige 5 laag aanwezig mag zijn. Dit zijn in het bijzonder de aansluitvlakken 14 van alle op het glassubstraat gevormde basiselektroden, die voor het aanbrengen van de elektrische aansluitcontacten vrij moeten zijn en bij het hier beschreven voorbeeld ook de tussenruimten 13 tussen de tanden 12 van de basiselektrode 10. Na het belichten wordt de fotolak bij de 10 werkwijzestap IX ontwikkeld, dat wil zeggen dat de belichte delen van de fotolaklaag 5 worden opgelost. De hiervoor toegepaste ontwikkelaar lost ook de daaronder liggende delen van de laag 4 op, terwijl de onder de niet-belichte plaatsen van de fotolaklaag 5 liggende delen, de laag 4 blijft bestaan. Het etsen dat voor het structureren van de vocht-15 gevoelige laag noodzakelkijk is, wordt dus in een bewerkingsgang met het ontwikkelen van de fotolak uitgevoerd.

Nadat het achterblijvende, onbelichte gedeelte van de fotolak bij de werkwijzestap X is verwijderd, wordt bij de werkwijzestap XI het imidiseren van het nog aanwezige zuur-gemodificeerde polyamide van de 20 laag 4 door middel van een warmtebehandeling bij 300 tot 400°C gedurende ongeveer 1 uur uitgevoerd, waardoor de vocht-gevoelige polyimidelaag wordt verkregen. De daardoor bereikte structuur komt overeen met de doorsnede van fig. 2f. De uit het tantaal van de laag 2 bestaande tanden 12 van de kamvormige basiselektrode 10 (alsmede het in fig. 2f niet 25 zichtbare verbindingsstuk 11) zijn bij het oppervlak dat niet met het glassubstraat 1 in aanraking is, volledig door de laag 3 uit tantaal-oxide omgeven en de tantaaloxidelaag is op zijn beurt omhult door een laag 7 uit vocht-gevoelig polyimide. In de tussenruimten 13 tussen de tanden 12 is daarentegen het glassubstraat vrij. Bij het imidiseren 30 wordt de laagdikte kleiner, zodat uit de polyimidelaag met de hierboven aangegeven dikte van ongeveer 1 tot 2 pm, een polyimidelaag met een laagdikte van ongeveer 0,5 tot 1,0 μη ontstaat.

Daarna wordt de afdekelektrode gevormd, die de tweede elektrode van de condensator voorstelt, waarvan de eerste elektrode de basis-35 elektrode 10 is en waarvan het diëlektricum wordt gevormd door de vocht-gevoelige laag 7. Voor het vormen van de afdekelektrode wordt eerst het gehele oppervlak van de tot nu toe verkregen structuur bekleed met een laag 8 uit het materiaal van de afdekelektrode (fig. 2g). De laag 8 kan een enkele metaallaag zijn, of kan uit een aantal na el-40 kaar aangebrachte metaallagen bestaan. Wanneer de afdekelektrode uit 8403264 η 7 goud moet bestaan, is het voor het bereiken van een verbeterde hechting van de goudlaag noodzakelijk om eerst een dunne nikkel-chroomlaag (dikte 0,02 ym) aan te brengen en eerst daarna de goudlaag (dikte 0,2 ym) aan te brengen. Overzichtelijksheidshalve zijn de verschillende lagen 5 van de laag 8 niet in de tekening weergegeven.

Bij de werkwijzestap XIII wordt de metaallaag 8 voor het vormen van de afdekelektrode gestructureerd. Dit wordt weer op de hierboven beschreven wijze uitgevoerd volgens de gewone fotolithografische methode. Nel het etsen en verwijderen van het etsmasker heeft de metaallaag 8 10 de gewenste vorm van de afdekelektrode 20 die in fig. 5 in bovenaanzicht is weergegeven. De afdekelektrode 20 is eveneens een kamrelektrode met een verbindingsstuk 21, vanwaar uit een aantal smalle langwerpige tanden 22 zich uitstrekken, waartussen de tussenruimten 23 aanwezig zijn. Op het verbindingsastuk 21 van de afdekelektrode 20 sluit een 15 aansluitvlak 24 aan, dat naast het aansluitvlak 14 van de basiselektrode 10 ligt. Zoals uit fig. 2h, waarin een doorsnede door een aantal tanden 22 van de afdekelektrode is getoond blijkt, liggen de tanden 22 van de afdekelektrode boven de tussenruimten 13 van de basiselektrode, terwijl de tussenruimten 23 van de afdekelektrode boven de tanden 12 20 van de basiselektrode liggen. De tanden 22 van de afdekelektrode liggen in de tussenruimten 13 tussen de tanden 12 van de basiselektrode op het glassubstraat en de vocht-gevoelige laag 7 die de tanden van de basiselektrode bedekt, is in de tussenruimten 23 van de afdekelektrode vrij. In de overgangsgebieden tussen de randen van deze gebieden is de 25 vocht-gevoelige laag 7 telkens tussen de tegenover elkaar liggende randgebieden van twee elektrodentanden 12 en 22 ingesloten. De randen van de elektrodentanden 12 en 22 kunnen elkaar in hoofdzaak bedekken of enigszins overlappen.

Bij de werkwijzestap XIV wordt een temperen van de verkregen 30 structuur gedurende 2 uren bij een temperatuur van 300°C uitgevoerd. De hoge imidiseringstemperatuur van 300 tot 400eC biedt de mogelijkheid van de toepassing van de hoge temperingtemperatuur van 300°C, waardoor een uitstekende verouderingsbestendigheid van de gerede vochtigheids-detector wordt bereikt.

35 Bij de werkwijzestap XV wordt het scheiden in afzonderlijke voch- tigheidedetectoren door krassen en breken van het glassubstraat uitgevoerd. Daarna worden bij de werkwijzestap XVI aan de beide contactvlak-ken 14 en 24 van elke vochtigheidsdetector neg elektrische aansluitconr tacten 15 resp. 25 gesoldeerd. De vochtigheidsdetector is dan gereed 40 voor gebruik.

8403264 * ' © .1 \ 8 '

De beschreven uitvoering van de vochtigheidsdetector heeft aanzienlijke voordelen, zowel ten aanzien van de vervaardiging als met be--trekking tot de eigenschappen bij het gebruik.

De werkwijze voor het vervaardigen van een vochtigheidsdetector 5 heeft het essentiële kenmerk, dat voor het vormen van de vocht-gevoeli-ge polyimidelaag eerst een polyamidelaag wordt aangebracht, die vervolgens wordt gestructureerd en eerst daarna in de vocht-gevoelige poly-imdelaag wordt omgezet. Deze werkwijze biedt namelijk de mogelijkheid van een zeer eenvoudig structureren van de latere vocht-gevoelige laag 10 volgens de gebruikelijke dunne-laagtechnologie, omdat het als poly- imide-voorprodukt gebruikte zuur-gemodificeerde polyamide oplosbaar is, terwijl een structureren van de polyimidelaag op deze wijze niet mogelijk zou zijn, aangezien polyimide chemisch, thermisch en mechanisch zeer stabiel is. Deze eigenschappen van polyimide die het gemakkelijk 15 bewerken volgens de dunne-laagtechnologie tegengaan, leveren weer een uitstekende stabiliteit op lange termijn van de gerede vochtdetector op.

Bovendien is zuur-gemodificeerd polyamide met een een zeer grote zuiverheid verkrijgbaar, wat beslist noodzakelijk is, opdat wordt ge-20 waarborgd dat de vochtdetector met lading-onafhankelijke, reproduceerbare eigenschappen wordt vervaardigd.

Voorts kan het polyimide volgens de beschreven werkwijze met een zeer geringe laagdikte, bijvoorbeeld 0,5 tot 1,0 ym worden aangebracht, zonder dat de mechanische sterkte daaronder lijdt* Door de geringe 25 laagdikte wordt de aanspreeksnelheid waarmee de vochtigheidsdetector variaties van de relatieve vochtigheid kan volgen, aanzienlijk verhoogd.

Door de imidiseringsparameters, in het bijzonder de toegepaste imidiseringstemperatuur en imidiseringsatmosfeer, kan de karakteristiek 30 van de vochtigheidsdetector in de gewenste zin worden beïnvloed. Het is gebleken dat met een imidiseringstemperatuur van 300 tot 400°C optimale elektrische en fysische eigenschappen van de vochtigheidsdetector worden bereikt.

Deze voordelige eigenschappen die op het toegepaste vocht-gevoeli-35 ge materiaal en de wijze van vervaardiging daarvan berusten, worden door de structuur van de vochtigheidsdetector nog verder verbeterd. Zoals in het bijzonder uit de doorsnede van fig. 2h blijkt, is een groot gedeelte van het oppervlak van de vocht-gevoelige laag 7 direkt blootgesteld aan de atmosfeer, zodat het vocht ongehinderd in de vocht-ge-40 voelige laag kan binnendringen. Hst door de afdekelektrode bedekte ge- 8403264 9 deelte van de vocht-gevoelige laag is betrekkelijk klein en kan in bet bijzonder als gevolg van de geringe laagdikte, snél tot de heersende vochtigheid worden verzadigd* De geringe laagdikte leidt weer tot een grote capaciteit tussen de tegenover elkaar liggende elektroden. Ander-5 zijds wordt ondanks de geringe dikte van de vocht-gevoelige laag, elk gevaar van een elektrische gelijkstroomweg tussen de elektroden door de oxidelaag 3 op de basiselektrode vermeden.

Aangezien het vocht direkt toegang heeft tot de vocht-gevoelige laag, kan de afdekelektrode met een grote dikte en voor water ondoor-10 laatbaar worden uitgevoerd, wat enerzijds de mechanische sterkte en elektrische stabiliteit verhoogd en anderzijds het direkt solderen van het elektrische aansluitcontact op de afdekelektrode mogelijk maakt* Door het solderen van de aansluitcontacten worden in het bijzonder in-stabiliteiten op lange termijn uitgesloten, die hechtverbindingen in 15 het bijzonder bij hoge temperaturen en/of grote vochtigheid vertonen.

Figuur 3 toont een met fig. 2h overeenkomende doorsnede van een enigszins gewijzigde uitvoeringsvorm van de vochtigheidsdetector. Deze onderscheidt zich slechts van de hierboven beschreven vochtigheidsdetector, doordat bij de werkwijzestappen VIII en IX het polyamide in de 20 tussenruimten 13 tussen de tanden 12 van de basiselektrode niet wordt verwijderd. Het voor het structureren toegepaste schabloon 6 heeft dus op de plaatsen van de tussenruimten 13 geen gaten, maar dient slechts voor het vrijmaken van de aansluitvlakken 14. Overigens wordt de werkwijze zonder verandering ten opzichte van de hierboven beschreven wijze 25 uitgevoerd en het bovenaanzicht van de gerede vochtigheidsdetector komt overeen met de afbeelding van fig. 5. Als gevolg van' de aangegeven modificatie liggen echter zoals uit figuur 3 blijkt, de tanden 221 van de afdekelektrode, in de tussenruimten 13 tussen de tanden 12 van de basiselektrode niet op het glassubstraat 1 maar op de vocht-gevoelige po-30 lyimidelaag 7. De vervaardiging van de vochtigheidsdetector wordt daardoor vereenvoudigd, omdat het fijn structureren van de polyimidelaag vervalt. Echter is de aanspreeksnelheid van dé vochtigheidsdetector volgens fig. 3 geringer, omdat de waterdiffusiewegen onder de afdekelektrode langer zijn. Ook heeft de vochtigheidsdetector van fig. 3 een 35 kleinere basiscapaciteit en een kleiner veranderingsgebied van de capaciteit dan die van fig. 2h.

De eerder beschreven vochtigheidsdetector met een gestructureerde basiselektrode uit tantaal, die door oppervlakte-oxydatie met een isolerende tantaaloxidelaag is bekleed, heeft optimale mechanische, fysi-40 eche, chemische en elektrische eigenschappen en kan door middel van de 8403264 ψ ' ·* \ werkwijze volgens de dunne-laagtechnologle op rationele wijze met zeer goede reproduceerbaarheid worden vervaardigd. Er zijn echter ook wijzigingen van de vochtigheidsdetector en van de werkwijze voor het vervaardigen daarvan mogelijk. Bijvoorbeeld kan de basiselektrode uit een 5 ander metaal dan tantaal worden vervaardigd, dat door oppervlakte-oxy-datie kan worden bedekt met een isolerende oxidelaag. Ook kan de isolatielaag op andere wijze dan door 'oppervlakte-oxydatie worden gevormd, bijvoorbeeld door het bekleden met een isolerend materiaal. In elk geval doet zich het voordeel voor, dat de vocht-gevoelige laag zonder re-10 kening te houden met de elektrische isolatie zeer dun kan worden uitgevoerd, zodat een grote gevoeligheid en hoge aanspreeksnelheid worden bereikt. Wanneer een zekere verslechtering van deze eigenschappen op de koop toe kan worden genomen, is het ook mogelijk om de isolatielaag weg te laten en daarvoor de vocht-gevoelige polyimidelaag enigszins dikker 15 uit te voeren, zodat deze de elektrische isolatie tussen de elektroden waarborgt. Daardoor wordt de werkwijze enigszins vereenvoudigd. Ook in dit geval ontstaat als gevolg van het aanbrengen van de vocht-gevoelige laag tussen twee gestructureerde elektroden nog een wezenlijk betere gevoeligheid en hogere aanspreeksnelheid dan bij bekende vochtigheids-20 detectoren.

In plaats van kam-elektroden kunnen ook andere onderling complementaire elektrodenvormen met tussenruimten worden toegepast, bijvoorbeeld rooster-vormige elektroden, die zodanig worden aangebracht, dat de roosterbanen van de afdekelektrode boven de gaten van de basiselek-25 trode liggen en omgekeerd de roosterbanen van de basiselektrode onder de gaten van de afdekelektrode liggen.

8403264

Claims (16)

1. Capacitieve vochtigheidsdetector met eea voor vocht ongevoelig, Isolerend substraat en met een dunne laag uit een vocht—gevoelig 5 polymeer, die op het substraat tussen twee voor het vormen van tussenruimten gestructureerde elektroden is aangebracht, met het kenmerk, dat de ene gestructureerde elektrode als basiselektrode op het substraat is gevormd, dat de dunne vocht-gevoelige laag uit polyimide bestaat en op de gestructureerde basiselektrode is aangebracht en dat 10 de tweede elektrode als afdekelektrode op de polyimidelaag is aangebracht en in hoofdzaak complementair aan de basiselektrode is gestructureerd.

2. Capacitieve vochtigheidsdetector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tussen de gestructureerde basiselektrode en de 15 vocht-gevoelige polyimidelaag een voor vocht ongevoelige, elektrisch isolerende laag is aangebracht·

3. Capacitieve vochtigheidsdetector volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de elektrisch isolerende laag een oocidelaag is die door oppervlakte-oxydatie van de gestructureerde basiselektrode is gevormd.

4. Capacitieve vochtigheidsdetector volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de basiselektrode uit tantaal bestaat en door oppervlakte-oxydatie is bedekt met een tantaaloxidelaag.

5. Capacitieve vochtigheidsdetector volgens één van de conclusies 1 t/m 4, met het kennerk, dat de beide elektroden kamvormig zijn.

6. Capacitieve vochtigheidsdetector volgens één van de conclusies 1 t/m 5, met het kenmerk, dat de beide elektroden langs de randen van de tussenruimten elkaar enigszins overlappen.

7. Capacitieve vochtigheidsdetector volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dunne polyimidelaag 30 overeenkomstig de vorm van de basiselektrode zodanig is gestructureerd, dat deze niet het substraat in de tussenruimten van de basiselektrode bedekt.

8. Capacitieve vochtigheidsdetector volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dikte van de polyimidelaag 0,5 tot 35 1,0 ym bedraagt.

9. Capacitieve vochtigheidsdetector volgens één van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het substraat een glassubstraat met een grote zuiverheid en hoge oppervlaktekwaliteit ie.

10. Werkwijze voor het vervaardigen van een vochtigheidsdetector 8403264 *s ί» * * volgens één van de conclusies 1 t/m 9, met het kenmerk, dat op een voor vocht ongevoelig, isolerend substraat een dunne laag uit het metaal van de basiselektrode wordt aangebracht en overeenkomstig de gewenste vorm van de basiselektrode wordt gestructureerd, dat op het door de gestruc-5 tureerde basiselektrode bedekte vlak van het substraat een dunne laag uit een polyimide-voorprodukt wordt aangebracht en overeenkomstig de gewenste vorm van de vocht-gevoelige laag wordt gestructureerd, dat het polyimide-voorprodukt van de gestructureerde laag wordt ge'lmidiseezd voor het omzetten daarvan in een vocht-gevoelig polyimide en dat op het 10 vlak van het substraat dat door de basiselektrode en de vocht-gevoelige polyimidelaag is bedekt, een dunne laag uit het metaal van de afdek-elektrode wordt aangebracht en overeenkomstig de gewenste vorm van de afdekelektrode wordt gestructureerd.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de ge- 15 structureerde basiselektrode voorafgaand aan het aanbrengen van de laag uit het polyimide-voorprodukt met een voor vocht ongevoelige, elektrisch isolerende laag wordt bedekt.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de gestructureerde basiselektrode door oppervlakte-oxydatie met een isole- 20 rende oxidelaag wordt bedekt.

13. Werkwijze volgens één van de conclusies 10 t/m 12, met het kenmerk, dat het structureren van de laag uit het polyimide-voorprodukt langs fotolithografische weg door belichten ai ontwikkkelen van een fo-tolaklaag wordt uitgevoerd.

14. Werkwijze volgens één van de conclusies 10 t/m 13, met het kenmerk, dat als polyimide-voorprodukt een zuur-gemodificeerd polyamide wordt gebruikt.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het imi-dlseren van het polyimide-voorprodukt door verhitten tot een tempera- 30 tuur van ongeveer 300 tot 400°C wordt uitgevoerd.

16. Werkwijze volgens één van de conclusies 10 t/m 15, met het kenmerk, dat na het aanbrengen van de afdekelektrode een temperen bij een temperatuur van ongeveer 300°C wordt uitgevoerd. S33SS 8403264