[其他]濕敏元件及其制造法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85104273
• 申請(qǐng)日: 1985-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85104273A
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岡正太郎;田原修;小林潤(rùn)也
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社島津制作所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L41/08
• 分類(lèi)號(hào): H01L41/08;G01N27/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利代理部
• 代理人: 杜日新

這項(xiàng)發(fā)明涉及濕敏元件及其制造法。更詳細(xì)地講，涉及的是測(cè)定各種工業(yè)用生產(chǎn)氣體和循環(huán)氣體中的水份、測(cè)定高壓氣瓶氣體中的水份和普通濕度測(cè)定等方面所應(yīng)用的濕敏元件及其制造法。

以往，以高分子電解質(zhì)作為感濕材料，將它在絕緣體、壓電體、半導(dǎo)體等各種濕敏元件用的固體基材上形成感濕膜，這種濕敏元件已為公知。

其中，以壓電體、特別是以石英振子等壓電元件為基材的濕敏元件，由于感濕膜的吸濕作用使整體的重量發(fā)生變化，由此壓電元件的振蕩頻率也發(fā)生變化并以此為指標(biāo)來(lái)測(cè)定水分量，與相對(duì)應(yīng)的另一種方式，即以感濕膜本身的電阻和靜電電容的變化為指標(biāo)的方式相比較，它能夠測(cè)定低濃度的水分量，特別是百萬(wàn)分之幾數(shù)量級(jí)的水分量。而且制作這樣的壓電式濕敏元件，通常，是在壓電元件上形成一對(duì)電極，其上涂覆各種高分子電解質(zhì)。

然而，這樣的濕敏元件，由于感濕膜是涂覆形成的，與電極面的粘著性不夠充分，使感濕膜的耐久性差，而且在測(cè)定百分之幾數(shù)量級(jí)微量水分時(shí)，靈敏性與穩(wěn)定性也不夠好。還存在著感濕膜本身厚度難以控制的問(wèn)題。

同樣，在絕緣體和半導(dǎo)體上的一對(duì)電極間形成高分子電解質(zhì)膜作為感濕膜，在這樣的電阻式或電容式濕敏元件中，膜的耐久性、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性等都存在著同樣的問(wèn)題。

針對(duì)這些問(wèn)題，本發(fā)明者曾采用了其表層引入親水基的等離子體聚合高分子薄膜作為感濕膜，獲得了消除上述問(wèn)題的壓電式濕敏元件（特開(kāi)昭59-24234號(hào)公報(bào)）。

本發(fā)明是擴(kuò)展上述知識(shí)而取得的，其目的是提供具備以等離子體聚合高分子膜為基礎(chǔ)的感濕膜，進(jìn)一步改善了耐久性并且提高了響應(yīng)性的濕敏元件。

根據(jù)本發(fā)明，所提供的濕敏元件，其特征是，在濕敏元件用固體基材上的一對(duì)電極間或至少一個(gè)電極上形成感濕膜的濕敏元件中，上述感濕膜的基本結(jié)構(gòu)是，由疏水性有機(jī)化合物等離子體聚合高分子層形成內(nèi)部層，其上由有機(jī)胺化合物的等離子體聚合形成含有氨基的高分子層組成的表面層，并且在上述表面層的含有氨基的高分子層中，變換氨基，引入銨鹽型親水基團(tuán)。

并且，提供最適宜上述濕敏元件的制造方法。

本發(fā)明最突出的特點(diǎn)是，感濕膜的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部層實(shí)質(zhì)上為疏水性的，表面層具有銨鹽型的親水基團(tuán)，而且不論那層，都是由等離子體聚合而構(gòu)成的高分子層。

本發(fā)明感濕膜的內(nèi)部層是在濕敏元件用固體基材上，形成一對(duì)電極之后，在疏水性有機(jī)化合物的蒸氣下，加等離子體聚合條件而形成的。作為這時(shí)用的疏水性有機(jī)化合物，可以有各種不帶親水基團(tuán)的有機(jī)化合物，例如，苯乙烯、二乙烯基苯等乙烯芳香族化合物和苯、甲苯等芳香族以及乙烯、丙烯等不飽和烴，也可用兩種以上。還能夠形成多層結(jié)構(gòu)。其中以使用苯乙烯進(jìn)行等離子體聚合為宜。對(duì)于等離子體的聚合條件沒(méi)有特別的限定，通常，在0.1～2托的上述疏水性有機(jī)化合物的蒸氣中，采用0.1～100KHz的輝光放電條件為宜。

這樣形成的內(nèi)部層的厚度通常以0.01～10μm為宜。調(diào)整上述等離子體聚合的時(shí)間，可容易地控制這個(gè)厚度。構(gòu)成這個(gè)內(nèi)部層的等離子體聚合高分子膜其本身就具有較高的交聯(lián)度，且對(duì)電極固體基材等粘附體具有牢固的粘合性，而且由疏水性有機(jī)化合物的聚合體構(gòu)成了實(shí)質(zhì)性的疏水性膜層。從而用作本發(fā)明感濕膜的基礎(chǔ)層。

制作本發(fā)明感濕膜的表面層，是將已形成上述內(nèi)部層的固體基材，

在有機(jī)胺化合物蒸氣下，加等離子體聚合條件，先在該內(nèi)部層上形成含有氨基的高分子膜層，其后再經(jīng)化學(xué)處理，由銨鹽型的親水基取代含有氨基的高分子膜層中的氨基。作為這種情況中的有機(jī)胺化合物，可以舉出至少具有一個(gè)直鏈狀置換基的胺如：二烯丙基胺、二戊胺、二乙基烯丙胺、N，N，N′，N′-四甲基乙二胺等，以及苯胺、吡啶、苯乙胺等環(huán)狀或芳香族胺，此外還可舉出三乙胺、乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺等。也可將其二種以上組合使用。其中以使用具有直鏈狀置換基的四甲基乙二胺和二乙基烯丙胺等叔胺為宜。等離子體聚合條件通常以在0.1～2托的有機(jī)胺化合物的蒸氣下，采用0.1～100KHz的放電條件為宜。表面層的厚度以0.01～10μm為宜，這可利用上述等離子體聚合的時(shí)間，調(diào)整含有氨基的高分子膜層厚度而加以控制。