复合高分子电阻型薄膜湿敏元件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件。复合高分子电阻型薄膜湿敏元件具有多孔陶瓷基体，在多孔陶瓷基体表面上蒸镀有叉指金电极，在叉指金电极上连接有引线，在多孔陶瓷基体和叉指金电极上涂覆有感湿膜，感湿膜上涂覆有保护膜。本实用新型专利技术的优点是：１）采用聚苯乙烯磺酸钠与羧甲基纤维素钠制作敏感层，其感湿范围宽，从１０％～９７％ＲＨ，且响应线性度好，高湿灵敏度高，湿滞小，精度高。敏感层与电极结合良好，提高了元件稳定性；２）采用赛璐珞为保护层，提高了元件耐高湿环境能力和长期稳定性；３）元件响应迅速，温度系数较小，为０．３～０．４％ＲＨ／℃。４）采用该湿敏材料可用浸涂法制备湿敏元件，方法简便，适于批量生产，且一致性好。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件。
技术介绍
众所周知，高分子型湿度传感器是目前应用较广的一类新型湿度传感器。它以响应快、灵敏度高，抗环境污染能力强等优点，已逐步取代无机陶瓷型湿度传感器，占据主导地位。其中高分子电阻型湿度传感器，更以其良好的响应特性，测湿范围宽，制造简便，易于集成化，小型化批量生产，价格低廉等特点，成为研究的热点。但它也具有高湿灵敏度较低，耐高湿环境能力差，稳定性和可靠性不甚理想等缺点。
技术实现思路
本技术目的是提供一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件。复合高分子电阻型薄膜湿敏元件具有多孔陶瓷基体，在多孔陶瓷基体表面上蒸镀有叉指金电极，在叉指金电极上连接有引线，在多孔陶瓷基体和叉指金电极上涂覆有感湿膜，感湿膜上涂覆有保护膜。本技术的优点是1)采用聚苯乙烯磺酸钠与羧甲基纤维素钠制作敏感层，其感湿范围宽，从10％～97％RH，几乎覆盖整个湿度范围。且响应线性度好，高湿灵敏度高，湿滞小，精度高。敏感层与电极结合良好，提高了元件稳定性；2)采用赛璐珞为保护层，提高了元件耐高湿环境能力；3)采用赛璐珞为保护层，提高了元件长期稳定性在大气中通电工作4个月，其响应变化～1％RH；在大气中储存8个月，响应变化～1％RH；4)采用羧甲基纤维素钠作为湿敏元件敏感层的添加剂，采用赛璐珞为保护层，不影响元件湿敏响应特性，而且响应迅速；5)采用该湿敏材料制备的湿敏元件具有温度较小系数，为0.3～0.4％RH/℃。6)采用该湿敏材料可浸涂法制备湿敏元件，方法简便，适于批量生产，且一致性好。附图说明图1是复合高分子电阻型薄膜湿敏元件的结构示意图； 图2是复合高分子电阻型薄膜湿敏元件典型响应结果图；图3是复合高分子电阻型薄膜湿敏元件响应特性随温度变化图。具体实施方式复合高分子电阻型薄膜湿敏元件具有多孔陶瓷基体1，在多孔陶瓷基体表面上蒸镀有叉指金电极2，在叉指金电极上连接有引线5，在多孔陶瓷基体和叉指金电极上涂覆有感湿膜3，感湿膜上涂覆有保护膜4。所说的叉指金电极为5～8对叉指金电极，叉指金电极的叉指宽度为200～400μm，叉指间距为200～400μm，电极尺寸为12mm×5mm×0.5mm。感湿膜的感湿液为(1)高分子聚电解质-聚苯乙烯磺酸钠，其分子量为70,000～400,000；(2)添加剂-羧甲基纤维素钠；两者以1∶0.5～2的重量比，配置成重量百分浓度为0.2％～4％的水溶液。保护膜的保护层液为重量百分浓度为1％～4％的赛璐珞丙酮溶液。本技术是在多孔陶瓷叉指金电极上制成具有敏感层和保护层双层结构的湿敏元件，一方面具有高分子电阻型湿敏元件的响应快，灵敏度高的优点，另一方面，它测湿范围广(从10％RH的低湿到97％RH的高湿环境)，在高湿环境下的稳定性、长期稳定性和元件一致性均较好，元件阻抗与环境湿度呈对数线性响应，而且制作简便，适于批量生产。本技术的特征是采用高分子复合湿敏材料，由敏感层材料和保护层材料构成。其敏感层材料感湿主体为高分子聚电解质材料聚苯乙烯磺酸钠，分子量70,000～400,000，其具有良好的化学稳定性，同时加入添加剂羧甲基纤维素钠，两者以1∶0.5～2的重量比混合配置成水溶液(重量百分比浓度为0.2％～4％)，在叉指金电极上浸渍涂膜制得敏感层。其保护层材料为赛璐珞，配置成重量百分浓度为1％～4％的丙酮溶液，浸渍涂附于已具有敏感层材料的叉指金电极上，形成保护层。元件经热处理，老化处理，即制得高分子电阻型复合湿敏元件。由于各材料均可配置成粘度较小的溶液，可采用浸涂方式制备元件，简便易行，适于批量生产。添加剂羧甲基纤维素钠的作用在于其与高分子聚电解质材料聚苯乙烯磺酸钠以一定比例复合，可有效提高元件响应线性度，同时它可增强敏感层与电极表面的粘结程度，提高元件稳定性，而且由于其具有较强吸湿性，能增加吸附水份数量，增强离子导电能力，降低元件阻抗，扩大测量范围，尤其是可进行低湿环境下湿度测定。为解决湿敏元件敏感膜中高分子聚电解质在高湿环境下的溶解流失导致元件响应变差的问题，本技术采用赛璐珞作为湿敏元件保护膜。其具有良好透气性，可使空气中水分子或敏感层中吸附水分子自由通过，不会影响对环境湿度的敏感性，也不会引起较大湿滞。而且防止聚电解质在高湿环境下溶解流失，大大提高了元件在高湿环境下的稳定性，此外还避免敏感层直接暴露于大气环境中，减少了外界环境对敏感层的破坏，明显提高了元件的长期稳定性。本技术所提供的高分子电阻型复合湿敏材料制备的元件其性能为1)湿度测量范围10～97％RH2)使用温度范围-5～50℃3)温度系数0.3～0.4％RH/℃4)响应时间吸湿＜15s，脱湿＜40s5)湿滞＜±2％RH6)长期稳定性在线工作4个月，其响应变化～1％RH；在大气中储存8个月，其响应变化～1％RH；权利要求1.一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件，其特征在于它具有多孔陶瓷基体(1)，在多孔陶瓷基体表面上蒸镀有叉指金电极(2)，在叉指金电极上连接有引线(5)，在多孔陶瓷基体和叉指金电极上涂覆有感湿膜(3)，感湿膜上涂覆有保护膜(4)。2.根据权利要求1所述的一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件，其特征在于所说的叉指金电极为5～8对叉指金电极，叉指金电极的叉指宽度为200～400μm，叉指间距为200～400μm，电极尺寸为12mm×5mm×0.5mm。3.根据权利要求1所述的一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件，其特征在于所说感湿膜的感湿液为(1)高分子聚电解质-聚苯乙烯磺酸钠，其分子量为70,000～400,000；(2)添加剂-羧甲基纤维素钠；两者以1∶0.5～2的重量比，配置成重量百分浓度为0.2％～4％的水溶液。4.根据权利要求1所述的一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件，其特征在于所说保护膜的保护层液为重量百分浓度为1％～4％的赛璐珞丙酮溶液。专利摘要本技术公开了一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件。复合高分子电阻型薄膜湿敏元件具有多孔陶瓷基体，在多孔陶瓷基体表面上蒸镀有叉指金电极，在叉指金电极上连接有引线，在多孔陶瓷基体和叉指金电极上涂覆有感湿膜，感湿膜上涂覆有保护膜。本技术的优点是1)采用聚苯乙烯磺酸钠与羧甲基纤维素钠制作敏感层，其感湿范围宽，从10％～97％RH，且响应线性度好，高湿灵敏度高，湿滞小，精度高。敏感层与电极结合良好，提高了元件稳定性；2)采用赛璐珞为保护层，提高了元件耐高湿环境能力和长期稳定性；3)元件响应迅速，温度系数较小，为0.3～0.4％RH/℃。4)采用该湿敏材料可用浸涂法制备湿敏元件，方法简便，适于批量生产，且一致性好。文档编号G01N27/12GK2543063SQ0221769公开日2003年4月2日 申请日期2002年5月24日 优先权日2002年5月24日专利技术者杨慕杰, 李扬, 黄德欢 申请人:杨慕杰, 李扬, 黄德欢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合高分子电阻型薄膜湿敏元件，其特征在于：它具有多孔陶瓷基体（１），在多孔陶瓷基体表面上蒸镀有叉指金电极（２），在叉指金电极上连接有引线（５），在多孔陶瓷基体和叉指金电极上涂覆有感湿膜（３），感湿膜上涂覆有保护膜（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨慕杰，李扬，黄德欢，
申请(专利权)人：杨慕杰，李扬，黄德欢，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]