(57)【要約】【課題】  小型かつ低コストであると共に高精度に湿度検出が可能で、さらに表面実装も可能になる湿度センサを提供すること。【解決手段】  絶縁性フィルム２と、該絶縁性フィルムの一方の面に設けられた検出用感熱素子３Ａと、絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成され検出用感熱素子に接続された導電性の配線膜と、検出用感熱素子に対向して絶縁性フィルムの他方の面であって外気に露出する面に設けられた絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い検出用熱伝導膜５Ａと、検出用感熱素子を覆って内部を密封するケース部６とを備えている。【選択図】図１
2014178137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性フィルムと、
該絶縁性フィルムの一方の面に設けられた検出用感熱素子と、
前記絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成され検出用感熱素子に接続された導電性の配線膜と、
前記検出用感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面であって外気に露出する面に設けられた前記絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い検出用熱伝導膜と、
前記検出用感熱素子を覆って内部を密封するケース部とを備えていることを特徴とする湿度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の湿度センサにおいて、
前記ケース部が、上端部が前記配線膜に接続されていると共に下端部が前記ケース部の底部に配された複数の接続端子部材を備えていることを特徴とする湿度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の湿度センサにおいて、
前記絶縁性フィルムの一方の面に前記検出用感熱素子に対して間隔を空けて設けられた補償用感熱素子と、
該補償用感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた前記絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い補償用熱伝導膜と、
該補償用熱伝導膜を覆って外気から遮断する補償用風防部とを備え、
前記ケース部が、前記検出用感熱素子と前記補償用感熱素子との両方を覆っていることを特徴とする湿度センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の湿度センサにおいて、
前記検出用熱伝導膜を覆うと共に外気を内外に流通可能な通気孔を有する検出用風防部を備えていることを特徴とする湿度センサ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の湿度センサにおいて、
前記検出用感熱素子及び前記補償用感熱素子が、サーミスタ材料で形成されたサーミスタ素体と、該サーミスタ素体の両端部に形成された電極となる一対の端子部とをそれぞれ有し、
前記サーミスタ素体が、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有したセラミックス焼結体であることを特徴とする湿度センサ。
【請求項６】
請求項３又は４に記載に記載の湿度センサにおいて、
前記検出用感熱素子及び前記補償用感熱素子が、前記絶縁性フィルムの一方の面にＴｉＡｌＮのサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、
前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成されていると共に一対の前記配線膜に接続された一対の櫛型電極とを備え、
前記薄膜サーミスタ部が、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であることを特徴とする湿度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型かつ低コストであると共に高精度に湿度検出が可能で、さらに表面実装も可能になる湿度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーミスタ素子を用いた湿度センサとして、例えば特許文献１には、独立した二つの凹部を中心軸に対称に形成すると共に、一方の凹部に上面に対して貫通した開口部を設けてなる均熱ケースと、特性の揃った自己加熱型の二つの感温素子とを備え、二つの感温素子のうち一方を、開口部を有する一方の凹部に対して基板を介して封止して感湿素子とし、他方の感温素子を他方の凹部に対して基板を介して封止して温度補償素子とする絶対湿度センサが記載されている。
【０００３】
この絶対湿度センサでは、二つの感温素子が自己発熱型サーミスタからなり、これらの自己発熱型サーミスタは、２つのリード線が基板を貫通して立設され、凹部中の空中に支持されている。
このような湿度センサは、熱拡散の違いが湿度によって異なる現象を利用して、サーミスタの発熱量が外気に通じた方と完全に封止された方とで異なることから、両者のサーミスタにおける抵抗値も変化することで、その差異に基づいて湿度を算出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２５１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の湿度センサでは、リード線によってサーミスタ素子を基板上に立設させて空中に支持しているために、大きな凹部内の空間が必要になり、特殊な構造が必要になって部品コストが増大すると共に全体が大型化してしまう不都合があった。また、リード線に外部配線を接続する必要があり、回路基板上へ直接、表面実装を行うことができないという不都合がある。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、小型かつ低コストであると共に高精度に湿度検出が可能で、さらに表面実装も可能になる湿度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る湿度センサは、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの一方の面に設けられた検出用感熱素子と、前記絶縁性フィルムの一方の面にパターン形成され検出用感熱素子に接続された導電性の配線膜と、前記検出用感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面であって外気に露出する面に設けられた前記絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い検出用熱伝導膜と、前記検出用感熱素子を覆って内部を密封するケース部とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
この湿度センサでは、外気に露出する面に設けられた絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い検出用熱伝導膜と、検出用感熱素子を覆って内部を密封するケース部とを備えているので、検出用熱伝導膜により大気中の湿度に奪われる熱量を多くすることができると共に、検出用感熱素子がケース部により外気から遮断される。これにより、検出誤差が少なく、小型のまま湿度検出感度を高くすることが可能になる。また、検出用感熱素子が、絶縁性フィルムの面に設置されているため、ケース部による収納空間も小さくてすみ、より小型化が可能である。したがって、小型化により応答性も向上すると共に、シンプルな構造の部材により低コストで作製可能である。
なお、検出用感熱素子が水分を含む外気に触れて接続した検出回路に生じるジュール熱が湿度により変化するのに対し、補償用感熱素子は外気の湿度の影響を受けない。このため同じ電流で検出を行うと、外気に触れない方は、周辺の湿度に関係なく検出回路に接続したときのジュール熱による発熱量が一定になるが、外気に触れる方のジュール熱は少なくなり、温度が低く検出される。すなわち、検出用感熱素子と補償用感熱素子との検出温度（抵抗値又は電圧値）の比較を行うことにより、外気の湿度を推定し、検出することが可能になる。
【０００９】
第２の発明に係る湿度センサは、第１の発明において、前記ケース部が、上端部が前記配線膜に接続されていると共に下端部が前記ケース部の底部に配された複数の接続端子部材を備えていることを特徴とする。
すなわち、この湿度センサでは、ケース部が、上端部が配線膜に接続されていると共に下端部がケース部の底部に配された複数の接続端子部材を備えているので、接続端子部材の下端部を回路基板等に半田材等で接着することにより、容易に表面実装が可能になる。
【００１０】
第３の発明に係る湿度センサは、第１又は第２の発明において、前記絶縁性フィルムの一方の面に前記検出用感熱素子に対して間隔を空けて設けられた補償用感熱素子と、該補償用感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた前記絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い補償用熱伝導膜と、該補償用熱伝導膜を覆って外気から遮断する補償用風防部とを備え、前記ケース部が、前記検出用感熱素子と前記補償用感熱素子との両方を覆っていることを特徴とする。
この湿度センサでは、補償用熱伝導膜を覆って外気から遮断する補償用風防部を備えているので、補償用風防部により補償用熱伝導膜が外気の湿度の影響を受けない。すなわち、密封された補償用熱伝導膜に対向した補償用感熱素子を湿度変化ゼロの基準として、検出用感熱素子と補償用感熱素子との検出温度（抵抗値又は電圧値）の比較を行うことにより、外気の湿度を推定し、検出することが可能になる。また、ケース部が、検出用感熱素子と補償用感熱素子との両方を覆っているので、両方の素子の周辺環境を外気から遮断して同一にすることができ、さらに高い検出精度を得ることができる。
【００１１】
第４の発明に係る湿度センサは、第３の発明において、前記検出用熱伝導膜を覆うと共に外気を内外に流通可能な通気孔を有する検出用風防部を備えていることを特徴とする。
すなわち、この湿度センサでは、検出用熱伝導膜を覆うと共に外気を内外に流通可能な通気孔を有する検出用風防部を備えているので、検出用風防部により外気の流れの影響を抑制できると共に、検出用熱伝導膜の表面汚れなどの影響を低減して検出特性の経年変化も少なくすることができる。
【００１２】
第５の発明に係る湿度センサは、第３又は第４の発明において、前記検出用感熱素子及び前記補償用感熱素子が、サーミスタ材料で形成されたサーミスタ素体と、該サーミスタ素体の両端部に形成された電極となる一対の端子部とをそれぞれ有し、前記サーミスタ素体が、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有したセラミックス焼結体であることを特徴とする。
すなわち、この湿度センサでは、サーミスタ素体が、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有したセラミックス焼結体であるので、異方性もなく、また不純物層がないので、セラミックス焼結体内で電気特性のバラツキが小さく、複数の湿度センサを用いる際に高精度な測定が可能になる。また、安定した結晶構造のため、耐環境に対する信頼性も高い。なお、セラミックス焼結体としては、立方晶スピネル相からなる単相の結晶構造が最も望ましい。
【００１３】
第６の発明に係る湿度センサは、第３又は第４の発明において、前記検出用感熱素子及び前記補償用感熱素子が、前記絶縁性フィルムの一方の面にＴｉＡｌＮのサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、前記薄膜サーミスタ部の上及び下の少なくとも一方に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成されていると共に一対の前記配線膜に接続された一対の櫛型電極とを備え、前記薄膜サーミスタ部が、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であることを特徴とする。
【００１４】
本発明者らは、窒化物材料の中でもＡｌＮ系に着目し、鋭意、研究を進めたところ、絶縁体であるＡｌＮは、最適なサーミスタ特性（Ｂ定数：１０００〜６０００Ｋ程度）を得ることが難しいため、Ａｌサイトを電気伝導を向上させる特定の金属元素で置換すると共に、特定の結晶構造とすることで、非焼成で良好なＢ定数と耐熱性とが得られることを見出した。
したがって、本発明は、上記知見から得られたものであり、薄膜サーミスタ部が、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相であるので、非焼成で良好なＢ定数が得られると共に高い耐熱性を有している。
【００１５】
なお、上記「ｙ／（ｘ＋ｙ）」（すなわち、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ））が０．７０未満であると、ウルツ鉱型の単相が得られず、ＮａＣｌ型相との共存相又はＮａＣｌ型相のみの相となってしまい、十分な高抵抗と高Ｂ定数とが得られない。
また、上記「ｙ／（ｘ＋ｙ）」（すなわち、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ））が０．９５を超えると、抵抗率が非常に高く、きわめて高い絶縁性を示すため、サーミスタ材料として適用できない。
また、上記「ｚ」（すなわち、Ｎ／（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｎ））が０．４未満であると、金属の窒化量が少ないため、ウルツ鉱型の単相が得られず、十分な高抵抗と高Ｂ定数とが得られない。
さらに、上記「ｚ」（すなわち、Ｎ／（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｎ））が０．５を超えると、ウルツ鉱型の単相を得ることができない。このことは、ウルツ鉱型の単相において、窒素サイトにおける欠陥がない場合の正しい化学量論比は、Ｎ／（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｎ）＝０．５であることに起因する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る湿度センサによれば、外気に露出する面に設けられた絶縁性フィルムよりも熱伝導性の高い検出用熱伝導膜と、検出用感熱素子を覆って内部を密封するケース部とを備えているので、検出誤差が少なく、小型かつ低コストで湿度検出感度を高くすることが可能になる。
特に、本発明の湿度センサは、複写機やエアコンなど、湿度計測を必要とする機器の湿度計測用のセンサとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る湿度センサの第１実施形態において、湿度センサを示す正面図である。
【図２】第１実施形態において、湿度センサのケース部を外した状態を示す裏面図である。
【図３】第１実施形態において、乾燥空気の場合と湿度がある空気の場合とで、湿度センサにおける電流に対する電圧の関係を示すグラフ及び湿度に対する電圧との関係を示すグラフによる説明図である。
【図４】本発明に係る湿度センサの第２実施形態において、湿度センサを示す断面図である。
【図５】第２実施形態において、湿度センサのケース部を外した状態を示す裏面図である。
【図６】第２実施形態において、絶縁性フィルムを示す平面図（ａ）及び湿度センサを示す平面図（ｂ）である。
【図７】第２実施形態において、検出用感熱素子と補償用感熱素子との場合で、電流に対する電圧の関係を示すグラフ及び湿度に対する電圧との関係を示すグラフによる説明図である。
【図８】本発明に係る湿度センサの第３実施形態において、湿度センサを示す断面図である。
【図９】第３実施形態において、湿度センサのケース部を外した状態を示す裏面図である。
【図１０】第３実施形態において、サーミスタ用金属窒化物材料の組成範囲を示すＴｉ−Ａｌ−Ｎ系３元系相図である。
【図１１】本発明に係る湿度センサの実施例において、サーミスタ用金属窒化物材料の膜評価用素子を示す正面図及び平面図である。
【図１２】本発明に係る実施例及び比較例において、２５℃抵抗率とＢ定数との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る実施例及び比較例において、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）比とＢ定数との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る実施例において、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．８４としたｃ軸配向が強い場合におけるＸ線回折（ＸＲＤ）の結果を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る実施例において、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．８３としたａ軸配向が強い場合におけるＸ線回折（ＸＲＤ）の結果を示すグラフである。
【図１６】本発明に係る比較例において、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．６０とした場合におけるＸ線回折（ＸＲＤ）の結果を示すグラフである。
【図１７】本発明に係る実施例において、ａ軸配向の強い実施例とｃ軸配向の強い実施例とを比較したＡｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）比とＢ定数との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明に係る実施例において、ｃ軸配向が強い実施例を示す断面ＳＥＭ写真である。
【図１９】本発明に係る実施例において、ａ軸配向が強い実施例を示す断面ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る湿度センサの第１実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１９】
本実施形態の湿度センサ１は、図１及び図２に示すように、絶縁性フィルム２と、該絶縁性フィルム２の一方の面に設けられた検出用感熱素子３Ａと、絶縁性フィルム２の一方の面にパターン形成され検出用感熱素子３Ａに接続された導電性の配線膜４と、検出用感熱素子３Ａに対向して絶縁性フィルム２の他方の面であって外気に露出する面に設けられた絶縁性フィルム２よりも熱伝導性の高い検出用熱伝導膜５Ａと、検出用感熱素子３Ａを覆って内部を密封するケース部６とを備えている。
上記ケース部６は、樹脂製であり、上端部が配線膜４に接続されていると共に下端部がケース部６の底部に配された複数の接続端子部材７を備えている。
【００２０】
上記検出用感熱素子３Ａは、サーミスタ材料で形成されたサーミスタ素体８と、該サーミスタ素体８の両端部に形成された電極となる一対の端子部９とを有したチップ状とされている。すなわち、検出用感熱素子３Ａは、チップサーミスタである。
上記サーミスタ素体８としては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタ材料があるが、本実施形態では、例えばＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタ材料は、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。
【００２１】
特に、本実施形態では、サーミスタ素体８として、Ｍｎ，ＣｏおよびＦｅの金属酸化物を含有するセラミックス焼結体、すなわちＭｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料で形成されたものを採用している。さらに、このセラミックス焼結体は、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有していることが好ましい。特に、セラミックス焼結体としては、立方晶スピネル相からなる単相の結晶構造が最も望ましい。
【００２２】
上記絶縁性フィルム２は、ポリイミド樹脂シートで形成され、検出用熱伝導膜５Ａ及び配線膜４が銅箔で形成されている。すなわち、これらは、絶縁性フィルム２とされるポリイミド基板の両面に、検出用熱伝導膜５Ａ及び配線膜４が銅箔でパターン形成された両面フレキシブル基板によって作製されたものである。
【００２３】
また、一対の配線膜４には、その一端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された接着電極（図示略）が接続されていると共に、他端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された端子電極４ａが接続されている。なお、これら端子電極４ａは、ケース部６の互いに対向する角部近傍に配されており、これら端子電極４ａが配されていない角部近傍には、電気的に接続されていないダミー電極４ｂが形成されている。
さらに、上記接着電極には、検出用感熱素子３Ａの端子電極４ａが半田等の導電性接着剤で接着される。
【００２４】
さらに、上記検出用熱伝導膜５Ａは、図２に示すように、検出用感熱素子３Ａの直上に四角形状で配された金属膜であり、上述したように銅箔で形成されているが、その上に金メッキ膜を積層しても構わない。また、金メッキ膜の他に、例えば鏡面のアルミニウム蒸着膜やアルミニウム箔等で検出用熱伝導膜５Ａを形成しても構わない。この検出用熱伝導膜５Ａは、検出用感熱素子３Ａよりも平面視で大きなサイズで、該検出用感熱素子３Ａの周囲を覆うように広く形成されている。
【００２５】
上記ケース部６は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の樹脂で壁部と底部とで構成された箱状に形成されたインシュレーターであり、壁部が絶縁性フィルム２の外縁部に沿った枠状に形成されている。
上記接続端子部材７は、例えば錫めっきされた銅合金で形成されている。この接続端子部材７は、ケース部６の上部まで延在し、上端部が、対応する端子電極４ａ及びダミー電極４ｂに半田等の導電性接着剤で接続されていると共に絶縁性フィルム２を支持している。
【００２６】
ケース部６の上端は、絶縁性フィルム２の一方の面（下面）に接着材で接着されており、内部が密封されている。なお、接続端子部材７を導電性接着剤で端子電極４ａ及びダミー電極４ｂに接着した状態で、ケース部６が絶縁性フィルム２に密着してほぼ密封状態を確保できる場合は、ケース部６の上端を接着材で接着しなくても構わない。
【００２７】
また、接続端子部材７の下部は、ケース部６の下面よりも下方に突出して設けられている。すなわち、接続端子部材７は、上端部から下方に向けて延在し、下部がケース部６の下面よりも下方に突出して実装用の端子とされている。
接続端子部材７は、ケース部６の四隅にそれぞれ配置され、インサート成形や嵌め込み等によってケース部６内に組み込まれている。
【００２８】
上記検出用感熱素子３Ａは、サーミスタ材料で形成されたサーミスタ素体８と、該サーミスタ素体８の両端部に形成された電極となる一対の端子部９とをそれぞれ有し、サーミスタ素体８が、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有したセラミックス焼結体である。
特に、本実施形態では、検出用感熱素子３Ａとして、Ｍｎ，ＣｏおよびＦｅの金属酸化物を含有するセラミックス焼結体、すなわちＭｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料で形成されたサーミスタ素子を採用している。さらに、このセラミックス焼結体は、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有していることが好ましい。特に、セラミックス焼結体としては、立方晶スピネル相からなる単相の結晶構造が最も望ましい。
【００２９】
この湿度センサ１では、例えば図３に示す電流と電圧との関係を示すグラフのように、湿度がある空気中の場合は、電流印加によるジュール熱が空気中の水分に取られるので、乾燥空気中の場合よりも大きな電力が必要になり、定電流を印加した際の電圧が高くなる。このように図３に示す湿度と電圧との関係を示すグラフのように、サーミスタ素体８の発熱状態から得られる湿度と電圧との関係を予め計測しておくことで、定電流時の電圧変化から大気の湿度を推定することが可能になる。特に、サーミスタ素体８が直接、空気中の水分で熱を取られるのではなく、広い面積を有した検出用熱伝導膜５Ａが熱を取られることで、より大きい電圧の変動が得られて、計測精度が向上する。
【００３０】
このように本実施形態の湿度センサ１では、外気に露出する面に設けられた絶縁性フィルム２よりも熱伝導性の高い検出用熱伝導膜５Ａと、検出用感熱素子３Ａを覆って内部を密封するケース部６とを備えているので、検出用熱伝導膜５Ａにより大気中の湿度に奪われる熱量を多くすることができると共に、検出用感熱素子３Ａがケース部６により外気から遮断される。これにより、検出誤差が少なく、小型のまま湿度検出感度を高くすることが可能になる。また、チップサーミスタの検出用感熱素子３Ａが、絶縁性フィルム２の面に設置されているため、ケース部６による収納空間も小さくてすみ、より小型化が可能である。したがって、小型化により応答性も向上すると共に、シンプルな構造の部材により低コストで作製可能である。
【００３１】
また、ケース部６が、上端部が配線膜４に接続されていると共に下端部がケース部６の底部に配された複数の接続端子部材７を備えているので、接続端子部材７の下端部を回路基板等に半田材等で接着することにより、容易に表面実装が可能になる。
さらに、サーミスタ素体８が、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有したセラミックス焼結体であるので、異方性もなく、また不純物層がないので、セラミックス焼結体内で電気特性のバラツキが小さく、複数の湿度センサを用いる際に高精度な測定が可能になる。また、安定した結晶構造のため、耐環境に対する信頼性も高い。
【００３２】
次に、本発明に係る湿度センサの第２及び第３実施形態について、図４から図９を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３３】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、１つの感熱素子（検出用感熱素子３Ａ）だけ搭載しているのに対し、第２実施形態の湿度センサ２１では、図４から図６に示すように、絶縁性フィルム２の一方の面に検出用感熱素子３Ａに対して間隔を空けて設けられた補償用感熱素子３Ｂと、該補償用感熱素子３Ｂに対向して絶縁性フィルム２の他方の面に設けられた絶縁性フィルム２よりも熱伝導性の高い補償用熱伝導膜５Ｂとを備えている点である。
【００３４】
また、この第２実施形態の湿度センサ２１は、補償用熱伝導膜５Ｂを覆って外気から遮断する補償用風防部２３と、検出用熱伝導膜５Ａを覆うと共に外気を内外に流通可能な通気孔２２ａを有する検出用風防部２２とを備えている。なお、第２実施形態では、通気孔２２ａが検出用風防部２２の上面に形成されているが、側面に形成しても構わず、また複数形成してもよい。
【００３５】
また、ケース部６は、検出用感熱素子３Ａと補償用感熱素子３Ｂとの両方を覆っている。
上記補償用熱伝導膜５Ｂは、検出用熱伝導膜５Ａと同じ材料で同じサイズに形成されている。
上記検出用風防部２２及び補償用風防部２３は、例えば樹脂製であり、絶縁性フィルム２の他方の面に接着材で接着される。なお、上記検出用風防部２２は、内部を乾燥空気の状態、すなわち湿度ゼロの状態で密封して設置されることが好ましい。
【００３６】
検出用感熱素子３Ａに接続された一対の配線膜４は、それぞれ絶縁性フィルム２の一端側に配された一対の端子電極４ａに接続され、補償用感熱素子３Ｂに接続された一対の配線膜４は、それぞれ絶縁性フィルム２の他端側に配された一対の端子電極４ａに接続されている。すなわち、第２実施形態では、ダミー電極は無く、絶縁性フィルム２の四隅にそれぞれ端子電極４ａが配されて、これらに接続端子部材７が接続される。
【００３７】
この湿度センサ２１では、例えば図３に示す電流と電圧との関係を示すグラフのように、湿度がある空気中にある検出用感熱素子３Ａでは、電流印加によるジュール熱が空気中の水分に取られるので、乾燥空気中にある補償用感熱素子３Ｂよりも大きな電力が必要になり、定電流を印加した際の電圧が高くなる。このように図７に示す湿度と電圧との関係を示すグラフのように、両感熱素子の発熱状態から得られる湿度と電圧との関係を予め計測しておき、補償用感熱素子３Ｂ側を湿度ゼロの基準として、検出用感熱素子３Ａにおける定電流時の電圧変化から大気の湿度を推定することが可能になる。
【００３８】
このように第２実施形態の湿度センサ２１では、補償用熱伝導膜５Ｂを覆って外気から遮断する補償用風防部２３を備えているので、補償用風防部２３により補償用熱伝導膜５Ｂが外気の湿度の影響を受けない。このため同じ電流で検出を行うと、外気に触れない方は、周辺の湿度に関係なく検出回路に接続したときのジュール熱による発熱量が一定になるが、外気に触れる方のジュール熱は少なくなり、温度が低く検出される。すなわち、密封された補償用熱伝導膜５Ｂに対向した補償用感熱素子３Ｂを湿度変化ゼロの基準として、検出用感熱素子３Ａと補償用感熱素子３Ｂとの検出温度（抵抗値又は電圧値）の比較を行うことにより、外気の湿度を推定し、検出することが可能になる。
【００３９】
また、ケース部６が、検出用感熱素子３Ａと補償用感熱素子３Ｂとの両方を覆っているので、両方の素子の周辺環境を外気から遮断して同一にすることができ、さらに高い検出精度を得ることができる。
【００４０】
次に、第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、検出用感熱素子３Ａと補償用感熱素子３Ｂとが、チップサーミスタを採用しているのに対し、第３実施形態の湿度センサ３１では、図８及び図９に示すように、検出用感熱素子３３Ａ及び補償用感熱素子３３Ｂが、絶縁性フィルム２の一方の面にＴｉＡｌＮのサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部３８と、薄膜サーミスタ部３８の上に複数の櫛部３５ａを有して互いに対向してパターン形成されていると共に一対の配線膜３４に接続された一対の櫛型電極３５とを備えている点である。
【００４１】
上記薄膜サーミスタ部３８は、ＴｉＡｌＮのサーミスタ材料で形成されている。特に、薄膜サーミスタ部３８は、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。
【００４２】
上記配線膜３４及び櫛型電極３５は、薄膜サーミスタ部３８上に形成された膜厚５〜１００ｎｍのＣｒ又はＮｉＣｒの接合層と、該接合層上にＡｕ等の貴金属で膜厚５０〜１０００ｎｍで形成された電極層とを有している。
一対の櫛型電極３５は、互いに対向状態に配されて交互に櫛部３５ａが並んだ櫛型パターンとされている。
【００４３】
なお、端子電極４ａを除いて薄膜サーミスタ部３８、櫛型電極３５及び配線膜３４を覆って、絶縁性フィルム２の表面全体に保護膜（図示略）が形成されている。
この保護膜は、絶縁性樹脂膜等であり、例えば厚さ２０μｍのポリイミド膜が採用される。
【００４４】
上記薄膜サーミスタ部３８は、上述したように、金属窒化物材料であって、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系の結晶系であってウルツ鉱型（空間群Ｐ６３ｍｃ（Ｎｏ．１８６））の単相である。すなわち、この金属窒化物材料は、図１０に示すように、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系３元系相図における点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれる領域内の組成を有し、結晶相がウルツ鉱型である金属窒化物である。
なお、上記点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各組成比（ｘ、ｙ、ｚ）（原子％）は、Ａ（１５、３５、５０），Ｂ（２．５、４７．５、５０），Ｃ（３、５７、４０），Ｄ（１８、４２、４０）である。
【００４５】
また、この薄膜サーミスタ部３８は、例えば膜厚１００〜１０００ｎｍの膜状に形成され、前記膜の表面に対して垂直方向に延在している柱状結晶である。さらに、膜の表面に対して垂直方向にａ軸よりｃ軸が強く配向していることが好ましい。
なお、膜の表面に対して垂直方向（膜厚方向）にａ軸配向（１００）が強いかｃ軸配向（００２）が強いかの判断は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）を用いて結晶軸の配向性を調べることで、（１００）（ａ軸配向を示すミラー指数）と（００２）（ｃ軸配向を示すミラー指数）とのピーク強度比から、「（１００）のピーク強度」／「（００２）のピーク強度」が１未満であることで決定する。
【００４６】
この薄膜サーミスタ部３８、櫛型電極３５及び配線膜３４の製造方法について、その一例を以下に説明する。
まず、厚さ４０μｍのポリイミドフィルムの絶縁性フィルム２上に、Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを用い、窒素含有雰囲気中で反応性スパッタ法にて、ＴｉｘＡｌｙＮｚ（ｘ＝９、ｙ＝４３、ｚ＝４８）のサーミスタ膜を膜厚２００ｎｍで形成する。その時のスパッタ条件は、到達真空度５×１０−６Ｐａ、スパッタガス圧０．４Ｐａ、ターゲット投入電力（出力）２００Ｗで、Ａｒガス＋窒素ガスの混合ガス雰囲気下において、窒素ガス分率を２０％で作製した。
【００４７】
成膜したサーミスタ膜の上にレジスト液をバーコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒のプリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、さらに１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要なＴｉｘＡｌｙＮｚのサーミスタ膜を市販のＴｉエッチャントでウェットエッチングを行い、レジスト剥離にて３００×４００μｍの薄膜サーミスタ部３８にする。
【００４８】
次に、薄膜サーミスタ部３８及び絶縁性フィルム２上に、スパッタ法にて、Ｃｒ膜の接合層を膜厚２０ｎｍ形成する。さらに、この接合層上に、スパッタ法にてＡｕ膜の電極層を膜厚２００ｎｍ形成する。
次に、成膜した電極層の上にレジスト液をバーコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒のプリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行う。その後、不要な電極部分を市販のＡｕエッチャント及びＣｒエッチャントの順番でウェットエッチングを行い、レジスト剥離にて所望の櫛型電極３５及び配線膜３４を形成する。
さらに、その上にポリイミドワニスを印刷法により塗布して、２５０℃、３０分でキュアを行い、２０μｍ厚のポリイミド保護膜を形成する。
【００４９】
このように第３実施形態の湿度センサ３１では、薄膜サーミスタ部３８が、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系の結晶系であってウルツ鉱型の単相であるので、非焼成で良好なＢ定数が得られると共に高い耐熱性を有している。
また、この金属窒化物材料では、膜の表面に対して垂直方向に延在している柱状結晶であるので、膜の結晶性が高く、高い耐熱性が得られる。
さらに、この金属窒化物材料では、膜の表面に対して垂直方向にａ軸よりｃ軸を強く配向させることで、ａ軸配向が強い場合に比べて高いＢ定数が得られる。
【００５０】
なお、本実施形態のサーミスタ材料層（薄膜サーミスタ部３８）の製造方法では、Ｔｉ−Ａｌ合金スパッタリングターゲットを用いて窒素含有雰囲気中で反応性スパッタを行って成膜するので、上記ＴｉＡｌＮからなる上記金属窒化物材料を非焼成で成膜することができる。
また、反応性スパッタにおけるスパッタガス圧を、０．６７Ｐａ未満に設定することで、膜の表面に対して垂直方向にａ軸よりｃ軸が強く配向している金属窒化物材料の膜を形成することができる。
【００５１】
したがって、本実施形態の湿度センサ３１では、絶縁性フィルム２上に上記サーミスタ材料層で薄膜サーミスタ部３８が形成されているので、非焼成で形成され高Ｂ定数で耐熱性の高い薄膜サーミスタ部３８により、樹脂フィルム等の耐熱性の低い絶縁性フィルム２を用いることができると共に、良好なサーミスタ特性を有した薄型のサーミスタセンサが得られる。
また、薄膜サーミスタ部３８を用いる効果としては、感熱素子の熱容量が小さくなるので、電流に対して大きな電圧の変化が得られる点が挙げられる。また、薄膜サーミスタ部３８は薄い樹脂絶縁膜（絶縁性フィルム２）上に直接形成することができるので、検出用熱伝導膜５Ａ或いは補償用熱伝導膜５Ｂへの熱伝導が良く、検出用熱伝導膜５Ａと補償用熱伝導膜５Ｂとの間、また、検出用感熱素子３３Ａと補償用感熱素子３３Ｂとの間の干渉を少なくすることができる。
【実施例】
【００５２】
次に、本発明に係る湿度センサの薄膜サーミスタ部について、上記実施形態に基づいて作製した実施例により評価した結果を、図１１から図１９を参照して具体的に説明する。
【００５３】
＜膜評価用素子の作製＞
本発明のサーミスタ材料層（薄膜サーミスタ部３８）の評価を行う実施例及び比較例として、図１１に示す膜評価用素子１２１を次のように作製した。
まず、反応性スパッタ法にて、様々な組成比のＴｉ−Ａｌ合金ターゲットを用いて、Ｓｉ基板Ｓとなる熱酸化膜付きＳｉウエハ上に、厚さ５００ｎｍの表１に示す様々な組成比で形成された金属窒化物材料の薄膜サーミスタ部３８を形成した。その時のスパッタ条件は、到達真空度：５×１０−６Ｐａ、スパッタガス圧：０．１〜１Ｐａ、ターゲット投入電力（出力）：１００〜５００Ｗで、Ａｒガス＋窒素ガスの混合ガス雰囲気下において、窒素ガス分率を１０〜１００％と変えて作製した。
【００５４】
次に、上記薄膜サーミスタ部３８の上に、スパッタ法でＣｒ膜を２０ｎｍ形成し、さらにＡｕ膜を１００ｎｍ形成した。さらに、その上にレジスト液をスピンコーターで塗布した後、１１０℃で１分３０秒のプリベークを行い、露光装置で感光後、現像液で不要部分を除去し、１５０℃で５分のポストベークにてパターニングを行った。その後、不要な電極部分を市販のＡｕエッチャント及びＣｒエッチャントによりウェットエッチングを行い、レジスト剥離にて所望の櫛形電極部１２４ａを有するパターン電極１２４を形成した。そして、これをチップ状にダイシングして、Ｂ定数評価及び耐熱性試験用の膜評価用素子１２１とした。
なお、比較としてＴｉｘＡｌｙＮｚの組成比が本発明の範囲外であって結晶系が異なる比較例についても同様に作製して評価を行った。
【００５５】
＜膜の評価＞
（１）組成分析
反応性スパッタ法にて得られた薄膜サーミスタ部３８について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）にて元素分析を行った。このＸＰＳでは、Ａｒスパッタにより、最表面から深さ２０ｎｍのスパッタ面において、定量分析を実施した。その結果を表１に示す。なお、以下の表中の組成比は「原子％」で示している。
【００５６】
なお、上記Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）は、Ｘ線源をＭｇＫα（３５０Ｗ）とし、パスエネルギー：５８．５ｅＶ、測定間隔：０．１２５ｅＶ、試料面に対する光電子取り出し角：４５ｄｅｇ、分析エリアを約８００μｍφの条件下で定量分析を実施した。なお、定量精度について、Ｎ／（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｎ）の定量精度は±２％、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）の定量精度は±１％ある。
【００５７】
（２）比抵抗測定
反応性スパッタ法にて得られた薄膜サーミスタ部３８について、４端子法にて２５℃での比抵抗を測定した。その結果を表１に示す。
（３）Ｂ定数測定
膜評価用素子１２１の２５℃及び５０℃の抵抗値を恒温槽内で測定し、２５℃と５０℃との抵抗値よりＢ定数を算出した。その結果を表１に示す。
【００５８】
なお、本発明におけるＢ定数算出方法は、上述したように２５℃と５０℃とのそれぞれの抵抗値から以下の式によって求めている。
Ｂ定数（Ｋ）＝ｌｎ（Ｒ２５／Ｒ５０）／（１／Ｔ２５−１／Ｔ５０）
Ｒ２５（Ω）：２５℃における抵抗値
Ｒ５０（Ω）：５０℃における抵抗値
Ｔ２５（Ｋ）：２９８．１５Ｋ  ２５℃を絶対温度表示
Ｔ５０（Ｋ）：３２３．１５Ｋ  ５０℃を絶対温度表示
【００５９】
これらの結果からわかるように、ＴｉｘＡｌｙＮｚの組成比が図１０に示す３元系の三角図において、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれる領域内、すなわち、「０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１」となる領域内の実施例全てで、抵抗率：１００Ωｃｍ以上、Ｂ定数：１５００Ｋ以上のサーミスタ特性が達成されている。
【００６０】
上記結果から２５℃での抵抗率とＢ定数との関係を示したグラフを、図１２に示す。また、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）比とＢ定数との関係を示したグラフを、図１３に示す。これらのグラフから、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．７〜０．９５、かつ、Ｎ／（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｎ）＝０．４〜０．５の領域で、結晶系が六方晶のウルツ鉱型の単一相であるものは、２５℃における比抵抗値が１００Ωｃｍ以上、Ｂ定数が１５００Ｋ以上の高抵抗かつ高Ｂ定数の領域が実現できている。なお、図１３のデータにおいて、同じＡｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）比に対して、Ｂ定数がばらついているのは、結晶中の窒素量が異なるためである。
【００６１】
表１に示す比較例３〜１２は、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＜０．７の領域であり、結晶系は立方晶のＮａＣｌ型となっている。また、比較例１２（Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．６７）では、ＮａＣｌ型とウルツ鉱型とが共存している。このように、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＜０．７の領域では、２５℃における比抵抗値が１００Ωｃｍ未満、Ｂ定数が１５００Ｋ未満であり、低抵抗かつ低Ｂ定数の領域であった。
【００６２】
表１に示す比較例１，２は、Ｎ／（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｎ）が４０％に満たない領域であり、金属が窒化不足の結晶状態になっている。この比較例１，２は、ＮａＣｌ型でも、ウルツ鉱型でもない、非常に結晶性の劣る状態であった。また、これら比較例では、Ｂ定数及び抵抗値が共に非常に小さく、金属的振舞いに近いことがわかった。
【００６３】
（４）薄膜Ｘ線回折（結晶相の同定）
反応性スパッタ法にて得られた薄膜サーミスタ部３８を、視斜角入射Ｘ線回折（Grazing Incidence X-ray Diffraction）により、結晶相を同定した。この薄膜Ｘ線回折は、微小角Ｘ線回折実験であり、管球をＣｕとし、入射角を１度とすると共に２θ＝２０〜１３０度の範囲で測定した。
【００６４】
その結果、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧０．７の領域においては、ウルツ鉱型相（六方晶、ＡｌＮと同じ相）であり、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＜０．６５の領域においては、ＮａＣｌ型相（立方晶、ＴｉＮと同じ相）であった。また、０．６５＜  Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＜０．７においては、ウルツ鉱型相とＮａＣｌ型相との共存する結晶相であった。
【００６５】
このようにＴｉＡｌＮ系においては、高抵抗かつ高Ｂ定数の領域は、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）≧０．７のウルツ鉱型相に存在している。なお、本発明の実施例では、不純物相は確認されておらず、ウルツ鉱型の単一相である。
なお、表１に示す比較例１，２は、上述したように結晶相がウルツ鉱型相でもＮａＣｌ型相でもなく、本試験においては同定できなかった。また、これらの比較例は、ＸＲＤのピーク幅が非常に広いことから、非常に結晶性の劣る材料であった。これは、電気特性により金属的振舞いに近いことから、窒化不足の金属相になっていると考えられる。
【００６６】
【表１】
2014178137.tif 000003
【００６７】
次に、本発明の実施例は全てウルツ鉱型相の膜であり、配向性が強いことから、Ｓｉ基板Ｓ上に垂直な方向（膜厚方向）の結晶軸においてａ軸配向性が強いか、ｃ軸配向性が強いかであるかについて、ＸＲＤを用いて調査した。この際、結晶軸の配向性を調べるために、（１００）（ａ軸配向を示すミラー指数）と（００２）（ｃ軸配向を示すミラー指数）とのピーク強度比を測定した。
【００６８】
その結果、スパッタガス圧が０．６７Ｐａ未満で成膜された実施例は、（１００）よりも（００２）の強度が非常に強く、ａ軸配向性よりｃ軸配向性が強い膜であった。一方、スパッタガス圧が０．６７Ｐａ以上で成膜された実施例は、（００２）よりも（１００）の強度が非常に強く、ｃ軸配向よりａ軸配向が強い材料であった。
なお、同じ成膜条件でポリイミドフィルムに成膜しても、同様にウルツ鉱型相の単一相が形成されていることを確認している。また、同じ成膜条件でポリイミドフィルムに成膜しても、配向性は変わらないことを確認している。
【００６９】
ｃ軸配向が強い実施例のＸＲＤプロファイルの一例を、図１４に示す。この実施例は、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．８４（ウルツ鉱型、六方晶）であり、入射角を１度として測定した。この結果からわかるように、この実施例では、（１００）よりも（００２）の強度が非常に強くなっている。
また、ａ軸配向が強い実施例のＸＲＤプロファイルの一例を、図１５に示す。この実施例は、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．８３（ウルツ鉱型、六方晶）であり、入射角を１度として測定した。この結果からわかるように、この実施例では、（００２）よりも（１００）の強度が非常に強くなっている。
【００７０】
さらに、この実施例について、入射角を０度として、対称反射測定を実施した。なお、グラフ中（＊）は装置由来のピークであり、サンプル本体のピーク、もしくは、不純物相のピークではないことを確認している（なお、対称反射測定において、そのピークが消失していることからも装置由来のピークであることがわかる。）。
【００７１】
なお、比較例のＸＲＤプロファイルの一例を、図１６に示す。この比較例は、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．６（ＮａＣｌ型、立方晶）であり、入射角を１度として測定した。ウルツ鉱型（空間群Ｐ６３ｍｃ（Ｎｏ．１８６））として指数付けできるピークは検出されておらず、ＮａＣｌ型単独相であることを確認した。
【００７２】
次に、ウルツ鉱型材料である本発明の実施例に関して、さらに結晶構造と電気特性との相関を詳細に比較した。
表２及び図１７に示すように、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）比がほぼ同じ比率のものに対し、基板面に垂直方向の配向度の強い結晶軸がｃ軸である材料（実施例５，７，８，９）とａ軸である材料（実施例１９，２０，２１）とがある。
【００７３】
これら両者を比較すると、Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）比が同じであると、ａ軸配向が強い材料よりもｃ軸配向が強い材料の方が、Ｂ定数が１００Ｋ程度大きいことがわかる。また、Ｎ量（Ｎ／（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｎ））に着目すると、ａ軸配向が強い材料よりもｃ軸配向が強い材料の方が、窒素量がわずかに大きいことがわかる。理想的な化学量論比：Ｎ／（Ｔｉ＋Ａｌ＋Ｎ）＝０．５であることから、ｃ軸配向が強い材料のほうが、窒素欠陥量が少なく理想的な材料であることがわかる。
【００７４】
【表２】
2014178137.tif 000004
【００７５】
＜結晶形態の評価＞
次に、薄膜サーミスタ部３８の断面における結晶形態を示す一例として、熱酸化膜付きＳｉ基板Ｓ上に成膜された実施例（Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．８４，ウルツ鉱型、六方晶、ｃ軸配向性が強い）の薄膜サーミスタ部３８における断面ＳＥＭ写真を、図１８に示す。また、別の実施例（Ａｌ／（Ｔｉ＋Ａｌ）＝０．８３，ウルツ鉱型六方晶、ａ軸配向性が強い）の薄膜サーミスタ部３８における断面ＳＥＭ写真を、図１９に示す。
これら実施例のサンプルは、Ｓｉ基板Ｓをへき開破断したものを用いている。また、４５°の角度で傾斜観察した写真である。
【００７６】
これらの写真からわかるように、いずれの実施例も高密度な柱状結晶で形成されている。すなわち、ｃ軸配向が強い実施例及びａ軸配向が強い実施例の共に基板面に垂直な方向に柱状の結晶が成長している様子が観測されている。なお、柱状結晶の破断は、Ｓｉ基板Ｓをへき開破断した際に生じたものである。
【００７７】
＜膜の耐熱試験評価＞
表１に示す実施例及び比較例において、大気中，１２５℃,１０００ｈの耐熱試験前後における抵抗値及びＢ定数を評価した。その結果を表３に示す。なお、比較として従来のＴａ−Ａｌ−Ｎ系材料による比較例も同様に評価した。
これらの結果からわかるように、Ａｌ濃度及び窒素濃度は異なるものの、Ｔａ−Ａｌ−Ｎ系である比較例と同じＢ定数で比較したとき、耐熱試験前後における電気特性変化でみたときの耐熱性は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ系のほうが優れている。なお、実施例５，８はｃ軸配向が強い材料であり、実施例２１，２４はａ軸配向が強い材料である。両者を比較すると、ｃ軸配向が強い実施例の方がａ軸配向が強い実施例に比べて僅かに耐熱性が向上している。
【００７８】
なお、Ｔａ−Ａｌ−Ｎ系材料では、Ｔａのイオン半径がＴｉやＡｌに比べて非常に大きいため、高濃度Ａｌ領域でウルツ鉱型相を作製することができない。ＴａＡｌＮ系がウルツ鉱型相でないがゆえ、ウルツ鉱型相のＴｉ−Ａｌ−Ｎ系の方が、耐熱性が良好であると考えられる。
【００７９】
【表３】
2014178137.tif 000005
【００８０】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態及び実施例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種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１，２１，３１…湿度センサ、２…絶縁性フィルム、３Ａ…検出用感熱素子、３Ｂ…補償用感熱素子、４，３４…配線膜、５Ａ…検出用熱伝導膜、５Ｂ…補償用熱伝導膜、６…ケース部、７…接続端子部材、２２ａ…通気孔、２２…検出用風防部、２３…補償用風防部
【図１】
2014178137.tif 000006
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図３】
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【図７】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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