專利名稱：濕度感測元件的制作方法
技術領域：
本發明是一種關于濕度感測元件的結構設計，特別是指一種低材料成本、具有較大材料選用彈性的濕度感測元件。
背景技術：
濕度感測元件運用在現代生活已經十分普遍，如空氣調節、環境控制或農業設施等領域皆大量使用濕度感測元件。目前用于濕度感測的材料可概略分為電解質、精密陶瓷、與高分子材料等。精密陶瓷材料的優點為安定性高、耐熱性佳，但量測濕度范圍較狹窄，且因分子在多孔質陶瓷內部的毛細現象，其遲滯現象較明顯。
親水性高分子材料比其他材料如陶瓷、電解質等較常被當作濕度感測材料，是因其具有較佳的濕度感測特性；但將其放置于高濕環境下，則會因其具有較好的吸水特性，造成感測材料的膨潤(Swelling)或收縮(Shrinking)的作用而從基板或電極上剝落，而改變其原有的電氣特性(例如感測特性曲線偏移、安定性差等)。
高分子濕度感測元件大致分為電容式及阻抗式。前者電路設計及制造過程皆較后者更為復雜，也因此較為昂貴。當周圍環境的濕度換成濕度讀值。
圖1顯示了其中一種現有濕度感測元件的平面圖，而圖2是顯示圖1中2-2斷面的剖視圖。在此類型的現有濕度感測元件1結構中，其主要是在一基板11的表面上，以導電材料布設出一預定圖型的濕度感測區12，在該濕度感測區12中包括有相對應且互不相接觸的陽極工作電極13及陰極工作電極14，且該陽極工作電極13及陰極工作電極14分別經由一陽極延伸區段13a和陰極延伸區段14a連接于一陽極接觸墊13b及陰極接觸墊14b。該濕度感測區12上布設一層濕度感測膜15(Humidity sensing material)。該濕度感測膜15在施加一適當頻率及電壓值的交流工作電壓之下，可由該濕度感測膜15經由特定電性的變化狀況而據以檢測出濕度的變化。
在該現有濕度感測元件的設計中，其使用鉑(Pt)、金(Au)、鈀(Pd)、釕(Ru)等貴金屬材料作為電極，故其材料成本昂貴，使得濕度感測元件的成本居高不下。
在使用鉑、金、鈀、釕等金屬材料作為濕度感測元件的導電材料時，雖然此等導電材料具有導電性佳的優點，但在布設于基板上時，其所需的操作溫度較高，故基板材料的選擇一般僅限于陶瓷材料(Ceramic)。
又在實際的環境濕度量測應用時，現有的濕度感測元件經常會有感測材料與基板或電極上剝落的問題，而使得其感測特性曲線偏移、安定性變差等問題。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種濕度感測元件，本發明濕度感測元件的成本較低，使產品具有競爭力。
解決問題的技術手段本發明為解決現有技術的問題所采用的技術手段是提供一種濕度感測元件的電極結構，用以感測環境濕度，其特征在于，該濕度感測元件包括一基板，作為該濕度感測元件的基體，在該基板的表面形成有一預定圖型的濕度感測區；一陽極工作電極，布設在該基板的濕度感測區，該陽極工作電極經由一陽極延伸區段連接于一陽極接觸墊；一陰極工作電極，布設在該基板的濕度感測區，且與該陽極工作電極呈相對應及相互絕緣，該陰極工作電極經由一陰極延伸區段連接于一陰極接觸墊；一陽極導電層，覆設在該陽極工作電極的表面；一陰極導電層，覆設在該陰極工作電極的表面；一濕度感測膜，覆設在該陽極導電層及陰極導電層上以及整個基板的表面；其中該濕度感測膜在被施加一預設頻率及電壓值的交流工作電壓之下，可由該感測膜經由電氣特性變化狀況而據以檢測出濕度的變化。
其中該基板所使用的材料是選自于陶瓷材料。
其中該基板所使用的材料是選自于高分子材料。
其中該陽極工作電極及陰極工作電極所使用的材料是選自于銅、鎳、銀、鉑、金、鈀、釕之一。
其中該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于碳黑與高分子材料的復合材料。
其中該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于石墨與高分子材料的復合材料。
其中該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于導電高分子。
其中該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于惰性金屬。
其中該濕度感測膜所使用的材料是選自于高分子材料。
本發明一種濕度感測元件的電極結構，用以感測環境濕度，其特征在于，該濕度感測元件包括一基板，作為該濕度感測元件的基體，在該基板的表面形成有一預定圖型的濕度感測區；一陽極導電層，布設在該基板的濕度感測區，作為該濕度感測元件的陽極工作電極，該陽極導電層材料是選自于下列材料之一(a)碳黑或石墨與高分子材料的復合材料(b)導電高分子(c)惰性金屬；一陰極導電層，布設在該基板的濕度感測區，且與該陽極導電層呈相對應及相互絕緣，以作為該濕度感測元件的陰極工作電極，該陰極導電層材料是選自于下列材料之一(a)碳黑或石墨與高分子材料的復合材料(b)導電高分子(c)惰性金屬；
一濕度感測膜，覆設在該陽極導電層及陰極導電層上以及整個基板的表面；其中該濕度感測膜在被施加一預設頻率及電壓值的交流工作電壓之下，可由該戒測膜經由電氣特性變化狀況而據以檢測出濕度的變化。
其中該基板所使用的材料是選自于陶瓷材料。
其中該基板所使用的材料是選白于高分子材料。
其中該濕度感測膜所使用的材料是選自于高分子材料。本發明對照現有技術的功效經由本發明所采用的技術手段，使得濕度感測元件在制造時，有更低廉的成本，故使得本發明的濕度感測元件的成本較低，使產品具有競爭力。采用本發明的技術，使得制作完成的濕度感測元件得由陽極導電層及陰極導電層將陽極工作電極與陰極工作電極的表面與濕度感測膜形成有效的隔離，使陽極工作電極、陰極工作電極不會受到該濕度感測膜在印刷或濺鍍或電鍍的制作過程中的影響、也不會受到日后實際使用時的外界環境的影響。
再者，由于本發明使用具有較低操作溫度的材料，故使得在選用基板材料時，可以較不受到高操作溫度的限制，使得該基板材料除了可以使用一般的陶瓷材料之外，亦可使用高分子材料基板，在材料選用方面極有彈性，且成本亦可降低。
為進一步說明本發明的具體技術內容，以下結合實施例及附圖詳細說明如后，其中圖1是顯示已知濕度感測元件的平面示意圖；圖2是顯示圖1中2-2斷面的剖視圖；圖3是顯示本發明第一實施例濕度感測元件于制作時的平面圖1；圖4是顯示本發明第一實施例濕度感測元件于制作時的平面圖2；圖5是顯示本發明第一實施例濕度感測元件于制作時的平面圖3；圖6是顯示圖5中6-6斷面的剖視圖；圖7是顯示本發明第二實施例濕度感測元件的剖視圖。
具體實施例方式
請參閱圖3至圖5所示，其顯示本發明第一實施例濕度感測元件于制作時的平面圖，而圖6是顯示圖5中6-6斷面的剖視圖。
在制作本發明的濕度感測元件2時，首先是制備一基板21，作為濕度感測元件的基體。此基板21是具有絕緣與難熱的特性，其使用的材料可選用一般現有的陶瓷材料，亦可選用高分子(Polymer)材料基板，例如聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride)、聚苯乙烯(Polystyrene)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚醯胺(Polyamide)、劇酯(Polyester)、酚醛樹脂(Phenolic resin)、不飽和聚脂(Unsaturate polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、尿素(Urea)、三聚氰胺(Melamine)…等。
在該基板21的表面是形成有一預定圖型的濕度感測區22，在該濕度感測區22中包括有相對應且互不相接觸的陽極工作電極23及陰極上作電極24，且該陽極工作電極23及陰極上作電極24分別經由一陽極延伸區段23a和陰極延伸區段24a連接于一陽極接觸墊23b及陰極接觸墊24b。
該陽極工作電極23及陰極工作電極24所使用的材料是選自于銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)等導電性佳但成本相對較低的材料。這些金屬材料可以已知印刷(Printing)或濺鍍(Sputtering)的技術予以形成在該基板21上。當然該陽極工作電極23及陰極工作電極24亦可使用鉑(Pt)、金(Au)、鈀(Pd)、釕(Ru)等材料。
在完成該陽極工作電極23、陽極延伸區段23a、陽極接觸墊23b、陰極工作電極24、陰極延伸區段24a、及陰極接觸墊24b之后，即在該陽極工作電極23、陽極延伸區段23a的表面形成一陽極導電層25，以及在陰極工作電極24、陰極延伸區段24a的表面形成一陰極導電層26。
該陽極導電層25、陰極導電層26所使用的材料可選自于(一)碳黑(Carbon Black)或石墨(Graphite)與高分子材料(Polymer)的復合材料或(二)導電高分子或(三)惰性金屬(如金、鉑、鈀等)。該陽極導電層25、陰極導電層26所使用的材料亦可以已知印刷或濺鍍或電鍍的技術予以形成。
最后再于該陽極導電層25、陰極導電層26上及整個基板21的表面覆設一層濕度威測膜27。該濕度感測膜所使用的材料是可選自于高分子材料。該濕度感測膜27在施加一適當頻率及電壓值的交流工作電壓之下，可由該感測膜經由特定電性的變化狀況而據以檢測出濕度的變化。
在完成上述的整個結構之后，由該陽極導電層25、陰極導電層26可以使陽極工作電極23、陽極延伸區段23a、陰極工作電極24、陰極延伸區段24a的表面形成一覆層結構，使該陽極工作電極23、陽極延伸區段23a、陰極工作電極24、陰極延伸區段24a的表面不會受到該濕度感測膜27在印刷或濺鍍的制作過程中的影響、也不會受到日后實際使用時的外界環境的影響。
再者，由于本發明中的陽極工作電極23、陽極延伸區段23a、陽極接觸墊23b、陰極工作電極24、陰極延伸區段24a、及陰極接觸墊24b所使用的材料不限于使用貴金屬材料，而可以使用銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)等較低成本的材料，故使得本發明的濕度感測元件的成本較低，使產品具有競爭力。
而本發明在使用銅、鎳、銀等導電材料于陽極工作電極、陽極延伸區段、陽極接觸墊、陰極工作電極、陰極延伸區段、及陰極接觸墊時，其導電性仍符合濕度感測元件的需求。
還有，由于本發明中的陽極工作電極23、陽極延伸區段23a、陽極接觸墊23b、陰極工作電極24、陰極延伸區段24a、及陰極接觸墊24b是使用銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)等具有較低操作溫度的材料，故使得在選用基板材料時，可以較不受到高操作溫度的限制，使得該基板材料除了可以使用一般的陶瓷材料之外，亦可使用高分子(Polymer)材料基板，在材料選用方面極有彈性，且成本亦可降低。
圖7是顯示本發明第二實施例濕度感測元件的剖視圖。在此一實施例中，其大部份的結構皆與前述第一實施例相同，其差異在于該濕度感測元件2a的基板21表面可直接形成有一相對應且互不相接觸的陽極導電層28及陰極導電層29，以分別作為該濕度感測元件2a的陽極上作電極及陰極工作電極。
該陽極導電層28及陰極導電層29所使用的材料亦是選自于(一)碳黑(Carbon Black)或石墨(Graphite)與高分子材料(Polymer)的復合材料或(二)導電高分子或(三)惰性金屬(如金、鉑、鈀等)。該陽極導電層28及陰極導電層29所使用的材料亦可以已知印刷或濺鍍或電鍍的技術予以形成。最后再于該陽極導電層28及陰極導電層29上及整個基板21的表面覆設一層濕度感測膜27。該濕度感測膜27所使用的材料是可選自于高分子材料。
由以上的較佳實施例說明可知，本發明對于制造濕度感測元件確實有正面提升的功效，確具功效的增進及產業上的實用價值。惟以上的實施例說明，僅為本發明的較佳實施例說明，凡是熟悉此項技術者當可依據本發明的上述實施例說明而作其它種種的改良及變化。然而這些依據本發明實施例所作的種種改良及變化，當仍屬于本發明的發明精神及界定的專利范圍內。
權利要求
1.一種濕度感測元件的電極結構，用以感測環境濕度，其特征在于，該濕度感測元件包括一基板，作為該濕度感測元件的基體，在該基板的表面形成有一預定圖型的濕度感測區；一陽極工作電極，布設在該基板的濕度感測區，該陽極工作電極經由一陽極延伸區段連接于一陽極接觸墊；一陰極工作電極，布設在該基板的濕度感測區，且與該陽極工作電極呈相對應及相互絕緣，該陰極工作電極經由一陰極延伸區段連接于一陰極接觸墊；一陽極導電層，覆設在該陽極工作電極的表面；一陰極導電層，覆設在該陰極工作電極的表面；一濕度感測膜，覆設在該陽極導電層及陰極導電層上以及整個基板的表面；其中該濕度感測膜在被施加一預設頻率及電壓值的交流工作電壓之下，可由該感測膜經由電氣特性變化狀況而據以檢測出濕度的變化。
2.如權利要求1所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該基板所使用的材料是選自于陶瓷材料。
3.如權利要求1所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該基板所使用的材料是選自于高分子材料。
4.如權利要求1所述的濕度威測元件的電極結構，其特征在于，其中該陽極工作電極及陰極工作電極所使用的材料是選自于銅、鎳、銀、鉑、金、鈀、釕之一。
5.如權利要求1所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于碳黑與高分子材料的復合材料。
6.如權利要求1所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于石墨與高分子材料的復合材料。
7.如權利要求1所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于導電高分子。
8.如權利要求1所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于惰性金屬。
9.如權利要求1所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該濕度感測膜所使用的材料是選自于高分子材料。
10.一種濕度感測元件的電極結構，用以感測環境濕度，其特征在于，該濕度感測元件包括一基板，作為該濕度感測元件的基體，在該基板的表面形成有一預定圖型的濕度感測區；一陽極導電層，布設在該基板的濕度感測區，作為該濕度感測元件的陽極工作電極，該陽極導電層材料是選自于下列材料之一(a)碳黑或石墨與高分子材料的復合材料(b)導電高分子(c)惰性金屬；一陰極導電層，布設在該基板的濕度感測區，且與該陽極導電層呈相對應及相互絕緣，以作為該濕度感測元件的陰極工作電極，該陰極導電層材料是選自于下列材料之一(a)碳黑或石墨與高分子材料的復合材料(b)導電高分子(c)惰性金屬；一濕度感測膜，覆設在該陽極導電層及陰極導電層上以及整個基板的表面；其中該濕度感測膜在被施加一預設頻率及電壓值的交流工作電壓之下，可由該戒測膜經由電氣特性變化狀況而據以檢測出濕度的變化。
11.如權利要求10所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該基板所使用的材料是選自于陶瓷材料。
12.如權利要求10所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該基板所使用的材料是選白于高分子材料。
13.如權利要求10所述的濕度感測元件的電極結構，其特征在于，其中該濕度感測膜所使用的材料是選自于高分子材料。
全文摘要
一種濕度感測元件，是在一基板表面的濕度感測區中，布設有一相對應的陽極工作電極及陰極工作電極，在該陽極工作電極及陰極工作電極的表面上分別覆設有一陽極導電層及陰極導電層，并在該陽極導電層及陰極導電層上及整個基板的表面覆設一濕度感測膜。該基板所使用的材料是可使用陶瓷材料或高分子材料，而該陽極工作電極及陰極工作電極所使用的材料是選自于銅、鎳、銀、鉑、金、鈀、釕。該陽極導電層及陰極導電層所使用的材料是選自于(一)碳黑或石墨與高分子材料的復合材料或(二)導電高分子或(三)惰性金屬。
文檔編號G01N27/00GK1834635SQ20051005480
公開日2006年9月20日 申請日期2005年3月17日 優先權日2005年3月17日
發明者李俊遠, 孫思隆 申請人:積創科技股份有限公司