(57)【要約】      （修正有）【課題】  酸性ガス雰囲気下においても十分に安定して動作できる湿度センサ素子を提供すること。【解決手段】  本発明は、基板１の一側に対向するように形成された一対の電極３、一対の電極３上に設けられる感湿膜９を備え、感湿膜９が下記一般式（ＩＩ）：2006105628.tif 000024〔上記一般式（ＩＩ）中、Ａ及びＢはそれぞれスルフォニル基（−ＳＯ２−）若しくはカルビニル基（−ＣＯ−）で表される二価基、Ｒ１は置換基を有しても良い一価又は二価の有機基、Ｒ２は二価の有機基である。Ｍは、アルカリ金属等を表し、同一分子中に複数の種類を含んでいても良い。ｎは２以上の正の整数である。〕で表される構造を含有する湿度センサ素子１００である。この湿度センサ素子１００によれば、酸性雰囲気下においても十分に安定して動作できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一側に対向するように形成された一対の電極と、
前記一対の電極上に設けられる感湿膜とを備えており、
前記感湿膜が下記一般式（Ｉ）：
【化１】
2006105628.tif 000019
及び下記一般式（ＩＩ）
【化２】
2006105628.tif 000020
〔上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）中、Ａ及びＢはそれぞれスルフォニル基（−ＳＯ２−）若しくはカルボニル基（―ＣＯ―）で表される二価基であり、Ｒ１は置換基を有しても良い一価の有機基または二価の有機基であり、Ｒ２は二価の有機基である。Ｍは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、アンモニウム、または水素原子を表し、同一分子中に複数の種類を含んでいても良い。ｎは２以上の正の整数である。〕
で表される構造のうち少なくとも１種を含有することを特徴とする湿度センサ素子。
【請求項２】
前記Ｍがリチウム、ナトリウム及びテトラメチルアンモニウムのうち少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ素子。
【請求項３】
前記Ｒ１で表される一価の有機基または二価の有機基がアルキル基、アルキレン基、アリール基、アリーレン基、アルケニル基、又はアルケニレン基のうち少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の湿度センサ素子。
【請求項４】
前記Ｒ２で表される二価の有機基が、アルキレン基、アリーレン基又はアルケニレン基であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の湿度センサ素子。
【請求項５】
基板の一側に対向するように形成された一対の電極と、
前記一対の電極上に設けられる感湿膜とを備えており、
前記感湿膜が下記一般式（ＩＩＩ）：
【化３】
2006105628.tif 000021
及び下記一般式（ＩＶ）：
【化４】
2006105628.tif 000022
【化５】
2006105628.tif 000023
〔上記一般式（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）中、Ａ及びＢはそれぞれスルフォニル基（−ＳＯ２−）若しくはカルボニル基（―ＣＯ―）で表される二価基であり、Ｒ１は置換基を有しても良い一価の有機基または二価の有機基であり、Ｒ２は二価の有機基である。Ｍは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、アンモニウム、または水素原子を表し、同一分子中に複数の種類を含んでいても良い。Ｘはエチレン性不飽和末端基を表す。ｎは２以上の正の整数である。〕
で表される構造のうち少なくとも１種を含有する重合体の架橋物を含むことを特徴とする湿度センサ素子。
【請求項６】
前記Ｍがリチウム、ナトリウム及びテトラメチルアンモニウムのうち少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項５に記載の湿度センサ素子。
【請求項７】
前記Ｒ１で表される一価の有機基または二価の有機基がアルキル基、アルキレン基、アリール基、アリーレン基、アルケニル基又はアルケニレン基のうち少なくとも１種であることを特徴とする請求項５又は６に記載の湿度センサ素子。
【請求項８】
前記Ｒ２で表される二価の有機基が、アルキレン基、アリーレン基、又はアルケニレン基であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の湿度センサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿度センサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体中の相対湿度の変化を電気抵抗の変化として湿度の値を測定する抵抗変化型湿度センサ素子が知られている。この抵抗変化型湿度センサ素子は一般に、絶縁基板と、絶縁基板の一面上に形成される一対の電極と、一対の電極上に設けられる感湿膜とを備えている。
【０００３】
従来、このような抵抗変化型湿度センサ素子の感湿膜に用いる感湿材料として、４級アンモニウム塩を骨格としたものが知られている（例えば下記特許文献１〜２参照）。
【特許文献１】特公平２−２４４６５号公報
【特許文献２】特開平７−３１８５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、湿度センサ素子においては、動作後の出力変動（ドリフト値）をより小さくすることが求められている。一方、湿度センサ素子は、自動車などに設置される場合、ＳＯＸやＮＯＸ等の酸性ガス雰囲気下に置かれることもある。このため、様々な用途に幅広く対応できるようにするためには、このような酸性ガス雰囲気下においても安定して動作する湿度センサ素子が求められる。
【０００５】
前述した特許文献１〜２に記載の湿度センサ素子は、酸性ガス雰囲気下においても安定して動作するものの、上記のような事情の下では未だ改良の余地がある。
【０００６】
そこで、本発明は、酸性ガス雰囲気下においても十分に安定して動作することができる湿度センサ素子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】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、ポリマーの主鎖に対イオンがカチオンとして付着している感湿膜を用いると、酸性雰囲気下においても感湿膜のインピーダンス変動が十分に防止されて出力特性が十分に安定することを見出した。そして、本発明者らは、更に鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち本発明は、基板の一側に対向するように形成された一対の電極と、前記一対の電極上に設けられる感湿膜とを備えており、前記感湿膜が下記一般式（Ｉ）：
【化６】
2006105628.tif 000002
及び下記一般式（ＩＩ）：
【化７】
2006105628.tif 000003
〔上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）中、Ａ及びＢはそれぞれスルフォニル基（−ＳＯ２−）若しくはカルボニル基（―ＣＯ―）で表される二価基であり、Ｒ１は置換基を有しても良い一価の有機基または二価の有機基であり、Ｒ２は二価の有機基である。Ｍは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、アンモニウム、または水素原子を表し、同一分子中に複数の種類を含んでいても良い。ｎは２以上の正の整数である。〕
で表される構造のうち少なくとも１種を含有することを特徴とする湿度センサ素子である。
【０００９】
この湿度センサ素子によれば、酸性雰囲気下においても十分に安定して動作することができる。この理由は明らかではないが、本発明者らは以下の通りではないかと考えている。即ち、上記一般式（Ｉ）及び（ＩＩ）においては、窒素原子に結合するＭがカチオンとなっており、例えばＳＯ２と水との反応によって得られる硫酸イオンとイオン交換が起こりにくく、インピーダンス変動が起こりにくいためではないかと本発明者らは考えている。
【００１０】
また、本発明は、基板の一側に対向するように形成された一対の電極と、前記一対の電極上に設けられる感湿膜とを備えており、前記感湿膜が下記一般式（ＩＩＩ）：
【化８】
2006105628.tif 000004
及び下記一般式（ＩＶ）：
【化９】
2006105628.tif 000005
【化１０】
2006105628.tif 000006
〔上記一般式（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）中、Ａ及びＢはそれぞれスルフォニル基（−ＳＯ２−）若しくはカルボニル基（―ＣＯ―）で表される二価基であり、Ｒ１は置換基を有しても良い一価の有機基または二価の有機基であり、Ｒ２は二価の有機基である。Ｍは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、アンモニウム、または水素原子を表し、同一分子中に複数の種類を含んでいても良い。Ｘはエチレン性不飽和末端基を表す。ｎは２以上の正の整数である。〕
で表される構造のうち少なくとも１種を含有する重合体の架橋物を含むことを特徴とする湿度センサ素子である。
【００１１】
この湿度センサ素子によれば、上記一般式（ＩＩＩ）、（ＩＶ）で表される重合体は、末端基にエチレン性不飽和反応性基を有するものであるため、放射線、好ましくは紫外線照射により架橋して、耐水性に優れた感湿薄膜が得られる。このため、この感湿膜を用いた湿度センサ素子によれば、酸性雰囲気下においても十分に安定して動作することができる。加えて、この湿度センサ素子によれば、感湿膜が架橋物であっても感湿機能の低下が十分に防止される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の湿度センサ素子によれば、酸性ガス雰囲気下においても十分に安定して動作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面とともに本発明に係る湿度センサ素子の実施形態について詳細に説明する。なお、全図面中、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００１４】
（湿度センサ素子）
図１は、本発明に係る湿度センサ素子の好適な実施形態を模式的に示す平面図である。
【００１５】
図１に示すように、湿度センサ素子１００は絶縁基板１を有し、絶縁基板１の一面１ａ上には、抵抗変化を検出する一対の櫛形電極３が設けられている。一対の櫛形電極３は、それぞれ抵抗変化の検出に寄与する検出部３ａと、抵抗変化の検出に寄与しない非検出部３ｂとで構成されている。一対の櫛形電極３の検出部３ａ同士は、一定のギャップＧを介して互いに噛み合うように対向配置されている。これら一対の検出部３ａは、後述する感湿膜９の抵抗変化を検出する検出電極部４として機能する。各櫛形電極３の端部、詳細には非検出部３ｂの端部には端子２が接続されている。従って、検出部３ａと端子２とは非検出部３ｂを介して電気的に接続されることとなる。
【００１６】
端子２は、絶縁基板１の一面１ａ上に設けられた電極パッド１１と、電極パッド１１に対して電気的に接続されたリード線１３とを有している。電極パッド１１は、半田１５を介してリード線１３と電気的に接続されている。
【００１７】
ここで、感湿膜９について詳細に説明する。
【００１８】
感湿膜９は、下記一般式（Ｉ）：
【化１１】
2006105628.tif 000007
及び下記一般式（ＩＩ）：
【化１２】
2006105628.tif 000008
〔上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）中、Ａ及びＢはそれぞれスルフォニル基（−ＳＯ２−）若しくはカルボニル基（―ＣＯ―）で表される二価基であり、Ｒ１は置換基を有しても良い一価の有機基または二価の有機基であり、Ｒ２は二価の有機基である。Ｍは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、アンモニウム、または水素原子を表し、同一分子中に複数の種類を含んでいても良い。ｎは２以上の正の整数である。〕
で表される構造のうち少なくとも１種を含有する。
【００１９】
上記湿度センサ素子１００によれば、酸性雰囲気下においても十分に安定して動作することができる。この理由は明らかではないが、本発明者らは以下の通りではないかと考えている。即ち、上記一般式（Ｉ）及び（ＩＩ）においては、窒素原子に結合するＭがカチオンとなっており、例えばＳＯ２と水との反応によって得られる硫酸イオンとイオン交換が起こりにくく、インピーダンス変動が起こりにくいためではないかと本発明者らは考えている。
【００２０】
上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）において、Ｍは、各繰返し単位においてアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、アンモニウムまたは水素原子のいずれかであればよく、全繰返し単位で同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００２１】
上記Ｍとしては、例えばリチウム、ナトリウム又はテトラメチルアンモニウムが挙げられる。ここで、リチウム及びナトリウムはアルカリ金属に含まれる。またＭを構成するアンモニウムは置換又は未置換のアンモニウムを含んでおり、テトラメチルアンモニウムは、置換アンモニウムに含まれる。
【００２２】
またＲ１で表される一価の有機基または二価の有機基としては、例えばアルキル基、アルキレン基、アリール基、アリーレン基、アルケニル基、又はアルケニレン基が挙げられる。
【００２３】
Ｒ１で表わされる二価基としては、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基またはこれらの組合せが好ましく、これらはヒドロキシ基やメチル基等の
アルキル基、あるいはカルバモイル基などで置換されていてもよい。
【００２４】
アルキレン基の総炭素数は１〜２０が好ましく、ヒドロキシ基が置換するときの置換基数は１〜５が好ましい。
【００２５】
アルケニレン基の総炭素数は２〜１０が好ましい。
【００２６】
アリーレン基の総炭素数は６〜２０が好ましい。
【００２７】
また、これらを組合せたときの総炭素数は３〜２０が好ましい。
【００２８】
具体的には、−（ＣＨ２）m−（ｍ＝１〜２０の整数）、−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ２−ＣＨ２−、−Ｃ６Ｈ４−Ｃ６Ｈ４−、−Ｃ６Ｈ４ −ＣＨ（ＯＨ）−Ｃ６Ｈ４−等が好ましいものとして挙げられる。
【００２９】
上記Ｒ２で表される二価の有機基は、例えばアルキレン基、アリーレン基又はアルケニレン基からなり、上記アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基は、スルフォニル基（−ＳＯ２−）、カルボニル基（―ＣＯ―）、オキシ基（―Ｏ―）を直鎖状に介在させても良い。
【００３０】
あるいは、Ｒ２で表される二価基としては、アルキレン基、オキシ基（−Ｏ−）およびカルボニル基（−ＣＯ−）のうちの１種以上が介在したアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基またはこれらの組合せが好ましく、これらはヒドロキシ基やビニル基等のアルケニル基などで置換されていてもよい。
【００３１】
アルキレン基の総炭素数は１〜２０が好ましく、ヒドロキシ基が置換するときの置換基数は１〜５が好ましい。また、アルキレン基に−Ｏ−、−ＣＯ−が介在するときの介在数は合計で１〜５が好ましい。
【００３２】
アルケニレン基の総炭素数は２〜１０が好ましい。アリーレン基の総炭素数は６〜２０が好ましい。また、これらの組合せであるときの総炭素数は３〜２０が好ましい。
【００３３】
具体的には、−（ＣＨ２）m−（ｍは１〜２０の整数）、−（ＣＨ２）２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−、−ＣＨ２ −ＣＨ（ＣＨ＝ＣＨ２）−、−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）２−（ＣＨ２）２−、−ＣＨ２−（ＣＯ）−ＣＨ２−、−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＣＨ２−等が好ましいものとして挙げられる。
【００３４】
上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）中、Ｒ１、Ｒ２のうち少なくともいずれか一方は、炭素数が２以上のパーフルオロアルキレン基であることが好ましい。ここで、パーフルオロアルキレン基は、エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい。ここで、特にＲ１、Ｒ２がパーフルオロアルキレン基であると、対イオンであるＭが解離しやすくなる。これは、フッ素の電子吸引性により真マイナス電荷がアニオン中心である窒素からさらに外側に引っ張られるためではないかと本発明者らは考えている。
【００３５】
パーフルオロアルキレン基は、感湿膜として使用した場合の膜の吸水率向上の点から、炭素数が２〜１２であることが好ましい。
【００３６】
Ｒ１、Ｒ２は、二価の芳香族基であってもよい。二価の芳香族基としては、例えばフェニレン基、アントラセニレン基などが挙げられる。
【００３７】
上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）において、ｎは２〜５０００であることが好ましい。感湿膜９は、上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）の重合体の複数種類の共重合体を含んでもよい。
【００３８】
また感湿膜９の膜厚は、好ましくは０．５〜１０μｍであり、より好ましくは１〜５μｍである。感湿膜９の膜厚が１μｍ未満では、感湿膜９の膜厚が２μｍ以上である場合に比べてインピーダンスがばらつく傾向があり、感湿膜９の膜厚が５μｍを超えると、２μｍ未満である場合に比べて感湿膜が基板から剥離しやすくなる傾向がある。
【００３９】
（湿度センサ素子の製造方法）
次に、上述した湿度センサ素子１００の製造方法の一形態について説明する。
【００４０】
まず、上記一般式（Ｉ）で表される構造を有する重合体とこれを溶解する溶媒とを混合して感湿膜溶液を調製する。
【００４１】
上記溶媒は、上記一般式（Ｉ）で表される構造を有する重合体を溶解できるものであれば特に制限されず、かかる溶媒としては、例えば水、メタノール、メチルセロソルブ、エタノール、エチルセロソルブ、イソプロピルアルコールなどが挙げられる。
【００４２】
（櫛形電極及び端子形成工程）
一方、図２（Ａ）に示すように、絶縁基板１の一面１ａ上に一対の櫛形電極３及び端子が形成された絶縁基板１（以下、「構造体Ａ」という）を準備する。
【００４３】
構造体Ａを製造するためにはまず絶縁基板１を用意する。絶縁基板１は、必要に応じて公知の方法により洗浄及び乾燥されてもよい。
【００４４】
続いて、絶縁基板１の一面１ａ上に一対の電極パッド１１を形成した後に、一対の櫛形電極３を形成する。このとき、電極パッド１１と櫛形電極３とが電気的に接続されるように櫛形電極３を形成する。櫛形電極３は、例えばガラスフリットを含有する低抵抗ペーストをスクリーン印刷した後に高温焼結することにより得られる。なお、櫛形電極３は、抵抗変化の検出に寄与する検出部３ａをそれぞれ有している。これら一対の検出部３ａは、感湿膜９の抵抗変化を検出する検出電極部４として機能する。
【００４５】
続いて、電極パッド１１にリード線１３を取り付ける。その後、図２（ａ）に示すように、半田１５によりリード線１３を電極パッド１１に固定する。なお、この後、必要に応じて、例えば半田フラックスを除去するためにリード線１３の周辺をアルコール洗浄してもよい。このようにして、櫛形電極３の検出部３ａに電気的に接続された端子２が形成される。
【００４６】
（感湿膜形成工程）
次に、図２（ｂ）に示されるように、検出電極部４の上に、感湿膜９を形成するための感湿膜溶液９ａを塗布する。感湿膜溶液９ａとしては、上記のようにして得られる感湿膜溶液が用いられる。
【００４７】
塗布方法としてはディスペンス法が特に好ましい。その他には、例えば浸漬（ディッピング）法、刷毛塗り法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、スピナー塗布法、インクジェット法等種々の方法が使用でき、工程や製品の用途・種類等により選択すればよい。浸漬法は簡便な方法であるが、ディスペンス法に比べて塗布量の制御が困難となる傾向にある。ディスペンス法では、感湿膜溶液９ａの滴下量の制御が可能であるので、塗布量の制御も容易である。
【００４８】
続いて、感湿膜溶液９ａを乾燥させる。こうして感湿膜９が形成され、湿度センサ素子１００が得られる。なお、上記製造方法では、感湿膜溶液中の重合体として、上記一般式（Ｉ）で表される構造を有する重合体を用いているが、上記重合体に代えて、上記一般式（ＩＩ）で表される構造を有する重合体を用いてもよく、上記一般式（Ｉ）で表される構造及び上記一般式（ＩＩ）で表される構造のいずれをも有する重合体を用いてもよい。あるいは、上記一般式（Ｉ）で表される構造を有する重合体と、上記一般式（ＩＩ）で表される構造を有する重合体との混合物を用いてもよい。
【００４９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態の感湿膜９に代えて、下記一般式（ＩＩＩ）：
【化１３】
2006105628.tif 000009
及び下記一般式（ＩＶ）：
【化１４】
2006105628.tif 000010
【化１５】
2006105628.tif 000011
〔上記一般式（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）中、Ａ及びＢはそれぞれスルフォニル基（−ＳＯ２−）若しくはカルボニル基（―ＣＯ―）で表される二価基であり、Ｒ１は置換基を有しても良い一価の有機基または二価の有機基であり、Ｒ２は二価の有機基である。Ｍは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、アンモニウム、または水素原子を表し、同一分子中に複数の種類を含んでいても良い。Ｘはエチレン性不飽和末端基を表す。ｎは２以上の正の整数である。〕
で表される構造のうち少なくとも１種を含有する重合体の架橋物を含む感湿膜を用いるここともできる。
【００５０】
この感湿膜を用いた湿度センサ素子によれば、上記一般式（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）で表される重合体が、末端基にエチレン性不飽和反応性基を有するものであるため、放射線、好ましくは紫外線照射により架橋して架橋物を形成し、耐水性に優れた感湿膜が得られる。このため、この感湿膜を用いた湿度センサ素子によれば、酸性雰囲気下においても十分に安定して動作することができる。加えて、この湿度センサ素子によれば、感湿膜が架橋物であっても感湿機能の低下が十分に防止される。
【００５１】
Ｘはエチレン性不飽和末端基である。Ｘは、具体的には一価基を表し、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルイミノ基、メタクリロイルイミノ基、アリルオキシ基、ビニロキシ基およびビニルベンジル基から選ばれたエチレン性不飽和反応性基であることが好ましい。
【００５２】
なお、上記Ｍ、Ｒ１、Ｒ２は、上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）中のＭ，Ｒ１，Ｒ２と同様のものが用いられる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５４】
＜実施例１＞
まずパーフルオロアルキレン基の炭素数が４のビススルホニルイミド塩を以下のようにして合成した。
【００５５】
リチウムビス（トリメチルシリル）アミド２５.１ｇを含むＴＨＦ溶液１５０ｍｌ（０.１５ｍｏｌ）に、氷冷しながらパーフルオロ−１,４−ジスルホニルフルオライドブタン５４.９ｇをＴＨＦ溶液５０ｍｌで希釈した溶液（０.１５ｍｏｌ）を滴下した後、室温まで昇温して２４時間反応させた。得られた重合体沈殿物を濾別した後ジエチルエーテル１０００ｍｌで洗浄し１００℃で真空乾燥した。この重合体沈殿物をエタノール１００ｍｌに溶解した後濾別して不溶物を除き、濾液を大量のジエチルエーテルに滴下し、再沈殿させた後１００℃で乾燥して下記構造式：
【化１６】
2006105628.tif 000012
で表される構造を含むビススルホニルイミド塩１８ｇを得た。
【００５６】
この重合体のＤＭＦ溶液のＧＰＣ測定により求められたポリスチレン換算の重量平均分子量は２０万であった。
【００５７】
こうして得られた重合体１ｇをエチルセロソルブ２９ｇに溶解し、感湿膜溶液（塗布液）とした。感湿膜溶液は４℃で保管した。
【００５８】
一方、絶縁基板としてアルミナ製の多孔性セラミック基板を用意し、絶縁基板の一面上に、ＲｕＯ２とガラスフリットとを含むペーストをスクリーン印刷し、高温焼成して櫛形電極を形成した。このとき、櫛形電極間のギャップは２２５μｍ程度とした。こうして、絶縁基板の一面上に櫛形電極が形成された電極付き基板を得た。
【００５９】
続いて、この電極付き基板をイソプロピルアルコール１００ｍｌに浸漬し、１０分間超音波を印加して洗浄した後、放置により乾燥した。この操作を３回繰り返した。
【００６０】
乾燥後直ちにディスペンサを使って、感湿膜溶液を３．０μＬ塗布した。そして、５０℃で乾燥させ塗膜を作成した。感湿膜の膜厚は２μｍであった。こうして湿度センサ素子を得た。
【００６１】
＜実施例２＞
パーフルオロアルキレン基の炭素数が１のビススルホニルイミド塩を以下のようにして合成した。
【００６２】
リチウムビス（トリメチルシリル）アミド２５.１ｇを含むＴＨＦ溶液１５０ｍｌ(０.１５ｍｏｌ)に、氷冷しながらパーフルオロ−１,２−ジスルホニルフルオライドエタン３２.４ｇをＴＨＦ溶液３０ｍｌで希釈した溶液を滴下した後、室温まで昇温して２４時間反応させた。得られた重合体沈殿物を濾別した後ジエチルエーテル１０００ｍｌで洗浄し１００℃で真空乾燥した。この重合体沈殿物をエタノール１００ｍｌに溶解した後濾別して不溶物を除き、濾液を大量のジエチルエーテルに滴下し、再沈殿させた後１００℃で乾燥して下記構造式：
【化１７】
2006105628.tif 000013
で表される構造を含むビススルホニルイミド塩１１ｇを得た。
【００６３】
この重合体のＤＭＦ溶液のＧＰＣ測定により求められたポリスチレン換算の重量平均分子量は１９万であった。
【００６４】
こうして得られた重合体を用いて実施例１と同様にして感湿膜溶液を得た。そして、感湿溶液の塗布量を素子１個あたり２μＬとしたこと以外は実施例１と同様にして湿度センサ素子を得た。こうして得られた湿度センサ素子において、感湿膜の膜厚は１.５μｍであった。
【００６５】
＜比較例１＞
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１,６−ジアミノヘキサン８.６g（０.０５モル）と１,３−ジクロロプロパン５.７g（０.０５モル）とを７.５gのメタノールに溶解し還流温度で２４時間攪拌し、反応溶液を大量のアセトン中に滴下して沈殿物を生成させ、この重合体沈殿物を濾別し、その後この沈殿物を減圧乾燥して下記構造式：
【化１８】
2006105628.tif 000014
で表される重合体１３ｇを得た。
【００６６】
この重合体の水溶液のＧＰＣ測定により求められたポリスチレン換算の重量平均分子量は３万であった。
【００６７】
こうして得られた重合体を用いて実施例１と同様にして感湿膜溶液を得た。そして、感湿溶液の塗布量を素子１個あたり１．５μＬとしたこと以外は実施例１と同様にして湿度センサ素子を得た。こうして得られた湿度センサ素子において、感湿膜の膜厚は１μｍであった。
【００６８】
＜出力特性の安定性評価＞
上記のようにして得られた実施例１，２及び比較例１の湿度センサ素子について、以下のようにして出力特性の安定性の評価を行った。
【００６９】
まず、特開平２−１２３８４３号公報に記載の回路に湿度センサ素子を組み込み、回路に組み込んだ湿度センサ素子を分流式湿度発生装置（モデルＳＲＨ−１、神栄株式会社製）内に設置し、２５℃にて相対湿度を低湿度側から高湿度側へ変化させ（工程１）、続いて高湿度側から低湿度側へ変化させ（工程２）、その工程１，２のそれぞれにおいて５％ＲＨ、１０％ＲＨ、２０％ＲＨ、３０％ＲＨ、４０％ＲＨ、５０％ＲＨ、６０％ＲＨ、７０％ＲＨ、８０％ＲＨ、９０％ＲＨ、９５％ＲＨの各湿度条件下に湿度センサ素子を３０分間放置したときの出力電圧を測定した。その結果、実施例１及び比較例１の湿度センサ素子のいずれも、図３に示すように、設定湿度と出力電圧とが直線性を示すことが確認された。
【００７０】
＜耐ガス試験＞
さらに、上記のようにして得られた実施例１，２及び比較例１の湿度センサ素子について次のようにして耐ガス試験を行った。
【００７１】
即ち湿度センサ素子の各相対湿度に対する出力値を測定して設定湿度と出力電圧とが直線性を示すことを確認した後、二酸化硫黄ガス５ｐｐｍ、二酸化窒素ガス１ｐｐｍ、塩素ガス１ｐｐｍ、アンモニアガス２０ｐｐｍをそれぞれ流しながら、温度４０℃、湿度７０〜８０％ＲＨの条件で、４８、９６、２４０時間放置した後、各設定湿度（％ＲＨ）に対する湿度センサ素子の湿度の出力値（％ＲＨ）を測定し、その出力値の変化率の最大値を求めた。結果を図４〜７及び表１〜４に示す。なお、表１及び図４はＳＯ２ガス曝露試験結果、表２及び図５はＮＯ２ガス曝露試験結果、表３及び図６はＣｌ２ガス曝露試験結果、表４及び図７は、ＮＨ３ガス曝露試験結果を示す。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【００７２】
以上の表１〜４及び図４〜７の結果より、実施例１，２の湿度センサ素子は、比較例１
の湿度センサ素子に比べて、酸性ガス雰囲気下においても、安定した出力特性を示すことが分かった。
【００７３】
このことから、本発明の湿度センサ素子によれば、酸性ガス雰囲気下においても十分に安定して動作することができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る湿度センサ素子の一実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ湿度センサ素子の製造工程を示す概略図である。
【図３】実施例１，２及び比較例１の湿度センサ素子の出力特性を示すグラフである。
【図４】実施例１，２及び比較例１に係る湿度センサ素子についてのＳＯ２ガス曝露試験結果を示すグラフである。
【図５】実施例１，２及び比較例１に係る湿度センサ素子についてのＮＯ２ガス曝露試験結果を示すグラフである。
【図６】実施例１，２及び比較例１に係る湿度センサ素子についてのＣｌ２ガス曝露試験結果を示すグラフである。
【図７】実施例１，２及び比較例１に係る湿度センサ素子についてのＮＨ３ガス曝露試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１…絶縁基板、３…櫛形電極（電極）、９…感湿膜、１００…湿度センサ素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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