JP2000169795A - 付着防止表面コ―ティングを有するセンサ素子又はアクチュエ―タ素子 - Google Patents
付着防止表面コ―ティングを有するセンサ素子又はアクチュエ―タ素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明によるセンサ又はアクチュエータ素子
によって、例えば自動車の吸気管内という不都合な条件
下で使用した場合にも、センサ又はアクチュエータ素子
における汚れ又は機能低下を著しく減少させる。 【解決手段】 センサ素子（１０）又はアクチュエータ
素子に、付着防止表面コーティング（２０）が保護層と
して設けられている。
によって、例えば自動車の吸気管内という不都合な条件
下で使用した場合にも、センサ又はアクチュエータ素子
における汚れ又は機能低下を著しく減少させる。 【解決手段】 センサ素子（１０）又はアクチュエータ
素子に、付着防止表面コーティング（２０）が保護層と
して設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に自動車におい
て使用するためのセンサ素子又はアクチュエータ素子に
関する。
て使用するためのセンサ素子又はアクチュエータ素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式のセンサ又はアクチュエ
ータ素子は、様々に公知である。このため、ここではホ
ットフィルム式エアマスセンサを例として挙げる。この
ような形式のセンサ又はアクチュエータの運転に際して
は、これらのセンサ又はアクチュエータを例えば自動車
の吸気管における運転等の不都合な条件下で使用する
と、汚水、飛沫、石油、シリコーン油、煤、塩、炭化水
素又はダスト粒子等の表面付着によって、本来の感温セ
ンサ素子の領域が汚染されるという問題が頻繁に生じ
る。これにより、例えば飛沫の場合は、センサの一時的
又は緩慢な信号悪化が生ぜしめられる。
ータ素子は、様々に公知である。このため、ここではホ
ットフィルム式エアマスセンサを例として挙げる。この
ような形式のセンサ又はアクチュエータの運転に際して
は、これらのセンサ又はアクチュエータを例えば自動車
の吸気管における運転等の不都合な条件下で使用する
と、汚水、飛沫、石油、シリコーン油、煤、塩、炭化水
素又はダスト粒子等の表面付着によって、本来の感温セ
ンサ素子の領域が汚染されるという問題が頻繁に生じ
る。これにより、例えば飛沫の場合は、センサの一時的
又は緩慢な信号悪化が生ぜしめられる。
【０００３】繊維製品を撥水性又は撥油性にするため
の、繊維製品に付着防止コーティングするための表面コ
ーティングは、例えば３Ｍ ドイッチュラント ゲゼル
シャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング社、
ノイス（３Ｍ Ｄｅｕｔｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ，Ｎｅ
ｕｓｓ）の商品名「スコッチガード（Ｓｃｏｔｃｈｇａ
ｒｄ）」に基づき公知である。潤滑油の表面漏れを防止
するためのフルオロポリマー及び部分的にフッ素化され
たポリマーも同様に、「エピラミネーション剤（Ｅｐｉ
ｌａｍｉｎｉｅｒｕｎｇｓｍｉｔｔｅｌ）」の概念に基
づき公知である。更に、ガラスへの、フロンを含有する
シランによる汚れのつかないコーティングや、プラズマ
法を介して析出されるフロンを含有するポリマーの形の
汚れのつかないコーティングが公知である。
の、繊維製品に付着防止コーティングするための表面コ
ーティングは、例えば３Ｍ ドイッチュラント ゲゼル
シャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング社、
ノイス（３Ｍ Ｄｅｕｔｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ，Ｎｅ
ｕｓｓ）の商品名「スコッチガード（Ｓｃｏｔｃｈｇａ
ｒｄ）」に基づき公知である。潤滑油の表面漏れを防止
するためのフルオロポリマー及び部分的にフッ素化され
たポリマーも同様に、「エピラミネーション剤（Ｅｐｉ
ｌａｍｉｎｉｅｒｕｎｇｓｍｉｔｔｅｌ）」の概念に基
づき公知である。更に、ガラスへの、フロンを含有する
シランによる汚れのつかないコーティングや、プラズマ
法を介して析出されるフロンを含有するポリマーの形の
汚れのつかないコーティングが公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、公知
の欠点を回避することにある。
の欠点を回避することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、センサ素子又はアクチュエータ素子に、
付着防止表面コーティングが保護層として設けられてい
るようにした。
に本発明では、センサ素子又はアクチュエータ素子に、
付着防止表面コーティングが保護層として設けられてい
るようにした。
【０００６】
【発明の効果】請求項１の特徴部に記載の構成を有する
本発明によるセンサ又はアクチュエータ素子は、従来技
術と比較して、例えば自動車の吸気管内という不都合な
条件下で使用した場合にも、センサ又はアクチュエータ
素子における汚水、飛沫、石油、シリコーン油、煤、炭
化水素、塩又はダスト粒子による汚れ又は機能低下を著
しく減少させることができるという利点を有している。
これにより、センサ又はアクチュエータ素子の耐用年数
と制限されない機能性能とが、不都合な条件下でも常に
補償されている。
本発明によるセンサ又はアクチュエータ素子は、従来技
術と比較して、例えば自動車の吸気管内という不都合な
条件下で使用した場合にも、センサ又はアクチュエータ
素子における汚水、飛沫、石油、シリコーン油、煤、炭
化水素、塩又はダスト粒子による汚れ又は機能低下を著
しく減少させることができるという利点を有している。
これにより、センサ又はアクチュエータ素子の耐用年数
と制限されない機能性能とが、不都合な条件下でも常に
補償されている。
【０００７】このことは特に、例えばシリコンマイクロ
メカニックで製作されたセンサ又はアクチュエータ素子
の表面が、高い表面エネルギを有しており従って前記の
異物又は不純物に容易に吸湿可能な二酸化珪素、窒化珪
素、珪素、ガラス、セラミックス、ポリマー又は金属等
の絶縁層から成っている場合に云える。特に有機的な、
又はフッ素含有性の付着防止表面コーティングを保護層
として備えた本発明によるセンサ又はアクチュエータの
場合は、前記のような汚れ又は機能低下が、表面エネル
ギの減少によって最小限に抑えられる。
メカニックで製作されたセンサ又はアクチュエータ素子
の表面が、高い表面エネルギを有しており従って前記の
異物又は不純物に容易に吸湿可能な二酸化珪素、窒化珪
素、珪素、ガラス、セラミックス、ポリマー又は金属等
の絶縁層から成っている場合に云える。特に有機的な、
又はフッ素含有性の付着防止表面コーティングを保護層
として備えた本発明によるセンサ又はアクチュエータの
場合は、前記のような汚れ又は機能低下が、表面エネル
ギの減少によって最小限に抑えられる。
【０００８】本発明の別の有利な改良は、請求項２以下
に記載されている。
に記載されている。
【０００９】例えば付着防止表面コーティングの厚さ
は、約１０ｎｍ〜１０μｍの広い範囲内で調整すること
ができるので、センサ又はアクチュエータ信号は、表面
コーティングによっては損なわれない。また、非常に有
利には、この表面コーティングは少なくとも２００℃ま
で温度安定性を有しており且つ５〜５０ｍＮ／ｍの非常
に低い表面エネルギを有している。
は、約１０ｎｍ〜１０μｍの広い範囲内で調整すること
ができるので、センサ又はアクチュエータ信号は、表面
コーティングによっては損なわれない。また、非常に有
利には、この表面コーティングは少なくとも２００℃ま
で温度安定性を有しており且つ５〜５０ｍＮ／ｍの非常
に低い表面エネルギを有している。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【００１１】図１には、電気的な複数の端子を備えた差
込み接続部１３、評価回路１５、電子機器室カバー１
４、測定通路カバー１６、支持体薄板１１、センサ素子
１０及び空気供給通路１２を備えた自体公知のホットフ
ィルム式エアマスセンサの分解図が示されている。この
センサは、例えば自動車の吸気管に組み込まれて、セン
サ素子に空気供給通路１２を介して空気及び／又は気体
が供給される。これらの空気及び／又は気体は同時に、
例えば汚水、飛沫、石油、シリコーン油、煤、炭化水
素、塩又はダスト粒子等の防止不可能な多数の不純物を
含有している。センサ素子１０は、構造化された珪素か
ら成る小片の形で形成されており且つ空気供給通路１２
内に位置する感温領域を有している。センサ素子１０に
は、付着防止表面コーティング２０が施されている。
込み接続部１３、評価回路１５、電子機器室カバー１
４、測定通路カバー１６、支持体薄板１１、センサ素子
１０及び空気供給通路１２を備えた自体公知のホットフ
ィルム式エアマスセンサの分解図が示されている。この
センサは、例えば自動車の吸気管に組み込まれて、セン
サ素子に空気供給通路１２を介して空気及び／又は気体
が供給される。これらの空気及び／又は気体は同時に、
例えば汚水、飛沫、石油、シリコーン油、煤、炭化水
素、塩又はダスト粒子等の防止不可能な多数の不純物を
含有している。センサ素子１０は、構造化された珪素か
ら成る小片の形で形成されており且つ空気供給通路１２
内に位置する感温領域を有している。センサ素子１０に
は、付着防止表面コーティング２０が施されている。
【００１２】この付着防止コーティング２０は、小さな
表面エネルギに基づき上で述べた物質及び不純物の付着
を防止する、温度安定性のしっかりと付着する薄いフッ
素含有層である。約１０ｎｍ〜約１０μｍしかない表面
コーティング２０の小さな厚さに基づき、センサ素子１
０又はアクチュエータ素子の機能自体は、熱的な風速計
等の若干の機能原理において同時に損なわれることはな
い。付着防止表面コーティング２０は、特にフルオロポ
リマー、フルオロオーモサー（Ｆｌｕｏｒｏｒｍｏｃｅ
ｒ）、フッ素含有性シラン、ポリマーのフルオロカーボ
ン樹脂又は部分的にフッ素化されたポリマーである。
表面エネルギに基づき上で述べた物質及び不純物の付着
を防止する、温度安定性のしっかりと付着する薄いフッ
素含有層である。約１０ｎｍ〜約１０μｍしかない表面
コーティング２０の小さな厚さに基づき、センサ素子１
０又はアクチュエータ素子の機能自体は、熱的な風速計
等の若干の機能原理において同時に損なわれることはな
い。付着防止表面コーティング２０は、特にフルオロポ
リマー、フルオロオーモサー（Ｆｌｕｏｒｏｒｍｏｃｅ
ｒ）、フッ素含有性シラン、ポリマーのフルオロカーボ
ン樹脂又は部分的にフッ素化されたポリマーである。
【００１３】センサ素子１０への表面コーティング２０
の被着は、有利にはフッ素含有性の溶剤中の、特にフル
オロポリマー又はフルオロオーモサーの溶液の浸漬、吹
付け、スピンコーティング、刷毛塗り、滴下、へら塗
り、ローラー塗り、噴霧又は蒸着を介して行われる。適
用された被着法及びフルオロポリマーに対する溶剤の比
率に関連して、約１０ｎｍ〜１０μｍの範囲の、容易に
調整可能な表面コーティング２０の厚さが得られる。
の被着は、有利にはフッ素含有性の溶剤中の、特にフル
オロポリマー又はフルオロオーモサーの溶液の浸漬、吹
付け、スピンコーティング、刷毛塗り、滴下、へら塗
り、ローラー塗り、噴霧又は蒸着を介して行われる。適
用された被着法及びフルオロポリマーに対する溶剤の比
率に関連して、約１０ｎｍ〜１０μｍの範囲の、容易に
調整可能な表面コーティング２０の厚さが得られる。
【００１４】従って、溶剤の排出後には、しっかりと付
着するポリマーフィルムがセンサ素子１０に保護層及び
付着防止表面コーティングとして非常に簡単に生ぜしめ
られる。前記ポリマーフィルムの厚さは、溶剤に対する
フルオロポリマーの比率に基づき、上で述べた広い範囲
で調整され得る。フルオロポリマー又はフルオロオーモ
サーによるコーティングに対して択一的に、センサ素子
１０の表面をフッ素化されたシランを以て浸漬、吹付け
又はスピンコーティングによって、並びにフッ素含有物
質によるプラズマ重合によってコーティングすることも
できる。
着するポリマーフィルムがセンサ素子１０に保護層及び
付着防止表面コーティングとして非常に簡単に生ぜしめ
られる。前記ポリマーフィルムの厚さは、溶剤に対する
フルオロポリマーの比率に基づき、上で述べた広い範囲
で調整され得る。フルオロポリマー又はフルオロオーモ
サーによるコーティングに対して択一的に、センサ素子
１０の表面をフッ素化されたシランを以て浸漬、吹付け
又はスピンコーティングによって、並びにフッ素含有物
質によるプラズマ重合によってコーティングすることも
できる。
【００１５】特に、本発明によるセンサ素子１０には、
３Ｍ ドイッチュランド ゲゼルシャフト ミット ベ
シュレンクテル ハフツング社、ノイスの製品ＦＣ７２
２、ＦＣ７３２又はＦＣ７２５、又はドクター・ティル
ウィッチ ゲゼルシャフトミット ベシュレンクテル
ハフツング社、７２１６０ ホルプ（Ｄｒ．Ｔｉｌｗｉ
ｃｈ ＧｍｂＨ，７２１６０ Ｈｏｒｂ）の製品Ｆ２／
５０及びＦＫ６０による表面コーティング２０が適して
いる。更に、エルフ・アトケム社、Ｆ−９２３００ レ
バロア（Ｅｌｆ Ａｔｏｃｈｅｍ，Ｆ−９２３００ Ｌ
ｅｖａｌｌｏｉｓ）の製品フォーラルキル（Ｆｏｒａｌ
ｋｙｌ）ＭＡＣ８に多機能のメタクリレートや重合開始
剤、及び必要のある場合には溶剤が供給され、次いでこ
の溶液をセンサ素子１０のコーティングのために使用す
る、それ自体が合成された層が特に適している。
３Ｍ ドイッチュランド ゲゼルシャフト ミット ベ
シュレンクテル ハフツング社、ノイスの製品ＦＣ７２
２、ＦＣ７３２又はＦＣ７２５、又はドクター・ティル
ウィッチ ゲゼルシャフトミット ベシュレンクテル
ハフツング社、７２１６０ ホルプ（Ｄｒ．Ｔｉｌｗｉ
ｃｈ ＧｍｂＨ，７２１６０ Ｈｏｒｂ）の製品Ｆ２／
５０及びＦＫ６０による表面コーティング２０が適して
いる。更に、エルフ・アトケム社、Ｆ−９２３００ レ
バロア（Ｅｌｆ Ａｔｏｃｈｅｍ，Ｆ−９２３００ Ｌ
ｅｖａｌｌｏｉｓ）の製品フォーラルキル（Ｆｏｒａｌ
ｋｙｌ）ＭＡＣ８に多機能のメタクリレートや重合開始
剤、及び必要のある場合には溶剤が供給され、次いでこ
の溶液をセンサ素子１０のコーティングのために使用す
る、それ自体が合成された層が特に適している。
【００１６】前記の表面コーティング２０によっては、
ホットフィルム式エアマスセンサの測定信号はそれほど
損なわれない。表面コーティング２０を施すためのセン
サ素子１０としては、特に珪素、二酸化珪素、窒化珪
素、セラミックス材料、ガラス、金属又はポリマーから
成るセンサ素子が適している。
ホットフィルム式エアマスセンサの測定信号はそれほど
損なわれない。表面コーティング２０を施すためのセン
サ素子１０としては、特に珪素、二酸化珪素、窒化珪
素、セラミックス材料、ガラス、金属又はポリマーから
成るセンサ素子が適している。
【００１７】ホットフィルム式エアマスセンサは、運転
中に１５０℃〜３５０℃の温度の種々異なる温度ゾーン
を有しているので、フッ素化されたポリマーから成るコ
ーティングが、３Ｍ社及びＤｒ．Ｔｉｌｗｉｃｈ社の前
記の製品の使用下で、３００℃以上の温度で遅延無く分
解することは非常に有利である。これにより、本来のセ
ンサ素子１０を越える、例えばガス若しくは空気供給通
路１２及び／又は測定通路カバーの内壁等の領域も、付
着防止表面コーティングによって付加的にコーティング
され得る。ホットフィルム式エアマスセンサの最初の運
転において、被着された付着防止表面コーティングは、
３００℃以上の温度にさらされた位置において遅延無く
燃焼される。
中に１５０℃〜３５０℃の温度の種々異なる温度ゾーン
を有しているので、フッ素化されたポリマーから成るコ
ーティングが、３Ｍ社及びＤｒ．Ｔｉｌｗｉｃｈ社の前
記の製品の使用下で、３００℃以上の温度で遅延無く分
解することは非常に有利である。これにより、本来のセ
ンサ素子１０を越える、例えばガス若しくは空気供給通
路１２及び／又は測定通路カバーの内壁等の領域も、付
着防止表面コーティングによって付加的にコーティング
され得る。ホットフィルム式エアマスセンサの最初の運
転において、被着された付着防止表面コーティングは、
３００℃以上の温度にさらされた位置において遅延無く
燃焼される。
【００１８】空気供給通路１２の内壁は、このホットフ
ィルム式エアマスセンサの場合は特に、グラスファイバ
で補強されたポリブチレンテレフタラート（Ｐｏｌｙｂ
ｕｔｙｌｅｎｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔ）射出成形質量体
から成っており、従って、フルオロポリマーをベースと
した付着防止表面コーティングのためにもやはり適して
おり、このことは、例えば内壁に付着する汚染物質によ
る、本発明によるセンサ素子の機能低下を更に減少させ
る。
ィルム式エアマスセンサの場合は特に、グラスファイバ
で補強されたポリブチレンテレフタラート（Ｐｏｌｙｂ
ｕｔｙｌｅｎｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔ）射出成形質量体
から成っており、従って、フルオロポリマーをベースと
した付着防止表面コーティングのためにもやはり適して
おり、このことは、例えば内壁に付着する汚染物質によ
る、本発明によるセンサ素子の機能低下を更に減少させ
る。
【００１９】ホットフィルム式エアマスセンサの他に、
種々様々なセンサ又はアクチュエータが、各センサ素子
又はアクチュエータ素子の表面コーティングのために適
している。このためには、特に湿気特性、天候特性、空
気特性及び温度センサが問題となる。エアバッグセンサ
においても、その内側及び／又は振動質量体に、付着防
止表面コーティングを「スティッキング」防止のために
付与することができる。更に、例えばアクチュエータの
場合は、空気量調整器のバッフル又は照明機械のロータ
が、付着防止表面コーティングのために適している。
種々様々なセンサ又はアクチュエータが、各センサ素子
又はアクチュエータ素子の表面コーティングのために適
している。このためには、特に湿気特性、天候特性、空
気特性及び温度センサが問題となる。エアバッグセンサ
においても、その内側及び／又は振動質量体に、付着防
止表面コーティングを「スティッキング」防止のために
付与することができる。更に、例えばアクチュエータの
場合は、空気量調整器のバッフル又は照明機械のロータ
が、付着防止表面コーティングのために適している。
【００２０】材料ＦＣ７２２から成る、被着された表面
コーティング２０は、特にセンサ素子１０としてのシリ
コン基板において極めてしっかりと付着しており且つ慣
用のグリッドテストに合格している。
コーティング２０は、特にセンサ素子１０としてのシリ
コン基板において極めてしっかりと付着しており且つ慣
用のグリッドテストに合格している。
【図１】コーティングされたセンサ素子を備えた熱線式
エアフローセンサの原理図である。
エアフローセンサの原理図である。
１０ センサ素子、 １１ 支持体薄板、 １２ 空気
供給通路、 １３ 差込み接続部、 １４ 電子機器室
カバー、 １５ 評価回路、 １６ 測定通路カバー、
２０ 表面コーティング
供給通路、 １３ 差込み接続部、 １４ 電子機器室
カバー、 １５ 評価回路、 １６ 測定通路カバー、
２０ 表面コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス ヘヒト ドイツ連邦共和国 コルンタール−ミュン ヒンゲン ヘービッヒシュトラーセ 12 (72)発明者 ディルク ヴェルティング ドイツ連邦共和国 レオンベルク ミュン ジンガー シュトラーセ 24 (72)発明者 ルッツ ミュラー ドイツ連邦共和国 ゲルリンゲン バンヴ ァルトヴェーク ４ (72)発明者 トーマス ブリンツ ドイツ連邦共和国 ビッシンゲン ウンタ ー デア テック フォルデレ シュトラ ーセ 113
Claims (13)
- 【請求項１】 センサ素子（１０）又はアクチュエータ
素子に、付着防止表面コーティング（２０）が保護層と
して設けられていることを特徴とする、付着防止表面コ
ーティングを有するセンサ素子又はアクチュエータ素
子。 - 【請求項２】 付着防止表面コーティング（２０）が、
少なくとも２００℃まで温度安定性を有している、請求
項１記載のセンサ素子又はアクチュエータ素子。 - 【請求項３】 付着防止表面コーティング（２０）が、
５〜５０ｍＮ／ｍの低い表面エネルギを有している、請
求項１又は２記載のセンサ素子又はアクチュエータ素
子。 - 【請求項４】 付着防止表面コーティング（２０）が、
センサ素子（１０）又はアクチュエータ素子の表面にお
ける汚水、石油、飛沫、シリコーン油、煤、塩、炭化水
素、ダスト粒子、又はこれらの物質の内の少なくとも２
つの複合物の付着を減少させる、請求項１から３までの
いずれか１項記載のセンサ素子又はアクチュエータ素
子。 - 【請求項５】 付着防止表面コーティング（２０）が、
フルオロポリマー、フルオロオーモサー、フッ素含有性
シラン、ポリマーのフルオロカーボン樹脂又は部分的に
フッ素化されたポリマーのグループから選択された少な
くとも１つの化合物を含有している、請求項１から４ま
でのいずれか１項記載のセンサ素子又はアクチュエータ
素子。 - 【請求項６】 付着防止表面コーティング（２０）が、
フッ素含有性ポリマーフィルム又はフルオロシランコー
ティングである、請求項５記載のセンサ素子又はアクチ
ュエータ素子。 - 【請求項７】 付着防止表面コーティングが、１０ｎｍ
〜１０μｍの厚さを有している、請求項１から６までの
いずれか１項記載のセンサ素子又はアクチュエータ素
子。 - 【請求項８】 付着防止表面コーティング（２０）が３
００℃以上の温度で遅延無く分解する、請求項１又は５
記載のセンサ素子又はアクチュエータ素子。 - 【請求項９】 センサ素子（１０）又はアクチュエータ
素子が、珪素、窒化珪素、二酸化珪素、ガラス、金属、
ポリマー又はセラミックスを含有している、請求項１記
載のセンサ素子又はアクチュエータ素子。 - 【請求項１０】 センサ素子が、センサ、特にホットフ
ィルム式エアマスセンサに組み込まれている、請求項１
から９までのいずれか１項記載のセンサ素子。 - 【請求項１１】 センサ素子が、湿気センサ、天候セン
サ、空気特性センサ、温度センサ又はエアバッグセンサ
に組み込まれている、請求項１から１０までのいずれか
１項記載のセンサ素子。 - 【請求項１２】 付着防止表面コーティング（２０）
が、センサ素子（１０）又はアクチュエータ素子を包囲
する構成部材、ガス供給通路（１２）又はケーシング群
（１６）の内壁にも被着されている、請求項１から１１
までのいずれか１項記載のセンサ素子又はアクチュエー
タ素子。 - 【請求項１３】 付着防止表面コーティング（２０）が
しっかりと付着しており且つグリッドテストに合格して
いる、請求項１から１２までのいずれか１項記載のセン
サ素子又はアクチュエータ素子。
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