JPH05506717A - 押圧力を検出するためのセンサを製作する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 押圧力を検出するためのセンサを製作する方法と装置技術分野 本発明は、請求項１の上位概念に記載した形式の、センサを製作するための方法 と装置とに関する。

背景技術 この種の方法は、ドイツ国特許出願公開公報第３９１２２８０号明細書に開示さ れている。その場合は先づ第１に、厚膜技術で鋼製支持体上に圧力センサ装置を 装着せしめる。続いてこの積層体を注型材料又は別の適合した材料で覆い、かつ センサの表面を、該表面が支持体の下面に対し面平行状に延びるように研削する 。面平行性の外に、研削によって同時に可能な限り小さな表面粗さを達成しなけ ればならない。それは、完全に平滑な表面の場合にのみ良好な面圧力が可能であ るからである。従って研削作業は、経費高の、コスト的に厳しい製作ステップか ら成うている。

本発明の課題は、製作方法を改良して、均等な面圧力によって圧力センサを、経 費高の後加工なしでコスト的に有利に製作することができるようにすることにあ る。

発明の開示 厚膜技術で製作される本発明のセンサは、その極めて平滑な表面性状が特徴であ り、該表面は、高い感度と小さなヒステリシスとを備えている優れた面圧力特性 を実現している。本発明のセンサにあっては、平滑な表面を製作するための個々 のセンサの高価な後処理を省略することができる。その代りその場合には、多く の任意の製作作業に繰返し使用可能な受圧体を一度だけ平滑に研削しなければな らない。導電的なプラスチック材料から成る活性層は、広範囲に亘ってほぼ直線 的な圧力−抵抗特性を示す。センサは、機械的に極めて頑丈でありかつ別の領域 に亘っては温度依存型であり、また多数の幾何学的形状が可能である。つまりプ レス工具及び受圧体の対応した形状によって、例へばスペーサディスク又はロッ ド形状のような、任意の外方形状が可能である。しかし厚膜技術はまた、センサ の強固な外形の場合にはセンサを、種々の表面分割部に構成することを可能にし ている。例へばディスク状のセンサにあっては、活性層のディスク縁部に平行か 又はメアンダール状かのどちらかに構成することができる。

図面の簡単な説明 本発明の実施例を図面に図示し、次にこれを詳細に説明する。その際図１は、分 離剤で濡らされた受圧体の断面図を、図２は、分離剤を除去してセンサ積層体を 装着した後の受圧体の断面図を、図３は、その内方に位置するプラスチックプレ ス材料と図２に基いて挿入されたセンサ装置とを備えているプレス工具の断面図 を、図４は、完成したプレス製品の断面図を、夫々図示している。

実施例の説明 前述の方法ステップにあっては、受圧体１０の表面を高度に平滑にバニシ仕上げ する。その際形成される表面輪郭を、ネガリプリントとして後のセンサ表面３１ 上に再現せしめる。製作されるセンサの表面粗さは、受圧体の表面粗さに対応し て決定される。従って受圧体１０の表面１の加工は、センサ表面３１の所望する 品質に対応したコストを費してこれを実施しなければならない。受圧体１０の材 料としては鋼材を使用する。またアルミニウム並びにセラミック材料も適合して いる。

図１の第１ステツプでは、受圧体１０の平滑に仕上げられた表面を有利には分離 剤１１で完全に濡らす。

しかしこのステップは、その上に装着される厚膜体のために予め分離媒体が混入 しているようなペーストが使用されるような場合には、これを省くことができる 図２の第２ステツプでは、受圧体１０の高度にバニシ仕上げされた側部１上にス クリーン印刷によって先づ絶縁層１４をプリントする。この絶縁層１４は、接触 機能から解除されて受圧体１０の全表面を選択的にカバーすることもできる。し かしこの絶縁層１４は、有利には表面１の１部分だけをカバーし、その上に引続 いて抵抗路１２を装着せしめる。抵抗路１２と表面３１との直接的な接続を排除 するため、絶縁層１４は抵抗路１２の面を超えて外方に突き出た面を有していな ければならない。絶縁層１４の材料としては、個々の層のプレス機能を特に考慮 して、有利にはバインダとしてフェノール樹脂を含んだポリマペーストが適合し ている。絶縁層１４の層厚は、有利には２０μ厘乃至２５μ翼である。個々の絶 縁層は、なをしばしば障害個所を有しているので、非ポーラス性つまり良好な絶 縁特性を保証するため、一般的には別の絶縁層を設けても宜い。層の厚さとして は、２乃至３層で２０μ票の厚さで十分であることが判明した。

絶縁層１４の上方には、抵抗路１２を形成している圧力高感度の抵抗層を接続せ しめる。抵抗路１２のための所望される構造体は鏡像としてプリントされる。

抵抗層は有利には導電的なプラスチック材料から成っている。この材料は、基本 的には使用することができる別の圧力高感度材料に比較して、該材料が同じ様に プラスチックベースで構成された別の層と極めて確実に結合可能であるという利 点を有している。良好に適合した導電性プラスチック材料は、例へば日本国トコ ス社（Ｆ　ａ、ＴＯＣＯ５）の４２００シリーズで入手可能な、フェノール樹脂 をベースにしたペーストである。圧力高感度層１２の層厚は、絶縁層のそれと同 様に、有利には２０μ寓乃至２５μ直であるが、しかしこの値とは明らかに異な った層厚であっても宜い。その際より大きな層厚の場合には、通路横断面が大き いため通路抵抗ひいては測定信号も減少することを考慮しておかなければならな い。これが制限されている場合には、より高い比抵抗値を備えた材料を選択する ことによって、その補正を行うことができる。またより小さな層厚も実現可能で あり、その場合は、充分に微粒子のかつそれに対応した低抵抗のペースト材料を 使用しなければならない。

第３のステップとして、圧力高感度の抵抗路の接触のために、有利には導電性ポ リマペーストから成って導電路１３を形成している電気良導体層を装着せしめる 。有利には導電路１３を、抵抗路の縁部に沿い、これが抵抗路１２の縁部だけで なくその下方に位置する絶縁層１４の縁部もオーバラップしかっ受圧体上で終了 するように装着せしめる。

この実施例にあっては、センサの後の接触がセンサ表面から行われている。これ に反しセンサの接触が背面側から行われる場合には、受圧体の表面に制限されて いる導電路の装着が不必要である。場合によってはこの場合、接触のために外方 に向って、例へば差込み接触部のような別の特別な装置を設けることもできる図 ３の第３ステツプにあっては、先づ第１にプレス５を投入する。プレス工具２０ ．２１．２２として、一方の側部に向って開放されて有利には取外し可能な側方 部分２０と、運動可能な底部部分２１とが使用されている。底部部分２１の表面 ２２、即ちプレス型の内方側部の方に向いている面は、バニシ仕上げされている 。プレス工具２０，２１．２２の側方部分２０の形態によって後のセンサの外形 が決定される。例へばスペーサディスク形状のような、切欠きを備えた形状が所 望される場合には、工具２０，２１．２２内に対応した手段を設ける。熱硬化性 プラスチック、簡単にＤＡＰで表されている特にジアリルフタル酸エステル並び にフェノールが、良好に適合したプラスチックプレス材料であることが判明した 。両材料は、室温では粉状である。従ってこれらを有利には、取扱いが簡単なよ うにペレット形状１５ａにする。その後プレス材料をブレスエ［２０，２１，２ ２内に投入する。先づ剛性的な出発材料を塑性状に変形せしめるため、プレス工 程を高い温度で施行する。その際の温度は、プラスチック材料が粘性相に移行で きるような高さの温度に選択されており、しかもまた、積層体内に、特に圧力高 感度抵抗路に、炭化現象が発生しないような低さの温度に選択されている。前述 の装置に対しては、１３０℃から１８０℃までの温度、有利には約１５０℃の温 度が適合していることが判明した。

積層体又はプレス材料のためにプラスチックをベースにした材料が使用されない 場合には、場合によってはそれに適合した温度を選択しなければならな。プレス 工程中に負荷されるべき、プラスチックプレス材料１５と積層体１１．１２．１ ３．１４とを圧縮せしめるための圧力は、生成されるプレス加工品の充分な硬度 が達成されるような高さに選択する必要がある。有利にはこの圧力は少くとも２ ０　Ｎ　／　ｙｓｍ”である。更に圧力が極度に高い場合には、層構造が破壊さ れるおそれがあるということに留意しなければならない。

最後に図４のプレス加工品を、１２０℃から２００℃までの温度で気中硬化せし める。その際硬化の精確な温度及びその持続時間は、使用樹脂の形式に応じて、 乃至は使用される夫々の炉装置に応じて、これを個々に決定する。これらは、図 ４のプレス加工品の完全な重合が行われ、かつ図４のプレス加工品内に存在して いる溶解媒体が完全に追い出されつるように選択されていなければならない。

プレス工程の終了後、積層体１１．１２．１３．１４とプラスチックプレス材料 １５との圧縮によって生成される図４のプレス加工品を受圧体から分離する。

場合によっては存在している分離媒体残留物を除去した後では、センサ表面は自 由に位置していて、別の後加工が不必要である。

センサ表面３１の表面粗さは、受圧体１０の表面１を対応するように前処理した 場合には、０５μ厘以下の値を容易に達成することができる。受圧体１０は、別 のセンサの製作に対しては新たに再使用することができる。

図１乃至図４で説明した実施例の変化態様として、対応した多数の導電路１３を 備えた複数の抵抗路１２を、単一のセンサ上に位置せしめることもできる。

ここに説明した方法によって更に、１つの方法プロセスで多数のセンサを同時に 、従ってコスト的に有利に製作することも可能である。そのためには受圧体１０ と、この方法の実施のために必要な工具、特にプレス工具２０，２１．２２とを 、多数のセンサが同一の受圧体１０上に並列状に配置することができるような大 きさにする必要がある。その場合の方法は、実施例で説明したのと同様な方法で 行われる。製作された・プレス加工品を切り離すことによって、個々のセンサを 得ることができる。

要　約　書 特に押圧力を検出するために設けられるセンサを製作する方法と装置とが提案さ れている。厚膜技術で受圧体（１０）上に、先づ少くとも１つの絶縁層（１４） を、その上に圧力高感度の抵抗層（１２）を、最後に導電路（１３）を装着せし める。その後積層体（１１−１４）を、プレス工具（２０−２２）内でプラスチ ックプレス材料（１５）と共に圧縮する。最終的に受圧体（１０）をプレス加工 品から分離する。

国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　９］００３５９

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．厚膜技術で構成された押圧力を検出するためのセンサを製作する方法であっ て、積層体に向って平滑な表面（１）を有している有利には金属の受圧体（１０ ）上の有利には絶縁層（１４）の上に、少くとも１つの厚膜抵抗体（１２）を装 着せしめ、かつ厚膜抵抗体（１２）を空間的に分離された少くとも２つの位置に おいて電導路（１３）によって電気的に接触せしめ、その際センサの表面（１） を、該表面（１）がセンサ下方側部に対し面平行に延びるように処理する形式の ものにおいて、受圧体（１０）を積層体（１１−１４）の製造後再び除去するこ とを特徴とする、押圧力を検出するためのセンサを製作する方法。
2. ２．積層体（１１−１４）をプレス工具（２０，２１２２）内で、プラスチック プレス材料（１５）と共に圧縮することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. ３．積層体（１１−１４）の設けられた受圧体（１０）の表面（１）を平滑にバ ニシ仕上げすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. ４．圧縮を比較的高い温度で行うことを特徴とする、請求項２記載の方法。
5. ５．圧縮によって生成されたプレス加工品を、比較的高い温度で硬化せしめるこ とを特徴とする、請求項１から４までのいづれか１項記載の方法。
6. ６．積層体（１１−１４）に向い合う受圧体（１０）の表面（１）を、積層体（ ２１−１４）の装着前に分離剤（１１）で濡らすことを特徴とする、請求項１か ら５までのいづれか１項記載の方法。
7. ７．積層体（１２−１４）のために、分離剤を混入したペーストを使用すること を特徴とする、請求項１から６までのいづれか１項記載の方法。
8. ８．請求項１から７までに基く方法により製作されたセンサであって、高感度抵 抗層及び又は導電プラスチック層が、プラスチックプレス材料のような同一の基 本材料から成っていることを特徴とする、押圧力を検出するためのセンサ。