JPH0572017A

JPH0572017A - レベルセンサおよびその製造法

Info

Publication number: JPH0572017A
Application number: JP23603991A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Handa; 晴彦半田; Masahiro Hiraga; 将浩平賀; Masaki Ikeda; 正樹池田; Akihiko Yoshida; 昭彦吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンオイルなどの液体のレベルを走行中
に検知できるレベルセンサの信頼性を高める。【構成】金属基板１と、その上に被覆された結晶化ガ
ラスからなる結晶化ガラス層２と無電解メッキ法により
形成された電極３と、抵抗体４にオーバーコート層５を
被覆してレベルセンサを作製する。この構成により、金
属基板１と結晶化ガラス層２の密着性が良くなり、熱サ
イクルや衝撃に強くなり、信頼性の高いレベルセンサが
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジンオイ
ルなどの液体の液面レベルを検知するセンサとして用い
られる抵抗式のレベルセンサおよびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のエンジンオイルのレベル
を検知するためには、目盛りの付いたフレキシブルな金
属棒（オイルレベルゲージ）をエンジン内に挿入し、こ
れに付着したオイルの目盛りの位置を目視で読みとり、
液面レベルを測定していた。

【０００３】また、アルミナ基板上に白金薄膜感熱素子
を配設し、オイル残量に応じた感熱抵抗値変化をブリッ
ジ出力電圧として検出するセンサがあった。

【０００４】

【発明が解決しょうとする課題】しかし、上記のオイル
レベルゲージでオイルレベルを検出するには、エンジン
を停止した後、エンジン内からゲージを抜きだして目視
で測定する必要があり、少なくとも自動車走行中にレベ
ルを検出することは不可能であった。

【０００５】一方、アルミナ基板上に白金薄膜感熱素子
を配設した従来のセンサは、走行時に随時オイルレベル
を検出することができるが、強い衝撃が加わるとアルミ
ナ基板にクラックが生じ、信号を検出することが不可能
となったり、基板の一部が欠落してエンジンオイルに混
入し、エンジントラブルを引き起こす原因となってい
た。

【０００６】また、上記の抵抗体の形成法としては、ス
パッタ法や印刷法が一般的であるが、スパッタ法は大が
かりな真空装置を必要とし、印刷法は高温での熱処理を
必要とする。このため抵抗体金属と基板との反応性およ
び基板自体の熱衝撃性を充分に検討する必要があった。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するもの
で、自動車の走行中でもオイルレベルの検出が可能で、
機械的衝撃に強く、製造が簡単なレベルセンサおよびそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、金属基板と、前記金属基板上を被覆する結
晶化ガラス層と、無電解メッキ法により形成された抵抗
体を主体として構成したものである。

【０００９】また、結晶化ガラスの組成が重量％で、Ｍ
ｇＯ；１６〜５０％、ＢａＯ；０〜５０％、ＣａＯ；０
〜２０％、Ｌａ₂Ｏ₃；０〜４０％、Ｂ₂Ｏ₃；５〜３４
％、ＳｉＯ₂；７〜３０％、ＭＯ₂（ＭはＺｒ，Ｔｉ，Ｓ
ｎ，Ｚｎの少なくとも１種）；０〜５％、Ｐ₂Ｏ₅；０〜
５％であるようにしたものである。

【００１０】また、金属基板上に結晶化ガラス層を被覆
し、前記結晶化ガラス層の上に被メッキ面以外にメッキ
レジストを印刷し、無電解メッキ法により抵抗体を形成
するようにしたものである。

【００１１】

【作用】この構成によれば、金属基板上に、電気絶縁層
として設けた結晶化ガラス層が、基板自体の機械的強度
を増強させる。さらに、抵抗体の形成を無電解メッキ法
で行うため、印刷法のように高温での焼成を必要とせ
ず、またスパッタ法のように大がかりな真空装置も必要
なく、簡単な工程で信頼性の高いレベルセンサが得られ
ることとなる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

【００１３】まず、本発明のレベルセンサの電気絶縁層
として用いる結晶化ガラスについて説明する。結晶化ガ
ラスは電気絶縁性、耐熱性が望まれるので、無アルカリ
結晶化ガラスで構成されることが望ましい。そのガラス
組成は、例えばＳｉＯ2 ７〜３０重量％Ｂ2Ｏ3 ５〜３４重量％ＭｇＯ１６〜５０重量％ＣａＯ０〜２０重量％ＢａＯ０〜５０重量％ＺｒＯ2 ０〜５重量％Ｐ2Ｏ5 ０〜５重量％Ｌａ2Ｏ3 ０〜４０重量％の組成が望ましい。

【００１４】また、上記の結晶化ガラスを金属基体上に
被覆する方法として、スプレー法、粉末静電塗装法、電
気泳動電着法などがある。このうちでは、被膜の緻密
性、電気絶縁性などに優れた電気泳動電着法が最も望ま
しい。この方法は、ガラス粒とアルコールに少量の水を
加えてボールミル中で約２０時間粉砕、混合し、ガラス
の平均粒径を１〜５μｍ程度にする。得られたスラリー
を電解槽に入れて、液を循環する。このスラリー中に金
属基体を浸漬し、１００〜４００Ｖで陰分極させること
により、金属基体表面にガラス粒子を析出させる。これ
を乾燥後、８５０〜９００℃で１０分〜１時間焼成す
る。この工程によって、結晶化ガラス層からなる電気絶
縁層が得られる。

【００１５】この電気絶縁層は焼成することにより、少
なくとも、ＭｇＯ系の結晶相を析出させる必要がある。
その理由は、上記の組成であっても、ガラス状態では６
００〜７００℃に屈伏点を有する。しかし、これを熱処
理し、少なくとも、ＭｇＯ系の結晶相を析出させると、
屈伏点が９００℃以上となり耐熱性が向上する。さら
に、ＭｇＯ系の結晶層は線膨張係数が大きいので、この
結晶が析出すると絶縁層の線膨張係数が高膨張側に移行
し、絶縁層の膨張率を金属材料の膨張率に適合させ易く
なる。

【００１６】つぎに、具体的実施例について説明する。（実施例１）表１に示す組成の結晶化ガラスを合成し
た。さらに、上記の工程に従い、ＳＵＳ４３０基材（１
００mm×１００mm×０．５mm）の表面に、厚さ１００μ
ｍのガラス層を電気泳動法で電着し、８８０℃で１０分
間焼成した。このようにして得られたサンプルの表面粗
度、うねり性、耐熱性などの諸特性の測定結果を（表
１）〜（表４）に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】なお、表面粗度はタリサーフ表面粗さ計で
測定し、表面中心線平均粗さＲａで示し、うねり性はタ
リサーフ表面粗さ計で得られた山と谷の差Ｒmaxで表わ
した。耐熱性は、サンプルを８５０℃の電気炉中に１０
分間入れて加熱し、炉から取り出して、３０分間自然放
冷するサイクルを繰り返すスポーリングテストを行っ
て、サンプルのクラックや剥離の状態を調べた。クラッ
クの状態の観察は、サンプルを赤インク中に浸漬した
後、表面を拭き取って、目視観察によって、クラックの
有無を調べた。表中の○、△、×は、○が１０サイクル
以上行っても、異常が認められないもの、△は５〜９サ
イクルでクラックが発生したもの、×は４サイクル以下
でクラックが発生したものを示す。

【００２２】密着性は、基板の曲げ試験を行い、ホーロ
層が剥離して金属部が露出したものを×、金属部が一部
だけ露出したものを△、金属部が露出していないものを
○とした。

【００２３】以上の評価にもとずいて総合評価を行い、
結果を○、△、×で示した。Ｎｏ１〜８は他の成分を
一定として、ＳｉＯ₂とＢ₂Ｏ₃を変化させたもの、Ｎｏ
９〜１５は、ＳｉＯ₂／Ｂ₂Ｏ₃をほぼ一定にし、ＭｇＯ
量を変化させたもの、Ｎｏ１６〜１９は同じく、ＣａＯ
量を変化させたもの。Ｎｏ２０〜２４は、同じく、Ｂａ
Ｏ量を変化させたもの。Ｎｏ２５〜２９は、同じく、Ｌ
ａ₂Ｏ₃量を変化させたもの。Ｎｏ３０〜４２はそれぞ
れ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、ＺｎＯの影
響を示す。

【００２４】ＳｉＯ₂を増加していくと、耐熱性は向上
するものの、表面性および密着性が悪くなる。逆に、Ｂ
₂Ｏ₃を増加していくと、表面性および密着性は向上する
ものの耐熱性は低下する。したがって、本発明のレベル
センサーには、ＳｉＯ₂が７〜３０重量％、Ｂ₂Ｏ₃が５
〜３４重量％であることが望ましい。

【００２５】ＭｇＯは結晶性と相関があり、１６重量％
以下では結晶析出が不十分で、耐熱性に劣る。また、５
０重量％以上になると、結晶が析出しやすく、ガラス作
製時に簡単に結晶化し、均質なガラスを得ることが難し
く、表面粗度も大きくなる。ＣａＯ量は、２０重量％以
上になると、表面性が悪くなる。ＢａＯ量は、５０重量
％以上になると、耐熱性および密着性が劣化する。Ｌａ
₂Ｏ₃量は、４０重量％以上になると、耐熱性が劣化す
る。

【００２６】その他の添加可能な成分として、Ｚｒ
Ｏ₂、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、ＺｎＯなどが挙げら
れるが、５重量％以下までなら添加可能である。

【００２７】（実施例２）図２に本発明の一実施例のレ
ベルセンサの構成を示す。板厚１mm、大きさ３００×３
００mmの金属基板１を脱脂・水洗・酸洗・水洗・ニッケ
ルメッキ・水洗の各処理を行った後、組成が重量％で１
５％ＢａＯ・４４％ＭｇＯ・５％ＣａＯ・１８％ＳｉＯ
₂・１５％Ｂ₂Ｏ₃・１％Ａｌ₂Ｏ₃％・１％Ｌａ₂Ｏ₃・１
％ＺｒＯ₂であるガラス粒子を含むスラリー中に浸漬し
て、対極と金属基板間に直流電圧を印加する電気泳動電
着法によってガラス粒子を金属基板１上に１００μｍ被
覆した。その後、９００℃まで昇温させて、この温度で
１０分間焼成し、ガラスの一部を結晶化させ結晶化ガラ
ス層２を作製した。つぎに、結晶化ガラス基板に無電解
メッキを行うための前処理を行った。その工程図を図１
に示す。図１に示すように、まず基板を７０℃の弱アル
カリ性の洗浄液に１０分間浸して脱脂した後水洗し、つ
ぎに酸性溶液中に２０分間浸して整面した後水洗し、さ
らに塩化スズ溶液中に３分間浸して表面を調製した後水
洗し、最後に塩化パラジウム溶液中に１分間浸して活性
化した後水洗した。このサンプルを乾燥させた後、紫外
線硬化型メッキレジストを被メッキ面以外にスクリーン
印刷し、直ちに紫外線を１分間照射しレジストを硬化さ
せた。この工程により、後に無電解メッキによって形成
される抵抗体４および電極３以外の部分がレジストによ
って覆われたことになる。つぎに、７０℃のＮｉ−Ｐ系
のメッキ液中に１５分間浸すことによりレジスト印刷が
されていない部分に無電解メッキが行われ、電極３部分
と抵抗体４部分が一度に形成された。これをイソプロピ
ルアルコールに浸して、５分間超音波洗浄して自然乾燥
させた後、１５０℃で１時間熱処理した。

【００２８】さらに、オーバーコート層５として上記の
紫外線硬化型メッキレジストを電極３部分以外に印刷し
た後、紫外線を１分間照射して硬化させた。これを長さ
３００mm、巾５mmのサイズにレーザで切断し図２に示す
レベルセンサを形成した。

【００２９】（実施例３）実施例１で用いた無電解メッ
キ液をＣｕ−Ｎｉ−Ｐ系に替え、８０℃のメッキ液中に
１０分間浸した。他の条件は、実施例１と同様である。

【００３０】なお、以上の実施例では、無電解メッキに
よりＣｕ−Ｐ系およびＣｕ−Ｎｉ−Ｐ系の抵抗体を析出
させた例について説明したが、例えばＮｉ−Ｃｒ−Ｐ
系，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ系などの他の抵抗体を無電解メッキ
法により析出させても、同様の効果が得られることはい
うまでもない。

【００３１】（比較例）板厚１mm、大きさ３００×３０
０mmのアルミナ基板を用いて、実施例１〜３と同様に抵
抗体を無電解メッキ法により形成し、レベルセンサを作
製した。このレベルセンサを図３に示す万能試験機６を
用いて実施例と比較例について曲げ試験を行った。それ
ぞれのセンサ試料７を支持治具８上に設置した１０ｃｍ
間隔に隔てた支持台９上に置き、そのセンサーの中心部
に５ｋｇおよび１０ｋｇの力を加えて、基板が破壊され
るか否かを調べた。結果を（表５）に示す。

【００３２】

【表５】

【００３３】表５に示すように、実施例１〜３のサンプ
ルは破壊しないが、比較例のサンプルは破壊が多かっ
た。

【００３４】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明のレベルセンサによれば、金属基板上に金属基
板に近い熱膨張係数を有する結晶化ガラス層を形成して
いるので、機械的強度に優れているとともに、結晶化ガ
ラスとメッキ層との密着性が良く、熱衝撃と機械衝撃に
強く高い信頼性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のレベルセンサの抵抗体形成
に用いた無電解メッキの工程図

【図２】同結晶化ガラス基板を使用したレベルセンサの
断面図

【図３】同強度試験の模式図

【符号の説明】

１金属基板２結晶化ガラス層３電極４抵抗体５オーバーコート層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田昭彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属基板と、前記金属基板上を被覆する
結晶化ガラス層と、前記結晶化ガラス層上に無電解メッ
キ法により形成された抵抗体を主体としてなるレベルセ
ンサ。
【請求項２】結晶化ガラスの組成が重量％で、Ｍｇ
Ｏ；１６〜５０％、ＢａＯ；０〜５０％、ＣａＯ；０〜
２０％、Ｌａ₂Ｏ₃；０〜４０％、Ｂ₂Ｏ₃；５〜３４％、
ＳｉＯ₂；７〜３０％、ＭＯ₂（ＭはＺｒ，Ｔｉ，Ｓｎ，
Ｚｎの少なくとも１種）；０〜５％、Ｐ₂Ｏ₅；０〜５％
である請求項１記載のレベルセンサ。
【請求項３】金属基板上に結晶化ガラス層を被覆し、
前記結晶化ガラス層の上に被メッキ面以外にメッキレジ
ストを印刷し、無電解メッキ法により抵抗体を形成する
レベルセンサの製造法。