JPH06294693A - 抵抗体およびこれを用いた圧力センサ - Google Patents
抵抗体およびこれを用いた圧力センサInfo
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- JPH06294693A JPH06294693A JP5080490A JP8049093A JPH06294693A JP H06294693 A JPH06294693 A JP H06294693A JP 5080490 A JP5080490 A JP 5080490A JP 8049093 A JP8049093 A JP 8049093A JP H06294693 A JPH06294693 A JP H06294693A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力変化により電気抵抗が変化する抵抗体を
用いた圧力センサに関するもので、ＴＣＲ特性に優れた
抵抗体を用いることにより、高品質な圧力センサを提供
することを目的とする。 【構成】 金属基体１と、その金属基体の表面に形成さ
れた絶縁層２と、その絶縁層の表面に形成され圧力が加
わると電気抵抗が変化する抵抗体３とからなり、抵抗体
３中のガラスフリットの熱膨張率を基板の熱膨張率に近
似させたものである。
用いた圧力センサに関するもので、ＴＣＲ特性に優れた
抵抗体を用いることにより、高品質な圧力センサを提供
することを目的とする。 【構成】 金属基体１と、その金属基体の表面に形成さ
れた絶縁層２と、その絶縁層の表面に形成され圧力が加
わると電気抵抗が変化する抵抗体３とからなり、抵抗体
３中のガラスフリットの熱膨張率を基板の熱膨張率に近
似させたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗体および圧力変化
にによる抵抗体の電気抵抗の変化から圧力を検出する圧
力センサに関する。
にによる抵抗体の電気抵抗の変化から圧力を検出する圧
力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、荷重量，圧力を検出するセンサ
は、機械，船舶，自動車等の各部に生じる応力や荷重の
大きさを検出するために広く用いられている。この種の
センサは基材の種類、感歪材料の種類によってさまざま
なものが提案されている。
は、機械，船舶，自動車等の各部に生じる応力や荷重の
大きさを検出するために広く用いられている。この種の
センサは基材の種類、感歪材料の種類によってさまざま
なものが提案されている。
【０００３】その代表的なものとして、ポリエステル，
エポキシ，ポリイミド等の樹脂からなるフィルム上に、
Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等からなる薄膜状の抵
抗体を蒸着またはパッタリングにより形成したセンサ
（１）がある。
エポキシ，ポリイミド等の樹脂からなるフィルム上に、
Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金等からなる薄膜状の抵
抗体を蒸着またはパッタリングにより形成したセンサ
（１）がある。
【０００４】また、特公平３−２０６８２号公報に開示
されているように、上記の樹脂製フィルムの代りにガラ
スプレートを用いたセンサ（２）もある。さらに特願平
３−２８２６６３号に開示されているように金属基体
と、その表面に形成された結晶化ガラス材料からなるガ
ラス層と、さらにそのガラス層の表面に形成され、歪が
加わると電気抵抗が変化する抵抗体からなる圧力センサ
（３）が提案されている。
されているように、上記の樹脂製フィルムの代りにガラ
スプレートを用いたセンサ（２）もある。さらに特願平
３−２８２６６３号に開示されているように金属基体
と、その表面に形成された結晶化ガラス材料からなるガ
ラス層と、さらにそのガラス層の表面に形成され、歪が
加わると電気抵抗が変化する抵抗体からなる圧力センサ
（３）が提案されている。
【０００５】応力，荷重，圧力の大きさは、次のように
して測定される。外部からの力や荷重により発生した部
材の圧力が、樹脂製フィルム，ガラスプレート，金属基
材を介して抵抗体に伝わる。この伝達された圧力によ
り、抵抗体の長さと断面積が変化することにより電気抵
抗が変化する。この電気抵抗の変化を電気信号として検
出することにより、部材に加わった応力，荷重，圧力の
大きさが検知できる。
して測定される。外部からの力や荷重により発生した部
材の圧力が、樹脂製フィルム，ガラスプレート，金属基
材を介して抵抗体に伝わる。この伝達された圧力によ
り、抵抗体の長さと断面積が変化することにより電気抵
抗が変化する。この電気抵抗の変化を電気信号として検
出することにより、部材に加わった応力，荷重，圧力の
大きさが検知できる。
【０００６】ところで、圧力センサの市場が大きい用途
の１つとして、自動車等に使用される車両用サスペンシ
ョンがある。以後は車両用サスペンションを例にあげて
説明する。例えばそのシャフトの表面に圧力センサ
（１）を接着樹脂等で貼り付け、この圧力センサによ
り、車体が車輪に加わる荷重が検出される。
の１つとして、自動車等に使用される車両用サスペンシ
ョンがある。以後は車両用サスペンションを例にあげて
説明する。例えばそのシャフトの表面に圧力センサ
（１）を接着樹脂等で貼り付け、この圧力センサによ
り、車体が車輪に加わる荷重が検出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、以下に示すような問題点を有していた。
（１）の圧力センサでは車両用サスペンションのよう
に、温度範囲が−５０℃〜１５０℃、最大荷重が２トン
にも達するといった過酷な環境条件下で長期間使用した
とき接着強度が劣下して圧力センサが部材から剥離する
問題がある。特に（２）の圧力センサでは、ガラスプレ
ートをシャフトのような曲面を有する部材に溶着した場
合は、ガラスプレートは密着性が乏しいため強固な接着
が難しくて剥離し易い。しかし（３）の圧力センサは、
金属基体と結晶化ガラス層、結晶化ガラス層と抵抗体層
間でそれぞれの成分元素が相互拡散しているため密着性
が非常に強く、過酷な環境条件で使用するセンサとして
は最適なものであるが、未だ実用化されていない。この
原因の１つとして温度変化による抵抗変化率（ＴＣＲ）
が１００〜２００ＰＰｍ／℃と大きいことである。この
温度変化による抵抗値変化への影響を排除するための高
価な温度補償素子を必要とし、これがセンサのコストア
ップにつながっていた。
の構成では、以下に示すような問題点を有していた。
（１）の圧力センサでは車両用サスペンションのよう
に、温度範囲が−５０℃〜１５０℃、最大荷重が２トン
にも達するといった過酷な環境条件下で長期間使用した
とき接着強度が劣下して圧力センサが部材から剥離する
問題がある。特に（２）の圧力センサでは、ガラスプレ
ートをシャフトのような曲面を有する部材に溶着した場
合は、ガラスプレートは密着性が乏しいため強固な接着
が難しくて剥離し易い。しかし（３）の圧力センサは、
金属基体と結晶化ガラス層、結晶化ガラス層と抵抗体層
間でそれぞれの成分元素が相互拡散しているため密着性
が非常に強く、過酷な環境条件で使用するセンサとして
は最適なものであるが、未だ実用化されていない。この
原因の１つとして温度変化による抵抗変化率（ＴＣＲ）
が１００〜２００ＰＰｍ／℃と大きいことである。この
温度変化による抵抗値変化への影響を排除するための高
価な温度補償素子を必要とし、これがセンサのコストア
ップにつながっていた。
【０００８】本発明は上記従来技術の課題を解決し、抵
抗体のＴＣＲ特性に優れた抵抗体およびこれを用いた圧
力センサを提供することを目的とする。
抗体のＴＣＲ特性に優れた抵抗体およびこれを用いた圧
力センサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は金属基体と前記
金属基体の表面に形成された絶縁層と、前記絶縁層の表
面に形成され変形に伴って電気抵抗が変化する抵抗体
と、前記抵抗体の抵抗変化を検出する電極からなり、抵
抗体中のガラスフリットの熱膨張率が金属基体および絶
縁層の熱膨張率と近似していることを特徴とする圧力セ
ンサととしたものである。
金属基体の表面に形成された絶縁層と、前記絶縁層の表
面に形成され変形に伴って電気抵抗が変化する抵抗体
と、前記抵抗体の抵抗変化を検出する電極からなり、抵
抗体中のガラスフリットの熱膨張率が金属基体および絶
縁層の熱膨張率と近似していることを特徴とする圧力セ
ンサととしたものである。
【００１０】
【作用】この構成によって抵抗体中のガラスフリットの
熱膨張率を金属基体および絶縁層の熱膨張率に近似させ
ることにより、抵抗体と基板の熱膨張率の差から生じる
歪みによる抵抗値変化がＴＣＲ特性に与える影響を少な
くすることが可能となる。
熱膨張率を金属基体および絶縁層の熱膨張率に近似させ
ることにより、抵抗体と基板の熱膨張率の差から生じる
歪みによる抵抗値変化がＴＣＲ特性に与える影響を少な
くすることが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の圧力センサについて具体的に
説明する。
説明する。
【００１２】図１に本発明の一実施例における圧力セン
サを示しており、図において１は金属基体、２は絶縁
層、３は抵抗体、４は電極である。
サを示しており、図において１は金属基体、２は絶縁
層、３は抵抗体、４は電極である。
【００１３】次に本発明のセンサの各構成部分について
詳細に説明する。 （１）基板 （ａ）金属基体 本発明に使用される金属基体はホーロ用鋼，ステンレス
鋼，珪素鋼，ニッケル−クロム−鉄，ニッケル−鉄，コ
バール，インバーなどの各種合金材やそれらのクラッド
材などが選択されるが、絶縁層との密着性の観点からＳ
ＵＳ４３０が最も好ましい。
詳細に説明する。 （１）基板 （ａ）金属基体 本発明に使用される金属基体はホーロ用鋼，ステンレス
鋼，珪素鋼，ニッケル−クロム−鉄，ニッケル−鉄，コ
バール，インバーなどの各種合金材やそれらのクラッド
材などが選択されるが、絶縁層との密着性の観点からＳ
ＵＳ４３０が最も好ましい。
【００１４】金属基体の材質が決定されれば、所望の形
状加工、穴加工等が通常の機械加工，エッチング加工，
レーザ加工等で施される。その形状は、負荷荷重の大き
さや用途により、円筒形や板状（箔状も含む）等が選択
される。
状加工、穴加工等が通常の機械加工，エッチング加工，
レーザ加工等で施される。その形状は、負荷荷重の大き
さや用途により、円筒形や板状（箔状も含む）等が選択
される。
【００１５】これら金属基体は絶縁層の密着性を向上さ
せる目的で、表面脱脂された後、サンドブラスト処理し
たり、ニッケル，コバルトなどの各種メッキを施した
り、熱酸化処理によって酸化被覆層を形成したりする。
せる目的で、表面脱脂された後、サンドブラスト処理し
たり、ニッケル，コバルトなどの各種メッキを施した
り、熱酸化処理によって酸化被覆層を形成したりする。
【００１６】（Ｂ）絶縁層 本発明のセンサの金属基体上に形成される絶縁層は、結
晶化ガラス層が選択される。結晶化ガラス層は、電気絶
縁性，耐熱性の観点から、無アルカル結晶化ガラス（焼
成によってたとえば、ＭｇＯ系の結晶相を析出）で構成
されることが好ましい。そのガラス組成が特に、ＭｇＯ
が１６〜５０重量％，ＳｉＯ2が７〜３０重量％，Ｂ2Ｏ
3が５〜３４重量％，ＢａＯが０〜５０重量％，Ｌａ2Ｏ
3が０〜４０重量％，ＣａＯが０〜２０重量％，Ｐ2Ｏ5
が０〜５重量％，ＭＯ2が０〜５重量％（但し、ＭはＺ
ｒ，Ｔｉ，Ｓｎのうち少なくとも一種の元素）であるこ
とが好ましい。
晶化ガラス層が選択される。結晶化ガラス層は、電気絶
縁性，耐熱性の観点から、無アルカル結晶化ガラス（焼
成によってたとえば、ＭｇＯ系の結晶相を析出）で構成
されることが好ましい。そのガラス組成が特に、ＭｇＯ
が１６〜５０重量％，ＳｉＯ2が７〜３０重量％，Ｂ2Ｏ
3が５〜３４重量％，ＢａＯが０〜５０重量％，Ｌａ2Ｏ
3が０〜４０重量％，ＣａＯが０〜２０重量％，Ｐ2Ｏ5
が０〜５重量％，ＭＯ2が０〜５重量％（但し、ＭはＺ
ｒ，Ｔｉ，Ｓｎのうち少なくとも一種の元素）であるこ
とが好ましい。
【００１７】このように結晶化ガラス材料が選択される
理由の１つは、金属基体とガラス層との密着性を強固に
するためである。特に上記の組成のものは、密着性が非
常に強固である。
理由の１つは、金属基体とガラス層との密着性を強固に
するためである。特に上記の組成のものは、密着性が非
常に強固である。
【００１８】上記結晶化ガラス層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
電着法等がある。被膜のち密性，電気絶縁性等の観点か
ら、電気泳動電着法が最も好ましい。
る方法として、スプレー法，粉末静電塗装法，電気泳動
電着法等がある。被膜のち密性，電気絶縁性等の観点か
ら、電気泳動電着法が最も好ましい。
【００１９】この方法は、ガラスにアルコールおよび少
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。そして金
属基体を、このスラリー中に浸漬し、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。これによってガラスの微粒子が溶
融するとともに、ガラスの成分と金属材料の成分が、十
分に相互拡散するためガラス層と金属基体との強固な密
着が得られる。
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。そして金
属基体を、このスラリー中に浸漬し、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。これによってガラスの微粒子が溶
融するとともに、ガラスの成分と金属材料の成分が、十
分に相互拡散するためガラス層と金属基体との強固な密
着が得られる。
【００２０】なお、焼成は常温から徐々に昇温して上記
温度に到達させる方法が微細針状結晶が無数に析出する
ため後述のアンカー効果の働きがより向上し、抵抗体と
の密着性向上に効果があり好ましい。
温度に到達させる方法が微細針状結晶が無数に析出する
ため後述のアンカー効果の働きがより向上し、抵抗体と
の密着性向上に効果があり好ましい。
【００２１】（２）抵抗体 抵抗体用の材料としては、酸化ルテニウム，酸化タンタ
ル，酸化タリウム，ルテニウム酸鉛等の種々の圧力変化
によって電気抵抗が変化する性質を含む抵抗材料が使用
される。本発明の圧力センサにおける抵抗体の形成法と
しては、抵抗体ペーストを描画，スクリーン印刷，メタ
ルマスク印刷，ドクターブレード，オフセット印刷など
により、基板にパターニングして焼成することにより得
られる。
ル，酸化タリウム，ルテニウム酸鉛等の種々の圧力変化
によって電気抵抗が変化する性質を含む抵抗材料が使用
される。本発明の圧力センサにおける抵抗体の形成法と
しては、抵抗体ペーストを描画，スクリーン印刷，メタ
ルマスク印刷，ドクターブレード，オフセット印刷など
により、基板にパターニングして焼成することにより得
られる。
【００２２】次に、具体的な実施例について説明する。 （実施例１）前述の絶縁層形成工程に従い、ＳＵＳ４３
０基体（１００mm×１００mm×０．５mm）の表面に、熱
さ１００μｍの（表１）〜（表５）に示す組成の結晶化
ガラス層を電気泳動電着し、８８０℃で１０分焼成しサ
ンプルの表面粗度，うねり性，耐熱性等の諸特性を調べ
た。その結果を組成とともに（表１）〜（表５）に示し
ている。
０基体（１００mm×１００mm×０．５mm）の表面に、熱
さ１００μｍの（表１）〜（表５）に示す組成の結晶化
ガラス層を電気泳動電着し、８８０℃で１０分焼成しサ
ンプルの表面粗度，うねり性，耐熱性等の諸特性を調べ
た。その結果を組成とともに（表１）〜（表５）に示し
ている。
【００２３】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。
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。
【００２４】耐熱性は、サンプルを８５０℃の電気炉中
に１０分入れ、炉から取り出し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。なおクラックは
赤インク中に浸漬しその後、表面を拭き取って目視観察
によって、その有無を調べた。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サイクルで発生したもの、×は４サイクル以
下で発生したものを示す。
に１０分入れ、炉から取り出し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。なおクラックは
赤インク中に浸漬しその後、表面を拭き取って目視観察
によって、その有無を調べた。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サイクルで発生したもの、×は４サイクル以
下で発生したものを示す。
【００２５】密着性は基体の曲げ試験を行い、ガラス層
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。
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。
【００２６】以上の評価に基づき総合評価を行い、その
結果を○，△，×で示した。No１〜８は他の成分量を一
定としＳｉＯ2とＢ2Ｏ3を変化させたもの、No９〜１５
はＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にしＭｇＯ量を変化させ
たもの、No１６〜１９はＣａＯ量を変化させたもの、No
２０〜２４は同じくＢａＯ量を変化させたもの、No２５
〜２９は同じくＬａ2Ｏ3量を変化させたもの、No３０〜
４２はそれぞれ、ＺｒＯ2，ＴｉＯ2，ＳｎＯ2，Ｐ
2Ｏ5，ＺｎＯの添加による影響を示す。
結果を○，△，×で示した。No１〜８は他の成分量を一
定としＳｉＯ2とＢ2Ｏ3を変化させたもの、No９〜１５
はＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にしＭｇＯ量を変化させ
たもの、No１６〜１９はＣａＯ量を変化させたもの、No
２０〜２４は同じくＢａＯ量を変化させたもの、No２５
〜２９は同じくＬａ2Ｏ3量を変化させたもの、No３０〜
４２はそれぞれ、ＺｒＯ2，ＴｉＯ2，ＳｎＯ2，Ｐ
2Ｏ5，ＺｎＯの添加による影響を示す。
【００２７】これらの表から明らかなようにＳｉＯ2を
増加していけば、耐熱性は向上するが、表面性および密
着性が悪くなる。逆にＢ2Ｏ3量を増加していくと、表面
性，密着性は向上するものの耐熱性が低下する。したが
っ本発明では、ＳｉＯ2７〜３０重量％、Ｂ2Ｏ3５〜３
４重量％の範囲内が好ましい。
増加していけば、耐熱性は向上するが、表面性および密
着性が悪くなる。逆にＢ2Ｏ3量を増加していくと、表面
性，密着性は向上するものの耐熱性が低下する。したが
っ本発明では、ＳｉＯ2７〜３０重量％、Ｂ2Ｏ3５〜３
４重量％の範囲内が好ましい。
【００２８】ＭｇＯ量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５０
重量％以上では結晶が析出し易く、ガラス溶融時に簡単
に結晶化し、均質なガラスを得ることが難しく、また表
面粗度が大きくなる。
％以下では結晶析出が不十分で耐熱性に劣る。また５０
重量％以上では結晶が析出し易く、ガラス溶融時に簡単
に結晶化し、均質なガラスを得ることが難しく、また表
面粗度が大きくなる。
【００２９】ＣａＯ量は２０重量％以上入れると、表面
性が悪くなり好ましくない。ＢａＯ量は５０重量％以上
では、耐熱性および密着性が劣化し好ましくない。
性が悪くなり好ましくない。ＢａＯ量は５０重量％以上
では、耐熱性および密着性が劣化し好ましくない。
【００３０】Ｌａ2Ｏ3は４０重量％以上では、耐熱性が
劣化し好ましくない。その他の添加可能な成分はＺｒＯ
2，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。
劣化し好ましくない。その他の添加可能な成分はＺｒＯ
2，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。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
【表５】
【００３６】前述の製造方法に基づいて、抵抗体を形成
した圧力センサを図１に基づいて説明する。直系４０φ
mm、厚さ１００μｍの円盤状金属基材（ＳＵＳ４３０）
を前処理として脱脂・水洗・酸洗・水洗・ニッケルメッ
キ・水洗の各工程を行った後、（表１）でNo７で示した
組成のガラス粒子からなるスラリー中に浸漬して、対極
と金属基材間に直流電圧を印加することにより、金属基
材の表面にガラス粒子を被覆し、室温〜８８０℃まで２
時間かけて昇温し、さらにこの温度で１０分間保持する
焼成を行い、７０μｍの結晶化ガラス層を形成し、これ
を絶縁層とした。次に絶縁層の表面にＡｕを蒸着し、電
極を形成した。
した圧力センサを図１に基づいて説明する。直系４０φ
mm、厚さ１００μｍの円盤状金属基材（ＳＵＳ４３０）
を前処理として脱脂・水洗・酸洗・水洗・ニッケルメッ
キ・水洗の各工程を行った後、（表１）でNo７で示した
組成のガラス粒子からなるスラリー中に浸漬して、対極
と金属基材間に直流電圧を印加することにより、金属基
材の表面にガラス粒子を被覆し、室温〜８８０℃まで２
時間かけて昇温し、さらにこの温度で１０分間保持する
焼成を行い、７０μｍの結晶化ガラス層を形成し、これ
を絶縁層とした。次に絶縁層の表面にＡｕを蒸着し、電
極を形成した。
【００３７】次に導電成分の酸化ルテニウムと熱膨張率
が１１８×１０-7／℃（室温〜３００℃までの熱膨張率
が基板の熱膨張率に一致）であるガラスフリットを重量
比で３：７になるように秤量した。これにエチルセルロ
ースとテルピネオールを主成分とする有機ビヒクルを、
酸化ルテニウムとガラスフリットの混合重量に対して２
０ｗｔ％添加した。まずこれらを乳鉢で混合し、さらに
３本ローラで２時間混合した。なお乳鉢混合およびロー
ラ混合の際に、希釈剤としてブチルカルビトールアセテ
ートを適時加えて、最終的にペースト粘度を調製した。
が１１８×１０-7／℃（室温〜３００℃までの熱膨張率
が基板の熱膨張率に一致）であるガラスフリットを重量
比で３：７になるように秤量した。これにエチルセルロ
ースとテルピネオールを主成分とする有機ビヒクルを、
酸化ルテニウムとガラスフリットの混合重量に対して２
０ｗｔ％添加した。まずこれらを乳鉢で混合し、さらに
３本ローラで２時間混合した。なお乳鉢混合およびロー
ラ混合の際に、希釈剤としてブチルカルビトールアセテ
ートを適時加えて、最終的にペースト粘度を調製した。
【００３８】このペーストを電極を形成した基材にスク
リーン印刷し、１２０℃の恒温槽中で３０分乾燥した
後、６５０℃で焼成して厚さ３０μｍの所定のパターン
の抵抗体を形成して圧力センサとした。
リーン印刷し、１２０℃の恒温槽中で３０分乾燥した
後、６５０℃で焼成して厚さ３０μｍの所定のパターン
の抵抗体を形成して圧力センサとした。
【００３９】（実施例２）導電成分の酸化ルテニウムと
熱膨張率が１０８×１０-7／℃であるガラスフリット重
量比で３：７になるように秤量した。これにエチルセル
ロースとテルピネオールを主成分とする有機ビヒクル
を、酸化ルテニウムとガラスフリットの混合重量に対し
て２０ｗｔ％添加した。まずこれらを乳鉢で混合し、さ
らに３本ローラで２時間混合した。なお乳鉢混合および
ローラ混合の際に、希釈剤としてブチルカルビトールア
セテートを適時加えて、最終的にペースト粘度を調製し
た。
熱膨張率が１０８×１０-7／℃であるガラスフリット重
量比で３：７になるように秤量した。これにエチルセル
ロースとテルピネオールを主成分とする有機ビヒクル
を、酸化ルテニウムとガラスフリットの混合重量に対し
て２０ｗｔ％添加した。まずこれらを乳鉢で混合し、さ
らに３本ローラで２時間混合した。なお乳鉢混合および
ローラ混合の際に、希釈剤としてブチルカルビトールア
セテートを適時加えて、最終的にペースト粘度を調製し
た。
【００４０】このペーストを実施例１と同様に電極を形
成した基材にスクリーン印刷し、１２０℃の恒温槽中で
３０分乾燥した後、６５０℃で焼成して厚さ３０μｍの
所定のパターンの抵抗体を形成して圧力センサとした。
成した基材にスクリーン印刷し、１２０℃の恒温槽中で
３０分乾燥した後、６５０℃で焼成して厚さ３０μｍの
所定のパターンの抵抗体を形成して圧力センサとした。
【００４１】（実施例３）導電成分の酸化ルテニウムと
熱膨張率が１２８×１０-7／℃であるガラスフリットを
重量比で３：７になるように秤量した。これにエチルセ
ルロースとテルピネオールを主成分とする有機ビヒクル
を、酸化ルテニウムとガラスフリットの混合重量に対し
て２０ｗｔ％添加した。まずこれらの乳鉢で混合し、さ
らに３本ローラで２時間混合した。なお乳鉢混合および
ローラ混合の際に、希釈剤としてブチルカルビトールア
セテートを適時加えて、最終的にペースト粘度を調製し
た。
熱膨張率が１２８×１０-7／℃であるガラスフリットを
重量比で３：７になるように秤量した。これにエチルセ
ルロースとテルピネオールを主成分とする有機ビヒクル
を、酸化ルテニウムとガラスフリットの混合重量に対し
て２０ｗｔ％添加した。まずこれらの乳鉢で混合し、さ
らに３本ローラで２時間混合した。なお乳鉢混合および
ローラ混合の際に、希釈剤としてブチルカルビトールア
セテートを適時加えて、最終的にペースト粘度を調製し
た。
【００４２】このペーストを実施例１と同様に電極を形
成した基材にスクリーン印刷し、１２０℃の恒温槽中で
３０分乾燥した後、６５０℃で焼成して厚さ３０μｍの
所定のパターンの抵抗体を形成して圧力センサとした。
成した基材にスクリーン印刷し、１２０℃の恒温槽中で
３０分乾燥した後、６５０℃で焼成して厚さ３０μｍの
所定のパターンの抵抗体を形成して圧力センサとした。
【００４３】以上の実施例１〜３および下記の比較例に
ついて、−５０℃〜１５０℃までの抵抗値を測定し、低
温側（−５０〜２５℃）と高温側（２５〜１５０℃）の
ＴＣＲを測定した。結果を（表６）に示す。
ついて、−５０℃〜１５０℃までの抵抗値を測定し、低
温側（−５０〜２５℃）と高温側（２５〜１５０℃）の
ＴＣＲを測定した。結果を（表６）に示す。
【００４４】
【表６】
【００４５】実施例１〜３のように、抵抗体中のガラス
フリットの熱膨張率を基板の膨張率に近似（熱膨張率の
差が±１０×１０-7／℃）とした場合には、ＴＣＲは低
温側で２８ｐｐｍ／℃以下、高温側で２１ｐｐｍ／℃以
下となった。さらに抵抗体中のガラスフリットの熱膨張
率を基板の膨張率に一致させた実施例１では、ＴＣＲは
低温側で１８ｐｐｍ／℃、高温側で１４ｐｐｍ／℃とＴ
ＣＲが最も小さくなった。一方、基板と抵抗体中のガラ
スフリットの熱膨張率の差が±１７×１０-7／℃以上の
比較例１〜３ではＴＣＲは低温側で１２０ｐｐｍ／℃以
上、高温側で１０４ｐｐｍ／℃以上と本実施例と比較し
てＴＣＲが一桁大きくなった。
フリットの熱膨張率を基板の膨張率に近似（熱膨張率の
差が±１０×１０-7／℃）とした場合には、ＴＣＲは低
温側で２８ｐｐｍ／℃以下、高温側で２１ｐｐｍ／℃以
下となった。さらに抵抗体中のガラスフリットの熱膨張
率を基板の膨張率に一致させた実施例１では、ＴＣＲは
低温側で１８ｐｐｍ／℃、高温側で１４ｐｐｍ／℃とＴ
ＣＲが最も小さくなった。一方、基板と抵抗体中のガラ
スフリットの熱膨張率の差が±１７×１０-7／℃以上の
比較例１〜３ではＴＣＲは低温側で１２０ｐｐｍ／℃以
上、高温側で１０４ｐｐｍ／℃以上と本実施例と比較し
てＴＣＲが一桁大きくなった。
【００４６】以上のことから、実施例においては基板と
抵抗体の熱膨張率の差による影響は少ないといえる。一
方、比較例においては本実施例と比較してＴＣＲが一桁
大きくなっていることから基板と抵抗体の熱膨張率の差
による影響が大きいといえる。このことから基板と抵抗
体中のガラスフリットの熱膨張率の差が１０×１０-7／
℃と１７×１０-7／℃の間に、基板と抵抗体の熱膨張率
の差が抵抗体に歪を与える境界があると考えられる。
抵抗体の熱膨張率の差による影響は少ないといえる。一
方、比較例においては本実施例と比較してＴＣＲが一桁
大きくなっていることから基板と抵抗体の熱膨張率の差
による影響が大きいといえる。このことから基板と抵抗
体中のガラスフリットの熱膨張率の差が１０×１０-7／
℃と１７×１０-7／℃の間に、基板と抵抗体の熱膨張率
の差が抵抗体に歪を与える境界があると考えられる。
【００４７】なお、以上の実施例ではＳＵＳ４３０に熱
膨張率を一致させた結晶化ガラス層を被覆した絶縁基板
に膨張率を近似させた例について述べたが、熱膨張率の
異なる他の基板に膨張率を近似させても同様であること
は言うまでもない。
膨張率を一致させた結晶化ガラス層を被覆した絶縁基板
に膨張率を近似させた例について述べたが、熱膨張率の
異なる他の基板に膨張率を近似させても同様であること
は言うまでもない。
【００４８】（比較例）実施例１〜３において、ガラス
フリットの熱膨張率を１３５×１０-7／℃（比較例
１）、１００×１０-7（比較例２）および８０×１０-7
／℃（比較例３）としてペーストを調製し、同様に圧力
センサを作製し、ＴＣＲを測定した。
フリットの熱膨張率を１３５×１０-7／℃（比較例
１）、１００×１０-7（比較例２）および８０×１０-7
／℃（比較例３）としてペーストを調製し、同様に圧力
センサを作製し、ＴＣＲを測定した。
【００４９】以上のように本発明の圧力センサは従来と
比較して、抵抗変化率が大きく、温度特性にも優れてい
る。
比較して、抵抗変化率が大きく、温度特性にも優れてい
る。
【００５０】
【発明の効果】以上のように本発明の抵抗体およびそれ
を用いた圧力センサは、基板と抵抗体中のガラスフリッ
トの熱膨張率を近似させることによって、ＴＣＲが小さ
い高品質なセンサを提供することが可能となる。
を用いた圧力センサは、基板と抵抗体中のガラスフリッ
トの熱膨張率を近似させることによって、ＴＣＲが小さ
い高品質なセンサを提供することが可能となる。
【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の一実施例における圧
力センサの平面図および断面図
力センサの平面図および断面図
１ 金属基体 ２ 絶縁層 ３ 抵抗体 ４ 電極
───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)
- 【請求項１】 導電性物質とガラスフリットと有機ビヒ
クルおよび、希釈剤からなる抵抗体ペーストにより構成
し、前記ガラスフリットの熱膨張率を抵抗体が形成され
る基板の熱膨張率に近似させたことを特徴とする抵抗
体。 - 【請求項２】 ガラスフリットの熱膨張率と抵抗体を形
成する基板の熱膨張率との差が、１０×１０-7／℃以下
であることを特徴とする請求項１記載の抵抗体。 - 【請求項３】 金属基体と、前記金属基体の表面に形成
された絶縁層と、前記絶縁層の表面に形成されかつ変形
に伴って電気抵抗が変化する抵抗体と、前記抵抗体の抵
抗変化を検出する電極からなり、抵抗体中のガラスフリ
ットの熱膨張率が金属基体および、絶縁層の熱膨張率と
近似していることを特徴とする圧力センサ。 - 【請求項４】 金属基体がＳＵＳ４３０で、絶縁層がＭ
ｇＯ：１６〜５０ｗｔ％、ＳｉＯ2：７〜３０ｗｔ％，
Ｂ2Ｏ3：５〜３４ｗｔ％、ＢａＯ：０〜５０ｗｔ％、Ｌ
ａ2Ｏ3：０〜４０ｗｔ％、ＣａＯ：０〜２０ｗｔ％、Ｐ
2Ｏ5：０〜５ｗｔ％、ＭＯ2：０〜５ｗｔ％（但し、Ｍ
はＺｒ，Ｔｉ，Ｓｎのうち少なくとも一種の元素）の組
成からなる結晶化ガラス層であることを特徴とする請求
項３記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5080490A JPH06294693A (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | 抵抗体およびこれを用いた圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5080490A JPH06294693A (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | 抵抗体およびこれを用いた圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294693A true JPH06294693A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=13719743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5080490A Pending JPH06294693A (ja) | 1993-04-07 | 1993-04-07 | 抵抗体およびこれを用いた圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06294693A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100394155C (zh) * | 2003-11-04 | 2008-06-11 | 松下电器产业株式会社 | 负荷传感器及其制造方法 |
-
1993
- 1993-04-07 JP JP5080490A patent/JPH06294693A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100394155C (zh) * | 2003-11-04 | 2008-06-11 | 松下电器产业株式会社 | 负荷传感器及其制造方法 |
| US7397340B2 (en) | 2003-11-04 | 2008-07-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Load sensor and its manufacturing method |
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