JPH08304200A - 感歪み抵抗体ペーストおよびこれを用いた力学量センサ - Google Patents
感歪み抵抗体ペーストおよびこれを用いた力学量センサInfo
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- JPH08304200A JPH08304200A JP7110711A JP11071195A JPH08304200A JP H08304200 A JPH08304200 A JP H08304200A JP 7110711 A JP7110711 A JP 7110711A JP 11071195 A JP11071195 A JP 11071195A JP H08304200 A JPH08304200 A JP H08304200A
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- glass
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部応力の発生を低減して、歪みに対する抵
抗値変化（ゲージ率）の大きな、高感度力学量センサを
提供する。 【構成】 基体、前記基体の表面に被覆された結晶化ガ
ラス層からなる基板および前記基板上に形成された抵抗
体を具備した力学量センサにおいて、前記抵抗体中のガ
ラス材料の線膨張係数と前記基板の線膨張係数の差を±
１０×１０-7／℃以下とする。
抗値変化（ゲージ率）の大きな、高感度力学量センサを
提供する。 【構成】 基体、前記基体の表面に被覆された結晶化ガ
ラス層からなる基板および前記基板上に形成された抵抗
体を具備した力学量センサにおいて、前記抵抗体中のガ
ラス材料の線膨張係数と前記基板の線膨張係数の差を±
１０×１０-7／℃以下とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力、荷重、加速度な
どを検出する力学量センサ、および同センサなどに用い
る感歪み抵抗体を形成するためのペーストに関するもの
である。
どを検出する力学量センサ、および同センサなどに用い
る感歪み抵抗体を形成するためのペーストに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧力、荷重量、加速度を検出する
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。近
年は図１に示すように、基体１、前記基体１の周囲に被
覆された結晶化ガラス層２からなる基板３、前記基板３
の上に形成された感歪み抵抗体４および一対の電極５を
具備した力学量センサが開発されつつある。なお、６は
必要に応じて設けられる保護層である。この種のセンサ
は、種々の外部応力によって基板３が変形すると、感歪
み抵抗体４の長さや断面積が変形するから、基板の歪み
量は一対の電極５間の電気抵抗値の変化として検出され
る。このとき、外部応力による基板３の歪み量と感歪み
抵抗体４の電気抵抗値の変化の割合を規格化した値がゲ
−ジ率である。
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。近
年は図１に示すように、基体１、前記基体１の周囲に被
覆された結晶化ガラス層２からなる基板３、前記基板３
の上に形成された感歪み抵抗体４および一対の電極５を
具備した力学量センサが開発されつつある。なお、６は
必要に応じて設けられる保護層である。この種のセンサ
は、種々の外部応力によって基板３が変形すると、感歪
み抵抗体４の長さや断面積が変形するから、基板の歪み
量は一対の電極５間の電気抵抗値の変化として検出され
る。このとき、外部応力による基板３の歪み量と感歪み
抵抗体４の電気抵抗値の変化の割合を規格化した値がゲ
−ジ率である。
【０００３】
【数１】
【０００４】一例を挙げると、基体１は鉄系のステンレ
ス鋼、ほうろう用鋼などであり、結晶化ガラス層２はＳ
ｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＣａＯ−ＭｇＯ系のガラスである。ま
た、感歪み抵抗体４は、酸化ルテニウム粉末とガラス粉
末とアクリル樹脂と有機溶剤を混合して作られるペ−ス
トを塗布し、焼成して所定の形状に形成されたものであ
る。なお、一般には、感歪み抵抗体４の線膨張係数は、
ガラスフリットの含有量が大きいためにほぼガラス材料
のそれに等しいとみて差し支えない。
ス鋼、ほうろう用鋼などであり、結晶化ガラス層２はＳ
ｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＣａＯ−ＭｇＯ系のガラスである。ま
た、感歪み抵抗体４は、酸化ルテニウム粉末とガラス粉
末とアクリル樹脂と有機溶剤を混合して作られるペ−ス
トを塗布し、焼成して所定の形状に形成されたものであ
る。なお、一般には、感歪み抵抗体４の線膨張係数は、
ガラスフリットの含有量が大きいためにほぼガラス材料
のそれに等しいとみて差し支えない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】感歪み抵抗体用の材料
として市販のペ−ストを用いた場合、図１に示す構成の
力学量センサは、出力特性、すなわちゲージ率が小さく
なる。その理由を以下に示す。図１に示した構成の力学
量センサを例にとって説明する。基板３の線膨張係数は
約１２０×１０-7／℃であるのに対して、前記ペースト
に含まれるガラス材料の線膨張係数は約（７０〜８０）
×１０-7／℃と小さいものであった。このように、ペ−
ストに含まれるガラス材料の線膨張係数が基板３の線膨
張係数よりも小さい場合、焼成後に感歪み抵抗体４中に
圧縮応力が発生する。この結果、歪みに対する電気抵抗
値の変化率、すなわちゲージ率が小さくなるという課題
があった。
として市販のペ−ストを用いた場合、図１に示す構成の
力学量センサは、出力特性、すなわちゲージ率が小さく
なる。その理由を以下に示す。図１に示した構成の力学
量センサを例にとって説明する。基板３の線膨張係数は
約１２０×１０-7／℃であるのに対して、前記ペースト
に含まれるガラス材料の線膨張係数は約（７０〜８０）
×１０-7／℃と小さいものであった。このように、ペ−
ストに含まれるガラス材料の線膨張係数が基板３の線膨
張係数よりも小さい場合、焼成後に感歪み抵抗体４中に
圧縮応力が発生する。この結果、歪みに対する電気抵抗
値の変化率、すなわちゲージ率が小さくなるという課題
があった。
【０００６】図２にそのメカニズムを示す。７は感歪み
抵抗体、８は基板である。図２の（ａ）に、基板８に感
歪み抵抗体ペーストを塗布した後の焼成中の状態を示
す。このときの基板８および感歪み抵抗体７の長さを等
しいとする。この基板８および感歪み抵抗体７が分離し
ていると仮定すると、図２の（ｂ）に示すように、冷却
して室温にまで温度が低下したとき、線膨張係数の大き
な基板８の方が短くなる。しかし、実際には両者は結合
しているため、図２の（ｃ）に示すように、感歪み抵抗
体７は縮められ、基板８は引き延ばされることになる。
そのために、感歪み抵抗体７および基板８には、それぞ
れ圧縮応力および引張応力が発生することになる。この
ように、形成された感歪み抵抗体７には、初めから圧縮
応力がかかっている。そのため、感歪み抵抗体７は、こ
れらの内部応力により、外部応力がない場合でも電気抵
抗値が大きくなる。そのため、ゲージ率は小さくなる。
出力特性（すなわちゲージ率）の改善の予備検討の結
果、種々の機器へ応用展開に必要となるゲージ率の値は
２５以上であることが分かった。本発明は、ゲージ率の
大きな、高感度力学量センサを提供することを目的とす
る。
抵抗体、８は基板である。図２の（ａ）に、基板８に感
歪み抵抗体ペーストを塗布した後の焼成中の状態を示
す。このときの基板８および感歪み抵抗体７の長さを等
しいとする。この基板８および感歪み抵抗体７が分離し
ていると仮定すると、図２の（ｂ）に示すように、冷却
して室温にまで温度が低下したとき、線膨張係数の大き
な基板８の方が短くなる。しかし、実際には両者は結合
しているため、図２の（ｃ）に示すように、感歪み抵抗
体７は縮められ、基板８は引き延ばされることになる。
そのために、感歪み抵抗体７および基板８には、それぞ
れ圧縮応力および引張応力が発生することになる。この
ように、形成された感歪み抵抗体７には、初めから圧縮
応力がかかっている。そのため、感歪み抵抗体７は、こ
れらの内部応力により、外部応力がない場合でも電気抵
抗値が大きくなる。そのため、ゲージ率は小さくなる。
出力特性（すなわちゲージ率）の改善の予備検討の結
果、種々の機器へ応用展開に必要となるゲージ率の値は
２５以上であることが分かった。本発明は、ゲージ率の
大きな、高感度力学量センサを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の感歪み抵抗体ペ
−ストは、導電性物質、ガラス材料、有機ビヒクル、お
よび希釈剤を含む感歪み抵抗体ペ−ストであって、前記
ガラス材料の線膨張係数と前記感歪みペーストを塗布す
る基板の線膨張係数の差を、±１０×１０-7／℃以下と
することが好ましい。また、導電性物質、それぞれ異な
る線膨張係数を有する複数のガラス材料、有機ビヒク
ル、および希釈剤を含む感歪み抵抗体ペ−ストであっ
て、前記複数のガラス材料の線膨張係数の加重平均値と
前記感歪みペーストを塗布する基板の線膨張係数の差
を、±１０×１０-7／℃以下とすることが好ましい。本
発明の力学量センサは、基体および前記基体の周囲に被
覆された結晶化ガラス層からなる基板、前記基板の表面
に形成された上記の感歪み抵抗体ペ−ストからなる感歪
み抵抗体、および前記抵抗体の抵抗変化を検出する電極
を具備するものである。
−ストは、導電性物質、ガラス材料、有機ビヒクル、お
よび希釈剤を含む感歪み抵抗体ペ−ストであって、前記
ガラス材料の線膨張係数と前記感歪みペーストを塗布す
る基板の線膨張係数の差を、±１０×１０-7／℃以下と
することが好ましい。また、導電性物質、それぞれ異な
る線膨張係数を有する複数のガラス材料、有機ビヒク
ル、および希釈剤を含む感歪み抵抗体ペ−ストであっ
て、前記複数のガラス材料の線膨張係数の加重平均値と
前記感歪みペーストを塗布する基板の線膨張係数の差
を、±１０×１０-7／℃以下とすることが好ましい。本
発明の力学量センサは、基体および前記基体の周囲に被
覆された結晶化ガラス層からなる基板、前記基板の表面
に形成された上記の感歪み抵抗体ペ−ストからなる感歪
み抵抗体、および前記抵抗体の抵抗変化を検出する電極
を具備するものである。
【０００８】
【作用】本発明によると、基板に塗布して用いる感歪み
抵抗体ペーストに含まれるガラス材料の線膨張係数を、
塗布される基板の線膨張係数に近似させることにより、
前記ペーストを基板に塗布した後の焼成中の感歪み抵抗
体の熱膨張と基板の熱膨張の差を小さくすることができ
る。そのため、焼成により生じる感歪み抵抗体中の内部
応力を低減することができ、ゲージ率の高い、高感度の
力学量センサを提供することができる。
抵抗体ペーストに含まれるガラス材料の線膨張係数を、
塗布される基板の線膨張係数に近似させることにより、
前記ペーストを基板に塗布した後の焼成中の感歪み抵抗
体の熱膨張と基板の熱膨張の差を小さくすることができ
る。そのため、焼成により生じる感歪み抵抗体中の内部
応力を低減することができ、ゲージ率の高い、高感度の
力学量センサを提供することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の感歪み抵抗体ペーストおよび
力学量センサについて具体的に説明する。 （１）基板 （ａ）基体 本発明に使用される基体には、金属基体やセラミックス
基体を用いることができる。基体の加工性を考慮する
と、ほうろう用鋼、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、インバなどの各
種合金材やそれらのクラッド材、もしくはマシナブルセ
ラミックス材などが好ましい。特に、絶縁層との密着性
の観点からステンレス鋼ＳＵＳ４３０が最も好ましい。
基体は、その材質が決定されれば、負荷荷重の大きさや
用途に応じて、機械加工、エッチング加工、レーザ加工
等により、円筒形や板状（箔状も含む）等の形状に加工
される。形状加工の後、絶縁層との密着性を向上させる
目的で、基体は表面脱脂される。さらに、脱脂された表
面に、必要に応じてサンドブラスト処理や、ニッケルや
コバルトなどの各種メッキ処理もしくは酸化被覆層を形
成する熱酸化処理などを施す。
力学量センサについて具体的に説明する。 （１）基板 （ａ）基体 本発明に使用される基体には、金属基体やセラミックス
基体を用いることができる。基体の加工性を考慮する
と、ほうろう用鋼、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、インバなどの各
種合金材やそれらのクラッド材、もしくはマシナブルセ
ラミックス材などが好ましい。特に、絶縁層との密着性
の観点からステンレス鋼ＳＵＳ４３０が最も好ましい。
基体は、その材質が決定されれば、負荷荷重の大きさや
用途に応じて、機械加工、エッチング加工、レーザ加工
等により、円筒形や板状（箔状も含む）等の形状に加工
される。形状加工の後、絶縁層との密着性を向上させる
目的で、基体は表面脱脂される。さらに、脱脂された表
面に、必要に応じてサンドブラスト処理や、ニッケルや
コバルトなどの各種メッキ処理もしくは酸化被覆層を形
成する熱酸化処理などを施す。
【００１０】（ｂ）絶縁層 本発明のセンサの基体上に形成される絶縁層は、結晶化
ガラスからなる層が選択される。結晶化ガラス層は、電
気絶縁性、耐熱性の観点から、無アルカリ結晶化ガラス
（焼成によって、たとえば、ＭｇＯ系の結晶相を析出す
るガラス）からなることが好ましい。特に、ＳｉＯ2＝
７〜３０重量％、Ｂ2Ｏ3＝５〜３４重量％、ＣａＯ＝０
〜２０重量％、ＭｇＯ＝１６〜５０重量％、Ｌａ2Ｏ3=
０〜４０重量％、ＺｒＯ2＝０〜５重量％、Ｐ2Ｏ5＝０
〜５重量％からなるガラス組成が好ましい。結晶化ガラ
スを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好ましいが、基体が金属
の場合、被覆の緻密性や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。電気泳動電着法は、以下の
方法で行うことが好ましい。まず、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、前記スラリー
を循環させる。そして、表面処理された基体を、前記ス
ラリー中に浸漬し、３００Ｖで陰分極させることによ
り、基体の表面に前記ガラス粒子を付着させる。表面に
ガラス粒子を付着させた基体に対して、乾燥の後、８８
０℃まで２時間で昇温し、１０分間保持する焼成を行
う。この焼成によって、ガラス層を形成する。ここで、
ガラス粒子が溶融すると共に、ガラスの成分と基体の成
分が充分に相互拡散するため、ガラス層と基体との強固
な密着が得られる。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をとると、微細針状結晶
が無数に析出してガラス層の機械強度や抵抗体との密着
性を向上させるため、好ましい。
ガラスからなる層が選択される。結晶化ガラス層は、電
気絶縁性、耐熱性の観点から、無アルカリ結晶化ガラス
（焼成によって、たとえば、ＭｇＯ系の結晶相を析出す
るガラス）からなることが好ましい。特に、ＳｉＯ2＝
７〜３０重量％、Ｂ2Ｏ3＝５〜３４重量％、ＣａＯ＝０
〜２０重量％、ＭｇＯ＝１６〜５０重量％、Ｌａ2Ｏ3=
０〜４０重量％、ＺｒＯ2＝０〜５重量％、Ｐ2Ｏ5＝０
〜５重量％からなるガラス組成が好ましい。結晶化ガラ
スを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好ましいが、基体が金属
の場合、被覆の緻密性や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。電気泳動電着法は、以下の
方法で行うことが好ましい。まず、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、前記スラリー
を循環させる。そして、表面処理された基体を、前記ス
ラリー中に浸漬し、３００Ｖで陰分極させることによ
り、基体の表面に前記ガラス粒子を付着させる。表面に
ガラス粒子を付着させた基体に対して、乾燥の後、８８
０℃まで２時間で昇温し、１０分間保持する焼成を行
う。この焼成によって、ガラス層を形成する。ここで、
ガラス粒子が溶融すると共に、ガラスの成分と基体の成
分が充分に相互拡散するため、ガラス層と基体との強固
な密着が得られる。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をとると、微細針状結晶
が無数に析出してガラス層の機械強度や抵抗体との密着
性を向上させるため、好ましい。
【００１１】（２）抵抗体 抵抗体用の材料としては、酸化ルテニウム、ルテニウム
酸鉛等が用いられる。これらの材料は、歪み量の変化に
よって電気抵抗が変化する性質を持つ。本発明の力学量
センサにおける抵抗体は、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、ドクターブレードおよ
びオフセット印刷により塗布して形成することが好まし
い。
酸鉛等が用いられる。これらの材料は、歪み量の変化に
よって電気抵抗が変化する性質を持つ。本発明の力学量
センサにおける抵抗体は、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、ドクターブレードおよ
びオフセット印刷により塗布して形成することが好まし
い。
【００１２】［実施例１］ゲージ率測定用サンプルとし
て用いた力学量センサについて、その製法とともに説明
する。まず、大きさ１００ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．８
ｍｍのＳＵＳ４３０からなる基体に対して、順に、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、前述の無アルカリ結晶化ガラスからなるス
ラリー中に浸漬して、対極と基体の間に直流電圧を印加
することにより、基体の表面にガラス粒子を付着させ
た。その後、室温から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なうこ
とにより、基体の表面に結晶化ガラスからなる厚さ１０
０μｍの絶縁層を形成した基板１０を得た。次に、基板
１０の表面にＡｇ電極１２を印刷、焼成することにより
形成した。
て用いた力学量センサについて、その製法とともに説明
する。まず、大きさ１００ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．８
ｍｍのＳＵＳ４３０からなる基体に対して、順に、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、前述の無アルカリ結晶化ガラスからなるス
ラリー中に浸漬して、対極と基体の間に直流電圧を印加
することにより、基体の表面にガラス粒子を付着させ
た。その後、室温から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なうこ
とにより、基体の表面に結晶化ガラスからなる厚さ１０
０μｍの絶縁層を形成した基板１０を得た。次に、基板
１０の表面にＡｇ電極１２を印刷、焼成することにより
形成した。
【００１３】次に、表１に示す組成のガラス材料の線膨
張係数が７０×１０-7／℃のガラス材料ａと１５０×１
０-7／℃のガラス材料ｂの２種類（平均粒径：１〜１．
５μｍ）を重量比で１：０、３：１、１：１、１：３お
よび０：１（それぞれの線膨張係数を７０×１０-7／
℃、９０×１０-7／℃、１１０×１０-7／℃、１３０×
１０-7／℃および１５０×１０-7／℃）になるように秤
量、混合した。
張係数が７０×１０-7／℃のガラス材料ａと１５０×１
０-7／℃のガラス材料ｂの２種類（平均粒径：１〜１．
５μｍ）を重量比で１：０、３：１、１：１、１：３お
よび０：１（それぞれの線膨張係数を７０×１０-7／
℃、９０×１０-7／℃、１１０×１０-7／℃、１３０×
１０-7／℃および１５０×１０-7／℃）になるように秤
量、混合した。
【００１４】
【表１】
【００１５】これらのそれぞれのガラス材料（表１の
〜）と導電材料である酸化ルテニウムを重量比で７：
３となるように混合した。さらに、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
テニウムとガラス材料の重量に対して２０ｗｔ％添加し
た。まず、これらを乳鉢で混合し、さらに３本ロールで
２時間混合した。なお、乳鉢混合およびロール混合の際
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、最後に粘度を調製し、感歪み抵抗体ペーストを
得た。
〜）と導電材料である酸化ルテニウムを重量比で７：
３となるように混合した。さらに、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
テニウムとガラス材料の重量に対して２０ｗｔ％添加し
た。まず、これらを乳鉢で混合し、さらに３本ロールで
２時間混合した。なお、乳鉢混合およびロール混合の際
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、最後に粘度を調製し、感歪み抵抗体ペーストを
得た。
【００１６】このようにして得た感歪み抵抗体ペースト
を、電極１２を形成した基板１０の表面に印刷し、１２
０℃の乾燥器で３０分乾燥した後、７００℃で焼成して
厚さ１０μｍの所定のパターンの感歪み抵抗体１１を形
成することにより、図３に示す力学量センサを作製し
た。この力学量センサは、基板１０の大きさが８０ｍｍ
×３０ｍｍ、厚さが１ｍｍであり、基板１０の表面には
対称となる位置に相互の間隔を６０ｍｍとした一対の直
径３ｍｍの孔９が設けられている。このように作製した
力学量センサのゲージ率を、以下の方法で測定した。測
定用サンプルに形成された２つの孔９のうち、一方の孔
９により力学量センサを釣り下げ、他方の孔９を通じて
重りを釣り下げることにより、力学量センサに一定の荷
重をかけた。このときの力学量センサの歪みを歪みゲー
ジで測定するとともに、感歪み抵抗体１１の電気抵抗値
を測定し、これらの値から前記の計算式を用いてゲージ
率を算出した。以上の結果を表２および図４に示す。
を、電極１２を形成した基板１０の表面に印刷し、１２
０℃の乾燥器で３０分乾燥した後、７００℃で焼成して
厚さ１０μｍの所定のパターンの感歪み抵抗体１１を形
成することにより、図３に示す力学量センサを作製し
た。この力学量センサは、基板１０の大きさが８０ｍｍ
×３０ｍｍ、厚さが１ｍｍであり、基板１０の表面には
対称となる位置に相互の間隔を６０ｍｍとした一対の直
径３ｍｍの孔９が設けられている。このように作製した
力学量センサのゲージ率を、以下の方法で測定した。測
定用サンプルに形成された２つの孔９のうち、一方の孔
９により力学量センサを釣り下げ、他方の孔９を通じて
重りを釣り下げることにより、力学量センサに一定の荷
重をかけた。このときの力学量センサの歪みを歪みゲー
ジで測定するとともに、感歪み抵抗体１１の電気抵抗値
を測定し、これらの値から前記の計算式を用いてゲージ
率を算出した。以上の結果を表２および図４に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】これより明らかなように、線膨張係数が基
板のそれ、約１２０×１０-7／℃に近いガラス材料を用
いたものほどゲージ率が大きく、ガラス材料番号およ
びを用いたものが優れていることが分かる。また、ゲ
ージ率を目標値である２５以上とするためには、抵抗体
に含まれるガラス材料の線膨張係数と基板の線膨張係数
の差を、±１０×１０-7／℃以下とする必要があること
が分かる。
板のそれ、約１２０×１０-7／℃に近いガラス材料を用
いたものほどゲージ率が大きく、ガラス材料番号およ
びを用いたものが優れていることが分かる。また、ゲ
ージ率を目標値である２５以上とするためには、抵抗体
に含まれるガラス材料の線膨張係数と基板の線膨張係数
の差を、±１０×１０-7／℃以下とする必要があること
が分かる。
【００１９】［実施例２］線膨張係数が１０５×１０-7
／℃のマシナブルセラミックス基板（住金ホトンセラミ
ックス（株）製）を基体として用いた力学量センサを作
製し、実施例１と同様の検討を行った。このマシナブル
セラミックス基板は、ホウケイ酸系ガラスから結晶を析
出させ、ＺｒＯ2を添加した市販品である。その結果を
表３に示す。
／℃のマシナブルセラミックス基板（住金ホトンセラミ
ックス（株）製）を基体として用いた力学量センサを作
製し、実施例１と同様の検討を行った。このマシナブル
セラミックス基板は、ホウケイ酸系ガラスから結晶を析
出させ、ＺｒＯ2を添加した市販品である。その結果を
表３に示す。
【００２０】
【表３】
【００２１】表３から明らかなように、ガラス材料の線
膨張係数とマシナブルセラミックス基板の線膨張係数の
差が±１０×１０-7／℃以下である時、ゲージ率は２５
以上となる。このように、線膨張係数の異なる他の材料
からなる基板に対して、感歪み抵抗体のガラス材料の線
膨張係数を近似させても同様の効果が得られる。本実施
例では、線膨張係数の異なる複数のガラス材料を用いた
が、このときのガラス材料全体での線膨張係数は、それ
ぞれのガラス材料の線膨張係数の加重平均により算出さ
れることは明白である。また、感歪み抵抗体に一種類の
ガラス材料を用いた場合であっても、その線膨張係数と
基板の線膨張係数の差が±１０×１０-7／℃以下であれ
ば、同様の効果が得られることは明らかである。さら
に、感歪み抵抗体に用いるガラス材料の組成は上記組成
に限定されるものではなく、線膨張係数の差が前記条件
を満たせばどのようなガラス材料も使用可能である。
膨張係数とマシナブルセラミックス基板の線膨張係数の
差が±１０×１０-7／℃以下である時、ゲージ率は２５
以上となる。このように、線膨張係数の異なる他の材料
からなる基板に対して、感歪み抵抗体のガラス材料の線
膨張係数を近似させても同様の効果が得られる。本実施
例では、線膨張係数の異なる複数のガラス材料を用いた
が、このときのガラス材料全体での線膨張係数は、それ
ぞれのガラス材料の線膨張係数の加重平均により算出さ
れることは明白である。また、感歪み抵抗体に一種類の
ガラス材料を用いた場合であっても、その線膨張係数と
基板の線膨張係数の差が±１０×１０-7／℃以下であれ
ば、同様の効果が得られることは明らかである。さら
に、感歪み抵抗体に用いるガラス材料の組成は上記組成
に限定されるものではなく、線膨張係数の差が前記条件
を満たせばどのようなガラス材料も使用可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、焼成によ
り感歪み抵抗体中に発生する内部応力の発生を低減する
ことができるため、歪みに対する抵抗値変化（ゲージ
率）の大きな、高感度の力学量センサを提供することが
できる。
り感歪み抵抗体中に発生する内部応力の発生を低減する
ことができるため、歪みに対する抵抗値変化（ゲージ
率）の大きな、高感度の力学量センサを提供することが
できる。
【図１】力学量センサの構成を示す縦断面図である。
【図２】力学量センサの内部応力発生メカニズムを示す
概略図である。
概略図である。
【図３】本発明の実施例の力学量センサの平面図であ
る。
る。
【図４】感歪み抵抗体中に含まれるガラス材料の線膨張
係数に対する力学量センサのゲージ率の特性図である。
係数に対する力学量センサのゲージ率の特性図である。
１ 基体 ２ 結晶化ガラス層 ３ 基板 ４ 感歪み抵抗体 ５ 電極 ６ 保護層 ７ 感歪み抵抗体 ８ 基板 ９ 孔 １０ 基板 １１ 感歪み抵抗体 １２ Ａｇ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 正樹 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 (3)
- 【請求項１】 導電性物質、ガラス材料、有機ビヒク
ル、および希釈剤を含む感歪み抵抗体ペ−ストであっ
て、前記ガラス材料の線膨張係数と前記感歪みペースト
を塗布する基板の線膨張係数の差を±１０×１０-7／℃
以下とした感歪み抵抗体ペ−スト。 - 【請求項２】 導電性物質、それぞれ異なる線膨張係数
を有する複数のガラス材料、有機ビヒクル、および希釈
剤を含む感歪み抵抗体ペ−ストであって、前記複数のガ
ラス材料の線膨張係数の加重平均値と前記感歪みペース
トを塗布する基板の線膨張係数の差を±１０×１０-7／
℃以下とした感歪み抵抗体ペ−スト。 - 【請求項３】 基体および前記基体の周囲に被覆された
結晶化ガラス層からなる基板、前記基板の表面に形成さ
れた請求項１または２記載の感歪み抵抗体ペ−ストから
なる感歪み抵抗体、および前記抵抗体の電気抵抗変化を
検出する電極を具備する力学量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7110711A JPH08304200A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 感歪み抵抗体ペーストおよびこれを用いた力学量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7110711A JPH08304200A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 感歪み抵抗体ペーストおよびこれを用いた力学量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304200A true JPH08304200A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14542532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7110711A Pending JPH08304200A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 感歪み抵抗体ペーストおよびこれを用いた力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08304200A (ja) |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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