JPH09346U - 機電接続した電機部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電機部品での第１部材と第２部材とを確固、
かつ、信頼性よく電気的及び機械的に接続する。 【解決手段】 第１部材における前記導電素子と第２部
材における導電層に連なる貫通孔内の金属被膜を導電性
ガラス質接着材層からなる導電被膜で形成し、この導電
被膜を以て、該導電被覆が前記導電素子と前記導電層と
を電気的に接続すると共に、前記第１及び第２部材を機
械的に連結する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、連結すべき表面に少なくとも一つの導電素子を備えた第１部材と、 連結すべき表面とその反対側の表面との間を貫通する少なくとも一つの電気接続 用貫通孔を有し、かつ、前記貫通孔の壁面に形成された金属被膜を含む導電層が 少なくとも部分的に形成された第２部材とからなる電気部品に関し、より具体的 には、第１部材がダイヤフラムと支持体の何れか一方で、第２部材が他方を構成 している圧力センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１から図３に、厚膜抵抗からなる圧電抵抗式トランスジューサー素子を備え た従来の圧力センサーを示す。この圧力センサーは、非常に薄いセラミック材製 の円盤からなるほぼ円形のダイヤフラム１と、同じくセラミック材製でほぼ円形 のベース支持体２とを備えており、両者は互いに張り合わせた状態で合体されて いる。ダイヤフラム１に対面する支持体２の表面には、その円周部において環状 突起２ａが形成されており、また、支持体２に対面するダイヤフラム１の表面に はシルクスクリーン印刷法により形成した厚膜抵抗Ｒと、該抵抗Ｒを接続する導 電トラックＰと、円周部の内側において微小な導電部域Ｅとが設けられている。 支持体２における導電トラックＰや導電部域Ｅも、シルクスクリーン印刷法を用 いて厚膜形成したものである。

【０００３】 図２に示すように、支持体２には電気接続用貫通孔Ｆが形成されていて、この 貫通孔Ｆはダイヤフラム１における導電部域Ｅの位置にあわせて位置決めされて いる。環状突起２ａのある表面とは反対側の支持体２の外表面２ｂには、貫通孔 Ｆの開口部を取り囲んで、厚膜導電材の小さな導電層Ｉがシルクスクリーン印刷 法により形成されている。また、この支持体２の外表面２ｂには、厚膜形成法に より導電トラックＱも形成されている。

【０００４】 図４に示した部分的な断面図から分かるように、各貫通孔Ｆの壁面には薄い金 属被膜Ｃが形成されていて、この金属被膜Ｃが後述するようにダイヤフラム１に おける導電部域Ｅと支持体２の外表面２ｂにおける対応する導電層Ｉとが電気的 に接続されている。

【０００５】 図４と図５とは、前述構成の従来の圧力センサーの製造方法を説明する断面図 を示す。先ず、シルクスクリーン印刷法によりトラックＰと導電部域Ｅとをダイ ヤフラム１と支持体２とにそれぞれ形成し、その後、同じくシルクスクリーン印 刷法を用いて厚膜抵抗Ｒをダイヤフラム１に形成する。更にシルクスクリーン印 刷法を用いて、支持体２の外表面２ｂにトラックＱと導電層Ｉとを形成し、同時 に、貫通孔Ｆの壁面に導電層Ｉに連なる金属被膜Ｃを形成する。然る後、下記の 方法によりダイヤフラム１を支持体２の環状突起２ａに固定している。

【０００６】 先ず支持体２の環状突起２ａにシルクスクリーン印刷法によりガラス質接着材 の薄層からなる接着材４を形成するが、その際、貫通孔Ｆの開口部に合わせて穴 ４ａを残しておく。他方では、支持体２に対面するダイヤフラム１の表面におけ る外周環状部にも、シルクスクリーン印刷法によりガラス質接着材の薄層からな る接着材層５を形成する。その後、それぞれの接着材層４、５が接着するように 、ダイヤフラム１と支持体２とを張り合わせた後にオーブンを通過させることで 接着材を硬化される。これにより両者が確固に合体するようになる。

【０００７】 この操作が終わると、図５において符号Ｄで示したある量の導電性樹脂を注入 器で貫通孔Ｆに注入する。このように注入した導電性樹脂は加熱されると重合反 応を起こして、ダイヤフラムの導電部域Ｅと貫通孔Ｆにおける金属被膜Ｃとの間 で導線接続部を形成することになり、かくて、圧電抵抗トランスジューサーとし て作用する抵抗Ｒを支持体２の外表面に形成した導電層Ｉと接続するようになる 。然る後に抵抗Ｒの抵抗値の変動をモニターするために、これらの導電部域を電 子回路に接続する。

【０００８】

【考案が解消しようとする課題】

ところが、前述の圧力センサーにおけるダイヤフラムの導電部域Ｅと支持体２ における貫通孔Ｆ内の金属被膜との電気接続は、貫通孔Ｆに注入して、重合させ た導電性樹脂で構成されており、そのために確固で充分な接続がなされているも のとは言い難い。つまり、一般に有機マトリックスからなる導電性樹脂を用いて 、貫通孔Ｆにおける金属被膜を構成する無機質材料とダイヤフラム１の導電部域 Ｅを構成する無機質材料とを接続する場合、常に確固で、信頼性のある接続を得 ることは困難である。また、貫通孔に導電性樹脂を注入することは非常に困難で 、センサーの製造時間が長引くなどの問題がある。

【０００９】 本考案は、前述の諸問題点を解消して、第１部材と第２部材とからなる部品に おいて、第１部材と第２部材との間で確固、かつ、信頼性のある機電接続部を設 けた部品を提供するのを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前述の本考案の目的は、連結すべき表面に少なくとも一つの導電素子を備えた 第１部材と、連結すべき表面とその反対側の表面との間を貫通する少なくとも一 つの電気接続用貫通孔を有し、かつ、前記貫通孔の壁面に形成された金属被膜を 含む導電層が少なくとも部分的に形成された第２部材とからなる部品において、 第２部材における前記導電層に連なる貫通孔内の金属被膜は前記貫通孔の少なく とも一部の壁面に前記導電層に連なって形成されており、前記貫通孔の残りの部 分の壁面には焼成硬化した導電性ガラス質接着材層からなる導電被膜が形成され ており、而して、該導電被膜で前記導電素子と前記導電層とを電気的に接続する と共に、前記第１及び第２部材を機械的に連結することにより達成できる。

【００１１】 好ましくは、電機部品が圧力センサーであり、前記第１部材がダイヤフラム、 前記第２部材がその支持体で構成する。

【００１２】 また、前記貫通孔の壁面に形成された金属被膜が、その貫通孔の全長に亙る壁 面に、前記導電層に連なって形成されいる場合では、前記導電被膜は前記貫通孔 の一部の壁面に形成されるようにする。

【００１３】

【考案の実施の形態】

以後、添付図面を参照しながら、圧力センサーに適用したものとしての本考案 の実施の形態を詳述する。圧力センサーを構成するダイヤフラム１とベース支持 体２とは、図１から図３を参照しながら説明した従来の圧力センサーに用いられ ているそれとほぼ同一構成である。殊に、厚膜形成法を用いて導電トラックＰと 導電部域Ｅとをダイヤフラム１に形成し、オーブンにおいて焼成する。その後、 シルクスクリーン印刷法により厚膜抵抗Ｒをダイヤフラム１に形成して、再びオ ーブンに入れる。

【００１４】 このように必要な電気素子をダイヤフラム１に形成した後に、シルクスクリー ン印刷法を用いてガラス質接着材層５をダイヤフラム１に形成するが、その際、 導電部域Ｅを取り囲む円形もしくは楕円形部域５ａはそのままにしておく。同様 にして、シルクスクリーン印刷法を用いて支持体２上にトラックＱと導電層Ｉと を形成し、また、貫通孔Ｆの壁面に後述のように導電被膜を施す。このように処 理した支持体をオーブンに入れる。その後、支持体２における環状突起２ａと貫 通孔Ｆの開口部の周囲４ａとにガラス質接着材層４を形成する。このようにすれ ば、ダイヤフラム１と支持体２とは図４に示したようになる。

【００１５】 本考案では、ダイヤフラムと支持体とを並置するに先立ってシルクスクリーン 印刷法により、支持体２の環状突起２ａにおける接着材層４が形成されていない 貫通孔Ｆの周囲４ａに図６においてＷで示した導電被膜を形成する。この導電被 膜Ｗの材料としては、ガラス質マトリックスに金属粒子を混入させて得た導電性 厚膜用ペーストが好ましく、この導電性厚膜用ペーストを少量、貫通孔Ｆの上部 の周囲４ａに塗布し、同時に低圧を作用させて前記周囲４ａに塗布したペースト の少なくとも一部が貫通孔Ｆの中に吸い込まれてその壁面に付着するようにする 。このように調製した支持体２を前述のようにオーブンに入れて焼成すれば、前 記導電被膜Ｗが形成される。

【００１６】 従って、図６に示すように、導電被膜Ｗは、貫通孔Ｆの周囲４ａのみならず、 そこに連なる貫通孔Ｆの壁面の一部に亙って延在し、かくて壁面における金属被 膜Ｃに連なったものとなっている。このように導電被膜Ｗを形成した後は、この 導電被膜Ｗを２０〜３０分に亙って１５０゜の雰囲気において乾燥する。

【００１７】 本考案者が試験を行ったところ、ダイヤフラム１と支持体２とに形成された種 々の素子や膜ないし層の乾燥時における最適厚さは、下記の範囲の収まっている のが判明した。

【００１８】 導電素子Ｅの厚さ： ５〜１５μ、好ましくは１０〜１２μ 接着材層５の厚さ： １５〜３０μ、好ましくは２０〜２５μ 接着材層４の厚さ： ５〜１５μ、好ましくは１０〜１２μ 導電被膜Ｗの厚さ： １５〜４０μ

【００１９】 尚、導電素子Ｅの厚さと導電被膜Ｗの厚さの和が、接着材層４の厚さと接着材 層５の厚さとの和よりも４〜２５ミクロンの範囲に亙って多ければ、最も好まし い結果が得られることも判明した。

【００２０】 前述のように乾燥後では、接着材層４、５が互いに接触すると共に、導電被膜 Ｗの環状上部がダイヤフラム１における対応する導電部域Ｅと接触するように、 ダイヤフラム１と支持体２とを張り合わせる。そして、張り合わせたダイヤフラ ム１と支持体２とをオーブンに入れて、接着材層４、５を互いに融着させる。同 時に、導電被膜Ｗと導電部域Ｅとをそれぞれ構成する素材を焼結させることによ り、ダイヤフラム１と支持体２とを確実に固着させる。接着材層４、５が互いに 融着して形成する接続部はガラス質マトリックスからなるから、非常に頑丈なも のとなる。

【００２１】

【考案の効果】

前述したように、本考案では、従来必要としていた導電性樹脂の注入、及びそ の導電性樹脂の重合操作は必要ではない。また、機械的のみならず、電気的な立 場からして、ダイヤフラム１における導電部域Ｅと支持体２における金属被膜Ｃ との間の連結は非常に確固たるものであり、また、信頼性に優れたものである。 更に、貫通孔Ｆの壁面に金属被膜Ｃを施すことについては、導電被膜Ｗを形成す るに当たってその導電被膜Ｗを構成する素材、即ち、金属粒子を混入させたガラ ス質マトリックスを貫通孔Ｆに少なくとも部分的に吸入させていることから、そ の金属被膜Ｃが貫通孔Ｆの全長に亙って延在させることは必須ではない。

【００２２】 シルクスクリーン印刷法による導電被膜Ｗの形成は非常に容易であり、かつ迅 速に行える。また、本考案は、図示の如くの圧力センサーのに部品間を確固かつ 信頼性よく機電接続できるのみならず、その製造に必要な工程数を減少させるこ とができ、よって製造費をも減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案が適用し得る一例としての従来公知の
圧力センサーの斜視図。

【図２】 図１に示した圧力センサーの分解斜視図。

【図３】 図１に示した圧力センサーを下から見た斜視
図。

【図４】 従来公知の圧力センサーにおいて二部材が接
続される態様を示す図で、導電性樹脂の注入前を表す部
分断面図。

【図５】 従来公知の圧力センサーにおいて二部材が接
続される態様を示す図で、導電性樹脂の注入後を表す部
分断面図。

【図６】 圧力センサーにおいて二部材が本考案により
接続される態様を示す図で、導電性厚膜用ペーストを塗
布した直後を表す部分断面図。

【図７】 圧力センサーにおいて二部材が本考案により
接続される態様を示す図で、導電性厚膜用ペーストを硬
化させて形成した導電被覆により機電接続された状態を
表す部分断面図。

【符号の説明】

１：ダイヤフラム ２：支持体 ４：接着材層 ５：接着材層

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 連結すべき表面に少なくとも一つの導電
   素子を備えた第１部材と、連結すべき表面とその反対側
   の表面との間を貫通する少なくとも一つの電気接続用貫
   通孔を有し、かつ、前記貫通孔の壁面に形成された金属
   被膜を含む導電層が少なくとも部分的に形成された第２
   部材とからなる部品において、第２部材における前記導
   電層に連なる貫通孔内の金属被膜は前記貫通孔の少なく
   とも一部の壁面に前記導電層に連なって形成されてお
   り、前記貫通孔の残りの部分の壁面には焼成硬化した導
   電性ガラス質接着材層からなる導電被膜が形成されてお
   り、而して、該導電被膜で前記導電素子と前記導電層と
   を電気的に接続すると共に、前記第１及び第２部材を機
   械的に連結したことを特徴とする電気部品。
2. 【請求項２】 請求項第１項に記載のものであって、電
   機部品が圧力センサーであり、前記第１部材がダイヤフ
   ラム、前記第２部材がその支持体であることを特徴とす
   る電機部品。
3. 【請求項３】 請求項第１項又は第２項に記載のもので
   あって、前記貫通孔の壁面に形成された金属被膜は、そ
   の貫通孔の全長に亙る壁面において前記導電層に連なっ
   て形成されており、前記導電被膜は前記貫通孔の一部の
   壁面に形成されていることを特徴とする電機部品。