JPH098325A - 電気絶縁基板の製造法およびこれを用いた力学量センサ - Google Patents
電気絶縁基板の製造法およびこれを用いた力学量センサInfo
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- JPH098325A JPH098325A JP15822495A JP15822495A JPH098325A JP H098325 A JPH098325 A JP H098325A JP 15822495 A JP15822495 A JP 15822495A JP 15822495 A JP15822495 A JP 15822495A JP H098325 A JPH098325 A JP H098325A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ゲージ率の大きな、好感度、高出力の力学量
センサ、およびそれに用いる電気絶縁基板の製造法を提
供する。 【構成】 Ａｌ2Ｏ3、ＣａＦ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ｔｉ
Ｏ2およびＺｒＯ2からなる群より選択される少なくとも
１種の結晶核形成材粉末を５〜１０重量％混合したガラ
ス粉末の分散液中に、金属基材を浸漬させ、電気泳動電
着法によって前記金属基材表面に前記粉末を付着させる
工程と、前記粉末の付着した前記基材を前記ガラスの結
晶化温度以上の温度で焼成する工程を含む。
センサ、およびそれに用いる電気絶縁基板の製造法を提
供する。 【構成】 Ａｌ2Ｏ3、ＣａＦ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ｔｉ
Ｏ2およびＺｒＯ2からなる群より選択される少なくとも
１種の結晶核形成材粉末を５〜１０重量％混合したガラ
ス粉末の分散液中に、金属基材を浸漬させ、電気泳動電
着法によって前記金属基材表面に前記粉末を付着させる
工程と、前記粉末の付着した前記基材を前記ガラスの結
晶化温度以上の温度で焼成する工程を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力、加重、加速度等
を検出する力学量センサ、およびこれに用いる電気絶縁
基板の製造法に関するものである。
を検出する力学量センサ、およびこれに用いる電気絶縁
基板の製造法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に示すような力学量センサが開発されつつあ
る。電気絶縁基板３は、金属基材１およびその表面を被
覆する結晶化ガラス層２からなり、基板３の表面上には
感歪み抵抗体４、および一対の電極５が形成される。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ため、基
板３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に示すような力学量センサが開発されつつあ
る。電気絶縁基板３は、金属基材１およびその表面を被
覆する結晶化ガラス層２からなり、基板３の表面上には
感歪み抵抗体４、および一対の電極５が形成される。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ため、基
板３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、基材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、ガラス粉
末、アクリル樹脂および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したもので
ある。
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、ガラス粉
末、アクリル樹脂および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したもので
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】力学量センサにおい
て、金属基材およびその表面に被覆された結晶化ガラス
層からなる電気絶縁基板は成型性および強度の点でアル
ミナ基板より優れている。しかし、焼成によって基板表
面に感歪み抵抗体を形成する際に、抵抗体に含まれるガ
ラス成分と、基板の結晶化ガラス層中の非晶質相とが相
互反応するため、歪みに対する抵抗値変化（ゲージ率）
がアルミナ基板を用いた場合より小さくなるという問題
点があった。本発明は、上記の問題点を解決し、抵抗体
との反応を抑制する電気絶縁基板の製造法を提供すると
ともに、ゲージ率の大きな、高感度、高出力の力学量セ
ンサを提供することを目的とする。
て、金属基材およびその表面に被覆された結晶化ガラス
層からなる電気絶縁基板は成型性および強度の点でアル
ミナ基板より優れている。しかし、焼成によって基板表
面に感歪み抵抗体を形成する際に、抵抗体に含まれるガ
ラス成分と、基板の結晶化ガラス層中の非晶質相とが相
互反応するため、歪みに対する抵抗値変化（ゲージ率）
がアルミナ基板を用いた場合より小さくなるという問題
点があった。本発明は、上記の問題点を解決し、抵抗体
との反応を抑制する電気絶縁基板の製造法を提供すると
ともに、ゲージ率の大きな、高感度、高出力の力学量セ
ンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の電気絶縁基板の
製造法は、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＦ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ｔｉ
Ｏ2およびＺｒＯ2からなる群より選択される少なくとも
１種の結晶核形成材粉末を５〜１０重量％混合したガラ
ス粉末の分散液中に、金属基材を浸漬させ、電気泳動電
着法によって前記金属基材表面に前記粉末を付着させる
工程と、前記粉末の付着した前記基材を前記ガラスの結
晶化温度以上の温度で焼成する工程を含むことを特徴と
する。さらに、前記ガラスが、Ｂ2Ｏ3：１９〜３０重量
％、ＳｉＯ2：８〜１９重量％、ＭｇＯ：２０〜５０重
量％、ＣａＯ：１〜２０重量％、Ｌａ2Ｏ3：３〜４０重
量％、ＢａＯ：０〜１５重量％、Ｐ2Ｏ5：０〜５重量
％、およびＺｒＯ2：０〜５重量％からなることが好ま
しい。本発明の力学量センサは、上記の製造法による電
気絶縁基板、並びに前記電気絶縁基板の表面に形成され
た感歪み抵抗体および電極を具備するものである。
製造法は、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＦ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ｔｉ
Ｏ2およびＺｒＯ2からなる群より選択される少なくとも
１種の結晶核形成材粉末を５〜１０重量％混合したガラ
ス粉末の分散液中に、金属基材を浸漬させ、電気泳動電
着法によって前記金属基材表面に前記粉末を付着させる
工程と、前記粉末の付着した前記基材を前記ガラスの結
晶化温度以上の温度で焼成する工程を含むことを特徴と
する。さらに、前記ガラスが、Ｂ2Ｏ3：１９〜３０重量
％、ＳｉＯ2：８〜１９重量％、ＭｇＯ：２０〜５０重
量％、ＣａＯ：１〜２０重量％、Ｌａ2Ｏ3：３〜４０重
量％、ＢａＯ：０〜１５重量％、Ｐ2Ｏ5：０〜５重量
％、およびＺｒＯ2：０〜５重量％からなることが好ま
しい。本発明の力学量センサは、上記の製造法による電
気絶縁基板、並びに前記電気絶縁基板の表面に形成され
た感歪み抵抗体および電極を具備するものである。
【０００７】
【作用】本発明の電気絶縁基板の製造法によると、金属
基材をガラス粉末とともにＡｌ2Ｏ3等の結晶核形成材で
被覆し、結晶化温度以上で焼成することにより、焼成時
にガラスの結晶化を促進させ、結晶化ガラス中の非晶質
相と抵抗体中のガラス成分との相互反応を抑制する。そ
のため、この相互反応に起因するゲージ率の悪化を抑制
することができる。さらに、絶縁層に上記組成のガラス
を用いることにより、電気絶縁基板の耐熱性および密着
性が向上する。上記製造法による電気絶縁基板を用いる
ことにより、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。
基材をガラス粉末とともにＡｌ2Ｏ3等の結晶核形成材で
被覆し、結晶化温度以上で焼成することにより、焼成時
にガラスの結晶化を促進させ、結晶化ガラス中の非晶質
相と抵抗体中のガラス成分との相互反応を抑制する。そ
のため、この相互反応に起因するゲージ率の悪化を抑制
することができる。さらに、絶縁層に上記組成のガラス
を用いることにより、電気絶縁基板の耐熱性および密着
性が向上する。上記製造法による電気絶縁基板を用いる
ことにより、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。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の電気絶縁基板の製造法および
これを用いた力学量センサについて具体的に説明する。 （１）電気絶縁基板 （ａ）基材 本発明に使用される金属基材には、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。基材
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、基材は表面脱脂される。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、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。
これを用いた力学量センサについて具体的に説明する。 （１）電気絶縁基板 （ａ）基材 本発明に使用される金属基材には、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。基材
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、基材は表面脱脂される。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、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。
【０００９】（ｂ）絶縁層 本発明の電気絶縁基板の金属基材上に形成される絶縁層
には、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。結晶
化ガラスを基材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、基材
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、上記組成
のガラスに、Ａｌ2Ｏ3等の結晶核形成材、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、ガラス粒子の平均粒径を１〜５μｍ程度に
したスラリーを得る。次に、得られたスラリーを電解槽
に入れて、循環させる。そして、上記のように表面処理
された基材を、前記スラリー中に浸漬し、３００Ｖで陰
分極させることにより、基材の表面にガラス粒子と結晶
核形成材粒子を付着させる。
には、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。結晶
化ガラスを基材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、基材
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、上記組成
のガラスに、Ａｌ2Ｏ3等の結晶核形成材、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、ガラス粒子の平均粒径を１〜５μｍ程度に
したスラリーを得る。次に、得られたスラリーを電解槽
に入れて、循環させる。そして、上記のように表面処理
された基材を、前記スラリー中に浸漬し、３００Ｖで陰
分極させることにより、基材の表面にガラス粒子と結晶
核形成材粒子を付着させる。
【００１０】表面にガラス粒子と結晶核形成材粒子を付
着させた基材を、乾燥の後、８８０℃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、
ガラス粒子は溶融し、基材の表面に電気絶縁層を形成す
る。この時、ガラス粒子が溶融すると共に、ガラスの成
分と基材の金属成分が充分に相互拡散するため、ガラス
層と基材との間に強固な密着が得られる。この焼成をガ
ラスの結晶化温度以上の温度で行うことにより、結晶化
ガラスが得られる。本実施例では結晶核形成材を加えて
いるため、結晶化ガラスの結晶化度は高くなる。
着させた基材を、乾燥の後、８８０℃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、
ガラス粒子は溶融し、基材の表面に電気絶縁層を形成す
る。この時、ガラス粒子が溶融すると共に、ガラスの成
分と基材の金属成分が充分に相互拡散するため、ガラス
層と基材との間に強固な密着が得られる。この焼成をガ
ラスの結晶化温度以上の温度で行うことにより、結晶化
ガラスが得られる。本実施例では結晶核形成材を加えて
いるため、結晶化ガラスの結晶化度は高くなる。
【００１１】（２）抵抗体 抵抗体には、酸化ルテニウム、ルテニウム酸鉛、あるい
はルテニウム酸ビスマス等、歪み量の変化によって電気
抵抗が変化する性質を持つ複数の導電物質、ＳｉＯ2−
Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系ガラス、アクリル樹脂、および有機溶
剤からなる抵抗材料が使用される。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、ドクターブレードまたはオ
フセット印刷により塗布して形成する。
はルテニウム酸ビスマス等、歪み量の変化によって電気
抵抗が変化する性質を持つ複数の導電物質、ＳｉＯ2−
Ｂ2Ｏ3−ＰｂＯ系ガラス、アクリル樹脂、および有機溶
剤からなる抵抗材料が使用される。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、ドクターブレードまたはオ
フセット印刷により塗布して形成する。
【００１２】［実施例１］上記製造法において、表１に
示すガラス粒子、および結晶核形成材としてＡｌ2Ｏ3を
用いて作製した電気絶縁基板について、その結晶核形成
材の添加効果を検討した。大きさ１００ｍｍ×３０ｍ
ｍ、厚さ０．８ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ４３０からな
る金属基材に対して、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、ガラス粒子
およびＡｌ2Ｏ3を分散させたスラリー中に浸漬して、対
極と基材の間に直流電圧を印加することにより、基材の
表面にガラス粒子とＡｌ2Ｏ3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、この温
度で１０分間保持する焼成を行なうことにより、基材の
表面に結晶化ガラス層を形成した電気絶縁基板を得た。
結晶核形成材の添加量に対する電気絶縁基板の絶縁耐力
を測定した。その結果を表１および図３に示す。
示すガラス粒子、および結晶核形成材としてＡｌ2Ｏ3を
用いて作製した電気絶縁基板について、その結晶核形成
材の添加効果を検討した。大きさ１００ｍｍ×３０ｍ
ｍ、厚さ０．８ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ４３０からな
る金属基材に対して、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、ガラス粒子
およびＡｌ2Ｏ3を分散させたスラリー中に浸漬して、対
極と基材の間に直流電圧を印加することにより、基材の
表面にガラス粒子とＡｌ2Ｏ3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、この温
度で１０分間保持する焼成を行なうことにより、基材の
表面に結晶化ガラス層を形成した電気絶縁基板を得た。
結晶核形成材の添加量に対する電気絶縁基板の絶縁耐力
を測定した。その結果を表１および図３に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】これらから、結晶核形成材を添加すること
により、電気絶縁基板の絶縁耐力は向上することがわか
る。
により、電気絶縁基板の絶縁耐力は向上することがわか
る。
【００１５】［実施例２］実施例１の製造法に従い、８
０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのステンレス鋼ＳＵ
Ｓ４３０の表面に、表２〜表７に示す組成番号Ｎｏ．１
〜３３の組成のガラス粒子を電気泳動電着した後、８８
０℃で１０分間焼成し、厚さ１００μｍの結晶化ガラス
層を形成した電気絶縁基板を得た。
０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのステンレス鋼ＳＵ
Ｓ４３０の表面に、表２〜表７に示す組成番号Ｎｏ．１
〜３３の組成のガラス粒子を電気泳動電着した後、８８
０℃で１０分間焼成し、厚さ１００μｍの結晶化ガラス
層を形成した電気絶縁基板を得た。
【００１６】この電気絶縁基板の表面粗度、うねり性と
いった表面平滑性、耐熱性、耐酸性、印刷精度等の諸特
性を調べた。表面粗度およびうねり性は、タリサーフ表
面粗さ計で測定した。表面粗度は、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で示した。耐熱性は、サンプルを
９２０℃の電気炉中に１０分間入れ、炉から取り出し３
０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、クラックの有無は、サンプルを赤インク中に
浸漬した後、サンプル表面のインクを拭き取り、目視観
察によって、サンプルの表面に赤インクが残存するか否
かにより判定した。表中の○は、スポーリングテストを
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サイクルで異常が発生したもの、および×は４
サイクル以下で異常が発生したものを示す。耐酸性は、
基板を６０℃、５％のクエン酸水溶液中に３０分間浸漬
し、その間の減量値で評価した。○は減量が１０ｍｇ／
ｃｍ2以下のもの、△は同じく１１〜２０ｍｇ／ｃｍ2の
ものを、×は２０ｍｇ／ｃｍ2以上減量したものを示
し、小さいものほど耐酸性がよいことを示す。また印刷
精度の評価は、基板に厚膜印刷法、フォトレジスト法を
用いて、３０μｍ幅の金属極を千鳥状に６本／ｍｍの割
合で形成し、さらにその上に幅３００μｍの酸化ルテニ
ウム抵抗体を形成して、電極間の抵抗値を測定した。そ
のときの電極間の抵抗ばらつきが１０％以内のものを
○、１０〜２０％のものを△、２０％以上のものを×と
した。以上の評価に基づき総合評価を行い、その結果を
◎、○、△および×で示した。その結果を組成とともに
表２〜表７に示す。
いった表面平滑性、耐熱性、耐酸性、印刷精度等の諸特
性を調べた。表面粗度およびうねり性は、タリサーフ表
面粗さ計で測定した。表面粗度は、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で示した。耐熱性は、サンプルを
９２０℃の電気炉中に１０分間入れ、炉から取り出し３
０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、クラックの有無は、サンプルを赤インク中に
浸漬した後、サンプル表面のインクを拭き取り、目視観
察によって、サンプルの表面に赤インクが残存するか否
かにより判定した。表中の○は、スポーリングテストを
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サイクルで異常が発生したもの、および×は４
サイクル以下で異常が発生したものを示す。耐酸性は、
基板を６０℃、５％のクエン酸水溶液中に３０分間浸漬
し、その間の減量値で評価した。○は減量が１０ｍｇ／
ｃｍ2以下のもの、△は同じく１１〜２０ｍｇ／ｃｍ2の
ものを、×は２０ｍｇ／ｃｍ2以上減量したものを示
し、小さいものほど耐酸性がよいことを示す。また印刷
精度の評価は、基板に厚膜印刷法、フォトレジスト法を
用いて、３０μｍ幅の金属極を千鳥状に６本／ｍｍの割
合で形成し、さらにその上に幅３００μｍの酸化ルテニ
ウム抵抗体を形成して、電極間の抵抗値を測定した。そ
のときの電極間の抵抗ばらつきが１０％以内のものを
○、１０〜２０％のものを△、２０％以上のものを×と
した。以上の評価に基づき総合評価を行い、その結果を
◎、○、△および×で示した。その結果を組成とともに
表２〜表７に示す。
【００１７】表２に示す組成番号Ｎｏ．１〜７は他の成
分を一定として、ＳｉＯ2とＢ2Ｏ3を変化させたもので
ある。
分を一定として、ＳｉＯ2とＢ2Ｏ3を変化させたもので
ある。
【００１８】
【表２】
【００１９】表から明らかなように、ＳｉＯ2を増加し
ていけば、耐熱性および耐酸性は向上するが、表面粗度
が大きくなり、微細印刷に不適となる。逆に、Ｂ2Ｏ3量
を増加していけば、表面平滑性は向上するが耐熱性、耐
酸性は低下する。したがって、ＳｉＯ2の量は８〜１９
重量％、Ｂ2Ｏ3の量は１９〜３０重量％であることが好
ましい。
ていけば、耐熱性および耐酸性は向上するが、表面粗度
が大きくなり、微細印刷に不適となる。逆に、Ｂ2Ｏ3量
を増加していけば、表面平滑性は向上するが耐熱性、耐
酸性は低下する。したがって、ＳｉＯ2の量は８〜１９
重量％、Ｂ2Ｏ3の量は１９〜３０重量％であることが好
ましい。
【００２０】表３に示す組成番号Ｎｏ．８〜１２は、Ｓ
ｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にし、ＭｇＯ量を変化させた
ものである。
ｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にし、ＭｇＯ量を変化させた
ものである。
【００２１】
【表３】
【００２２】ＭｇＯ量は結晶性と相関があり、２０重量
％未満では結晶析出が不十分で、耐熱性に劣る。また、
５０重量％を超えると、結晶が析出しやすく、ガラス溶
融時に簡単に結晶化するため、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。そのため、Ｍ
ｇＯの量は、２０〜５０重量％であることが好ましい。
％未満では結晶析出が不十分で、耐熱性に劣る。また、
５０重量％を超えると、結晶が析出しやすく、ガラス溶
融時に簡単に結晶化するため、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。そのため、Ｍ
ｇＯの量は、２０〜５０重量％であることが好ましい。
【００２３】表４に示す組成番号Ｎｏ．１３〜１７は、
同じく、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にし、ＣａＯ量を
変化させたものである。
同じく、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にし、ＣａＯ量を
変化させたものである。
【００２４】
【表４】
【００２５】ＣａＯ量は、耐熱性を向上させるが、２０
重量％を超えると、耐酸性および印刷性が悪くなる。そ
のため、ＣａＯの量は、１〜２０重量％であることが好
ましい。
重量％を超えると、耐酸性および印刷性が悪くなる。そ
のため、ＣａＯの量は、１〜２０重量％であることが好
ましい。
【００２６】表５に示す組成番号１８〜２２は、同じ
く、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にし、Ｌａ2Ｏ3量を変
化させたものである。
く、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にし、Ｌａ2Ｏ3量を変
化させたものである。
【００２７】
【表５】
【００２８】Ｌａ2Ｏ3は、表面平滑性、耐熱性の向上に
寄与するが、４０重量％を超えると、耐酸性が低下す
る。また、３重量％未満では表面粗度が大きく、印刷性
に劣る。そのため、Ｌａ2Ｏ3の量は３〜４０重量％であ
ることが好ましい。
寄与するが、４０重量％を超えると、耐酸性が低下す
る。また、３重量％未満では表面粗度が大きく、印刷性
に劣る。そのため、Ｌａ2Ｏ3の量は３〜４０重量％であ
ることが好ましい。
【００２９】表６に示す組成番号２３〜２６は、同じ
く、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にし、ＢａＯ量を変化
させたものである。
く、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ3をほぼ一定にし、ＢａＯ量を変化
させたものである。
【００３０】
【表６】
【００３１】ＢａＯ量は、１５重量％を超えると、耐酸
性が低下する。そのため、ＢａＯの量は０〜１５重量％
であることが好ましい。
性が低下する。そのため、ＢａＯの量は０〜１５重量％
であることが好ましい。
【００３２】表７に示す組成番号２７〜３３は、ＺｒＯ
2およびＰ2Ｏ5の影響を検討したものである。
2およびＰ2Ｏ5の影響を検討したものである。
【００３３】
【表７】
【００３４】ＺｒＯ2は、耐酸性の向上に寄与するが、
５重量％を超えると表面平滑性が低下する。そのため、
ＺｒＯ2の量は、０〜５重量％であることが好ましい。
Ｐ2Ｏ5は、ガラスの結晶化度の向上に寄与するが、５重
量％を超えると表面平滑性が低下する。そのため、Ｐ2
Ｏ5の量は、０〜５重量％であることが好ましい。
５重量％を超えると表面平滑性が低下する。そのため、
ＺｒＯ2の量は、０〜５重量％であることが好ましい。
Ｐ2Ｏ5は、ガラスの結晶化度の向上に寄与するが、５重
量％を超えると表面平滑性が低下する。そのため、Ｐ2
Ｏ5の量は、０〜５重量％であることが好ましい。
【００３５】表７に示す比較例１〜３は、それぞれ特開
昭５６−７３６４３号公報、特開昭５８−１０４０４２
号公報、および特開昭６０−１７２１０２号公報に開示
されたものである。
昭５６−７３６４３号公報、特開昭５８−１０４０４２
号公報、および特開昭６０−１７２１０２号公報に開示
されたものである。
【００３６】
【表８】
【００３７】比較例１〜３は、いずれも表面粗度やうね
り性が悪く、印刷精度が劣っている。これらの結果か
ら、ガラス組成が、ＳｉＯ2が８〜１９重量％、Ｂ2Ｏ3
が１９〜３０重量％、ＭｇＯが２０〜５０重量％、Ｃａ
Ｏが１〜２０重量％、Ｌａ2Ｏ3が３〜４０重量％、Ｂａ
Ｏが０〜１５重量％、ＺｒＯ2が０〜５重量％、および
Ｐ2Ｏ5が０〜５重量％であるとき、諸特性に優れた電気
絶縁基板が得られることが分かる。
り性が悪く、印刷精度が劣っている。これらの結果か
ら、ガラス組成が、ＳｉＯ2が８〜１９重量％、Ｂ2Ｏ3
が１９〜３０重量％、ＭｇＯが２０〜５０重量％、Ｃａ
Ｏが１〜２０重量％、Ｌａ2Ｏ3が３〜４０重量％、Ｂａ
Ｏが０〜１５重量％、ＺｒＯ2が０〜５重量％、および
Ｐ2Ｏ5が０〜５重量％であるとき、諸特性に優れた電気
絶縁基板が得られることが分かる。
【００３８】［実施例３］次に、実施例１で用いたもの
と同様の組成番号Ａ−１〜５のガラスを用いて、実施例
２と同様に作製した電気絶縁基板１０の表面に、Ａｇ電
極８および酸化ルテニウムからなる感歪み抵抗体７をス
クリーン印刷により形成し、図２に示すような力学量セ
ンサを得た。この力学量センサをゲージ率測定用サンプ
ルとした。ステンレス鋼ＳＵＳ４３０からなる大きさが
８０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さが１ｍｍの基板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。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７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。電気抵抗値のバラツキ（σn-1）とゲージ率を表９
および図４に示す。
と同様の組成番号Ａ−１〜５のガラスを用いて、実施例
２と同様に作製した電気絶縁基板１０の表面に、Ａｇ電
極８および酸化ルテニウムからなる感歪み抵抗体７をス
クリーン印刷により形成し、図２に示すような力学量セ
ンサを得た。この力学量センサをゲージ率測定用サンプ
ルとした。ステンレス鋼ＳＵＳ４３０からなる大きさが
８０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さが１ｍｍの基板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。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７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。電気抵抗値のバラツキ（σn-1）とゲージ率を表９
および図４に示す。
【００３９】
【表９】
【００４０】結晶核形成材を添加することにより、ゲー
ジ率は増加し、５重量％以上の添加量でほぼ一定とな
る。また、抵抗値のバラツキは、結晶核形成材の添加量
が１０重量％を越えると大きくなる。よって、ゲージ率
の大きい、高感度の力学量センサを得るには、結晶核形
成材の添加量が５〜１０重量％であることが好ましい。
同様に、組成番号Ａ−１〜５のガラスにおいて、結晶核
形成材をＡｌ2Ｏ3からＣａＦ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ｔｉ
Ｏ2、ＺｒＯ2粉末のいずれか１種に代えた場合にも同様
の結果が得られた。一例として、これらの結晶核形成材
添加量を５重量％として作製した電気絶縁基板１０の絶
縁耐力、およびそれを用いた力学量センサのゲージ率を
表１０に示す。
ジ率は増加し、５重量％以上の添加量でほぼ一定とな
る。また、抵抗値のバラツキは、結晶核形成材の添加量
が１０重量％を越えると大きくなる。よって、ゲージ率
の大きい、高感度の力学量センサを得るには、結晶核形
成材の添加量が５〜１０重量％であることが好ましい。
同様に、組成番号Ａ−１〜５のガラスにおいて、結晶核
形成材をＡｌ2Ｏ3からＣａＦ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、Ｔｉ
Ｏ2、ＺｒＯ2粉末のいずれか１種に代えた場合にも同様
の結果が得られた。一例として、これらの結晶核形成材
添加量を５重量％として作製した電気絶縁基板１０の絶
縁耐力、およびそれを用いた力学量センサのゲージ率を
表１０に示す。
【００４１】
【表１０】
【００４２】これらによると、ガラス粉末に結晶核形成
材を添加することによって、電気絶縁基板の絶縁耐力は
向上する。また、この電気絶縁基板を用いた力学量セン
サはゲージ率が大きくなる。
材を添加することによって、電気絶縁基板の絶縁耐力は
向上する。また、この電気絶縁基板を用いた力学量セン
サはゲージ率が大きくなる。
【００４３】
【発明の効果】本発明によると、絶縁耐力の高い電気絶
縁基板の製造法を提供することができる。また、この電
気絶縁基板を用いることにより、高感度の力学量センサ
を提供することができる。
縁基板の製造法を提供することができる。また、この電
気絶縁基板を用いることにより、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】本発明の実施例の力学量センサの平面図であ
る。
る。
【図３】電気絶縁基板中のＡｌ2Ｏ3の添加量と、電気絶
縁基板の絶縁耐力との関係を示す特性図である。
縁基板の絶縁耐力との関係を示す特性図である。
【図４】力学量センサのゲージ率を示す特性図である。
１ 金属基材 ２ 結晶化ガラス層 ３ 電気絶縁基板 ４ 感歪み抵抗体 ５ 電極 ６ 保護層 ７ 感歪み抵抗体 ８ Ａｇ電極 ９ 孔 １０ 電気絶縁基板
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】 Ａｌ2Ｏ3、ＣａＦ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、
ＴｉＯ2およびＺｒＯ2からなる群より選択される少なく
とも１種の結晶核形成材粉末を５〜１０重量％混合した
ガラス粉末の分散液中に、金属基材を浸漬させ、電気泳
動電着法によって前記金属基材表面に前記粉末を付着さ
せる工程と、前記粉末の付着した前記基材を前記ガラス
の結晶化温度以上の温度で焼成する工程を含む電気絶縁
基板の製造法。 - 【請求項２】 前記ガラスが、Ｂ2Ｏ3：１９〜３０重量
％、ＳｉＯ2：８〜１９重量％、ＭｇＯ：２０〜５０重
量％、ＣａＯ：１〜２０重量％、Ｌａ2Ｏ3：３〜４０重
量％、ＢａＯ：０〜１５重量％、Ｐ2Ｏ5：０〜５重量
％、およびＺｒＯ2：０〜５重量％からなる請求項１記
載の電気絶縁基板の製造法。 - 【請求項３】 請求項１記載の製造法による電気絶縁基
板、並びに前記電気絶縁基板の表面に形成された感歪み
抵抗体および電極を具備する力学量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15822495A JPH098325A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 電気絶縁基板の製造法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 |
|---|---|---|---|
| JP15822495A JPH098325A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 電気絶縁基板の製造法およびこれを用いた力学量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098325A true JPH098325A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15666998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15822495A Pending JPH098325A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 電気絶縁基板の製造法およびこれを用いた力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH098325A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010008167A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Toyota Motor Corp | 歪み検出装置及び歪み検出方法 |
| JP2013024824A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Denso Corp | センサ装置の製造方法 |
| CN113470910A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-10-01 | 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 | 一种具有大应变系数的电阻浆料 |
| CN115792277A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-03-14 | 中北大学 | 基于CaF2晶体谐振腔的高灵敏度加速度传感器及测量方法 |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP15822495A patent/JPH098325A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010008167A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Toyota Motor Corp | 歪み検出装置及び歪み検出方法 |
| JP2013024824A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Denso Corp | センサ装置の製造方法 |
| CN113470910A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-10-01 | 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 | 一种具有大应变系数的电阻浆料 |
| CN113470910B (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-21 | 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 | 一种具有大应变系数的电阻浆料 |
| CN115792277A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-03-14 | 中北大学 | 基于CaF2晶体谐振腔的高灵敏度加速度传感器及测量方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031226 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040129 |