JPS6259442B2 - - Google Patents
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- JPS6259442B2 JPS6259442B2 JP55007832A JP783280A JPS6259442B2 JP S6259442 B2 JPS6259442 B2 JP S6259442B2 JP 55007832 A JP55007832 A JP 55007832A JP 783280 A JP783280 A JP 783280A JP S6259442 B2 JPS6259442 B2 JP S6259442B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
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-
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- H01C17/22—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for trimming
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、白金抵抗体の抵抗の温度依存性を利
用して、流体の流速および流量を検出するセンサ
の製造方法に関するものである。
用して、流体の流速および流量を検出するセンサ
の製造方法に関するものである。
抵抗値の温度依存性を利用して、流体の流速や
流量を検出することが可能であり、これは、熱線
流速センサとして実用化されている。すなわち、
センサに通電して約100〜200℃に加熱しておく。
これに流体が当ると、その流速および流量に応じ
た熱がセンサからうばわれるため、抵抗が変化す
る。この抵抗変化量から流速や流量が検出でき
る。抵抗体としては、白金線やタングステン線が
一般に用いられている。
流量を検出することが可能であり、これは、熱線
流速センサとして実用化されている。すなわち、
センサに通電して約100〜200℃に加熱しておく。
これに流体が当ると、その流速および流量に応じ
た熱がセンサからうばわれるため、抵抗が変化す
る。この抵抗変化量から流速や流量が検出でき
る。抵抗体としては、白金線やタングステン線が
一般に用いられている。
従来の熱線流速センサは大別して、３種類に分
類される。すなわち(1)巻線型、(2)細線型、(3)薄膜
型である。(1)の巻線型は白金線等をガラス棒等に
巻き付けたものであり、機械的強度は強いが、線
を均一に密に巻くための加工がむずかしく、歩留
が悪いからコストが高くまた抵抗値精度が低い欠
点がある。(2)の細線型は、直径数μｍの白金やタ
ングステン線をリード線間に接続したものであ
り、機械的な衝撃、ゴミや汚れなどに弱い上、抵
抗値精度が低く、コストも高い欠点がある。(3)の
薄膜型は、石英棒等の先端に蒸着等で白金膜を形
成したもので、抵抗値精度が低く、コストが高い
欠点がある。
類される。すなわち(1)巻線型、(2)細線型、(3)薄膜
型である。(1)の巻線型は白金線等をガラス棒等に
巻き付けたものであり、機械的強度は強いが、線
を均一に密に巻くための加工がむずかしく、歩留
が悪いからコストが高くまた抵抗値精度が低い欠
点がある。(2)の細線型は、直径数μｍの白金やタ
ングステン線をリード線間に接続したものであ
り、機械的な衝撃、ゴミや汚れなどに弱い上、抵
抗値精度が低く、コストも高い欠点がある。(3)の
薄膜型は、石英棒等の先端に蒸着等で白金膜を形
成したもので、抵抗値精度が低く、コストが高い
欠点がある。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、低コストで、抵抗値精度および信頼性が高
く、機械的に強い流体の流速および流量検出用の
センサの製造方法を提供するにある。
くし、低コストで、抵抗値精度および信頼性が高
く、機械的に強い流体の流速および流量検出用の
センサの製造方法を提供するにある。
コストを安くするために厚膜技術を用い、さら
に高精度の抵抗値を得るのに、レーザ加工を利用
し、下記のような工程でセンサを作成する。すな
わち、(1)磁器またはガラスから成る絶縁管の外表
面に、白金粉末を有機ビヒクル中に分散させたペ
ーストを塗布し、これを乾燥する。(2)乾燥したも
のを高温で熱処理することにより、絶縁管外表面
上に、白金膜を形成する。(3)この白金膜に、らせ
ん状の溝を、溝の部分には白金が残留しないよう
にレーザ加工で作成し、所定の抵抗値を有する白
金抵抗膜を形成する。(4)白金抵抗膜上に非晶質ガ
ラスを被覆する。
に高精度の抵抗値を得るのに、レーザ加工を利用
し、下記のような工程でセンサを作成する。すな
わち、(1)磁器またはガラスから成る絶縁管の外表
面に、白金粉末を有機ビヒクル中に分散させたペ
ーストを塗布し、これを乾燥する。(2)乾燥したも
のを高温で熱処理することにより、絶縁管外表面
上に、白金膜を形成する。(3)この白金膜に、らせ
ん状の溝を、溝の部分には白金が残留しないよう
にレーザ加工で作成し、所定の抵抗値を有する白
金抵抗膜を形成する。(4)白金抵抗膜上に非晶質ガ
ラスを被覆する。
特に絶縁管として、アルミナ、石英、ジルコ
ン、フオルステライト、ムライト、ジルコニア、
チタニアなど熱伝導率がアルミナの0.21J／cm・
Ｓ・Ｋ以下の材質を用いることにより、端子部へ
の熱のにげが少なくなり、感度が増す。また、管
の形状を外径が0.6mm以下、肉厚を0.2mm以下とす
ることにより、応答時間を短くできる。さらに、
長さを外径の４倍以上とすることにより、端子部
への熱のにげる割合を小さくできるので感度を増
せる。
ン、フオルステライト、ムライト、ジルコニア、
チタニアなど熱伝導率がアルミナの0.21J／cm・
Ｓ・Ｋ以下の材質を用いることにより、端子部へ
の熱のにげが少なくなり、感度が増す。また、管
の形状を外径が0.6mm以下、肉厚を0.2mm以下とす
ることにより、応答時間を短くできる。さらに、
長さを外径の４倍以上とすることにより、端子部
への熱のにげる割合を小さくできるので感度を増
せる。
また特に、熱処理して形成した白金膜厚を４μ
ｍないし、25μｍとすることにより、センサの分
留を高くすることができる。白金膜厚が４μｍ未
満では、膜面に生じる凹凸および塗りむらのため
に、レーザー加工して幅の狭いらせん状の白金の
帯状の抵抗体を作成した際、断線状態になること
が多いためである。また白金膜厚が25μｍより厚
いと、レーザ加工の際に溝が十分切れずに、切り
残しが残つたり、切りくずが溝をうめたりして、
短絡状態になることが多いためである。
ｍないし、25μｍとすることにより、センサの分
留を高くすることができる。白金膜厚が４μｍ未
満では、膜面に生じる凹凸および塗りむらのため
に、レーザー加工して幅の狭いらせん状の白金の
帯状の抵抗体を作成した際、断線状態になること
が多いためである。また白金膜厚が25μｍより厚
いと、レーザ加工の際に溝が十分切れずに、切り
残しが残つたり、切りくずが溝をうめたりして、
短絡状態になることが多いためである。
また、白金の熱処理条件として、通常の厚膜の
焼成温度の1000℃以下より高い、1100℃ないし、
1400℃で20分以上を選ぶことにより特性の安定な
白金膜を得ることができる。1100℃より低い熱処
理温度では、白金粒子の焼結がほとんど進行して
おらず、特性が不安定である。また1400℃より高
い熱処理温度では焼結による収縮が進みすぎ、膜
が凹凸が多く不均一なものとなつてしまう。
焼成温度の1000℃以下より高い、1100℃ないし、
1400℃で20分以上を選ぶことにより特性の安定な
白金膜を得ることができる。1100℃より低い熱処
理温度では、白金粒子の焼結がほとんど進行して
おらず、特性が不安定である。また1400℃より高
い熱処理温度では焼結による収縮が進みすぎ、膜
が凹凸が多く不均一なものとなつてしまう。
また、レーザ加工により作成する溝幅を７μｍ
ないし100μｍとすることにより、短絡すること
が少なく、また機械的強度の強い素子を作成する
ことができる。つまり、溝幅７μｍ未満だと、切
りむら、および切りくずによる短絡が生じやす
い。また溝幅を100μｍより広くするには、レー
ザのパワーをかなり高くする必要があり、このた
め絶縁管に与えるダメージが大きく、絶縁管が折
れやすくなる。
ないし100μｍとすることにより、短絡すること
が少なく、また機械的強度の強い素子を作成する
ことができる。つまり、溝幅７μｍ未満だと、切
りむら、および切りくずによる短絡が生じやす
い。また溝幅を100μｍより広くするには、レー
ザのパワーをかなり高くする必要があり、このた
め絶縁管に与えるダメージが大きく、絶縁管が折
れやすくなる。
また、らせん状に加工した溝のピツチを50μｍ
ないし、500μｍとすることにより、測定誤差の
小さいセンサを作成することができる。すなわ
ち、ピツチが50μｍより短いと、断線するものが
出て、分留が低くなる。また、ピツチが500μｍ
より長いと、ら線の一巻き当りおよび、管の単位
長さ当りの抵抗値が低くなりすぎ、微小空間での
流速および流量の測定がむずかしくなると同時
に、測定誤差が大きくなる。
ないし、500μｍとすることにより、測定誤差の
小さいセンサを作成することができる。すなわ
ち、ピツチが50μｍより短いと、断線するものが
出て、分留が低くなる。また、ピツチが500μｍ
より長いと、ら線の一巻き当りおよび、管の単位
長さ当りの抵抗値が低くなりすぎ、微小空間での
流速および流量の測定がむずかしくなると同時
に、測定誤差が大きくなる。
さらに、白金抵抗膜上に被覆する非晶質ガラス
コート膜厚を0.5μｍないし７μｍとすることに
より、信頼性が高く、応答時間の短いセンサを作
成することができる。つまり、ガラスコート膜厚
を0.5μｍより薄くすると、一部に生じるガラス
の欠陥のためと思われるが、抵抗値の経時変化が
大きい。またガラスコート膜厚を７μｍより厚く
すると応答時間が長くなる。
コート膜厚を0.5μｍないし７μｍとすることに
より、信頼性が高く、応答時間の短いセンサを作
成することができる。つまり、ガラスコート膜厚
を0.5μｍより薄くすると、一部に生じるガラス
の欠陥のためと思われるが、抵抗値の経時変化が
大きい。またガラスコート膜厚を７μｍより厚く
すると応答時間が長くなる。
なお、最近は測温用としての白金抵抗体を、厚
膜技術で作成する試みが進められている。そのほ
とんどは、アルミナ平面基板上に通常の印刷技術
を用いて試作したものであるが、その中に、一種
類、２つ穴のアルミナ管に白金測温体を試作した
ものがある。しかし、これは以下に示すように、
本発明と、根本的に考え方が異なるものである。
膜技術で作成する試みが進められている。そのほ
とんどは、アルミナ平面基板上に通常の印刷技術
を用いて試作したものであるが、その中に、一種
類、２つ穴のアルミナ管に白金測温体を試作した
ものがある。しかし、これは以下に示すように、
本発明と、根本的に考え方が異なるものである。
(1)測温抵抗体には、白金にガラス入りのものを
使用しているのに対し、本発明によるものは、白
金のみである。これは、白金にガラスが入つてい
ると、白金粒子の粒成長がおさえられ、安定な白
金膜ができにくく、特性の経時変化が大きいため
である。また、白金のみでは、ガラスが入つてい
る場合より、焼結が進むため表面に多少の凹凸が
できるが、これが白金膜の実質的な表面積を増
し、流速および流量に対する感度が増す。(2)測定
抵抗体は、高温で熱処理しておらず、本発明によ
るものは1100℃ないし1400℃で熱処理している。
これは(1)でも述べたように、1100℃ないし1400℃
の高温で熱処理すれば、安定な白金膜ができ特性
の経時変化は少なくなる。(3)測温抵抗体は、コー
ト材として、結晶性のものを使用し、しかも膜厚
が約100μｍあるのに対し、本発明によるもの
は、コート材は結晶性のものより気密性のすぐれ
た非晶質ガラスを用いており、このため膜厚が薄
くても気密性があり、応答時間がきわめて短いも
のが得られる。また非晶質であるため、白金膜中
にしみ込み、絶縁管と白金との密着性を向上さ
せ、これが感度向上、応答時間短縮の効果を生
む。(4)測温抵抗体は、形状が外径約３mm、肉厚約
１mmと大きく、流速、流量の検出には不向であ
る。
使用しているのに対し、本発明によるものは、白
金のみである。これは、白金にガラスが入つてい
ると、白金粒子の粒成長がおさえられ、安定な白
金膜ができにくく、特性の経時変化が大きいため
である。また、白金のみでは、ガラスが入つてい
る場合より、焼結が進むため表面に多少の凹凸が
できるが、これが白金膜の実質的な表面積を増
し、流速および流量に対する感度が増す。(2)測定
抵抗体は、高温で熱処理しておらず、本発明によ
るものは1100℃ないし1400℃で熱処理している。
これは(1)でも述べたように、1100℃ないし1400℃
の高温で熱処理すれば、安定な白金膜ができ特性
の経時変化は少なくなる。(3)測温抵抗体は、コー
ト材として、結晶性のものを使用し、しかも膜厚
が約100μｍあるのに対し、本発明によるもの
は、コート材は結晶性のものより気密性のすぐれ
た非晶質ガラスを用いており、このため膜厚が薄
くても気密性があり、応答時間がきわめて短いも
のが得られる。また非晶質であるため、白金膜中
にしみ込み、絶縁管と白金との密着性を向上さ
せ、これが感度向上、応答時間短縮の効果を生
む。(4)測温抵抗体は、形状が外径約３mm、肉厚約
１mmと大きく、流速、流量の検出には不向であ
る。
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例 １
第１図に示すように、外径0.6mmφ、内径0.2mm
φ、長さ８mmのアルミナ製の絶縁管１上に白金導
電材料を有機ビヒクルで練つたペーストを塗布
し、これを900℃で10分焼付け、更にペーストを
塗布、乾燥し、1100℃で２時間加熱し、緻密で安
定のある膜厚25μｍの白金膜を形成した。
φ、長さ８mmのアルミナ製の絶縁管１上に白金導
電材料を有機ビヒクルで練つたペーストを塗布
し、これを900℃で10分焼付け、更にペーストを
塗布、乾燥し、1100℃で２時間加熱し、緻密で安
定のある膜厚25μｍの白金膜を形成した。
白金膜２にレーザトリマを用いて幅100μｍピ
ツチ500μｍで約12巻のらせん状のレーザ加工溝
３を設け、白金抵抗膜２を形成し、この両端に電
極端子４を設けた。
ツチ500μｍで約12巻のらせん状のレーザ加工溝
３を設け、白金抵抗膜２を形成し、この両端に電
極端子４を設けた。
次いで、白金抵抗膜２および、らせん状の溝に
ホウケイ酸鉛系の非晶質ガラスを塗布し、乾燥
800℃で10分焼付けて７μｍのガラスコート膜５
を設けた。素子の抵抗値は室温で5.0Ω、温度係
数は3860ppm／Ｋ、応答時間は約10ｍｓであつ
た。
ホウケイ酸鉛系の非晶質ガラスを塗布し、乾燥
800℃で10分焼付けて７μｍのガラスコート膜５
を設けた。素子の抵抗値は室温で5.0Ω、温度係
数は3860ppm／Ｋ、応答時間は約10ｍｓであつ
た。
実施例 ２
第２図に示すように外径0.4mmφ、内径0.1mm
φ、長さ1.6mmのジルコニア製の絶縁管１上に、
白金導電材料を有機ビヒクルで練つたペーストを
塗布し、これを乾燥し、1400℃で20分間加熱し、
ち密な膜厚４μｍの白金膜を形成した。
φ、長さ1.6mmのジルコニア製の絶縁管１上に、
白金導電材料を有機ビヒクルで練つたペーストを
塗布し、これを乾燥し、1400℃で20分間加熱し、
ち密な膜厚４μｍの白金膜を形成した。
その後白金膜にレーザトリマを用いて、幅７μ
ｍ、ピツチ50μｍで約20巻のらせん状のレーザ加
工溝３を設け、白金抵抗膜２を形成し、この両端
の電極端子４にリード線６を接続した。
ｍ、ピツチ50μｍで約20巻のらせん状のレーザ加
工溝３を設け、白金抵抗膜２を形成し、この両端
の電極端子４にリード線６を接続した。
次に、白金抵抗膜２およびらせん状の溝にホウ
ケイ酸鉛系の非晶質ガラスを塗布、乾燥し、800
℃で10分焼付けて0.5μｍのガラスコート膜５を
設けた。素子の抵抗値は、室温で30.0Ω、温度係
数は3880ppm／Ｋ、応登時間は約２ｍｓであつ
た。
ケイ酸鉛系の非晶質ガラスを塗布、乾燥し、800
℃で10分焼付けて0.5μｍのガラスコート膜５を
設けた。素子の抵抗値は、室温で30.0Ω、温度係
数は3880ppm／Ｋ、応登時間は約２ｍｓであつ
た。
実施例 ３
第２図に示すように外径0.5mmφ、内径0.3mm
φ、長さ3.0mmのフオルステライト製の絶縁管１
上に、白金導電材料を有機ビヒクルで練つたペー
ストを塗布し、これを乾燥し、1200℃で２時間加
熱し、ち密な膜厚15μｍの白金膜を形成した。
φ、長さ3.0mmのフオルステライト製の絶縁管１
上に、白金導電材料を有機ビヒクルで練つたペー
ストを塗布し、これを乾燥し、1200℃で２時間加
熱し、ち密な膜厚15μｍの白金膜を形成した。
その後白金膜にレーザトリマを用いて、幅20μ
ｍ、ピツチ100μｍで約20巻のらせん状のレーザ
加工３を設け、白金抵抗膜２を形成し、この両端
の電極端４にリード線６を接続した。
ｍ、ピツチ100μｍで約20巻のらせん状のレーザ
加工３を設け、白金抵抗膜２を形成し、この両端
の電極端４にリード線６を接続した。
次に白金抵抗膜およびらせん状の溝に、ホウケ
イ酸鉛系の非晶質ガラスを塗布、乾燥し、800℃
で10分間焼き付けて、２μｍのガラスコート膜５
を設けた。素子の抵抗値は、室温で20.0Ω、温度
係数は3860ppm／Ｋ、応答時間は約４ｍｓであ
つた。
イ酸鉛系の非晶質ガラスを塗布、乾燥し、800℃
で10分間焼き付けて、２μｍのガラスコート膜５
を設けた。素子の抵抗値は、室温で20.0Ω、温度
係数は3860ppm／Ｋ、応答時間は約４ｍｓであ
つた。
以上述べた本発明の方法は、従来法より(1)製品
コストが低減される。(2)抵抗値精度が従来品の±
数＋〜±数％に比し±0.5％以内と大巾に向上す
る。というメリツトがある。
コストが低減される。(2)抵抗値精度が従来品の±
数＋〜±数％に比し±0.5％以内と大巾に向上す
る。というメリツトがある。
第１図、第２図は本発明方法で製造した流速お
よび流量検出用センサを示す図である。 １……絶縁管、２……白金抵抗膜、３……レー
ザ加工溝、４……電極端子、５……ガラスコート
膜、６……リード線。
よび流量検出用センサを示す図である。 １……絶縁管、２……白金抵抗膜、３……レー
ザ加工溝、４……電極端子、５……ガラスコート
膜、６……リード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁管の外表面に、白金粉末を有機ビヒクル
中に分散させたペーストを塗布し、これを乾燥す
る工程と、これを熱処理して、上記絶縁管外表面
上に白金膜を形成する工程と、この白金膜に、ら
せん状の溝を溝の部分に白金が残留しないように
レーザ加工で作成して所定の抵抗値を有する白金
抵抗膜を形成する工程と、上記白金抵抗膜上に非
晶質ガラスを被覆する工程から成る流速および流
量検出用センサの製造方法。 ２ 絶縁管の材料が、アルミナ、石英、ジルコ
ン、フオルステライト、ムライト、ジルコニア、
チタニアなどの熱伝導率が0.21J／cm・Ｓ・Ｋ以
下の材料のうちから選ばれた一種類の材料である
ことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の流速
および流量検出用センサの製造方法。 ３ 絶縁管の外径が0.6mm以下、肉厚が0.2mm以下
で、長さが外径の４倍以上であることを特徴とす
る特許請求範囲第１項記載の流速および流量検出
用センサの製造方法。 ４ 熱処理して絶縁管外表上に形成した白金膜の
厚さが４〜25μｍであることを特徴とする特許請
求範囲第１項記載の流速および流量検出用センサ
の製造方法。 ５ 絶縁管の外表面に塗布したペーストの熱処理
を、1100℃〜1400℃で20分以上行なうことを特徴
とする特許請求範囲第１項記載の流速および流量
検出用センサの製造方法。 ６ レーザ加工により作成するらせん状の溝の幅
が７μｍないし100μｍ、溝のピツチが50μｍな
いし500μｍであることを特徴とする特許請求範
囲第１項記載の流速および流量検出用センサの製
造方法。 ７ 白金抵抗膜上に被覆する非晶質ガラスコート
膜厚が0.5μｍないし７μｍであることを特徴と
する特許請求範囲第１項記載の流速および流量検
出用センサの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP783280A JPS56106159A (en) | 1980-01-28 | 1980-01-28 | Production of sensor for detecting flow speed and flow rate |
| DE19813102197 DE3102197A1 (de) | 1980-01-28 | 1981-01-23 | Verfahren zum herstellen eines fuehlers zum erfassen einer fluid-stroemungsgeschwindigkeit oder eines fluid-durchsatzes |
| US06/229,179 US4361597A (en) | 1980-01-28 | 1981-01-27 | Process for making sensor for detecting fluid flow velocity or flow amount |
| GB8102603A GB2068173B (en) | 1980-01-28 | 1981-01-28 | Process for making a sensor for detecting fluid flow velocity or flow amount |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP783280A JPS56106159A (en) | 1980-01-28 | 1980-01-28 | Production of sensor for detecting flow speed and flow rate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56106159A JPS56106159A (en) | 1981-08-24 |
| JPS6259442B2 true JPS6259442B2 (ja) | 1987-12-11 |
Family
ID=11676567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP783280A Granted JPS56106159A (en) | 1980-01-28 | 1980-01-28 | Production of sensor for detecting flow speed and flow rate |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4361597A (ja) |
| JP (1) | JPS56106159A (ja) |
| DE (1) | DE3102197A1 (ja) |
| GB (1) | GB2068173B (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS58160488U (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-26 | 株式会社芝浦電子製作所 | セラミツクヒ−タ・センサ |
| DE3229844A1 (de) * | 1982-08-11 | 1984-02-16 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums und verfahren zur herstellung einer vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
| DE3328853C2 (de) * | 1983-08-10 | 1994-07-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums |
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| JP5010845B2 (ja) * | 2006-04-13 | 2012-08-29 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量計及びこれを用いた排気ガス再循環システム |
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-
1981
- 1981-01-23 DE DE19813102197 patent/DE3102197A1/de not_active Withdrawn
- 1981-01-27 US US06/229,179 patent/US4361597A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-01-28 GB GB8102603A patent/GB2068173B/en not_active Expired
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4361597A (en) | 1982-11-30 |
| GB2068173B (en) | 1983-09-21 |
| GB2068173A (en) | 1981-08-05 |
| DE3102197A1 (de) | 1981-12-03 |
| JPS56106159A (en) | 1981-08-24 |
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