KR101621489B1 - 차량 탱크의 충진 레벨 센서를 위한 탱크 센서 회로기판 - Google Patents

차량 탱크의 충진 레벨 센서를 위한 탱크 센서 회로기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 탱크의 충진 레벨 센서를 위한 탱크 센서 회로기판에 관한 것으로, 지지 부재(1)를 포함하며, 지지 부재 위에는 은을 포함하는 접촉 표면들(18, 24)들이 후막 기술을 이용하여 도포된다. 접촉 표면들(18, 24)은 은층(2, 5) 그리고 니켈, 팔라듐 및 금을 함유하는 한편 상기 은층(2, 5)을 완전히 또는 부분적으로 덮는 상부층(7, 8)으로 구성된다.

Description

차량 탱크의 충진 레벨 센서를 위한 탱크 센서 회로기판{TANK SENSOR CIRCUIT BOARD FOR A FILL LEVEL SENSOR IN A VEHICLE TANK}
본 발명은, 은을 함유하는 접촉면이 후막 기술(thick film technology)을 사용하여 도포되는 캐리어(carrier) 부재를 가지는, 차량 탱크의 충진 레벨 센서(fill level sensor)를 위한 탱크 센서 회로기판(tank sensor circuit board)에 관한 것이다.
그러한 탱크 센서 회로기판에서, 접촉면을 은-팔라듐 또는 은-팔라듐-금으로부터 제조하는 것이 공지되어 있다. 이들 물질들은, 접촉면이 연료 및 마모에 대해 내성(resistant)을 가지는 것을 확실하게 하기 위한 것이다.
후막 기술을 사용하여 약 15 ㎛의 층 두께가 도포된 이들 접촉면은 귀금속 금 및 팔라듐으로 인해 매우 비싸다.
따라서, 본 발명의 목적은, 그 접촉면이 비용면에서 효율적이면서도 연료 및 마모에 대해 내성을 가지는, 서두에서 언급한 유형의 탱크 센서 회로기판을 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 접촉면이, 캐리어 부재의 제1 면에 도포된 은층 또는 은 함유층, 및 상기 은층 또는 은 함유층을 완전히 또는 부분적으로 덮고, 니켈, 팔라듐 및 금을 함유하는 상부층으로 구성되는, 본 발명에 따라 달성된다.
여기서 은층 또는 은 함유층은 양호한 전도 특성들을 보장하지만, 연료 또는 마모에 대한 내성을 가지지 않는다.
연료 및 마모에 대한 내성은 접촉면의 자유표면(free surface)에서만 필요하기 때문에, 은층 또는 은 함유층에, 이들 특성들을 가지는 상부층을 구비하는 것으로 충분하다.
이와 관련하여, 금 내로 확산되는 팔라듐은, 상부층의 견고한 따라서 내마모성 구조가 있는 것을 보장하며, 니켈은 접촉면의 양호한 납땜 특성을 제공한다.
이것은 50% 정도의 비용 상의 이점을 가져온다.
이와 관련하여, 상기 상부층은, 니켈, 팔라듐 및 금으로 이루어진 별개의 층들로 구성될 수 있으며, 상기 은층 또는 은 함유층은 제1 팔라듐층에 의해 덮여 있고, 상기 제1 팔라듐층은 니켈층에 의해 덮여 있으며, 상기 니켈층은 금층에 의해 덮여 있다.
상부층으로서의 금은, 접촉면 상에 위치될 수 있는 접촉 부재와의 양호한 접촉을 보장한다.
금층의 내마모성을 더 증가시키기 위해, 상기 니켈층은, 상기 금층을 지지하는 제2 팔라듐층에 의해 덮일 수 있다.
상기 은층 또는 은 함유층의 두께는 상기 상부층의 두께의 배수일 수 있기 때문에, 상부층의 작은 두께는 작은 양의 비싼 재료만을 필요로 한다.
상기 은층 또는 은 함유층의 두께는 상기 상부층의 두께의 20 내지 40배일 수 있고, 상기 두께는 바람직하게 상기 상부층의 두께의 25 내지 35배, 특히 30배이다.
상기 은층 또는 은 함유층은 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 특히 15 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 제1 팔라듐층은 0.001 ㎛ 내지 0.02 ㎛, 특히 0.01 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 니켈층은 3 ㎛ 내지 7 ㎛, 특히 5 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 제2 팔라듐층은 0.1 ㎛ 내지 0.7 ㎛, 특히 0.5 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 상기 금층은 0.05 ㎛ 내지 0.14 ㎛, 특히 0.12 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
연료에 대한 내성의 목적을 위해, 상기 캐리어 부재는 바람직하게 세라믹으로 구성된다.
현존하는 면을 사용하고 따라서 필요한 설치 공간을 감소시키기 위해, 상기 캐리어 부재의 제2 면에 제2 접촉면이 도포될 수 있고, 상기 제1 접촉면과 상기 제2 접촉면은 전기 전도 방식으로 서로 접속될 수 있다.
간단한 실시예에서, 상기 제1 접촉면과 상기 제2 접촉면은 상기 캐리어 부재 내의 바이어들(vias)에 의해 전기 전도 방식으로 서로 접속될 수 있고, 상기 바이어들은, 상기 캐리어 부재로부터 돌출되고, 기밀 방식으로 밀폐되며, 벽이 금속으로 피복되거나, 금속 충전재(filling)로 완전히 충진되어 있는 관통 개구로 구성된다.
상기 금속 피복 또는 상기 금속 충전재는 상기 접촉면들과 동일한 재료로 구성될 때, 제조 공정이 단순화된다.
상부층이 도포될 때, 코팅되지 않아야 할 접촉면의 영역을 상부층이 없는 상태로 유지할 수 있기 위해, 상기 상부층에 의해 덮이지 않는 은층 또는 은 함유층의 영역은 보호층에 의해 덮일 수 있다.
이와 관련하여, 상기 보호층은 단순히 유리층이다.
저항 네트워크를 형성하기 위해, 후막 기술을 사용하여 상기 접촉면에 인접하여 상기 캐리어 부재에 하나 이상의 저항층이 도포될 수 있고, 상기 상부층이 도포될 때, 상기 저항층을 덮이지 않은 상태로 유지하기 위해, 상기 저항층은 상기 보호층에 의해 덮일 수 있다.
상기 차량 탱크의 충진 레벨의 함수로서 피봇될 수 있는 슬라이드 부재는, 상기 접촉면의 슬라이더 경로를 형성하는 상기 상부층에 놓여 있으면서 이동될 수 있다는 사실에 의해 접촉면과의 접촉이 이루어질 수 있어, 전위차계(potentiometer)가 형성된다.
다른 실시예에서, 접촉 트랙을 형성하는 수개의 접촉 부재 중 하나는, 상기 접촉면의 상기 상부층으로 향하기 위해, 상기 차량 탱크의 충진 레벨의 함수로서 편향될 수 있다.
상기 슬라이드 부재 또는 상기 접촉 부재가 적어도 부분적으로 금으로 구성되는 경우, 이는 양호하고 견고한 접촉 형성으로 이어진다.
본 발명의 예시적 실시예가 도면에 도시되어 있고, 이하에서 더욱 상세히 설명된다.
본 발명은, 그 접촉면이 비용면에서 효율적이면서도 연료 및 마모에 대해 내성을 가지는, 차량 탱크의 충진 레벨 센서를 위한 탱크 센서 회로기판을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 탱크 센서 회로기판의 단면도를 도시하며,
도 2는 캐리어 부재에 도포되는, 도 1에 따른 탱크 센서 회로기판의 2개의 접촉면의 확대된 기본 도면을 도시하며,
도 3은 탱크 센서의 분해도를 도시하며, 그리고
도 4는 도 3의 탱크 센서의 III-III 선을 따른 단면도를 도시한다.
도 1 및 도 2에 도시된 탱크 센서 회로기판은, 세라믹으로 이루어지는 플레이트형 캐리어 부재(1)를 가지며, 캐리어 부재(1)의 제1 면(3)에, 15 ㎛의 두께를 갖는 제1 은층(2)을 가지는 접촉면(18)이 도포된다.
덮이지 않은 상태로 유지되는 은층(2)의 영역에서, 저항층(resistance layer)(15)이 캐리어 부재(1)의 제1 면(3)에 도포된다.
동일한 두께를 가지는 제2 은층(5)이, 제1 면(3)에 대해 평행한 캐리어 부재(1)의 제2 면(4) 상에 제1 은층(2)에 대해 대략 맞은편에 도포된다.
캐리어 부재(1)에서, 벽이 은으로 피복되는 관통 개구(6)가 제1 은층(2)과 제2 은층(5) 사이에 배치되어, 바이어(via)가 제1 은층(2)과 제2 은층(5) 사이에 형성된다.
관통 개구(6)의 단부는 제1 은층(2)과 제2 은층(5)에 의해 기밀 방식으로 밀폐된다.
제1 은층(2)과 제2 은층(5)이 캐리어 부재(1)에 도포된 후에, 상기 은층들(2, 5)에 후에 도포될 상부층(7, 8)에 의해 덮이지 않는 영역과 저항층(15)은, 유리 프릿(frit)을 도포하고 용융시킴으로써 유리층(9, 10)에 의해 덮인다.
이들 유리층(9, 10)은, 상부층(7, 8)이 후에 상기 은층들(2, 5)에 도포될 때, 덮이지 않아야 할 영역이 상부층(7, 8)이 없는 상태로 남아 있게 되는 것을 보장한다.
도 2로부터 명백하듯이, 상부층(7, 8)은, 상기 은층들(2, 5)에 먼저 도포되고 0.01 ㎛의 두께를 가지는 제1 팔라듐층(11)으로 구성된다.
후막 기술을 사용하여 5 ㎛의 두께를 가지는 니켈층(12)이 제1 팔라듐층(11)에 도포되고, 다음에 0.5 ㎛의 두께를 가지는 제2 팔라듐층(13)이 니켈층(12)에 도포되고, 마지막으로 0.12 ㎛의 두께를 가지는 금층(14)이 상기 제2 팔라듐층(13)에 도포된다.
도 3 및 도 4에 도시된 자기 위치 센서는 활 모양(아치형)의 전위차계의 형태로 도시되어 있다.
이와 관련하여, 캐리어 부재(1)는, 전기 단자(16, 17)들 사이에서 연장되는 트랙 모양의 저항층(15)의 형태의 저항 네트워크를 지지한다.
저항층(15)으로부터 대략 방사상으로 연장되며 저항층(15)에 전기적으로 접속되는 복수의 접촉면(18)이 캐리어 부재(1) 상에 서로 이격되어 배치된다.
스페이서층(spacer layer)(19)이 저항층(15) 상에 상기 저항층(15)과 대략 일치되게 배치되고, 스페이서층(19) 위에는 연질 자성의, 일체형 빗 모양의 굽힘 막대 구조물(20)이 배치된다.
굽힘 막대 구조물(20)은 자유 이동 굽힘 막대(21)로 구성되고, 굽힘 막대(21)는 한 쪽은 저항층(15)의 영역에 지지되고, 금으로 피복되는 접촉 부재를 형성한다.
스페이서층(19)은 굽힘 막대 구조물(20)의 자유 이동 단부를 접촉면(18)으로부터 소정 거리에 유지하며, 굽힘 막대(21)의 자유 이동 단부는 접촉면(18)과 중첩되게 배치된다.
전기 전도성 굽힘 막대 구조물(20)은 외부 전기 단자(22)에 접속된다.
저항층(15)은 단자(16, 17)를 통해 접지 및 작동 전압에 전기 접속된다.
위치 센서의 신호 전압은 전기 단자(22)를 통해 탭핑될 수 있다.
신호 전압은 0 V로부터 작동 전압까지의 범위에서 변화될 수 있고, 이것은 예를 들면 차량의 탱크 내의 충진 레벨 센서의 플로우트(float)의 함수로서 이동될 수 있는 영구자석(23)의 위치를 나타낸다.
영구자석(23)은 접촉면(18)을 지지하는 측면으로부터 멀어지는 쪽으로 향하는 캐리어 부재(1)의 측면에서 굽힘 막대 구조물(20)을 따라 이동될 수 있고, 상기 영구자석(23)은 각각의 경우에 영구자석(23) 반대편에 놓이는 굽힘 막대(21)를 접촉면(18) 상으로 끌어당긴다.
그 결과, 영구자석(23)의 위치에 따라 저항층(15)의 대응 위치에 대한 전기 접속이 발생되며, 이러한 위치에 대응하는 신호 전압이 탭핑되어 디스플레이 유닛(미도시)에 공급된다.
캐리어 부재(1)에 배치되는 접촉면, 저항층 및 스페이서층은, 캐리어 부재(1) 상에 배치되는 하우징에 의해 덮인다.
1: 캐리어 부재
2, 5: 은층
6: 관통 개구
7, 8: 상부층
15: 저항층
18: 접촉면
19: 스페이서층
20: 굽힘 막대 구조물
21: 굽힘 막대

Claims (25)

  1. 차량 탱크의 충진 레벨 센서를 위한 탱크 센서 회로기판으로서,
    캐리어 부재; 및
    상기 캐리어 부재 상에 배치되는 은을 포함하고 후막 기술(thick film technology)을 사용하여 적용되는 복수의 접촉면을 포함하되,
    상기 복수의 접촉면의 각각은:
    상기 캐리어 부재의 제 1면에 적용되는 은층 및 상기 캐리어 부재의 상기 제 1면에 적용되는 은 함유층 중의 적어도 하나; 및
    니켈, 팔라듐 및 금으로 된 별개의 층들을 포함하고, 상기 은층과 상기 은 함유층 중의 상기 적어도 하나를 적어도 부분적으로 덮도록 구성되는 상부층을 포함하고,
    상기 은층과 상기 은 함유층 중의 상기 적어도 하나는, 제 1팔라듐층, 상기 제 1팔라듐층을 덮는 니켈층, 및 상기 니켈층을 덮는 금층에 의해 덮여지는 것을 특징으로 하는, 차량 탱크의 충진 레벨 센서를 위한 탱크 센서 회로기판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 니켈층은, 상기 금층을 지지하는 제 2팔라듐층에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 은층과 상기 은 함유층 중의 적어도 하나의 두께는 상기 상부층의 두께의 배수인 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 은층과 상기 은 함유층 중 적어도 하나의 두께는 상기 상부층의 두께의 20 내지 40배 사이인 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 은층 및 상기 은 함유층 중의 적어도 하나의 두께는 상기 상부층의 두께의 25 내지 35배 사이인 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 은층과 상기 은 함유층 중의 적어도 하나는 10 ㎛ 내지 200 ㎛ 사이의 두께를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1팔라듐층은 0.001 ㎛ 내지 0.02 ㎛ 사이의 두께를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 니켈층은 3 ㎛ 내지 7 ㎛ 사이의 두께를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2팔라듐층은 0.1 ㎛ 내지 0.7 ㎛ 사이의 두께를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 금층은 0.05 ㎛ 내지 0.14 ㎛ 사이의 두께를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어 부재는 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  14. 제 1항에 있어서,
    복수의 제 2접촉면이 상기 캐리어 부재의 상기 제 1면과 반대편의 상기 캐리어부재의 제 2면에 적용되는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 복수의 접촉면 및 상기 복수의 제 2 접촉면 중 어느 하나는 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 접촉면과 상기 제2 접촉면은 상기 캐리어 부재 내에 배치된 적어도 하나의 바이어(via)에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 바이어는, 상기 캐리어 부재로부터 돌출되고, 기밀 방식으로 밀폐되며, 벽이 금속으로 피복되거나 금속 충전재로 완전히 충진되어 있는 관통 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 금속 피복 및 금속 충전재 중의 어느 하나는 상기 접촉면과 동일한 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 상부층에 의해 덮이지 않는 상기 은층과 상기 은 함유층 중 적어도 하나의 영역이 보호층에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 보호층은 유리층인 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  21. 제 1항에 있어서,
    후막 기술을 사용하여 상기 접촉면에 인접한 상기 캐리어 부재에 하나 이상의 저항층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 저항층은 보호층에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  23. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 탱크의 충진 레벨의 함수로서 피봇될 수 있고 상기 접촉면의 슬라이더 경로를 형성하는 상기 상부층에 놓여 있으면서 이동될 수 있는 피봇가능한 슬라이드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  24. 제 23항에 있어서,
    적어도 하나의 접촉 부재가, 상기 접촉면의 상부층으로 향하도록 상기 차량 탱크의 충진 레벨의 함수로서 편향될 수 있는 접촉 트랙을 형성하는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재와 상기 접촉 부재 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 금으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 탱크 센서 회로기판.
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