WO2016125268A1 - 回路基板とその製造方法、および液面レベル検出装置 - Google Patents

回路基板とその製造方法、および液面レベル検出装置 Download PDF

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司 羽倉
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三菱電機株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
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    • G01F23/36—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using rotatable arms or other pivotable transmission elements using electrically actuated indicating means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern

Definitions

  • the present invention is used in a liquid level detecting device installed in a fuel tank, and in particular, a circuit board in which an electrode to be slid by a contact interlocking with a float is formed using a paste containing a glass component, It relates to the manufacturing method.
  • a sliding electrode that is a sliding target of a contact that moves according to the liquid level, and a connection electrode that is connected to the wiring member.
  • These electrodes are formed by printing a paste material containing a metal material on an insulating substrate, drying it, and firing it.
  • a paste material containing a glass material is used for a sliding electrode that requires wear resistance. Used.
  • a substrate on which electrodes are formed by using different paste materials having different glass contents for the sliding electrode and the connection electrode, and a conductor formed of the paste material.
  • a substrate on which a part is partially removed and an electrode for solder connection is proposed.
  • JP 2001-242001 A (paragraph 0010, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 2003-110229 (paragraphs 0033 to 0037, FIGS. 2 to 5)
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to connect electrodes and excellent in wear resistance without using paste materials or removing a part of the formed conductor. A circuit board having excellent electrodes is realized.
  • the circuit board of the present invention uses an insulating base material made of a ceramic material, a paste material containing a glass component and a sinterable metal, a first conductor formed on the circuit surface of the insulating base material, A second conductor formed on the circuit surface together with the first conductor using a paste material, and the second conductor than the portion of the circuit surface where the first conductor is formed.
  • the portion where the is formed has a larger surface roughness, and the second conductor has a smaller amount of glass component on the surface than the first conductor.
  • the first conductor and the second conductor having a smaller amount of glass component on the surface than the first conductor are provided on the circuit surface of the ceramic insulating base material.
  • a method of manufacturing a circuit board wherein a surface roughness of a portion of the circuit surface where the second conductor is formed is larger than a surface roughness of a portion where the first conductor is formed.
  • an electrode having excellent wear resistance and an electrode having excellent connectivity can be used without using a paste material or removing a part of the formed conductor. Can be obtained. Further, by using the circuit board described above, it is possible to obtain a liquid level detecting device with excellent reliability.
  • FIG. 1 to 3 are diagrams for explaining the configuration of a circuit board, a manufacturing method thereof, or a configuration of a liquid level detecting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a part of a combination of a circuit board and a slider that slides on an electrode of the circuit board, and FIG. 2 is for explaining a method of manufacturing the circuit board.
  • FIG. 3 is a state when the conductor is formed on the insulating base in the circuit board manufacturing process (FIG. 2D).
  • FIG. 2D a state when the conductor is formed on the insulating base in the circuit board manufacturing process
  • FIG. 4 to 7 are diagrams for explaining the configuration and method for adjusting the glass content on the surface of the conductor without changing the paste composition or post-processing, which is a feature of the present invention.
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing the number of glass components (in increments of 0.5 mass%) as the variation (distribution) of the amount of glass components when a conductor is formed in the process, and FIG. 5 shows the amount of glass components in the paste material (aggregate standard) ) And the glass component amount on the surface of the conductor after firing, FIG. 6 shows the surface roughness of the insulating base material on which the conductor is formed, and the surface of the conductor formed by firing the paste.
  • FIG. 7 is a diagram showing the correlation with the amount of glass component.
  • FIG. 5 is a diagram showing the number of glass components (in increments of 0.5 mass%) as the variation (distribution) of the amount of glass components when a conductor is formed in the process
  • FIG. 5 shows the amount of glass components in the paste
  • the liquid level detecting device 100 includes a sliding electrode 12a that requires wear resistance and a connection electrode that requires solder connectivity (wetting). 12b (conductor 12 together) is formed by patterning on the surface, and drive mechanism 20 having sliding contact 21c sliding on sliding electrode 12a of circuit board 10 (not shown). I have.
  • the circuit board 10 is fixed to a housing (not shown), and the housing is driven so that the rotation axis is perpendicular to the surface of the circuit board 10 on which the sliding electrode 12a is disposed.
  • a rotating shaft portion 22 of the mechanism 20 is installed.
  • the opposite side of the slider 21 having the drive mechanism 20 sliding contact 21c via the rotary shaft 22 is connected to the arm 23, and a float (not shown) is attached to the tip of the arm 23.
  • the sliding contact 21c slides on the sliding electrode 12a and contacts (conducts) one of the sliding electrodes 12a in conjunction with the float that moves up and down according to the fluctuation of the liquid level.
  • the sliding contact 21 c and one of the connection electrodes 12 b are electrically connected by a flexible wiring 30. Since the drive mechanism 20 may be the same as that generally used as the liquid level detection device 100, detailed description thereof will be omitted, and details of the circuit board 10 will be described below.
  • the circuit board 10 electrically connects an insulating base material 11 made of an insulator such as ceramics, a plurality of conductors 12 patterned on the insulating base material 11, and some of the plurality of conductors 12.
  • an insulating base material 11 made of an insulator such as ceramics
  • a plurality of conductors 12 patterned on the insulating base material 11, and some of the plurality of conductors 12.
  • resistors 13 and 14 patterned on the insulating base material 11. Since the resistors 13 and 14 may be the same as those generally used as a circuit board for the liquid level detection device, the description of the configuration and operation is omitted.
  • alumina Al 2 O 3
  • the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the region Rfa in which the sliding electrode 12a to be slid by the sliding contact 21c is formed is 0.62 ⁇ m, for connection to connect to a wiring member from an external circuit
  • the surface roughness Ra of the region Rfb forming the electrode 12b is adjusted to 0.95 ⁇ m. That is, the surface roughening treatment is performed so that the surface roughness is higher in the region Rfb in which the connection electrode 12b is formed than in the region Rfa in which the sliding electrode 12a is formed.
  • the conductor 12 is formed by applying a paste material 12P containing a sinterable metal on the insulating base material 11 and baking it.
  • the paste material 12P contains a metal material for expressing conductivity and a glass component that improves wear resistance, and a binder that disappears upon firing.
  • the sliding electrode 12a and the connecting electrode 12b are:
  • the paste material 12P having the same composition is used.
  • the metal material a mixture of silver (Ag) powder and palladium (Pd) powder in a mass ratio of 4: 1 is used, and the total amount of the metal material and the glass component in the paste material 12P ( Hereinafter, the ratio of the metal material to the aggregate amount is adjusted to 71.2 mass% and the balance (28.8 mass%) is the glass component.
  • the glass component amount on the surface (contact surface with the slider 21) of the sliding electrode 12a after firing averages 12.5 mass%
  • the glass component amount on the surface (connection surface) of the connection electrode 12b averages 9 mass%.
  • the conductor 12 can be formed in which the glass component amount of the sliding electrode 12a is larger than the glass component amount of the connection electrode without performing post-processing after applying the paste. .
  • FIGS. 2A and 2B a portion corresponding to the region Rfa of the circuit surface 11f that is a surface on which the conductor 12 of the insulating base material 11 that is a solid ceramic plate is formed is covered with a mask 200. Mask. As shown in FIG. 2B, when shot blasting is performed by the blaster 300, only the surface 11fr of the unmasked region Rfb is roughened in the circuit surface 11f.
  • a paste material 12P is printed on the circuit surface 11f according to the pattern of the conductor 12.
  • the temperature is raised to 865 ° C. in an air atmosphere, the glass component is softened and melted, and the binder component flies, so that the active silver powder surface is exposed and sintering proceeds.
  • the conductor 12 is formed.
  • the surface 11fr of the region Rfb where the connection electrode 12b is formed is rough, so that the glass component contained in the paste material 12P is trapped by the insulating base material 11.
  • the amount of the glass component on the surface of the connection electrode 12b is reduced, the metal component is increased, and the solder wettability is improved.
  • the region Rfa surface roughness forming the sliding electrode 12a is not as rough as the region Rfb, so the trap amount of the glass component is smaller than the region Rfb, and the reduction of the glass component on the surface of the sliding electrode 12a is suppressed, High glass content with excellent abrasion resistance can be maintained.
  • the glass content on the surface of the connecting electrode 12b was 9 mass%, and the glass content on the surface of the sliding electrode 12a was 13%.
  • the amount of glass component of the sliding electrode 12 a is different from that for connection even if a pattern is applied using a paste material having the same 29% glass component content in the aggregate.
  • the conductor 12 larger than the glass component amount of the electrode 12b could be formed.
  • both the sliding electrode 12aC and the connecting electrode 12bC have the same composition.
  • the surface of the conductor 12C is set so as to be equal to or higher than the lower limit ThLa (7%) required for the sliding electrode 12aC and lower than the upper limit ThUb (13%) allowed for the connecting electrode 12bC.
  • ThLa the lower limit required for the sliding electrode 12aC
  • ThUb the upper limit allowed for the connecting electrode 12bC.
  • the aggregate composition of the paste material 12PC used at that time was composed of 74.9 mass% of a metal material (silver and palladium) and the other 25.1 mass% of a glass component.
  • the glass component amount on the surface of the formed conductor 12C had a variation (distribution D1: solid line) as shown in FIG. It was.
  • the average value is 9 mass%, there are individuals that are less than the lower limit ThLa.
  • the sliding electrodes 12aC were inferior in wear resistance, and the yield was reduced.
  • the glass component amount (in the aggregate) in the paste material 12PC there is a linear correlation between the glass component amount (in the aggregate) in the paste material 12PC and the glass component amount (average value) on the surface of the formed conductor 12C as shown in FIG. Is obtained from experimental data.
  • the amount of the glass component in the paste is increased by 1 mass%
  • the amount of the glass component on the surface of the conductor 12C after firing can be increased by 0.82 mass%. That is, it can be seen that the glass component amount of the conductor 12C can be easily adjusted by manipulating the glass component amount in the paste material 12PC. Therefore, even if the variation increases, in order to satisfy the lower limit ThLa as the sliding electrode 12a, for example, it is desired to increase the glass component amount by 3 mass% from the current distribution D1.
  • the maximum value is 16 mass%, and on the contrary, the number of individuals exceeding the upper limit value ThUb, which is a requirement for solder connectivity, increases. That is, it is difficult to efficiently manufacture the conductor 12C having both solder connectivity and wear resistance simply by manipulating the amount of the glass component in the paste material 12PC. It is also possible to satisfy both merits by suppressing variations, but in that case, thorough management of conditions in the manufacturing process, such as firing conditions and surface conditions, and careful selection of materials are required. It is not suitable for execution in the process.
  • the present inventor found a phenomenon in which the amount of the glass component on the surface of the conductor 12C changes depending on the surface state of the insulating base 11C to be formed. Therefore, the insulating base material 11C was blasted to change to a desired surface roughness, the conductor 12C was formed thereon, and the surface glass component amount was measured.
  • the result is shown in FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 6 is the surface roughness (Ra), and the vertical axis is the glass component amount on the surface of the conductor 12C after firing.
  • circles indicate data without a shot blast process
  • square marks indicate an example of data with a shot blast process.
  • the entire surface of the substrate is blasted, not locally as described in FIG.
  • the glass component amount on the surface of the conductor 12C can be adjusted by manipulating the roughness of the surface of the insulating base 11C, for example, as in shot blasting. Specifically, the more rough the surface, the smaller the glass component amount on the surface of the conductor 12C, and the solder wettability can be improved. Further, since this shot blasting is performed before the conductor 12C is formed, particles used for blasting, dust generated by blasting, and the like can be easily removed.
  • the glass component amount is increased by 3.7 mass% as compared with the paste material 12PC (corresponding to the distribution D1) used in the conventional circuit board 10C.
  • the surface glass component amount is raised to the distribution D2 as shown by the broken line in FIG.
  • the solder connectivity cannot be ensured as it is, the surface roughness Ra of the region Rfb in which the connection electrode 12b is formed is increased to 0.95 ⁇ m.
  • the glass component amount on the surface of the connection electrode 12b formed in the region Rfb becomes a distribution D3 falling within the range of 5 to 13 mass%.
  • a straight line Co1 in FIG. 7 indicates the phase obtained in FIG. 6, and a straight line Co2 is obtained by shifting the straight line Co1 in accordance with the pulling from D1 to D2.
  • the distribution D1 and the distribution D2 should be described at the same position on the horizontal axis, but are shifted from each other for easy viewing.
  • connection electrode 12b is not required to have wear resistance
  • the glass amount may be equal to or lower than the lower limit ThLa, and the entire range of the distribution D3 is allowed.
  • the sliding electrode 12a is not required to have solder connectivity, the entire range of the distribution D2 is allowed. That is, using the same paste material 12P, the conductor 12 satisfying the required performance of both the sliding electrode 12a and the connecting electrode 12b could be formed without post-processing after the conductor formation.
  • the distribution D2 is set as the glass component on the surface of the sliding electrode 12a and the distribution D3 is set as the glass component on the surface of the connecting electrode 12b.
  • the present invention is not limited to this.
  • the distribution D2 may be set so that the glass component amount becomes smaller based on the distribution D3 so that the glass component becomes larger.
  • threshold values lower limit value ThLa, upper limit value ThUb are set as conditions for satisfying the wear resistance and solder connectivity, but this is changed as appropriate according to the combination of sliding object, bonding object, bonding material, etc. Needless to say.
  • the insulating substrate 11 is not limited to alumina and may be other ceramic materials.
  • the method of adjusting the surface roughness by roughening by blasting is shown, but the present invention is not limited to this.
  • Etching, polishing, or the like may be used.
  • a surface treatment may be performed on the portion where the sliding electrode 12a is formed so as to reduce the surface roughness.
  • the region to be processed finely may be divided according to the pattern, not the large cut such as the regions Rfa and Rfb.
  • what kind of treatment is required if the surface roughness of the portion (same interface) where the connection electrode 12b is formed is larger than the portion where the sliding electrode 12a is formed (bonding interface between the conductor and the substrate). But you can.
  • the insulating base 11 made of a ceramic material, and the paste material 12P including a glass component and a sinterable metal are used.
  • the surface roughness is larger in the portion (for example, the region Rfb) where the surface is formed, and the second conductor (connecting electrode 12b) has less glass component on the surface than the first conductor (sliding electrode 12a). Because it was configured as paste material A circuit board having an electrode with excellent wear resistance (sliding electrode 12a) and an electrode with excellent connectivity (connecting electrode 12b) without using 2P properly or removing a part of the formed conductor 12 10 could be realized.
  • the surface roughness Ra of the portion (for example, the region Rfb) where the second conductor (connecting electrode 12b) is formed is equal to the portion (for example, the region Rfa) where the first conductor (sliding electrode 12a) is formed. ),
  • the wear resistance of the sliding electrode 12a and the solder connectivity of the connecting electrode 12b can be made to be compatible with each other.
  • the wear resistance of the sliding electrode 12a is particularly improved, and the life reliability is improved.
  • the first conductor (sliding electrode 12a) and the first conductor (sliding electrode) are provided on the circuit surface 11f of the ceramic insulating base material 11.
  • a paste material 12P containing a glass component and a sinterable metal is applied in accordance with the process of treating the circuit surface 11f and the pattern of the first conductor (sliding electrode 12a) and the second conductor (connecting electrode 12b). And firing. Since it is configured, an electrode excellent in wear resistance (sliding electrode 12 a) and an electrode excellent in wear resistance (connecting electrode 12 b) without separately using the paste material 12 P or removing a part of the formed conductor 12.
  • the circuit board 10 having the above could be realized. In particular, since a process for generating metal powder after the formation of the conductor is not required, the occurrence of malfunctions such as malfunctions can be suppressed.
  • the surface roughness of the region (for example, the region Rfb) in which the second conductor (connection electrode 12b) is formed is increased by blasting. The degree can be adjusted.
  • circuit board 11: insulating substrate, 11f: circuit surface, 11fr: roughened insulating substrate surface

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Abstract

セラミック材で構成された絶縁基材(11)と、ガラス成分と焼結性金属を含むペースト材(12P)を用い、回路面(11f)に形成された摺動用電極(12a)と、同じペースト材(12P)を用いて摺動用電極(12a)とともに回路面(11f)に形成された接続用電極(12b)と、を備え、回路面(11f)のうち、摺動用電極(12a)が形成された領域(Rfa)よりも接続用電極(12b)が形成された領域(Rfb)の方が面粗度が大きく、接続用電極(12b)は、摺動用電極(12a)よりも表面のガラス成分量が少ない。

Description

回路基板とその製造方法、および液面レベル検出装置
　本発明は、燃料タンク内に設置される液面レベル検出装置に用いられ、とくに、フロートに連動する接点の摺動対象となる電極がガラス成分を含むペーストを用いて形成された回路基板と、その製造方法に関する。
　液面レベル検出装置に用いられる回路基板上には、液面高さに応じて移動する接点の摺動対象となる摺動用電極と、配線部材と接続するための接続用電極が形成されている。これらの電極は、絶縁基板上に金属材料を含むペースト材を印刷し、乾燥した後、焼成することによって形成されるが、摩耗耐性が求められる摺動用電極には、ガラス材料を含むペースト材が用いられる。
　しかし、ペースト材に含まれるガラス成分量を増大させると摩耗耐性は向上するが、金属成分が少なくなるので、半田が付きにくくなる。そこで、例えば、摺動用電極と接続用電極に対し、それぞれガラス含有量の異なるペースト材を使い分けて電極を形成した基板（例えば、特許文献１参照。）や、ペースト材で形成した導電体の一部を部分的に除去して半田接続用の電極する基板（例えば、特許文献２参照。）などが提案されている。
特開２００１－２４２００１号公報（段落００１０、図１） 特開２００３－１１０２２９号公報（段落００３３～００３７、図２～図５）
　しかしながら、電極によって異なるペースト材を使用すると、製造工程が複雑になり、製造コストも高くなる。また、形成した導電体の一部を除去する工程を入れると、金属粉が発生し、電極近傍に残留して誤動作を引き起こす可能性もあった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ペースト材を使い分けたり、形成した導電体の一部を除去したりすることなく、摩耗耐性に優れた電極と接続性に優れた電極を有する回路基板を実現するものである。
　本発明の回路基板は、セラミック材で構成された絶縁基材と、ガラス成分と焼結性金属を含むペースト材を用い、前記絶縁基材の回路面に形成された第一導電体と、前記ペースト材を用いて前記第一導電体とともに前記回路面に形成された第二導電体と、を備え、前記回路面のうち、前記第一導電体が形成された部分よりも前記第二導電体が形成された部分の方が面粗度が大きく、前記第二導電体は前記第一導電体よりも表面のガラス成分量が少ないことを特徴とする。
　本発明の回路基板の製造方法は、セラミック材の絶縁基材の回路面に、第一導電体と、前記第一導電体よりも表面のガラス成分量が少ない第二導電体とが設けられた回路基板を製造する方法であって、前記回路面の前記第二導電体が形成される部分の面粗度が、前記第一導電体が形成される部分の面粗度よりも大きくなるように、前記回路面を処理する工程と、前記第一導電体と前記第二導電体のパターンに合わせ、ガラス成分と焼結性金属を含むペースト材を塗布し、焼成する工程と、を含むことを特徴とする。
　本発明の回路基板、あるいは回路基板の製造方法によれば、ペースト材を使い分けたり、形成した導電体の一部を除去したりすることなく、摩耗耐性に優れた電極と接続性に優れた電極を有する回路基板を得ることができる。また、上述した回路基板を用いることで、信頼性に優れた液面レベル検出装置を得ることができる。
本発明の実施の形態１にかかる回路基板の構成、およびこの回路基板を用いた液面レベル検出装置の一部分の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態１にかかる回路基板の製造方法を説明するための工程ごとの断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる回路基板の製造工程において、絶縁基材に導電体を形成したときの状態を示す平面図である。 従来の製造方法で導電体を形成した際の、ガラス成分量の分布を示す図である。 ペースト材中のガラス成分量と形成した導電体表面のガラス成分量との関係を示す図である。 導電体の形成対象の面粗度と、焼成後の導電体表面のガラス成分量との相関を示す図である。 ペースト材中のガラス成分量と絶縁基材の面粗度を調整したときの、導電体表面のガラス成分量の変化を示す図である。
実施の形態１．
　図１～図３は、本発明の実施の形態１にかかる回路基板の構成、その製造方法、あるいは液面レベル検出装置の構成を説明するためのもので、図１は液面レベル検出装置の一部である、回路基板と回路基板の電極上を摺動する摺動子との組合せ部分の構成を示す平面図、図２は回路基板の製造方法を説明するためのもので、製造工程のうち、絶縁基材に導電体を形成する部分における工程ごとの回路基板の断面図、図３は回路基板の製造工程において、絶縁基材に導電体を形成したときの状態（図２（ｄ）に対応）を示す平面図である。
　そして、図４～図７は、本発明の特徴である、ペースト組成の変更や後加工なしに導電体表面のガラス含有量を調整する構成や方法について説明するためのもので、図４は量産過程で導電体を形成した際のガラス成分量のばらつき（分布）として、ガラス成分量ごと（０．５ｍａｓｓ％刻み）の個数を示す図、図５はペースト材中のガラス成分量（骨材基準）と、焼成後の導電体表面のガラス成分量との関係を示す図、図６は導電体の形成対象である絶縁基材の面粗度と、ペーストを焼成して形成した導電体表面のガラス成分量との相関を示す図、図７は導電体表面のガラス成分量の操作として、ペースト材中のガラス成分量と絶縁基材の面粗度を調整したときの、導電体表面のガラス成分量の分布変化を示す図である。
　本発明の実施の形態１にかかる液面レベル検出装置１００は、図１に示すように、摩耗耐性を要求される摺動用電極１２ａと、半田接続性（濡れ性）を要求される接続用電極１２ｂ（合わせて導電体１２）が、表面にパターン化されて形成された回路基板１０と、図示しない回路基板１０の摺動用電極１２ａ上を摺動する摺動接点２１ｃを有する駆動機構２０とを備えている。
　回路基板１０は、図示しない筐体に固定されているとともに、その筐体には、回路基板１０上の摺動用電極１２ａが配置された面に対して、回転軸が垂直になるように、駆動機構２０の回転軸部２２が設置されている。駆動機構２０摺動接点２１ｃを有する摺動子２１の回転軸部２２を介する反対側は、アーム部２３に連なっており、アーム部２３の先端部には図示しないフロートが取り付けられている。これにより、液面の変動に応じて上下するフロートに連動して、摺動接点２１ｃは、摺動用電極１２ａ上を摺動し、いずれかの摺動用電極１２ａと接触（導通）することになる。そして、摺動接点２１ｃと接続用電極１２ｂのひとつとは可撓性の配線３０で電気接続されている。なお、駆動機構２０については、液面レベル検出装置１００として一般的に用いられているものと同様のものでよいので、詳細な説明は省略し、回路基板１０の詳細について以下説明する。
　回路基板１０は、セラミックス等の絶縁体で構成された絶縁基材１１と、絶縁基材１１上にパターン形成された複数の導電体１２と、複数の導電体１２のうちのいくつかを電気接続するように絶縁基材１１上にパターン形成された抵抗体１３、１４とを備えている。なお、抵抗体１３、１４についても、液面レベル検出装置用の回路基板として、一般的に用いられているものと同様のものでよいので、構成や動作についての説明は省略する。
　本実施の形態１においては、絶縁基材１１には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いている。そして、摺動接点２１ｃの摺動対象となる摺動用電極１２ａを形成する領域Ｒｆａの面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が０．６２μｍ、外部回路からの配線部材と接続するための接続用電極１２ｂを形成する領域Ｒｆｂの面粗度Ｒａが０．９５μｍになるように調整している。つまり、摺動用電極１２ａを形成する領域Ｒｆａよりも、接続用電極１２ｂが形成される領域Ｒｆｂの方が面粗度が大きくなるように粗面化処理を行っている。
　導電体１２は、焼結性金属を含むペースト材１２Ｐを絶縁基材１１上にパターン塗布し、焼成することにより形成している。ペースト材１２Ｐには、導電性を発現するための金属材と、摩耗耐性を向上させるガラス成分のほか、焼成時に消失するバインダーが含まれており、摺動用電極１２ａと、接続用電極１２ｂは、同じ組成のペースト材１２Ｐを用いて形成している。具体的には、金属材としては銀（Ａｇ）の粉末とパラジウム（Ｐｄ）の粉末を質量比４：１に混合したものを用い、ペースト材１２Ｐのうち、金属材とガラス成分の合計量（以下、骨材量と称する。）に対する金属材の割合を７１．２ｍａｓｓ％、残部（２８．８ｍａｓｓ％）がガラス成分になるように調整した。
　しかし、焼成後の摺動用電極１２ａの表面（摺動子２１との接触面）におけるガラス成分量は平均１２．５ｍａｓｓ％、接続用電極１２ｂの表面（接続面）におけるガラス成分量は平均９ｍａｓｓ％であった。つまり、同じペースト材１２Ｐを用い、ペースト塗布後に後加工を行わなくとも、摺動用電極１２ａのガラス成分量が、接続用電極のガラス成分量よりも多い導電体１２を形成することができている。
　つぎに、上述した回路基板１０の製造方法について説明する。
　図２（ａ）～（ｂ）に示すように、無垢のセラミック板である絶縁基材１１の導電体１２を形成する面である回路面１１ｆのうち、領域Ｒｆａに対応する部分をマスク２００によりマスキングする。そして、図２（ｂ）に示すように、ブラスター３００によりショットブラストを行うと、回路面１１ｆのうち、マスキングされなかった領域Ｒｆｂの表面１１ｆｒのみが粗面化される。
　そして、ほこりやマスク２００等を除去した後、図２（ｃ）に示すように、回路面１１ｆ上に、導電体１２のパターンに応じてペースト材１２Ｐを印刷する。つぎに、例えば、空気雰囲気で８６５℃まで昇温して焼成を行うと、ガラス成分が軟化・溶融するとともに、バインダー成分が飛ぶことにより、活性な銀粉末表面が露出して焼結が進行し、図２（ｄ）および図３に示すように、導電体１２が形成される。
　このとき、ペースト材１２Ｐと接触している回路面１１ｆのうち、接続用電極１２ｂを形成する領域Ｒｆｂの表面１１ｆｒ状態は粗いため、ペースト材１２Ｐに含まれるガラス成分が絶縁基材１１にトラップされ、接続用電極１２ｂ表面のガラス成分量が減少して、金属成分が増加し、半田濡れ性が向上する。一方、摺動用電極１２ａを形成する領域Ｒｆａ面粗度は、領域Ｒｆｂほど粗くないので、ガラス成分のトラップ量が領域Ｒｆｂよりも少なくなり、摺動用電極１２ａ表面のガラス成分の減少が抑制され、摩耗耐性に優れた高いガラス含有量を維持できる。
　これにより、接続用電極１２ｂ表面のガラス含有量は９ｍａｓｓ％、摺動用電極１２ａ表面のガラス含有量は１３％となった。つまり、絶縁基材１１の表面粗度の違いにより、骨材中のガラス成分含有量が同じ２９％のペースト材を用いてパターン塗布しても、摺動用電極１２ａのガラス成分量が、接続用電極１２ｂのガラス成分量よりも多い導電体１２を形成することができた。
　ここで、上述した構成や製造方法あるいは適した組成等を得るに至った実験結果について説明する。
　従来の回路基板１０Ｃ（本実施の形態と区別するため、符号の末尾にＣを付する。以下同様。）においては、摺動用電極１２ａＣ、接続用電極１２ｂＣともに、同じ組成で構成していた。具体的には、摺動用電極１２ａＣとして必要とされる下限値ＴｈＬａ（７％）以上、かつ、接続用電極１２ｂＣとして許容される上限値ＴｈＵｂ（１３％）以下になるように導電体１２Ｃ表面のガラス成分量を調整することで、摩耗耐性と半田接続性を両立させていた。なお、そのとき使用したペースト材１２ＰＣの骨材組成は、７４．９ｍａｓｓ％が金属材（銀とパラジウム）、他の２５．１ｍａｓｓ％がガラス成分で構成していた。
　しかしながら、上記組成のペースト材１２ＰＣを用い、実際の量産工程で試作してみたところ、形成した導電体１２Ｃ表面のガラス成分量には、図４に示すようにばらつき（分布Ｄ１：実線）があった。詳細に検討すると、平均値は９ｍａｓｓ％になっているものの、下限値ＴｈＬａ未満となる個体も現れている。つまり、一部の回路基板１０Ｃでは、摺動用電極１２ａＣとして摩耗耐性の劣るものが形成され、歩留まりが低下していた。
　ここで、ペースト材１２ＰＣ中のガラス成分量（骨材中）と、形成した導電体１２Ｃ表面のガラス成分量（平均値）との間には、図５に示すように線形の相関があることが実験データから得られている。例えば、ペースト内のガラス成分量を１ｍａｓｓ％増大させると、焼成後の導電体１２Ｃ表面のガラス成分量を０．８２ｍａｓｓ％増加させることができる。つまり、ペースト材１２ＰＣ中のガラス成分量を操作することで、導電体１２Ｃのガラス成分量を容易に調整できることがわかる。そこで、ばらつきが増大したとしても、摺動用電極１２ａとしての下限値ＴｈＬａを満たすため、例えば、現状の分布Ｄ１からガラス成分量を３ｍａｓｓ％増加させたいとする。この場合、ペースト材１２ＰＣ中のガラス成分量を３．７ｍａｓｓ％（＝３／０．８２）増大させると、図４に示すように、下限値ＴｈＬａに対してマージンをもって下限値ＴｈＬａ以上の値を有する分布Ｄ２（破線）を得ることができる。
　しかしながら、分布Ｄ２では、最大値が１６ｍａｓｓ％になり、逆に半田接続性の要件である上限値ＴｈＵｂを超える個体が増加することになる。つまり、単にペースト材１２ＰＣ中のガラス成分量を操作するだけでは、半田接続性および摩耗耐性を両立する導電体１２Ｃを効率的に製作することは困難であった。なお、ばらつきを抑えることによって両得性を満たすようにすることも考えられるが、その場合は、焼成条件や表面状態等、製造工程における条件管理の徹底や、材料の厳選化が要求され、量産工程で実行するには不向きである。
　一方、本発明者は、導電体１２Ｃ表面のガラス成分量が、形成対象である絶縁基材１１Ｃの表面状態によって変化する現象を見出した。そこで、絶縁基材１１Ｃにブラスト処理を施して所望の面粗度に変化させ、その上に導電体１２Ｃを形成して表面のガラス成分量を測定した。その結果を図６に示す。図６の横軸は面粗度（Ｒａ）であり、縦軸は焼成後の導電体１２Ｃ表面のガラス成分量である。また、図中の丸印はショットブラスト工程無しのデータを、四角印はショットブラスト工程有りの時のデータの例を示す。なお、本実験では、図２で説明したような局所的ではなく、基板全面にブラストをかけている。
　その結果、面粗度Ｒａと導電体１２Ｃ表面のガラス成分量には相関（Ｃｏ１）があり、面粗度Ｒａが大きい程、ガラス成分量が少なくなる傾向があることがわかった。そして、焼成後の導電体１２Ｃ表面のガラス成分量が、形成対象である絶縁基材１１Ｃの面粗度Ｒａに対して、ほぼ線形変化することがわかった。なお、絶縁基材１１Ｃの面粗度Ｒａが大きい程、導電体１２Ｃ表面のガラス成分量が少なくなるのは、絶縁基材１１Ｃの表面が粗いと、ペースト材１２ＰＣの焼成時に、ガラス成分が基材表面にトラップされる量が増加するためであると考えられる。
　つまり、例えば、ショットブラストのように、絶縁基材１１Ｃの表面の粗さを操作することで、導電体１２Ｃ表面のガラス成分量を調整できることがわかった。具体的には、粗面化すればするほど、導電体１２Ｃ表面のガラス成分量が少なくなり、半田濡れ性を向上させることができる。また、このショットブラストは、導電体１２Ｃを形成する前に行うため、ブラストに用いた粒子や、ブラストで生じた粉塵等は容易に除去することができる。
　そこで、本実施の形態１においては、図７に示すように、従来の回路基板１０Ｃで用いていたペースト材１２ＰＣ（分布Ｄ１に対応）よりもガラス成分量を３．７ｍａｓｓ％増加させる。これにより、通常の表面状態（例えば、Ｒａ＝０．６～０．６５μｍ）の絶縁基材１１Ｃ（絶縁基材１１の領域Ｒｆａに対応）に対して形成した導電体１２Ｃ（摺動用電極１２ａに対応）表面のガラス成分量を図４の破線のように分布Ｄ２に引き上げる。一方、このままでは、半田接続性が担保できないため、接続用電極１２ｂを形成する領域Ｒｆｂの面粗度Ｒａを０．９５μｍに増大させる。
　これにより、領域Ｒｆｂに形成された接続用電極１２ｂ表面のガラス成分量は、５～１３ｍａｓｓ％の範囲に入る分布Ｄ３となる。なお、図７における直線Ｃｏ１は図６で得られた相間を示し、直線Ｃｏ２は直線Ｃｏ１をＤ１からＤ２への引き上げに合わせてシフトさせたものである。なお、本来、分布Ｄ１と分布Ｄ２は、横軸上の同じ位置に記載するべきであるが、見やすくするためにずらして記載している。
　接続用電極１２ｂには耐摩耗性は要求されないため、下限値ＴｈＬａ以下のガラス量であってもよく、分布Ｄ３の全範囲が許容される。また、摺動用電極１２ａには半田接続性を要求されないので分布Ｄ２の全範囲が許容される。つまり、同じペースト材１２Ｐを用い、導電体形成後の後加工なしで、摺動用電極１２ａ、接続用電極１２ｂの双方がともに必要な性能を満たす導電体１２を形成することができた。
　なお、上記実施の形態においては、摺動用電極１２ａ表面のガラス成分として分布Ｄ２に、接続用電極１２ｂ表面のガラス成分として分布Ｄ３に設定する例を示したが、これに限ることはない。例えば、分布Ｄ２をもっとガラス成分が多くなるように、分布Ｄ３をもとガラス成分量が少なくなるように設定してもよい。また、耐摩耗性および半田接続性を満たす条件として閾値（下限値ＴｈＬａ、上限値ＴｈＵｂ）を設定しているが、これは摺動対象や接合対象、あるいは接合材等の組合せに応じて適宜変更してもよいことは言うまでもない。
　なお、本実施の形態では、ペースト材１２Ｐに用いるガラス成分として、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２といった一般にガラス成分と称される成分のほか、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）等の酸化物を含有しているものを用いたが、これに限ることはない。また、金属材料としても、銀、パラジウム以外の組合せを用いてもよい。また、絶縁基材１１としてもアルミナに限らず他のセラミック材料でもよい。
　また、本実施の形態では、ブラストにより、粗くすることで面粗度を調整する方法を示したがこれに限ることはない。エッチングや研磨等を用いてもよく、その際、例えば、摺動用電極１２ａを形成する部分を面粗度を下げるように表面処理するようにしてもよい。その際、領域ＲｆａやＲｆｂといった大きなくくりではなく、パターンに応じて細かく処理をする領域を分けてもよい。つまり、摺動用電極１２ａを形成する部分（導電体と基材との接合界面）よりも接続用電極１２ｂを形成する部分（同界面）の面粗度が大きくなるようにすればどのような処理でもよい。
　以上のように、本発明の実施の形態１にかかる回路基板１０によれば、セラミック材で構成された絶縁基材１１と、ガラス成分と焼結性金属を含むペースト材１２Ｐを用い、絶縁基材１１の回路面１１ｆに形成された第一導電体（摺動用電極１２ａ）と、ペースト材１２Ｐを用いて第一導電体（摺動用電極１２ａ）とともに回路面１１ｆに形成された第二導電体（接続用電極１２ｂ）と、を備え、回路面１１ｆのうち、第一導電体（摺動用電極１２ａ）が形成された部分（例えば、領域Ｒｆａ）よりも第二導電体（接続用電極１２ｂ）が形成された部分（例えば、領域Ｒｆｂ）の方が面粗度が大きく、第二導電体（接続用電極１２ｂ）は第一導電体（摺動用電極１２ａ）よりも表面のガラス成分量が少ないように構成したので、ペースト材１２Ｐを使い分けたり、形成した導電体１２の一部を除去したりすることなく、摩耗耐性に優れた電極（摺動用電極１２ａ）と接続性に優れた電極（接続用電極１２ｂ）を有する回路基板１０を実現することができた。
　とくに、第二導電体（接続用電極１２ｂ）が形成された部分（例えば、領域Ｒｆｂ）の面粗度Ｒａが、第一導電体（摺動用電極１２ａ）が形成された部分（例えば、領域Ｒｆａ）の面粗度Ｒａよりも０．３μｍ以上大きくなるように構成したので、摺動用電極１２ａの耐摩耗性と、接続用電極１２ｂの半田接続性を確実に両立させることができる。
　また、ペースト材１２Ｐの骨材中のガラス成分の含有量が２８ｍａｓｓ％以上であるので、とくに摺動用電極１２ａの耐摩耗性を高め、寿命信頼性が向上する。
　また、本実施の形態にかかる回路基板１０の製造方法によれば、セラミック材の絶縁基材１１の回路面１１ｆに、第一導電体（摺動用電極１２ａ）と、第一導電体（摺動用電極１２ａ）よりも表面のガラス成分量が少ない第二導電体（接続用電極１２ｂ）とが設けられた回路基板１０を製造する方法であって、回路面１１ｆの第二導電体（接続用電極１２ｂ）が形成される部分（例えば、領域Ｒｆｂ）の面粗度が、第一導電体（摺動用電極１２ａ）が形成される部分（例えば、領域Ｒｆａ）の面粗度よりも大きくなるように、回路面１１ｆを処理する工程と、第一導電体（摺動用電極１２ａ）と第二導電体（接続用電極１２ｂ）のパターンに合わせ、ガラス成分と焼結性金属を含むペースト材１２Ｐを塗布し、焼成する工程と、を含むように構成したので、ペースト材１２Ｐを使い分けたり、形成した導電体１２の一部を除去したりすることなく、摩耗耐性に優れた電極（摺動用電極１２ａ）とに優れた電極（接続用電極１２ｂ）を有する回路基板１０を実現することができた。とくに、導電体形成後に金属粉が発生する工程を必要としないので、誤作動等の不具合の発生を抑制できる。
　また、回路面１１ｆを処理する工程では、第二導電体（接続用電極１２ｂ）を形成する領域（例えば、領域Ｒｆｂ）をブラスト処理によって面粗度を増大させるようにしたので、容易に面粗度を調整することができる。
　また、以上のように、本発明の実施の形態１にかかる液面レベル検出装置１００によれば、回路面１１ｆ上に複数の摺動用電極１２ａが形成された上述した回路基板１０と、液面に応じて移動する図示しないフロートと、複数の摺動用電極１２ａ上をフロートに連動して摺動する摺動接点２１ｃと、を有する駆動機構２０と、を備えたので、容易に製造できるとともに信頼性に優れた液面レベル検出装置を得ることができる。
　１０：回路基板、　１１：絶縁基材、　１１ｆ：回路面、　１１ｆｒ：粗面化した絶縁基材表面、　１２：導電体：　１２ａ：摺動用電極（第一導電体）、　１２ｂ：接続用電極（第二導電体）、　１２Ｐ：ペースト材、　１３：抵抗体、　１４：（第二の）抵抗体、　２０：駆動機構、　２１：摺動子、　２１ｃ：摺動接点、　２２：回転軸部、　２３：アーム、　３０：配線、　２００：マスク、　３００：ブラスター。

Claims (7)

  1. 　セラミック材で構成された絶縁基材と、
    　ガラス成分と焼結性金属を含むペースト材を用い、前記絶縁基材の回路面に形成された第一導電体と、
    　前記ペースト材を用いて前記第一導電体とともに前記回路面に形成された第二導電体と、を備え、
    　前記回路面のうち、前記第一導電体が形成された部分よりも前記第二導電体が形成された部分の方が面粗度が大きく、前記第二導電体は前記第一導電体よりも表面のガラス成分量が少ないことを特徴とする回路基板。
  2. 　前記第二導電体が形成された部分の面粗度は、前記第一導電体が形成された部分よりも算術平均粗さが０．３μｍ以上大きいことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
  3. 　前記ペースト材の骨材中の前記ガラス成分の含有量が２８質量％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板。
  4. 　前記セラミック材はアルミナであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回路基板。
  5. 　セラミック材の絶縁基材の回路面に、第一導電体と、前記第一導電体よりも表面のガラス成分量が少ない第二導電体とが設けられた回路基板を製造する方法であって、
    　前記回路面の前記第二導電体が形成される部分の面粗度が、前記第一導電体が形成される部分の面粗度よりも大きくなるように、前記回路面を処理する工程と、
    　前記第一導電体と前記第二導電体のパターンに合わせ、ガラス成分と焼結性金属を含むペースト材を塗布し、焼成する工程と、
    　を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
  6. 　前記回路面を処理する工程では、前記第二導電体を形成する領域をブラスト処理によって面粗度を増大させることを特徴とする請求項５に記載の回路基板の製造方法。
  7. 　回路面上に複数の摺動用電極が形成された回路基板と、
    　液面に応じて移動するフロートと、前記複数の摺動用電極上を前記フロートに連動して摺動する摺動接点と、を有する駆動機構と、を備え、
    　前記回路基板は請求項１から４のいずれか１項に記載の回路基板であり、前記複数の摺動用電極は前記第一導電体であることを特徴とする液面レベル検出装置。
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