(57)【要約】フロートと関連する滑り電気接点の動作との相互作用を通じて容器内の液面位を測定するための検出ユニットで使用する可変抵抗素子であって、基板上に付着させられた導体パターンを含む。抵抗材料の領域も基板上に付着させられ、導体パターンと電気接触する。導体パターンの領域は、滑り電気接点のための接触領域として機能する。この領域は、めっき材料、例えばニッケルもしくはニッケル合金で覆われる。めっきの使用は、導体パターンにおける高価な材料の必要性を低減する。該可変抵抗素子は、燃料量レベルセンサーに使用することが特に適している。
2005503012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの関連する滑り電気接点と共に使用するための可変抵抗素子であって、
基板と、
基板上に付着させられた第１導体パターンと、
第１導体パターンと電気接触する少なくとも一つの抵抗領域とを備え、
第１導体パターンの一部は、前記関連する滑り電気接点のための接触領域を規定し、該一部において第１導体パターンは、第１めっきでめっきされることを特徴とする可変抵抗素子。
【請求項２】
前記第１めっきはニッケルもしくはニッケル合金である請求項１に従う可変抵抗素子。
【請求項３】
前記基板はセラミックである請求項１に従う可変抵抗素子。
【請求項４】
当該抵抗素子を実質上覆う保護層を更に備えた請求項１に従う可変抵抗素子。
【請求項５】
前記保護層は耐めっき性高分子材料である請求項４に従う可変抵抗素子。
【請求項６】
前記保護層は耐めっき性ガラス材料である請求項４に従う可変抵抗素子。
【請求項７】
前記ガラス材料は低温ガラスである請求項６に従う可変抵抗素子。
【請求項８】
前記保護層は、前記第１導体パターンの区域をも覆う請求項４に従う可変抵抗素子。
【請求項９】
前記第１めっきでめっきされた部分は、第２めっきで更にめっきされる請求項１に従う可変抵抗素子。
【請求項１０】
前記第２めっきは金もしくは金合金である請求項９に従う可変抵抗素子。
【請求項１１】
センサー素子であって、
抵抗素子とワイパーアームとを備え、該抵抗素子は、
基板と、
基板上に付着させられた第１導体パターンと、
第１導体パターンと電気接触する少なくとも一つの抵抗領域とを備え、
第１導体パターンの一部は、関連する滑り電気接点のための接触領域を規定し、該一部において第１導体パターンは、第１めっきでめっきされ、
前記ワイパーアームは、前記抵抗素子と接触するための少なくとも一つの電気接点を有し、該電気接点は、ニッケル及びパラジウムニッケルからなる群から選択される材料からなることを特徴とするセンサー素子。
【請求項１２】
燃料液面位センサーであって、
抵抗素子とワイパーアームとフロート機能とを備え、該抵抗素子は、
基板と、
基板上に付着させられた第１導体パターンと、
第１導体パターンと電気接触する少なくとも一つの抵抗領域とを備え、
第１導体パターンの一部は、関連する滑り電気接点のための接触領域を規定し、該一部において第１導体パターンは、第１めっきでめっきされ、
前記ワイパーアームは、第１導体パターンの接触領域に沿って移動可能な少なくとも一つの滑り電気接点を有し、
前記フロート機能は、前記ワイパーに連結されることを特徴とする燃料液面位センサー。
【請求項１３】
抵抗素子を製造する方法であって、
（ａ）基板上に固着された導電性トレースのパターンと、該導電性トレースのパターンと接触する少なくとも一つの抵抗材料領域とを有する当該基板を準備する工程と、
（ｂ）前記導電性トレースのパターンの少なくとも一区域を第１めっきでめっきする工程とを含むことを特徴とする抵抗素子製造方法。
【請求項１４】
前記第１めっきはニッケルもしくはニッケル合金である請求項１３に従う抵抗素子製造方法。
【請求項１５】
前記めっき工程前に、（ｃ）前記抵抗材料を実質上覆うように保護層を適用する工程を更に含む請求項１３に従う抵抗素子製造方法。
【請求項１６】
前記めっき工程は無電解めっき工程である請求項１３に従う抵抗素子製造方法。
【請求項１７】
可変抵抗素子であって、
基板と、
基板の一面上に配置された第１導体パターンと、
第１導体パターンと電気接触する少なくとも一つの抵抗領域とを備え、
第１導体パターンの少なくとも一つの領域は、ニッケルもしくはニッケル合金からなる層を含むことを特徴とする可変抵抗素子。
【請求項１８】
前記基板はセラミックである請求項１７に従う可変抵抗素子。
【請求項１９】
前記第１導体パターンは、前記ニッケルもしくはニッケル合金からなる層と基板との間に配置された銀化合物材料からなる層を含む請求項１７に従う可変抵抗素子。
【請求項２０】
前記ニッケルもしくはニッケル合金からなる層は、更なる金属層で覆われる請求項１７に従う可変抵抗素子。
【請求項２１】
前記更なる金属層の金属は金もしくは金合金である請求項２０に従う可変抵抗素子。
【請求項２２】
前記抵抗素子を実質上覆う保護層を更に備える請求項１７に従う可変抵抗素子。
【請求項２３】
前記保護層は、耐めっき性高分子材料である請求項２２に従う可変抵抗素子。
【請求項２４】
前記保護層は、耐めっき性ガラス材料である請求項２２に従う可変抵抗素子。
【請求項２５】
前記ガラス材料は低温ガラスである請求項２４に従う可変抵抗素子。
【請求項２６】
前記保護層は、前記導体パターンの区域をも覆う請求項２２に従う可変抵抗素子。
【請求項２７】
センサー素子であって、
基体と、
基体の一面上に配置された第１導体パターンと、
第１導体パターンと電気接触する少なくとも一つの抵抗領域と、
ワイパーアームとを備え、
第１導体パターンの少なくとも一つの領域は、ニッケルもしくはニッケル合金からなる層を含み、
ワイパーアームは、抵抗素子と接触するための少なくとも一つの電気接点を有し、該電気接点の接触部分は、ニッケル及びパラジウムニッケルであることを特徴とするセンサー素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ある容器内の液面位の測定用、特に燃料量の測定用のシステムに使用される抵抗素子（抵抗体）に関し、更に詳しくは、燃料タンク内への設置用に設計された液中で作動可能なセンサー構造に使用され得る抵抗素子に向けられる。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃料タンクはセンサーシステムにとって過酷な環境であることがよく知られている。電気的な燃料量レベル検出システムが最初に開発された際、少なくとも一部が燃料内に沈められて動作することが企図された送信（トランスミッター）ユニットは、巻線型もしくは金属箔型の電位差センサーとして設計された。液面位を検出するためにフロート機構が用いられ、該フロートを上記電位差センサーにおける滑り接点（端子）に結合することにより、車両内の測定システムは、液面位の変動によって生じる抵抗の変化を探知することができた。
【０００３】
あいにく、初期の電位差送信ユニットは、上述の過酷な環境に対する十分な耐久性がなかった。巻線抵抗センサー型における線の破損、及び、金属箔各種センサーにおける箔の剥離は、しばしば該検出システムの初期故障を引き起こした。もちろん、線もしくは金属箔に対する自動車用燃料の悪影響は、システムの消耗を加速する傾向にあった。
【０００４】
巻線もしくは金属箔技術を用いて製造された送信ユニットは、結局、セラミック材からなる基板のような耐久性のある基板にスクリーン印刷された抵抗膜（抵抗フィルム）によって取って代わられた。これらスクリーン印刷センサーの初期のバージョンにおいては、関連しているフロートによって単一もしくは二重のワイパーに伝達される燃料量レベルの変化に応答して、該ワイパーが印刷された抵抗トラックに沿って移動した。該印刷抵抗トラックは、一般に、耐久性を高めるためにセラミック材もしくは磁器コート鋼からなる基板上に付着（堆積）させられる。もちろん、該印刷抵抗領域は、貴金属と組み合わされたガラスフリットから形成されるけれども、ワイパーアームとの摩擦により、依然として摩耗を受けやすい。
【０００５】
図１にその一例１００が示される先行技術の初期のセンサーのバリエーションにおいて、ワイパー接点（端子）は、抵抗膜１０２自体ではなく導体（導線）網１０１を横切って滑るように設計される。該ワイパーが高い金属含有率の導電性領域と接触するように当該システムを設計することは、作動中により低い抵抗の経路を与える。
【０００６】
導電性領域１０１はまた、ガソリンのような過酷な溶媒の存在下においての耐久性及び長寿命のために設計されるが、それら導電性領域のための材料は、一般に、高価な候補材料群から選択されなければならない。適当な金属には、パラジウム、白金、金及び銀を含み、これらは、意図した環境において適切に機能する合金へと化合させられ得る。
【０００７】
レーザーは、厚膜抵抗に沿う適切な個所で一連のカットを設けることにより、該抵抗を必要な抵抗値に調整すなわちトリミングするのに使用され得る。
【０００８】
図１の先行技術抵抗素子の製造に一般的に用いられる種々の処理工程が、図２に示される。慣例的に、多くの抵抗素子が、一般に単一の基板上に製造される。後の分割を容易にするため、セラミック基板は、例えばレーザースクライブ法により、最初に溝が付けられ（スクライブされ）る（２０１）。慣用の厚膜スクリーン印刷法を用いて導電性トラックが付着させられる（２０２）。該トラックは、オーブン内で乾燥させられ、次いで炉内で焼かれる（２０３）。次に、抵抗材料が、慣用の厚膜印刷法を用いて導電性トラック上及び該トラック間に付着させられる（２０４）。該抵抗材料は、次にオーブン内で乾燥させられ、その後炉内で焼かれる（２０５）。該抵抗は、次に、該抵抗に沿う適切な個所において該抵抗に一連のカットを設けることにより、必要な抵抗値までレーザートリミングされる（２０６）。カットの位置及び寸法は、抵抗値からなる測定値を参照して決定され、導電性トラックで形成された一連のテストパッド１０８によって容易にされる。
【０００９】
先に溝付けしたセラミックは、先の溝付け線に沿って割ることにより、個々の抵抗素子へと分割され（２０７）、最終的に、個々の素子は、検査され、包装され、消費者へと輸送される（単一の工程２０８で示される）。
【００１０】
導電性トレースは、ワイパー接点が、ワイパーの作動走査にわたって一もしくは複数のワイパー接点領域（参照番号１０４ａ、１０４ｂとして図１の波線アウトラインにおいて特定される）における導電性トレースと単に接触するように配置構成される。実際上は、二つの同心状ワイパー接点領域１０４ａ、１０４ｂが、接触ノイズを低減し、かつセンサーの信頼性を高めるために使用され得る。該ワイパーは、該接触抵抗が過大となり、また、システム仕様によって要求される必要回数のライフサイクルを達成する前にワイパー接点が摩耗するので、厚膜抵抗１０２とは直接接触できない。
【００１１】
導電性トレース１０１は、一般に、パラジウム−銀、及びまれに金−白金もしくは金−白金−パラジウムのような貴金属合金から成る。これらの合金は、厚膜製造法に耐え、また、後の種々の燃料に対する長期間の露出に耐える。これらはまた、ワイパー接点の数十万回のサイクルに関連する摩耗に耐えるように十分に硬く配合される。該合金化元素は、金導体もしくは銀導体のいずれかに硬度特性を与えるように用いられ、該合金化元素は白金族金属（ＰＧＭ）から、特にパラジウムが選ばれる。銀へのパラジウムの添加はまた、湿りの存在下でイオンを形成し、かつ電位の影響下で導電性トラック間を物理的に移動する銀の傾向を軽減する。この現象は、金属マイグレーション（金属移動）として知られ、合金中のパラジウムの割合が増すにつれ最小となる。白金族金属は高価な元素であり、抵抗素子の全材料費に著しく寄与する。
【００１２】
近年、環境面の法律制定の増加が、自動車用燃料中の硫黄含有量を著しく削減する取り組みをもたらしている。燃料から硫黄を除去する工程は、後に微量の残留高反応性硫黄化合物を残すことが知られている。これらの硫黄化合物は、非導電性硫化銀付着を形成する慣用の燃料センサー素子におけるパラジウム／銀トレース中の銀と反応することが判明しており、これは、センサー障害をもたらし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、燃料タンク用途に対し丈夫で適しており、銀合金トレースの露出を最小限にし、かつ、白金族金属の必要性を低減する抵抗素子が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これら及び他の望みは本発明によって満たされる。本発明においては、少なくとも一つの関連した滑り電気接点と共に使用される可変抵抗素子が提供される。該可変抵抗素子は、基板と、基板上に付着させられた第１導体パターンと、第１導体パターンと電気接触する少なくとも一つの抵抗領域とを備えている。該第１導体は、前記関連した滑り電気接点のための接触領域を規定し、この部分において該導体パターンは第１めっきでめっきされる。第１めっきは、ニッケルもしくはニッケル合金であり得る。基板は好ましくはセラミックである。
【００１５】
本発明の一側面によれば、抵抗素子は、センサー素子に組み込まれ、該センサー素子はワイパーアームを更に備え、該ワイパーアームは、抵抗素子と接触するための少なくとも一つの電気接点を有する。好ましくは、電気接点は、ニッケルもしくはパラジウムニッケルである。センサー素子は、燃料センサーにおける燃料カードセンサー素子として使用することが特に適している。該燃料量レベルセンサーはワイパーアームを更に含むことができ、該ワイパーアームは、抵抗素子の第１導体パターンの接触領域に沿って移動可能な少なくとも一つの滑り電気接点と、ワイパーに連結されるフロート機構とを有する。
【００１６】
本発明の更なる側面によれば、可変抵抗素子は、抵抗素子を実質上覆う保護層を更に備えている。該保護層は、高分子材料もしくは低温ガラス材料であり得る。該保護層は導体パターンの区域をも覆い得る。
【００１７】
本発明の更に別の側面によれば、第１めっきでめっきされた抵抗素子のめっきされた部分は、第２めっきで更にめっきされる。第２めっきは、金もしくは金合金であり得る。
【００１８】
本発明の第２実施形態によれば、抵抗素子の製造方法が提供され、本方法は、基板を準備する工程であって、該基板が該基板上に固着された導電性トレースのパターンと、導電性トレースのパターンと接触する抵抗材料の少なくとも一つの領域とを有する当該基板準備工程と、導電性トレースの前記第１パターンの少なくとも一区域を第１めっきでめっきする工程とを含む。第１めっきは、ニッケルもしくはニッケル合金であり得る。上記めっき工程は、無電解めっき法であり得る。
【００１９】
この第２実施形態の一側面によれば、めっき工程の前に、抵抗材料を実質上覆うように保護層を適用する更なる工程が設けられ得る。
【００２０】
本発明の第３の実施形態によれば、可変抵抗素子が提供され、該可変抵抗素子は、基板と、基板の一面上に配置された第１導体パターンと、第１導体パターンと電気接触する少なくとも一つの抵抗領域とを備え、第１導体パターンの少なくとも一つの領域は、ニッケルもしくはニッケル合金からなる層を含む。基板はセラミックであり得る。
【００２１】
第３の実施形態の一側面において、可変抵抗素子の第１導体パターンは、ニッケルもしくはニッケル合金からなる層と基板との間に銀化合物材料からなる層を含み得る。ニッケルもしくはニッケル合金からなる層は、更なる金属層によって覆われ得る。該更なる金属層は金もしくは金合金であり得る。
【００２２】
本発明の更なる側面において、センサー素子が提供され、該センサー素子は、抵抗素子とワイパーアームとを有し、ワイパーアームは、抵抗素子と接触するための少なくとも一つの電気接点を有し、該電気接点の接触部分は、ニッケルもしくはパラジウムニッケルである。
【００２３】
本発明の更なる一側面において、可変抵抗素子は、抵抗素子を実質上覆う保護層を更に含む。該保護層は、耐めっき性高分子材料もしくは耐めっき性ガラス材料であり得る。好ましくは、該ガラスは低温ガラスであり得る。該保護層は、導体パターンの区域をも覆い得る。
【００２４】
本発明の更なる目的、特徴及び利点は、以下の説明及び図面から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
ここでは先行技術と比較した場合に別個の利点を提供する燃料量レベル検出システムが記載される。図１は、使用時に貯蔵タンク内の燃料の液面に沿って浮かぶフロートに連結される、既存の液体燃料センサーシステムに使用される可変抵抗素子１００の一部を示す。燃料量レベル（燃料液面位）が変化するにつれ、フロート位置がずれ、可変抵抗素子１００上でトレース（線）１０１の接触領域１０４ａ、１０４ｂにおけるワイパーを移動させる。ワイパーの運動は、抵抗素子１００におけるワイパーと基準点１０６との間の抵抗を変える。
【００２６】
慣例的に、抵抗素子１００は、セラミック基板１０７と一連の厚膜導電性トレース１０１とを備え、その上に厚膜抵抗１０２が印刷される。レーザーは、抵抗１０２に沿う適切な個所に一連のカットを設けることにより、必要な抵抗値まで該厚膜抵抗を調整すなわちトリミングするために使用され得る。
【００２７】
先行技術の抵抗素子１００を製造する工程は、図２に示されるように、セラミック基板を後に個々の抵抗素子基板へ分割することを容易にするため、該セラミック基板のレーザースクライブ（レーザーでの溝付け）（２０１）で始まる。導電性トラックは、慣用の厚膜スクリーン印刷法を用いて付着（堆積）させられ（２０２）、乾燥させられ、次いで焼かれる（２０３）。該抵抗材料は、更なるスクリーン印刷工程により、導電性トラック上及び該トラック間に付着させられる（２０４）。該抵抗材料は、次にオーブン内で乾燥させられ、炉内で焼かれる（２０５）。該抵抗は、該抵抗に沿う適切な個所で該抵抗に一連のカットを設けることにより、必要な抵抗値までレーザートリミングされ得る（２０６）。先に溝付けされたセラミック基板は、次に、先の溝付け線に沿って分割することにより、個々の抵抗素子へと割られる（２０７）。そして、最終的に、該個々の素子が検査され、包装され、消費者へと輸送される（２０８）。
【００２８】
導電性トラック１０１は、ワイパー接点（図示せず）が、ワイパーの作動走査にわたって、単に導電性トラック１０１のワイパー接触領域１０４ａ、１０４ｂと電気的に接触するように配置構成される。抵抗素子のレイアウトの形態により、ワイパー接点は、厚膜抵抗材料１０２もしくは下にある研磨セラミック基板１０７との直接接触が防止される。上述したように、抵抗材料１０２との直接接触は、過度の接触抵抗をもたらし、所望回数のライフサイクルが本システムによって達成される前に、抵抗材料１０２を結果的に摩耗させるであろう。
【００２９】
導電性トレース１０１は、一般に、パラジウム−銀、及びまれに金−白金もしくは金−白金−パラジウムといった貴金属合金を含む。これらの合金は、厚膜製造法に適合し（相性がよく）、後の種々の燃料に対する長期間の露出に耐え抜くことができる。これらはまた、ワイパー接点の数十万回のサイクルと関連する摩耗に耐えるため、十分硬くなるように配合される。該合金化元素は、空気発火可能厚膜プロセス（an air-fireable thick-film process）において金導体もしくは銀導体のいずれかに所望の硬度特性を与えるために用いられ、該合金化元素は、一般に白金族金属（ＰＧＭ）から選ばれ、特にパラジウムが選ばれる。
【００３０】
銀へのパラジウムの添加はまた、湿りの存在下でイオンを形成し、かつ電位の影響下で導電性トラック間を物理的に移動する銀の傾向を軽減する。この現象は、金属マイグレーション（金属移動）として知られ、合金中のパラジウムの割合が増すにつれ最小となる。
【００３１】
上述したように、ＰＧＭ群は高価な元素であり、抵抗素子の全材料費に著しく寄与する。
【００３２】
この発明において、抵抗素子のＰＧＭ含有率の要求量は、代替材料を使用することにより、また、めっき工程を含むように抵抗素子製造方法を修正することにより、劇的に低減される。
【００３３】
本発明の方法は、図３に示されるように、一枚の基板４０１の準備から開始する。該基板は、任意の適当な材料、例えば磁器コート鋼から形成され得るが、セラミックが好ましい。効率の理由で、セラミック材の単一板から多くの可変抵抗素子が製造される。従って、後の個々の単位（ユニット）への分割を容易化するため、セラミック板は、レーザースクライブもしくは他の適当な方法を用いて、最初に溝が付けられる（工程３０１）。次に、基板４０１上に、例えばスクリーン印刷法によって適用される導電性インクのように、導電性トレース４０２のパターンが付着させられる（工程３０２）。もちろん、印刷動作のための個々のスクリーンは、オフラインで製造される。導電性トレース用の適当な材料は、低コストなめっき可能銀インクである。これらのインクは、セラミック基板への付着のため、ガラスフィット結合機構ではなく酸化結合機構を用いる。
【００３４】
導電性トレースのパターンの一つもしくは複数の区分は、関連するワイパーアームの電気的接触のための一つもしくは複数のワイパー接触領域を与える。導電性トレースのパターンはまた、複数の接触領域４０４〜４１１を与え、これらの領域は、次のレーザートリミング工程のための試験点として、及び／又はリード付着点として使用され得る。
【００３５】
インクの付着後、該インクは、基体に固着されなければならない。この固着は、乾燥工程及び焼成工程の組合せによって達成され得る。乾燥工程において、基板は、最初にオーブン内に置かれ、ここで該インクは１５０℃で１０分間乾燥させられる（工程３０３）。該基板は、その後、厚膜業界の従業者によく知られている慣用の３０分で８５０℃の分布特性を用いて炉内で焼かれる（工程３０４）。
【００３６】
抵抗材料５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄは、次に、上記導電性トレース４０２と接触するように、例えばスクリーン印刷法により基板上に選択的に付着させられる（工程３０５）。該抵抗材料は、一般に、好ましくは酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）からなる抵抗インクであり、導電性トラックへの結合を助けかつ該インクの抵抗を変更するため、パラジウム及び銀のトレースを伴う。適当な色々な製品が異なる供給業者から市販されているが、それら色々なインクはおおむね同じ技術に基づいている。
【００３７】
図示の模範的な抵抗素子において、可変抵抗素子からなる抵抗材料は、センサーレイアウトに対応するため、三つの分離領域５００ａ、５００ｂ、５００ｃに分割される。該三つの分離領域は、センサーの可変抵抗素子を備えている。電気的に連続する抵抗素子を形成するために、導電性トレースのパターン区域によって電気的に接続される。
【００３８】
随意的に、抵抗材料の更なる領域５００ｄが、リード接続パッド４０３ａと、抵抗素子５００ｃの一端部と電気的に接続されて設けられた導電性トレースの区域４１１との間に付着させられる。この抵抗材料の更なる領域は、可変抵抗素子と直列な固定抵抗素子５００ｄとして機能する。該固定抵抗素子の目的は、特定の燃料センサーの仕様に適合するようにすることであり、該仕様は、ワイパー接点が、センサー接触領域上の一極４１１から反対側の極４０４へと移動させられる際、センサー抵抗が、最初のゼロ以外の値から最終値へと変わることを要求するかもしれない。該抵抗材料は、後のはんだ付け工程にはんだ障壁を与えるため、リード接続パッド４０３と実質上重なり合う。直列抵抗が要求されない場合、導電性トレースのパターンは、抵抗素子の端部を接続パッドに直接接続するであろう。
【００３９】
抵抗印刷（３０５）の後、該抵抗材料は、好ましくは、セラミック基板をオーブン内で１０分間１５０℃で乾燥させ（３０６）、次に、該基板を炉内で慣用の８５０℃で３０分の分布特性を用いて焼くことにより（３０７）、該セラミック基板に固着される。
【００４０】
抵抗素子５００ａ、５００ｂ、５００ｃは、次に、該抵抗に沿う適切な個所で該抵抗材料に一連のカットを入れることにより、必要な抵抗値へと整えられ得る（３０８）。これらのカットは、作成された抵抗測定値に応じて慣用のレーザートリミング技術を用いてなされ得る。レーザートリミングを助長するため、導電性パターンは多くの試験点４０４〜４１１を含む。同様に、直列抵抗５００ｄは、必要な抵抗値へと整えられ得、また、そのためにリード接続パッド４０３が試験点としての役割を果たすであろう。
【００４１】
適当な保護層６０１、例えば誘電材料もしくは絶縁材料が、次に、整えられた抵抗上、及び、図６に示されるような銀合金トラックの導電性パターンの一部上に印刷される（３０９）。該誘電材料は、好ましくは耐めっき性熱硬化性高分子材料であり、これは、図３の工程（３１０）に示されるように、印刷後、２００℃約３０分間で硬化する。
【００４２】
あるいは、保護層として使用するための多くの他の適当な材料が存在し、これには耐めっき性低温ガラス誘電体を含み、該誘電体は、５００℃で３０分間焼かれる。より高温のガラス材料は、該高温が製品上の抵抗材料に抵抗シフトをもたらし得るので、さほど望ましくない。
【００４３】
保護層６０１を含む工程（３０９、３１０）は、焼成後の抵抗材料中の銀濃度が、該抵抗材料上に不必要なめっきを開始するのに十分であり得るので、好ましい。そのような不必要なめっきは、該素子の抵抗値を著しく変えるであろう。しかしながら、抵抗インク及びめっき法の注意深い選択が、保護層が除かれるであろう許容レベルまで不必要なめっきを低減し得る。
【００４４】
不必要なめっきを防ぐことに加え、保護層６０１は、アクティブワイパー領域及びリード接点領域に対する後のニッケル及び金めっきのため、銀トラック１０１の領域を最小化し、これにより、めっきコストを削減し、非めっき銀トレースの金属マイグレーション（金属移動）をも防ぐ。
【００４５】
図６に波線アウトラインで示された銀トレースのパターンの残りの露出された区域は、次に第１めっきでめっきされる（３０９）。該めっき７０１は、硬質ニッケルもしくはニッケル合金材料が適当である。本文脈において、ニッケル合金は、ニッケルの少なくとも７５％、好ましくは８８％の重量割合を有するニッケル組成である。適当な合金の例は、ニッケル−リンもしくはニッケル−ホウ素を含む。適当なめっき法の一例は、無電解ニッケルめっき法である。このめっき法において、銀トレースは、該めっき法で容易に活性化され、無電解ニッケルめっき法を開始する適当な種サイトとしての役割を果たす。誘電材料及びセラミック基板は、該活性化工程に対し不活性であり、従って、該めっき法においてめっき堆積を受けない。銀インク及び誘電インクの両方は、化学的耐性があり、該めっき工程の間に劣化を受けないため、適切に選択される。
【００４６】
該めっき法は、図８を参照して更に詳述される。該めっき法において、ニッケル無電解めっき法にて銀トレースに付着させられる第１めっきは、実際は、ニッケル及びリン化ニッケル（Ｎｉ3Ｐ）を含む合金である。この合金は、銀トレース上の耐摩耗性の不浸透性障壁であり、化学的攻撃すなわち腐食から該銀を保護する。該ニッケル障壁はまた、下にある銀材料の金属マイグレーションを防ぐ。
【００４７】
該めっきを受け入れるようにする露出した銀回路の調製において、保護誘電層もしくは基体に悪影響を及ぼすことなく該銀の表面を十分に活性化するため、当業者にはよく知られているであろうように、一連の清浄工程、エッチング工程及び触媒作用工程が適用される。該めっき工程中、該誘電材料は不活性のままである。
【００４８】
該めっき法における第１工程は、洗浄であり（７５０）、これは、一般に、洗剤もしくは湿潤剤と一般に称される界面活性剤を使用する。該界面活性剤は、基板にいかなる害も与えることなく、妥当なレベルのクリーニングを実行するために適切に選択もしくは処方される。この洗浄は、基板を界面活性剤の揺動槽に沈めることにより、一般に履行される。
【００４９】
エッチング工程（７５１）は、その後、後のめっき工程において強い機械的結合をなすために使用される。化学結合、すなわち、付着に寄与するエッチングの間隙率（多孔度）を伴わないそれら自体による結合は不十分であり、しばしば、過酷な環境においてもしくは熱応力から機能しなくなる。該エッチング工程は、一般に、エッチング液のタンク内における基板の浸漬を含み、そこでは該浸漬の温度及び時間が注意深く管理される。エッチング液は、酸性もしくはアルカリ性ベースであり得、また、むらのない食刻面を作り出すため、露出された銀トレースを調整し得る。
【００５０】
最後の前処理工程は、触媒作用であり（７５２）、これは、例えば、パラジウム原子核を含む触媒液を収容するタンク内への基板の浸漬を含む。この工程は、パラジウム原子核の薄膜を食刻銀領域上に堆積させ、これらは、ニッケル塩溶液からの無電解ニッケルの分解に際して触媒作用を及ぼすことができる。金属付着（めっき）工程（７５３）は、触媒部分が無電解めっき槽に浸されると引き起こされる。ニッケルめっき法では、該槽は、一般に、ニッケル塩、例えば硫酸ニッケル及び塩化ニッケルの溶液を含む。無電解付着では、付着は本質的に化学的であり、表面が濡れている場合はいつでも生じる。該めっきは、一旦開始されると、自己触媒反応によってニッケルを付着させ続ける。該付着の厚さは、めっき工程の継続時間によって制限される。その必要な継続時間は、ニッケル液、該液の温度及び要求されるニッケル厚に依存する。ニッケル層が薄すぎると、該ニッケルは、銀マイグレーションを止める障壁として有効にならず、腐食するかもしれない。ニッケルが厚すぎると、該ニッケル層は、使用中にストレス（応力）がかけられるようになり得る。このストレスは、自己層間剥離を通じてニッケル層の破損をもたらし得る。従って、該ニッケル層は、５〜１２ミクロン（１０-6ｍ）、好ましくは７〜９ミクロンの範囲であるべきである。
【００５１】
ニッケルめっきトレースは、次いで、浸漬金めっき法において金フラッシュでめっきされ得る。浸漬めっき法は、還元剤が不要な点で無電解めっき法と異なる。その上にめっきされているベース金属（この場合、ニッケル）は、還元面としての役割を果たし、該めっき法は、該還元面が一旦めっき材料すなわち金で覆われると該反応が止まるような自己制御式である。金フラッシュは、ニッケルトレースに対し、燃料タンク内の燃料からの悪影響である腐食から保護するようにある程度の防食を与える。該金フラッシュはまた、慣用のはんだ付け技術を用いる抵抗素子に対する線の取付けを助長するのに対し、ニッケルはそれを助長しない。
【００５２】
ニッケル合金は、金に対する自触媒ではないので、ニッケルめっきされた基板を金フラッシュにさらす前に表面処理が必要となる。まず、頑固な（溶けにくい）酸化物及び金ごけを除去するため、酸性塩溶液が用いられ（７５４）、スマットの無いニッケル面を与える。
【００５３】
該基板は、次に、開始剤、例えばパラジウム−スズコロイド状開始剤の溶液で処理される（７５５）。該コロイド状溶液は、非導電性パラジウム−スズ原子核からなる薄層をニッケル面に堆積させ、該薄層は、その後、金付着の形成を促進する。
【００５４】
該基板は、次に浸漬金液浴に浸けられる（７５６）。この浸漬は、ニッケル面に生じる、．１５〜．２５ミクロンの範囲の厚さ、一般的には該範囲の下端に向かう厚さの非常に薄い金の層をもたらす。該浸漬めっきによって得られた付着（堆積）の厚さは、ベースニッケル金属の全面がコートされると付着が止まるので制限される。金の薄層は、電解めっき法において得られるであろうようなより厚い金の層が後のはんだ付けにおいて脆いはんだ結合をもたらし得るので、好ましい。
【００５５】
銀トレース及びはんだパッドのワイパー領域のみが無電解ニッケル及び金メッキ法にかけられる。導電性トレース及び抵抗材料の残りの領域は、誘電材料によって適切にカプセルに包まれる。該誘電材料は、化学攻撃及び金属マイグレーションから下にある銀トレースを保護する。該誘電材料はまた、抵抗材料にめっきを開始することができる微量の銀もしくはパラジウム銀が該抵抗材料中に存在し得るので、該抵抗材料がめっき堆積しないようにする。
【００５６】
使用において、ワイパーの動作が非常に短い時間でワイパー領域内の金フラッシュを摩耗させることが予期される。しかしながら、露出したニッケルトレース上に生じる酸化物、塩化物もしくは硫化物のようないかなる腐食生成物をも、ワイパー接点によるワイピング（ぬぐい取り）作用によって除去されるので、燃料量レベルセンサーの現行の信頼性及び操作は継続すべきである。
【００５７】
当然のことながら、抵抗素子の製造方法の最初の工程は、技術的に慣用であり、めっき法は、製造前抵抗素子で使用されるように適当に変更され得る。更に当然のことながら、無電解めっきは、ニッケルめっき法に特に適しているが、ニッケルは電気めっきを用いて付着させることができる。しかしながら、電気めっきは、該電気めっき用の電流を流す共通路を提供するために、すべてのパッド及びトラックに対する電気的接続が必要であろう。そのような接続は、種々の領域を接続する基板上に分離トラック部分を与えることによって適用され得る。しかしながら、該分離トラック部分は、その後に除去されなければならないだろう。同様に、金めっきは電気めっきを用いて適用され得る。
【００５８】
金もしくは金合金はまた、無電解法を用いて適用され得るが、浸漬金法が、より簡単で早くかつ効率的な方法であり、制御もより容易である。その上、浸漬金は、無電解金のような還元剤を必要としない。無電解金は、ほぼ３〜４ミクロンのより厚い付着をもたらすことができる。しかし、フラッシュ浸漬金は本用途に適し、硬質ニッケル下部は、使用において動作面を与えることが最終的に企図される。浸漬及び無電解金の両方は、軟質金付着であり、ワイピングの適用において摩耗する。
【００５９】
図９は、検出素子を形成する、本発明に従うワイパー組立体８０１と可変抵抗素子７００との相互接続を示す。図示されるように、ワイパー組立体８０１は、ワイパー接点８０３、８０４を含み、ワイパー接点８０３、８０４は、波線アウトラインに示される動作ワイパー領域８０５、８０６内において付着させられた金／ニッケルめっきされた銀導電性トレース７０１と電気的に接触するように設置される。導線（リード）８０８、８０９は、測定回路に対する接続のため、抵抗素子７００とワイパー組立体８０１との間を電気的に接続する。
【００６０】
ニッケルめっきは、めっき槽のリン含有率に依存して５００ＨＶ（ヴィッカース硬度）〜６００ＨＶの硬度値を有する（リン含有率が上がるほど該めっきが硬くなる）。これは、慣用のパラジウム銀トレースの場合の４０ＨＶ〜９０ＨＶの硬度に匹敵すると共に、ワイパーアームにおける接続端子（接触ボタン）として使用される慣用の銀ニッケル（Ａｇ／Ｎｉ）接続端子の場合の４０ＨＶ〜７０ＨＶの硬度に匹敵する。ニッケルめっきが比較的硬いので、導電性トレースのワイパー接触領域における摩耗が最小となることが予期される。その代わりに、ワイパー接続端子に摩耗が生じるかもしれない。慣用の銀ニッケル接続端子は、必要寿命にわたって摩耗に耐えるほど十分硬くないかもしれない。
【００６１】
より長期の寿命を実現するため、硬度１００ＨＶ〜２００ＨＶの固体ニッケル端子が使用され得る。この端子には銀が全く存在しないので、該組立体において硫化銀形成の問題は生じないはずである。更なる代わりのものは、接続端子に硬質ニッケル、もしくはニッケル合金、例えばパラジウムニッケルのめっきをしたものであろう。これらの材料は、より硬く、この用途においてより高い耐摩耗性を有するであろう。
【００６２】
比較的高い硬度のニッケルトレースはまた、ワイパー端子とニッケルトレースとの間のより高い接触力に対処する。このより高い接触力は、該接触面のいかなる腐食生成物をも除去する観点からより効率的であろう。それはまた、抵抗素子における接触振動によってもたらされる接触ノイズを低減するであろう。
【００６３】
図１０は、ここで述べた抵抗素子に用いる典型的な測定回路を示す。導線８０８、８０９（図９）は、検出素子／フロート組立体９０１から延長して、調整電源９０２、直列抵抗器９０３及び燃料量レベル（液面高さ）指示器９０４と共に一連の回路を形成する。調整電源９０２は、公称出力電圧１２ボルトＤＣの自動車用電圧調整器の出力端子であり得る。比較的小さい固定抵抗器９０３は、一般に指示器９０４と直列に組み込まれる。該検出素子／フロート組立体９０１から見込まれ得る抵抗範囲は、燃料量レベルに依存して約０オーム〜４００オームである。該燃料量レベル指示器は、例えば、慣用の可動コイルメーター運動、該測定回路で測定された電流もしくは電圧に基づく周知のデジタルディスプレイ、又は、関連するステッピング・モーター組立体によってその位置がセットされるアナログ指示器でさえあり得る。
【００６４】
市場において燃料センダー（燃料送信器）の解像度（分解能）をより高くする傾向が次第に高まっている。これは、燃料タンク内に残る燃料範囲に関するより正確な情報をドライバーに与える必要性によって駆り立てられる。これらのより高い解像度は、燃料センダー素子における導体トレース及び抵抗セグメントの数を増やすことによってのみ実現され得る。導体トレースの数を増やすため、該トレース幅は、より高いトレース密度に対処するため、狭められなければならない。しかしながら、該トレース線幅の低減はまた、セラミック基板上の該導体厚の低減をも引き起こす。一般に、導体の厚さは、１０ｍ〜１２ｍの範囲から８ｍ〜１０ｍの範囲もしくはそれ以下まで低減される。伝統的に、より薄い導体トレースは、接続端子が該トレースを下にあるセラミック基板まで摩耗させるよりも前に材料が摩耗するので、より短い製品寿命を意味する。この発明において、ニッケルトレースの使用は、ＰＧＭ成分に対するニーズの低減とは別に、高解像度及び長寿命を有し、摩耗に比較的耐える燃料センサー用の抵抗素子の提供を可能にする。
【００６５】
先行技術と比較して特異な利点を提供する、燃料量レベル検出システムの使用に適した抵抗素子をここに記述した。しかしながら、既述の可変抵抗器は、燃料量レベル検出システム以外の別の他の用途に使用され得ることが当業者には明らかであろう。更に、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく変更がなされ得ることも当業者には明らかであろう。従って、特許請求の範囲に鑑みて必要とされ得るものを除き、本発明が限定されることは企図されない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】燃料量レベルセンサーに使用するための既知のタイプの抵抗素子を示す図である。
【図２】先行技術の工程の簡易化した工程フロー図である。
【図３】本発明に従う抵抗素子の製造方法の工程フロー図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態に従う、第１導体パターンの付着後の基板を示す図である。
【図５】図４の基板に付加された抵抗材料を示す図である。
【図６】図５の基板上に付着させられた誘電材料を示す図である。
【図７】めっき後の図６の素子を示す図である。
【図８】図３の製造方法に使用するめっき法のための工程フローである。
【図９】ワイパーアームと図７のめっきされた素子とを備えたセンサー素子を示す図である。
【図１０】本発明に従う、センサー素子を組み込んだ燃料量レベル測定回路を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
４０１  基板
４０２  導電性トレース
４０４〜４１１  接触領域
５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ  抵抗材料
６０１  保護層
７０１  めっき
８０１  ワイパー組立体
８０３、８０４  ワイパー接点
８０５、８０６  動作ワイパー領域
【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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