(57)【要約】【課題】  防湿効果が十分に得られると共に、焼成時に歪み抵抗素子の抵抗値の変化が起こらない荷重センサを提供する。【解決手段】  金属ベース基材から形成された起歪体１と、この起歪体１の上面に設けられた絶縁ガラス層６と、この絶縁ガラス層６の上面に設けられた配線パターン９と、この配線パターン９に電気的に接続された歪み抵抗素子２、３、４、５と、この歪み抵抗素子２、３、４、５の上面を覆うコーティング層１０とを備え、このコーティング層１０を、フッ素樹脂からなる防湿コート材で形成した。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベース基材からなる起歪体と、この起歪体の上面に設けられた絶縁ガラス層と、この絶縁ガラス層の上面に設けられた配線パターンと、この配線パターンに電気的に接続された歪み抵抗素子と、この歪み抵抗素子の上面を覆うコーティング層とを備え、前記コーティング層を、フッ素樹脂で形成したことを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記フッ素樹脂からなるコーティング層を、前記歪み抵抗素子を含めた前記配線パターンの上面に形成したことを特徴とする請求項１記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記コーティング層は、複数回塗布することにより複数層重ねて形成したことを特徴とする請求項１、又は２記載の荷重センサ。
【請求項４】
前記配線パターンの上面に、前記歪み抵抗素子を表出させた開口部を有する絶縁ガラス層を形成し、前記開口部に前記フッ素樹脂を充填させて前記コーティング層を形成したことを特徴とする請求項１記載の荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の座席シートに使用される荷重センサに係り、特に歪み抵抗素子の歪みを重量値に変換する荷重センサの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の荷重センサの構造としては、センサ基板である金属ベース基板２８と、この金属ベース基板２８の上面に設けられた絶縁ガラス層２９と、この絶縁ガラス層２９の上面に設けられた一対の電極３０、３０と、これらの電極３０、３０と電気的に接続された歪み抵抗素子３１と、この歪み抵抗素子３１を保護する保護層３４とで構成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、この従来の荷重センサを示す側断面図である。
図において、センサ基板は、金属ベース基板２８の上面にガラスペーストを印刷し、そして約８５０℃の加熱炉で約４５分間焼成して前記絶縁ガラス層を形成する。次に、前記絶縁ガラス層２９を上面に設けた金属ベース基板２８の上面に銀からなる電極ペーストを印刷し、そして約８５０℃の加熱炉で約４５分間焼成して前記電極３０を形成する。
【０００４】
次に、前記絶縁ガラス層２９と電極３０とを設けた金属ベース基板２８の上面に前記電極３０と電気的に接続されるように抵抗ペーストを印刷し、そして約８５０℃の加熱炉で４５分間焼成して歪み抵抗素子３１を形成する。次に、詳細な記述はされていないが、一般的には、歪み抵抗素子３１の上面にガラスまたはフェノール樹脂やエポキシ樹脂等の有機性樹脂からなる保護層３４を形成する。
【０００５】
次に、その動作を説明すると、前記センサ基板に曲げモーメントが発生すると、この曲げモーメントに応じて変形する前記センサ基板の変形量に比例して歪み抵抗素子３１の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を電子回路で外部装置への出力信号に増幅して出力するものとなっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２５８０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の荷重センサの構造においては、歪み抵抗素子の上面を覆う保護層としてガラスを使用した場合には、保護層としての防湿効果は十分満足できるものであるが、ガラスの焼成時に加わる高温のため歪み抵抗素子の抵抗値が変化してしまい歪み抵抗素子としての性能が劣化してしまうという問題があった。また、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の有機性樹脂を使用した場合には、焼成時の温度は比較的低いので歪み抵抗素子の抵抗値の劣化は起こらないが、反面、防湿効果が十分に得られないという問題があった。
【０００８】
したがって、本発明では上述した問題点を解決し、防湿効果が十分に得られると共に、焼成時に歪み抵抗素子の抵抗値の変化が起こらない荷重センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明では第１の解決手段として、金属ベース基材からなる起歪体と、この起歪体の上面に設けられた絶縁ガラス層と、この絶縁ガラス層の上面に設けられた配線パターンと、この配線パターンに電気的に接続された歪み抵抗素子と、この歪み抵抗素子の上面を覆うコーティング層とを備え、前記コーティング層を、フッ素樹脂で形成した構成とした。
また、第２の解決手段として、前記フッ素樹脂からなるコーティング層を、前記歪み抵抗素子を含めた前記配線パターンの上面に形成した構成とした。
【００１０】
また、第３の解決手段として、前記コーティング層は、複数回塗布することにより複数層重ねて形成した構成とした。
また、第４の解決手段として、前記配線パターンの上面に、前記歪み抵抗素子を表出させた開口部を有する絶縁ガラス層を形成し、前記開口部に前記フッ素樹脂を充填させて前記コーティング層を形成した構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
上述したように、本発明の荷重センサは、金属ベース基材からなる起歪体と、起歪体の上面に設けられた絶縁ガラス層と、絶縁ガラス層の上面に設けられた配線パターンと、配線パターンに電気的に接続された歪み抵抗素子と、歪み抵抗素子の上面を覆うコーティング層とを備え、コーティング層を、フッ素樹脂で形成したことから、フッ素樹脂の焼成時の温度は比較的低いため、コーティング層を焼成する際の歪み抵抗素子の抵抗値の変化を押さえることができると共に、フッ素樹脂が防湿性を有するので、十分な防湿効果が得られる。
また、フッ素樹脂からなるコーティング層を、歪み抵抗素子を含めた配線パターンの上面に形成したことから、配線パターンと歪み抵抗素子とを一度にコーティングすることができるので、作業性が良い。
【００１２】
また、コーティング層は、複数回塗布することにより複数層重ねて形成したことから、配線パターンの凹凸面が平坦化され、ピンホール等の発生が防止できる。
また、配線パターンの上面に、歪み抵抗素子を表出させた開口部を有する絶縁ガラス層を形成し、開口部にフッ素樹脂を充填させてコーティング層を形成したことから、開口部にフッ素樹脂を充填させるだけで、十分な厚みのフッ素樹脂のコーティング層ができるので、簡易な構成で、防湿効果の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の荷重センサの実施形態を図１乃至図４に示す。図１は本発明の一実施例である荷重センサを示す平面図、図２は荷重センサの要部断面図、図３は荷重センサのコーティング層の他の実施例を示す平面図、図４は荷重センサのコーティング層の他の実施例を示す要部断面図である。
【００１４】
図１において、起歪体１は、ステンレス等の金属板からなり、一定の厚さからなる平板で略Ｔ字型に形成されている。この起歪体１は、中央に取付け孔１ｃを有する固定部１ｂが設けられた基台１ａと、この固定部１ｂの両側に翼状に設けられた一対の荷重受け部１ｄ、１ｄとを備えており、この一対の荷重受け部１ｄ、１ｄと固定部１ｂとの間には、一対の腕部１ｅ、１ｅが設けられており、この一対の腕部１ｅ、１ｅは、断面積が、中央が細くなるように形成されている。また、一対の荷重受け部１ｄ、１ｄには丸孔１ｆ、１ｆが設けられており、基台１ａの下端側には一対のネジ孔１ｇ、１ｇが設けられている。
【００１５】
この起歪体１が、自動車などの座席シートに取付けられる場合には、前記固定部１ｂの取付け孔１ｃに取付け用のネジ（図示せず）が挿通され車体に固定されると共に、荷重受け部１ｄの丸孔１ｆに座席シートの一部に当接されるレバー（図示せず）が係合されるものとなる。そして、このレバーに加わる荷重によって腕部１ｅが適宜撓むものとなり、この腕部１ｅに配設される後述する歪み抵抗素子２〜５に歪み応力が加わることにより荷重検出を行なうようになっている。
【００１６】
このように、起歪体１は、一定の厚さからなる平板で形成されており可撓性を有するので、一定した歪みの発生が得られるものとなる。また、起歪体１は、中央の基台１ａに固定部１ｂが形成され、この固定部１ｂを挟んで両側に腕部１ｅ、１ｅが一対設けられており、これら一対の腕部１ｅ、１ｅの先端にそれぞれ荷重受け部１ｄが形成されているので、固定部１ｂに対して対向した両位置での荷重検出ができ、あらゆる方向からの荷重に対しても安定した荷重検出ができるものとなっている。
【００１７】
また、前記起歪体１の一方の同一平面上で、固定部１ｂ側及び荷重受け部１ｄ側の腕部１ｅには、それぞれ歪み抵抗素子２〜５が設けられている。この固定部１ｂ側及び荷重受け部１ｄ側の腕部１ｅにそれぞれ配設された歪み抵抗素子２〜５は、前記起歪体１の固定部１ｂを挟んで両側にそれぞれ一対づつ設けられている。このうち、固定部１ｂ側の歪み抵抗素子３、４は、前記腕部１ｅの付け根部近傍に配設されており、また、荷重受け部１ｄ側の歪み抵抗素子２、５は、前記腕部１ｅの細部と太部の境近傍に配設されている。
【００１８】
このように、固定部１ｂ側及び荷重受け部側１ｄの歪み抵抗素子２〜５は、起歪体１の固定部１ｂを挟んで両側にそれぞれ一対づつ設けられているので、両側の歪み抵抗素子によって平衡した検出ができ、荷重に対する検出誤差を少なくできるものとなっている。
【００１９】
これらの歪み抵抗素子２〜５は、低融点ガラス材料等からなるバインダに導電性材料たる金属ないしは金属酸化物を分散させたものから構成されており、圧縮力、引張り力などの応力を受けることにより分散されている導電性材料の密度が変化することによって絶対的な抵抗値が変化するものとなっている。尚、それぞれの歪み抵抗素子２〜５の抵抗値は同一の値に形成されている。
【００２０】
これらの歪み抵抗素子２〜５は、配線パターン９によって、基台１ａのネジ孔１ｇに取付けられる配線コネクタ（図示せず）の入力電極、グランド電極、第１出力電極、第２出力電極にそれぞれ接続されており、ブリッジ回路を構成するようになっている。そして、歪み抵抗素子２〜５に応力がかからない場合には抵抗値は一定であり、ブリッジが平衡な状態になっている。
【００２１】
この状態で、荷重受け部１ｄに荷重が加わると、起歪体１の腕部１ｅが撓み、腕部１ｅに配設されている歪み抵抗素子２〜５が圧縮、引張られるようにして、荷重に比例して各歪み抵抗素子の抵抗値が変化するものとなる。そして図示しない入力電極からブリッジ回路に印加された電圧は、各歪み抵抗素子２〜５によって分圧され、第１出力電極と第２出力電極間の偏差電圧として表れるものとなる。そして、この偏差電圧を所望の回路で重量値に変換して、図示しない表示素子に信号を送信するものとなる。
【００２２】
次に、図２を用いて起歪体１の製造方法について説明する。
まず、金属ベース基板からなる起歪体１の上面に絶縁ガラスからなるアンダーコート層６ａ、６ｂ、６ｃを３回に分けて積層して形成する。この場合、起歪体１の上面にガラスペーストを印刷にて塗布し、約８５０℃の加熱炉で約４５分間焼成して前記アンダーコート層６ａ、６ｂ、６ｃを各々形成する。
【００２３】
次に、前記アンダーコート層６ｃの上面にサーメット系銀からなる銀ペーストを印刷にて塗布し、上記と同様に加熱炉で焼成してグランド層７を形成する。そして、このグランド層７の上面に一部開口を有した状態で、再び、絶縁ガラスからなるミドルコート層８ａ、８ｂ、８ｃを、上記と同様の方法で３回に分けて積層して形成する。
【００２４】
次に、前記ミドルコート層８ｃの上面にサーメット系銀からなる銀ペーストを印刷にて塗布し、上記と同様な方法で焼成して配線パターン９を形成する。この場合、この配線パターン９は、一部が前記グランド層７と開口を介して電気的に接続されている。そして、前記配線パターン９の上面の電極部分と電気的に接続されるように抵抗ペーストを印刷にて塗布し、上記と同様な方法で焼成して前記歪み抵抗素子２、３、４、５を形成する。
【００２５】
次に、前記歪み抵抗素子２、３、４、５を含む前記配線パターン９の上面に、配線パターン９の半田ランド部９ａ（図１の斜線で示した部分）を除き、フッ素樹脂からなる樹脂ペーストを印刷し、コーティング層１０を形成する。この場合、配線パターン９の上面に樹脂ペーストを印刷にて塗布し、約２００℃の加熱炉で約１０分間焼成してコーティング層１０ａを形成し、また、印刷にて樹脂ペーストを塗布し、同様に加熱炉で焼成しコーティング層１０ｂ、更に同様な方法でコーティング層１０ｃ、１０ｄを４回繰り返し形成して、最後に２５０℃の加熱炉で１０分間焼成した後、フッ素樹脂膜からなる前記コーティング層１０を形成する。
【００２６】
本実施例では、前記コーティング層１０を形成するのに、樹脂ペーストとしてフッ素系の防湿コート材のフッ素樹脂を使用しており、このフッ素樹脂としては、アモルファスフッ素樹脂を使用した。
従来、本フッ素樹脂は、半導体のパッシベーション膜やレンズなどの防曇コートなどに使用されており、その製膜法としてはスピンコートやディップにて行なわれていた。このため、塗布膜厚を厚くすることは従来の塗布方法では困難であった。
【００２７】
本実施例においては、上記した方法によってフッ素樹脂膜を５〜８μｍの厚さで形成することができた。このように塗布膜厚を厚く形成することにより、配線パターン９の凹凸面が覆われて平坦化され、また、ピンホールなどの発生も防止できるため、信頼性の向上が図れるものとなる。
また、フッ素樹脂からなる前記コーティング層１０を、前記歪み抵抗素子２、３、４、５を含めた前記配線パターン９の上面に形成することにより、前記配線パターン９と前記歪み抵抗素子２、３、４、５とを一度にコーティングすることができるので、作業性が良いものとなる。
【００２８】
上記した実施例によれば、前記歪み抵抗素子２、３、４、５の上面を覆う前記コーティング層１０を、フッ素樹脂で形成するようにしたので、フッ素樹脂の焼成時の温度は絶縁ガラスの焼成時の温度に比べて比較的低いため、前記コーティング層１０を焼成する際の、前記歪み抵抗素子２、３、４、５の抵抗値の変化を押さえることができると共に、フッ素樹脂が防湿性を有するので、十分な防湿効果が得られるものとなっている。
【００２９】
図３及び図４は、本発明の前記コーティング層１０の構成の、他の実施例を示している。
この場合、上記実施例と異なるのは、コーティング層を配線パターン９の上面全体ではなく、歪み抵抗素子２、３、４、５の上面にのみ部分的に形成した点で構成が相違している。
【００３０】
すなわち、本実施例では、前記ミドルコート層８ｃの上面にサーメット系銀からなる銀ペーストを印刷し、焼成して配線パターン９を形成して、前記配線パターン９の上面の電極部分と電気的に接続されるように抵抗ペーストを印刷し、焼成して前記歪み抵抗素子２、３、４、５を形成するまでは上記実施例の構成と同一であるが、その後、前記配線パターン９の上面に、前記歪み抵抗素子２、３、４、５を表出させた開口部１１を有する絶縁ガラスからなるオーバーコート層１２を形成し、前記開口部１１にフッ素樹脂を充填させてコーティング層１３を形成する構成となっている。
【００３１】
この場合、前記オーバーコート層１２は、アンダーコート層６の形成時と同様に複数回に分けて印刷、焼成を繰り返し、例えば、オーバーコート層１２ａ、１２ｂを積層して形成する。そして、前記オーバーコート層１２に形成した前記開口部１１に、フッ素樹脂からなる樹脂ペーストを充填し、焼成することによりコーティング層１３を形成する。この場合、前記オーバーコート層１２の開口部１１の層の厚さ分、樹脂ペーストが充填できるので、一回で塗布膜厚の厚いフッ素樹脂膜からなるコーティング層１３が容易に得られるものとなる。
【００３２】
このように、本実施例によれば、前記配線パターン９の上面に、前記歪み抵抗素子２、３、４、５を表出させた前記開口部１１を有する絶縁ガラスからなる前記オーバーコート層１２を形成して、前記開口部１１にフッ素樹脂を充填させて前記コーティング層１３を形成するようにしたので、前記開口部１１にフッ素樹脂を充填させるだけで、十分な厚みのフッ素樹脂のコーティング層１３ができるので、簡易な構成で、防湿効果の向上が図れるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例である荷重センサを示す平面図である。
【図２】本発明の荷重センサを示す要部断面図である。
【図３】本発明の荷重センサのコーティング層の他の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明の荷重センサのコーティング層の他の実施例を示す要部断面図である。
【図５】従来の荷重センサを示す側断面図図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：起歪体
１ａ：基台
１ｂ：固定部
１ｃ：取付け孔
１ｄ：荷重受け部
１ｅ：腕部
１ｆ：丸孔
１ｇ：ネジ孔
２：歪み抵抗素子
３：歪み抵抗素子
４：歪み抵抗素子
５：歪み抵抗素子
６：アンダーコート層
６ａ：アンダーコート層
６ｂ：アンダーコート層
６ｃ：アンダーコート層
７：グランド層
８：ミドルコート層
８ａ：ミドルコート層
８ｂ：ミドルコート層
８ｃ：ミドルコート層
９：配線パターン
９ａ：半田ランド部
１０：コーティング層
１０ａ：コーティング層
１０ｂ：コーティング層
１０ｃ：コーティング層
１０ｄ：コーティング層
１１：開口部
１２：オーバーコート層
１２ａ：オーバーコート層
１２ｂ：オーバーコート層
１３：コーティング層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005172530.tif 000006
【図５】
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