JP2007218602A

JP2007218602A - Weight sensor

Info

Publication number: JP2007218602A
Application number: JP2006036292A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Obayashi; 正彦大林; Hiroaki Ishida; 裕昭石田; Koichi Yuda; 康一油田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-08-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a weight sensor improved in productivity without impairing any property required for the weight sensor, in consideration of its insulation and adhesion. <P>SOLUTION: The method comprises: a step of forming an insulating layer 20 which is made of an insulated glass, on a straining body 12 composed of a metal plate (stainless plate) which strains due to a weight; and a step of forming a wiring pattern 17 which is composed of a resistance element 14 varying its resistance in accordance with a strain amount, an electrode 16 made of a conductor connected to the resistance element 14 and a conductor connecting the electrode 16 to a signal processing circuit 18, on the insulating layer 20. When forming the insulating layer 20 and the electrode 16, a paste of Ag 32 containing a low-melting glass is applied to the surface of the straining body 12, and the paste of Ag 32 is calcined, thereby forming the lower-layer side 34 of the paste of Ag 32 into the insulating layer 20, and forming the upper-layer side 36 of the paste of Ag 32 into the electrode 16. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用シート等の荷重を測定するための重量センサに関するものである。 The present invention relates to a weight sensor for measuring a load on a vehicle seat or the like.

以下、従来の重量センサについて説明する。 Hereinafter, a conventional weight sensor will be described.

図６は従来の重量センサの平面図、図７は図６におけるＡ部の拡大断面図である。 FIG. 6 is a plan view of a conventional weight sensor, and FIG. 7 is an enlarged sectional view of a portion A in FIG.

図６、図７において、従来の重量センサは、複数の貫通孔１を有し荷重により歪を生じる金属板からなる起歪体２と、この起歪体２の貫通孔１の間に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子３と、抵抗素子３の両端部に接続した電極４と、この電極４に結線された信号処理回路とを備えている。抵抗素子３および電極４は起歪体２上に配置した絶縁ガラスからなる絶縁層５上に設けている。 6 and 7, the conventional weight sensor is disposed between a strain-generating body 2 made of a metal plate that has a plurality of through-holes 1 and generates strain due to a load, and the through-hole 1 of the strain-generating body 2. A resistance element 3 whose resistance value changes according to the amount of strain, an electrode 4 connected to both ends of the resistance element 3, and a signal processing circuit connected to the electrode 4 are provided. The resistance element 3 and the electrode 4 are provided on an insulating layer 5 made of insulating glass disposed on the strain generating body 2.

その製造方法は、荷重により歪を生じる金属板からなる起歪体２に、絶縁ガラスからなる絶縁層５を形成する工程と、歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子３および抵抗素子３に接続した電極４とを絶縁層５上に形成する工程とを備えている。また、電極４および絶縁層５は、起歪体２上にガラス粒子を含有した絶縁ペーストを塗布するとともに、この絶縁ペースト上にＡｇ粒子を含有したＡｇペーストを塗布して、これら絶縁ペーストおよびＡｇペーストを同時焼成して形成する。 The manufacturing method includes a step of forming an insulating layer 5 made of insulating glass on a strain generating body 2 made of a metal plate that is distorted by a load, and a resistance element 3 and a resistance element 3 whose resistance value changes according to the amount of strain. Forming an electrode 4 connected to the insulating layer 5 on the insulating layer 5. The electrode 4 and the insulating layer 5 are formed by applying an insulating paste containing glass particles on the strain generating body 2 and applying an Ag paste containing Ag particles on the insulating paste. The paste is formed by simultaneous firing.

この重量センサを、例えば、車両用シートと床面部との間に取り付ければ、車両用シートに座る人員の荷重を測定することができる。起歪体２に設けた複数の貫通孔１の内、内側の貫通孔１に車両用シートの一部を挿入して起歪体２と車両用シートとを連結し、外側の貫通孔１に床面部の一部を挿入して起歪体２と床面部とを連結して取り付ける。そうすると、車両用シートに荷重が加わった際、起歪体２が歪んで抵抗素子３の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路（図示せず）で処理することによって荷重を測定することができる。 For example, if this weight sensor is attached between the vehicle seat and the floor portion, the load of the person sitting on the vehicle seat can be measured. Among the plurality of through holes 1 provided in the strain generating body 2, a part of the vehicle seat is inserted into the inner through hole 1 to connect the strain generating body 2 and the vehicle seat, and the outer through hole 1 is connected. A part of the floor surface portion is inserted, and the strain body 2 and the floor surface portion are connected and attached. Then, when a load is applied to the vehicle seat, the strain generating body 2 is distorted and the resistance value of the resistance element 3 changes, so that the load is measured by processing this with a signal processing circuit (not shown). Can do.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−２４０６３３号公報 As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
JP 2003-240633 A

上記構成において、電極４および絶縁層５は、起歪体２上にガラス粒子を含有した絶縁ペーストを塗布するとともに、この絶縁ペースト上にＡｇ粒子を含有したＡｇペーストを塗布して、これら絶縁ペーストおよびＡｇペーストを同時焼成して形成している。この電極４および絶縁層５は、起歪体２の歪に起因して起歪体２とともに歪むため、起歪体２と絶縁層５との密着性、絶縁層５と電極４との密着性を考慮する必要があるとともに、電極４と起歪体２との絶縁性を考慮する必要がある。そのため、一般的には、これら密着性および絶縁性を考慮して、起歪体２上には絶縁ペーストおよびＡｇペーストの２つのペーストを塗布し同時焼成することにより電極４および絶縁層５を形成している。その反面、２つのペーストを塗布するために生産性に劣るという問題点を有していた。 In the above configuration, the electrode 4 and the insulating layer 5 are formed by applying an insulating paste containing glass particles on the strain generating body 2 and applying an Ag paste containing Ag particles on the insulating paste. And Ag paste are simultaneously fired. Since the electrode 4 and the insulating layer 5 are distorted together with the strain generating body 2 due to the strain of the strain generating body 2, the adhesion between the strain generating body 2 and the insulating layer 5, and the adhesion between the insulating layer 5 and the electrode 4. It is necessary to consider the insulation between the electrode 4 and the strain body 2. Therefore, in general, in consideration of the adhesion and insulation, the electrode 4 and the insulating layer 5 are formed on the strain generating body 2 by applying two pastes of an insulating paste and an Ag paste and firing them simultaneously. is doing. On the other hand, since the two pastes are applied, the productivity is inferior.

本発明は上記問題点を解決するもので、絶縁性および密着性を考慮し重量センサとしての特性を損なうことなく生産性の向上した重量センサの製造方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a weight sensor with improved productivity without impairing characteristics as a weight sensor in consideration of insulation and adhesion.

上記目的を達成するために本発明は、荷重により歪を生じる金属板からなる起歪体に、絶縁ガラスからなる絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、前記抵抗素子に接続した導体とを形成する工程とを備え、前記絶縁層および前記導体は、前記起歪体上に低融点ガラスを含有したＡｇペーストを塗布するとともに前記Ａｇペーストを焼成して、前記Ａｇペーストの下層側を前記絶縁層に形成し、前記Ａｇペーストの上層側を前記導体に形成する構成である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a step of forming an insulating layer made of insulating glass on a strain generating body made of a metal plate that is distorted by a load, and a resistance value corresponding to the amount of strain on the insulating layer. A step of forming a variable resistance element and a conductor connected to the resistance element, wherein the insulating layer and the conductor are coated with an Ag paste containing a low melting point glass on the strain body and the Ag. The paste is baked to form the lower layer side of the Ag paste on the insulating layer, and the upper layer side of the Ag paste is formed on the conductor.

上記構成により、起歪体には１つのペーストを塗布し焼成するだけで起歪体上に絶縁層および電極を形成できるので生産性の向上を図れる。特に、低融点ガラスを含有したＡｇペーストを焼成するので、焼成時の温度上昇に伴ってＡｇペースト中では、低融点ガラスの粘度が低下するとともにＡｇが焼結してＡｇ焼成膜が形成される。そして、Ａｇ焼成膜の空隙部分（境界部分）に沿って、粘度の低下した低融点ガラスが下方の起歪体２に向かって流動していくので、Ａｇペーストの下層側には低融点ガラスが集中して低融点ガラスからなる絶縁層を形成できる。一方、Ａｇペーストの上層側には焼結されたＡｇが集中するので、導体を形成できる。したがって、起歪体上には絶縁層および電極を形成でき、絶縁性および密着性を損なうことがなく生産性を向上できる。 With the above configuration, the insulating layer and the electrode can be formed on the strain generating body simply by applying and baking one paste on the strain generating body, so that productivity can be improved. In particular, since the Ag paste containing the low-melting glass is fired, in the Ag paste, the viscosity of the low-melting glass is lowered and Ag is sintered to form an Ag fired film as the temperature rises during firing. . And, since the low melting point glass having a lowered viscosity flows toward the lower strain body 2 along the void portion (boundary portion) of the Ag fired film, the low melting point glass is formed on the lower layer side of the Ag paste. An insulating layer made of low-melting glass can be formed in a concentrated manner. On the other hand, since the sintered Ag is concentrated on the upper layer side of the Ag paste, a conductor can be formed. Therefore, an insulating layer and an electrode can be formed on the strain generating body, and productivity can be improved without impairing insulation and adhesion.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の一実施の形態における重量センサの平面図、図２は図１におけるＡ部の拡大断面図、図３は図１におけるＡ部の拡大斜視図、図４は同重量センサに用いる信号処理回路図である。 1 is a plan view of a weight sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of part A in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged perspective view of part A in FIG. 1, and FIG. It is a signal processing circuit diagram to be used.

図１〜図４において、本発明の一実施の形態における重量センサは、複数の貫通孔１０を有し荷重により歪を生じる金属板（ステンレス板）からなる起歪体１２と、この起歪体１２の貫通孔１０の間に配置され歪量に応じて抵抗値が変化する４つの抵抗素子１４と、抵抗素子１４の両端部に接続した電極１６と、配線パターン１７を介して電極１６と結線された信号処理回路１８とを備えている。抵抗素子１４および電極１６は起歪体１２上に配置した絶縁ガラスからなる絶縁層２０上に同時焼成して形成されている。 1 to 4, a weight sensor according to an embodiment of the present invention includes a strain body 12 made of a metal plate (stainless steel plate) that has a plurality of through holes 10 and generates strain due to a load, and the strain body. Four resistance elements 14 arranged between the twelve through holes 10 and having resistance values that change in accordance with the amount of strain, electrodes 16 connected to both ends of the resistance element 14, and connection to the electrodes 16 via the wiring pattern 17 The signal processing circuit 18 is provided. The resistance element 14 and the electrode 16 are formed by simultaneous firing on an insulating layer 20 made of insulating glass disposed on the strain body 12.

また、その製造方法においては、荷重により歪を生じる金属板（ステンレス板）からなる起歪体１２上に絶縁ガラスからなる絶縁層２０を形成する工程と、歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子１４およびこの抵抗素子１４に接続した導体からなる電極１６およびこの電極１６と信号処理回路１８を結線する導体からなる配線パターン１７とを絶縁層２０上に形成する工程とを備えている。図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、絶縁層２０および電極１６は、起歪体１２上に低融点ガラスを含有したＡｇペースト３２を塗布するとともにこのＡｇペースト３２を焼成して、Ａｇペースト３２の下層側３４を絶縁層２０として形成し、Ａｇペースト３２の上層側３６を電極１６として形成している。電極１６と同様に上述の方法で配線パターン１７を形成している。上記のペーストとは金属粉末やガラス粉末や無機酸化物等を有機溶媒中に混練、分散させて液状にしたものであり、Ａｇペースト３２は、金属粉末の一つであるＡｇ粉末３８を含有し、さらに低融点ガラスを含有したものである。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、焼成時の温度上昇に伴ってＡｇペースト３２からは有機分（Ｈ₂Ｏ、ＣＯ₂）が燃焼して矢印のごとく蒸発し、Ａｇペースト３２中では、低融点ガラスの粘度が低下するとともにＡｇ粉末３８が焼結してＡｇ焼成膜が形成される。そして、図５（ｃ）に示すように、Ａｇ焼成膜の空隙部分（境界部分）に沿って矢印のごとく、粘度の低下した低融点ガラスが下方の起歪体１２に向かって流動していくので、図５（ｄ）に示すように、Ａｇペースト３２の下層側３４には低融点ガラスが集中して低融点ガラスからなる絶縁層２０が形成される。一方、Ａｇペースト３２の上層側３６には焼結されたＡｇ粉末３８が集中するので、導体である電極１６や配線パターン１７が形成される。さらに、低融点ガラスには、無機酸化物として、酸化ビスマスを含有させ低融点化を図っている。 In the manufacturing method, the resistance value changes in accordance with the step of forming the insulating layer 20 made of insulating glass on the strain generating body 12 made of a metal plate (stainless steel plate) that is distorted by a load, and the amount of strain. Forming on the insulating layer 20 the resistive element 14 and an electrode 16 made of a conductor connected to the resistive element 14 and a wiring pattern 17 made of a conductor connecting the electrode 16 and the signal processing circuit 18. As shown in FIGS. 5A to 5D, the insulating layer 20 and the electrode 16 are formed by applying an Ag paste 32 containing low-melting glass on the strain generating body 12 and firing the Ag paste 32. The lower layer side 34 of the Ag paste 32 is formed as the insulating layer 20, and the upper layer side 36 of the Ag paste 32 is formed as the electrode 16. Similar to the electrode 16, the wiring pattern 17 is formed by the above-described method. The above paste is a powder obtained by kneading and dispersing a metal powder, glass powder, inorganic oxide or the like in an organic solvent, and the Ag paste 32 contains Ag powder 38 which is one of the metal powders. Further, it contains a low melting point glass. As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), organic components (H ₂ O, CO ₂ ) burn from the Ag paste 32 as the temperature rises during firing and evaporate as indicated by arrows. In the paste 32, the viscosity of the low-melting glass is lowered and the Ag powder 38 is sintered to form an Ag fired film. And as shown in FIG.5 (c), the low melting glass with a reduced viscosity flows toward the downward strain body 12 like the arrow along the space | gap part (boundary part) of Ag baking film | membrane. Therefore, as shown in FIG. 5D, the low melting point glass is concentrated on the lower layer side 34 of the Ag paste 32 to form the insulating layer 20 made of the low melting point glass. On the other hand, since the sintered Ag powder 38 concentrates on the upper layer side 36 of the Ag paste 32, the electrode 16 and the wiring pattern 17 which are conductors are formed. Further, the low-melting glass contains bismuth oxide as an inorganic oxide to lower the melting point.

この重量センサを、例えば、車両用シートと床面部との間に取り付ければ、車両用シートに座る人員の荷重を測定することができる。起歪体１２に設けた複数の貫通孔１０の内、内側の貫通孔１０に車両用シートの一部を挿入して起歪体１２と車両用シートとを連結し、外側の貫通孔１０に床面部の一部を挿入して起歪体１２と床面部とを連結して取り付ける。そうすると、車両用シートに荷重が加わった際、起歪体１２が歪んで抵抗素子１４の抵抗値が変化するので、これを信号処理回路１８で処理することによって荷重を測定することができる。信号処理回路１８としては、例えば、図４に示すように、４つの抵抗素子１４をホーイストンブリッジ回路２８で形成し、この出力信号を処理すればよい。 For example, if this weight sensor is attached between the vehicle seat and the floor portion, the load of the person sitting on the vehicle seat can be measured. Among the plurality of through holes 10 provided in the strain body 12, a part of the vehicle seat is inserted into the inner through hole 10 to connect the strain body 12 and the vehicle seat to the outer through hole 10. A part of the floor surface portion is inserted, and the strain body 12 and the floor surface portion are connected and attached. Then, when a load is applied to the vehicle seat, the strain body 12 is distorted and the resistance value of the resistance element 14 changes, and the load can be measured by processing this with the signal processing circuit 18. As the signal processing circuit 18, for example, as shown in FIG. 4, four resistance elements 14 may be formed by a Hoyston bridge circuit 28, and this output signal may be processed.

上記構成により、起歪体１２には１つのペーストを塗布し焼成するだけで起歪体１２上に絶縁層２０および電極１６を形成できるので生産性の向上を図れる。特に、低融点ガラスを含有したＡｇペースト３２を焼成するので、焼成時の温度上昇に伴ってＡｇペースト３２中では、低融点ガラスの粘度が低下するとともにＡｇ粉末３８が焼結してＡｇ焼成膜が形成される。そして、Ａｇ焼成膜の空隙部分（境界部分）に沿って、粘度の低下した低融点ガラスが下方の起歪体１２に向かって流動していくので、Ａｇペースト３２の下層膜３４には低融点ガラスが集中して低融点ガラスからなる絶縁層２０を形成できる。一方。Ａｇペースト３２の上層側３６には焼結されたＡｇ粉末３８が集中するので、導体である電極１６や配線パターン１７を形成できる。したがって、起歪体１２上には絶縁層２０および導体である電極１６や配線パターン１７を形成でき、絶縁性および密着性を損なうことがなく生産性を向上できる。さらに、低融点ガラスには、無機酸化物として酸化ビスマスを含有させて低融点化を図っている。 With the above configuration, the insulating layer 20 and the electrode 16 can be formed on the strain generating body 12 simply by applying one paste to the strain generating body 12 and baking it, so that productivity can be improved. In particular, since the Ag paste 32 containing the low melting point glass is fired, in the Ag paste 32, the viscosity of the low melting point glass is lowered and the Ag powder 38 is sintered as the temperature rises during firing. Is formed. Then, since the low melting point glass having a lowered viscosity flows toward the lower strain body 12 along the void portion (boundary portion) of the Ag fired film, the lower melting point film 34 of the Ag paste 32 has a low melting point. The insulating layer 20 made of low-melting glass can be formed by concentrating the glass. on the other hand. Since the sintered Ag powder 38 is concentrated on the upper layer side 36 of the Ag paste 32, the electrode 16 and the wiring pattern 17 which are conductors can be formed. Therefore, the insulating layer 20 and the electrode 16 and the wiring pattern 17 which are conductors can be formed on the strain generating body 12, and productivity can be improved without impairing insulation and adhesion. Further, the low melting point glass is made to contain bismuth oxide as an inorganic oxide to lower the melting point.

以上のように本発明にかかる重量センサは、絶縁性および密着性を考慮し重量センサとしての特性を損なうことなく生産性を向上でき各種の機器に適用できる。 As described above, the weight sensor according to the present invention can improve productivity without impairing characteristics as a weight sensor in consideration of insulation and adhesion, and can be applied to various devices.

本発明の一実施の形態における重量センサの平面図The top view of the weight sensor in one embodiment of the present invention 図１におけるＡ部の拡大断面図Enlarged sectional view of part A in FIG. 図１におけるＡ部の拡大斜視図Enlarged perspective view of part A in FIG. 同重量センサに用いる信号処理回路図Signal processing circuit diagram used for the same weight sensor 同重量センサの絶縁層および電極の形成状態を示す工程図Process diagram showing the formation of the insulation layer and electrodes of the same weight sensor 従来の重量センサの平面図Plan view of conventional weight sensor 図６におけるＡ部の拡大断面図Enlarged sectional view of part A in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０貫通孔
１２起歪体
１４抵抗素子
１６電極
１８信号処理回路
２０絶縁層
２８ホーイストンブリッジ回路
３２Ａｇペースト
３４下層側
３６上層側
３８Ａｇ粉末 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Through-hole 12 Straining body 14 Resistive element 16 Electrode 18 Signal processing circuit 20 Insulating layer 28 Heyston bridge circuit 32 Ag paste 34 Lower layer side 36 Upper layer side 38 Ag powder

Claims

荷重により歪を生じる金属板からなる起歪体に、絶縁ガラスからなる絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗素子と、前記抵抗素子に接続した導体とを形成する工程とを備え、前記絶縁層および前記導体は、前記起歪体上に低融点ガラスを含有したＡｇペーストを塗布するとともに前記Ａｇペーストを焼成して、前記Ａｇペーストの下層側を前記絶縁層として形成し、前記Ａｇペーストの上層側を前記導体として形成する重量センサの製造方法。 A step of forming an insulating layer made of insulating glass on a strain generating body made of a metal plate that is distorted by a load, a resistance element whose resistance value changes according to the amount of strain on the insulating layer, and a connection to the resistance element A step of forming a conductive layer, wherein the insulating layer and the conductor are formed by applying an Ag paste containing a low melting point glass on the strain generating body and firing the Ag paste to form a lower layer of the Ag paste. A weight sensor manufacturing method in which a side is formed as the insulating layer and an upper layer side of the Ag paste is formed as the conductor.

前記低融点ガラスは酸化ビスマスを含有する請求項１記載の重量センサの製造方法。 The weight sensor manufacturing method according to claim 1, wherein the low melting point glass contains bismuth oxide.