JPH04372849A - 水溶液中の溶質濃度測定センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば硫酸溶液中の
水蒸気圧を測定検出することによって、この溶液の濃度
を測定させる水溶液中の溶質濃度測定センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】溶液中の水蒸気圧を検出することによっ
て、この溶液の濃度を測定するようにした濃度センサと
しては、例えば特開平１−２５０７４７号公報に示され
るように、感湿センサを多孔性膜で被覆して構成したも
のが知られている。この濃度センサは水溶液中に直接浸
漬することによって使用されるもので、多孔性膜に形成
された孔を介して拡散される水蒸気の分圧を、感湿セン
サによって測定することで、水溶液中の溶質の濃度を検
出するようにしている。

【０００３】この様な濃度センサを構成する感湿センサ
は感湿膜を備え、この感湿膜部分に溶液から水蒸気を分
離して供給する水蒸気透過膜（多孔性膜）を含み構成さ
れ、感湿センサに対しては電気的な測定信号を出力する
リード線が接続し、このリード線の接続された感湿セン
サの全体を保護ケースによって被覆するようにしている
。

【０００４】図１０は従来の感湿センサ５０を示してい
るもので、感湿センサ５０はセラミックによって構成さ
れた基板５１上に、櫛の歯状にした電極５２１　および
空気中の水分によって抵抗値が変化する性質を有する感
湿膜５２を形成することによって構成される。この基板
５１上には電極５２１　に電気的に接続されるリード取
出し用端子５３を形成し、この端子５３にリード線５４
を半田５５によって接続する。

【０００５】この感湿センサ５０は保護ケース内に収納
し、被検溶液中に浸漬するものであるが、この保護ケー
スの一部分を、水蒸気透過膜で構成し、被検溶液中の水
蒸気圧が検出されるようにする。

【０００６】この様な感湿センサ５０では、リード線５
４を接続するための半田５５に突起状物が形成され、こ
の突起状物によって感湿センサ５０の厚さを薄くするこ
とが困難となる。また、感湿センサ５０のセンサ外部の
水蒸気圧変化に対する応答性を良くするためには、水蒸
気透過膜の面積を大きくする必要があり、このため半田
５５の突起状物が水蒸気透過膜に接触する状態となると
、この水蒸気透過膜に傷を付けるようになり、被検溶液
がこの感湿センサ５０部に侵入し、この溶液の濃度測定
が行えなくなることがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に感湿膜に接続される端
子部と導出リードとの接続部分を改善し、半田付けによ
る突起状物が形成されないようにして、全体の膜厚を確
実に薄型化して構成できるようにすると共に、水蒸気透
過膜となる多孔性非透水性膜に傷が付けられないように
して、信頼性が充分に得られるようにした水溶液中の溶
質濃度測定センサを提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る水溶液中
の溶質濃度測定センサは、感湿膜を形成した基板に、こ
の感湿膜に接続されるリード取出し電極を形成すると共
に、電極部に対向して測定センサリードの平板状被覆接
続部を対向設定し、前記リード取出し電極に半田付け接
続されるようにしている。

【０００９】

【作用】この発明に係る溶質濃度測定センサにあっては
、感湿膜の形成された基板に対して、測定センサリード
が対面設定され、感湿膜に接続されるリード取出し電極
部分がこのセンサリードの平板状被覆接続部によって覆
われ、この接続部が基板上のリード取出し電極との間を
半田によって結合されるようにしても、この半田部は接
続部によってカバーされ、この濃度測定センサの厚さが
容易に薄く構成することができる。また、半田の突起状
物が突出しないものであるため、感湿膜部を覆うように
設定される水蒸気透過膜に傷が付けられることがなく、
信頼性が確実に確保されるようになる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は水溶液中の溶質濃度を測定するセンサ
の断面構造を示すもので、測定センサ本体とされる感湿
センサ１１はセラミックによって構成された基板１２上
に、感湿膜１３を印刷等の手法によって塗布形成して構
成される。１３１　は感湿膜１３に接触して設定される
電極である。

【００１１】図２の（Ａ）はこの感湿センサ１１部を取
出して示した平面図で、基板１２上には感湿膜１３と共
に、基板１２の１つの辺部分に近接した位置にリード取
出し電極１４１および１４２　が導電体膜によって形成
されている。この電極１４１　および１４２　は、感湿
膜１３の電極１３１　に配線１５１　および１５２　を
介して接続され、空気中の水分と反応して変化する感湿
膜１３の抵抗値に対応した電気的信号が出力される。

【００１２】フレキシブル配線基板１６は、感湿センサ
１１の基板１２に対向して設定される。この配線基板１
６は測定センサリードとされるもので、図２の（Ｂ）で
示すように銅箔によって構成された配線層１６１　およ
び１６２　を樹脂膜によって挟み込んで構成した、極く
一般に知られた構造である。

【００１３】フレキシブル配線基板１６は、リード取出
し電極１４１　および１４２　に対面して樹脂膜を剥離
して内部の銅箔配線部を露出した平板状被覆接続部を備
え、この接続部で接続用電極１６３　および１６４　が
形成される。

【００１４】このフレキシブル配線基板１６は、感湿セ
ンサ１１の基板１２の面に対面して設定され、その接続
用電極１６３　および１６４が、基板１２上のリード取
出し電極１４１　および１４２　にそれぞれ対面され、
その相互間は半田１７によって一体的に結合する。

【００１５】この様にフレキシブル配線基板１６が接続
された感湿センサ１１は、全体を保護ケース１８中に収
納し、被検溶液中に浸漬した場合、この溶液が感湿セン
サ１１に直接接触されないようにしている。

【００１６】測定センサ本体収納手段とされる保護ケー
ス１８は、感湿センサ１１の特に感湿膜１３に対面する
位置に開口形成した窓を備え、この窓部は多孔性非透水
性膜で構成した水蒸気透過膜１９で塞ぐ。

【００１７】この様に構成された濃度センサは、リード
取り出し電極１４１　、１４２　とフレキシブル配線基
板１６の接続用電極１６３　、１６４　とが半田１７に
よって接続されるが、この半田１７部分は基板１２とフ
レキシブル配線基板１６との間に挟まれて形成される。

【００１８】したがって、この電極相互を接続する半田
１７に突起状物が形成されることがなく、またこの半田
１７が保護ケース１８の特に水蒸気透過膜１９に接触さ
れることがない。このため、この濃度センサ全体の厚さ
を容易に薄型に構成できると共に、半田１７によって水
蒸気透過膜１９に傷をつけるようになる虞がない。

【００１９】この濃度センサが被検溶液中に浸漬された
場合、保護ケース１８の窓部に形成された水蒸気透過膜
１９で溶液が遮断され、水蒸気成分のみがこの透過膜１
９を通過して感湿膜１３に作用される。

【００２０】被検溶液が硫酸であると場合、濃度センサ
を硫酸中に浸漬したときに、硫酸に含まれる水蒸気のみ
が感湿センサ１１に拡散されるようにする必要がある。 このため、この濃度センサにあっては感湿センサ１１が
ポリプロピレン等によって構成された保護ケース１８内
に収納されるようにすると共に、保護ケース１８の一部
が多孔性膜による水蒸気透過膜１９で構成されている。

【００２１】この水蒸気透過膜１９は、例えば０．０１
〜０．５μｍの多数の孔を形成して薄膜でなり、水蒸気
透過膜１９によって水分が遮断されると共に水蒸気成分
のみが透過される性質を有する。

【００２２】この場合、この水蒸気透過膜１９を構成す
る材料は、耐硫酸性のポリプロピレンやテフロン系の樹
脂が選択されもので、特に硫酸の濃度変化に対して応答
性を良くするために、例えば厚さ１００μｍ等の非常に
薄い膜によって構成される。

【００２３】上記実施例においては、フレキシブル配線
基板１６を、感湿センサ１１のリード取り出し電極１４
１　、１４２　部を覆う位置まで延長形成した。しかし
、図３に示すようにフレキシブル配線基板１６を基板１
２の全体を覆うように大きくしてもよい。

【００２４】この場合、フレキシブル配線基板１６に対
して、基板１２上の感湿膜１３の形成領域に対応して窓
２０を開口形成し、水蒸気透過膜１９を通過した水蒸気
が感湿膜１３に効果的に作用させられるようにする。

【００２５】図４は図３で示した感湿センサ１１を用い
て構成される濃度センサの断面構造を示すもので、フレ
キシブル配線基板１６の窓２０部に対応して保護ケース
１８に窓を開口形成し、この窓部分に水蒸気透過膜１９
を取り付ける。その他、前実施例と同一部分は同一符号
を付してその説明を省略する。

【００２６】この様にフレキシブル配線基板１６によっ
て、感湿センサ１１の基板１２部の全面を覆うようにす
れば、基板１２の角部のバリ等によって水蒸気透過膜１
９に傷を付けることが確実に阻止され、信頼性がさらに
向上される。

【００２７】図５はさらに他の実施例の感湿センサ１１
を示すもので、この実施例においてはフレキシブル配線
基板１６を図３の実施例よりさらに大きく構成し、基板
１２の裏面までも覆うように構成する。したがって、基
板１２の裏面の角部で裏面の水蒸気透過膜１９を傷付け
ることをさらに確実に防止できる。

【００２８】この濃度センサにおいては、基板１２に形
成されたリード取出し電極１４１　、１４２部に対応し
て、フレキシブル配線基板１６の銅箔配線層１６１　、
１６２　を露出させて接続用電極１６３　、１６４　を
形成し、この両者を対設した状態で半田付けするように
した。したがって、この導出リード部を構成する場合の
作業性が向上される。

【００２９】これは、従来のリード線の半田付け作業の
各電極部に対する半田付け時における場合のようにリー
ド線の位置決めが不要であり、例えば基板１２上の電極
１４１　、１４２　に対して迎え半田処理を施し、熱板
上でのリフローによる半田付け作業が可能とされる。

【００３０】実施例で示した感湿センサは、上記説明の
ようにして導出電極部の半田接続処理が行われるが、基
板１２上の電極１４１　、１４２　とフレキシブル配線
基板１６に形成される接続用電極部１６３　、１６４　
のそれぞれの大きさは、特に同一の大きさである必要は
ない。

【００３１】例えば、図６で示すようにフレキシブル配
線基板１６の配線層１６１　、１６２　の延長上に形成
される接続用電極１６３　、１６４　が、基板１２に形
成されるリード取出し電極１４１　、１４２　それぞれ
より大きく構成されるようにしてもよく、また図７で示
すようにその逆の大きさの関係としてもよい。

【００３２】この様に構成される硫酸濃度センサが、例
えば比重センサとしてバッテリに実装される場合、濃度
センサがバッテリの電槽と電極との間に実装されるよう
にすることが要求され、比重センサを充分に薄型に構成
することが必要である。しかし、比重センサはフレキシ
ブル配線基板１６を用いて信号導出部が構成されるよう
にすることにより、半田付け部の盛上がりが防止され、
例えば厚さ約２ｍｍとすることが可能となる。

【００３３】以上の実施例においては、湿度センサとし
てセラミック基板１２上に形成された感湿膜１３の抵抗
値の変化を利用した例を示したが、電極間の誘電率の変
化を利用した湿度センサにおいても、同様に実施できる
。

【００３４】図８および図９で示す実施例の感湿センサ
は、基板１２上の電極１４１　、１４２　とフレキシブ
ル配線基板１６の接続用電極部との半田付け作業時に、
半田フラックスが感湿膜１３部に流れ込み、感湿膜１３
の特性が変化させられることを防止する構造とされてい
る。

【００３５】すなわち、基板１２は感湿膜１３に接続さ
れた配線１５１　、１５２　にそれぞれ対応する位置に
、裏面に貫通するスルーホール２１１　、２１２　を備
える。そしてリード取り出し電極１４３　、１４４　が
、スルーホール２１１　、２１２　を介して電気的に接
続されるようにして基板１２の裏面に形成されるように
する。

【００３６】リード取出し電極１４３　、１４４　が基
板１２の裏面に形成された場合には、フレキシブル配線
基板１６は基板１２の裏面に対設され、このフレキシブ
ル配線基板１６の配線層１６１　、１６２　のそれぞれ
延長上に形成された接続用電極部が電極１４３　、１４
４　に対設され、それぞれ半田１７によって接合される
ようになる。

【００３７】また、この実施例においては、フレキシブ
ル配線基板１６部にダイオード、サーミスタ等の温度検
出素子２２を取り付け、この温度検出素子２２によって
感湿センサ１１の温度特性を補正するようにしている。

【００３８】この実施例においては、フレキシブル配線
基板１６が基板１２の裏面部に対設されるものであるが
、このフレキシブル配線基板１６を折り返して基板１２
の両面を覆うように構成すれば、感湿膜１３部に対設設
定される水蒸気透過膜を確実に保護することができる。 この場合、窓２９が感湿膜１３の対面する部分に形成さ
れている。

【００３９】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る水溶液中の
溶質濃度測定センサによれば、感湿膜の形成されたセラ
ミック等の基板面に、フレキシブル配線基板によって構
成された測定センサリードを対設することによって信号
導出部が構成され、基板に形成される感湿膜に接続され
たリード取出し電極とフレキシブル配線基板に形成され
た接続用電極との間は、フレキシブル配線基板とセラミ
ック機破線との間で半田によって結合される。したがっ
て、この接続用半田が基板面から大きく突出することが
なく、この濃度センサを容易に薄型に構成できると共に
、この種センサを構成する水蒸気透過膜に対して傷を付
けることも確実に防止され、信頼性の高い濃度センサを
構成できるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る濃度センサを説明す
る断面構成図。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ図１の実施例の
感湿センサ部およびフレキシブル配線基板部を取出して
示す平面図。

【図３】（Ａ）はこの発明の第２の実施例の感湿センサ
部を示す平面図で、（Ｂ）は（Ａ）図のｂ−ｂ線断面図
。

【図４】上記感湿センサを用いた濃度センサを示す断面
構成図。

【図５】この発明の第３の実施例に係る濃度センサの感
湿センサ部を示す断面図。

【図６】この発明の第４の実施例を示す感湿センサの平
面図。

【図７】この発明の第５の実施例を示す感湿センサの平
面図。

【図８】この発明の第６の実施例に係る感湿センサを示
す断面図。

【図９】図８で示した感湿センサの平面図。

【図１０】従来の感湿センサを説明する図。

【符号の説明】

１１…感湿センサ、１２…基板（セラミック）、１３…
感湿膜、１４１　〜１４４　…リード取出し電極、１６
…フレキシブル配線基板、１６１　、１６２　…配線層
、１６３　、１６４　…接続用電極部、１７…半田、１
８…保護ケース、１９…水蒸気透過膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　測定センサ本体と測定センサ収納手段
   とを備えてなり、測定センサ本体は、感湿センサ部であ
   って、基板と前記基板上に形成した電極と前記電極上に
   形成した感湿膜とを有したものと、前記電極の出力端子
   であって、前記基板上に配設したものと、測定センサリ
   ードの平板状被覆接続部の前記出力端子配設基板対面側
   で前記出力端子と導電接続したものと、を備えてなるも
   のであり、前記測定センサ本体収納手段は、非透水性の
   水蒸気透過膜を少なくとも一部に備えてなるものであり
   、前記測定センサ本体収納手段中に前記測定センサ本体
   を液密に収納したものであることを特徴とする水溶液中
   の溶質濃度測定センサ。
2. 【請求項２】　　前記測定センサリードは、前記測定セ
   ンサ本体の少なくとも前記感湿膜の存在する面を覆うよ
   うに形成され、前記測定センサリードには前記感湿膜の
   形成面に対応して窓が形成されるようにした請求項１記
   載の溶質濃度測定センサ。