イオンセンサー装置及びイオンセンサー装置を備えたイオン濃度測定装置
【課題】測定対象の薬液等の内部への侵入を防止し、正確なイオン濃度対応値を検出可能なイオンセンサー装置及びそれを備えたイオン濃度測定装置をもたらす。
【解決手段】イオン感応部１１を有するＩＳＦＥＴチップ１０とサーミスター２０及びコンデンサー２５を裏面に保持する回路基板３０と、ケース部４０と、液絡部５０とを備え、回路基板３０のイオン感応部露出開口３１とイオン感応部１１の外周縁１１ａは封止され、回路基板３０の最外周縁近傍裏面の外周縁リング３５及び液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａ近傍裏面の液絡部外周リング３６は、ケース部４０の対向面４２に密着する。
【解決手段】イオン感応部１１を有するＩＳＦＥＴチップ１０とサーミスター２０及びコンデンサー２５を裏面に保持する回路基板３０と、ケース部４０と、液絡部５０とを備え、回路基板３０のイオン感応部露出開口３１とイオン感応部１１の外周縁１１ａは封止され、回路基板３０の最外周縁近傍裏面の外周縁リング３５及び液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａ近傍裏面の液絡部外周リング３６は、ケース部４０の対向面４２に密着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンセンサー装置及びイオンセンサー装置を備えたイオン濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオン感応型電界効果トランジスター（以下、ＩＳＦＥＴと称す）を用いて測定対象のイオン計測を行うイオンセンサーは、特許文献１に記載されているように公知である。
【０００３】
図１４は、特許文献１に記載されたＩＳＦＥＴチップを用いたイオンセンサーの主要部断面図であり、特許文献１の図２（ｃ）に対応した図である。
【０００４】
図１４において、イオンセンサー５０１は、絶縁フィルム５１０、ＩＳＦＥＴチップ５２０、補強板５３０、液絡部５４０、ケース５５０、飽和ＫＣｌゲル５６０及び擬似電極５７０を備えている。
【０００５】
上記イオンセンサー５０１において、絶縁フィルム５１０には、イオン感応窓５１０ａと液絡穴５１０ｂとが形成され、導体箔５１１が埋設されている。ＩＳＦＥＴチップ５２０は、絶縁フィルム５１０の裏面に取付けられ、そのイオン感応部５２０ｂがイオン感応窓５１０ａから露出し、その端子が導体箔５１１に接続している。補強板５３０は、絶縁フィルム５１０の裏面に一体化されており、ＩＳＦＥＴチップ５２０を挿入するチップ取付用開口部５３０ａ及び液絡用穴５３０ｂが形成されている。また補強板５３０のチップ取付用開口部５３０ａには絶縁樹脂５３５が埋め込まれている。絶縁樹脂５３５は、ＩＳＦＥＴチップ５２０のイオン感応部５２０ｂが露出する状態でＩＳＦＥＴチップ５２０を封止している。液絡部５４０は、上記液絡穴５１０ｂと液絡用穴５３０ｂを貫通して先端がイオンセンサー５０１の表面に露出するとともに、後端が補強板５３０とケース５５０との間に収納された飽和ＫＣｌゲル５６０内に浸漬している。飽和ＫＣｌゲル５６０中には、擬似電極５７０が配置されている。ケース５５０は、絶縁フィルム５１０の左側端と右側裏面及び補強板５３０を覆い、飽和ＫＣｌゲル５６０を収容している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０９６０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１４（特許文献１）のイオンセンサー５０１は、イオン濃度測定対象の薬液等がイオンセンサー５０１の内部に侵入するおそれがある。すなわち、ケース５５０は、絶縁フィルム５１０の左側端や右側裏面と接触しているにすぎず、その接触部から薬液等がイオンセンサー５０１の内部に侵入するおそれがある。
【０００８】
従って、薬液等がイオンセンサー５０１の内部に侵入すると、図示されていないが内部に配置される電子回路部品がショートし、イオンセンサー５０１のイオン濃度を測定できなくする。
【０００９】
本発明は、上記課題を解消するもので、測定対象流体が内部に侵入することを防止し、正確なイオン濃度対応値を検出可能なイオンセンサー装置及びイオン濃度を測定可能なイオン濃度測定装置をもたらすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明のイオンセンサー装置は、イオン感応部を有するイオンセンサーチップと、裏面に前記イオンセンサーチップを保持するとともに、前記イオン感応部を露出させるイオン感応部露出開口及び液絡部露出開口が形成された回路基板と、前記回路基板を保持するケース部と、前記液絡部露出開口から一端が露出する状態で前記ケース部に配置された液絡部とを備え、前記回路基板の前記イオン感応部露出開口を形成する内縁部と前記イオン感応部の外周縁とは封止リング部により封止され、前記回路基板は、最外周縁の近傍裏面に金属膜からなる外周縁リング及び前記液絡部露出開口を形成する内縁部の近傍裏面に金属膜からなる液絡部外周リングが形成されており、前記回路基板が前記ケース部に保持された際に、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングが前記回路基板の裏面に対向する前記ケース部の対向面に実質的に密着されることにより、前記外周縁リングの内側領域であり前記封止リング部の外側領域でありかつ前記液絡部外周リングの外側領域に該当する平面領域において前記回路基板の裏面及び前記イオンセンサーチップの裏面とケース部との間には、外部から密閉された密閉部が形成されており、前記密閉部には、電気的導通部が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、前記イオン感応部露出開口を形成する内縁部と前記イオン感応部の外周縁が封止リング部により封止されており、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングと前記ケース部の対向面とが各々実質的に密着していることにより、前記外周縁リングの内側領域であり前記封止リング部の外側領域でありかつ前記液絡部外周リングの外側領域に該当する平面領域において前記回路基板の裏面及び前記イオンセンサーチップの裏面とケース部との間には、外部と密閉された密閉部が形成される。
このため、薬液等の測定対象である流体が、密閉部の内部に侵入することがない。したがって、密閉部に配置されている電気的導通部の絶縁低下を防止できる。特に、電気的導通部同士のショートを防止可能である。さらには電気的導通部が腐食あるいは変質することを防止することができる。このため、測定対象流体のイオン濃度対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高い検出を可能とするイオンセンサー装置を得ることができる。
【００１２】
なお、上記実質的に密着しているとは、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングとケース部の前記対向面とが、各々直接に接触した場合の他、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングと前記対向面との間に、前記回路基板を前記ケース部を接合する接着材が極めて薄く介在する場合も含む。要するに、実質的な密着とは、前記外周縁リング及び液絡部外周リングとケース部の前記対向面とが互いに対向保持されており、この対向保持により測定対象流体がイオンセンサー装置の内部に侵入しない状態を意味する。
また、密閉部は、外部から閉鎖された部屋である。密閉部は、その内部に、前記電気的導通部以外に空間が存在している場合、前記電気的導通部以外に封止リング部や回路基板とケース部とを接合する接着材で埋め尽くされている場合、及び前記電気的導通部以外に封止リング部や前記接着材と空間が存在している場合があり得る。
【００１３】
また、前記密閉部に配置された電気的導通部とは、前記密閉部に配置された他の電気的導通部と電気的に導通するものを指す。前記電気的導通部以外の他の電気的導通部は、後述する測定出力制御部に導通する外部導電部材を含んでいる。
【００１４】
本発明のイオンセンサー装置は、測定対象のイオン濃度対応値を検出するものである。イオン濃度対応値は、例えば薬液のｐＨ値または電気伝導度の対応値を検出し、気体のにおいの対応値または排気ガス中の特定含有物質濃度の対応値を検出する。前記イオン濃度対応値は、例えば、測定対象のイオン濃度に応じてイオンセンサーチップのソース電極とドレイン電極の間に生じる電圧値またはその間に流れる電流値等である。
【００１５】
（２）本発明のイオンセンサー装置は、（１）に記載されたイオンセンサー装置であって、前記電気的導通部は、前記回路基板の裏面に配置された金属膜からなる配線パターンであることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、イオンセンサー装置の密閉部内部の配線パターンに係わる絶縁低下、及び配線パターンの腐食と変質等を防ぐことができる。このため、測定対象流体のイオン濃度対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高い検出を可能とするイオンセンサー装置を得ることができる。
なお、上記配線パターンに係わる絶縁低下とは、配線パターンと電子回路部品の端子等とのショート、また複数の配線パターン同士のショートを含むものである。また前記配線パターンは、前記イオンセンサーチップと導通し、回路基板の裏面に配置される電子回路部品の端子に導通し、あるいは前記他の電気的導通部に導通するものを含む。
【００１７】
（３）本発明のイオンセンサー装置は、（１）または(２)に記載されたイオンセンサー装置であって、前記電気的導通部は、前記回路基板の裏面に保持された電子回路部品であることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、イオンセンサー装置の密閉部内部の電子回路部品の端子等に係わる絶縁低下、及び前記端子等の腐食と変質等を防ぐことができる。このため、測定対象流体のイオン濃度対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高い検出を可能とするイオンセンサー装置を得ることができる。
なお、上記電子回路部品の端子等に係わる絶縁低下とは、電子回路部品の端子等同士のショート、電子回路部品の端子等と配線パターンとのショート、また電子回路部品の端子等と前記他の電気的導通部とのショートを含む。
【００１９】
（４）本発明のイオンセンサー装置は、（２）または(３)に記載されたイオンセンサー装置であって、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングは、前記配線パターンと同一の材料で同一厚に形成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングが前記配線パターンと同一の材料で同一厚に形成されているので、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングの厚さを均一に安定的に形成でき、製造も容易である。このため、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングとケース部の前記対向面との密着性が安定する。また配線パターンの配置領域、前記外周縁リングの配置領域及び前記液絡部外周リングの配置領域において回路基板の高さが均一化し、ケース部の各対向面に対する前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングの密着度がより高まり安定する。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００２１】
（５）本発明のイオンセンサー装置は、（２）から（４）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングは、前記配線パターンの最小幅より幅狭に形成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、前記配線パターンは安定的な導電性を確保でき、同時に、外周縁リング及び液絡部外周リングはケース部の前記対向面に対し密着良好となる。
すなわち、一方では、配線パターンは、確実な導電性確保の観点から一定幅以上のパターン幅を必要とする。他方では、外周縁リング及び液絡部外周リングは、幅広にしすぎるとケース部の対向面と密着しにくくなり、部分的な隙間が生じやすくなる。そこで、外周縁リング及び液絡部外周リングは、ある程度幅狭に形成することが好ましい。このため、回路基板を対向面に押圧して上記密着を行わせようとする際、幅狭な外周縁リング及び液絡部外周リングに上記押圧時の圧力が集中し、外周縁リング及び液絡部外周リングの全周がケース部の対向面に確実に密着する。したがって、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００２３】
（６）本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（５）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板は、フレキシブル回路基板であることが好ましい。
【００２４】
上記本発明によれば、回路基板が柔軟性を有するので、外周縁リング及び液絡部外周リングがケース部の対向面に密着し易くなる。特に、上記密着のためには回路基板が前記対向面に押圧されるが、外周縁リング及び液絡部外周リングとケース部の対向面が多少歪んでいても、外周縁リング及び液絡部外周リングは、柔軟性ある回路基板によりその歪みに順応可能である。このため、外周縁リング及び液絡部外周リングと前記対向面とが密着し易くなり、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００２５】
（７）本発明のイオンセンサー装置は、（６）に記載されたイオンセンサー装置であって、前記外周縁リングは、前記回路基板の外周側壁から所定距離だけ内側領域に配置され、前記液絡部外周リングは、液絡部露出開口を形成する前記内縁部から所定距離だけ外側領域に配置されていることが好ましい。
【００２６】
本発明によれば、回路基板をケース部に接合する際に回路基板に加わる押圧力により、上記所定距離に対応する回路基板の外周側壁の近傍裏面側には外周縁リングが不在のため、外周側壁の近傍部分がケース部側に食い込むように変形し、この状態で接合される。このため、外周縁リングとケース部の対向面との密着度が高まる。しかも回路基板の上記所定距離に相当する外周側壁近傍部分はケース部側に食い込んだ状態で接合されるので、回路基板の外周側壁が剥離されにくくなる。
【００２７】
同様に、回路基板に加わる前記押圧力により、上記所定距離に相当する回路基板の液絡部露出開口を形成する内縁部の近傍裏面側には液絡部外周リングが不在のため、この内縁部の近傍部分がケース部側に食い込むように変形し、この状態で接合される。このため、液絡部外周リングとケース部の対向面との密着度が高まる。しかも回路基板の上記所定距離に相当する内縁部近傍部分はケース部側に食い込んだ状態で接合されるので、回路基板の液絡部露出開口を形成する前記内縁部が剥離されにくくなる。
【００２８】
（８）本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（７）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記ケース部は合成樹脂材からなり、前記ケース部の前記対向面の面粗さは、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングの面粗さよりも粗く形成されていることが好ましい。
【００２９】
本発明によれば、回路基板をケース部に接合する際に回路基板がケース部に押圧される際に、合成樹脂材からなる前記ケース部の対向面に形成された多数の微細な凸部が外周縁リング及び液絡部外周リングの金属膜によりつぶされる。このため、外周縁リングの金属膜と対向面はより確実な密着状態になる。一方、前記対向面には凸部に隣接して凹部も多数形成されているから、外周縁リング及び液絡部外周リングと前記対向面との間に接着材が介在した場合でも、上記接着材が上記凹部に逃げ込むことができる。このため、外周縁リング及び液絡部外周リングと前記対向面との間に接着材が介在することがほとんどなく、両者の密着状態がより高まる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００３０】
（９）本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（８）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板の裏面には、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングと同一厚で同一金属膜からなり、前記外周縁リングの内側領域において前記ケース部の対向面に接触可能な平面位置に配置され、どの導通部材とも導通しない島状部を有し、当該島状部が前記対向面に接触していることが好ましい。
【００３１】
上記本発明によれば、外周縁リング及び液絡部外周リングが配置されていない回路基板の平面領域に島状部が形成されているので、当該平面領域における回路基板のケース部側への変形を防止することができる。このため、回路基板の平面全体において前記対向面に対する平行度が確保でき、外周縁リング及び液絡部外周リングの前記対向面への傾きが防止され、両者の密着度がより高まる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００３２】
（１０）本発明のイオンセンサー装置は、（２）から（９）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板における前記イオン感応部露出開口を形成する前記内縁部の近傍裏面であり、前記イオン感応部露出開口を挟んだ前記配線パターンの対向側に、前記配線パターンと同一厚の金属膜からなるダミーパターンが形成されていることが好ましい。
【００３３】
本発明によれば、配線パターンと対向配置されたダミーパターンとにより、イオンセンサーチップを回路基板に対し平行配置することができる。すなわち、イオンセンサーチップの一端側に対応する回路基板部分のみに配線パターンが配置されている場合には、イオンセンサーチップの一端側は回路基板に対し厚さ方向に傾斜する。これに対してイオンセンサーチップの他端側に対応する回路基板部分にダミーパターンを配置すると、イオンセンサーチップは、上記傾斜が解消され、回路基板に対して平行配置される。このため、イオンセンサーチップのイオン感応部も傾斜しないので、イオン濃度対応値を正確に検出可能となる。しかも、回路基板のイオン感応部露出開口を形成する内縁部において、イオンセンサーチップとイオン感応部露出開口との厚さ方向の隙間が安定するので、封止リング部がイオン感応部露出開口の全周にわたって安定して構成される。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００３４】
なお、本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（９）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板の外周縁は、前記ケース部の外周縁と接着材で接合されていることが好ましい。
【００３５】
上記本発明によれば、回路基板の外周縁はケース部の外周縁と接着材で接合されているので、その内側領域に配置されている外周縁リングにはほとんど外力が働くことがない。このため、回路基板の外周縁は、落下やぶつけ等の外力が働いても剥離されにくくなり、外周縁リングとケース部の対向面の密着性を長期にわたって確保することが出来る。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００３６】
（１１）本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（１０）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板に接合され、かつ前記回路基板を前記ケース部に位置決めするための金属ボールをさらに備えており、前記金属ボールは、前記ケース部の所定位置に形成された金属ボール位置決め孔に挿入されていることが好ましい。
【００３７】
上記本発明によれば、回路基板は、はんだ接合等により接合された金属ボールによってケース部に位置決めされる。このため、回路基板はケース部に対する所定位置に確実に位置決めされる。したがって、外周縁リング及び液絡部外周リングとケース部の対向面の接触位置が変動することなく安定するので、両者の密着性を長期にわたって確保することができる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。なお、前記金属ボールは、はんだボールを用いることが好ましいが、それ以外の金属を用いてもよい。また金属ボールを回路基板に接合する方法は、はんだ以外の接合材を用いても良く、例えばエポキシ系熱硬化性接着材を用いてもよい。
【００３８】
（１２）本発明のイオン濃度測定装置は、（１）から（１１）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置と、前記イオンセンサー装置にイオン濃度対応値を検出させてイオン濃度測定結果を出力する測定出力制御部とを備えたことを特徴とする。
【００３９】
上記本発明によれば、測定対象の流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを防止し、正確なイオン濃度を測定可能なイオン濃度測定装置をもたらすことができる。
【００４０】
上記測定出力制御部は、少なくともイオンセンサー装置にイオン濃度対応値を検出させる検出指令機能、その検出結果に基づいてイオン濃度を計数する計数機能及び当該イオン濃度を出力させる出力機能を備えている。前記出力機能は、自身が出力したイオン濃度データーから当該イオン濃度を表示する表示機能、あるいは音声出力する音声出力機能、もしくは一連の操作を行わせる操作機能を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１のイオン濃度測定装置１の平面図。
【図２】図１のＡ方向から見たイオンセンサー装置２の平面図。
【図３】図１のイオン濃度測定装置１の先端Ｂにおける主要断面図。
【図４】図２のＤ−Ｄ位置から見たイオンセンサー装置２の断面図。
【図５】図２のＣ０−Ｃ２位置から見たイオンセンサー装置２の断面図。
【図６】図２のＥ−Ｅ位置から見たイオンセンサー装置２の断面図。
【図７】図２の上半分に相当するイオンセンサー装置２の拡大平面図。
【図８】実施形態１のイオンセンサー装置２におけるサーミスター２０保持部の側面図。
【図９】実施形態１のイオンセンサー装置２における外周縁部の一部切り欠き断面図。
【図１０】実施形態１のイオンセンサー装置２における液絡部５０周辺の断面図。
【図１１】実施形態１のイオンセンサー装置２における配線パターン３３の断面図。
【図１２】本発明の実施形態２のイオンセンサー装置１０２の平面図。
【図１３】本発明の変形例２における外周縁リング２３５の平面図。
【図１４】特許文献１の図２（ｃ）に対応したイオンセンサー５０１の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を具体的な実施形態に基づいて説明する。
【００４３】
〔実施形態１〕
図１〜図１１は、実施形態１におけるイオン濃度測定装置１と、イオン濃度測定装置１の一部を構成するイオンセンサー装置２を示す図である。
【００４４】
図１はイオン濃度測定装置１の平面図、図２は図１のＡ方向から見たイオンセンサー装置２の平面図、図３は図１のイオン濃度測定装置１の先端Ｂにおける主要断面図で、図２のＣ０−Ｃ１位置から見たイオンセンサー装置２の断面図、図４は図２のＤ−Ｄ位置から見たイオンセンサー装置２の断面図、図５は図２のＣ０−Ｃ２位置から見たイオンセンサー装置２の断面図、図６は図２のＥ−Ｅ位置から見たイオンセンサー装置２の断面図、図７は図２の上半分に相当するイオンセンサー装置２の拡大平面図である。図８は実施形態１のイオンセンサー装置２におけるサーミスター２０の保持部の側面図、図９は実施形態１のイオンセンサー装置２における外周縁部の一部切り欠き断面図、図１０は実施形態１のイオンセンサー装置２における液絡部５０周辺の断面図、図１１は実施形態１のイオンセンサー装置２における配線パターン３３の断面図である。
なお、各図の縮尺は、理解しやすくするために必ずしも統一されていない。また各図において、構造の理解を助けるために誇張表示した部分があり、例えば配線パターン、外周縁リング、液絡部外周リング、島状部、ダミーパターンは、実際の厚さよりも厚い比率で誇張表示した。
【００４５】
イオン濃度測定装置１は、図１のようにイオンセンサー装置２、装置基部３、接続コード４、制御装置５を備えている。
【００４６】
イオンセンサー装置２は、図１の左端の鎖線円Ｂで囲んだ先端部分を測定対象の薬液に浸漬し、イオン濃度であるｐＨ値に対応する値を検出する。イオンセンサー装置２は、上記先端部分（図１の左側面）がイオンセンサー装置２の底辺に対し所定の角度α（７０度程度）だけ傾斜して形成されている。この先端側部分は、直径約１０ｍｍの円筒状である。装置基部３は、上記先端部分を測定対象の薬液に浸漬させるよう作業者が主に把持する部分であり、内部には少なくともイオンセンサー装置２の電気的導通部と導通しかつ制御装置５の電子部品に導通させる電気導通部材（図示せず）が配置されている。
【００４７】
制御装置５は、前記電気導通部材及び接続コード４を介してイオンセンサー装置２に薬液のイオン濃度対応値であるｐＨ対応値を検出させかつその検出結果に基づいてイオン濃度としてのｐＨ値を出力する測定出力制御部（図示せず）を備えている。この測定出力制御部は、少なくともイオンセンサー装置２にｐＨ対応値を検出させる検出指令機能、その検出結果に基づいてｐＨ値を計数する計数機能及び当該ｐＨ値を出力させる出力機能を有し、それらの機能を実行するＣＰＵ、メモリー、電池等の電子部品（図示せず）を備えている。前記出力機能は、自身が出力したｐＨ値データーから当該ｐＨ値を表示する表示部６を含み、さらに操作部７を備えている。操作部７は、ｐＨ測定を開始しあるいは終了させるスイッチボタン、表示レンジを変更する表示レンジ変更ボタン、薬液の種類を選択する薬液選択ボタン、照明ランプを点灯あるいは消灯するランプボタン等の操作ボタンを備えている。なお、表示部６とともにｐＨ値を音声出力する音声出力部（図示せず）を備えてもよい。
【００４８】
イオンセンサー装置２は、イオン感応部１１を有するイオンセンサーチップであるＩＳＦＥＴ（イオン感応型電界効果トランジスター）チップ１０と、裏面に前記ＩＳＦＥＴチップ１０及び電子回路部品であるサーミスター２０及びコンデンサー２５を保持するとともに、前記イオン感応部１１を露出させるイオン感応部露出開口３１及び液絡部露出開口３２が形成された回路基板３０と、前記回路基板３０を保持するケース部４０と、前記液絡部露出開口３２から一端が露出する状態で前記ケース部４０に保持された液絡部５０とを備えている。
【００４９】
ＩＳＦＥＴチップ１０は、上面の中央部にイオン感応部１１が配置され、上面の一端側にソース電極Ｓ、基準電極Ｒ及びドレイン電極Ｄが露出している。
【００５０】
イオンセンサー装置２は、次のように薬液のｐＨ対応値を検出する。イオンセンサー装置２の先端Ｂ部分（図１を参照）を薬液に浸漬すると、後述するケース部４０内に収納された基準電極板５５により定められた基準電圧が、液絡部５０を浸透し液絡部５０の表面に沁み出した電解液５３に印加される。この電解液５３が薬液に接触すると、ＩＳＦＥＴチップ１０におけるゲート電極（図示せず）のゲート電圧は、前記基準電圧を基準として、前記薬液のイオン量に応じて変化する。上記ゲート電圧の変化に対応して上記ドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとの間の電圧に変化が生じ、前記電圧に応じた電流が流れる。イオンセンサー装置２は、上記ドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとの間の電圧値を検出する。イオン濃度測定装置１は、イオンセンサー装置２が検出した上記電圧値に基づいて、前記制御装置５により薬液のｐＨ値を計測し、そのｐＨ値を表示部６で表示する。
【００５１】
回路基板２０は、ポリアクリレート系の液晶ポリマーを用い、厚さ約５０μｍの薄板状のフレキシブル回路基板素材を使用している。ポリアクリケート系の液晶ポリマーは、耐薬品性（耐アルカリ性、耐酸性）に優れ、耐熱性が高い熱可塑性樹脂である。回路基板２０は、上記素材上に、約１８μｍ厚の電解銅膜を面圧成形によってラミネートしたものである。
【００５２】
回路基板２０は、平面形状が図２のように略円形であり、図２の左側にイオン感応部露出開口３１、イオン感応部露出開口３１の右側に液絡部露出開口３２が形成されている。イオン感応部露出開口３１は、ＩＳＦＥＴチップ１０の平面面積より狭いがイオン感応部１１が上方に露出できる面積を有して形成されている。回路基板２０は、さらにイオン感応部露出開口３１周辺の裏面に、ＩＳＦＥＴチップ１０を固定保持している。この場合、回路基板２０の裏面に複数個形成された導電用の配線パターン３３は、前述のソース電極Ｓ、基準電極Ｒ及びドレイン電極Ｄに導電接合している。
【００５３】
イオン感応部露出開口３１を形成する内縁部（側壁部）３１ａには、イオン感応部１１の外周縁１１ａ（図５参照）付近とともにエポキシ系熱硬化性接着材が塗布され硬化されて封止リング部６０が形成配置されている。このエポキシ系熱硬化性接着材は、フィラーを含まない酸無水物系硬化材の一液性エポキシ接着材が好ましい。この接着材は、硬化後の曲げ弾性率が３．５ＧＰａ程度と低く高いフレキシブル性を有しており、ポリアクリケート系の液晶ポリマーからなる回路基板３０の内縁部３１ａ近傍の裏面との密着性は良好である。このため、封止リング部６０は、図２〜図６に図示のように、イオン感応部露出開口３１を形成する回路基板３０の内縁部３１ａ及びその近傍とイオン感応部の外周縁１１ａ付近の各々全周に漏れなく形成され、その全周の封止を確実にしている。
【００５４】
さらに封止リング部６０は、図４〜図６のように、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０の裏面との隙間にも形成される。すなわち、ＩＳＦＥＴチップ１０上面には各電極のバンプが突出形成されているので、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０の裏面との間には前記バンプ突出分の隙間が生じる。上記接着材は、この隙間に毛細管現象により浸みこんで行き、ＩＳＦＥＴチップ１０の側壁全周を切れ目なく覆う。したがって、封止リング部６０は、イオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとイオン感応部１１の外周縁１１ａ付近、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０裏面との隙間及びＩＳＦＥＴチップ１０の側壁の全周にわたって形成される。
【００５５】
なお回路基板３０の裏面は、後述する配線パターン３３、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６等を残して形成するエッチングの前に電解銅膜を面圧成形で接合する関係で、凹凸が小さな平滑状態に形成されている。このため、封止リング部６０が回路基板３０の裏面に密着可能で、外部からの薬液侵入をより阻止する。また封止リング部６０近傍は、回路基板３０の外周部（外周側壁３０ａ）に比べ衝撃等の外力を受けにくいので、封止リング部６０と回路基板３０の裏面との密着可能は維持されやすい。
このため、封止リング部６０は、回路基板３０にＩＳＦＥＴチップ１０を固定するとともに、薬液が内部に侵入することを確実に防止する。また封止リング部６０は、回路基板２０の裏面にＩＳＦＥＴチップ１０を固定することにも寄与している。なお、封止リング部６０がイオン感応部の外周縁１１ａ付近だけに形成されているため、封止リング部６０の内側領域では、イオン感応部１１が薬液に接触可能である。
【００５６】
液絡部露出開口３２は、後述する液絡部５０の先端部を露出可能に収納している。
【００５７】
回路基板２０の裏面には、電子回路部品であるサーミスター２０及びコンデンサー２５が取付けられている。サーミスター２０は、測定環境の温度により種々の特性を温度補正する。サーミスター２０は、図２において下側に配置され、図８のように接続リード２１が配線パターン３３にはんだ接合されている。コンデンサー２５は、図７のように配線パターン３３の一方のＲ端子と他方のＲ端子にはんだによって導電接合している。なお、回路基板２０の裏面に取り付けられる電子回路部品は、上記のサーミスター２０及びコンデンサー２５のどちらかでもよく、必要に応じてそれら以外の電子回路部品を取り付けてもよい。
【００５８】
配線パターン３３は、図２及び図７のように、一端がＩＳＦＥＴチップ１０の各端子、コンデンサー２５の端子及びサーミスター２０の各端子に接続し、他端が所定領域に集約配列されて他端群３３ｄを構成している。配線パターン３３の上記他端群３３ｄは、外部導通部材８０（図３参照）の一端にはんだで導通固定されている。配線パターン３３の幅Ｂ１は、図７及び図１１図示のように、導電抵抗を高めないため及び確実な断線防止を図るため、概ね３００μｍ以上に形成されている。
外部導通部材８０は、図３のように、ケース部４０内に配置され、他端は装置基部３の電気導通部材（図示せず）に導通している導電ケーブルである。装置基部３の前記電気導通部材は、接続コード４を介して制御装置５に導通する。このため、イオンセンサー装置２で薬液のｐＨ値の対応値を検出すると、制御装置５がｐＨ値を計数しその値を表示する。
【００５９】
回路基板３０の裏面には、前述の配線パターン３３の他に、配線パターン３３と同材質の金属膜で同厚に構成されたはんだボールリング３４（図５を参照）、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８（図２参照）が配置されている。それらは、回路基板３０を構成する液晶ポリマーフィルム材３３ｂ（図１１参照）の裏面に圧着された電解銅膜に対して、配線パターン３３、はんだボールリング３４、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８の形成箇所をマスクし、エッチングを行った後、マスクを剥離し洗浄し、エッチングされなかった銅膜に必要な金属メッキを施すことにより得られる。
【００６０】
配線パターン３３は、その断面図が図１１に図示されている。図１１において、３３ａは液晶ポリマーフィルム材３０ｂの裏面に接着された電解で形成された銅膜、３３ｂは銅膜３３ａ上にメッキで形成されたニッケル膜、３３ｃはニッケル膜上にメッキで形成された金膜である。配線パターン３３の表面は、通常の銅箔と同様にほぼ鏡面状態であるが、多少荒らす処理を施してもよい。配線パターン３３の厚さｔは１０〜２０μｍ、ニッケル膜３３ｂの厚さは３〜１０μｍ、金膜３３ｃは０．０１〜０．０５μｍである。
はんだボールリング３４、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８の断面構造、材質、厚さ及び製造方法は、上述の配線パターン３３と同様であるが、詳細は、後述する。
【００６１】
ケース部４０は、液晶ポリマー樹脂からなり射出成形により製造されている。
ケース部４０は、射出成型が可能で、寸法精度が高く、機械的強度が強く、耐薬品性（耐酸、耐アルカリ）と耐熱性（約２００℃）に優れるなどの条件から、液晶ポリマー樹脂であるポリプラスチックス株式会社製の商品名ベクトラＡ４１０が好ましい。ケース部４０は、図1のように、左側先端が、図１のケース部４０の底辺に対して角度α（７０度程度）を有した傾斜状の面に形成され、この傾斜状の面に対して回路基板３０がほぼ平行に配置され固定されている。
【００６２】
ケース部４０は、回路基板３０の配置側に、ＩＳＦＥＴチップ１０の配置を許容するＩＳＦＥＴチップ受容窪み４１、対向面４２、はんだボール位置決め孔４３及び外周接着材保持窪み４４、液絡部挿入部４５を形成している。
【００６３】
ＩＳＦＥＴチップ受容窪み４１は、図３〜図６のように、ＩＳＦＥＴチップ１０の配置を受容するが、ＩＳＦＥＴチップ１０外端部側においては一段と深く形成されている。
【００６４】
対向面４２は、回路基板３０の裏面の多くの部分が対向する平面である。対向面４２と対向する回路基板３０の裏面及びＩＳＦＥＴチップ１の裏面との間には、特に回路基板３０をケース部４０に接合する第１接着材層６５が形成されている。この第１接着材層６５は、ケース部４０が曲げ弾性率の高い（１８．５ＧＰａ）液晶ポリマーを使用している関係から、フィラーを５５〜６５％含有し曲げ弾性率の高い（１０ＧＰａ）エポキシ系の熱硬化性接着剤が好ましい。対向面４２は、梨地面に形成されている。
【００６５】
はんだボール位置決め孔４３は、平面円形状の孔で金属ボールとしてのはんだボール７５を挿入可能である。はんだボール７５は、Ｓｎ―Ａｇ（３％）−Ｃｕ（０．５％）系の融点２２０℃の鉛フリーのはんだで構成された直径約０．６ｍｍの球体で、図５に図示されたように回路基板３０の裏面に接合される。
【００６６】
はんだボール７５は、回路基板３０の所定平面位置に定められてから加熱される。この加熱により、回路基板３０の裏面に形成されたはんだボールリング３４に予め塗布された低温鉛フリーはんだペーストが溶融するため、はんだボール７５は回路基板３０に取り付けられる。この加熱は、はんだボール７５のボール状態が崩れない程度の温度と時間に管理されているため、はんだボール７５は、はんだボール位置決め孔４３に位置決めされる。このため、回路基板３０は、ケース部４０の所定位置に位置決めされる。
なお、回路基板３０の裏面には、図５のようにはんだボール７５に対応する位置にはんだボールリング３４が形成されている。はんだボールリング３４は、回路基板３０に対するはんだボール７５の平面位置を定め、しかもはんだボール７５の表面が溶融する際に溶融はんだが周囲に流れ去ることを防止する。このため回路基板３０は、ケース部４０の所定位置に確実に位置決めされる。また、上記はんだボール７５は、はんだで形成する以外に他の金属（ステンレススチール、黄銅等）からなる金属ボールを用いてもよく、この金属ボールや上記はんだボール７５を回路基板３０に接合する接合材は、上記はんだ以外の接合材、例えばエポキシ系熱硬化性接着材を用いてもよい。
【００６７】
外周接着材保持窪み４４は、ケース部４０の外周縁に、しかも回路基板３０の外周縁のやや外側に構成されている。図９には、外周接着材保持窪み４４の拡大図が示されている。外周接着材保持窪み４４は、断面レ形状に形成されており、対向面４２の外縁４２ａからほぼ垂直に掘り込まれた垂直壁４４ａと、垂直壁４４ａの底部から斜め上方かつ外縁に向かって形成された傾斜面４４ｂとから構成されている。
【００６８】
前記傾斜面４４ｂの中間位置から回路基板３０の外周側壁３０ａの中間位置までは、第１接着材層６５が充填されて両者を接合している。さらに第１接着材層６５の上部に、第１接着材層６５の材質と同一のエポキシ系熱硬化性接着材が塗布され硬化されて第２接着材層７０が形成されている。第２接着材層７０は、第１接着材層６５が硬化形成されてから形成されるが、第１接着材層６５の硬化時間とは異なる硬化時間で形成される。第２接着材層７０は、前記傾斜面４４ｂの上端から回路基板３０の外周側壁３０ａの上端まで充填される。第１接着材層６５の充填量は、多すぎるとケース部４０の側壁を流れ下りまた回路基板３０の上面を越えて充填される危険性があるため、実際の場合少なめに留めておく。この場合、充填量にバラツキがあり、全く充填されない箇所が存在することもあり得る。この全く充填されない箇所が生じることを想定して、第２接着材層７０を形成する。なお、第２接着材層７０は、第１接着材層６５と異なる材料を用いてもよい。
【００６９】
第１接着材層６５及び第２接着材層７０は、回路基板３０の外周側壁３０ａがケース部４０から剥離しないように、回路基板３０をケース部４０に接合する。傾斜面４４ｂは、加熱前の第１接着材層６５及び第２接着材層７０が外周接着材保持窪み４４から漏れ出ないようにするもので、しかもそれらの十分な充填を可能とし、硬化後において回路基板３０の外周側壁３０ａの剥離を確実に防止させている。傾斜面４４ｂの傾斜角βは、３０度〜４５度が好ましく、約３５度がより好ましい。βが上記範囲であると、第２接着層７０はケース部４０の側壁に漏れ出しにくくなる。また前記垂直壁４４ｂの平面配置位置は、回路基板３０の外周側壁３０ａより外側である。この外側への突出長さＬ１は、垂直壁４４ｂの深さ程度である。このため、第１接着材層６５及び第２接着材層７０の充填容積を多く確保することができ、傾斜面４４ｂの傾斜角βを外周側壁３０ａの平面位置に妨げられずに任意に設定することが出来る。なお、上記突出長さＬ１は、ゼロにしてもよい。
【００７０】
ケース部４０の液絡部挿入部４５は、液絡部５０を挿入固定する。
【００７１】
液絡部５０は、例えば親水性のポリエチレン樹脂、またはセラミックスからなる多孔質の円柱体である。液絡部５０は、柔軟性を利用して液絡部挿入部４５に圧入して保持され、その先端が回路基板３０の液絡部露出開口３２から外部に露出している。このため、液絡部５０は、後述の電解液５３を浸み込ませその露出側先端において電解液５３を測定対象の薬液に接触させることができる。
【００７２】
ケース部４０の液絡部挿入部４５の底部側には、図４のように、電解液収納室４６が形成されている。この電解液収納室４６には、電解液５３が封入されている。電解液５３は、例えばＫＣｌを主成分にしたゲル状の液である。この電解液５３には、導電性の基準電極板５５が浸漬配置されている。基準電極板５５は、ケース部４０に保持され、制御装置５の測定出力制御部に導通している。なお、電解液５３は、ゲル状であり、しかも密閉された電解液収納室４６に収納されているため、測定対象の薬液が液絡部５０の露出側先端から電解液収納室４６の内部に侵入することはない。なお、電解液５３は、ＫＣｌ以外を用いること、及びゲル状以外とすることも可能である。
【００７３】
回路基板２０の裏面に形成された外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８について、詳述する。
【００７４】
外周縁リング３５は、回路基板２０の最外周縁付近の裏面に形成されている。回路基板３０がケース部４０に接合される際には、外周縁リング３５の表面（ケース部４０の対向面４２との対向面）が対向面４２に対し密着状態になる。外周縁リング３５の平面形状は、図２のように回路基板３０の最外周縁形状に沿って円形状であり、図９のようにその幅Ｂ２は全周においてほぼ均一であり、０．２〜０．３ｍｍ程度で、配線パターン３３の幅Ｂ１に対し１０分の１〜３０分の１程度である。外周縁リング３５は、図９に拡大図示されているように、回路基板３０の外周側壁３０ａから内側（中心側）に多少の距離を有して配置されている。外周縁リング３５の外周縁と回路基板３０の外周側壁３０ａとの距離Ｌ２は、外周縁リング３５の幅Ｂ２と同等以上である。具体的には、外周縁リング３５の幅Ｂ２は２００〜３００μｍであり、上記距離Ｌ２も２００〜３００μｍである。外周縁リング３５の厚さｔが１０〜２０μｍであるので、上記幅Ｂ２及び上記距離Ｌ２は上記厚さｔの２０〜３０倍である。外周縁リング３５の厚さｔは、配線パターン３３等と同等である。なお、外周縁リング３５の幅Ｂ２は、全周において不均一としてもよい。
【００７５】
上記距離Ｌ２を確保することにより、外周縁リング３５と対向面４２との密着度が高まる。しかも回路基板２０の外周側壁３０ａが剥離されにくくなる。この詳細は、後述する。
【００７６】
液絡部外周リング３６は、図１０に拡大図示したように、回路基板３０の液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａ付近の裏面に形成されている。回路基板２０がケース部４０に接合され際には、液絡部外周リング３６の表面（対向面４２との対向面）が対向面４２に密着状態になる。液絡部外周リング３６の平面形状は、液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａの形状に沿って円形状（図２参照）であり、図１０のようにその幅Ｂ３は全周においてほぼ均一である。液絡部外周リング３６は、液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａから外側に多少の距離を有して配置されている。液絡部外周リング３６の内周縁と液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａとの距離Ｌ３は、液絡部外周リング３６の幅Ｂ３と同等以上である。具体的には、液絡部外周リング３６の幅Ｂ３は、全周においてほぼ均一であり、０．２〜０．３ｍｍ程度である。配線パターン３３の幅に対して１０分の１〜３０分の１程度である。上記距離Ｌ３も０．２〜０．３ｍｍ程度である。液絡部外周リング３６の厚さｔが１０〜２０μｍであるので、上記幅Ｂ３及び上記距離Ｌ３は上記厚さｔの２０〜３０倍である。液絡部外周リング３６の厚さは、外周縁リング３５及び配線パターン３３の厚さと同等である。なお、液絡部外周リング３６の幅Ｂ３は全周において不均一としてもよい。
【００７７】
上記距離Ｌ３を確保することにより、液絡部外周リング３６とケース部４０の対向面４２との密着度が高まる。しかも回路基板２０の液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａ側が剥離されにくくなる。この詳細は、後述する。
【００７８】
ここで、回路基板３０がケース部４０に対し第１接着材層６５及び第２接着材層７０により保持された際に、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６が回路基板３０の裏面に対向するケース部４０の対向面４２に実質的に密着される。この密着により、外周縁リング３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング３６の外側領域である平面領域において、回路基板３０の裏面及びＩＳＦＥＴチップ１０の裏面とケース部４０（ＩＳＦＥＴチップ受容窪み４１、対向面４２等）との間には、外部から密閉された密閉部Ｍが形成される。この密閉部Ｍには、電気的導通部が配置されている。上記外部とは、薬液が存在する領域であり、密閉部Ｍの外部領域を意味する。
密閉部Ｍに配置されている電気的導通部は、サーミスター２０及びコンデンサー２５等の電子回路部品、さらには配線パターン３３等の電気的導通の役割を有しているものを指すが、同時に、配線パターン３３とサーミスター２０の接続リード２１との電気的導通箇所、配線パターン３３とコンデンサー２５の端子との電気的導通箇所、各配線パターン３３と外部導通部材８０との電気的導通箇所である他端群３３ｄも含む。
なお、配線パターン３３とＩＳＦＥＴチップ１０の各ソース電極Ｓ、基準電極Ｒ及びドレイン電極Ｄとの導通接合箇所は、封止リング部６０に埋め込まれるように配置されているが、前記密閉部Ｍ内に配置してもよい。
【００７９】
ここで、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６をケース部４０の対向面４２に密着させる必要性は、ケース部４０に使用されている前述の液晶ポリマー樹脂とエポキシ系接着材との接着性に難を有するからである。このため、回路基板３０の外周側壁３０ａ周辺に２つの接着材層６５、７０が形成されているだけでは、薬液が密閉部Ｍの内部に侵入することがある。その場合でも、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６がケース部４０の対向面４２に密着しているので、薬液が密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に阻止することができる。
【００８０】
なお、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６が対向する対向面４２の面粗さは、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の面粗さよりも粗く形成されている。外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の表面は、平滑でほぼ鏡面状態である。これに対し対向面４２は、梨地仕上げされている。ケース部４０は、ＨＮ３０１２程度の梨地仕上げが施された金型を使用して射出成形されるので、対向面４２にその梨地がそのまま転写される。
上記密着を図る際、回路基板３０を対向面４２に押圧する。その際に対向面４２に多数の微細な凸部が形成されているが、この微細凸部は、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の金属膜により容易につぶれて塑性変形する。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の金属膜と前記対向面４２全域とはより確実な密着状態になる。
【００８１】
加えて、前記対向面４２には微細凸部の隣に微細凹部も多数形成されている。外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と対向面４２との間に接着材６５や封止材が介在したとしても、回路基板３０をケース部４０に接着する接着材６５が上記微細凹部に逃げ込むことが可能である。このため、上記接着材６５が、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と対向面４２との密着面間に介在することがほぼなくなり、両者はより密着する。
なお、前記対向面４２の微細な凹部は、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と対向しない箇所にも形成される。この箇所においては、第１接着材層６５が上記凹部に流れ込むので、凹部が上記接着材のアンカー効果を呈し、回路基板３０をケース部４０に強固に接合することができる。
【００８２】
島状部３７は、図２及び図７のように、回路基板３０の裏面に形成され、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と同一厚で同一金属膜からなる。この島状部３７は、外周縁リング３５の内側領域において、どの導電部材とも導電せず、且つケース部４０の対向面４２に接触可能な平面位置に配置されている。当該島状部３７は、回路基板３０とケース部４０とが接合されると、対向面４２に接触する。すなわち、島状部３７の配置箇所は、外周縁リング３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング３６の外側領域である平面領域、つまり密閉部Ｍが形成される平面領域である。しかも島状部３７は、ＩＳＦＥＴチップ１０、配線パターン３３、サーミスター２０、コンデンサー２５、はんだボールリング３４、はんだボール７５及びダミーパターン３８が配置されていない平面領域に配置されている。島状部３７は、複数個が上記平面領域に満遍なく配置されている。
したがって、島状部３７は、回路基板３０がケース部４０の対向面４２側へ変形することを防止する。このため、回路基板３０の平面全領域において対向面４２に対する平行度を確保することができる。島状部３７は、円形状であるが、多角形状、長円形状等、任意の形状を採用することができる。
【００８３】
ダミーパターン３８は、図２のように、回路基板３０におけるイオン感応部露出開口３１の外側領域の裏面であって、イオン感応部露出開口３１を挟んだ配線パターン３３の対向側に、配線パターン３３と同一厚の同一金属膜として形成されている。ダミーパターン３８により、ＩＳＦＥＴチップ１０は、回路基板３０と平行度を保つことが出来る。このため、ＩＳＦＥＴチップ１０のイオン感応部１１が傾斜することがなく、イオン濃度を正確に測定することができる。しかも、封止リング部６０が全周にわたって安定して構成できる。
【００８４】
イオンセンサー装置２の組立順序は、以下の通りである。
まず、回路基板３０を製造する。回路基板３０の原料としては、ポリアクリレート系の液晶ポリマーフィルム材の裏面に電解銅膜を面圧成型によってラミネートし、この銅膜上にニッケルメッキ及び金メッキを施した基材を用いる。この基材に、配線パターン３３、はんだボールリング３４、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８の相当部分をマスクしてから銅膜をエッチング除去し、イオン感応部露出開口３１及び液絡部露出開口３２をプレス抜きして、回路基板３０を得る。
【００８５】
この回路基板３０の配線パターン３３の各導通箇所及びはんだボールリング３４に低温鉛フリーはんだペーストを塗布し、ＩＳＦＥＴチップ１０、サーミスター２０、コンデンサー２５及び外部導通部材８０の各導通箇所を配線パターン３３の各対応する導通箇所に載置し、はんだボール７５をはんだボールリング３３に載置する。このはんだボール７５は、回路基板３０の所定平面位置に位置決めしておく。この状態で１８０〜２００℃で加熱すると低温鉛フリーはんだペーストが溶融するので、この低温鉛フリーはんだペーストが上記導通箇所同士及びはんだボール７５とはんだボールリング３４を接合する。この場合、はんだボール７５は、融点２２０℃の鉛フリーのはんだであるので、上記加熱時にボールの径は変化しない。またＩＳＦＥＴチップ１０は、基準電極Ｒ、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが各対応する配線パターン３３に接合し、イオン感応部１１がイオン感応部露出開口３１から露出している状態で、回路基板３０のイオン感応部露出開口３１の外側領域裏面に仮固定される。
【００８６】
次に、図５のように、回路基板３０のイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとＩＳＦＥＴチップ１０のイオン感応部１１の外周縁１１ａとに前述のエポキシ熱硬化性接着材の液状物を塗布し、加熱硬化して封止リング部６０を形成する。この加熱温度は、上記はんだペースト塗布部の接合温度の１８０〜２００℃よりも低く、１２０℃程度である。なお、上記エポキシ熱硬化性接着材の液状物を塗布する際は、イオン感応部１１の露出面を狭くしないようにイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａ付近に留める。また上記エポキシ熱硬化性接着材の液状物は、図４の図示のように、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０裏面との隙間に十分充填し、しかもＩＳＦＥＴチップ１０の側壁全周に切れ目なく充填する。したがって、封止リング部６０は、イオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとイオン感応部１１の外周縁付近、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０裏面との隙間及びＩＳＦＥＴチップ１０の側壁全周に形成される。
【００８７】
次に、図４図示のように、液絡部５０が、射出成形で製造されたケース部４０の液絡部挿入部４５に圧入保持される。前後して、基準電極板５５がケース部４０に取り付けられ、電解液５３がケース部４０の電解液収納室４６に注入される。この状態のケース部４０の対向面４２に、第１接着材層６５のエポキシ樹脂系の液状物を塗布する。対向面４２の上方から前述の回路基板３０を載置する。その場合、回路基板３０の液絡部露出開口３２に液絡部５０を嵌め込み、はんだボール７５をケース部４０のはんだボール位置決め孔４３に挿入する。したがって、回路基板３０は、ケース部４０に対し平面方向に位置決めされる。この状態で、回路基板３０の表面をケース部４０側に押圧装置で押圧する。この押圧により、回路基板３０の外周縁リング３５及び液絡部リング３６がケース部４０の対向面４２に実質的に密着する。この押圧を維持した状態で加熱する。加熱温度は、１２０℃程度である。この加熱温度は、上記はんだペースト塗布部の接合温度の１８０〜２００℃よりも低い。この加熱により第１接着材層６５の液状物が硬化し第１接着材層６５が形成され、回路基板３０がケース部４０に接合される。
【００８８】
以上のように回路基板３０がケース部４０に接合された状態では、第１接着材層６５は、回路基板３０の裏面側にも形成される。その場合、外周縁リング３５及び液絡部リング３６は、ケース部４０の対向面４２に実質的に密着する。上記第１接着材層６５は、回路基板４０の外周側壁３０ａにも図９のように形成される。
【００８９】
次に外周側壁３０ａに形成された第１接着材層６５上に第２の接着材７０の液状物を塗布し１２０℃程度で加熱硬化し、図９のように第２接着材層７０が得られる。なお、ケース部４０の電解液収納室４６に電解液５３を収納する時期は、上記全ての工程が終了した後、実際の使用直前でもよく、あるいは第１接着材層６５の液状物を塗布する前に行ってもよい。
【００９０】
実施形態１のイオンセンサー装置２によれば、次の作用効果を有する。
【００９１】
（イ）回路基板３０のイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとＩＳＦＥＴ１０のイオン感応部１１の外周縁１１ａが封止リング部６０により封止されており、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６とケース部４０の対向面４２とが各々実質的に密着していることにより、外周縁リング３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング３６の外側領域に該当する平面領域において、回路基板３０の裏面及びＩＳＦＥＴ１０の裏面とケース部４０との間には、薬液存在側外部と密閉された密閉部Ｍが形成される。
このため、薬液の測定対象が、密閉部Ｍの内部に侵入することがない。したがって、密閉部Ｍに配置されている電気的導通部の絶縁低下を防止することができる。特に、電気的導通部である、配線パターン３３、サーミスター２０、コンデンサー２５の各々同士、及び配線パターン３３とサーミスター２０、コンデンサー２５及び外部導通部材８０との導電箇所のショートを防止することができる。さらにそれら電気的導通部の腐食あるいは変質を防止することができる。このため、薬液のイオン濃度対応値であるｐＨ対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高いｐＨ対応値を検出を可能とするイオンセンサー装置２及びイオン濃度測定装置１を得ることができる。
【００９２】
（ロ）外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６が配線パターン３３と同一の材料で同一厚に形成されているので、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の厚さを均一に形成でき、製造も容易である。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６とケース部４０の対向面４２との密着性が安定する。また配線パターン３３の配置領域、外周縁リング３５の配置領域及び液絡部外周リング３６の配置領域において、回路基板３０の高さが同一化し、ケース部４０の各対向面４２に対する外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の密着度がより高まり安定する。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００９３】
（ハ）外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、配線パターン３３の最小幅より幅狭に形成されているため、配線パターン３３は、安定的な導電性を確保でき、同時に、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、ケース部４０の対向面４２に対し密着良好となる。
すなわち、一方では、配線パターンは、確実な導電性確保の観点から一定幅以上のパターン幅を必要とする。他方では、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、幅広にしすぎるとケース部４０の対向面４２と密着しにくく部分的な隙間が生じやすくなる。そこで、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、ある程度幅狭に形成することが好ましい。このため、回路基板３０を対向面４２に押圧して上記密着を行わせようとする際、幅狭な外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６に上記押圧時の圧力が集中し、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の全周がケース部４０の対向面４２に確実に密着する。したがって、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００９４】
また外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の表面には、図１１のように、金膜３３ｃが被覆されている。この金膜３３ｃは、接着材（特にエポキシ樹脂系接着材）を付きにくくする性質があるため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の幅が狭いと、その表面からより除去されやすくなる。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と前記対向面４２との間の第１接着材層６５を排除し、両者が直接接触しやすくする。
【００９５】
（ニ）回路基板３０は、フレキシブル回路基板であり柔軟性を有するので、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６がケース部４０の対向面４２に密着し易くなる。特に、上記密着のためには回路基板３０が前記対向面４２に押圧されるが、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と前記対向面４２が多少歪んでいても、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、柔軟性ある回路基板３０によりその歪みに順応可能である。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と前記対向面４２とが密着し易くなり、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００９６】
（ホ）外周縁リング３５は、回路基板３０の外周側壁３０ａから所定距離だけ内側領域に配置され、液絡部外周リング３６は、液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａから所定距離だけ外側領域に配置されている。
そこで、回路基板３０をケース部４０に接合する際に回路基板３０に加わる押圧力により、上記所定距離に対応する回路基板３０の外周側壁３０ａの近傍裏面側には外周縁リング３５が不在のため、外周側壁３０ａの近傍部分がケース部４０側に食い込むように変形し、この状態で接合される。このため、外周縁リング３５と前記対向面４２との密着度が高まる。しかも回路基板３０の上記所定距離に相当する外周側壁３０ａ近傍部分はケース部４０側に食い込んだ状態で接合されるので、回路基板３０の外周側壁３０ａが剥離されにくくなる。
【００９７】
同様に、回路基板３０に加わる前記押圧力により、上記所定距離に相当する回路基板３０の液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａの近傍裏面側には液絡部外周リング３６が不在のため、この内縁部３２ａの近傍部分がケース部４０側に食い込むように変形し、この状態で接合される。このため、液絡部外周リング３６と前記対向面４２との密着度が高まる。しかも回路基板３０の上記所定距離に相当する内縁部３２ａ部分はケース部４０側に食い込んだ状態で接合されるので、回路基板３０の液絡部露出開口３２を形成する前記内縁部３２ａが剥離されにくくなる。
【００９８】
（ヘ）ケース部４０は合成樹脂材からなり、ケース部４０の対向面４２の面粗さは、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の面粗さよりも粗く形成されている。このため、回路基板３０をケース部４０に接合する際に回路基板３０がケース部４０に押圧される際に、合成樹脂材からなるケース部４０の前記対向面４２に形成された多数の微細な凸部が外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の金属膜によりつぶれ塑性変形する。このため、外周縁リング３５の金属膜と前記対向面４２はより確実な密着状態になる。
【００９９】
一方、前記対向面４２には微細な凸部に隣接して凹部も多数形成されているから、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と前記対向面４２との間に接着材が介在したとしても、上記接着材が上記凹部に逃げ込むことができる。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と対向面４２との間に接着材が介在することがほぼなくなり、両者の密着状態がより高まる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１００】
（ト）外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６が配置されていない密閉部Ｍに該当する回路基板３０の平面領域には島状部３７が形成されているので、当該平面領域における回路基板３０のケース部４０側への変形を防止することができる。このため、回路基板３０の平面領域全体において前記対向面４２に対する平行度が確保でき、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の前記対向面４２への傾きが防止され、両者の密着度がより高まる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１０１】
（チ）配線パターン３３と対向配置されたダミーパターン３８とにより、ＩＳＦＥＴチップ１０を回路基板３０に対し平行配置することができる。すなわち、ＩＳＦＥＴチップ１０のイオン感応部１１が傾斜しないので、イオン濃度対応値を正確に検出可能となる。
しかも、回路基板３０のイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａにおいて、ＩＳＦＥＴチップ１０とイオン感応部露出開口３１との厚さ方向での隙間が安定するので、封止リング部６０がイオン感応部露出開口３１の全周にわたって安定して構成される。このため、封止リング部６０により、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１０２】
（リ）回路基板３０の外周縁はケース部４０の外周縁と第１接着材層６５及び第２接着材層７０で接合されているので、その内側領域に配置されている外周縁リング３５にはほとんど外力が働くことがない。このため、回路基板３０の外周縁は、落下やぶつけ等の外力が働いても剥離されにくくなり、外周縁リング３５とケース部４０の対向面４２の密着性を長期にわたって確保することが出来る。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１０３】
（ヌ）回路基板３０は、はんだ接合されたはんだボール７５によってケース部４０に位置決めされる。このため、回路基板３０はケース部４０に対する所定平面位置に確実に位置決めされる。したがって、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６とケース部４０の対向面４２の接触位置が変動することがなく安定するので、両者の密着性を長期にわたって確保することが出来る。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１０４】
（ル）イオン濃度測定装置１は、上記したイオンセンサー装置２と、イオンセンサー装置２に測定対象のイオン濃度対応値を検出させてイオン濃度測定結果のｐＨ値を出力する測定出力制御部とを備えたので、薬液の測定対象流体が内部に侵入することを防止し、正確なイオン濃度を測定可能なイオン濃度測定装置１をもたらすことができる。
【０１０５】
〔変形例１〕
実施形態１では、回路基板３０の裏面に配線パターン３３が形成され、この配線パターン３３の一端が、ＩＳＦＥＴチップ１０の各電極Ｒ、Ｓ、Ｄに導通接続し、またはサーミスター２０やコンデンサー２５に接続し、他端が外部導通部材８０に導通接続するものであった。実施形態１の変形例１は、配線パターンを回路基板３０の裏面に配置せず、他の導電手段によりＩＳＦＥＴチップ１０の各電極やサーミスター２０やコンデンサー２５と外部導通部材８０とを導通接続するものである。
例えば、配線パターンを回路基板３０の内層に埋設し、配線パターンの一端を、裏面側に露出させてＩＳＦＥＴチップ１０の各電極Ｒ、Ｓ、Ｄに導通接続し、サーミスター２０やコンデンサー２５に導通接続し、配線パターンの他端をも裏面側に露出させて外部導通部材８０に導通接続する。上記裏面側に露出させるのは、回路基板３０の該当箇所にスルーホールを開け、スルーホールに埋め込んだ導電性部材を用いる。したがって、回路基板に埋め込まれた配線パターンの電気ショートは、確実に防止される。上記配線パターンの他に、導電ワイヤーを用いてＩＳＦＥＴチップ１０の各電極、サーミスター２０やコンデンサー２５と外部導通部材８０に導通接続してもよい。
【０１０６】
〔実施形態２〕
実施形態１は、回路基板３０の裏面にサーミスター２０、コンデンサー２５等の電子回路部品を取り付けていた。実施形態２は、回路基板の裏面に、前記電子回路部品を取り付けない点で実施形態１と異なる。前記電子回路部品は、図１に図示された装置基部３もしくは制御装置５に配置される。その他は、基本的には実施形態１と同様である。
【０１０７】
図１２は、実施形態２におけるイオンセンサー装置１０２の平面図である。
図１２において、回路基板１３０の裏面には、実施形態１と同様にＩＳＦＥＴチップ１０が取り付けられ、さらにＩＳＦＥＴチップ１０の基準電極Ｒ、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄに一端側が導通接続する各々の配線パターン１３３が配設されている。各々の配線パターン１３３の他端側は、ほぼ一箇所に集合して他端群１３３ｄを構成している。この他端群１３３ｄにおいて、外部導通部材８０と導通接続している。
【０１０８】
各配線パターン１３３は、外周縁リング１３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング１３６の外側領域に該当する平面領域に配置されている。前記外周縁リング１３５及び前記液絡部外周リング１３６は、回路基板１３３が前記ケース部４０に保持された際に、回路基板１３３の裏面に対向するケース部４０の対向面４２に密着している。したがって、各配線パターン１３３は、密閉部Ｍの平面領域に配置されている。
【０１０９】
このため、実施形態２によれば、実施形態１で得られた作用効果の（ロ）〜（ル）と同様の作用効果を有する他、（ヲ）を有する。
【０１１０】
（ヲ）回路基板１３０のイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとイオン感応部１１の外周縁１１ａが封止リング部６０により封止されており、外周縁リング１３５及び液絡部外周リング１３６とケース部４０の対向面４２とが各々実質的に密着していることにより、外周縁リング１３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング１３６の外側領域に該当する平面領域において、回路基板１３０の裏面及びＩＳＦＥＴ１０の裏面とケース部４０との間には、薬液存在側である外部と密閉された密閉部Ｍが形成される。
このため、薬液の測定対象が、密閉部Ｍの内部に侵入することがない。したがって、密閉部Ｍに配置されている電気的導通部に係わる絶縁低下を防止することができる。特に、電気的導通部である、配線パターン１３３同士、及び配線パターン１３３の他端群１３３ｄと外部導通部材８０との導電箇所のショートを防止することが可能である。さらにはそれら電気的導通部の腐食あるいは変質を防止することができる。このため、薬液のイオン濃度対応値であるｐＨ対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高いｐＨ対応値を検出可能とするイオンセンサー装置２及びイオン濃度測定装置１を得ることができる。
【０１１１】
なお、第１実施形態及び第２実施形態において、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６とケース部４０の対向面４２とが各々実質的に密着しているとは、次の状況を意味する。上記実質的に密着しているとは、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６と前記対向面４２とが、各々直接に接触している場合を含むが、その他、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６と前記対向面４２との間に、回路基板３０、１３０をケース部４０に接合する接着材（第１接着材層６５等）及び封止リング部６０が極めて薄く介在する場合も含む。要するに、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６とケース部４０の対向面４２とが互いに対向しており、この対向状態が、回路基板３０をケース部４０に固定する固定手段で維持されることにより、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入しない状態が保持されていることを意味する。
【０１１２】
〔変形例２〕
上記各実施形態において、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、平面形状がほぼ円形であった。変形例２は、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の平面形状を非円形に構成したものである。図１３は、外周縁リング２３５の平面図である。図１３の外周縁リング２３５は、平面形状が凹凸形状である。このため、凹凸形状の外周縁リング２３５とケース部４０の対向面４２との密着長さが長くなり、薬液の侵入力に対する密着部の抵抗力を高めることができる。このため、薬液が密閉部Ｍの内部に侵入することをより確実に阻止することができる。
【０１１３】
〔変形例３〕
上記各実施形態において、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６は、１つのリングであった。変形例３は、外周縁リング３５、１３５と液絡部外周リング３６、１３６の少なくとも一方を、平面配置において多重のリングで構成するものである。例えば、内側リングの外側に外側リングを配置する２重リングでもよく、さらにその外側に他のリングを配置する３重リングでもよい。外周縁リング３５、１３５と液絡部外周リング３６、１３６は、同じリング数にすることも、異なるリング数とすることもできる。例えば、外周縁リング３５、１３５を２重にし、液絡部外周リング３６、１３６を１重とすることも可能である。外周縁リング３５、１３５と液絡部外周リング３６、１３６の少なくとも一方を、多重のリングで構成すると、ケース部４０の対向面４２に密着するリング数が増え、その分、イオンセンサー装置２、１０２の密閉部Ｍがより密閉状態となる。このため、薬液等の測定対象である流体が、配線パターン３３、１３３を配置しているイオンセンサー装置２、１０２の密閉部Ｍの内部に侵入することをより防止することができる。
【０１１４】
〔変形例４〕
上記各実施形態において、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６は、配線パターン３３、１３３、島状部３７及びダミーパターン３８と同じ金属で構成され、厚さも同じものであった。変形例４は、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６が、配線パターン３３、１３３、島状部３７及びダミーパターン３８の少なくとも1つとは異なる金属または厚さで構成されるものである。その様な構成にすると、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６は、配線パターン３３、１３３、島状部３７及びダミーパターン３８に影響されず独自に材質、高さを設定することができる。このため、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６とケース部４０の対向面４２との密着性を最良にすることができる。例えば、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６の厚さを、他よりも厚く形成すると、回路基板３０，１３０が対向面４２側に押圧される際に、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６には他の部分よりも高圧がかるため、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６が対向面４２により確実に密着する。
【０１１５】
〔変形例５〕
上記各実施形態において、回路基板３０、１３０は、フレキシブル回路基板であった。変形例５は、回路基板をフレキシブル性が殆ど認められない材料を用いている。変形例５の回路基板は、例えば無機ガラスを用いる。無機ガラスを用いれば、強度が強く、耐薬品性に優れるので多種類の測定対象のイオン濃度を検出することが出来る。測定対象によっては、ガラス繊維入りエポキシ樹脂を回路基板に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明のイオンセンサー装置は、検出対象のイオン濃度対応値を検出するものである。イオン濃度対応値は、例えば薬液のｐＨ値または電気伝導度の対応値を検出し、気体のにおいの対応値または排気ガス中の特定含有物質濃度の対応値を検出する。前記イオン濃度対応値は、例えば、測定対象のイオン濃度に応じてイオンセンサーチップのソース電極とドレイン電極の間に生じる電圧値またはその間に流れる電流値等である。
【０１１７】
本発明のイオン濃度測定装置は、本発明のイオンセンサー装置を用いて、測定対象のイオン濃度を測定するものである。このイオン濃度測定装置は、例えば薬液のｐＨ測定器、電気伝導度測定器、気体のにおい測定器、排気ガス中の特定含有物質濃度測定器等に適用可能である。
なお、各実施形態及び各変形例では、イオンセンサーチップ（ＩＳＦＥＴチップ１０）を用いていたが、このＩＳＦＥＴチップ１０に代えて他の高絶縁性を必要とする他のセンサーを用い、それ以外は、各実施形態及び各変形例と同様の構造とすることも可能である。上記他のセンサーを例示すれば、電気伝導率センサー、溶存酸素濃度センサー及び塩分濃度センサー等であり、例えば水質測定用センサー装置に適用される。
【符号の説明】
【０１１８】
１・・・イオン濃度測定装置、２、１０２・・・イオンセンサー装置、３・・・装置基部、４・・・接続コード、５・・・制御装置、６・・・表示部、７・・・操作部、１０・・・ＩＳＦＥＴチップ、１１・・・イオン感応部、１１ａ・・・外周部、２０・・・サーミスター、２１・・・サーミスターの接続リード、２５・・・コンデンサー、３０、１３０・・・回路基板、３０ａ・・・外周側壁、３０ｂ・・・液晶ポリマーフィルム材、３１・・・イオン感応部露出開口、３１ａ・・・イオン感応部露出開口を形成する内縁部、３２・・・液絡部露出開口、３２ａ・・・液絡部露出開口を形成する内縁部、３３、１３３・・・配線パターン、３３ａ・・・銅膜、３３ｂ・・・ニッケル膜、３３ｃ・・・金膜、３３ｄ、１３３ｄ・・・他端群、３４・・・はんだボールリング、３５、１３５、２３５・・・外周縁リング、３６、１３６・・・液絡部外周リング、３７・・・島状部、３８・・・ダミーパターン、４０・・・ケース部、４１・・・ＩＳＦＥＴチップ受容窪み、４２・・・対向面、４２ａ・・・対向面の外縁、４３・・・はんだボール位置決め孔、４４・・・外周接着材保持窪み、４４ａ・・・垂直壁、４４ｂ・・・傾斜面、４５・・・液絡部挿入部、４６・・・電解液収納室、５０・・・液絡部、５３・・・電解液、５５・・・基準電極板、６０・・・封止リング部、６５・・・第１接着材層、７０・・・第２接着材層、７５・・・はんだボール、８０・・・外部導通部材、５０１・・・イオンセンサー、５１０・・・絶縁フィルム、５１０ａ・・・イオン感応窓、５１０ｂ・・・液絡穴、５１１・・・導体箔、５２０・・・ＩＳＦＥＴチップ、５２０ｂ・・・イオン感応部、５３０・・・補強板、５３０ａ・・・チップ取付用開口部、５３０ｂ・・・液絡用穴、５３５・・・絶縁樹脂、５４０・・・液絡部、５６０・・・飽和ＫＣｌ、５７０・・・擬似電極、Ｒ・・・ＩＳＦＥＴチップの基準電極、Ｓ・・・ＩＳＦＥＴチップのソース電極、Ｄ・・・ＩＳＦＥＴチップのドレイン電極、Ｌ１・・・ケース部外周の垂直壁が回路基板外周側壁から外側に突出している突出長さ、Ｌ２・・・外周縁リングの外周縁と回路基板の外周側壁との距離、Ｌ３・・・液絡部外周リングの内周縁と液絡部露出開口を形成する内縁部との距離、Ｂ１・・・配線パターンの幅、Ｂ２・・・外周縁リングの幅、Ｂ３・・・液絡部外周リングの幅、Ｍ・・・密閉部、ｔ・・・配線パターンの厚さ、α・・・イオンセンサー装置の先端部分がイオンセンサー装置の底辺に対し傾斜した角度、β・・・ケース部外周の傾斜面の傾斜角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンセンサー装置及びイオンセンサー装置を備えたイオン濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオン感応型電界効果トランジスター（以下、ＩＳＦＥＴと称す）を用いて測定対象のイオン計測を行うイオンセンサーは、特許文献１に記載されているように公知である。
【０００３】
図１４は、特許文献１に記載されたＩＳＦＥＴチップを用いたイオンセンサーの主要部断面図であり、特許文献１の図２（ｃ）に対応した図である。
【０００４】
図１４において、イオンセンサー５０１は、絶縁フィルム５１０、ＩＳＦＥＴチップ５２０、補強板５３０、液絡部５４０、ケース５５０、飽和ＫＣｌゲル５６０及び擬似電極５７０を備えている。
【０００５】
上記イオンセンサー５０１において、絶縁フィルム５１０には、イオン感応窓５１０ａと液絡穴５１０ｂとが形成され、導体箔５１１が埋設されている。ＩＳＦＥＴチップ５２０は、絶縁フィルム５１０の裏面に取付けられ、そのイオン感応部５２０ｂがイオン感応窓５１０ａから露出し、その端子が導体箔５１１に接続している。補強板５３０は、絶縁フィルム５１０の裏面に一体化されており、ＩＳＦＥＴチップ５２０を挿入するチップ取付用開口部５３０ａ及び液絡用穴５３０ｂが形成されている。また補強板５３０のチップ取付用開口部５３０ａには絶縁樹脂５３５が埋め込まれている。絶縁樹脂５３５は、ＩＳＦＥＴチップ５２０のイオン感応部５２０ｂが露出する状態でＩＳＦＥＴチップ５２０を封止している。液絡部５４０は、上記液絡穴５１０ｂと液絡用穴５３０ｂを貫通して先端がイオンセンサー５０１の表面に露出するとともに、後端が補強板５３０とケース５５０との間に収納された飽和ＫＣｌゲル５６０内に浸漬している。飽和ＫＣｌゲル５６０中には、擬似電極５７０が配置されている。ケース５５０は、絶縁フィルム５１０の左側端と右側裏面及び補強板５３０を覆い、飽和ＫＣｌゲル５６０を収容している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０９６０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１４（特許文献１）のイオンセンサー５０１は、イオン濃度測定対象の薬液等がイオンセンサー５０１の内部に侵入するおそれがある。すなわち、ケース５５０は、絶縁フィルム５１０の左側端や右側裏面と接触しているにすぎず、その接触部から薬液等がイオンセンサー５０１の内部に侵入するおそれがある。
【０００８】
従って、薬液等がイオンセンサー５０１の内部に侵入すると、図示されていないが内部に配置される電子回路部品がショートし、イオンセンサー５０１のイオン濃度を測定できなくする。
【０００９】
本発明は、上記課題を解消するもので、測定対象流体が内部に侵入することを防止し、正確なイオン濃度対応値を検出可能なイオンセンサー装置及びイオン濃度を測定可能なイオン濃度測定装置をもたらすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明のイオンセンサー装置は、イオン感応部を有するイオンセンサーチップと、裏面に前記イオンセンサーチップを保持するとともに、前記イオン感応部を露出させるイオン感応部露出開口及び液絡部露出開口が形成された回路基板と、前記回路基板を保持するケース部と、前記液絡部露出開口から一端が露出する状態で前記ケース部に配置された液絡部とを備え、前記回路基板の前記イオン感応部露出開口を形成する内縁部と前記イオン感応部の外周縁とは封止リング部により封止され、前記回路基板は、最外周縁の近傍裏面に金属膜からなる外周縁リング及び前記液絡部露出開口を形成する内縁部の近傍裏面に金属膜からなる液絡部外周リングが形成されており、前記回路基板が前記ケース部に保持された際に、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングが前記回路基板の裏面に対向する前記ケース部の対向面に実質的に密着されることにより、前記外周縁リングの内側領域であり前記封止リング部の外側領域でありかつ前記液絡部外周リングの外側領域に該当する平面領域において前記回路基板の裏面及び前記イオンセンサーチップの裏面とケース部との間には、外部から密閉された密閉部が形成されており、前記密閉部には、電気的導通部が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、前記イオン感応部露出開口を形成する内縁部と前記イオン感応部の外周縁が封止リング部により封止されており、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングと前記ケース部の対向面とが各々実質的に密着していることにより、前記外周縁リングの内側領域であり前記封止リング部の外側領域でありかつ前記液絡部外周リングの外側領域に該当する平面領域において前記回路基板の裏面及び前記イオンセンサーチップの裏面とケース部との間には、外部と密閉された密閉部が形成される。
このため、薬液等の測定対象である流体が、密閉部の内部に侵入することがない。したがって、密閉部に配置されている電気的導通部の絶縁低下を防止できる。特に、電気的導通部同士のショートを防止可能である。さらには電気的導通部が腐食あるいは変質することを防止することができる。このため、測定対象流体のイオン濃度対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高い検出を可能とするイオンセンサー装置を得ることができる。
【００１２】
なお、上記実質的に密着しているとは、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングとケース部の前記対向面とが、各々直接に接触した場合の他、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングと前記対向面との間に、前記回路基板を前記ケース部を接合する接着材が極めて薄く介在する場合も含む。要するに、実質的な密着とは、前記外周縁リング及び液絡部外周リングとケース部の前記対向面とが互いに対向保持されており、この対向保持により測定対象流体がイオンセンサー装置の内部に侵入しない状態を意味する。
また、密閉部は、外部から閉鎖された部屋である。密閉部は、その内部に、前記電気的導通部以外に空間が存在している場合、前記電気的導通部以外に封止リング部や回路基板とケース部とを接合する接着材で埋め尽くされている場合、及び前記電気的導通部以外に封止リング部や前記接着材と空間が存在している場合があり得る。
【００１３】
また、前記密閉部に配置された電気的導通部とは、前記密閉部に配置された他の電気的導通部と電気的に導通するものを指す。前記電気的導通部以外の他の電気的導通部は、後述する測定出力制御部に導通する外部導電部材を含んでいる。
【００１４】
本発明のイオンセンサー装置は、測定対象のイオン濃度対応値を検出するものである。イオン濃度対応値は、例えば薬液のｐＨ値または電気伝導度の対応値を検出し、気体のにおいの対応値または排気ガス中の特定含有物質濃度の対応値を検出する。前記イオン濃度対応値は、例えば、測定対象のイオン濃度に応じてイオンセンサーチップのソース電極とドレイン電極の間に生じる電圧値またはその間に流れる電流値等である。
【００１５】
（２）本発明のイオンセンサー装置は、（１）に記載されたイオンセンサー装置であって、前記電気的導通部は、前記回路基板の裏面に配置された金属膜からなる配線パターンであることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、イオンセンサー装置の密閉部内部の配線パターンに係わる絶縁低下、及び配線パターンの腐食と変質等を防ぐことができる。このため、測定対象流体のイオン濃度対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高い検出を可能とするイオンセンサー装置を得ることができる。
なお、上記配線パターンに係わる絶縁低下とは、配線パターンと電子回路部品の端子等とのショート、また複数の配線パターン同士のショートを含むものである。また前記配線パターンは、前記イオンセンサーチップと導通し、回路基板の裏面に配置される電子回路部品の端子に導通し、あるいは前記他の電気的導通部に導通するものを含む。
【００１７】
（３）本発明のイオンセンサー装置は、（１）または(２)に記載されたイオンセンサー装置であって、前記電気的導通部は、前記回路基板の裏面に保持された電子回路部品であることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、イオンセンサー装置の密閉部内部の電子回路部品の端子等に係わる絶縁低下、及び前記端子等の腐食と変質等を防ぐことができる。このため、測定対象流体のイオン濃度対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高い検出を可能とするイオンセンサー装置を得ることができる。
なお、上記電子回路部品の端子等に係わる絶縁低下とは、電子回路部品の端子等同士のショート、電子回路部品の端子等と配線パターンとのショート、また電子回路部品の端子等と前記他の電気的導通部とのショートを含む。
【００１９】
（４）本発明のイオンセンサー装置は、（２）または(３)に記載されたイオンセンサー装置であって、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングは、前記配線パターンと同一の材料で同一厚に形成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングが前記配線パターンと同一の材料で同一厚に形成されているので、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングの厚さを均一に安定的に形成でき、製造も容易である。このため、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングとケース部の前記対向面との密着性が安定する。また配線パターンの配置領域、前記外周縁リングの配置領域及び前記液絡部外周リングの配置領域において回路基板の高さが均一化し、ケース部の各対向面に対する前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングの密着度がより高まり安定する。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００２１】
（５）本発明のイオンセンサー装置は、（２）から（４）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングは、前記配線パターンの最小幅より幅狭に形成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、前記配線パターンは安定的な導電性を確保でき、同時に、外周縁リング及び液絡部外周リングはケース部の前記対向面に対し密着良好となる。
すなわち、一方では、配線パターンは、確実な導電性確保の観点から一定幅以上のパターン幅を必要とする。他方では、外周縁リング及び液絡部外周リングは、幅広にしすぎるとケース部の対向面と密着しにくくなり、部分的な隙間が生じやすくなる。そこで、外周縁リング及び液絡部外周リングは、ある程度幅狭に形成することが好ましい。このため、回路基板を対向面に押圧して上記密着を行わせようとする際、幅狭な外周縁リング及び液絡部外周リングに上記押圧時の圧力が集中し、外周縁リング及び液絡部外周リングの全周がケース部の対向面に確実に密着する。したがって、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００２３】
（６）本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（５）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板は、フレキシブル回路基板であることが好ましい。
【００２４】
上記本発明によれば、回路基板が柔軟性を有するので、外周縁リング及び液絡部外周リングがケース部の対向面に密着し易くなる。特に、上記密着のためには回路基板が前記対向面に押圧されるが、外周縁リング及び液絡部外周リングとケース部の対向面が多少歪んでいても、外周縁リング及び液絡部外周リングは、柔軟性ある回路基板によりその歪みに順応可能である。このため、外周縁リング及び液絡部外周リングと前記対向面とが密着し易くなり、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００２５】
（７）本発明のイオンセンサー装置は、（６）に記載されたイオンセンサー装置であって、前記外周縁リングは、前記回路基板の外周側壁から所定距離だけ内側領域に配置され、前記液絡部外周リングは、液絡部露出開口を形成する前記内縁部から所定距離だけ外側領域に配置されていることが好ましい。
【００２６】
本発明によれば、回路基板をケース部に接合する際に回路基板に加わる押圧力により、上記所定距離に対応する回路基板の外周側壁の近傍裏面側には外周縁リングが不在のため、外周側壁の近傍部分がケース部側に食い込むように変形し、この状態で接合される。このため、外周縁リングとケース部の対向面との密着度が高まる。しかも回路基板の上記所定距離に相当する外周側壁近傍部分はケース部側に食い込んだ状態で接合されるので、回路基板の外周側壁が剥離されにくくなる。
【００２７】
同様に、回路基板に加わる前記押圧力により、上記所定距離に相当する回路基板の液絡部露出開口を形成する内縁部の近傍裏面側には液絡部外周リングが不在のため、この内縁部の近傍部分がケース部側に食い込むように変形し、この状態で接合される。このため、液絡部外周リングとケース部の対向面との密着度が高まる。しかも回路基板の上記所定距離に相当する内縁部近傍部分はケース部側に食い込んだ状態で接合されるので、回路基板の液絡部露出開口を形成する前記内縁部が剥離されにくくなる。
【００２８】
（８）本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（７）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記ケース部は合成樹脂材からなり、前記ケース部の前記対向面の面粗さは、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングの面粗さよりも粗く形成されていることが好ましい。
【００２９】
本発明によれば、回路基板をケース部に接合する際に回路基板がケース部に押圧される際に、合成樹脂材からなる前記ケース部の対向面に形成された多数の微細な凸部が外周縁リング及び液絡部外周リングの金属膜によりつぶされる。このため、外周縁リングの金属膜と対向面はより確実な密着状態になる。一方、前記対向面には凸部に隣接して凹部も多数形成されているから、外周縁リング及び液絡部外周リングと前記対向面との間に接着材が介在した場合でも、上記接着材が上記凹部に逃げ込むことができる。このため、外周縁リング及び液絡部外周リングと前記対向面との間に接着材が介在することがほとんどなく、両者の密着状態がより高まる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００３０】
（９）本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（８）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板の裏面には、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングと同一厚で同一金属膜からなり、前記外周縁リングの内側領域において前記ケース部の対向面に接触可能な平面位置に配置され、どの導通部材とも導通しない島状部を有し、当該島状部が前記対向面に接触していることが好ましい。
【００３１】
上記本発明によれば、外周縁リング及び液絡部外周リングが配置されていない回路基板の平面領域に島状部が形成されているので、当該平面領域における回路基板のケース部側への変形を防止することができる。このため、回路基板の平面全体において前記対向面に対する平行度が確保でき、外周縁リング及び液絡部外周リングの前記対向面への傾きが防止され、両者の密着度がより高まる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００３２】
（１０）本発明のイオンセンサー装置は、（２）から（９）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板における前記イオン感応部露出開口を形成する前記内縁部の近傍裏面であり、前記イオン感応部露出開口を挟んだ前記配線パターンの対向側に、前記配線パターンと同一厚の金属膜からなるダミーパターンが形成されていることが好ましい。
【００３３】
本発明によれば、配線パターンと対向配置されたダミーパターンとにより、イオンセンサーチップを回路基板に対し平行配置することができる。すなわち、イオンセンサーチップの一端側に対応する回路基板部分のみに配線パターンが配置されている場合には、イオンセンサーチップの一端側は回路基板に対し厚さ方向に傾斜する。これに対してイオンセンサーチップの他端側に対応する回路基板部分にダミーパターンを配置すると、イオンセンサーチップは、上記傾斜が解消され、回路基板に対して平行配置される。このため、イオンセンサーチップのイオン感応部も傾斜しないので、イオン濃度対応値を正確に検出可能となる。しかも、回路基板のイオン感応部露出開口を形成する内縁部において、イオンセンサーチップとイオン感応部露出開口との厚さ方向の隙間が安定するので、封止リング部がイオン感応部露出開口の全周にわたって安定して構成される。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００３４】
なお、本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（９）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板の外周縁は、前記ケース部の外周縁と接着材で接合されていることが好ましい。
【００３５】
上記本発明によれば、回路基板の外周縁はケース部の外周縁と接着材で接合されているので、その内側領域に配置されている外周縁リングにはほとんど外力が働くことがない。このため、回路基板の外周縁は、落下やぶつけ等の外力が働いても剥離されにくくなり、外周縁リングとケース部の対向面の密着性を長期にわたって確保することが出来る。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００３６】
（１１）本発明のイオンセンサー装置は、（１）から（１０）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、前記回路基板に接合され、かつ前記回路基板を前記ケース部に位置決めするための金属ボールをさらに備えており、前記金属ボールは、前記ケース部の所定位置に形成された金属ボール位置決め孔に挿入されていることが好ましい。
【００３７】
上記本発明によれば、回路基板は、はんだ接合等により接合された金属ボールによってケース部に位置決めされる。このため、回路基板はケース部に対する所定位置に確実に位置決めされる。したがって、外周縁リング及び液絡部外周リングとケース部の対向面の接触位置が変動することなく安定するので、両者の密着性を長期にわたって確保することができる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを確実に防止することができる。なお、前記金属ボールは、はんだボールを用いることが好ましいが、それ以外の金属を用いてもよい。また金属ボールを回路基板に接合する方法は、はんだ以外の接合材を用いても良く、例えばエポキシ系熱硬化性接着材を用いてもよい。
【００３８】
（１２）本発明のイオン濃度測定装置は、（１）から（１１）のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置と、前記イオンセンサー装置にイオン濃度対応値を検出させてイオン濃度測定結果を出力する測定出力制御部とを備えたことを特徴とする。
【００３９】
上記本発明によれば、測定対象の流体がイオンセンサー装置の前記密閉部の内部に侵入することを防止し、正確なイオン濃度を測定可能なイオン濃度測定装置をもたらすことができる。
【００４０】
上記測定出力制御部は、少なくともイオンセンサー装置にイオン濃度対応値を検出させる検出指令機能、その検出結果に基づいてイオン濃度を計数する計数機能及び当該イオン濃度を出力させる出力機能を備えている。前記出力機能は、自身が出力したイオン濃度データーから当該イオン濃度を表示する表示機能、あるいは音声出力する音声出力機能、もしくは一連の操作を行わせる操作機能を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１のイオン濃度測定装置１の平面図。
【図２】図１のＡ方向から見たイオンセンサー装置２の平面図。
【図３】図１のイオン濃度測定装置１の先端Ｂにおける主要断面図。
【図４】図２のＤ−Ｄ位置から見たイオンセンサー装置２の断面図。
【図５】図２のＣ０−Ｃ２位置から見たイオンセンサー装置２の断面図。
【図６】図２のＥ−Ｅ位置から見たイオンセンサー装置２の断面図。
【図７】図２の上半分に相当するイオンセンサー装置２の拡大平面図。
【図８】実施形態１のイオンセンサー装置２におけるサーミスター２０保持部の側面図。
【図９】実施形態１のイオンセンサー装置２における外周縁部の一部切り欠き断面図。
【図１０】実施形態１のイオンセンサー装置２における液絡部５０周辺の断面図。
【図１１】実施形態１のイオンセンサー装置２における配線パターン３３の断面図。
【図１２】本発明の実施形態２のイオンセンサー装置１０２の平面図。
【図１３】本発明の変形例２における外周縁リング２３５の平面図。
【図１４】特許文献１の図２（ｃ）に対応したイオンセンサー５０１の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を具体的な実施形態に基づいて説明する。
【００４３】
〔実施形態１〕
図１〜図１１は、実施形態１におけるイオン濃度測定装置１と、イオン濃度測定装置１の一部を構成するイオンセンサー装置２を示す図である。
【００４４】
図１はイオン濃度測定装置１の平面図、図２は図１のＡ方向から見たイオンセンサー装置２の平面図、図３は図１のイオン濃度測定装置１の先端Ｂにおける主要断面図で、図２のＣ０−Ｃ１位置から見たイオンセンサー装置２の断面図、図４は図２のＤ−Ｄ位置から見たイオンセンサー装置２の断面図、図５は図２のＣ０−Ｃ２位置から見たイオンセンサー装置２の断面図、図６は図２のＥ−Ｅ位置から見たイオンセンサー装置２の断面図、図７は図２の上半分に相当するイオンセンサー装置２の拡大平面図である。図８は実施形態１のイオンセンサー装置２におけるサーミスター２０の保持部の側面図、図９は実施形態１のイオンセンサー装置２における外周縁部の一部切り欠き断面図、図１０は実施形態１のイオンセンサー装置２における液絡部５０周辺の断面図、図１１は実施形態１のイオンセンサー装置２における配線パターン３３の断面図である。
なお、各図の縮尺は、理解しやすくするために必ずしも統一されていない。また各図において、構造の理解を助けるために誇張表示した部分があり、例えば配線パターン、外周縁リング、液絡部外周リング、島状部、ダミーパターンは、実際の厚さよりも厚い比率で誇張表示した。
【００４５】
イオン濃度測定装置１は、図１のようにイオンセンサー装置２、装置基部３、接続コード４、制御装置５を備えている。
【００４６】
イオンセンサー装置２は、図１の左端の鎖線円Ｂで囲んだ先端部分を測定対象の薬液に浸漬し、イオン濃度であるｐＨ値に対応する値を検出する。イオンセンサー装置２は、上記先端部分（図１の左側面）がイオンセンサー装置２の底辺に対し所定の角度α（７０度程度）だけ傾斜して形成されている。この先端側部分は、直径約１０ｍｍの円筒状である。装置基部３は、上記先端部分を測定対象の薬液に浸漬させるよう作業者が主に把持する部分であり、内部には少なくともイオンセンサー装置２の電気的導通部と導通しかつ制御装置５の電子部品に導通させる電気導通部材（図示せず）が配置されている。
【００４７】
制御装置５は、前記電気導通部材及び接続コード４を介してイオンセンサー装置２に薬液のイオン濃度対応値であるｐＨ対応値を検出させかつその検出結果に基づいてイオン濃度としてのｐＨ値を出力する測定出力制御部（図示せず）を備えている。この測定出力制御部は、少なくともイオンセンサー装置２にｐＨ対応値を検出させる検出指令機能、その検出結果に基づいてｐＨ値を計数する計数機能及び当該ｐＨ値を出力させる出力機能を有し、それらの機能を実行するＣＰＵ、メモリー、電池等の電子部品（図示せず）を備えている。前記出力機能は、自身が出力したｐＨ値データーから当該ｐＨ値を表示する表示部６を含み、さらに操作部７を備えている。操作部７は、ｐＨ測定を開始しあるいは終了させるスイッチボタン、表示レンジを変更する表示レンジ変更ボタン、薬液の種類を選択する薬液選択ボタン、照明ランプを点灯あるいは消灯するランプボタン等の操作ボタンを備えている。なお、表示部６とともにｐＨ値を音声出力する音声出力部（図示せず）を備えてもよい。
【００４８】
イオンセンサー装置２は、イオン感応部１１を有するイオンセンサーチップであるＩＳＦＥＴ（イオン感応型電界効果トランジスター）チップ１０と、裏面に前記ＩＳＦＥＴチップ１０及び電子回路部品であるサーミスター２０及びコンデンサー２５を保持するとともに、前記イオン感応部１１を露出させるイオン感応部露出開口３１及び液絡部露出開口３２が形成された回路基板３０と、前記回路基板３０を保持するケース部４０と、前記液絡部露出開口３２から一端が露出する状態で前記ケース部４０に保持された液絡部５０とを備えている。
【００４９】
ＩＳＦＥＴチップ１０は、上面の中央部にイオン感応部１１が配置され、上面の一端側にソース電極Ｓ、基準電極Ｒ及びドレイン電極Ｄが露出している。
【００５０】
イオンセンサー装置２は、次のように薬液のｐＨ対応値を検出する。イオンセンサー装置２の先端Ｂ部分（図１を参照）を薬液に浸漬すると、後述するケース部４０内に収納された基準電極板５５により定められた基準電圧が、液絡部５０を浸透し液絡部５０の表面に沁み出した電解液５３に印加される。この電解液５３が薬液に接触すると、ＩＳＦＥＴチップ１０におけるゲート電極（図示せず）のゲート電圧は、前記基準電圧を基準として、前記薬液のイオン量に応じて変化する。上記ゲート電圧の変化に対応して上記ドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとの間の電圧に変化が生じ、前記電圧に応じた電流が流れる。イオンセンサー装置２は、上記ドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとの間の電圧値を検出する。イオン濃度測定装置１は、イオンセンサー装置２が検出した上記電圧値に基づいて、前記制御装置５により薬液のｐＨ値を計測し、そのｐＨ値を表示部６で表示する。
【００５１】
回路基板２０は、ポリアクリレート系の液晶ポリマーを用い、厚さ約５０μｍの薄板状のフレキシブル回路基板素材を使用している。ポリアクリケート系の液晶ポリマーは、耐薬品性（耐アルカリ性、耐酸性）に優れ、耐熱性が高い熱可塑性樹脂である。回路基板２０は、上記素材上に、約１８μｍ厚の電解銅膜を面圧成形によってラミネートしたものである。
【００５２】
回路基板２０は、平面形状が図２のように略円形であり、図２の左側にイオン感応部露出開口３１、イオン感応部露出開口３１の右側に液絡部露出開口３２が形成されている。イオン感応部露出開口３１は、ＩＳＦＥＴチップ１０の平面面積より狭いがイオン感応部１１が上方に露出できる面積を有して形成されている。回路基板２０は、さらにイオン感応部露出開口３１周辺の裏面に、ＩＳＦＥＴチップ１０を固定保持している。この場合、回路基板２０の裏面に複数個形成された導電用の配線パターン３３は、前述のソース電極Ｓ、基準電極Ｒ及びドレイン電極Ｄに導電接合している。
【００５３】
イオン感応部露出開口３１を形成する内縁部（側壁部）３１ａには、イオン感応部１１の外周縁１１ａ（図５参照）付近とともにエポキシ系熱硬化性接着材が塗布され硬化されて封止リング部６０が形成配置されている。このエポキシ系熱硬化性接着材は、フィラーを含まない酸無水物系硬化材の一液性エポキシ接着材が好ましい。この接着材は、硬化後の曲げ弾性率が３．５ＧＰａ程度と低く高いフレキシブル性を有しており、ポリアクリケート系の液晶ポリマーからなる回路基板３０の内縁部３１ａ近傍の裏面との密着性は良好である。このため、封止リング部６０は、図２〜図６に図示のように、イオン感応部露出開口３１を形成する回路基板３０の内縁部３１ａ及びその近傍とイオン感応部の外周縁１１ａ付近の各々全周に漏れなく形成され、その全周の封止を確実にしている。
【００５４】
さらに封止リング部６０は、図４〜図６のように、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０の裏面との隙間にも形成される。すなわち、ＩＳＦＥＴチップ１０上面には各電極のバンプが突出形成されているので、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０の裏面との間には前記バンプ突出分の隙間が生じる。上記接着材は、この隙間に毛細管現象により浸みこんで行き、ＩＳＦＥＴチップ１０の側壁全周を切れ目なく覆う。したがって、封止リング部６０は、イオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとイオン感応部１１の外周縁１１ａ付近、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０裏面との隙間及びＩＳＦＥＴチップ１０の側壁の全周にわたって形成される。
【００５５】
なお回路基板３０の裏面は、後述する配線パターン３３、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６等を残して形成するエッチングの前に電解銅膜を面圧成形で接合する関係で、凹凸が小さな平滑状態に形成されている。このため、封止リング部６０が回路基板３０の裏面に密着可能で、外部からの薬液侵入をより阻止する。また封止リング部６０近傍は、回路基板３０の外周部（外周側壁３０ａ）に比べ衝撃等の外力を受けにくいので、封止リング部６０と回路基板３０の裏面との密着可能は維持されやすい。
このため、封止リング部６０は、回路基板３０にＩＳＦＥＴチップ１０を固定するとともに、薬液が内部に侵入することを確実に防止する。また封止リング部６０は、回路基板２０の裏面にＩＳＦＥＴチップ１０を固定することにも寄与している。なお、封止リング部６０がイオン感応部の外周縁１１ａ付近だけに形成されているため、封止リング部６０の内側領域では、イオン感応部１１が薬液に接触可能である。
【００５６】
液絡部露出開口３２は、後述する液絡部５０の先端部を露出可能に収納している。
【００５７】
回路基板２０の裏面には、電子回路部品であるサーミスター２０及びコンデンサー２５が取付けられている。サーミスター２０は、測定環境の温度により種々の特性を温度補正する。サーミスター２０は、図２において下側に配置され、図８のように接続リード２１が配線パターン３３にはんだ接合されている。コンデンサー２５は、図７のように配線パターン３３の一方のＲ端子と他方のＲ端子にはんだによって導電接合している。なお、回路基板２０の裏面に取り付けられる電子回路部品は、上記のサーミスター２０及びコンデンサー２５のどちらかでもよく、必要に応じてそれら以外の電子回路部品を取り付けてもよい。
【００５８】
配線パターン３３は、図２及び図７のように、一端がＩＳＦＥＴチップ１０の各端子、コンデンサー２５の端子及びサーミスター２０の各端子に接続し、他端が所定領域に集約配列されて他端群３３ｄを構成している。配線パターン３３の上記他端群３３ｄは、外部導通部材８０（図３参照）の一端にはんだで導通固定されている。配線パターン３３の幅Ｂ１は、図７及び図１１図示のように、導電抵抗を高めないため及び確実な断線防止を図るため、概ね３００μｍ以上に形成されている。
外部導通部材８０は、図３のように、ケース部４０内に配置され、他端は装置基部３の電気導通部材（図示せず）に導通している導電ケーブルである。装置基部３の前記電気導通部材は、接続コード４を介して制御装置５に導通する。このため、イオンセンサー装置２で薬液のｐＨ値の対応値を検出すると、制御装置５がｐＨ値を計数しその値を表示する。
【００５９】
回路基板３０の裏面には、前述の配線パターン３３の他に、配線パターン３３と同材質の金属膜で同厚に構成されたはんだボールリング３４（図５を参照）、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８（図２参照）が配置されている。それらは、回路基板３０を構成する液晶ポリマーフィルム材３３ｂ（図１１参照）の裏面に圧着された電解銅膜に対して、配線パターン３３、はんだボールリング３４、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８の形成箇所をマスクし、エッチングを行った後、マスクを剥離し洗浄し、エッチングされなかった銅膜に必要な金属メッキを施すことにより得られる。
【００６０】
配線パターン３３は、その断面図が図１１に図示されている。図１１において、３３ａは液晶ポリマーフィルム材３０ｂの裏面に接着された電解で形成された銅膜、３３ｂは銅膜３３ａ上にメッキで形成されたニッケル膜、３３ｃはニッケル膜上にメッキで形成された金膜である。配線パターン３３の表面は、通常の銅箔と同様にほぼ鏡面状態であるが、多少荒らす処理を施してもよい。配線パターン３３の厚さｔは１０〜２０μｍ、ニッケル膜３３ｂの厚さは３〜１０μｍ、金膜３３ｃは０．０１〜０．０５μｍである。
はんだボールリング３４、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８の断面構造、材質、厚さ及び製造方法は、上述の配線パターン３３と同様であるが、詳細は、後述する。
【００６１】
ケース部４０は、液晶ポリマー樹脂からなり射出成形により製造されている。
ケース部４０は、射出成型が可能で、寸法精度が高く、機械的強度が強く、耐薬品性（耐酸、耐アルカリ）と耐熱性（約２００℃）に優れるなどの条件から、液晶ポリマー樹脂であるポリプラスチックス株式会社製の商品名ベクトラＡ４１０が好ましい。ケース部４０は、図1のように、左側先端が、図１のケース部４０の底辺に対して角度α（７０度程度）を有した傾斜状の面に形成され、この傾斜状の面に対して回路基板３０がほぼ平行に配置され固定されている。
【００６２】
ケース部４０は、回路基板３０の配置側に、ＩＳＦＥＴチップ１０の配置を許容するＩＳＦＥＴチップ受容窪み４１、対向面４２、はんだボール位置決め孔４３及び外周接着材保持窪み４４、液絡部挿入部４５を形成している。
【００６３】
ＩＳＦＥＴチップ受容窪み４１は、図３〜図６のように、ＩＳＦＥＴチップ１０の配置を受容するが、ＩＳＦＥＴチップ１０外端部側においては一段と深く形成されている。
【００６４】
対向面４２は、回路基板３０の裏面の多くの部分が対向する平面である。対向面４２と対向する回路基板３０の裏面及びＩＳＦＥＴチップ１の裏面との間には、特に回路基板３０をケース部４０に接合する第１接着材層６５が形成されている。この第１接着材層６５は、ケース部４０が曲げ弾性率の高い（１８．５ＧＰａ）液晶ポリマーを使用している関係から、フィラーを５５〜６５％含有し曲げ弾性率の高い（１０ＧＰａ）エポキシ系の熱硬化性接着剤が好ましい。対向面４２は、梨地面に形成されている。
【００６５】
はんだボール位置決め孔４３は、平面円形状の孔で金属ボールとしてのはんだボール７５を挿入可能である。はんだボール７５は、Ｓｎ―Ａｇ（３％）−Ｃｕ（０．５％）系の融点２２０℃の鉛フリーのはんだで構成された直径約０．６ｍｍの球体で、図５に図示されたように回路基板３０の裏面に接合される。
【００６６】
はんだボール７５は、回路基板３０の所定平面位置に定められてから加熱される。この加熱により、回路基板３０の裏面に形成されたはんだボールリング３４に予め塗布された低温鉛フリーはんだペーストが溶融するため、はんだボール７５は回路基板３０に取り付けられる。この加熱は、はんだボール７５のボール状態が崩れない程度の温度と時間に管理されているため、はんだボール７５は、はんだボール位置決め孔４３に位置決めされる。このため、回路基板３０は、ケース部４０の所定位置に位置決めされる。
なお、回路基板３０の裏面には、図５のようにはんだボール７５に対応する位置にはんだボールリング３４が形成されている。はんだボールリング３４は、回路基板３０に対するはんだボール７５の平面位置を定め、しかもはんだボール７５の表面が溶融する際に溶融はんだが周囲に流れ去ることを防止する。このため回路基板３０は、ケース部４０の所定位置に確実に位置決めされる。また、上記はんだボール７５は、はんだで形成する以外に他の金属（ステンレススチール、黄銅等）からなる金属ボールを用いてもよく、この金属ボールや上記はんだボール７５を回路基板３０に接合する接合材は、上記はんだ以外の接合材、例えばエポキシ系熱硬化性接着材を用いてもよい。
【００６７】
外周接着材保持窪み４４は、ケース部４０の外周縁に、しかも回路基板３０の外周縁のやや外側に構成されている。図９には、外周接着材保持窪み４４の拡大図が示されている。外周接着材保持窪み４４は、断面レ形状に形成されており、対向面４２の外縁４２ａからほぼ垂直に掘り込まれた垂直壁４４ａと、垂直壁４４ａの底部から斜め上方かつ外縁に向かって形成された傾斜面４４ｂとから構成されている。
【００６８】
前記傾斜面４４ｂの中間位置から回路基板３０の外周側壁３０ａの中間位置までは、第１接着材層６５が充填されて両者を接合している。さらに第１接着材層６５の上部に、第１接着材層６５の材質と同一のエポキシ系熱硬化性接着材が塗布され硬化されて第２接着材層７０が形成されている。第２接着材層７０は、第１接着材層６５が硬化形成されてから形成されるが、第１接着材層６５の硬化時間とは異なる硬化時間で形成される。第２接着材層７０は、前記傾斜面４４ｂの上端から回路基板３０の外周側壁３０ａの上端まで充填される。第１接着材層６５の充填量は、多すぎるとケース部４０の側壁を流れ下りまた回路基板３０の上面を越えて充填される危険性があるため、実際の場合少なめに留めておく。この場合、充填量にバラツキがあり、全く充填されない箇所が存在することもあり得る。この全く充填されない箇所が生じることを想定して、第２接着材層７０を形成する。なお、第２接着材層７０は、第１接着材層６５と異なる材料を用いてもよい。
【００６９】
第１接着材層６５及び第２接着材層７０は、回路基板３０の外周側壁３０ａがケース部４０から剥離しないように、回路基板３０をケース部４０に接合する。傾斜面４４ｂは、加熱前の第１接着材層６５及び第２接着材層７０が外周接着材保持窪み４４から漏れ出ないようにするもので、しかもそれらの十分な充填を可能とし、硬化後において回路基板３０の外周側壁３０ａの剥離を確実に防止させている。傾斜面４４ｂの傾斜角βは、３０度〜４５度が好ましく、約３５度がより好ましい。βが上記範囲であると、第２接着層７０はケース部４０の側壁に漏れ出しにくくなる。また前記垂直壁４４ｂの平面配置位置は、回路基板３０の外周側壁３０ａより外側である。この外側への突出長さＬ１は、垂直壁４４ｂの深さ程度である。このため、第１接着材層６５及び第２接着材層７０の充填容積を多く確保することができ、傾斜面４４ｂの傾斜角βを外周側壁３０ａの平面位置に妨げられずに任意に設定することが出来る。なお、上記突出長さＬ１は、ゼロにしてもよい。
【００７０】
ケース部４０の液絡部挿入部４５は、液絡部５０を挿入固定する。
【００７１】
液絡部５０は、例えば親水性のポリエチレン樹脂、またはセラミックスからなる多孔質の円柱体である。液絡部５０は、柔軟性を利用して液絡部挿入部４５に圧入して保持され、その先端が回路基板３０の液絡部露出開口３２から外部に露出している。このため、液絡部５０は、後述の電解液５３を浸み込ませその露出側先端において電解液５３を測定対象の薬液に接触させることができる。
【００７２】
ケース部４０の液絡部挿入部４５の底部側には、図４のように、電解液収納室４６が形成されている。この電解液収納室４６には、電解液５３が封入されている。電解液５３は、例えばＫＣｌを主成分にしたゲル状の液である。この電解液５３には、導電性の基準電極板５５が浸漬配置されている。基準電極板５５は、ケース部４０に保持され、制御装置５の測定出力制御部に導通している。なお、電解液５３は、ゲル状であり、しかも密閉された電解液収納室４６に収納されているため、測定対象の薬液が液絡部５０の露出側先端から電解液収納室４６の内部に侵入することはない。なお、電解液５３は、ＫＣｌ以外を用いること、及びゲル状以外とすることも可能である。
【００７３】
回路基板２０の裏面に形成された外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８について、詳述する。
【００７４】
外周縁リング３５は、回路基板２０の最外周縁付近の裏面に形成されている。回路基板３０がケース部４０に接合される際には、外周縁リング３５の表面（ケース部４０の対向面４２との対向面）が対向面４２に対し密着状態になる。外周縁リング３５の平面形状は、図２のように回路基板３０の最外周縁形状に沿って円形状であり、図９のようにその幅Ｂ２は全周においてほぼ均一であり、０．２〜０．３ｍｍ程度で、配線パターン３３の幅Ｂ１に対し１０分の１〜３０分の１程度である。外周縁リング３５は、図９に拡大図示されているように、回路基板３０の外周側壁３０ａから内側（中心側）に多少の距離を有して配置されている。外周縁リング３５の外周縁と回路基板３０の外周側壁３０ａとの距離Ｌ２は、外周縁リング３５の幅Ｂ２と同等以上である。具体的には、外周縁リング３５の幅Ｂ２は２００〜３００μｍであり、上記距離Ｌ２も２００〜３００μｍである。外周縁リング３５の厚さｔが１０〜２０μｍであるので、上記幅Ｂ２及び上記距離Ｌ２は上記厚さｔの２０〜３０倍である。外周縁リング３５の厚さｔは、配線パターン３３等と同等である。なお、外周縁リング３５の幅Ｂ２は、全周において不均一としてもよい。
【００７５】
上記距離Ｌ２を確保することにより、外周縁リング３５と対向面４２との密着度が高まる。しかも回路基板２０の外周側壁３０ａが剥離されにくくなる。この詳細は、後述する。
【００７６】
液絡部外周リング３６は、図１０に拡大図示したように、回路基板３０の液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａ付近の裏面に形成されている。回路基板２０がケース部４０に接合され際には、液絡部外周リング３６の表面（対向面４２との対向面）が対向面４２に密着状態になる。液絡部外周リング３６の平面形状は、液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａの形状に沿って円形状（図２参照）であり、図１０のようにその幅Ｂ３は全周においてほぼ均一である。液絡部外周リング３６は、液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａから外側に多少の距離を有して配置されている。液絡部外周リング３６の内周縁と液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａとの距離Ｌ３は、液絡部外周リング３６の幅Ｂ３と同等以上である。具体的には、液絡部外周リング３６の幅Ｂ３は、全周においてほぼ均一であり、０．２〜０．３ｍｍ程度である。配線パターン３３の幅に対して１０分の１〜３０分の１程度である。上記距離Ｌ３も０．２〜０．３ｍｍ程度である。液絡部外周リング３６の厚さｔが１０〜２０μｍであるので、上記幅Ｂ３及び上記距離Ｌ３は上記厚さｔの２０〜３０倍である。液絡部外周リング３６の厚さは、外周縁リング３５及び配線パターン３３の厚さと同等である。なお、液絡部外周リング３６の幅Ｂ３は全周において不均一としてもよい。
【００７７】
上記距離Ｌ３を確保することにより、液絡部外周リング３６とケース部４０の対向面４２との密着度が高まる。しかも回路基板２０の液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａ側が剥離されにくくなる。この詳細は、後述する。
【００７８】
ここで、回路基板３０がケース部４０に対し第１接着材層６５及び第２接着材層７０により保持された際に、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６が回路基板３０の裏面に対向するケース部４０の対向面４２に実質的に密着される。この密着により、外周縁リング３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング３６の外側領域である平面領域において、回路基板３０の裏面及びＩＳＦＥＴチップ１０の裏面とケース部４０（ＩＳＦＥＴチップ受容窪み４１、対向面４２等）との間には、外部から密閉された密閉部Ｍが形成される。この密閉部Ｍには、電気的導通部が配置されている。上記外部とは、薬液が存在する領域であり、密閉部Ｍの外部領域を意味する。
密閉部Ｍに配置されている電気的導通部は、サーミスター２０及びコンデンサー２５等の電子回路部品、さらには配線パターン３３等の電気的導通の役割を有しているものを指すが、同時に、配線パターン３３とサーミスター２０の接続リード２１との電気的導通箇所、配線パターン３３とコンデンサー２５の端子との電気的導通箇所、各配線パターン３３と外部導通部材８０との電気的導通箇所である他端群３３ｄも含む。
なお、配線パターン３３とＩＳＦＥＴチップ１０の各ソース電極Ｓ、基準電極Ｒ及びドレイン電極Ｄとの導通接合箇所は、封止リング部６０に埋め込まれるように配置されているが、前記密閉部Ｍ内に配置してもよい。
【００７９】
ここで、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６をケース部４０の対向面４２に密着させる必要性は、ケース部４０に使用されている前述の液晶ポリマー樹脂とエポキシ系接着材との接着性に難を有するからである。このため、回路基板３０の外周側壁３０ａ周辺に２つの接着材層６５、７０が形成されているだけでは、薬液が密閉部Ｍの内部に侵入することがある。その場合でも、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６がケース部４０の対向面４２に密着しているので、薬液が密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に阻止することができる。
【００８０】
なお、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６が対向する対向面４２の面粗さは、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の面粗さよりも粗く形成されている。外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の表面は、平滑でほぼ鏡面状態である。これに対し対向面４２は、梨地仕上げされている。ケース部４０は、ＨＮ３０１２程度の梨地仕上げが施された金型を使用して射出成形されるので、対向面４２にその梨地がそのまま転写される。
上記密着を図る際、回路基板３０を対向面４２に押圧する。その際に対向面４２に多数の微細な凸部が形成されているが、この微細凸部は、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の金属膜により容易につぶれて塑性変形する。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の金属膜と前記対向面４２全域とはより確実な密着状態になる。
【００８１】
加えて、前記対向面４２には微細凸部の隣に微細凹部も多数形成されている。外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と対向面４２との間に接着材６５や封止材が介在したとしても、回路基板３０をケース部４０に接着する接着材６５が上記微細凹部に逃げ込むことが可能である。このため、上記接着材６５が、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と対向面４２との密着面間に介在することがほぼなくなり、両者はより密着する。
なお、前記対向面４２の微細な凹部は、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と対向しない箇所にも形成される。この箇所においては、第１接着材層６５が上記凹部に流れ込むので、凹部が上記接着材のアンカー効果を呈し、回路基板３０をケース部４０に強固に接合することができる。
【００８２】
島状部３７は、図２及び図７のように、回路基板３０の裏面に形成され、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と同一厚で同一金属膜からなる。この島状部３７は、外周縁リング３５の内側領域において、どの導電部材とも導電せず、且つケース部４０の対向面４２に接触可能な平面位置に配置されている。当該島状部３７は、回路基板３０とケース部４０とが接合されると、対向面４２に接触する。すなわち、島状部３７の配置箇所は、外周縁リング３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング３６の外側領域である平面領域、つまり密閉部Ｍが形成される平面領域である。しかも島状部３７は、ＩＳＦＥＴチップ１０、配線パターン３３、サーミスター２０、コンデンサー２５、はんだボールリング３４、はんだボール７５及びダミーパターン３８が配置されていない平面領域に配置されている。島状部３７は、複数個が上記平面領域に満遍なく配置されている。
したがって、島状部３７は、回路基板３０がケース部４０の対向面４２側へ変形することを防止する。このため、回路基板３０の平面全領域において対向面４２に対する平行度を確保することができる。島状部３７は、円形状であるが、多角形状、長円形状等、任意の形状を採用することができる。
【００８３】
ダミーパターン３８は、図２のように、回路基板３０におけるイオン感応部露出開口３１の外側領域の裏面であって、イオン感応部露出開口３１を挟んだ配線パターン３３の対向側に、配線パターン３３と同一厚の同一金属膜として形成されている。ダミーパターン３８により、ＩＳＦＥＴチップ１０は、回路基板３０と平行度を保つことが出来る。このため、ＩＳＦＥＴチップ１０のイオン感応部１１が傾斜することがなく、イオン濃度を正確に測定することができる。しかも、封止リング部６０が全周にわたって安定して構成できる。
【００８４】
イオンセンサー装置２の組立順序は、以下の通りである。
まず、回路基板３０を製造する。回路基板３０の原料としては、ポリアクリレート系の液晶ポリマーフィルム材の裏面に電解銅膜を面圧成型によってラミネートし、この銅膜上にニッケルメッキ及び金メッキを施した基材を用いる。この基材に、配線パターン３３、はんだボールリング３４、外周縁リング３５、液絡部外周リング３６、島状部３７及びダミーパターン３８の相当部分をマスクしてから銅膜をエッチング除去し、イオン感応部露出開口３１及び液絡部露出開口３２をプレス抜きして、回路基板３０を得る。
【００８５】
この回路基板３０の配線パターン３３の各導通箇所及びはんだボールリング３４に低温鉛フリーはんだペーストを塗布し、ＩＳＦＥＴチップ１０、サーミスター２０、コンデンサー２５及び外部導通部材８０の各導通箇所を配線パターン３３の各対応する導通箇所に載置し、はんだボール７５をはんだボールリング３３に載置する。このはんだボール７５は、回路基板３０の所定平面位置に位置決めしておく。この状態で１８０〜２００℃で加熱すると低温鉛フリーはんだペーストが溶融するので、この低温鉛フリーはんだペーストが上記導通箇所同士及びはんだボール７５とはんだボールリング３４を接合する。この場合、はんだボール７５は、融点２２０℃の鉛フリーのはんだであるので、上記加熱時にボールの径は変化しない。またＩＳＦＥＴチップ１０は、基準電極Ｒ、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが各対応する配線パターン３３に接合し、イオン感応部１１がイオン感応部露出開口３１から露出している状態で、回路基板３０のイオン感応部露出開口３１の外側領域裏面に仮固定される。
【００８６】
次に、図５のように、回路基板３０のイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとＩＳＦＥＴチップ１０のイオン感応部１１の外周縁１１ａとに前述のエポキシ熱硬化性接着材の液状物を塗布し、加熱硬化して封止リング部６０を形成する。この加熱温度は、上記はんだペースト塗布部の接合温度の１８０〜２００℃よりも低く、１２０℃程度である。なお、上記エポキシ熱硬化性接着材の液状物を塗布する際は、イオン感応部１１の露出面を狭くしないようにイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａ付近に留める。また上記エポキシ熱硬化性接着材の液状物は、図４の図示のように、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０裏面との隙間に十分充填し、しかもＩＳＦＥＴチップ１０の側壁全周に切れ目なく充填する。したがって、封止リング部６０は、イオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとイオン感応部１１の外周縁付近、ＩＳＦＥＴチップ１０上面と回路基板３０裏面との隙間及びＩＳＦＥＴチップ１０の側壁全周に形成される。
【００８７】
次に、図４図示のように、液絡部５０が、射出成形で製造されたケース部４０の液絡部挿入部４５に圧入保持される。前後して、基準電極板５５がケース部４０に取り付けられ、電解液５３がケース部４０の電解液収納室４６に注入される。この状態のケース部４０の対向面４２に、第１接着材層６５のエポキシ樹脂系の液状物を塗布する。対向面４２の上方から前述の回路基板３０を載置する。その場合、回路基板３０の液絡部露出開口３２に液絡部５０を嵌め込み、はんだボール７５をケース部４０のはんだボール位置決め孔４３に挿入する。したがって、回路基板３０は、ケース部４０に対し平面方向に位置決めされる。この状態で、回路基板３０の表面をケース部４０側に押圧装置で押圧する。この押圧により、回路基板３０の外周縁リング３５及び液絡部リング３６がケース部４０の対向面４２に実質的に密着する。この押圧を維持した状態で加熱する。加熱温度は、１２０℃程度である。この加熱温度は、上記はんだペースト塗布部の接合温度の１８０〜２００℃よりも低い。この加熱により第１接着材層６５の液状物が硬化し第１接着材層６５が形成され、回路基板３０がケース部４０に接合される。
【００８８】
以上のように回路基板３０がケース部４０に接合された状態では、第１接着材層６５は、回路基板３０の裏面側にも形成される。その場合、外周縁リング３５及び液絡部リング３６は、ケース部４０の対向面４２に実質的に密着する。上記第１接着材層６５は、回路基板４０の外周側壁３０ａにも図９のように形成される。
【００８９】
次に外周側壁３０ａに形成された第１接着材層６５上に第２の接着材７０の液状物を塗布し１２０℃程度で加熱硬化し、図９のように第２接着材層７０が得られる。なお、ケース部４０の電解液収納室４６に電解液５３を収納する時期は、上記全ての工程が終了した後、実際の使用直前でもよく、あるいは第１接着材層６５の液状物を塗布する前に行ってもよい。
【００９０】
実施形態１のイオンセンサー装置２によれば、次の作用効果を有する。
【００９１】
（イ）回路基板３０のイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとＩＳＦＥＴ１０のイオン感応部１１の外周縁１１ａが封止リング部６０により封止されており、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６とケース部４０の対向面４２とが各々実質的に密着していることにより、外周縁リング３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング３６の外側領域に該当する平面領域において、回路基板３０の裏面及びＩＳＦＥＴ１０の裏面とケース部４０との間には、薬液存在側外部と密閉された密閉部Ｍが形成される。
このため、薬液の測定対象が、密閉部Ｍの内部に侵入することがない。したがって、密閉部Ｍに配置されている電気的導通部の絶縁低下を防止することができる。特に、電気的導通部である、配線パターン３３、サーミスター２０、コンデンサー２５の各々同士、及び配線パターン３３とサーミスター２０、コンデンサー２５及び外部導通部材８０との導電箇所のショートを防止することができる。さらにそれら電気的導通部の腐食あるいは変質を防止することができる。このため、薬液のイオン濃度対応値であるｐＨ対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高いｐＨ対応値を検出を可能とするイオンセンサー装置２及びイオン濃度測定装置１を得ることができる。
【００９２】
（ロ）外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６が配線パターン３３と同一の材料で同一厚に形成されているので、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の厚さを均一に形成でき、製造も容易である。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６とケース部４０の対向面４２との密着性が安定する。また配線パターン３３の配置領域、外周縁リング３５の配置領域及び液絡部外周リング３６の配置領域において、回路基板３０の高さが同一化し、ケース部４０の各対向面４２に対する外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の密着度がより高まり安定する。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００９３】
（ハ）外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、配線パターン３３の最小幅より幅狭に形成されているため、配線パターン３３は、安定的な導電性を確保でき、同時に、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、ケース部４０の対向面４２に対し密着良好となる。
すなわち、一方では、配線パターンは、確実な導電性確保の観点から一定幅以上のパターン幅を必要とする。他方では、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、幅広にしすぎるとケース部４０の対向面４２と密着しにくく部分的な隙間が生じやすくなる。そこで、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、ある程度幅狭に形成することが好ましい。このため、回路基板３０を対向面４２に押圧して上記密着を行わせようとする際、幅狭な外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６に上記押圧時の圧力が集中し、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の全周がケース部４０の対向面４２に確実に密着する。したがって、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００９４】
また外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の表面には、図１１のように、金膜３３ｃが被覆されている。この金膜３３ｃは、接着材（特にエポキシ樹脂系接着材）を付きにくくする性質があるため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の幅が狭いと、その表面からより除去されやすくなる。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と前記対向面４２との間の第１接着材層６５を排除し、両者が直接接触しやすくする。
【００９５】
（ニ）回路基板３０は、フレキシブル回路基板であり柔軟性を有するので、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６がケース部４０の対向面４２に密着し易くなる。特に、上記密着のためには回路基板３０が前記対向面４２に押圧されるが、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と前記対向面４２が多少歪んでいても、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、柔軟性ある回路基板３０によりその歪みに順応可能である。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と前記対向面４２とが密着し易くなり、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【００９６】
（ホ）外周縁リング３５は、回路基板３０の外周側壁３０ａから所定距離だけ内側領域に配置され、液絡部外周リング３６は、液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａから所定距離だけ外側領域に配置されている。
そこで、回路基板３０をケース部４０に接合する際に回路基板３０に加わる押圧力により、上記所定距離に対応する回路基板３０の外周側壁３０ａの近傍裏面側には外周縁リング３５が不在のため、外周側壁３０ａの近傍部分がケース部４０側に食い込むように変形し、この状態で接合される。このため、外周縁リング３５と前記対向面４２との密着度が高まる。しかも回路基板３０の上記所定距離に相当する外周側壁３０ａ近傍部分はケース部４０側に食い込んだ状態で接合されるので、回路基板３０の外周側壁３０ａが剥離されにくくなる。
【００９７】
同様に、回路基板３０に加わる前記押圧力により、上記所定距離に相当する回路基板３０の液絡部露出開口３２を形成する内縁部３２ａの近傍裏面側には液絡部外周リング３６が不在のため、この内縁部３２ａの近傍部分がケース部４０側に食い込むように変形し、この状態で接合される。このため、液絡部外周リング３６と前記対向面４２との密着度が高まる。しかも回路基板３０の上記所定距離に相当する内縁部３２ａ部分はケース部４０側に食い込んだ状態で接合されるので、回路基板３０の液絡部露出開口３２を形成する前記内縁部３２ａが剥離されにくくなる。
【００９８】
（ヘ）ケース部４０は合成樹脂材からなり、ケース部４０の対向面４２の面粗さは、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の面粗さよりも粗く形成されている。このため、回路基板３０をケース部４０に接合する際に回路基板３０がケース部４０に押圧される際に、合成樹脂材からなるケース部４０の前記対向面４２に形成された多数の微細な凸部が外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の金属膜によりつぶれ塑性変形する。このため、外周縁リング３５の金属膜と前記対向面４２はより確実な密着状態になる。
【００９９】
一方、前記対向面４２には微細な凸部に隣接して凹部も多数形成されているから、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と前記対向面４２との間に接着材が介在したとしても、上記接着材が上記凹部に逃げ込むことができる。このため、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６と対向面４２との間に接着材が介在することがほぼなくなり、両者の密着状態がより高まる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１００】
（ト）外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６が配置されていない密閉部Ｍに該当する回路基板３０の平面領域には島状部３７が形成されているので、当該平面領域における回路基板３０のケース部４０側への変形を防止することができる。このため、回路基板３０の平面領域全体において前記対向面４２に対する平行度が確保でき、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の前記対向面４２への傾きが防止され、両者の密着度がより高まる。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１０１】
（チ）配線パターン３３と対向配置されたダミーパターン３８とにより、ＩＳＦＥＴチップ１０を回路基板３０に対し平行配置することができる。すなわち、ＩＳＦＥＴチップ１０のイオン感応部１１が傾斜しないので、イオン濃度対応値を正確に検出可能となる。
しかも、回路基板３０のイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａにおいて、ＩＳＦＥＴチップ１０とイオン感応部露出開口３１との厚さ方向での隙間が安定するので、封止リング部６０がイオン感応部露出開口３１の全周にわたって安定して構成される。このため、封止リング部６０により、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１０２】
（リ）回路基板３０の外周縁はケース部４０の外周縁と第１接着材層６５及び第２接着材層７０で接合されているので、その内側領域に配置されている外周縁リング３５にはほとんど外力が働くことがない。このため、回路基板３０の外周縁は、落下やぶつけ等の外力が働いても剥離されにくくなり、外周縁リング３５とケース部４０の対向面４２の密着性を長期にわたって確保することが出来る。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１０３】
（ヌ）回路基板３０は、はんだ接合されたはんだボール７５によってケース部４０に位置決めされる。このため、回路基板３０はケース部４０に対する所定平面位置に確実に位置決めされる。したがって、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６とケース部４０の対向面４２の接触位置が変動することがなく安定するので、両者の密着性を長期にわたって確保することが出来る。このため、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入することを確実に防止することができる。
【０１０４】
（ル）イオン濃度測定装置１は、上記したイオンセンサー装置２と、イオンセンサー装置２に測定対象のイオン濃度対応値を検出させてイオン濃度測定結果のｐＨ値を出力する測定出力制御部とを備えたので、薬液の測定対象流体が内部に侵入することを防止し、正確なイオン濃度を測定可能なイオン濃度測定装置１をもたらすことができる。
【０１０５】
〔変形例１〕
実施形態１では、回路基板３０の裏面に配線パターン３３が形成され、この配線パターン３３の一端が、ＩＳＦＥＴチップ１０の各電極Ｒ、Ｓ、Ｄに導通接続し、またはサーミスター２０やコンデンサー２５に接続し、他端が外部導通部材８０に導通接続するものであった。実施形態１の変形例１は、配線パターンを回路基板３０の裏面に配置せず、他の導電手段によりＩＳＦＥＴチップ１０の各電極やサーミスター２０やコンデンサー２５と外部導通部材８０とを導通接続するものである。
例えば、配線パターンを回路基板３０の内層に埋設し、配線パターンの一端を、裏面側に露出させてＩＳＦＥＴチップ１０の各電極Ｒ、Ｓ、Ｄに導通接続し、サーミスター２０やコンデンサー２５に導通接続し、配線パターンの他端をも裏面側に露出させて外部導通部材８０に導通接続する。上記裏面側に露出させるのは、回路基板３０の該当箇所にスルーホールを開け、スルーホールに埋め込んだ導電性部材を用いる。したがって、回路基板に埋め込まれた配線パターンの電気ショートは、確実に防止される。上記配線パターンの他に、導電ワイヤーを用いてＩＳＦＥＴチップ１０の各電極、サーミスター２０やコンデンサー２５と外部導通部材８０に導通接続してもよい。
【０１０６】
〔実施形態２〕
実施形態１は、回路基板３０の裏面にサーミスター２０、コンデンサー２５等の電子回路部品を取り付けていた。実施形態２は、回路基板の裏面に、前記電子回路部品を取り付けない点で実施形態１と異なる。前記電子回路部品は、図１に図示された装置基部３もしくは制御装置５に配置される。その他は、基本的には実施形態１と同様である。
【０１０７】
図１２は、実施形態２におけるイオンセンサー装置１０２の平面図である。
図１２において、回路基板１３０の裏面には、実施形態１と同様にＩＳＦＥＴチップ１０が取り付けられ、さらにＩＳＦＥＴチップ１０の基準電極Ｒ、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄに一端側が導通接続する各々の配線パターン１３３が配設されている。各々の配線パターン１３３の他端側は、ほぼ一箇所に集合して他端群１３３ｄを構成している。この他端群１３３ｄにおいて、外部導通部材８０と導通接続している。
【０１０８】
各配線パターン１３３は、外周縁リング１３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング１３６の外側領域に該当する平面領域に配置されている。前記外周縁リング１３５及び前記液絡部外周リング１３６は、回路基板１３３が前記ケース部４０に保持された際に、回路基板１３３の裏面に対向するケース部４０の対向面４２に密着している。したがって、各配線パターン１３３は、密閉部Ｍの平面領域に配置されている。
【０１０９】
このため、実施形態２によれば、実施形態１で得られた作用効果の（ロ）〜（ル）と同様の作用効果を有する他、（ヲ）を有する。
【０１１０】
（ヲ）回路基板１３０のイオン感応部露出開口３１を形成する内縁部３１ａとイオン感応部１１の外周縁１１ａが封止リング部６０により封止されており、外周縁リング１３５及び液絡部外周リング１３６とケース部４０の対向面４２とが各々実質的に密着していることにより、外周縁リング１３５の内側領域であり封止リング部６０の外側領域でありかつ液絡部外周リング１３６の外側領域に該当する平面領域において、回路基板１３０の裏面及びＩＳＦＥＴ１０の裏面とケース部４０との間には、薬液存在側である外部と密閉された密閉部Ｍが形成される。
このため、薬液の測定対象が、密閉部Ｍの内部に侵入することがない。したがって、密閉部Ｍに配置されている電気的導通部に係わる絶縁低下を防止することができる。特に、電気的導通部である、配線パターン１３３同士、及び配線パターン１３３の他端群１３３ｄと外部導通部材８０との導電箇所のショートを防止することが可能である。さらにはそれら電気的導通部の腐食あるいは変質を防止することができる。このため、薬液のイオン濃度対応値であるｐＨ対応値を正確に検出可能であり、長期に渡って信頼性の高いｐＨ対応値を検出可能とするイオンセンサー装置２及びイオン濃度測定装置１を得ることができる。
【０１１１】
なお、第１実施形態及び第２実施形態において、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６とケース部４０の対向面４２とが各々実質的に密着しているとは、次の状況を意味する。上記実質的に密着しているとは、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６と前記対向面４２とが、各々直接に接触している場合を含むが、その他、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６と前記対向面４２との間に、回路基板３０、１３０をケース部４０に接合する接着材（第１接着材層６５等）及び封止リング部６０が極めて薄く介在する場合も含む。要するに、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６とケース部４０の対向面４２とが互いに対向しており、この対向状態が、回路基板３０をケース部４０に固定する固定手段で維持されることにより、測定対象流体がイオンセンサー装置２の密閉部Ｍの内部に侵入しない状態が保持されていることを意味する。
【０１１２】
〔変形例２〕
上記各実施形態において、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６は、平面形状がほぼ円形であった。変形例２は、外周縁リング３５及び液絡部外周リング３６の平面形状を非円形に構成したものである。図１３は、外周縁リング２３５の平面図である。図１３の外周縁リング２３５は、平面形状が凹凸形状である。このため、凹凸形状の外周縁リング２３５とケース部４０の対向面４２との密着長さが長くなり、薬液の侵入力に対する密着部の抵抗力を高めることができる。このため、薬液が密閉部Ｍの内部に侵入することをより確実に阻止することができる。
【０１１３】
〔変形例３〕
上記各実施形態において、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６は、１つのリングであった。変形例３は、外周縁リング３５、１３５と液絡部外周リング３６、１３６の少なくとも一方を、平面配置において多重のリングで構成するものである。例えば、内側リングの外側に外側リングを配置する２重リングでもよく、さらにその外側に他のリングを配置する３重リングでもよい。外周縁リング３５、１３５と液絡部外周リング３６、１３６は、同じリング数にすることも、異なるリング数とすることもできる。例えば、外周縁リング３５、１３５を２重にし、液絡部外周リング３６、１３６を１重とすることも可能である。外周縁リング３５、１３５と液絡部外周リング３６、１３６の少なくとも一方を、多重のリングで構成すると、ケース部４０の対向面４２に密着するリング数が増え、その分、イオンセンサー装置２、１０２の密閉部Ｍがより密閉状態となる。このため、薬液等の測定対象である流体が、配線パターン３３、１３３を配置しているイオンセンサー装置２、１０２の密閉部Ｍの内部に侵入することをより防止することができる。
【０１１４】
〔変形例４〕
上記各実施形態において、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６は、配線パターン３３、１３３、島状部３７及びダミーパターン３８と同じ金属で構成され、厚さも同じものであった。変形例４は、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６が、配線パターン３３、１３３、島状部３７及びダミーパターン３８の少なくとも1つとは異なる金属または厚さで構成されるものである。その様な構成にすると、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６は、配線パターン３３、１３３、島状部３７及びダミーパターン３８に影響されず独自に材質、高さを設定することができる。このため、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６とケース部４０の対向面４２との密着性を最良にすることができる。例えば、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６の厚さを、他よりも厚く形成すると、回路基板３０，１３０が対向面４２側に押圧される際に、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６には他の部分よりも高圧がかるため、外周縁リング３５、１３５及び液絡部外周リング３６、１３６が対向面４２により確実に密着する。
【０１１５】
〔変形例５〕
上記各実施形態において、回路基板３０、１３０は、フレキシブル回路基板であった。変形例５は、回路基板をフレキシブル性が殆ど認められない材料を用いている。変形例５の回路基板は、例えば無機ガラスを用いる。無機ガラスを用いれば、強度が強く、耐薬品性に優れるので多種類の測定対象のイオン濃度を検出することが出来る。測定対象によっては、ガラス繊維入りエポキシ樹脂を回路基板に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明のイオンセンサー装置は、検出対象のイオン濃度対応値を検出するものである。イオン濃度対応値は、例えば薬液のｐＨ値または電気伝導度の対応値を検出し、気体のにおいの対応値または排気ガス中の特定含有物質濃度の対応値を検出する。前記イオン濃度対応値は、例えば、測定対象のイオン濃度に応じてイオンセンサーチップのソース電極とドレイン電極の間に生じる電圧値またはその間に流れる電流値等である。
【０１１７】
本発明のイオン濃度測定装置は、本発明のイオンセンサー装置を用いて、測定対象のイオン濃度を測定するものである。このイオン濃度測定装置は、例えば薬液のｐＨ測定器、電気伝導度測定器、気体のにおい測定器、排気ガス中の特定含有物質濃度測定器等に適用可能である。
なお、各実施形態及び各変形例では、イオンセンサーチップ（ＩＳＦＥＴチップ１０）を用いていたが、このＩＳＦＥＴチップ１０に代えて他の高絶縁性を必要とする他のセンサーを用い、それ以外は、各実施形態及び各変形例と同様の構造とすることも可能である。上記他のセンサーを例示すれば、電気伝導率センサー、溶存酸素濃度センサー及び塩分濃度センサー等であり、例えば水質測定用センサー装置に適用される。
【符号の説明】
【０１１８】
１・・・イオン濃度測定装置、２、１０２・・・イオンセンサー装置、３・・・装置基部、４・・・接続コード、５・・・制御装置、６・・・表示部、７・・・操作部、１０・・・ＩＳＦＥＴチップ、１１・・・イオン感応部、１１ａ・・・外周部、２０・・・サーミスター、２１・・・サーミスターの接続リード、２５・・・コンデンサー、３０、１３０・・・回路基板、３０ａ・・・外周側壁、３０ｂ・・・液晶ポリマーフィルム材、３１・・・イオン感応部露出開口、３１ａ・・・イオン感応部露出開口を形成する内縁部、３２・・・液絡部露出開口、３２ａ・・・液絡部露出開口を形成する内縁部、３３、１３３・・・配線パターン、３３ａ・・・銅膜、３３ｂ・・・ニッケル膜、３３ｃ・・・金膜、３３ｄ、１３３ｄ・・・他端群、３４・・・はんだボールリング、３５、１３５、２３５・・・外周縁リング、３６、１３６・・・液絡部外周リング、３７・・・島状部、３８・・・ダミーパターン、４０・・・ケース部、４１・・・ＩＳＦＥＴチップ受容窪み、４２・・・対向面、４２ａ・・・対向面の外縁、４３・・・はんだボール位置決め孔、４４・・・外周接着材保持窪み、４４ａ・・・垂直壁、４４ｂ・・・傾斜面、４５・・・液絡部挿入部、４６・・・電解液収納室、５０・・・液絡部、５３・・・電解液、５５・・・基準電極板、６０・・・封止リング部、６５・・・第１接着材層、７０・・・第２接着材層、７５・・・はんだボール、８０・・・外部導通部材、５０１・・・イオンセンサー、５１０・・・絶縁フィルム、５１０ａ・・・イオン感応窓、５１０ｂ・・・液絡穴、５１１・・・導体箔、５２０・・・ＩＳＦＥＴチップ、５２０ｂ・・・イオン感応部、５３０・・・補強板、５３０ａ・・・チップ取付用開口部、５３０ｂ・・・液絡用穴、５３５・・・絶縁樹脂、５４０・・・液絡部、５６０・・・飽和ＫＣｌ、５７０・・・擬似電極、Ｒ・・・ＩＳＦＥＴチップの基準電極、Ｓ・・・ＩＳＦＥＴチップのソース電極、Ｄ・・・ＩＳＦＥＴチップのドレイン電極、Ｌ１・・・ケース部外周の垂直壁が回路基板外周側壁から外側に突出している突出長さ、Ｌ２・・・外周縁リングの外周縁と回路基板の外周側壁との距離、Ｌ３・・・液絡部外周リングの内周縁と液絡部露出開口を形成する内縁部との距離、Ｂ１・・・配線パターンの幅、Ｂ２・・・外周縁リングの幅、Ｂ３・・・液絡部外周リングの幅、Ｍ・・・密閉部、ｔ・・・配線パターンの厚さ、α・・・イオンセンサー装置の先端部分がイオンセンサー装置の底辺に対し傾斜した角度、β・・・ケース部外周の傾斜面の傾斜角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン感応部を有するイオンセンサーチップと、
裏面に前記イオンセンサーチップを保持するとともに、前記イオン感応部を露出させるイオン感応部露出開口及び液絡部露出開口が形成された回路基板と、
前記回路基板を保持するケース部と、
前記液絡部露出開口から一端が露出する状態で前記ケース部に配置された液絡部とを備え、
前記回路基板の前記イオン感応部露出開口を形成する内縁部と前記イオン感応部の外周縁とは封止リング部により封止され、
前記回路基板は、最外周縁の近傍裏面に金属膜からなる外周縁リング及び前記液絡部露出開口を形成する内縁部の近傍裏面に金属膜からなる液絡部外周リングが形成されており、
前記回路基板が前記ケース部に保持された際に、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングが前記回路基板の裏面に対向する前記ケース部の対向面に実質的に密着されることにより、前記外周縁リングの内側領域であり前記封止リング部の外側領域でありかつ前記液絡部外周リングの外側領域に該当する平面領域において前記回路基板の裏面及び前記イオンセンサーチップの裏面とケース部との間には、外部密閉された密閉部が形成されており、
前記密閉部には、電気的導通部が配置されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたイオンセンサー装置であって、
前記電気的導通部は、前記回路基板の裏面に配置された金属膜からなる配線パターンであることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたイオンセンサー装置であって、
前記電気的導通部は、前記回路基板の裏面に保持された電子回路部品であることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載されたイオンセンサー装置であって、
前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングは、前記配線パターンと同一の材料で同一厚に形成されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングは、前記配線パターンの最小幅より幅狭に形成されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記回路基板は、フレキシブル回路基板であることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項７】
請求項６に記載されたイオンセンサー装置であって、
前記外周縁リングは、前記回路基板の外周側壁から所定距離だけ内側領域に配置され、前記液絡部外周リングは、液絡部露出開口を形成する前記内縁部から所定距離だけ外側領域に配置されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記ケース部は合成樹脂材からなり、前記ケース部の前記対向面の面粗さは、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングの面粗さよりも粗く形成されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記回路基板の裏面には、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングと同一厚で同一金属膜からなり、前記外周縁リングの内側領域において前記ケース部の対向面に接触可能な平面位置に配置され、どの導通部材とも導通しない島状部を有し、当該島状部が前記対向面に接触していることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項１０】
請求項２から請求項９のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記回路基板における前記イオン感応部露出開口を形成する前記内縁部の近傍裏面であり、前記イオン感応部露出開口を挟んだ前記配線パターンの対向側に、前記配線パターンと同一厚の金属膜からなるダミーパターンが形成されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記回路基板に接合され、かつ前記回路基板を前記ケース部に位置決めするための金属ボールをさらに備えており、
前記金属ボールは、前記ケース部の所定位置に形成された金属ボール位置決め孔に挿入されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置と、前記イオンセンサー装置にイオン濃度対応値を検出させてイオン濃度測定結果を出力する測定出力制御部とを備えたことを特徴とするイオン濃度測定装置。
【請求項１】
イオン感応部を有するイオンセンサーチップと、
裏面に前記イオンセンサーチップを保持するとともに、前記イオン感応部を露出させるイオン感応部露出開口及び液絡部露出開口が形成された回路基板と、
前記回路基板を保持するケース部と、
前記液絡部露出開口から一端が露出する状態で前記ケース部に配置された液絡部とを備え、
前記回路基板の前記イオン感応部露出開口を形成する内縁部と前記イオン感応部の外周縁とは封止リング部により封止され、
前記回路基板は、最外周縁の近傍裏面に金属膜からなる外周縁リング及び前記液絡部露出開口を形成する内縁部の近傍裏面に金属膜からなる液絡部外周リングが形成されており、
前記回路基板が前記ケース部に保持された際に、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングが前記回路基板の裏面に対向する前記ケース部の対向面に実質的に密着されることにより、前記外周縁リングの内側領域であり前記封止リング部の外側領域でありかつ前記液絡部外周リングの外側領域に該当する平面領域において前記回路基板の裏面及び前記イオンセンサーチップの裏面とケース部との間には、外部密閉された密閉部が形成されており、
前記密閉部には、電気的導通部が配置されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたイオンセンサー装置であって、
前記電気的導通部は、前記回路基板の裏面に配置された金属膜からなる配線パターンであることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたイオンセンサー装置であって、
前記電気的導通部は、前記回路基板の裏面に保持された電子回路部品であることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載されたイオンセンサー装置であって、
前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングは、前記配線パターンと同一の材料で同一厚に形成されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングは、前記配線パターンの最小幅より幅狭に形成されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記回路基板は、フレキシブル回路基板であることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項７】
請求項６に記載されたイオンセンサー装置であって、
前記外周縁リングは、前記回路基板の外周側壁から所定距離だけ内側領域に配置され、前記液絡部外周リングは、液絡部露出開口を形成する前記内縁部から所定距離だけ外側領域に配置されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記ケース部は合成樹脂材からなり、前記ケース部の前記対向面の面粗さは、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングの面粗さよりも粗く形成されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記回路基板の裏面には、前記外周縁リング及び前記液絡部外周リングと同一厚で同一金属膜からなり、前記外周縁リングの内側領域において前記ケース部の対向面に接触可能な平面位置に配置され、どの導通部材とも導通しない島状部を有し、当該島状部が前記対向面に接触していることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項１０】
請求項２から請求項９のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記回路基板における前記イオン感応部露出開口を形成する前記内縁部の近傍裏面であり、前記イオン感応部露出開口を挟んだ前記配線パターンの対向側に、前記配線パターンと同一厚の金属膜からなるダミーパターンが形成されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置であって、
前記回路基板に接合され、かつ前記回路基板を前記ケース部に位置決めするための金属ボールをさらに備えており、
前記金属ボールは、前記ケース部の所定位置に形成された金属ボール位置決め孔に挿入されていることを特徴とするイオンセンサー装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のうちいずれかに記載されたイオンセンサー装置と、前記イオンセンサー装置にイオン濃度対応値を検出させてイオン濃度測定結果を出力する測定出力制御部とを備えたことを特徴とするイオン濃度測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２３７６１５（Ｐ２０１２−２３７６１５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５９７２（Ｐ２０１１−１０５９７２）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（５９１０９３４９４）株式会社ミスズ工業 (58)
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（５９１０９３４９４）株式会社ミスズ工業 (58)
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
[ Back to top ]