CN111406196B - 应变片 - Google Patents

应变片 Download PDF

Info

Publication number
CN111406196B
CN111406196B CN201880076444.XA CN201880076444A CN111406196B CN 111406196 B CN111406196 B CN 111406196B CN 201880076444 A CN201880076444 A CN 201880076444A CN 111406196 B CN111406196 B CN 111406196B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal layer
resistor
functional layer
metal
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880076444.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111406196A (zh
Inventor
汤口昭代
小野彩
美齐津英司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018052421A external-priority patent/JP2019066453A/ja
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Publication of CN111406196A publication Critical patent/CN111406196A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111406196B publication Critical patent/CN111406196B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/006—Thin film resistors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/18—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C1/00—Details
    • H01C1/14—Terminals or tapping points or electrodes specially adapted for resistors; Arrangements of terminals or tapping points or electrodes on resistors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本应变片包括：基材，具有可挠性；电阻体，在所述基材上，由包含铬和镍中的至少一者的材料形成；以及电极，与所述电阻体电连接，其中，所述电极具有端子部，从所述电阻体的端部延伸；第一金属层，在所述端子部上，由铜、铜合金、镍、或镍合金形成；以及第二金属层，在所述第一金属层上，由焊料润湿性优于所述第一金属层的材料形成。

Description

应变片
技术领域
本发明涉及一种应变片(strain gauge)。
背景技术
已知一种应变片，其粘贴在测定对象物上，以对测定对象物的应变进行检测。应变片具有用于对应变进行检测的电阻体，作为电阻体的材料，例如使用包含Cr(铬)或Ni(镍)的材料。另外，电阻体的两端例如被用作电极，在电极上通过焊料接合有外部连接用的引线等(例如参见专利文献1)。
<现有技术文献>
<专利文献>
专利文献1：(日本)特开2016-74934号公报
发明内容
<本发明要解决的问题>
然而，由于电阻体的膜厚较薄，因此如果将电阻体的两端用作电极，则容易发生焊料溶蚀，焊接性较差。另外，在将包含Cr(铬)或Ni(镍)的材料用于电阻体的情况下，焊接性进一步恶化。特别地，由于Cr形成自氧化膜，使得焊接性恶化。
鉴于上述问题，本发明的目的在于，在将包含Cr(铬)或Ni(镍)的材料用于电阻体的应变片中，提高电极的焊接性。
<用于解决问题的手段>
本应变片包括：基材，具有可挠性；电阻体，在所述基材上，由包含铬和镍中的至少一者的材料形成；以及电极，与所述电阻体电连接，其中，所述电极具有端子部，从所述电阻体的端部延伸；第一金属层，在所述端子部上，由铜、铜合金、镍、或镍合金形成；以及第二金属层，在所述第一金属层上，由焊料润湿性优于所述第一金属层的材料形成。
<发明的效果>
根据所公开的技术，能够在将包含Cr(铬)或Ni(镍)的材料用于电阻体的应变片中，提高电极的焊接性。
附图说明
图1是示出根据第1实施方式的应变片的平面图。
图2是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图(其1)。
图3A是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图(其1)。
图3B是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图(其2)。
图3C是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图(其3)。
图3D是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图(其4)。
图4A是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图(其5)。
图4B是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图(其6)。
图4C是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图(其7)。
图4D是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图(其8)。
图5是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图(其2)。
图6是示出根据第1实施方式的变形例1的应变片的剖面图。
图7是示出根据第1实施方式的变形例2的应变片的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在各附图中，对相同部件赋予相同符号，并且有时会省略重复的说明。
<第1实施方式>
图1是示出根据第1实施方式的应变片的平面图。图2是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图，示出了沿图1的线A-A的剖面。如图1及图2所示，应变片1具有基材10、电阻体30、以及电极40A。
需要说明的是，在本实施方式中，为方便起见，在应变片1中，基材10的设置有电阻体30的一侧为上侧或一侧，未设置电阻体30的一侧为下侧或另一侧。另外，各部位的设置有电阻体30的一侧的表面为一个表面或上表面，未设置电阻体30的一侧的表面为另一表面或下表面。但是，也可以以上下颠倒的状态来使用应变片1，或者可以以任意角度来布置应变片1。另外，平面图是指从基材10的上表面10a的法线方向对对象物进行观察的视图，平面形状是指从基材10的上表面10a的法线方向对对象物进行观察时的形状。
基材10是作为用于形成电阻体30等的基底层的部件，并且具有可挠性。对于基材10的厚度并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以为大约5μm～500μm。特别地，从来自经由粘合层等接合在基材10的下表面上的应变体表面的应变的传递性、对于环境的尺寸稳定性的观点来看，基材10的厚度优选为5μm～200μm，从绝缘性的观点来看，更优选为10μm以上。
基材10例如可以由PI(聚酰亚胺)树脂、环氧树脂、PEEK(聚醚醚酮)树脂、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)树脂、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂、PPS(聚苯硫醚)树脂、聚烯烃树脂等绝缘树脂薄膜形成。需要说明的是，薄膜是指厚度为大约500μm以下、并且具有可挠性的部件。
在此，“由绝缘树脂薄膜形成”并不妨碍在基材10的绝缘树脂薄膜中含有填充剂或杂质等。基材10例如也可以由含有二氧化硅或氧化铝等填充剂的绝缘树脂薄膜形成。
电阻体30是以预定图案形成在基材10上的薄膜，并且是经受应变而产生电阻变化的感测部。电阻体30可以直接形成在基材10的上表面10a上，也可以经由其他层而形成在基材10的上表面10a上。需要说明的是，在图1中，为方便起见，以阴影图案示出电阻体30。
电阻体30例如可以由包含Cr(铬)的材料、包含Ni(镍)的材料、或包含Cr和Ni两者的材料形成。即，电阻体30可以由包含Cr和Ni中的至少一者的材料形成。作为包含Cr的材料，例如可以举出Cr混合相膜。作为包含Ni的材料，例如可以举出Cu-Ni(铜镍)。作为包含Cr和Ni两者的材料，例如可以举出Ni-Cr(镍铬)。
在此，Cr混合相膜是对Cr、CrN、Cr2N等进行相混合而成的膜。Cr混合相膜可以包含氧化铬等不可避免的杂质。
对于电阻体30的厚度并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以为大约0.05μm～2μm。特别地，从构成电阻体30的晶体的结晶性(例如，α-Cr的结晶性)得到提高的观点来看，电阻体30的厚度优选为0.1μm以上，从能够减少因构成电阻体30的膜的内部应力而引起的膜的裂纹或从基材10上翘曲的观点来看，更优选为1μm以下。
例如，在电阻体30是Cr混合相膜的情况下，通过以作为稳定的晶相的α-Cr(α-铬)作为主成分，从而能够提高应变特性的稳定性。另外，通过使电阻体30以α-Cr作为主成分，从而能够将应变片1的应变率设为10以上，并且将应变率温度系数TCS及电阻温度系数TCR设为-1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。在此，主成分是指对象物质占构成电阻体的全部物质的50质量％以上，从提高应变特性的观点来看，电阻体30优选包含80重量％以上的α-Cr。需要说明的是，α-Cr是bcc结构(体心立方晶格结构)的Cr。
电极40A从电阻体30的两端部延伸，并且在平面图中形成为比电阻体30宽的大致矩形形状。电极40A是用于将因应变而产生的电阻体30的电阻值的变化输出至外部的一对电极，例如与外部连接用的引线等接合。电阻体30例如从一个电极40A呈之字形延伸并折返从而与另一个电极40A电连接。
电极40A设置成层叠有多个金属层的层叠结构。具体地，电极40A具有从电阻体30的两端部延伸的端子部41、在端子部41的上表面上形成的金属层42、在金属层42的上表面上形成的金属层43、以及在金属层43的上表面上形成的金属层44。需要说明的是，虽然为方便起见对电阻体30和端子部41赋予不同符号，但是两者可以在相同工序中由相同材料一体地形成。金属层43是根据本发明的第一金属层的代表性的一个示例，金属层44是根据本发明的第二金属层的代表性的一个示例。
对于金属层42的材料并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以使用Cu(铜)。对于金属层42的厚度并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以为大约0.01μm～1μm。
作为金属层43的材料，优选使用Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金。作为金属层43的厚度，可以考虑针对电极40A的焊接性来确定，优选为1μm以上，更优选为3μm以上。通过使用Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金作为金属层43的材料，并且将金属层43的厚度设为1μm以上，从而使焊料溶蚀得到改善。另外，通过使用Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金作为金属层43的材料，并且将金属层43的厚度设为3μm以上，从而使焊料溶蚀进一步得到改善。需要说明的是，从容易进行电解镀的观点来看，金属层43的厚度优选为30μm以下。
在此，焊料溶蚀是指构成电极40A的材料溶解在与电极40A接合的焊料中，从而使电极40A的厚度变薄或消失。当发生焊料溶蚀时，由于与接合在电极40A上的引线等的粘合强度或抗拉强度有可能会降低，因此优选不发生焊料溶蚀。
作为金属层44的材料，可以选择焊料润湿性优于金属层43的材料。例如，如果金属层43的材料为Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金，则可以使用Au(金)作为金属层44的材料。通过用Au来覆盖Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金的表面，从而能够防止Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金的氧化及腐蚀，并且能够获得良好的焊料润湿性。使用Pt(铂)代替Au作为金属层44的材料也能够获得同样的效果。对于金属层44的厚度并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以为大约0.01μm～1μm。
需要说明的是，在平面图中，虽然端子部41在金属层42、43及44的层叠部的周围露出，但是端子部41也可以是与金属层42、43及44的层叠部相同的平面形状。
可以以覆盖电阻体30并使电极40A露出的方式在基材10的上表面10a上设置覆盖层60(绝缘树脂层)。通过设置覆盖层60，从而能够防止在电阻体30上产生机械性的损伤等。另外，通过设置覆盖层60，从而能够保护电阻体30不受湿气等的影响。需要说明的是，覆盖层60可以设置为对除了电极40A以外的整个部分进行覆盖。
覆盖层60例如可以由PI树脂、环氧树脂、PEEK树脂、PEN树脂、PET树脂、PPS树脂、复合树脂(例如硅酮树脂、聚烯烃树脂)等绝缘树脂形成。覆盖层60可以含有填充剂或颜料。对于覆盖层60的厚度并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以为大约2μm～30μm。
图3A～图4D是示出根据第1实施方式的应变片的制造工序的图，示出了与图2相对应的剖面。为了制造应变片1，首先，在图3A所示的工序中，准备基材10，并在基材10的上表面10a上形成金属层300。金属层300是最终被图案化而成为电阻体30及端子部41的层。因此，金属层300的材料和厚度与上述的电阻体30及端子部41的材料和厚度相同。
金属层300例如可以利用以能够形成金属层300的原料作为靶的磁控溅射法来形成。金属层300也可以利用反应溅射法、蒸镀法、电弧离子镀法或脉冲激光沉积法等来代替磁控溅射法而形成。
从使应变特性稳定化的观点来看，优选在金属层300的成膜之前，在基材10的上表面10a上例如利用传统的溅射法真空成膜出厚度为大约1nm～100nm的功能层作为基底层。
在本申请中，功能层是指至少具有促进作为上层的金属层300(电阻体30)的晶体生长的功能的层。功能层优选还具有防止金属层300因基材10中所含的氧或水分而氧化的功能、以及提高基材10与金属层300之间的密合性的功能。功能层还可以具有其他功能。
由于构成基材10的绝缘树脂薄膜包含氧或水分，因此特别在金属层300包含Cr的情况下，由于Cr会形成自氧化膜，因此使功能层具有防止金属层300氧化的功能是有效的。
关于功能层的材料，只要其是至少具有促进作为上层的金属层300的晶体生长的功能的材料，便无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以举出选自由Cr(铬)、Ti(钛)、V(钒)、Nb(铌)、Ta(钽)、Ni(镍)、Y(钇)、Zr(锆)、Hf(铪)、Si(硅)、C(碳)、Zn(锌)、Cu(铜)、Bi(铋)、Fe(铁)、Mo(钼)、W(钨)、Ru(钌)、Rh(铑)、Re(铼)、Os(锇)、Ir(铱)、Pt(铂)、Pd(钯)、Ag(银)、Au(金)、Co(钴)、Mn(锰)、Al(铝)组成的群组一种或多种的金属、该群组中的任意金属的合金、或者该群组中的任意金属的化合物。
作为上述合金，例如可以举出FeCr、TiAl、FeNi、NiCr、CrCu等。另外，作为上述化合物，例如可以举出TiN、TaN、Si3N4、TiO2、Ta2O5、SiO2等。
功能层例如可以利用传统的溅射法来进行真空成膜，该传统的溅射法以能够形成功能层的原料作为靶，并且向腔室内导入Ar(氩)气体。通过使用传统的溅射法，从而能够一边利用Ar对基材10的上表面10a进行蚀刻一边形成功能层，因此能够使功能层的成膜量最小化从而获得密合性改善效果。
但是，其仅是功能层的成膜方法的一个示例，也可以利用其他方法来形成功能层。例如，可以在功能层的成膜之前通过使用了Ar等的等离子体处理等将基材10的上表面10a活化从而获得密合性改善效果，然后使用通过磁控溅射法来对功能层进行真空成膜的方法。
对于功能层的材料与金属层300的材料的组合并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以使用Ti作为功能层，并且形成以α-Cr(α-铬)作为主成分的Cr混合相膜作为金属层300。
在此情况下，例如可以利用以能够形成Cr混合相膜的原料作为靶、并且向腔室内导入Ar气体的磁控溅射法，来形成金属层300。或者，可以以纯Cr作为靶，向腔室内导入Ar气体以及适量的氮气，并利用反应溅射法来形成金属层300。
在这些方法中，能够以由Ti构成的功能层为开端对Cr混合相膜的生长面进行限制，并且形成以作为稳定的晶体结构的α-Cr为主成分的Cr混合相膜。另外，通过使构成功能层的Ti扩散至Cr混合相膜，从而使应变特性得到提高。例如，能够使应变片1的应变率为10以上，并且使应变率温度系数TCS及电阻温度系数TCR在-1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。需要说明的是，在功能层由Ti形成的情况下，在Cr混合相膜中有时会包含Ti或TiN(氮化钛)。
需要说明的是，在金属层300为Cr混合相膜的情况下，由Ti构成的功能层具备促进金属层300的晶体生长的功能、防止金属层300因包含在基材10中的氧或水分而氧化的功能、以及提高基材10与金属层300之间的密合性的功能的全部功能。使用Ta、Si、Al、Fe来代替Ti用作功能层的情况也同样。
这样一来，通过在金属层300的下层设置功能层，从而能够促进金属层300的晶体生长，并且能够制作由稳定的晶相构成的金属层300。因此，在应变片1中，能够提高应变特性的稳定性。另外，通过使构成功能层的材料扩散至金属层300，从而能够在应变片1中提高应变特性。
接着，在图3B所示的工序中，以覆盖金属层300的上表面的方式，例如利用溅射法或无电解镀法等，形成将成为金属层42的晶种层420。
接着，在图3C所示的工序中，在晶种层420的整个上表面上形成光敏性的抗蚀剂800，并且进行曝光及显影以形成将用于形成电极40A的区域露出的开口部800x。作为抗蚀剂800，例如可以使用干膜抗蚀剂等。
接着，在图3D所示的工序中，例如利用以晶种层420作为供电路径的电解镀法，在从开口部800x内露出的晶种层420上形成金属层43，并且进一步在金属层43上形成金属层44。由于电解镀法的生产节拍(takt)较高、并且能够形成低应力的电解镀层作为金属层43因而优选。通过将膜厚较厚的电解镀层设为低应力，从而能够防止在应变片1上产生翘曲。需要说明的是，金属层44可以利用无电解镀法形成在金属层43上。
需要说明的是，由于在形成金属层44时金属层43的侧面被抗蚀剂800覆盖，因此金属层44仅形成在金属层43的上表面上，而未形成在侧面上。
接着，在图4A所示的工序中，去除图3D所示的抗蚀剂800。例如，可以通过将抗蚀剂800浸入能够将其材料溶解的溶液中来去除抗蚀剂800。
接着，在图4B所示的工序中，在晶种层420的整个上表面上形成光敏性的抗蚀剂810，并进行曝光及显影，从而将其图案化成与图1的电阻体30及端子部41同样的平面形状。作为抗蚀剂810，例如可以使用干膜抗蚀剂等。
接着，在图4C所示的工序中，以抗蚀剂810作为蚀刻掩模，去除从抗蚀剂810露出的金属层300及晶种层420，形成图1的平面形状的电阻体30及端子部41。例如可以通过湿蚀刻，将金属层300及晶种层420的不需要的部分去除。在金属层300的下层形成有功能层的情况下，通过蚀刻将功能层与电阻体300及端子部41同样地图案化成图1所示的平面形状。需要说明的是，此时，在电阻体30上形成有晶种层420。
接着，在图4D所示的工序中，以金属层43及金属层44作为蚀刻掩模，将从金属层43及金属层44露出的不需要的晶种层420去除，以形成金属层42。例如可以通过使用了将晶种层420蚀刻、且不将功能层及电阻体30蚀刻的蚀刻液的湿蚀刻，将不需要的晶种层420去除。
在图4D所示的工序之后，根据需要，在基材10的上表面10a上设置覆盖电阻体30并且使电极40A露出的覆盖层60，从而完成了应变片1。覆盖层60例如可以通过在基材10的上表面10a上以覆盖电阻体30且使电极40A露出的方式层压半固化状态的热固性的绝缘树脂薄膜，并进行加热使其固化来制作。覆盖层60也可以通过在基材10的上表面10a上以覆盖电阻体30且使电极40A露出的方式涂布液状或糊状的热固性的绝缘树脂，并进行加热使其固化来制作。
需要说明的是，在基材10的上表面10a上设置功能层作为电阻体30及端子部41的基底层的情况下，应变片1为图5所示的剖面形状。由符号20所表示的层为功能层。设置功能层20的情况下的应变片1的平面形状与图1相同。
这样一来，作为电极40A，在端子部41上形成由Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金的厚膜(1μm以上)构成的金属层43，并进一步在最表层形成由焊料润湿性优于金属层43的材料(Au或Pt)构成的金属层44，从而能够防止焊料溶蚀，并且能够提高焊料润湿性。
<第1实施方式的变形例1>
在第1实施方式的变形例1中，示出了层结构与第1实施方式不同的电极的示例。需要说明的是，在第1实施方式的变形例1中，对于与已经说明的实施方式相同的结构部，有时会省略其说明。
图6是示出根据第1实施方式的变形例1的应变片的剖面图，示出了与图2相对应的剖面。如图6所示，应变片1A与应变片1(参见图2等)的不同之处在于，将电极40A替换为电极40B。需要说明的是，覆盖层60可以被设置为覆盖除了电极40B以外的整个部分。
电极40B设置成层叠有多个金属层的层叠结构。具体地，电极40B具有从电阻体30的两端部延伸的端子部41、在端子部41的上表面上形成的金属层42、在金属层42的上表面上形成的金属层43、在金属层43的上表面上形成的金属层45、以及在金属层45的上表面上形成的金属层44。换言之，电极40B是在电极40A的金属层43与金属层44之间设置有金属层45的构造。
对于金属层45的材料并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以使用Ni。也可以使用NiP(镍磷)或Pd来代替Ni。另外，也可以将金属层45设为Ni/Pd(将Ni层和Pd层以该顺序层叠的金属层)。对于金属层45的厚度并无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以为大约1μm～2μm。
例如可以在图3D所示的工序中，利用以晶种层420作为供电路径的电解镀法，在金属层43上形成金属层45。
这样一来，对于电极的层叠数量并无特别限定，也可以根据需要增加层叠数量。在此情况下，由于在端子部41上形成由Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金的厚膜(1μm以上)构成的金属层43，并进一步在最表层形成由焊料润湿性优于金属层43的材料(Au或Pt)构成的金属层44，因此与第1实施方式同样，也能够防止焊料溶蚀，并且能够提高焊料润湿性。
<第1实施方式的变形例2>
在第1实施方式的变形例2中，示出了层结构与第1实施方式不同的电极的另一个示例。需要说明的是，在第1实施方式的变形例2中，对于与已经说明的实施方式相同的结构部，有时会省略其说明。
图7是示出根据第1实施方式的变形例2的应变片的剖面图，示出了与图2相对应的剖面。如图7所示，应变片1B与应变片1A(参见图6等)的不同之处在于，将电极40B替换为电极40C。需要说明的是，覆盖层60可以被设置为覆盖除了电极40C以外的整个部分。
电极40C设置成层叠有多个金属层的层叠结构。具体地，电极40C具有从电阻体30的两端部延伸的端子部41、在端子部41的上表面上形成的金属层42、在金属层42的上表面上形成的金属层43、在金属层43的上表面及侧面以及金属层42的侧面上形成的金属层45A、以及在金属层45A的上表面及侧面上形成的金属层44A。金属层44A及45A的材料和厚度例如可以与金属层44及45同样地设定。需要说明的是，金属层44A是根据本发明的第二金属层的代表性的一个示例。
为了形成电极40C，首先，在图3D所示的工序中，例如在利用以晶种层420作为供电路径的电解镀法形成金属层43之后，不形成金属层44，而是与图4A所示的工序同样地去除抗蚀剂800，然后，进行与图4B～图4D同样的工序。然后，例如可以利用无电解镀法，在金属层43的上表面及侧面、以及金属层42的侧面上形成金属层45A。接着，例如可以利用无电解镀法，在金属层45A的上表面及侧面上形成金属层44A。
这样一来，能够适当地并用电解镀及无电解镀来制作电极。在电极40C的构造中，在端子部41上形成由Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金的厚膜(1μm以上)构成的金属层43，并进一步在最表层形成由焊料润湿性优于金属层43的材料(Au或Pt)构成的金属层44A。但是，由于最表层的金属层44A除了在金属层43的上表面上以外、在金属层42及43的侧面上也经由金属层45A形成，因此与电极40A和电极40B相比，能够进一步提高防止构成金属层43的Cu、Cu合金、Ni、或Ni合金的氧化及腐蚀的效果，并且能够进一步提高焊料润湿性。
需要说明的是，不形成金属层45A，而在金属层43的上表面及侧面以及金属层42的侧面上直接形成金属层44A也能够获得同样的效果。即，金属层44A直接或间接地覆盖金属层43的上表面及侧面以及金属层42的侧面即可。
[实施例1]
在实施例1中，制作具有电极40B的多个应变片1A。
首先，利用传统的溅射法在由厚度为25μm的聚酰亚胺树脂构成的基材10的上表面10a上真空成膜出膜厚为3nm的Ti膜作为功能层20。
接着，利用磁控溅射法在功能层20上成膜出最终将被图案化而成为电阻体30及端子部41的金属层300。
接着，如第1实施方式的变形例1般对图3B～图4D所示的工序进行变形，以制作具有电极40B的应变片1A，并对有无焊料溶蚀进行确认。具体地，使用Cu作为金属层42及43，使用NiP作为金属层45，使用Au作为金属层44，制作10种对各金属层的厚度进行改变的样本(样本编号1～样本编号10)，并对有无焊料溶蚀进行确认。
结果如表1所示。需要说明的是，在表1中，厚度“0”表示未形成该金属层。另外，“×”表示在第一次焊接中发生了焊料溶蚀。另外，“〇”表示虽然在第一次焊接中未发生焊料溶蚀，但是在第二次焊接中发生了少量的焊料溶蚀(假设进行了焊料调整等)。另外，“◎”表示在第一焊接或第二焊接中均未发生焊料溶蚀。
[表1]
Figure BDA0002509234580000141
如表1所示可以确认出，通过将Cu的厚度设为1μm以上能够改善焊料溶蚀，并且通过将其设为3μm以上能够进一步改善焊料溶蚀。另外，从样本1和样本5的结果可以确认出，焊料溶蚀的有无仅取决于Cu的厚度，而不取决于NiP或Au的有无。但是，如上所述，为了防止焊料溶蚀并提高焊料润湿性，需要由Au或与其相当的材料(Pt等)构成的金属层。
接着，对实施例1的各样本的应变特性进行了测定。作为其结果，实施例1的各样本的应变率为14～16。另外，实施例1的各样本的应变率温度系数TCS及电阻温度系数TCR在-1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。
这样一来，通过设置由Ti构成的功能层20，从而制作出促进了α-Cr的晶体生长从而形成了以α-Cr作为主成分的Cr混合相膜、并且应变率为10以上且应变率温度系数TCS及电阻温度系数TCR在-1000ppm/℃～+1000ppm/℃范围内的应变片。需要说明的是，可以认为Ti向Cr混合相膜的扩散效果有助于应变特性的提高。
以上对优选的实施方式等进行了详细说明，但不限于上述的实施方式等，在不脱离权利要求书所记载的范围情况下，可以对上述实施方式等进行各种变形及替换。
本国际申请以2017年9月29日提交的日本发明专利申请第2017-191823号、以及2018年3月20日提交的日本发明专利申请第2018-052421号作为要求优先权的基础，本国际申请援引日本发明专利申请第2017-191823号、以及日本发明专利申请第2018-052421号的全部内容。
符号说明
1、1A、1B应变片；10基材；10a上表面；20功能层；30电阻体；41端子部；40A、40B、40C电极；42、43、44、44A、45、45A金属层；60覆盖层。

Claims (15)

1.一种应变片，包括：
树脂制的基材，具有可挠性；
功能层，由金属、合金、或金属的化合物直接形成在所述基材的一个表面上；
电阻体，由以α-Cr作为主成分的包含Cr、CrN、Cr2N并且扩散有所述功能层中包含的元素的膜形成在所述功能层的一个表面上；以及
电极，与所述电阻体电连接，其中，
所述功能层至少具有促进所述电阻体的晶体生长的功能，
应变率为10以上，
所述电极具有：
端子部，从所述电阻体的端部延伸；
第一金属层，由铜、铜合金、镍、或镍合金形成在所述端子部上；以及
第二金属层，由焊料润湿性优于所述第一金属层的材料形成在所述第一金属层上。
2.一种应变片，包括：
树脂制的基材，具有可挠性；
功能层，由金属、合金、或金属的化合物直接形成在所述基材的一个表面上；以及
电阻体，由以α-Cr作为主成分的包含Cr、CrN、Cr2N并且扩散有所述功能层中包含的元素的膜形成在所述功能层的一个表面上；以及
电极，与所述电阻体电连接，其中，
所述功能层至少具有促进所述电阻体的晶体生长的功能，
电阻温度系数在-1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内，
所述电极具有：
端子部，从所述电阻体的端部延伸；
第一金属层，由铜、铜合金、镍、或镍合金形成在所述端子部上；以及
第二金属层，由焊料润湿性优于所述第一金属层的材料形成在所述第一金属层上。
3.一种应变片，包括：
树脂制的基材，具有可挠性；
功能层，由金属、合金、或金属的化合物直接形成在所述基材的一个表面上；以及
电阻体，由以α-Cr作为主成分的包含Cr、CrN、Cr2N的膜形成在所述功能层的一个表面上；以及
电极，与所述电阻体电连接，其中，
所述功能层至少具有促进所述电阻体的晶体生长的功能，
所述电极具有：
端子部，从所述电阻体的端部延伸；
第一金属层，由铜、铜合金、镍、或镍合金形成在所述端子部上；以及
第二金属层，由焊料润湿性优于所述第一金属层的材料形成在所述第一金属层上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的应变片，其中，
所述第一金属层为电解镀层。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的应变片，其中，
所述第二金属层直接或间接地覆盖所述第一金属层的上表面及侧面。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的应变片，其中，
所述第一金属层的厚度为1μm以上。
7.根据权利要求6所述的应变片，其中，
所述第一金属层的厚度为3μm以上。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的应变片，其中，
所述功能层包含选自由Cr、Ti、V、Nb、Ta、Ni、Y、Zr、Hf、Si、C、Zn、Cu、Bi、Fe、Mo、W、Ru、Rh、Re、Os、Ir、Pt、Pd、Ag、Au、Co、Mn、Al组成的群组的一种或多种金属、所述群组中的任意金属的合金、或者所述群组中的任意金属的化合物。
9.根据权利要求8所述的应变片，其中，
所述功能层包含选自由Cr、V、Nb、Ta、Ni、Y、Hf、C、Zn、Bi、Fe、Mo、W、Ru、Rh、Re、Os、Ir、Pt、Pd、Ag、Au、Co、Mn组成的群组的一种或多种金属、所述群组中的任意金属的合金、或者所述群组中的任意金属的化合物。
10.根据权利要求8所述的应变片，其中，
所述功能层包含选自由TiN、TaN、Si3N4、TiO2、Ta2O5、SiO2组成的群组的一种金属化合物。
11.根据权利要求10所述的应变片，其中，
所述功能层包含选自由TiN、TaN、Si3N4、Ta2O5组成的群组的一种金属化合物。
12.根据权利要求8所述的应变片，其中，
所述功能层包含选自由FeCr、TiAl、FeNi、NiCr、CrCu组成的群组的一种合金。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的应变片，其中，
所述功能层具有防止所述电阻体氧化的功能、抑制包含在所述基材中的氧和水分向所述电阻体侧移动的功能、和/或提高所述基材与所述电阻体的密合性的功能。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的应变片，其中，
所述功能层图案化成与所述电阻体相同的平面形状。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的应变片，其中，
所述功能层的厚度为1nm～100nm。
CN201880076444.XA 2017-09-29 2018-09-27 应变片 Active CN111406196B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017191823 2017-09-29
JP2017-191823 2017-09-29
JP2018-052421 2018-03-20
JP2018052421A JP2019066453A (ja) 2017-09-29 2018-03-20 ひずみゲージ
PCT/JP2018/035939 WO2019065841A1 (ja) 2017-09-29 2018-09-27 ひずみゲージ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111406196A CN111406196A (zh) 2020-07-10
CN111406196B true CN111406196B (zh) 2022-03-29

Family

ID=65903563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880076444.XA Active CN111406196B (zh) 2017-09-29 2018-09-27 应变片

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2023129465A (zh)
CN (1) CN111406196B (zh)
WO (1) WO2019065841A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7201542B2 (ja) * 2019-06-21 2023-01-10 ミネベアミツミ株式会社 転がり軸受、回転装置、軸受監視装置、軸受監視方法
US20220301747A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 Holy Stone Enterprise Co., Ltd. High-Power Resistor
CN115323337B (zh) * 2022-10-11 2023-01-10 松诺盟科技有限公司 一种纳米薄膜复合应变传感器及其制备方法与应用

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54129889A (en) * 1978-03-31 1979-10-08 Hitachi Ltd Strain measuring unit
JPS5511320A (en) * 1978-07-10 1980-01-26 Hitachi Ltd Semiconductor displacement converter
JPH01202601A (ja) * 1988-02-08 1989-08-15 Taisei Koki Kk 金属薄膜抵抗ひずみゲージ
JPH06300649A (ja) * 1993-04-12 1994-10-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜歪抵抗材料とその製造方法及び薄膜歪みセンサ
JPH07307210A (ja) * 1994-05-12 1995-11-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属抵抗体の製造方法および力学量センサ
CN1692275A (zh) * 2003-02-19 2005-11-02 韦谢伊测量集团公司 应变片
WO2006041577A1 (en) * 2004-10-05 2006-04-20 Vishay Intertechnology, Inc. Foil strain gage for automated handling and packaging
EP1355122A4 (en) * 2001-10-02 2007-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd STRENGTH TESTS AND METHOD OF MANUFACTURE
JP2012137401A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Tokai Rubber Ind Ltd 被破壊センサ
CN102735154A (zh) * 2011-03-30 2012-10-17 美蓓亚株式会社 应变仪及其制造方法
CN103926028A (zh) * 2014-03-25 2014-07-16 慧石（上海）测控科技有限公司 一种应变片的结构设计及制作工艺
CN104700991A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 阿尔卑斯绿色器件株式会社 电感元件以及电感元件的制造方法
JP2016017882A (ja) * 2014-07-09 2016-02-01 新光電気工業株式会社 膜厚測定機能付き基板及び絶縁層の膜厚測定方法
JP2016153729A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 住友理工株式会社 変形量測定構造体
CN108291798A (zh) * 2015-12-01 2018-07-17 Ｎｉｓｓｈａ株式会社 多点测量用应变传感器及其制造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0270201A (ja) * 1988-09-03 1990-03-09 Fuji Electric Co Ltd 車輌用補助電源装置
JPH07113697A (ja) * 1993-10-19 1995-05-02 Tec Corp ロードセル
JPH08102163A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Fujitsu Ltd 磁気記録媒体及び磁気ディスク装置
SG38924A1 (en) * 1995-01-31 1997-04-17 Hoya Corp Magnetic recording medium and method for fabricating the same
JP2005233953A (ja) * 2004-02-17 2005-09-02 Robert Bosch Gmbh マイクロメカニカル式の高圧センサを製造するための方法及びマクロメカニカル式の圧力センサ
DE102005004603B3 (de) * 2005-02-01 2006-06-08 Siemens Ag Kraftsensor
JP2007173544A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Toshiba Corp Ｘ線検出器およびその製造方法
JP5884110B2 (ja) * 2011-12-02 2016-03-15 株式会社アサヒ電子研究所 歪抵抗素子およびそれを用いた歪検出装置
JP6159613B2 (ja) * 2013-08-05 2017-07-05 公益財団法人電磁材料研究所 歪センサ
JP6162670B2 (ja) 2014-10-03 2017-07-12 株式会社東京測器研究所 ひずみゲージ用合金及びひずみゲージ
JP6256360B2 (ja) * 2015-01-23 2018-01-10 株式会社豊田中央研究所 永久磁石およびその製造方法
JP6701748B2 (ja) * 2016-01-19 2020-05-27 ヤマハ株式会社 歪みセンサ素子
JP2017191823A (ja) 2016-04-12 2017-10-19 ニチコン株式会社 金属化フィルムコンデンサ
JP2018052421A (ja) 2016-09-30 2018-04-05 株式会社カーメイト ワイパーブレード

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54129889A (en) * 1978-03-31 1979-10-08 Hitachi Ltd Strain measuring unit
JPS5511320A (en) * 1978-07-10 1980-01-26 Hitachi Ltd Semiconductor displacement converter
JPH01202601A (ja) * 1988-02-08 1989-08-15 Taisei Koki Kk 金属薄膜抵抗ひずみゲージ
JPH06300649A (ja) * 1993-04-12 1994-10-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜歪抵抗材料とその製造方法及び薄膜歪みセンサ
JPH07307210A (ja) * 1994-05-12 1995-11-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属抵抗体の製造方法および力学量センサ
EP1355122A4 (en) * 2001-10-02 2007-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd STRENGTH TESTS AND METHOD OF MANUFACTURE
CN1692275A (zh) * 2003-02-19 2005-11-02 韦谢伊测量集团公司 应变片
WO2006041577A1 (en) * 2004-10-05 2006-04-20 Vishay Intertechnology, Inc. Foil strain gage for automated handling and packaging
JP2012137401A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Tokai Rubber Ind Ltd 被破壊センサ
CN102735154A (zh) * 2011-03-30 2012-10-17 美蓓亚株式会社 应变仪及其制造方法
CN104700991A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 阿尔卑斯绿色器件株式会社 电感元件以及电感元件的制造方法
CN103926028A (zh) * 2014-03-25 2014-07-16 慧石（上海）测控科技有限公司 一种应变片的结构设计及制作工艺
JP2016017882A (ja) * 2014-07-09 2016-02-01 新光電気工業株式会社 膜厚測定機能付き基板及び絶縁層の膜厚測定方法
JP2016153729A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 住友理工株式会社 変形量測定構造体
CN108291798A (zh) * 2015-12-01 2018-07-17 Ｎｉｓｓｈａ株式会社 多点测量用应变传感器及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111406196A (zh) 2020-07-10
JP2023129465A (ja) 2023-09-14
WO2019065841A1 (ja) 2019-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11543308B2 (en) Strain gauge
CN111542727B (zh) 应变片
CN111417830B (zh) 应变片及传感器模块
CN111630340B (zh) 应变片
CN111417829B (zh) 应变片
CN111406195B (zh) 应变片
CN111742189A (zh) 应变片及传感器模块
CN111587357B (zh) 应变片
CN111406196B (zh) 应变片
US20230296457A1 (en) Strain gauge
CN111919082B (zh) 应变片
JP2023106586A (ja) ひずみゲージ
CN111587356B (zh) 应变片
JP2019100883A (ja) ひずみゲージ
JP2023118855A (ja) ひずみゲージ
CN111630339B (zh) 应变片
CN111527370A (zh) 应变片
CN111919083B (zh) 应变片及其制造方法
JP7169185B2 (ja) ひずみゲージ
WO2019098072A1 (ja) ひずみゲージ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant