CN111542727A - 应变片 - Google Patents

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Abstract

本应变片具有：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；及防氧化层，形成在非氧化面上，该非氧化面构成所述电阻体的上表面。

Description

应变片
技术领域
本发明涉及一种应变片(strain gauge)。
背景技术
贴附在测定对象物上进而对测定对象物的应变进行检测的应变片是众所周知的。应变片具备对应变进行检测的电阻体，作为电阻体的材料，例如可使用包含Cr(铬)和/或Ni(镍)的材料。此外，就电阻体而言，例如可藉由对金属箔进行蚀刻而被形成为预定的图案(例如，参照专利文献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，在使用具有可挠性的基材的情况下，基材上难以形成稳定的电阻体，存在应变特性尤其是电阻温度系数TCR的稳定性较差的问题。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提高应变片中的电阻温度系数TCR的稳定性。
＜用于解决问题的手段＞
本应变片具有：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；及防氧化层，形成在非氧化面上，该非氧化面构成所述电阻体的上表面。
＜发明的效果＞
根据所公开的技术，可提高应变片中的电阻温度系数TCR的稳定性。
附图说明
[图1]第1实施方式的应变片的例示平面图。
[图2]第1实施方式的应变片的例示剖面图(其1)。
[图3]第1实施方式的应变片的例示剖面图(其2)。
[图4]电阻体为Cr混相膜的情况下的电阻体的内部的例示模式图(其1)。
[图5]电阻体为Cr混相膜的情况下的电阻体的内部的例示模式图(其2)。
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。各图中，对相同部件赋予了相同的符号，并存在省略了重复说明的情况。
〈第1实施方式〉
图1是第1实施方式的应变片的例示平面图。图2是第1实施方式的应变片的例示剖面图，示出了沿图1的A－A线的剖面。参照图1和图2，应变片1具有基材10、电阻体30、端子部41、及防氧化层50。需要说明的是，图1中，为了表示电阻体30和端子部41的位置关系，对防氧化层50的图示进行了省略以便于说明。
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。此外，各部分的设置有电阻体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。然而，也能以上下颠倒的状态来使用应变片1，或者能以任意角度来布置应变片1。此外，平面图是指从基材10的上表面10a的法线方向观察对象物时的视图，平面形状是指从基材10的上表面10a的法线方观察对象物时的形状。
基材10是成为用于形成电阻体30等的基层的部件，并具有可挠性。对基材10的厚度并无特别限制，可根据使用目的适当地进行选择，例如可为5μm～500μm左右。尤其是，如果基材10的厚度为5μm～200μm，则从来自经由粘接层等而接合于基材10的下表面的应变体表面的应变的传递性和相对于环境的尺寸稳定性的观点来看，为优选，如果为10μm以上，则从绝缘性的观点来看，为较佳。
基材10例如可由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以下且具有可挠性的部件。
这里，“由绝缘树脂薄膜形成”是指，不妨碍基材10在绝缘树脂薄膜中还含有填料、杂质等。基材10例如也可由含有二氧化硅、氧化铝等的填料的绝缘树脂薄膜形成。
电阻体30是以预定的图案形成在基材10上的薄膜，是一种藉由接受应变而可产生电阻变化的感测部。电阻体30可直接形成在基材10的上表面10a上，也可经由其他层而形成在基材10的上表面10a上。需要说明的是，图1中，为方便起见，以缎纹图案示出了电阻体30。
电阻体30例如可由包含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，例如可列举出Cr混相膜(多相膜)。作为包含Ni的材料，例如可列举出Cu－Ni(铜镍)。作为包含Cr和Ni两者的材料，例如可列举出Ni－Cr(镍铬)。
这里，Cr混相膜是指对Cr、CrN、Cr2N等进行相混合而成的膜。Cr混相膜还可包含氧化铬等的不可避杂质。
对于电阻体30的厚度并无特别限制，可根据使用目的适当地进行选择，例如可为大约0.05μm～2μm。尤其是，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和/或从基材10所发生的翘曲的观点来看，较佳为1μm以下。
例如，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，通过将稳定的结晶相即α－Cr(α铬)作为主成分，可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，可使应变片1的应变率(gauge factor(应变系数))为10以上，并可使应变率温度系数TCS和电阻温度系数TCR位于－1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。这里，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。
端子部41从电阻体30的两个端部延伸，在平面图中被形成为比电阻体30还宽的大致矩形形状。端子部41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，例如可与外部连接用的引线等接合。就电阻体30而言，例如可从一个端子部41呈之字状折返并进行延伸，从而与另一个端子部41连接。可利用焊接性优于端子部41的金属来覆盖端子部41的上表面。需要说明的是，尽管为了方便起见对电阻体30和端子部41赋予了不同的符号，但两者可在相同工序中由相同材料一体地形成。
防氧化层50在电阻体30和端子部41的上表面上例如被形成为与电阻体30和端子部41相同的平面形状。就以Cr为母体的薄膜而言，电阻值和/或应变系数会受到氧化状态的左右(影响)。为此，Cr的氧化控制非常重要，一般而言，Cr的氧化层被称为钝化层，由于容易制作氧化层，故难以进行氧化控制。因此，本实施方式中，在电阻体30和端子部41的上表面上设置了防氧化层50。需要说明的是，取决于防氧化层50的导电性，也可去除端子部41的上表面的防氧化层50。
就防氧化层50的材料而言，只要可防止电阻体30的氧化，对其并无特别限制，可根据使用目的等进行适当的选择，例如可列举出Ti、TiN、TaN、Si3O4、Si、SiO2、ZrO2等。也可为从这些物质的群中选出的多种物质的混合物。
例如，在电阻体30为Cr混相膜且防氧化层50的材料为Ti的情况下，就防氧化层50的厚度而言，从降低Cr混相膜对应变特性的影响的观点来看，优选为1nm～100nm左右。此外，在电阻体30为Cr混相膜且防氧化层50的材料为TiN的情况下，就防氧化层50的厚度而言，从提高Cr混相膜的TCR的稳定性的观点来看，优选为1nm～10nm左右。
可采用对电阻体30上的防氧化层50进行覆盖且使端子部41上的防氧化层50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，可防止电阻体30受到机械损伤等。此外，通过设置覆盖层60，还可保护电阻体30以免受湿气等的影响。需要说明的是，覆盖层60可被设置为，对除了端子部41上的防氧化层50之外的部分的整体进行覆盖。
覆盖层60例如可由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，硅树脂、聚烯烃树脂)等的绝缘树脂形成。覆盖层60也可含有填料和/或颜料。对覆盖层60的厚度并无特别限制，可根据使用目的等进行适当的选择，例如可为2μm～30μm左右。
制造应变片1时，首先准备基材10，并在基材10的上表面10a上形成图1所示的平面形状的电阻体30和端子部41。电阻体30和端子部41的材料和厚度如前所述。电阻体30和端子部41可使用相同材料进行一体形成。
就电阻体30和端子部41而言，例如可通过将能够形成电阻体30和端子部41的原料作为靶的磁控溅射法来进行成膜。也可使用反应性溅射法、蒸镀法、电弧离子镀法、脉冲激光沉积方法等来取代磁控溅射方法，由此对电阻体30和端子部41进行成膜。
从稳定应变特性的观点来看，对电阻体30和端子部41进行成膜之前，例如优选在基材10的上表面10a上藉由常规溅射法进行膜厚为1nm～100nm左右的的功能层的真空成膜，以作为底层。需要说明的是，就功能层而言，在功能层的整个上表面上形成电阻体30和端子部41之后，可藉由光刻技术与电阻体30、端子部41、及防氧化层50一起被图案化为图1所示的平面形状。
本申请中，功能层是指至少具有促进作为上层的电阻体30的晶体生长的功能的层。功能层优选还具有防止电阻体30因基材10中所含的氧和/或水分而氧化的功能以及提高基材10与电阻体30之间的密接性的功能。功能层还可具有其他功能。
由于构成基材10的绝缘树脂薄膜包含氧和/或水分，所以尤其在电阻体30包含Cr的情况下，Cr会形成自氧化膜，因此功能层所具有的防止电阻体30氧化的功能是有效的。
关于功能层的材料，只要是至少具有可促进作为上层的电阻体30的晶体生长的功能的材料，对其没有特别的限定，可根据使用目的等进行适当的选择，例如可列举出从由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)、及Al(铝)组成的群中选出的一种或多种金属、该群中的任意金属的合金、或该群中的任意金属的化合物。
作为上述合金，例如可列举出FeCr、TiAl、FeNi、NiCr、CrCu等。另外，作为上述化合物，例如可列举出TiN、TaN、Si3N4、TiO2、Ta2O5、SiO2等。
功能层例如可利用传统的溅射法来进行真空成膜，该传统的溅射法将能够形成功能层的原料作为靶，并将Ar(氩)气体导入腔内。通过使用传统的溅射法，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，所以能够使功能层的成膜量最小化，从而可获得密接性改善效果。
然而，上述方法仅是功能层的成膜方法的一个示例，还可利用其他方法来形成功能层。例如可采用如下方法，即，进行功能层的成膜之前，藉由使用了Ar等的等离子体处理等，对基材10的上表面10a进行活化，从而获得密接性改善效果，然后再通过磁控溅射法对功能层进行真空成膜。
对功能层的材料以及电阻体30和端子部41的材料的组合并无特别限制，可根据使用目的等进行适当的选择，优选使用具有如下两种功能的层，即，促进上层即电阻体30的晶体生长的功能和防止因基材10中所含的氧和/或水分而使电阻体30发生氧化的功能。
据此，藉由促进电阻体30的晶体生长可制作由稳定的结晶相所构成的电阻体30，进而可提高应变特性的稳定性。此外，通过使构成功能层的材料扩散至电阻体30，还可提高应变特性。再有，由于功能层为屏障层，可对基材10侧的电阻体30的氧化进行抑制，所以可进一步提高电阻体30的电阻值和/或应变片1的应变系数的稳定性。此外，还可进一步提高应变片1的TCR的稳定性。
就具备促进晶体生长的功能和作为屏障层的功能的功能层而言，例如在电阻体30为Cr混相膜的情况下，可列举出Ti和/或TiN，尤其优选使用TiN。其原因在于，使Ti扩散在Cr混相膜中后，尽管应变特性会得到提高，但扩散的影响也会导致应变特性出现偏差(不均)，然而，在使TiN扩散在Cr混相膜中的情况下，由于Cr混相膜中的扩散较小，所以扩散的影响难以导致应变特性出现偏差，温度所引起的应变特性的稳定性也会得到提高。
在作为功能层使用TiN的情况下，例如可采用将能够形成Cr混相膜的原料作为靶并将Ar气体导入腔内的磁控溅射方法来对电阻体30和端子部41进行成膜。或者，也可采用将纯Cr作为靶并将Ar气体和适量的氮气一起导入腔内的反应性溅射法来对电阻体30和端子部41进行成膜。
这些方法中，能够通过由TiN构成的功能层对Cr混相膜的生长面进行规定，由此可形成以稳定的晶体结构即α－Cr为主成分的Cr混相膜。另外，通过使构成功能层的TiN扩散到Cr混相膜中，还可使应变特性(应变率)得到提高。例如，可使应变片1的应变率为10以上，并可使应变率温度系数TCS和电阻温度系数TCR位于－1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。
需要说明的是，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，由TiN构成的功能层具备促进电阻体30的晶体生长的功能、防止电阻体30因包含在基材10中的氧和/或水分而氧化的功能、及提高基材10与电阻体30之间的密接性的功能的全部功能。作为功能层使用Ta、Si、Al、Fe来代替TiN的情况也同样。
这样，通过在电阻体30的下层上设置功能层，能够促进电阻体30的晶体生长，进而能够制作由稳定的结晶相构成的电阻体30。据此，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电阻体30中，还能够提高应变片1中的应变特性。
当在电阻体30和端子部41的上表面上形成防氧化层50时，对电阻体30和端子部41进行成膜后，例如可藉由将能够形成防氧化层50的原料作为靶并将Ar(氩)气体导入腔内的常规溅射法在电阻体30和端子部41的整个上表面上进行真空成膜。接着，将功能层、电阻体30、端子部41、及防氧化层50图案化为图1所示的平面形状。之后，根据需要还可去除端子部41的上表面的防氧化层50。
通过在真空腔内采用一连串的步骤执行电阻体30和端子部41的成膜以及防氧化层50的成膜，能够以在电阻体30和端子部41的上表面上不形成氧化层的方式在电阻体30的上表面上直接对防氧化层50进行成膜。即，可在成为(构成)电阻体30和端子部41的上表面的非氧化面上对防氧化层50进行成膜。
需要说明的是，图案化会导致电阻体30和端子部41的侧面从防氧化层50露出，但由于电阻体30和端子部41较薄，侧面的面积较小，所以侧面的氧化并不是什么问题。
形成防氧化层50之后，根据需要，还可在基材10的上表面10a上设置对电阻体30上的防氧化层50进行覆盖且使端子部41上的防氧化层50露出的覆盖层60，由此可完成应变片1的制作。就覆盖层60而言，例如可在基材10的上表面10a上，采用对电阻体30上的防氧化层50进行覆盖并使端子部41上的防氧化层50露出的方式，对半硬化状态的热硬化性绝缘树脂薄膜进行层压，然后再进行加热以使其硬化，由此来进行制作。覆盖层60也可藉由如下方法制作，即，在基材10的上表面10a上，采用对电阻体30上的防氧化层50进行覆盖并使端子部41上的防氧化层50露出的方式，涂敷液状或膏状的热硬化性绝缘树脂，然后再进行加热以使其硬化。
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和端子部41的底层的情况下，应变片1为图3所示的剖面形状。由符号20所表示的层为功能层。设置了功能层20的情况下的应变片1的平面形状与图1相同。
这样，通过在成为电阻体30的上表面的非氧化面上对防氧化层50进行成膜，即使在电阻体30是以Cr为母体的薄膜的情况下，由于电阻体3不会被氧化，所以可提高电阻体30的电阻值和应变片1的应变系数的稳定性。此外，还可提高应变片1的TCR的稳定性。
以上尽管将以Cr为母体的薄膜作为例子而进行了说明，但就Cu－Ni薄膜或Ni－Cr薄膜而言，藉由在电阻体30的上表面上设置防氧化层50，也可获得与以Cr为母体的薄膜的情况时同样的效果。此外，就Cu－Ni薄膜或Ni－Cr薄膜而言，通过在电阻体30的下层上设置具备促进晶体生长的功能和作为屏障层的功能的功能层，也可获得与以Cr为母体的薄膜的情况时同样的效果。
〈第2实施方式〉
第2实施方式中示出了采用与第1实施方式不同的方法来提高应变片的TCR的稳定性的例子。需要说明的是，第2实施方式中，存在对与已经说明的实施方式相同的构成部分的说明进行了省略的情况。
图4是电阻体为Cr混相膜的情况下的电阻体的内部的例示模式图。如图4所示，作为Cr混相膜的电阻体30包含α－Cr晶粒301和氮化铬302(CrN和Cr2N的一者或两者)，此外本实施方式中还添加了物质303。
物质303没有被添加的加热前的Cr混相膜的TCR为负的值。其原因可被认为是，尽管Cr的晶粒为TCR的正的成分，但例如藉由在氮气气氛中进行成膜，Cr的晶界处会形成TCR的负的成分、即、氮化铬(CrN和Cr2N的一者或两者)，TCR的负的成分、即、氮化铬的影响较大，导致TCR为负的值。
在物质303没有被添加的Cr混相膜中，加热会使TCR产生较大的变化，并会使Cr混相膜的TCR的值变低。其理由可被认为是，Cr混相膜中的残余应力被进行了缓和，Cr的晶粒可彼此接近，据此，晶界处的隧道电流变大，从而降低了TCR的负的成分、即、氮化铬的影响。
本实施方式中，Cr混相膜中添加了具有防止α－Cr晶粒301彼此接近的功能的物质303，物质303分散在Cr混相膜中进而存在于α－Cr晶粒301的晶界处。
就物质303而言，只要是具有防止α－Cr晶粒301彼此靠近的功能的物质，对其并无特别限制，可根据使用目的等进行适当的选择。此外，就物质303而言，TCR优选为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下，电导率优选为10－6S/m以下，例如可列举出AlN、BN、TiO2、ZrO2、SiO2、Si3N4等的绝缘物。也可为从这些的群中选出的多种物质的混合物。
这里，TCR优选为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下的理由如下。例如，当TCR大于+1000ppm/℃的物质存在于晶界处时，由于导体的举动处于支配地位，所以膜整体的TCR值会变为大于+1000ppm/℃。此外，当TCR小于－30000ppm/℃的物质存在于晶界处时，由于结构缺陷所引起的热活化了跳跃传导发生作用，所以会变为不稳定的TCR值。然而，当TCR为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下的物质303存在于晶界处时，由于不会出现上述问题，所以可稳定地将Cr混相膜整体的TCR控制为较低的值。
此外，电导率优选为10－6S/m以下的理由如下。例如，当在Cr混相膜中添加了作为电导率大于107S/m的物质的金属时，由于加热导致金属扩散到Cr混相膜中，所以TCR会发生较大的变化。此外，当在Cr混相膜中添加了作为电导率大于10－6S/m且为107S/m以下的物质的、电气特性比绝缘体还高的金属化合物时，尽管与金属不同，扩散会被抑制，但却会使Cr混相膜的电气特性发生变化。然而，当在Cr混相膜中添加了电导率为10－6S/m以下的物质303时，与金属不同，扩散会被抑制，Cr颗粒间的距离也会被控制，因此，无论是加热前还是加热后，都可将TCR控制为较低的值。
就物质303的添加量而言，可根据电阻体30的成膜条件进行适当的选择，例如可为1重量％～25重量％。尤其是，如果电阻体30中的物质303的添加量为2重量％～10重量％，则从可提高α－Cr的结晶性的观点来看，为较佳。
通过向作为Cr混相膜的电阻体30中添加具有防止α－Cr晶粒301彼此接近的功能的物质303从而使物质303存在于晶界处，可对TCR的正的成分即Cr的晶粒之间的结合进行抑制，由此可使应变片的TCR为较低的值。
即，就晶界处所存在的物质303而言，藉由加热时的残余应力的缓和，可防止α－Cr晶粒301彼此接近，为此，即使是加热后，电阻体30的内部的状态也与加热前没有较大变化，这样就可将应变片1的TCR原样地维持为较低的值。
其结果为，Cr混相膜的加热前和加热后的TCR都可为较低的值，藉此可对加热前后的TCR变化进行抑制。即，可提高应变片1的TCR的稳定性。需要说明的是，藉由添加至Cr混相膜中的物质303的添加量，还可对α－Cr晶粒301彼此的靠近程度进行控制，由此可对应变片1的TCR进行控制。
当形成添加了AlN的Cr混相膜时，例如可在基材10的上表面10a上进行由Al构成的功能层的成膜。然后，可藉由将能够形成Cr混相膜的原料作为靶并将Ar气体导入腔内的磁控溅射法，对电阻体30和端子部41进行成膜。或者，也可藉由将纯Cr作为靶并将Ar气体和适量的氮气一起导入腔内的反应性溅射法，对电阻体30和端子部41进行成膜。
这些方法中，通过由Al构成的功能层对Cr混相膜的生长面进行规定，可进行以稳定的晶体结构即α－Cr为主成分的混相膜的成膜。此外，藉由使构成功能层的Al扩散到Cr混相膜中，还可提高应变特性。例如，可使应变片1的应变率(应变系数)为10以上，并使应变率温度系数TCS和电阻温度系数TCR位于－1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。需要说明的是，在功能层由Al形成的情况下，还存在Cr混相膜中包含Al和/或AlN的情况。也就是说，可从由Al构成的功能层向Cr混相膜中添加AlN。
此外，当形成添加了AlN的Cr混相膜时，可藉由分别将Cr和Al作为靶并将Ar气体和适量的氮气一起导入腔内的反应性溅射法，对电阻体30和端子部41进行成膜。此情况下，Al在Cr混相膜中作为AlN而被成膜，由此可形成添加了AlN的Cr混相膜。
需要说明的是，该方法中，即使在Al之外的功能层上进行了Cr混相膜的成膜，也可形成添加了AlN的Cr混相膜。此外，该方法中，即使以不形成功能层的方式在基材10的上表面10a上直接进行了Cr混相膜的成膜，也可形成添加了AlN的Cr混相膜。
另外，还可对第1实施方式和第2实施方式进行组合。例如，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，可在电阻体30的上表面上作为防氧化层50而进行Ti的成膜，并在电阻体30中作为物质303而进行AlN的添加。此外，还可将具有促进电阻体30的晶体生长的功能和防止电阻体30的氧化的功能的功能层设置在电阻体30的下层上。据此，可获得第1实施方式和第2实施方式的双方的效果。
以上尽管以Cr混相膜为例进行了说明，但就Cu－Ni薄膜或Ni－Cr薄膜而言，通过向电阻体添加具有防止电阻体的主成分即晶粒彼此接近的功能的物质，也可获得与Cr混相膜的情况时同样的效果。
〈第3实施方式〉
第3实施方式中示出了将特性与第2实施方式不同的物质添加至电阻体的例子。需要说明的是，第3实施方式中，存在对与已经说明的实施方式相同的构成部分的说明进行了省略的情况。
图5是电阻体为Cr混相膜的情况下的电阻体的内部的例示模式图，示出了加热前后的情形。如图5所示，作为Cr混相膜的电阻体30包含α－Cr晶粒301和氮化铬302(CrN和Cr2N的一者或两者)，此外本实施方式中还添加了物质304。
在物质304没有被添加的Cr混相膜中，加热会导致TCR发生较大的变化，加热时间越长，TCR越会沿正方向变大。其原因可被认为是，藉由加热，TCR的正的成分即Cr的晶粒徐々生长，晶界处所存在的TCR的负的成分、即、氮化铬会进入Cr膜的内部或被压出至外部，导致晶界处所存在的氮化铬出现减少。为此，加热时间越长，TCR的正的值越会持续地变大。
因此，本实施方式中，Cr混相膜中添加了具有对α－Cr晶粒301的生长进行抑制的功能的物质304，并且物质304分散在了Cr混相膜中。
就物质304而言，只要是具有对α－Cr晶粒301的生长进行抑制的功能的物质，对其并无特别限定，可根据使用目的等进行适当的选择。此外，就物质304而言，TCR优选为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下，电导率优选为大于10－6S/m且为107S/m以下，例如可列举出TiN、TaN、SiTiN、CrSiO等的金属化合物以及Si等的半导体。也可为从这些的群中选出的多种物质的混合物。
这里，TCR优选为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下的理由如下。例如，当TCR大于+1000ppm/℃的物质存在于晶界处时，由于导体的举动占据支配地位，所以膜整体的TCR值会变为大于+1000ppm/℃。此外，当TCR小于－30000ppm/℃的物质存在于晶界处时，由于结构缺陷所引起的热活化了的跳跃传导发生作用，所以会变为不稳定的TCR值。然而，当TCR为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下的物质304存在于晶界处时，由于不会出现上述问题，所以可稳定地将Cr混相膜整体的TCR控制为较低的值。
此外，电导率优选为大于10－6S/m且为107S/m以下的理由如下。例如，当Cr混相膜中添加了作为电导率大于107S/m的物质的金属时，由于加热使金属扩散到Cr混相膜中，所以TCR会发生较大的变化。此外，当添加了10－6S/m以下的物质时，由于几乎不导电，所以无法对Cr混相膜中的电气特性进行控制。然而，当在Cr混相膜中添加了电导率大于10－6S/m且为107S/m以下的物质304时，与金属不同，扩散会被抑制，不仅如此，还可添加与Cr混相膜的特性相应的电气特性的材料，因此，不管加热前还是加热后，都可将TCR控制为较低的值。
就物质304的添加量而言，可根据电阻体30的成膜条件进行适当的选择，例如可为1重量％～25重量％。尤其是，如果电阻体30中的物质304的添加量为2重量％～10重量％，则从可提高α－Cr的结晶性的观点来看，为优选。
通过向作为Cr混相膜的电阻体30添加具有对α－Cr晶粒301的生长进行抑制的功能的物质304，可对加热所引起的TCR的正的值持续变大进行抑制，由此可将TCR控制为较低的值。即，可提高应变片1的TCR的稳定性。需要说明的是，藉由添加至Cr混相膜的物质304的添加量，还可对α－Cr晶粒301的生长程度进行控制，藉此可对应变片1的TCR进行控制。
当形成添加了TiN的Cr混相膜时，例如可在基材10的上表面10a上对由Ti构成的功能层进行成膜。接着，可藉由将能够形成Cr混相膜的原料作为靶并将Ar气体导入腔内的磁控溅射法，对电阻体30和端子部41进行成膜。或者，也可藉由将纯Cr作为靶并将Ar气体和适量的氮气一起导入腔内的反应性溅射法，对电阻体30和端子部41进行成膜。
这些方法中，通过由Ti构成的功能层对Cr混相膜的生长面进行规定，可进行以稳定的晶体结构即α－Cr为主成分的Cr混相膜的成膜。此外，藉由使构成功能层的Ti扩散到Cr混相膜中，还可提高应变特性。例如，可使应变片1的应变率(系数)为10以上，并使应变率温度系数TCS和电阻温度系数TCR位于－1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。需要说明的是，在功能层由Ti形成的情况下，还存在Cr混相膜中包含Ti和/或TiN的情况。也就是说，可从由Ti构成的功能层向Cr混相膜中添加TiN。
此外，当形成添加了TiN的Cr混相膜时，也可藉由分别将Cr和Ti作为靶并将Ar气体和适量的氮气一起导入腔内的反应性溅射法，对电阻体30和端子部41进行成膜。此情况下，Ti在Cr混相膜中作为TiN而被成膜，由此可形成添加了TiN的Cr混相膜。
需要说明的是，该方法中，即使在Ti之外的功能层上对Cr混相膜进行了成膜，也可形成添加了TiN的Cr混相膜。此外，该方法中，即使以不形成功能层的方式在基材10的上表面10a上直接进行了Cr混相膜的成膜，也可形成添加了TiN的Cr混相膜。
另外，还可对第1实施方式和第3实施方式进行组合。例如，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，可在电阻体30的上表面上进行作为防氧化层50的Ti的成膜，并向电阻体30进行作为物质304的TiN的添加。此外，也可将具有促进电阻体30的晶体生长的功能和防止电阻体30的氧化的功能的功能层设置在电阻体30的下层上。据此，可获得第1实施方式和第3实施方式的双方的效果。
此外，也可对第2实施方式和第3实施方式进行组合。例如，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，可向电阻体30添加作为物质303的AlN并添加作为物质304的TiN。据此，可获得第2实施方式和第3实施方式的双方的效果。
另外，还可对第1实施方式、第2实施方式、及第3实施方式进行组合。例如，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，可在电阻体30的上表面上进行作为防氧化层50的Ti的成膜，并向电阻体30进行作为物质303的AlN的添加和作为物质304的TiN的添加。此外，也可将具有促进电阻体30的晶体生长的功能和防止电阻体30的氧化的功能的功能层设置在电阻体30的下层上。据此，可获得第1实施方式、第2实施方式、及第3实施方式的三者的效果。
以上尽管以Cr混相膜为例进行了说明，但就Cu－Ni薄膜或Ni－Cr薄膜而言，通过向电阻体30添加金属化合物、半导体、绝缘物等，也可获得与Cr混相膜的情况时同样的效果。
以上对优选的实施方式等进行了详细说明，但本发明不限于上述实施方式等，在不脱离权利要求书所记载的范围情况下，还可以对上述实施方式等进行各种各样的变形和替换。
本国际申请主张2017年10月31日申请的日本国专利申请第2017－210571号的优先权，并将该日本国专利申请第2017－210571号的内容全部援引于本国际申请。
符号说明
1应变片；10基材；10a上表面；20功能层；30电阻体；41端子部；50防氧化层；60覆盖层；301α－Cr晶粒；302氮化铬；303、304物质。

Claims (15)

1.一种应变片，具有：
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；及
防氧化层，形成在非氧化面上，该非氧化面为所述电阻体的上表面。
2.如权利要求1所述的应变片，其中，
所述防氧化层由一种或多种物质形成，该一种或多种物质从由Ti、TiN、TaN、Si3O4、Si、SiO2、及ZrO2组成的群中选出。
3.如权利要求1或2所述的应变片，其中，
所述电阻体中添加有第1物质，该第1物质具有防止所述电阻体的主成分即晶粒彼此靠近的功能。
4.如权利要求3所述的应变片，其中，
所述第1物质的电阻温度系数为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下，所述第1物质的电导率为10－6S/m以下。
5.如权利要求3或4所述的应变片，其中，
所述第1物质为从由AlN、BN、TiO2、ZrO2、SiO2、及Si3N4组成的群中选出的一种或多种物质。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的应变片，其中，
所述电阻体中添加有第2物质，该第2物质具有抑制所述电阻体的主成分即晶粒的生长的功能。
7.如权利要求6所述的应变片，其中，
所述第2物质的电阻温度系数为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下，所述第2物质的电导率大于10－6S/m且小于等于107S/m。
8.如权利要求6或7所述的应变片，其中，
所述第2物质为从由TiN、TaN、SiTiN、CrSiO、及Si组成的群中选出的一种或多种物质。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的应变片，其中，
在所述基材的一个表面上具有由金属、合金、或金属的化合物形成的功能层，
所述电阻体形成在所述功能层的一个表面上。
10.如权利要求9所述的应变片，其中，
所述功能层具有促进所述电阻体的晶体生长的功能。
11.如权利要求10所述的应变片，其中，
所述功能层具有防止所述电阻体的氧化的功能。
12.如权利要求1至11中的任一项所述的应变片，其中，
所述电阻体以α铬为主成分。
13.如权利要求12所述的应变片，其中，
所述电阻体包含80重量％以上的α铬。
14.如权利要求12或13所述的应变片，其中，
所述电阻体包含氮化铬。
15.如权利要求1至14中的任一项所述的应变片，具有：
绝缘树脂层，覆盖所述电阻体。
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