CN111656129A - 应变片 - Google Patents

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Abstract

本应变片包括形成在具有可挠性的基材上的应变检测部和温度检测部，其中，所述应变检测部在所述基材上具有由包含铬和镍中的至少一者的材料形成的电阻体，所述电阻体包括并排设置的多个电阻图案、以及将相邻的所述电阻图案的端部彼此连接的折返部分，在所述折返部分上层叠有由灵敏度低于所述电阻体的材料构成的第一金属层，所述折返部分上的所述第一金属层的电阻值低于所述折返部分的电阻值，所述温度检测部是热电偶，该热电偶具有在所述基材上由与所述电阻体相同的材料形成的第二金属层、以及在所述第二金属层上由与所述第一金属层相同的材料形成的第三金属层。

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(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，如果电阻体的电阻值随着温度而变化，电阻温度系数产生偏差，则无法精确地检测出应变。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够输出电阻体的周边温度信息的应变片。
<用于解决问题的手段>
本应变片包括形成在具有可挠性的基材上的应变检测部和温度检测部，其中，所述应变检测部在所述基材上具有由包含铬和镍中的至少一者的材料形成的电阻体，所述电阻体包括并排设置的多个电阻图案、以及将相邻的所述电阻图案的端部彼此连接的折返部分，在所述折返部分上层叠有由灵敏度低于所述电阻体的材料构成的第一金属层，所述折返部分上的所述第一金属层的电阻值低于所述折返部分的电阻值，所述温度检测部是热电偶，该热电偶具有在所述基材上由与所述电阻体相同的材料形成的第二金属层、以及在所述第二金属层上由与所述第一金属层相同的材料形成的第三金属层。
<发明的效果>
根据所公开的技术，能够提供一种能够输出电阻体的周边温度信息的应变片。
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(其1)。
图2是示出根据第1实施方式的应变片的平面图(其2)。
图3A是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图(其1)。
图3B是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图(其2)。
图3C是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图(其3)。
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1)。
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2)。
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3)。
图5A是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图(其4)。
图5B是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图(其5)。
图5C是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图(其6)。
图6A是示出根据第1实施方式的变形例1的应变检测部的平面图(其1)。
图6B是示出根据第1实施方式的变形例1的应变检测部的平面图(其2)。
图6C是示出根据第1实施方式的变形例1的应变检测部的平面图(其3)。
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平面图，仅示出第一层。图3A～图3C是示出根据第1实施方式的应变片的剖面图，图3A示出了沿图1的线A-A的剖面，图3B示出了沿图1的线B-B的剖面，图3C示出了沿图1的线C-C的剖面。
如图1、图2、图3A～图3C所示，应变片1包括形成在同一个的基材10上的应变检测部1S、湿度检测部1H、以及温度检测部1T。应变检测部1S与湿度检测部1H与温度检测部1T相互独立地布置，并且未电连接。
需要说明的是，在图1及图2中，自纸面上侧起布置了湿度检测部1H、应变检测部1S、以及温度检测部1T，但是不限于此，湿度检测部1H、应变检测部1S、以及温度检测部1T可以任意布置。
应变检测部1S具有形成在基材10上的电阻体301、电极40A、以及金属层431。
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301的一侧为上侧或一侧，未设置电阻体301的一侧为下侧或另一侧。另外，各部位的设置有电阻体301的一侧的表面为一个表面或上表面，未设置电阻体301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301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301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301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。
电阻体301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301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301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301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301的厚度优选为0.1μm以上，从能够减少因构成电阻体301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301为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301以α-Cr作为主成分，从而能够将应变检测部1S的灵敏度(gauge factor)设为10以上，并且将灵敏度温度系数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，从提高计量(gauge)特性的观点来看，电阻体301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301的两端延伸，并且在平面图中相对于电阻体301扩宽以形成为大致矩形形状。电极40A是用于将因应变而产生的电阻体301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301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可以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301的两端部延伸的端子部411、以及在端子部411的上表面上形成的金属层421。需要说明的是，虽然为方便起见对电阻体301和端子部411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。
作为金属层421的材料，可以选择焊料润湿性优于端子部411的材料。例如，在电阻体301为Cr混合相膜的情况下，作为金属层421的材料，可以举出Cu、Ni、Al、Ag、Au、Pt等、或该些金属中的任意的金属的合金、该些金属中的任意的金属的化合物、或者该些金属中的任意的金属、合金、化合物适当层叠而成的层叠膜。对于金属层421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～30μm。如果考虑焊料溶蚀，则金属层421的厚度优选为1μm以上，更优选为3μm以上。需要说明的是，在通过电解镀来形成金属层421的情况下，从容易进行电解镀的观点来看，金属层421的厚度优选为30μm以下。
但是，在焊料润湿性和焊料溶蚀不成为问题的情况下，可以使用端子部411自身作为电极，而不层叠金属层421。
电阻体301包括以使其长度方向朝向相同方向(在图1的示例中为X方向)的方式并排设置的多个电阻图案31、以及将相邻的电阻图案31的端部的外侧彼此连接的折返部分33。
在折返部分33上层叠有由灵敏度低于电阻体301的材料构成的金属层431。并且，以使折返部分33上的金属层431的电阻值低于折返部分33的电阻值的方式，对金属层431的材料和厚度进行选择。
需要说明的是，虽然在图1中，电阻体301的折返部分33为直线状，但是电阻体301的折返部分33不限于直线状，可以为任意形状。例如，电阻体301的折返部分33可以为曲线状，也可以是直线状的部分和曲线状的部分混合存在的情况。
对于金属层431的材料，只要其为灵敏度低于电阻体301的材料便无特别限制，可以根据目的适当地选择。例如，在电阻体301为Cr混合相膜的情况下，作为金属层431的材料，可以举出Cu、Ni、Al、Ag、Au、Pt等、或该些金属中的任意的金属的合金、该些金属中的任意的金属的化合物、或者该些金属中的任意的金属、合金、化合物适当层叠而成的层叠膜。对于金属层431的厚度，只要其使折返部分33上的金属层431的电阻值低于折返部分33的电阻值便无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以为大约0.01μm～30μm。
金属层431可以使用与金属层421相同的材料，在与金属层421相同的工序中形成。另外，金属层431可以使用与金属层421不同的材料，在与金属层421不同的工序中形成。在此情况下，金属层431的厚度无需与金属层421的厚度相同。需要说明的是，在图1中，为方便起见，以阴影图案电阻图案31、金属层421、以及金属层431。
可以以覆盖电阻体301及金属层431并暴露电极40A的方式在基材10的上表面10a上设置覆盖层601(绝缘树脂层)。通过设置覆盖层601，能够防止在电阻体301及金属层431上产生机械性的损伤等。另外，通过设置覆盖层601，能够保护电阻体301及金属层431不受湿气等的影响。需要说明的是，覆盖层601可以设置为对除了电极40A以外的更宽的区域进行覆盖。
覆盖层601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601可以含有填充剂或颜料。对于覆盖层601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。
湿度检测部1H具有形成在基材10上的金属层302、金属层432、电极40B、以及湿敏层602。
金属层302包括形成在基材10上的、以互不接触的方式彼此相间插入的两个梳状图案。金属层302可以直接形成在基材10的上表面10a上，也可以经由其他层形成在基材10的上表面10a上。金属层302的材料和厚度例如可以与电阻体301相同。
金属层432是层叠在金属层302上的、平面形状与金属层302相同的图案。金属层432的材料和厚度例如可以与金属层431相同。
电极40B可以形成为在端子部412上层叠有金属层422的层叠结构。端子部412从金属层302的两端部延伸，并在平面图中形成为大致矩形形状。金属层422从金属层432的两端部延伸，并在平面图中在端子部412上形成为大致矩形形状。
换言之，电极40B包括从构成各个梳状图案的金属层302的端部延伸的一对端子部412、以及从构成各个梳状图案的金属层432的端部延伸至各个端子部412上的金属层422。
需要说明的是，金属层302及端子部412与金属层432及422形成为在平面图中重叠。
与电极40B中的一个连接的构成一个梳状图案的金属层302及432和与电极40B中的另一个连接的构成另一个梳状图案的金属层302及432未直接电连接。一个梳状图案与另一个梳状图案经由用于对至少两个梳状图案之间的间隙进行填充的湿敏层602而电连接。湿敏层602可以对两个梳状图案之间的间隙进行填充并形成在两个梳状图案上。
湿敏层602由电阻值因吸湿/脱湿而变化(电阻值随着湿度的升高而变小)的材料形成。对于湿敏层602的材料，只要是其电阻值因吸湿/脱湿而变化的材料便无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以举出氯化锂(LiCl)、磺化聚苯乙烯、偏磷酸钾(KPO3)、五氧化二磷(P2O3)、碳(C)、硒(Se)、锗(Ge)、硅(Si)、氧化铝(Al2O3)、氧化铬(Cr2O3)、氧化镍(Ni2O3)、氧化铁(FeO3)、氧化锌(ZnO)、镁铬铁矿(MgCr2O4)、铝酸镁(MgAl2O4)、镁铁矿(MgFe2O4)等。对于湿敏层602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～30μm。
电极40B是用于将随着应变检测部1S的周边湿度的变化而产生的湿敏层602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。
温度检测部1T具有形成在基材10上的金属层303、金属层433、以及电极40C。
金属层303是形成在基材10上的整面铺开状的薄膜。金属层303可以直接形成在基材10的上表面10a上，也可以经由其他层形成在基材10的上表面10a上。金属层303的材料和厚度例如可以与电阻体301及金属层302相同。
金属层433是层叠在金属层303上的整面铺开状的薄膜。金属层433的材料和厚度例如可以与金属层431及金属层432相同。由于金属层303与金属层433由不同的材料形成，因此能够起到热电偶的作用。通过将金属层303及金属层433形成为整面铺开状的薄膜，从而能够降低应变的影响并进行精确的温度检测。
电极40C可以形成为在端子部413上层叠有金属层423的层叠结构。端子部413从金属层303的两端部延伸，并在平面图中形成为大致矩形形状。金属层423中的一个从金属层433的一个端部延伸，并在平面图中在端子部413中的一个上形成为大致矩形形状。金属层423中的另一个虽然在端子部413中的另一个上形成为大致矩形形状，但是未与金属层433电连接。
电极40C是用于将随着应变检测部1S的周边温度的变化而在金属层303与金属层433之间产生电位差(热电动势)输出至外部的一对电极，例如与外部连接用的引线等接合。
可以以覆盖金属层303及433并暴露电极40C的方式在基材10的上表面10a上设置防潮层603。通过设置防潮层603，从而能够降低湿气对金属层303及433的影响并进行准确的温度检测。防潮层603可以设置为对除了电极40C以外的更宽的区域进行覆盖。
对于防潮层603的材料，只要是能够降低湿气对金属层303及433的影响的材料便无特别限制，可以根据目的适当地选择，例如可以举出高密度聚乙烯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、丁基橡胶等。对于防潮层603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。
需要说明的是，虽然为方便起见对电阻体301、端子部411、金属层302、端子部412、金属层303、以及端子部413赋予不同符号，但是其可以在相同工序中由相同材料一体地形成。另外，虽然为方便起见对金属层421、金属层431、金属层422、金属层432、金属层423、以及金属层433赋予不同符号，但是其可以在相同工序中由相同材料一体地形成。
图4A～图4C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3B对应的应变检测部1S的剖面。由于湿度检测部1H和温度检测部1T的层结构与应变检测部1S的层结构相同，因此省略了剖面图等的图示。
为了制造应变计1，首先，在图4A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，并在金属层300上进一步形成金属层310。
金属层300是最终被图案化而成为电阻体301、端子部411、金属层302、端子部412、金属层303、以及端子部413的层。因此，金属层300的材料和厚度与上述的电阻体301等的材料和厚度相同。金属层310是最终被图案化而成为金属层421、金属层431、金属层422、金属层432、金属层423、以及金属层433的层。因此，金属层310的材料和厚度与上述的金属层421等的材料和厚度相同。
金属层300例如可以通过利用以能够形成金属层300的原料作为靶的磁控溅射法进行成膜。对于金属层300，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进行成膜。
从使计量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膜厚为大约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301)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(电阻体301)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以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混合相膜中，从而使计量特性得到提高。例如，能够使应变检测部1S的灵敏度为10以上，并且使灵敏度温度系数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，在应变检测部1S中，能够提高计量特性的稳定性。另外，通过使构成功能层的材料扩散至金属层300，从而能够在应变检测部1S中提高计量特性。
金属层310例如可以通过利用以能够形成金属层310的原料作为靶的磁控溅射法进行成膜。对于金属层310，可以利用反应溅射法、蒸镀法、镀覆法、电弧离子镀法或脉冲激光沉积法等来代替磁控溅射法而进行成膜。在形成较厚的金属层310的情况下，优选选择镀覆法。
接着，在图4B所示的工序中，利用光刻法对金属层310进行图案化，形成图1的平面形状的金属层421、金属层431、金属层422、金属层432、金属层423、以及金属层433。接着，在图4C所示的工序中，利用光刻法对金属层300进行图案化，形成图2的平面形状的电阻体301、端子部411、金属层302、端子部412、金属层303、以及端子部413。
由此，在应变检测部1S中，在电阻体301的折返部分33上层叠金属层431。另外，在应变检测部1S中，在端子部411上层叠金属层421，并形成电极40A。另外，在湿度检测部1H中，在金属层302上层叠金属层432。另外，在湿度检测部1H中，在端子部412上层叠金属层422，并形成电极40B。另外，在温度检测部1T中，在金属层303上层叠金属层433。另外，在温度检测部1T中，在端子部413上层叠金属层423，并形成电极40C。
在图4C所示的工序之后，通过在基材10的上表面10a上，以覆盖电阻体301及金属层431并暴露电极40A的方式设置覆盖层601，以覆盖金属层302及金属层432并暴露电极40B的方式设置湿敏层602，并以覆盖金属层303及金属层433并暴露电极40C的方式设置防潮层603，从而完成了应变片1。但是，可以根据需要来设置覆盖层601及防潮层603。
覆盖层601例如可以通过在基材10的上表面10a上以覆盖电阻体301及金属层431并暴露电极40A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601也可以通过在基材10的上表面10a上以覆盖电阻体301及金属层431并暴露电极40A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。湿敏层602及防潮层603可以利用与覆盖层601同样的方法来制作。
需要说明的是，在基材10的上表面10a上设置功能层作为金属层300的基底层的情况下，应变片1(湿度检测部1H、应变检测部1S、以及温度检测部1T)为图5A～图5C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及图2相同。
需要说明的是，在以上工序中，虽然示出了使用相同材料来形成金属层421、金属层431、金属层422、金属层432、金属层423、以及金属层433的示例，但是其仅为一个示例，如上所述，也可以使用不同材料在不同的工序中形成金属层421、金属层422及金属层423、和金属层431、金属层432及金属层433。另外，也可以不设置金属层421、金属层422及金属层423。
如上所述，在应变片1中，在同一基材10上的应变检测部1S的附近布置有温度检测部1T。由此，能够利用温度检测部1T对电阻体301的周边温度进行检测，并将电阻体301的周边温度信息输出至应变片1的外部。因此，即使电阻体301的TCR存在偏差，也能够通过基于温度检测部1T的检测结果在外部电路对应变检测部1S的检测结果进行校正运算，从而降低温度变化的影响以精确地计算出应变。
另外，由于基材或电阻体的材料的关系，有时会发生因湿度引起TCR变化的问题。在此情况下，通过除了使用温度检测部1T的检测结果以外，还使用湿度检测器1H的检测结果在外部电路进行校正运算，从而能够降低温度变化及湿度变化的影响以精确地计算出应变。
另外，在应变检测部1S中，通过在电阻体301的折返部分33上层叠由灵敏度低于电阻体301的材料构成的金属层431，并且使折返部分33上的金属层431的电阻值低于折返部分33的电阻值，从而能够降低在误检测方向上的灵敏性，并提高应变检测部1S的应变检测精度。
即，在电阻体301的折返部分33中，多数的电流流向电阻值低于折返部分33的金属层431侧。因此，即使在电阻体301的折返部分33延伸的误检测方向(在此情况下为Y方向)上产生应变，也由于以来自灵敏度低于电阻体301的金属层431侧的输出为主，因此不会从电极40A获得较大的输出。另一方面，在电阻体301的折返部分33以外的部分中，由于全部电流流过灵敏度较高的电阻体301，因此如果在电阻体301的栅格方向(在此情况下为X方向)上产生应变，则会从电极40A获得较大的输出。因此，能够提高栅格方向(在此情况下为X方向)上的应变检测精度。但是，在因误检侧方向上的应变所引起的电阻值的变化不成为问题的情况下，也可以不层叠金属层431。
该效果能够不依赖于电阻体301的材料而获得，但是在使用灵敏度较大的Cr混合相膜作为电阻体301的情况下，能够获得特别显著的效果。
<第1实施方式的变形例1>
在第1实施方式的变形例1中，示出了应变检测部的折返部分附近的结构不同的示例。需要说明的是，在第一实施方式的变形例1中，有时会省略关于与已经说明的实施方式相同的构成部的说明。
在第1实施方式中示出的应变检测部1S可以变形为以下所示的应变检测部2S、3S、或4S。需要说明的是，在第1实施方式的变形例1中，湿度检测部1H及温度检测部1T的结构与第1实施方式相同。
图6A是示出根据第1实施方式的变形例1的应变检测部的平面图(其1)。如图6A所示，应变检测部2S与应变检测部1S(参见图1等)的不同之处在于，将折返部分33替换为折返部分34，将金属层431替换为金属层441。
电阻体301包括以使其长度方向朝向相同方向(在图6A的示例中为X方向)的方式并排设置的多个电阻图案31、以及将相邻的电阻图案31的端部的相对侧彼此连接的折返部分34。
在折返部分34上层叠有由灵敏度低于电阻体301的材料构成的金属层441。并且，以使折返部分34上的金属层441的电阻值低于折返部分34的电阻值的方式，对金属层441的材料和厚度进行选择。金属层441的材料和厚度例如可以与金属层431相同。
可以如图1所示的折返部分33那样，考虑以将相邻的电阻图案31的端部的外侧彼此连接的部分作为电阻体301的折返部分，也可以如图6A所示的折返部分34那样，考虑以将相邻的电阻图案31的端部的相对侧彼此连接的部分作为电阻体301的折返部分。
在上述任意一种情况下，均能够通过在电阻体301的折返部分上层叠由灵敏度低于电阻体301的材料构成的金属层，并且使折返部分上的金属层的电阻值低于折返部分的电阻值，来降低在误检测方向上的灵敏性，并提高应变检测部的应变检测精度。
图6B是示出根据第1实施方式的变形例1的应变检测部的平面图(其2)。如图6B所示，应变检测部3S与应变检测部1S(参见图1等)的不同之处在于，将金属层431替换为金属层451。
金属层451层叠在电阻体301的折返部分33上，并进一步从折返部分33上延伸至电阻图案31上的一部分,从而作为整体形成为“コ”字形。金属层451的材料和厚度例如可以与金属层431相同。
这样一来，金属层451的一部分可以从折返部分33上延伸至电阻图案31上的一部分。在此情况下，即使考虑制造上的偏差也能够可靠地在折返部分33上层叠金属层451。因此，能够可靠地降低在误检测方向上的灵敏性，并可靠地提高应变检测部3S的应变检测精度。
但是，在应变检测部3S中，由于与应变检测部1S相比电阻图案31的栅格方向上的长度(未层叠有金属层451的部分的长度)略短，因此预料检测灵敏性会略微降低。
图6C是示出根据第1实施方式的变形例1的应变检测部的平面图(其3)。如图6C所示，应变检测部4S与应变检测部1S(参见图1等)的不同之处在于，将折返部分33替换为折返部分36，将金属层431替换为金属层461。
电阻体301包括以使其长度方向朝向相同方向(在图6C的示例中为X方向)的方式并排设置的多个电阻图案31、以及将相邻的电阻图案31的端部的外侧彼此连接的折返部分36。
在折返部分36上层叠有由灵敏度低于电阻体301的材料构成的金属层461。并且，以使折返部分36上的金属层461的电阻值低于折返部分36的电阻值的方式，对金属层461的材料和厚度进行选择。金属层461的材料和厚度例如可以与金属层431相同。
与折返部分33(参见图1)不同，折返部分36形成为曲线状(例如U字形)。在此情况下，也能够通过在电阻体301的折返部分36上层叠由灵敏度低于电阻体301的材料构成的金属层461，并且使折返部分36上的金属层461的电阻值低于折返部分36的电阻值，来降低在误检测方向上的灵敏性，并提高应变检测部4S的应变检测精度。
需要说明的是，在应变检测部4S中，可以与应变检测部3S同样地，使金属层461的一部分从折返部分36上延伸至电阻图案31上的一部分。在此情况下，即使考虑制造上的偏差也能够可靠地在折返部分36上层叠金属层461。因此，能够可靠地降低在误检测方向上的灵敏性，并可靠地提高应变检测部4S的应变检测精度。但是，由于电阻图案31的栅格方向上的长度(未层叠有金属层461的部分的长度)略短，因此预料检测灵敏性会略微降低。
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。
例如，在由于基材或电阻体的材料的关系使得因湿度引起的TCR的变化不成为问题的情况下，可以不设置湿度检测部，而仅由应变检测部及温度检测部来构成应变片。
本国际申请以2018年2月2日提交的日本发明专利申请第2018-017051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2018-017051号的全部内容。
符号说明
1应变片；1S、2S、3S、4S应变检测部；1H湿度检测部；1T温度检测部；10基材；10a上表面；20功能层；301电阻体；302、303、421、422、423、431、432、433、441、451、461金属层；31电阻图案；33、34、36折返部分；40A、40B、40C电极；411、412、413端子部；601覆盖层；602湿敏层；603防潮层。

Claims (14)

1.一种应变片，包括形成在具有可挠性的基材上的应变检测部和温度检测部，其中，
所述应变检测部在所述基材上具有由包含铬和镍中的至少一者的材料形成的电阻体，
所述电阻体包括并排设置的多个电阻图案、以及将相邻的所述电阻图案的端部彼此连接的折返部分，
在所述折返部分上层叠有由灵敏度低于所述电阻体的材料构成的第一金属层，所述折返部分上的所述第一金属层的电阻值低于所述折返部分的电阻值，
所述温度检测部是热电偶，该热电偶具有
在所述基材上由与所述电阻体相同的材料形成的第二金属层、以及
在所述第二金属层上由与所述第一金属层相同的材料形成的第三金属层。
2.根据权利要求1所述的应变片，其中，
所述第一金属层从所述折返部分上延伸至所述电阻图案上的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的应变片，其中，
具有与所述电阻体电连接的第一电极，
所述第一电极包括从所述电阻体的端部延伸的第一端子部、以及形成在所述第一端子部上的第四金属层，
所述第一金属层与所述第四金属层由相同的材料构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的应变片，其中，
具有与所述第二金属层电连接的第二电极，
所述第二电极包括从所述第二金属层的两端部延伸的一对第二端子部、以及形成在各个所述第二端子部上的第五金属层，
形成在一个所述第二端子部上的所述第五金属层与所述第三金属层电连接，
形成在另一个所述第二端子部上的所述第五金属层未与所述第三金属层电连接，
所述第三金属层与所述第五金属层由相同的材料构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的应变片，其中，
所述应变片还包括湿度检测部，
所述湿度检测部具有
以互不接触的方式彼此相间插入的两个梳状图案、以及
填充至少两个所述梳状图案之间的间隙的湿敏层，
两个所述梳状图案具有
在所述基材上由与所述电阻体相同的材料形成的第六金属层、以及
在所述第六金属层上由与所述第一金属层相同的材料形成的第七金属层。
6.根据权利要求5所述的应变片，其中，
具有与所述第六金属层电连接的第三电极，
所述第三电极包括从构成各个所述梳状图案的所述第六金属层的端部延伸的一对第三端子部、以及从构成各个所述梳状图案的所述第七金属层的端部延伸至各个所述第三端子部上的第八金属层。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的应变片，其中，
所述电阻体由Cr混合相膜构成。
8.根据权利要求7所述的应变片，其中，
所述电阻体以α-铬作为主成分。
9.根据权利要求8所述的应变片，其中，
所述电阻体包含80重量％以上的α-铬。
10.根据权利要求8或9所述的应变片，其中，
所述电阻体包含氮化铬。
11.根据权利要求1至10中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。
12.根据权利要求11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。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的应变片，其中，
具有对所述电阻体和所述第一金属层进行覆盖的绝缘树脂层。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的应变片，其中，
具有对所第二金属层和所述第三金属层进行覆盖的防潮层。
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