CN117425807A - 应变计、测力传感器 - Google Patents

Abstract

本应变计是一种在罗伯威尔型的应变体搭载的应变计，具有：具有挠性的基材；和在所述基材上，由包含Cr、CrN及Cr₂N的膜形成的电阻体，所述电阻体的膜厚为6nm以上且100nm以下。

Description

应变计、测力传感器

技术领域

本发明涉及一种应变计、测力传感器。

背景技术

已知一种应变计，其在基材上具备电阻体，并粘贴在测定对象物上，检测测定对象物的特性。应变计例如作为检测材料的应变的传感器、或检测周围温度的传感器等传感器用途而使用(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2001-221696号公报

发明内容

【发明所要解决的课题】

但是，应变计除了用于传感器用途以外，还可以用于计量用途，在这种情况下，需要满足比传感器用途更严格的蠕变相关标准。因此，即使是能够用于传感器用途的应变计，有时也不能用于计量用途。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够用于计量用途的应变计。

【解决课题的手段】

本应变计是一种在罗伯威尔型的应变体搭载的应变计，具有：具有挠性的基材；和在所述基材上，由包含Cr、CrN及Cr₂N的膜形成的电阻体，所述电阻体的膜厚为6nm以上且100nm以下。

【发明的效果】

根据公开的技术，可以提供一种可用于计量的应变计。

附图说明

图1是例示根据第1实施方式的测力传感器的俯视图。

图2是例示根据第1实施方式的测力传感器的侧视图。

图3是例示根据第1实施方式的应变计的俯视图。

图4是例示根据第1实施方式的应变计的截面图(之1)。

图5是例示根据第1实施方式的应变计的截面图(之2)。

图6是说明蠕变(Creep)量以及蠕变恢复(Creep Recovery)量的测定方法的图。

图7是表示电阻体的膜厚和蠕变量以及蠕变恢复量的研究结果的图。

图8是表示应变极限的实验结果的图。

图9是例示根据第1实施方式的应变计的截面图(之3)。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施发明的方式进行说明。在各附图中，对同一构成部分标注同一符号，有时省略重复的说明。

〈第1实施方式〉

[测力传感器]

图1是例示根据第1实施方式的测力传感器的俯视图。图2是例示根据第1实施方式的测力传感器的侧视图。参照图1和图2,测力传感器100包括应变体110和应变计1。

应变体110是在大致长方体状的金属块上设有贯通孔120、槽131及槽132的罗伯威尔(Roberval)型的应变体。应变体110例如由SUS304、铝合金、铁等金属形成。

贯通孔120从应变体110的一个侧面贯通到另一个侧面。贯通孔120，例如在侧视图中，形成为彼此分隔配置的2个圆形孔的相对的部分的一部分连通的眼镜状。

槽131和132配置成在应变体110的上下方向上夹着贯通孔120相互对置。槽131从应变体110的上表面向贯通孔120侧凹陷，槽132从应变体110的下表面向贯通孔120侧凹陷。

夹在贯通孔120与槽131和132各自之间的部分，形成薄壁部141～144。薄壁部141～144，是因外力而产生应变的应变部。在槽131内的薄壁部141上以及薄壁部142上，以行列状配置有4个应变计1。在每个应变计1中，电阻体的栅极方向例如朝向应变体110的长边方向。

各个应变计1，例如通过粘接层粘附到槽131内的薄壁部141和薄壁部142上。粘接层只要是具有固定应变计1和应变体110的功能的材料即可，没有特别限制，可以根据目的适当选择，例如可以使用环氧树脂、改性环氧树脂、硅树脂、改性硅树脂、聚氨酯树脂、改性聚氨酯树脂等。另外，也可以使用接合片等材料。粘接层的厚度没有特别的限制，可以根据目的适当选择，例如可以是0.1μm～50μm左右。

如果测力传感器100从外部受到载荷，则在作为应变部的薄壁部141～144中产生应力，产生应变。应变计1检测由于薄壁部141～144的应变而产生的电阻值的变化。例如，通过将4个应变计1全桥连接并对电阻值的变化进行运算处理，能够计算出从外部受到的载荷。

[应变计]

图3是例示根据第1实施方式的应变计的俯视图。图4是例示根据第1实施方式的应变计的截面图(之1)，表示沿着图3的A-A线的剖面。图5是例示根据第1实施方式的应变计的截面图(之2)，表示沿着图3的B-B线的截面。

参照图3～图5,应变计1具有基材10、电阻体30、布线40、电极50和盖层60。在图3～图5中，为了方便，仅用虚线表示盖层60的外缘。另外，盖层60可以根据需要设置。

另外，在图3～图5中，为了方便，在应变计1中，将基材10的设置有电阻体30的一侧设为上侧或一侧，将未设置电阻体30的一侧设为下侧或另一侧。另外，将各部位的设有电阻体30一侧的面设为一个面或上表面，将未设有电阻体30一侧的面设为另一个面或下表面。但是，应变计1可以在颠倒的状态下使用，或者可以以任意的角度配置。另外，俯视是指从基材10的上表面10a的法线方向观察对象物，平面形状是指从基材10的上表面10a的法线方向观察对象物得到的形状。

基材10是成为用于形成电阻体30等的底层的部件，具有挠性。基材10的膜厚没有特别限制，可以根据目的适当选择，例如可以是5μm～500μm左右。特别是，当基材10的膜厚为5μm～200μm时，在应变的传递性、对环境的尺寸稳定性方面优选，在10μm以上时，在绝缘性方面更优选。

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、LCP(液晶聚合物)树脂、聚烯烃树脂等绝缘树脂薄膜形成。另外，薄膜是指膜厚为500μm以下左右且具有挠性的部件。

在此，所谓“由绝缘树脂薄膜形成”，并不妨碍基材10在绝缘树脂薄膜中含有填料或杂质等。基材10例如也可以由含有二氧化硅或氧化铝等填料的绝缘树脂薄膜形成。

作为基材10的树脂以外的材料，例如可以举出SiO₂、ZrO₂(也包含YSZ)、Si、Si₂N₃、Al₂O₃(也包含蓝宝石)、ZnO、钙钛矿系陶瓷(CaTiO₃、BaTiO₃₎等结晶性材料，进而，除此之外还可以举出非晶质的玻璃等。另外，作为基材10的材料，也可以使用铝、铝合金(硬铝)、钛等金属。在该情况下，例如在金属制的基材10上形成绝缘膜。

电阻体30是在基材10上以规定的图案形成的薄膜，是受到应变而产生电阻变化的感受部。电阻体30可以直接形成在基材10的上表面10a上，也可以经由其他层形成在基材10的上表面10a上。另外，在图3中，为了方便起见，以较浓的梨皮花纹来表示电阻体30。

电阻体30的结构是，多个细长状部在长边方向上朝向同一方向(图3的A-A线的方向)以规定间隔配置，相邻的细长状部的端部相互交错地连结，作为整体曲折地折回。多个细长状部的长边方向成为栅格方向，与栅格方向垂直的方向成为栅格宽度方向(图3的B-B线的方向)。

位于栅格宽度方向的最外侧的两个细长状部的长边方向的一端部，在栅格宽度方向上弯曲，形成电阻体30的栅格宽度方向的各自的末端30e₁和30e₂。电阻体30在栅格宽度方向上的各个末端30e₁和30e₂经由布线40与电极50电连接。换言之，布线40将电阻体30的栅格宽度方向上的各个末端30e₁和30e₂与各个电极50电连接。

电阻体30例如可以由包括Cr(铬)的材料、包括Ni(镍)的材料或包括Cr和Ni两者的材料形成。即，电阻体30可以由包括Cr和Ni中的至少一个的材料形成。作为含有Cr的材料，例如可以举出Cr混相膜。作为含有Ni的材料，例如可以举出Cu-Ni(铜镍)。作为含有Cr和Ni双方的材料，例如可以举出Ni-Cr(镍铬)。

在此，Cr混相膜是指Cr、CrN、Cr₂N等进行了混相的膜。Cr混相膜也可以含有氧化铬等不可避免的杂质。

例如，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，通过将作为稳定的结晶相的α-Cr(α铬)作为主成分，能够提高量规特性的稳定性。另外，通过电阻体30以α-Cr为主成分，能够使应变计1的量规率为10以上，并且使量规率温度系数TCS及电阻温度系数TCR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重量％以上，但从提高量规特性的观点出发，电阻体30优选含有80重量％以上的α-Cr,更优选含有90重量％以上的α-Cr。另外，α-Cr是bcc结构(体心立方晶格结构)的Cr。

另外，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，Cr混相膜中含有的CrN和Cr₂N优选为20重量％以下。通过使Cr混合相膜中含有的CrN及Cr₂N为20重量％以下，能够抑制量规率的降低。

另外，CrN和Cr₂N中的Cr₂N的比例优选为80重量％以上且不足90重量％，进一步优选为90重量％以上且不足95重量％。当CrN和Cr₂N中的Cr₂N的比例为90重量％以上且小于95重量％时，由于具有半导体性质的Cr₂N,TCR的降低(负TCR)更加明显。此外，通过减少陶瓷化，可以减少脆性断裂。

另一方面，在膜中混入、存在微量的N₂或原子状的N的情况下，由于外部环境(例如高温环境下)，它们向膜外逸出，从而产生膜应力的变化。通过产生化学上稳定的CrN,不会产生上述不稳定的N,可以得到稳定的应变计。

布线40形成在基材10上，并且与电阻体30和电极50电连接。布线40不限于直线，并且可以是任意图案。此外，布线40可以具有任意宽度和任意长度。另外，在图3中，为了方便起见，布线40和电极50以比电阻体30淡的梨皮花纹表示。

电极50形成在基材10上，经由布线40与电阻体30电连接，例如，比布线40扩宽而形成为大致矩形。电极50是用于将电阻体30的因应变而产生的电阻值的变化输出到外部的一对电极，例如接合外部连接用的引线等。

另外，为了方便起见，电阻体30、布线40和电极50采用不同的符号，但这些可以在同一工序中由同一材料一体形成。因此，电阻体30、布线40和电极50的厚度大致相同。

也可以在布线40和电极50上层叠由电阻比电阻体30低的材料形成的导电层。层叠的导电层的材料只要是电阻比电阻体30低的材料即可，没有特别限制，可以根据目的适当选择。例如，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，可以举出Cu、Ni、Al、Ag、Au、Pt等、或者这些任意金属的合金、这些任意金属的化合物、或者将这些任意金属、合金、化合物适当层叠而成的层叠膜。导电层的厚度没有特别的限制，可以根据目的适当选择，例如可以是3μm～5μm左右。

这样，当在布线40及电极50上层叠由电阻比电阻体30低的材料形成的导电层时，布线40由于电阻比电阻体30低，因此能够抑制布线40作为电阻体发挥作用。结果，可以提高基于电阻体30的应变检测精度。

换言之，通过设置电阻比电阻体30低的布线40,能够将应变计1的实质上的感受部限制在形成有电阻体30的局部区域。因此，能够提高基于电阻体30的应变检测精度。

特别是，在使用Cr混相膜作为电阻体30的量规率10以上的高灵敏度的应变计中，使布线40比电阻体30低电阻化，来将实质上的感受部限制在形成有电阻体30的局部区域中，对应变检测精度的提高发挥明显的效果。另外，使布线40的电阻比电阻体30低，也起到降低横向灵敏度的效果。

盖层60形成在基材10上，并且覆盖电阻体30和布线40并露出电极50。布线40的一部分可以从盖层60露出。通过设置覆盖电阻体30和布线40的盖层60，能够防止在电阻体30和布线40上产生机械损伤等。另外，通过设置盖层60能够保护电阻体30和布线40不受湿气等的影响。另外，盖层60也可以以覆盖除电极50以外的部分的整体的方式设置。

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，有机硅树脂、聚烯烃树脂)等绝缘树脂形成。盖层60可以含有填料或颜料。盖层60的厚度没有特别的限制，可以根据目的适当地选择，例如可以是2μm～30μm左右。

[电阻的膜厚(1)]

在此，对将应变计1用于计量用途时的电阻体30的合适的膜厚进行说明。

应变计1用于计量用途时，必须满足有关蠕变的标准。与蠕变有关的标准例如可以举出基于OIML R60的精度等级C1(以下，称作C1标准)、或基于OIML R60的精度等级C2(以下，称作C2标准)。

在C1标准中，蠕变量和蠕变恢复量必须为±0.0735％以下。另外，在C2标准中，蠕变量及蠕变恢复量需要在±0.0368％以下。另外，在将应变计1用于传感器用途的情况下，蠕变量及蠕变恢复量的标准为±0.5％左右。

发明者们经过深入研究，发现蠕变对电阻体30的膜厚的依赖性高，为了将应变计1搭载在罗伯威尔型的应变体上，并且满足C1标准和C2标准，需要使电阻体30的膜厚比较薄。

因此，发明者们对为了降低蠕变量及蠕变恢复量所需要的电阻体30的膜厚进行了研究。具体而言，在具备罗伯威尔型的应变体的美蓓亚三美(Minebeamitsumi)制FSU-15K中，制作改变了应变计1的电阻体30的膜厚的多个样品(在4个应变计1中，各电阻体30的膜厚相同)，测定各样品的蠕变量及蠕变恢复量。在应变计1中，作为基材10使用膜厚25μm的聚酰亚胺树脂制的薄膜。另外，电阻体30使用Cr混相膜。另外，FSU-15K是具备由SUS304形成的罗伯威尔型的应变体的额定容量为15kgf的测力传感器。

蠕变量及蠕变恢复量是应变计1中设置有电阻体30的面的弹性变形的量(应变量)随时间变化的量，因此可以通过将4个应变计1全桥连接并进行运算处理来测定。参照图6进行详细说明。

图6是说明蠕变量及蠕变恢复量的测定方法的图。在图6中，横轴表示时间，纵轴表示应变电压[mV]。

首先，在对测定装置接通电源10秒后，对粘贴在应变体上的应变计1施加150％载荷10秒，然后进行卸载。在卸载之后，如果经过了20分钟，则对粘贴在应变体上的应变计1施加100％载荷20分钟，之后卸载。然后，卸载后等待经过20分钟。

应变电压，例如如图6所示变化。在图6中，测定在解除150％负荷后经过20分钟的时刻、和刚施加100％负荷后的时刻的应变电压之差的绝对值B。另外，测定刚施加100％负荷后的时刻和开始施加100％负荷后经过20分钟的时刻的应变电压之差的绝对值ΔA。此时，ΔA/B为蠕变量。接着，测量刚卸载了100％负荷后的时刻和卸载了100％负荷后经过20分钟的时刻的应变电压之差的绝对值ΔC。此时，ΔC/B为蠕变恢复量。

另外，100％负荷为2kg,150％负荷为100％负荷的1.5倍。

图7是表示电阻体的膜厚和蠕变量以及蠕变恢复量的研究结果的图，总结了用图6的测定方法测定改变了电阻体30的膜厚的多个应变计1的蠕变量以及蠕变恢复量的结果。

如图7所示，如果电阻体30的膜厚为6nm以上100nm以下，则能够满足C1标准的蠕变量和蠕变恢复量。另外，如图7所示，如果电阻体30的膜厚为11nm以上50nm以下，则能够满足C2标准的蠕变量和蠕变恢复量。即，在搭载于罗伯威尔型的应变体上的应变计1中，通过将电阻体30的膜厚控制在规定范围内，能够改善蠕变量及蠕变恢复量，因此能够将应变计1用于计量用途。另外，发明者们确认了满足C1标准或C2标准的电阻体30的上述膜厚范围至少在电阻体30的宽度为50μm以上500μm以下的范围成立。

另外，根据发明者们的研究，能够满足C1标准或C2标准的蠕变量和蠕变恢复量的电阻体30的膜厚也依赖于应变体的结构。即，使用罗伯威尔型的应变体时的电阻体30的优选的膜厚范围如上所述，但在使用柱型、环型、膜片型等的应变体时，电阻体30的优选的膜厚范围也有可能与上述不同。

[电阻的膜厚(2)]

为了使粘贴在应变体上的应变计1检测出更大的应变量，在电阻体30伸缩的过程中，电阻体30自身不会破损(断线等)，因此优选尽可能提高应变极限(耐应变性)。另外，所谓应变极限，是在对应变计施加应变时，开始产生裂纹或断线的机械应变的值。

发明者们进行了深入研究，结果发现电阻体30的膜厚不仅影响蠕变，而且还影响应变极限。即，可知电阻体30的膜厚较薄时，在电阻体30受到应变时难以产生裂纹或断线。

因此，发明者们研究了为了提高应变极限所必需的电阻体30的膜厚。具体而言，发明者们分别制作多个电阻体30的膜厚为50nm、220nm、800nm的3种应变计1并分别对其施加应变，对裂纹和断线的发生进行了调查。在应变计1中，作为基材10使用膜厚25μm的聚酰亚胺树脂制的薄膜。另外，对于电阻体30，使用Cr混相膜。

研究的结果，确认了当电阻体30的膜厚比某一点薄时，随着变薄裂纹或断线有减少的倾向，可知应变极限依赖于电阻体30的膜厚。

图8是表示应变极限的实验结果的图，描绘了多个应变计中的应变极限的最小值。如图8所示，在发明者们的实验结果中，电阻体30的膜厚为220nm及800nm时的应变极限为7000με以上且大致固定，而电阻体30的膜厚为50nm时的应变极限为10000με以上。

即，当电阻体30的膜厚比220nm薄时，确认了随着变薄从而裂纹和断线减少的倾向。并且，在电阻体30的膜厚为50nm的情况下，与电阻体30的膜厚为220nm及800nm的情况相比，确认了应变极限提高约30％。

如果将该结果与[电阻体的膜厚(1)]的结果一起考虑，则在搭载于罗伯威尔型的应变体的应变计中，如果电阻体30的膜厚为6nm以上100nm以下，则能够满足C1标准的蠕变量及蠕变恢复量。而且，如果电阻体30的膜厚为6nm以上50nm以下，则能够满足C1标准的蠕变量及蠕变恢复量，并且能够提高应变极限。

另外，如果电阻体30的膜厚为11nm以上50nm以下，则能够满足C2标准的蠕变量和蠕变恢复量。在这种情况下，可以说与电阻体30的膜厚无关，是10000με以上的充分的应变极限。

[应变计的制造方法]

在此，对应变计1的制造方法进行说明。为了制造应变计1,首先准备基材10并在基材10的上表面10a上形成金属层(为方便起见，设为金属层A)。金属层A是最终被图案化而成为电阻体30、布线40以及电极50的层。因此，金属层A的材料和厚度与上述电阻体30、布线40和电极50的材料和厚度相同。

金属层A例如可以通过以能够形成金属层A的原料为靶材的磁控溅射法来成膜。金属层A也可以代替磁控溅射法，使用反应性溅射法或蒸镀法、电弧离子镀法、脉冲激光沉积法等来成膜。

从使量规特性稳定化的观点出发，优选在对金属层A进行成膜之前，作为基底层，在基材10的上表面10a上，例如通过常规溅射法对规定膜厚的功能层进行真空成膜。

在本申请中，功能层是指具有促进至少为上层的金属层A(电阻体30)的结晶生长的功能的层。功能层优选还具有防止由基材10所含的氧或水分引起的金属层A的氧化的功能、提高基材10与金属层A的密接性的功能。功能层还可以包括其他功能。

由于构成基材10的绝缘树脂薄膜含有氧或水分，特别是在金属层A含有Cr的情况下，Cr形成自氧化膜，所以功能层具有防止金属层A的氧化的功能是有效的。

功能层的材料只要是具有促进至少上层的金属层A(电阻体30)的结晶生长的功能的材料即可，没有特别限制，可以根据目的适当选择，例如从由如下元素组成的组中选出的一种或多种金属、该组中任何金属的合金、或该组中任何金属的化合物：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)。

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。

在功能层由金属或合金那样的导电材料形成的情况下，功能层的膜厚优选为电阻体的膜厚的1/20以下。如果是这样的范围，则能够促进α-Cr的结晶生长，并且能够防止流过电阻体的电流的一部分流过功能层而使应变的检测灵敏度降低。

在功能层由金属或合金那样的导电材料形成的情况下，更优选功能层的膜厚为电阻体的膜厚的1/50以下。如果是这样的范围，则能够促进α-Cr的结晶生长，并且能够进一步防止流过电阻体的电流的一部分流过功能层而使应变的检测灵敏度降低。

在功能层由金属或合金那样的导电材料形成的情况下，更优选功能层的膜厚为电阻体的膜厚的1/100以下。如果是这样的范围，则能够进一步防止流过电阻体的电流的一部分流到功能层而使应变的检测灵敏度降低。

在功能层由氧化物或氮化物那样的绝缘材料形成的情况下，功能层的膜厚优选为1nm～1μm。如果是这样的范围，则能够促进α-Cr的结晶生长，并且能够容易地成膜而不会在功能层上产生裂纹。

在功能层由氧化物或氮化物那样的绝缘材料形成的情况下，功能层的膜厚优选为1nm～0.8μm。如果是这样的范围，则能够促进α-Cr的结晶生长，并且能够更容易地成膜而不会在功能层产生裂纹。

在功能层由氧化物或氮化物那样的绝缘材料形成的情况下，更为优选的是，功能层的膜厚为1nm～0.5μm。如果是这样的范围，则能够促进α-Cr的结晶生长，并且能够更加容易地成膜而不会在功能层产生裂纹。

另外，功能层的平面形状，例如被图案化为与图3所示的电阻体的平面形状大致相同。但是，功能层的平面形状并不限定于与电阻体的平面形状大致相同的情况。在功能层由绝缘材料形成的情况下，也可以不将图案形成为与电阻体的平面形状相同的形状。在这种情况下，功能层可以至少在形成有电阻体的区域整面状地形成。或者，功能层可以在基材10的上表面整体上整面状地形成。

另外，在功能层由绝缘材料形成的情况下，通过将功能层的厚度较厚地形成为50nm以上、1μm以下，并且整面状地形成，功能层的厚度和表面积增加，因此能够将电阻体发热时的热量向基材10侧散热。其结果，在应变计1中，能够抑制因电阻体的自身发热引起的测量精度的降低。

功能层例如可以通过以能够形成功能层的原料为目标，向腔室内导入Ar(氩)气体的常规溅射法进行真空成膜。通过使用常规溅射法，一边用Ar蚀刻基材10的上表面10a一边成膜功能层，因此能够使功能层的成膜量为最小限度，得到密接性改善效果。

但是，这是功能层的成膜方法的一例，也可以通过其他方法来成膜功能层。例如，也可以使用在功能层的成膜之前通过使用Ar等的等离子体处理等使基材10的上表面10a活性化，从而获得密接性改善效果，然后通过磁控溅射法对功能层进行真空成膜的方法。

功能层的材料和金属层A的材料的组合没有特别限制，可以根据目的适当选择，例如，作为功能层使用Ti,作为金属层A可以成膜以α-Cr(α铬)为主成分的Cr混相膜。

在这种情况下，例如，通过以能够形成Cr混相膜的原料为靶材，向腔室内导入Ar气体的磁控溅射法，能够形成金属层A。或者，也可以以纯Cr为靶材，将适量的氮气与Ar气体一起导入到腔室内，通过反应性溅射法使金属层A成膜。此时，通过改变氮气的导入量或压力(氮气分压)或设置加热工序来调整加热温度，能够调整Cr混相膜中所含的CrN和Cr₂N的比例、以及CrN和Cr₂N中的Cr₂N的比例。

在这些方法中，以由Ti构成的功能层为契机，规定Cr混相膜的生长面，能够成膜以稳定的晶体结构即α-Cr为主要成分的Cr混相膜。另外，通过使构成功能层的Ti扩散到Cr混相膜中，能够提高量规特性。例如，应变计1的量规率可以设为10以上并且量规率温度系数TCS和电阻温度系数TCR可以设于-1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。另外，在功能层由Ti形成的情况下，有时Cr混相膜中含有Ti或TiN(氮化钛)。

另外，在金属层A为Cr混相膜的情况下，由Ti构成的功能层具备促进金属层A的结晶生长的功能、防止由基材10所含的氧或水分引起的金属层A的氧化的功能、以及提高基材10与金属层A的密接性的功能的全部。作为功能层，使用Ta、Si、Al、Fe代替Ti的情况也是同样。

这样，通过在金属层A的下层设置功能层，能够促进金属层A的结晶生长，能够制作由稳定的结晶相构成的金属层A。其结果，在应变计1中，可提高量规特性的稳定性。另外，通过使构成功能层的材料扩散到金属层A中，在应变计1中，能够提高量规特性。

接着，通过光刻对金属层A进行图案化，形成电阻体30、布线40以及电极50。

然后，根据需要，通过在基材10的上表面10a上设置覆盖电阻体30及布线40并露出电极50的盖层60来完成应变计1。盖层60，例如可以如下制作：在基材10的上表面10a上层压半固化状态的热固化性的绝缘树脂薄膜，以覆盖电阻体30及布线40并露出电极50，进行加热使其固化。盖层60也可以在基材10的上表面10a上涂敷电阻体30及布线40并以露出电极50的方式涂敷液状或糊状的热固化性的绝缘树脂，加热使其固化来制作。

另外，在作为电阻体30、布线40及电极50的基底层而在基材10的上表面10a设置功能层的情况下，应变计1成为图9所示的截面形状。用符号20表示的层是功能层。设置了功能层20的情况下的应变计1的平面形状，例如与图3相同。但是，如上所述，功能层20也可以在基材10的上表面10a的一部分或全部上整面状地形成。

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的情况下，可以对上述的实施方式等施加各种应变和置换。

例如，在图1等中，表示了在测力传感器100上搭载4个应变计1的例子，但也可以搭载在1个基材上形成有4个电阻体的1个应变计。在这种情况下，为了便于桥连接，也可以通过设置在基材上的布线来连接各电阻体。

另外，测力传感器100上搭载的电阻体也可以是2个。在这种情况下，各个电阻体可以半桥连接。

另外，搭载在测力传感器100上的电阻体并不限定于测力传感器100的上表面或下表面中的任一方，也可以搭载在上表面和下表面双方。例如，也可以在测力传感器100的上表面搭载2个电阻体，进而在下表面搭载2个电阻体。

本国际申请基于2021年6月9日提交的2021-096391号日本专利申请主张优先权，并将2021-096391号日本专利申请的全部内容引入本国际申请。

【符号的说明】

1应变计、10基材、10a上表面、20功能层、30电阻体、30e₁、30e₂末端、40布线、50电极、60盖层、100测力传感器、110应变体、120贯通孔、131,132槽、141～144薄壁部。

Claims (8)

1.一种在罗伯威尔型的应变体搭载的应变计，其中，

具有：具有挠性的基材；和

在所述基材上，由包含Cr、CrN及Cr₂N的膜形成的电阻体，

所述电阻体的膜厚为6nm以上且100nm以下。

2.根据权利要求1所述的应变计，其中，

所述电阻体的膜厚为6nm以上且50nm以下。

3.根据权利要求2所述的应变计，其中，

所述电阻体的膜厚为11nm以上且50nm以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的应变计，其中，

量规率为10以上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的应变计，其中，

所述电阻体中包含的CrN和Cr₂N的比例为20重量％以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的应变计，其中，

所述CrN和所述Cr₂N中的所述Cr₂N的比例，为80重量％以上且不足90重量％。

7.一种测力传感器，具有：

罗伯威尔型的应变体；和

在所述应变体搭载的根据权利要求1至6中任一项所述的应变计。

8.根据权利要求7所述的测力传感器，其中，

具有多个所述电阻体。