JP2001281076A - 薄膜センサ - Google Patents
薄膜センサInfo
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Abstract
き、圧力のみの測定を可能とする薄膜センサを提供す
る。 【解決手段】 銅とマンガンとニッケルとの合金により
薄膜センサを構成し、この場合の銅の組成を87.4か
ら87.8重量%とし、マンガンの組成を8.75から
9.6重量%とし、ニッケルの組成を3.0から3.4
5重量%とすると、圧力のみを測定できる薄膜センサを
実現できる。
Description
度変化及び歪みによる影響の小さい薄膜センサの改良に
関する。
的で薄膜センサが使用されている。このような薄膜セン
サは、センサ膜を真空蒸着あるいはスパッタリング法等
により、しゅう動部表面に直接形成して測定を行うた
め、センサの取付によるしゅう動面への影響が少ないと
いう特徴がある。
スト第43巻第7号(1998)611〜617に記載
されている。
膜センサでは、圧力測定時に、温度変化あるいは薄膜セ
ンサに加わる歪みにより測定圧力に誤差が生じるという
問題があった。このため、たとえばエンジンの主軸受部
等の高温かつ大きな歪みの発生する部位の圧力測定を行
う場合には、従来の薄膜センサでは性能が不十分であっ
た。
ものであり、その目的は、温度変化あるいは歪みによる
影響を除去でき、圧力のみの測定を可能とする薄膜セン
サを提供することにある。
に、本発明は、銅とマンガンとニッケルとの合金により
構成される薄膜センサであって、銅の組成が87.4か
ら87.8重量%であり、マンガンの組成が8.75か
ら9.6重量%であり、ニッケルの組成が3.0から
3.45重量%であることを特徴とする。
る薄膜センサであって、クロムの組成が3.0重量%以
上4.4重量%以下であることを特徴とする。
る薄膜センサであって、縦方向のゲージ率と横方向のゲ
ージ率がともに±0.3以内であることを特徴とする。
に対して一方向の長さと幅の比が、他方向の長さと幅の
比と同じであることを特徴とする。
象物とセンサとの間に形成される絶縁膜が窒化物である
ことを特徴とする。
実施形態という)を、図面に従って説明する。
ンガン(Mn)とニッケル(Ni)との合金により構成
された薄膜センサについて、銅、マンガン、ニッケルの
組成比を種々変化させた場合の、50℃における抵抗を
基準とする温度に対する抵抗変化率の測定結果が示され
る。すなわち、図1(b)の(1)〜(6)の組成割合
(重量%)の合金を使用した薄膜センサの抵抗変化率
が、図1(a)の(1)〜(6)の直線でそれぞれ示さ
れている。
円形であり、測定圧力は100MPaである。ただし、
温度感度、圧力感度はセンサの形状にほとんど依存しな
いので、円形以外の形状であっても結果には大きな相違
は生じない。
果が温度変化に影響されないことが望ましく、図1
(a)の破線で示されるように、温度の変化に対して抵
抗変化率が0の線に特性が近いほどよい。図1(a)か
らわかるように、図1(b)に示された合金組成のうち
(1)、(3)、(4)に対応するものは温度に対する
抵抗変化率が大きすぎて、薄膜センサの材料としては適
さない。これらに対して、合金組成が(6)のものは、
図1(a)に示された破線すなわち温度変化に対して抵
抗変化率がない場合に極めて近く、薄膜センサの材料と
して好適であることがわかる。さらに、図1(b)に示
された合金組成のうち(2)および(5)のものは、図
1(a)に示されるように、温度に対する抵抗変化率
が、100℃において1.0(Ω/Ω)×10-3前後と
なっている。抵抗変化率の値としては、±1.5(Ω/
Ω)×10-3以内とするのが望ましいので、薄膜センサ
の材料としては、合金組成が(2)のものから(5)の
ものの間であることが好適と考えられる。
マンガンとニッケルとの合金を使用する場合には、その
組成が図1(b)に示された(2)と(5)との間、す
なわち、銅の組成が87.4から87.8重量%であ
り、マンガンの組成が8.75から9.6重量%であ
り、ニッケルの組成が3.0から3.45重量%の間で
あるのが好適であると考えられる。
の合金により構成された薄膜センサについて、クロムの
含有量を種々変化させた場合の、50℃における抵抗を
基準とする温度に対する抵抗変化率の測定結果が示され
る。図2において、使用したクロム、金合金中のクロム
含有量は、3.0重量%、3.6重量%、3.8重量
%、4.4重量%、5.7重量%である。
の薄膜センサとしては、測定結果が温度変化に影響され
ないことが望ましく、図2で言えばクロム含有量3.6
重量%が最も好適といえる。ただし、クロム含有量が
5.7重量%のものを除けば、いずれのものも温度に対
する抵抗変化率が100℃において±1.5(Ω/Ω)
×10-3以内となっているので、薄膜センサの材料とし
て使用可能である。したがって、クロムの組成が3.0
重量%以上4.4重量%以下であるクロム、金合金が薄
膜センサの材料として好適と考えられる。
より、圧力測定値に及ぼす歪みの影響について説明す
る。図3においては、薄膜センサは2種類の材料A,B
でそれぞれ直線状のセンサを形成し、お互いを90°の
方向に位置するように配置してある。
材料Aで形成した部分および材料Bで形成した部分につ
いての特性値は、以下のとおりである。
の薄膜センサといい、材料Bで形成された薄膜センサを
Y方向の薄膜センサという。Y方向の薄膜センサのゲー
ジ率すなわち歪みによる抵抗変化をKsl((Ω/Ω)
/ε)、X方向のゲージ率をKsw((Ω/Ω)/ε)
とし、εを薄膜センサにかかる歪みの大きさとすると、
これらのゲージ率はそれぞれ以下のように表される。
となる。なお、Sは各薄膜センサの断面積である。この
式を上述したY方向の薄膜センサのゲージ率Kslおよ
びX方向の薄膜センサのゲージ率Kswにそれぞれ代入
すると各ゲージ率の式は以下のとおりとなる。
の材料を適宜選択し、Ksl=0、Ksw=0とできれ
ば、図3に示された薄膜センサにどの方向から歪みが加
わっても、歪みの影響のない圧力センサを実現すること
ができる。
としても、Y方向の薄膜センサおよびX方向の薄膜セン
サのゲージ率を同じにすれば、それぞれの薄膜センサに
生じる歪みの影響を同じにできるので、相互にキャンセ
ルすることにより薄膜センサに加わる歪みによる抵抗変
化を補正することが可能となる。
は、図3に示されたY方向およびX方向について同じ材
料を使用するので、上記Ksl、Kswの式に以下の条
件を代入できる。
Y方向およびX方向について、それぞれ長さと幅の比を
同じにすると、上記Ksl、Kswの式には以下の条件
も代入できる。
方向の長さと幅の比を同じにすれば、薄膜センサのY方
向ゲージ率KslとX方向ゲージ率Kswとを同じ値と
することができる。これは、薄膜センサの形状を、任意
の直交軸に対して一方向の長さと幅の比が、他方向の長
さと幅の比と同じになるようにすれば、それぞれの軸方
向のゲージ率を互いに同じ値とすることができることを
意味している。
ンサの形状の影響を調べるための2種類の形状パターン
が示される。すなわち、図4(a)には、任意の直交軸
に対して一方向の長さと幅の比が、他方向の長さと幅の
比と異なる例(以下、単線パターンという)が示され、
図4(b)には両方の比が同じである例(以下一周パタ
ーンという)がそれぞれ示される。
サの形状に対するゲージ率の測定結果が示される。
金、クロム合金のクロム含有量を3種類選び、それぞれ
のクロム含有量毎の両パターンにおけるゲージ率が示さ
れている。
3.0重量%および3.6重量%の場合では、Y方向ゲ
ージ率KslおよびX方向ゲージ率Kswのいずれにお
いても単線パターンに対して一周パターンの値が大幅に
小さくなっている。すなわち、クロム含有量が3.0重
量%および3.6重量%の場合には、単線パターンで
は、ほとんどの場合ゲージ率が±0.3より大きい値で
あるのに対し、一周パターンの場合にはいずれも±0.
3以内となっている(0.3を大きく下回っている)。
ージ率KslとX方向ゲージ率Kswの値がほぼ同じ値
となっており、上述したように薄膜センサに加わる歪み
による抵抗変化を高精度に補正することも可能となって
いる。
被測定対象物上に薄膜センサを形成した場合の例が示さ
れる。図5において、被測定対象物10の上に形成され
た薄膜センサ14は、絶縁膜12により全体が覆われて
いる。このような構成により、被測定対象物10と薄膜
センサ14との間を絶縁しつつ圧力測定を行う。なお、
被測定物が絶縁体の場合には、絶縁膜12を使用する必
要はない。
ように、薄膜センサ14全体を覆っているので、薄膜セ
ンサ14の保護膜としても機能している。
2O3等の酸化物が使用されていたが、本発明者らは、こ
の絶縁膜12の材料としてSi3N4等の窒化物を使用す
ることが好適であることを見いだした。
使用した場合と窒化物を使用した場合とにおける薄膜セ
ンサ14の温度変化に対する抵抗変化率が示される。図
6に示されるように、絶縁膜12の材料として酸化物を
使用した場合には温度に対する抵抗変化率が8.3〜1
2.7×10-6((Ω/Ω)/℃)であったのに対し、
窒化物を使用した場合には6.7〜9.7×10
-6((Ω/Ω)/℃)となった。
物を使用した場合には酸化物を使用した場合に比べ単位
温度あたりの圧力誤差値を小さくすることができる。し
たがって、絶縁膜12の材料には窒化物が好適であるこ
とがわかる。
薄膜センサの材料として銅、マンガン、ニッケル合金あ
るいはクロム、金合金を使用し、それぞれの組成を適宜
調整することにより、単位温度あたりの圧力誤差値を小
さくでき、薄膜センサの性能を向上させることができ
る。
に対して長さと幅の比が一定となるように調整すること
により、縦方向および横方向のゲージ率を小さくできる
とともに、縦方向、横方向のゲージ率の値をほぼ同じ値
とすることができる。
により、薄膜センサの圧力誤差値を小さくすることがで
きる。
膜センサの温度に対する抵抗変化率を示す図である。
度に対する抵抗変化率を示す図である。
状の薄膜センサを形成した例を示す図である。
ある。
の例を示す図である。
場合の温度に対する抵抗率変化を示す図である。
サ。
Claims (5)
- 【請求項1】 銅とマンガンとニッケルとの合金により
構成される薄膜センサであって、前記銅の組成が87.
4から87.8重量%であり、前記マンガンの組成が
8.75から9.6重量%であり、前記ニッケルの組成
が3.0から3.45重量%であることを特徴とする薄
膜センサ。 - 【請求項2】 クロムと金との合金により構成される薄
膜センサであって、前記クロムの組成が3.0重量%以
上4.4重量%以下であることを特徴とする薄膜セン
サ。 - 【請求項3】 クロムと金との合金により構成される薄
膜センサであって、縦方向のゲージ率と横方向のゲージ
率がともに±0.3以内であることを特徴とする薄膜セ
ンサ。 - 【請求項4】 任意の直交軸に対して一方向の長さと幅
の比が、他方向の長さと幅の比と同じであることを特徴
とする薄膜センサ。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれか一項記
載の薄膜センサにおいて、被測定対象物とセンサとの間
に形成される絶縁膜が窒化物であることを特徴とする薄
膜センサ。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009299616A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Sanden Corp | 圧縮機のトルク検出装置 |
JP2014071085A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-21 | Honda Motor Co Ltd | 薄膜センサ |
WO2020075638A1 (ja) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | Ntn株式会社 | 軸受装置および予圧センサ |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5487632A (en) * | 1977-12-24 | 1979-07-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Conductive material with low resistance temperature coefficient |
JPS61286731A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Tokyo Electric Co Ltd | ロ−ドセル |
JPH05187944A (ja) * | 1992-01-14 | 1993-07-27 | Masakazu Ito | 孔などの空間の圧力の検知方法と装置とそのシステ ムおよび前記圧力を検知して孔などの空間の水位の 変動を観測する方法と装置とそのシステム |
JPH05209798A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-20 | Mazda Motor Corp | 弁座荷重センサー |
JPH08176754A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-09 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | ストレインゲージ用合金およびその製造法ならびにストレインゲージ |
JPH11193426A (ja) * | 1997-12-29 | 1999-07-21 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 電気抵抗合金及びその製造法並びにセンサデ バイス |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000093797A patent/JP4527236B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5487632A (en) * | 1977-12-24 | 1979-07-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Conductive material with low resistance temperature coefficient |
JPS61286731A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Tokyo Electric Co Ltd | ロ−ドセル |
JPH05187944A (ja) * | 1992-01-14 | 1993-07-27 | Masakazu Ito | 孔などの空間の圧力の検知方法と装置とそのシステ ムおよび前記圧力を検知して孔などの空間の水位の 変動を観測する方法と装置とそのシステム |
JPH05209798A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-20 | Mazda Motor Corp | 弁座荷重センサー |
JPH08176754A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-09 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | ストレインゲージ用合金およびその製造法ならびにストレインゲージ |
JPH11193426A (ja) * | 1997-12-29 | 1999-07-21 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 電気抵抗合金及びその製造法並びにセンサデ バイス |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009299616A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Sanden Corp | 圧縮機のトルク検出装置 |
JP2014071085A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-21 | Honda Motor Co Ltd | 薄膜センサ |
WO2020075638A1 (ja) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | Ntn株式会社 | 軸受装置および予圧センサ |
JP2020060411A (ja) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | Ntn株式会社 | 軸受装置および予圧センサ |
CN112823271A (zh) * | 2018-10-09 | 2021-05-18 | Ntn株式会社 | 轴承装置和预压传感器 |
JP7165021B2 (ja) | 2018-10-09 | 2022-11-02 | Ntn株式会社 | 軸受装置 |
CN112823271B (zh) * | 2018-10-09 | 2023-08-04 | Ntn株式会社 | 轴承装置和预压传感器 |
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