JP2005353337A - 感歪抵抗ペーストとその製造方法、及びこれを用いた感歪センサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歪によって抵抗値が変化するセンサの感歪抵抗体に関し、従来の箔ゲージや酸化ルテニウムを用いたものに比べ、感歪抵抗体のノイズを低減し、より高性能の感歪センサを実現できる、感歪抵抗ペーストとその製造方法、及びこれを用いた感歪センサとその製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】感歪抵抗体として所定の合金粉を焼成してできた金属焼結体を用いた構成にすることにより、安定した感歪特性を得ることができ、これによりノイズの少ない高信頼性のセンサを安価に製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車用のスマートエアーバッグや各種設備に用いられる感歪センサに使用される、感歪抵抗ペーストとその製造方法、及びこれを用いた感歪センサとその製造方法に関するものである。

従来から自動車用のスマートエアーバッグや各種設備に感歪センサが広く使用されており、このような感歪センサに使用される抵抗体材料としては、箔ゲージ（あるいは薄膜ゲージ）と、酸化ルテニウム等を用いた厚膜ゲージが知られている。図１２（ａ）、（ｂ）はこのような従来の市販の箔ゲージの一例を示した平面図とこの箔ゲージを基板に接着した状態の断面図であり、図１２（ａ）に示すように、箔ゲージ４は樹脂フィルム１の上に金属薄膜パターン２がジグザグ（あるいはつづら折り）状に形成され、さらにこの薄膜パターン２上にリード線３が接続されて構成されているものである。

また、図１２（ｂ）に示すように、このように構成された箔ゲージ４は基板５上に接着剤６を用いて接着され、箔ゲージ４から延伸したリード線３に所定の機器を接続することにより箔ゲージ４の抵抗体を測定し、基板５の歪みを測定するようにしているものである。

しかしながら上記箔ゲージ４は樹脂で被覆されているために、用途によっては耐湿性や耐熱性が問題になることがあり、このような課題に対して酸化ルテニウムを用いた厚膜ゲージが提案されているが、このような酸化ルテニウムを用いた厚膜ゲージは、そのＧＦ（Ｇａｕｇｅ Ｆａｃｔｏｒ、歪みに対する抵抗値の変化率に相当する。ＧＦは高いほど望ましい）として高いものが得られるがＧＦ自体の発現メカニズムが不明確（文献によっては、ガラス絶縁層を介して電子がホッピングすることによりＧＦが発現する等と紹介されている場合もある）なため、市場が要求する特性のものをタイムリーに市場に提供することは難しいものであった。

このような課題に対して、特許文献１においては、ニッケルメッキ層と銅メッキ層を多層化した金属抵抗体が提案されており、これを図１３を用いて説明する。図１３において、金属基材７の上に結晶化ガラス層８が形成され、この結晶化ガラス層８上に所定の形状で無電解メッキ層９を形成し、この無電解メッキ層９上にニッケルメッキ層１０と銅メッキ層１１を交互に電気メッキして膜厚１μｍの金属積層膜を作製し、窒素雰囲気中で６００℃で熱処理することによりＣｕ−Ｎｉ合金を作製するようにしたものである。しかしながら、このようにニッケルメッキ層１０と銅メッキ層１１を交互に形成するには、設備や工数面で課題が残るものであった。

このように金属箔で感歪抵抗体を形成することは従来から広く提案されてきたが、ペーストを焼成することにより感歪抵抗体を作製しようとする取り組みは、酸化物系（例えば酸化ルテニウムを含む抵抗体）以外に殆ど提案されていなかった。

図１４（ａ）〜（ｃ）は従来のペーストの製造方法を示した製造工程図、図１５は従来のペーストの構成を示した拡大図であり、図１４（ａ）に示すように複数のペースト成分１２が用意され、このペースト成分１２が図１４（ｂ）に示すような矢印１３により回転する攪拌装置１４の中にセットされ、攪拌部１５によって混練される。また、この混練は図１４（ｃ）に示すような３本ロール１６を組み合わせて行われ、このようにして作製された金属粉とガラス粉を分散した一例を示したものが図１５である。

図１５において、１７はガラス粉、１８はビヒクル（ビヒクルとは、樹脂が溶剤に溶解されてなる樹脂溶液である）、１９は変形した金属粉である。このように、ガラス粉と金属粉を同時に分散させると金属粉は図１５に示すような変形した金属粉１９となってしまう。これは、金属粉とガラス粉を攪拌装置１４や３本ロール１６で分散すると、ガラス粉が酸化物であるために金属粉に比べて硬いため、金属粉が削られ（研磨され）たり、押し潰されたりされやすく、このため出発原料としての金属粉が球形であったとしても（球形の方が乾燥してできたペースト塗膜やそれを焼成してなる焼結体が緻密になる）、変形し易い。

そして、図１５に示すような変形した金属粉１９を用いたペーストの場合、ペーストが乾燥してペースト塗膜が低密度（例えば、鱗片状に変形した金属粉が歪みに詰まるため、塗膜がスカスカになり易い）であり、そしてこのような塗膜が焼成されたとしても焼結体の密度が低下するため、所定の特性が得られない場合が多い。
特開平７−３０７２１０号公報

しかしながら上記従来の感歪センサでは、感歪抵抗値のノイズを低減することに限界があり、箔ゲージの場合には樹脂で被覆されているために各種信頼性に限度があるという課題があった。また、酸化ルテニウムを用いた厚膜ゲージの場合には特性改善に新たな材料開発が必要であった。また、ニッケルメッキと銅メッキを積層したものの場合にはコストアップの要因になる可能性があるという課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、感歪抵抗体として新しい金属焼結体等を用いることにより、荷重センサを始めとする感歪抵抗体のノイズを低減し、より高性能の感歪センサを実現できる、感歪抵抗ペーストとその製造方法、及びこれを用いた感歪センサとその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、ニッケル、クロム、銅のうち少なくとも１種類以上を含む粒径０．０００１μｍ以上５０μｍ未満の金属粉体が濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で樹脂溶液中に０．０１ポイズ以上１０００ポイズ未満に分散された構成の感歪抵抗ペーストというものである。

以上のように本発明による感歪抵抗ペーストは、これを焼成してできた金属焼結体が安定した感歪特性を得ることができ、これにより高信頼性のセンサを安価に製造することができるようになるという効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項６、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、２１に記載の発明について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態１によるセンサの構成を示した斜視図と断面図であり、図１（ａ）の切断部１０５における断面が図１（ｂ）に相当するものである。

図１（ａ）、（ｂ）において１００は基板であり、この基板１００上には絶縁層１０１を介して所定の配線１０２が形成されている。また、複数の１０２を接続するように金属焼結体１０３が形成されている。また、１０４は保護層であり、この保護層１０４は少なくとも金属焼結体１０３の全面と配線１０２の一部を覆っている。また、配線１０２はホイーストンブリッジ回路を形成しているが、図１（ａ）においてはホイーストンブリッジ回路や他の実装部品までは図示していない。

次に、図１（ｂ）を用いて更に詳しく説明すると、基板１００の上には絶縁層１０１を介して複数の配線１０２が形成され、この複数の配線１０２の間には金属焼結体１０３が形成され、少なくとも金属焼結体１０３の全面と配線１０２の一部分以上が保護層１０４で覆われているものである。

このように、本発明においては、センサの主要部分である感歪抵抗部を、従来の酸化ルテニウム系の材料の代わりに金属部とガラス部からなる金属焼結体を用いることになり、このような金属焼結体を用いることにより、酸化ルテニウム系の材料に比べてノイズを大幅に低減することができるようになるものである。

以下、本発明による構造や材料を用いることによりノイズ特性が大幅に改善される理由を説明すると、一般的にどのような抵抗体にも電荷のキャリアが運動することにより発生する基本的な雑音があり、このような雑音は一般的に熱雑音と呼ばれている。このような熱雑音は温度、抵抗値、測定周波数にボルツマン定数を掛けることにより求めることもできる。

また、抵抗に直流電流を流すと、このような熱雑音に加えて過剰な雑音も発生する。特に酸化ルテニウムを用いた厚膜抵抗体のような複合的な構造を持つものでは、膜中の導電率が一様ではないため、電流が揺らぐことによっても雑音が発生する。こうした雑音は電流雑音（あるいは接触雑音）と呼ばれ、このように、厚膜抵抗体に発生する雑音は上記熱雑音と電流雑音の和となるものである。

一方、歪み抵抗等のセンサで問題になるのは低周波数領域での雑音になり（一般の歪み測定においては、数ＭＨｚ以上の高周波での歪みは測定する必要はない）、そのため、一般のセンサでの雑音は低周波数領域での雑音が重要になる。一般的にこのような低い周波数領域では、熱雑音よりも電流雑音が顕著になるため、感歪抵抗体の場合には電流雑音が問題となる。

次に、従来の酸化ルテニウムを感歪抵抗体に用いた場合について説明すると、従来の酸化ルテニウムを用いた厚膜抵抗体は酸化ルテニウム（導電粒子）とガラス粒子の複合焼結体である。そのために、出現する抵抗値は導電粒子とガラス粒子の混合比率（すなわち導電粒子／ガラス粒子）によって決定される。この比が小さくなると導電粒子間の距離が長くなるために抵抗値が高くなる。また、電流雑音の発生源はこの導電粒子間に発生することになり、この結果、抵抗値が高くなるほど電流雑音が高くなってしまう。

また、酸化ルテニウムを用いた感歪抵抗体はトリミングすることにより抵抗体に雑音（いわゆるノイズ）が発生することが知られている。一般的に印刷によって形成された感歪抵抗体の抵抗値精度は低いため、製品（例えば角チップ抵抗器等）にするには、トリミング（多くの場合レーザートリミングが用いられる）が不可欠な工程になる。しかしながら酸化ルテニウムを用いた感歪抵抗体をレーザートリミングすると、雑音の程度が急激に増加することが知られている。このように雑音が急増する原因は、トリミングすることによって電流が流れる有効断面積が減少したことによるものと、レーザーパワーによる切り込み部分の変質（レーザーという非常に強いパワーの影響を受けて、トリミング切り込みの周辺にマイクロクラックが発生し、電流が不安定になると思われる）と考えられる。

一方、本発明で提案する場合、酸化ルテニウム粒子（酸化ルテニウムは酸化物粉に相当する）を用いた感歪抵抗体に比べ、導電粒子が金属であり、酸化物粉に対して抵抗値が数桁低くなる。また、導電粒子の割合がガラスに対して多いため、導電粒子間の距離が短くなり、電流雑音の発生源を少なくできる。

言い換えれば、熱雑音はキャリアと格子との衝突による速度分布の揺らぎによる雑音なので、本発明による感歪抵抗体の場合でも低減することは難しい。一方の電流雑音（１／ｆ雑音と呼ばれることもある）の場合、電流を制御している因子が揺らぎ、その結果としてキャリアの密度と電流が変調されて生じる雑音であるため、本発明で提案するように電流パスを改善することで低減できる。また、センサを構成する感歪抵抗体では、熱雑音よりも電流雑音（１／ｆ雑音）の方が圧倒的に大きいため、この電流雑音を低減することでセンサの大幅な特性改善が可能になるものである。

なお、図１において、基板１００に金属基板を用いた場合、絶縁層１０１にはガラス絶縁層を用いることが望ましい。なお、ガラス絶縁層の厚みは１０μｍ以上５００μｍ未満が望ましい。ガラス絶縁層の厚みが１０μｍ未満の場合にはピンホール等によって絶縁劣化する場合があり、またガラス絶縁層の厚みが５００μｍを超えるとガラス材料費が製品の材料コストを増加させる場合があり好ましくない。

また、金属焼結体の厚みは０．００１μｍ以上１００μｍ未満が望ましい。金属焼結体の厚みが０．００１μｍ未満の場合には金属焼結体を均一な厚みで形成することが難しく、感歪抵抗体として必要な特性が得られない場合がある。また厚みが１００μｍを超えると製品の材料コストを増加させる場合があるので好ましくない。

また、少なくとも金属焼結体の全面と配線の一部は厚み１μｍ以上５００μｍ未満のガラス絶縁層で覆われていることが望ましい。ガラス絶縁層の厚みが１μｍ未満の場合にはガラス絶縁層のピンホール等が信頼性に影響を与える場合がある。また厚みが５００μｍを超えるとガラス材料費が製品の材料コストを増加させる場合があるので好ましくない。

このように基板表面に複数の配線とこの配線の一部に接するようにして複数個の金属焼結体を形成することにより、各種センサを安価に製造することができるようになる。

なお、基板１００に金属基板を用いた場合、絶縁層１０１としてはガラス絶縁層を用いることが望ましい。この際、ガラス絶縁層の厚みは１０μｍ以上５００μｍ未満が望ましい。ガラス絶縁層の厚みが１０μｍ未満の場合には絶縁層１０１のピンホール等で基板１００と配線１０２の間で所定の絶縁抵抗が得られない場合がある。またガラス絶縁層の厚みが５００μｍを超えるとガラス絶縁層を形成するガラス材料費がコストアップの一因になる可能性があるので好ましくない。

なお、上記金属焼結体は、金属粉、合金粉またはこれらの酸化物粉が７０ｗｔ％以上９９．９ｗｔ％未満、または７０Ｖｏｌ％以上９９．９Ｖｏｌ％未満含まれていることが望ましい。合金粉としては、ＮｉやＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ等の合金や酸化物粉を用いることができる。金属焼結体におけるこれらの合金粉や酸化物粉の含有率が９０ｗｔ％未満、または７０Ｖｏｌ％未満の場合には導電性が得られない場合があり、感歪抵抗体として機能しない場合がある。また、金属焼結体における合金粉や酸化物粉の含有率が９９．９ｗｔ％以上、または９９．９Ｖｏｌ％以上の場合には金属焼結体中に含まれるガラス成分の割合が少なくなるため、金属焼結体１０３の強度が不足する場合があり、所定の感歪抵抗体として機能しない場合がある。

なお、金属粉は１種類の金属元素からなっても良いし、複数の金属元素の混合物であっても、または合金であっても良い。また、金属粉としてＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ等の単一金属元素を用いる場合、例えばＣｕ粉とＣｒ粉を混合すればＣｕ−Ｃｒ合金に相当する特性が、Ｃｕ粉とＮｉ粉を混合して用いればＣｕ−Ｎｉ合金に相当した特性が得られるようになるものである。

また、金属粉や合金粉だけでなく、これらの金属粉や合金粉の酸化物も添加しておくことにより、金属粉とガラス材料との濡れ性が改善でき、焼結体の強度を高くすることができる。また、これらの金属や合金の酸化物を粉と粉の接合点に形成することにより、ＧＦ等の特性を改善することもできる。なお、金属粉や合金粉は予め酸化させたものを用意して使用することもできるが、金属粉や合金粉を焼成する際の焼成条件（焼成温度、焼成雰囲気等）を調整することにより、上記金属粉や合金粉の表面に酸化層を形成することができ、これらを金属酸化物（または酸化物）として使用することもできる。

また、これらの合金粉、金属粉または酸化物粉の粒径は０．００１μｍ以上５０μｍ未満が望ましい。粒径が０．００１μｍ未満の場合にはコストが高くなってしまう場合がある。また粒径が５０μｍを超えると金属焼結体１０３における金属粉どうしの接触箇所が少なくなってしまうためにノイズが大きくなったり、抵抗値がバラツキ易くなる場合があるので好ましくない。

また、金属焼結体におけるガラス材またはセラミック材の添加量は０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満、または０．１Ｖｏｌ％以上３０Ｖｏｌ％未満が望ましい。添加量が０．１ｗｔ％未満や０．１Ｖｏｌ％未満の場合には金属焼結体１０３の強度が不足する場合があり、感歪抵抗体としての信頼性が得られない場合がある。またこれらの添加量が３０ｗｔ％以上または３０Ｖｏｌ％以上の場合には金属焼結体が絶縁体となってしまい、感歪抵抗体として機能しない場合があるので好ましくない。

なお、金属焼結体の厚みは０．０００１μｍ以上１００μｍ以下が望ましい。金属焼結体の厚みが０．０００１μｍ未満の場合には厚みが薄すぎて抵抗値バラツキが大きくなる場合がある。また厚みが１００μｍを超えると金属焼結体の形成や焼成が難しくなったり、あるいは金属焼結体の材料費が製品コストを押し上げる要因になる可能性があるために好ましくない。

なお、複数の金属焼結体や、金属焼結体の一部に接続された配線の一部をガラス絶縁層で覆うことにより、耐久性や信頼性を改善することができる。この場合、ガラス絶縁層の厚みは１μｍ以上５００μｍ未満が望ましい。ガラス絶縁層の厚みが１μｍ未満の場合にはガラス絶縁層にピンホールが発生し易く、耐水性等の信頼性に課題が発生する場合がある。またガラス絶縁層の厚みが５００μｍを超えるとガラス絶縁層の材料費がコストアップの要因になる場合があるので好ましくない。

また、複数の金属焼結体や、金属焼結体の一部に接続された配線の一部を樹脂を主体とする絶縁層で覆うことにより、耐久性や信頼性を改善することができる。この場合、絶縁層の厚みは１μｍ以上５００μｍ未満が望ましい。絶縁層の厚みが１μｍ未満の場合には絶縁層にピンホールが発生し易く、耐水性等の信頼性に課題が発生する場合がある。また絶縁層の厚みが５００μｍを超えると絶縁層の材料費がコストアップの一因になる場合があるので好ましくない。なお、このような絶縁層としては、エポキシやシリコン系の樹脂に、各種フィラー（添加剤）を添加したオーバーコート材が市販されており、このようなものを用いることができる。

また、このような金属焼結体を複数個、ブリッジ回路として配線によって接続することにより、抵抗値の変化を高精度に検出することができるようになるため、センサとしての感度を向上させることができるものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項１３、１７、１８、２０に記載の発明について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態２によるセンサの構成を示した断面図と要部拡大断面図であり、図２（ａ）は金属焼結体近傍の断面図、図２（ｂ）は金属焼結体を更に拡大した断面図である。

図２（ａ）に示すように、基板１００上には絶縁層１０１を介して複数の配線１０２が形成されており、さらに複数の配線１０２の間に金属焼結体１０３が形成されている。図２（ｂ）においては、金属焼結体１０３は金属部１０６とガラス部１０７により構成されていることが分かる。

まず、金属焼結体の主成分である金属材料（図２（ｂ）の金属部１０６に相当する）について説明すると、金属焼結体に用いる金属材料はＴＣＲが低いことが望まれる。金属材料自体のＴＣＲが高い場合、センサの出力が温度によって大きく変化してしまうため、センサとしての特性を低下させる場合がある。

そこで本実施の形態においては、金属焼結体に用いる金属材料について説明する。センサに求められる感歪抵抗体の特性として、ＴＣＲ（温度に対する抵抗値の変化率、センサとしてはＴＣＲが低いことが望まれる）を改善した場合について図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

図３（ａ）、（ｂ）はＮｉ−Ｃｕ合金を用いてＴＣＲを最適化する方法を示した特性図であり、図３（ａ）はＮｉ−Ｃｕ合金を用いて作製した金属焼結体のＴＣＲ、図３（ｂ）はＮｉ−Ｃｕ合金自体のＴＣＲを示したものである。また、同図においてＸ軸はＮｉ−Ｃｕ合金の組成割合（Ｎｉの場合）、Ｙ軸はＴＣＲ（抵抗値の温度係数、単位はｐｐｍ／℃）である。

図３（ａ）、（ｂ）より、Ｎｉが０％→１０％→２０％と増加するにつれて、ＴＣＲが徐々に低下することが分かる。そして、Ｎｉが４０％〜６０％付近でＴＣＲがゼロに近づき、Ｎｉが８０％、９０％と増加するにつれてＴＣＲも増加することが分かる。そしてこのような傾向は図３（ａ）に示した焼結体の場合でも、図３（ｂ）に示した合金の場合でも同じような傾向を示すことが分かった。このように、金属焼結体としてＮｉが３０〜７０％のＮｉ−Ｃｕ合金を用いることにより、金属焼結体のＴＣＲを低減することができるものである。

なお、金属焼結体における金属とガラスの比率は金属やガラスの種類によって多少変化する場合もあるが、本発明者らの実験では、金属焼結体におけるガラス添加量は０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満が適当な範囲であった。金属焼結体におけるガラス添加量が０．１ｗｔ％未満では金属焼結体の強度が不足する場合がある。またガラス添加量が３０ｗｔ％以上になるとＴＣＲが元の合金の特性から大きくずれてしまう場合があった。また、ガラス添加量が３ｗｔ％未満と少ない場合には、同じＮｉ−Ｃｕ合金を用いた場合でも、僅かであっても更にＴＣＲが低下する場合があった。また、ガラス添加量が１０ｗｔ％を超えるとＴＣＲが増加する場合もある。

なお、ガラス材としては硼珪酸系ガラスを用いることができる。また、必要に応じてＭｇＯやアルミナ、マグネシア等のセラミック材を添加することにより、熱膨張係数を基板とマッチングさせることもできるようになるものである。

次に、金属焼結体の一成分であるガラス材料（ガラス材料は図２（ｂ）のガラス部１０７に相当する）について説明する。図２において、金属焼結体１０３に用いるガラス材料は、金属焼結体１０３どうしを焼結（あるいは液相焼結）させるために添加されるものである。

図４（ａ）、（ｂ）はＮｉ−Ｃｕ合金を用いた場合の抵抗値を示した特性図であり、図４（ａ）は金属焼結体の抵抗値、図４（ｂ）は合金自体の抵抗値を示したものである。また、同図において、Ｘ軸はＮｉ−Ｃｕ合金の組成割合（Ｎｉ％）、Ｙ軸はＮｉ−Ｃｕ合金の抵抗値（単位はΩ）を示すものである。

図４（ａ）、（ｂ）より、Ｎｉが０％、２０％と増加するにつれて抵抗値が徐々に増加し、４０％から８０％付近で抵抗値が最大値を示した後、９０％、１００％と増加するにつれて抵抗値が下がることが分かる。このように、金属焼結体と合金の特性は同じような傾向を示すことが分かり、これにより、元々の合金として抵抗値の高いものを選ぶことによって焼結体としても抵抗値を増加させることができるものである。

なお、上記金属焼結体における金属とガラスの比率は、金属やガラスの種類によって多少変化する場合もあるが、本発明者らの実験では、金属焼結体におけるガラス添加量は１ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満が適当であった。ガラス添加量が１ｗｔ％未満では金属焼結体の強度が不足する場合がある。また、ガラス添加量が３０ｗｔ％以上になるとＴＣＲが大きく変化してしまう場合があった。また、ガラス添加量が３％〜１０％の場合、抵抗値はそれほど変化しないものの、３０％を超えると抵抗値が大幅に増加する場合がある。

なお、このような合金粉としては、アトマイズ法等の粉体化技術を用いることにより容易に入手可能である。また、ガラス材料としては、ホウケイ酸等の一般的なガラス材料を用いることができる。

なお、配線の厚みは２μｍ以上５００μｍ未満が望ましい。配線の厚みが２μｍ未満の場合には配線にピンホールが発生する場合があり、金属焼結体との接続が不安定になる場合がある。また、配線の厚みが５００μｍを超えると、配線の材料費が増加するためにコストアップになる可能性があり、好ましくない。

また、配線としてＡｇを５０ｗｔ％含むものを用いることが望ましい。更に、必要に応じてＰｄを１ｗｔ％以上４０ｗｔ％未満添加することにより、配線に半導体や各種チップ部品を直接半田付けした場合の配線の半田喰われを防止することができ、更にマイグレーションも防止することができる。なお、上記Ｐｄの添加量が１ｗｔ％未満の場合には半田喰われやマイグレーション防止の効果が少ない場合がある。また、Ｐｄの添加量が４０ｗｔ％を超えると配線の抵抗値が高くなり、ブリッジ回路に影響を与え、更には配線自体の材料コストが上がってしまうので好ましくない。

また、配線にＰｔを１ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満添加することにより、配線に半導体や各種チップ部品を直接半田付けする場合に無鉛半田を使用することができる。配線にＰｔを加えることにより、無鉛半田は半田喰われや半田付け後の各種信頼性を改善することができる。なお、配線に添加するＰｔの添加量が１ｗｔ％未満の場合には無鉛半田での半田喰われや信頼性の改善効果が少ない場合がある。また、Ｐｔの添加量を３０ｗｔ％以上に増やすことは配線材料のコストアップの要因になるので好ましくない。

なお、Ｎｉ−Ｃｕ合金の場合、Ａｇ電極と組み合わせる場合に焼成温度を高くするとＣｕとＡｇが反応してしまう場合があり、このような場合にはＡｇとＣｕの反応（一種の合金化）を防止するためには焼成温度を下げることにより対応できる。具体的には、高温で焼成したＡｇ電極上にＮｉ−Ｃｕ合金ペーストを印刷して低温でＮｉ−Ｃｕ合金を焼成したり、高温で焼成したＮｉ−Ｃｕ合金上に低温でＡｇ電極を焼成しても良い。また、Ｎｉ−Ｃｕ合金の焼成条件によっては表面が酸化されやすい場合があり、このような場合には酸化雰囲気ではなく、中性雰囲気で焼成すれば良い。

なお、金属焼結体のＴＣＲは、−１０００ｐｐｍ／℃以上＋１０００ｐｐｍ／℃未満が望ましい。ＴＣＲが−１０００ｐｐｍ／℃より低い場合、あるいは＋１０００ｐｐｍ／℃より高い場合にはセンサとしての温度特性が低下するため、センサとしての特性が低下するので好ましくない。

なお、金属焼結体のＴＣＲは±１００ｐｐｍ／℃以下（すなわち、−１００ｐｐｍ／℃〜＋１００ｐｐｍ／℃の範囲）が望ましい。しかしながら、金属焼結体自体の特性が±５００ｐｐｍ／℃以下（すなわち、−５００ｐｐｍ／℃〜＋５００ｐｐｍ／℃の範囲）であっても、このＴＣＲの大きな金属焼結体に別の配線部材を組み合わせることにより、トータルとしてのＴＣＲを低下（すなわち、０に近づける）させることも可能なものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項１７、１８に記載の発明について説明する。

本実施の形態では、Ｎｉ−Ｃｒ合金を用いて金属焼結体を作製する例について説明する。

図５（ａ）、（ｂ）はＮｉ−Ｃｒ合金を用いてＴＣＲを最適化する方法を示した特性図で有り、図５（ａ）はＮｉ−Ｃｒを用いて作製した金属焼結体のＴＣＲ、図５（ｂ）はＮｉ−Ｃｒ合金自体のＴＣＲである。また、同図においてＸ軸はＮｉ−Ｃｒ合金におけるＣｒの含有率（％）であり、Ｙ軸は同サンプルのＴＣＲ（抵抗値の温度係数、単位はｐｐｍ／℃）である。

図５（ａ）、（ｂ）より、Ｃｕが０％→１０％→２０％と増加するにつれてＴＣＲが徐々に低下し、２０％以上になると殆ど一定になるというのが分かるものである。

図６（ａ）、（ｂ）はＮｉ−Ｃｒ合金を用いた場合の抵抗値を示した特性図であり、同図においてＸ軸はＮｉ−Ｃｒ合金の組成割合（Ｃｒ％）、Ｙ軸はＮｉ−Ｃｒ合金の抵抗値（単位はΩ）である。

図５（ａ）、（ｂ）より、Ｃｒが０％→１０％と増加するにつれて抵抗値が急激に増加し、Ｃｒが２０％程度で抵抗値が増加し難くなる。本発明者らが調べたところ、抵抗値の最大値はＣｒ４４％付近であり、その値は１１０μΩｃｍであった。このようにＮｉ−Ｃｒ合金中のＣｒ量を最適化することにより、Ｎｉ−Ｃｒ合金で作製した感歪抵抗体の抵抗値を増加することができる。

なお、一般的にＣｒの多い合金材料は硬すぎて加工し難いことが多いが、例えばアトマイズ法等を用いて合金粉化することにより合金粉化できる。また、合金粉化した後は、金属粉がガラスを用いて液相焼結させることにより金属焼結体を形成するため、特に課題は発生しない。

なお、このような合金粉としては、アトマイズ法等の粉体化技術を用いることにより容易に入手可能である。また、ガラス材料としては、ホウケイ酸鉛ガラスやホウケイ酸ビスマスガラス等の一般的なガラス材料を用いることができる。

また、このようなＮｉ−Ｃｒ合金としては、日本電熱線１号（Ｎｉ＝７８．６％、Ｃｒ＝１７．２％、Ｆｅ＝１．４％、Ｍｎ＝２．７％、Ｃｕ＝０．０３％、Ｓｉ＝０．０７％）、日本電熱線２号（Ｎｉ＝６９．３％、Ｃｒ＝１６．９％、Ｆｅ＝１２．０％、Ｍｎ＝１．７％、Ｓｉ＝０．０８％）、ドライバーハリスIII（Ｎｉ＝８４．０％、Ｃｒ＝１５．０％、Ｆｅ＝１．０％）、クロメルＡ（Ｎｉ＝７８．６％、Ｃｒ＝１９．０％、Ｆｅ＝１．０５％、Ｍｎ＝１．０４％、Ｃｕ＝０．００３％、Ｓｉ＝０．２８％）、クロメルＢ（Ｎｉ＝９０．０％、Ｃｒ＝１０．０％）、クロメルＣ（Ｎｉ＝６４．０％、Ｃｒ＝１１．０％、Ｆｅ＝２５．０％）等を用いることもできる。

更にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金として、鉄クロム電熱線１号（Ｃｒ＝２３〜２６％、Ａｌ＝４〜６％、Ｍｎ＜１．０％、残部Ｆｅ）、鉄クロム電熱線２号（Ｃｒ＝１７〜２１％、Ａｌ＝２〜４％、Ｍｎ＜１．０％、残部Ｆｅ）、日本電熱線３号（Ｆｅ＝６９〜７６％、Ｃｒ＝２０〜２５％、Ａｌ＝４〜６％）、カンタルＡ−Ｉ（Ｃｒ＝２４％、Ａｌ＝５．５％、Ｃｏ＝１〜２．５％、残部Ｆｅ）、マスコロイ（Ｎ＝７０〜７５％、Ｃｒ＝２２〜２５％、Ｍｎ＝３〜５％）等を用いることができる。

このような材料は抵抗値も高く、耐熱性、耐酸化性にも優れているため、感歪抵抗体として用いることができる。なお、このような合金粉としては、アトマイズ法等の粉体化技術を用いることにより容易に入手可能である。また、ガラス材料としては、ホウケイ酸等の一般的なガラス材料を用いることができる。

なお、配線の厚みは２μｍ以上５００μｍ未満が望ましい。配線の厚みが２μｍ未満の場合には配線にピンホールが発生する場合があり、金属焼結体との接続が不安定になる場合がある。また、配線の厚みが５００μｍを超えると配線の材料費が増加してコストアップになる可能性があるために好ましくない。

また、配線としてＡｇを５０ｗｔ％含むものを用いることが望ましい。更に必要に応じてＰｄを１ｗｔ％以上４０ｗｔ％未満添加することにより、配線に半導体や各種チップ部品を直接半田付けした場合の半田喰われを防止することができ、更にマイグレーションも防止することができる。

なお、配線へのＰｄの添加量が４０ｗｔ％を超えると配線の抵抗値が高くなってブリッジ回路に影響を与える場合があり、更に配線自体の材料コストが上がってしまうので好ましくない。

また、配線にＰｔを１ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満添加することにより、配線に半導体や各種チップ部品を直接半田付けする場合に無鉛半田を使用することができる。配線にＰｔを加えることにより、無鉛半田は半田喰われや半田付け後の各種信頼性を改善することができる。なお、配線へのＰｔの添加量が１ｗｔ％未満の場合には無鉛半田での半田喰われや信頼性の改善効果が少ない場合がある。また、Ｐｔの添加量を３０ｗｔ％以上に増やすことは配線材料のコストアップの要因になるために好ましくない。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項１１に記載の発明について説明する。

本実施の形態では、金属焼結体として使用可能な合金材料の一例について説明する。

本発明の金属焼結体に用いる合金粉としては、金属焼結体に加工した後のＴＣＲが低いこと（１００ｐｐｍ／℃未満が望ましい）である。本発明で用いる金属焼結体は、電流は合金体の中を流れるため、ＴＣＲの低い合金材料を用いることが望ましい。また、ＴＣＲの低い合金材料を用いた場合でも、添加するガラスの量や種類によってＴＣＲが上がる場合もある。このようなことから、合金材料としてはできるだけＴＣＲの低いものを選び、金属焼結体を形成するためのガラス材料や焼成温度は、できるだけＴＣＲを増加させない組み合わせにすることが望ましい。

なお、このような合金として、以下のような合金を感歪抵抗体に用いることができる。

名称：Ａｄｖａｎｃｅ、化学成分（Ｎｉ＝４５％、Ｃｕ＝５４％、Ｍｎ＝１％）、非抵抗＝４９μΩｃｍ、ＴＣＲ＝略ゼロ。

名称：Ｉｄｅａｌ、化学成分（Ｎｉ＝４５％、Ｃｕ＝５５％）、非抵抗＝４９μΩｃｍ、ＴＣＲ＝約５ｐｐｍ。

名称：Ｃｏｎｓｔａｎｔａｎ、化学成分（Ｎｉ＝４０〜４５％、Ｃｕ＝５５〜６０％）、非抵抗＝５０μΩｃｍ、ＴＣＲ＝略ゼロ。

名称：Ｍａｎｇａｎｉｎ、化学成分（Ｎｉ＝２〜１６％、Ｃｕ＝５０〜８５％、Ｍｎ＝１２〜３０％）、非抵抗＝４２〜４８μΩｃｍ、ＴＣＲ＝約１０ｐｐｍ。

名称：Ｒｅｉｓｔｉｎ、化学成分（Ｃｕ＝８４〜８６％、Ｆｅ＝２％、Ｍｎ＝１１〜１３％）、非抵抗＝５０μΩｃｍ、ＴＣＲ＝１０ｐｐｍ。

また、これらの合金以外に、Ｃｏｒｓｏｎｉｎｔｅ合金（別名Ｃｏｒｓｏｎ合金、ニッケル青銅合金の一種で、Ｎｉ２０％未満のもの）を用いることもできる。更に、Ｍｎを銅の脱酸素剤として加えたマンガン青銅合金を使用することもできる。マンガン青銅合金の一例として、Ｍｎを１５％含ませることにより、ＴＣＲが２〜３ｐｐｍ、比抵抗が５０μΩｃｍのものが知られている。特にＭｎ１５％のものは、融解点が９６０℃であるために焼成温度が９００℃で使用することができる。また、抵抗体の焼成温度として高いものが必要な場合には、Ｍｎの含有率を減らすことによりマンガン青銅合金の融解温度を上げることもできる。

このように、金属粉または合金粉にＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅのうち少なくとも１種類以上を含有させることにより、金属焼結体を感歪抵抗体として活用することができるものである。

（実施の形態５）
以下、実施の形態５を用いて、本発明の特に請求項７に記載の発明について説明する。

本実施の形態においては、基板としてセラミック基板を用いた場合について説明する。

図７（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態５によるセンサを示した斜視図と断面図であり、図７（ａ）の切断部１０５における断面が図７（ｂ）に相当するものである。

同図において１０８は絶縁基板であり、ガラスやセラミック等で形成されており、この絶縁基板１０８上に所定の配線１０２が形成されている。また、複数の配線を接続するように金属焼結体１０３が形成されている。また、１０４は保護層であり、少なくとも金属焼結体１０３の全面と配線１０２の一部を覆っている。また、配線１０２はホイーストンブリッジ回路等を形成しているが、図７（ａ）においてはそこまで図示していない。

図７（ｂ）において、絶縁基板１０８上には複数の配線１０２が形成され、この複数の配線１０２の間には金属焼結体１０３が形成され、少なくとも金属焼結体１０３の全面と配線１０２の一部分以上が保護層１０４で覆われている。

このように構成された本実施の形態のセンサと上記実施の形態１で示した図１のセンサとの違いは、センサの母体となる基板材料が導体（図１の場合）であるか、絶縁体（図７の場合）であるかの違いである。このように本実施の形態のように基板に絶縁体を用いることによりガラス層を省略することができるようになるものである。また、このように基板に絶縁体を用いた場合には、基板と複数の配線や、この配線の一部に接するようにして形成した複数の金属焼結体の間にガラス絶縁層を形成する必要は無くなるものである。

（実施の形態６）
図８（ａ）〜（ｃ）は本実施の形態による金属焼結体のパターンの一例を示した平面図と、この金属焼結体パターンと配線の接続状態を示した断面図であり、同図において１０９は金属焼結体パターンであり、ジグザグ（またはつづら折り）状に形成されており、このように金属焼結体パターン１０９の引き回しを長くする（言い換えると配線長さを長く、配線幅を短く）することにより、金属焼結体の抵抗値を高めることができるものである。なお、図８（ａ）においては、金属焼結体パターン１０９を覆っている保護層は図示していない。

また、図８（ｂ）に示すように、基板１００の上に絶縁層１０１を介して複数の配線１０２が形成され、この複数の配線１０２上にこれらを接続するように金属焼結体パターン１０９が形成されている。

また、図８（ｃ）に示すように、基板１００の上に絶縁層１０１を介して複数の配線１０２が形成されると共に、絶縁層１０１上に形成された金属焼結体パターン１０９の両端に配線１０２が形成されている。

なお、上記配線１０２として銀を主体として構成した場合には、繰り返し焼成することにより金属焼結体パターン１０９が銀に喰われてしまったり、金属焼結体パターン１０９の内部に銀が拡散して抵抗値やＴＣＲを変化させる場合がある。このような場合には、配線材料にもＮｉ−ＣｒやＮｉ−Ｃｕ合金等を用いることにより解決することができる。

また、このような金属材料を配線に用いた場合には、半田付けが難しい場合があり、このような合金材料を配線に用いた場合には、ニッケルや錫メッキ、あるいは半田メッキ等を行うことにより半田付けできるようになるものである。

（実施の形態７）
以下、実施の形態７を用いて、本発明の特に請求項１、２、３、４、５、２２、２３、２４に記載の発明について説明する。

本実施の形態においては、金属焼結体を金属ペーストの焼結によって形成する方法について説明する。このような方法により、所定の金属粉をペースト化（以下、合金ペーストという）し、これを焼成することにより、本発明の焼結体を安価に、かつバラツキを抑えながら所定の形状に形成することができる。

図９は本発明の実施の形態７による合金ペーストの構成を示した拡大図であり、図９において２１は合金粉、２２はガラス粉である。合金ペーストはこのような合金粉２１をガラス粉２２と共にビヒクル（樹脂を溶剤に溶解したもので、図９には図示していない）の中に分散されている。

このように、本実施の形態においては、合金粉２１は変形することなくガラス粉２２と共にビヒクル中に分散されているため、この合金ペーストは印刷性に優れたものとなっている。合金粉２１が変形（ガラス粉２２によって削られたり、潰されたり）した場合には、ペーストの印刷性も影響を受ける（例えば、スクリーン印刷する際に用いるスクリーン版をつめてしまう場合や、印刷したペーストの流動性が影響を受けるためにレベリング性が低下して塗膜にピンホールが発生し易くなる場合がある）が、本発明のように合金粉２１が殆ど変形していない場合には、ペーストが乾燥してなる乾燥塗膜も緻密になり、内部にボイド（空隙）が発生し難い。そのため、このような緻密な乾燥塗膜が焼結してなる金属焼結体１０３も緻密になり、諸特性のバラツキを抑えながら高いレベルで安定化させることが可能になるものである。

図１０（ａ）〜（ｃ）と図１１（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態による合金ペーストの製造方法を示した製造工程図であり、図１０（ａ）において２２はガラス粉、２３は樹脂、２４は溶剤、２５は有機添加剤であり、このように合金ペーストを構成する部材の合金ペースト粉以外の材料を図１０（ｂ）に示すように分散させるものである。

図１０（ｂ）において、２８は分散装置２７が回転する方向を示す矢印であり、２６はアルミナやジルコニア等のビーズである。このビーズ２６が入った分散装置２７に図１０（ａ）のガラス粉２２、樹脂２３、溶剤２４、有機添加剤２５を投入し、分散装置２７を矢印２８のように回転させることによりガラス粉２２を分散し、ガラス粉２２、樹脂２３、溶剤２４、有機添加剤２５よりなるガラスペースト（図１０では示していない）を形成した後、このようにして作製されたガラスペーストを図１０（ｃ）に示すように濾過し、ガラス粉２２の凝集体や大粒子を除去する。

図１０（ｃ）において２９はメッシュ、３０は濾過装置、３１は回収タンクであり、上記図１０（ｂ）で作製されたガラスペーストは矢印３２に示すようにして濾過装置３０にセットされたメッシュ２９で濾過され、回収タンク３１に回収される。

図１１は合金粉をペースト化する方法を示したものであり、図１１（ａ）において３３は合金粉、２３は樹脂、２４は溶剤、２５は有機添加剤であり、このように合金ペーストを構成する部材の合金ペースト粉以外の材料を図１１（ｂ）に示す攪拌装置３５に投入し、矢印３４のように回転する攪拌部分３６によって混練させるものである。

また、図１１（ｃ）は混練装置である三本ロールを示したものであり、必要に応じて三本ロール３７を用いても良い。更に、必要に応じて図１１（ｄ）に示すように、メッシュ２９がセットされた濾過装置３０で濾過し、回収タンク３１に回収することもできる。

このように、本実施の形態においては、ガラス粉２２と合金粉３３を別々に分けて分散することにより、合金粉３３の変形を防止することができるようになるものであり、このように別々に分散させたペーストどうしをブレンドすることにより、目的とする合金ペーストを製造することができる。

このようにして製造された合金ペーストは、上記図９に示すように、特に合金粉２１の変形も少なく、このように作製された合金ペーストは所定の粘度に調整された後に所定のパターンに印刷されて焼成される。このようにして作製された金属焼結体１０３は緻密な構造を示し、特性のばらつきも極めて少ないものであった。

なお、本発明者らの実験によれば、ガラス粉２２の分散が重要な場合が多かった（ガラス粉２２に破砕粉を用いた場合には分散が難しく、破砕粉を分散したとしても比較的大きなガラス粉２２が残っている場合が多く、このような大きなガラス粉２２が金属焼結体の特性に影響を与える場合が多かった）。一方、合金粉３３に球形の物を用いた場合には、合金粉３３の分散はそれほど重要ではない（ガラス粉２２に比較して簡単に解れ、分散し易い）場合があった。そのため、このようにガラス粉２２と合金粉３３を最後まで別々に分散する必要はない。

本発明者らの実験によると、予めガラス粉２２を図１０（ａ）〜図１０（ｃ）のようにペースト状に分散、濾過した後、ここに合金粉３３を所定量添加して図１１（ｃ）に示す三本ロール３７を用いて分散し、最後に図１１（ｄ）に示すように濾過させることも可能であった。このようにガラス粉２２をペースト化した後に合金粉３３を添加することにより、合金ペーストの製造コストを低減することができるが、三本ロールを用いた分散方法に熟練していない場合には、かえって合金粉３３を変形させてしまう場合がある。

なお、本実施の形態のように、合金粉を感歪抵抗体に用いる場合には、原理的にＧＦの値を従来の箔ゲージよりも高くすることができる。従来の箔ゲージの場合、箔ゲージを構成する合金は均質である。しかしながら、本実施の形態のように合金粉を感歪抵抗体に用いる場合には、焼成雰囲気や合金粉の組成を最適化することによりＧＦを高めることができる。このようなＧＦアップの一手段として、合金粉の中心部は低抵抗（酸化されていないため）であり、合金粉の高抵抗層（合金表面が酸化されるため）を組み合わせることができる。このように合金粉どうしの接触部分の抵抗を利用することによりＧＦを高めることができるものである。

また、金属焼結体に用いるガラス材料を工夫することによってもＧＦを高めることができ、またガラス粉に酸化クロム等の酸化物を添加することによってもＧＦを高めることができる。このようにクロムと酸化クロム等の金属／金属酸化物を組み合わせることによりＧＦを高めることができるものである。

なお、感歪抵抗体ペーストとしては、ニッケル、クロム、銅のうち少なくとも１種類以上を含む、粒径０．００１μｍ以上５０μｍ未満の金属粉体が、濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で、樹脂溶液中に０．０１ポイズ以上１０００ポイズ未満に分散されていることが望ましい。このように、ニッケル、クロム、銅を一種類以上含んだ金属粉を用い、これをペーストとして所定の形状に印刷した後、焼成して金属焼結体を形成することにより、感歪抵抗体として機能させることができるようになるものである。

なお、これらの金属粉体の粒径は、０．００１μｍ以上５０μｍ未満が望ましい。金属粉体の粒径が０．００１μｍ未満の場合には、粉体のＢＥＴ値（比表面積）が大きくなり、ペースト化し難い場合がある。また、粒径が５０μｍを超えるとスクリーン版のスクリーンを詰めてしまう場合があるので好ましくない。

また、ペースト中の金属粉体の濃度は５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満が望ましい。濃度が５ｗｔ％未満の場合には、ペーストが乾燥してできた塗膜中の金属粉体の密度が低く、焼結した後でも所定の特性が得られない場合がある。また、濃度が９０ｗｔ％を超えた場合には、ペースト中に占める金属含有率が高すぎてペーストの印刷特性に影響を与え、印刷した時に塗膜にピンホールが発生し易かったり、レベリング（印刷後、ペーストが平坦化すること）し難くなる場合がある。

また、感歪抵抗体ペーストの粘度は０．０１ポイズ以上１０００ポイズ未満が望ましい。ペーストの粘度が０．０１ポイズ以下の場合には、本発明者らが提案したインキジェット技術（例えば、米国特許第６，４８７，７７４号）を用いてもパターニングすることは難しい。なお、ペーストの粘度が０．０１ポイズ以上１ポイズ程度では、上記インキジェット技術を用いることによりパターン形成を行うことができる。また、粘度が１ポイズ以上１０ポイズ程度では、本発明者らが提案したグラビア技術（例えば、登録特許第３１８０７１８号）を用い、また粘度が１０ポイズ以上１０００ポイズ程度では、一般的なスクリーン印刷を用いることができる。なお、ペーストの粘度は、ズリ速度（単位は１／ｓ、一般的な回転式粘度計の場合、粘度計の回転数に比例する）が０．０１／ｓ〜１００００／ｓの範囲の任意の点であればよい。

また、このようにして形成した感歪抵抗ペーストを３００℃以上９５０℃未満で焼成することにより、感歪抵抗体として機能する金属焼結体を形成することができる。焼成温度が３００℃未満の場合には、金属焼結体の焼結が不十分なために所定の強度が得られない場合がある。また、焼成温度が９５０℃を超えると、金属焼結体の焼結が進みすぎて感歪抵抗体として所定の特性が得られない場合があったり、金属基板を用いた場合は高価な高耐熱性金属材料を使う必要があるためにコストアップになるために好ましくない。

なお、感歪抵抗体ペーストのＴＣＲは２００ｐｐｍ／℃以下（すなわち−２００ｐｐｍ／℃〜＋２００ｐｐｍ／℃の範囲）が望ましい。この範囲を超えると、配線材料を組み合わせてもＴＣＲを下げる（すなわちゼロに近づける）ことが難しくなる場合がある。また、ＴＣＲが２００ｐｐｍ／℃以下の合金粉もしくは金属粉をペースト中に１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満含ませることにより、ペーストを感歪抵抗体として機能させることができるようになるものである。

なお、感歪抵抗体ペーストには、軟化点が３００℃以上９００℃未満のガラス粉が０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満含まれていることが望ましく、ガラスの軟化点が３００℃未満の場合には荷重センサとしての使用温度の影響を受け易く、安定性に影響を与える場合がある。また、軟化点が９００℃以上の場合には、金属焼結体の焼成温度を高くする必要があり、基板材料に耐熱性の高い材料を使う必要があると共に焼成炉も高価になるために好ましくない。

また、ガラス粉の濃度が０．１ｗｔ％未満の場合には金属焼結体の強度が不足する場合がある。また、ガラス粉の濃度が２０ｗｔ％を超えると金属焼結体が絶縁体になってしまい、感歪抵抗体として機能しない場合がある。

また、感歪抵抗体ペースト中には樹脂が０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満含まれていることが望ましい。樹脂の含有量が０．１ｗｔ％未満の場合には、感歪抵抗体が乾燥されてなる塗膜の強度が低下し、基板表面から剥がれ易くなる場合がある。また、樹脂の含有量が２０ｗｔ％以上の場合には、感歪抵抗体が焼成されてなる金属焼結体にボイド（小さな穴）が発生し易くなる場合があり、その結果、感歪抵抗体の特性にバラツキが発生し易くなるので好ましくない。

なお、感歪抵抗体ペーストを作製する場合、ガラス粉を分散して作製したガラスペーストの中に、合金粉や金属粉を添加してインキ化することが望ましい。ガラス粉と合金粉や金属粉を同時に混練した場合には、合金粉や金属粉にダメージや変形が発生する場合があるためである。

以上のように金属粉をペースト化してセンサを製造することができるものであり、すなわち、複数の配線が形成された基板の上に、ニッケル、クロム、銅のうち少なくとも１種類以上を含む、粒径０．０００１μｍ以上５０μｍ未満の金属粉体が濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で、樹脂溶液中に０．０１ポイズ以上１０００ポイズ未満に分散されてなる感歪抵抗パターンを形成した後、３００℃以上９５０℃未満で焼成することにより製造することができる。ニッケル、クロム、銅のうち１種類以上を含む金属粉でペーストを作製し、これを焼成することによりセンサを製造することができる。

以上のように合金粉をペースト化してセンサを製造することができるものであり、すなわち、複数の配線が形成された基板の上に、ニッケル、クロム、銅のうち少なくとも１種類以上を含む、粒径０．０００１μｍ以上５０μｍ未満の合金粉体が濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で、樹脂溶液中に０．０１ポイズ以上１０００ポイズ未満に分散されてなる感歪抵抗パターンを形成した後、３００℃以上９５０℃未満で焼成することによりセンサを製造することができる。

あるいは、ＴＣＲの低い金属粉を選ぶことでもセンサを製造できる。すなわち、複数の配線が形成された基板の上に、ＴＣＲが２００ｐｐｍ／℃未満で、粒径０．０００１μｍ以上５０μｍ未満の合金粉が濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で、樹脂溶液中に１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満で分散されてなる感歪抵抗ペーストパターンを形成した後、３００℃以上９５０℃未満で焼成することによりセンサを製造することができる。

本発明による感歪抵抗ペーストとその製造方法、及びこれを用いた感歪センサとその製造方法は、所定の合金粉を焼成してできた金属焼結体が安定した感歪特性を得ることができ、これにより高信頼性のセンサを安価に製造することができるようになるという格別の効果を有し、荷重センサを始めとする各種歪センサとして有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１によるセンサの構成を示した斜視図、（ｂ）同断面図 （ａ）本発明の実施の形態２によるセンサの構成を示した断面図、（ｂ）同要部拡大断面図 （ａ）、（ｂ）Ｎｉ−Ｃｕ合金を用いてＴＣＲを最適化する方法を示した特性図 （ａ）、（ｂ）Ｎｉ−Ｃｕ合金を用いた場合の抵抗値を示した特性図 （ａ）、（ｂ）Ｎｉ−Ｃｒ合金を用いてＴＣＲを最適化する方法を示した特性図 （ａ）、（ｂ）Ｎｉ−Ｃｒ合金を用いた場合の抵抗値を示した特性図 （ａ）本発明の実施の形態５によるセンサを示した斜視図、（ｂ）同断面図 （ａ）本実施の形態による金属焼結体のパターンの一例を示した平面図、（ｂ）同金属焼結体パターンと配線の接続状態を示した断面図、（ｃ）同金属焼結体パターンと配線の接続状態を示した断面図 本発明の実施の形態７による合金ペーストの構成を示した拡大図 （ａ）〜（ｃ）本実施の形態による合金ペーストの製造方法を示した製造工程図 （ａ）〜（ｄ）本実施の形態による合金ペーストの製造方法を示した製造工程図 （ａ）従来の市販の箔ゲージの一例を示した平面図、（ｂ）同断面図 従来のニッケルメッキ層と銅メッキ層を多層化した金属抵抗体を示した断面図 （ａ）〜（ｃ）従来のペーストの製造方法を示した製造工程図 従来のペーストの構成を示した拡大図

符号の説明

２１、３３ 合金粉
２２ ガラス粉
２３ 樹脂
２４ 溶剤
２５ 有機添加剤
２６ ビーズ
２７ 分散装置
２８、３２、３４ 矢印
２９ メッシュ
３０ 濾過装置
３１ 回収タンク
３５ 攪拌装置
３６ 攪拌部分
３７ 三本ロール
１００ 基板
１０１ 絶縁層
１０２ 配線
１０３ 金属焼結体
１０４ 保護層
１０５ 切断部
１０６ 金属部
１０７ ガラス部
１０８ 絶縁基板
１０９ 金属焼結体パターン

Claims (24)

1. ニッケル、クロム、銅のうち少なくとも１種類以上を含む粒径０．０００１μｍ以上５０μｍ未満の金属粉体が、濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で樹脂溶液中に０．０１ポイズ以上１０００ポイズ未満に分散されてなる感歪抵抗ペースト。
2. ＴＣＲが２００ｐｐｍ／℃以下で粒径０．０００１μｍ以上５０μｍ未満の合金粉もしくは金属粉が、樹脂溶液中に１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満で分散されてなる感歪抵抗ペースト。
3. 軟化点が３００℃以上９００℃未満のガラス粉が０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満含まれる請求項１または２に記載の感歪抵抗ペースト。
4. 樹脂が０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％未満含まれる請求項１または２に記載の感歪抵抗ペースト。
5. ガラス粉を分散して作製したガラスペーストの中に合金粉や金属粉を添加してインキ化する感歪抵抗ペーストの製造方法。
6. 基板表面に形成された複数の配線及びこの配線の一部に接するように複数個の金属焼結体が形成されてなる感歪センサ。
7. セラミック基板表面に形成された複数の配線及びこの配線に接続された複数個の金属焼結体からなる感歪センサ。
8. 金属基板表面に厚み１０μｍ以上５００μｍ未満のガラス絶縁層を介して複数の配線及びこの配線の一部に接続された複数個の金属焼結体が形成されてなる感歪センサ。
9. 合金粉またはこれらの酸化物粉が７０ｗｔ％以上９９．９ｗｔ％未満、または７０Ｖｏｌ％以上９９．９Ｖｏｌ％未満含まれてなる複数個の金属焼結体が、基板表面に形成された複数の配線の一部に接するように形成されてなる感歪センサ。
10. 金属粉または金属酸化物粉が７０ｗｔ％以上９９．９ｗｔ％未満、または７０Ｖｏｌ％以上９９．９Ｖｏｌ％未満含まれてなる複数個の金属焼結体が、基板表面に形成された複数の配線の一部に接するように形成されてなる感歪センサ。
11. 金属粉または合金粉は少なくともＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅのうち１種類以上を含む複数の金属焼結体が、基板表面に形成された複数の配線の一部に接するように接続されてなる感歪センサ。
12. 粒径が０．００１μｍ以上５０μｍ未満の複数の合金粉、金属粉または酸化物粉よりなる複数個の金属焼結体が、基板表面に形成された複数の配線の一部に接するように形成されてなる感歪センサ。
13. ガラス材またはセラミック材が０．１ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満、または０．１Ｖｏｌ％以上３０Ｖｏｌ％未満含まれた複数の金属焼結体が、基板表面に形成された複数の配線の一部に接するように形成されてなる感歪センサ。
14. 厚みが０．００１μｍ以上１００μｍ未満の複数の金属焼結体が基板表面に形成された複数の配線の一部に接するように形成されてなる感歪センサ。
15. 複数の金属焼結体が基板表面に形成された複数の配線の一部に接するように形成され、上記金属焼結体の全面と配線の一部が厚み１μｍ以上５００μｍ未満のガラス絶縁層で覆われてなる感歪センサ。
16. 複数の金属焼結体が基板表面に形成された複数の配線の一部に接するように形成され、上記金属焼結体の全面と配線の一部が厚み１μｍ以上５００μｍ未満の樹脂を主体とする絶縁層で覆われてなる感歪センサ。
17. 少なくとも配線の厚みは２μｍ以上５００μｍ未満で、Ａｇを５０ｗｔ％以上、Ｐｄを１ｗｔ％以上４０ｗｔ％未満含んでいる請求項６〜１６のいずれか一つに記載の感歪センサ。
18. 少なくとも配線の厚みは２μｍ以上５００μｍ未満で、Ａｇを５０ｗｔ％以上、Ｐｄを１ｗｔ％以上３０ｗｔ％未満含んでいる請求項６〜１６のいずれか一つに記載の感歪センサ。
19. 金属焼結体が感歪抵抗を形成する請求項６〜１６のいずれか一つに記載の感歪センサ。
20. 金属焼結体のＴＣＲは−１０００ｐｐｍ／℃以上１０００ｐｐｍ／℃未満である請求項６〜１６のいずれか一つに記載の感歪センサ。
21. 複数の金属焼結体及びこの金属焼結体に接続された配線はブリッジ回路を形成している請求項６〜１６のいずれか一つに記載の感歪センサ。
22. 複数の配線が形成された基板上にニッケル、クロム、銅のうち少なくとも１種類以上を含む粒径０．００１μｍ以上５０μｍ未満の金属粉体が、濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で樹脂溶液中に０．０１ポイズ以上１０００ポイズ未満で分散されてなる感歪抵抗ペーストパターンを形成した後、これを３００℃以上９５０℃未満で焼成する感歪センサの製造方法。
23. 複数の配線が形成された基板上にニッケル、クロム、銅のうち少なくとも１種類以上を含む粒径０．００１μｍ以上５０μｍ未満の合金粉または金属粉が、濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で樹脂溶液中に０．０１ポイズ以上１０００ポイズ未満で分散されてなる感歪抵抗ペーストパターンを形成した後、これを３００℃以上９５０℃未満で焼成する感歪センサの製造方法。
24. 複数の配線が形成された基板上にＴＣＲが２００ｐｐｍ／℃未満で、粒径０．００１μｍ以上５０μｍ未満の合金粉または金属粉が、濃度５ｗｔ％以上９０ｗｔ％未満で樹脂溶液中に１０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満で分散されてなる感歪抵抗ペーストパターンを形成した後、これを３００℃以上９５０℃未満で焼成する感歪センサの製造方法。

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