JP2024088419A - Strain gauges - Google Patents

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Abstract

Figure 2024088419000001

【課題】破断および亀裂が生じにくいひずみゲージを実現する。
【解決手段】 本ひずみゲージは、基材と、前記基材上に形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、平面視において、検知部と、前記検知部と直列に接続された接続部と、を含む細長状部が複数並置された所定のパターンを形成しており、前記接続部は、前記検知部よりも弾性率が低い材料から形成され、前記検知部に直接接するように配置され、前記所定のパターンにおいて、ある細長状部における前記検知部と前記接続部との境界線と、当該ある細長状部における前記検知部と前記接続部との境界線とは前記平面視において同一直線上にない。
【選択図】図1

Figure 2024088419000001

The present invention provides a strain gauge that is resistant to breakage and cracks.
[Solution] This strain gauge has a substrate and a resistor formed on the substrate, and the resistor forms a predetermined pattern in a plan view in which a plurality of elongated portions, each of which includes a detection portion and a connection portion connected in series to the detection portion, are arranged in a juxtaposed manner, and the connection portion is formed from a material having a lower elastic modulus than the detection portion and is arranged so as to be in direct contact with the detection portion, and in the predetermined pattern, the boundary line between the detection portion and the connection portion in a certain elongated portion and the boundary line between the detection portion and the connection portion in the same certain elongated portion are not on the same straight line in the plan view.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、ひずみゲージに関する。 The present invention relates to a strain gauge.

測定対象物に貼り付けて、測定対象物のひずみを検出するひずみゲージが知られている。ひずみゲージは、ひずみを検出する抵抗体を備えており、抵抗体は、例えば、絶縁性樹脂上に形成されている。ひずみゲージは起歪体に貼り付けられ、起歪体の動き(例えば、ひずみ)に追従し伸び縮みする。このとき、ひずみゲージの抵抗体は変形するため抵抗値が変化する。この抵抗値の変化量から起歪体のひずみ量を特定することができる。また、近年、抵抗体部分に異種材料を含んだひずみゲージが開発されている(特許文献1および2)。 Strain gauges are known that are attached to an object to be measured to detect strain on the object. The strain gauge has a resistor that detects strain, and the resistor is formed, for example, on an insulating resin. The strain gauge is attached to a strain body and expands and contracts following the movement (e.g., strain) of the strain body. At this time, the resistor of the strain gauge deforms, causing a change in resistance value. The amount of strain on the strain body can be determined from the amount of change in resistance value. In recent years, strain gauges that contain different materials in the resistor portion have also been developed (Patent Documents 1 and 2).

特開2021-152523号公報JP 2021-152523 A 特開2019-132791号公報JP 2019-132791 A

このように、ひずみゲージの抵抗体はひずみ検出の際に伸縮する必要がある。そのため、例えばより大きなひずみを検出可能なひずみゲージを実現しようとすると、ひずみゲージ自身により大きな応力がかかることとなる。 In this way, the resistor in a strain gauge needs to expand and contract when detecting strain. Therefore, for example, if you try to create a strain gauge that can detect larger strains, the strain gauge itself will be subjected to greater stress.

本発明は、前記の点に鑑みてなされたもので、破断および亀裂が生じにくいひずみゲージの実現を目的とする。 The present invention was made in consideration of the above points, and aims to create a strain gauge that is less likely to break or crack.

本ひずみゲージは、基材と、前記基材上に形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、平面視において、検知部と、前記検知部と直列に接続された接続部と、を含む細長状部が複数並置された所定のパターンを形成しており、前記接続部は、前記検知部よりも弾性率が低い材料から形成され、前記検知部に直接接するように配置され、前記所定のパターンにおいて、ある細長状部における前記検知部と前記接続部との境界線と、当該ある細長状部と隣り合う細長状部における前記検知部と前記接続部との境界線とは前記平面視において同一直線上にない。 This strain gauge has a substrate and a resistor formed on the substrate, and the resistor forms a predetermined pattern in plan view in which a plurality of elongated portions, each including a detection portion and a connection portion connected in series to the detection portion, are arranged side by side, the connection portion is made of a material having a lower elasticity than the detection portion and is arranged so as to be in direct contact with the detection portion, and in the predetermined pattern, the boundary line between the detection portion and the connection portion in a certain elongated portion and the boundary line between the detection portion and the connection portion in a certain elongated portion adjacent to the certain elongated portion are not on the same straight line in plan view.

開示の技術によれば、破断および亀裂が生じにくいひずみゲージを実現できる。 The disclosed technology makes it possible to create a strain gauge that is less susceptible to breakage and cracking.

実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating a strain gauge according to an embodiment. 実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図(その1)である。FIG. 1 is a cross-sectional view (part 1) illustrating a strain gauge according to an embodiment. 実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図(その2)である。FIG. 2 is a cross-sectional view (part 2) illustrating the strain gauge according to the embodiment. 実施形態に係るひずみゲージの他の例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the strain gauge according to the embodiment. 実施形態の変形例1に係るひずみゲージにおける検知部と接続部との接続部分の例を示す部分平面図である。10 is a partial plan view showing an example of a connection portion between a detection portion and a connection portion in a strain gauge according to a first modified example of an embodiment. FIG. 実施形態の変形例2に係るひずみゲージを例示する平面図である。FIG. 11 is a plan view illustrating a strain gauge according to a second modified example of the embodiment. 実施形態の変形例2に係るひずみゲージを例示する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a strain gauge according to a second modified example of the embodiment. 図6に示すひずみゲージの接続部の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of a connection portion of the strain gauge shown in FIG. 6 . 実施形態の変形例3に係るひずみゲージを例示する平面図である。FIG. 11 is a plan view illustrating a strain gauge according to a third modified example of the embodiment. 実施形態の変形例3に係るひずみゲージを例示する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a strain gauge according to a third modified example of the embodiment. 実施形態の変形例4に係るひずみゲージを例示する平面図である。FIG. 13 is a plan view illustrating a strain gauge according to a fourth modified example of the embodiment.

以下、図面を参照して発明の実施形態について説明する。各図面において、同一の構成部には同一の符号を付す場合がある。また、各図面の説明において、既に説明した構成部と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。 Below, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be given the same reference numerals. In addition, in the description of each drawing, the description of components that are the same as components already described may be omitted.

[ひずみゲージの構造]
図1は、実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図2は、実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図(その1)であり、図1のA-A線に沿う断面を示している。図3は、実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図(その2)であり、図1のB-B線に沿う断面図である。なお、図1~図3に示したひずみゲージの各部の形状および大きさはあくまで一例であり、本実施形態に係るひずみゲージの外観はこれに限定されない。
[Structure of strain gauge]
Fig. 1 is a plan view illustrating a strain gauge according to an embodiment. Fig. 2 is a cross-sectional view (part 1) illustrating the strain gauge according to the embodiment, showing a cross section along line A-A in Fig. 1. Fig. 3 is a cross-sectional view (part 2) illustrating the strain gauge according to the embodiment, showing a cross section along line B-B in Fig. 1. Note that the shapes and sizes of the parts of the strain gauge shown in Figs. 1 to 3 are merely examples, and the appearance of the strain gauge according to this embodiment is not limited to these.

図1~図3を参照すると、ひずみゲージ1は、基材10と、抵抗体30と、配線40と、電極50と、カバー層60とを有している。なお、便宜上、カバー層60の外縁のみを破線で示している。なお、カバー層60は必須構成ではない。 Referring to Figures 1 to 3, the strain gauge 1 has a substrate 10, a resistor 30, wiring 40, electrodes 50, and a cover layer 60. For convenience, only the outer edge of the cover layer 60 is shown by a dashed line. The cover layer 60 is not a required component.

本実施形態では、ひずみゲージ1において、基材10の抵抗体30が設けられている側を「上側」と称し、抵抗体30が設けられていない側を「下側」と称する。また、各部位の上側に位置する面を「上面」と称し、各部位の下側に位置する面を「下面」と称する。ただし、ひずみゲージ1は天地逆の状態で用いることもできる。また、ひずみゲージ1は任意の角度で配置することもできる。また、本実施形態において「平面視」とは、基材10の上面10aを、上側から下側への法線方向に視た場合を指すこととする。そして、「平面形状」とは、前記平面視で対象物を視たときの、当該対象物の形状を指すものとする。 In this embodiment, the side of the strain gauge 1 on which the resistor 30 of the substrate 10 is provided is referred to as the "upper side", and the side on which the resistor 30 is not provided is referred to as the "lower side". The surface located on the upper side of each part is referred to as the "upper surface", and the surface located on the lower side of each part is referred to as the "lower surface". However, the strain gauge 1 can also be used upside down. The strain gauge 1 can also be placed at any angle. In this embodiment, "planar view" refers to the case where the upper surface 10a of the substrate 10 is viewed in the normal direction from the top to the bottom. And, "planar shape" refers to the shape of the object when the object is viewed in the planar view.

(基材10)
基材10は、抵抗体30等を形成するためのベース層となる部材である。基材10は可撓性を有する。基材10の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ1の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、基材10の厚さは5μm~500μm程度であってよい。ひずみゲージ1の下面側には、接着層等を介して起歪体が接合されていてもよい。なお、起歪体の表面から受感部へのひずみの伝達性、および、環境変化に対する寸法安定性の観点から考えると、基材10の厚さは5μm~200μmの範囲内であることが好ましい。また、絶縁性の観点から考えると、基材10の厚さは10μm以上であることが好ましい。
(Substrate 10)
The substrate 10 is a member that serves as a base layer for forming the resistor 30 and the like. The substrate 10 has flexibility. The thickness of the substrate 10 is not particularly limited and may be appropriately determined depending on the intended use of the strain gauge 1 and the like. For example, the thickness of the substrate 10 may be about 5 μm to 500 μm. A strain generator may be bonded to the lower surface side of the strain gauge 1 via an adhesive layer or the like. From the viewpoint of the transferability of strain from the surface of the strain generator to the sensing part and dimensional stability against environmental changes, the thickness of the substrate 10 is preferably within the range of 5 μm to 200 μm. From the viewpoint of insulation, the thickness of the substrate 10 is preferably 10 μm or more.

基材10は、例えば、PI(ポリイミド)樹脂、エポキシ樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、PEN(ポリエチレンナフタレート)樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂、LCP(液晶ポリマー)樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成できる。なお、フィルムとは、厚さが500μm以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。 The substrate 10 can be formed from an insulating resin film such as PI (polyimide) resin, epoxy resin, PEEK (polyether ether ketone) resin, PEN (polyethylene naphthalate) resin, PET (polyethylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, LCP (liquid crystal polymer) resin, polyolefin resin, etc. Note that a film refers to a flexible material with a thickness of about 500 μm or less.

基材10が絶縁樹脂フィルムから形成される場合、当該絶縁樹脂フィルムには、フィラーや不純物等が含まれていてもよい。例えば、基材10は、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成されてもよい。 When the substrate 10 is formed from an insulating resin film, the insulating resin film may contain fillers, impurities, etc. For example, the substrate 10 may be formed from an insulating resin film containing a filler such as silica or alumina.

基材10の樹脂以外の材料としては、例えば、SiO、ZrO(YSZも含む)、Si、Si、Al(サファイヤも含む)、ZnO、ペロブスカイト系セラミックス(CaTiO、BaTiO)等の結晶性材料が挙げられる。また、前述の結晶性材料以外に非晶質のガラス等を基材10の材料としてもよい。また、基材10の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金(ジュラルミン)、チタン等の金属を用いてもよい。金属を用いる場合、金属製の基材10上に絶縁膜が設けられる。 Examples of materials other than resin for the substrate 10 include crystalline materials such as SiO2 , ZrO2 (including YSZ), Si, Si2N3 , Al2O3 (including sapphire ), ZnO, and perovskite ceramics ( CaTiO3 , BaTiO3 ). In addition to the above-mentioned crystalline materials, amorphous glass or the like may be used as the material for the substrate 10. Metals such as aluminum, aluminum alloys (duralumin), and titanium may also be used as the material for the substrate 10. When a metal is used, an insulating film is provided on the metallic substrate 10.

(抵抗体30)
抵抗体30は、基材10の上側に形成される薄膜である。抵抗体30は、基材10の上面10aに直接形成されてもよいし、基材10の上面10aに他の層を介して形成されてもよい。抵抗体30は、終端30e、細長状部31、および折り返し部分32を含む。なお、説明の便宜上、抵抗体30のうち、細長状部31と配線40との接続部分を「終端30e」と称するが、終端30eは細長状部31と一体であってよい。また、終端30eは、細長状部31の検知部33と同一の材料を用いて、同一工程で形成されてもよい。折り返し部分32も同様に、細長状部31と一体であってよいし、検知部33と、同一の材料を用いて、同一工程で形成されてもよい。
(Resistor 30)
The resistor 30 is a thin film formed on the upper side of the substrate 10. The resistor 30 may be formed directly on the upper surface 10a of the substrate 10, or may be formed on the upper surface 10a of the substrate 10 via another layer. The resistor 30 includes a terminal end 30e, an elongated portion 31, and a folded portion 32. For convenience of explanation, the connection portion of the resistor 30 between the elongated portion 31 and the wiring 40 is referred to as the "terminal end 30e", but the terminal end 30e may be integral with the elongated portion 31. The terminal end 30e may be formed in the same process as the detection portion 33 of the elongated portion 31 using the same material. The folded portion 32 may also be integral with the elongated portion 31, or may be formed in the same process as the detection portion 33 using the same material.

終端30eは抵抗体30の一部分であって、抵抗体30の両端に設けられている。終端30eは配線40と細長状部31とを接続している。例えば、図1の例では、終端30eは、2つの配線40に最も近い部分の細長状部31と配線40とをそれぞれ繋いでいる。 The terminations 30e are parts of the resistor 30 and are provided on both ends of the resistor 30. The terminations 30e connect the wiring 40 and the elongated portions 31. For example, in the example of FIG. 1, the terminations 30e connect the elongated portions 31 closest to the two wirings 40 to the wirings 40, respectively.

細長状部31は、抵抗体30の一部分である。ひずみゲージ1では、複数の細長状部31が、その長手方向を所定の方向に向けて並置されている。なお、以下の説明において、細長状部31の長手方向(図1のA-A線の方向)と同一方向を単に「長手方向」と言う場合がある。また、細長状部31の短手方向(図1のA-A線と垂直な方向)と同一方向を単に「短手方向」と言う場合がある。細長状部31は、検知部33と接続部34とを含む。検知部33および接続部34については、後で詳述する。 The elongated portion 31 is a part of the resistor 30. In the strain gauge 1, multiple elongated portions 31 are arranged side by side with their longitudinal directions facing a predetermined direction. In the following description, the same direction as the longitudinal direction of the elongated portion 31 (the direction of line A-A in FIG. 1) may be simply referred to as the "longitudinal direction". Also, the same direction as the lateral direction of the elongated portion 31 (the direction perpendicular to line A-A in FIG. 1) may be simply referred to as the "lateral direction". The elongated portion 31 includes a detection portion 33 and a connection portion 34. The detection portion 33 and the connection portion 34 will be described in detail later.

折り返し部分32は、抵抗体30の一部分であり、隣り合う細長状部31の端部同士を接続する部分である。折り返し部分32は、隣り合う細長状部31の端部を図1に示すように互い違いに連結する。これにより、抵抗体30は全体として、ジグザグに折り返すパターンを形成する。 The folded portion 32 is a part of the resistor 30 and is a portion that connects the ends of adjacent elongated portions 31. The folded portion 32 connects the ends of adjacent elongated portions 31 in a staggered manner as shown in FIG. 1. This causes the resistor 30 as a whole to form a zigzag folded pattern.

(検知部33)
検知部33は、細長状部31のひずみ受感部である。検知部33は、例えば、Cr(クロム)を含む材料、Ni(ニッケル)を含む材料、またはCrとNiの両方を含む材料から形成できる。すなわち、検知部33は、CrとNiの少なくとも一方を含む材料から形成できる。Crを含む材料としては、例えば、Cr混相膜が挙げられる。Niを含む材料としては、例えば、Cu-Ni(銅ニッケル)が挙げられる。CrとNiの両方を含む材料としては、例えば、Ni-Cr(ニッケルクロム)が挙げられる。
(Detection Unit 33)
The detection unit 33 is a strain sensing portion of the elongated portion 31. The detection unit 33 can be formed, for example, from a material containing Cr (chromium), a material containing Ni (nickel), or a material containing both Cr and Ni. That is, the detection unit 33 can be formed from a material containing at least one of Cr and Ni. An example of a material containing Cr is a Cr mixed phase film. An example of a material containing Ni is Cu-Ni (copper nickel). An example of a material containing both Cr and Ni is Ni-Cr (nickel chromium).

ここで、Cr混相膜とは、Cr、CrN、CrN等が混相した膜である。Cr混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでもよい。 Here, the Cr mixed phase film is a film in which Cr, CrN, Cr 2 N, etc. are mixed together. The Cr mixed phase film may contain inevitable impurities such as chromium oxide.

例えば、検知部33がCr混相膜である場合、安定な結晶相であるα-Cr(アルファクロム)を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上させることができる。また、例えば、検知部33がCr混相膜である場合、検知部33がα-Crを主成分とすることで、ひずみゲージ1のゲージ率を10以上、かつゲージ率温度係数TCSおよび抵抗温度係数TCRを-1000ppm/℃~+1000ppm/℃の範囲内とすることができる。ここで、「主成分」とは、検知部33を構成する全物質の50重量%以上を占める成分のことを意味する。ゲージ特性を向上させるという観点から考えると、検知部33はα-Crを80重量%以上含むことが好ましい。更に言えば、同観点から考えると、検知部33はα-Crを90重量%以上含むことがより好ましい。なお、α-Crは、bcc構造(体心立方格子構造)のCrである。 For example, when the detection section 33 is a Cr mixed-phase film, the stability of the gauge characteristics can be improved by making the main component α-Cr (alpha chromium), which is a stable crystal phase. Also, for example, when the detection section 33 is a Cr mixed-phase film, the detection section 33 can make the main component α-Cr to make the gauge factor of the strain gauge 1 10 or more, and the gauge factor temperature coefficient TCS and the resistance temperature coefficient TCR within the range of -1000 ppm/°C to +1000 ppm/°C. Here, the "main component" means a component that occupies 50% by weight or more of the total material that constitutes the detection section 33. From the viewpoint of improving the gauge characteristics, it is preferable that the detection section 33 contains 80% by weight or more of α-Cr. Furthermore, from the same viewpoint, it is more preferable that the detection section 33 contains 90% by weight or more of α-Cr. Note that α-Cr is Cr with a bcc structure (body-centered cubic lattice structure).

また、検知部33がCr混相膜である場合、Cr混相膜に含まれるCrNおよびCrNは20重量%以下であることが好ましい。Cr混相膜に含まれるCrNおよびCrNが20重量%以下であることで、ひずみゲージ1のゲージ率の低下を抑制できる。 Furthermore, when the detection unit 33 is a Cr mixed-phase film, the Cr mixed-phase film preferably contains 20% by weight or less of CrN and Cr 2 N. By containing 20% by weight or less of CrN and Cr 2 N in the Cr mixed-phase film, a decrease in the gauge factor of the strain gauge 1 can be suppressed.

また、Cr混相膜におけるCrNとCrNとの比率は、CrNとCrNの重量の合計に対し、CrNの割合が80重量%以上90重量%未満となるようにすることが好ましい。更に言えば、同比率は、CrNとCrNの重量の合計に対し、CrNの割合が90重量%以上95重量%未満となるようにすることがより好ましい。CrNは半導体的な性質を有する。そのため、前述のCrNの割合を90重量%以上95重量%未満とすることで、TCRの低下(負のTCR)が一層顕著となる。更に、前述のCrNの割合を90重量%以上95重量%未満とすることで検知部33のセラミックス化を低減することができる。したがって、検知部33の脆性破壊を起こりにくくすることができる。 In addition, the ratio of CrN and Cr 2 N in the Cr mixed phase film is preferably such that the ratio of Cr 2 N is 80% by weight or more and less than 90% by weight with respect to the total weight of CrN and Cr 2 N. More specifically, it is more preferable that the ratio of Cr 2 N is 90% by weight or more and less than 95% by weight with respect to the total weight of CrN and Cr 2 N. Cr 2 N has a semiconductor property. Therefore, by setting the ratio of Cr 2 N to 90% by weight or more and less than 95% by weight, the decrease in TCR (negative TCR) becomes more significant. Furthermore, by setting the ratio of Cr 2 N to 90% by weight or more and less than 95% by weight, the ceramicization of the detection part 33 can be reduced. Therefore, the brittle fracture of the detection part 33 can be made less likely to occur.

一方で、CrNは化学的に安定であるという利点を有する。Cr混相膜にCrNをより多く含むことで、不安定なNが発生する可能性を低減することができるため、安定なひずみゲージを得ることができる。ここで「不安定なN」とは、Cr混相膜の膜中に存在し得る、微量のNもしくは原子状のNのことを意味する。これらの不安定なNは、外的環境(例えば高温環境)によっては膜外へ抜け出ることがある。不安定なNが膜外へ抜け出るときに、Cr混相膜の膜応力が変化し得る。 On the other hand, CrN has the advantage of being chemically stable. By including more CrN in the Cr mixed-phase film, the possibility of unstable N being generated can be reduced, and a stable strain gauge can be obtained. Here, "unstable N" means a trace amount of N2 or atomic N that may be present in the Cr mixed-phase film. These unstable N may escape to the outside of the film depending on the external environment (e.g., high temperature environment). When unstable N escapes to the outside of the film, the film stress of the Cr mixed-phase film may change.

ひずみゲージ1において、検知部33の材料としてCr混相膜を用いた場合、高感度化かつ、小型化を実現することができる。例えば、従来のひずみゲージの出力が0.04mV/2V程度であったのに対して、検知部33の材料としてCr混相膜を用いた場合は0.3mV/2V以上の出力を得ることができる。また、従来のひずみゲージの大きさ(ゲージ長×ゲージ幅)が3mm×3mm程度であったのに対して、検知部33の材料としてCr混相膜を用いた場合のひずみゲージの大きさ(ゲージ長×ゲージ幅)は0.3mm×0.3mm程度に小型化することができる。 In the strain gauge 1, when a Cr mixed-phase film is used as the material for the detection section 33, high sensitivity and miniaturization can be achieved. For example, while the output of a conventional strain gauge was about 0.04 mV/2 V, an output of 0.3 mV/2 V or more can be obtained when a Cr mixed-phase film is used as the material for the detection section 33. In addition, while the size (gauge length x gauge width) of a conventional strain gauge was about 3 mm x 3 mm, when a Cr mixed-phase film is used as the material for the detection section 33, the size (gauge length x gauge width) of the strain gauge can be miniaturized to about 0.3 mm x 0.3 mm.

検知部33の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ1の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、検知部33の厚さは0.05μm~2μm程度であってよい。特に、検知部33の厚さが0.1μm以上であると、検知部33を構成する結晶の結晶性(例えば、α-Crの結晶性)が向上する。また、検知部33の厚さが1μm以下である場合、検知部33を構成する膜の内部応力に起因する、(i)膜のクラックおよび(ii)膜の基材10からの反りが、低減される。検知部33の幅は、抵抗値や横感度等の要求仕様に対して最適化し、かつ破断および亀裂対策も考慮して、例えば、10μm~100μm程度とすることができる。なお、前述のように、折り返し部分32と、終端30eとについても、検知部33と同様の材料および厚さで形成されてよい。 The thickness of the detection section 33 is not particularly limited and may be appropriately determined depending on the intended use of the strain gauge 1. For example, the thickness of the detection section 33 may be about 0.05 μm to 2 μm. In particular, when the thickness of the detection section 33 is 0.1 μm or more, the crystallinity of the crystals constituting the detection section 33 (for example, the crystallinity of α-Cr) is improved. In addition, when the thickness of the detection section 33 is 1 μm or less, (i) film cracks and (ii) warping of the film from the substrate 10 caused by the internal stress of the film constituting the detection section 33 are reduced. The width of the detection section 33 can be optimized for the required specifications such as resistance value and lateral sensitivity, and can be set to, for example, about 10 μm to 100 μm, taking into consideration measures against breakage and cracks. As described above, the folded portion 32 and the end 30e may also be formed of the same material and thickness as the detection section 33.

(接続部34)
接続部34は、抵抗体30の破断および亀裂を防止するために、細長状部31に設けられる構造物である。1つの接続部34の長手方向の長さは、例えば、50μm程度である。また、接続部34の短手方向の長さは、細長状部31と略同一であってよい。接続部34は、図1~図3に示すように、検知部33に直接接するように配置される。接続部34は検知部33と物理的および電気的に接続されており、1つの細長状部31を形成している。
(Connection portion 34)
The connection portion 34 is a structure provided on the elongated portion 31 to prevent breakage and cracks in the resistor 30. The length of one connection portion 34 in the longitudinal direction is, for example, about 50 μm. The length of one connection portion 34 in the lateral direction may be substantially the same as that of the elongated portion 31. As shown in FIGS. 1 to 3, the connection portion 34 is disposed so as to be in direct contact with the detection portion 33. The connection portion 34 is physically and electrically connected to the detection portion 33 to form one elongated portion 31.

接続部34は、検知部33よりも弾性率が低い材料から形成されている。具体的には、接続部34の弾性率は、検知部33の弾性率の1/2倍以下であることが好ましい。更に言えば、接続部34の弾性率は、検知部33の弾性率の1/3倍以下であることが好ましく、1/4倍以下であることがより好ましい。 The connection part 34 is formed from a material having a lower elastic modulus than the detection part 33. Specifically, the elastic modulus of the connection part 34 is preferably 1/2 or less than the elastic modulus of the detection part 33. Furthermore, the elastic modulus of the connection part 34 is preferably 1/3 or less than the elastic modulus of the detection part 33, and more preferably 1/4 or less.

前述の通り、接続部34は、検知部33よりも低抵抗の材料から形成されていることが好ましい。これは、接続部34のひずみ検知への影響を低減するためである。具体的には、接続部34の材料としては、例えば、Au、Ag、Cu、Al、Pt、Fe等が挙げられる。これらの金属は、弾性率が比較的低く、比較的低抵抗(すなわち、高導電率)である。なお、弾性率が低い材料は、延性が高く、破断や亀裂が生じにくい。細長状部31に接続部34のような弾性率の低い部位を設けることで、抵抗体30全体として、破断および亀裂を生じにくくさせることができる。 As mentioned above, it is preferable that the connection portion 34 is formed from a material with a lower resistance than the detection portion 33. This is to reduce the influence of the connection portion 34 on the strain detection. Specifically, examples of materials for the connection portion 34 include Au, Ag, Cu, Al, Pt, and Fe. These metals have a relatively low elastic modulus and relatively low resistance (i.e., high conductivity). Note that materials with a low elastic modulus have high ductility and are less likely to break or crack. By providing a portion with a low elastic modulus such as the connection portion 34 in the elongated portion 31, it is possible to make the resistor 30 as a whole less likely to break or crack.

例えば、検知部33としてCr混相膜を用いる場合、弾性率は400GPa程度である。この場合、例えば、接続部34の材料として弾性率が200GPa程度のPtや170GPa程度のFeを用いることができる。また、検知部33としてニッケルクロムを用いる場合、検知部33の弾性率は214GPa程度である。この場合、例えば、接続部34の材料としては、弾性率が80GPa程度のAuや70GPa程度のAlを用いることができる。 For example, when a Cr mixed phase film is used as the detection unit 33, the elastic modulus is about 400 GPa. In this case, for example, Pt with an elastic modulus of about 200 GPa or Fe with an elastic modulus of about 170 GPa can be used as the material for the connection unit 34. Also, when nickel chrome is used as the detection unit 33, the elastic modulus of the detection unit 33 is about 214 GPa. In this case, for example, Au with an elastic modulus of about 80 GPa or Al with an elastic modulus of about 70 GPa can be used as the material for the connection unit 34.

接続部34の幅および厚さは、検知部33の幅および厚さと等しいことが好ましい。これにより、隣接する検知部33を接続部34が確実に導通させることができる。ここでは、接続部34の幅および厚さが、検知部33の幅および厚さに対して、それぞれ±10%以下である場合に、両者は等しいとする。 The width and thickness of the connection portion 34 are preferably equal to the width and thickness of the detection portion 33. This ensures that the connection portion 34 can be electrically connected to adjacent detection portions 33. Here, the two are considered to be equal when the width and thickness of the connection portion 34 are within ±10% of the width and thickness of the detection portion 33, respectively.

(接続部34の配置と接続)
接続部34は、例えば図1に示すように、1つの細長状部31の中で、ある検知部33と他の検知部33に挟まれるように設けられる。また、検知部33と接続部34とは直列に接続される。本実施形態に係るひずみゲージ1は、接続部34の位置を工夫して設計することにより、抵抗体30の破断および亀裂を防止している。具体的には、本実施形態に係るひずみゲージ1では、検知部33と接続部34との接続部分を平面視したときの検知部33と接続部34との境界線が、特定の条件を満たすように、接続部34を配置している。以下、この特定の条件について詳述する。なお、以降、「検知部33と接続部34との接続部分を平面視したときの検知部33と接続部34との境界線」のことを単に「境界線」とも称する。
(Arrangement and connection of connection portion 34)
As shown in FIG. 1, the connection portion 34 is provided so as to be sandwiched between a certain detection portion 33 and another detection portion 33 in one elongated portion 31. The detection portion 33 and the connection portion 34 are connected in series. The strain gauge 1 according to the present embodiment prevents the resistor 30 from breaking and cracking by ingeniously designing the position of the connection portion 34. Specifically, in the strain gauge 1 according to the present embodiment, the connection portion 34 is disposed so that the boundary between the detection portion 33 and the connection portion 34 when the connection portion between the detection portion 33 and the connection portion 34 is viewed in plan view satisfies a specific condition. The specific condition will be described in detail below. In the following, the "boundary between the detection portion 33 and the connection portion 34 when the connection portion between the detection portion 33 and the connection portion 34 is viewed in plan view" is also simply referred to as the "boundary".

「特定の条件」とは、抵抗体30のパターンにおいて、ある細長状部31(細長状部31Aとする)における境界線と、細長状部31Aと隣り合う細長状部(細長状部31Bとする)における境界線とが、平面視において同一直線上にないことである。なお、細長状部31Aの両隣に隣り合う細長状部31Bが存在する場合、接続部34は、細長状部31Aの各境界線と、一方の細長状部31Bの各境界線とが平面視において同一直線上に存在せず、かつ、細長状部31Aの各境界線と、他方の細長状部31Bの各境界線とが同一直線上に存在しないように配置される。 The "specific condition" is that in the pattern of the resistor 30, the boundary line of a certain elongated portion 31 (say, elongated portion 31A) and the boundary line of an elongated portion adjacent to the elongated portion 31A (say, elongated portion 31B) are not on the same line in a plan view. Note that if there are elongated portions 31B adjacent to both sides of the elongated portion 31A, the connection portion 34 is arranged such that the boundaries of the elongated portion 31A and the boundaries of one of the elongated portions 31B are not on the same line in a plan view, and the boundaries of the elongated portion 31A and the boundaries of the other elongated portion 31B are not on the same line.

図1の例で説明すると、図1における接続部34は、平面視において平行四辺形の形状をしている。このような形状の接続部34であれば、図1に示すように、接続部34を短手方向に平行に並置することで、各境界線が、短手方向に隣り合う境界線と同一直線上に存在しないようにすることができる。例えば、図1の境界線35aと境界線35c、境界線35aと境界線35e、境界線35bと境界線35d、および境界線35bと境界線35fはそれぞれ同一直線上にない。また、抵抗体30全体として、短手方向に隣り合う2つの境界線が同一直線上にある箇所も無い。 Taking the example of FIG. 1 as an example, the connection portion 34 in FIG. 1 has a parallelogram shape in a plan view. With connection portion 34 of this shape, as shown in FIG. 1, by juxtaposing connection portion 34 in parallel in the short direction, it is possible to prevent each boundary line from being on the same line as adjacent boundaries in the short direction. For example, boundary lines 35a and 35c, boundary lines 35a and 35e, boundary lines 35b and 35d, and boundary lines 35b and 35f in FIG. 1 are not on the same line. Furthermore, in the resistor 30 as a whole, there is no point where two adjacent boundaries in the short direction are on the same line.

なお、図1の例では各細長状部31に1つずつ接続部34を設けているが、本発明における接続部34の配置はこれに限られない。本発明では、複数の細長状部31のうち、少なくとも2つの細長状部31に接続部34が設けられていればよい。また、1つの細長状部31に設けられる接続部34の数は限定されない。例えば、1つの細長状部31に1つの接続部34が設けられていてもよいし、複数の接続部34が設けられていてもよいし、接続部34が設けられていない細長状部31があってもよい。また、各細長状部31の接続部34の個数は異なっていてもよい。抵抗体30における接続部34の個数は、ひずみゲージ1の全体の面積の増大を伴わない範囲で適宜決定されることが好ましい。また、前述の特定の条件さえ満たすならば、細長状部31における接続部34の位置も特に限定されない。さらに、抵抗体30全体における、各接続部34の位置(すなわち、平面視での抵抗体30全体における各接続部34の分布)も特に限定されない。なお、接続部34は、細長状部31の、終端30eと接する部分に配置することもできる。この場合、接続部34の両端が、それぞれ検知部33および終端30eと接続される。 In the example of FIG. 1, one connection portion 34 is provided for each elongated portion 31, but the arrangement of the connection portions 34 in the present invention is not limited to this. In the present invention, it is sufficient that at least two of the multiple elongated portions 31 are provided with the connection portions 34. In addition, the number of connection portions 34 provided in one elongated portion 31 is not limited. For example, one elongated portion 31 may be provided with one connection portion 34, multiple connection portions 34 may be provided, or there may be an elongated portion 31 without a connection portion 34. In addition, the number of connection portions 34 of each elongated portion 31 may be different. It is preferable that the number of connection portions 34 in the resistor 30 is appropriately determined within a range that does not increase the overall area of the strain gauge 1. In addition, as long as the above-mentioned specific conditions are met, the position of the connection portion 34 in the elongated portion 31 is not particularly limited. Furthermore, the position of each connection portion 34 in the entire resistor 30 (i.e., the distribution of each connection portion 34 in the entire resistor 30 in a plan view) is not particularly limited. The connection portion 34 can also be disposed in the portion of the elongated portion 31 that contacts the terminal end 30e. In this case, both ends of the connection portion 34 are connected to the detection portion 33 and the terminal end 30e, respectively.

なお、接続部34を設けることは、厚さ0.05μm以上2μm以下の検知部33を用いる場合に特に有効であり、厚さ0.05μm以上1μm以下の検知部33を用いる場合に極めて有効である。 The provision of the connection portion 34 is particularly effective when using a detection portion 33 having a thickness of 0.05 μm or more and 2 μm or less, and is extremely effective when using a detection portion 33 having a thickness of 0.05 μm or more and 1 μm or less.

(配線40)
配線40は、抵抗体30と電極50とを電気的に接続するための部材である。配線40の一端は電極50と接続されており、他の一端は抵抗体30の終端30eと接続されている。配線40は、直線状には限定されず、任意の形状とすることができる。また、配線40は、任意の幅および任意の長さとすることができる。
(Wiring 40)
The wiring 40 is a member for electrically connecting the resistor 30 and the electrode 50. One end of the wiring 40 is connected to the electrode 50, and the other end is connected to the end 30e of the resistor 30. The wiring 40 is not limited to being linear, and may have any shape. In addition, the wiring 40 may have any width and any length.

(電極50)
電極50は、ひずみにより生じる抵抗体30の抵抗値の変化を外部に出力する。本実施形態では、基材10上に1対の電極50が設けられている。電極50は、配線40を介して抵抗体30と電気的に接続されている。本実施形態において、電極50は、平面視において配線40よりも拡幅して略矩形状に形成されている。しかしながら、電極50の形状はこれに限定されない。例えば、電極50は平面視において略円形または略楕円形であってもよい。各電極50には、例えば外部接続用のリード線等が接合される。
(Electrode 50)
The electrodes 50 output the change in resistance value of the resistor 30 caused by the strain to the outside. In this embodiment, a pair of electrodes 50 is provided on the substrate 10. The electrodes 50 are electrically connected to the resistor 30 via the wiring 40. In this embodiment, the electrodes 50 are formed in a substantially rectangular shape wider than the wiring 40 in a plan view. However, the shape of the electrodes 50 is not limited thereto. For example, the electrodes 50 may be substantially circular or substantially elliptical in a plan view. For example, a lead wire for external connection is joined to each electrode 50.

各電極50は、金属層51と、金属層51の上面に積層された金属層52とを有している。金属層51は、配線40を介して抵抗体30の終端30eと電気的に接続されている。本実施形態において、金属層51は、平面視において、略矩形状に形成されている。金属層51は、配線40と同じ幅に形成しても構わない。 Each electrode 50 has a metal layer 51 and a metal layer 52 laminated on the upper surface of the metal layer 51. The metal layer 51 is electrically connected to the end 30e of the resistor 30 via the wiring 40. In this embodiment, the metal layer 51 is formed in a substantially rectangular shape in a plan view. The metal layer 51 may be formed to have the same width as the wiring 40.

なお、検知部33と配線40と金属層51とは便宜上別符号としているが、検知部33と配線40と金属層51は同一工程において同一材料により一体に形成できる。したがって、検知部33と配線40と金属層51とは、厚さが略同一であってよい。 For convenience, the detection unit 33, the wiring 40, and the metal layer 51 are given different reference numerals, but the detection unit 33, the wiring 40, and the metal layer 51 can be integrally formed from the same material in the same process. Therefore, the detection unit 33, the wiring 40, and the metal layer 51 may have approximately the same thickness.

金属層52は、検知部33よりも低抵抗の材料から形成されている。金属層52の材料は、検知部33よりも低抵抗の材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、検知部33がCr混相膜である場合、金属層52の材料として、Cu、Ni、Al、Ag、Au、Pt等、または、これら何れかの金属の合金、これら何れかの金属の化合物、あるいは、これら何れかの金属、合金、化合物を適宜積層した積層膜が挙げられる。金属層52の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、3μm~5μm程度とすることができる。 The metal layer 52 is formed from a material with a lower resistance than the detection section 33. There are no particular restrictions on the material of the metal layer 52, so long as it is a material with a lower resistance than the detection section 33, and it can be appropriately selected depending on the purpose. For example, when the detection section 33 is a Cr mixed phase film, the material of the metal layer 52 can be Cu, Ni, Al, Ag, Au, Pt, etc., or an alloy of any of these metals, a compound of any of these metals, or a laminated film in which any of these metals, alloys, or compounds are appropriately laminated. There are no particular restrictions on the thickness of the metal layer 52, and it can be appropriately selected depending on the purpose, but it can be, for example, about 3 μm to 5 μm.

なお、金属層52の上面に、更に他の1層以上の金属層を積層してもよい。例えば、金属層52を銅層とし、銅層の上面に金層を積層してもよい。あるいは、金属層52を銅層とし、銅層の上面にパラジウム層と金層を順次積層してもよい。電極50の最上層を金層とすることで、電極50のはんだ濡れ性を向上できる。 In addition, one or more other metal layers may be laminated on the upper surface of the metal layer 52. For example, the metal layer 52 may be a copper layer, and a gold layer may be laminated on the upper surface of the copper layer. Alternatively, the metal layer 52 may be a copper layer, and a palladium layer and a gold layer may be laminated in this order on the upper surface of the copper layer. By making the top layer of the electrode 50 a gold layer, the solder wettability of the electrode 50 can be improved.

カバー層60は、基材10上に形成され、抵抗体30および配線40を被覆し電極50を露出する。配線40の一部は、カバー層60から露出してもよい。抵抗体30および配線40を被覆するカバー層60を設けることで、抵抗体30および配線40に機械的な損傷等が生じることを防止できる。また、カバー層60を設けることで、抵抗体30および配線40を湿気等から保護できる。なお、カバー層60は、電極50を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。 The cover layer 60 is formed on the substrate 10, covers the resistor 30 and the wiring 40, and exposes the electrodes 50. A portion of the wiring 40 may be exposed from the cover layer 60. By providing the cover layer 60 that covers the resistor 30 and the wiring 40, mechanical damage to the resistor 30 and the wiring 40 can be prevented. Furthermore, by providing the cover layer 60, the resistor 30 and the wiring 40 can be protected from moisture and the like. The cover layer 60 may be provided so as to cover the entire portion except for the electrodes 50.

カバー層60の材料としては、例えば、PI樹脂、エポキシ樹脂、PEEK樹脂、PEN樹脂、PET樹脂、PPS樹脂、複合樹脂(例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂)等の絶縁樹脂が挙げられる。なお、カバー層60は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層60の厚さは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、カバー層60の厚さは2μm~30μm程度とすることができる。カバー層60を設けることで、抵抗体30に機械的な損傷等が生じることを抑制することができる。また、カバー層60を設けることで、抵抗体30を湿気等から保護することができる。 Examples of materials for the cover layer 60 include insulating resins such as PI resin, epoxy resin, PEEK resin, PEN resin, PET resin, PPS resin, and composite resins (e.g., silicone resin, polyolefin resin). The cover layer 60 may contain fillers and pigments. There are no particular limitations on the thickness of the cover layer 60, and it can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the thickness of the cover layer 60 can be about 2 μm to 30 μm. By providing the cover layer 60, it is possible to prevent mechanical damage, etc., from occurring to the resistor 30. In addition, by providing the cover layer 60, it is possible to protect the resistor 30 from moisture, etc.

[ひずみゲージの製造方法]
ひずみゲージ1を製造するためには、まず、基材10を準備し、基材10の上面10aに金属層(便宜上、金属層Aとする)を形成する。金属層Aは、最終的にパターニングされて検知部33、終端30e、配線40、および金属層51となる層である。したがって、金属層Aの材料や厚さは、前述の検知部33、終端30e、配線40、および金属層51の材料や厚さと同様である。
[Strain gauge manufacturing method]
To manufacture the strain gauge 1, first, a base material 10 is prepared, and a metal layer (for convenience, referred to as metal layer A) is formed on the upper surface 10a of the base material 10. The metal layer A is a layer that is finally patterned to become the detection section 33, the termination 30e, the wiring 40, and the metal layer 51. Therefore, the material and thickness of the metal layer A are similar to the material and thickness of the detection section 33, the termination 30e, the wiring 40, and the metal layer 51 described above.

金属層Aは、例えば、金属層Aを形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜することができる。金属層Aは、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法、蒸着法、アークイオンプレーティング法、またはパルスレーザー堆積法等を用いて成膜されてもよい。 Metal layer A can be formed, for example, by magnetron sputtering using a raw material capable of forming metal layer A as a target. Instead of magnetron sputtering, metal layer A may be formed using reactive sputtering, vapor deposition, arc ion plating, pulsed laser deposition, or the like.

ゲージ特性を安定化する観点から、金属層Aを成膜する前に、下地層として、基材10の上面10aに、例えば、コンベンショナルスパッタ法により所定の膜厚の機能層を真空成膜することが好ましい。 From the viewpoint of stabilizing the gauge characteristics, it is preferable to vacuum-deposit a functional layer of a predetermined thickness as a base layer on the upper surface 10a of the substrate 10, for example, by conventional sputtering, before depositing the metal layer A.

本願において、機能層とは、少なくとも上層である金属層A(検知部33)の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材10に含まれる酸素や水分による金属層Aの酸化を防止する機能、および/または、金属層Aとの密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。 In this application, the functional layer refers to a layer that has a function of promoting the crystal growth of at least the upper layer, metal layer A (detection unit 33). The functional layer preferably also has a function of preventing oxidation of metal layer A due to oxygen and moisture contained in the substrate 10, and/or a function of improving adhesion with metal layer A. The functional layer may also have other functions.

基材10を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むことがあり、また、Crは自己酸化膜を形成することがある。そのため、特に金属層AがCrを含む場合、金属層Aの酸化を防止する機能を有する機能層を成膜することが好ましい。 The insulating resin film constituting the substrate 10 may contain oxygen and moisture, and Cr may form a self-oxidized film. Therefore, particularly when the metal layer A contains Cr, it is preferable to form a functional layer that has the function of preventing oxidation of the metal layer A.

機能層の材料は、少なくとも上層である金属層A(検知部33)の結晶成長を促進する機能を有する材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、Cr(クロム)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Nb(ニオブ)、Ta(タンタル)、Ni(ニッケル)、Y(イットリウム)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、Si(シリコン)、C(炭素)、Zn(亜鉛)、Cu(銅)、Bi(ビスマス)、Fe(鉄)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Re(レニウム)、Os(オスミウム)、Ir(イリジウム)、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Ag(銀)、Au(金)、Co(コバルト)、Mn(マンガン)、Al(アルミニウム)からなる群から選択される1種または複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、または、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。 The material of the functional layer is not particularly limited as long as it has the function of promoting crystal growth of at least the upper layer, metal layer A (detection section 33), and can be selected appropriately depending on the purpose. For example, the metal may be one or more metals selected from the group consisting of Cr (chromium), Ti (titanium), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Ni (nickel), Y (yttrium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Si (silicon), C (carbon), Zn (zinc), Cu (copper), Bi (bismuth), Fe (iron), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Re (rhenium), Os (osmium), Ir (iridium), Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese), and Al (aluminum), an alloy of any of the metals in this group, or a compound of any of the metals in this group.

機能層は、例えば、機能層を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にAr(アルゴン)ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜できる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材10の上面10aをArでエッチングしながら機能層が成膜されるため、機能層の成膜量を最小限にして密着性改善効果を得ることができる。 The functional layer can be formed in a vacuum by conventional sputtering, for example, using a raw material capable of forming the functional layer as a target and introducing Ar (argon) gas into a chamber. By using conventional sputtering, the functional layer is formed while etching the upper surface 10a of the substrate 10 with Ar, so that the amount of functional layer formed can be minimized and the effect of improving adhesion can be obtained.

ただし、これは、機能層の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層を成膜してもよい。例えば、機能層の成膜の前にAr等を用いたプラズマ処理等を施すことによって、基材10の上面10aを活性化してもよい。これにより、密着性改善効果を獲得し、その後マグネトロンスパッタ法により機能層を真空成膜してもよい。 However, this is just one example of a method for forming the functional layer, and the functional layer may be formed by other methods. For example, the upper surface 10a of the substrate 10 may be activated by performing a plasma treatment using Ar or the like before forming the functional layer. This provides an adhesion improvement effect, and the functional layer may then be vacuum-formed by magnetron sputtering.

機能層の材料と金属層Aの材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、機能層としてTiを用い、金属層Aとしてα-Cr(アルファクロム)を主成分とするCr混相膜を成膜することが可能である。 There are no particular restrictions on the combination of the material of the functional layer and the material of the metal layer A, and they can be selected appropriately depending on the purpose. For example, it is possible to use Ti as the functional layer and form a Cr mixed phase film containing α-Cr (alpha chromium) as the metal layer A.

この場合、例えば、Cr混相膜を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にArガスを導入したマグネトロンスパッタ法により、金属層Aを成膜できる。あるいは、純Crをターゲットとし、チャンバ内にArガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、金属層Aを成膜してもよい。この際、窒素ガスの導入量や圧力(窒素分圧)を変えることや加熱工程を設けて加熱温度を調整することで、Cr混相膜に含まれるCrNおよびCrNの割合、並びにCrNおよびCrN中のCrNの割合を調整できる。 In this case, for example, the metal layer A can be formed by magnetron sputtering using a raw material capable of forming a Cr mixed phase film as a target and introducing Ar gas into a chamber. Alternatively, the metal layer A can be formed by reactive sputtering using pure Cr as a target and introducing an appropriate amount of nitrogen gas together with Ar gas into a chamber. In this case, the ratio of CrN and Cr 2 N contained in the Cr mixed phase film and the ratio of Cr 2 N in CrN and Cr 2 N can be adjusted by changing the amount and pressure (nitrogen partial pressure) of the nitrogen gas introduced or by adjusting the heating temperature by providing a heating process.

これらの方法では、Tiからなる機能層がきっかけでCr混相膜の成長面が規定され、安定な結晶構造であるα-Crを主成分とするCr混相膜を成膜できる。また、機能層を構成するTiがCr混相膜中に拡散することにより、ゲージ特性が向上する。例えば、ひずみゲージ1のゲージ率を10以上、かつゲージ率温度係数TCSおよび抵抗温度係数TCRを-1000ppm/℃~+1000ppm/℃の範囲内とすることができる。なお、機能層がTiから形成されている場合、Cr混相膜にTiやTiN(窒化チタン)が含まれる場合がある。 In these methods, the growth surface of the Cr mixed-phase film is determined by the functional layer made of Ti, and a Cr mixed-phase film can be formed that is mainly composed of α-Cr, which has a stable crystal structure. In addition, the Ti that constitutes the functional layer diffuses into the Cr mixed-phase film, improving the gauge characteristics. For example, the gauge factor of the strain gauge 1 can be set to 10 or more, and the gauge factor temperature coefficient TCS and the resistance temperature coefficient TCR can be set within the range of -1000 ppm/°C to +1000 ppm/°C. Note that when the functional layer is formed from Ti, the Cr mixed-phase film may contain Ti and TiN (titanium nitride).

なお、金属層AがCr混相膜である場合、Tiからなる機能層は、金属層Aの結晶成長を促進する機能、基材10に含まれる酸素や水分による金属層Aの酸化を防止する機能、および基材10と金属層Aとの密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層として、Tiに代えてTa、Si、Al、Feを用いた場合も同様である。 When metal layer A is a Cr mixed phase film, the functional layer made of Ti has all of the following functions: promoting crystal growth of metal layer A, preventing oxidation of metal layer A due to oxygen and moisture contained in substrate 10, and improving adhesion between substrate 10 and metal layer A. The same applies when Ta, Si, Al, or Fe is used as the functional layer instead of Ti.

このように、金属層Aの下層に機能層を設けることにより、金属層Aの結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる金属層Aを作製できる。その結果、ひずみゲージ1において、ゲージ特性の安定性を向上できる。また、機能層を構成する材料が金属層Aに拡散することにより、ひずみゲージ1において、ゲージ特性が向上できる。 In this way, by providing a functional layer below the metal layer A, it is possible to promote crystal growth in the metal layer A, and to produce a metal layer A consisting of a stable crystalline phase. As a result, the stability of the gauge characteristics of the strain gauge 1 can be improved. In addition, the material constituting the functional layer diffuses into the metal layer A, thereby improving the gauge characteristics of the strain gauge 1.

次に、フォトリソグラフィ法により、金属層Aを図1に示した平面形状にパターニングすることで、検知部33、配線40、および金属層51を形成する。そして、検知部33と直接接するように、検知部33と直列に接続部34を形成することで抵抗体30が形成される。接続部34は、例えば、蒸着法、スパッタリング法等により形成できる。接続部34は、ゾルゲル法、インクジェット法等の塗布技術を用いて形成してもよい。 Next, the metal layer A is patterned into the planar shape shown in FIG. 1 by photolithography to form the detection section 33, wiring 40, and metal layer 51. The resistor 30 is then formed by forming the connection section 34 in series with the detection section 33 so as to be in direct contact with the detection section 33. The connection section 34 can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. The connection section 34 may also be formed using a coating technique such as a sol-gel method or an inkjet method.

次に、金属層51の上面に、金属層52を形成する。金属層52は、例えば、周知のセミアディティブ法により形成できる。金属層52の材料や厚さは、前述のとおりである。 Next, metal layer 52 is formed on the upper surface of metal layer 51. Metal layer 52 can be formed, for example, by a well-known semi-additive method. The material and thickness of metal layer 52 are as described above.

その後、必要に応じ、基材10の上面10aに、抵抗体30および配線40を被覆し電極50を露出するカバー層60を設ける。これにより、ひずみゲージ1が完成する。カバー層60は、例えば、基材10の上面10aに、抵抗体30および配線40を被覆し電極50を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させることで作製できる。カバー層60は、基材10の上面10aに、抵抗体30および配線40を被覆し、かつ電極50を露出するように作成されてよい。例えば、液状またはペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を上面10aに塗布して加熱する(すなわち、樹脂を硬化させる)ことによって、カバー層60を作製することができる。 After that, if necessary, a cover layer 60 is provided on the upper surface 10a of the substrate 10 to cover the resistor 30 and the wiring 40 and expose the electrode 50. This completes the strain gauge 1. The cover layer 60 can be produced, for example, by laminating a semi-cured thermosetting insulating resin film on the upper surface 10a of the substrate 10 so as to cover the resistor 30 and the wiring 40 and expose the electrode 50, and then heating and curing the film. The cover layer 60 may be produced on the upper surface 10a of the substrate 10 so as to cover the resistor 30 and the wiring 40 and expose the electrode 50. For example, the cover layer 60 can be produced by applying a liquid or paste-like thermosetting insulating resin to the upper surface 10a and heating it (i.e., curing the resin).

なお、検知部33、配線40、および金属層51の下地層として基材10の上面10aに機能層を設けた場合には、ひずみゲージ1は図4に示す断面形状となる。図4は、実施形態に係るひずみゲージの他の例を示す断面図である。符号20で示す層が機能層である。機能層20を設けた場合のひずみゲージ1の平面形状は、例えば、図1の抵抗体30、配線40、および金属層51と同様となる。
(本実施形態に係るひずみゲージ1の作用と効果)
When a functional layer is provided on the upper surface 10a of the substrate 10 as an underlayer for the detection unit 33, the wiring 40, and the metal layer 51, the strain gauge 1 has a cross-sectional shape as shown in Fig. 4. Fig. 4 is a cross-sectional view showing another example of a strain gauge according to an embodiment. The layer indicated by reference numeral 20 is the functional layer. The planar shape of the strain gauge 1 when the functional layer 20 is provided is, for example, similar to the resistor 30, the wiring 40, and the metal layer 51 in Fig. 1.
(Actions and Effects of the Strain Gauge 1 According to the Present Embodiment)

ひずみゲージ1では、検知部33と直列に、当該検知部33よりも相対的に弾性率が低い接続部34を配置しているので、外的要因等によりひずみゲージ1に強い力が加わっても、接続部34がひずんでその力をある程度緩和することができる。これは、換言すると、接続部34が、抵抗体30においてあたかもバネのように振舞うともいえる。このように、本実施形態に係るひずみゲージ1によれば、抵抗体30に破断および亀裂が生じることを防止できる。つまり、ひずみ限界(すなわち、耐ひずみ性)が高いひずみゲージを実現できる。 In the strain gauge 1, the connection part 34, which has a relatively lower elastic modulus than the detection part 33, is arranged in series with the detection part 33. Therefore, even if a strong force is applied to the strain gauge 1 due to an external factor or the like, the connection part 34 distorts and can alleviate the force to some extent. In other words, the connection part 34 behaves like a spring in the resistor 30. In this way, the strain gauge 1 according to this embodiment can prevent breakage and cracks from occurring in the resistor 30. In other words, a strain gauge with a high strain limit (i.e., strain resistance) can be realized.

さらに、本実施形態に係るひずみゲージ1では、ある細長状部31における境界線と、当該細長状部31と隣り合う細長状部31における境界線とが、平面視において同一直線上にない。つまり、検知部33と接続部34との物理的な接続部分が平面視において同一直線上に無いので、ある一方向に前記接続部分が並ぶことが無い。したがって、本実施形態に係るひずみゲージ1によれば、検知部33と接続部34との物理的な接続部分からの破断および亀裂を起こりにくくすることができる。したがって、本実施形態によれば、破断および亀裂が生じにくいひずみゲージを実現することができる。 Furthermore, in the strain gauge 1 according to this embodiment, the boundary line of a certain elongated portion 31 and the boundary line of the elongated portion 31 adjacent to that elongated portion 31 are not on the same line in a plan view. In other words, since the physical connection portion between the detection portion 33 and the connection portion 34 is not on the same line in a plan view, the connection portions are not lined up in a certain direction. Therefore, according to the strain gauge 1 according to this embodiment, it is possible to make breaks and cracks less likely to occur at the physical connection portion between the detection portion 33 and the connection portion 34. Therefore, according to this embodiment, it is possible to realize a strain gauge that is less likely to break and crack.

以下、前述の実施形態の変形例について説明する。なお、以下で説明する各変形例について、実施形態と同一の処理および構成は繰り返し説明しない場合がある。 Below, we will explain modified examples of the above-mentioned embodiment. Note that for each modified example described below, the same processing and configuration as in the embodiment may not be described repeatedly.

〈変形例1〉
前記実施形態に係る接続部34は、平面視において平行四辺形の形状をしていた。しかしながら、接続部の形状はこれに限られない。例えば、接続部は、平面視において矩形であってもよいし、曲線の辺を含む形状であってもよい。また、検知部33と境界線34の境界線は、直線であってもよいし、曲線であってもよい。
<Variation 1>
The connection portion 34 according to the embodiment has a parallelogram shape in a plan view. However, the shape of the connection portion is not limited to this. For example, the connection portion may have a rectangular shape in a plan view, or a shape including curved sides. Furthermore, the boundary between the detection unit 33 and the boundary line 34 may be a straight line or a curved line.

図5は、変形例1に係るひずみゲージ1Aにおける、検知部と接続部との接続の例を示す部分平面図である。例えば図5の(a)および(b)の接続部34aおよび34bのように、境界線35は、平面視において接続部34aおよび34bの中央側に窪んでいてもよい。また、当該境界線35は、図5の(a)に示すような直線であってもよいし、図5の(b)に示すような曲線であってもよい。 Figure 5 is a partial plan view showing an example of the connection between the detection section and the connection section in the strain gauge 1A according to the first modified example. For example, as in the connection sections 34a and 34b in Figures 5(a) and 5(b), the boundary line 35 may be recessed toward the center of the connection sections 34a and 34b in a plan view. Furthermore, the boundary line 35 may be a straight line as shown in Figure 5(a) or a curved line as shown in Figure 5(b).

〈変形例2〉
また、抵抗体における接続部の配置位置は、実施形態にて説明した例に限定されない。例えば、抵抗体の折り返し部分のうち、1つ以上の折り返し部分に接続部が配置されていてもよい。すなわち、ひずみゲージにおける折り返し部分の一部が接続部に置換されていてもよい。
<Modification 2>
The position of the connection part in the resistor is not limited to the example described in the embodiment. For example, the connection part may be disposed in one or more folded parts of the resistor. That is, a part of the folded part of the strain gauge may be replaced with the connection part.

図6は、実施形態の変形例2に係るひずみゲージ1Bを例示する平面図である。図7は、実施形態の変形例2に係るひずみゲージ1Bを例示する断面図であり、図6のC-C線に沿う断面を示している。図8は、図6に示すひずみゲージ1Bの接続部34cの拡大図である。 Figure 6 is a plan view illustrating a strain gauge 1B according to a second modified embodiment of the present invention. Figure 7 is a cross-sectional view illustrating a strain gauge 1B according to a second modified embodiment of the present invention, taken along line CC in Figure 6. Figure 8 is an enlarged view of the connection portion 34c of the strain gauge 1B shown in Figure 6.

図6および図7に示す通り、ひずみゲージ1Bは、実施形態1に係るひずみゲージ1で折り返し部分32であった箇所の一部が、接続部34cに置換されている点でひずみゲージ1と異なる。また、ひずみゲージ1Bの例では、図6に示すように、折り返し部分32と接続部34cとが、短手方向に交互に配置されている。 As shown in Figures 6 and 7, strain gauge 1B differs from strain gauge 1 in that a part of the folded portion 32 in strain gauge 1 according to embodiment 1 is replaced with a connection portion 34c. In addition, in the example of strain gauge 1B, as shown in Figure 6, folded portions 32 and connection portions 34c are arranged alternately in the short direction.

このように、接続部を折り返し部分があった位置にも設けることで、折り返し部分に強い力が加わった場合でも、接続部(特に、接続部34c)がひずんでその力をある程度緩和することができる。したがって、抵抗体30の破断および亀裂を防止することができる。また、本変形例において、図6に示すように、折り返し部分32と置換した接続部34cが短手方向に連続して並ばないようにした場合、検知部33と接続部34cとの物理的な接続部分が同じ方向に並ぶことを極力防ぐことができる。したがって、ひずみゲージ1Bは、抵抗体30の物理的な接続部分からの破断および亀裂を起こりにくくすることができる。 In this way, by providing a connection part at the position where the folded part was, even if a strong force is applied to the folded part, the connection part (particularly connection part 34c) will distort and can alleviate the force to some extent. Therefore, it is possible to prevent breakage and cracking of the resistor 30. Also, in this modified example, as shown in FIG. 6, if the connection parts 34c that replace the folded part 32 are not arranged continuously in the short direction, it is possible to prevent as much as possible the physical connection parts of the detection part 33 and the connection parts 34c from being arranged in the same direction. Therefore, the strain gauge 1B can make it difficult for breakage and cracking to occur at the physical connection parts of the resistor 30.

さらに、ひずみゲージ1Bにおいて、接続部34cと、検知部33との境界線は、平面視において短手方向に対して平行でないことが望ましい(すなわち、短手方向に対し所定角度で傾く斜線、または曲線であることが望ましい)。図8に示すように、接続部34cは、その境界線353および354がそれぞれ短手方向と平行にならないように形成されることが望ましい。 Furthermore, in the strain gauge 1B, it is desirable that the boundary line between the connection part 34c and the detection part 33 is not parallel to the short side direction in a plan view (i.e., it is desirable that it is an oblique line or a curve inclined at a predetermined angle to the short side direction). As shown in FIG. 8, it is desirable that the connection part 34c is formed so that its boundaries 353 and 354 are not parallel to the short side direction.

検知部33と接続部34cがこのような形状であることで、境界線353および354が同一直線上に並ぶことを極力防ぐことができる。したがって、ひずみゲージ1Bは、抵抗体30の物理的な接続部分からの破断および亀裂を起こりにくくすることができる。 By having the detection section 33 and the connection section 34c in this shape, it is possible to prevent the boundaries 353 and 354 from being aligned on the same straight line as much as possible. Therefore, the strain gauge 1B can make it difficult for breakage or cracks to occur at the physical connection part of the resistor 30.

〈変形例3〉
ひずみゲージの配線部分に接続部を配置してもよい。図9は、実施形態の変形例3に係るひずみゲージ1Cを例示する平面図である。図10は、実施形態の変形例3に係るひずみゲージ1Cを例示する断面図であり、図9のD-D線に沿う断面を示している。図9および図10を参照すると、ひずみゲージ1Cは、配線40が配線40Bに置換されている点で、ひずみゲージ1と相違する。
<Modification 3>
A connection portion may be disposed on the wiring portion of the strain gauge. Fig. 9 is a plan view illustrating a strain gauge 1C according to a third modification of the embodiment. Fig. 10 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge 1C according to the third modification of the embodiment, showing a cross section along line D-D in Fig. 9. Referring to Figs. 9 and 10, the strain gauge 1C differs from the strain gauge 1 in that the wiring 40 is replaced with a wiring 40B.

配線40Bは、複数の導電部43と、導電部43と直列に接続された接続部44とを含む。接続部44は、導電部43に直接接するように形成されている。接続部44は、例えば図9に示すように、各々の配線40Bに1つずつ配置することができる。接続部44は、隣接する導電部43の間に配置され、隣接する導電部43を導通させている。また、終端30eを接続部44で置換する場合は、接続部44は、導電部43と細長状部31を導通させる。 The wiring 40B includes a plurality of conductive portions 43 and a connection portion 44 connected in series with the conductive portions 43. The connection portion 44 is formed so as to be in direct contact with the conductive portions 43. For example, as shown in FIG. 9, one connection portion 44 can be disposed on each wiring 40B. The connection portion 44 is disposed between adjacent conductive portions 43, and provides electrical continuity between the adjacent conductive portions 43. In addition, when the termination 30e is replaced with the connection portion 44, the connection portion 44 provides electrical continuity between the conductive portion 43 and the elongated portion 31.

接続部44の幅および厚さは、導電部43の幅および厚さと等しいことが好ましい。これにより、隣接する導電部43を接続部44が確実に導通させることができる。なお、ここで言う「等しい」とは必ずしも完全一致ではなく、接続部44の幅および厚さが、導電部43の幅および厚さに対して、それぞれ±10%以下であることを意味する。 It is preferable that the width and thickness of the connection portion 44 are equal to the width and thickness of the conductive portion 43. This ensures that the connection portion 44 is conductive to adjacent conductive portions 43. Note that "equal" does not necessarily mean that the width and thickness of the connection portion 44 are exactly the same, but rather that the width and thickness of the connection portion 44 are within ±10% of the width and thickness of the conductive portion 43.

ひずみゲージ1Cによれば、配線40Bに接続部44を配置することで、接続部44が外的要因により強い力が加わった際にバネのように振舞うため、導電部43における破断および亀裂を防止できる。 In the strain gauge 1C, by arranging the connection part 44 on the wiring 40B, the connection part 44 behaves like a spring when a strong force is applied due to an external factor, thereby preventing breakage and cracks in the conductive part 43.

図9の例では、接続部44は、実施形態に係る接続部34と同様に、平面視において平行四辺形の形状をしている。このような形状の接続部44であれば、図9に示すように、接続部44を接続部34と短手方向に平行に並置することで、各接続部(接続部44および接続部34)の境界線が、隣り合う接続部の境界線と同一直線上に存在しないようにすることができる。このように、接続部44を、隣り合う接続部34と平面視において同一直線上に存在しないように配置するのであれば、接続部44の形状、配置位置、および配置個数は特に限定されない。例えば、1つの配線40Bに複数の接続部44が設けられていてもよい。また、各配線40Bの接続部44の個数は異なっていてもよい。また、接続部44が設けられていない配線40Bがあってもよい。 9, the connection portion 44 has a parallelogram shape in plan view, similar to the connection portion 34 according to the embodiment. If the connection portion 44 has such a shape, as shown in FIG. 9, the connection portion 44 can be juxtaposed with the connection portion 34 in the short direction so that the boundary line of each connection portion (connection portion 44 and connection portion 34) does not lie on the same line as the boundary line of the adjacent connection portion. In this way, as long as the connection portion 44 is arranged so as not to lie on the same line as the adjacent connection portion 34 in plan view, the shape, arrangement position, and number of the connection portions 44 are not particularly limited. For example, a single wiring 40B may have multiple connection portions 44. Also, the number of connection portions 44 of each wiring 40B may be different. Also, there may be a wiring 40B without a connection portion 44.

また、接続部44は終端30eに置換されて配置されてもよい。接続部44を、隣り合う接続部34と平面視において同一直線上に存在しないように配置することにより、接続部44と導電部43、および、接続部34と検知部33との物理的な接続部分からの破断または亀裂を起こりにくくすることができる。 The connection portion 44 may also be disposed in place of the terminal end 30e. By disposing the connection portion 44 so that it is not on the same straight line as the adjacent connection portion 34 in a plan view, it is possible to make it less likely that breakage or cracks will occur at the physical connection portions between the connection portion 44 and the conductive portion 43, and between the connection portion 34 and the detection portion 33.

<変形例4>
前述の通り、ひずみゲージの接続部は矩形であってもよい。また、接続部が矩形である場合、接続部は、平面視において短手方向に1つおきに同じ位置になるように配置されてもよい。すなわち、ひずみゲージの抵抗体全体として、平面視で接続部が互い違いに配置されていてもよい。なお、この場合も、平面視かつ短手方向において、隣り合う接続部の境界線は同一直線上にないように接続部を配置する。
<Modification 4>
As described above, the connection parts of the strain gauge may be rectangular. Furthermore, when the connection parts are rectangular, the connection parts may be arranged so that every other connection part is at the same position in the short direction in a plan view. In other words, the connection parts may be arranged alternately in a plan view for the entire resistor of the strain gauge. Note that in this case, too, the connection parts are arranged so that the boundaries of adjacent connection parts are not on the same straight line in a plan view and in the short direction.

図11は、実施形態の変形例4に係るひずみゲージ1Dを例示する平面図である。図11の例では、接続部34は矩形であり、各細長状部31に2つずつ設けられている。また、隣り合う細長状部31の接続部34は、それぞれ短手方向において異なる位置に配置されている。つまり、ひずみゲージ1Dは、短手方向に隣り合う接続部34同士の境界線が、同一直線上に存在しないように設計されている。 Figure 11 is a plan view illustrating a strain gauge 1D according to the fourth modified example of the embodiment. In the example of Figure 11, the connection parts 34 are rectangular, and two are provided on each elongated part 31. The connection parts 34 of adjacent elongated parts 31 are also located at different positions in the short direction. In other words, the strain gauge 1D is designed so that the boundaries between adjacent connection parts 34 in the short direction are not on the same straight line.

なお、接続部34の位置は、抵抗体30全体において一直線に並ぶ境界線がより少なくなるように設計されることが望ましい。例えば、図11に示すひずみゲージ1Dは、抵抗体30全体において接続部34が長手方向に少しずつずれて配置されている。すなわち、ひずみゲージ1Dでは、ある接続部34の境界線と、他の接続部34の境界線とが極力一直線に並ばないように設計されている。 The positions of the connection parts 34 should desirably be designed so that there are as few boundary lines that line up in a straight line as possible across the entire resistor 30. For example, in the strain gauge 1D shown in FIG. 11, the connection parts 34 are arranged so that they are slightly offset in the longitudinal direction across the entire resistor 30. In other words, the strain gauge 1D is designed so that the boundary lines of one connection part 34 and the boundary lines of another connection part 34 do not line up in a straight line as much as possible.

具体例を挙げて説明すると、例えば、細長状部311と、その隣の細長状部312とでは接続部34の配置位置が異なり、かつ、細長状部311および細長状部312のいずれの境界線35も平面視において同一直線上にない。また、細長状部311と、その2つ隣の細長状部313とについても、いずれの境界線35も平面視において同一直線上にない。このように、接続部34を長手方向に少しずつずらして配置することで、接続部34により衝撃および外部応力を緩和しつつも、検知部33と接続部34との物理的な接続部分からの破断および亀裂を起こりにくくすることができる。 To give a specific example, the position of the connection portion 34 is different between the elongated portion 311 and the adjacent elongated portion 312, and the boundary lines 35 of the elongated portion 311 and the elongated portion 312 are not on the same line in a plan view. In addition, the boundary lines 35 of the elongated portion 311 and the adjacent elongated portion 313 are not on the same line in a plan view. In this way, by arranging the connection portions 34 so that they are slightly shifted in the longitudinal direction, it is possible to reduce the risk of breakage or cracks occurring at the physical connection between the detection portion 33 and the connection portions 34 while still allowing the connection portions 34 to absorb impacts and external stresses.

以上、好ましい実施形態等について詳説した。しかしながら、本開示に係るひずみゲージは、上述した実施形態および変形例等に限定されない。例えば、上述した実施形態および変形例に示した構成を組み合わせたひずみゲージを実現してもよい。また例えば、上述した実施形態および変形例に係る各ひずみゲージについて、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、種々の変形および置換を加えることができる。 Preferred embodiments and the like have been described above in detail. However, the strain gauge according to the present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments and modifications. For example, a strain gauge may be realized that combines the configurations shown in the above-mentioned embodiments and modifications. Also, for example, various modifications and substitutions can be made to each strain gauge according to the above-mentioned embodiments and modifications without departing from the scope of the claims.

1,1A,1B,1C,1D ひずみゲージ、10 基材、10a 上面、20 機能層、30 抵抗体、30e 終端、31 細長状部、32 折り返し部分、33 検知部、34,34a,34b,34c,44 接続部、35 境界線、40,40B 配線、43 導電部、51,52 金属層、50 電極、60 カバー層 1, 1A, 1B, 1C, 1D strain gauge, 10 substrate, 10a upper surface, 20 functional layer, 30 resistor, 30e end, 31 elongated portion, 32 folded portion, 33 detection portion, 34, 34a, 34b, 34c, 44 connection portion, 35 boundary line, 40, 40B wiring, 43 conductive portion, 51, 52 metal layer, 50 electrode, 60 cover layer

Claims (7)

基材と、
前記基材上に形成された抵抗体と、を有し、
前記抵抗体は、平面視において、検知部と、前記検知部と直列に接続された接続部と、を含む細長状部が複数並置された所定のパターンを形成しており、
前記接続部は、前記検知部よりも弾性率が低い材料から形成され、前記検知部に直接接するように配置され、
前記所定のパターンにおいて、ある細長状部における前記検知部と前記接続部との境界線と、当該ある細長状部と隣り合う細長状部における前記検知部と前記接続部との境界線とは前記平面視において同一直線上にない、ひずみゲージ。
A substrate;
A resistor formed on the substrate,
The resistor has a predetermined pattern in which a plurality of elongated portions, each of which includes a detection portion and a connection portion connected in series to the detection portion, are arranged in parallel in a plan view;
the connection portion is formed from a material having a lower elastic modulus than the detection portion and is disposed so as to be in direct contact with the detection portion;
A strain gauge in which, in the specified pattern, the boundary line between the detection portion and the connection portion in a certain elongated portion and the boundary line between the detection portion and the connection portion in an elongated portion adjacent to the certain elongated portion are not on the same straight line when viewed in the plane.
前記所定のパターンにおいて、少なくとも1つの前記細長状部の前記境界線は、前記細長状部の短手方向と平行でない、請求項1に記載のひずみゲージ。 The strain gauge of claim 1, wherein in the predetermined pattern, the boundary line of at least one of the elongated portions is not parallel to the short direction of the elongated portion. 前記所定のパターンにおいて、前記複数の細長状部はそれぞれ、長手方向が同一方向を向くよう並置されており、
前記複数の細長状部において、個々の前記境界線は前記細長状部の短手方向と略平行であり、かつ、それぞれの前記境界線と隣り合う前記境界線とは前記平面視において同一直線上にない、請求項1に記載のひずみゲージ。
In the predetermined pattern, the plurality of elongated portions are arranged side by side such that their longitudinal directions are oriented in the same direction;
2. The strain gauge according to claim 1, wherein in the plurality of elongated portions, each of the boundary lines is approximately parallel to the short direction of the elongated portion, and each of the boundary lines is not on the same straight line as an adjacent boundary line when viewed in the plane.
前記抵抗体は、隣り合う前記細長状部の端部同士を接続する折り返し部分を含み、
1つ以上の前記折り返し部分に前記接続部が配置されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のひずみゲージ。
the resistor includes a folded portion connecting ends of the adjacent elongated portions,
The strain gauge according to claim 1 , wherein the connection portion is disposed in one or more of the folded portions.
前記基材上に形成され、配線を介して前記抵抗体と電気的に接続された一対の電極を有し、
1つ以上の前記配線に前記接続部が配置されている、請求項1乃至4の何れか一項に記載のひずみゲージ。
a pair of electrodes formed on the base material and electrically connected to the resistor via wiring;
The strain gauge according to claim 1 , wherein the connection portion is disposed on one or more of the wires.
前記接続部の弾性率は、前記検知部の弾性率の1/2倍以下である、請求項1乃至5の何れか一項に記載のひずみゲージ。 The strain gauge according to any one of claims 1 to 5, wherein the elastic modulus of the connection portion is 1/2 or less of the elastic modulus of the detection portion. 前記検知部は、Cr、CrN、およびCrNを含む膜から形成されている、請求項1乃至6の何れか一項に記載のひずみゲージ。 The strain gauge according to claim 1 , wherein the detection portion is formed from a film containing Cr, CrN, and Cr 2 N.
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