JP6764848B2 - Strain gauge and strain gauge manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、ひずみゲージ及びひずみゲージの製造方法に関する。 The present invention relates to a strain gauge and a method for manufacturing a strain gauge.

ひずみゲージは一般に、絶縁性を有する板状の基材と、基材の一面上に設けられた抵抗体とを有し、基材の他面が起歪体の表面に接着剤によって固定されている。起歪体は一般にアルミニウム合金等の金属製であり、計測対象の重量に応じて変形する(ひずみを生じる)。起歪体に変形(ひずみ)が生じるとこれに応じてひずみゲージの抵抗体に伸縮が生じ、抵抗体の電気抵抗値が変化する。この抵抗体の電気抵抗値の変化に基づいてひずみ量が求められる。ひずみセンサの一例は特許文献1に開示されている。 A strain gauge generally has an insulating plate-shaped base material and a resistor provided on one surface of the base material, and the other surface of the base material is fixed to the surface of the strain-generating body by an adhesive. There is. The strain-causing body is generally made of a metal such as an aluminum alloy, and deforms (generates strain) according to the weight of the object to be measured. When the strain-causing body is deformed (strained), the resistor of the strain gauge expands and contracts accordingly, and the electric resistance value of the resistor changes. The amount of strain is determined based on the change in the electrical resistance value of this resistor. An example of a strain sensor is disclosed in Patent Document 1.

特開2014−85259号JP-A-2014-85259

ひずみゲージの抵抗体は金属膜をパターニングすることによって形成されるが、パターニングの精度が低い場合、抵抗体の寸法のばらつきにより抵抗体の抵抗値がばらつくことがある。しかし、ひずみゲージの量産においては、所望の抵抗値の抵抗体を歩留まりよく形成することが望まれる。 A strain gauge resistor is formed by patterning a metal film, but if the patterning accuracy is low, the resistance value of the resistor may vary due to variations in the dimensions of the resistor. However, in mass production of strain gauges, it is desired to form a resistor having a desired resistance value with a good yield.

そこで、本発明は、所望の抵抗値の抵抗体を有するひずみゲージを歩留まりよく製造することができる製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of manufacturing a strain gauge having a resistor having a desired resistance value with a high yield.

本発明の第1の態様に従えば、基材上に金属層とエッチングストップ層を交互に形成することにより積層体を形成することと、
前記積層体をパターニングして抵抗体を形成することを含むひずみゲージの製造方法が提供される。
According to the first aspect of the present invention, a laminate is formed by alternately forming a metal layer and an etching stop layer on a base material.
A method for manufacturing a strain gauge is provided, which comprises patterning the laminate to form a resistor.

第1の態様のひずみゲージの製造方法において、前記積層体を形成することが、前記基材上に第1金属層を形成し、前記第1金属層上に第1エッチングストップ層を形成し、前記第1エッチングストップ層上に第2金属層を形成することを含んでよい。前記積層体を形成することは、前記第2金属層上に第2エッチングストップ層を形成することをさらに含んでよい。 In the method for manufacturing a strain gauge according to the first aspect, forming the laminate forms a first metal layer on the base material and forms a first etching stop layer on the first metal layer. It may include forming a second metal layer on the first etching stop layer. Forming the laminate may further include forming a second etching stop layer on the second metal layer.

第1の態様のひずみゲージの製造方法は、前記金属層をエッチングすることをさらに含んでよい。前記金属層のエッチングは、前記抵抗体を形成した後に行ってよい。 The method of manufacturing a strain gauge of the first aspect may further include etching the metal layer. The etching of the metal layer may be performed after the resistor is formed.

第1の態様のひずみゲージの製造方法において、前記エッチングストップ層は絶縁体から形成されてよい。 In the method for manufacturing a strain gauge of the first aspect, the etching stop layer may be formed from an insulator.

第1の態様のひずみゲージの製造方法において、前記抵抗体が、一対のリード線接続部と、前記リード線接続部の一方からジグザグに折り返しながら延在して前記リード線接続部の他方に接続するひずみ受感部とを有してよく、
第1の態様のひずみゲージの製造方法が、前記一対のリード線接続部に前記エッチングストップ層を貫通する孔を形成することをさらに含んでよい。前記孔に導電体を充填して、前記積層体の前記金属層同士を電気的に接続することをさらに含んでもよい。
In the method for manufacturing a strain gauge according to the first aspect, the resistor extends from one of the pair of lead wire connecting portions and one of the lead wire connecting portions in a zigzag manner and connects to the other of the lead wire connecting portions. It may have a strain sensitive part to
The method of manufacturing a strain gauge of the first aspect may further include forming a hole penetrating the etching stop layer in the pair of lead wire connecting portions. The holes may be further filled with a conductor to electrically connect the metal layers of the laminate.

第1の態様のひずみゲージの製造方法において、前記エッチングストップ層が前記積層体の最上層として配置されてよい。 In the strain gauge manufacturing method of the first aspect, the etching stop layer may be arranged as the uppermost layer of the laminated body.

第1の態様のひずみゲージの製造方法において、前記基材がフィルム状の基材であり、
前記基材を前記金属層の材料からなるスパッタリングターゲットに対向する位置と前記エッチングストップ層の材料からなるスパッタリングターゲットに対向する位置の間を往復搬送しながらスパッタリングを行うことにより、前記積層体を形成してよい。前記金属層の材料からなるスパッタリングターゲット及び前記エッチングストップ層の材料からなるスパッタリングターゲットを成膜ロールの外周面に対向するように配置し、前記基材を前記成膜ロールの外周に沿って往復搬送しながら前記スパッタリングを行ってよい。
In the method for manufacturing a strain gauge according to the first aspect, the base material is a film-like base material.
The laminate is formed by performing sputtering while reciprocating the base material between a position facing the sputtering target made of the material of the metal layer and a position facing the sputtering target made of the material of the etching stop layer. You can do it. A sputtering target made of the material of the metal layer and a sputtering target made of the material of the etching stop layer are arranged so as to face the outer peripheral surface of the film forming roll, and the base material is reciprocally transported along the outer periphery of the film forming roll. While doing the sputtering, the sputtering may be performed.

本発明の第2の態様に従えば、基材と、
前記基材上に設けられた抵抗体を備え、
前記抵抗体が、金属層とエッチングストップ層が交互に形成された積層体からなるひずみゲージが提供される。
According to the second aspect of the present invention, the base material and
With a resistor provided on the substrate,
A strain gauge is provided in which the resistor is composed of a laminated body in which metal layers and etching stop layers are alternately formed.

第2の態様のひずみゲージにおいて、前記積層体が、前記基材上に形成された第1金属層と、前記第1金属層上に形成された第1エッチングストップ層と、前記第1エッチングストップ層上に形成された第2金属層を含んでよい。前記積層体は、前記第2金属層上に形成された第2エッチングストップ層をさらに含んでよい。 In the strain gauge of the second aspect, the laminated body has a first metal layer formed on the base material, a first etching stop layer formed on the first metal layer, and the first etching stop. A second metal layer formed on the layer may be included. The laminate may further include a second etching stop layer formed on the second metal layer.

第2の態様のひずみゲージにおいて、前記エッチングストップ層が絶縁体から形成されてよい。 In the strain gauge of the second aspect, the etching stop layer may be formed from an insulator.

第2の態様のひずみゲージにおいて、前記抵抗体が、一対のリード線接続部と、前記リード線接続部の一方からジグザグに折り返しながら延在して前記リード線接続部の他方に接続するひずみ受感部とを有し、
前記一対のリード線接続部において、前記エッチングストップ層を貫通する孔が形成されていてよい。前記積層体の前記金属層同士が、前記孔に充填された導電体により電気的に接続されていてよい。
In the strain gauge of the second aspect, the strain receiver in which the resistor extends from one of the pair of lead wire connecting portions and one of the lead wire connecting portions in a zigzag manner and connects to the other of the lead wire connecting portions. Has a sensory part
A hole penetrating the etching stop layer may be formed in the pair of lead wire connecting portions. The metal layers of the laminate may be electrically connected to each other by a conductor filled in the pores.

第2の態様のひずみゲージにおいて、前記エッチングストップ層が前記積層体の最上層として配置されてよい。 In the strain gauge of the second aspect, the etching stop layer may be arranged as the uppermost layer of the laminated body.

本発明のひずみゲージの製造方法では、金属層とエッチングストップ層を交互に積層した積層体から抵抗体を形成することにより、抵抗体の抵抗値を容易にかつ精度よく調整できる。そのため所望の抵抗値の抵抗体を有するひずみゲージを歩留りよく製造できる。 In the strain gauge manufacturing method of the present invention, the resistance value of the resistor can be easily and accurately adjusted by forming the resistor from the laminate in which the metal layer and the etching stop layer are alternately laminated. Therefore, a strain gauge having a resistor having a desired resistance value can be manufactured with a high yield.

図1は本発明の実施形態に係るひずみゲージの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a strain gauge according to an embodiment of the present invention. 図2(a)〜(c)はひずみゲージの抵抗体の概略断面図である。2 (a) to 2 (c) are schematic cross-sectional views of a strain gauge resistor. 図3(a)はエッチングストップ層を貫通する孔を形成したリード線接続部の概略断面図であり、図3(b)は該リード線接続部の孔に導電体を充填した状態を示す概略断面図である。FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of a lead wire connecting portion having a hole penetrating the etching stop layer, and FIG. 3B is a schematic diagram showing a state in which the hole of the lead wire connecting portion is filled with a conductor. It is a sectional view. 図4(a)、(b)は孔を形成したリード線接続部の概略上面図である。4 (a) and 4 (b) are schematic top views of the lead wire connecting portion having holes formed therein. 図5は本発明の実施形態に係るひずみゲージの製造方法を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a method of manufacturing a strain gauge according to an embodiment of the present invention. 図6はフィルム状基材上に積層体を形成するために用いることができるスパッタリング装置の概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram of a sputtering apparatus that can be used to form a laminate on a film-like substrate.

本発明のひずみゲージ及びその製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。 An embodiment of the strain gauge and the method for manufacturing the strain gauge of the present invention will be described with reference to the drawings.

[ひずみゲージ]
図1に示す通り、実施形態のひずみゲージ10は、基材1と、基材1の一面上に設けられた抵抗体2とを有し、さらに、抵抗体2を覆うカバー3を有してよい。
[Strain gauge]
As shown in FIG. 1, the strain gauge 10 of the embodiment has a base material 1 and a resistor 2 provided on one surface of the base material 1, and further has a cover 3 for covering the resistor 2. Good.

基材1は、樹脂材料で形成された可撓性を有する板状部材であり、より具体的には平行平板である。樹脂材料は、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエチレン(PE)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などであってよい。基材1の厚さは例えば約12μm〜約25μmmである。 The base material 1 is a flexible plate-like member made of a resin material, and more specifically, a parallel flat plate. The resin material may be polyimide (PI), polyamide-imide (PAI), polyethylene (PE), polyetheretherketone (PEEK) or the like. The thickness of the base material 1 is, for example, about 12 μm to about 25 μmm.

抵抗体2は、外部接続用のリード線が接合される一対のタブ(リード線接続部)2tと、一方のタブ2tからジグザグに折り返しながら延在して他方のタブ2tに接続するゲージ受感部(ひずみ受感部)2cとを有する。 The resistor 2 has a pair of tabs (lead wire connecting portions) 2t to which lead wires for external connection are joined, and a gauge feeling that extends from one tab 2t while folding back in a zigzag manner and connects to the other tab 2t. It has a portion (strain sensitive portion) 2c.

図2(a)〜(c)に抵抗体2の断面構造を示す。抵抗体2は、基材1に対して垂直な方向に金属層22とエッチングストップ層24が交互に積層された積層体20からなる。エッチングストップ層24は、後述する金属層22のエッチング処理によるエッチングレートが小さい層である。金属層22は、例えば銅ニッケル合金等から形成されてよい。エッチングストップ層24は、例えばSiOやSiN等の絶縁体、Au、Pt、Rhなどの貴金属、酸に強いTaやIr等から形成されてよい。特にAuは適切なエッチング処理を選択することで高いエッチングレートを有することができるため、エッチングストップ層24として薄いAu層を用いた場合、後述するエッチング工程におけるエッチングストップ層24の除去が容易になる。抵抗体2がエッチングストップ層24を有することにより、後述するエッチング工程において抵抗体2の抵抗値の調整を安定的に行うことができる。 2 (a) to 2 (c) show the cross-sectional structure of the resistor 2. The resistor 2 is composed of a laminated body 20 in which metal layers 22 and etching stop layers 24 are alternately laminated in a direction perpendicular to the base material 1. The etching stop layer 24 is a layer having a small etching rate due to the etching treatment of the metal layer 22 described later. The metal layer 22 may be formed of, for example, a copper-nickel alloy or the like. The etching stop layer 24 may be formed of, for example, an insulator such as SiO 2 or SiN, a precious metal such as Au, Pt, or Rh, or an acid-resistant Ta or Ir. In particular, Au can have a high etching rate by selecting an appropriate etching process. Therefore, when a thin Au layer is used as the etching stop layer 24, the etching stop layer 24 can be easily removed in the etching step described later. .. Since the resistor 2 has the etching stop layer 24, the resistance value of the resistor 2 can be stably adjusted in the etching step described later.

積層体20は、図2(a)に示すように、基材1上に形成された第1金属層22a、第1金属層22a上に形成された第1エッチングストップ層24aと、第1エッチングストップ層24a上に形成された第2金属層22bを有してよい。また、図2(b)に示すように、第2金属層22b上に形成された第2エッチングストップ層24bを備えてよく、さらに金属層22c、22dとエッチングストップ層24c、24dを有してもよい。図2(b)に示すように、エッチングストップ層24dが積層体20の最上層(すなわち、抵抗体2の最上層)として配置されていてもよい。積層体20の最上層としてエッチングストップ層24dが配置されることにより、当該エッチングストップ層24dが保護層として働くという利点がある。また、図2(c)に示すように、積層体20の表面付近にエッチングストップ層24が偏在していてもよい。すなわち、第1金属層22aの厚みが、第1金属層22a以外の金属層22b、22c、22dの厚みよりも大きくてよい。この場合、同数のエッチングストップ層24が積層体20において均等な間隔で配置されている場合(図2(b)参照)と比べて、抵抗体2の抵抗値をより細かく調整できる。 As shown in FIG. 2A, the laminate 20 has a first metal layer 22a formed on the base material 1, a first etching stop layer 24a formed on the first metal layer 22a, and a first etching. It may have a second metal layer 22b formed on the stop layer 24a. Further, as shown in FIG. 2B, a second etching stop layer 24b formed on the second metal layer 22b may be provided, and further, the metal layers 22c and 22d and the etching stop layers 24c and 24d are provided. May be good. As shown in FIG. 2B, the etching stop layer 24d may be arranged as the uppermost layer of the laminated body 20 (that is, the uppermost layer of the resistor 2). By arranging the etching stop layer 24d as the uppermost layer of the laminated body 20, there is an advantage that the etching stop layer 24d acts as a protective layer. Further, as shown in FIG. 2C, the etching stop layers 24 may be unevenly distributed near the surface of the laminated body 20. That is, the thickness of the first metal layer 22a may be larger than the thickness of the metal layers 22b, 22c, 22d other than the first metal layer 22a. In this case, the resistance value of the resistor 2 can be finely adjusted as compared with the case where the same number of etching stop layers 24 are arranged at equal intervals in the laminated body 20 (see FIG. 2B).

前記一対のリード線接続部2tにおいて、図3(a)に示すようにエッチングストップ層24を貫通する孔26が形成されていてよい。エッチングストップ層24が絶縁体である場合、図3(b)に示すように孔26に導電体28を充填することにより、導電体28を介して積層体20中の(すなわち抵抗体2中の)複数の金属層22を電気的に接続することができる。リード線接続部2tにおいて複数の金属層22が電気的に接続されることにより、ひずみ受感部2cにおける複数の金属層22は並列に接続される。孔26の形状及び配置は特に限定されない。例えば、孔26が図4(a)に示す様に円形の平面形状を有してもよく、図4(b)に示す様に線状の平面形状を有してもよい。導電体28ははんだ等であってよい。 As shown in FIG. 3A, a hole 26 penetrating the etching stop layer 24 may be formed in the pair of lead wire connecting portions 2t. When the etching stop layer 24 is an insulator, the holes 26 are filled with the conductor 28 as shown in FIG. 3 (b), so that the conductor 28 is interposed in the laminate 20 (that is, in the resistor 2). ) A plurality of metal layers 22 can be electrically connected. By electrically connecting the plurality of metal layers 22 at the lead wire connecting portion 2t, the plurality of metal layers 22 at the strain-sensitive portion 2c are connected in parallel. The shape and arrangement of the holes 26 are not particularly limited. For example, the hole 26 may have a circular planar shape as shown in FIG. 4A, or may have a linear planar shape as shown in FIG. 4B. The conductor 28 may be solder or the like.

カバー3は、抵抗体2のひずみ受感部2cのみを覆うように抵抗体2の上に設けられ、ひずみ受感部2cに損傷等が生じることを防いでいる。カバー3は一例としてポリイミドで形成することができるが、前述のPAI、PE、PEEK等でもよい。なお、図1においては、抵抗体2のひずみ受感部2cを明示するためカバー3は破線で示している。 The cover 3 is provided on the resistor 2 so as to cover only the strain-sensitive portion 2c of the resistor 2, and prevents the strain-sensitive portion 2c from being damaged or the like. The cover 3 can be formed of polyimide as an example, but may be PAI, PE, PEEK, or the like described above. In FIG. 1, the cover 3 is shown by a broken line in order to clearly show the strain-sensitive portion 2c of the resistor 2.

[ひずみゲージの製造方法]
次に、ひずみゲージ10の製造方法を、図5のフローチャートに従って説明する。
[Manufacturing method of strain gauge]
Next, a method of manufacturing the strain gauge 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.

図5に示す通り、ひずみゲージ10の製造方法は、基材上に、複数の金属層と少なくとも1つのエッチングストップ層を交互に形成することにより積層体を形成する工程(S01)と、積層体をパターニングして抵抗体を形成する工程(S02)と、抵抗体の抵抗値を測定する工程(S03)と、少なくとも1つの金属層をエッチングする工程(S04)と、一対のリード線接続部にエッチングストップ層を貫通する孔を形成する工程(S05)と、抵抗体2をカバー3で覆うカバー形成工程(S06)と、複数の金属層を電気的に接続する工程(S07)とを有する。S03〜S07は任意の工程である。 As shown in FIG. 5, the method for manufacturing the strain gauge 10 includes a step (S01) of forming a laminate by alternately forming a plurality of metal layers and at least one etching stop layer on the substrate, and a laminate. To form a resistor by patterning (S02), to measure the resistance value of the resistor (S03), to etch at least one metal layer (S04), and to connect the pair of lead wires. It includes a step of forming a hole penetrating the etching stop layer (S05), a cover forming step of covering the resistor 2 with a cover 3 (S06), and a step of electrically connecting a plurality of metal layers (S07). S03 to S07 are arbitrary steps.

<積層体形成工程>
積層体形成工程S01では、基材1上に金属層22とエッチングストップ層24を交互に形成する(図2(a)〜(c)参照)。例えば、図6に概念的に示すようなスパッタリング装置40を用いることができる。スパッタリング装置40は、真空チャンバー41を備えている。真空チャンバー41の内部には、可撓性のあるフィルム状(ベルト状)の基材1を繰り出し又は巻き取る第1ロール42と、フィルム状の基材1を巻き取り又は繰り出す第2ロール43が設置され、第1ロール42から繰り出された基材1が第2ロール43により巻き取られるまでの搬送路の間に成膜ロール44が設置されている。さらに、真空チャンバー41内には基材1を搬送するためのガイドロール(不図示)が設置されていてもよい。基材1は、成膜ロール44に巻回され、成膜ロール44の外周に沿って搬送される。成膜ロール44に巻回される基材1に対向するように、第1ターゲット45、第2ターゲット46、第3ターゲット47が配置されている。すなわち、第1ターゲット45、第2ターゲット46、第3ターゲット47は、成膜ロール44の外周面に対向するように配置される。第1ターゲット45及び第3ターゲット47は、エッチングストップ層24を形成するためのターゲットである。第2ターゲット46は金属層22を形成するためのターゲットである。第2ターゲット26は、基材1の搬送方向において第1ターゲット45と第3ターゲット47の間に配置される。
<Laminate body forming process>
In the laminate forming step S01, the metal layer 22 and the etching stop layer 24 are alternately formed on the base material 1 (see FIGS. 2A to 2C). For example, a sputtering apparatus 40 as conceptually shown in FIG. 6 can be used. The sputtering apparatus 40 includes a vacuum chamber 41. Inside the vacuum chamber 41, a first roll 42 for winding or winding a flexible film-shaped (belt-shaped) base material 1 and a second roll 43 for winding or winding the film-shaped base material 1 are provided. The film forming roll 44 is installed between the transport paths until the base material 1 that has been installed and unwound from the first roll 42 is wound up by the second roll 43. Further, a guide roll (not shown) for transporting the base material 1 may be installed in the vacuum chamber 41. The base material 1 is wound around the film forming roll 44 and conveyed along the outer circumference of the film forming roll 44. The first target 45, the second target 46, and the third target 47 are arranged so as to face the base material 1 wound around the film forming roll 44. That is, the first target 45, the second target 46, and the third target 47 are arranged so as to face the outer peripheral surface of the film forming roll 44. The first target 45 and the third target 47 are targets for forming the etching stop layer 24. The second target 46 is a target for forming the metal layer 22. The second target 26 is arranged between the first target 45 and the third target 47 in the transport direction of the base material 1.

スパッタリング装置40を用いて、以下のようにして積層体20を成膜することができる。まず、真空チャンバー41内を高真空に減圧する。次いで、真空チャンバー41内にAr等の希ガスを導入し、DCプラズマや高周波プラズマによって第2ターゲット46及び第3ターゲット47の原子を叩き出しながら、基材1を図6において実線矢印で示す方向(第1搬送方向)に搬送する。すなわち、基材1を、第1ロール42から成膜ロール44に向かって繰り出し、成膜ロール44に沿ってその表面に接触させながら搬送し、成膜ロール44から第2ロール43に向かって搬送して第2ロール43で巻き取る。基材1が第2ターゲット46に対向する位置を通過するときに、基材1の表面に第2ターゲット46から叩き出された原子が堆積されることにより第1金属層22aが形成される。基材1が第3ターゲット47に対向する位置を通過するときに、第1金属層22a上に第3ターゲット47から叩き出された原子が堆積されることにより第1金属層22a上に第1エッチングストップ層24aが形成される。 The laminated body 20 can be formed into a film by using the sputtering apparatus 40 as follows. First, the inside of the vacuum chamber 41 is depressurized to a high vacuum. Next, a rare gas such as Ar is introduced into the vacuum chamber 41, and the base material 1 is shown by a solid arrow in FIG. 6 while the atoms of the second target 46 and the third target 47 are knocked out by DC plasma or high-frequency plasma. Transport in the (first transport direction). That is, the base material 1 is fed from the first roll 42 toward the film forming roll 44, conveyed along the film forming roll 44 while being in contact with the surface thereof, and conveyed from the film forming roll 44 toward the second roll 43. Then, it is wound up by the second roll 43. When the base material 1 passes through the position facing the second target 46, the first metal layer 22a is formed by depositing the atoms knocked out from the second target 46 on the surface of the base material 1. When the base material 1 passes through the position facing the third target 47, the atoms knocked out from the third target 47 are deposited on the first metal layer 22a, so that the first metal layer 22a is first. The etching stop layer 24a is formed.

次いで、DCプラズマや高周波プラズマによって第1ターゲット45及び第2ターゲット46の原子を叩き出しながら、第2ロール43で巻き取った基材1を図6において破線矢印で示す方向(第2搬送方向)に搬送する。すなわち、基材1を、第2ロール43から成膜ロール44に向かって繰り出し、成膜ロール44に沿ってその表面に接触させながら搬送し、次いで成膜ロール44から第1ロール42に向かって搬送して第1ロール42で巻き取る。基材1が第2ターゲット46に対向する位置を通過するときに、基材1上の第1エッチングストップ層24a上に第2ターゲット46から叩き出された原子が堆積され、第2金属層22bが形成される。基材1が第1ターゲット45に対向する位置を通過するときに、第2金属層22b上に第1ターゲット45から叩き出された原子が堆積され、第2エッチングストップ層24bが形成される。 Next, while striking out the atoms of the first target 45 and the second target 46 with DC plasma or high-frequency plasma, the base material 1 wound by the second roll 43 is shown by the broken line arrow in FIG. 6 (second transport direction). To transport to. That is, the base material 1 is fed from the second roll 43 toward the film forming roll 44, conveyed along the film forming roll 44 while being in contact with the surface thereof, and then conveyed from the film forming roll 44 toward the first roll 42. It is conveyed and wound up by the first roll 42. When the base material 1 passes through the position facing the second target 46, the atoms knocked out from the second target 46 are deposited on the first etching stop layer 24a on the base material 1, and the second metal layer 22b Is formed. When the base material 1 passes through the position facing the first target 45, the atoms knocked out from the first target 45 are deposited on the second metal layer 22b to form the second etching stop layer 24b.

基材1を第1ロール42と第2ロール43の間で往復搬送しながら、上記の第2ターゲット46及び第3ターゲット47を用いたスパッタ成膜と第1ターゲット45及び第2ターゲット46を用いたスパッタ成膜を繰り返すことにより、金属層22とエッチングストップ層24を交互に形成し、積層体20を形成することができる。 While reciprocating the base material 1 between the first roll 42 and the second roll 43, the sputtering film formation using the second target 46 and the third target 47 and the first target 45 and the second target 46 are used. By repeating the sputter film formation, the metal layer 22 and the etching stop layer 24 can be alternately formed to form the laminated body 20.

この積層体20の形成方法においては、積層体20全体の厚さに対して各金属層22及び各エッチングストップ層24の厚さが小さくてよいため、基材1がターゲット45、46、47に対向する時間を短くすることができる。そのため、基材1がターゲット45、46、47に対向する位置を通過する時に基材1が加熱されてダメージを受けることを抑制することができる。また、基材1への熱ダメージをさらに軽減するために、成膜ロール44に冷却機構(不図示)を設け、基材1を冷却してもよい。 In the method of forming the laminated body 20, the thickness of each metal layer 22 and each etching stop layer 24 may be smaller than the thickness of the entire laminated body 20, so that the base material 1 is used as the target 45, 46, 47. The facing time can be shortened. Therefore, it is possible to prevent the base material 1 from being heated and damaged when the base material 1 passes through the positions facing the targets 45, 46, and 47. Further, in order to further reduce the thermal damage to the base material 1, the base material 1 may be cooled by providing a cooling mechanism (not shown) on the film forming roll 44.

スパッタ法に代えて、電子線加熱蒸着法、抵抗加熱蒸着法等により積層体20を形成してもよい。 Instead of the sputtering method, the laminate 20 may be formed by an electron beam heating vapor deposition method, a resistance heating vapor deposition method, or the like.

<抵抗体形成工程>
次いで、フォトリソグラフィを用いて、積層体20をパターニングし、抵抗体2(図1参照)を形成する。具体的には積層体20上にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、積層体20をエッチングすることで抵抗体2を形成することができる。あるいは、基材1上にレジストパターンを形成し、その上に積層体20を形成した後レジスト及びレジスト上の積層体20を除去することによって抵抗体2を形成することもできる。
<Resistance formation process>
The laminate 20 is then patterned using photolithography to form a resistor 2 (see FIG. 1). Specifically, a resist pattern can be formed on the laminated body 20 by photolithography, and the resistor 2 can be formed by etching the laminated body 20. Alternatively, the resistor 2 can be formed by forming a resist pattern on the base material 1, forming the laminate 20 on the resist, and then removing the resist and the laminate 20 on the resist.

<抵抗値測定工程>
形成した抵抗体2の一対のリード線接続部2tの間の抵抗値を測定する。
<Resistance value measurement process>
The resistance value between the pair of lead wire connecting portions 2t of the formed resistor 2 is measured.

<エッチング工程>
抵抗体形成工程のパターニング精度によっては抵抗体2の抵抗値にばらつきが生じることがあるが、抵抗体2の抵抗値が設計値(目標値)よりも小さく、そのずれの大きさが許容範囲を超えた場合、金属層24をエッチングすることにより抵抗体2の抵抗値を調整することができる。例えば、抵抗体2の最上層のエッチングストップ層24を除去した後、金属層22のエッチング処理を行うことで、抵抗体2の最上層の金属層22を除去することができる。エッチングストップ層24の除去は、NHF:HF:HOの水溶液若しくはHPO:HNOの水溶液を用いたウェットエッチング、又はフッ素系ガス(CHF,C)を用いたドライエッチングにより行うことができる。金属層22のエッチング処理は、適切なガスを用いた反応性イオンエッチング、スパッタエッチング等、金属層22とエッチングストップ層24のエッチングレートの比(選択比)が十分大きいエッチング法により行うことができる。エッチングストップ層24は金属層22のエッチング処理によってはエッチングされないまたはほとんどエッチングされないため、ほぼ抵抗体2の最上層の金属層22のみをエッチングすることができる。このように金属層22を1層除去することで、抵抗体2の抵抗値を上昇させることができる。さらに抵抗体2の抵抗値を上昇させる必要がある場合には、再度エッチングストップ層24の除去及び金属層22のエッチングを行ってよい。これを繰り返すことにより、抵抗体2の抵抗値を段階的に調整することができる。なお、上述の抵抗値測定工程で測定した抵抗体2の抵抗値と設計値とのずれが許容範囲内であった場合は、エッチング工程を行う必要はない。
<Etching process>
The resistance value of the resistor 2 may vary depending on the patterning accuracy of the resistor forming process, but the resistance value of the resistor 2 is smaller than the design value (target value), and the magnitude of the deviation is within the allowable range. If it exceeds, the resistance value of the resistor 2 can be adjusted by etching the metal layer 24. For example, the metal layer 22 on the uppermost layer of the resistor 2 can be removed by performing the etching process on the metal layer 22 after removing the etching stop layer 24 on the uppermost layer of the resistor 2. To remove the etching stop layer 24, wet etching using an aqueous solution of NH 4 F: HF: H 2 O or an aqueous solution of H 3 PO 4 : HNO 3 or a fluorine-based gas (CHF 3 , C 2 F 6 ) is used. It can be performed by dry etching. The etching process of the metal layer 22 can be performed by an etching method such as reactive ion etching using an appropriate gas, sputter etching, etc., in which the ratio (selection ratio) of the etching rates of the metal layer 22 and the etching stop layer 24 is sufficiently large. .. Since the etching stop layer 24 is not etched or hardly etched by the etching process of the metal layer 22, only the uppermost metal layer 22 of the resistor 2 can be etched. By removing one metal layer 22 in this way, the resistance value of the resistor 2 can be increased. If it is necessary to further increase the resistance value of the resistor 2, the etching stop layer 24 may be removed and the metal layer 22 may be etched again. By repeating this, the resistance value of the resistor 2 can be adjusted stepwise. If the deviation between the resistance value of the resistor 2 and the design value measured in the above-mentioned resistance value measuring step is within the permissible range, it is not necessary to perform the etching step.

<孔形成工程>
エッチングストップ層24が絶縁体である場合、抵抗体2のリード線接続部2tに孔26(図3(a)参照)を形成する。孔26は、リード線接続部2tをレーザブラスト加工する方法、超音波発振器と接続した治具をリード線接続部2tに押し当てる方法等により形成することができる。
<Hole formation process>
When the etching stop layer 24 is an insulator, a hole 26 (see FIG. 3A) is formed in the lead wire connecting portion 2t of the resistor 2. The hole 26 can be formed by a method of laser blasting the lead wire connecting portion 2t, a method of pressing a jig connected to the ultrasonic oscillator against the lead wire connecting portion 2t, or the like.

<カバー形成工程>
抵抗体2のひずみ受感部2cを保護するため、ポリイミド等のカバー3でひずみ受感部2cを覆ってよい。
<Cover forming process>
In order to protect the strain-sensitive portion 2c of the resistor 2, the strain-sensitive portion 2c may be covered with a cover 3 such as polyimide.

<金属層の電気的接続工程>
エッチングストップ層24が絶縁体である場合、孔26にはんだ等の導電体28(図3(b)参照)を充填することにより、導電体28を介して抵抗体2中の(すなわち積層体20中の)複数の金属層22を電気的に接続する。
<Electrical connection process of metal layer>
When the etching stop layer 24 is an insulator, the holes 26 are filled with a conductor 28 such as solder (see FIG. 3B), so that the holes 26 are filled in the resistor 2 (that is, the laminated body 20) via the conductor 28. The plurality of metal layers 22 (inside) are electrically connected.

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 As long as the features of the present invention are maintained, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other modes considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention. ..

本発明のひずみゲージの製造方法では、ひずみゲージの抵抗体の抵抗値を容易にかつ精度よく調整できるため、所望の抵抗値の抵抗体を有するひずみゲージを歩留りよく製造できる。したがって、ひずみゲージやこれを用いた計測機器の高精度化及び低価格化に貢献することができる。 In the strain gauge manufacturing method of the present invention, the resistance value of the strain gauge resistor can be easily and accurately adjusted, so that the strain gauge having the desired resistance value resistor can be manufactured with good yield. Therefore, it is possible to contribute to high accuracy and low price of strain gauges and measuring instruments using them.

1 基材、2 抵抗体、3 カバー、10 ひずみゲージ、20 積層体、22 金属層、24 エッチングストップ層
1 base material, 2 resistors, 3 covers, 10 strain gauges, 20 laminates, 22 metal layers, 24 etching stop layers

Claims (8)

基材上に金属層と絶縁体であるエッチングストップ層を交互に形成することにより積層体を形成することと、
前記積層体をパターニングして抵抗体を形成することと、
前記形成した抵抗体の抵抗値を測定することと、
前記測定された抵抗値が所定の値よりも低い場合には、前記金属層のうちの少なくとも最上側の金属層をエッチングして除去することと、
前記最上側の金属層が除去された抵抗体の抵抗値を測定することと、
前記最上側の金属層が除去された抵抗体の抵抗測定値と前記所定の値との差が許容範囲外である場合、前記最上側の金属層の下層のエッチングストップ層を除去し、次いで除去したエッチングストップ層の下層の金属層をエッチングにより除去して、前記抵抗体の抵抗値を測定することを含み、
前記抵抗体の抵抗測定値と前記前記所定の値との差が前記許容範囲内になるまで、エッチングストップ層の除去と金属層の除去を繰り返すことを含むひずみゲージの製造方法。
To form a laminate by alternately forming a metal layer and an etching stop layer which is an insulator on a base material,
By patterning the laminate to form a resistor,
Measuring the resistance value of the formed resistor and
When the measured resistance value is lower than a predetermined value, at least the uppermost metal layer of the metal layers is etched and removed.
To measure the resistance value of the resistor from which the uppermost metal layer has been removed,
When the difference between the resistance measurement value of the resistor from which the uppermost metal layer has been removed and the predetermined value is out of the permissible range, the etching stop layer below the uppermost metal layer is removed, and then removed. Including removing the metal layer underneath the etching stop layer by etching and measuring the resistance value of the resistor.
A method for manufacturing a strain gauge, which comprises repeating removal of an etching stop layer and removal of a metal layer until the difference between the measured resistance value of the resistor and the predetermined value is within the permissible range.
前記抵抗体が、一対のリード線接続部と、前記リード線接続部の一方からジグザグに折り返しながら延在して前記リード線接続部の他方に接続するひずみ受感部とを有し、前記一対のリード線接続部に前記エッチングストップ層を貫通する孔を形成することを含む請求項1に記載のひずみゲージの製造方法。 The resistor has a pair of lead wire connecting portions and a strain-sensitive portion extending from one of the lead wire connecting portions while folding back in a zigzag manner and connecting to the other of the lead wire connecting portions. The method for manufacturing a strain gauge according to claim 1, further comprising forming a hole penetrating the etching stop layer in the lead wire connection portion of the above. 前記孔に導電体を充填して、前記積層体の前記金属層同士を電気的に接続することを含む請求項2に記載のひずみゲージの製造方法。 The method for manufacturing a strain gauge according to claim 2, wherein the holes are filled with a conductor to electrically connect the metal layers of the laminated body to each other. 前記積層体を形成することが、前記基材上に第1金属層を形成し、前記第1金属層上に第1エッチングストップ層を形成し、前記第1エッチングストップ層上に第2金属層を形成することを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載のひずみゲージの製造方法。 Forming the laminate forms a first metal layer on the base material, forms a first etching stop layer on the first metal layer, and forms a second metal layer on the first etching stop layer. The method for manufacturing a strain gauge according to any one of claims 1 to 3, which comprises forming the strain gauge. 前記積層体を形成することが前記第2金属層上に第2エッチングストップ層を形成することを含む請求項4に記載のひずみゲージの製造方法。 The method for manufacturing a strain gauge according to claim 4, wherein forming the laminate includes forming a second etching stop layer on the second metal layer. 前記エッチングストップ層が前記積層体の最上層として配置される請求項1〜5のいずれか一項に記載のひずみゲージの製造方法。 The method for manufacturing a strain gauge according to any one of claims 1 to 5, wherein the etching stop layer is arranged as the uppermost layer of the laminated body. 前記基材がフィルム状の基材であり、
前記基材を前記金属層の材料からなるスパッタリングターゲットに対向する位置と前記エッチングストップ層の材料からなるスパッタリングターゲットに対向する位置の間を往復搬送しながらスパッタリングを行うことにより、前記積層体を形成する請求項1〜6のいずれか一項に記載のひずみゲージの製造方法。
The base material is a film-like base material,
The laminate is formed by performing sputtering while reciprocating the base material between a position facing the sputtering target made of the material of the metal layer and a position facing the sputtering target made of the material of the etching stop layer. The method for manufacturing a strain gauge according to any one of claims 1 to 6.
前記金属層の材料からなるスパッタリングターゲット及び前記エッチングストップ層の材料からなるスパッタリングターゲットを成膜ロールの外周面に対向するように配置し、前記基材を前記成膜ロールの外周に沿って往復搬送しながら前記スパッタリングを行う請求項7に記載のひずみゲージの製造方法。 A sputtering target made of the material of the metal layer and a sputtering target made of the material of the etching stop layer are arranged so as to face the outer peripheral surface of the film forming roll, and the base material is reciprocally transported along the outer periphery of the film forming roll. The method for manufacturing a strain gauge according to claim 7, wherein the sputtering is performed while performing the sputtering.
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