JP7021912B2 - Strain gauge - Google Patents
Strain gauge Download PDFInfo
- Publication number
- JP7021912B2 JP7021912B2 JP2017220405A JP2017220405A JP7021912B2 JP 7021912 B2 JP7021912 B2 JP 7021912B2 JP 2017220405 A JP2017220405 A JP 2017220405A JP 2017220405 A JP2017220405 A JP 2017220405A JP 7021912 B2 JP7021912 B2 JP 7021912B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance portion
- resistor
- resistance
- strain gauge
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
本発明は、ひずみゲージに関する。 The present invention relates to strain gauges.
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、抵抗体の材料としては、例えば、Cr(クロム)やNi(ニッケル)を含む材料が用いられている。又、抵抗体は、例えば、絶縁樹脂からなる基材上に形成されている(例えば、特許文献1参照)。 Strain gauges that are attached to an object to be measured and detect the strain of the object to be measured are known. The strain gauge includes a resistor that detects strain, and as the material of the resistor, for example, a material containing Cr (chromium) or Ni (nickel) is used. Further, the resistor is formed on, for example, a base material made of an insulating resin (see, for example, Patent Document 1).
近年、ひずみゲージの平面形状を大型化せずに抵抗体を高抵抗化することが求められているが、抵抗体の薄型化や細線化で高抵抗化するにはプロセス上の限界に近づきつつある。 In recent years, it has been required to increase the resistance of the resistor without increasing the planar shape of the strain gauge. be.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ひずみゲージの平面形状を大型化せずに抵抗体を高抵抗化することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to increase the resistance of a resistor without increasing the planar shape of the strain gauge.
本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、クロムとニッケルの少なくとも一方を含む材料から形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第1抵抗部と、前記基材の一方の側に前記第1抵抗部を被覆して設けられた絶縁層上に形成された第2抵抗部と、を含み、前記第1抵抗部と前記第2抵抗部とは、前記絶縁層に設けられたビアホールを介して直列に接続されてコイル構造を形成している。
The strain gauge has a flexible substrate and a resistor formed of a material containing at least one of chromium and nickel, wherein the resistor is formed on one side of the substrate. The first resistance portion and the second resistance portion formed on an insulating layer provided by covering one side of the base material with the first resistance portion are included, and the first resistance portion and the said The second resistance portion is connected in series via a via hole provided in the insulating layer to form a coil structure .
開示の技術によれば、ひずみゲージの平面形状を大型化せずに抵抗体を高抵抗化することができる。 According to the disclosed technique, it is possible to increase the resistance of the resistor without increasing the planar shape of the strain gauge.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate explanations may be omitted.
〈第1の実施の形態〉
図1は、第1の実施の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、第1の実施の形態に係るひずみゲージにおいて抵抗部31のパターンを例示する平面図である。図3は、第1の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図1及び図2のA-A線に沿う断面を示している。図1~図3を参照するに、ひずみゲージ1は、基材10と、絶縁層11と、抵抗体30(抵抗部31及び32)と、端子部41とを有している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view illustrating the strain gauge according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view illustrating the pattern of the
なお、本実施の形態では、便宜上、ひずみゲージ1において、基材10の抵抗部31及び32が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗部31及び32が設けられていない側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗部31及び32が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗部31及び32が設けられていない側の面を他方の面又は下面とする。但し、ひずみゲージ1は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材10の上面10aの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材10の上面10aの法線方向から視た形状を指すものとする。
In the present embodiment, for convenience, in the
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り、可撓性を有する。基材10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、5μm~500μm程度とすることができる。特に、基材10の厚さが5μm~200μmであると、接着層等を介して基材10の下面に接合される起歪体表面からの歪の伝達性、環境に対する寸法安定性の点で好ましく、10μm以上であると絶縁性の点で更に好ましい。
The
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、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成することができる。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
ここで、『絶縁樹脂フィルムから形成する』とは、基材10が絶縁樹脂フィルム中にフィラーや不純物等を含有することを妨げるものではない。基材10は、例えば、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しても構わない。
Here, "forming from an insulating resin film" does not prevent the
抵抗体30は、基材10上に形成されており、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体30は、絶縁層11を介して積層された抵抗部31及び抵抗部32を含んでいる。すなわち、抵抗体30は、抵抗部31及び32の総称であり、抵抗部31及び32を特に区別する必要がない場合には抵抗体30と称する。なお、図1及び図2では、便宜上、抵抗部31及び抵抗部32を梨地模様で示している。
The
抵抗部31は、基材10の上面10a側に所定のパターンで形成された薄膜である。抵抗部31は、抵抗部32と直列に接続され、全体として抵抗体30を形成する。抵抗部31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。
The
絶縁層11は、基材10の上面10aに、抵抗部31を被覆するように形成されている。絶縁層11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、5μm~500μm程度とすることができる。絶縁層11の材料は、例えば、基材10の材料として例示した材料の中なら適宜選択することができる。但し、絶縁層11は、基材10と必ずしも同一材料から形成する必要はなく、例えば、基材10がポリイミド樹脂、絶縁層11がエポキシ樹脂等であってもよい。
The
抵抗部32は、絶縁層11の上面11a側に所定のパターンで形成された薄膜である。抵抗部32は、絶縁層11の上面11aに直接形成されてもよいし、絶縁層11の上面11aに他の層を介して形成されてもよい。
The
抵抗部32の一端部は、端子部41の一方と電気的に接続されている。抵抗部32の他端部は、絶縁層11を貫通するビアホール11xを介して、ビアホール11x内に露出する抵抗部31の一端部と電気的に接続されている。抵抗部32の他端部は、例えば、絶縁層11の上面11aからビアホール11xの側壁及びビアホール11x内に露出する抵抗部31の一端部の上面に連続的に形成され、抵抗部31の一端部と電気的に接続される。抵抗部32は、ビアホール11xを充填してもよい。なお、ビアホール11xの位置を、便宜上、図1では実線の丸で、図2では破線の丸で示している。
One end of the
抵抗体30(抵抗部31及び抵抗部32)は、例えば、Cr(クロム)を含む材料、Ni(ニッケル)を含む材料、又はCrとNiの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体30は、CrとNiの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。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、Ni-Cu(ニッケル銅)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。
The resistor 30 (
ここで、Cr混相膜とは、Cr、CrN、Cr2N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 2N and the like are mixed. The Cr mixed phase film may contain unavoidable impurities such as chromium oxide.
抵抗体30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、0.05μm~2μm程度とすることができる。特に、抵抗体30の厚さが0.1μm以上であると抵抗体30を構成する結晶の結晶性(例えば、α-Crの結晶性)が向上する点で好ましく、1μm以下であると抵抗体30を構成する膜の内部応力に起因する膜のクラックや基材10からの反りを低減できる点で更に好ましい。
The thickness of the
例えば、抵抗体30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することができる。又、抵抗体30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及び抵抗温度係数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、対象物質が抵抗体を構成する全物質の50質量%以上を占めることを意味するが、ゲージ特性を向上する観点から、抵抗体30はα-Crを80重量%以上含むことが好ましい。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
端子部41は、絶縁層11の上面11a側に形成されている。端子部41は、絶縁層11の上面11aに直接形成されてもよいし、絶縁層11の上面11aに他の層を介して形成されてもよい。端子部41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ための一対の電極であり、例えば、外部接続用のリード線等が接合される。
The
端子部41の一方は、抵抗部32の一端部と電気的に接続されている。又、端子部41の他方は、ビアホール11yを介して、抵抗部31の他端部と電気的に接続されている。端子部41の他方は、絶縁層11の上面11aからビアホール11yの側壁及びビアホール11y内に露出する抵抗部31の他端部の上面に連続的に形成され、抵抗部31の他端部と電気的に接続される。端子部41は、ビアホール11yを充填してもよい。なお、ビアホール11yの位置を、便宜上、図1では実線の丸で、図2では破線の丸で示している。
One of the
端子部41は、平面視において、抵抗部31及び抵抗部32よりも拡幅して略矩形状に形成されており、端子部41の一方と端子部41の他方との間に、抵抗部31と抵抗部32とがジグザグに折り返しながら延在して直列に接続されている。
In a plan view, the
なお、抵抗部32と端子部41とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。端子部41の上面を、端子部41よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。
Although the
抵抗部32を被覆し端子部41を露出するように絶縁層11の上面11aにカバー層60(絶縁樹脂層)を設けても構わない。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防止できる。又、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。なお、カバー層60は、端子部41を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
A cover layer 60 (insulating resin layer) may be provided on the
カバー層60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)等の絶縁樹脂から形成することができる。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、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、2μm~30μm程度とすることができる。
The
図4は、第1の実施の形態に係るひずみゲージの製造工程を例示する図であり、図3に対応する断面を示している。 FIG. 4 is a diagram illustrating the manufacturing process of the strain gauge according to the first embodiment, and shows a cross section corresponding to FIG.
ひずみゲージ1を製造するためには、まず、図4(a)に示す工程では、基材10を準備し、基材10の上面10aに図2に示す平面形状の抵抗部31を形成する。抵抗部31の材料や厚さは、前述の通りである。
In order to manufacture the
抵抗部31は、例えば、抵抗部31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し、フォトリソグラフィによってパターニングすることで形成できる。抵抗部31は、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、パルスレーザー堆積法等を用いて成膜してもよい。
The
ゲージ特性を安定化する観点から、抵抗部31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膜厚が1nm~100nm程度の機能層を真空成膜することが好ましい。なお、機能層は、機能層の上面全体に抵抗部31を形成後、フォトリソグラフィによって抵抗部31と共に図2に示す平面形状にパターニングされる。
From the viewpoint of stabilizing the gauge characteristics, before forming the
本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗部(抵抗部31や抵抗部32)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等に含まれる酸素や水分による上層である抵抗部の酸化を防止する機能や、基材10等と上層である抵抗部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 the present application, the functional layer refers to a layer having a function of promoting crystal growth of at least the upper resistance portion (
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ため、特に抵抗部31がCrを含む場合、Crは自己酸化膜を形成するため、機能層が抵抗部31の酸化を防止する機能を備えることは有効である。
Since the insulating resin film constituting the
機能層の材料は、少なくとも上層である抵抗部31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が、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種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、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 a function of promoting crystal growth of at least the
上記の合金としては、例えば、FeCr、TiAl、FeNi、NiCr、CrCu等が挙げられる。又、上記の化合物としては、例えば、TiN、TaN、Si3N4、TiO2、Ta2O5、SiO2等が挙げられる。 Examples of the above alloy include FeCr, TiAl, FeNi, NiCr, CrCu and the like. Examples of the above -mentioned compound include TiN, TaN, Si 3N 4, TiO 2, Ta 2 O 5, SiO 2 , and the like .
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することができる。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 into a vacuum by, for example, a conventional sputtering method in which Ar (argon) gas is introduced into a chamber, targeting a raw material capable of forming the functional layer. By using the conventional sputtering method, the functional layer is formed while etching the
但し、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により基材10の上面10aを活性化することで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する方法を用いてもよい。
However, this is an example of a method for forming a functional layer, and the functional layer may be formed by another method. For example, the effect of improving adhesion is obtained by activating the
機能層の材料と抵抗部31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が、例えば、機能層としてTiを用い、抵抗部31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。
The combination of the material of the functional layer and the material of the
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、抵抗部31を成膜することができる。或いは、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、抵抗部31を成膜してもよい。
In this case, for example, the
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。又、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及び抵抗温度係数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 defined by the functional layer made of Ti, and a Cr mixed-phase film containing α-Cr as a main component, which has a stable crystal structure, can be formed. Further, the gauge characteristics are improved by diffusing Ti constituting the functional layer into the Cr mixed phase film. For example, the gauge ratio of the
なお、抵抗部31がCr混相膜である場合、Tiからなる機能層は、抵抗部31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抵抗部31の酸化を防止する機能、及び基材10と抵抗部31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 the
このように、抵抗部31の下層に機能層を設けることにより、抵抗部31の結晶成長を促進することが可能となり、安定な結晶相からなる抵抗部31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することができる。又、機能層を構成する材料が抵抗部31に拡散することにより、ひずみゲージ1において、ゲージ特性を向上することができる。
By providing the functional layer under the
次に、図4(b)に示す工程では、基材10の上面10aに、抵抗部31を被覆する絶縁層11を形成する。絶縁層11の材料や厚さは、前述の通りである。絶縁層11は、例えば、基材10の上面10aに、抵抗部31を被覆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、加熱して硬化させて作製することができる。絶縁層11は、基材10の上面10aに、抵抗部31を被覆するように液状又はペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。
Next, in the step shown in FIG. 4B, the insulating
絶縁層11を形成後、絶縁層11を貫通し抵抗部31の一端部の上面を露出するビアホール11x、及び絶縁層11を貫通し抵抗部31の他端部の上面を露出するビアホール11yを形成する。ビアホール11x及び11yは、例えば、レーザ加工法により形成できる。絶縁層11として感光性の樹脂を用い、フォトリソグラフィによりビアホール11x及び11yを形成してもよい。或いは、予めビアホール11x及び11yを形成した絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて、ビアホール11x及び11yを有する絶縁層11を形成してもよい。
After forming the insulating
次に、図4(c)に示す工程では、絶縁層11の上面11aに、抵抗部32及び端子部41を形成する。抵抗部32は、絶縁層11の上面11aからビアホール11xの側壁及びビアホール11x内に露出する抵抗部31の一端部の上面に連続的に形成され、抵抗部31の一端部と電気的に接続される。抵抗部32は、ビアホール11xを充填してもよい。同様に、端子部41は、絶縁層11の上面11aからビアホール11yの側壁及びビアホール11y内に露出する抵抗部31の他端部の上面に連続的に形成され、抵抗部31の他端部と電気的に接続される。端子部41は、ビアホール11yを充填してもよい。
Next, in the step shown in FIG. 4C, the
抵抗部32及び端子部41の材料や厚さは、前述の通りである。抵抗部32及び端子部41は、抵抗部31と同様の方法により形成できる。抵抗部31と同様の理由により、抵抗部32及び端子部41を成膜する前に、下地層として、絶縁層11の上面11aに、例えば、コンベンショナルスパッタ法により膜厚が1nm~100nm程度の機能層を真空成膜することが好ましい。なお、機能層は、機能層の上面全体に抵抗部32及び端子部41を形成後、フォトリソグラフィによって抵抗部32及び端子部41と共に図1に示す平面形状にパターニングされる。
The materials and thicknesses of the
抵抗部32及び端子部41を形成後、必要に応じ、絶縁層11の上面11aに、抵抗部32を被覆し端子部41を露出するカバー層60を設けることで、ひずみゲージ1が完成する。カバー層60は、例えば、絶縁層11の上面11aに、抵抗部32を被覆し端子部41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、加熱して硬化させて作製することができる。カバー層60は、絶縁層11の上面11aに、抵抗部32を被覆し端子部41を露出するように液状又はペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。
After forming the
このように、抵抗体30を、絶縁層11を介して積層された抵抗部31及び抵抗部32を含む多層構造とすることにより、ひずみゲージ1の平面形状を拡大することなく、抵抗体30を高抵抗化することができる。又、抵抗体30を高抵抗化することにより、ひずみゲージ1の消費電力を低減できる。すなわち、高抵抗の抵抗体30を備えた低消費電力で小型のひずみゲージ1を実現できる。
In this way, by forming the
又、ひずみゲージ1は小型であるため、抵抗体30が高抵抗であっても、外部からの高周波の影響を受けにくい。
Further, since the
又、例えば、抵抗部31と抵抗部32が同一平面上で直列に接続されていると、ひずみゲージの平面形状が大きくなるため、測定対象物の平均的なひずみしか測定できない。ひずみゲージ1では、抵抗体30を複数の抵抗部が積層された多層構造とすることにより高抵抗化しており、平面形状は拡大していないため(抵抗体が1層の抵抗部のみを有する場合と同様の平面形状であるため)、測定対象物の比較的狭い範囲のひずみを測定することができる。
Further, for example, when the
又、ひずみゲージ1は小型であるため、同一のシートからの取り数を拡大することが可能となり、生産性を向上することができる。
Further, since the
〈第1の実施の形態の変形例1〉
第1の実施の形態の変形例1では、第1の実施の形態とは抵抗部のパターンが異なるひずみゲージの例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例1において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<
図5は、第1の実施の形態の変形例1に係るひずみゲージを例示する平面図である。図6は、第1の実施の形態の変形例1に係るひずみゲージにおいて抵抗部33のパターンを例示する平面図である。図7は、第1の実施の形態の変形例1に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図5及び図6のB-B線に沿う断面を示している。図5~図7を参照するに、ひずみゲージ1Aは、抵抗部31及び抵抗部32を含む抵抗体30が、抵抗部33及び抵抗部34を含む抵抗体30Aに置換された点が、ひずみゲージ1(図1~図3等参照)と相違する。
FIG. 5 is a plan view illustrating the strain gauge according to the first modification of the first embodiment. FIG. 6 is a plan view illustrating the pattern of the
抵抗部33は、所定間隔を空けて並置された7本のパターンを有している。又、抵抗部34は、所定間隔を空けて並置された6本のパターンを有している。又、抵抗部33の各パターンは、抵抗部34の各パターンの長手方向に対して傾斜する部分を有している。
The
抵抗部34の各パターンの両端部は、絶縁層11を貫通するビアホール11xを介して、平面視で重複する位置にある抵抗部33の各パターンと電気的に接続されている。なお、ビアホール11xの位置を、便宜上、図5では実線の丸で、図6では破線の丸で示している。
Both ends of each pattern of the
端子部41は、絶縁層11を貫通するビアホール11yを介して、ビアホール11y内に露出する抵抗部33の両端部と電気的に接続されている。なお、ビアホール11yの位置を、便宜上、図5では実線の丸で、図6では破線の丸で示している。
The
抵抗部34の各パターンの両端部をビアホール11xを介して平面視で重複する位置にある抵抗部33の各パターンと電気的に接続し、端子部41をビアホール11yを介して抵抗部33の両端部と電気的に接続することにより、一対の端子部41間に、立体的な1本のパターンであるコイル構造が形成される。なお、抵抗部33及び抵抗部34の有するパターンの本数は、必要に応じて適宜決定することができる。
Both ends of each pattern of the
このように、各抵抗部のパターンは、直列に接続されて1本の抵抗体となれば、どのような形態としても構わない。コイル構造をなす抵抗体30Aのパターンでは、パターンの折り返し部がなくなり、直線的なパターンのみの構造となるため、抵抗体30のように折り返し部を有するパターンと比べて、疲労によりパターンが断線するおそれを低減できる。
As described above, the pattern of each resistance portion may be in any form as long as it is connected in series to form one resistor. In the pattern of the
〈第1の実施の形態の変形例2〉
第1の実施の形態の変形例2では、第1の実施の形態とは積層構造が異なるひずみゲージの例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例2において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Modification 2 of the first embodiment>
Modification 2 of the first embodiment shows an example of a strain gauge having a different laminated structure from that of the first embodiment. In the second modification of the first embodiment, the description of the same component as that of the above-described embodiment may be omitted.
図8は、第1の実施の形態の変形例2に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図3に対応する断面を示している。図8を参照するに、ひずみゲージ1Bは、絶縁層11を有していない点が、ひずみゲージ1(図1~図3等参照)と相違する。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the modified example 2 of the first embodiment, and shows a cross section corresponding to FIG. Referring to FIG. 8, the
ひずみゲージ1Bにおいて、抵抗部31は、基材10の下面10b側に所定のパターン(例えば、図2と同様のパターン)で形成されている。抵抗部31は、抵抗部32と直列に接続され、全体として抵抗体30を形成する。抵抗部31は、基材10の下面10bに直接形成されてもよいし、基材10の下面10bに他の層を介して形成されてもよい。
In the
抵抗部32は、基材10の上面10a側に所定のパターン(例えば、図1と同様のパターン)で形成されている。抵抗部32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。
The
第1の実施の形態と同様に、抵抗部32の一端部は、端子部41の一方と電気的に接続されている。抵抗部32の他端部は、基材10を貫通するビアホール10xを介して、ビアホール10x内に露出する抵抗部31の一端部と電気的に接続されている。抵抗部32の他端部は、例えば、基材10の上面10aからビアホール10xの側壁及びビアホール10x内に露出する抵抗部31の一端部の上面に連続的に形成され、抵抗部31の一端部と電気的に接続される。抵抗部32は、ビアホール10xを充填してもよい。
Similar to the first embodiment, one end of the
端子部41は、基材10の上面10a側に形成されている。端子部41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。なお、抵抗部32と端子部41とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。端子部41の上面を、端子部41よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。
The
第1の実施の形態と同様に、端子部41の一方は、抵抗部32の一端部と電気的に接続されている。又、抵抗部32の他端部は、ビアホール10xを介して、抵抗部31の一端部と電気的に接続されている。又、抵抗部31の他端部は、ビアホール10yを介して、端子部41の他方と電気的に接続されている。
Similar to the first embodiment, one of the
なお、端子部41の他方は、基材10の上面10aからビアホール10yの側壁及びビアホール10y内に露出する抵抗部31の他端部の上面に連続的に形成され、抵抗部31の他端部と電気的に接続される。端子部41は、ビアホール10yを充填してもよい。
The other end of the
抵抗部31、抵抗部32、及び端子部41の材料や厚さ、作製方法、下地層として機能層を成膜すると好適である点等は、第1の実施の形態と同様である。
The material and thickness of the
抵抗部32を被覆し端子部41を露出するように基材10の上面10aにカバー層61(絶縁樹脂層)を設け、抵抗部31を被覆するように基材10の下面10bにカバー層62(絶縁樹脂層)を設けても構わない。カバー層61及び62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防止できる。又、カバー層61及び62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。なお、カバー層61は、端子部41を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。カバー層61及び62の材料や厚さは、例えば、カバー層60と同様とすることができる。なお、カバー層61とカバー層62を異なる材料から形成してもよいし、カバー層61とカバー層62を異なる厚さに形成してもよい。
A cover layer 61 (insulating resin layer) is provided on the
このように、基材10の上下面に抵抗部を設け、基材10を貫通するビアホールを介して直列に接続してもよい。この場合には、絶縁層11の形成を省略することができる。なお、第1の実施の形態の変形例1を第1の実施の形態の変形例2と同様に変形することも可能である。
In this way, resistance portions may be provided on the upper and lower surfaces of the
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments and the like have been described in detail above, they are not limited to the above-described embodiments and the like, and various embodiments and the like described above can be applied without departing from the scope of the claims. Modifications and substitutions can be added.
例えば、抵抗体30や30Aを構成する抵抗部は2層には限定されず、3層以上としてもよい。この場合には、絶縁層と抵抗部とを交互に積層し、絶縁層を介して隣接する抵抗部同士を、絶縁層に設けられたビアホールを介して直列に接続すればよい。これにより、ひずみゲージの平面形状を拡大することなく、抵抗体30や30Aを更に高抵抗化することができる。
For example, the resistance portions constituting the
1、1A、1B ひずみゲージ、10 基材、10a、11a 上面、10b 下面、10x、10y、11x、11y ビアホール、11 絶縁層、30、30A 抵抗体、31、32、33、34 抵抗部、41 端子部、60、61、62 カバー層 1, 1A, 1B strain gauge, 10 base material, 10a, 11a top surface, 10b bottom surface, 10x, 10y, 11x, 11y via hole, 11 insulation layer, 30, 30A resistor, 31, 32, 33, 34 resistance section, 41 Terminals, 60, 61, 62 Cover layer
Claims (8)
クロムとニッケルの少なくとも一方を含む材料から形成された抵抗体と、を有し、
前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第1抵抗部と、
前記基材の一方の側に前記第1抵抗部を被覆して設けられた絶縁層上に形成された第2抵抗部と、を含み、
前記第1抵抗部と前記第2抵抗部とは、前記絶縁層に設けられたビアホールを介して直列に接続されてコイル構造を形成しているひずみゲージ。 With a flexible substrate,
With a resistor formed from a material containing at least one of chromium and nickel,
The resistor includes a first resistance portion formed on one side of the base material and a first resistance portion.
A second resistance portion formed on an insulating layer provided by covering one side of the first resistance portion with the first resistance portion is included.
The first resistance portion and the second resistance portion are strain gauges that are connected in series via via holes provided in the insulating layer to form a coil structure .
クロムとニッケルの少なくとも一方を含む材料から形成された抵抗体と、を有し、
前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第1抵抗部と、前記基材の他方の側に形成された第2抵抗部と、を含み、
前記第1抵抗部と前記第2抵抗部とは、前記基材に設けられたビアホールを介して直列に接続されてコイル構造を形成しているひずみゲージ。 With a flexible substrate,
With a resistor formed from a material containing at least one of chromium and nickel,
The resistor includes a first resistance portion formed on one side of the substrate and a second resistance portion formed on the other side of the substrate.
The first resistance portion and the second resistance portion are strain gauges that are connected in series via via holes provided in the base material to form a coil structure .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017220405A JP7021912B2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Strain gauge |
JP2021201563A JP7194254B2 (en) | 2017-11-15 | 2021-12-13 | strain gauge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017220405A JP7021912B2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Strain gauge |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021201563A Division JP7194254B2 (en) | 2017-11-15 | 2021-12-13 | strain gauge |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019090720A JP2019090720A (en) | 2019-06-13 |
JP7021912B2 true JP7021912B2 (en) | 2022-02-17 |
Family
ID=66837331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017220405A Active JP7021912B2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Strain gauge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7021912B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022086254A (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | 株式会社イシダ | Strain gauge and manufacturing method therefor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015031633A (en) | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 公益財団法人電磁材料研究所 | Strain sensor |
CN104694879A (en) | 2015-04-08 | 2015-06-10 | 吴子豹 | Vacuum electroplating technology free of paint spraying |
JP2017101983A (en) | 2015-12-01 | 2017-06-08 | 日本写真印刷株式会社 | Distortion sensor for multi-point measurement and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS503544U (en) * | 1973-05-07 | 1975-01-14 | ||
JP3036262B2 (en) * | 1992-08-31 | 2000-04-24 | ヤマハ株式会社 | Bending sensor |
JPH06300649A (en) * | 1993-04-12 | 1994-10-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Thin film strain resistance material, fabrication thereof and thin film strain sensor |
-
2017
- 2017-11-15 JP JP2017220405A patent/JP7021912B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015031633A (en) | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 公益財団法人電磁材料研究所 | Strain sensor |
CN104694879A (en) | 2015-04-08 | 2015-06-10 | 吴子豹 | Vacuum electroplating technology free of paint spraying |
JP2017101983A (en) | 2015-12-01 | 2017-06-08 | 日本写真印刷株式会社 | Distortion sensor for multi-point measurement and method for manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019090720A (en) | 2019-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2019098048A1 (en) | Strain gauge | |
JP6793103B2 (en) | Strain gauge | |
CN111406195B (en) | Strain gauge | |
WO2019194129A1 (en) | Strain gauge | |
WO2019098047A1 (en) | Strain gauge | |
US20230296457A1 (en) | Strain gauge | |
WO2019098049A1 (en) | Strain gauge | |
JP2019120555A (en) | Strain gauge, sensor module | |
JP2023144039A (en) | strain gauge | |
JP2023138686A (en) | sensor module | |
JP7021922B2 (en) | Strain gauge | |
JP2023118855A (en) | strain gauge | |
JP2023105037A (en) | strain gauge | |
JP7021912B2 (en) | Strain gauge | |
JP2021156815A (en) | Strain gauge | |
WO2019102831A1 (en) | Strain gauge and sensor module | |
JP7194254B2 (en) | strain gauge | |
JP2021162574A (en) | Strain gauge | |
JP2021152523A (en) | Strain gauge | |
JP2020106323A (en) | Strain guage | |
JP7053215B2 (en) | Strain gauge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211022 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211102 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220111 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220204 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7021912 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |