JP7021912B2 - Strain gauge - Google Patents

Strain gauge Download PDF

Info

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
Application number
JP2017220405A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019090720A (en
Inventor
洋介 小笠
昭代 湯口
厚 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Priority to JP2017220405A priority Critical patent/JP7021912B2/en
Publication of JP2019090720A publication Critical patent/JP2019090720A/en
Priority to JP2021201563A priority patent/JP7194254B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7021912B2 publication Critical patent/JP7021912B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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).

特開2016-74934号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-74934

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.

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。It is a top view which illustrates the strain gauge which concerns on 1st Embodiment. 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。It is a top view which illustrates the pattern of the resistance part 31 in the strain gauge which concerns on 1st Embodiment. 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る。It is sectional drawing which illustrates the strain gauge which concerns on 1st Embodiment. 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る。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the strain gauge which concerns on 1st Embodiment. 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。It is a top view which illustrates the strain gauge which concerns on the modification 1 of 1st Embodiment. 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。It is a top view which illustrates the pattern of the resistance part 33 in the strain gauge which concerns on the modification 1 of 1st Embodiment. 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る。It is sectional drawing which illustrates the strain gauge which concerns on the modification 1 of 1st Embodiment. 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る。It is sectional drawing which illustrates the strain gauge which concerns on the modification 2 of 1st Embodiment.

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 resistance portion 31 in the strain gauge according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first embodiment, and shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIGS. 1 and 2. Referring to FIGS. 1 to 3, the strain gauge 1 has a base material 10, an insulating layer 11, resistors 30 (resistance portions 31 and 32), and a terminal portion 41.

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 strain gauge 1, the side of the base material 10 where the resistance portions 31 and 32 are provided is on the upper side or one side, and the side where the resistance portions 31 and 32 are not provided is on the lower side. One side or the other side. Further, the surface on the side where the resistance portions 31 and 32 are provided is one surface or the upper surface, and the surface on the side where the resistance portions 31 and 32 are not provided is the other surface or the lower surface. However, the strain gauge 1 can be used in an upside-down state, or can be arranged at an arbitrary angle. Further, the plan view refers to viewing the object from the normal direction of the upper surface 10a of the base material 10, and the planar shape refers to the shape of the object viewed from the normal direction of the upper surface 10a of the base material 10. And.

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 base material 10 is a member that serves as a base layer for forming the resistor 30 and the like, and has flexibility. The thickness of the base material 10 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but may be, for example, about 5 μm to 500 μm. In particular, when the thickness of the base material 10 is 5 μm to 200 μm, strain transmission from the surface of the strain-causing body bonded to the lower surface of the base material 10 via an adhesive layer or the like and dimensional stability with respect to the environment are taken into consideration. It is preferably 10 μm or more, and more preferably 10 μm or more in terms of insulating property.

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 base material 10 is, for example, PI (polyethylene) resin, epoxy resin, PEEK (polyetheretherketone) resin, PEN (polyethylenenaphthalate) resin, PET (polyethylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, polyolefin resin and the like. It can be formed from the insulating resin film of. The film is a member having a thickness of about 500 μm or less and having flexibility.

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 base material 10 from containing a filler, impurities, or the like in the insulating resin film. The base material 10 may be formed of, for example, an insulating resin film containing a filler such as silica or alumina.

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 resistor 30 is formed on the base material 10 and is a sensitive portion that undergoes strain to cause a change in resistance. The resistor 30 includes a resistance portion 31 and a resistance portion 32 laminated via an insulating layer 11. That is, the resistor 30 is a general term for the resistance portions 31 and 32, and is referred to as a resistor 30 when it is not necessary to particularly distinguish the resistance portions 31 and 32. In addition, in FIGS. 1 and 2, for convenience, the resistance portion 31 and the resistance portion 32 are shown in a satin pattern.

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 resistance portion 31 is a thin film formed in a predetermined pattern on the upper surface 10a side of the base material 10. The resistance portion 31 is connected in series with the resistance portion 32 to form the resistor 30 as a whole. The resistance portion 31 may be formed directly on the upper surface 10a of the base material 10 or may be formed on the upper surface 10a of the base material 10 via another layer.

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 insulating layer 11 is formed so as to cover the upper surface 10a of the base material 10 with the resistance portion 31. The thickness of the insulating layer 11 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but may be, for example, about 5 μm to 500 μm. The material of the insulating layer 11 can be appropriately selected from the materials exemplified as the material of the base material 10, for example. However, the insulating layer 11 does not necessarily have to be formed of the same material as the base material 10, and for example, the base material 10 may be a polyimide resin, the insulating layer 11 may be an epoxy resin, or the like.

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 resistance portion 32 is a thin film formed in a predetermined pattern on the upper surface 11a side of the insulating layer 11. The resistance portion 32 may be formed directly on the upper surface 11a of the insulating layer 11 or may be formed on the upper surface 11a of the insulating layer 11 via another layer.

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 resistance portion 32 is electrically connected to one of the terminal portions 41. The other end of the resistance portion 32 is electrically connected to one end of the resistance portion 31 exposed in the via hole 11x via the via hole 11x penetrating the insulating layer 11. The other end of the resistance portion 32 is continuously formed on, for example, from the upper surface 11a of the insulating layer 11 to the side wall of the via hole 11x and the upper surface of one end of the resistance portion 31 exposed in the via hole 11x, and one end of the resistance portion 31. Is electrically connected to. The resistance portion 32 may be filled with the via hole 11x. The position of the via hole 11x is indicated by a solid circle in FIG. 1 and a broken line circle in FIG. 2 for convenience.

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 (resistance portion 31 and resistance portion 32) can be formed from, for example, a material containing Cr (chromium), a material containing Ni (nickel), or a material containing both Cr and Ni. That is, the resistor 30 can be formed from a material containing at least one of Cr and Ni. Examples of the material containing Cr include a Cr mixed phase film. Examples of the material containing Ni include Ni—Cu (nickel copper). Examples of the material containing both Cr and Ni include 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 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 resistor 30 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but may be, for example, about 0.05 μm to 2 μm. In particular, when the thickness of the resistor 30 is 0.1 μm or more, the crystallinity of the crystals constituting the resistor 30 (for example, the crystallinity of α-Cr) is improved, and when it is 1 μm or less, the resistor is preferable. It is more preferable in that cracks in the film and warpage from the base material 10 due to the internal stress of the film constituting 30 can be reduced.

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 resistor 30 is a Cr mixed phase film, the stability of the gauge characteristics can be improved by using α-Cr (alpha chromium), which is a stable crystal phase, as a main component. Further, since the resistor 30 contains α-Cr as a main component, the gauge ratio of the strain gauge 1 is 10 or more, and the gauge coefficient temperature coefficient TCS and the resistance temperature coefficient TCR are within the range of −1000 ppm / ° C. to + 1000 ppm / ° C. Can be. Here, the main component means that the target substance occupies 50% by mass or more of all the substances constituting the resistor, but from the viewpoint of improving the gauge characteristics, the resistor 30 contains 80% by weight of α-Cr. It is preferable to include the above. In addition, α-Cr is Cr of a bcc structure (body-centered cubic lattice structure).

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 terminal portion 41 is formed on the upper surface 11a side of the insulating layer 11. The terminal portion 41 may be formed directly on the upper surface 11a of the insulating layer 11 or may be formed on the upper surface 11a of the insulating layer 11 via another layer. The terminal portion 41 is a pair of electrodes for outputting a change in the resistance value of the resistor 30 caused by strain to the outside, and for example, a lead wire for external connection is joined.

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 terminal portions 41 is electrically connected to one end of the resistance portion 32. Further, the other end of the terminal portion 41 is electrically connected to the other end portion of the resistance portion 31 via the via hole 11y. The other end of the terminal portion 41 is continuously formed from the upper surface 11a of the insulating layer 11 to the side wall of the via hole 11y and the upper surface of the other end portion of the resistance portion 31 exposed in the via hole 11y, and is electrically connected to the other end portion of the resistance portion 31. Is connected. The terminal portion 41 may be filled with the via hole 11y. The position of the via hole 11y is indicated by a solid circle in FIG. 1 and a broken line circle in FIG. 2 for convenience.

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 terminal portion 41 is wider than the resistance portion 31 and the resistance portion 32 and is formed in a substantially rectangular shape. The resistance portion 32 extends in a zigzag manner and is connected in series.

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 resistance portion 32 and the terminal portion 41 have different reference numerals for convenience, both can be integrally formed of the same material in the same process. The upper surface of the terminal portion 41 may be coated with a metal having better solderability than the terminal portion 41.

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 upper surface 11a of the insulating layer 11 so as to cover the resistance portion 32 and expose the terminal portion 41. By providing the cover layer 60, it is possible to prevent the resistor 30 from being mechanically damaged or the like. Further, by providing the cover layer 60, the resistor 30 can be protected from moisture and the like. The cover layer 60 may be provided so as to cover the entire portion excluding the terminal portion 41.

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 cover layer 60 can be formed of, for example, an insulating resin such as PI resin, epoxy resin, PEEK resin, PEN resin, PET resin, PPS resin, and composite resin (for example, silicone resin and polyolefin resin). The cover layer 60 may contain a filler or a pigment. The thickness of the cover layer 60 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but may be, for example, about 2 μm to 30 μm.

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 strain gauge 1, first, in the step shown in FIG. 4A, the base material 10 is prepared, and the planar resistance portion 31 shown in FIG. 2 is formed on the upper surface 10a of the base material 10. The material and thickness of the resistance portion 31 are as described above.

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 resistance portion 31 can be formed, for example, by forming a film by a magnetron sputtering method targeting a raw material capable of forming the resistance portion 31 and patterning it by photolithography. The resistance portion 31 may be formed into a film by using a reactive sputtering method, a vapor deposition method, an arc ion plating method, a pulsed laser deposition method, or the like, instead of the magnetron sputtering method.

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 resistance portion 31, a functional layer having a film thickness of about 1 nm to 100 nm is vacuum-formed on the upper surface 10a of the base material 10 as a base layer by, for example, a conventional sputtering method. It is preferable to form a film. The functional layer is patterned in the planar shape shown in FIG. 2 together with the resistance portion 31 by photolithography after forming the resistance portion 31 on the entire upper surface of the functional layer.

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 (resistance portion 31 or resistance portion 32). The functional layer further has a function of preventing oxidation of the upper resistance portion due to oxygen and moisture contained in the base material 10 and the like, and a function of improving the adhesion between the base material 10 and the like and the upper resistance portion. Is preferable. The functional layer may further 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 base material 10 contains oxygen and water, particularly when the resistance portion 31 contains Cr, Cr forms a self-oxidizing film, so that the functional layer has a function of preventing oxidation of the resistance portion 31. It is effective to prepare.

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 upper resistance portion 31, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, Cr (chromium), Ti ( Titanium), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantal), Ni (nickel), Y (ittrium), Zr (zylonium), Hf (hafnium), Si (silicon), C (carbon), Zn ( Zinc), Cu (copper), Bi (bismas), Fe (iron), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ru (lutenium), Rh (lodium), Re (renium), Os (osmium), Ir ( One or more selected from the group consisting of iridium), Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese), Al (aluminum). Examples include metals, alloys of any of the metals in this group, or compounds of any of the metals in this group.

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、Si、TiO、Ta、SiO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 upper surface 10a of the base material 10 with Ar, so that the film forming amount of the functional layer can be minimized and the adhesion improving effect can be obtained.

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 upper surface 10a of the base material 10 by plasma treatment using Ar or the like before the film formation of the functional layer, and then the functional layer is vacuum-deposited by the magnetron sputtering method. You may use the method of

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 resistance portion 31 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, Ti is used as the functional layer and α-Cr (alpha chromium) is used as the resistance portion 31. It is possible to form a Cr mixed-phase film as a main component.

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 resistance portion 31 can be formed by a magnetron sputtering method in which Ar gas is introduced into the chamber, targeting a raw material capable of forming a Cr mixed phase film. Alternatively, pure Cr may be targeted, an appropriate amount of nitrogen gas may be introduced into the chamber together with Ar gas, and the resistance portion 31 may be formed by a reactive sputtering method.

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 strain gauge 1 can be 10 or more, and the gauge ratio temperature coefficient TCS and the resistance temperature coefficient TCR can be in the range of −1000 ppm / ° C. to + 1000 ppm / ° C. When the functional layer is formed of Ti, the Cr mixed phase film may contain Ti or TiN (titanium nitride).

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 resistance portion 31 is a Cr mixed phase film, the functional layer made of Ti has a function of promoting crystal growth of the resistance portion 31 and a function of preventing oxidation of the resistance portion 31 by oxygen and moisture contained in the base material 10. , And all the functions of improving the adhesion between the base material 10 and the resistance portion 31. The same applies when Ta, Si, Al, or Fe is used instead of Ti as the functional layer.

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 resistance portion 31 in this way, it becomes possible to promote the crystal growth of the resistance portion 31, and the resistance portion 31 made of a stable crystal phase can be produced. As a result, in the strain gauge 1, the stability of the gauge characteristics can be improved. Further, the material constituting the functional layer diffuses into the resistance portion 31, so that the gauge characteristics of the strain gauge 1 can be improved.

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 layer 11 covering the resistance portion 31 is formed on the upper surface 10a of the base material 10. The material and thickness of the insulating layer 11 are as described above. The insulating layer 11 can be produced, for example, by laminating a thermosetting insulating resin film in a semi-cured state on the upper surface 10a of the base material 10 so as to cover the resistance portion 31 and heating and curing the insulating layer 11. The insulating layer 11 may be produced by applying a liquid or paste-like thermosetting insulating resin to the upper surface 10a of the base material 10 so as to cover the resistance portion 31 and heating and curing the insulating layer 11.

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 layer 11, a via hole 11x that penetrates the insulating layer 11 and exposes the upper surface of one end of the resistance portion 31 and a via hole 11y that penetrates the insulating layer 11 and exposes the upper surface of the other end of the resistance portion 31 are formed. do. The via holes 11x and 11y can be formed by, for example, a laser processing method. A photosensitive resin may be used as the insulating layer 11, and via holes 11x and 11y may be formed by photolithography. Alternatively, the insulating resin film having the via holes 11x and 11y formed in advance may be laminated and heated to be cured to form the insulating layer 11 having the via holes 11x and 11y.

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 resistance portion 32 and the terminal portion 41 are formed on the upper surface 11a of the insulating layer 11. The resistance portion 32 is continuously formed from the upper surface 11a of the insulating layer 11 to the side wall of the via hole 11x and the upper surface of one end of the resistance portion 31 exposed in the via hole 11x, and is electrically connected to one end of the resistance portion 31. To. The resistance portion 32 may be filled with the via hole 11x. Similarly, the terminal portion 41 is continuously formed from the upper surface 11a of the insulating layer 11 to the side wall of the via hole 11y and the upper surface of the other end of the resistance portion 31 exposed in the via hole 11y, and is formed with the other end of the resistance portion 31. It is electrically connected. The terminal portion 41 may be filled with the via hole 11y.

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 resistance portion 32 and the terminal portion 41 are as described above. The resistance portion 32 and the terminal portion 41 can be formed by the same method as the resistance portion 31. For the same reason as the resistance portion 31, before the resistance portion 32 and the terminal portion 41 are formed into a film, the upper surface 11a of the insulating layer 11 has a function of having a film thickness of about 1 nm to 100 nm by, for example, a conventional sputter method as a base layer. It is preferable to form the layer in a vacuum. The functional layer is formed with a resistance portion 32 and a terminal portion 41 on the entire upper surface of the functional layer, and then patterned in a planar shape shown in FIG. 1 together with the resistance portion 32 and the terminal portion 41 by photolithography.

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 resistance portion 32 and the terminal portion 41, the strain gauge 1 is completed by providing a cover layer 60 that covers the resistance portion 32 and exposes the terminal portion 41 on the upper surface 11a of the insulating layer 11 as needed. The cover layer 60 is, for example, laminated with a thermosetting insulating resin film in a semi-cured state so as to cover the resistance portion 32 and expose the terminal portion 41 on the upper surface 11a of the insulating layer 11, and heat and cure the cover layer 60. Can be made. The cover layer 60 is produced by coating the upper surface 11a of the insulating layer 11 with a liquid or paste-like thermosetting insulating resin so as to cover the resistance portion 32 and expose the terminal portion 41, and heating and curing the cover layer 60. You may.

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 resistor 30 into a multi-layer structure including the resistance portions 31 and the resistance portions 32 laminated via the insulating layer 11, the resistor 30 can be formed without enlarging the planar shape of the strain gauge 1. High resistance can be achieved. Further, by increasing the resistance of the resistor 30, the power consumption of the strain gauge 1 can be reduced. That is, a compact strain gauge 1 can be realized with low power consumption provided with the resistor 30 having high resistance.

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 strain gauge 1 is small, even if the resistor 30 has a high resistance, it is not easily affected by a high frequency from the outside.

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 resistance portion 31 and the resistance portion 32 are connected in series on the same plane, the planar shape of the strain gauge becomes large, so that only the average strain of the object to be measured can be measured. In the strain gauge 1, the resistance is increased by forming the resistor 30 in a multilayer structure in which a plurality of resistance portions are laminated, and the planar shape is not expanded (when the resistor has only one layer of resistance portions). Because it has the same planar shape as), it is possible to measure the strain in a relatively narrow range of the object to be measured.

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 strain gauge 1 is small, it is possible to increase the number of sheets taken from the same sheet, and it is possible to improve productivity.

〈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。
<Modification 1 of the first embodiment>
Modification 1 of the first embodiment shows an example of a strain gauge having a different resistance pattern from that of the first embodiment. In the first modification of the first embodiment, the description of the same component as that of the above-described embodiment may be omitted.

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 resistance portion 33 in the strain gauge according to the first modification of the first embodiment. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first modification of the first embodiment, and shows a cross-sectional view taken along the line BB of FIGS. 5 and 6. With reference to FIGS. 5 to 7, in the strain gauge 1A, the resistance 30A including the resistance portion 31 and the resistance portion 32 is replaced with the resistor 30A including the resistance portion 33 and the resistance portion 34. It is different from 1 (see FIGS. 1 to 3 and the like).

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 resistance portion 33 has seven patterns arranged side by side at predetermined intervals. Further, the resistance portion 34 has six patterns arranged side by side at predetermined intervals. Further, each pattern of the resistance portion 33 has a portion inclined with respect to the longitudinal direction of each pattern of the resistance portion 34.

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 resistance portion 34 are electrically connected to each pattern of the resistance portion 33 at overlapping positions in a plan view via a via hole 11x penetrating the insulating layer 11. The position of the via hole 11x is shown by a solid circle in FIG. 5 and a broken line circle in FIG. 6 for convenience.

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 terminal portion 41 is electrically connected to both ends of the resistance portion 33 exposed in the via hole 11y via the via hole 11y penetrating the insulating layer 11. The position of the via hole 11y is indicated by a solid circle in FIG. 5 and a broken line circle in FIG. 6 for convenience.

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 resistance portion 34 are electrically connected to each pattern of the resistance portion 33 at a position overlapping in a plan view via the via hole 11x, and the terminal portion 41 is connected to both ends of the resistance portion 33 via the via hole 11y. By electrically connecting to the portions, a coil structure, which is a three-dimensional pattern, is formed between the pair of terminal portions 41. The number of patterns of the resistance unit 33 and the resistance unit 34 can be appropriately determined as needed.

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 resistor 30A forming the coil structure, the folded portion of the pattern is eliminated and the structure is only a linear pattern. Therefore, the pattern is broken due to fatigue as compared with the pattern having the folded portion like the resistor 30. The risk can be reduced.

〈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 strain gauge 1B is different from the strain gauge 1 (see FIGS. 1 to 3 and the like) in that the strain gauge 1B does not have the insulating layer 11.

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 strain gauge 1B, the resistance portion 31 is formed on the lower surface 10b side of the base material 10 in a predetermined pattern (for example, the same pattern as in FIG. 2). The resistance portion 31 is connected in series with the resistance portion 32 to form the resistor 30 as a whole. The resistance portion 31 may be formed directly on the lower surface 10b of the base material 10 or may be formed on the lower surface 10b of the base material 10 via another layer.

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 resistance portion 32 is formed on the upper surface 10a side of the base material 10 in a predetermined pattern (for example, the same pattern as in FIG. 1). The resistance portion 32 may be formed directly on the upper surface 10a of the base material 10 or may be formed on the upper surface 10a of the base material 10 via another layer.

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 resistance portion 32 is electrically connected to one of the terminal portions 41. The other end of the resistance portion 32 is electrically connected to one end of the resistance portion 31 exposed in the via hole 10x via the via hole 10x penetrating the base material 10. The other end of the resistance portion 32 is formed continuously, for example, from the upper surface 10a of the base material 10 to the side wall of the via hole 10x and the upper surface of one end of the resistance portion 31 exposed in the via hole 10x, and the other end of the resistance portion 31 is formed. Is electrically connected to. The resistance portion 32 may be filled with the via hole 10x.

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 terminal portion 41 is formed on the upper surface 10a side of the base material 10. The terminal portion 41 may be formed directly on the upper surface 10a of the base material 10 or may be formed on the upper surface 10a of the base material 10 via another layer. Although the resistance portion 32 and the terminal portion 41 have different reference numerals for convenience, both can be integrally formed of the same material in the same process. The upper surface of the terminal portion 41 may be coated with a metal having better solderability than the terminal portion 41.

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 terminal portions 41 is electrically connected to one end of the resistance portion 32. Further, the other end of the resistance portion 32 is electrically connected to one end of the resistance portion 31 via the via hole 10x. Further, the other end of the resistance portion 31 is electrically connected to the other end of the terminal portion 41 via the via hole 10y.

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 terminal portion 41 is continuously formed from the upper surface 10a of the base material 10 to the side wall of the via hole 10y and the upper surface of the other end portion of the resistance portion 31 exposed in the via hole 10y, and the other end portion of the resistance portion 31 is formed. Is electrically connected to. The terminal portion 41 may be filled with the via hole 10y.

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 resistance portion 31, the resistance portion 32, and the terminal portion 41, a manufacturing method, a point that it is preferable to form a functional layer as a base layer, and the like are the same as those in the first embodiment.

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 upper surface 10a of the base material 10 so as to cover the resistance portion 32 and expose the terminal portion 41, and the cover layer 62 is provided on the lower surface 10b of the base material 10 so as to cover the resistance portion 31. (Insulating resin layer) may be provided. By providing the cover layers 61 and 62, it is possible to prevent mechanical damage or the like from occurring in the resistor 30. Further, by providing the cover layers 61 and 62, the resistor 30 can be protected from moisture and the like. The cover layer 61 may be provided so as to cover the entire portion excluding the terminal portion 41. The materials and thicknesses of the cover layers 61 and 62 can be, for example, the same as those of the cover layer 60. The cover layer 61 and the cover layer 62 may be formed of different materials, or the cover layer 61 and the cover layer 62 may be formed of different thicknesses.

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 base material 10 and connected in series via via holes penetrating the base material 10. In this case, the formation of the insulating layer 11 can be omitted. It is also possible to modify the modification 1 of the first embodiment in the same manner as the modification 2 of the first embodiment.

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 resistors 30 and 30A are not limited to two layers, and may be three or more layers. In this case, the insulating layer and the resistance portion may be alternately laminated, and the adjacent resistance portions may be connected in series via the via holes provided in the insulating layer. This makes it possible to further increase the resistance of the resistors 30 and 30A without enlarging the planar shape of the strain gauge.

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)

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 .
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 .
前記抵抗体は、アルファクロムを主成分とする請求項1又は2に記載のひずみゲージ。 The strain gauge according to claim 1 or 2 , wherein the resistor is mainly composed of alpha chromium. 前記抵抗体は、アルファクロムを80重量%以上含む請求項に記載のひずみゲージ。 The strain gauge according to claim 3 , wherein the resistor contains 80% by weight or more of alpha chromium. 前記抵抗体は、窒化クロムを含む請求項又はに記載のひずみゲージ。 The strain gauge according to claim 3 or 4 , wherein the resistor contains chromium nitride. 前記抵抗体の下層に、金属、合金、又は、金属の化合物から形成された機能層を有する請求項1乃至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 lower layer of the resistor has a functional layer formed of a metal, an alloy, or a compound of a metal. 前記機能層は、前記抵抗体の結晶成長を促進する機能を有する請求項に記載のひずみゲージ。 The strain gauge according to claim 6 , wherein the functional layer has a function of promoting crystal growth of the resistor. 前記抵抗体に含まれる抵抗部のうち最外層となる抵抗部を被覆する絶縁樹脂層を有する請求項1乃至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 7 , which has an insulating resin layer that covers the resistance portion that is the outermost layer of the resistance portions included in the resistor.
JP2017220405A 2017-11-15 2017-11-15 Strain gauge Active JP7021912B2 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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