JP7393890B2

JP7393890B2 - sensor module

Info

Publication number: JP7393890B2
Application number: JP2019140970A
Authority: JP
Inventors: 慎也戸田; 厚北村; 寿昭浅川
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2039-07-31
Also published as: JP2021025782A

Description

本発明は、センサモジュールに関する。 The present invention relates to a sensor module.

起歪体のひずみを検出する様々なセンサモジュールが知られている。例えば、少なくとも一層の導電性エラストマ層を有するシート状の弾性体と、この弾性体に積層されると共に前記導電性エラストマ層を介して電気的に接続される複数の電極シートとを備えるひずみセンサが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。 Various sensor modules are known that detect strain in a flexure element. For example, a strain sensor includes a sheet-like elastic body having at least one conductive elastomer layer, and a plurality of electrode sheets laminated on the elastic body and electrically connected via the conductive elastomer layer. (For example, see Patent Document 1).

特開２０１６－８０５２０号公報JP2016-80520A

しかしながら、従来のセンサモジュールでは、起歪体自体に生じたひずみと外部から与えられたひずみとの区別がつかないという問題があった。 However, the conventional sensor module has a problem in that it is difficult to distinguish between strain generated in the strain body itself and strain applied from the outside.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、起歪体自体に生じたひずみと外部から与えられたひずみとを区別可能なセンサモジュールを提供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 provide a sensor module that can distinguish between strain generated in the strain body itself and strain applied from the outside.

本センサモジュールは、第１基材の一方の側に形成された第１抵抗体を有する第１ひずみゲージと、前記第１抵抗体から視て前記第１基材と反対側に位置するように、前記第１ひずみゲージ上に積層された弾性体層と、第２基材の一方の側に形成された第２抵抗体と、前記第２抵抗体を被覆する絶縁樹脂層と、を有し、前記第２基材の他方の側が前記弾性体層側を向くように、前記弾性体層上に積層された第２ひずみゲージと、を有するセンサモジュールであって、前記弾性体層の弾性率は、前記第２基材の弾性率よりも小さく、前記弾性体層の側面は、前記絶縁樹脂層から露出する。
This sensor module includes a first strain gauge having a first resistor formed on one side of a first base material , and a first strain gauge located on a side opposite to the first base material when viewed from the first resistor. , comprising an elastic layer laminated on the first strain gauge , a second resistor formed on one side of a second base material, and an insulating resin layer covering the second resistor. , a second strain gauge laminated on the elastic layer such that the other side of the second base material faces the elastic layer, the sensor module comprising: a second strain gauge laminated on the elastic layer; The elastic modulus is smaller than the elastic modulus of the second base material, and the side surface of the elastic layer is exposed from the insulating resin layer .

開示の技術によれば、起歪体自体に生じたひずみと外部から与えられたひずみとを区別可能なセンサモジュールを提供できる。 According to the disclosed technique, it is possible to provide a sensor module that can distinguish between strain generated in the strain body itself and strain applied from the outside.

第１実施形態に係るセンサモジュールを例示する平面図である。FIG. 1 is a plan view illustrating a sensor module according to a first embodiment. 第１実施形態に係るセンサモジュールを例示する断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a sensor module according to a first embodiment. 起歪体を有するセンサモジュールを例示する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a sensor module having a strain body. 第１実施形態の変形例に係るセンサモジュールを例示する平面図である。FIG. 7 is a plan view illustrating a sensor module according to a modification of the first 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 are given the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted.

〈第１実施形態〉
図１は、第１実施形態に係るセンサモジュールを例示する平面図であり、センサモジュールをひずみゲージ１０Ｂの基材１１の上面１１ａの法線方向から視た様子を示している。図２は、第１実施形態に係るセンサモジュールを例示する断面図であり、図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。なお、図１ではカバー層１６の図示を簡略化し、一部のみを破線で示している。 <First embodiment>
FIG. 1 is a plan view illustrating the sensor module according to the first embodiment, and shows the sensor module viewed from the normal direction of the upper surface 11a of the base material 11 of the strain gauge 10B. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the sensor module according to the first embodiment, and shows a cross section taken along line AA in FIG. In addition, in FIG. 1, the illustration of the cover layer 16 is simplified, and only a part is shown by a broken line.

図１及び図２を参照すると、センサモジュール１は、ひずみゲージ１０Ａと、ひずみゲージ１０Ｂと、ひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂとの間に積層された弾性体層２０とを有している。言い換えれば、ひずみゲージ１０Ｂは、弾性体層２０を介して、ひずみゲージ１０Ａ上に積層されている。 Referring to FIGS. 1 and 2, the sensor module 1 includes a strain gauge 10A, a strain gauge 10B, and an elastic layer 20 laminated between the strain gauges 10A and 10B. In other words, the strain gauge 10B is stacked on the strain gauge 10A via the elastic layer 20.

ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれ、基材１１と、機能層１２と、抵抗体１３と、端子部１４と、カバー層１６とを有している。つまり、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂは、便宜上別符号としているが、同一仕様のひずみゲージである。但し、本実施形態では、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂが同一仕様のひずみゲージであるとして以降の説明を行うが、これには限定されず、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂを別仕様のひずみゲージとしてもよい。 Strain gauges 10A and 10B each include a base material 11, a functional layer 12, a resistor 13, a terminal portion 14, and a cover layer 16. In other words, although the strain gauges 10A and 10B are given different symbols for convenience, they have the same specifications. However, in this embodiment, the following explanation will be given assuming that the strain gauges 10A and 10B have the same specifications, but the present invention is not limited to this, and the strain gauges 10A and 10B may have different specifications.

なお、本実施形態では、便宜上、センサモジュール１において、ひずみゲージ１０Ｂのカバー層１６が設けられている側を上側又は一方の側、ひずみゲージ１０Ａの基材１１が設けられている側を下側又は他方の側とする。又、各部位のひずみゲージ１０Ｂのカバー層１６が設けられている側の面を一方の面又は上面、ひずみゲージ１０Ａの基材１１が設けられている側の面を他方の面又は下面とする。但し、センサモジュール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できる。又、平面視とは対象物をひずみゲージ１０Ｂの基材１１の上面１１ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物をひずみゲージ１０Ｂの基材１１の上面１１ａの法線方向から視た形状を指すものとする。 In this embodiment, for convenience, in the sensor module 1, the side on which the cover layer 16 of the strain gauge 10B is provided is referred to as the upper side or one side, and the side on which the base material 11 of the strain gauge 10A is provided is referred to as the lower side. or the other side. Further, the surface on which the cover layer 16 of the strain gauge 10B of each part is provided is one surface or the top surface, and the surface on the side where the base material 11 of the strain gauge 10A is provided is the other surface or bottom surface. . However, the sensor module 1 can be used upside down or placed at any angle. In addition, "planar view" refers to viewing the object from the normal direction of the upper surface 11a of the base material 11 of the strain gauge 10B, and "planar shape" means viewing the object from the normal direction to the upper surface 11a of the base material 11 of the strain gauge 10B. It refers to the shape seen from the direction.

基材１１は、抵抗体１３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。特に、基材１１の厚さが５μｍ～２００μｍであると、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 11 is a member that becomes a base layer for forming the resistor 13 and the like, and has flexibility. The thickness of the base material 11 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be, for example, about 5 μm to 500 μm. In particular, the thickness of the base material 11 is preferably 5 μm to 200 μm from the viewpoint of dimensional stability against the environment, and the thickness of 10 μm or more is more preferred from the viewpoint of insulation.

基材１１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 11 is made of, for example, PI (polyimide) resin, epoxy resin, PEEK (polyetheretherketone) resin, PEN (polyethylene naphthalate) resin, PET (polyethylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, polyolefin resin, etc. It can be formed from an insulating resin film. Note that the film refers to 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１１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１１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, "formed from an insulating resin film" does not prevent the base material 11 from containing fillers, impurities, etc. in the insulating resin film. The base material 11 may be formed, for example, from an insulating resin film containing filler such as silica or alumina.

機能層１２は、基材１１の上面１１ａに抵抗体１３の下層として形成されている。すなわち、機能層１２の平面形状は、図１に示す抵抗体１３の平面形状と略同一である。機能層１２の厚さは、例えば、１ｎｍ～１００ｎｍ程度とすることができる。 The functional layer 12 is formed on the upper surface 11a of the base material 11 as a lower layer of the resistor 13. That is, the planar shape of the functional layer 12 is substantially the same as the planar shape of the resistor 13 shown in FIG. The thickness of the functional layer 12 can be, for example, about 1 nm to 100 nm.

本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗体１３の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層１２は、更に、基材１１に含まれる酸素や水分による抵抗体１３の酸化を防止する機能や、基材１１と抵抗体１３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１２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 at least crystal growth of the resistor 13, which is the upper layer. It is preferable that the functional layer 12 further has a function of preventing oxidation of the resistor 13 due to oxygen and moisture contained in the base material 11 and a function of improving the adhesion between the base material 11 and the resistor 13. . The functional layer 12 may further include other functions.

基材１１を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むため、特に抵抗体１３がＣｒ（クロム）を含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層１２が抵抗体１３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 11 contains oxygen and moisture, especially when the resistor 13 contains Cr (chromium), Cr forms a self-oxidation film, so the functional layer 12 prevents the oxidation of the resistor 13. It is effective to have a function to prevent this.

機能層１２の材料は、少なくとも上層である抵抗体１３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 12 is not particularly limited as long as it has the function of promoting crystal growth of the resistor 13, which is the upper layer, and can be selected as appropriate depending on the purpose. For example, Cr (chromium), Ti (titanium), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Ni (nickel), Y (yttrium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Si (silicon), C (carbon), Zn (zinc), Cu (copper), Bi (bismuth), Fe (iron), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Re (rhenium), Os (osmium), Ir One or more types selected from the group consisting of (iridium), Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese), and Al (aluminum). metals of this group, alloys of any metals of this group, or compounds of any metals of 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_３Ｎ_４、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２等が挙げられる。 Examples of the above-mentioned alloy include FeCr, TiAl, FeNi, NiCr, and CrCu. Moreover, examples of the above-mentioned compounds include TiN, TaN, Si ₃ N ₄ , TiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , SiO ₂ and the like.

抵抗体１３は、機能層１２の上面に所定のパターンで形成された薄膜であり、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。なお、図１では、便宜上、抵抗体１３を梨地模様で示している。 The resistor 13 is a thin film formed in a predetermined pattern on the upper surface of the functional layer 12, and is a sensing portion that undergoes a resistance change when subjected to strain. In addition, in FIG. 1, the resistor 13 is shown in a matte pattern for convenience.

抵抗体１３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できる。すなわち、抵抗体１３は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成できる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。 The resistor 13 can be formed of, for example, a material containing Cr (chromium), a material containing Ni (nickel), or a material containing both Cr and Ni. That is, the resistor 13 can be formed from a material containing at least one of Cr and Ni. Examples of materials containing Cr include a Cr mixed phase film. Examples of materials containing Ni include Cu--Ni (copper nickel). An example of a material containing both Cr and Ni is Ni--Cr (nickel chromium).

ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ_２Ｎ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。又、Ｃｒ混相膜に、機能層１２を構成する材料の一部が拡散されてもよい。この場合、機能層１２を構成する材料と窒素とが化合物を形成する場合もある。例えば、機能層１２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。 Here, the Cr mixed phase film is a film in which Cr, CrN, Cr ₂ N, etc. are mixed in phase. The Cr mixed phase film may contain inevitable impurities such as chromium oxide. Further, a part of the material constituting the functional layer 12 may be diffused into the Cr mixed phase film. In this case, the material constituting the functional layer 12 and nitrogen may form a compound. For example, when the functional layer 12 is made of Ti, the Cr mixed phase film may contain Ti or TiN (titanium nitride).

抵抗体１３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１３の厚さが０．１μｍ以上であると、抵抗体１３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い。又、抵抗体１３の厚さが１μｍ以下であると、抵抗体１３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１１からの反りを低減できる点で更に好ましい。 The thickness of the resistor 13 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be, for example, about 0.05 μm to 2 μm. In particular, it is preferable that the thickness of the resistor 13 is 0.1 μm or more, since the crystallinity of the crystal forming the resistor 13 (for example, the crystallinity of α-Cr) is improved. Further, it is more preferable that the thickness of the resistor 13 is 1 μm or less, since cracks in the film constituting the resistor 13 due to internal stress and warpage from the base material 11 can be reduced.

機能層１２上に抵抗体１３を形成することで、安定な結晶相により抵抗体１３を形成できるため、ゲージ特性（ゲージ率、ゲージ率温度係数ＴＣＳ、及び抵抗温度係数ＴＣＲ）の安定性を向上できる。 By forming the resistor 13 on the functional layer 12, the resistor 13 can be formed with a stable crystalline phase, improving the stability of gauge characteristics (gauge factor, temperature coefficient of gauge factor TCS, and temperature coefficient of resistance TCR). can.

例えば、抵抗体１３がＣｒ混相膜である場合、機能層１２を設けることで、α－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とする抵抗体１３を形成できる。α－Ｃｒは安定な結晶相であるため、ゲージ特性の安定性を向上できる。 For example, when the resistor 13 is a Cr mixed phase film, by providing the functional layer 12, it is possible to form the resistor 13 whose main component is α-Cr (alpha chromium). Since α-Cr is a stable crystalline phase, the stability of gauge characteristics can be improved.

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。抵抗体１３がＣｒ混相膜である場合、ゲージ特性を向上する観点から、抵抗体１３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。 Here, the term "main component" means that the target substance occupies 50% by mass or more of all the substances constituting the resistor. When the resistor 13 is a Cr mixed phase film, it is preferable that the resistor 13 contains 80% by weight or more of α-Cr from the viewpoint of improving gauge characteristics. Note that α-Cr is Cr having a bcc structure (body-centered cubic lattice structure).

又、機能層１２を構成する金属（例えば、Ｔｉ）がＣｒ混相膜中に拡散することにより、ゲージ特性を向上できる。具体的には、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂ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。 Further, the gauge characteristics can be improved by diffusing the metal (for example, Ti) constituting the functional layer 12 into the Cr mixed phase film. Specifically, the gauge factor of the strain gauges 10A and 10B can be set to 10 or more, and the gauge factor temperature coefficient TCS and resistance temperature coefficient TCR can be set within the range of -1000 ppm/°C to +1000 ppm/°C.

端子部１４は、抵抗体１３の両端部から延在しており、平面視において、抵抗体１３よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部１４は、ひずみにより生じる抵抗体１３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。抵抗体１３は、例えば、端子部１４の一方からジグザグに折り返しながら延在して他方の端子部１４に接続されている。端子部１４の上面を、端子部１４よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。なお、抵抗体１３と端子部１４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できる。 The terminal portion 14 extends from both ends of the resistor 13, and is formed into a substantially rectangular shape with a wider width than the resistor 13 in plan view. The terminal portion 14 is a pair of electrodes for outputting to the outside a change in the resistance value of the resistor 13 caused by strain, and is connected to, for example, a lead wire for external connection. For example, the resistor 13 extends from one terminal portion 14 in a zigzag manner and is connected to the other terminal portion 14 . The upper surface of the terminal portion 14 may be coated with a metal that has better solderability than the terminal portion 14. Although the resistor 13 and the terminal portion 14 are given different symbols for convenience, they can be integrally formed using the same material in the same process.

なお、ひずみゲージ１０Ａの抵抗体１３と、ひずみゲージ１０Ｂの抵抗体１３とは、略同一パターンであり、弾性体層２０等を挟んで対向する位置に配置されている。言い換えれば、ひずみゲージ１０Ａの抵抗体１３と、ひずみゲージ１０Ｂの抵抗体１３とは、略同一パターンであり、平面視で重複する位置に配置されている。これにより、ひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂは、略同一領域のひずみを測定できる。 Note that the resistor 13 of the strain gauge 10A and the resistor 13 of the strain gauge 10B have substantially the same pattern, and are arranged at opposing positions with the elastic layer 20 and the like interposed therebetween. In other words, the resistor 13 of the strain gauge 10A and the resistor 13 of the strain gauge 10B have substantially the same pattern and are arranged at overlapping positions in a plan view. Thereby, strain gauge 10A and strain gauge 10B can measure strain in substantially the same area.

ここで、略同一パターンとは、同一の設計に基づいて製造された結果、両者のパターンがほとんど同一であることを示し、製造上の誤差程度は許容されることを意味する。 Here, the term "substantially the same pattern" means that the two patterns are almost the same as a result of being manufactured based on the same design, and it means that a degree of manufacturing error is allowed.

なお、ひずみゲージ１０Ａの端子部１４と、ひずみゲージ１０Ｂの端子部１４とは、平面視で重複する位置に配置されてもよいし、平面視で重複する位置に配置されなくてもよい。抵抗体１３と端子部１４とを接続する配線パターンがある場合には、各々の配線パターンについても、平面視で重複する位置に配置されてもよいし、平面視で重複する位置に配置されなくてもよい。 Note that the terminal portions 14 of the strain gauge 10A and the terminal portions 14 of the strain gauge 10B may be arranged at overlapping positions in plan view, or do not need to be arranged at overlapping positions in plan view. If there is a wiring pattern that connects the resistor 13 and the terminal section 14, each wiring pattern may be placed at overlapping positions in plan view, or may not be placed at overlapping positions in plan view. It's okay.

カバー層１６は、抵抗体１３を被覆し端子部１４を露出するように基材１１の上面１１ａに設けられた絶縁樹脂層である。カバー層１６を設けることで、抵抗体１３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１６を設けることで、抵抗体１３を湿気等から保護できる。 The cover layer 16 is an insulating resin layer provided on the upper surface 11a of the base material 11 so as to cover the resistor 13 and expose the terminal portion 14. By providing the cover layer 16, mechanical damage to the resistor 13 can be prevented. Further, by providing the cover layer 16, the resistor 13 can be protected from moisture and the like.

カバー層１６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できる。カバー層１６は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層１６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。なお、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂにおいて、カバー層１６は必要に応じて設ければよい。 The cover layer 16 can be formed from an insulating resin such as PI resin, epoxy resin, PEEK resin, PEN resin, PET resin, PPS resin, or composite resin (eg, silicone resin, polyolefin resin). The cover layer 16 may contain filler or pigment. The thickness of the cover layer 16 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be, for example, about 2 μm to 30 μm. Note that in the strain gauges 10A and 10B, the cover layer 16 may be provided as necessary.

弾性体層２０は、ひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂとの間に積層されている。詳細には、弾性体層２０は、ひずみゲージ１０Ａの抵抗体１３から視て基材１１と反対側に位置するように、ひずみゲージ１０Ａ上に積層されている。又、ひずみゲージ１０Ｂは、基材１１の他方の側（抵抗体１３が形成されていない側）が弾性体層２０側を向くように、弾性体層２０上に積層されている。 The elastic layer 20 is laminated between the strain gauges 10A and 10B. Specifically, the elastic layer 20 is laminated on the strain gauge 10A so as to be located on the opposite side to the base material 11 when viewed from the resistor 13 of the strain gauge 10A. Further, the strain gauge 10B is stacked on the elastic layer 20 such that the other side of the base material 11 (the side on which the resistor 13 is not formed) faces the elastic layer 20 side.

ひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂとの間に積層された弾性体層２０は、ひずみゲージ１０Ａで検出されるひずみのひずみゲージ１０Ｂへの伝達と、ひずみゲージ１０Ｂで検出されるひずみのひずみゲージ１０Ａへの伝達とを妨げる材料で形成されている。すなわち、弾性体層２０は、ひずみゲージ１０Ａで検出されるひずみと、ひずみゲージ１０Ｂで検出されるひずみが、互いに伝達しないように遮断する機能を有している。 The elastic layer 20 laminated between the strain gauge 10A and the strain gauge 10B transmits the strain detected by the strain gauge 10A to the strain gauge 10B, and the strain detected by the strain gauge 10B to the strain gauge 10A. It is made of a material that prevents the transmission of That is, the elastic layer 20 has a function of blocking the strain detected by the strain gauge 10A and the strain detected by the strain gauge 10B from being transmitted to each other.

これにより、ひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂは、それぞれが独立してひずみを検出できる。但し、弾性体層２０は、各々のひずみが互いに伝達しないように完全に遮断する必要はなく、ひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂの独立したひずみ検出に支障がない程度に遮断すればよい。 Thereby, strain gauge 10A and strain gauge 10B can each independently detect strain. However, the elastic layer 20 does not need to completely block each strain from being transmitted to each other, but may be blocked to an extent that does not interfere with independent strain detection by the strain gauges 10A and 10B.

弾性体層２０の弾性率は、ひずみゲージ１０Ａのカバー層１６の弾性率、及び、ひずみゲージ１０Ｂの基材１１の弾性率よりも小さい。但し、ひずみゲージ１０Ａがカバー層１６を有していない場合には、弾性体層２０の弾性率は、ひずみゲージ１０Ｂの基材１１の弾性率より小さければよい。 The elastic modulus of the elastic body layer 20 is smaller than the elastic modulus of the cover layer 16 of the strain gauge 10A and the elastic modulus of the base material 11 of the strain gauge 10B. However, if the strain gauge 10A does not have the cover layer 16, the elastic modulus of the elastic layer 20 may be smaller than the elastic modulus of the base material 11 of the strain gauge 10B.

弾性体層２０の弾性率は、０．１ＭＰａ以上１５ＧＰａ以下であることが好ましい。弾性体層２０の弾性率が０．１ＭＰａ以上であると、センサモジュール１全体として十分な剛性を確保できる。又、弾性体層２０の弾性率が１５ＧＰａ以下であると、ひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂのひずみが互いに伝達しないように遮断できる。 The elastic modulus of the elastic layer 20 is preferably 0.1 MPa or more and 15 GPa or less. When the elastic modulus of the elastic layer 20 is 0.1 MPa or more, sufficient rigidity can be ensured as the sensor module 1 as a whole. Further, when the elastic modulus of the elastic layer 20 is 15 GPa or less, it is possible to block the strain from being transmitted between the strain gauges 10A and 10B.

但し、弾性体層２０の弾性率は０．１ＭＰａ以上１ＧＰａ以下であるとより好ましく、０．１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下であると特に好ましい。弾性体層２０の弾性率が１ＧＰａ以下、５０ＭＰａ以下となるに従って、ひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂのひずみが互いに伝達しないように一層確実に遮断できる。 However, the elastic modulus of the elastic layer 20 is more preferably 0.1 MPa or more and 1 GPa or less, particularly preferably 0.1 MPa or more and 50 MPa or less. As the elastic modulus of the elastic body layer 20 becomes 1 GPa or less and 50 MPa or less, the strain in the strain gauges 10A and 10B can be more reliably blocked from being transmitted to each other.

弾性体層２０の弾性率が０．１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下である材料としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。弾性体層２０の弾性率が５０ＭＰａより大きく１ＧＰａ以下である材料としては、例えば、ＰＥ、フッ素樹脂等が挙げられる。弾性体層２０の弾性率が１ＧＰａより大きく１５ＧＰａ以下である材料としては、例えば、ＰＰ、ＰＥＴ等が挙げられる。又、弾性体層２０は、フィラーや顔料を含有しても構わない。 Examples of the material of the elastic layer 20 having an elastic modulus of 0.1 MPa or more and 50 MPa or less include silicone rubber, fluororubber, urethane rubber, and the like. Examples of the material of which the elastic layer 20 has an elastic modulus of more than 50 MPa and less than 1 GPa include PE, fluororesin, and the like. Examples of the material of which the elastic layer 20 has an elastic modulus of greater than 1 GPa and less than 15 GPa include PP, PET, and the like. Further, the elastic layer 20 may contain filler or pigment.

弾性体層２０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、１μｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。弾性体層２０の厚さが１μｍ以上であるとひずみの伝達が遮断される点で好ましく、１０ｍｍ以下であると反りを低減できる点で好ましい。 The thickness of the elastic layer 20 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably, for example, 1 μm or more and 10 mm or less. It is preferable that the thickness of the elastic body layer 20 is 1 μm or more because strain transmission is blocked, and it is preferable that the thickness is 10 mm or less because warpage can be reduced.

ひずみゲージ１０Ａを製造するためには、まず、基材１１を準備し、基材１１の上面１１ａに機能層１２を形成する。基材１１及び機能層１２の材料や厚さは、前述の通りである。但し、機能層１２は、必要に応じて設ければよい。 In order to manufacture the strain gauge 10A, first, the base material 11 is prepared, and the functional layer 12 is formed on the upper surface 11a of the base material 11. The materials and thicknesses of the base material 11 and the functional layer 12 are as described above. However, the functional layer 12 may be provided as necessary.

機能層１２は、例えば、機能層１２を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒ（アルゴン）ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜できる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材１１の上面１１ａをＡｒでエッチングしながら機能層１２が成膜されるため、機能層１２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 12 can be formed into a vacuum film by, for example, a conventional sputtering method using a raw material capable of forming the functional layer 12 as a target and introducing Ar (argon) gas into a chamber. By using the conventional sputtering method, the functional layer 12 is formed while etching the upper surface 11a of the base material 11 with Ar, so it is possible to minimize the amount of the functional layer 12 formed and obtain the effect of improving adhesion. can.

但し、これは、機能層１２の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層１２を成膜してもよい。例えば、機能層１２の成膜の前にＡｒ等を用いたプラズマ処理等により基材１１の上面１１ａ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１２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 the functional layer 12, and the functional layer 12 may be formed by other methods. For example, before the formation of the functional layer 12, the upper surface 11a of the base material 11 is activated by plasma treatment using Ar or the like to obtain an effect of improving adhesion, and then the functional layer 12 is deposited in a vacuum by magnetron sputtering. A method of forming a film may also be used.

次に、機能層１２の上面全体に抵抗体１３及び端子部１４となる金属層を形成後、フォトリソグラフィによって機能層１２並びに抵抗体１３及び端子部１４を図１に示す平面形状にパターニングする。抵抗体１３及び端子部１４の材料や厚さは、前述の通りである。抵抗体１３及び端子部１４は、同一材料により一体に形成できる。抵抗体１３及び端子部１４は、例えば、抵抗体１３及び端子部１４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できる。抵抗体１３及び端子部１４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。 Next, after forming a metal layer that will become the resistor 13 and the terminal portion 14 on the entire upper surface of the functional layer 12, the functional layer 12, the resistor 13, and the terminal portion 14 are patterned into the planar shape shown in FIG. 1 by photolithography. The materials and thicknesses of the resistor 13 and the terminal portion 14 are as described above. The resistor 13 and the terminal portion 14 can be integrally formed from the same material. The resistor 13 and the terminal portion 14 can be formed, for example, by magnetron sputtering using a raw material capable of forming the resistor 13 and the terminal portion 14 as a target. The resistor 13 and the terminal portion 14 may be formed 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.

機能層１２の材料と抵抗体１３及び端子部１４の材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、機能層１２としてＴｉを用い、抵抗体１３及び端子部１４としてα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とするＣｒ混相膜を成膜可能である。 The combination of the material of the functional layer 12 and the materials of the resistor 13 and terminal portion 14 is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, it is possible to use Ti as the functional layer 12 and form a Cr mixed phase film containing α-Cr (alpha chromium) as the main component as the resistor 13 and the terminal portion 14.

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、抵抗体１３及び端子部１４を成膜できる。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、抵抗体１３及び端子部１４を成膜してもよい。 In this case, for example, the resistor 13 and the terminal portion 14 can be formed by magnetron sputtering using a raw material capable of forming a Cr mixed phase film as a target and introducing Ar gas into the chamber. Alternatively, the resistor 13 and the terminal portion 14 may be formed by reactive sputtering using pure Cr as a target and introducing an appropriate amount of nitrogen gas together with Ar gas into the chamber.

これらの方法では、Ｔｉからなる機能層１２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１２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１０Ａ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。 In these methods, the growth surface of the Cr mixed phase film is defined by the functional layer 12 made of Ti, and a Cr mixed phase film mainly composed of α-Cr having a stable crystal structure can be formed. Further, the gauge characteristics are improved by diffusing Ti constituting the functional layer 12 into the Cr mixed phase film. For example, the gauge factor of the strain gauge 10A can be set to 10 or more, and the gauge factor temperature coefficient TCS and resistance temperature coefficient TCR can be in the range of -1000 ppm/°C to +1000 ppm/°C.

なお、抵抗体１３がＣｒ混相膜から形成されている場合、Ｔｉからなる機能層１２は、抵抗体１３の結晶成長を促進する機能、基材１１に含まれる酸素や水分による抵抗体１３の酸化を防止する機能、及び基材１１と抵抗体１３との密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層１２として、Ｔｉに代えてＴａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅを用いた場合も同様である。 In addition, when the resistor 13 is formed from a Cr mixed phase film, the functional layer 12 made of Ti has the function of promoting crystal growth of the resistor 13 and the function of preventing oxidation of the resistor 13 due to oxygen and moisture contained in the base material 11. It has all the functions of preventing this and improving the adhesion between the base material 11 and the resistor 13. The same applies when Ta, Si, Al, or Fe is used as the functional layer 12 instead of Ti.

その後、必要に応じ、基材１１の上面１１ａに、抵抗体１３を被覆し端子部１４を露出するカバー層１６を設けることで、ひずみゲージ１０Ａが完成する。カバー層１６は、例えば、基材１１の上面１１ａに、抵抗体１３を被覆し端子部１４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できる。カバー層１６は、基材１１の上面１１ａに、抵抗体１３を被覆し端子部１４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。 Thereafter, a cover layer 16 that covers the resistor 13 and exposes the terminal portion 14 is provided on the upper surface 11a of the base material 11, if necessary, to complete the strain gauge 10A. The cover layer 16 is formed by, for example, laminating a semi-cured thermosetting insulating resin film on the upper surface 11a of the base material 11 so as to cover the resistor 13 and exposing the terminal portion 14, and then heating and curing the film. It can be made. The cover layer 16 is prepared by applying a liquid or paste thermosetting insulating resin to the upper surface 11a of the base material 11 so as to cover the resistor 13 and exposing the terminal portion 14, and heating and curing the resin. It's okay.

このように、抵抗体１３の下層に機能層１２を設けることにより、抵抗体１３の結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる抵抗体１３を作製できる。その結果、ひずみゲージ１０Ａにおいて、ゲージ特性の安定性を向上できる。又、機能層１２を構成する材料が抵抗体１３に拡散することにより、ひずみゲージ１０Ａにおいて、ゲージ特性を向上できる。なお、ひずみゲージ１０Ｂは、ひずみゲージ１０Ａと同様の方法により製造できる。 By providing the functional layer 12 under the resistor 13 in this manner, crystal growth of the resistor 13 can be promoted, and the resistor 13 made of a stable crystalline phase can be manufactured. As a result, the stability of the gauge characteristics can be improved in the strain gauge 10A. Further, by diffusing the material constituting the functional layer 12 into the resistor 13, the gauge characteristics of the strain gauge 10A can be improved. Note that the strain gauge 10B can be manufactured by the same method as the strain gauge 10A.

センサモジュール１を作製するには、上記の方法で製造したひずみゲージ１０Ａとひずみゲージ１０Ｂを弾性体層２０を介して積層すれば良い。ひずみゲージ１０Ａのカバー層１６の上面と弾性体層２０の下面、ひずみゲージ１０Ｂの基材１１の下面と弾性体層２０の上面とは、例えば、接着層を介して積層できる。 In order to manufacture the sensor module 1, the strain gauges 10A and 10B manufactured by the above method may be laminated with the elastic layer 20 interposed therebetween. The upper surface of the cover layer 16 and the lower surface of the elastic layer 20 of the strain gauge 10A, and the lower surface of the base material 11 and the upper surface of the elastic layer 20 of the strain gauge 10B can be laminated, for example, via an adhesive layer.

但し、弾性体層２０が接着層を兼ねてもよい。この場合には、弾性体層２０以外に接着層を用いる必要はなく、弾性体層２０が接着層を兼ねて図２に示すセンサモジュール１の積層構造となる。 However, the elastic layer 20 may also serve as an adhesive layer. In this case, there is no need to use an adhesive layer other than the elastic layer 20, and the elastic layer 20 also serves as an adhesive layer to form the laminated structure of the sensor module 1 shown in FIG. 2.

又、センサモジュール１の作製に接着層を用いない場合には、弾性体層２０を基材としてひずみゲージを作製してもよい。つまり、弾性体層２０を中心に挟みこむようにひずみゲージ１０Ａの機能層１２及びひずみゲージ１０Ｂの機能層１２を積層させ、更に抵抗体１３及び端子部１４、更にカバー層１６の順番で積層させてもよい。 Furthermore, when the adhesive layer is not used in manufacturing the sensor module 1, a strain gauge may be manufactured using the elastic layer 20 as a base material. That is, the functional layer 12 of the strain gauge 10A and the functional layer 12 of the strain gauge 10B are laminated so as to sandwich the elastic layer 20 in the center, and then the resistor 13, the terminal portion 14, and the cover layer 16 are laminated in this order. Good too.

又、弾性体層２０と触れ合うのは、カバー層１６でも基材１１でもどちらでもよい。つまり、図２のひずみゲージ１０Ａ又は１０Ｂの積層方向は弾性体層２０に対して反対であってもよい。 Moreover, either the cover layer 16 or the base material 11 may be in contact with the elastic layer 20. That is, the stacking direction of the strain gauge 10A or 10B in FIG. 2 may be opposite to the elastic layer 20.

又、弾性体層２０とカバー層１６が触れる場合は、薄型化の点からカバー層１６が無くてもよい。つまり、図２において、ひずみゲージ１０Ａの抵抗体１３及び端子部１４は、カバー層１６を介さずに弾性体層２０と直接接着されてもよい。又、図２において、ひずみゲージ１０Ｂにカバー層１６を設けなくてもよい。 Further, in the case where the elastic layer 20 and the cover layer 16 touch each other, the cover layer 16 may not be provided in order to reduce the thickness. That is, in FIG. 2, the resistor 13 and the terminal portion 14 of the strain gauge 10A may be directly bonded to the elastic layer 20 without using the cover layer 16. Furthermore, in FIG. 2, the strain gauge 10B does not need to be provided with the cover layer 16.

図３は、起歪体を有するセンサモジュールを例示する断面図である。図３を参照すると、センサモジュール２は、起歪体１００上に、ひずみゲージ１０Ａ、弾性体層２０、及びひずみゲージ１０Ｂが順次積層されたものである。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a sensor module having a strain body. Referring to FIG. 3, the sensor module 2 has a strain gauge 10A, an elastic layer 20, and a strain gauge 10B stacked on a strain body 100 in this order.

センサモジュール２において、ひずみゲージ１０Ａの弾性体層２０が積層される側とは反対側が起歪体１００に固着されている。詳細には、ひずみゲージ１０Ａの基材１１の下面は、例えば、接着層を介して、起歪体１００の上面に固着されている。起歪体１００は、例えば、Ｆｅ、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ａｌ等の金属やＰＥＥＫ等の樹脂から形成され、印加される力に応じて変形する（ひずみを生じる）物体である。 In the sensor module 2, the side of the strain gauge 10A opposite to the side on which the elastic layer 20 is laminated is fixed to the strain body 100. Specifically, the lower surface of the base material 11 of the strain gauge 10A is fixed to the upper surface of the strain body 100, for example, via an adhesive layer. The strain-generating body 100 is an object that is formed from a metal such as Fe, SUS (stainless steel), or Al, or a resin such as PEEK, and deforms (generates strain) in response to applied force.

接着層は、ひずみゲージ１０Ａの基材１１と起歪体１００とを固着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、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、変性ウレタン樹脂等を用いることができる。又、ボンディングシート等の材料を用いても良い。接着層の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．１μｍ～５０μｍ程度とすることができる。 The adhesive layer is not particularly limited as long as it has the function of fixing the base material 11 of the strain gauge 10A and the strain body 100, and can be selected as appropriate depending on the purpose. For example, epoxy resin, modified epoxy resin, etc. , silicone resin, modified silicone resin, urethane resin, modified urethane resin, etc. can be used. Alternatively, a material such as a bonding sheet may be used. The thickness of the adhesive layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be, for example, about 0.1 μm to 50 μm.

センサモジュール２において、例えば、起歪体１００がロボットボディである場合、ロボットが物を持ち上げたとき等にロボットボディ自体に生じたひずみは、ひずみゲージ１０Ａによって検出される。しかし、ロボットボディ自体に生じたひずみは、弾性体層２０によって遮断されるため、ひずみゲージ１０Ｂまでは伝達されない。よって、ロボットボディ自体に生じたひずみは、ひずみゲージ１０Ｂでは検出されない。 In the sensor module 2, for example, when the strain-generating body 100 is a robot body, the strain generated in the robot body itself when the robot lifts an object is detected by the strain gauge 10A. However, since the strain generated in the robot body itself is blocked by the elastic layer 20, it is not transmitted to the strain gauge 10B. Therefore, the strain generated in the robot body itself is not detected by the strain gauge 10B.

一方、外部からの物の接触等によって生じたひずみは、ひずみゲージ１０Ｂによって検出される。しかし、外部から生じたひずみは、弾性体層２０によって遮断されるため、ひずみゲージ１０Ａまでは伝達されない。よって、外部から生じたひずみは、ひずみゲージ１０Ａでは検出されない。 On the other hand, strain caused by contact with an external object or the like is detected by the strain gauge 10B. However, since the strain generated from the outside is blocked by the elastic layer 20, it is not transmitted to the strain gauge 10A. Therefore, strain generated from the outside is not detected by the strain gauge 10A.

このように、センサモジュール２では、従来は区別できなかった、起歪体であるロボットボディ自体に生じたひずみと、外部から与えられたひずみとを区別して検出可能である。ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂを別仕様のひずみゲージとした場合も、同様の効果を奏する。 In this way, the sensor module 2 can distinguish and detect the strain generated in the robot body itself, which is a strain-generating body, and the strain applied from the outside, which could not be distinguished in the past. Similar effects can be achieved even when the strain gauges 10A and 10B are of different specifications.

なお、起歪体１００がロボットボディである場合は一例を示したものであり、これには限定されない。例えば、起歪体１００がテニスラケットのグリップであってもよい。例えば、テニスラケットのグリップの使用者が握る部分にひずみゲージ１０Ａ、弾性体層２０、及びひずみゲージ１０Ｂを順次積層し、ひずみゲージ１０Ｂの外側にグリップテープを巻いて使用する。 Note that the case where the strain body 100 is a robot body is merely an example, and the present invention is not limited thereto. For example, the flexure element 100 may be a grip of a tennis racket. For example, a strain gauge 10A, an elastic layer 20, and a strain gauge 10B are sequentially laminated on a portion of a grip of a tennis racket that is held by a user, and a grip tape is wrapped around the outside of the strain gauge 10B.

この場合、テニスラケットでボールを打ったときにグリップ自体に生じるひずみは、ひずみゲージ１０Ａによって検出されるが、ひずみゲージ１０Ｂでは検出されない。一方、テニスラケットの使用者がグリップを握る力は、ひずみゲージ１０Ｂによって検出されるが、ひずみゲージ１０Ａでは検出されない。 In this case, the strain generated in the grip itself when hitting a ball with a tennis racket is detected by the strain gauge 10A, but not by the strain gauge 10B. On the other hand, the force with which the tennis racket user grips the grip is detected by the strain gauge 10B, but not by the strain gauge 10A.

このように、センサモジュール２では、起歪体１００の種類に依らず、従来は区別できなかったひずみを区別可能である。 In this way, the sensor module 2 can distinguish strains that were previously indistinguishable, regardless of the type of strain-generating body 100.

なお、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂにおいて抵抗体１３がＣｒ混相膜から形成されている場合は、高感度化（従来比５００％以上）かつ、小型化（従来比１／１０以下）を実現できる。例えば、従来のひずみゲージの出力が０．０４ｍＶ／２Ｖ程度であったのに対して、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂでは０．３ｍＶ／２Ｖ以上の出力が得られる。又、従来のひずみゲージの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）が３ｍｍ×３ｍｍ程度であったのに対して、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）は各々０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度に小型化できる。 In addition, when the resistor 13 in the strain gauges 10A and 10B is formed from a Cr mixed phase film, it is possible to achieve higher sensitivity (500% or more compared to the conventional one) and miniaturization (1/10 or less compared to the conventional one). For example, while the output of a conventional strain gauge is about 0.04 mV/2V, the strain gauges 10A and 10B can provide an output of 0.3 mV/2V or more. Furthermore, while the size of a conventional strain gauge (gauge length x gauge width) is approximately 3 mm x 3 mm, the size of strain gauges 10A and 10B (gauge length x gauge width) is 0.3 mm x 3 mm. It can be downsized to about 0.3 mm.

このように、抵抗体１３の材料としてＣｒ混相膜を用いたひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂは小型であるため、センサモジュール２全体としても小型にできる。そのため、センサモジュール２を所望の個所に容易に貼り付け可能である。又、抵抗体１３の材料としてＣｒ混相膜を用いたひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂは高感度であり、小さい変位を検出できるため、従来は検出が困難であった微小なひずみを検出可能である。すなわち、抵抗体１３の材料としてＣｒ混相膜を用いたひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂを有することにより、ひずみを精度よく検出可能なセンサモジュール２を実現できる。 In this way, since the strain gauges 10A and 10B using the Cr multiphase film as the material for the resistor 13 are small, the sensor module 2 as a whole can also be made small. Therefore, the sensor module 2 can be easily attached to a desired location. In addition, the strain gauges 10A and 10B using a Cr multiphase film as the material for the resistor 13 are highly sensitive and can detect small displacements, so they can detect minute strains that were conventionally difficult to detect. That is, by having the strain gauges 10A and 10B using a Cr multiphase film as the material of the resistor 13, it is possible to realize the sensor module 2 that can accurately detect strain.

〈第１実施形態の変形例〉
第１実施形態の変形例では、各々のひずみゲージが複数の抵抗体を有するセンサモジュールの例を示す。なお、第１実施形態の変形例において、既に説明した実施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 of the first embodiment>
In a modification of the first embodiment, an example of a sensor module is shown in which each strain gauge has a plurality of resistors. In addition, in the modified example of the first embodiment, description of the same components as those of the already described embodiment may be omitted.

図４は、第１実施形態の変形例に係るセンサモジュールを例示する平面図である。第１実施形態の変形例に係るセンサモジュールの断面構造は図２と同一であるため、断面図の図示は省略する。なお、図４ではカバー層１６の図示を簡略化し、一部のみを破線で示している。 FIG. 4 is a plan view illustrating a sensor module according to a modification of the first embodiment. Since the cross-sectional structure of the sensor module according to the modification of the first embodiment is the same as that in FIG. 2, illustration of the cross-sectional view is omitted. In addition, in FIG. 4, the illustration of the cover layer 16 is simplified, and only a part is shown by a broken line.

図４を参照すると、センサモジュール３では、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂの各々が、抵抗体１３、配線パターン１８、及び端子部１４を複数組有している点が、センサモジュール１の場合（図１及び図２参照）と相違する。 Referring to FIG. 4, in the sensor module 3, each of the strain gauges 10A and 10B has a plurality of sets of resistors 13, wiring patterns 18, and terminal portions 14. and Fig. 2).

センサモジュール３のひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂでは、４つの抵抗体１３が配線パターン１８で接続されており、抵抗体１３同士の接続点４箇所が、各々配線パターン１８を介して端子部１４に接続されている。ひずみゲージ１０Ａの複数の抵抗体１３と、ひずみゲージ１０Ｂの複数の抵抗体１３とは略同一パターンであり、平面視で重複する位置に配置されている。 In the strain gauges 10A and 10B of the sensor module 3, the four resistors 13 are connected by a wiring pattern 18, and the four connection points between the resistors 13 are each connected to the terminal section 14 via the wiring pattern 18. ing. The plurality of resistors 13 of the strain gauge 10A and the plurality of resistors 13 of the strain gauge 10B have substantially the same pattern and are arranged at overlapping positions in a plan view.

このような接続により、４つの抵抗体１３でホイートストンブリッジ回路を構成できる。なお、図４おける各抵抗体１３のグリッド方向は一例であり、これには限定されない。例えば、複数の抵抗体１３はグリッド方向が互いに直交する抵抗体を含んでもよい。 Such a connection allows the four resistors 13 to constitute a Wheatstone bridge circuit. Note that the grid direction of each resistor 13 in FIG. 4 is an example, and is not limited thereto. For example, the plurality of resistors 13 may include resistors whose grid directions are orthogonal to each other.

図４の例では、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂの各々が４つの抵抗体１３を有しているが、これには限定されず、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂの各々が２つや３つの抵抗体１３を有してもよいし、５つ以上の抵抗体１３を有してもよい。例えば、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂの各々が２つの抵抗体１３を有する場合、ひずみゲージ１０Ａ及び１０Ｂの各々がハーフブリッジ回路を構成できる。 In the example of FIG. 4, each of the strain gauges 10A and 10B has four resistors 13, but the invention is not limited to this, and each of the strain gauges 10A and 10B has two or three resistors 13. Alternatively, five or more resistors 13 may be provided. For example, if each of the strain gauges 10A and 10B has two resistors 13, each of the strain gauges 10A and 10B can form a half-bridge circuit.

このように、センサモジュールにおいて、各々のひずみゲージは複数の抵抗体を有してもよい。弾性体層を介したひずみゲージは感知するひずみの大きさが異なるため、それぞれに適した抵抗体を用いることで高寿命化の点で好ましい。 Thus, in the sensor module, each strain gauge may have multiple resistors. Since strain gauges using elastic layers differ in the magnitude of the strain they sense, it is preferable to use resistors suitable for each strain gauge in order to extend its service life.

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施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 have been described in detail above, they are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions may be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the claims. can be added.

１、２、３センサモジュール、１０Ａ、１０Ｂひずみゲージ、１１基材、１１ａ上面、１２機能層、１３抵抗体、１４端子部、１６カバー層、１８配線パターン、２０弾性体層、１００起歪体 1, 2, 3 sensor module, 10A, 10B strain gauge, 11 base material, 11a top surface, 12 functional layer, 13 resistor, 14 terminal section, 16 cover layer, 18 wiring pattern, 20 elastic layer, 100 strain body

Claims

a first strain gauge having a first resistor formed on one side of a first base material ;
an elastic layer laminated on the first strain gauge so as to be located on the opposite side of the first base material when viewed from the first resistor ;
It has a second resistor formed on one side of a second base material, and an insulating resin layer covering the second resistor, and the other side of the second base material covers the elastic layer side. a second strain gauge laminated on the elastic body layer so as to face the second strain gauge;
A sensor module having
The elastic modulus of the elastic body layer is smaller than the elastic modulus of the second base material,
In the sensor module, a side surface of the elastic layer is exposed from the insulating resin layer .

The sensor module according to claim 1 , wherein the elastic modulus of the elastic layer is 0.1 MPa or more and 15 GPa or less.

The sensor module according to claim 1 or 2, wherein the first resistor and the second resistor have substantially the same pattern and are arranged at overlapping positions in a plan view.

The sensor module according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first resistor and the second resistor are formed from a Cr mixed phase film.

The first strain gauge has a plurality of resistors including the first resistor,
The second strain gauge has a plurality of resistors including the second resistor,
Any one of claims 1 to 4 , wherein the plurality of resistors of the first strain gauge and the plurality of resistors of the second strain gauge have substantially the same pattern and are arranged at overlapping positions in a plan view. The sensor module according to item 1.

The sensor module according to any one of claims 1 to 5, wherein a side of the first strain gauge opposite to a side on which the elastic layer is laminated is fixed to a strain body.