JPH04133401A - 歪ゲージおよび該歪ゲージの出力調整方法 - Google Patents
歪ゲージおよび該歪ゲージの出力調整方法Info
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- JPH04133401A JPH04133401A JP2257662A JP25766290A JPH04133401A JP H04133401 A JPH04133401 A JP H04133401A JP 2257662 A JP2257662 A JP 2257662A JP 25766290 A JP25766290 A JP 25766290A JP H04133401 A JPH04133401 A JP H04133401A
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- Japan
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- resistors
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 7
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(考案の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は薄膜抵抗素子によって形成される回路、および
その抵抗値の調整方法に係わるものである。
その抵抗値の調整方法に係わるものである。
例えば、歪ゲージの出力値の補正方法に関わるものであ
る。
る。
(従来の技術)
本発明に関連する従来技術には、出願人が先に出願した
特願平1−55727号にて出願されたものがある。こ
の従来技術では、抵抗体の一部に形成された調整抵抗部
を電解腐蝕によってトリミングを行うものであった。と
ころが、この従来技術によるトリミングの方法でると、
電解液を抵抗体の表面に滴下してトリミングを行うため
、調整抵抗体に電解液の滴下に必要な面積を確保しなけ
ればならなかった。また、電解腐蝕によるトリミング後
の電解液内には金属イオンが含まれているために抵抗素
子や周辺に金属が析出して切断した抵抗部が短絡する可
能性があるために、抵抗体ゲージを洗浄する必要があっ
た。
特願平1−55727号にて出願されたものがある。こ
の従来技術では、抵抗体の一部に形成された調整抵抗部
を電解腐蝕によってトリミングを行うものであった。と
ころが、この従来技術によるトリミングの方法でると、
電解液を抵抗体の表面に滴下してトリミングを行うため
、調整抵抗体に電解液の滴下に必要な面積を確保しなけ
ればならなかった。また、電解腐蝕によるトリミング後
の電解液内には金属イオンが含まれているために抵抗素
子や周辺に金属が析出して切断した抵抗部が短絡する可
能性があるために、抵抗体ゲージを洗浄する必要があっ
た。
(発明は解決しようとする課題)
本発明においては、トリミングが施される歪ゲージの調
整抵抗体部の加工が容易となるような調整抵抗体をブリ
ッジ回路を構成する抵抗と共に形成することを−の目的
とする。さらに、形成された調整抵抗体のトリミング加
工後に残留物が残らないような歪ゲージの出力調整の方
法を提供することを技術的課題とする。
整抵抗体部の加工が容易となるような調整抵抗体をブリ
ッジ回路を構成する抵抗と共に形成することを−の目的
とする。さらに、形成された調整抵抗体のトリミング加
工後に残留物が残らないような歪ゲージの出力調整の方
法を提供することを技術的課題とする。
(発明の構成〕
(課題を解決するための手段)
このような技術的課題を解決するために講した一つの技
術的手段は、 ダイアフラム; 該ダイアフラム上に抵抗体薄膜によってブリッジ回路を
構成するように形成された第1、第2、第3および第4
の抵抗体; 該第1および第3の抵抗体の間に形成した梯子状の第1
調整抵抗体;および、 前記第2および第4の抵抗体の間に形成した梯子状の第
2調整抵抗体を有する歪ゲージとしたことである。
術的手段は、 ダイアフラム; 該ダイアフラム上に抵抗体薄膜によってブリッジ回路を
構成するように形成された第1、第2、第3および第4
の抵抗体; 該第1および第3の抵抗体の間に形成した梯子状の第1
調整抵抗体;および、 前記第2および第4の抵抗体の間に形成した梯子状の第
2調整抵抗体を有する歪ゲージとしたことである。
さらに、先に述べた技術的課題を解決するために講した
さらなる技術的手段は、 ダイアフラム; 該ダイアフラム上に抵抗体薄膜によってブリッジ回路を
構成するように形成された第1、第2、第3および第4
の抵抗体; 該第1および第3の抵抗体の間に形成した梯子状の第1
調整抵抗体;および、 前記第2および第4の抵抗体の間に形成した梯子状の第
2調整抵抗体を有する歪ゲージにおいて、前記歪ゲージ
の出力値を調整するにあたり、前記第1および第2調整
抵抗体をレーザ光によってトリミングすることを特徴と
する歪ゲージの出力値調整方法としたことである。
さらなる技術的手段は、 ダイアフラム; 該ダイアフラム上に抵抗体薄膜によってブリッジ回路を
構成するように形成された第1、第2、第3および第4
の抵抗体; 該第1および第3の抵抗体の間に形成した梯子状の第1
調整抵抗体;および、 前記第2および第4の抵抗体の間に形成した梯子状の第
2調整抵抗体を有する歪ゲージにおいて、前記歪ゲージ
の出力値を調整するにあたり、前記第1および第2調整
抵抗体をレーザ光によってトリミングすることを特徴と
する歪ゲージの出力値調整方法としたことである。
(作用)
このような技術的手段を用いたことによって、トリミン
グ後に歪ゲージの抵抗値に経時変動が生じないものとす
ることができると同時に、簡易なトリミングによって抵
抗値を調整することができるようになった。
グ後に歪ゲージの抵抗値に経時変動が生じないものとす
ることができると同時に、簡易なトリミングによって抵
抗値を調整することができるようになった。
(実施例)
以下、本発明の好ましい一つの実施例について図面を参
照して説明する。
照して説明する。
第1図は歪ゲージ1の平面図である。この歪ゲージ1は
、基板となるダイアフラム2上に絶縁膜2a(SiO□
等)抵抗体膜を薄膜形成したものである。実際には、ダ
イアフラム2上に均一な膜厚の薄膜抵抗体を形成したも
のに、エツチングによって所定の形状となるように抵抗
体を形成したものである。ダイアフラム2は柔軟に変形
できる材質によって形成されている。このダイアフラム
2は外力(例えば圧力)を受けた時に、ダイアフラム2
の表面上に形成されている歪ゲージlに応力を与える。
、基板となるダイアフラム2上に絶縁膜2a(SiO□
等)抵抗体膜を薄膜形成したものである。実際には、ダ
イアフラム2上に均一な膜厚の薄膜抵抗体を形成したも
のに、エツチングによって所定の形状となるように抵抗
体を形成したものである。ダイアフラム2は柔軟に変形
できる材質によって形成されている。このダイアフラム
2は外力(例えば圧力)を受けた時に、ダイアフラム2
の表面上に形成されている歪ゲージlに応力を与える。
その結果、与えられた応力に応じた歪が抵抗体に付与さ
れて抗値の変化が起こる。
れて抗値の変化が起こる。
歪ゲージ1は、第1の抵抗体R1、第2の抵抗体R2、
第3の抵抗体R3、および第4の抵抗体R4を有してお
り、それぞれの抵抗体R1乃至R4によってブリッジ回
路を構成している。このため、ダイアフラム2が変形し
たときには、歪ゲージ1の歪量に対応した抵抗値の変化
が抵抗体部に起こると同時にブリッジ回路のバランスが
崩れて、歪量に対応した電圧の変化がブリッジ回路に起
こることになる。
第3の抵抗体R3、および第4の抵抗体R4を有してお
り、それぞれの抵抗体R1乃至R4によってブリッジ回
路を構成している。このため、ダイアフラム2が変形し
たときには、歪ゲージ1の歪量に対応した抵抗値の変化
が抵抗体部に起こると同時にブリッジ回路のバランスが
崩れて、歪量に対応した電圧の変化がブリッジ回路に起
こることになる。
さらに、歪ゲージ1の詳細について説明する。
第1の抵抗体R1と第3の抵抗体R3との間の薄膜抵抗
体上には第1調整抵抗体CRIが形成されている。さら
に、第3の抵抗体R3と第4の抵抗体R4の間の薄膜抵
抗体上には第2調整抵抗体CR2が形成されている。こ
の第1、および第2調整抵抗体CRI、CR2は梯子状
の抵抗体を構成している。第2図に調整抵抗体CRI、
CR2の拡大図を示した。調整抵抗体CRI、CR2は
同一形状でるため、調整抵抗体CRIの拡大図のみを示
した。
体上には第1調整抵抗体CRIが形成されている。さら
に、第3の抵抗体R3と第4の抵抗体R4の間の薄膜抵
抗体上には第2調整抵抗体CR2が形成されている。こ
の第1、および第2調整抵抗体CRI、CR2は梯子状
の抵抗体を構成している。第2図に調整抵抗体CRI、
CR2の拡大図を示した。調整抵抗体CRI、CR2は
同一形状でるため、調整抵抗体CRIの拡大図のみを示
した。
この調整抵抗体CRI、CR2は各抵抗体の間に実質的
に並列に接続された抵抗体CR1a・・・・CRlg(
調整抵抗体CR2の場合:CR2a=・・CR2g)が
複数個存することと同等である。
に並列に接続された抵抗体CR1a・・・・CRlg(
調整抵抗体CR2の場合:CR2a=・・CR2g)が
複数個存することと同等である。
この実施例では、調整抵抗体CRI、CR2は7つの抵
抗体を持つこととしたが、その抵抗体の数はこれに限ら
れるものではない。
抗体を持つこととしたが、その抵抗体の数はこれに限ら
れるものではない。
第3図は歪ゲージ1の各抵抗体R1・・・・R4とCR
I、CR2の接続を回路図としたものである。
I、CR2の接続を回路図としたものである。
第1の抵抗体から第4の抵抗体R1・・R4はブリッジ
回路を構成している。第1調整抵抗体CRIは、第1の
抵抗体R1と第2の抵抗体R2との間に直列に接続され
ている。また、第2調整抵抗体CR2は、第3の抵抗体
R3と第4の抵抗体R4との間に直列に接続されている
。端子■。、と端子GNDと間には定電圧が負荷されて
いる。このとき歪ゲージ1に歪力が負荷されると、抵抗
体R1・・・・R4の間のバランスが崩れて、端子TR
Iと端子TR2との間に出力電圧変動が起こる。端子T
RI、TR2からは、歪ゲージ1にかかる応力に応した
電圧が出力される。
回路を構成している。第1調整抵抗体CRIは、第1の
抵抗体R1と第2の抵抗体R2との間に直列に接続され
ている。また、第2調整抵抗体CR2は、第3の抵抗体
R3と第4の抵抗体R4との間に直列に接続されている
。端子■。、と端子GNDと間には定電圧が負荷されて
いる。このとき歪ゲージ1に歪力が負荷されると、抵抗
体R1・・・・R4の間のバランスが崩れて、端子TR
Iと端子TR2との間に出力電圧変動が起こる。端子T
RI、TR2からは、歪ゲージ1にかかる応力に応した
電圧が出力される。
歪ゲージ1が応力を受けていない状態では、端子TRI
、TR2からの出力値が零であることが要求される。こ
れを満足させるために、調整抵抗体CRI、CR2の抵
抗値を変更して応力零の状態でブリッジ出力を零とする
。このとき、調整抵抗体CRI、CR2の抵抗体CR1
a =−CR1g、CR2a・・・・CR2gの何れか
を切断することによって、応力が零の状態でブリッジ回
路の出力も零になるように調整する。
、TR2からの出力値が零であることが要求される。こ
れを満足させるために、調整抵抗体CRI、CR2の抵
抗値を変更して応力零の状態でブリッジ出力を零とする
。このとき、調整抵抗体CRI、CR2の抵抗体CR1
a =−CR1g、CR2a・・・・CR2gの何れか
を切断することによって、応力が零の状態でブリッジ回
路の出力も零になるように調整する。
第4図は、調整抵抗体CRI (CR2)の一部を切断
した状態を示した調整抵抗体CR1,CR2の平面図で
ある。この第4図では、CRle・・・・CR1g (
CR2e−−−−CR2g)を切断した状態を示したが
、歪ゲージ1に応力が負荷されていない状態でブリッジ
回路の出力が零となるように調整抵抗体CRI、CR2
の何れかを切断して出力値(零点補正)を調整する。抵
抗体を切断する際には、レーザ光線を使用して切断した
。このときレーザ光線としてはYAGレーザを使用した
。
した状態を示した調整抵抗体CR1,CR2の平面図で
ある。この第4図では、CRle・・・・CR1g (
CR2e−−−−CR2g)を切断した状態を示したが
、歪ゲージ1に応力が負荷されていない状態でブリッジ
回路の出力が零となるように調整抵抗体CRI、CR2
の何れかを切断して出力値(零点補正)を調整する。抵
抗体を切断する際には、レーザ光線を使用して切断した
。このときレーザ光線としてはYAGレーザを使用した
。
照射するレーザ光線の周波数は4500〜6000Hz
、強度は0.3〜0.5 W、掃引速度は1〜3 cm
/sec、とした。
、強度は0.3〜0.5 W、掃引速度は1〜3 cm
/sec、とした。
以下の説明では、切断される調整抵抗体が如何なる形状
であることが好ましいかについて解析する。
であることが好ましいかについて解析する。
第5図は、切断した調整抵抗体の一部を拡大した断面図
である。レーザ光線で抵抗体を切断するとき、切断され
た調整抵抗体(ここでは便宜上CR1eを一例として説
明する。)の周辺部には3Da、30bで示したように
、抵抗体の残留物が付着する。このため、抵抗温度計数
、経時変化によって抵抗体の抵抗値に変化が与えられる
。レザ光線によって切断された調整抵抗体の溝状の領域
■はカーフ(切断面)と呼ばれて、この領域■には調整
抵抗体が介在しない。また、領域Iで溶融した抵抗体が
調整抵抗体の表面に付着する領域■をHAZ (熱影響
領域)と称している。このHAZの領域■では、調整抵
抗体の表面に付着した残留物によって抵抗値の変化が起
こる。
である。レーザ光線で抵抗体を切断するとき、切断され
た調整抵抗体(ここでは便宜上CR1eを一例として説
明する。)の周辺部には3Da、30bで示したように
、抵抗体の残留物が付着する。このため、抵抗温度計数
、経時変化によって抵抗体の抵抗値に変化が与えられる
。レザ光線によって切断された調整抵抗体の溝状の領域
■はカーフ(切断面)と呼ばれて、この領域■には調整
抵抗体が介在しない。また、領域Iで溶融した抵抗体が
調整抵抗体の表面に付着する領域■をHAZ (熱影響
領域)と称している。このHAZの領域■では、調整抵
抗体の表面に付着した残留物によって抵抗値の変化が起
こる。
この影響を極力低減するために、第6A図がら第6C図
に示した形状の調整抵抗体を作成して高温経時変化につ
いての実験を行った。
に示した形状の調整抵抗体を作成して高温経時変化につ
いての実験を行った。
第6A図は、並列に接続した調整抵抗体CRI(CR2
)に切断部50aを設けたものである。
)に切断部50aを設けたものである。
第6B図は、調整抵抗体に千鳥状の切断部50bを設け
たものである。第6C図は、調整抵抗体にL字状の切断
部50cを設けたものである。
たものである。第6C図は、調整抵抗体にL字状の切断
部50cを設けたものである。
第6A図から第6C図に示した各試料について、高温経
時変化についての実験結果を第7図に示した。この実験
結果によると、第6A図に示した調整抵抗体の形状のも
のが、高温経時変化に対して良い結果が得られることが
判った。
時変化についての実験結果を第7図に示した。この実験
結果によると、第6A図に示した調整抵抗体の形状のも
のが、高温経時変化に対して良い結果が得られることが
判った。
次に調整抵抗体の設計例について説明する。
第8図は並列に同一抵抗値を持つ抵抗体をn個配列した
ものである。このとき測定した抵抗値に対してに〜1よ
り順次レーザ光線によって切断して抵抗値を調整する。
ものである。このとき測定した抵抗値に対してに〜1よ
り順次レーザ光線によって切断して抵抗値を調整する。
ただし、切断数の上限は(n−1)とする。抵抗体を切
断した場合に変化する抵抗値は第9図に示すようにに=
nを漸近線とする双曲線上の離散的な値となる。抵抗体
を1つ切断した抵抗の幅は、抵抗値の狙い値に対して小
さくする必要がある。このとき、k=(n−1)個の抵
抗を切断した場合の抵抗値の変化量が狙い値の幅より小
さいことが必要である。抵抗体の切断少ない場合の抵抗
値の変化量は小さく、必要以上の調整抵抗体が必要とな
る。
断した場合に変化する抵抗値は第9図に示すようにに=
nを漸近線とする双曲線上の離散的な値となる。抵抗体
を1つ切断した抵抗の幅は、抵抗値の狙い値に対して小
さくする必要がある。このとき、k=(n−1)個の抵
抗を切断した場合の抵抗値の変化量が狙い値の幅より小
さいことが必要である。抵抗体の切断少ない場合の抵抗
値の変化量は小さく、必要以上の調整抵抗体が必要とな
る。
第10図に示したように、調整抵抗体の切断数に対して
調整抵抗体の切断1つあたりの抵抗値の調整幅を同一に
するためには、以下の条件を満たす調整抵抗体とするこ
とが好ましい。第11図には互いに並列に接続した調整
抵抗体の接続状態を示したものである。
調整抵抗体の切断1つあたりの抵抗値の調整幅を同一に
するためには、以下の条件を満たす調整抵抗体とするこ
とが好ましい。第11図には互いに並列に接続した調整
抵抗体の接続状態を示したものである。
ro −NΔR% r 、までの値で、N段階に調整し
たいときには、r1〜rNまでの必要に応じて切断する
調整抵抗体とroを並列にする。
たいときには、r1〜rNまでの必要に応じて切断する
調整抵抗体とroを並列にする。
rH= (re”/ΔR)−r。
rs−+ = (r o r I
)/、(ro + r+ )(rN−(k−2
) rN−’(k−+1 )rN−、= (r N−(k−2+ + r N−(k−11)に
よって定義できるr、〜r、を設定する。
)/、(ro + r+ )(rN−(k−2
) rN−’(k−+1 )rN−、= (r N−(k−2+ + r N−(k−11)に
よって定義できるr、〜r、を設定する。
切断する場合はrlより順に切断して、所期の抵抗値に
達した時点で切断するのを中断する。
達した時点で切断するのを中断する。
以上に説明したように、本発明のように互いに並列に接
続された調整抵抗体をブリッジ回路を構成する抵抗体に
対して直列に介装することによって、抵抗体の切断によ
る出力値の調整を容易なものとすることができた。また
、調整抵抗体を梯子状のものとすることによって、高温
経時変化による抵抗値の変動も少なくすることができる
ようになった。この結果、高精度の歪ゲージを実現する
ことができるようになった。
続された調整抵抗体をブリッジ回路を構成する抵抗体に
対して直列に介装することによって、抵抗体の切断によ
る出力値の調整を容易なものとすることができた。また
、調整抵抗体を梯子状のものとすることによって、高温
経時変化による抵抗値の変動も少なくすることができる
ようになった。この結果、高精度の歪ゲージを実現する
ことができるようになった。
第1図は歪ゲージの平面図、第2図は調整抵抗体の平面
図、第3図は歪ゲージの各抵抗体を接続状態を示した電
気回路図、第4図は切断された調整抵抗体の平面図、第
5図は切断された調整抵抗体の一部の拡大断面図、第6
A図から第6C図は実験に用いた調整抵抗体の形状を示
す調整抵抗体の平面図、第7図は抵抗の変化量と高温経
時変化の関係を示した特性図、第8図は並列に同一抵抗
値を持つ抵抗体をn個配列した回路図、第9図は切断し
た調整抵抗体の数と抵抗値の関係を示す特性図、第1O
図も切断した抵抗体の数と抵抗値の関係を示す特性図、
第11図は互いに並列に接続した調整抵抗体の接続状態
を示す回路図である。 I RI R2 ・ダイアフラム、 ・第1の抵抗体、 ・第2の抵抗体、 ・第3の抵抗体、 ・第4の抵抗体、 ・第1調整抵抗体、 ・第2調整抵抗体。
図、第3図は歪ゲージの各抵抗体を接続状態を示した電
気回路図、第4図は切断された調整抵抗体の平面図、第
5図は切断された調整抵抗体の一部の拡大断面図、第6
A図から第6C図は実験に用いた調整抵抗体の形状を示
す調整抵抗体の平面図、第7図は抵抗の変化量と高温経
時変化の関係を示した特性図、第8図は並列に同一抵抗
値を持つ抵抗体をn個配列した回路図、第9図は切断し
た調整抵抗体の数と抵抗値の関係を示す特性図、第1O
図も切断した抵抗体の数と抵抗値の関係を示す特性図、
第11図は互いに並列に接続した調整抵抗体の接続状態
を示す回路図である。 I RI R2 ・ダイアフラム、 ・第1の抵抗体、 ・第2の抵抗体、 ・第3の抵抗体、 ・第4の抵抗体、 ・第1調整抵抗体、 ・第2調整抵抗体。
Claims (1)
- (1)ダイアフラム; 該ダイアフラム上に抵抗体薄膜によつてブリツジ回路を
構成するように形成された第1、第2、第3および第4
の抵抗体; 該第1および第3の抵抗体の間に形成した梯子状の第1
調整抵抗体;および、 前記第2および第4の抵抗体の間に形成した梯子状の第
2調整抵抗体を有する歪ゲージ。(2)ダイアフラム; 該ダイアフラム上に抵抗体薄膜によつてブリツジ回路を
構成するように形成された第1、第2、第3および第4
の抵抗体; 該第1および第3の抵抗体の間に形成した梯子状の第1
調整抵抗体;および、 前記第2および第4の抵抗体の間に形成した梯子状の第
2調整抵抗体を有する歪ゲージにおいて、前記歪ゲージ
の出力値を調整するにあたり、前記第1および第2調整
抵抗体をレーザ光によつてトリミングすることを特徴と
する歪ゲージの出力値調整方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2257662A JPH04133401A (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 歪ゲージおよび該歪ゲージの出力調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2257662A JPH04133401A (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 歪ゲージおよび該歪ゲージの出力調整方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04133401A true JPH04133401A (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=17309364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2257662A Pending JPH04133401A (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 歪ゲージおよび該歪ゲージの出力調整方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04133401A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2719413A1 (fr) * | 1994-04-28 | 1995-11-03 | Sextant Avionique | Procédé d'obtention d'une résistance de valeur déterminée. |
EP3312550A1 (en) * | 2016-10-21 | 2018-04-25 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
-
1990
- 1990-09-26 JP JP2257662A patent/JPH04133401A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2719413A1 (fr) * | 1994-04-28 | 1995-11-03 | Sextant Avionique | Procédé d'obtention d'une résistance de valeur déterminée. |
EP3312550A1 (en) * | 2016-10-21 | 2018-04-25 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
US10209150B2 (en) | 2016-10-21 | 2019-02-19 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
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