JPH04274703A - 金属箔ひずみゲージの電極形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属箔ひずみゲージの
電極形成方法に関し、より詳細には、半田付けが容易な
ソルダリングパッド層を形成する金属箔ひずみゲージの
電極形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ひずみゲージとして、例えばポリイミド
樹脂等からなるベースの表面に、例えば銅ニッケルある
いはニッケルクロム等の合金からなる抵抗素子を形成し
て成るものが知られている。

【０００３】ところで、抵抗素子材料として最も多く用
いられるのが銅ニッケル合金と、ニッケルクロム合金で
あり、そのうちニッケルクロム合金の方が銅ニッケル合
金よりも温度特性や耐腐食性に優れており、特に高精度
や長期安定性を要求される場合に広く使用される。

【０００４】しかしながら、ニッケルクロム合金には、
半田付けがしにくいという欠点があり、特に自動半田付
けが非常に困難であるという難点があった。

【０００５】そこで、従来は、ニッケルクロム合金によ
り抵抗素子を形成したひずみゲージの場合、抵抗素子の
ゲージタブとなる部分に半田付けのし易い、例えば銅か
らなるソルダリングパッド層を形成して半田付けがしに
くいという欠点を補っていた。

【０００６】図２は、このようなひずみゲージの平面図
である。この図２における１００は、上述のポリミイド
樹脂等からなるゲージベース（以下単に「ベース」とい
う）であり、このベース１００上に、図示のような形状
のグリッド部と配線部とから成るゲージパターン１０１
が形成されている。

【０００７】このゲージパターン１０１の両端（図にお
いては下端）には、半田付け性の良好な電極としてのソ
ルダリングパッド層１０２が添着されたゲージタブ１０
３が形成されて、ひずみゲージ１０４が構成されている
。

【０００８】図３は、図２のＡ−Ａ′線矢視方向の断面
を示す従来の金属箔ひずみゲージの電極形成方法を工程
順に符号（Ａ）〜（Ｊ）をもって示す工程断面図である
。

【０００９】先ず、図３において、（Ａ）に示すように
ベース１に図示しない接着剤を介して、ニッケルクロム
の合金からなる金属箔２を接着する。この金属箔２をベ
ース１に接着した状態では、自然酸化による酸化膜３が
金属箔２の表面に形成されるとともに、汚れや塵埃が付
着される。

【００１０】このため、金属箔２の表面を、例えばアル
ミナ粉等によりブラッシングをかける。このように表面
処理を施こすことによって図３の（Ｂ）に示すように、
酸化膜３が除去され、汚れも同時に除去されるとともに
、金属箔２の表面の一部も研磨されることになり、した
がって、金属箔２の表面が清浄化される。

【００１１】次に、図３の（Ｃ）に示すように、リソグ
ラフィによるパターニングをするために、金属箔２の上
面全体にレジストを塗布してレジスト膜を形成した後、
マスク（図示せず）を当てて露光し、現像することによ
り、図２で示したソルダリングパッド層１０２の部分が
除去されたレジストパターン４を形成する。

【００１２】次に、図３の（Ｄ）に示すように、例えば
スパッタリングにより、全面に半田付け性の良好な銅ニ
ッケル系合金、銅、金等の金属膜５を形成する。

【００１３】次に、図３の（Ｅ）に示すように、レジス
トパターン４上の金属膜５を粘着テープ等により、手作
業でリフトオフし、図２で示したソルダリングパッド層
１０２の部分のみに、金属膜５を残存させる。つまり、
レジストパターン４は、電極（この場合、ソルダリング
パッド層１０２の部分、さらに換言すれば、ゲージタブ
となる部分）のマスクとなる。

【００１４】次に、図３（Ｆ）に示すように、剥離用溶
剤に浸積して、レジストパターン４を剥離した後、洗浄
する。その後、表面全体が酸化し始め、（Ａ）に示した
と同様に酸化膜６が形成されるほか、塵埃などが付着し
て、汚れも生じる。

【００１５】このため、次に、図３の（Ｇ）に示すよう
に、酸化膜６と汚れを除去するために、上述したように
ブラッシングをすると、金属箔２の表面とゲージタブに
相当する部分の上記金属膜５が露出される。

【００１６】次に、図３の（Ｈ）に示すように、全面に
レジストを塗布して、ゲージパターン（ゲージタブパタ
ーンも含む）が形成されたマスク（図示せず）を当てて
、露光し、現像することにより、ゲージパターンと金属
膜５を含むゲージタブパターンの部分を被覆するような
レジストパターン７を形成する。

【００１７】次に、このレジストパターン７をマスクに
してエッチングを行うことにより、図３の（Ｉ）に示す
ようにゲージパターンとゲージタブ以外の部分の金属箔
２が除去され、ベース１の表面が現われる。

【００１８】次いで、再び剥離用の溶剤に浸漬すること
により、レジストパターン７が図３の（Ｊ）に示すよう
に除去され、かくして図２で示したようなソルダリング
パッド層（電極）１０２を有するゲージタブ１０３が形
成されることになる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図３の（Ａ
）乃至図３の（ｊ）に示した金属箔ひずみゲージの電極
形成方法は、リフトオフ工程（Ｄ→Ｅ）が手作業に頼ら
ざるを得ない部分があるので、量産化の上でネックとな
っていた。

【００２０】また、図（Ｇ）でのブラッシング工程（表
面処理工程）において、ソルダリングパッド層となる金
属膜５を削るおそれもあり、極端な場合には、この金属
膜５を完全に削ってしまい、使用不能を招き、歩留りを
低下させる原因となっていた。

【００２１】さらに、図３の（Ｂ）でのブラッシングに
よる表面処理工程、図３の（Ｇ）でのブラッシングによ
る表面処理工程では、金属箔２および金属膜５の表面の
一部も研磨されてしまうため、箔厚および膜厚にバラツ
キが生じ、延いては、抵抗値のバラツキが生じ、抵抗値
の管理が難しい等の問題点があった。

【００２２】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ゲージタブにソル
ダリングパッド層を添着するひずみゲージの電極形成工
数を少なくして低コスト化を図り、且つ歩留りの低下を
防止すると共に、抵抗値のバラツキを極力抑えた、金属
箔ひずみゲージの電極形成方法を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、ベースの表面にニッケルクロム合金か
らなる抵抗素子形成用の金属箔を添着する工程と、この
金属箔上にレジストを塗布してグリッド部と配線部を覆
うゲージパターンとゲージタブのうち少なくとも電極部
を露出するための電極マスクとから成る第１のレジスト
パターンを形成する工程と、前記第１のレジストパター
ンの上から半田付け性の良好な金属膜を形成する工程と
、上記金属膜にレジストを塗布して電極に対応する第２
のレジストパターンを形成する工程と、上記第２のレジ
ストパターンをマスクにして上記金属膜と上記金属箔を
順次エッチングにより除去する工程と、上記第１のレジ
ストパターンおよび第２のレジストパターンを除去して
上記金属箔上に上記金属膜によるソルダリングパッド層
を露出させる工程と、を具備したことを特徴としたもの
である。

【００２４】

【作用】上記のように構成された金属箔ひずみゲージの
電極形成方法は、ベースに金属箔を添着後、ゲージパタ
ーン形状とソルダリングパッド層の外形を規定するため
の第１のレジストパターンを形成し、この第１のレジス
トパターンの上から半田付け性の良好な銅ニッケル合金
等の金属膜を例えばスパッタリングにより全面に形成す
る。

【００２５】この金属膜の上に、ソルダリングパット層
に相当する形状の第２のレジストパターンを形成する。 この第２のレジストパターンをマスクにして、エッチン
グを行うことにより、金属膜と金属箔が順次エッチング
され、第１のレジストパターンと第２のレジストパター
ンに囲まれた部分のみの金属箔と金属膜が残存する。

【００２６】次いで、剥離用溶剤に浸漬することにより
、第１のレジストパターンと第２のレジストパターンを
除去する。すると、ベース上において、ゲージパターン
とゲージタブおよびこのゲージタブの部分に金属膜で成
るソルダリングパッド層の電極が積層形成される。

【００２７】つまり、リフトオフの工程が省略でき且つ
表面処理工程を減らすことができ、さらにレジストパタ
ーン除去工程を減らすことができるので、ソルダリング
パッド層を有するひずみゲージの製造工程数を少なくす
ることができ、延いてはその分だけ低コスト化を図るこ
とができるとともに、歩留りの低下の防止と、抵抗値の
バラツキを少なくすることができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例により詳
しく説明する。

【００２９】図１の（Ａ）乃至図（Ｇ）は、本発明に係
る金属箔ひずみゲージの電極形成方法の一つの実施例を
工程順に示す工程断面図であり、図２のＡ−Ａ′線矢視
方向の断面で示してある。

【００３０】先ず、図１の（Ａ）に示すように、例えば
ポリイミド樹脂から成るベース１１の表面に図示しない
接着剤によりニッケルクロム合金からなる抵抗素子形成
用の金属箔１２を接着する。

【００３１】この金属箔１２をベース１１に接着した状
態では、表面にエッチングを阻害する膜、すなわち、自
然酸化による酸化膜１３が形成されたりその表面に塵埃
等が付着して汚れを生じる。

【００３２】ところが、このような酸化膜１３の最も弱
い部分からエッチングが進行する現象が生じる傾向があ
る。すなわち、酸化膜１３にピンホールが形成され、エ
ッチングの際、このピンホール部分から金属箔１２が溶
解し、このピンホールの近傍とピンホールから離れた部
位とでは、エッチングの進行速度が異なり、これが抵抗
値のバラツキが生じる要因となり、加えてエッチングに
よる形状歩留りを低下させることになる。

【００３３】そこで、この段階では、アルミナ粉等によ
り、ブラッシングを行って、表面処理を行うことにより
、図１の（Ｂ）に示すように、上記酸化膜１３および汚
れを除去して金属箔１２の表面を露出させる。

【００３４】次に、電極のソルダリングパッド層形成の
前工程準備として、図１の（Ｃ）に示すように、レジス
トを金属箔１２の全面に塗布してマスク（図示せず）を
当てて、露光および現像することにより、レジストパタ
ーン１４を形成する。

【００３５】このレジストパターン１４は、図２で示し
たゲージタブ１０３の周辺部は覆うが中心部は露出させ
る電極マスクと、ひずみゲージのグリッド部と配線部よ
り成る部分を覆う、ゲージパターンとを兼ねるものであ
る。すなわち、図２のＡ−Ａ′断面についてみれば、レ
ジストパターン１４の内寸法は、ソルダリングパッド層
１０２の幅寸法であり、レジストパターン１４の外寸法
はゲージタブ１０３の幅寸法となっている。

【００３６】次に、図１の（Ｄ）に示すように、半田付
け性の良好な銅ニッケル合金、銅等の金属をスパッタリ
ング等により、金属箔１２とレジストパターン１４の全
面に堆積させて、金属膜１５を形成する。

【００３７】次に、図１の（Ｅ）に示すように、全面に
レジストを塗布して、マスク（図示せず）を当てて、露
光および現像処理を行うことにより、金属膜１５上にレ
ジストパターン１６を形成する。すなわち、このレジス
トパターン１６は、図２で示したソルダリングパット層
１０２を残存させるためのマスクとなるものである。

【００３８】次に、図１の（Ｆ）に示すように、レジス
トパターン１６およびレジストパターン１４をマスクと
して、エッチング液に浸漬することにより、マスクされ
ていない部分の金属膜１５および金属箔１２を順次エッ
チングにより除去する。

【００３９】これにより金属箔１２のうち、レジストパ
ターン１４によってマスクされたゲージパターン（グリ
ッド部と配線部とゲージタブの輪郭部）が残存される。 そして、金属膜１５のうち、レジストパターン１６によ
ってマスクされた電極（ソルダリングパット層１０２）
パターンが残存される。

【００４０】次いで、図１の（Ｇ）に示すように、レジ
ストパターン１４，１６をメチルアルコール等の溶剤に
浸漬することにより、レジストパターン１４，１６が除
去され、ベース１１上に残存した金属箔１２と金属膜１
５が表面に現われる。

【００４１】この図１の（Ｇ）に示される金属箔１２は
、図２で示したゲージタブ１０３であり、金属膜１５は
図２で示した電極としてのソルダリングパッド層である
。尚、図１には現われないが、ゲージパターン（グリッ
ド部、配線部）が金属箔１２によって形成されている。 かくして、半田付け性の良好なソルダリングパッド層を
有するひずみゲージが形成されることになる。

【００４２】このような金属箔ひずみゲージの電極形成
方法によれば、ゲージパターン１０１形成用金属箔１２
とソルダリングパッド層形成用合金層である金属膜１５
のパターニングを、レジストパターン１４，１６をマス
クにして一度にエッチングすることにより行うことがで
きる。その結果、従来のようにソルダリングパッド層形
成のためにレジスト除去工程を繰り返し行うことを要し
ないので、製造工程数の低減を図ることができる。従っ
て高性能でしかも半田付け性が良いソルダリングパッド
層付きひずみゲージを低価格で提供することが可能にな
る。

【００４３】また、粘着テープを用いて金属スパッタ膜
をリフトオフする手作業を省略でき、しかもブラッシン
グによる金属箔の表面処理工程も減少でき、金属箔の厚
さのバラツキによる抵抗値のバラツキが少なくなり、し
かも金属箔のエッチングにより形状歩留りの低下も防止
できる。

【００４４】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変
形実施ができるものである。

【００４５】例えば、金属膜１５の形成は、スパッタリ
ングに代えて、真空蒸着により形成してもよく、さらに
メッキ工程を導入して金属膜を形成するようにしてもよ
い。

【００４６】また、ベース１１は、ポリイミド樹脂以外
に、フエステル系樹脂、フエノール樹脂等を使用しても
よい。

【００４７】また、金属箔１２は、スパッタリング法や
蒸着法などにより形成した金属膜に代えてもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明に係る金属箔ひずみゲージの電極
形成方法によれば、ソルダリングパッド層を形成するた
めに表面処理工程やレジスト除去工程を繰り返し行わな
いのに加えてリフトオフ工程を省略できるので、ソルダ
リングパッド層を有するひずみゲージの電極形成工程を
従来の９工程から６工程に少なくすることができ、延い
ては低コスト化を図ることができる。

【００４９】また、上記工程の省略にともなって金属膜
の粘着テープによる手作業のリフトオフ工程や、金属膜
のリフトオフ後のブラッシングによる表面処理を行わな
くて済むことから、金属箔の厚さのバラツキが少なくな
り、したがって、抵抗値のバラツキが減少し、しかも、
金属箔のエッチングによる形状歩留りの低下も防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属箔ひずみゲージの電極形成方
法の一実施例を説明するための図２のＡ−Ａ′線矢視方
向工程断面図である。

【図２】従来の一般的なひずみゲージの平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ′線矢視方向の断面に相当する部
分の従来の金属箔ひずみゲージの電極形成方法の工程断
面図である。

【符号の説明】

１１　　ベース １２　　金属箔 １３　　酸化膜 １４　　レジストパターン １５　　金属膜 １６　　レジストパターン １００　　ベース １０１　　ゲージパターン １０２　　ソルダリングパッド層（電極）１０３　　ゲ
ージタブ １０４　　ひずみゲージ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ベースの表面にニッケルクロム合金か
   らなる抵抗素子形成用の金属箔を添着する工程と、この
   金属箔上にレジストを塗布してグリッド部と配線部を覆
   うゲージパターンとゲージタブのうち少なくとも電極部
   を露出するための電極マスクとから成る第１のレジスト
   パターンを形成する工程と、前記第１のレジストパター
   ンの上から半田付け性の良好な金属膜を形成する工程と
   、上記金属膜にレジストを塗布して電極に対応する第２
   のレジストパターンを形成する工程と、上記第２のレジ
   ストパターンをマスクにして上記金属膜と上記金属箔を
   順次エッチングにより除去する工程と、上記第１のレジ
   ストパターンおよび第２のレジストパターンを除去して
   上記金属箔上に上記金属膜によるソルダリングパッド層
   を露出させる工程と、を具備したことを特徴とする金属
   箔ひずみゲージの電極形成方法。