JPH07113697A - Load cell - Google Patents
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- JPH07113697A JPH07113697A JP26052793A JP26052793A JPH07113697A JP H07113697 A JPH07113697 A JP H07113697A JP 26052793 A JP26052793 A JP 26052793A JP 26052793 A JP26052793 A JP 26052793A JP H07113697 A JPH07113697 A JP H07113697A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子秤などに利用する
ロードセルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load cell used for an electronic scale or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ここで、本出願人が出願した特開昭57-9
3220号公報のロードセルでは、ブリッジ回路を形成する
ストレンゲージやリード電極を積層膜で形成すること
で、その生産性や信頼性を向上させるようになってい
る。さらに、本出願人が提案したロードセルでは、積層
膜で形成したストレンゲージの表面をポリイミドでコー
ティングすることで、外気の湿度によるストレンゲージ
の腐蝕を防止するようになっている。2. Description of the Related Art Here, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-9 filed by the present applicant.
In the load cell of the 3220 gazette, the strain gauge and the lead electrode forming the bridge circuit are formed of a laminated film to improve the productivity and the reliability thereof. Further, in the load cell proposed by the present applicant, the surface of the strain gauge formed of the laminated film is coated with polyimide to prevent the corrosion of the strain gauge due to the humidity of the outside air.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述したロードセルで
は、ポリイミドで外気の湿度を遮断してストレンゲージ
の腐蝕を防止するようになっている。In the above-mentioned load cell, the humidity of the outside air is blocked by polyimide to prevent corrosion of the strain gauge.
【０００４】しかし、実際にはポリイミドは吸湿性を有
するので、これでストレンゲージの腐蝕を充分に防止す
ることは困難である。そこで、本出願人は、ストレンゲ
ージをポリイミドの積層膜とブチルゴムの塗布膜とで二
重にコーティングすることも提案したが、これでもスト
レンゲージの腐蝕を充分に防止することはできなかっ
た。However, in reality, since polyimide has hygroscopicity, it is difficult to sufficiently prevent corrosion of the strain gauge with this. Therefore, the present applicant also proposed double coating of the strain gauge with a laminated film of polyimide and a coating film of butyl rubber, but even with this, the corrosion of the strain gauge could not be sufficiently prevented.
【０００５】本発明は、特性が良好なロードセルを得る
ものである。The present invention provides a load cell having good characteristics.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】ビーム体の薄肉変形部に
設けたストレンゲージでブリッジ回路を形成したロード
セルにおいて、前記ストレンゲージの表面に無機絶縁膜
と有機絶縁膜とを順次形成した。In a load cell in which a bridge circuit is formed by a strain gauge provided in a thin deformed portion of a beam body, an inorganic insulating film and an organic insulating film are sequentially formed on the surface of the strain gauge.
【０００７】[0007]
【作用】外気の湿度がストレンゲージに作用することを
無機絶縁膜で防止し、この無機絶縁膜のピンホールを有
機絶縁膜で遮蔽することにより、ストレンゲージ等の腐
蝕を防止することができる。The inorganic insulating film prevents the humidity of the outside air from acting on the strain gauge, and the pinholes of the inorganic insulating film are shielded by the organic insulating film to prevent corrosion of the strain gauge and the like.
【０００８】[0008]
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて以下に説
明する。まず、このロードセル１では、図２に例示する
ように、ジュラルミン材の一つである A2024材の直方体
２に互いに連通する二つの孔３を形成することで、受圧
部４と固定部５との間に湾曲自在な薄肉変形部６を各々
介して一対のアーム７を連結した形状のビーム体である
ロバーバル機構８を形成している。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, in this load cell 1, as shown in FIG. 2, by forming two holes 3 communicating with each other in a rectangular parallelepiped 2 of A2024 material which is one of duralumin materials, a pressure receiving portion 4 and a fixing portion 5 are formed. A Roberval mechanism 8 which is a beam body having a shape in which a pair of arms 7 are connected via thin bendable portions 6 which can be bent is formed therebetween.
【０００９】そして、このロードセル１では、同図及び
図３に例示するように、前記ロバーバル機構８の上方の
二箇所の前記薄肉変形部６の表面に二個ずつ位置する四
個のストレンゲージ９と、前記ロバーバル機構８の上面
に位置するリード電極１０と入力端子１１と出力端子１
２とからなるブリッジ回路１３を、積層膜で一体に形成
している。In this load cell 1, as shown in FIG. 3 and FIG. 3, four strain gauges 9 are arranged on the surface of the thin-walled deforming portion 6 at two locations above the Roberval mechanism 8. And a lead electrode 10, an input terminal 11, and an output terminal 1 located on the upper surface of the Roberval mechanism 8.
The bridge circuit 13 composed of 2 and 1 is integrally formed of a laminated film.
【００１０】ここで、このロードセル１では、図１に例
示するように、前記ロバーバル機構８の表面にポリイミ
ドからなる膜厚 10(μm)の有機絶縁膜１４を一様に積層
し、この表面に前記ブリッジ回路１３の前記ストレンゲ
ージ９や前記リード電極１０を形成している。そこで、
このリード電極１０は、Ｎi-Ｃr-Ｓi からなる膜厚 100
0(Å）のゲージ抵抗膜１５と、Ｔｉからなる膜厚0.5(μ
m)の温度補正膜１６と、Ｃｕからなる膜厚2.0(μm)の導
電層１７とを順次積層した構造となっており、前記スト
レンゲージ９は、前記温度補正膜１６や前記導電層１７
を前記ゲージ抵抗膜１５の表面から除去した構造となっ
ている。Here, in this load cell 1, as shown in FIG. 1, an organic insulating film 14 made of polyimide and having a film thickness of 10 (μm) is uniformly laminated on the surface of the Roberval mechanism 8, and on this surface. The strain gauge 9 and the lead electrode 10 of the bridge circuit 13 are formed. Therefore,
The lead electrode 10 is made of Ni-Cr-Si and has a film thickness of 100.
0 (Å) gauge resistance film 15 and Ti film thickness 0.5 (μ
(m) temperature correction film 16 and a conductive layer 17 made of Cu and having a film thickness of 2.0 (μm) are sequentially stacked. The strain gauge 9 includes the temperature correction film 16 and the conductive layer 17
Is removed from the surface of the gauge resistance film 15.
【００１１】そして、このロードセル１では、上述のよ
うに積層膜で形成した前記ブリッジ回路１３の表面のみ
にＳｉＯ2 からなる膜厚 1000(Å）の無機絶縁膜１８を
積層し、この無機絶縁膜１８や前記有機絶縁膜９の表面
に、ポリイミドからなる膜厚10(μm)の有機絶縁膜１９
を一様に形成している。In the load cell 1, the inorganic insulating film 18 made of SiO 2 and having a film thickness of 1000 (Å) is laminated only on the surface of the bridge circuit 13 formed of the laminated film as described above. 18 and the surface of the organic insulating film 9 are formed on the organic insulating film 19 made of polyimide and having a thickness of 10 (μm).
Are formed uniformly.
【００１２】なお、このロードセル１で電子秤（図示せ
ず）などを形成する場合は、例えば、前記固定部５を本
体ベース（図示せず）に固定すると共に前記受圧部６に
受皿（図示せず）を連結し、前記ブリッジ回路１３の前
記入力端子１１に直流電源（図示せず）を接続すると共
に前記出力端子１２に演算処理回路（図示せず）を接続
することになる。When forming an electronic scale (not shown) or the like with the load cell 1, for example, the fixing portion 5 is fixed to the main body base (not shown) and the pressure receiving portion 6 is provided with a tray (not shown). No.), a DC power supply (not shown) is connected to the input terminal 11 of the bridge circuit 13, and an arithmetic processing circuit (not shown) is connected to the output terminal 12.
【００１３】このような構成において、このロードセル
１では、ロバーバル機構８の表面に積層膜で形成したブ
リッジ回路１３の表面に無機絶縁膜１８を積層すること
で、外気の湿度によるブリッジ回路１３のストレンゲー
ジ９等の腐蝕を吸湿性を有しない無機絶縁膜１８で良好
に防止するようになっている。そして、このロードセル
１では、後述する各種事情により無機絶縁膜１８は膜厚
の増加が困難であるので、この無機絶縁膜１８にピンホ
ール（図示せず）が発生して外気の湿度がブリッジ回路
１３まで浸透する懸念がある。そこで、このロードセル
１では、ブリッジ回路１３の腐蝕を防止する無機絶縁膜
１８の表面に膜厚の増加が容易な有機絶縁膜１９を積層
することで、この有機絶縁膜１９で無機絶縁膜１８のピ
ンホールを遮蔽してブリッジ回路１３の腐蝕を確実に防
止するようになっている。In such a structure, in the load cell 1, the inorganic insulating film 18 is laminated on the surface of the bridge circuit 13 formed of a laminated film on the surface of the Roberval mechanism 8 so that the strain of the bridge circuit 13 due to the humidity of the outside air is increased. Corrosion of the gauge 9 and the like is satisfactorily prevented by the inorganic insulating film 18 having no hygroscopic property. In the load cell 1, since it is difficult to increase the thickness of the inorganic insulating film 18 due to various reasons described later, a pinhole (not shown) is generated in the inorganic insulating film 18 and the humidity of the outside air causes the bridge circuit. There is a concern that it will penetrate up to 13. Therefore, in the load cell 1, by stacking the organic insulating film 19 whose film thickness can be easily increased on the surface of the inorganic insulating film 18 which prevents the bridge circuit 13 from being corroded, the organic insulating film 19 serves as the inorganic insulating film 18. The pinhole is shielded to surely prevent corrosion of the bridge circuit 13.
【００１４】ここで、上述のように無機絶縁膜１８の膜
厚が困難である理由を以下に説明する。まず、このロー
ドセル１では、製作工程において無機絶縁膜１８をブリ
ッジ回路１３と共にレーザ光でトリミングするようにな
っているが、無機絶縁膜１８は特性的に高剛性なので膜
厚を増加するとトリミングが困難となって生産性が低下
する。そこで、このトリミングが可能な無機絶縁膜１８
の膜厚を本出願人が実験で調査したところ、これは0.5
(μm)以下とする必要があることが判明した。そこで、
この無機絶縁膜１８は、0.05〜0.5(μm)の膜厚で形成す
ることになるが、このような膜厚ではピンホールの発生
を防止することが困難である。The reason why the thickness of the inorganic insulating film 18 is difficult as described above will be described below. First, in the load cell 1, the inorganic insulating film 18 is trimmed with laser light along with the bridge circuit 13 in the manufacturing process. However, since the inorganic insulating film 18 is characteristically high in rigidity, it is difficult to trim when the film thickness is increased. And productivity is reduced. Therefore, this inorganic insulating film 18 that can be trimmed
When the applicant investigated the film thickness of the experimentally, it was 0.5
It has been found that the thickness needs to be (μm) or less. Therefore,
The inorganic insulating film 18 is formed with a film thickness of 0.05 to 0.5 (μm), but it is difficult to prevent pinholes with such a film thickness.
【００１５】また、無機絶縁膜１８のトリミングは必須
要件ではないので、例えば、ブリッジ回路１３をトリミ
ングしてから無機絶縁膜１８を表面に一様に積層するこ
とは可能であるが、この場合でも高剛性な無機絶縁膜１
８膜厚を増加すると、その内部応力が過大となってスト
レンゲージ７の特性を阻害することになる。Further, since the trimming of the inorganic insulating film 18 is not an essential requirement, it is possible to trim the bridge circuit 13 and then laminate the inorganic insulating film 18 uniformly on the surface, but in this case as well. Highly rigid inorganic insulating film 1
8 When the film thickness is increased, the internal stress becomes excessive and the characteristics of the strain gauge 7 are impaired.
【００１６】そこで、このロードセル１では、上述のよ
うな事情により膜厚を低減した無機絶縁膜１８のピンホ
ールを特性的に低剛性の有機絶縁膜１９で遮蔽すること
で、ブリッジ回路１３の生産性や特性を阻害することな
く簡易かつ確実にストレンゲージ９等の腐蝕を防止する
ようになっている。Therefore, in the load cell 1, the bridge circuit 13 is produced by blocking the pinholes of the inorganic insulating film 18 whose thickness has been reduced due to the above-mentioned circumstances with the organic insulating film 19 which is characteristically low in rigidity. Corrosion of the strain gauge 9 and the like is easily and reliably prevented without impairing the properties and characteristics.
【００１７】なお、本出願人は実際に本発明のロードセ
ル１や従来例に相当するロードセル（図示せず）を試作
し、その特性を各種条件において調査した。そこで、こ
の実験結果を図４及び図５に基づいて以下に説明する。The applicant of the present invention actually prototyped the load cell 1 of the present invention and a load cell (not shown) corresponding to the conventional example, and examined the characteristics under various conditions. Therefore, the results of this experiment will be described below with reference to FIGS. 4 and 5.
【００１８】まず、本出願人は本発明に相当するロード
セル１を製作し、その無機・有機絶縁膜１８，１９の内
部応力を除去するため、160(℃）で12時間の熱処理によ
りロードセル１をエージングした。このようにすること
で、図４に例示するように、エージングする以前のロー
ドセル１は、時間経過によりゼロ点に変化が発生した
が、エージングを完了したロードセル１は、時間経過に
よるゼロ点の変化は発生しなかった。First, the present applicant manufactured the load cell 1 corresponding to the present invention, and in order to remove the internal stress of the inorganic / organic insulating films 18 and 19, the load cell 1 was heat-treated at 160 (° C.) for 12 hours. Aged. By doing so, as illustrated in FIG. 4, the load cell 1 before aging has a change in the zero point with the passage of time, but the load cell 1 that has completed the aging has a change in the zero point with the passage of time. Did not occur.
【００１９】なお、このゼロ点とは、固定部５で支持し
たロードセル１の受圧部４を加重しない状態で、一定電
圧を入力端子１１に印加したブリッジ回路１３の出力端
子１２の出力電圧で計測するようになっており、この出
力電圧はロードセル１が良好ならば一定なのでゼロ点が
変化しないことになる。The zero point is measured by the output voltage of the output terminal 12 of the bridge circuit 13 in which a constant voltage is applied to the input terminal 11 without weighting the pressure receiving portion 4 of the load cell 1 supported by the fixed portion 5. Since the output voltage is constant if the load cell 1 is good, the zero point does not change.
【００２０】つぎに、本出願人はポリイミドからなる有
機絶縁膜の積層膜とブチルゴムの塗布膜とでブリッジ回
路等の表面を順次コーティングしたロードセル（図示せ
ず）と、ＳｉＯ2 からなる無機絶縁膜のみでブリッジ回
路等の表面をコーティングしたロードセル（図示せず）
とを試作し、これらのロードセルと本発明のロードセル
１とを高温高湿の条件に設置して時間経過によるゼロ点
の変化を調査した。Next, the applicant of the present invention has a load cell (not shown) in which the surface of a bridge circuit or the like is sequentially coated with a laminated film of an organic insulating film made of polyimide and a coating film of butyl rubber, and an inorganic insulating film made of SiO 2. Load cell whose surface is coated with a bridge circuit (not shown)
Was prototyped, and these load cells and the load cell 1 of the present invention were installed under conditions of high temperature and high humidity, and the change of the zero point with the passage of time was investigated.
【００２１】すると、図５に例示するように、ポリイミ
ドの有機絶縁膜とブチルゴムの塗布膜とで表面を順次コ
ーティングしたロードセルは、時間経過によりゼロ点が
極めて過大に変化し、ＳｉＯ2 の無機絶縁膜のみで表面
をコーティングしたロードセルも、時間経過によりゼロ
点が変化することが判明した。しかし、ブリッジ回路１
３等の表面を無機・有機絶縁膜１８，１９でコーティン
グした本発明のロードセル１は、時間経過によるゼロ点
の変化が極めて微小であり、これは実用的には問題とな
らないことを確認できた。Then, as illustrated in FIG. 5, in the load cell whose surface is sequentially coated with the organic insulating film of polyimide and the coating film of butyl rubber, the zero point changes extremely excessively over time, and the inorganic insulation of SiO 2 It was also found that the zero point of the load cell whose surface was coated only with the film changed with the passage of time. However, bridge circuit 1
In the load cell 1 of the present invention in which the surface of No. 3 or the like is coated with the inorganic / organic insulating films 18 and 19, the change of the zero point with time elapses is extremely small, and it was confirmed that this is not a practical problem. .
【００２２】そこで、この環境試験の終了後に上述のよ
うなロードセル１等の材料分析を実施したところ、ポリ
イミドの有機絶縁膜とブチルゴムの塗布膜とをコーティ
ングしたロードセルと、ＳｉＯ2 の無機絶縁膜をコーテ
ィングしたロードセルとは、ストレンゲージ９のゲージ
抵抗膜１５やリード電極１０の導電膜１７などに酸化が
発生していることが判明したが、本発明のロードセル１
では、ストレンゲージ９のゲージ抵抗膜１５やリード電
極１０の導電膜１７などに酸化が発生していないことが
判明した。Therefore, when the material analysis of the load cell 1 and the like as described above was carried out after the completion of this environmental test, the load cell coated with the organic insulating film of polyimide and the coating film of butyl rubber and the inorganic insulating film of SiO 2 were found. The coated load cell was found to be oxidized in the gauge resistance film 15 of the strain gauge 9, the conductive film 17 of the lead electrode 10, and the like.
Then, it was found that the gauge resistance film 15 of the strain gauge 9 and the conductive film 17 of the lead electrode 10 were not oxidized.
【００２３】なお、本実施例のロードセル１では、無機
絶縁膜１８の材料としてＳｉＯ2 を例示したが、本発明
は上記実施例に限定するものではなく、上述のような無
機絶縁膜１８の材料としては、Ｔa2Ｏ5 や窒化シリコン
など各種材料が利用可能であり、有機絶縁膜１９として
もポリイミド以外に各種材料が利用可能である。In the load cell 1 of this embodiment, SiO 2 is exemplified as the material of the inorganic insulating film 18, but the present invention is not limited to the above embodiment, and the material of the inorganic insulating film 18 as described above is used. As the material, various materials such as Ta 2 O 5 and silicon nitride can be used, and as the organic insulating film 19, various materials other than polyimide can be used.
【００２４】また、本実施例のロードセル１では、ロバ
ーバル機構８の表面にストレンゲージ９を積層膜で形成
することを例示したが、本発明は上記実施例に限定する
ものでもなく、例えば、独立部品のストレンゲージをロ
バーバル機構に貼付するロードセル（図示せず）などに
も本案は適用可能である。Further, in the load cell 1 of this embodiment, the strain gauge 9 is formed on the surface of the Roberval mechanism 8 as a laminated film, but the present invention is not limited to the above embodiment, and for example, it is independent. The present invention is also applicable to a load cell (not shown) or the like in which a strain gauge of a component is attached to a Roberval mechanism.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明は上述のように、ビーム体の薄肉
変形部に設けたストレンゲージでブリッジ回路を形成し
たロードセルにおいて、前記ストレンゲージの表面に無
機絶縁膜と有機絶縁膜とを順次形成したことにより、ス
トレンゲージ等の腐蝕を防止することができるので、特
性が良好なロードセルを得ることができる等の効果を有
するものである。As described above, according to the present invention, in a load cell in which a bridge circuit is formed by a strain gauge provided in a thin-walled deformed portion of a beam body, an inorganic insulating film and an organic insulating film are sequentially formed on the surface of the strain gauge. By doing so, it is possible to prevent corrosion of the strain gauge and the like, and thus it is possible to obtain a load cell having good characteristics.
【図１】本発明の一実施例のロードセルの積層膜の内部
構造を示す縦断正面図である。FIG. 1 is a vertical sectional front view showing an internal structure of a laminated film of a load cell according to an embodiment of the present invention.
【図２】ロードセルの外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a load cell.
【図３】ブリッジ回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a bridge circuit.
【図４】熱処理の実行前後のロードセルの時間経過によ
るゼロ点変化を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a zero point change of a load cell with time before and after execution of heat treatment.
【図５】各種のロードセルの時間経過によるゼロ点変化
を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing changes in the zero point of various load cells over time.
１ ロードセル ６ 薄肉変形部 ８ ビーム体 ９ ストレンゲージ １３ ブリッジ回路 １８ 無機絶縁膜 １９ 有機絶縁膜 1 Load Cell 6 Thin Wall Deformation Section 8 Beam Body 9 Strain Gauge 13 Bridge Circuit 18 Inorganic Insulation Film 19 Organic Insulation Film
Claims (1)
ゲージでブリッジ回路を形成したロードセルにおいて、
前記ストレンゲージの表面に無機絶縁膜と有機絶縁膜と
を順次形成したことを特徴とするロードセル。1. A load cell in which a bridge circuit is formed by a strain gauge provided in a thin-walled deformation portion of a beam body,
A load cell, wherein an inorganic insulating film and an organic insulating film are sequentially formed on the surface of the strain gauge.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26052793A JPH07113697A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Load cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26052793A JPH07113697A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Load cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113697A true JPH07113697A (en) | 1995-05-02 |
Family
ID=17349207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26052793A Pending JPH07113697A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Load cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
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