JPH07307210A - 金属抵抗体の製造方法および力学量センサ - Google Patents
金属抵抗体の製造方法および力学量センサInfo
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- JPH07307210A JPH07307210A JP9871894A JP9871894A JPH07307210A JP H07307210 A JPH07307210 A JP H07307210A JP 9871894 A JP9871894 A JP 9871894A JP 9871894 A JP9871894 A JP 9871894A JP H07307210 A JPH07307210 A JP H07307210A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 圧力変化により電気抵抗が変化する抵抗体を
用いた力学量センサの抵抗体を改良して、ＴＣＲ、ゲー
ジ率などのセンサ特性を向上する。 【構成】 絶縁性基材の表面に形成された歪に応じて電
気抵抗が変化する抵抗体からなる力学量センサにおい
て、２種以上の金属膜、銅メッキ層４、ニッケルメッキ
層５を交互に析出させ、これを合金化処理して作製した
金属抵抗体を用いる。
用いた力学量センサの抵抗体を改良して、ＴＣＲ、ゲー
ジ率などのセンサ特性を向上する。 【構成】 絶縁性基材の表面に形成された歪に応じて電
気抵抗が変化する抵抗体からなる力学量センサにおい
て、２種以上の金属膜、銅メッキ層４、ニッケルメッキ
層５を交互に析出させ、これを合金化処理して作製した
金属抵抗体を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歪による抵抗体の電気
抵抗の変化により荷重、圧力、トルク、変位等の力学量
およびその変化量を計測する力学量センサ、および同力
学量センサなどに用いる金属抵抗体の製造方法に関す
る。
抵抗の変化により荷重、圧力、トルク、変位等の力学量
およびその変化量を計測する力学量センサ、および同力
学量センサなどに用いる金属抵抗体の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、荷重、圧力等を検出する力学量セ
ンサは、機械、船舶、自動車等の各部に生じる応力や荷
重の大きさを検出するために広く用いられている。この
種のセンサは、基材や感歪材料の種類によってさまざま
なものが提案されている。その代表的なものとして、
（１）ポリエステル、エポキシ、ポリイミド等の樹脂か
らなるフィルム上に、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金
等からなる薄膜状の抵抗体を蒸着またはスパッタリング
により形成した構成のものがある。また、（２）上記の
樹脂製フィルムの代りにガラスプレートを用いたセンサ
（特公平3−20682号公報）もある。さらに、（３）金属
基材と、その表面に形成された結晶化ガラス材料からな
るガラス層と、さらにそのガラス層の表面に形成され、
歪が加わると電気抵抗が変化する抵抗体からなる圧力セ
ンサが提案されている。また、この種センサの抵抗体
は、合金系抵抗体を蒸着やスパッタリングする方法の
他、抵抗体ペーストを印刷・焼成する方法等がある。応
力、荷重、圧力の大きさは、次のようにして測定され
る。外部からの力や荷重により発生した部材の圧力が、
樹脂製フィルム、ガラスプレートまたは金属基材を介し
て抵抗体に伝わる。この伝達された圧力により、抵抗体
の長さと断面積が変化することにより電気抵抗が変化す
る。この電気抵抗の変化を電気信号として検出すること
により、圧力の大きさを測定することができ、この圧力
の大きさから部材に加わった応力、荷重、圧力の大きさ
を測定できる。
ンサは、機械、船舶、自動車等の各部に生じる応力や荷
重の大きさを検出するために広く用いられている。この
種のセンサは、基材や感歪材料の種類によってさまざま
なものが提案されている。その代表的なものとして、
（１）ポリエステル、エポキシ、ポリイミド等の樹脂か
らなるフィルム上に、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金
等からなる薄膜状の抵抗体を蒸着またはスパッタリング
により形成した構成のものがある。また、（２）上記の
樹脂製フィルムの代りにガラスプレートを用いたセンサ
（特公平3−20682号公報）もある。さらに、（３）金属
基材と、その表面に形成された結晶化ガラス材料からな
るガラス層と、さらにそのガラス層の表面に形成され、
歪が加わると電気抵抗が変化する抵抗体からなる圧力セ
ンサが提案されている。また、この種センサの抵抗体
は、合金系抵抗体を蒸着やスパッタリングする方法の
他、抵抗体ペーストを印刷・焼成する方法等がある。応
力、荷重、圧力の大きさは、次のようにして測定され
る。外部からの力や荷重により発生した部材の圧力が、
樹脂製フィルム、ガラスプレートまたは金属基材を介し
て抵抗体に伝わる。この伝達された圧力により、抵抗体
の長さと断面積が変化することにより電気抵抗が変化す
る。この電気抵抗の変化を電気信号として検出すること
により、圧力の大きさを測定することができ、この圧力
の大きさから部材に加わった応力、荷重、圧力の大きさ
を測定できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記（１）のセンサ
は、車両用サスペンションのように、温度範囲が−５０
℃から１５０℃、最大荷重が２トンにも達するといった
過酷な環境条件下で長期間使用したとき、接着強度が劣
下して圧力センサが部材から剥離する問題がある。特
に、（２）の圧力センサは、ガラスプレートをシャフト
のような曲面を有する部材に溶着した場合は、ガラスプ
レートは密着性が乏しいため強固な接着が難しくて剥離
し易い。
は、車両用サスペンションのように、温度範囲が−５０
℃から１５０℃、最大荷重が２トンにも達するといった
過酷な環境条件下で長期間使用したとき、接着強度が劣
下して圧力センサが部材から剥離する問題がある。特
に、（２）の圧力センサは、ガラスプレートをシャフト
のような曲面を有する部材に溶着した場合は、ガラスプ
レートは密着性が乏しいため強固な接着が難しくて剥離
し易い。
【０００４】一方、（３）の圧力センサは、金属基体と
結晶化ガラス層、結晶化ガラス層と抵抗体層の間でそれ
ぞれの成分元素が相互拡散しているため密着性が非常に
強く、過酷な環境条件で使用するセンサとしては最適な
ものであるが、未だ実用化されていない。その理由の１
つは、抵抗体である。合金系抵抗体を蒸着やスパッタリ
ングする方法は、密着性に難がある。また、抵抗体ペー
ストは通常、酸化ルテニウムとガラス粉末およびビヒク
ルで構成されており、その材料の分散性によって、特性
が異なる。そして、酸化ルテニウム粉末とガラス粉末の
分散度の悪さ等から、抵抗値、ゲージ率（歪による抵抗
変化率）、ＴＣＲ（抵抗の温度変化率）などのセンサ特
性のバラツキが生じるという課題があった。本発明は、
上記従来技術の課題を解決し、高品質で耐久性に優れた
力学量センサを提供することを目的とする。本発明はま
た、力学量センサに好適な金属抵抗体を提供することを
目的とする。
結晶化ガラス層、結晶化ガラス層と抵抗体層の間でそれ
ぞれの成分元素が相互拡散しているため密着性が非常に
強く、過酷な環境条件で使用するセンサとしては最適な
ものであるが、未だ実用化されていない。その理由の１
つは、抵抗体である。合金系抵抗体を蒸着やスパッタリ
ングする方法は、密着性に難がある。また、抵抗体ペー
ストは通常、酸化ルテニウムとガラス粉末およびビヒク
ルで構成されており、その材料の分散性によって、特性
が異なる。そして、酸化ルテニウム粉末とガラス粉末の
分散度の悪さ等から、抵抗値、ゲージ率（歪による抵抗
変化率）、ＴＣＲ（抵抗の温度変化率）などのセンサ特
性のバラツキが生じるという課題があった。本発明は、
上記従来技術の課題を解決し、高品質で耐久性に優れた
力学量センサを提供することを目的とする。本発明はま
た、力学量センサに好適な金属抵抗体を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の金属抵抗体の製
造方法は、絶縁性基材に２種以上の金属膜を交互に析出
させる工程と、析出した金属膜を合金化処理する工程と
を有するものである。ここで、絶縁性基材に無電解メッ
キにより金属膜を析出させる工程と、無電解メッキ膜の
上に電解メッキを交互に行い２種以上の金属膜を析出さ
せる工程とを有することが好ましい。
造方法は、絶縁性基材に２種以上の金属膜を交互に析出
させる工程と、析出した金属膜を合金化処理する工程と
を有するものである。ここで、絶縁性基材に無電解メッ
キにより金属膜を析出させる工程と、無電解メッキ膜の
上に電解メッキを交互に行い２種以上の金属膜を析出さ
せる工程とを有することが好ましい。
【０００６】本発明の力学量センサは、絶縁性基材と、
前記絶縁性基材の表面に形成された歪に応じて抵抗が変
化する抵抗体を具備し、前記抵抗体として上記の方法に
よって得たられた金属抵抗体を用いる。ここで、絶縁性
基材は、金属基材とその表面を被覆した結晶化ガラス層
からなることが好ましい。さらに、前記結晶化ガラスの
組成は、ＭｇＯが１６−５０重量％、ＳｉＯ2が７−３
０重量％、Ｂ2Ｏ3が５−３４重量％、ＢａＯが０−５０
重量％、Ｌａ2Ｏ3が０−４０重量％、ＣａＯが０−２０
重量％、Ｐ2Ｏ5が０−５重量％、ＭＯ2が０−５重量％
（ただし、ＭはＺｒ、ＴｉおよびＳｎよりなる群から選
択される少なくとも一種の元素）であることが好まし
い。
前記絶縁性基材の表面に形成された歪に応じて抵抗が変
化する抵抗体を具備し、前記抵抗体として上記の方法に
よって得たられた金属抵抗体を用いる。ここで、絶縁性
基材は、金属基材とその表面を被覆した結晶化ガラス層
からなることが好ましい。さらに、前記結晶化ガラスの
組成は、ＭｇＯが１６−５０重量％、ＳｉＯ2が７−３
０重量％、Ｂ2Ｏ3が５−３４重量％、ＢａＯが０−５０
重量％、Ｌａ2Ｏ3が０−４０重量％、ＣａＯが０−２０
重量％、Ｐ2Ｏ5が０−５重量％、ＭＯ2が０−５重量％
（ただし、ＭはＺｒ、ＴｉおよびＳｎよりなる群から選
択される少なくとも一種の元素）であることが好まし
い。
【０００７】
【作用】本発明による抵抗体は、均一な合金で構成され
るため、抵抗値、ゲージ率（歪による抵抗変化率）、Ｔ
ＣＲ（抵抗の温度変化率）等の特性のバラツキが小さく
なる。従って、この抵抗体を用いた力学量センサは、優
れた特性を有する。また、上記の方法によれば、被測定
物となる基材に直接抵抗体を形成することができるた
め、樹脂等による接着が不要で密着性に優れる力学量セ
ンサを提供できる。
るため、抵抗値、ゲージ率（歪による抵抗変化率）、Ｔ
ＣＲ（抵抗の温度変化率）等の特性のバラツキが小さく
なる。従って、この抵抗体を用いた力学量センサは、優
れた特性を有する。また、上記の方法によれば、被測定
物となる基材に直接抵抗体を形成することができるた
め、樹脂等による接着が不要で密着性に優れる力学量セ
ンサを提供できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の圧力センサの好ましい実施例
について説明する。 （１）金属基材 本発明に使用される金属基材は、ホーロ用鋼、ステンレ
ス鋼、珪素鋼、ニッケル−クロム−鉄、ニッケル−鉄、
コバール、インバーなどの各種合金材やそれらのクラッ
ド材などが選択される。金属基材の材質が決定されれ
ば、所望の形状加工、穴加工等が通常の機械加工、エッ
チング加工、レーザ加工等で施される。その形状は、負
荷荷重の大きさや用途により、円筒形や板状（箔状も含
む）等が選択される。これら金属基材は、絶縁層の密着
性を向上させる目的で、表面脱脂した後、サンドブラス
ト処理したり、ニッケル、コバルトなどの各種メッキを
施したり、熱酸化処理によって酸化被覆層を形成したり
する。
について説明する。 （１）金属基材 本発明に使用される金属基材は、ホーロ用鋼、ステンレ
ス鋼、珪素鋼、ニッケル−クロム−鉄、ニッケル−鉄、
コバール、インバーなどの各種合金材やそれらのクラッ
ド材などが選択される。金属基材の材質が決定されれ
ば、所望の形状加工、穴加工等が通常の機械加工、エッ
チング加工、レーザ加工等で施される。その形状は、負
荷荷重の大きさや用途により、円筒形や板状（箔状も含
む）等が選択される。これら金属基材は、絶縁層の密着
性を向上させる目的で、表面脱脂した後、サンドブラス
ト処理したり、ニッケル、コバルトなどの各種メッキを
施したり、熱酸化処理によって酸化被覆層を形成したり
する。
【０００９】（２）絶縁層 金属基材上に形成される絶縁層は、結晶化ガラス層が選
択される。結晶化ガラス層は、電気絶縁性、耐熱性の観
点から、焼成によって、たとえばＭｇＯ系の結晶相を析
出する無アルカル結晶化ガラスで構成されることが好ま
しい。そのガラス組成は、特に、ＭｇＯが１６−５０重
量％、ＳｉＯ2が７−３０重量％、Ｂ2Ｏ3が５−３４重
量％、ＢａＯが０−５０重量％、Ｌａ2Ｏ3が０−４０重
量％、ＣａＯが０−２０重量％、Ｐ2Ｏ5が０−５重量
％、ＭＯ2が０−５重量％（ただし、ＭはＺｒ、Ｔｉお
よびＳｎよりなる群から選択される少なくとも一種の元
素）であることが好ましい。このように、結晶化ガラス
材料が選択される理由の１つは、金属基体とガラス層と
の密着性を強固にするためである。特に、上記の組成の
ものは、密着性が非常に強固である。
択される。結晶化ガラス層は、電気絶縁性、耐熱性の観
点から、焼成によって、たとえばＭｇＯ系の結晶相を析
出する無アルカル結晶化ガラスで構成されることが好ま
しい。そのガラス組成は、特に、ＭｇＯが１６−５０重
量％、ＳｉＯ2が７−３０重量％、Ｂ2Ｏ3が５−３４重
量％、ＢａＯが０−５０重量％、Ｌａ2Ｏ3が０−４０重
量％、ＣａＯが０−２０重量％、Ｐ2Ｏ5が０−５重量
％、ＭＯ2が０−５重量％（ただし、ＭはＺｒ、Ｔｉお
よびＳｎよりなる群から選択される少なくとも一種の元
素）であることが好ましい。このように、結晶化ガラス
材料が選択される理由の１つは、金属基体とガラス層と
の密着性を強固にするためである。特に、上記の組成の
ものは、密着性が非常に強固である。
【００１０】上記結晶化ガラス層を金属基材上に被覆す
る方法として、通常のスプレー法、粉末静電塗装法、電
気泳動電着法等がある。被膜のち密性、電気絶縁性等の
観点から、電気泳動電着法が最も好ましい。この方法
は、ガラスにアルコールおよび少量の水を加えてボール
ミル中で約２０時間粉砕、混合し、ガラスの平均粒径を
１〜５μｍ程度にする。得られたスラリーを電解槽に入
れて、液を循環する。そして、金属基材を、このスラリ
ー中に浸漬し、１００〜４００Ｖで陰分極させることに
より、金属基材表面にガラス粒子を析出させる。これを
乾燥後、８５０〜９００℃で１０分〜１時間焼成する。
これによって、ガラスの微粒子が溶融すると共に、ガラ
スの成分と金属材料の成分が相互拡散するため、ガラス
層と金属基材との強固な密着が得られる。なお、焼成
は、常温から徐々に昇温して上記温度に到達させる方法
をとると、微細針状結晶が無数に析出するため後述のア
ンカー効果の働きがより向上し、抵抗体との密着性向上
に効果があり好ましい。次に、具体的な実施例について
説明する。
る方法として、通常のスプレー法、粉末静電塗装法、電
気泳動電着法等がある。被膜のち密性、電気絶縁性等の
観点から、電気泳動電着法が最も好ましい。この方法
は、ガラスにアルコールおよび少量の水を加えてボール
ミル中で約２０時間粉砕、混合し、ガラスの平均粒径を
１〜５μｍ程度にする。得られたスラリーを電解槽に入
れて、液を循環する。そして、金属基材を、このスラリ
ー中に浸漬し、１００〜４００Ｖで陰分極させることに
より、金属基材表面にガラス粒子を析出させる。これを
乾燥後、８５０〜９００℃で１０分〜１時間焼成する。
これによって、ガラスの微粒子が溶融すると共に、ガラ
スの成分と金属材料の成分が相互拡散するため、ガラス
層と金属基材との強固な密着が得られる。なお、焼成
は、常温から徐々に昇温して上記温度に到達させる方法
をとると、微細針状結晶が無数に析出するため後述のア
ンカー効果の働きがより向上し、抵抗体との密着性向上
に効果があり好ましい。次に、具体的な実施例について
説明する。
【００１１】［実施例１］前述の絶縁層形成工程に従
い、ステンレス鋼ＳＵＳ４３０基材（大きさ１００ｍｍ
×１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）の表面に、厚さ１００
μｍの表１〜表６に示す組成の結晶化ガラス層を電気泳
動電着法により被着し、８８０℃で１０分焼成した。こ
うして得たサンプルの表面粗度、うねり性、耐熱性等の
諸特性を調べた。その結果を組成とともに表１〜表６に
示している。
い、ステンレス鋼ＳＵＳ４３０基材（大きさ１００ｍｍ
×１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）の表面に、厚さ１００
μｍの表１〜表６に示す組成の結晶化ガラス層を電気泳
動電着法により被着し、８８０℃で１０分焼成した。こ
うして得たサンプルの表面粗度、うねり性、耐熱性等の
諸特性を調べた。その結果を組成とともに表１〜表６に
示している。
【００１２】なお、表面粗度は、タリサーフ表面粗さ計
で測定し、表面中心線平均粗さＲａで示し、うねり性は
タリサーフ表面粗さ計で得られた山と谷の差Ｒｍａｘで
表した。表面粗度は、タリサーフ表面粗さ計で測定し、
表面中心線平均粗さＲａで示し、絶縁耐圧は実施例１の
絶縁耐力評価と同じ方法で行った。また、耐熱性は、サ
ンプルを８５０℃の電気炉中に１０分間入れ、次に炉か
ら取り出して３０分間自然放冷する操作を繰り返すスポ
ーリングテストを行って、サンプルのクラックや剥離の
状態を調べた。なお、クラックの有無は、サンプルを赤
インク中に浸漬した後、表面を拭き取った際、目視観察
による残存インクの有無で判定した。そして、上記の操
作を１０サイクル以上行ってもクラックが認められない
ものを○印、５〜９サイクルでクラックが発生したもの
を△印、４サイクル以下でクラックが発生したものを×
印で表した。密着性は、サンプルの曲げ試験を行い、ガ
ラス層が電気抵抗発熱体から剥離して金属部が露出した
ものを×印、金属部が一部だけ露出したものを△印、金
属部が露出していないものを○印で表した。
で測定し、表面中心線平均粗さＲａで示し、うねり性は
タリサーフ表面粗さ計で得られた山と谷の差Ｒｍａｘで
表した。表面粗度は、タリサーフ表面粗さ計で測定し、
表面中心線平均粗さＲａで示し、絶縁耐圧は実施例１の
絶縁耐力評価と同じ方法で行った。また、耐熱性は、サ
ンプルを８５０℃の電気炉中に１０分間入れ、次に炉か
ら取り出して３０分間自然放冷する操作を繰り返すスポ
ーリングテストを行って、サンプルのクラックや剥離の
状態を調べた。なお、クラックの有無は、サンプルを赤
インク中に浸漬した後、表面を拭き取った際、目視観察
による残存インクの有無で判定した。そして、上記の操
作を１０サイクル以上行ってもクラックが認められない
ものを○印、５〜９サイクルでクラックが発生したもの
を△印、４サイクル以下でクラックが発生したものを×
印で表した。密着性は、サンプルの曲げ試験を行い、ガ
ラス層が電気抵抗発熱体から剥離して金属部が露出した
ものを×印、金属部が一部だけ露出したものを△印、金
属部が露出していないものを○印で表した。
【００１３】以上の評価にもとずき総合評価を行い、そ
の結果を優（○）、良（△）、可（×）で示した。Ｎ
ｏ．１〜８は他の成分を一定として、ＳｉＯ2とＢ2Ｏ3
を変化させたもの、Ｎｏ．９〜１５は、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ
3をほぼ一定にし、ＭｇＯ量を変化させたもの、Ｎｏ．
１６〜１９は同じくＣａＯ量を変化させたもの。Ｎｏ．
２０〜２４は、同じくＢａＯ量を変化させたもの、Ｎ
ｏ．２５〜２９は、同じくＬａ2Ｏ3量を変化させたも
の、Ｎｏ．３０〜４２はそれぞれＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｓ
ｎＯ2、Ｐ2Ｏ5、ＺｎＯの影響を示す。表から明らかな
ように、ＳｉＯ2を増加させれば、耐熱性は向上する
が、表面性および密着性が悪くなる。逆に、Ｂ2Ｏ3量を
増加させれば、表面性、密着性は向上するが、耐熱性は
低下する。したがって、ＳｉＯ2７〜３０重量％、Ｂ2Ｏ
3５〜３４重量％の範囲内が好ましい。
の結果を優（○）、良（△）、可（×）で示した。Ｎ
ｏ．１〜８は他の成分を一定として、ＳｉＯ2とＢ2Ｏ3
を変化させたもの、Ｎｏ．９〜１５は、ＳｉＯ2／Ｂ2Ｏ
3をほぼ一定にし、ＭｇＯ量を変化させたもの、Ｎｏ．
１６〜１９は同じくＣａＯ量を変化させたもの。Ｎｏ．
２０〜２４は、同じくＢａＯ量を変化させたもの、Ｎ
ｏ．２５〜２９は、同じくＬａ2Ｏ3量を変化させたも
の、Ｎｏ．３０〜４２はそれぞれＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｓ
ｎＯ2、Ｐ2Ｏ5、ＺｎＯの影響を示す。表から明らかな
ように、ＳｉＯ2を増加させれば、耐熱性は向上する
が、表面性および密着性が悪くなる。逆に、Ｂ2Ｏ3量を
増加させれば、表面性、密着性は向上するが、耐熱性は
低下する。したがって、ＳｉＯ2７〜３０重量％、Ｂ2Ｏ
3５〜３４重量％の範囲内が好ましい。
【００１４】ＭｇＯ量は結晶性と相関があり、１６重量
％未満では結晶析出が不十分で、耐熱性に劣る。また、
５０重量％を越えると、結晶が析出しやすく、ガラス溶
融時に簡単に結晶化し、均質なガラスを得ることが難し
く、また表面粗度が大きくなる。ＣａＯ量は、２０重量
％を越えると、表面性が悪くなり好ましくない。ＢａＯ
量は、５０重量％を越えると、耐熱性および密着性が劣
化し好ましくない。Ｌａ2Ｏ3は、４０重量％を越える
と、耐熱性が劣化し好ましくない。その他の添加可能な
成分はＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ｐ2Ｏ5、ＺｎＯな
どが挙げられるが、５重量％までなら添加可能である。
％未満では結晶析出が不十分で、耐熱性に劣る。また、
５０重量％を越えると、結晶が析出しやすく、ガラス溶
融時に簡単に結晶化し、均質なガラスを得ることが難し
く、また表面粗度が大きくなる。ＣａＯ量は、２０重量
％を越えると、表面性が悪くなり好ましくない。ＢａＯ
量は、５０重量％を越えると、耐熱性および密着性が劣
化し好ましくない。Ｌａ2Ｏ3は、４０重量％を越える
と、耐熱性が劣化し好ましくない。その他の添加可能な
成分はＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、Ｐ2Ｏ5、ＺｎＯな
どが挙げられるが、５重量％までなら添加可能である。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】次に、前述の製造方法に基づいて抵抗体を
形成した圧力センサについて説明する。まず、直径４０
ｍｍ、厚さ１００μｍの円盤状金属基材１を前処理とし
て脱脂・水洗・酸洗・水洗・ニッケルメッキ・水洗の各
工程を行った後、表１にＮｏ．７で示した組成のガラス
粒子からなるスラリー中に浸漬して、対極と金属基材間
に直流電圧を印加することにより、金属基材の表面にガ
ラス粒子を被覆し、常温から８８０℃まで２時間かけて
昇温し、さらにこの温度で１０分間保持する焼成を行
い、７０μｍの結晶化ガラス層２を形成し、絶縁層とす
ることにより図１に示したような絶縁基板を作製した。
形成した圧力センサについて説明する。まず、直径４０
ｍｍ、厚さ１００μｍの円盤状金属基材１を前処理とし
て脱脂・水洗・酸洗・水洗・ニッケルメッキ・水洗の各
工程を行った後、表１にＮｏ．７で示した組成のガラス
粒子からなるスラリー中に浸漬して、対極と金属基材間
に直流電圧を印加することにより、金属基材の表面にガ
ラス粒子を被覆し、常温から８８０℃まで２時間かけて
昇温し、さらにこの温度で１０分間保持する焼成を行
い、７０μｍの結晶化ガラス層２を形成し、絶縁層とす
ることにより図１に示したような絶縁基板を作製した。
【００２２】次に、抵抗体形成方法について説明する。
まず、上記の基板を７０℃の弱アルカリ性の洗浄液中に
浸して脱脂した後水洗し、次に酸性溶液中に浸して整面
した後水洗し、さらに塩化スズ溶液中に浸して表面を調
整した後水洗し、最後に塩化パラジウム溶液中に浸して
表面を活性化した後水洗するという処理を行った。次
に、乾燥させた後、紫外線硬化型メッキレジストを被メ
ッキ面以外にスクリーン印刷し、ただちに紫外線を１分
間照射してレジストを硬化させた。即ち、後に無電解メ
ッキによって形成される抵抗体および電極以外の部分が
レジストによって覆われたことになる。次に、７０℃の
Ｎｉ−Ｐ系の無電解メッキ液中に浸すことにより、レジ
ストが印刷がされていない部分に無電解メッキを行い、
電極部分と抵抗体部分を一度に形成した。水洗を行った
後、無電解メッキ層３の表面に電解メッキにより銅層４
を形成した。さらに、水洗を行い電解メッキによりニッ
ケル層５を形成した。こうして電解銅メッキ、電解ニッ
ケルメッキを繰り返すことにより、図２に示したような
膜厚１μｍの金属積層膜を作製した。これを窒素雰囲気
中６００℃で熱処理して抵抗体６とした。熱処理した金
属膜のＸ線回折測定を行ったところ、図３に示したよう
に、金属膜はほとんどＣｕ−Ｎｉ合金であった。
まず、上記の基板を７０℃の弱アルカリ性の洗浄液中に
浸して脱脂した後水洗し、次に酸性溶液中に浸して整面
した後水洗し、さらに塩化スズ溶液中に浸して表面を調
整した後水洗し、最後に塩化パラジウム溶液中に浸して
表面を活性化した後水洗するという処理を行った。次
に、乾燥させた後、紫外線硬化型メッキレジストを被メ
ッキ面以外にスクリーン印刷し、ただちに紫外線を１分
間照射してレジストを硬化させた。即ち、後に無電解メ
ッキによって形成される抵抗体および電極以外の部分が
レジストによって覆われたことになる。次に、７０℃の
Ｎｉ−Ｐ系の無電解メッキ液中に浸すことにより、レジ
ストが印刷がされていない部分に無電解メッキを行い、
電極部分と抵抗体部分を一度に形成した。水洗を行った
後、無電解メッキ層３の表面に電解メッキにより銅層４
を形成した。さらに、水洗を行い電解メッキによりニッ
ケル層５を形成した。こうして電解銅メッキ、電解ニッ
ケルメッキを繰り返すことにより、図２に示したような
膜厚１μｍの金属積層膜を作製した。これを窒素雰囲気
中６００℃で熱処理して抵抗体６とした。熱処理した金
属膜のＸ線回折測定を行ったところ、図３に示したよう
に、金属膜はほとんどＣｕ−Ｎｉ合金であった。
【００２３】［実施例２］実施例１と同様にして作製し
た絶縁基板の上に、あらかじめ電極部、抵抗部がパター
ン化されたマスクをおいて、金属ニッケル膜を蒸着によ
り形成した。次に、ニッケル蒸着膜に電解銅メッキを行
った。さらに、水洗を行い電解ニッケルメッキを行っ
た。電解銅メッキ、電解ニッケルメッキを繰り返し、膜
厚１μｍの金属膜を作製した。これを窒素雰囲気中６０
０℃で熱処理した。熱処理した金属膜のＸ線回折測定を
行ったところ、金属膜はほとんどＣｕ−Ｎｉ合金であっ
た。なお、上記実施例では、力学量センサの一例として
圧力センサに適用した例について説明したが、荷重セン
サ、Ｇセンサ、トルクセンサ等の他の力学量センサにも
同様に適用できることは言うまでもない。
た絶縁基板の上に、あらかじめ電極部、抵抗部がパター
ン化されたマスクをおいて、金属ニッケル膜を蒸着によ
り形成した。次に、ニッケル蒸着膜に電解銅メッキを行
った。さらに、水洗を行い電解ニッケルメッキを行っ
た。電解銅メッキ、電解ニッケルメッキを繰り返し、膜
厚１μｍの金属膜を作製した。これを窒素雰囲気中６０
０℃で熱処理した。熱処理した金属膜のＸ線回折測定を
行ったところ、金属膜はほとんどＣｕ−Ｎｉ合金であっ
た。なお、上記実施例では、力学量センサの一例として
圧力センサに適用した例について説明したが、荷重セン
サ、Ｇセンサ、トルクセンサ等の他の力学量センサにも
同様に適用できることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明による金属抵抗体
は、抵抗の温度変化率のバラツキが小さく、さらに高い
抵抗変化率を示すことから、高品質な力学量センサが作
製可能となる。
は、抵抗の温度変化率のバラツキが小さく、さらに高い
抵抗変化率を示すことから、高品質な力学量センサが作
製可能となる。
【図１】本発明の一実施例に用いた絶縁性基材の縦断面
図である。
図である。
【図２】実施例における金属抵抗体の製造過程の断面を
模式的に示した図である。
模式的に示した図である。
【図３】実施例の金属抵抗体の断面を模式的に示した図
である。
である。
１ 金属基材 ２ 結晶化ガラス層 ３ 無電解メッキ層 ４ 銅メッキ層 ５ ニッケルメッキ層 ６ 抵抗体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｂ 7/18 Ｇ
Claims (5)
- 【請求項１】 絶縁性基材に２種以上の金属膜を交互に
析出させる工程と、析出した金属膜を合金化処理する工
程とを有する金属抵抗体の製造方法。 - 【請求項２】 絶縁性基材に無電解メッキにより金属膜
を析出させる工程と、無電解メッキ膜の上に電解メッキ
を交互に行い２種以上の金属膜を析出させる工程とを有
する請求項１記載の金属抵抗体の製造方法。 - 【請求項３】 絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に
形成された歪に応じて抵抗が変化する抵抗体を具備し、
前記抵抗体が請求項１または２記載の方法によって得ら
れた金属抵抗体である力学量センサ。 - 【請求項４】 絶縁性基材が、金属基材とその表面を被
覆した結晶化ガラス層からなる請求項３記載の力学量セ
ンサ。 - 【請求項５】 前記結晶化ガラスの組成が、ＭｇＯが１
６−５０重量％、ＳｉＯ2が７−３０重量％、Ｂ2Ｏ3が
５−３４重量％、ＢａＯが０−５０重量％、Ｌａ2Ｏ3が
０−４０重量％、ＣａＯが０−２０重量％、Ｐ2Ｏ5が０
−５重量％、ＭＯ2が０−５重量％（ただし、ＭはＺ
ｒ、ＴｉおよびＳｎよりなる群から選択される少なくと
も一種の元素）である請求項４記載の力学量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9871894A JPH07307210A (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 金属抵抗体の製造方法および力学量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9871894A JPH07307210A (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 金属抵抗体の製造方法および力学量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07307210A true JPH07307210A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14227308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9871894A Pending JPH07307210A (ja) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | 金属抵抗体の製造方法および力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07307210A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003031907A1 (fr) * | 2001-10-02 | 2003-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Capteur de contrainte et son procede de fabrication |
| JP2007071594A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Nitta Ind Corp | 力学量センサの製造方法 |
| JP2008192892A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 歪抵抗薄膜とその製造方法および歪抵抗薄膜を用いた歪抵抗素子と歪検出装置 |
| CN111406196A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-07-10 | 美蓓亚三美株式会社 | 应变片 |
-
1994
- 1994-05-12 JP JP9871894A patent/JPH07307210A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003031907A1 (fr) * | 2001-10-02 | 2003-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Capteur de contrainte et son procede de fabrication |
| US7010986B2 (en) | 2001-10-02 | 2006-03-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Strain sensor and method of producing the same |
| US7181831B2 (en) | 2001-10-02 | 2007-02-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing strain sensor |
| JP2007071594A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Nitta Ind Corp | 力学量センサの製造方法 |
| JP2008192892A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 歪抵抗薄膜とその製造方法および歪抵抗薄膜を用いた歪抵抗素子と歪検出装置 |
| CN111406196A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-07-10 | 美蓓亚三美株式会社 | 应变片 |
| CN111406196B (zh) * | 2017-09-29 | 2022-03-29 | 美蓓亚三美株式会社 | 应变片 |
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