JPS58118930A - ロ−ドセル - Google Patents
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- JPS58118930A JPS58118930A JP154082A JP154082A JPS58118930A JP S58118930 A JPS58118930 A JP S58118930A JP 154082 A JP154082 A JP 154082A JP 154082 A JP154082 A JP 154082A JP S58118930 A JPS58118930 A JP S58118930A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (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】
本発明は荷重を測定する荷重検出器岬に使用されるロー
ド女ルに関する。
ド女ルに関する。
金属箔抵抗体パターンを接着した絶縁フィルム會、ビー
ム体上に接着し、仁の後リード線で結線して構成される
公知のロードセルに比軟して、製造工数が少なく容易か
つ安価に製造できるとともに、ｊ［Ｉ′ｌｌＩ度の測定
が可能なロード竜ルｔ−提供するために、ビーム体Ｋｌ
ｉ接設は友樹脂製絶縁被膜上に、金属材料を蒸着又はス
パッタリング等によ）被着させて、ζＯ金属層により必
要な囲路パターンｔ＠接形成して構成される四−ド竜ル
が、本発明者畔によ襲提案され、既に出願済みである。
ム体上に接着し、仁の後リード線で結線して構成される
公知のロードセルに比軟して、製造工数が少なく容易か
つ安価に製造できるとともに、ｊ［Ｉ′ｌｌＩ度の測定
が可能なロード竜ルｔ−提供するために、ビーム体Ｋｌ
ｉ接設は友樹脂製絶縁被膜上に、金属材料を蒸着又はス
パッタリング等によ）被着させて、ζＯ金属層により必
要な囲路パターンｔ＠接形成して構成される四−ド竜ル
が、本発明者畔によ襲提案され、既に出願済みである。
こ０１１０Ｉ１１−ドセルは、絶縁被ｌｌＩが樹脂製で
あゐことにより、同被膜を二酸化珪素製とした場合に比
較して歩留りが高−利点がある。なお、二酸化蓋素１１
！絶縁被膜の形成条件はビーム体表ｔｏ仕上＃ｆ◆件に
依存され、ピンホール中キズ轡によって絶縁不良が生じ
ゐ可能性が高く、よって歩留ｐが悪い。ま友、この種ロ
ードセルの回路パターンのうちストレングージ抵抗体パ
ターンは、一般的なエフ四人ＣＮ１８０重量％。
あゐことにより、同被膜を二酸化珪素製とした場合に比
較して歩留りが高−利点がある。なお、二酸化蓋素１１
！絶縁被膜の形成条件はビーム体表ｔｏ仕上＃ｆ◆件に
依存され、ピンホール中キズ轡によって絶縁不良が生じ
ゐ可能性が高く、よって歩留ｐが悪い。ま友、この種ロ
ードセルの回路パターンのうちストレングージ抵抗体パ
ターンは、一般的なエフ四人ＣＮ１８０重量％。
Ｃｒ２Ｑ重量％）で形成されるが、このニクロムの抵抗
温度係数は通常数百ＰＰ卸句である。
温度係数は通常数百ＰＰ卸句である。
ところで、ｐ−ド七ルでは正確な測定【行うために、ブ
リッジパツンスＯ零点ドリフトの発伎【おさえる必要が
ある。しかし、上記のように抵抗温度係数が大志いと、
通電時のジュール熱および環境温度によシ、抵抗変化【
生じて零点が動いてしまうから、環境温度が大きく違う
用途および環境温度変化が小さくても高精度Ｏ１１１Ｊ
定ｔ−要求される用途の使用には問題があった。
リッジパツンスＯ零点ドリフトの発伎【おさえる必要が
ある。しかし、上記のように抵抗温度係数が大志いと、
通電時のジュール熱および環境温度によシ、抵抗変化【
生じて零点が動いてしまうから、環境温度が大きく違う
用途および環境温度変化が小さくても高精度Ｏ１１１Ｊ
定ｔ−要求される用途の使用には問題があった。
さらに、ニクｏ Ａ （Ｎ Ｉ ８０重量％＊ Ｃｒ
２０重量Ｘ）製のストレンゲージ抵抗体パターンからな
るブリッジは抵抗の経時変化が大きく、この意味でも零
点の安定性を確保しづらいことが分った。なお、これ鉱
上ｒ組成の抵抗体パターンｔ−倫えるロードセルを１６
０℃の雰囲気中に置いて抵抗変化ｔ−１１１定した実験
によりＩＩｉ認されたもので、第９図のグラフ中点線で
示される。
２０重量Ｘ）製のストレンゲージ抵抗体パターンからな
るブリッジは抵抗の経時変化が大きく、この意味でも零
点の安定性を確保しづらいことが分った。なお、これ鉱
上ｒ組成の抵抗体パターンｔ−倫えるロードセルを１６
０℃の雰囲気中に置いて抵抗変化ｔ−１１１定した実験
によりＩＩｉ認されたもので、第９図のグラフ中点線で
示される。
また、ニクロム【ビーム体に設けた絶縁被膜上に直接形
成する際に、真空容器内の酸素分圧をコントロールしな
がら行って、ニクロムの酸化物を形成させ、その酸化物
の抵抗の負の温度係数を利用して、ストレンゲージ抵抗
体パターンの抵抗温度係数を零に近づける操作が、本発
明者により試みられ九が、コントロールが非常に離しく
、シたがって再現性がなくバラツキ易いという結果がで
て、集用的でないことが分つ友。
成する際に、真空容器内の酸素分圧をコントロールしな
がら行って、ニクロムの酸化物を形成させ、その酸化物
の抵抗の負の温度係数を利用して、ストレンゲージ抵抗
体パターンの抵抗温度係数を零に近づける操作が、本発
明者により試みられ九が、コントロールが非常に離しく
、シたがって再現性がなくバラツキ易いという結果がで
て、集用的でないことが分つ友。
本発明は上記０事悄にもとづいて提案されたもので、そ
の目的はブリッジ回路の零点ドリフトを極小とでき高精
度０−１定が可能で、しかも製造にも特に困難ｔきたさ
ないロードセル【提供しようとするものである。
の目的はブリッジ回路の零点ドリフトを極小とでき高精
度０−１定が可能で、しかも製造にも特に困難ｔきたさ
ないロードセル【提供しようとするものである。
以下、本発倒七図面に示す実施例に４とづいて観明する
。
。
まず、第１図及び第２図に、完成品としてのロードセル
を示す。ビーム体１は、例えばステンレス鋼（８Ｕ８６
３０）、高カアルミエウム合金（Ａ２２１８ ）岬の金
属材料を切削加工して形成されている。このビーム体１
は、一端部に設けられた取付孔２ｈ、ｘＢＫｌｊｊＨＭ
ルト３ム、３ Ｂ七通して任意の固定部４に取付けられ
るよう罠なっている。また、ビーム体１０中関部分は薄
肉Ｏ起歪部５となっており、ビーム体１０＠端餞より起
歪部５の下方位ｔオで作用片６を処比させ、この作用片
６に設けた透孔１に、例えば吊下金＾ａｔｉｅｉ、付け
て、測定すべき荷重を矢印Ｗの如く作用させるようにし
ている。このビーム体１０上面にはポリイミド、エポキ
シ、アギトイオド、エポ中シ変成ポリイミド勢の耐熱絶
縁性樹脂よりなる絶縁被Ｈｚｏが被着されている。そし
て絶縁被膜ｌｏ上には、ｇａ図に示すようなブリッジ回
路を構成する第１〜第４のストレンゲージ抵抗体パター
ンＩＩＡ〜Ｉ Ｉ Ｄ及びリードパターン１２・・・が
ＩＩ接設けられているｂｊｌｌ！１〜ＩＫ４のストレン
ゲージ抵抗体パターン１１１〜ＩＩＤは、その各抵抗１
１Ｒム〜Ｒ１）＄−いずれも同一となるように、かっ二
岬分割されている。これら＠１〜第４のストレンゲージ
抵拐体パターンＩＩＡ〜１１ ＤＹｔ形成する金属材′
＃＋は、Ｎ轟Ｃｒｆ主成分とじ８１ｔ−含む合金であツ
”’ｃ、Ｃｒｇ分＃５０１ＵｔＸ以下、Ｎ １ 成分が
５０１−普％以上、８１成分が２３重量％以下のＮ１−
Ｃｒ−８１系合金であり、本実施例扛Ｎｌ成分が７１重
量％、Ｃｒ成分か１８重ｆｉＸ。
を示す。ビーム体１は、例えばステンレス鋼（８Ｕ８６
３０）、高カアルミエウム合金（Ａ２２１８ ）岬の金
属材料を切削加工して形成されている。このビーム体１
は、一端部に設けられた取付孔２ｈ、ｘＢＫｌｊｊＨＭ
ルト３ム、３ Ｂ七通して任意の固定部４に取付けられ
るよう罠なっている。また、ビーム体１０中関部分は薄
肉Ｏ起歪部５となっており、ビーム体１０＠端餞より起
歪部５の下方位ｔオで作用片６を処比させ、この作用片
６に設けた透孔１に、例えば吊下金＾ａｔｉｅｉ、付け
て、測定すべき荷重を矢印Ｗの如く作用させるようにし
ている。このビーム体１０上面にはポリイミド、エポキ
シ、アギトイオド、エポ中シ変成ポリイミド勢の耐熱絶
縁性樹脂よりなる絶縁被Ｈｚｏが被着されている。そし
て絶縁被膜ｌｏ上には、ｇａ図に示すようなブリッジ回
路を構成する第１〜第４のストレンゲージ抵抗体パター
ンＩＩＡ〜Ｉ Ｉ Ｄ及びリードパターン１２・・・が
ＩＩ接設けられているｂｊｌｌ！１〜ＩＫ４のストレン
ゲージ抵抗体パターン１１１〜ＩＩＤは、その各抵抗１
１Ｒム〜Ｒ１）＄−いずれも同一となるように、かっ二
岬分割されている。これら＠１〜第４のストレンゲージ
抵拐体パターンＩＩＡ〜１１ ＤＹｔ形成する金属材′
＃＋は、Ｎ轟Ｃｒｆ主成分とじ８１ｔ−含む合金であツ
”’ｃ、Ｃｒｇ分＃５０１ＵｔＸ以下、Ｎ １ 成分が
５０１−普％以上、８１成分が２３重量％以下のＮ１−
Ｃｒ−８１系合金であり、本実施例扛Ｎｌ成分が７１重
量％、Ｃｒ成分か１８重ｆｉＸ。
ｓｉ酸成分１１重量ＸＯ＊倉である。勿論、Ｎｉ−Ｃｒ
−１３１系合金ＵＮｉ、Ｃｒ、８１０各成分だけで構成
される４０ではなく、Ｎ１−Ｃｒ−８１系合金としての
本質的性能に影響【及ぼさない１度０少ｊｉＣ）＠Ｃ）
７ｉ：’Ｒが添加されていることは言うオでもない。そ
して、前記各分割抵抗体１１ムｌ 、１１人■・・・ｌ
ｌ Ｄｌ、１１ Ｄｓは、いずれも起歪部５０両端部
に存在する、歪量の相部しい最大歪領域Ｓム、５Ｂに対
向して設けられている。なお、一方の最大歪領域５Ａに
は、作用片６に荷重Ｗを作用書せたとき最大伸び歪が生
じ、他方の最大歪領域５Ｂｔ／Ｃは最大収縮歪が生ずる
ようになっている。そして第１゜第２のストレングージ
抵抗体イくターン１１１゜１１８Ｆｉ最大伸び歪領域５
ムに１また＃！３．第３．ストレンゲージ抵抗体パター
ン１１ｃ。
−１３１系合金ＵＮｉ、Ｃｒ、８１０各成分だけで構成
される４０ではなく、Ｎ１−Ｃｒ−８１系合金としての
本質的性能に影響【及ぼさない１度０少ｊｉＣ）＠Ｃ）
７ｉ：’Ｒが添加されていることは言うオでもない。そ
して、前記各分割抵抗体１１ムｌ 、１１人■・・・ｌ
ｌ Ｄｌ、１１ Ｄｓは、いずれも起歪部５０両端部
に存在する、歪量の相部しい最大歪領域Ｓム、５Ｂに対
向して設けられている。なお、一方の最大歪領域５Ａに
は、作用片６に荷重Ｗを作用書せたとき最大伸び歪が生
じ、他方の最大歪領域５Ｂｔ／Ｃは最大収縮歪が生ずる
ようになっている。そして第１゜第２のストレングージ
抵抗体イくターン１１１゜１１８Ｆｉ最大伸び歪領域５
ムに１また＃！３．第３．ストレンゲージ抵抗体パター
ン１１ｃ。
１１Ｄは最大収量位領域５Ｂ［、それぞれ対向して設け
られている。そして、最大伸び歪領域５人においては、
第１のストレングージ抵抗体パターン１１Ａｔ＠敗する
絢分劃姐抗体１１Ａ、＊１１Ａ３で、＠１０ストレンゲ
ージ抵抗体ノ（ターンＪＩＢ會構成する分割抵抗体ＩＪ
Ｂｔ＊１１Ｂｓｔ−挾むような配置になっている。管た
、最大収縮歪領域５Ｂにおいては、犀３のストレンゲー
ジ抵抗体パターン１１Ｃｔ構成する分割抵抗体１１ Ｃ
１、１１Ｃｍと第３のストレンゲージ抵抗体パターン１
１Ｄｆ：構成する分割抵抗体１１Ｄｘ、１１Ｄｍとが隣
接して配置されている。なお、各分割抵抗体１１１ｘ、
１１ム意。
られている。そして、最大伸び歪領域５人においては、
第１のストレングージ抵抗体パターン１１Ａｔ＠敗する
絢分劃姐抗体１１Ａ、＊１１Ａ３で、＠１０ストレンゲ
ージ抵抗体ノ（ターンＪＩＢ會構成する分割抵抗体ＩＪ
Ｂｔ＊１１Ｂｓｔ−挾むような配置になっている。管た
、最大収縮歪領域５Ｂにおいては、犀３のストレンゲー
ジ抵抗体パターン１１Ｃｔ構成する分割抵抗体１１ Ｃ
１、１１Ｃｍと第３のストレンゲージ抵抗体パターン１
１Ｄｆ：構成する分割抵抗体１１Ｄｘ、１１Ｄｍとが隣
接して配置されている。なお、各分割抵抗体１１１ｘ、
１１ム意。
・・・１１ ＤＩ 、 、−１１８ｓは、８４図に示
すようにジグザグ状をなして構成されており、その両端
にリードパターン１２が接続するようになっている。ま
た、前配分側抵抗体１１人１ ＋１ 、Ｉ Ａｓ ＊＝
−１１０１、ＩＩＤＢ関ｉ−ｗｅするリードパターン１
２・・・け、互に交差しないことは勿論であるが、前に
、２つの領域Ｈｋ、５Ｂのいずれ【過通することもない
ように設けられている。リードパターン１２・・・は、
前記Ｎｌ−Ｃｒ−８４系合金の４１ｉ１１４層およびこ
の上に直接積層された＾ｕ、ＣｒｔＩ！＋の金属層によ
り形成されている。
すようにジグザグ状をなして構成されており、その両端
にリードパターン１２が接続するようになっている。ま
た、前配分側抵抗体１１人１ ＋１ 、Ｉ Ａｓ ＊＝
−１１０１、ＩＩＤＢ関ｉ−ｗｅするリードパターン１
２・・・け、互に交差しないことは勿論であるが、前に
、２つの領域Ｈｋ、５Ｂのいずれ【過通することもない
ように設けられている。リードパターン１２・・・は、
前記Ｎｌ−Ｃｒ−８４系合金の４１ｉ１１４層およびこ
の上に直接積層された＾ｕ、ＣｒｔＩ！＋の金属層によ
り形成されている。
そして、リードパターン１２・・・〇一部（分餉抵Ｉｊ
ｔ 体１１ Ａｓ ｅ １１ （ｉ ２間、１１Ｂ＊
、１１Ｄｓ間、Ｊ １ ｃｌ、 Ｉ Ｊ Ｂ１間及び１
１Ｄ１＋１１ム３間を接続するリードＩ（ターンＯ各中
央部）をそれぞれ端子部Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄとし、外部リー
ド線１３・・・１介して熾子部人、Ｂｌ’Ｍｌｌに入力
電圧Ｖｌｔ印加し、端子部Ｃ，ＤＭＫ発生する出力電圧
７番を測定することにより荷重Ｗの大きさ【検出するよ
うな構成となっている。壇た、前記ストレンゲージ抵抗
体パターン１１八〜ＩＩＤ及びリードパターン１２・・
・は、耐熱絶縁性樹脂よシなる保論被膜９でオーＩ（−
コーテングされている。
ｔ 体１１ Ａｓ ｅ １１ （ｉ ２間、１１Ｂ＊
、１１Ｄｓ間、Ｊ １ ｃｌ、 Ｉ Ｊ Ｂ１間及び１
１Ｄ１＋１１ム３間を接続するリードＩ（ターンＯ各中
央部）をそれぞれ端子部Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄとし、外部リー
ド線１３・・・１介して熾子部人、Ｂｌ’Ｍｌｌに入力
電圧Ｖｌｔ印加し、端子部Ｃ，ＤＭＫ発生する出力電圧
７番を測定することにより荷重Ｗの大きさ【検出するよ
うな構成となっている。壇た、前記ストレンゲージ抵抗
体パターン１１八〜ＩＩＤ及びリードパターン１２・・
・は、耐熱絶縁性樹脂よシなる保論被膜９でオーＩ（−
コーテングされている。
次ニ、以上に述べたロードセルの製造方法を＄５図によ
ｐト明する。
ｐト明する。
まず、路５図（Ａ）のように、切削加工により得られた
ビーム体１の上面を脱脂洗浄し、その洗浄され＊ｉｎ上
Ｋ、粘１１，０００ｃ ｐ ＆［Ｋ１１Ｉ整すれ友７ユ
ス状のボリイ建ド樹ｌｌ液を滴下する。
ビーム体１の上面を脱脂洗浄し、その洗浄され＊ｉｎ上
Ｋ、粘１１，０００ｃ ｐ ＆［Ｋ１１Ｉ整すれ友７ユ
ス状のボリイ建ド樹ｌｌ液を滴下する。
そしてビーム体１ｔ−スピンナによｐｔ６ｏｏｒｐｍ１
１に＋２）速度で回転することによって、ビーム体１の
上面に耐熱絶縁性樹脂を均一に塗布する。
１に＋２）速度で回転することによって、ビーム体１の
上面に耐熱絶縁性樹脂を均一に塗布する。
その８．１００℃で約１時間加熱して溶剤を乾燥し、続
けて２５０℃で約５時間加熱すると、樹脂が硬化してビ
ーム体１０上面に厚さ約４御５７ 次に、上１絶縁被膜１０上に、ストレンゲージ抵抗体と
なる金属材料すなわちＮ１−Ｃｒ−８１系合金（゛例え
ばＮ１７１Ｘ．ＣＦ１８Ｎ。
けて２５０℃で約５時間加熱すると、樹脂が硬化してビ
ーム体１０上面に厚さ約４御５７ 次に、上１絶縁被膜１０上に、ストレンゲージ抵抗体と
なる金属材料すなわちＮ１−Ｃｒ−８１系合金（゛例え
ばＮ１７１Ｘ．ＣＦ１８Ｎ。
８１１１％）ｔスパッタリングにより被着して厚さ約５
００Ａの金属層１１′を形成し、更にその上に、リード
パターンとなる金属材料（例えば金）をスパッタリング
により被着して、厚さ約１５μｍの金属層１２′ｔ−積
層形成する。
００Ａの金属層１１′を形成し、更にその上に、リード
パターンとなる金属材料（例えば金）をスパッタリング
により被着して、厚さ約１５μｍの金属層１２′ｔ−積
層形成する。
次に、同図（Ｂ）のように、金属層１ｊｌ’及び１ノ／
に対してｌ１ｊｒＸ．、それぞれの金属に適したエラチ
ングミｔ用いてフォトエツチング上行ない、ストレンゲ
ージ抵抗体パターンとなる部分及びリードパターンとな
る部分のみを残して他を除去し、所定のパターン１−坂
出させる。
に対してｌ１ｊｒＸ．、それぞれの金属に適したエラチ
ングミｔ用いてフォトエツチング上行ない、ストレンゲ
ージ抵抗体パターンとなる部分及びリードパターンとな
る部分のみを残して他を除去し、所定のパターン１−坂
出させる。
次に、同図（ｑＯように、ストレンゲージ抵抗体パター
ンとなる部分に積層された金属層１２′をフォトエツチ
ングにより＃去し、前記分割抵抗体１１Ａｓ＊１１人３
、・・・ｌＩＤ５ 、１１０富會現出させる．ここ
で、残り０部分は各分割抵抗体間管接続するリードパタ
ーン１２・・・となる。
ンとなる部分に積層された金属層１２′をフォトエツチ
ングにより＃去し、前記分割抵抗体１１Ａｓ＊１１人３
、・・・ｌＩＤ５ 、１１０富會現出させる．ここ
で、残り０部分は各分割抵抗体間管接続するリードパタ
ーン１２・・・となる。
更に、同図（榊のように、ストレンゲージ抵抗体パター
ン及びす〜ドパターンの上に再び耐熱絶縁性樹脂よりな
る保護被！ｌｌｌ９ｔーオーツ（−コンチングする。
ン及びす〜ドパターンの上に再び耐熱絶縁性樹脂よりな
る保護被！ｌｌｌ９ｔーオーツ（−コンチングする。
最後に、同図（ＩＱのように、保饅被ＩＩ９の一部（分
割抵抗体１１ＡＨ，ｌＩＣ３間、１１Ｂｈ１１Ｄ雪間、
ｌｌＣｓ 、ｌｌＢ５間及び１１Ｄ１。
割抵抗体１１ＡＨ，ｌＩＣ３間、１１Ｂｈ１１Ｄ雪間、
ｌｌＣｓ 、ｌｌＢ５間及び１１Ｄ１。
１１人１間を接続するリードパターン１２・・・の各中
央部を覆う部分）をそれぞれエツチングによシ除去して
、それらの部分におけるリードノくターン１２・・・の
各鉢出部を端子部Ａ，Ｂ，Ｃ。
央部を覆う部分）をそれぞれエツチングによシ除去して
、それらの部分におけるリードノくターン１２・・・の
各鉢出部を端子部Ａ，Ｂ，Ｃ。
Ｄとし、各端子部に、例えはアルミニ、ラム、金勢より
なり外部リード線１３・・・【ボンディングする。以上
で第１図及び１４２図に示すロード竜ルが構成される。
なり外部リード線１３・・・【ボンディングする。以上
で第１図及び１４２図に示すロード竜ルが構成される。
以上の構造のロードセルによれば以下の理由により高精
度の測定を行うことができる。すなわち、本発明１１は
、ＮｉＣｒ合金ｔベースにしてこれに８１を添加すると
、特定の組成領域において抵抗温度係数が極少となるこ
とを以下の実験により見出した。Ｎ４５９重量％、Ｃｒ
２゜重ｔ′％の合金をベースにして８１を添加した薄ｐ
択抗体を得るために、ＮｉＣｒターゲットに８目を加え
てＲＦスパッタを行った。その結果、第６図に示したよ
うに８ｉが５．１３．２０重量％と増加するにつれて薄
膜抵抗体（厚さ４００−５０ＯＡ ） Ｏ抵抗温度係数
は＋８０．０．−８０ｐｐル向と次第に減少することが
分った。一方、Ｓｌｅ含ｖないＮｉＣｒ合金において４
、Ｎ１とｃｒの比率ｔ−賀えると抵抗温度係数がｉｉｈ
ることが分った。すなわち、第７図に示したようＩｃ
Ｎ ｉ Ｃｒ ｌ−ゲ７）ノＣｒ１ｉｌ（分圧ｔ ２
Ｑ、４０゜６０１１１Ｎと変えたとき、ＲＦスパッタに
ょシ得られた薄膜抵抗体の抵抗温度係数は＋１３０゜＋
７０．０ｐｐｒｒ４／′Ｃと減少することが分った。そ
して、第７図において、Ｎｉ０３ＩＩＩｊｌｌにつれて
増える抵抗温度係数【、第６図のデータを考慮して８１
１適量添加することにより零にすることｔ−試みた。即
ち、Ｎｉ、Ｃｒ、８轟の組成比１０点（Ｎｉ４Ｇ、Ｃｒ
６０，８ｊＯ）、Ａ点（Ｎｉ５０．Ｃｒ４５，８ 轟
５） 、 Ｂ点 （Ｎ１６０、Ｃｒ３２．Ｓｉｇ
）、０点（Ｎ１７１゜Ｃｒ１８．８ｉ１１）、Ｄ点（Ｎ
１ｇ３．ＣｒＱ、８４１７）（但しカッコ内数字は重量
ｘ１以下同じ）０５点を選んでターゲラ）１作り、以下
の条件でＲＦスパッタを行った。
度の測定を行うことができる。すなわち、本発明１１は
、ＮｉＣｒ合金ｔベースにしてこれに８１を添加すると
、特定の組成領域において抵抗温度係数が極少となるこ
とを以下の実験により見出した。Ｎ４５９重量％、Ｃｒ
２゜重ｔ′％の合金をベースにして８１を添加した薄ｐ
択抗体を得るために、ＮｉＣｒターゲットに８目を加え
てＲＦスパッタを行った。その結果、第６図に示したよ
うに８ｉが５．１３．２０重量％と増加するにつれて薄
膜抵抗体（厚さ４００−５０ＯＡ ） Ｏ抵抗温度係数
は＋８０．０．−８０ｐｐル向と次第に減少することが
分った。一方、Ｓｌｅ含ｖないＮｉＣｒ合金において４
、Ｎ１とｃｒの比率ｔ−賀えると抵抗温度係数がｉｉｈ
ることが分った。すなわち、第７図に示したようＩｃ
Ｎ ｉ Ｃｒ ｌ−ゲ７）ノＣｒ１ｉｌ（分圧ｔ ２
Ｑ、４０゜６０１１１Ｎと変えたとき、ＲＦスパッタに
ょシ得られた薄膜抵抗体の抵抗温度係数は＋１３０゜＋
７０．０ｐｐｒｒ４／′Ｃと減少することが分った。そ
して、第７図において、Ｎｉ０３ＩＩＩｊｌｌにつれて
増える抵抗温度係数【、第６図のデータを考慮して８１
１適量添加することにより零にすることｔ−試みた。即
ち、Ｎｉ、Ｃｒ、８轟の組成比１０点（Ｎｉ４Ｇ、Ｃｒ
６０，８ｊＯ）、Ａ点（Ｎｉ５０．Ｃｒ４５，８ 轟
５） 、 Ｂ点 （Ｎ１６０、Ｃｒ３２．Ｓｉｇ
）、０点（Ｎ１７１゜Ｃｒ１８．８ｉ１１）、Ｄ点（Ｎ
１ｇ３．ＣｒＱ、８４１７）（但しカッコ内数字は重量
ｘ１以下同じ）０５点を選んでターゲラ）１作り、以下
の条件でＲＦスパッタを行った。
到達真空度 ２Ｘ１０４Ｔｏｒｒ
Ａｒ分圧 ９Ｘ１０′Ｔｏｒｒ
電 ＠ ＲＦ Ｉ ＫＶ
基 板 ｆテス基板
基板温度 常 温
得られた、厚さ４００〜５００ムの薄膜抵抗体の抵抗温
度係数は、０．Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ点共はｙ零であつ九。こ
の結果は１第８図のＮｉ、 Ｃｒ。
度係数は、０．Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ点共はｙ零であつ九。こ
の結果は１第８図のＮｉ、 Ｃｒ。
Ｓｔの成分比を示す三角図表で、０．Ａ、Ｂ。
Ｃ，Ｄ点を通るｆｆｉ！ｉ上で抵抗温度係数が零の薄膜
抵抗体を得られることを示している。ただし、０点Ｏ場
合はｃｒが多ｉために、真９装置の残留酸素の影響が大
きくなり再現性が悪いことが分った。即ち、Ｃｒが多く
なるにつれて、真空装置、ペルジャーの大きさ、内部治
具の量や材質、排気速度中排気時間、基板温度等の装置
依存性が大きくなるとともに、ターゲット自体も表面酸
化が大きくなり、機械的にも脆くなる勢の問題が生じる
。このような結果に拘らず実際には多少の組成のずれ、
不純物の含有郷がおこるが、実用的にはスパッタリング
条件をコントロールする勢によｐ１使用できる範囲は多
少広がることが分った。即ち、第３図のＢｙ点（Ｎ１６
５、Ｃｒ３２． Ｓ ｉ５） 、 Ｃ／ 点
（Ｎ ｉ ７ ０゜Ｃｒ１０．８ｉ２０）において
も、Ｂ’点ｔｆわずかに酸素分圧が高い雰囲気内で、ま
友Ｃ′点はわずかに酸素分圧が低い雰囲気内でスパッタ
リングした場合、共に抵抗ａ度係数がｔ１ｙ零Ｏ−のが
得られた。これに対し、Ｂ”Ａ（Ｎ１７０、Ｃｒ３０．
８ｉ０）、０１点（Ｎ １６０゜Ｃｒｌ＠、８轟２２）
のターゲット組成では、スパッタリング条件をコント冨
−ルしても抵抗温度係数が零のものは得られず、第６図
、第７図から明らかな通り％ Ｂ ／／点は＋１００
ｐｐｗｖ先、Ｃ１１点は−１００ｐｐｒｗｃとなゐ。
抵抗体を得られることを示している。ただし、０点Ｏ場
合はｃｒが多ｉために、真９装置の残留酸素の影響が大
きくなり再現性が悪いことが分った。即ち、Ｃｒが多く
なるにつれて、真空装置、ペルジャーの大きさ、内部治
具の量や材質、排気速度中排気時間、基板温度等の装置
依存性が大きくなるとともに、ターゲット自体も表面酸
化が大きくなり、機械的にも脆くなる勢の問題が生じる
。このような結果に拘らず実際には多少の組成のずれ、
不純物の含有郷がおこるが、実用的にはスパッタリング
条件をコントロールする勢によｐ１使用できる範囲は多
少広がることが分った。即ち、第３図のＢｙ点（Ｎ１６
５、Ｃｒ３２． Ｓ ｉ５） 、 Ｃ／ 点
（Ｎ ｉ ７ ０゜Ｃｒ１０．８ｉ２０）において
も、Ｂ’点ｔｆわずかに酸素分圧が高い雰囲気内で、ま
友Ｃ′点はわずかに酸素分圧が低い雰囲気内でスパッタ
リングした場合、共に抵抗ａ度係数がｔ１ｙ零Ｏ−のが
得られた。これに対し、Ｂ”Ａ（Ｎ１７０、Ｃｒ３０．
８ｉ０）、０１点（Ｎ １６０゜Ｃｒｌ＠、８轟２２）
のターゲット組成では、スパッタリング条件をコント冨
−ルしても抵抗温度係数が零のものは得られず、第６図
、第７図から明らかな通り％ Ｂ ／／点は＋１００
ｐｐｗｖ先、Ｃ１１点は−１００ｐｐｒｗｃとなゐ。
以上の結果ｔｍ合すると、第８図の三角図表において、
爽用上好ましい組成範囲としてＷ点（Ｎ１１Ｏ，Ｃｒ５
０．８１０）、Ｘ点（Ｎｌｅｏ＊ｃｒｏ＊ｓ轟１０）、
Ｙ点（Ｎ１７７゜Ｃｒ０，８１２３）、２点（Ｎ ｌ
５０ 、 Ｃｒ４０゜５ｉｌＯ）を結ぶ４角形で囲まれ
た範囲が求オ９、これは即ちＮｉがｓＯ重量に以上、Ｃ
「が５０重量に以下、８ムが２ｓ重量に以下のＮＮ−Ｃ
ｒ−８１系合金で表わされる。
爽用上好ましい組成範囲としてＷ点（Ｎ１１Ｏ，Ｃｒ５
０．８１０）、Ｘ点（Ｎｌｅｏ＊ｃｒｏ＊ｓ轟１０）、
Ｙ点（Ｎ１７７゜Ｃｒ０，８１２３）、２点（Ｎ ｌ
５０ 、 Ｃｒ４０゜５ｉｌＯ）を結ぶ４角形で囲まれ
た範囲が求オ９、これは即ちＮｉがｓＯ重量に以上、Ｃ
「が５０重量に以下、８ムが２ｓ重量に以下のＮＮ−Ｃ
ｒ−８１系合金で表わされる。
ちなみ（、本実施例に示した第８図中Ｃ点のａｇｏ Ｎ
ｉ −Ｃｒ −Ｓ ｉ系合金からなるストレンゲージ
抵抗体パターン１１に〜ｌ１ｔ）１ｊｒ−備えて構成し
たロードセルでは、零点ドリフトが約１μＶ／Ｖ未満と
いう為性能のものが実現できた。
ｉ −Ｃｒ −Ｓ ｉ系合金からなるストレンゲージ
抵抗体パターン１１に〜ｌ１ｔ）１ｊｒ−備えて構成し
たロードセルでは、零点ドリフトが約１μＶ／Ｖ未満と
いう為性能のものが実現できた。
々お、上記Ｎｉ−Ｃｒ−８ｉ系合金でＮｉ１５０重ｔＸ
以上、Ｃｒ１５０重ＪｉＸ以下に限定しているのは、Ｃ
ｒが余り多くなると既述のように装置依存性が大きくな
り、かつ機械的にも脆くなる問題があるためで、一方、
Ｂｉｔ２３重ｔ％以下に限定しているのは、Ｓ轟を余シ
多くすると抵抗１１Ｑｊ係数が負方向に大きくな）過ぎ
て実用上好ましくないためである。
以上、Ｃｒ１５０重ＪｉＸ以下に限定しているのは、Ｃ
ｒが余り多くなると既述のように装置依存性が大きくな
り、かつ機械的にも脆くなる問題があるためで、一方、
Ｂｉｔ２３重ｔ％以下に限定しているのは、Ｓ轟を余シ
多くすると抵抗１１Ｑｊ係数が負方向に大きくな）過ぎ
て実用上好ましくないためである。
また、ストレンゲージ抵抗体パターン１１人〜１１ Ｄ
ｌに形成する金属材料は、ＮｌＣｒベースにＳｌｉ添加
することで、全体に占めるＣｒの割合い全低下させ得る
ために、経時的変化を小さくしてブリッジの零点の安定
性を高めることができる。これは第９図のグラフ中実線
で示され、点線で示したＮｉＣｒ製のものに比較して明
らかである。
ｌに形成する金属材料は、ＮｌＣｒベースにＳｌｉ添加
することで、全体に占めるＣｒの割合い全低下させ得る
ために、経時的変化を小さくしてブリッジの零点の安定
性を高めることができる。これは第９図のグラフ中実線
で示され、点線で示したＮｉＣｒ製のものに比較して明
らかである。
なお、不発Ｆ３Ａは、ビーム体のヤング軍の温度特性に
よる出力電圧Ｏ温度依存性を補償する几めＯスパン抵抗
体パターン【設けた一ドセルにも実施できる。この場合
、スパン抵抗体ノ（ターンとなる金属材料にはＴ轟やＮ
ｉｌが用ｉられ、この金属層はスパッタリングにより、
ストレンダージ抵抗体パターンの金属層に被着されて設
けられ、勿論その上にリードパターンとなる金属層が被
着されるとともに、）くターン形成の際にはＴ１又はＮ
ｉ勢に合うエッチャントが使用されることは言うまでも
ない、ｔ７１ｊ１壺金属層の被着形成は、真９蒸着又は
イオンプレーテングによりなしてもよい。
よる出力電圧Ｏ温度依存性を補償する几めＯスパン抵抗
体パターン【設けた一ドセルにも実施できる。この場合
、スパン抵抗体ノ（ターンとなる金属材料にはＴ轟やＮ
ｉｌが用ｉられ、この金属層はスパッタリングにより、
ストレンダージ抵抗体パターンの金属層に被着されて設
けられ、勿論その上にリードパターンとなる金属層が被
着されるとともに、）くターン形成の際にはＴ１又はＮ
ｉ勢に合うエッチャントが使用されることは言うまでも
ない、ｔ７１ｊ１壺金属層の被着形成は、真９蒸着又は
イオンプレーテングによりなしてもよい。
以上説明し九本発明は、上記特許請求の範囲に記載の構
成ｔ−要旨とする。したがって、ストレンゲージ抵抗体
パターンの抵抗温度係数ｔはソ零とできあとともに、経
時的変化も小さくできるので、ブリッジ回路の零点ドリ
フトが極小とな９、高精度の荷重測定を実現できる。し
かも、ストレンゲージ抵抗体パターンの抵抗温度係数【
零に近すけるのに、ストレンゲージ抵抗体パターンを形
成する金属材料の組成によって爽現し従来のように格別
１難な酸素分圧のコントロール勢が必景不可欠とされな
いので、製造にも困難性がないものである。
成ｔ−要旨とする。したがって、ストレンゲージ抵抗体
パターンの抵抗温度係数ｔはソ零とできあとともに、経
時的変化も小さくできるので、ブリッジ回路の零点ドリ
フトが極小とな９、高精度の荷重測定を実現できる。し
かも、ストレンゲージ抵抗体パターンの抵抗温度係数【
零に近すけるのに、ストレンゲージ抵抗体パターンを形
成する金属材料の組成によって爽現し従来のように格別
１難な酸素分圧のコントロール勢が必景不可欠とされな
いので、製造にも困難性がないものである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はロード
セルＯ斜視図、第２図は同ロードセルの断面図、第３図
は四ロードセルの回終図、第４図は部分拡大図、第５図
（Ｎ−（２）は製造方法を工＆！順に示す図、第６図は
８ｉ添加によるＮｌＣｒ合金薄膜抵抗体の抵抗温度係数
変化を示す図、第７図はＮｌＣｒ合金薄膜抵抗体のＣｒ
比による抵抗温度係数変化を示す図、第８図はストレン
ゲージ抵抗体パターンの好ましい組成範囲を説明するた
めのＮｉ 、Ｃｒ 、Ｓ ｉの３成分組成図、第９図は
相異なる組成のストレンゲージ抵抗体パターンで形成し
たブリッジ回路の抵抗Ｍ時変化を示す図である。 １・・・ビーム体、１０・・・絶縁被膜、１１１〜１１
Ｄ・・・ストレンゲージ抵抗体パターン、１１′・・・
金属１−０ 第２図 Ｗ 第３図 第６図 第７図 第８図 第９図
セルＯ斜視図、第２図は同ロードセルの断面図、第３図
は四ロードセルの回終図、第４図は部分拡大図、第５図
（Ｎ−（２）は製造方法を工＆！順に示す図、第６図は
８ｉ添加によるＮｌＣｒ合金薄膜抵抗体の抵抗温度係数
変化を示す図、第７図はＮｌＣｒ合金薄膜抵抗体のＣｒ
比による抵抗温度係数変化を示す図、第８図はストレン
ゲージ抵抗体パターンの好ましい組成範囲を説明するた
めのＮｉ 、Ｃｒ 、Ｓ ｉの３成分組成図、第９図は
相異なる組成のストレンゲージ抵抗体パターンで形成し
たブリッジ回路の抵抗Ｍ時変化を示す図である。 １・・・ビーム体、１０・・・絶縁被膜、１１１〜１１
Ｄ・・・ストレンゲージ抵抗体パターン、１１′・・・
金属１−０ 第２図 Ｗ 第３図 第６図 第７図 第８図 第９図
Claims (1)
- 測定すべき荷重を作用させるビーム体の！！閣に、絶縁
性樹脂よりなる絶縁被膜をＩＩ接影形成、この被膜上に
金属層ｔｘｔ−被着し、仁の金属層によりストレンゲー
ジ抵抗体パターン管形成したロードセルにおいて、上記
金属層を形成し友金属材料は、Ｎ１Ｃｒｆ主成分とし８
１１含む合金であって、Ｎ益が５０重量％以上、Ｃｒが
関重量％以下、”ｔｌ’２Ｂ重量％以下の組成を満足す
るものであることを特徴とするロードセル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP154082A JPS58118930A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | ロ−ドセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP154082A JPS58118930A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | ロ−ドセル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58118930A true JPS58118930A (ja) | 1983-07-15 |
| JPS6334414B2 JPS6334414B2 (ja) | 1988-07-11 |
Family
ID=11504352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP154082A Granted JPS58118930A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | ロ−ドセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58118930A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60181602A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-09-17 | エヌ・ベー・フイリップス・フルーイランペンフアブリケン | 薄膜歪計装置およびその製造方法 |
| JPS61152905U (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-22 | ||
| US4777826A (en) * | 1985-06-20 | 1988-10-18 | Rosemount Inc. | Twin film strain gauge system |
| JPH0255925A (ja) * | 1988-08-23 | 1990-02-26 | Ishida Scales Mfg Co Ltd | ロードセル |
| JP2008309719A (ja) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Tanita Corp | ロードセル用起歪体、並びに、該ロードセル用起歪体を用いたロードセル及び重量測定装置、該ロードセル用起歪体の製造方法 |
| WO2019082978A1 (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ、センサモジュール |
| US11796404B2 (en) | 2018-03-29 | 2023-10-24 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4830955A (ja) * | 1971-08-26 | 1973-04-23 | ||
| JPS5114358A (ja) * | 1974-07-26 | 1976-02-04 | Shinko Tsushin Kogyo Kk | Netsukasoseitoriwake fukatsuseino purasuchitsukuhyomenni tenchakukanonahizumi geejitosono tenchakuho |
-
1982
- 1982-01-08 JP JP154082A patent/JPS58118930A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4830955A (ja) * | 1971-08-26 | 1973-04-23 | ||
| JPS5114358A (ja) * | 1974-07-26 | 1976-02-04 | Shinko Tsushin Kogyo Kk | Netsukasoseitoriwake fukatsuseino purasuchitsukuhyomenni tenchakukanonahizumi geejitosono tenchakuho |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60181602A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-09-17 | エヌ・ベー・フイリップス・フルーイランペンフアブリケン | 薄膜歪計装置およびその製造方法 |
| JPS61152905U (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-22 | ||
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| JPH0255925A (ja) * | 1988-08-23 | 1990-02-26 | Ishida Scales Mfg Co Ltd | ロードセル |
| JP2008309719A (ja) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Tanita Corp | ロードセル用起歪体、並びに、該ロードセル用起歪体を用いたロードセル及び重量測定装置、該ロードセル用起歪体の製造方法 |
| WO2019082978A1 (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ、センサモジュール |
| JP2019078726A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-23 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ、センサモジュール |
| CN111566435A (zh) * | 2017-10-27 | 2020-08-21 | 美蓓亚三美株式会社 | 应变片和传感器模组 |
| US11499876B2 (en) | 2017-10-27 | 2022-11-15 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge and sensor module |
| US11796404B2 (en) | 2018-03-29 | 2023-10-24 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6334414B2 (ja) | 1988-07-11 |
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