WO2019098047A1 - ひずみゲージ - Google Patents

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resistor
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via hole
layer
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英司 美齊津
重之 足立
昂祐 北原
寿昭 浅川
厚 北村
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MinebeaMitsumi Inc
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    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G—PHYSICS
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    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to strain gauges.
  • the strain gauge which is attached to a measurement object to detect a strain of the measurement object.
  • the strain gauge includes a resistor that detects strain, and a material containing, for example, Cr (chromium) or Ni (nickel) is used as a material of the resistor.
  • the resistor is formed on, for example, a base made of an insulating resin (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a strain gauge capable of measuring a strain whose principal strain direction is unknown, without considering bonding accuracy.
  • the present strain gauge includes a flexible base material and a resistor formed of a Cr multi-phase film, and the resistor is a first resistance portion formed on one side of the base material and And a second resistance portion formed on the other side of the base, and the first resistance portion and the second resistance portion are arranged such that the grid direction intersects in a plan view.
  • FIG. 7 is a first view of an example of manufacturing steps of the strain gauge of the first embodiment;
  • FIG. 16 is a second view of the example of the manufacturing steps of the strain gauge of the first embodiment of the present invention;
  • FIG. 16 is a third view of the example of the manufacturing steps of the strain gauge of the first embodiment of the present invention;
  • 16 is a fourth view of the example of the manufacturing steps of the strain gauge of the first embodiment of the present invention. It is sectional drawing (the 3) which illustrates the strain gauge which concerns on 1st Embodiment. It is a sectional view (the 4) which illustrates the strain gauge concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a strain gauge according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating the pattern of the resistance portion 31 in the strain gauge according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first embodiment, and shows a cross-section along the line AA of FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first embodiment, and shows a cross-section taken along the line BB in FIGS.
  • the strain gauge 1 includes a base 10, a resistor 30 (resistors 31 and 32), terminals 41 and 42, and cover layers 61 and 62. .
  • the side on which the resistance portion 32 of the base material 10 is provided is the upper side or one side, and the side on which the resistance portion 31 is provided is the lower side or the other.
  • the surface on the side where the resistance portion 32 of each portion is provided is one surface or the upper surface, and the surface on the side where the resistance portion 31 is provided is the other surface or the lower surface.
  • planar view refers to viewing the object in the normal direction of the upper surface 10a of the base material
  • planar shape refers to a shape of the object viewed in the normal direction of the upper surface 10a of the base 10 I assume.
  • the base 10 is a member to be a base layer for forming the resistor 30 and the like, and has flexibility.
  • the thickness of the substrate 10 is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, the thickness may be about 5 ⁇ m to 500 ⁇ m. In particular, it is preferable that the thickness of the base material 10 is 5 ⁇ m to 200 ⁇ m in that the strain sensitivity error of the resistance portions 31 and 32 can be reduced.
  • the substrate 10 is made of, for example, PI (polyimide) resin, epoxy resin, PEEK (polyether ether ketone) resin, PEN (polyethylene naphthalate) resin, PET (polyethylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, polyolefin resin, etc.
  • PI polyimide
  • epoxy resin epoxy resin
  • PEEK polyether ether ketone
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the substrate 10 may be formed of, for example, an insulating resin film containing a filler such as silica or alumina.
  • the resistor 30 is a sensing part which is formed on the base material 10 and receives strain to cause resistance change.
  • the resistor 30 includes resistor portions 31 and 32 stacked via the substrate 10. That is, the resistor 30 is a generic name of the resistors 31 and 32. When the resistors 31 and 32 do not need to be particularly distinguished, they are referred to as the resistor 30. In FIGS. 1 and 2, for the sake of convenience, the resistance portions 31 and 32 are shown in a textured pattern.
  • the resistance portion 31 is a thin film formed on the lower surface 10 b side of the base material 10 in a predetermined pattern.
  • the resistance portion 31 may be formed directly on the lower surface 10 b side of the base material 10 or may be formed on the lower surface 10 b side of the base material 10 via another layer.
  • Pads 31A for receiving vias are formed at both ends of the resistance portion 31.
  • the pads 31A extend from both ends of the resistance portion 31, and are wider than the resistance portion 31 and formed in a substantially rectangular shape in a plan view.
  • the resistance portion 32 is a thin film formed on the upper surface 10 a side of the base material 10 in a predetermined pattern.
  • the resistance portion 32 may be formed directly on the upper surface 10 a of the substrate 10 or may be formed on the upper surface 10 a of the substrate 10 via another layer.
  • the resistor portion 32 is arranged such that the grid direction intersects with the grid direction of the resistor portion 31 in a plan view.
  • intersecting means that the grid direction of the resistance portion 32 and the grid direction of the resistance portion 31 are not parallel in plan view.
  • the grid direction of the resistance portion 32 is, for example, 90 degrees (orthogonal) to the grid direction of the resistance portion 31 in a plan view. However, this is an example, and the grid direction of the resistance portion 32 may be 45 degrees with respect to the grid direction of the resistance portion 31 in a plan view, or may be another angle.
  • the resistor 30 can be formed of, for example, a material containing Cr (chromium), a material containing Ni (nickel), or a material containing both Cr and Ni. That is, the resistor 30 can be formed of a material containing at least one of Cr and Ni.
  • a material containing Cr for example, a Cr multiphase film can be mentioned.
  • a material containing Ni for example, Cu—Ni (copper nickel) can be mentioned.
  • Ni-Cr nickel chromium
  • the Cr multiphase film is a film in which Cr, CrN, Cr 2 N, etc. are mixed in phase.
  • the Cr mixed phase film may contain unavoidable impurities such as chromium oxide.
  • the thickness of the resistor 30 is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the thickness can be set to about 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the thickness of the resistor 30 is 0.1 ⁇ m or more in that the crystallinity (for example, the crystallinity of ⁇ -Cr) of the crystals constituting the resistor 30 is improved, and the resistor of 1 ⁇ m or less
  • the crystallinity for example, the crystallinity of ⁇ -Cr
  • the stability of the gauge characteristics can be improved by using ⁇ -Cr (alpha chromium) which is a stable crystal phase as a main component.
  • the gauge factor of the strain gauge 1 is 10 or more, and the gauge temperature coefficient TCS and resistance temperature coefficient TCR are in the range of -1000 ppm / ° C to +1000 ppm / ° C. It can be done.
  • the main component means that the target substance occupies 50% by mass or more of all the substances constituting the resistor, but from the viewpoint of improving the gauge characteristics, the resistor 30 has 80% by weight of ⁇ -Cr. It is preferable to include the above.
  • ⁇ -Cr is Cr of the bcc structure (body-centered cubic lattice structure).
  • the terminal portions 41 and 42 are formed on the substrate 10.
  • the terminal portions 41 and 42 may be formed directly on the upper surface 10 a of the substrate 10 or may be formed on the upper surface 10 a of the substrate 10 via another layer.
  • the terminal portions 41 are a pair of electrodes for outputting a change in the resistance value of the resistance portion 31 caused by strain to the outside, and for example, lead wires for external connection are joined.
  • One of the terminal portions 41 is electrically connected to one of the pads 31A exposed in the via hole 10x through the via hole 10x penetrating the base material 10.
  • One of the terminal portions 41 is continuously formed, for example, on the side wall of the via hole 10x from the upper surface 10a of the base 10 and one upper surface of the pad 31A exposed in the via hole 10x, and electrically connected to one of the pads 31A. Ru.
  • a recessed portion 10y is formed in the via hole 10x by a portion formed on the side wall of the one via hole 10x of the terminal portion 41 and the upper surface of the pad 31A exposed in the via hole 10x.
  • one of the terminal portions 41 may be filled with the via hole 10 x (the recess 10 y may not be formed).
  • the other of the terminal portions 41 is electrically connected to the other of the pads 31A exposed in the via hole 10x through the via hole 10x penetrating the base material 10.
  • the other of the terminal portions 41 is continuously formed, for example, on the side wall of the via hole 10x from the upper surface 10a of the base 10 and the other upper surface of the pad 31A exposed in the via hole 10x, and electrically connected to the other pad 31A. Ru.
  • a recess 10y is formed in the via hole 10x by the side wall of the other via hole 10x of the terminal portion 41 and the portion formed on the other upper surface of the pad 31A exposed in the via hole 10x.
  • the other of the terminal portions 41 may be filled with the via hole 10 x (the recess 10 y may not be formed).
  • the terminal portion 41 is wider than the resistance portion 31 and formed in a substantially rectangular shape in plan view, and the resistance portion 31 is folded in a zigzag manner between one end of the terminal portion 41 and the other end of the terminal portion 41. It is extended.
  • the upper surface of the terminal portion 41 may be coated with a metal having a better solderability than the terminal portion 41.
  • the terminal portion 42 extends from both ends of the resistance portion 32, and is wider than the resistance portion 32 and formed in a substantially rectangular shape in a plan view.
  • the terminal portions 42 are a pair of electrodes for outputting a change in the resistance value of the resistance portion 32 caused by strain to the outside, and for example, lead wires for external connection are joined.
  • the resistance portion 32 extends from one of the terminal portions 42 while being folded in a zigzag manner and is connected to the other terminal portion 42.
  • the upper surface of the terminal portion 42 may be coated with a metal having a better solderability than the terminal portion 42.
  • the resistor 32 and the terminals 41 and 42 have different reference numerals for convenience, but they can be integrally formed of the same material in the same process.
  • the cover layer 61 is an insulating resin layer provided on the upper surface 10 a of the base 10 so as to cover the resistance portion 32 and expose the terminal portions 41 and 42.
  • the resistance portion 32 can be prevented from being mechanically damaged or the like.
  • the resistance portion 32 can be protected from moisture and the like.
  • the cover layer 61 may be provided so as to cover the entire portion excluding the terminal portions 41 and 42.
  • the cover layer 62 is an insulating resin layer provided on the lower surface 10b of the base 10 so as to cover the resistance portion 31 and the pad 31A. By providing the cover layer 62, mechanical damage or the like can be prevented from occurring in the resistance portion 31 and the pad 31A. Further, by providing the cover layer 62, the resistor portion 31 and the pad 31A can be protected from moisture and the like.
  • the cover layers 61 and 62 can be formed of, for example, an insulating resin such as PI resin, epoxy resin, PEEK resin, PEN resin, PET resin, PPS resin, composite resin (for example, silicone resin, polyolefin resin).
  • the cover layers 61 and 62 may contain a filler or a pigment.
  • the thickness of the cover layers 61 and 62 is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, the thickness may be about 5 ⁇ m to 500 ⁇ m. In particular, when the thickness of the cover layer 62 is 5 ⁇ m to 200 ⁇ m, the strain transmission from the surface of the strain-generating body joined to the lower surface of the cover layer 62 via the adhesive layer or the like, and dimensional stability to the environment. The thickness is preferably 10 ⁇ m or more, further preferably in terms of insulation.
  • the cover layer 61 and the cover layer 62 may be formed of different materials, or the cover layer 61 and the cover layer 62 may be formed to different thicknesses.
  • 5A to 5D are diagrams illustrating the manufacturing process of the strain gauge according to the first embodiment, and show a cross section corresponding to FIG.
  • the base material 10 is prepared, and finally patterned on the entire lower surface 10 b of the base material 10 to form the resistor portion 31 and the pad 31A.
  • a metal layer 310 is formed.
  • the material and thickness of the metal layer 310 are the same as the material and thickness of the above-mentioned resistor 30 (resistance part 31).
  • the metal layer 310 can be formed, for example, by depositing a film by a magnetron sputtering method using a source capable of forming the metal layer 310 as a target.
  • the metal layer 310 may be formed by reactive sputtering, evaporation, arc ion plating, pulsed laser deposition, or the like instead of the magnetron sputtering.
  • a functional layer having a thickness of about 1 nm to 100 nm is vacuum-deposited on the lower surface 10b of the substrate 10 by the conventional sputtering method. It is preferable to make a membrane.
  • the functional layer refers to a layer having a function of promoting crystal growth of at least the upper resistance portion (the metal layer 310 is patterned).
  • the functional layer further has a function of preventing oxidation of the upper resistance portion due to oxygen or moisture contained in the base 10 or the like, and a function of improving adhesion between the base 10 etc and the upper resistance portion. Is preferred.
  • the functional layer may further have other functions.
  • the insulating resin film constituting the substrate 10 contains oxygen and moisture, especially when the upper resistance portion contains Cr, Cr forms a self-oxidized film, so oxidation of the resistance portion where the functional layer is the upper layer is performed. It is effective to provide the function to prevent.
  • the material of the functional layer is not particularly limited as long as it has a function of promoting the crystal growth of the resistance portion, which is at least the upper layer, and can be appropriately selected according to the purpose, for example, Cr (chromium), Ti (titanium ), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Ni (nickel), Y (yttrium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Si (silicon), C (carbon), Zn (zinc) ), Cu (copper), Bi (bismuth), Fe (iron), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Re (rhenium), Os (osmium), Ir (iridium) Selected from the group consisting of Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese) and Al (aluminum) One or more metals, or
  • FeCr, TiAl, FeNi, NiCr, CrCu etc. are mentioned, for example.
  • As the above-mentioned compounds e.g., TiN, TaN, Si 3 N 4, TiO 2, Ta 2 O 5, SiO 2 , and the like.
  • the functional layer can be vacuum deposited, for example, by a conventional sputtering method in which Ar (argon) gas is introduced into the chamber with a source capable of forming the functional layer as a target.
  • Ar argon
  • the functional layer is formed while etching the lower surface 10b of the substrate 10 with Ar, so that the adhesion improvement effect can be obtained by minimizing the amount of the functional layer formed.
  • the functional layer may be formed by another method.
  • the adhesion improvement effect is obtained by activating the lower surface 10b of the substrate 10 by plasma treatment using Ar or the like before film formation of the functional layer, and then vacuum film formation of the functional layer by magnetron sputtering. Methods may be used.
  • the combination of the material of the functional layer and the material of the upper resistance part is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose.
  • Ti is used as the functional layer and ⁇ -Cr (upper resistance) is used as the upper resistance part. It is possible to form a Cr multiphase film mainly composed of alpha chromium).
  • the upper layer resistance portion can be formed by a magnetron sputtering method in which Ar gas is introduced into the chamber with a raw material capable of forming a Cr multiphase film as a target.
  • Ar gas is introduced into the chamber with a raw material capable of forming a Cr multiphase film as a target.
  • pure Cr may be used as a target, an appropriate amount of nitrogen gas may be introduced into the chamber together with Ar gas, and the upper resistance portion may be formed by reactive sputtering.
  • the growth surface of the Cr multiphase film is defined by the functional layer made of Ti as a trigger, and it is possible to form a Cr multiphase film mainly composed of ⁇ -Cr, which has a stable crystal structure. Further, the diffusion of Ti constituting the functional layer into the Cr multiphase film improves the gauge characteristics.
  • the gauge factor of the strain gauge 1 can be 10 or more, and the gauge factor temperature coefficient TCS and the resistance temperature coefficient TCR can be in the range of -1000 ppm / ° C to +1000 ppm / ° C.
  • the Cr mixed phase film may contain Ti or TiN (titanium nitride).
  • the functional layer made of Ti has a function of promoting crystal growth of the upper resistance portion, and the resistance portion which is the upper layer by oxygen and moisture contained in the base material 10 And the function of improving the adhesion between the base 10 and the upper resistance portion.
  • Ta, Si, Al, or Fe is used instead of Ti as the functional layer.
  • the functional layer in the lower layer of the resistor portion it is possible to promote crystal growth of the resistor portion which is the upper layer, and it is possible to fabricate the resistor portion composed of a stable crystal phase.
  • the stability of the gauge characteristics can be improved.
  • the gauge characteristics of the strain gauge 1 can be improved.
  • a via hole 10x which penetrates the base material 10 and exposes the upper surface of the metal layer 310 is formed.
  • the via holes 10x can be formed, for example, by laser processing.
  • the via hole 10x is formed on the area where the metal layer 310 is patterned to be the pad 31A.
  • the entire top surface 10a of the base material 10 is formed with the metal layer 320 to be finally patterned to be the resistance portion 32 and the terminal portions 41 and 42.
  • the metal layer 320 is continuously formed on the upper surface 10a of the substrate 10 on the sidewall of the via hole 10x and the upper surface of the metal layer 310 exposed in the via hole 10x, and is electrically connected to the metal layer 310.
  • a recess 10y is formed in the via hole 10x by the side wall of the via hole 10x of the metal layer 320 and the portion formed on the upper surface of the metal layer 310 exposed in the via hole 10x.
  • the metal layer 310 may fill the via hole 10x (the recess 10y may not be formed).
  • the material and thickness of the metal layer 320 can be similar to, for example, the metal layer 310.
  • the metal layer 320 can be formed, for example, by the same method as the metal layer 310.
  • a functional layer having a thickness of about 1 nm to 100 nm is formed as a base layer on the upper surface 10a of the substrate 10 by, for example, conventional sputtering. It is preferable to make a membrane.
  • the functional layer and metal layer 310 formed on the lower surface 10b of the substrate 10 and the functional layer and metal layer 320 formed on the upper surface 10a of the substrate 10 are patterned by photolithography.
  • the resistor portion 31 and the pad 31A in the shape of FIG. 2 are formed on the lower surface 10b of the substrate 10, and the resistor portion 32 and the terminal portions 41 and 42 in the shape of FIG. .
  • the relative positional accuracy between the resistor portion 31 and the resistor portion 32 can be improved.
  • a cover layer 61 is formed on the upper surface 10a of the base 10 so as to cover the resistance portion 32 and expose the terminal portions 41 and 42. Further, on the lower surface 10b of the base 10, a cover layer 62 for covering the resistance portion 31 and the pad 31A is formed.
  • the materials and thicknesses of the cover layers 61 and 62 are as described above.
  • the cover layer 61 is formed, for example, by laminating a semi-cured thermosetting insulating resin film on the upper surface 10 a of the base 10 so as to cover the resistance portion 32 and expose the terminal portions 41 and 42, and heat and cure it. It can be produced.
  • the cover layer 61 applies a liquid or paste-like thermosetting insulating resin to the upper surface 10 a of the substrate 10 so as to cover the resistance portion 32 and expose the terminal portions 41 and 42, and heats and cures it. You may produce.
  • the cover layer 62 can also be produced by the same method as the cover layer 61.
  • the strain gauge 1 is completed by the above steps.
  • a functional layer is provided on the lower surface 10b of the base 10 as a base layer of the metal layer 310 to be the resistor 31 and the pad 31A, and the base 10 is a base layer of the metal layer 320 to be the resistor 32 and the terminals 41 and 42.
  • the functional layer is provided on the upper surface 10a of the strain gauge 1, the strain gauge 1 has the cross-sectional shape shown in FIGS.
  • the layers indicated by reference numerals 21 and 22 are functional layers.
  • the planar shape of the strain gauge 1 in the case where the functional layers 21 and 22 are provided is the same as that in FIGS. 1 and 2.
  • the resistance portion 31 is formed on the lower surface 10 b of the base material 10
  • the resistance portion 32 is formed on the upper surface 10 a of the base material 10
  • the grid directions of the resistance portion 31 and the resistance portion 32 intersect ing can be formed by simultaneously patterning the metal layer formed in both surfaces of the base material 10 by photolithography.
  • the strain gauge 1 is a laminated structure in which the upper and lower sides of the base material 10 are substantially symmetrical. That is, the resistance portion 31 and the cover layer 62 are stacked on the lower surface 10 b side of the base material 10, and the resistance portion 32 and the cover layer 61 are stacked on the upper surface 10 a side of the base material 10. By this structure, the warpage generated in the strain gauge 1 can be reduced.

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Abstract

本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第１抵抗部と、前記基材の他方の側に形成された第２抵抗部と、を含み、前記第１抵抗部と前記第２抵抗部とは、平面視においてグリッド方向が交差するように配置されている。

Description

ひずみゲージ
　本発明は、ひずみゲージに関する。
　測定対象物に貼り付けて、測定対象物のひずみを検出するひずみゲージが知られている。ひずみゲージは、ひずみを検出する抵抗体を備えており、抵抗体の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を含む材料が用いられている。又、抵抗体は、例えば、絶縁樹脂からなる基材上に形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６－７４９３４号公報
　ところで、２つのひずみゲージのグリッド方向を所望の角度（例えば、９０度や４５度）ずらして測定対象物に貼り付け、主ひずみ方向が未知のひずみを測定する方法がある。この方法では、２つのひずみゲージを貼り合わせるため、貼り合わせ精度が悪く、所望の角度に貼り合わせることが困難であった。その結果、精度のよいひずみ測定ができなかった。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、貼り合わせ精度を考慮することなく、主ひずみ方向が未知のひずみを測定可能なひずみゲージを提供することを目的とする。
　本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第１抵抗部と、前記基材の他方の側に形成された第２抵抗部と、を含み、前記第１抵抗部と前記第２抵抗部とは、平面視においてグリッド方向が交差するように配置されている。
　開示の技術によれば、貼り合わせ精度を考慮することなく、主ひずみ方向が未知のひずみを測定可能なひずみゲージを提供できる。
第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージにおいて抵抗部３１のパターンを例示する平面図である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その１）である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その２）である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージの製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージの製造工程を例示する図（その２）である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージの製造工程を例示する図（その３）である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージの製造工程を例示する図（その４）である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その３）である。 第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その４）である。
　以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　〈第１の実施の形態〉
　図１は、第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図２は、第１の実施の形態に係るひずみゲージにおいて抵抗部３１のパターンを例示する平面図である。図３は、第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図１及び図２のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。図４は、第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図１及び図２のＢ－Ｂ線に沿う断面を示している。図１～図４を参照するに、ひずみゲージ１は、基材１０と、抵抗体３０（抵抗部３１及び３２）と、端子部４１及び４２と、カバー層６１及び６２とを有している。
　なお、本実施の形態では、便宜上、ひずみゲージ１において、基材１０の抵抗部３２が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗部３１が設けられている側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗部３２が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗部３１が設けられている側の面を他方の面又は下面とする。但し、ひずみゲージ１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。
　基材１０は、抵抗体３０等を形成するためのベース層となる部材であり、可撓性を有する。基材１０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、５μｍ～５００μｍ程度とすることができる。特に、基材１０の厚さが５μｍ～２００μｍであると、抵抗部３１及び３２のひずみ感度誤差を少なくすることができる点で好ましい。
　基材１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成することができる。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。
　ここで、『絶縁樹脂フィルムから形成する』とは、基材１０が絶縁樹脂フィルム中にフィラーや不純物等を含有することを妨げるものではない。基材１０は、例えば、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成しても構わない。
　抵抗体３０は、基材１０上に形成されており、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体３０は、基材１０を介して積層された抵抗部３１及び３２を含んでいる。すなわち、抵抗体３０は、抵抗部３１及び３２の総称であり、抵抗部３１及び３２を特に区別する必要がない場合には抵抗体３０と称する。なお、図１及び図２では、便宜上、抵抗部３１及び３２を梨地模様で示している。
　抵抗部３１は、基材１０の下面１０ｂ側に所定のパターンで形成された薄膜である。抵抗部３１は、基材１０の下面１０ｂ側に直接形成されてもよいし、基材１０の下面１０ｂ側に他の層を介して形成されてもよい。
　抵抗部３１の両端部には、ビア受け用のパッド３１Ａが形成されている。パッド３１Ａは、抵抗部３１の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３１よりも拡幅して略矩形状に形成されている。
　抵抗部３２は、基材１０の上面１０ａ側に所定のパターンで形成された薄膜である。抵抗部３２は、基材１０の上面１０ａに直接形成されてもよいし、基材１０の上面１０ａに他の層を介して形成されてもよい。
　抵抗部３２は、平面視において、グリッド方向が、抵抗部３１のグリッド方向と交差するように配置されている。ここで、交差するとは、抵抗部３２のグリッド方向と抵抗部３１のグリッド方向が、平面視において、平行でないことを意味する。
　抵抗部３２のグリッド方向は、平面視において、例えば、抵抗部３１のグリッド方向に対して９０度である（直交している）。但し、これは一例であり、抵抗部３２のグリッド方向は、平面視において、抵抗部３１のグリッド方向に対して４５度であってもよいし、その他の角度であってもよい。
　抵抗体３０（抵抗部３１及び３２）は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体３０は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。
　ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでもよい。
　抵抗体３０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．０５μｍ～２μｍ程度とすることができる。特に、抵抗体３０の厚さが０．１μｍ以上であると抵抗体３０を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する点で好ましく、１μｍ以下であると抵抗体３０を構成する膜の内部応力に起因する膜のクラックや基材１０からの反りを低減できる点で更に好ましい。
　例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上することができる。又、抵抗体３０がα－Ｃｒを主成分とすることで、ひずみゲージ１のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。ここで、主成分とは、対象物質が抵抗体を構成する全物質の５０質量％以上を占めることを意味するが、ゲージ特性を向上する観点から、抵抗体３０はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。
　端子部４１及び４２は、基材１０上に形成されている。端子部４１及び４２は、基材１０の上面１０ａに直接形成されてもよいし、基材１０の上面１０ａに他の層を介して形成されてもよい。
　端子部４１は、ひずみにより生じる抵抗部３１の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極であり、例えば、外部接続用のリード線等が接合される。
　端子部４１の一方は、基材１０を貫通するビアホール１０ｘを介して、ビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａの一方と電気的に接続されている。端子部４１の一方は、例えば、基材１０の上面１０ａからビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａの一方の上面に連続的に形成され、パッド３１Ａの一方と電気的に接続される。
　端子部４１の一方のビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａの一方の上面に形成された部分により、ビアホール１０ｘ内に凹部１０ｙが形成されている。但し、端子部４１の一方は、ビアホール１０ｘを充填してもよい（凹部１０ｙを形成しなくてもよい）。
　又、端子部４１の他方は、基材１０を貫通するビアホール１０ｘを介して、ビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａの他方と電気的に接続されている。端子部４１の他方は、例えば、基材１０の上面１０ａからビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａの他方の上面に連続的に形成され、パッド３１Ａの他方と電気的に接続される。
　端子部４１の他方のビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａの他方の上面に形成された部分により、ビアホール１０ｘ内に凹部１０ｙが形成されている。但し、端子部４１の他方は、ビアホール１０ｘを充填してもよい（凹部１０ｙを形成しなくてもよい）。
　端子部４１は、平面視において、抵抗部３１よりも拡幅して略矩形状に形成されており、端子部４１の一方と端子部４１の他方との間に、抵抗部３１がジグザグに折り返しながら延在している。端子部４１の上面を、端子部４１よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。
　端子部４２は、抵抗部３２の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３２よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部４２は、ひずみにより生じる抵抗部３２の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極であり、例えば、外部接続用のリード線等が接合される。抵抗部３２は、例えば、端子部４２の一方からジグザグに折り返しながら延在して他方の端子部４２に接続されている。端子部４２の上面を、端子部４２よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。
　なお、抵抗部３２と端子部４１及び４２とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。
　カバー層６１は、抵抗部３２を被覆し端子部４１及び４２を露出するように基材１０の上面１０ａに設けられた絶縁樹脂層である。カバー層６１を設けることで、抵抗部３２に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層６１を設けることで、抵抗部３２を湿気等から保護することができる。なお、カバー層６１は、端子部４１及び４２を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
　カバー層６２は、抵抗部３１及びパッド３１Ａを被覆するように基材１０の下面１０ｂに設けられた絶縁樹脂層である。カバー層６２を設けることで、抵抗部３１及びパッド３１Ａに機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層６２を設けることで、抵抗部３１及びパッド３１Ａを湿気等から保護することができる。
　カバー層６１及び６２は、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂から形成することができる。カバー層６１及び６２は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層６１及び６２の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、５μｍ～５００μｍ程度とすることができる。特に、カバー層６２の厚さが５μｍ～２００μｍであると、接着層等を介してカバー層６２の下面に接合される起歪体表面からの歪の伝達性、環境に対する寸法安定性の点で好ましく、１０μｍ以上であると絶縁性の点で更に好ましい。なお、カバー層６１とカバー層６２を異なる材料から形成してもよいし、カバー層６１とカバー層６２を異なる厚さに形成してもよい。
　図５Ａ～図５Ｄは、第１の実施の形態に係るひずみゲージの製造工程を例示する図であり、図４に対応する断面を示している。
　ひずみゲージ１を製造するためには、まず、図５Ａに示す工程では、基材１０を準備し、基材１０の下面１０ｂの全体に、最終的にパターニングされて抵抗部３１及びパッド３１Ａとなる金属層３１０を形成する。金属層３１０の材料や厚さは、前述の抵抗体３０（抵抗部３１）の材料や厚さと同様である。
　金属層３１０は、例えば、金属層３１０を形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜することで形成できる。金属層３１０は、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、パルスレーザー堆積法等を用いて成膜してもよい。
　ゲージ特性を安定化する観点から、金属層３１０を成膜する前に、下地層として、基材１０の下面１０ｂに、例えば、コンベンショナルスパッタ法により膜厚が１ｎｍ～１００ｎｍ程度の機能層を真空成膜することが好ましい。
　本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗部（金属層３１０がパターニングされたもの）の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材１０等に含まれる酸素や水分による上層である抵抗部の酸化を防止する機能や、基材１０等と上層である抵抗部との密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。
　基材１０を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むため、特に上層である抵抗部がＣｒを含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層が上層である抵抗部の酸化を防止する機能を備えることは有効である。
　機能層の材料は、少なくとも上層である抵抗部の結晶成長を促進する機能を有する材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。
　上記の合金としては、例えば、ＦｅＣｒ、ＴｉＡｌ、ＦｅＮｉ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕ等が挙げられる。又、上記の化合物としては、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２等が挙げられる。
　機能層は、例えば、機能層を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒ（アルゴン）ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜することができる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材１０の下面１０ｂをＡｒでエッチングしながら機能層が成膜されるため、機能層の成膜量を最小限にして密着性改善効果を得ることができる。
　但し、これは、機能層の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層を成膜してもよい。例えば、機能層の成膜の前にＡｒ等を用いたプラズマ処理等により基材１０の下面１０ｂを活性化することで密着性改善効果を獲得し、その後マグネトロンスパッタ法により機能層を真空成膜する方法を用いてもよい。
　機能層の材料と上層である抵抗部の材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、機能層としてＴｉを用い、上層である抵抗部としてα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とするＣｒ混相膜を成膜することが可能である。
　この場合、例えば、Ｃｒ混相膜を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスを導入したマグネトロンスパッタ法により、上層である抵抗部を成膜することができる。或いは、純Ｃｒをターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、上層である抵抗部を成膜してもよい。
　これらの方法では、Ｔｉからなる機能層がきっかけでＣｒ混相膜の成長面が規定され、安定な結晶構造であるα－Ｃｒを主成分とするＣｒ混相膜を成膜できる。又、機能層を構成するＴｉがＣｒ混相膜中に拡散することにより、ゲージ特性が向上する。例えば、ひずみゲージ１のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。なお、機能層がＴｉから形成されている場合、Ｃｒ混相膜にＴｉやＴｉＮ（窒化チタン）が含まれる場合がある。
　なお、上層である抵抗部がＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層は、上層である抵抗部の結晶成長を促進する機能、基材１０に含まれる酸素や水分による上層である抵抗部の酸化を防止する機能、及び基材１０と上層である抵抗部との密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層として、Ｔｉに代えてＴａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅを用いた場合も同様である。
　このように、抵抗部の下層に機能層を設けることにより、上層である抵抗部の結晶成長を促進することが可能となり、安定な結晶相からなる抵抗部を作製できる。その結果、ひずみゲージ１において、ゲージ特性の安定性を向上することができる。又、機能層を構成する材料が上層である抵抗部に拡散することにより、ひずみゲージ１において、ゲージ特性を向上することができる。
　次に、図５Ｂに示す工程では、基材１０を貫通し金属層３１０の上面を露出するビアホール１０ｘを形成する。ビアホール１０ｘは、例えば、レーザ加工法により形成できる。ビアホール１０ｘは、金属層３１０がパターニングされてパッド３１Ａとなる領域上に形成される。
　次に、図５Ｃに示す工程では、基材１０の上面１０ａの全体に、最終的にパターニングされて抵抗部３２並びに端子部４１及び４２となる金属層３２０を形成する。金属層３２０は、基材１０の上面１０ａからビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出する金属層３１０の上面に連続的に形成され、金属層３１０と電気的に接続される。
　金属層３２０のビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出する金属層３１０の上面に形成された部分により、ビアホール１０ｘ内に凹部１０ｙが形成される。但し、金属層３１０は、ビアホール１０ｘを充填してもよい（凹部１０ｙを形成しなくてもよい）。
　金属層３２０の材料や厚さは、例えば、金属層３１０と同様とすることができる。金属層３２０は、例えば、金属層３１０と同様の方法により形成できる。金属層３１０と同様の理由により、金属層３２０を成膜する前に、下地層として、基材１０の上面１０ａに、例えば、コンベンショナルスパッタ法により膜厚が１ｎｍ～１００ｎｍ程度の機能層を真空成膜することが好ましい。
　次に、図５Ｄに示す工程では、基材１０の下面１０ｂに形成された機能層及び金属層３１０、並びに基材１０の上面１０ａに形成された機能層及び金属層３２０をフォトリソグラフィによってパターニングする。これにより、基材１０の下面１０ｂに図２の形状の抵抗部３１及びパッド３１Ａが形成され、基材１０の上面１０ａに図１の形状の抵抗部３２並びに端子部４１及び４２が形成される。金属層３１０と金属層３２０とをフォトリソグラフィによって同時にパターニングすることで、抵抗部３１と抵抗部３２との相対的な位置精度を向上することができる。
　図５Ｄに示す工程の後、基材１０の上面１０ａに、抵抗部３２を被覆し端子部４１及び４２を露出するカバー層６１を形成する。又、基材１０の下面１０ｂに、抵抗部３１及びパッド３１Ａを被覆するカバー層６２を形成する。カバー層６１及び６２の材料や厚さは、前述の通りである。
　カバー層６１は、例えば、基材１０の上面１０ａに、抵抗部３２を被覆し端子部４１及び４２を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製することができる。カバー層６１は、基材１０の上面１０ａに、抵抗部３２を被覆し端子部４１及び４２を露出するように液状又はペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。カバー層６２もカバー層６１と同様の方法により作製することができる。以上の工程により、ひずみゲージ１が完成する。
　なお、抵抗部３１及びパッド３１Ａとなる金属層３１０の下地層として基材１０の下面１０ｂに機能層を設け、抵抗部３２並びに端子部４１及び４２となる金属層３２０の下地層として基材１０の上面１０ａに機能層を設けた場合には、ひずみゲージ１は図６及び図７に示す断面形状となる。符号２１及び２２で示す層が機能層である。機能層２１及び２２を設けた場合のひずみゲージ１の平面形状は、図１及び図２と同様である。
　このように、ひずみゲージ１では、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３１が形成され、基材１０の上面１０ａに抵抗部３２が形成され、抵抗部３１と抵抗部３２のグリッド方向が交差している。又、抵抗部３１と抵抗部３２は、基材１０の両面に形成した金属層をフォトリソグラフィによって同時にパターニングすることで形成できる。その結果、抵抗部３１と抵抗部３２との相対的な位置精度を向上することが可能となり、抵抗部３１と抵抗部３２のグリッド方向が所望の値に精度よく交差したひずみゲージを実現できる。その結果、貼り合わせ精度を考慮することなく、主ひずみ方向が未知のひずみを測定することができる。
　又、ひずみゲージ１は、基材１０の上下が略対称の積層構造である。すなわち、基材１０の下面１０ｂ側に抵抗部３１及びカバー層６２が積層され、基材１０の上面１０ａ側に抵抗部３２及びカバー層６１が積層されている。この構造により、ひずみゲージ１に生じる反りを低減することができる。
　以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
　本国際出願は２０１７年１１月１５日に出願した日本国特許出願２０１７－２２０４０７号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１７－２２０４０７号の全内容を本国際出願に援用する。
１　ひずみゲージ、１０　基材、１０ａ　上面、１０ｂ　下面、１０ｘ　ビアホール、１０ｙ　凹部、２１、２２　機能層、３０　抵抗体、３１、３２　抵抗部、４１、４２　端子部、６１、６２　カバー層

Claims (9)

  1. 　可撓性を有する基材と、
    　Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体と、を有し、
    　前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第１抵抗部と、前記基材の他方の側に形成された第２抵抗部と、を含み、
    　前記第１抵抗部と前記第２抵抗部とは、平面視においてグリッド方向が交差するように配置されているひずみゲージ。
  2. 　前記第１抵抗部と電気的に接続された第１電極と、前記第２抵抗部と電気的に接続された第２電極と、を有し、
    　前記第１電極及び前記第２電極は、前記基材の一方の側に形成されている請求項１に記載のひずみゲージ。
  3. 　前記第２電極は、前記基材に設けられたビアホールを介して、前記第２抵抗部の端部から延在するパッドと電気的に接続され、
    　前記第２電極は、前記基材の一方の側から前記ビアホールの側壁及び前記ビアホール内に露出する前記パッドの表面に連続的に形成され、前記ビアホール内に凹部を形成している請求項２に記載のひずみゲージ。
  4. 　前記基材の一方の側に、前記第１抵抗部を被覆する第１絶縁樹脂層が形成され、
    　前記基材の他方の側に、前記第２抵抗部を被覆する第２絶縁樹脂層が形成されている請求項１乃至３の何れか一項に記載のひずみゲージ。
  5. 　前記抵抗体は、アルファクロムを主成分とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のひずみゲージ。
  6. 　前記抵抗体は、アルファクロムを８０重量％以上含む請求項５に記載のひずみゲージ。
  7. 　前記抵抗体は、窒化クロムを含む請求項５又は６に記載のひずみゲージ。
  8. 　前記抵抗体の下層に、金属、合金、又は、金属の化合物から形成された機能層を有する請求項１乃至７の何れか一項に記載のひずみゲージ。
  9. 　前記機能層は、前記抵抗体の結晶成長を促進する機能を有する請求項８に記載のひずみゲージ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11787494B2 (en) 2020-04-23 2023-10-17 Shimano Inc. Component for human-powered vehicle
US12005985B2 (en) 2020-04-23 2024-06-11 Shimano Inc. Component for human-powered vehicle

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019090723A (ja) * 2017-11-15 2019-06-13 ミネベアミツミ株式会社 ひずみゲージ
JP7516947B2 (ja) * 2020-07-21 2024-07-17 ヤマハ株式会社 生体センサ
JP7575162B2 (ja) * 2021-06-04 2024-10-29 ミネベアミツミ株式会社 ひずみゲージ
JP7825481B2 (ja) * 2022-03-25 2026-03-06 Koa株式会社 荷重センサ素子
US12607527B2 (en) 2022-06-29 2026-04-21 Subaru Corporation Coupling structure for electrode pad

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5327852U (ja) * 1976-08-17 1978-03-09
JPH06300649A (ja) * 1993-04-12 1994-10-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜歪抵抗材料とその製造方法及び薄膜歪みセンサ
JPH08102163A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Fujitsu Ltd 磁気記録媒体及び磁気ディスク装置
JPH0916941A (ja) * 1995-01-31 1997-01-17 Hoya Corp 磁気記録媒体及びその製造方法
JPH10335675A (ja) * 1997-05-30 1998-12-18 Aisin Seiki Co Ltd 半導体マイクロマシン
US20050188769A1 (en) * 2004-02-17 2005-09-01 Thomas Moelkner Micromechanical high-pressure sensor
JP2007173544A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Toshiba Corp Ｘ線検出器およびその製造方法
JP2015031633A (ja) * 2013-08-05 2015-02-16 公益財団法人電磁材料研究所 歪センサ
JP2016136605A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社豊田中央研究所 永久磁石およびその製造方法
JP2017101983A (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 日本写真印刷株式会社 多点計測用のひずみセンサとその製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5327852A (en) 1976-08-26 1978-03-15 Ito Akihiko Electronic pattern stitch sewing machine controller
DE2724498C2 (de) * 1977-05-31 1982-06-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrischer Schichtwiderstand und Verfahren zu seiner Herstellung
JPS5979103A (ja) * 1982-10-27 1984-05-08 Tokyo Electric Co Ltd 歪センサ
DE3429649A1 (de) * 1984-08-11 1986-02-20 Vdo Adolf Schindling Ag, 6000 Frankfurt Elektrischer widerstand
JP3233248B2 (ja) * 1994-05-13 2001-11-26 エヌオーケー株式会社 歪ゲ−ジ用薄膜およびその製造法
JP3131642B2 (ja) * 1994-09-14 2001-02-05 日本電子工業株式会社 応力複合化センサ及びこれを用いた構造体の応力測定装置
JP3642449B2 (ja) * 1997-03-21 2005-04-27 財団法人電気磁気材料研究所 Ｃｒ−Ｎ基歪抵抗膜およびその製造法ならびに歪センサ
JP2000234622A (ja) * 1999-02-17 2000-08-29 Nippon Piston Ring Co Ltd 摺動部材
US6729187B1 (en) * 1999-04-29 2004-05-04 The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations Self-compensated ceramic strain gage for use at high temperatures
JP2002022579A (ja) 2000-07-13 2002-01-23 Nippon Denshi Kogyo Kk 応力検知センサおよび応力測定装置
CN100413998C (zh) * 2002-08-08 2008-08-27 株式会社神户制钢所 α型晶体结构为主体的氧化铝被膜相关技术
JP4855373B2 (ja) * 2007-10-30 2012-01-18 ミネベア株式会社 曲げセンサ
WO2011156447A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 3M Innovative Properties Company Positional touch sensor with force measurement
JP6162670B2 (ja) 2014-10-03 2017-07-12 株式会社東京測器研究所 ひずみゲージ用合金及びひずみゲージ
JP2016161410A (ja) 2015-03-02 2016-09-05 株式会社東芝 歪検出素子、圧力センサ及びマイクロフォン
US20170038266A1 (en) * 2015-08-05 2017-02-09 General Electric Company Strain gauge
JP2017067764A (ja) * 2015-09-29 2017-04-06 ミネベアミツミ株式会社 ひずみゲージ、荷重センサ、及びひずみゲージの製造方法
JP2019066454A (ja) 2017-09-29 2019-04-25 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
US10622125B1 (en) * 2019-03-07 2020-04-14 Nmb Technologies Corporation Strain gauge
JP2020129013A (ja) 2020-06-05 2020-08-27 ミネベアミツミ株式会社 ひずみゲージ

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5327852U (ja) * 1976-08-17 1978-03-09
JPH06300649A (ja) * 1993-04-12 1994-10-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜歪抵抗材料とその製造方法及び薄膜歪みセンサ
JPH08102163A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 Fujitsu Ltd 磁気記録媒体及び磁気ディスク装置
JPH0916941A (ja) * 1995-01-31 1997-01-17 Hoya Corp 磁気記録媒体及びその製造方法
JPH10335675A (ja) * 1997-05-30 1998-12-18 Aisin Seiki Co Ltd 半導体マイクロマシン
US20050188769A1 (en) * 2004-02-17 2005-09-01 Thomas Moelkner Micromechanical high-pressure sensor
JP2007173544A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Toshiba Corp Ｘ線検出器およびその製造方法
JP2015031633A (ja) * 2013-08-05 2015-02-16 公益財団法人電磁材料研究所 歪センサ
JP2016136605A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社豊田中央研究所 永久磁石およびその製造方法
JP2017101983A (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 日本写真印刷株式会社 多点計測用のひずみセンサとその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11787494B2 (en) 2020-04-23 2023-10-17 Shimano Inc. Component for human-powered vehicle
US12005985B2 (en) 2020-04-23 2024-06-11 Shimano Inc. Component for human-powered vehicle

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