WO2021205981A1 - ひずみゲージ - Google Patents

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WO2021205981A1
WO2021205981A1 PCT/JP2021/014177 JP2021014177W WO2021205981A1 WO 2021205981 A1 WO2021205981 A1 WO 2021205981A1 JP 2021014177 W JP2021014177 W JP 2021014177W WO 2021205981 A1 WO2021205981 A1 WO 2021205981A1
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WO
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resistor
metal layer
wiring
strain gauge
layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/014177
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English (en)
French (fr)
Inventor
厚 北村
寿昭 浅川
洋介 小笠
彩 小野
昭代 湯口
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • 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
    • G01B7/18—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance

Definitions

  • the present invention relates to a strain gauge.
  • a strain gauge that is attached to the object to be measured and detects the strain of the object to be measured is known.
  • the strain gauge includes a resistor that detects strain, and the resistor is formed on, for example, an insulating resin.
  • the resistor is connected to the electrode via wiring, for example (see, for example, Patent Document 1).
  • the wiring when the wiring is connected to the resistor, the wiring may function as a part of the resistor and the strain detection accuracy may decrease.
  • 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 improving strain detection accuracy.
  • the strain gauge consists of a flexible base material, a resistor formed on the base material, and a pair of resistors formed on the base material and electrically connected to the resistor via wiring.
  • the wiring has an electrode and electrically connects each end of the resistor in the grid width direction and each of the electrodes, and the wiring is a first metal layer and the first metal layer.
  • a second metal layer formed of a material having a resistance lower than that of the first metal layer is included above.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a strain gauge according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first embodiment, and shows a cross section taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first embodiment, and shows a cross section along the line BB of FIG.
  • the strain gauge 1 has a base material 10, a resistor 30, a wiring 40, and an electrode 50.
  • the side of the base material 10 where the resistor 30 is provided is the upper side or one side, and the side where the resistor 30 is not provided is the lower side or the other side.
  • the surface on the side where the resistor 30 is provided at each portion is defined as one surface or the upper surface, and the surface on the side where the resistor 30 is not provided is defined as the other surface or the lower surface.
  • the strain gauge 1 can be used upside down, or can be arranged at an arbitrary angle.
  • the plan view means that the object is viewed from the normal direction of the upper surface 10a of the base material 10, and the planar shape refers to the shape of the object viewed from the normal direction of the upper surface 10a of the base material 10. And.
  • the base material 10 is a member that serves as a base layer for forming the resistor 30 and the like, and has flexibility.
  • the thickness of the base material 10 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but may be, for example, about 5 ⁇ m to 500 ⁇ m. In particular, when the thickness of the base material 10 is 5 ⁇ m to 200 ⁇ m, strain transmission from the surface of the strain-causing body joined to the lower surface of the base material 10 via an adhesive layer or the like and dimensional stability with respect to the environment are taken into consideration. It is preferably 10 ⁇ m or more, and more preferably 10 ⁇ m or more in terms of insulating property.
  • the base material 10 includes, for example, PI (polyetherketone) resin, epoxy resin, PEEK (polyetheretherketone) resin, PEN (polyetheretherketone) resin, PET (polyethylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, polyolefin resin and the like. It can be formed from the insulating resin film of.
  • the film refers to a member having a thickness of about 500 ⁇ m or less and having flexibility.
  • the base material 10 may be formed of, for example, an insulating resin film containing a filler such as silica or alumina.
  • Examples of materials other than the resin of the base material 10 include SiO 2 , ZrO 2 (including YSZ), Si, Si 2 N 3 , Al 2 O 3 (including sapphire), ZnO, and perovskite ceramics (CaTIO 3 ,). Crystalline materials such as BaTIO 3 ) can be mentioned, and amorphous glass and the like can also be mentioned. Further, as the material of the base material 10, a metal such as aluminum, an aluminum alloy (duralumin), or titanium may be used. In this case, for example, an insulating film is formed on the metal base material 10.
  • the resistor 30 is a thin film formed on the base material 10 in a predetermined pattern, and is a sensitive portion that undergoes strain to cause a resistance change.
  • the resistor 30 may be formed directly on the upper surface 10a of the base material 10 or may be formed on the upper surface 10a of the base material 10 via another layer. In FIG. 1, for convenience, the resistor 30 is shown in a dark satin pattern.
  • the resistor 30 can be formed from, 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 from a material containing at least one of Cr and Ni. Examples of the material containing Cr include a Cr mixed phase film. Examples of the material containing Ni include Cu—Ni (copper nickel). Examples of the material containing both Cr and Ni include Ni—Cr (nickel chromium).
  • the Cr multiphase film, Cr, CrN, Cr 2 N or the like is film multiphase.
  • 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 depending on the intended purpose, but can be, for example, about 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the thickness of the resistor 30 is 0.1 ⁇ m or more, the crystallinity of the crystals constituting the resistor 30 (for example, the crystallinity of ⁇ -Cr) is improved, and when it is 1 ⁇ m or less, the resistor is preferable. It is more preferable in that cracks in the film and warpage from the base material 10 due to the internal stress of the film constituting 30 can be reduced.
  • the width of the resistor 30 can be, for example, about 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, optimizing the required specifications such as the resistance value and the lateral sensitivity, and taking measures against disconnection into consideration.
  • the stability of the gauge characteristics can be improved by using ⁇ -Cr (alpha chromium), which is a stable crystal phase, as a main component.
  • ⁇ -Cr alpha chromium
  • the gauge ratio of the strain gauge 1 is 10 or more
  • the gauge coefficient temperature coefficient TCS and the resistance temperature coefficient TCR are within the range of ⁇ 1000 ppm / ° C. to + 1000 ppm / ° C. Can be.
  • the main component means that the target substance occupies 50% by weight or more of all the substances constituting the resistor, but from the viewpoint of improving the gauge characteristics, the resistor 30 contains 80% by weight of ⁇ -Cr. It is preferably contained in an amount of 90% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more.
  • ⁇ -Cr is Cr of a bcc structure (body-centered cubic lattice structure).
  • the Cr N and Cr 2 N contained in the Cr mixed-phase film are preferably 20% by weight or less.
  • Cr N and Cr 2 N contained in the Cr mixed phase film are 20% by weight or less, a decrease in the gauge ratio can be suppressed.
  • the proportion of Cr 2 N in CrN and Cr 2 N is less than 80 wt% to 90 wt%, more preferably less than 90 wt% to 95 wt%.
  • the ratio of Cr 2 N in Cr N and Cr 2 N is 90% by weight or more and less than 95% by weight, the decrease in TCR (negative TCR) becomes more remarkable due to Cr 2 N having semiconducting properties. .. Further, by reducing the ceramicization, brittle fracture is reduced.
  • the wiring 40 is formed on the base material 10.
  • the wiring 40 has a first metal layer 41 and a second metal layer 42 laminated on the upper surface of the first metal layer 41.
  • the wiring 40 is not limited to a linear shape, and may have an arbitrary pattern. Further, the wiring 40 can have an arbitrary length. In FIG. 1, for convenience, the wiring 40 and the electrode 50 are shown in a satin pattern thinner than the resistor 30.
  • a plurality of elongated portions are arranged at predetermined intervals with the longitudinal direction oriented in the same direction (direction of AA line in FIG. 1), and the ends of adjacent elongated portions are alternately connected. , It is a structure that folds back in a zigzag as a whole.
  • the longitudinal direction of the plurality of elongated portions is the grid direction, and the direction perpendicular to the grid direction is the grid width direction (direction of lines BB in FIG. 1).
  • One end in the longitudinal direction of the two elongated portions located on the outermost side in the grid width direction bends in the grid width direction to form the respective ends 30e 1 and 30e 2 in the grid width direction of the resistor 30.
  • the respective ends 30e 1 and 30e 2 in the grid width direction of the resistor 30 are electrically connected to the electrode 50 via the wiring 40.
  • the wiring 40 electrically connects the respective ends 30e 1 and 30e 2 of the resistor 30 in the grid width direction with the respective electrodes 50.
  • the electrode 50 is formed on the base material 10 and is electrically connected to the resistor 30 via the wiring 40.
  • the electrode 50 is wider than the wiring 40 and formed in a substantially rectangular shape.
  • the electrode 50 is a pair of electrodes for outputting a change in the resistance value of the resistor 30 caused by strain to the outside, and for example, a lead wire for external connection is joined.
  • the electrode 50 has a pair of first metal layers 51 and a second metal layer 52 laminated on the upper surface of each first metal layer 51.
  • the first metal layer 51 is electrically connected to the ends 30e 1 and 30e 2 of the resistor 30 via the first metal layer 41 of the wiring 40.
  • the first metal layer 51 is formed in a substantially rectangular shape in a plan view.
  • the first metal layer 51 may be formed to have the same width as the wiring 40.
  • the resistor 30, the first metal layer 41, and the first metal layer 51 have different reference numerals for convenience, they can be integrally formed of the same material in the same process. Therefore, the thickness of the resistor 30, the first metal layer 41, and the first metal layer 51 is substantially the same.
  • the second metal layer 42 and the second metal layer 52 have different reference numerals for convenience, they can be integrally formed of the same material in the same process. Therefore, the thickness of the second metal layer 42 and the thickness of the second metal layer 52 are substantially the same.
  • the second metal layers 42 and 52 are formed of a material having a lower resistance than the resistors 30 (first metal layers 41 and 51).
  • the materials of the second metal layers 42 and 52 are not particularly limited as long as they are materials having a resistance lower than that of the resistor 30, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • the materials of the second metal layers 42 and 52 include Cu, Ni, Al, Ag, Au, Pt and the like, or an alloy of any of these metals, any of these. Examples thereof include a compound of the above metals, or a laminated film in which any of these metals, alloys, and compounds is appropriately laminated.
  • the thicknesses of the second metal layers 42 and 52 are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but may be, for example, about 3 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the second metal layers 42 and 52 may be formed on a part of the upper surfaces of the first metal layers 41 and 51, or may be formed on the entire upper surface of the first metal layers 41 and 51. Further, one or more other metal layers may be laminated on the upper surface of the second metal layer 52.
  • the second metal layer 52 may be a copper layer, and a gold layer may be laminated on the upper surface of the copper layer.
  • the second metal layer 52 may be a copper layer, and the palladium layer and the gold layer may be sequentially laminated on the upper surface of the copper layer.
  • a cover layer 60 (insulating resin layer) may be provided on the upper surface 10a of the base material 10 so as to cover the resistor 30 and the wiring 40 and expose the electrodes 50.
  • the cover layer 60 may be provided so as to cover the entire portion excluding the electrode 50.
  • the cover layer 60 can be formed of, for example, an insulating resin such as PI resin, epoxy resin, PEEK resin, PEN resin, PET resin, PPS resin, and composite resin (for example, silicone resin and polyolefin resin).
  • the cover layer 60 may contain a filler or a pigment.
  • the thickness of the cover layer 60 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but can be, for example, about 2 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the wiring 40 has a structure in which the second metal layer 42 is laminated on the first metal layer 41 made of the same material as the resistor 30. Therefore, since the resistance of the wiring 40 is lower than that of the resistor 30, it is possible to prevent the wiring 40 from functioning as a resistor. As a result, the strain detection accuracy of the resistor 30 can be improved.
  • the substantially sensitive portion of the strain gauge 1 can be limited to the local region where the resistor 30 is formed. Therefore, the strain detection accuracy of the resistor 30 can be improved.
  • the resistance of the wiring 40 is made lower than that of the resistor 30, and the resistor 30 is formed in a substantially sensitive portion. Limiting to the local area has a remarkable effect on improving the strain detection accuracy. Further, lowering the resistance of the wiring 40 than that of the resistor 30 also has the effect of reducing the lateral sensitivity.
  • the length L of the wiring 40 connecting the resistor 30 and the electrode 50 is preferably 5 mm or more along the wiring 40 regardless of whether the wiring 40 is linear or not. By setting the length L to 5 mm or more, it becomes difficult for the heat when soldering the lead wire or the like to the electrode 50 to be transferred to the resistor 30 and the cover layer 60 covering the resistor 30, and the heat load of various gauge characteristics is reduced. Can be reduced.
  • the width of the wiring 40 has a suitable range. This will be described below.
  • the inventors prepared a plurality of four types of test strain gauges having a width of the first metal layer 41 of 10 ⁇ m, 100 ⁇ m, 345 ⁇ m, and 560 ⁇ m, and applied strain to each of them to cause cracks and disconnections. I investigated the occurrence of.
  • the first metal layer 41 was a Cr mixed-phase film having a thickness of 0.2 ⁇ m, and the second metal layer 42 was not laminated on the first metal layer 41.
  • the strain limit is the value of mechanical strain at which cracks or disconnections begin to occur when strain is applied to the strain gauge.
  • FIG. 4 is a diagram showing the experimental results of the strain limit, and is a plot of the minimum value of the strain limit in a plurality of test strain gauges.
  • the strain limit was 5500 ⁇ or more when the width of the first metal layer 41 was 560 ⁇ m, whereas the strain limit was 5500 ⁇ or more when the width of the first metal layer 41 was 10 ⁇ m.
  • the strain limit of was 8500 ⁇ or more. That is, the strain limit is about 1.5 times when the width of the first metal layer 41 is 10 ⁇ m as compared with the case where the width of the first metal layer 41 is 560 ⁇ m. Further, when the width of the first metal layer 41 is between 560 ⁇ m and 10 ⁇ m, the strain limit is improved substantially linearly.
  • the width of the first metal layer 41 made of the Cr mixed-phase film having a high elastic modulus is wide, brittle fracture is likely to occur, and by narrowing the width of the first metal layer 41, the apparent fracture resistance is increased. It is probable that it was obtained because of the fact.
  • the strain gauge 1 When the strain gauge 1 is actually used, a strain limit of about 8000 ⁇ is required, so that the width of the first metal layer 41 is preferably 100 ⁇ m or less.
  • the width of the first metal layer 41 is preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the width of the first metal layer 41 is irrelevant.
  • the strain limit was further improved by 1.5 to 2 times as compared with the case where the second metal layer was not formed. Since the copper layer is superior in elasticity to the Cr mixed-phase film, it is considered that the strain limit is further improved by laminating the copper layer on the Cr mixed-phase film.
  • the second metal layer 42 is preferably formed of a material having higher elasticity than the first metal layer 41. That is, it is preferable that the second metal layer is formed of a material having a lower resistance than the first metal layer and more excellent elasticity than the first metal layer 41.
  • the first metal layer is a Cr mixed phase film
  • examples of the material having lower resistance than the first metal layer and more excellent elasticity than the first metal layer 41 include gold, silver and aluminum in addition to copper. .. It is considered that the same result can be obtained when these materials are used as the second metal layer 42.
  • the strain gauge 1 can also be used for weighing purposes. When the strain gauge 1 is used for weighing purposes, it is necessary to satisfy the standard regarding creep. Examples of the creep standard include an accuracy grade C1 based on OIML R60 (hereinafter referred to as C1 standard) and an accuracy grade C2 based on OIML R60 (hereinafter referred to as C2 standard).
  • the creep amount and creep recovery amount must be ⁇ 0.0735% or less. Further, in the C2 standard, the creep amount and the creep recovery amount must be ⁇ 0.0368% or less. When the strain gauge 1 is used for a sensor, the standard of creep amount and creep recovery amount is about ⁇ 0.5%.
  • the creep amount and the creep recovery amount are influenced by the viscoelastic term of the material constituting the resistor 30. That is, tension or compression occurs in the strain-causing body used for weighing applications in the longitudinal direction of the resistor 30 (the direction along the line AA in FIG. 1).
  • the creep amount and creep recovery amount increase. Therefore, it is preferable to suppress the resistor 30 from expanding and contracting in the longitudinal direction.
  • the wiring 40 has a structure in which the second metal layer 42 is laminated on the first metal layer 41, and by increasing the volume of the metal constituting the wiring 40, it is possible to suppress the resistor 30 from expanding and contracting in the longitudinal direction. .. As a result, the creep amount and the creep recovery amount can be suppressed, and the C1 standard and the C2 standard can be satisfied.
  • the electrode 50 has a structure in which the second metal layer 52 is laminated on the first metal layer 51, and the volume of the metal constituting the electrode 50 is increased to further suppress the expansion and contraction of the resistor 30 in the longitudinal direction. It will be possible. As a result, the creep amount and the creep recovery amount can be further suppressed.
  • the effect of suppressing the creep amount and the creep recovery amount can be adjusted by the thickness of the second metal layers 42 and 52.
  • the second metal layers 42 and 52 may be formed of a material having a lower resistance than the first metal layers 41 and 51 (that is, the resistor 30). preferable.
  • the resistor 30 is formed.
  • the rigidity of the strain gauge 1 can be increased without lowering the resistance of the strain gauge 1.
  • the creep amount and creep recovery amount are the amounts at which the amount of elastic deformation (strain amount) of the surface on which the resistor 30 is provided in the strain gauge 1 changes with the passage of time. It can be measured by monitoring the strain voltage calculated based on the above.
  • the base material 10 is prepared, and a metal layer (referred to as metal layer A for convenience) is formed on the upper surface 10a of the base material 10.
  • the metal layer A is a layer that is finally patterned into a resistor 30, a first metal layer 41, and a first metal layer 51. Therefore, the material and thickness of the metal layer A are the same as the materials and thickness of the resistor 30, the first metal layer 41, and the first metal layer 51 described above.
  • the metal layer A can be formed by, for example, a magnetron sputtering method targeting a raw material capable of forming the metal layer A.
  • the metal layer A may be formed by a reactive sputtering method, a vapor deposition method, an arc ion plating method, a pulse laser deposition method, or the like, instead of the magnetron sputtering method.
  • a functional layer having a predetermined film thickness is vacuum-deposited on the upper surface 10a of the base material 10 as a base layer by, for example, a conventional sputtering method. Is preferable.
  • the functional layer refers to a layer having a function of promoting crystal growth of at least the upper metal layer A (resistor 30). It is preferable that the functional layer further has a function of preventing oxidation of the metal layer A by oxygen and moisture contained in the base material 10 and a function of improving the adhesion between the base material 10 and the metal layer A.
  • the functional layer may further have other functions.
  • the insulating resin film constituting the base material 10 contains oxygen and water, especially when the metal layer A contains Cr, Cr forms a self-oxidizing film, so that the functional layer has a function of preventing oxidation of the metal layer A. It is effective to prepare.
  • the material of the functional layer is not particularly limited as long as it has a function of promoting crystal growth of at least the upper metal layer A (resistor 30), and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • Cr Chrome
  • Ti tungsten
  • V vanadium
  • Nb niobium
  • Ta tantal
  • Ni nickel
  • Y ittrium
  • Zr zirconium
  • Hf hafnium
  • Si silicon
  • C Carbon
  • Cu copper
  • Bi bismas
  • Fe iron
  • Mo mo
  • W tungsten
  • Ru ruthenium
  • Rh Rhodium
  • Re renium
  • Os 1 selected from the group consisting of osmium), Ir (iridium), Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese), Al (aluminum) 1 Included are species or multiple metals, alloys of any of the metal
  • Examples of the above alloy include FeCr, TiAl, FeNi, NiCr, CrCu and the like.
  • Examples of the above-mentioned compounds include TiN, TaN, Si 3 N 4 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , SiO 2, and the like.
  • the film thickness of the functional layer is preferably 1/20 or less of the film thickness of the resistor. Within such a range, the crystal growth of ⁇ -Cr can be promoted, and a part of the current flowing through the resistor can be prevented from flowing to the functional layer to reduce the strain detection sensitivity.
  • the film thickness of the functional layer is more preferably 1/50 or less of the film thickness of the resistor.
  • the crystal growth of ⁇ -Cr can be promoted, and a part of the current flowing through the resistor can be prevented from flowing to the functional layer to further prevent the strain detection sensitivity from being lowered.
  • the film thickness of the functional layer is more preferably 1/100 or less of the film thickness of the resistor. Within such a range, it is possible to further prevent a part of the current flowing through the resistor from flowing to the functional layer and the strain detection sensitivity from being lowered.
  • the film thickness of the functional layer is preferably 1 nm to 1 ⁇ m. Within such a range, crystal growth of ⁇ -Cr can be promoted, and a film can be easily formed without cracking in the functional layer.
  • the film thickness of the functional layer is more preferably 1 nm to 0.8 ⁇ m. Within such a range, the crystal growth of ⁇ -Cr can be promoted, and the functional layer can be more easily formed without cracks.
  • the film thickness of the functional layer is more preferably 1 nm to 0.5 ⁇ m. Within such a range, the crystal growth of ⁇ -Cr can be promoted, and the functional layer can be more easily formed without cracks.
  • the planar shape of the functional layer is patterned substantially the same as the planar shape of the resistor shown in FIG. 1, for example.
  • the planar shape of the functional layer is not limited to the case where it is substantially the same as the planar shape of the resistor.
  • the functional layer may be formed in a solid shape at least in the region where the resistor is formed.
  • the functional layer may be formed in a solid shape on the entire upper surface of the base material 10.
  • the thickness and surface area of the functional layer can be increased by forming the functional layer relatively thick so as to be 50 nm or more and 1 ⁇ m or less and forming the functional layer in a solid shape. Since it increases, the heat generated when the resistor generates heat can be dissipated to the base material 10 side. As a result, in the strain gauge 1, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy due to self-heating of the resistor.
  • the functional layer can be vacuum-deposited by a conventional sputtering method in which Ar (argon) gas is introduced into the chamber, targeting a raw material capable of forming the functional layer.
  • Ar argon
  • the functional layer is formed while etching the upper surface 10a of the base material 10 with Ar, so that the film forming amount of the functional layer can be minimized and the adhesion improving effect can be obtained.
  • the functional layer may be formed by another method.
  • the effect of improving adhesion is obtained by activating the upper surface 10a of the base material 10 by plasma treatment using Ar or the like before the film formation of the functional layer, and then the functional layer is vacuum-deposited by the magnetron sputtering method. You may use the method of
  • the combination of the material of the functional layer and the material of the metal layer A is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • Ti is used as the functional layer and ⁇ -Cr (alpha chromium) is used as the metal layer A.
  • a Cr mixed phase film containing the main component can be formed.
  • the metal layer A can be formed by a magnetron sputtering method in which Ar gas is introduced into a chamber by targeting a raw material capable of forming a Cr mixed phase film.
  • the metal layer A may be formed by targeting pure Cr, introducing an appropriate amount of nitrogen gas together with Ar gas into the chamber, and performing a reactive sputtering method.
  • the heating temperature provided that and heating step of changing the introduction amount and pressure of nitrogen gas (nitrogen partial pressure)
  • the proportion of CrN and Cr 2 N contained in Cr multiphase film, and CrN and Cr Cr 2 N ratio of in 2 N can be adjusted.
  • the growth surface of the Cr mixed-phase film is defined by the functional layer made of Ti, and a Cr mixed-phase film containing ⁇ -Cr as a main component, which has a stable crystal structure, can be formed.
  • the gauge characteristics are improved by diffusing Ti constituting the functional layer into the Cr mixed phase film.
  • the gauge ratio of the strain gauge 1 can be 10 or more, and the gauge ratio 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 metal layer A and a function of preventing oxidation of the metal layer A by oxygen and moisture contained in the base material 10. , And all the functions of improving the adhesion between the base material 10 and the metal layer A.
  • Ta, Si, Al, or Fe is used as the functional layer instead of Ti.
  • the functional layer under the metal layer A By providing the functional layer under the metal layer A in this way, the crystal growth of the metal layer A can be promoted, and the metal layer A composed of a stable crystal phase can be produced. As a result, the stability of the gauge characteristics of the strain gauge 1 can be improved. Further, the gauge characteristics of the strain gauge 1 can be improved by diffusing the material constituting the functional layer into the metal layer A.
  • the second metal layer 42 and the second metal layer 52 are formed on the upper surface of the metal layer A.
  • the second metal layer 42 and the second metal layer 52 can be formed by, for example, a photolithography method.
  • a seed layer is formed so as to cover the upper surface of the metal layer A by, for example, a sputtering method or an electroless plating method.
  • a photosensitive resist is formed on the entire upper surface of the seed layer, and an opening is formed which is exposed and developed to expose the regions forming the second metal layer 42 and the second metal layer 52.
  • the resist for example, a dry film resist or the like can be used.
  • a second metal layer 42 and a second metal layer 52 are formed on the seed layer exposed in the opening by an electrolytic plating method using the seed layer as a feeding path.
  • the electrolytic plating method is suitable because it has a high tact and can form a low-stress electroplating layer as the second metal layer 42 and the second metal layer 52. By setting the thick electrolytic plating layer to a low stress, it is possible to prevent the strain gauge 1 from being warped.
  • the second metal layer 42 and the second metal layer 52 may be formed by an electroless plating method.
  • the resist can be removed, for example, by immersing the resist material in a soluble solution.
  • a photosensitive resist is formed on the entire upper surface of the seed layer, exposed and developed, and patterned into the same planar shape as the resistor 30, the wiring 40, and the electrode 50 in FIG.
  • the resist for example, a dry film resist or the like can be used. Then, using the resist as an etching mask, the metal layer A and the seed layer exposed from the resist are removed to form the planar shape resistor 30, the wiring 40, and the electrode 50 in FIG.
  • the functional layer is formed under the metal layer A, the functional layer is patterned into the planar shape shown in FIG. 1 by etching in the same manner as the resistor 30, the wiring 40, and the electrode 50. At this point, a seed layer is formed on the resistor 30, the first metal layer 41, and the first metal layer 51.
  • the second metal layer 42 and the second metal layer 52 are used as an etching mask, and the unnecessary seed layer exposed from the second metal layer 42 and the second metal layer 52 is removed to remove the second metal layer 42 and the second metal layer 52.
  • Two metal layers 52 are formed.
  • the seed layer immediately below the second metal layer 42 and the second metal layer 52 remains.
  • an unnecessary seed layer can be removed by wet etching using an etching solution in which the seed layer is etched and the functional layer, the resistor 30, the wiring 40, and the electrode 50 are not etched.
  • the strain gauge 1 is completed by providing a cover layer that covers the resistor 30 and the wiring 40 and exposes the electrode 50 on the upper surface 10a of the base material 10.
  • the cover layer is formed by, for example, laminating a thermosetting insulating resin film in a semi-cured state on the upper surface 10a of the base material 10 so as to cover the resistor 30 and the wiring 40 and expose the electrodes 50, and heat and cure the cover layer. Can be made.
  • the cover layer is formed by coating the upper surface 10a of the base material 10 with the resistor 30 and the wiring 40, applying a liquid or paste-like thermosetting insulating resin so as to expose the electrodes 50, and heating and curing the cover layer. You may.
  • the strain gauge 1 When the functional layer is provided on the upper surface 10a of the base material 10 as the base layer of the resistor 30, the first metal layer 41, and the first metal layer 51, the strain gauge 1 has the cross-sectional shape shown in FIG. ..
  • the layer indicated by reference numeral 20 is a functional layer.
  • the planar shape of the strain gauge 1 when the functional layer 20 is provided is, for example, the same as in FIG. However, as described above, the functional layer 20 may be formed in a solid shape on a part or all of the upper surface of the base material 10.
  • Modification 1 of the first embodiment shows an example in which the width of the wiring is not constant.
  • the description of the same component as that of the above-described embodiment may be omitted.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating the strain gauge according to the first modification of the first embodiment.
  • the cross-sectional structure of the strain gauge according to the first modification of the first embodiment is the same as that of FIGS. 2 and 3.
  • the strain gauge 1A differs from the strain gauge 1 (see FIG. 1 and the like) in that the wiring 40 is replaced with the wiring 40A.
  • the width of the wiring 40A is the narrowest on the resistor 30 side, and gradually widens as it approaches the electrode 50.
  • the width of the wiring 40A is narrowest on the resistor 30 side and gradually widens as it approaches the electrode 50, so that the width changes sharply at the connection portion between the resistor 30 and the wiring 40A. There is no part to do. Therefore, the patterning of the resistor 30 and the wiring 40 by etching becomes easy. However, as described above, considering the strain limit, it is preferable to change the width of the wiring 40A in the range of 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the width of the wiring 40A is the narrowest on the resistor 30 side, and gradually becomes wider as it approaches the electrode 50.
  • the wiring 40A is not limited to this, and the wiring 40A may be provided with a portion that gradually becomes wider as it approaches the side of the electrode 50 from the side of the resistor 30.
  • the width of the wiring 40A may be narrowest on the resistor 30 side, and gradually widen as it approaches the electrode 50 at a constant length, and thereafter, the width may be constant up to the electrode 50.
  • ⁇ Modification 2 of the first embodiment In the second modification of the first embodiment, an example of a strain gauge in which a plurality of the resistors are formed on a base material is shown. In the second modification of the first embodiment, the description of the same component as that of the above-described embodiment may be omitted.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating the strain gauge according to the second modification of the first embodiment.
  • the cross-sectional structure is the same as that of FIGS. 2 and 3.
  • the strain gauge 1B is that it has a resistor 30 1 and 30 2 are different from the strain gauge 1 (see FIGS. 1 to 3). Material and thickness, etc. of the resistor 30 1 and 30 2 are the same as the resistor 30 of the first embodiment.
  • strain gage 1B one is the end of the resistor 30 1, along with and is electrically connected to the electrode 50 1 via the wiring 40 1, and is electrically connected to one end of the resistor 30 2 .
  • the other end of the resistor 30 1 is electrically connected to the electrode 50 2 through the wiring 40 2.
  • the other end of the resistor 30 2 are electrically connected to the electrode 50 3 via a line 40 3.
  • strain gauge 1B constitute a half-bridge circuit by the resistor 30 1 and 30 2.
  • the second metal layer 42 is laminated to the resistor 30 1 and 30 2 and on the first metal layer 41 made of the same material Structure. Therefore, the wiring 40 1, 40 2, and 40 3 the resistance is lower than the resistance member 30 1 and 30 2 can be suppressed wiring 40 1, 40 2, and 40 3 thus acts as a resistor .. As a result, the detection accuracy can be improved distortion due resistor 30 1 and 30 2.
  • resistor 30 1 and 30 2 low-resistance wiring than 40 1, 40 2, and 40 3 by the provision of strain substantial sensing part of the gauge.
  • resistor 30 1 and 30 2 formed It can be limited to the local area. Therefore, the detection accuracy can be improved distortion due resistor 30 1 and 30 2.
  • the effect when a Cr mixed-phase film is used as the resistor and the effect on the length of the wiring connecting the resistor and the electrode are the same as those in the first embodiment.
  • a part of the wiring 40 1 connects the resistor 30 1 and the resistor 30 2 .
  • the low resistance wiring may be used not only between the resistors and the electrodes but also in the portion connecting the resistors.
  • the detection accuracy can be improved distortion due resistor 30 1 and 30 2.
  • Modification 3 of the first embodiment shows another example of a strain gauge including a plurality of resistors.
  • the description of the same component as that of the above-described embodiment may be omitted.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating the strain gauge according to the modified example 3 of the first embodiment.
  • the cross-sectional structure is the same as that of FIGS. 2 and 3.
  • the strain gage 1C is that it has resistor 30 1, 30 2, 30 3, and 30 4 are different from the strain gauge 1 (see FIGS. 1 to 3). Resistor 30 1, 30 2, 30 3, and 30 4 of the material and the film thickness and the like are the same as the resistor 30 of the first embodiment.
  • the other end of the resistor 30 2, the electrode 50 4 together are electrically connected through a wiring 40 4 is electrically connected to one end of resistor 30 4.
  • the other end of resistor 30 3, together are electrically connected to the electrode 50 3 via a line 40 3, the end of resistor 30 4 and electrically connected to the other.
  • resistor 30 1, 30 2, 30 3, and by 30 4 constitute a full bridge circuit.
  • Lines 40 1, 40 2, 40 3, and 40 4 similar to the wiring 40 of the first embodiment, the resistor 30 1, 30 2, 30 3, and 30 4 and the first metal layer made of the same material 41 It has a structure in which a second metal layer 42 is laminated on top of it. Therefore, the wiring 40 1, 40 2, 40 3, and 40 4 are resistors 30 1, 30 2, 30 3, and 30 4 the resistance is lower than the wiring 40 1, 40 2, 40 3, and 40 It is possible to prevent 4 from functioning as a resistor. As a result, resistor 30 1, 30 2, 30 3, and the detection accuracy can be improved distortion due 30 4.
  • resistor 30 1, 30 2, 30 3, and 30 4 low-resistance wiring than 40 1, 40 2, 40 3, and 40 4 by providing the strain substantial sensing part of the gauge 1C the resistor 30 1, 30 2, 30 3, and 30 4 can be limited to the formed local region. Therefore, resistor 30 1, 30 2, 30 3, and the detection accuracy can be improved distortion due 30 4.
  • the effect when a Cr mixed-phase film is used as the resistor and the effect on the length of the wiring connecting the resistor and the electrode are the same as those in the first embodiment.
  • a part of the wiring 40 1 connects the resistor 30 1 and the resistor 30 2 .
  • part of the wiring 40 2 is connects the resistor 30 1 and the resistor 30 3.
  • part of the wiring 40 3 is connected to the resistor 30 3 a resistor 30 4.
  • part of the wiring 40 4 is connected to the resistor 30 2 and resistor 30 4.
  • the low resistance wiring may be used not only between the resistors and the electrodes but also in the portion connecting the resistors.
  • the resistor 30 1, 30 2, 30 3, and the detection accuracy can be improved distortion due 30 4.

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Abstract

本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、前記基材上に形成された抵抗体と、前記基材上に形成され、配線を介して前記抵抗体と電気的に接続された一対の電極と、を有し、前記配線は、前記抵抗体のグリッド幅方向の各々の終端と各々の前記電極とを電気的に接続し、前記配線は、第１金属層と、前記第１金属層上に前記第１金属層よりも低抵抗の材料から形成された第２金属層と、を含む。

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、抵抗体は、例えば、絶縁性樹脂上に形成されている。抵抗体は、例えば、配線を介して、電極と接続されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６－７４９３４号公報
　しかしながら、抵抗体に配線を接続すると、配線が抵抗体の一部として機能し、ひずみ検出精度が低下する場合があった。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ひずみ検出精度を向上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、前記基材上に形成された抵抗体と、前記基材上に形成され、配線を介して前記抵抗体と電気的に接続された一対の電極と、を有し、前記配線は、前記抵抗体のグリッド幅方向の各々の終端と各々の前記電極とを電気的に接続し、前記配線は、第１金属層と、前記第１金属層上に前記第１金属層よりも低抵抗の材料から形成された第２金属層と、を含む。
　開示の技術によれば、ひずみ検出精度を向上可能なひずみゲージを提供できる。
第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。 第１実施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実施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。 ひずみ限界の実験結果を示す図である。 第１実施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実施形態の変形例１に係るひずみゲージを例示する平面図である。 第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージを例示する平面図である。 第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージを例示する平面図である。
　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実施形態〉
　図１は、第１実施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実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。図３は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図であり、図１のＢ－Ｂ線に沿う断面を示している。図１～図３を参照すると、ひずみゲージ１は、基材１０と、抵抗体３０と、配線４０と、電極５０とを有している。
　なお、本実施形態では、便宜上、ひずみゲージ１において、基材１０の抵抗体３０が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗体３０が設けられていない側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗体３０が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗体３０が設けられていない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、接着層等を介して基材１０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。
　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。
　基材１０の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ２Ｎ３、Ａｌ２Ｏ３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３）等の結晶性材料が挙げられ、更に、それ以外に非晶質のガラス等が挙げられる。又、基材１０の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、チタン等の金属を用いてもよい。この場合、金属製の基材１０上に、例えば、絶縁膜が形成される。
　抵抗体３０は、基材１０上に所定のパターンで形成された薄膜であり、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。なお、図１では、便宜上、抵抗体３０を濃い梨地模様で示している。
　抵抗体３０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。抵抗体３０の幅は、抵抗値や横感度等の要求仕様に対して最適化し、かつ断線対策も考慮して、例えば、１０μｍ～１００μｍ程度とすることができる。
　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重量％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く、９０重量％以上含むことが更に好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。
　又、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎが２０重量％以下であることで、ゲージ率の低下を抑制できる。
　又、ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合は８０重量％以上９０重量％未満であることが好ましく、９０重量％以上９５重量％未満であることが更に好ましい。ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満であることで、半導体的な性質を有するＣｒ２Ｎにより、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、セラミックス化を低減することで、脆性破壊の低減がなされる。
　一方で、膜中に微量のＮ２もしくは原子状のＮが混入、存在した場合、外的環境（例えば高温環境下）によりそれらが膜外へ抜け出ることで、膜応力の変化を生ずる。化学的に安定なＣｒＮの創出により上記不安定なＮを発生させることがなく、安定なひずみゲージを得ることができる。
　配線４０は、基材１０上に形成されている。配線４０は、第１金属層４１と、第１金属層４１の上面に積層された第２金属層４２とを有している。配線４０は直線状には限定されず、任意のパターンとすることができる。又、配線４０は、任意の長さとすることができる。なお、図１では、便宜上、配線４０及び電極５０を抵抗体３０よりも薄い梨地模様で示している。
　抵抗体３０は、複数の細長状部が長手方向を同一方向（図１のＡ－Ａ線の方向）に向けて所定間隔で配置され、隣接する細長状部の端部が互い違いに連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造である。複数の細長状部の長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向（図１ではＢ－Ｂ線の方向）となる。
　グリッド幅方向の最も外側に位置する２つの細長状部の長手方向の一端部は、グリッド幅方向に屈曲し、抵抗体３０のグリッド幅方向の各々の終端３０ｅ１及び３０ｅ２を形成する。抵抗体３０のグリッド幅方向の各々の終端３０ｅ１及び３０ｅ２は、配線４０を介して、電極５０と電気的に接続されている。言い換えれば、配線４０は、抵抗体３０のグリッド幅方向の各々の終端３０ｅ１及び３０ｅ２と各々の電極５０とを電気的に接続している。
　電極５０は、基材１０上に形成され、配線４０を介して抵抗体３０と電気的に接続されており、例えば、配線４０よりも拡幅して略矩形状に形成されている。電極５０は、ひずみにより生じる抵抗体３０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。
　電極５０は、一対の第１金属層５１と、各々の第１金属層５１の上面に積層された第２金属層５２とを有している。第１金属層５１は、配線４０の第１金属層４１を介して抵抗体３０の終端３０ｅ１及び３０ｅ２と電気的に接続されている。第１金属層５１は、平面視において、略矩形状に形成されている。第１金属層５１は、配線４０と同じ幅に形成しても構わない。
　なお、抵抗体３０と第１金属層４１と第１金属層５１とは便宜上別符号としているが、同一工程において同一材料により一体に形成できる。従って、抵抗体３０と第１金属層４１と第１金属層５１とは、厚さが略同一である。又、第２金属層４２と第２金属層５２とは便宜上別符号としているが、同一工程において同一材料により一体に形成できる。従って、第２金属層４２と第２金属層５２とは、厚さが略同一である。
　第２金属層４２及び５２は、抵抗体３０（第１金属層４１及び５１）よりも低抵抗の材料から形成されている。第２金属層４２及び５２の材料は、抵抗体３０よりも低抵抗の材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、第２金属層４２及び５２の材料として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等、又は、これら何れかの金属の合金、これら何れかの金属の化合物、或いは、これら何れかの金属、合金、化合物を適宜積層した積層膜が挙げられる。第２金属層４２及び５２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、３μｍ～５μｍ程度とすることができる。
　第２金属層４２及び５２は、第１金属層４１及び５１の上面の一部に形成されてもよいし、第１金属層４１及び５１の上面の全体に形成されてもよい。第２金属層５２の上面に、更に他の１層以上の金属層を積層してもよい。例えば、第２金属層５２を銅層とし、銅層の上面に金層を積層してもよい。或いは、第２金属層５２を銅層とし、銅層の上面にパラジウム層と金層を順次積層してもよい。電極５０の最上層を金層とすることで、電極５０のはんだ濡れ性を向上できる。
　抵抗体３０及び配線４０を被覆し電極５０を露出するように、基材１０の上面１０ａにカバー層６０（絶縁樹脂層）を設けても構わない。カバー層６０を設けることで、抵抗体３０及び配線４０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６０を設けることで、抵抗体３０及び配線４０を湿気等から保護できる。なお、カバー層６０は、電極５０を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
　カバー層６０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できる。カバー層６０は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層６０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、２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。
　このように、配線４０は、抵抗体３０と同一材料からなる第１金属層４１上に第２金属層４２が積層された構造である。そのため、配線４０は抵抗体３０よりも抵抗が低くなるため、配線４０が抵抗体として機能してしまうことを抑制できる。その結果、抵抗体３０によるひずみ検出精度を向上できる。
　言い換えれば、抵抗体３０よりも低抵抗な配線４０を設けることで、ひずみゲージ１の実質的な受感部を抵抗体３０が形成された局所領域に制限できる。そのため、抵抗体３０によるひずみ検出精度を向上できる。
　特に、抵抗体３０としてＣｒ混相膜を用いたゲージ率１０以上の高感度なひずみゲージにおいて、配線４０を抵抗体３０よりも低抵抗化して実質的な受感部を抵抗体３０が形成された局所領域に制限することは、ひずみ検出精度の向上に顕著な効果を発揮する。又、配線４０を抵抗体３０よりも低抵抗化することは、横感度を低減する効果も奏する。
　なお、抵抗体３０と電極５０とを接続する配線４０の長さＬは、配線４０が直線状か否かにかかわらず、配線４０に沿った長さで５ｍｍ以上とすることが好ましい。長さＬを５ｍｍ以上とすることで、電極５０にリード線等をはんだ付けする際の熱が、抵抗体３０や抵抗体３０を覆うカバー層６０に伝わり難くなり、ゲージ諸特性の熱負荷を軽減できる。
　なお、ひずみ限界を考慮すると、配線４０の幅には好適な範囲がある。これに関し、下記に説明する。
　発明者らの検討によれば、配線４０の第１金属層４１の幅が狭い方が、配線４０がひずみを受けたときにクラックや断線が発生しにくいことがわかった。具体的には、発明者らは、第１金属層４１の幅が１０μｍ、１００μｍ、３４５μｍ、５６０μｍの４種類の試験用ひずみゲージを各々複数個ずつ作製して各々にひずみを与え、クラックや断線の発生について調べた。なお、この実験では、第１金属層４１は厚さ０．２μｍのＣｒ混相膜とし、第１金属層４１上に第２金属層４２は積層していない。
　実験の結果、第１金属層４１の幅が狭まるにつれ、クラックや断線が減少する傾向が確認され、ひずみ限界が第１金属層４１の幅に依存することがわかった。なお、ひずみ限界とは、ひずみゲージにひずみを与えたときに、クラック又は断線が生じ始める機械的ひずみの値である。
　図４は、ひずみ限界の実験結果を示す図であり、複数個の試験用ひずみゲージにおけるひずみ限界の最小値をプロットしたものである。図４に示すように、発明者らの実験結果では、第１金属層４１の幅が５６０μｍの場合のひずみ限界が５５００με以上であったのに対し、第１金属層４１の幅が１０μｍの場合のひずみ限界は８５００με以上であった。つまり、第１金属層４１の幅が５６０μｍの場合に比べ、第１金属層４１の幅が１０μｍの場合には、ひずみ限界が約１．５倍となる。また、第１金属層４１の幅が５６０μｍから１０μｍの間では、ほぼ線形にひずみ限界が向上する。
　この結果は、弾性率が高いＣｒ混相膜からなる第１金属層４１の幅が広いと脆性破壊が生じやすく、第１金属層４１の幅を狭くすることで、見かけ上の耐破壊力が上がったために得られたと考えられる。ひずみゲージ１を実際に使用するにあたっては、８０００με程度のひずみ限界が要求されるため、第１金属層４１の幅は１００μｍ以下が好ましい。一方、製造プロセス上、第１金属層４１の幅を１０μｍ未満とすることは困難である。この点を考慮すると、第１金属層４１の幅は１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましいといえる。
　また、発明者らの別の検討によれば、第１金属層４１に第２金属層４２として厚さ３μｍの銅層をベタ状に形成した場合には、第１金属層４１の幅にかかわらず、第２金属層を形成しない場合に比べ、ひずみ限界が更に１．５倍～２倍に向上することがわかった。銅層はＣｒ混相膜よりも伸縮性に優れているため、Ｃｒ混相膜上に銅層を積層することで、ひずみ限界が更に向上したものと考えられる。
　すなわち、ひずみ限界を更に向上する観点から、第２金属層４２は、第１金属層４１よりも伸縮性に優れた材料から形成されていることが好ましい。つまり、第２金属層は、第１金属層よりも低抵抗で、かつ第１金属層４１よりも伸縮性に優れた材料から形成されていることが好ましい。第１金属層がＣｒ混相膜である場合、第１金属層よりも低抵抗で、かつ第１金属層４１よりも伸縮性に優れた材料としては、銅以外に金、銀やアルミニウムが挙げられる。第２金属層４２として、これらの材料を用いた場合にも、同様の結果が得られると考えられる。
　なお、ひずみゲージ１は、はかり用途に用いることもできる。ひずみゲージ１を、はかり用途に用いる場合には、クリープに関する規格を満足する必要がある。クリープに関する規格としては、例えば、ＯＩＭＬ Ｒ６０に基づく精度等級Ｃ１（以降、Ｃ１規格とする）や、ＯＩＭＬ Ｒ６０に基づく精度等級Ｃ２（以降、Ｃ２規格とする）が挙げられる。
　Ｃ１規格では、クリープ量及びクリープリカバリー量を±０．０７３５％以下にする必要がある。又、Ｃ２規格では、クリープ量及びクリープリカバリー量を±０．０３６８％以下にする必要がある。なお、ひずみゲージ１をセンサ用途に用いる場合には、クリープ量及びクリープリカバリー量の規格は±０．５％程度である。
　発明者らの検討によれば、クリープ量及びクリープリカバリー量は、抵抗体３０を構成する材料の粘弾性項に影響される。すなわち、はかり用途に用いる起歪体には、抵抗体３０の長手方向（図１のＡ－Ａ線の方向）に引張や圧縮が発生する。起歪体の引張や圧縮により抵抗体３０が長手方向に伸縮すると、クリープ量及びクリープリカバリー量が大きくなるため、抵抗体３０が長手方向に伸縮することを抑制することが好ましい。
　配線４０を第１金属層４１上に第２金属層４２が積層された構造とし、配線４０を構成する金属の体積を増やすことにより、抵抗体３０が長手方向に伸縮することを抑制可能となる。その結果、クリープ量及びクリープリカバリー量を抑制でき、Ｃ１規格やＣ２規格を満足できる。
　さらに、電極５０を第１金属層５１上に第２金属層５２が積層された構造とし、電極５０を構成する金属の体積を増やすことにより、抵抗体３０が長手方向に伸縮することを一層抑制可能となる。その結果、クリープ量及びクリープリカバリー量を一層抑制できる。
　クリープ量及びクリープリカバリー量を抑制する効果は、第２金属層４２及び５２の厚さにより調整可能である。ひずみゲージ１をはかり用途に用いる場合も、前述のように、第２金属層４２及び５２は、第１金属層４１及び５１（すなわち抵抗体３０）よりも低抵抗の材料から形成されることが好ましい。
　また、抵抗体３０自体の体積を増やすと抵抗体３０の抵抗が下がり応用面で望ましくないが、第１金属層４１及び５１上に第２金属層４２及び５２を積層することで、抵抗体３０の抵抗を下げずにひずみゲージ１の剛性を上げることができる。
　なお、クリープ量及びクリープリカバリー量は、ひずみゲージ１において抵抗体３０が設けられた面の弾性変形の量（ひずみ量）が時間経過と共に変化する量であるため、一対の電極５０間の出力に基づいて算出したひずみ電圧をモニタすることで測定できる。
　ひずみゲージ１を製造するためには、まず、基材１０を準備し、基材１０の上面１０ａに金属層（便宜上、金属層Ａとする）を形成する。金属層Ａは、最終的にパターニングされて抵抗体３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１となる層である。従って、金属層Ａの材料や厚さは、前述の抵抗体３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１の材料や厚さと同様である。
　金属層Ａは、例えば、金属層Ａ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できる。金属層Ａ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Ａ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所定の膜厚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金属層Ａ（抵抗体３０）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に含まれる酸素や水分による金属層Ａの酸化を防止する機能や、基材１０と金属層Ａ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、特に金属層ＡがＣｒを含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層が金属層Ａ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金属層Ａ（抵抗体３０）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。
　機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の１／２０以下であることが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを防止できる。
　機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の１／５０以下であることがより好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを更に防止できる。
　機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の１／１００以下であることが更に好ましい。このような範囲であると、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを一層防止できる。
　機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～１μｍとすることが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく容易に成膜できる。
　機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～０．８μｍとすることがより好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく更に容易に成膜できる。
　機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～０．５μｍとすることが更に好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく一層容易に成膜できる。
　なお、機能層の平面形状は、例えば、図１に示す抵抗体の平面形状と略同一にパターニングされている。しかし、機能層の平面形状は、抵抗体の平面形状と略同一である場合には限定されない。機能層が絶縁材料から形成される場合には、抵抗体の平面形状と同一形状にパターニングしなくてもよい。この場合、機能層は少なくとも抵抗体が形成されている領域にベタ状に形成されてもよい。或いは、機能層は、基材１０の上面全体にベタ状に形成されてもよい。
　又、機能層が絶縁材料から形成される場合に、機能層の厚さを５０ｎｍ以上１μｍ以下となるように比較的厚く形成し、かつベタ状に形成することで、機能層の厚さと表面積が増加するため、抵抗体が発熱した際の熱を基材１０側へ放熱できる。その結果、ひずみゲージ１において、抵抗体の自己発熱による測定精度の低下を抑制できる。
　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の上面１０ａ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の上面１０ａ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。
　機能層の材料と金属層Ａ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、金属層Ａ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、金属層Ａを成膜できる。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、金属層Ａを成膜してもよい。この際、窒素ガスの導入量や圧力（窒素分圧）を変えることや加熱工程を設けて加熱温度を調整することで、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎの割合、並びにＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合を調整できる。
　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、金属層ＡがＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層は、金属層Ａ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金属層Ａの酸化を防止する機能、及び基材１０と金属層Ａ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、金属層Ａの下層に機能層を設けることにより、金属層Ａの結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる金属層Ａ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できる。又、機能層を構成する材料が金属層Ａに拡散することにより、ひずみゲージ１において、ゲージ特性を向上できる。
　次に、金属層Ａの上面に、第２金属層４２及び第２金属層５２を形成する。第２金属層４２及び第２金属層５２は、例えば、フォトリソグラフィ法により形成できる。
　具体的には、まず、金属層Ａの上面を覆うように、例えば、スパッタ法や無電解めっき法等により、シード層を形成する。次に、シード層の上面の全面に感光性のレジストを形成し、露光及び現像して第２金属層４２及び第２金属層５２を形成する領域を露出する開口部を形成する。レジストとしては、例えば、ドライフィルムレジスト等を用いることができる。
　次に、例えば、シード層を給電経路とする電解めっき法により、開口部内に露出するシード層上に第２金属層４２及び第２金属層５２を形成する。電解めっき法は、タクトが高く、かつ、第２金属層４２及び第２金属層５２として低応力の電解めっき層を形成できる点で好適である。膜厚の厚い電解めっき層を低応力とすることで、ひずみゲージ１に反りが生じることを防止できる。なお、第２金属層４２及び第２金属層５２は無電解めっき法により形成してもよい。
　次に、レジストを除去する。レジストは、例えば、レジストの材料を溶解可能な溶液に浸漬することで除去できる。
　次に、シード層の上面の全面に感光性のレジストを形成し、露光及び現像して、図１の抵抗体３０、配線４０、及び電極５０と同様の平面形状にパターニングする。レジストとしては、例えば、ドライフィルムレジスト等を用いることができる。そして、レジストをエッチングマスクとし、レジストから露出する金属層Ａ及びシード層を除去し、図１の平面形状の抵抗体３０、配線４０、及び電極５０を形成する。
　例えば、ウェットエッチングにより、金属層Ａ及びシード層の不要な部分を除去できる。金属層Ａの下層に機能層が形成されている場合には、エッチングによって機能層は抵抗体３０、配線４０、及び電極５０と同様に図１に示す平面形状にパターニングされる。なお、この時点では、抵抗体３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１上にシード層が形成されている。
　次に、第２金属層４２及び第２金属層５２をエッチングマスクとし、第２金属層４２及び第２金属層５２から露出する不要なシード層を除去することで、第２金属層４２及び第２金属層５２が形成される。なお、第２金属層４２及び第２金属層５２の直下のシード層は残存する。例えば、シード層がエッチングされ、機能層、抵抗体３０、配線４０、及び電極５０がエッチングされないエッチング液を用いたウェットエッチングにより、不要なシード層を除去できる。
　その後、必要に応じ、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０及び配線４０を被覆し電極５０を露出するカバー層を設けることで、ひずみゲージ１が完成する。カバー層は、例えば、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０及び配線４０を被覆し電極５０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できる。カバー層は、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０及び配線４０を被覆し電極５０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。
　なお、抵抗体３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１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５に示す断面形状となる。符号２０で示す層が機能層である。機能層２０を設けた場合のひずみゲージ１の平面形状は、例えば、図１と同様となる。但し、前述のように、機能層２０は、基材１０の上面の一部又は全部にベタ状に形成される場合もある。
　〈第１実施形態の変形例１〉
　第１実施形態の変形例１では、配線の幅が一定ではない例を示す。なお、第１実施形態の変形例１において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
　図６は、第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージを例示する平面図である。なお、第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージにおいて、断面構造は図２及び図３と同様である。
　図６を参照すると、ひずみゲージ１Ａは、配線４０が配線４０Ａに置換された点が、ひずみゲージ１（図１等参照）と相違する。ひずみゲージ１Ａでは、配線４０Ａの幅は、抵抗体３０側が最も狭く、電極５０に近づくほど徐々に幅広になる。
　このように、配線４０Ａの幅を、抵抗体３０側が最も狭く、電極５０に近づくほど徐々に幅広になるようにすることで、抵抗体３０と配線４０Ａとの接続部において、幅が急激に変化する部分がなくなる。そのため、エッチングを用いた抵抗体３０と配線４０のパターニングが容易となる。ただし、前述のように、ひずみ限界を考慮すると、配線４０Ａの幅は１０μｍ以上１００μｍ以下の範囲で変化させることが好ましい。
　なお、図６の例では、配線４０Ａの全体において、配線４０Ａの幅が、抵抗体３０側が最も狭く、電極５０に近づくほど徐々に幅広になるようになっている。しかし、これには限定されず、配線４０Ａは、抵抗体３０の側から電極５０の側に近づくほど徐々に幅広になる部分を備えていればよい。例えば、配線４０Ａの幅を、抵抗体３０側が最も狭く、一定の長さまでは電極５０に近づくほど徐々に幅広になるようにし、それ以降は電極５０まで一定幅としてもよい。
　〈第１実施形態の変形例２〉
　第１実施形態の変形例２では、基材上に前記抵抗体が複数個形成されたひずみゲージの例を示す。なお、第１実施形態の変形例２において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
　図７は、第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージを例示する平面図である。なお、第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージにおいて、断面構造は図２及び図３と同様である。
　図７を参照すると、ひずみゲージ１Ｂは、抵抗体３０１及び３０２を有している点が、ひずみゲージ１（図１～図３参照）と相違する。抵抗体３０１及び３０２の材料や膜厚等は、第１実施形態の抵抗体３０と同様である。
　ひずみゲージ１Ｂにおいて、抵抗体３０１の終端の一方は、配線４０１を介して電極５０１に電気的に接続されていると共に、抵抗体３０２の終端の一方と電気的に接続されている。抵抗体３０１の終端の他方は、配線４０２を介して電極５０２に電気的に接続されている。抵抗体３０２の終端の他方は、配線４０３を介して電極５０３に電気的接続されている。
　すなわち、ひずみゲージ１Ｂでは、抵抗体３０１及び３０２によりハーフブリッジ回路を構成している。
　配線４０１、４０２、及び４０３は、第１実施形態の配線４０と同様に、抵抗体３０１及び３０２と同一材料からなる第１金属層４１上に第２金属層４２が積層された構造である。そのため、配線４０１、４０２、及び４０３は抵抗体３０１及び３０２よりも抵抗が低くなるため、配線４０１、４０２、及び４０３が抵抗体として機能してしまうことを抑制できる。その結果、抵抗体３０１及び３０２によるひずみ検出精度を向上できる。
　言い換えれば、抵抗体３０１及び３０２よりも低抵抗な配線４０１、４０２、及び４０３を設けることで、ひずみゲージ１Ｂの実質的な受感部を抵抗体３０１及び３０２が形成された局所領域に制限できる。そのため、抵抗体３０１及び３０２によるひずみ検出精度を向上できる。抵抗体としてＣｒ混相膜を用いた場合の効果や、抵抗体と電極とを接続する配線の長さに関する効果については、第１実施形態と同様である。
　なお、配線４０１の一部は、抵抗体３０１と抵抗体３０２とを接続している。このように、低抵抗な配線は、抵抗体と電極との間だけではなく、抵抗体同士を接続する部分にも用いられてよい。これにより、上記のように、抵抗体３０１及び３０２によるひずみ検出精度を向上できる。
　〈第１実施形態の変形例３〉
　第１実施形態の変形例３では、複数の抵抗体を備えたひずみゲージの他の例を示す。なお、第１実施形態の変形例３において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
　図８は、第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージを例示する平面図である。なお、第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージにおいて、断面構造は図２及び図３と同様である。
　図８を参照すると、ひずみゲージ１Ｃは、抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４を有している点が、ひずみゲージ１（図１～図３参照）と相違する。抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４の材料や膜厚等は、第１実施形態の抵抗体３０と同様である。
　ひずみゲージ１Ｃにおいて、抵抗体３０１の終端の一方は、配線４０１を介して電極５０１に電気的に接続されていると共に、抵抗体３０２の終端の一方と電気的に接続されている。抵抗体３０１の終端の他方は、配線４０２を介して電極５０２に電気的に接続されていると共に、抵抗体３０３の終端の一方と電気的に接続されている。
　又、抵抗体３０２の終端の他方は、配線４０４を介して電極５０４に電気的に接続されていると共に、抵抗体３０４の終端の一方と電気的に接続されている。抵抗体３０３の終端の他方は、配線４０３を介して電極５０３に電気的に接続されていると共に、抵抗体３０４の終端の他方と電気的に接続されている。
　すなわち、ひずみゲージ１Ｃでは、抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４によりフルブリッジ回路を構成している。
　配線４０１、４０２、４０３、及び４０４は、第１実施形態の配線４０と同様に、抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４と同一材料からなる第１金属層４１上に第２金属層４２が積層された構造である。そのため、配線４０１、４０２、４０３、及び４０４は抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４よりも抵抗が低くなるため、配線４０１、４０２、４０３、及び４０４が抵抗体として機能してしまうことを抑制できる。その結果、抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４によるひずみ検出精度を向上できる。
　言い換えれば、抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４よりも低抵抗な配線４０１、４０２、４０３、及び４０４を設けることで、ひずみゲージ１Ｃの実質的な受感部を抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４が形成された局所領域に制限できる。そのため、抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４によるひずみ検出精度を向上できる。抵抗体としてＣｒ混相膜を用いた場合の効果や、抵抗体と電極とを接続する配線の長さに関する効果については、第１実施形態と同様である。
　なお、配線４０１の一部は、抵抗体３０１と抵抗体３０２とを接続している。又、配線４０２の一部は、抵抗体３０１と抵抗体３０３とを接続している。又、配線４０３の一部は、抵抗体３０３と抵抗体３０４とを接続している。又、配線４０４の一部は、抵抗体３０２と抵抗体３０４とを接続している。このように、低抵抗な配線は、抵抗体と電極との間だけではなく、抵抗体同士を接続する部分にも用いられてよい。これにより、上記のように、抵抗体３０１、３０２、３０３、及び３０４によるひずみ検出精度を向上できる。
　以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施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２０２０年４月８日に出願した日本国特許出願２０２０－０６９８４２号、２０２０年１０月１６日に出願した日本国特許出願２０２０－１７４８２３号、及び２０２１年３月２９日に出願した日本国特許出願２０２１－０５５７６２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２０２０－０６９８４２号、日本国特許出願２０２０－１７４８２３号、及び日本国特許出願２０２１－０５５７６２号の全内容を本国際出願に援用する。
　１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ　ひずみゲージ、１０　基材、１０ａ　上面、２０　機能層、３０、３０１、３０２、３０３、３０４　抵抗体、３０ｅ１、３０ｅ２　終端、４０、４０１、４０２、４０３、４０４　配線、５０、５０１、５０２、５０３、５０４　電極、４１、５１　第１金属層、４２、５２　第２金属層、６０　カバー層

Claims (11)

  1. 　可撓性を有する基材と、
    　前記基材上に形成された抵抗体と、
    　前記基材上に形成され、配線を介して前記抵抗体と電気的に接続された一対の電極と、を有し、
    　前記配線は、前記抵抗体のグリッド幅方向の各々の終端と各々の前記電極とを電気的に接続し、
    　前記配線は、第１金属層と、前記第１金属層上に前記第１金属層よりも低抵抗の材料から形成された第２金属層と、を含むひずみゲージ。
  2. 　前記配線は、前記抵抗体の側から前記電極の側に近づくほど徐々に幅広になる部分を備えている請求項１に記載のひずみゲージ。
  3. 　前記抵抗体は、前記基材上に複数個形成され、
    　前記配線は、前記抵抗体同士を接続する部分にも用いられている請求項１又は２に記載のひずみゲージ。
  4. 　前記第１金属層は、前記抵抗体と同一材料により一体に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. 　前記電極は、前記第１金属層と、前記第１金属層上に前記第１金属層よりも低抵抗の材料から形成された前記第２金属層と、を含む請求項１乃至４の何れか一項に記載のひずみゲージ。
  6. 　前記第２金属層は、前記第１金属層よりも伸縮性に優れた材料から形成されている請求項１乃至５の何れか一項に記載のひずみゲージ。
  7. 　前記第１金属層の幅は、１０μｍ以上１００μｍ以下である請求項１乃至６の何れか一項に記載のひずみゲージ。
  8. 　前記抵抗体は、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ２Ｎを含む膜から形成されている請求項１乃至７の何れか一項に記載のひずみゲージ。
  9. 　ゲージ率が１０以上である請求項８に記載のひずみゲージ。
  10. 　前記抵抗体に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎは、２０重量％以下である請求項８又は９に記載のひずみゲージ。
  11. 　前記ＣｒＮ及び前記Ｃｒ２Ｎ中の前記Ｃｒ２Ｎの割合は、８０重量％以上９０重量％未満である請求項１０に記載のひずみゲージ。
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