WO2022092203A1 - 歪みセンサーおよび積層体 - Google Patents
歪みセンサーおよび積層体 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022092203A1 WO2022092203A1 PCT/JP2021/039824 JP2021039824W WO2022092203A1 WO 2022092203 A1 WO2022092203 A1 WO 2022092203A1 JP 2021039824 W JP2021039824 W JP 2021039824W WO 2022092203 A1 WO2022092203 A1 WO 2022092203A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wiring
- resistance
- metal layer
- sensor
- layer
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 71
- CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynechromium Chemical compound [Cr]#N CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 138
- 239000010408 film Substances 0.000 description 39
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- 229910019590 Cr-N Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910019588 Cr—N Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical group [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N azane;chromium Chemical compound N.[Cr] SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene naphthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
Definitions
- the present invention relates to a strain sensor and a laminate, and more particularly to a strain sensor and a laminate used for manufacturing the strain sensor.
- Patent Document 1 first, a Cr—N thin film is formed on the surface of an insulating substrate to prepare a thin film laminate, and then heat treatment is performed, and then the Cr—N thin film is patterned to form a resistor, wiring, and terminals. It forms a part and manufactures a strain sensor.
- Patent Document 1 the resistor, the wiring, and the terminal portion are integrally formed. That is, the resistor and the terminal portion are connected by a wiring made of a Cr—N thin film.
- the present invention is to provide a strain sensor having wiring having a low resistance value, and a laminate used for manufacturing the strain sensor.
- an insulating base film and a resistance layer containing chromium nitride are provided in order in the thickness direction, and the resistance layer includes a sensor portion, a terminal portion, the sensor portion, and the terminal portion.
- the wiring is a strain sensor with a wiring to be connected and having a pattern shape, further comprising a metal layer.
- the present invention [2] includes the distortion sensor according to the above [1], wherein the resistance value of the wiring is smaller than the resistance value of the sensor unit.
- the present invention [3] includes the distortion sensor according to the above [1] or [2], wherein the resistance value of the sensor unit is 10 k ⁇ or more and 60 k ⁇ or less.
- the present invention [4] includes the strain sensor according to any one of the above [1] to [3], wherein the resistance value of the wiring is 1 k ⁇ or more and 5 k ⁇ or less.
- the strain sensor according to any one of the above [1] to [4], wherein the resistance value of the wiring and the resistance value of the sensor unit satisfy the following formula (1).
- the resistance value of the wiring and the resistance value of the sensor unit satisfy the following formula (1).
- the present invention [6] includes the strain sensor according to any one of the above [1] to [5], wherein the length of the wiring is 0.1 m or more.
- the present invention [7] includes the strain sensor according to any one of the above [1] to [6], wherein the metal layer contains copper, silver, or an alloy thereof.
- the present invention [8] is a laminate in which an insulating base film, a resistance layer, and a metal layer are provided in order, and the resistance layer contains chromium nitride.
- the wiring includes a metal layer. Therefore, the resistance value of the wiring can be lowered.
- the laminate of the present invention includes a base film, a resistance layer, and a metal layer in this order. Then, according to this laminated body, the wiring including the metal layer can be formed by patterning the resistance layer and the metal layer. This makes it possible to obtain a strain sensor with wiring having a low resistance value.
- FIG. 1A and 1B show schematic views of an embodiment of the strain sensor of the present invention
- FIG. 1A is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1B
- FIG. 1B is a plan view
- 2A to 2E show schematic views of an embodiment of a method for manufacturing a strain sensor
- FIG. 2A shows a step of preparing a base film in the preparation step
- FIG. 2B shows a base material in the preparation step
- 2C shows a step of arranging the resistance layer on one side of the film
- FIG. 2C shows a step of arranging the metal layer on one side of the resistance layer in the preparation step
- FIG. 2D shows the resistance layer and the metal layer in the patterning step.
- FIG. 1B shows the AA cross-sectional view showing the step of patterning
- FIG. 2E shows the BB cross-sectional view of FIG. 1B showing the step of removing the metal layer in the patterning step
- FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1B showing a method of arranging the strain sensor shown in FIGS. 1 and 1B on a subject and measuring the strain amount (deformation amount) of the subject.
- the strain sensor 15 includes a base film 2 and a resistance layer 3 in order in the thickness direction.
- the strain sensor 15 includes a base film 2 and a resistance layer 3 arranged on one surface of the base film 2 in order in the thickness direction.
- the base film 2 is insulating.
- the base film 2 forms the other surface of the laminate 1 in the thickness direction.
- the base film 2 has a flat plate shape extending in the plane direction.
- the material of the base film 2 examples include resins such as polyimide, polyester, and polyethylene naphthalate.
- the material of the base film 2 is preferably polyimide. If the base film 2 is polyimide, high thermal stability can be realized.
- the thickness of the base film 2 is not particularly limited, and is, for example, 2 ⁇ m or more, preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, and for example, 500 ⁇ m or less, preferably 300 ⁇ m or less, more preferably. It is 200 ⁇ m or less.
- a corona discharge treatment an ultraviolet irradiation treatment, a plasma treatment, a sputtering etching treatment, or the like can be applied to one surface of the base film 2 in the thickness direction.
- the resistance layer 3 contains chromium nitride. Specifically, the material of the resistance layer 3 contains chromium nitride as a main component. On the other hand, the material of the resistance layer 3 is allowed to be mixed with unavoidable impurities, for example. The proportion of unavoidable impurities in the resistance layer 3 is, for example, 1 atomic% or less, preferably 0.1 atomic% or less, and more preferably 0.05 atomic% or less. Preferably, the resistance layer 3 is made of chromium nitride.
- the molar portion of the nitrogen atom with respect to 100 mol parts of the chromium atom is, for example, 3.0 mol parts or more, preferably 3.5 mol parts or more, and for example, 10 mol parts or less, preferably 10 parts or more. It is 8.0 mol parts or less, more preferably 6.0 mol parts or less.
- the thickness of the resistance layer 3 is, for example, 5 nm or more, preferably 10 nm or more, preferably 50 nm or more, and for example, 150 nm or less, preferably 120 nm or less, more preferably 80 nm or less.
- the resistance layer 3 is patterned in the patterning step described later.
- the sensor portion 5, the terminal portion 6, and the wiring 7 are formed on the resistance layer 3. That is, as shown in FIG. 1B, the resistance layer 3 is integrally provided with the sensor unit 5, the terminal unit 6, and the wiring 7 connecting the sensor unit 5 and the terminal unit 6.
- the sensor unit 5 is composed of a resistance layer 3 (patterned resistance layer 3) and does not include a metal layer 16 (described later). That is, the sensor unit 5 is composed of the resistance layer 3.
- the sensor unit 5 has a substantially knotted shape in a plan view. Specifically, the sensor unit 5 has a plurality of first lines 8, a plurality of first connection lines 9, and a plurality of second connection lines 10.
- Each of the plurality of first lines 8 extends along the first direction (direction included in the plane direction).
- the plurality of first lines 8 are aligned and arranged at intervals in the second direction (direction included in the plane direction and orthogonal to the first direction).
- the plurality of first connecting lines 9 connect one end of the first line 8 adjacent to the second direction in the first direction.
- the plurality of second connecting lines 10 connect the other ends of the first lines 8 adjacent to each other in the second direction in the first direction. When projected in the first direction, the first connecting line 9 and the second connecting line 10 are arranged alternately.
- one conductive path is formed from the one terminal unit 6 through the one wiring 7, the sensor unit 5, and the other wiring 7 to the other terminal unit 6.
- the dimensions of the sensor unit 5 are appropriately set according to the application and purpose.
- the width of the first line 8, the first connecting line 9 and the second connecting line 10 is, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, and for example, 150 ⁇ m or less, preferably preferably. It is 100 ⁇ m or less, more preferably 70 ⁇ m or less.
- the terminal portion 6 is composed of a resistance layer 3 (patterned resistance layer 3).
- the terminal portion 6 is separated from the sensor portion 5 in the surface direction.
- the terminal portion 6 has, for example, a land shape having a substantially rectangular shape in a plan view. Two terminal portions 6 are provided at intervals.
- the wiring 7 further includes a metal layer 16 together with the resistance layer 3.
- the wiring 7 includes the resistance layer 3 and the metal layer 16 in order in the thickness direction.
- the metal layer 16 contains, for example, copper, silver, gold, aluminum, or an alloy thereof.
- the resistance value of the wiring 7 (described later) can be lowered.
- the metal layer 16 preferably contains copper, and more preferably is made of copper. That is, more preferably, the metal layer 16 is a copper layer.
- the metal layer 16 contains copper, the workability is good by etching, and the resistance value (described later) of the wiring 7 can be further lowered.
- the thickness of the metal layer 16 is, for example, 20 nm or more, preferably 50 nm or more, more preferably 100 nm or more, still more preferably 200 nm or more, particularly preferably 300 nm or more, and for example, 1000 nm or less, preferably 1000 nm or less. , 500 nm or less.
- Wiring 7 connects the sensor unit 5 and the terminal unit 6. Specifically, the wiring 7 connects the two terminal portions 6 and both ends of the sensor portion 5.
- the length of the wiring 7 is, for example, 0.1 m or more, preferably 0.3 m or more, and for example, 5 m or less.
- the signal strength of the strain sensor 15 can be increased even if the length of the wiring 7 is long (even if it is equal to or more than the above lower limit).
- the sensor unit 5 does not include the metal layer 16, while the wiring 7 includes the metal layer 16.
- the resistance value of the wiring 7 is smaller than the resistance value of the sensor unit 5. As a result, the signal intensity of the strain sensor 15 can be increased.
- the resistance value of the sensor unit 5 is, for example, 60 k ⁇ or less, preferably 40 k ⁇ or less, and for example, 10 k ⁇ or more.
- the resistance value of the wiring 7 is, for example, 5 k ⁇ or less, preferably 3 k ⁇ or less, and for example, 1 k ⁇ or more.
- the signal intensity of the strain sensor 15 can be increased.
- the resistance value of the wiring 7 and the resistance value of the sensor unit 5 preferably satisfy the following equation (1).
- the method for manufacturing the strain sensor 15 includes a preparatory step for preparing the laminated body 1, a heating step for heating the laminated body 1, and a patterning step for patterning the resistance layer 3 and the metal layer 16 in the laminated body 1.
- the laminated body 1 is prepared (manufactured).
- the laminated body 1 is manufactured by, for example, a roll-to-roll method.
- the laminated body 1 first, as shown in FIG. 2A, prepare the base film 2.
- the resistance layer 3 is arranged on one surface of the base film 2.
- the resistance layer 3 is formed on one side of the base film 2 in the thickness direction while conveying the long base film 2.
- the film forming method include a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, and an ion plating method. Sputtering methods are preferred, and reactive sputtering is more preferred.
- the target is composed of chromium, and a mixed gas of an inert gas such as argon and nitrogen is used as the sputtering gas.
- the volume of nitrogen with respect to 100 parts by volume of the inert gas is, for example, 0.5 to 15 parts by volume.
- the resistance layer 3 is arranged on one surface of the base film 2.
- the metal layer 16 is arranged on one surface of the resistance layer 3.
- the metal layer 16 is placed on one side of the resistance layer 3 in the thickness direction.
- the film forming method include a method similar to the method of forming the resistance layer 3 on one surface of the base film 2 in the thickness direction, and a sputtering method is preferable.
- the metal layer 16 is arranged on one surface of the resistance layer 3, and the laminated body 1 is prepared (manufactured).
- such a laminated body 1 has a flat plate shape extending in a plane direction orthogonal to the thickness direction.
- the laminate 1 includes a base film 2, a resistance layer 3, and a metal layer 16 in this order toward one side in the thickness direction. More specifically, the laminate 1 includes a base film 2, a resistance layer 3 arranged on one surface of the base film 2, and a metal layer 16 arranged on one surface of the resistance layer 3.
- Such a laminated body 1 is a precursor of the strain sensor 15 and is distributed independently.
- the laminate 1 (resistance layer 3) is heated in order to increase the crystallinity of the resistance layer 3 and improve the stability.
- the heating temperature is, for example, less than 200 ° C., preferably 160 ° C. or lower, and for example, 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher.
- the heating time is, for example, 20 minutes or more, preferably 50 minutes or more, and for example, 240 minutes or less, preferably 120 minutes or less.
- the absolute value of the temperature coefficient of resistance of the resistance layer 3 can be reduced.
- the absolute value of the temperature coefficient of resistance after heating of the resistance layer 3 is, for example, 100 or less, preferably 80 or less, more preferably 50 or less, and further preferably 20 or less.
- the strain sensor 15 is excellent in stability.
- the resistance layer 3 and the metal layer 16 in the laminated body 1 are patterned at the same time to form the sensor unit 5, the terminal unit 6, and the wiring 7.
- Examples of the patterning include etching, and specific examples thereof include dry etching, wet etching, preferably dry etching, and more preferably laser etching.
- the metal layer 16 in the portion corresponding to the sensor portion 5 and the terminal portion 6 is removed. Specifically, only the metal layer 16 in the portion corresponding to the sensor portion 5 and the terminal portion 6 is removed, and the metal layer 16 in the portion corresponding to the wiring 7 remains.
- Examples of removing the metal layer 16 include etching, specifically, dry etching, wet etching, and preferably wet etching.
- the sensor unit 5 and the terminal unit 6 are composed of the resistance layer 3 and do not have the metal layer 16, while the wiring 7 includes the resistance layer 3 and the metal layer 16 in order in the thickness direction.
- the distortion sensor 15 can be obtained.
- the laminate 1 of the strain sensor 15 is attached to the surface of the subject 20 via the adhesive layer 21. Further, the lead wire 23 is connected to the two terminal portions 6 via the conductive adhesive layer 22. The lead wire 23 is electrically connected to an external resistance measurement circuit (not shown).
- the resistance value of the sensor unit 5 changes. Based on this, the amount of strain is calculated in the resistance measurement circuit.
- the strain amount of the subject 20 is calculated.
- the wiring 7 includes a metal layer 16. Therefore, the resistance value of the wiring 7 can be lowered. As a result, the signal intensity of the strain sensor 15 can be increased.
- the laminate 1 includes a base film 2, a resistance layer 3, and a metal layer 16 in this order. Then, according to this laminated body 1, the wiring 7 including the metal layer 16 can be formed by patterning the resistance layer 3 and the metal layer 16. That is, the wiring 7 having a low resistance value can be formed, and as a result, the strain sensor 15 having excellent signal strength can be obtained.
- the patterning step was carried out after the heating step, but the heating step can also be carried out after the patterning step.
- the resistance layer 3 and the metal layer 16 in the laminated body 1 are patterned, and then the metal layer 16 is removed.
- the resistance layer 3 in the laminated body 1 is patterned. You can also do it.
- the terminal portion 6 is composed of the resistance layer 3 and does not include the metal layer 16, but the terminal portion 6 may include the metal layer 16 together with the resistance layer 3.
- the terminal portion 6 includes the resistance layer 3 and the metal layer 16 in order in the thickness direction.
- the resistance value of the terminal portion 6 can be lowered.
- the terminal portion 6 includes the metal layer 16
- only the metal layer 16 in the portion corresponding to the sensor portion 5 is removed in the patterning step, and the metal layer 16 in the portion corresponding to the terminal portion 6 and the wiring 7 remains.
- this distortion sensor 15 at least the wiring 7 is provided with the metal layer 16, and the terminal portion 6 is provided with the metal layer 16 if necessary.
- the wiring 7 tends to be long, and the resistance of the wiring 7 becomes high. Since it is necessary to lower the resistance value of the wiring 7 from the viewpoint of increasing the signal strength, the metal layer 16 is arranged on the wiring 7.
- the degree of freedom in design is high, the resistance can be lowered by increasing the area of the terminal portion 6. In such a case, it is not necessary to arrange the metal layer 16 on the terminal portion 6.
- the metal layer 16 is arranged in the terminal portion 6 in order to reduce the resistance of the terminal portion 6.
- strain sensor 15 can cover the sensor portion 5 and further include a cover layer 12 (one-dot chain line in FIG. 1A) made of resin.
- Examples and comparative examples are shown below, and the present invention will be described in more detail.
- the present invention is not limited to Examples and Comparative Examples.
- specific numerical values such as the compounding ratio (content ratio), physical property values, parameters, etc. used in the following description are described in the above-mentioned "form for carrying out the invention", and the compounding ratios corresponding to them (Substitute the upper limit value (value defined as “less than or equal to” or “less than”) or the lower limit value (value defined as "greater than or equal to” or “excess”) such as content ratio), physical property value, parameter, etc. be able to.
- Example 1 (Preparation process) A base film 2 (polyimide film 150EN manufactured by Toray DuPont) having a thickness of 38 ⁇ m made of polyimide was prepared.
- the base film 2 was set on the roll-to-roll take-out roll and the take-up roll, and was set on the sputtering apparatus arranged between them.
- the inside of the sputtering apparatus is exhausted until the degree of vacuum becomes 1 ⁇ 10 -3 Pa or less, it is composed of chromium nitride by reactive pulse DC sputtering (pulse width: 1 ⁇ s, frequency: 100 kHz) under the following conditions.
- the resistance layer 3 was formed into a film.
- the target is made of metal Cr.
- Target Metallic chrome, flat plate shape of 500 mm x 150 mm Power: 5 kW (Power density: 6.7 W / cm 2 ) Magnetic flux density (target surface): 30 mT
- the resistance layer 3 having a thickness of 65 nm was arranged on one surface of the base film 2.
- a metal layer 16 made of copper was formed on the upper surface of the resistance layer 3 by sputtering.
- a metal layer 16 having a thickness of 400 nm was arranged on one surface of the resistance layer 3, and a laminated body was prepared (manufactured).
- Heating process The laminate 1 was heated at 150 ° C. for 60 minutes.
- a knot-shaped sensor portion 5, a terminal portion 6, and a wiring 7 were formed from the resistance layer 3 and the metal layer 16.
- the line width of the sensor unit 5 was 30 ⁇ m, and the distance between the wirings 7 of the sensor unit 5 was 10 cm.
- the line width of the wiring 7 was 30 ⁇ m, and the length of the wiring 7 was 1 m.
- the metal layer 16 (copper layer) in the sensor unit 5 was removed under the following conditions using an etching solution for copper (MSE-F301Z manufactured by ADEKA Corporation). Chemical solution temperature: 40 ° C Immersion time: 1 minute This made the strain sensor 15.
- the wiring 7 includes a resistance layer 3 and a metal layer 16 in order.
- Comparative Example 1 A laminated body 1 having a base film 2 and a resistance layer 3 in order without arranging the metal layer 16 is manufactured, and from the resistance layer 3, a knot-shaped sensor portion 5, a terminal portion 6, and a wiring 7 are formed.
- the strain sensor 15 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the strain sensor 15 was formed.
- the wiring 7 in the strain sensor 15 of Comparative Example 1 is composed of the resistance layer 3 and does not include the metal layer 16.
- the surface resistance of the laminate before the patterning step (in the example, the laminate having the resistance layer 3 and the metal layer 16; in the comparative example, the resistance layer 3) is set to four terminals. It was measured by a resistance measuring device.
- Comparative Example 1 provided with the wiring 7 not provided with the metal layer 16, it can be seen that the resistance value of the wiring 7 is high. Therefore, it can be seen that the voltage consumed by the wiring 7 is large, while the voltage consumed by the sensor unit 5 is small. As a result, it can be seen that the signal intensity of the strain sensor 15 of Comparative Example 1 is low.
- strain sensor and the laminate of the present invention can be suitably used for detecting strain, for example.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
歪みセンサーは、絶縁性の基材フィルムと、窒化クロムを含む抵抗層とを厚み方向に順に備える。抵抗層は、センサー部と、端子部と、センサー部および端子部を接続する配線とを備え、パターン形状を有する。配線は、さらに、金属層を備える。
Description
本発明は、歪みセンサーおよび積層体に関し、詳しくは、歪みセンサーおよびその歪みセンサーの製造に用いられる積層体に関する。
従来、絶縁性基板と、その表面に配置され、パターニングされたＣｒ－Ｎ薄膜とを備える歪みセンサーが知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。
特許文献１では、まず、絶縁性基板の表面にＣｒ－Ｎ薄膜を形成して薄膜積層体を作製し、その後、熱処理し、次いで、Ｃｒ－Ｎ薄膜をパターニングして、抵抗体、配線および端子部を形成し、歪みセンサーを製造している。
しかるに、特許文献１では、抵抗体、配線および端子部は、一体的に形成されている。つまり、抵抗体および端子部は、Ｃｒ－Ｎ薄膜からなる配線によって連絡されている。
一方、Ｃｒ－Ｎ薄膜の抵抗値は高いため、配線の抵抗値が高くなるという不具合がある。
本発明は、低い抵抗値を有する配線を備える歪みセンサー、および、その歪みセンサーの製造に用いられる積層体を提供することにある。
本発明［１］は、絶縁性の基材フィルムと、窒化クロムを含む抵抗層とを厚み方向に順に備え、前記抵抗層は、センサー部と、端子部と、前記センサー部および前記端子部を接続する配線とを備え、パターン形状を有し、前記配線は、さらに、金属層を備える、歪みセンサーである。
本発明［２］は、前記配線の抵抗値が、前記センサー部の抵抗値よりも小さい、上記［１］に記載の歪みセンサーを含んでいる。
本発明［３］は、前記センサー部の抵抗値が、１０ｋΩ以上６０ｋΩ以下である、上記［１］または［２］に記載の歪みセンサーを含んでいる。
本発明［４］は、前記配線の抵抗値が、１ｋΩ以上５ｋΩ以下である、上記［１］～［３］のいずれか一項に記載の歪みセンサーを含んでいる。
本発明［５］は、前記配線の抵抗値と、前記センサー部の抵抗値とが、下記式（１）を満足する、上記［１］～［４］のいずれか一項に記載の歪みセンサーを含んでいる。
０．０２≦配線の抵抗値/センサー部の抵抗値≦０．５０ （１）
０．０２≦配線の抵抗値/センサー部の抵抗値≦０．５０ （１）
本発明［６］は、前記配線の長さが、０．１ｍ以上である、上記［１］～［５］のいずれか一項に記載の歪みセンサーを含んでいる。
本発明［７］は、前記金属層が、銅、銀、または、それらの合金を含む、上記［１］～［６］のいずれか一項に記載の歪みセンサーを含んでいる。
本発明［８］は、絶縁性の基材フィルムと、抵抗層と、金属層とを順に備え、前記抵抗層が、窒化クロムを含む、積層体である。
本発明の歪みセンサーによれば、配線が金属層を備える。そのため、配線の抵抗値を低くできる。
本発明の積層体は、基材フィルムと、抵抗層と、金属層とを順に備える。そして、この積層体によれば、抵抗層および金属層をパターニングすることにより、金属層を備える配線を形成することができる。これにより、低い抵抗値を有する配線を備える歪みセンサーを得ることができる。
本発明の歪みセンサーの一実施形態を、図１および図１Ｂを参照して説明する。
歪みセンサー１５は、図１Ａに示すように、基材フィルム２と、抵抗層３とを厚み方向に順に備える。具体的には、歪みセンサー１５は、基材フィルム２と、基材フィルム２の一方面に配置された抵抗層３とを厚み方向に順に備える。
［基材フィルム］
基材フィルム２は、絶縁性である。基材フィルム２は、積層体１の厚み方向他方面を形成する。基材フィルム２は、面方向に延びる平板形状を有する。
基材フィルム２は、絶縁性である。基材フィルム２は、積層体１の厚み方向他方面を形成する。基材フィルム２は、面方向に延びる平板形状を有する。
基材フィルム２の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンナフタレートなどの樹脂が挙げられる。基材フィルム２の材料として、好ましくは、ポリイミドが挙げられる。基材フィルム２がポリイミドであれば、高い熱安定性が実現できる。
基材フィルム２の厚みは、特に限定されず、例えば、２μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上、より好ましくは、２０μｍ以上であり、また、例えば、５００μｍ以下、好ましくは、３００μｍ以下、より好ましくは、２００μｍ以下である。
基材フィルム２の厚み方向一方面には、抵抗層３との密着性向上のため、例えば、コロナ放電処理、紫外線照射処理、プラズマ処理、スパッタエッチング処理などの処理を施すことができる。
［抵抗層］
抵抗層３は、窒化クロムを含む。具体的には、抵抗層３の材料は、窒化クロムを主成分として含有する。一方、抵抗層３の材料には、例えば、不可避不純物の混入が許容される。抵抗層３における不可避不純物の割合は、例えば、１原子％以下、好ましくは、０．１原子％以下、より好ましくは、０．０５原子％以下である。好ましくは、抵抗層３は、窒化クロムからなる。
抵抗層３は、窒化クロムを含む。具体的には、抵抗層３の材料は、窒化クロムを主成分として含有する。一方、抵抗層３の材料には、例えば、不可避不純物の混入が許容される。抵抗層３における不可避不純物の割合は、例えば、１原子％以下、好ましくは、０．１原子％以下、より好ましくは、０．０５原子％以下である。好ましくは、抵抗層３は、窒化クロムからなる。
窒化クロムでは、クロム原子１００モル部に対する窒素原子のモル部は、例えば、３．０モル部以上、好ましくは、３．５モル部以上であり、また、例えば、１０モル部以下、好ましくは、８．０モル部以下、より好ましくは、６．０モル部以下である。
抵抗層３の厚みは、例えば、５ｎｍ以上、好ましくは、１０ｎｍ以上、好ましくは、５０ｎｍ以上であり、また、例えば、１５０ｎｍ以下、好ましくは、１２０ｎｍ以下、より好ましくは、８０ｎｍ以下である。
そして、抵抗層３は、後述するパターニング工程において、パターニングされている。
このようなパターニングによって、抵抗層３に、センサー部５と、端子部６と、配線７とが形成される。つまり、抵抗層３は、図１Ｂに示すように、センサー部５と、端子部６と、センサー部５および端子部６を接続する配線７と一体的に備える。
センサー部５は、抵抗層３（パターニングされた抵抗層３）からなり、金属層１６（後述）を備えない。つまり、センサー部５は、抵抗層３からなる。
センサー部５は、平面視略葛折り形状を有する。具体的には、センサー部５は、複数の第１線８と、複数の第１接続線９と、複数の第２接続線１０とを有する。
複数の第１線８のそれぞれは、第１方向（面方向に含まれる方向）に沿って延びる。複数の第１線８は、第２方向（面方向に含まれる方向であって、第１方向に直交する方向）に間隔を隔てて整列配置されている。
複数の第１接続線９は、第２方向に隣り合う第１線８の第１方向一端部を連絡する。
複数の第２接続線１０は、第２方向に隣り合う第１線８の第１方向他端部を連絡する。第１方向に投影したときには、第１接続線９および第２接続線１０は、交互に配置される。
センサー部５では、一の端子部６から、一の配線７、センサー部５および他の配線７を通過して、他の端子部６に至る１本の導電パスが形成されている。
センサー部５の寸法は、用途および目的に応じて適宜設定される。第１線８、第１接続線９および第２接続線１０の幅は、例えば、１μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上、より好ましくは、１０μｍ以上であり、また、例えば、１５０μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下、より好ましくは、７０μｍ以下である。
端子部６は、抵抗層３（パターニングされた抵抗層３）からなる。
端子部６は、センサー部５と面方向に間隔を隔てられる。端子部６は、例えば、平面視略矩形のランド形状を有する。端子部６は、間隔を隔てて２つ設けられる。
配線７は、抵抗層３とともに、さらに、金属層１６を備える。
つまり、配線７は、抵抗層３と金属層１６とを厚み方向に順に備える。
金属層１６は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、または、それらの合金を含む。
金属層１６が、銅、銀、または、それらの合金を含めば、配線７の抵抗値（後述）を低くできる。
また、金属層１６は、好ましくは、銅を含み、さらに好ましくは、銅からなる。つまり、さらに好ましくは、金属層１６は銅層である。
金属層１６が、銅を含めば、エッチングにより、加工性が良好で、かつ、配線７の抵抗値（後述）をより一層低くできる。
金属層１６の厚みは、例えば、２０ｎｍ以上、好ましくは、５０ｎｍ以上、より好ましくは、１００ｎｍ以上、さらに好ましくは、２００ｎｍ以上、とりわけ好ましくは、３００ｎｍ以上であり、また、例えば、１０００ｎｍ以下、好ましくは、５００ｎｍ以下である。
配線７は、センサー部５および端子部６を接続する。具体的には、配線７は、２つの端子部６と、センサー部５の両端とを連絡する。
配線７の長さは、例えば、０．１ｍ以上、好ましくは、０．３ｍ以上であり、また、例えば、５ｍ以下である。
詳しくは後述するが、配線７の抵抗値は低いため、配線７の長さが、長くても（上記下限以上であっても）、歪みセンサー１５のシグナル強度を高くできる。
上記したように、歪みセンサー１５では、センサー部５は、金属層１６を備えず、一方、配線７は、金属層１６を備える。
そのため、配線７の抵抗値は、センサー部５の抵抗値よりも小さくなる。これにより、歪みセンサー１５のシグナル強度を高くできる。
詳しくは、センサー部５の抵抗値は、例えば、６０ｋΩ以下、好ましくは、４０ｋΩ以下であり、また、例えば、１０ｋΩ以上である。
これに対して、配線７の抵抗値は、例えば、５ｋΩ以下、好ましくは、３ｋΩ以下であり、また、例えば、１ｋΩ以上である。
センサー部５の抵抗値および配線７の抵抗値が、上記範囲内であれば、歪みセンサー１５のシグナル強度を高くできる。
また、配線７の抵抗値と、センサー部５の抵抗値とが、好ましくは、下記式（１）を満足する。
０．０２≦配線７の抵抗値/センサー部５の抵抗値≦０．５０ （１）
上記式（１）を満足すれば、歪みセンサー１５のシグナル強度を高くできる。
上記式（１）を満足すれば、歪みセンサー１５のシグナル強度を高くできる。
［歪みセンサーの製造方法］
歪みセンサー１５の製造方法は、積層体１を準備する準備工程、積層体１を加熱する加熱工程、積層体１における抵抗層３および金属層１６をパターニングするパターニング工程を備える。
歪みセンサー１５の製造方法は、積層体１を準備する準備工程、積層体１を加熱する加熱工程、積層体１における抵抗層３および金属層１６をパターニングするパターニング工程を備える。
準備工程では、積層体１を準備（製造）する。
積層体１は、例えば、ロール－トゥ－ロール方式で製造される。
積層体１を準備（製造）するには、まず、図２Ａに示すように、基材フィルム２を準備する。
次いで、図２Ｂに示すように、基材フィルム２の一方面に抵抗層３を配置する。
基材フィルム２の一方面に抵抗層３を配置するには、例えば、長尺の基材フィルム２を搬送しながら、抵抗層３を基材フィルム２の厚み方向一方面に成膜する。成膜方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などが挙げられる。好ましくは、スパッタリング法、より好ましくは、反応性スパッタリングが挙げられる。
反応性スパッタリングでは、ターゲットは、クロムからなり、スパッタリングガスとして、アルゴンなどの不活性ガスと、窒素との混合ガスが用いられる。不活性ガス１００体積部に対する窒素の体積部数は、例えば、０．５～１５体積部である。
これにより、基材フィルム２の一方面に抵抗層３を配置する。
次いで、図２Ｃに示すように、抵抗層３の一方面に金属層１６を配置する。
抵抗層３の一方面に金属層１６を配置するには、例えば、一方面に抵抗層３を備える長尺の基材フィルム２を搬送しながら、金属層１６を抵抗層３の厚み方向一方面に成膜する。成膜方法としては、抵抗層３を基材フィルム２の厚み方向一方面に成膜する方法と同様の方法が挙げられ、好ましくは、スパッタリング法が挙げられる。
これにより、抵抗層３の一方面に金属層１６を配置し、積層体１を準備（製造）する。
このような積層体１は、図２Ｃに示すように、厚み方向に直交する面方向に延びる平板形状を有する。具体的には、積層体１は、基材フィルム２と、抵抗層３と、金属層１６を厚み方向一方側に向かって順に備える。より具体的には、積層体１は、基材フィルム２と、基材フィルム２の一方面に配置される抵抗層３と、抵抗層３の一方面に配置される金属層１６とを備える。
このような積層体１は、歪みセンサー１５の前駆体であり、単独で流通する。
加熱工程では、積層体１（抵抗層３）を、抵抗層３の結晶性を高めて安定性を向上させるために、加熱する。
加熱条件として、加熱温度は、例えば、２００℃未満、好ましくは、１６０℃以下、また、例えば、８０℃以上、好ましくは、１００℃以上、より好ましくは、１２０℃以上である。加熱時間は、例えば、２０分以上、好ましくは、５０分以上であり、また、例えば、２４０分以下、好ましくは、１２０分以下である。
上記した加熱によって、抵抗層３の抵抗温度係数の絶対値を小さくできる。
具体的には、抵抗層３の加熱後の抵抗温度係数の絶対値は、例えば、１００以下、好ましくは、８０以下、より好ましくは、５０以下、さらに好ましくは、２０以下である。
抵抗温度係数の絶対値が、上記上限以下であれば、歪みセンサー１５は、安定性に優れる。
パターニング工程では、図２Ｄに示すように、まず、積層体１における抵抗層３および金属層１６同時にをパターニングし、センサー部５と、端子部６と、配線７とを形成する。
パターニングとしては、例えば、エッチングが挙げられ、具体的には、ドライエッチング、ウエットエッチング、好ましくは、ドライエッチング、より好ましくは、レーザエッチングが挙げられる。
次いで、図２Ｅに示すように、センサー部５および端子部６に対応する部分における金属層１６を除去する。詳しくは、センサー部５および端子部６に対応する部分における金属層１６のみを除去し、配線７に対応する部分における金属層１６は残存させる。
金属層１６を除去するには、例えば、エッチングが挙げられ、具体的には、ドライエッチング、ウエットエッチング、好ましくは、ウエットエッチングが挙げられる。
これにより、センサー部５および端子部６に対応する部分における金属層１６を除去する。
そうすると、センサー部５および端子部６は、抵抗層３からなり、金属層１６を備えず、一方、配線７は、抵抗層３と、金属層１６とを厚み方向に順に備える。
これにより、歪みセンサー１５が得られる。
［歪みセンサーの使用方法］
次に、歪みセンサー１５を被検体２０に配置して、被検体２０の歪み量（変形量）を測定する方法を説明する。
次に、歪みセンサー１５を被検体２０に配置して、被検体２０の歪み量（変形量）を測定する方法を説明する。
図３に示すように、被検体２０の表面に、接着層２１を介して、歪みセンサー１５の積層体１を貼着する。また、２つの端子部６には、導電性接着層２２を介して、リード線２３を接続する。リード線２３は、外部の抵抗測定回路（図示せず）と電気的に接続されている。
そして、被検体２０が歪むと、センサー部５の抵抗値が変化する。これに基づいて、抵抗測定回路において、歪量が算出される。
具体的には、被検体２０が第１方向に伸張すると、第１線８に引張歪が付与され、第１線８の断面積が減少し、センサー部５の抵抗が大きくなる。一方、被検体２０が収縮すると、第１線８に圧縮歪が付与され、第１線８の断面積が増大し、センサー部５の抵抗が小さくなる。このような抵抗変化量から、被検体２０の歪量が算出される。
（一実施形態の作用効果）
歪みセンサー１５によれば、配線７は、金属層１６を備える。そのため、配線７の抵抗値を低くできる。その結果、歪みセンサー１５のシグナル強度を高くできる。
歪みセンサー１５によれば、配線７は、金属層１６を備える。そのため、配線７の抵抗値を低くできる。その結果、歪みセンサー１５のシグナル強度を高くできる。
積層体１は、基材フィルム２と、抵抗層３と、金属層１６とを順に備える。そして、この積層体１によれば、抵抗層３および金属層１６をパターニングすることにより、金属層１６を備える配線７を形成することができる。つまり、低い抵抗値を有する配線７を形成することができ、その結果、シグナル強度に優れる歪みセンサー１５を得ることができる。
（変形例）
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、一実施形態およびその変形例を適宜組み合わせることができる。
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、一実施形態およびその変形例を適宜組み合わせることができる。
上記した説明では、加熱工程の後に、パターニング工程を実施したが、パターニング工程の後に、加熱工程を実施することもできる。
上記した説明では、まず、積層体１における抵抗層３および金属層１６をパターニングした後、金属層１６を除去したが、まず、金属層１６を除去した後、積層体１における抵抗層３をパターニングすることもできる。
上記した説明では、端子部６は、抵抗層３からなり、金属層１６を備えないが、端子部６は、抵抗層３とともに、金属層１６を備えることもできる。
このような場合には、端子部６は、抵抗層３と金属層１６とを厚み方向に順に備える。
端子部６が、金属層１６を備えると、端子部６の抵抗値を低くすることができる。
端子部６が、金属層１６を備える場合には、パターニング工程において、センサー部５に対応する部分における金属層１６のみを除去し、端子部６および配線７に対応する部分における金属層１６は残存させる。
以上より、この歪みセンサー１５では、少なくとも、配線７は、金属層１６を備え、端子部６は、必要により、金属層１６を備える。
詳しくは、歪みセンサー１５の設計において、配線７は長くなる傾向があり、配線７の抵抗は高くなる。シグナル強度を高くする観点から、配線７の抵抗値を低くする必要があるため、配線７には、金属層１６が配置される。
一方、歪みセンサー１５の設計において、設計の自由度が高い場合には、端子部６の面積を大きくすることで、抵抗を低くすることができる。このような場合には、端子部６に金属層１６を配置することを必要としない。
また、歪みセンサー１５の設計において、設計の自由度が低い場合には、端子部６の抵抗を低くするため、端子部６に金属層１６を配置する。
また、歪みセンサー１５は、センサー部５を被覆し、樹脂からなるカバー層１２（図１Ａにおける１点鎖線）をさらに備えることができる。
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値（「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値（「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。
実施例１
（準備工程）
ポリイミドからなる厚み３８μｍの基材フィルム２（東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム １５０ＥＮ）を準備した。
（準備工程）
ポリイミドからなる厚み３８μｍの基材フィルム２（東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム １５０ＥＮ）を準備した。
基材フィルム２をロール－トゥ－ロールの操出ロールおよび巻取ロールにセットするとともに、それらの間に配置されたスパッタリング装置にセットした。
続いて、スパッタ装置内を真空度が１×１０－３Ｐａ以下となるまで排気した後、下記の条件で、反応性パルスＤＣスパッタ（パルス幅：１μｓ、周波数：１００ｋＨｚ）により、窒化クロムからなる抵抗層３を成膜した。なお、ターゲットは、金属Ｃｒからなる。
ターゲット：金属クロム、５００ｍｍ×１５０ｍｍの平板形状
電力：５ｋＷ（電力密度：６．７Ｗ／ｃｍ２）
磁束密度（ターゲット表面）：３０ｍＴ
基板温度：１５０℃
スパッタリングガス：アルゴンおよび窒素の混合ガス
成膜圧力：０．０８５Ｐａ
なお、窒素ガスの割合は、クロム原子のモル数に対する窒素原子のモル数の割合が４．２モル部となるように調整した。
電力：５ｋＷ（電力密度：６．７Ｗ／ｃｍ２）
磁束密度（ターゲット表面）：３０ｍＴ
基板温度：１５０℃
スパッタリングガス：アルゴンおよび窒素の混合ガス
成膜圧力：０．０８５Ｐａ
なお、窒素ガスの割合は、クロム原子のモル数に対する窒素原子のモル数の割合が４．２モル部となるように調整した。
これにより、基材フィルム２の一方面に、厚み６５ｎｍの抵抗層３を配置した。
次いで、下記の条件により、抵抗層３の上面にスパッタリングにより、銅からなる金属層１６を成膜した。
ターゲット：金属銅
電力：５ｋＷ（電力密度６．７Ｗ／ｃｍ２）
磁束密度（ターゲット表面）：３０ｍＴ
基板温度：４０℃
導入ガス：アルゴンのみ
これにより、抵抗層３の一方面に、厚み４００ｎｍの金属層１６を配置し、積層体を準備（製造）した。
ターゲット：金属銅
電力：５ｋＷ（電力密度６．７Ｗ／ｃｍ２）
磁束密度（ターゲット表面）：３０ｍＴ
基板温度：４０℃
導入ガス：アルゴンのみ
これにより、抵抗層３の一方面に、厚み４００ｎｍの金属層１６を配置し、積層体を準備（製造）した。
（加熱工程）
積層体１を、１５０℃で、６０分、加熱した。
積層体１を、１５０℃で、６０分、加熱した。
（パターニング工程）
レーザーパターニングにより、抵抗層３および金属層１６から、葛折り状のセンサー部５と、端子部６と、配線７とを形成した。センサー部５の線幅は、３０μｍであり、センサー部５の配線７の配線間距離は、１０ｃｍであった。また、配線７の線幅は、３０μｍであり、配線７の長さは、１ｍであった。
レーザーパターニングにより、抵抗層３および金属層１６から、葛折り状のセンサー部５と、端子部６と、配線７とを形成した。センサー部５の線幅は、３０μｍであり、センサー部５の配線７の配線間距離は、１０ｃｍであった。また、配線７の線幅は、３０μｍであり、配線７の長さは、１ｍであった。
次いで、配線７にポリイミドテープを貼り付けた。
次いで、銅に対するエッチング液（ＡＤＥＫＡ社製 ＭＳＥ－Ｆ３０１Ｚ）を用いて、センサー部５における金属層１６（銅層）を、以下の条件の下、除去した。
薬液温度：４０℃
浸漬時間：１分
これにより、歪みセンサー１５を製造した。
薬液温度：４０℃
浸漬時間：１分
これにより、歪みセンサー１５を製造した。
歪みセンサー１５において、配線７は、抵抗層３と、金属層１６とを順に備える。
比較例１
金属層１６を配置せず、基材フィルム２と、抵抗層３とを順に備える積層体１を製造し、抵抗層３から、葛折り状のセンサー部５と、端子部６と、配線７とを形成した以外は、実施例１と同様に、歪みセンサー１５を製造した。
金属層１６を配置せず、基材フィルム２と、抵抗層３とを順に備える積層体１を製造し、抵抗層３から、葛折り状のセンサー部５と、端子部６と、配線７とを形成した以外は、実施例１と同様に、歪みセンサー１５を製造した。
つまり、比較例１の歪みセンサー１５における配線７は、抵抗層３からなり、金属層１６を備えない。
（評価）
各実施例および各比較例の歪みセンサー１５に、３Ｖの電圧を印加し、センサー部５および配線７のそれぞれにおける電圧を測定した。また、センサー部５および配線７の抵抗値を、ハンディーテスターを用いて測定した。
各実施例および各比較例の歪みセンサー１５に、３Ｖの電圧を印加し、センサー部５および配線７のそれぞれにおける電圧を測定した。また、センサー部５および配線７の抵抗値を、ハンディーテスターを用いて測定した。
また、実施例および比較例について、パターニング工程前の積層体（実施例に関しては、抵抗層３と金属層１６とを備える積層体、比較例に関しては、抵抗層３）の表面抵抗を、四端子抵抗測定装置により測定した。
その結果を表１に示す。
（考察）
金属層１６を備える配線７を備える実施例１では、配線７の抵抗値が低いとわかる。そのため、配線７で消費される電圧は小さくなる一方、センサー部５で消費される電圧は大きくなるとわかる。その結果、実施例１の歪みセンサー１５のシグナル強度が高くなることがわかる。
金属層１６を備える配線７を備える実施例１では、配線７の抵抗値が低いとわかる。そのため、配線７で消費される電圧は小さくなる一方、センサー部５で消費される電圧は大きくなるとわかる。その結果、実施例１の歪みセンサー１５のシグナル強度が高くなることがわかる。
一方、金属層１６を備えない配線７を備える比較例１では、配線７の抵抗値が高いとわかる。そのため、配線７で消費される電圧は大きくなる一方、センサー部５で消費される電圧は小さくなるとわかる。その結果、比較例１の歪みセンサー１５のシグナル強度が低くなることがわかる。
なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記請求の範囲に含まれるものである。
本発明の歪みセンサーおよび積層体は、例えば、歪みの検知に好適に用いることができる。
１ 積層体
２ 基材フィルム
３ 抵抗層
５ センサー部
６ 端子部
７ 配線
１５ 歪みセンサー
１６ 金属層
２ 基材フィルム
３ 抵抗層
５ センサー部
６ 端子部
７ 配線
１５ 歪みセンサー
１６ 金属層
Claims (8)
- 絶縁性の基材フィルムと、窒化クロムを含む抵抗層とを厚み方向に順に備え、
前記抵抗層は、センサー部と、端子部と、前記センサー部および前記端子部を接続する配線とを備え、パターン形状を有し、
前記配線は、さらに、金属層を備えることを特徴とする、歪みセンサー。 - 前記配線の抵抗値が、前記センサー部の抵抗値よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の歪みセンサー。
- 前記センサー部の抵抗値が、１０ｋΩ以上６０ｋΩ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の歪みセンサー。
- 前記配線の抵抗値が、１ｋΩ以上５ｋΩ以下であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の歪みセンサー。
- 前記配線の抵抗値と、前記センサー部の抵抗値とが、下記式（１）を満足することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の歪みセンサー。
０．０２≦配線の抵抗値/センサー部の抵抗値≦０．５０ （１） - 前記配線の長さが、０．１ｍ以上であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の歪みセンサー。
- 前記金属層が、銅、銀、または、それらの合金を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の歪みセンサー。
- 絶縁性の基材フィルムと、抵抗層と、金属層とを順に備え、
前記抵抗層が、窒化クロムを含むことを特徴とする、積層体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020-182135 | 2020-10-30 | ||
| JP2020182135A JP2022072606A (ja) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | 歪みセンサーおよび積層体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022092203A1 true WO2022092203A1 (ja) | 2022-05-05 |
Family
ID=81381514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2021/039824 WO2022092203A1 (ja) | 2020-10-30 | 2021-10-28 | 歪みセンサーおよび積層体 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022072606A (ja) |
| TW (1) | TW202231465A (ja) |
| WO (1) | WO2022092203A1 (ja) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63284441A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-21 | Nec Corp | ロ−ドセル |
| JP2000146511A (ja) * | 1998-11-06 | 2000-05-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 歪ゲージ |
| JP2009192399A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | ひずみゲージ及びその製造方法 |
| 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 |
| JP2019113411A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 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 |
| JP2019184284A (ja) * | 2018-04-03 | 2019-10-24 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2021156815A (ja) * | 2020-03-30 | 2021-10-07 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
-
2020
- 2020-10-30 JP JP2020182135A patent/JP2022072606A/ja active Pending
-
2021
- 2021-10-28 WO PCT/JP2021/039824 patent/WO2022092203A1/ja active Application Filing
- 2021-10-29 TW TW110140393A patent/TW202231465A/zh unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63284441A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-21 | Nec Corp | ロ−ドセル |
| JP2000146511A (ja) * | 1998-11-06 | 2000-05-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 歪ゲージ |
| JP2009192399A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | ひずみゲージ及びその製造方法 |
| 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 |
| JP2019113411A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 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 |
| JP2019184284A (ja) * | 2018-04-03 | 2019-10-24 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2021156815A (ja) * | 2020-03-30 | 2021-10-07 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022072606A (ja) | 2022-05-17 |
| TW202231465A (zh) | 2022-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6195249B1 (en) | Electronic component having gaps between conductive thin films | |
| US20100227114A1 (en) | Composite Material, Especially Multilayer Material, and Adhesive or Bonding Material | |
| KR20210124210A (ko) | 온도 센서 필름, 도전 필름 및 그 제조 방법 | |
| JP2005219259A (ja) | 金属化ポリイミドフィルム | |
| CN110265214A (zh) | 一种薄膜电感器的制作工艺以及薄膜电感器 | |
| JP3574409B2 (ja) | 電流センサ及び電流測定回路 | |
| WO2022092203A1 (ja) | 歪みセンサーおよび積層体 | |
| JPWO2010044391A1 (ja) | 電気抵抗膜付き金属箔及びその製造方法 | |
| JP2003332141A (ja) | チップ型コモンモードチョークコイル | |
| WO2022092202A1 (ja) | 積層フィルム、第２積層フィルムの製造方法およびひずみセンサの製造方法 | |
| WO2022092205A1 (ja) | 積層フィルム、その製造方法およびひずみセンサ | |
| WO2022092207A1 (ja) | 積層フィルムおよび歪みセンサの製造方法 | |
| JP7303663B2 (ja) | ひずみゲージ、センサモジュール、接続構造 | |
| WO2022092204A1 (ja) | 積層フィルムおよび歪みセンサ | |
| CN104247583B (zh) | 多层配线基板及其制造方法以及探针卡 | |
| KR20220042307A (ko) | 폴리아릴렌술피드계 수지 필름, 금속 적층체, 폴리아릴렌술피드계 수지 필름의 제조 방법, 및 금속 적층체의 제조 방법 | |
| CN112335000B (zh) | 电阻器及电路基板 | |
| JPH04267597A (ja) | フレキシブルプリント配線板の製造方法 | |
| WO2020162236A1 (ja) | 温度センサフィルム、導電フィルムおよびその製造方法 | |
| JP5346408B2 (ja) | 電気抵抗膜を備えた金属箔及びその製造方法 | |
| US11875931B2 (en) | Coil component | |
| US20240003762A1 (en) | Strain sensor, functional film, and method for manufacturing same | |
| KR20170090067A (ko) | 향상된 굴곡성을 갖는 연성동박적층필름 및 그 제조방법 | |
| JPH05198449A (ja) | 薄形インダクタ／トランスおよびその製造方法 | |
| JP2012214840A (ja) | 電気抵抗層付き金属箔の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21886320 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21886320 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |