WO2022092204A1 - 積層フィルムおよび歪みセンサ - Google Patents

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WO2022092204A1
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strain sensor
resistance layer
base film
laminated film
less
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克則 澁谷
一裕 中島
智史 安井
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日東電工株式会社
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    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • 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 laminated film and a strain sensor.
  • a hard silicon substrate is used as the insulating substrate.
  • a flexible insulating substrate may be used depending on the application and purpose.
  • stress is likely to be applied to the Cr—N thin film, and in that case, there is a problem that cracks are generated.
  • the present invention provides a laminated film having a resistance layer in which cracks are suppressed, and a strain sensor including a strain sensor unit in which cracks are suppressed.
  • a flexible base film and a resistance layer are provided in order in the thickness direction, the resistance layer contains chromium nitride, and the resistance layer (200) obtained by an X-ray diffraction method. Includes laminated films with lattice spacing on the surface of 1.454 ⁇ or greater.
  • the present invention (2) includes the laminated film according to (1), wherein the thickness of the resistance layer is 50 nm or more and 150 nm or less.
  • the present invention (3) includes the laminated film according to (1) or (2), wherein the material of the base film is a polyimide resin.
  • the present invention (4) includes the laminated film according to any one of (1) to (3), wherein the base film has a thickness of 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • a flexible base film and a strain sensor portion are provided in order in the thickness direction, and the strain sensor portion contains patterned chromium nitride, and the strain obtained by an X-ray diffraction method.
  • a strain sensor having a lattice spacing on the (200) plane of the sensor unit of 1.454 ⁇ or more is included.
  • the present invention (6) includes the strain sensor according to (5) that the thickness of the strain sensor portion is 50 nm or more and 150 nm or less.
  • the present invention (7) includes the strain sensor according to (5) or (6) that the material of the base film is a polyimide resin.
  • the present invention (8) includes the strain sensor according to any one of (5) to (7), wherein the thickness of the base film is 10 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the laminated film of the present invention.
  • FIG. 2 is a strain sensor in which the resistance layer shown in FIG. 1 is patterned,
  • FIG. 2A is a cross-sectional view, and
  • FIG. 2B is a plan view.
  • the laminated film 1 is a film for a strain sensor used for manufacturing a strain sensor 15 (see FIGS. 2A to 2B) described later.
  • the laminated film 1 has a flat plate shape extending in a plane direction orthogonal to the thickness direction.
  • the laminated film 1 includes a base film 2 and a resistance layer 3 in order toward one side in the thickness direction.
  • the base film 2 forms the other side of the laminated film 1 in the thickness direction.
  • the base film 2 has a flat plate shape extending in the plane direction.
  • the base film 2 is flexible. Thereby, the laminated film 1 and the strain sensor 15 can be suitably used in the field where flexibility is required. Specifically, the base film 2 is subjected to a folding resistance test (JIS C 5016 (1994)), for example, 250 times or more, preferably 500 times or more. If the folding resistance test of the base film 2 is equal to or higher than the above-mentioned lower limit, the laminated film 1 and the strain sensor 15 can be suitably used in the above-mentioned fields.
  • a folding resistance test JIS C 5016 (1994)
  • the base film 2 has, for example, an insulating property.
  • the material of the base film 2 examples include a resin.
  • a resin for example, a polyester resin such as polyethylene terephthalate, for example, a (meth) acrylic resin (acrylic resin and / or a methacrylic resin) such as polymethacrylate, for example, an olefin resin such as polyethylene and polypropylene, for example, a polycarbonate resin and poly.
  • examples thereof include ether sulfone resin, polyarylate resin, melamine resin, polyamide resin, polyimide resin, cellulose resin, polystyrene resin, norbornene resin and the like. These can be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of obtaining insulation, better flexibility, and the like, a polyimide resin is preferable.
  • 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.
  • the thickness of the base film 2 is at least the above-mentioned lower limit, the occurrence of wrinkles can be suppressed. If the thickness of the base film 2 is equal to or less than the above upper limit, it can be conveyed by roll-to-roll.
  • 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 number of the base film 2 in the laminated film 1 is not particularly limited and is preferably 1.
  • the resistance layer 3 is a layer that is patterned when the strain sensor 15 (see FIGS. 2A to 2B) is manufactured from the laminated film 1.
  • the resistance layer 3 is arranged on one side of the base film 2 in the thickness direction.
  • the resistance layer 3 forms one side of the laminated film 1 in the thickness direction. Specifically, the resistance layer 3 is in contact with all of 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 nitrogen with respect to 100 mol parts of chromium is not particularly limited, and is, for example, 0.1 part or more and 10 parts or less.
  • the lattice spacing on the (200) plane of the resistance layer 3 obtained by the X-ray diffraction method is 1.454 ⁇ or more. If the lattice spacing on the (200) plane of the resistance layer 3 is less than 1.454 ⁇ , cracks cannot be suppressed.
  • the lattice spacing on the (200) plane of the resistance layer 3 is preferably 1.455 ⁇ or more, more preferably 1.460 ⁇ or more, still more preferably 1.465 ⁇ or more. Further, the lattice spacing on the (200) plane of the resistance layer 3 is, for example, 1.500 ⁇ or less.
  • the lattice spacing on the (200) plane of the resistance layer 3 means the interstitial distance in the plane direction of chromium nitride.
  • d is the grid spacing ( ⁇ ).
  • ⁇ is the wavelength ( ⁇ ) of the characteristic X-ray.
  • the lattice spacing on the (110) plane of the resistance layer 3 obtained by the X-ray diffraction method is, for example, 2.045 ⁇ or more, preferably 2.048 ⁇ or more, more preferably 2.050 ⁇ or more, and also. For example, it is 2.100 ⁇ or less. If the lattice spacing on the (110) plane of the resistance layer 3 is equal to or greater than the above-mentioned lower limit, cracks can be further suppressed.
  • the lattice spacing on the (110) plane of the resistance layer 3 means the interstitial distance in the thickness direction of chromium nitride.
  • the thickness of the resistance layer 3 is, for example, 10 nm or more, preferably 25 nm or more, and more preferably 50 nm or more. If the thickness of the resistance layer 3 is equal to or greater than the above-mentioned lower limit, a high gauge ratio described below can be secured.
  • the thickness of the resistance layer 3 is, for example, 300 nm or less, preferably 150 nm or less. If the thickness of the resistance layer 3 is not more than the above upper limit, cracks can be further suppressed.
  • the gauge ratio of the resistance layer 3 is, for example, 10 or more, preferably 11 or more.
  • the number of resistance layers 3 in the laminated film 1 is not particularly limited, and is preferably 1. Specifically, the number of resistance layers 3 with respect to one base film 2 is preferably 1.
  • the laminated film 1 is formed by a roll-to-roll method.
  • the resistance layer 3 is formed on one side of the base film 2 in the thickness direction.
  • the film forming method include a sputtering method, a vacuum vapor deposition method, and an ion plating method. Preferred are sputtering methods, more preferably reactive sputtering, and even more preferably reactive magnetron sputtering.
  • 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.
  • a magnet is placed on the opposite side of the base film 2 with respect to the target.
  • the magnetic flux density of the surface of the target is 80 mT or less, preferably 60 mT or less, more preferably 50 mT or less, still more preferably 40 mT or less.
  • a resistance layer 3 having a lattice spacing on the (200) plane of the above-mentioned lower limit or more can be formed, and thus a resistance layer 3 in which cracks are suppressed can be obtained.
  • the magnetic flux density on the surface of the target is, for example, 1 mT or more, preferably 5 mT or more, and more preferably 15 mT or more. If the magnetic flux density is equal to or higher than the above-mentioned lower limit, plasma can be continued, and the resistance layer 3 can be reliably formed by magnetron sputtering (specifically, reactive magnetron sputtering).
  • the shape of the target is not particularly limited, and examples thereof include a flat plate shape and a cylindrical shape.
  • the laminated film 1 including the base film 2 and the resistance layer 3 is obtained.
  • the laminated film 1 can be heated thereafter.
  • the heating temperature is not particularly limited as long as the base film 2 is not damaged, and is, for example, 250 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower, and for example, 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher. Is.
  • the resistance layer 3 in the laminated film 1 is then patterned to form the resistance pattern 4.
  • Examples of the patterning of the resistance layer 3 include etching, and specific examples thereof include dry etching and wet etching.
  • the resistance pattern 4 integrally includes the strain sensor unit 5, the terminal 6, and the wiring 7.
  • the strain sensor unit 5 has a substantially knotted shape in a plan view. Specifically, the strain 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.
  • the terminal 6 is separated from the strain sensor unit 5 in the plane direction.
  • the terminal 6 has, for example, a land shape having a substantially rectangular shape in a plan view. Two terminals 6 are provided at intervals.
  • the wiring 7 connects the two terminals 6 and both ends of the strain sensor unit 5.
  • one conductive path is formed from one terminal 6 through one wiring 7, the strain sensor unit 5 and another wiring 7 to the other terminal 6.
  • the dimensions of the strain 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 shape of the base film 2 is also appropriately set according to the application and purpose of the strain sensor 15, and becomes a desired dimension by, for example, external processing.
  • the laminated film 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 terminals 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 distortion 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 thickness of the resistance layer 3 is 50 nm or more, a high gauge ratio can be secured. Further, when the thickness of the resistance layer 3 is 150 nm or less, cracks can be further suppressed.
  • the strain sensor 15 since the lattice spacing on the (200) plane of the strain sensor unit 5 obtained by the X-ray diffraction method is 1.454 ⁇ or more, cracks in the strain sensor unit 5 can be suppressed. Therefore, the strain sensor 15 is excellent in reliability.
  • the base film 2 is flexible, it can be suitably used in fields where flexibility is required. That is, the laminated film 1 and the strain sensor 15 are suitably used in fields where flexibility is required, but the above-mentioned cracks are suppressed and the reliability is excellent.
  • the heating timing is before the patterning of the resistance layer 3, but may be, for example, after the patterning of the resistance layer 3.
  • the base film 2 can include a functional layer (not shown) such as a hard coat layer, an easy-adhesive layer, and an antistatic layer on one side in the thickness direction thereof.
  • a functional layer such as a hard coat layer, an easy-adhesive layer, and an antistatic layer on one side in the thickness direction thereof.
  • strain sensor 15 can cover the strain sensor portion 5 and further include a cover layer 12 (one-dot chain line) made of resin.
  • 1 is exemplified as a suitable number of resistance layers 3 in the laminated film 1, but for example, although not shown, it may be 2.
  • each of the two resistance layers 3 is arranged on both sides of the base film 2 in the thickness direction. That is, in a preferred example of this modification, the number of resistance layers 3 with respect to one base film 2 is preferably 2.
  • 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 A base film 2 made of flexible polyimide (150EN manufactured by Toray DuPont, thickness 38 ⁇ m) was prepared. The folding resistance test of the base film 2 (JIS C 5016 (1994)) was 1000 times.
  • 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.
  • a resistance layer 3 made of chromium nitride was formed by reactive magnetron sputtering under the following conditions.
  • the thickness of the resistance layer 3 was 100 nm.
  • Target material Metal chrome Target shape: Flat plate shape
  • Target size 500 mm x 150 mm
  • Magnetic flux density on the target surface 30 mT
  • Power 5 kW (Power density: 6.7 W / cm 2 )
  • Sputtering gas Mixed gas of Ar and N Formation pressure: 0.085 Pa
  • the ratio of nitrogen was adjusted so that the ratio of the number of moles of nitrogen to the number of moles of chromium was as shown in Table 1.
  • the laminated film 1 including the base film 2 and the resistance layer 3 was manufactured.
  • Example 2 to Example 3 The laminated film 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the ratio of nitrogen in the mixed gas was adjusted so that the ratio of the number of moles of nitrogen to the number of moles of chromium was shown in Table 1.
  • Example 4 to Example 5 The target is changed to a rotary type cylindrical target, the size is changed to an axial length of 500 mm and a diameter (outer dimension) of 150 mm, and the ratio of the number of moles of nitrogen to the number of moles of chromium is shown in Table 1.
  • the laminated film 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the ratio of nitrogen in the mixed gas was adjusted.
  • Comparative Example 1 to Comparative Example 2 The same as in Example 1 except that the magnetic flux density on the target surface was changed to 100 mT and the ratio of nitrogen in the mixed gas was adjusted so that the ratio of the number of moles of nitrogen to the number of moles of chromium was shown in Table 1.
  • the laminated film 1 was manufactured.
  • Laminated film is used in the manufacture of strain sensors.

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Abstract

積層フィルム（１）は、可撓性の基材フィルム（２）と、抵抗層（３）とを厚み方向に順に備える。抵抗層（３）が、窒化クロムを含む。Ｘ線回折法で求められる抵抗層（３）の（２００）面における格子間隔が、１．４５４Å以上である。

Description

積層フィルムおよび歪みセンサ
　本発明は、積層フィルムおよび歪みセンサに関する。
　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が知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。
　絶縁性基板として、硬質のシリコン基板が用いられる。
特開２０１５－３１６３３号公報
　しかるに、用途および目的によって、柔軟な絶縁性基板を用いる場合がある。しかし、絶縁性基板が柔軟であれば、Ｃｒ－Ｎ薄膜に応力がかかりやすく、その場合には、クラックを生じるという不具合がある。
　本発明は、クラックが抑制された抵抗層を備える積層フィルム、および、クラックが抑制された歪みセンサ部を備える歪みセンサを提供する。
　本発明（１）は、可撓性の基材フィルムと、抵抗層とを厚み方向に順に備え、前記抵抗層が、窒化クロムを含み、Ｘ線回折法で求められる前記抵抗層の（２００）面における格子間隔が、１．４５４Å以上である、積層フィルムを含む。
　本発明（２）は、前記抵抗層の厚みが、５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下である、（１）に記載の積層フィルムを含む。
　本発明（３）は、前記基材フィルムの材料が、ポリイミド樹脂であること、（１）または（２）に記載の積層フィルムを含む。
　本発明（４）は、前記基材フィルムの厚みが、１０μｍ以上、２００μｍ以下である、（１）～（３）のいずれか一項に記載の積層フィルムを含む。
　本発明（５）は、可撓性の基材フィルムと、歪みセンサ部とを厚み方向に順に備え、前記歪みセンサ部が、パターニングされた窒化クロムを含み、Ｘ線回折法で求められる前記歪みセンサ部の（２００）面における格子間隔が、１．４５４Å以上である、歪みセンサを含む。
　本発明（６）は、前記歪センサ部の厚みが、５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることを、（５）に記載の歪センサを含む。
　本発明（７）は、前記基材フィルムの材料が、ポリイミド樹脂であることを、（５）または（６）に記載の歪センサを含む。
　本発明（８）は、前記基材フィルムの厚みが、１０μｍ以上、２００μｍ以下であることを、（５）～（７）のいずれか一項に記載の歪センサを含む。
　本発明の積層フィルムでは、抵抗層のクラックが抑制されている。
　本発明の歪みセンサでは、歪みセンサ部のクラックが抑制されている。
図１は、本発明の積層フィルムの一実施形態の断面図である。 図２は、図１に示す抵抗層をパターニングした歪みセンサであり、図２Ａが、断面図、図２Ｂが、平面図である。
　本発明の積層フィルムおよび歪みセンサの一実施形態を図１～図２Ｂを参照して説明する。
　　［積層フィルム］
　積層フィルム１は、後で説明する歪みセンサ１５（図２Ａ～図２Ｂ参照）の製造に用いられる歪みセンサ用フィルムである。この積層フィルム１は、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、積層フィルム１は、基材フィルム２と、抵抗層３とを厚み方向一方側に向かって順に備える。
　　［基材フィルム］
　基材フィルム２は、積層フィルム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、可撓性である。これにより、積層フィルム１、さらには、歪みセンサ１５を、可撓性が必要とされる分野に好適に用いることができる。具体的には、基材フィルム２は、耐折性試験（ＪＩＳ　Ｃ　５０１６（１９９４））が、例えば、２５０回以上、好ましくは、５００回以上である。基材フィルム２の耐折性試験が上記した下限以上であれば、積層フィルム１、さらには、歪みセンサ１５を、上記した分野に好適に用いることができる。
　基材フィルム２は、例えば、絶縁性を有する。
　基材フィルム２の材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、例えば、ポリメタクリレートなどの（メタ）アクリル樹脂（アクリル樹脂および／またはメタクリル樹脂）、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン樹脂、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン樹脂などが挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。絶縁性、より優れた可撓性などを得る観点から、好ましくは、ポリイミド樹脂が挙げられる。
　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の厚みが上記した下限以上であれば、シワの発生を抑制できる。基材フィルム２の厚みが上記した上限以下であれば、ロール－トゥ－ロールで搬送できる。
　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。
　なお、積層フィルム１における基材フィルム２の数は、特に限定されず、好ましくは、１である。
　　［抵抗層］
　抵抗層３は、積層フィルム１から歪みセンサ１５（図２Ａ～図２Ｂ参照）が製造されるときに、パターニングされる層である。抵抗層３は、基材フィルム２の厚み方向一方面に配置されている。抵抗層３は、積層フィルム１の厚み方向一方面を形成する。具体的には、抵抗層３は、基材フィルム２の厚み方向一方面の全部に接触している。
　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１００モル部に対する窒素のモル部は、特に限定されず、例えば、０．１部以上、１０モル部以下である。
　Ｘ線回折法で求められる抵抗層３の（２００）面における格子間隔は、１．４５４Å以上である。抵抗層３の（２００）面における格子間隔が１．４５４Å未満であれば、クラックを抑制できない。抵抗層３の（２００）面における格子間隔は、好ましくは、１．４５５Å以上、より好ましくは、１．４６０Å以上、さらに好ましくは、１．４６５Å以上である。また、抵抗層３の（２００）面における格子間隔は、例えば、１．５００Å以下である。なお、抵抗層３の（２００）面における格子間隔は、窒化クロムの面方向の格子間距離を意味する。抵抗層３の（２００）面における格子間隔は、Ｘ回折スペクトルから、２θ＝６４°付近における回折ピークから、ブラッグの式（λ＝２ｄ・ｓｉｎθ）に代入して求められる。式中、ｄは、格子間隔（Å）である。λは、特性Ｘ線の波長（Å）である。
　また、Ｘ線回折法で求められる抵抗層３の（１１０）面における格子間隔は、例えば、２．０４５Å以上、好ましくは、２．０４８Å以上、より好ましくは、２．０５０Å以上であり、また、例えば、２．１００Å以下である。抵抗層３の（１１０）面における格子間隔が上記した下限以上であれば、クラックをより一層抑制できる。なお、抵抗層３の（１１０）面における格子間隔は、窒化クロムの厚み方向の格子間距離を意味する。抵抗層３の（１１０）面における格子間隔は、Ｘ回折スペクトルから、２θ＝４４°付近における回折ピークから、ブラッグの式（λ＝２ｄ・ｓｉｎθ）に代入して求められる。式中、ｄおよびλは、上記と同様である。
　抵抗層３の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上、好ましくは、２５ｎｍ以上、より好ましくは、５０ｎｍ以上である。抵抗層３の厚みが上記した下限以上であれば、次に説明する高いゲージ率を確保できる。
　また、抵抗層３の厚みは、例えば、３００ｎｍ以下、好ましくは、１５０ｎｍ以下である。抵抗層３の厚みが上記した上限以下であれば、クラックをより一層抑制できる。
　抵抗層３のゲージ率は、例えば、１０以上、好ましくは、１１以上である。
　なお、積層フィルム１における抵抗層３の数は、例えば、特に限定されず、好ましくは、１である。具体的には、１つの基材フィルム２に対する抵抗層３の数は、好ましくは、１である。
　　［積層フィルムおよび歪みセンサの製造方法］
　積層フィルム１の製造方法は、例えば、ロール－トゥ－ロール方式で積層フィルム１を形成する。
　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、さらに好ましくは、反応性マグネトロン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。
　反応性マグネトロンスパッタリングでは、ターゲットに対する基材フィルム２の反対側に磁石を配置する。ターゲットの表面（基材フィルム２に面する対向面）の磁束密度は、８０ｍＴ以下、好ましくは、６０ｍＴ以下、より好ましくは、５０ｍＴ以下、さらに好ましくは、４０ｍＴ以下である。磁束密度が上記した上限以下であれば、（２００）面における格子間隔が上記した下限以上の抵抗層３を成膜でき、ひいては、クラックが抑制された抵抗層３を得ることができる。
　また、ターゲットの表面の磁束密度は、例えば、１ｍＴ以上、好ましくは、５ｍＴ以上、より好ましくは、１５ｍＴ以上である。磁束密度が上記した下限以上であれば、プラズマを継続でき、マグネトロンスパッタリング（具体的には、反応性マグネトロンスパッタリング）によって、抵抗層３を確実に成膜できる。
　ターゲットの形状は、特に限定されず、例えば、平板形状、円筒形状などが挙げられる。
　反応性マグネトロンスパッタリングでは、ターゲットに電圧を印加すると、アルゴン粒子および窒素粒子からなるプラズマが生成され、上記した粒子が、ターゲットに衝突し、ターゲットから飛び出したクロム粒子が、基材フィルム２に付着する。この際、クロム粒子とともに、プラズマに含まれる窒素粒子も基材フィルム２に付着する。これによって、窒化クロムからなる抵抗層３が基材フィルム２の厚み方向一方面に成膜される。
　これにより、基材フィルム２と、抵抗層３とを備える積層フィルム１とを得る。
　なお、必要により、その後、積層フィルム１を加熱することができる。加熱温度は、基材フィルム２が損傷しない温度であれば、特に限定されず、例えば、２５０℃以下、好ましくは、２００℃以下であり、また、例えば、１００℃以上、好ましくは、１２０℃以上である。
　図２Ａに示すように、その後、積層フィルム１における抵抗層３をパターニングして、抵抗パターン４を形成する。抵抗層３の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が挙げられる。
　抵抗パターン４は、歪みセンサ部５と、端子６と、配線７とを一体的に含む。
　図２Ｂに示すように、歪みセンサ部５は、平面視略葛折り形状を有する。具体的には、歪みセンサ部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。
　端子６は、歪みセンサ部５と面方向に間隔を隔てられる。端子６は、例えば、平面視略矩形のランド形状を有する。端子６は、間隔を隔てて２つ設けられる。
　配線７は、２つの端子６と、歪みセンサ部５の両端とを連絡する。
　歪みセンサ部５では、一の端子６から、一の配線７、歪みセンサ部５および他の配線７を通過して、他の端子６に至る１本の導電パスが形成されている。
　歪みセンサ部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。
　また、基材フィルム２の形状も、歪みセンサ１５の用途および目的に応じて、適宜設定され、例えば、外形加工により所望の寸法となる。
　次に、歪みセンサ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２Ａ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１５の積層フィルム１を貼着する。また、２つの端子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、歪みセンサ部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、歪みセンサ部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、歪みセンサ部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］
　そして、この積層フィルム１では、Ｘ線回折法で求められる抵抗層３の（２００）面における格子間隔が１．４５４Å以上であるので、抵抗層３のクラックを抑制できる。そのため、積層フィルム１は、信頼性に優れる。
　また、抵抗層３の厚みが５０ｎｍ以上であれば、高いゲージ率を確保できる。また、抵抗層３の厚みが１５０ｎｍ以下であれば、クラックをより一層抑制できる。
　この歪みセンサ１５では、Ｘ線回折法で求められる歪みセンサ部５の（２００）面における格子間隔が１．４５４Å以上であるので、歪みセンサ部５のクラックを抑制できる。
　そのため、歪みセンサ１５は、信頼性に優れる。
　しかも、基材フィルム２は、可撓性であるので、可撓性が必要とされる分野に好適に用いることができる。すなわち、積層フィルム１および歪みセンサ１５は、可撓性が必要とされる分野に好適に用いられながら、上記したクラックが抑制され、信頼性に優れる。
　　［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。
　一実施形態では、加熱のタイミングは、抵抗層３のパターニングの前であるが、例えば、抵抗層３のパターニングの後であってもよい。
　基材フィルム２は、その厚み方向一方面に、例えば、ハードコート層、易接着層、帯電防止層等の機能層（図示せず）を含むことができる。
　また、歪みセンサ１５は、歪みセンサ部５を被覆し、樹脂からなるカバー層１２（１点鎖線）をさらに備えることができる。
　一実施形態では、積層フィルム１における抵抗層３の好適な数として１を例示しているが、例えば、図示しないが、２であってもよい。この場合には、２つの抵抗層３のそれぞれが、基材フィルム２の厚み方向両側のそれぞれに配置される。つまり、この変形例の好適例では、１つの基材フィルム２に対する抵抗層３の数は、好ましくは、２である。
　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
　可撓性のポリイミドからなる基材フィルム２（東レ・デュポン社製　１５０ＥＮ、厚み３８μｍ）を準備した。なお、基材フィルム２の耐折性試験（ＪＩＳ　Ｃ　５０１６（１９９４））は、１０００回であった。
　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、スパッタリング装置内を真空度が１×１０－３Ｐａ以下となるまで排気した後、下記の条件で、反応性マグネトロンスパッタリングにより、窒化クロムからなる抵抗層３を成膜した。抵抗層３の厚みは、１００ｎｍであった。
　　ターゲットの材料：金属クロム
　　ターゲットの形状：平板形状
　　ターゲットのサイズ：５００ｍｍ×１５０ｍｍ
　　ターゲット表面の磁束密度：３０ｍＴ
　　電力：５ｋＷ（電力密度：６．７Ｗ／ｃｍ２）
　　基板温度：１５０℃
　　スパッタリングガス：ＡｒおよびＮの混合ガス
　　成膜圧力：０．０８５Ｐａ
　なお、窒素の割合は、クロムのモル数に対する窒素のモル数の割合が表１の通りになるように、調整した。
　これによって、基材フィルム２と、抵抗層３とを備える積層フィルム１を製造した。
　　実施例２～実施例３
　クロムのモル数に対する窒素のモル数の割合が表１に記載になるように、混合ガスにおける窒素の割合を調整した以外は、実施例１と同様にして、積層フィルム１を製造した。
　　実施例４～実施例５
　ターゲットを回転タイプの円筒形状のターゲットに変更し、サイズを、軸方向長さ５００ｍｍ、直径（外寸）１５０ｍｍに変更し、クロムのモル数に対する窒素のモル数の割合が表１に記載になるように、混合ガスにおける窒素の割合を調整した以外は、実施例１と同様にして、積層フィルム１を製造した。
　　比較例１～比較例２
　　ターゲット表面の磁束密度を１００ｍＴに変更し、クロムのモル数に対する窒素のモル数の割合が表１に記載になるように、混合ガスにおける窒素の割合を調整した以外は、実施例１と同様にして、積層フィルム１を製造した。
　（評価）
　各実施例および比較例の積層フィルム１に関し、以下の事項を評価した。それらの結果を表１に記載する。
　　（窒素の割合）
　抵抗層３における、クロム１００モル部に対する窒素のモル部を、以下の条件に基づき、ラザフォード後方散乱分析法（ＲＢＳ）により測定した。
（測定条件）
　装置：Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製　Ｐｅｌｌｅｔｒｏｎ　３ＳＤＨ
　測定条件：
　入射イオン：４Ｈｅ＋＋
　入射エネルギー：２３００ｋｅＶ
　入射角：０ｄｅｇ
　散乱角：１６０ｄｅｇ
　試料電流：４ｎＡ
　ビーム径：２ｍｍΦ
　面内回転：無
　照射量：４０μＣ
　　（格子間隔）
　抵抗層３をＸ線回折測定した。具体的には、Ｘ線回折装置（リガク製「ＳｍａｒｔＬａｂ」）を用い、抵抗層３の回折スペクトルを取得した。そして、２θ＝６４°付近における回折ピークから、抵抗層３の（２００）面における格子間隔を算出した。２θ＝４４°付近における回折ピークから、抵抗層３の（１１０）面における格子間隔を算出した。
　　（クラック）
　抵抗層３におけるクラックの有無を目視で、以下の基準に従って評価した。
○：クラックが観察されなかった。
×：クラックが観察された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　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過ぎず、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。
　積層フィルムは、歪みセンサの製造に用いられる。
１ 積層フィルム
２ 基材フィルム
３ 抵抗層
５ 歪みセンサ部
１５ 歪みセンサ

Claims (8)

  1. 　可撓性の基材フィルムと、抵抗層とを厚み方向に順に備え、
    　前記抵抗層が、窒化クロムを含み、
    　Ｘ線回折法で求められる前記抵抗層の（２００）面における格子間隔が、１．４５４Å以上であることを特徴とする、積層フィルム。
  2. 　前記抵抗層の厚みが、５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の積層フィルム。
  3. 　前記基材フィルムの材料が、ポリイミド樹脂であることを特徴とする、請求項１または２に記載の積層フィルム。
  4. 　前記基材フィルムの厚みが、１０μｍ以上、２００μｍ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積層フィルム。
  5. 　可撓性の基材フィルムと、歪みセンサ部とを厚み方向に順に備え、
    　前記歪みセンサ部が、パターニングされた窒化クロムを含み、
    　Ｘ線回折法で求められる前記歪みセンサ部の（２００）面における格子間隔が、１．４５４Å以上であることを特徴とする、歪みセンサ。
  6. 　前記歪センサ部の厚みが、５０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項５に記載の歪センサ。
  7. 　前記基材フィルムの材料が、ポリイミド樹脂であることを特徴とする、請求項５または６に記載の歪センサ。
  8. 　前記基材フィルムの厚みが、１０μｍ以上、２００μｍ以下であることを特徴とする、
    　請求項５～７のいずれか一項に記載の歪センサ。
     
     
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