JP2023118855A - strain gauge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ひずみゲージに関する。 The present invention relates to strain gauges.
測定対象物に貼り付けて、測定対象物のひずみを検出するひずみゲージが知られている。ひずみゲージは、ひずみを検出する抵抗体を備えており、抵抗体の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を含む材料が用いられている。又、抵抗体は、例えば、ジグザグに折り返すパターンに形成されている（例えば、特許文献１参照）。
A strain gauge is known that is attached to an object to be measured to detect the strain of the object. A strain gauge includes a resistor that detects strain, and a material containing, for example, Cr (chromium) or Ni (nickel) is used as the material of the resistor. Also, the resistor is formed in a zigzag pattern, for example (see
しかしながら、抵抗体がジグザグに折り返すパターンに形成されると、検出したい方向（以降、検出方向とする）を向くパターンと、検出したい方向とは異なる方向（以降、誤検出方向とする）を向くパターンとが混在する。その結果、一軸（検出方向）のひずみのみを検出することができず、検出方向のひずみと誤検出方向のひずみとの合計を検出することになり、ひずみ検出精度が低下する。 However, if the resistor is formed in a zigzag folded pattern, the pattern faces the direction you want to detect (hereinafter referred to as the detection direction) and the pattern faces the direction different from the direction you want to detect (hereinafter referred to as the false detection direction). mixed with As a result, only the strain in one axis (detection direction) cannot be detected, and the sum of the strain in the detection direction and the strain in the erroneously detected direction is detected, resulting in deterioration in strain detection accuracy.
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したひずみゲージを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a strain gauge with improved strain detection accuracy.
本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、前記基材上に、クロムとニッケルの少なくとも一方を含む材料から形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、並置された複数の抵抗パターンと、隣接する前記抵抗パターンの端部同士を接続する折り返し部分と、を含み、前記折り返し部分には、前記抵抗体よりもゲージ率が低い材料からなる第１金属層が積層され、前記折り返し部分上の前記第１金属層の抵抗値が前記折り返し部分の抵抗値よりも低い。 The strain gauge has a base material having flexibility, and a resistor formed on the base material from a material containing at least one of chromium and nickel. and a folded portion connecting the ends of the adjacent resistor patterns, wherein the folded portion is laminated with a first metal layer made of a material having a lower gauge factor than the resistor, The resistance value of the first metal layer on the folded portion is lower than the resistance value of the folded portion.
開示の技術によれば、ひずみ検出精度を向上したひずみゲージを提供することができる。 According to the disclosed technique, it is possible to provide a strain gauge with improved strain detection accuracy.
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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図２は、第１の実施の形態に係るひずみゲージ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１及び図２を参照するに、ひずみゲージ１は、基材１０と、抵抗体３０と、電極４０Ａと、金属層４３とを有している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view illustrating the strain gauge according to the first embodiment. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first embodiment, showing a cross section along line AA in FIG. 1 and 2, the
なお、本実施の形態では、便宜上、ひずみゲージ１において、基材１０の抵抗体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することができる。又、平面視とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。
In this embodiment, for the sake of convenience, in the
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。
The
基材１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成することができる。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。
The
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。
Here, "formed from an insulating resin film" does not prevent the
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。
The
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することができる。すなわち、抵抗体３０は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。
The
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。 Here, the Cr mixed phase film is a film in which Cr, CrN, Cr 2 N, or the like is mixed. The Cr mixed phase film may contain unavoidable impurities such as chromium oxide.
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。
The thickness of the
例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上することができる。又、抵抗体３０がα－Ｃｒを主成分とすることで、ひずみゲージ１のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。ここで、主成分とは、対象物質が抵抗体を構成する全物質の５０質量％以上を占めることを意味するが、ゲージ特性を向上する観点から、抵抗体３０はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。
For example, when the
電極４０Ａは、抵抗体３０の両端部から延在しており、平面視において、抵抗体３０よりも拡幅して略矩形状に形成されている。電極４０Ａ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。抵抗体３０は、例えば、電極４０Ａの一方からジグザグに折り返しながら延在して他方の電極４０Ａに電気的に接続されている。
The
電極４０Ａは、複数の金属層が積層された積層構造とすることができる。具体的には、電極４０Ａは、抵抗体３０の両端部から延在する端子部４１と、端子部４１の上面に形成された金属層４２とを有している。なお、抵抗体３０と端子部４１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することができる。
The
金属層４２の材料としては、端子部４１よりもはんだ濡れ性の良好な材料を選択することができる。例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、金属層４２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。金属層４２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、０．０１μｍ～３０μｍ程度とすることができる。はんだ食われを考慮すると、金属層４２の厚さは、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上である。なお、金属層４２を電解めっきにより形成する場合には、電解めっきの容易性から、金属層４２の厚さは３０μｍ以下であることが好ましい。
As the material of the
但し、はんだ濡れ性やはんだ食われが問題とならない場合には、金属層４２を積層せずに、端子部４１自体を電極として用いてもよい。
However, if solder wettability and solder leaching do not matter, the
抵抗体３０は、長手方向を同一方向（図１の例ではＸ方向）に向けて並置された複数の抵抗パターン３１と、隣接する抵抗パターン３１の端部の外側同士を接続する折り返し部分３３とを含んでいる。
The
折り返し部分３３には、抵抗体３０よりもゲージ率が低い材料からなる金属層４３が積層されている。そして、折り返し部分３３上の金属層４３の抵抗値が折り返し部分３３の抵抗値よりも低くなるように、金属層４３の材料や厚さが選択されている。
A
なお、図１では、抵抗体３０の折り返し部分３３は直線状であるが、抵抗体３０の折り返し部分は直線状には限定されず、任意の形状として構わない。例えば、抵抗体３０の折り返し部分は曲線状であってもよいし、直線状の部分と曲線状の部分とが混在してもよい。
Although the folded
金属層４３の材料は、抵抗体３０よりもゲージ率が低い材料であれば、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、金属層４３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。金属層４３の厚さは、折り返し部分３３上の金属層４３の抵抗値を折り返し部分３３の抵抗値よりも低くできれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．０１μｍ～３０μｍ程度とすることができる。
The material of the
金属層４３は、金属層４２と同一材料を用い、金属層４２と同一工程において形成しても構わない。又、金属層４３は、金属層４２と異なる材料を用い、金属層４２と別工程において形成しても構わない。この場合、金属層４３の厚さは、金属層４２の厚さと同じにする必要はない。なお、図１では、便宜上、抵抗パターン３１、金属層４２、及び金属層４３を異なる梨地模様で示している。
The
抵抗体３０及び金属層４３を被覆し電極４０Ａ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及び金属層４３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及び金属層４３を湿気等から保護することができる。なお、カバー層６０は、電極４０Ａを除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
A cover layer 60 (insulating resin layer) may be provided on the
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することができる。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。
The
図３は、第１の実施の形態に係るひずみゲージの製造工程を例示する図であり、図２に対応する断面を示している。ひずみゲージ１を製造するためには、まず、図３（ａ）に示す工程では、基材１０を準備し、基材１０の上面１０ａに金属層３００を形成し、更に、金属層３００上に金属層３１０を形成する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the manufacturing process of the strain gauge according to the first embodiment, showing a cross section corresponding to FIG. In order to manufacture the
金属層３００は、最終的にパターニングされて抵抗体３０及び端子部４１となる層である。従って、金属層３００の材料や厚さは、前述の抵抗体３０及び端子部４１の材料や厚さと同様である。金属層３１０は、最終的にパターニングされて金属層４２及び４３となる層である。従って、金属層３１０の材料や厚さは、前述の金属層４２及び４３の材料や厚さと同様である。
The
金属層３００は、例えば、金属層３００を形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜することができる。金属層３００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。
The
ゲージ特性を安定化する観点から、金属層３００を成膜する前に、下地層として、基材１０の上面１０ａに、例えば、コンベンショナルスパッタ法により膜厚が１ｎｍ～１００ｎｍ程度の機能層を真空成膜することが好ましい。
From the viewpoint of stabilizing the gauge characteristics, before forming the
本願において、機能層とは、少なくとも上層である金属層３００（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３００の酸化を防止する機能や、基材１０と金属層３００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。
In the present application, a functional layer refers to a layer having a function of promoting crystal growth of at least the upper metal layer 300 (resistor 30). The functional layer preferably further has a function of preventing oxidation of the
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３００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３００の酸化を防止する機能を備えることは有効である。
Since the insulating resin film that constitutes the
機能層の材料は、少なくとも上層である金属層３００（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。 The material of the functional layer is not particularly limited as long as it has a function of promoting the crystal growth of at least the upper metal layer 300 (resistor 30), and can be appropriately selected according to the purpose. Chromium), Ti (titanium), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Ni (nickel), Y (yttrium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Si (silicon), C ( carbon), Zn (zinc), Cu (copper), Bi (bismuth), Fe (iron), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Re (rhenium), Os ( osmium), Ir (iridium), Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese), Al (aluminum) 1 selected from the group consisting of Metal or metals, alloys of any of this group of metals, or compounds of any of this group of metals.
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。 Examples of the above alloy include FeCr, TiAl, FeNi, NiCr, CrCu, and the like. Examples of the above compounds include TiN, TaN , Si3N4 , TiO2 , Ta2O5 , SiO2 and the like.
機能層は、例えば、機能層を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒ（アルゴン）ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜することができる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材１０の上面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。
The functional layer can be formed, for example, by a conventional sputtering method in which a raw material capable of forming the functional layer is used as a target and Ar (argon) gas is introduced into the chamber. By using the conventional sputtering method, the functional layer is formed while etching the
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。
However, this is an example of the method of forming the functional layer, and the functional layer may be formed by another method. For example, before forming the functional layer, the
機能層の材料と金属層３００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３００としてα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とするＣｒ混相膜を成膜することが可能である。
The combination of the material of the functional layer and the material of the
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３００を成膜することができる。或いは、純Ｃｒをターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、金属層３００を成膜してもよい。
In this case, for example, the
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。
In these methods, 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 α-Cr, which has a stable crystal structure, as a main component can be formed. In addition, the diffusion of Ti constituting the functional layer into the Cr mixed phase film improves the gauge characteristics. For example, the gauge factor of the
なお、金属層３００がＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層は、金属層３００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３００の酸化を防止する機能、及び基材１０と金属層３００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。
When the
このように、金属層３００の下層に機能層を設けることにより、金属層３００の結晶成長を促進することが可能となり、安定な結晶相からなる金属層３００を作製できる。その結果、ひずみゲージ１において、ゲージ特性の安定性を向上することができる。又、機能層を構成する材料が金属層３００に拡散することにより、ひずみゲージ１において、ゲージ特性を向上することができる。
By providing the functional layer below the
金属層３１０は、例えば、金属層３１０を形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜することができる。金属層３１０は、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法や蒸着法、めっき法、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。金属層３１０を厚く形成する場合には、めっき法を選択することが好ましい。
The
次に、図３（ｂ）に示す工程では、フォトリソグラフィによって金属層３１０をパターニングし、図１に示す平面形状の金属層４２及び４３を形成する。次に、図３（ｃ）に示す工程では、フォトリソグラフィによって金属層３００をパターニングし、図１に示す平面形状の抵抗体３０及び端子部４１を形成する。これにより、抵抗体３０の折り返し部分３３に金属層４３が積層される。又、端子部４１に金属層４２が積層され、電極４０Ａが形成される。
Next, in the step shown in FIG. 3B, the
図３（ｃ）に示す工程の後、必要に応じ、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０及び金属層４３を被覆し電極４０Ａを露出するカバー層６０を設けることで、ひずみゲージ１が完成する。カバー層６０は、例えば、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０及び金属層４３を被覆し電極４０Ａを露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製することができる。カバー層６０は、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０及び金属層４３を被覆し電極４０Ａ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。
After the step shown in FIG. 3C, if necessary, a
なお、以上の工程では、金属層４２と金属層４３とを同一材料を用いて形成する例を示したが、これは一例であり、前述のように、金属層４２と金属層４３とを異なる材料を用いて別工程で形成しても構わない。又、金属層４２を設けなくても構わない。
In the above steps, an example in which the
このように、抵抗体３０の折り返し部分３３に、抵抗体３０よりもゲージ率が低い材料からなる金属層４３を積層し、かつ折り返し部分３３上の金属層４３の抵抗値を折り返し部分３３の抵抗値よりも低くすることで、誤検出方向の感度を下げ、ひずみゲージ１のひずみ検出精度を向上することができる。
In this manner, the
すなわち、抵抗体３０の折り返し部分３３では、折り返し部分３３よりも抵抗値が低い金属層４３側に多くの電流が流れる。そのため、抵抗体３０の折り返し部分３３が延在する誤検出方向（この場合はＹ方向）にひずみが生じても、抵抗体３０よりもゲージ率が低い金属層４３側からの出力が主となるため、電極４０Ａからは大きな出力は得られない。一方、抵抗体３０の折り返し部分３３以外では、ゲージ率が高い抵抗体３０に全電流が流れるため、抵抗体３０のグリッド方向（この場合はＸ方向）にひずみが生じると、電極４０Ａから大きな出力を得られる。その結果、グリッド方向（この場合はＸ方向）のひずみ検出精度を向上することができる。
That is, in the folded
この効果は、抵抗体３０の材料には依存せずに得られるが、抵抗体３０としてゲージ率が大きいＣｒ混相膜を用いた場合に、特に顕著な効果が得られる。
Although this effect can be obtained regardless of the material of the
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、第１の実施の形態とは折り返し部分及び金属層の形状が異なる例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の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４は、第１の実施の形態の変形例１に係るひずみゲージを例示する平面図である。図４を参照するに、ひずみゲージ１Ａは、折り返し部分３３が折り返し部分３４に置換され、かつ、金属層４３が金属層４４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。
FIG. 4 is a plan view illustrating a strain gauge according to
抵抗体３０は、長手方向を同一方向（図４の例ではＸ方向）に向けて並置された複数の抵抗パターン３１と、隣接する抵抗パターン３１の端部の対向する側同士を接続する折り返し部分３４とを含んでいる。
The
折り返し部分３４には、抵抗体３０よりもゲージ率が低い材料からなる金属層４４が積層されている。そして、折り返し部分３４上の金属層４４の抵抗値が折り返し部分３４の抵抗値よりも低くなるように、金属層４４の材料や厚さが選択されている。金属層４４の材料や厚さは、例えば、金属層４３と同様とすることができる。
A metal layer 44 made of a material having a gauge factor lower than that of the
図１に示す折り返し部分３３のように、隣接する抵抗パターン３１の端部の外側同士を接続する部分を抵抗体３０の折り返し部分と考えてもよいし、図４に示す折り返し部分３４のように、隣接する抵抗パターン３１の端部の対向する側同士を接続する部分を抵抗体３０の折り返し部分と考えてもよい。
A portion connecting the outer ends of the
上記の何れの場合も、抵抗体３０の折り返し部分に、抵抗体３０よりもゲージ率が低い材料からなる金属層を積層し、かつ折り返し部分上の金属層の抵抗値を折り返し部分の抵抗値よりも低くすることで、誤検出方向の感度を下げ、ひずみゲージのひずみ検出精度を向上することができる。
In any of the above cases, a metal layer made of a material having a lower gauge factor than that of the
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、第１の実施の形態とは折り返し部分上の金属層の形成位置が異なる例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の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。
<Modification 2 of the first embodiment>
Modification 2 of the first embodiment shows an example in which the position of forming the metal layer on the folded portion is different from that of the first embodiment. In addition, in the modification 2 of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiment may be omitted.
図５は、第１の実施の形態の変形例２に係るひずみゲージを例示する平面図である。図５を参照するに、ひずみゲージ１Ｂは、金属層４３が金属層４５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。
FIG. 5 is a plan view illustrating a strain gauge according to Modification 2 of the first embodiment. Referring to FIG. 5, the strain gauge 1B is different from the strain gauge 1 (see FIG. 1 etc.) in that the
金属層４５は、抵抗体３０の折り返し部分３３に積層されており、更に、折り返し部分３３上から抵抗パターン３１上の一部に延在し、全体としてコの字型に形成されている。金属層４５の材料や厚さは、例えば、金属層４３と同様とすることができる。
The metal layer 45 is laminated on the folded
このように、金属層４５の一部が折り返し部分３３上から抵抗パターン３１上の一部に延在してもよい。この場合には、製造上のばらつきを考慮しても確実に折り返し部分３３に金属層４５を積層することができる。その結果、誤検出方向の感度を確実に下げ、ひずみゲージ１Ｂのひずみ検出精度を確実に向上することができる。
In this manner, a portion of the metal layer 45 may extend from the folded
但し、ひずみゲージ１Ｂでは、ひずみゲージ１よりも抵抗パターン３１のグリッド方向の長さ（金属層４５が積層されていない部分の長さ）が若干短くなるため、検出感度の若干の低下が見込まれる。
However, in the strain gauge 1B, the length of the
〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、第１の実施の形態とは折り返し部分の形状が異なる例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３において、既に説明した実施の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。
<Modification 3 of the first embodiment>
Modification 3 of the first embodiment shows an example in which the shape of the folded portion is different from that of the first embodiment. In addition, in the modification 3 of the first embodiment, the description of the same configuration parts as those of the already described embodiment may be omitted.
図６は、第１の実施の形態の変形例３に係るひずみゲージを例示する平面図である。図６を参照するに、ひずみゲージ１Ｃは、折り返し部分３３が折り返し部分３６に置換され、かつ、金属層４３が金属層４６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。
FIG. 6 is a plan view illustrating a strain gauge according to Modification 3 of the first embodiment. Referring to FIG. 6, the strain gauge 1C differs from the strain gauge 1 (see FIG. 1 etc.) in that the folded
抵抗体３０は、長手方向を同一方向（図６の例ではＸ方向）に向けて並置された複数の抵抗パターン３１と、隣接する抵抗パターン３１の端部の外側同士を接続する折り返し部分３６とを含んでいる。
The
折り返し部分３６には、抵抗体３０よりもゲージ率が低い材料からなる金属層４６が積層されている。そして、折り返し部分３６上の金属層４６の抵抗値が折り返し部分３６の抵抗値よりも低くなるように、金属層４６の材料や厚さが選択されている。金属層４６の材料や厚さは、例えば、金属層４３と同様とすることができる。
A metal layer 46 made of a material having a gauge factor lower than that of the
折り返し部分３６は、折り返し部分３３（図１参照）とは異なり、曲線状（例えば、Ｕ字型）に形成されている。この場合も、抵抗体３０の折り返し部分３６に、抵抗体３０よりもゲージ率が低い材料からなる金属層４６を積層し、かつ折り返し部分３６上の金属層４６の抵抗値を折り返し部分３６の抵抗値よりも低くすることで、誤検出方向の感度を下げ、ひずみゲージ１Ｃのひずみ検出精度を向上することができる。
Unlike the folded portion 33 (see FIG. 1), the folded portion 36 is formed in a curved shape (for example, U shape). In this case also, a metal layer 46 made of a material having a gauge factor lower than that of the
なお、ひずみゲージ１Ｃにおいて、ひずみゲージ１Ｂと同様に、金属層４６の一部が折り返し部分３６上から抵抗パターン３１上の一部に延在してもよい。この場合には、製造上のばらつきを考慮しても確実に折り返し部分３６に金属層４６を積層することができる。その結果、誤検出方向の感度を確実に下げ、ひずみゲージ１Ｃのひずみ検出精度を確実に向上することができる。但し、抵抗パターン３１のグリッド方向の長さ（金属層４６が積層されていない部分の長さ）が若干短くなるため、検出感度の若干の低下が見込まれる。
In addition, in the strain gauge 1C, a portion of the metal layer 46 may extend from the folded portion 36 to a portion of the
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments and the like have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications can be made to the above-described embodiments and the like without departing from the scope of the claims. Modifications and substitutions can be made.
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ ひずみゲージ、１０ 基材、１０ａ 上面、３０ 抵抗体、３１ 抵抗パターン、３３、３４、３６ 折り返し部分、４０Ａ 電極、４１ 端子部、４２、４３、４４、４５、４６ 金属層、６０ カバー層 1, 1A, 1B, 1C strain gauge, 10 substrate, 10a upper surface, 30 resistor, 31 resistor pattern, 33, 34, 36 folded portion, 40A electrode, 41 terminal portion, 42, 43, 44, 45, 46 metal layer, 60 cover layer
Claims (1)
前記基材上に、クロムとニッケルの少なくとも一方を含む材料から形成された抵抗体と、を有し、
前記抵抗体は、並置された複数の抵抗パターンと、隣接する前記抵抗パターンの端部同士を接続する折り返し部分と、を含み、
前記折り返し部分には、前記抵抗体よりもゲージ率が低い材料からなる第１金属層が積層され、前記折り返し部分上の前記第１金属層の抵抗値が前記折り返し部分の抵抗値よりも低いひずみゲージ。 a flexible substrate;
a resistor formed of a material containing at least one of chromium and nickel on the substrate;
The resistor includes a plurality of resistor patterns juxtaposed and a folded portion connecting the ends of the adjacent resistor patterns,
A first metal layer made of a material having a lower gauge factor than the resistor is laminated on the folded portion, and the resistance value of the first metal layer on the folded portion is lower than the resistance value of the folded portion. gauge.
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