JP3233248B2 - 歪ゲ−ジ用薄膜およびその製造法 - Google Patents
歪ゲ−ジ用薄膜およびその製造法Info
- Publication number
- JP3233248B2 JP3233248B2 JP12415794A JP12415794A JP3233248B2 JP 3233248 B2 JP3233248 B2 JP 3233248B2 JP 12415794 A JP12415794 A JP 12415794A JP 12415794 A JP12415794 A JP 12415794A JP 3233248 B2 JP3233248 B2 JP 3233248B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- chromium
- nitrogen
- strain gauge
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歪ゲージ用薄膜および
その製造法に関する。更に詳しくは、歪による電気抵抗
変化を利用した歪ゲージ用薄膜およびその製造法に関す
る。
その製造法に関する。更に詳しくは、歪による電気抵抗
変化を利用した歪ゲージ用薄膜およびその製造法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】圧力センサ、加速度センサ等の各種力学
的センサには、歪による電気抵抗変化を利用するための
歪ゲージ用薄膜が用いられている。かかる歪ゲージ用薄
膜は、クロム系などの合金材料または半導体材料から形
成されたものがそれぞれ知られている。
的センサには、歪による電気抵抗変化を利用するための
歪ゲージ用薄膜が用いられている。かかる歪ゲージ用薄
膜は、クロム系などの合金材料または半導体材料から形
成されたものがそれぞれ知られている。
【０００３】しかしながら、クロム系合金材料の内、ニ
ッケル-クロム系合金材料の場合には、歪感度を示すゲ
ージ率が小さい(K＝1.6〜2.1程度)という問題があり、
またクロム-酸素系合金材料の場合には、合金としては
高いゲージ率を示すものの、その値は5.3〜9.5程度にと
どまっている(特開平2-76201号公報、同2-152201号公
報)。更に、半導体材料を用いた場合には、温度変化の
影響を受け易いという欠点がみられる。
ッケル-クロム系合金材料の場合には、歪感度を示すゲ
ージ率が小さい(K＝1.6〜2.1程度)という問題があり、
またクロム-酸素系合金材料の場合には、合金としては
高いゲージ率を示すものの、その値は5.3〜9.5程度にと
どまっている(特開平2-76201号公報、同2-152201号公
報)。更に、半導体材料を用いた場合には、温度変化の
影響を受け易いという欠点がみられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、クロ
ム系合金材料を用いた歪ゲージ用薄膜であって、高いゲ
ージ率を示すものを提供することにある。
ム系合金材料を用いた歪ゲージ用薄膜であって、高いゲ
ージ率を示すものを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
窒素含有率が約0.1〜5原子%のクロム-窒素合金薄膜より
なる歪ゲージ用薄膜によって達成され、この薄膜中には
約0.5原子%以下の酸素の混入が許容される。
窒素含有率が約0.1〜5原子%のクロム-窒素合金薄膜より
なる歪ゲージ用薄膜によって達成され、この薄膜中には
約0.5原子%以下の酸素の混入が許容される。
【０００６】窒素含有率が約0.1〜5原子%、好ましくは
約0.2〜2原子%のクロム-窒素合金薄膜は、蒸着法などに
よっても製造することもできるが、好ましくはクロムを
ターゲットに用い、アルゴン-窒素混合ガス中で高周波
スパッタリングすることにより製造される。高周波スパ
ッタリングは、例えば図１に示されるような成膜装置を
用いて行われる。
約0.2〜2原子%のクロム-窒素合金薄膜は、蒸着法などに
よっても製造することもできるが、好ましくはクロムを
ターゲットに用い、アルゴン-窒素混合ガス中で高周波
スパッタリングすることにより製造される。高周波スパ
ッタリングは、例えば図１に示されるような成膜装置を
用いて行われる。
【０００７】この成膜装置の成膜チャンバー１の内部に
は、クロムターゲット(純度99.9%)２およびこれと対向
位置の基板３が取り付けられており、ガラス、アルミ
ナ、ポリイミド樹脂等の絶縁物あるいは鋼、アルミニウ
ム、チタン、シリコン等の導体または半導体の表面に絶
縁性薄膜を形成させたもの等からなる基板の背面は、赤
外線ランプ４等によって約80〜200℃の温度に加熱さ
れ、その際膜厚および温度の均一性を図るため、基板は
成膜操作中回転させておくことが好ましい。
は、クロムターゲット(純度99.9%)２およびこれと対向
位置の基板３が取り付けられており、ガラス、アルミ
ナ、ポリイミド樹脂等の絶縁物あるいは鋼、アルミニウ
ム、チタン、シリコン等の導体または半導体の表面に絶
縁性薄膜を形成させたもの等からなる基板の背面は、赤
外線ランプ４等によって約80〜200℃の温度に加熱さ
れ、その際膜厚および温度の均一性を図るため、基板は
成膜操作中回転させておくことが好ましい。
【０００８】高周波スパッタリング雰囲気を形成させる
アルゴンガスおよび窒素ガスは、それぞれボンベ５およ
び６よりマスフロ-コントローラ７,８により流量を調節
した上で、成膜チャンバー１内に供給される。混合ガス
の流量比は、例えばアルゴンガス流量20ml/分に対して
窒素ガスが約0.1〜2ml/分、好ましくは約0.5〜2ml/分、
更に好ましくは約0.6〜1.4ml/分の割合で用いられ、こ
の流量比を調節することで形成される薄膜の窒素含有率
をコントロールすることができ、それによって薄膜抵抗
の温度依存性を調整することができる。
アルゴンガスおよび窒素ガスは、それぞれボンベ５およ
び６よりマスフロ-コントローラ７,８により流量を調節
した上で、成膜チャンバー１内に供給される。混合ガス
の流量比は、例えばアルゴンガス流量20ml/分に対して
窒素ガスが約0.1〜2ml/分、好ましくは約0.5〜2ml/分、
更に好ましくは約0.6〜1.4ml/分の割合で用いられ、こ
の流量比を調節することで形成される薄膜の窒素含有率
をコントロールすることができ、それによって薄膜抵抗
の温度依存性を調整することができる。
【０００９】混合ガスの供給に先立って、成膜チャンバ
ー１内は真空ポンプ10によって約10-3Pa以下に減圧排気
される。また、成膜を開始する直前に、不純物の混入を
防止するためのターゲット表面および基板表面のスパッ
タエッチングも行われる。
ー１内は真空ポンプ10によって約10-3Pa以下に減圧排気
される。また、成膜を開始する直前に、不純物の混入を
防止するためのターゲット表面および基板表面のスパッ
タエッチングも行われる。
【００１０】成膜は、圧力約1×10-1〜6×10-1Paの条件
下で、高周波電源９から発生させる約200〜1500W、好ま
しくは約500〜1500Wの有効電力で、クロムターゲット２
を高周波スパッタリングすることによって行われる。こ
のときの成膜速度は有効電力によって異なり、例えば有
効電力500Wの場合には約10nm/分程度であり、基板上に
は約50〜1000nm、好ましくは約200〜400nmの膜厚で薄膜
が形成される。
下で、高周波電源９から発生させる約200〜1500W、好ま
しくは約500〜1500Wの有効電力で、クロムターゲット２
を高周波スパッタリングすることによって行われる。こ
のときの成膜速度は有効電力によって異なり、例えば有
効電力500Wの場合には約10nm/分程度であり、基板上に
は約50〜1000nm、好ましくは約200〜400nmの膜厚で薄膜
が形成される。
【００１１】このようにしてクロム-窒素合金薄膜を形
成させた基板上には、この薄膜に接続された電極が公知
の任意の方法によって付設され、歪ゲージを構成させ
る。
成させた基板上には、この薄膜に接続された電極が公知
の任意の方法によって付設され、歪ゲージを構成させ
る。
【００１２】
【発明の効果】クロム-窒素合金薄膜よりなる歪ゲージ
用薄膜は、ゲージ率が約15〜16程度と高く、また抵抗温
度係数は広範囲にわたって調節可能である。特に、抵抗
温度係数が0に近い場合には、温度変化の影響を受け難
いため、歪ゲージ用材料として望ましい特性を有してい
るといえる。
用薄膜は、ゲージ率が約15〜16程度と高く、また抵抗温
度係数は広範囲にわたって調節可能である。特に、抵抗
温度係数が0に近い場合には、温度変化の影響を受け難
いため、歪ゲージ用材料として望ましい特性を有してい
るといえる。
【００１３】
【実施例】図１に示される成膜装置を用いて、前述の如
き方法でのスパッタリング薄膜の製造が行われた。基板
には、有機溶剤およびアルカリ洗剤で洗浄されたホウけ
い酸ガラスプレート(厚さ1mm)が130℃に加熱して用いら
れ、混合ガス導入前に成膜チャンバー内は8×10-4Paに
減圧排気された。成膜は、種々の流量比の混合ガスを供
給しながら、圧力2.5×10-1〜3.0×10-1Pa、有効電力50
0Wの条件下で約40分間行われ、膜厚約400nmのクロム-窒
素合金薄膜を基板上に形成させた。
き方法でのスパッタリング薄膜の製造が行われた。基板
には、有機溶剤およびアルカリ洗剤で洗浄されたホウけ
い酸ガラスプレート(厚さ1mm)が130℃に加熱して用いら
れ、混合ガス導入前に成膜チャンバー内は8×10-4Paに
減圧排気された。成膜は、種々の流量比の混合ガスを供
給しながら、圧力2.5×10-1〜3.0×10-1Pa、有効電力50
0Wの条件下で約40分間行われ、膜厚約400nmのクロム-窒
素合金薄膜を基板上に形成させた。
【００１４】基板上に形成させたクロム-窒素合金薄膜
は、レジストを用いたフォトリソグラフ法とエッチング
法を適用することにより、ゲージパターンを形成させ、
その後金を高周波スパッタリングして電極を付設させ、
試験片を作成した。図２に示される試験片11において、
12は基板であり、13はゲージ部、また14,14´は電極で
ある。
は、レジストを用いたフォトリソグラフ法とエッチング
法を適用することにより、ゲージパターンを形成させ、
その後金を高周波スパッタリングして電極を付設させ、
試験片を作成した。図２に示される試験片11において、
12は基板であり、13はゲージ部、また14,14´は電極で
ある。
【００１５】この試験片を用いて、ゲージ率および抵抗
温度係数(TCR)の測定が行われた。ゲージ率の測定は、
図３に示されるような４点曲げの方法を用い、歪と抵抗
変化量との関係からゲージ率を求めた。ここで、11は試
験片であり、15,16は４点曲げ台、17は変位検出器、18
は抵抗計である。
温度係数(TCR)の測定が行われた。ゲージ率の測定は、
図３に示されるような４点曲げの方法を用い、歪と抵抗
変化量との関係からゲージ率を求めた。ここで、11は試
験片であり、15,16は４点曲げ台、17は変位検出器、18
は抵抗計である。
【００１６】また、抵抗温度係数は、-40，0，25，75お
よび130℃の各温度での抵抗を測定し、抵抗変化量から
算出した。更に、薄膜の組成は、光電子分光分析法によ
り測定した。
よび130℃の各温度での抵抗を測定し、抵抗変化量から
算出した。更に、薄膜の組成は、光電子分光分析法によ
り測定した。
【００１７】以上の各項目の測定結果は、次の表に示さ
れる。 ガス流量(ml/分) No. Ar N2 ゲージ率 TCR(ppm/k) 窒素含有率(原子%) １ 20 0.5 15.3 616 0.1 ２ 〃 0.8 16.0 159 0.2 ３ 〃 1.0 16.3 22 0.8 ４ 〃 1.2 15.8 -283 2 ５ 〃 1.4 13.75 -379 3 ６ 〃 1.6 11.25 -170 4 ７ 〃 2.0 8.5 105 5 ８ 〃 3.0 2.3 360 - ９ 〃 - 15.2 1800 -
れる。 ガス流量(ml/分) No. Ar N2 ゲージ率 TCR(ppm/k) 窒素含有率(原子%) １ 20 0.5 15.3 616 0.1 ２ 〃 0.8 16.0 159 0.2 ３ 〃 1.0 16.3 22 0.8 ４ 〃 1.2 15.8 -283 2 ５ 〃 1.4 13.75 -379 3 ６ 〃 1.6 11.25 -170 4 ７ 〃 2.0 8.5 105 5 ８ 〃 3.0 2.3 360 - ９ 〃 - 15.2 1800 -
【図１】本発明方法に用いられる成膜装置の概要図であ
る。
る。
【図２】ゲージ率および抵抗温度係数の測定に用いられ
る試験片の概要図である。
る試験片の概要図である。
【図３】ゲージ率測定方法の概要図である。
【符号の説明】
１ 成膜チャンバー
２ クロムターゲット
３ 基板
５ アルゴンガスボンベ
６ 窒素ガスボンベ
９ 高周波電源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｃ 17/12 Ｈ０１Ｌ 29/84 Ａ
Ｈ０１Ｌ 29/84 Ｇ０１Ｂ 7/18 Ｇ
Claims (2)
- 【請求項１】 窒素含有率が約0.1〜5原子%のクロム-窒
素合金薄膜よりなる歪ゲージ用薄膜。 - 【請求項２】 クロムをターゲットに用い、アルゴン-
窒素混合ガス雰囲気中で高周波スパッタリングすること
を特徴とする、窒素含有率が約0.1〜5原子%のクロム-窒
素合金薄膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12415794A JP3233248B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 歪ゲ−ジ用薄膜およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12415794A JP3233248B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 歪ゲ−ジ用薄膜およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07306002A JPH07306002A (ja) | 1995-11-21 |
| JP3233248B2 true JP3233248B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=14878357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12415794A Expired - Fee Related JP3233248B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 歪ゲ−ジ用薄膜およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3233248B2 (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3642449B2 (ja) * | 1997-03-21 | 2005-04-27 | 財団法人電気磁気材料研究所 | Ｃｒ−Ｎ基歪抵抗膜およびその製造法ならびに歪センサ |
| JP3292099B2 (ja) * | 1997-07-31 | 2002-06-17 | 松下電工株式会社 | 薄膜素子及びその製造方法 |
| JP2002141201A (ja) * | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Koa Corp | 薄膜抵抗器及びその製造方法 |
| JP2019066454A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ、センサモジュール |
| JP2019066312A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019066453A (ja) | 2017-09-29 | 2019-04-25 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP6793103B2 (ja) | 2017-09-29 | 2020-12-02 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019066313A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019078726A (ja) | 2017-10-27 | 2019-05-23 | 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 |
| JP2019082426A (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019082424A (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019082425A (ja) | 2017-10-31 | 2019-05-30 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019090722A (ja) * | 2017-11-15 | 2019-06-13 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019090721A (ja) * | 2017-11-15 | 2019-06-13 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019090724A (ja) * | 2017-11-15 | 2019-06-13 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019090723A (ja) * | 2017-11-15 | 2019-06-13 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019095338A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 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 |
| 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 |
| JP2019120555A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | 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 |
| JP2019128183A (ja) * | 2018-01-22 | 2019-08-01 | ミネベアミツミ株式会社 | センサモジュール |
| JP2019132790A (ja) * | 2018-02-02 | 2019-08-08 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019132791A (ja) * | 2018-02-02 | 2019-08-08 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019174387A (ja) | 2018-03-29 | 2019-10-10 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| 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 |
| JP2019184344A (ja) * | 2018-04-05 | 2019-10-24 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ及びその製造方法 |
| JP2019219312A (ja) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019219313A (ja) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | ミネベアミツミ株式会社 | センサモジュール |
| JP2020008527A (ja) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | 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、軸受機構 |
| JP7008618B2 (ja) * | 2018-08-28 | 2022-01-25 | ミネベアミツミ株式会社 | 電池パック |
| EP3855148A4 (en) * | 2018-10-23 | 2022-10-26 | Minebea Mitsumi Inc. | ACCELERATOR PEDAL, STEERING GEAR, 6-AXIS SENSOR, ENGINE, BUMPER AND THE LIKE |
| JP2020129013A (ja) * | 2020-06-05 | 2020-08-27 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2022072604A (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-17 | 日東電工株式会社 | 積層フィルム、その製造方法およびひずみセンサ |
| JP2022072603A (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-17 | 日東電工株式会社 | 歪みセンサモジュール |
-
1994
- 1994-05-13 JP JP12415794A patent/JP3233248B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07306002A (ja) | 1995-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3233248B2 (ja) | 歪ゲ−ジ用薄膜およびその製造法 | |
| JP4436064B2 (ja) | サーミスタ用材料及びその製造方法 | |
| EP1296902A1 (en) | Method of forming niobium doped tin oxide coatings on glass and coated glass formed thereby | |
| US20050189223A1 (en) | Hydrogen sensor and process for production thereof | |
| JPS5955001A (ja) | 抵抗およびその製造方法 | |
| US5709938A (en) | Cathode targets of silicon and transition metal | |
| Cachard et al. | Analysis of evaporated silicon oxide films by means of (d, p) nuclear reactions and infrared spectrophotometry | |
| JP2579470B2 (ja) | 窒化物の薄膜抵抗体製造方法 | |
| Yoshimura et al. | Room-temperature hydrogen sensor based on Pd-capped Mg2Ni thin film | |
| JP3391115B2 (ja) | クロム−酸素合金薄膜の製造法 | |
| US4204935A (en) | Thin-film resistor and process for the production thereof | |
| Strauss et al. | Gas pressures influence on the optical and mechanical properties of Ta2O5 films produced by reactive low voltage ion plating (RLVIP) | |
| Jung et al. | Fiber optic hydrogen sensor | |
| Schneeweiβ et al. | Ultra-high vacuum measurements of the internal stress of PVD titanium films as a function of thickness and its dependence on substrate temperature | |
| Kubový et al. | The influence of residual gas pressure on the stress in aluminium films | |
| Mendez et al. | Preparation of cubic boron nitride films by plasma-enhanced chemical vapour deposition of BF3, N2 and H2 gas mixtures | |
| US20020125130A1 (en) | Cathode targets of silicon and transition metal | |
| JPH0276201A (ja) | 歪ゲージ用薄膜抵抗体 | |
| JP2001110606A (ja) | 極低温下で磁場に感応しない温度計用測温抵抗体 | |
| JPH05156439A (ja) | 透明導電膜の製造方法及び測定装置 | |
| JPH09196879A (ja) | 水素感知用酸化スズ薄膜センサおよびその製造方法 | |
| Chua et al. | Microstructural and surface properties of cobalt containing amorphous carbon thin film deposited by a filtered cathodic vacuum arc | |
| CS276279B6 (cs) | Tenká odporová vrstva na bázi nikl-chrom a způsob její výroby | |
| JPS63190703A (ja) | 薄膜状窒化チタン系物質 | |
| JPH07225208A (ja) | ガスセンサー用半導体及びガスセンサー用半導体の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080921 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090921 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100921 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100921 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110921 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110921 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120921 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120921 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130921 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |