JPH06137804A - 金属薄膜抵抗ひずみゲージ - Google Patents
金属薄膜抵抗ひずみゲージInfo
- Publication number
- JPH06137804A JPH06137804A JP4058736A JP5873692A JPH06137804A JP H06137804 A JPH06137804 A JP H06137804A JP 4058736 A JP4058736 A JP 4058736A JP 5873692 A JP5873692 A JP 5873692A JP H06137804 A JPH06137804 A JP H06137804A
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- JP
- Japan
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- thin film
- substrate
- resistance
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- gauge
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- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
金属薄膜歪ゲージ
【目的】 鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミ（Ａ
ｌ）合金（重量比にてＣｒは１３〜１５％、Ａｌは７〜
９％および残部はＦｅ）薄膜の抵抗体を蒸着もしくはス
パッタ等により着膜し、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金薄膜
の抵抗体に金属電極を着膜したことを特徴とする金属薄
膜抵抗ひずみゲージ。 【構成】 現在一般的な金属ゲージのひずみ率は約２で
あり、高いゲージ率を示すものとして、純白金，純ニッ
ケル，半導体ゲージがある。しかし、純白金は、高価な
もので純ニッケルは、抵抗温度特性が非常に大きい。ま
た、３０〜４０という高いゲージ率を持つ半導体ゲージ
は安定性が無い等の欠点がある。本発明では、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金薄膜を使用することにより、信頼性が高
く、ゲージ率が従来の１．３倍の２．６という高い値を
持ち、抵抗温度特性が熱処理により−５〜５ｐｐｍ／℃
とすることが可能な物質を提供する。
ｌ）合金（重量比にてＣｒは１３〜１５％、Ａｌは７〜
９％および残部はＦｅ）薄膜の抵抗体を蒸着もしくはス
パッタ等により着膜し、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金薄膜
の抵抗体に金属電極を着膜したことを特徴とする金属薄
膜抵抗ひずみゲージ。 【構成】 現在一般的な金属ゲージのひずみ率は約２で
あり、高いゲージ率を示すものとして、純白金，純ニッ
ケル，半導体ゲージがある。しかし、純白金は、高価な
もので純ニッケルは、抵抗温度特性が非常に大きい。ま
た、３０〜４０という高いゲージ率を持つ半導体ゲージ
は安定性が無い等の欠点がある。本発明では、Ｆｅ−Ｃ
ｒ−Ａｌ合金薄膜を使用することにより、信頼性が高
く、ゲージ率が従来の１．３倍の２．６という高い値を
持ち、抵抗温度特性が熱処理により−５〜５ｐｐｍ／℃
とすることが可能な物質を提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はひずみゲージに係り特に
金属薄膜抵抗ひずみゲージに関する。
金属薄膜抵抗ひずみゲージに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属抵抗ひずみゲージとしては、
線ゲージおよび、箔ゲージが一般的である。線ゲージ
は、線径１０〜３０μｍ程度の抵抗線を受感部に用いた
もので、金属抵抗ひずみゲージ普及の初期に多用され
た。しかし、グリッド形成時の残留ひずみの影響、加工
した線材と基板を密着させるために用いる接着材の影響
などで諸特性のばらつきが大きく、またグリッドの形
成、線材と基板の接着といった特殊技術が必要なため、
生産効率も悪くコスト高となっている。箔ゲージは、数
μｍ厚の抵抗箔を基板上に接着し、エッチングにより抵
抗パターンを形成したものであるため、加工時の材料ひ
ずみの影響はないが、接着剤の影響については線ゲージ
と同様である。現在一般的な金属ゲージのひずみ率は約
２であり、高いゲージ率を示すものとして、純白金，純
ニッケル，半導体ゲージがある。しかし、純白金は、高
価なもので純ニッケルは、抵抗温度特性が非常に大き
い。また、３０〜４０という高いゲージ率を持つ半導体
ゲージは安定性が無い等の欠点がある。金属薄膜ゲージ
は、抵抗材料を蒸着、スパッタリング等により絶縁性の
基板上に着膜したもので、絶縁性皮膜を介して直接ひず
み測定対象物表面上への着膜も可能である。接着剤を使
用しないため、諸特性への悪影響がなくなる。また、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金を使用することによりゲージ率もい
ままでの約１．３倍以上となる。さらに、抵抗温度特性
も熱処理により−５〜５ｐｐｍ／℃に調節可能である。
線ゲージおよび、箔ゲージが一般的である。線ゲージ
は、線径１０〜３０μｍ程度の抵抗線を受感部に用いた
もので、金属抵抗ひずみゲージ普及の初期に多用され
た。しかし、グリッド形成時の残留ひずみの影響、加工
した線材と基板を密着させるために用いる接着材の影響
などで諸特性のばらつきが大きく、またグリッドの形
成、線材と基板の接着といった特殊技術が必要なため、
生産効率も悪くコスト高となっている。箔ゲージは、数
μｍ厚の抵抗箔を基板上に接着し、エッチングにより抵
抗パターンを形成したものであるため、加工時の材料ひ
ずみの影響はないが、接着剤の影響については線ゲージ
と同様である。現在一般的な金属ゲージのひずみ率は約
２であり、高いゲージ率を示すものとして、純白金，純
ニッケル，半導体ゲージがある。しかし、純白金は、高
価なもので純ニッケルは、抵抗温度特性が非常に大き
い。また、３０〜４０という高いゲージ率を持つ半導体
ゲージは安定性が無い等の欠点がある。金属薄膜ゲージ
は、抵抗材料を蒸着、スパッタリング等により絶縁性の
基板上に着膜したもので、絶縁性皮膜を介して直接ひず
み測定対象物表面上への着膜も可能である。接着剤を使
用しないため、諸特性への悪影響がなくなる。また、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金を使用することによりゲージ率もい
ままでの約１．３倍以上となる。さらに、抵抗温度特性
も熱処理により−５〜５ｐｐｍ／℃に調節可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの金属皮膜
抵抗ひずみゲージの抵抗体としては、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ
−Ｎｉ、Ｔａ−Ｓｉなどが一般的であるが、長期安定
性、信頼性の面では実用上不十分であった。Ｎｉ−Ｃ
ｒ、Ｃｕ−Ｎｉなどのひずみ率は普通１.８〜２.０であ
る。しかしＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ薄膜抵抗ひずみゲージはゲ
ージ率が２．５以上と大きく熱処理する事により抵抗温
度特性値を０ｐｐｍ／℃にできるため、物理量を測定す
るセンサとしては有効である。
抵抗ひずみゲージの抵抗体としては、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｕ
−Ｎｉ、Ｔａ−Ｓｉなどが一般的であるが、長期安定
性、信頼性の面では実用上不十分であった。Ｎｉ−Ｃ
ｒ、Ｃｕ−Ｎｉなどのひずみ率は普通１.８〜２.０であ
る。しかしＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ薄膜抵抗ひずみゲージはゲ
ージ率が２．５以上と大きく熱処理する事により抵抗温
度特性値を０ｐｐｍ／℃にできるため、物理量を測定す
るセンサとしては有効である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために本発明は、金属薄膜抵抗ひずみゲージの抵抗体と
して高融点金属であるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金薄膜を用い
て、安定性を向上させ信頼性が高く、今までのゲージ率
より１．３倍程高い金属薄膜抵抗ひずみゲージを提供す
るものである。また、この金属薄膜抵抗ひずみゲージは
ひずみ測定対象物表面上に直接絶縁性皮膜を着膜し、該
ひずみ測定対象物表面上にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金薄膜の
抵抗体に金属電極を形成することもできる。
ために本発明は、金属薄膜抵抗ひずみゲージの抵抗体と
して高融点金属であるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金薄膜を用い
て、安定性を向上させ信頼性が高く、今までのゲージ率
より１．３倍程高い金属薄膜抵抗ひずみゲージを提供す
るものである。また、この金属薄膜抵抗ひずみゲージは
ひずみ測定対象物表面上に直接絶縁性皮膜を着膜し、該
ひずみ測定対象物表面上にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金薄膜の
抵抗体に金属電極を形成することもできる。
【０００５】
【実施例】実施例を図面を用いて以下に説明する。図１
に示す固定治具２により取り付けられる基板１として
は、アルミナ基板を、ターゲット３としてはＦｅ（７６
％）−Ｃｒ（１５％）−Ａｌ（７％）を用いた。スパッ
タリング装置のベルジャー４内を３×１０-6torrまで真
空引きし、基板を１５０℃に加熱し上記ターゲット３を
スパッタリングし、アルミナ基板１に抵抗体５として約
１μｍのＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ薄膜を着膜した。次いで、金
属電極としてＴｉ層６・Ｐｄ層７とＡｕ層８を蒸着によ
り上記薄膜形成済基板両面に着膜させ図２に示すとおり
の構造とした。このとき金属電極としての総厚は６００
０Ａとした。その後、ウェットエッチング法により図３
に示したとおりの抵抗パターン９と電極パッド１０を形
成し、必要に応じてレーザートリミングにより抵抗値調
整を行った。ゲージ抵抗とし、１２０Ωのものを形成
し、真空中４００℃１時間の熱処理をして素子を完成さ
せた。上記のようにして得られた金属薄膜抵抗ひずみゲ
ージの諸特性を測定した結果は表１に示すとおりであ
る。
に示す固定治具２により取り付けられる基板１として
は、アルミナ基板を、ターゲット３としてはＦｅ（７６
％）−Ｃｒ（１５％）−Ａｌ（７％）を用いた。スパッ
タリング装置のベルジャー４内を３×１０-6torrまで真
空引きし、基板を１５０℃に加熱し上記ターゲット３を
スパッタリングし、アルミナ基板１に抵抗体５として約
１μｍのＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ薄膜を着膜した。次いで、金
属電極としてＴｉ層６・Ｐｄ層７とＡｕ層８を蒸着によ
り上記薄膜形成済基板両面に着膜させ図２に示すとおり
の構造とした。このとき金属電極としての総厚は６００
０Ａとした。その後、ウェットエッチング法により図３
に示したとおりの抵抗パターン９と電極パッド１０を形
成し、必要に応じてレーザートリミングにより抵抗値調
整を行った。ゲージ抵抗とし、１２０Ωのものを形成
し、真空中４００℃１時間の熱処理をして素子を完成さ
せた。上記のようにして得られた金属薄膜抵抗ひずみゲ
ージの諸特性を測定した結果は表１に示すとおりであ
る。
【表１】
【０００６】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように本発明
の金属薄膜抵抗ひずみゲージによると、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金薄膜を使用することにより、信頼性が高く、ゲー
ジ率が従来の１．３倍の２．６という高い値のゲージを
提供できるようになった。また、大気中，真空中での熱
処理により必要な抵抗温度特性を得ることができるよう
になった。なお、ここでは絶縁性基板上にＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ合金薄膜の抵抗体を設け、該Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
薄膜の抵抗体に金属電極を形成したが、ひずみ測定対象
物表面上に直接絶縁性皮膜を施し、該絶縁性皮膜表面上
にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金薄膜の抵抗体を着膜しても同様
の効果が得られる。また、以上の実施例では保護膜なし
であったがポリイミド等の有機質保護膜やスパッタ等で
二酸化けい素等の無機質保護膜を着膜すると湿気等に強
くなりより長時間安定性が得られる。実施例ではＴｉ層
上にＰｄ層・Ａｕ層を着膜する構造をとったが、半田づ
けのできる電極構造であれば他の構造でも使用できる。
の金属薄膜抵抗ひずみゲージによると、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金薄膜を使用することにより、信頼性が高く、ゲー
ジ率が従来の１．３倍の２．６という高い値のゲージを
提供できるようになった。また、大気中，真空中での熱
処理により必要な抵抗温度特性を得ることができるよう
になった。なお、ここでは絶縁性基板上にＦｅ−Ｃｒ−
Ａｌ合金薄膜の抵抗体を設け、該Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
薄膜の抵抗体に金属電極を形成したが、ひずみ測定対象
物表面上に直接絶縁性皮膜を施し、該絶縁性皮膜表面上
にＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金薄膜の抵抗体を着膜しても同様
の効果が得られる。また、以上の実施例では保護膜なし
であったがポリイミド等の有機質保護膜やスパッタ等で
二酸化けい素等の無機質保護膜を着膜すると湿気等に強
くなりより長時間安定性が得られる。実施例ではＴｉ層
上にＰｄ層・Ａｕ層を着膜する構造をとったが、半田づ
けのできる電極構造であれば他の構造でも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で使用した蒸着装置を示した断面図であ
る。
る。
【図２】実施例の金属薄膜抵抗ひずみゲージを示した断
面図である。
面図である。
【図３】実施例の金属薄膜抵抗ひずみゲージの抵抗パタ
ーンを示した部分図である。
ーンを示した部分図である。
【図４】大気中，真空中での熱処理と抵抗温度特性の関
係について示した曲線図である。
係について示した曲線図である。
１ 基板 ２ 固定治具 ３ ターゲット ４ ベルジャー ５ 抵抗体 ６ Ｔｉ層（金属電極） ７ Ｐｄ層（金属電極） ８ Ａｕ層（金属電極） ９ 抵抗パターン １０ 電極パッド
Claims (2)
- 【請求項１】 基板として絶縁性基板を用い、前記絶縁
性基板表面上に鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−アルミ
（Ａｌ）合金（重量比にてＣｒは１３〜１５％、Ａｌは
７〜９％および残部はＦｅ）薄膜の抵抗体を蒸着もしく
はスパッタ等により着膜し、前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
薄膜の抵抗体に金属電極を着膜したことを特徴とする金
属薄膜抵抗ひずみゲージ。 - 【請求項２】 請求項１で着膜したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合
金薄膜の抵抗体を大気中もしくは真空中で熱処理する事
により−５〜５ｐｐｍ／℃の抵抗温度特性を得る方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4058736A JPH06137804A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 金属薄膜抵抗ひずみゲージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4058736A JPH06137804A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 金属薄膜抵抗ひずみゲージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137804A true JPH06137804A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=13092802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4058736A Withdrawn JPH06137804A (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | 金属薄膜抵抗ひずみゲージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06137804A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105527043A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-27 | 北京城建设计发展集团股份有限公司 | 一种监测弹性垫板刚度特性的装置和方法 |
-
1992
- 1992-02-13 JP JP4058736A patent/JPH06137804A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105527043A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-27 | 北京城建设计发展集团股份有限公司 | 一种监测弹性垫板刚度特性的装置和方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |