(57)【要約】  歪みセンサをポリマ・フィルムから形成する方法は、ポリマの表面を高エネルギ放射でもって選択的に放射して、ポリマの組成を変え、且つ表面の選択された部分の導電率を増大するステップを含む。当該放射は、炭化した粒子又は金属性粒子をポリマ内に生成し、そしてポリマ内の導電性粒子間の粒子間ギャップの変化が、歪みに依存する電気特性を、処理されたポリマの中にもたらす。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマの表面の一部分を１×１０１５イオン／ｃｍ２未満で放射された当該ポリマから成る歪みセンサであって、
導電路が、前記歪みセンサを外部の電気回路に接続するのを可能にするため前記の処理された一部分上に被着されている、歪みセンサ。
【請求項２】
前記ポリマが、ポリイミド・フィルムである請求項１記載の歪みセンサ。
【請求項３】
歪みセンサをポリマ・フィルムから形成する方法であって、
前記ポリマの表面を高エネルギ放射でもって選択的に放射して、前記ポリマの組成を変え、且つ前記表面の選択された部分の導電率を増大するステップを含む方法。
【請求項４】
前記高エネルギ放射が、前記のポリマを炭化させて、導電性粒子を前記のポリマ中に形成する請求項３記載の方法。
【請求項５】
高エネルギ・イオンが、前駆体金属化合物を含むポリマ・フィルムに当たり、それにより前記前駆体の被着が、導電性金属粒子の核生成となる請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマが、ポリイミドである請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
導電路が、前記のデバイスを外部の電気回路に接続するのを可能にするため前記の処理されたポリマ上に被着される請求項３から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項３から７のいずれか一項に記載の方法により作られる歪みセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪みセンサに関し、詳細には、製造が容易で、且つ歪みを受ける構造の連続的モニタリングに用いることができる超小型歪みセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマ歪みゲージが、提案されてきた。
ＷＯ９６／１９７５８は、歪みゲージのような圧力トランスデューサであって電気抵抗が印加された圧力を示す圧力トランスデューサの製造に用いることができる感圧インクの調製を開示する。インクは、弾性ポリマとこのポリマ・バインダの中に均一に分散された半導体ナノ粒子との合成を有する。
【０００３】
米国特許Ｎｏ．５５８１７９９は、導電性繊維を含むコンクリート構造物用歪みセンサを開示する。
米国特許Ｎｏ．６０７９２７７は、炭素フィラメントのマトリックスを有する高分子複合材料から成る歪み又は応力センサを開示する。
【０００４】
米国特許Ｎｏ．６２７６２１４は、導電性の粒子−高分子錯体を用いた歪みセンサを開示する。カーボン・ブラックが、エチレン酢酸ビニル共重合体の中に分散されて、導電性ポリマ・マトリックスを生成する。
【０００５】
これら全てのポリマ・センサは、導電性粒子を調製し、次いでフィルム製作が続く溶解又は溶融処理によりそれらの導電性粒子をポリマの中に組み込むことにより製造される。次いで、この構成材は、絶縁支持部材上に張り合わされ、そしてモニタリングすべき機械的構造体に埋め込まれる。電気的リード線をセンサに接続する必要がある。導電性フィルムの抵抗の変化に依拠するポリマ歪みゲージは、通常、満足できなく、そしてヒステリシスに起因して長い実用寿命を持たない。一般的に、金属の歪みゲージが好まれている。
【０００６】
ＷＯ０２２３９６２は、導電性パターンを絶縁基板上に形成するレーザ放射プロセスを開示する。
ＪＰ２０００２１６５２１は、レーザ放射により印刷回路板の回路をパターニングすることを開示する。
【０００７】
米国特許Ｎｏ．５，９００，４４３は、高エネルギ粒子ビームを用いた放射により生成される近表面（ｎｅａｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）処理プロセスを扱う。当該プロセスは、パルス化されたイオン・ビームを用いて実行されるのが好ましい。当該プロセスが、ポリマ表面の化学的及び機械的特性を変える。イオン・ビーム放射は、処理された範囲におけるポリマの架橋、熱分解、エッチング又は研磨のような様々な効果を有することができる。しかしながら、ポリマの導電率に関する言及はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、大量に生成される歪みセンサを容易に形成するための比較的少ない製造ステップを有するプロセスを開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明は、歪みセンサをポリマ・フィルムから形成する方法であって、前記のポリマの表面を高エネルギ放射でもって選択的に放射して、導電性粒子を前記ポリマの中に形成して、前記表面の選択された部分の導電率を増大するステップを含む方法を提供する。
【００１０】
本発明は、ポリマの変化、特に、ポリマの中の導電性粒子間の粒子間ギャップの変化が、歪みが処理されたポリマの中の電気特性に依存することをもたらすという認識に部分的に基づいている。
【００１１】
マイクロエレクトロニクス・デバイスで通常用いられる適切なクラスのポリマは、ポリイミドである。ポリイミドが（１０１４から１０１７イオン／ｃｍ２のオーダの）必要なフルエンスの放射を介して高エネルギイオン（例えば、１２Ｃ、１９Ｆ、３２Ｓ、６３Ｃｕ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｎ、Ｎｅ、Ｋｒ等のようなもの）を受けたとき、導電性炭素粒子が、ポリイミド・マトリックスの中にランダムに発生され、従って、炭素−ポリイミドのナノコンポジットが、直ぐに形成される。
【００１２】
３つの段階が、この放射プロセス中に生じる。
・最初の段階では、局在化されたポリマ分解が、ダングリング・ボンド及び遊離基を生成する。
【００１３】
・第２段階では、気体状生成物が、ダングリング・ボンドのπ共役型ボンド（π−ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｂｏｎｄ）の或る種類の無秩序なネットワークへの再編成を伴ってポリマから遊離する。
【００１４】
・第３の段階では、残留物質を放射領域内で再結晶化し、金属黒鉛クラスタを形成する。
そのようなコンポジット（複合材料）が、可変レンジ・ホッピング（ｒａｎｇｅ  ｈｏｐｐｉｎｇ）／トンネリング・メカニズムを通して増強された導電率を示すことが知られている。導電率特性は、炭素粒子密度と炭素粒子間の距離とに依存し、それは、フルエンス、イオン電流及びイオン・エネルギのような放射パラメータをモニタリングすることにより制御されることができる。コンポジット構造の導電率は、絶縁範囲と金属範囲との間の広い範囲（１０−１８から１０２Ｓ／ｃｍ）で制御されることができる。
【００１５】
これらの導電性炭素−ポリイミド・コンポジットは、良好な安定性を有することが報告されており、そしてこれらのコンポジットの経年変化（エージング）は、殆ど変わらないことが分かっている。
【００１６】
そのようなシステムの導電率特性（温度依存性／変形依存性／電圧依存性等）は、炭素粒子サイズ、炭素粒子の濃度、及び粒子間距離に依存する。本発明においては、炭素−ポリイミド・ナノコンポジット・フィルムの電気特性の変形に依存した変化（それは、変形プロセス中に生じる粒子間ギャップの変化に決定的に依存する。）は、歪みセンサをこれらのフィルムの応用として達成するため活用される。
【００１７】
歪みゲージ・デバイス用の放射生成されたナノコンポジット・フィルムの構想は、多数の実質的な製品及び製造プロセスの利点を与える。
１．最も重要なことでは、処理ステップを相当低減することができる。もはや、ナノ粒子は、処理され、安定化され、ポリマに組み込まれ、薄いフィルムの中に分散される必要がない。導電性粒子が、放射で誘発された局在化された炭化プロセスに起因してその場所に形成される。粒子サイズ及びその濃度は、イオン・フルエンス及びイオン電流をモニタリングすることにより制御される。
【００１８】
２．ポリイミド・フィルム内の規定された厚さの層は、放射貫通深さを制御することにより放射され、残りのポリイミド・フィルムをその機械的及び電気的特性に関して影響を受けないままにしておくことができる。この特徴は、従来実行されているように、ナノ粒子をフィルム材料又は前駆体に組み込んで混合することによっては達成できない。ここに、導電性コンポジット・フィルム及び絶縁支持部材を１つの同じポリイミド・フィルムに有する利点がある。
【００１９】
３．放射による金属化合物及び複雑な分解を介して金属ナノ粒子をその場所に形成することが可能であり、それは、放射パラメータの選択を通して、ポリマ分解及び炭素ナノ粒子の形成なしに行うことができる。フィルム内の質量輸送機構を採用して、拡散及び粒子サイズの成長を制御することができる。
【００２０】
４．炭素又は金属のナノ粒子を形成する放射プロセス内で歪みセンサを直接にマイクロ・パターンニングすることが可能である。従って、ナノコンポジット・フィルム形成及びマイクロ・パターニングが、例えば、単一のステップの製造プロセス、マスクされた又は空間的に指向された放射とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明で用いられる典型的なイオン・ビーム放射プロセスは、論文に報告されている。
１．ファンデグラフ・タンデム加速器からの３０から６０ＭｅＶのエネルギ範囲で１２Ｃ、１９Ｆ、３２Ｓ、６３Ｃｕ等のイオンを用いて、ポリイミド・フィルムを放射した。ビーム電流は、Ｓ及びＣｕイオンに対して３０ｎＡに、そしてＣ及びＦイオンに対して１００ｎＡに制限された。イオンがサンプルを透過されるように、薄い７．５及び１２．５μｍのポリイミド・フィルムを用いた。イオンは、軌道に沿った電子の減速プロセスにより、当該イオンのエネルギをポリイミド・マトリックスへ放つ。達成された導電率は、最大１０２Ｓ／ｃｍであった。（Ｓａｌｖｅｔａｔ他、物理学（Ｐｈｙｓ．）レビュー（Ｒｅｖ．）Ｂ５５（１９９７年）６２３８）。
【００２２】
２．Ｘｅ、Ｈｅ、Ｎ、Ｎｅ、Ｋｒのイオンを１００から７００ＫｅＶのエネルギ範囲で且つ１０１６から１０１７の範囲のフルエンスで用いた。達成された導電率は、０．０００５から３５０Ｓ／ｃｍである。（Ｄａｖｅｎａｓ他、ＵＭＲ、ＣＮＲＳ（ＮＩＭＢ  ３２（１９９８年）１３６）。前の著者におり用いられた他のイオンは、イオン化されたＢ、Ｎｅ等である。
【００２３】
また、代替の放射源、ＵＶ（２７０−３８０ｎｍのＫｒＦレーザ）を用いるプロセスが本発明に適している。
用いた強度は、１０−１０００ｋＷ／ｃｍ２の範囲であり、そして達成された導電率は、２５Ｓ／ｃｍ程の大きさである。これらの研究グループからの結果は、次の通りである。
【００２４】
１．Ｆｅｕｒｅｒ他（応用物理Ａ：固体及び表面（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ａ：Ｓｏｌｉｄ  ａｎｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ）５６巻（１９９３年）２７５）はまた、ＫｒＦレーザで誘発された導電率について報告する。それらの実験では、著者が用いた典型的なレーザ・パラメータは、５Ｈｚの繰り返し率で４０−８０ｍＪ／ｃｍ−２のフルエンスであった。ショットの臨界数（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｓｈｏｔｓ）Ｎｃとほぼ１０００ショット後に達成した導電率の大きさのオーダとの両方は、フルエンスに依存する。約４０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスに対して、Ｎｃは、２７０である。飽和導電率は、１０００ショットより上では、８０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスに対して約０．１Ｓ／ｃｍ乃至１０Ｓ／ｃｍに達する。エキシマ・レーザは、ポリイミドの抵抗率（比抵抗）を１６次の大きさで恒久的に変えることが可能である。
【００２５】
２．連続ＵＶ（２７５−３６３ｎｍ）は、その強度１０−１００ｋＷ／ｃｍ２が最大９０ｃｍ／ｓの速度でポリイミドのフィルムの表面に導通パターンを書くことができ、且つ２０−２５Ｓ／ｃｍの導電率を達成するようにスポット上に焦点合わせされた（１５マイクロメートルの細い線又は最大２ｃｍ２の均一面積の線を生成することができる。導電率は、何月も劣化しなかった（合成金属（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｍｅｔａｌｓ）６６（１９９４年）３０１、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．６（１９９４年）８８８ＵＶ  ｔｅｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（ニューヨーク）（Ｓｒｉｎｉｖａｓｓａｎ他）。
【００２６】
３．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ他による１９９３年論文（Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ、６２（１９９３年）２５７２）は、サブミクロン（サブマイクロメートル）の空間解像度を有する恒久的導通周期構造を作ることを示す最初の論文であると主張する。ＫｒＦレーザ（２４８ｎｍ）をこの研究で用いている。（或る一定のスレッショルド・フルエンス（約２０ｍＪ／ｃｍ２）より上でのポリイミドのレーザ放射は、１０ｎｍあたりの平均直径を有する炭素リッチ材料（ｃａｒｂｏｎ  ｒｉｃｈ  ｍａｔｅｒｉａｌ）の局在化されたクラスタを生成する。或る一定数のショット後に、これらのクラスタは、相互接続されるようになり、そして導電率は、金属絶縁物パーコレーション相転移を受ける。バルク・サンプルが、４０ｍＪ／ｃｍ２の均一フルエンスで２１００レーザ・ショット放射された。測定された抵抗は、１５オーム・ｃｍ・マイクロメートルに対応する３１０キロオームであった。）。
【００２７】
用い得る他の種類の放射源は、次のとおりである。
ガンマ線  １０７から１０９
プロトン  １−１０４Ｇｙ／ｓで７．７ＭｅＶ
電子ビーム  ９００ｋｅＶ。
【００２８】
現在提案されているプロセスによる歪みセンサの製造に必要とされるプロセス・ステップが、図１に示されている。
１．薄い非常に均一なポリイミド・フィルム（１５−５０マイクロメートル）の製造／又は商業的入手可能な予め製造されたフィルムの調達
２．ポリイミドを選択的に放射するための適切なマスクの設計
３．炭化がマスクされてない範囲のみで、且つフルエンス、エネルギ及びイオン電流により決定された深さまでに生じるようにフィルムを所定のフルエンス及びイオン電流でもって放射する。
４．また、電極形成のための導電路（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｔａｒｃｋ）を、異なる組のフルエンス及びイオン電流値を用いた同じ放射プロセスにより達成することができる。
５．これを検査中の機械的構造体上に直接置くことができる。
【００２９】
従って、歪みセンサをポリイミド・フィルム上に製造するため、当該フィルムの上側表面は、導電性歪みセンサ・パターンの形成のため適切なマスクを通した放射プロセスを施すべきである。放射パラメータの制御は、ポリイミド・フィルムの下側部分が放射による影響を受けないようにすることを可能にする。フィルムのこの部分は、支持ベース（基部）として働く。これは、研究しなければならない機械的構造上に歪みセンサを直接埋め込むことを可能にする。
【００３０】
以下は、特定の値の導電率をもたらす特定の放射パラメータの例である。
１．Ｔｅｒａｉ及びＫｏｂａｙａｓｈｉ（ＮＩＭＢ１６６−１６７（２０００年）６２７）
ポリイミド（ＰＩ）フィルムを用いた：  １４μｍ厚さのものを２×２ｃｍ正方形にカットし、１ｃｍ×１ｃｍの範囲のみをアルミニウム・マスクを用いて放射した。
放射パラメータ：  Ｎｉ３＋が４ＭｅＶまで加速し、そしてビームは、フルエンスが全ての放射範囲で同じであるように走査された。放射フルエンスは、３．５×１０１２から１．０×１０１６ｃｍ−２で且つ１０−５Ｐａ下で電流密度１００μＡｃｍ−２であった。試料の背面側の温度は、５０℃未満であった。
導電率：  それらのデータは、１０１５ｃｍ−２の典型的なフルエンスで、１００−１０００オームのシート抵抗を達成していることを示す。
Ｎｉ原子の深さ分布：  ポリイミド試料での平均イオン・レンジは、３μｍであった。
【００３１】
２．Ｄａｖｅｎａｓ、Ｂｏｉｔｅｕｘ及びＸｕ、ＮＩＭＢ３２（１９８８年）１３６
ＰＩフィルムを用いた：  詳細無し
放射パラメータ：  １．５ＭｅＶと５００ｋｅＶとの間の異なるエネルギで電流密度０．５μＡ／ｃｍ２のＸｅ＋ビーム及びフルエンスが１０１５から１０１７Ｘｅ＋／ｃｍ２のオーダで用いられた。
導電率：  得られたシート抵抗は、５０オームと１０００オームとの間であった。０．５ＭｅＶに対して、１０００オームが得られた（１０１７Ｘｅ＋／ｃｍ２）。０．７ＭｅＶに対して、１００オームが得られた（１０１７Ｘｅ＋／ｃｍ２）。
【００３２】
３．ＤｅＢｏｎｉｓ、Ｂｅａｒｚｏｔｔｉ及びＭａｒｌｅｔｔａ、ＮＩＭＢ１５１（１９９９年）１０１
ＰＩフィルムを用いた：  １．３マイクロメートルのフィルムが、５インチ・ウェーハ上にスピン・コーティングされた。
放射パラメータ：  高電圧イオン注入装置（ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎｔｅｒ）により１０１４から１０１５で６００ｋｅＶのＡｒ＋イオンで放射した。イオン電流は、１００ｎＡより下であった。イオンの投射レンジは、０．７μｍであった。
導電率：  電流電圧測定を行った。１０１５イオン／ｃｍ−２で放射したとき、３８０オームが得られた。
【００３３】
４．Ｆｅｕｒｅｒ、Ｓａｕｅｒｂｒｅｙ、Ｓｍａｙｌｉｎｇ及びＳｔｏｒｙ、Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ａ５６（１９９３年）２７５
ＰＩフィルム：  ５０マイクロメートル厚のカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）（登録商標）を用いた。
放射パラメータ：  ＫｒＦレーザを放射プロセスのため用いた。注入を制御したＫｒＦで放射し、当該ＫｒＦは、３０ｎｓ（ＦＷＨＭ）パルスを０．５Ｈｚと８Ｈｚとの間の繰り返し率で両方向に放出した。また、サンプルを１０回転／分の速度で回転した。
導電層の深さ：５０ｎｍ厚の導電層が形成された。
導電率：  ２０ｍＪ／ｃｍ−２のフルエンス・スレッショルドより上で、導電率は、臨界数のショット後に絶縁体−導体転移を呈する。４０ｍＪ／ｃｍ−２を５Ｈｚのレーザ繰り返し率で用いた場合、１０−４Ｓ／ｃｍの導電率値（１０００オーム−ｃｍのオーダの抵抗率（比抵抗））が、１０００ショット後に達成される。
【００３４】
製造事例
均一な厚さのポリイミドの薄いフィルム（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ）の製造：
ｎメチル２ピロリドン（ＮＭＰ）溶媒の中のベンゾフェノン・テトラカルボキシリック・ジアンヒドリド及び４，４’−オクシビスベンゼナミン（ＢＰＤＡ−ＯＤＡ）のポリアミド酸をフィルム製造のため用いた。ＮＭＰ溶媒中のポリアミック・アシドの薄いフィルムを、石英、ガラス又はシリコン・ウェーハのような平坦な基板上にスリップ・キャスティングして形成した。次いで、当該フィルムを１００℃で乾燥し、そして１８０−３００℃の温度範囲で且つ不活性雰囲気でキュア（養生）し、強固で応力が残留してないポリイミドの薄いフィルムを得た。その結果得られたフィルムは、平滑な表面及び均一な厚さを持った。これらのフィルムの厚さは、用いたポリアミック・アシド溶液の粘度を制御することにより５０−１００μｍの範囲に調整された。
【００３５】
ポリイミド・フィルムの放射：
次いで、フィルムは、サンプル・ホルダに置かれ、そしてファンデグラフ・タンデム加速器の高エネルギ・イオン・ビームと交差するよう位置決めされた。サンプル・ホルダは、金属で作られており、放射プロセス中に発生した熱を一様に放散するのを可能にし、こうして局在化された熱により誘発される損傷を最小にする。スリット幅を適切に操作することにより、高エネルギ・イオンの並列ビームを所定の範囲内のポリイミド・フィルムの表面に衝突させることを可能にした。以下で説明する例では、暴露の範囲は、８ｍｍ×８ｍｍの正方形であった。
【００３６】
採用した放射パラメータ：
これらのフィルムは、１９Ｆのようなより軽い元素のイオン及び６３Ｃｕのような重いイオンを用いて放射を受けた。ポリイミド・フィルムを放射するため用いられたこれらのイオンのエネルギは、５ＭｅＶと６０ＭｅＶとの間であった。従って、イオンの貫通深さは、低いエネルギのイオンに対する５マイクロメートルから高いエネルギのイオンに対する２０マイクロメートルまで変わった。用いたビーム電流は、１９Ｆのような軽い元素のイオンに対しては１０から１００ｎＡの範囲であり、６３Ｃｕのような重い元素のイオンに対しては５から５０ｎＡの範囲であった。
【００３７】
放射されたポリイミドの薄いフィルムの電気特性について：
１．０ｍｍ幅で５ｍｍ長さの放射部分を含むポリイミド・フィルムのストリップ（細片）について電気測定を行った。これらのフィルム・ストリップに対するオーミック・コンタクト（オーム接触）には、スパッタリングされた金パッチが設けられた。
【００３８】
５．５ＭｅＶの６３Ｃｕイオンを採用したとき、室温（２５℃）での電気抵抗値は、１．２×１０１４イオン／ｃｍ２フルエンスに対する２×１０７オームから１×１０１５イオン／ｃｍ２フルエンスに対する１×１０３オームまで変わった。図２は、放射されたポリイミドの薄いフィルム・ストリップについて２５℃で測定されたフルエンス依存の電気抵抗値を示す。温度依存電気抵抗測定値は、フルエンスを１×１０１５イオン／ｃｍ２未満に制限したとき半導性の挙動を持ったことを示す。図３は、５．３８×１０１４イオン／ｃｍ２のフルエンスで放射されたポリイミドの薄いフィルム・サンプルについての温度依存性の電気抵抗変動を示す。電荷輸送のための活性化エネルギが、このフィルムについて３７．２ＭｅＶであると計算された（図４）。
【００３９】
放射されたポリイミドの薄いフィルムのマイクロメカニカル及び電気機械特性について：
放射されたポリイミド・フィルムは、最大７０００マイクロストレイン値（微少歪み値）（ｍｉｃｒｏｓｔｒａｉｎ  ｖａｌｕｅｓ）の優秀な再現性のあるマイクロメカニカル特性を示した。図５は、放射されたポリイミドの薄いフィルムについて得られた静的応力−歪みのプロットを示す。マイクロメカニカル測定は、ヤング率値が放射されてないフィルムについて得られた２．４から２．５ＧＰａと比較して、これらの放射されたポリイミドの薄いフィルム・サンプルについては３．１ＧＰａまで増大したことを示した。
【００４０】
マイクロメカニカル測定を３ｍｍ長さで１ｍｍ幅の寸法の放射されたポリイミドのストリップ・サンプルについて行った。フィルムの厚さが１００マイクロメートルであることを測定した。これらのフィルムについて得られた典型的なゲージ率は、歪みの印加と共に前進的に上昇し、例えば、ゲージ率は、５００マイクロストレインの値に対して２００であり、そして２０００マイクロストレインの値に対して４００まで前進的に上昇した。図６は、４．０×１０１４イオン／ｃｍ２のフルエンスで放射されたポリイミド・フィルム・ストリップについての典型的な電気機械応答を示す。この歪みセンサ素子について得られたゲージ率は、約４００である。当該ストリップの電気抵抗は、２１キロオーム（歪まされていない状態に対して）から２０００マイクロストレインが印加されたときの３８キロオームまで増大した。
【００４１】
放射されたポリイミドの薄いフィルムについての電子顕微鏡調査：
エネルギ５．５ＭｅＶを有する６３Ｃｕイオンを採用したとき、放射により誘発された効果を、走査電子顕微鏡調査から確認されたように最大１０マイクロメートルの深さまで見ることができた。この１０マイクロメートルの値は、７−８マイクロメートルであるポリイミド・フィルムでの５．５ＭｅＶ６３Ｃｕの計算された貫通深さに近い。
【００４２】
現在既知の製造プロセスにおいては、導電性コンポジット歪みセンサを変形特性を調査すべきである構造上に埋め込むことができる前に当該導電性コンポジット歪みセンサを絶縁性の支持部材上に載置しなければならないので、この新しく提案された方法は、歪みセンサの製造を単純化する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態で用いられる製造ステップを示す。
【図２】図２は、フルエンス値を増大した場合の放射されたポリイミドの薄いフィルムの２５℃における電気抵抗の変動を示す。
【図３】図３は、５．５ＭｅＶのＣｕ３＋イオンの５．３８×１０１４イオン／ｃｍ２のフルエンスで放射されたポリイミドの薄いフィルムの温度依存性の電気抵抗の変動を示す。
【図４】図４は、５．５ＭｅＶのＣｕ３＋イオンの５．３８×１０１４イオン／ｃｍ２で放射されたサンプルに関する活性化エネルギのプロットを示す。
【図５】図５は、５．５ＭｅＶのＣｕ３＋イオンで放射されたサンプルについて得られた典型的な静的応力−歪みのプロットを示す。
【図６】図６は、５．５ＭｅＶのＣｕ３＋の５．３８×１０１４イオン／ｃｍ２で放射されたサンプルの典型的な電気機械的挙動を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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