(57)【要約】【課題】ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部を有するひずみゲージの平面形状を小型化する。【解決手段】本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第１抵抗部及び第２抵抗部と、前記基材の他方の側に形成された第３抵抗部及び第４抵抗部と、を含み、前記第１抵抗部、前記第２抵抗部、前記第３抵抗部、及び前記第４抵抗部は、ホイートストンブリッジ回路を構成している。【選択図】図３
2019090723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する基材と、
Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体と、を有し、
前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第１抵抗部及び第２抵抗部と、前記基材の他方の側に形成された第３抵抗部及び第４抵抗部と、を含み、
前記第１抵抗部、前記第２抵抗部、前記第３抵抗部、及び前記第４抵抗部は、ホイートストンブリッジ回路を構成しているひずみゲージ。
【請求項２】
前記ホイートストンブリッジ回路に入力電圧を印加するための２つの電極と、前記ホイートストンブリッジ回路から出力電圧を得るための他の２つの電極と、を有し、
前記２つの電極と前記他の２つの電極は、前記基材の一方の側に形成されている請求項１に記載のひずみゲージ。
【請求項３】
前記２つの電極と前記他の２つの電極は、前記基材に設けられたビアホールを介して、前記第３抵抗部及び前記第４抵抗部の各々の両端部から延在する何れかのパッドと電気的に接続され、
前記２つの電極と前記他の２つの電極は、前記基材の一方の側から前記ビアホールの側壁及び前記ビアホール内に露出する前記パッドの表面に連続的に形成され、前記ビアホール内に凹部を形成している請求項２に記載のひずみゲージ。
【請求項４】
前記基材の一方の側に、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部を被覆する第１絶縁樹脂層が形成され、
前記基材の他方の側に、前記第３抵抗部及び前記第４抵抗部を被覆する第２絶縁樹脂層が形成されている請求項１乃至３の何れか一項に記載のひずみゲージ。
【請求項５】
前記抵抗体は、アルファクロムを主成分とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のひずみゲージ。
【請求項６】
前記抵抗体は、アルファクロムを８０重量％以上含む請求項５に記載のひずみゲージ。
【請求項７】
前記抵抗体は、窒化クロムを含む請求項５又は６に記載のひずみゲージ。
【請求項８】
前記抵抗体の下層に、金属、合金、又は、金属の化合物から形成された機能層を有する請求項１乃至７の何れか一項に記載のひずみゲージ。
【請求項９】
前記機能層は、前記抵抗体の結晶成長を促進する機能を有する請求項８に記載のひずみゲージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみゲージに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、絶縁樹脂からなる基材上に形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−７４９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、４つの抵抗部を基材の同一平面上に形成してホイートストンブリッジ回路を構成する場合があるが、１つの層に４つの抵抗部を形成するとひずみゲージの平面形状が大型化する問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部を有するひずみゲージの平面形状を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本ひずみゲージは、可撓性を有する基材と、Ｃｒ混相膜から形成された抵抗体と、を有し、前記抵抗体は、前記基材の一方の側に形成された第１抵抗部及び第２抵抗部と、前記基材の他方の側に形成された第３抵抗部及び第４抵抗部と、を含み、前記第１抵抗部、前記第２抵抗部、前記第３抵抗部、及び前記第４抵抗部は、ホイートストンブリッジ回路を構成している。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部を有するひずみゲージの平面形状を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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】第１の実施の形態に係るひずみゲージにおいて抵抗部３１及び３２のパターンを例示する平面図である。
【図３】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る。
【図４】４つの抵抗部の接続について説明する回路図である。
【図５】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る。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
〈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において抵抗部３１及び３２のパターンを例示する平面図である。図３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及び図２のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。図１〜図３を参照するに、ひずみゲージ１は、基材１０と、抵抗体３０（抵抗部３１〜３４）と、端子部４１〜４４と、カバー層６１及び６２とを有している。
【００１１】
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の抵抗部３３及び３４が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗部３１及び３２が設けられている側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗部３３及び３４が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗部３１及び３２が設けられている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。
【００１２】
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、抵抗部３１〜３４のひずみ感度誤差を少なくすることができる点で好ましい。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
抵抗体３０は、基材１０上に形成されており、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を介して積層された抵抗部３１及び３２、抵抗部３３及び３４を含んでいる。すなわち、抵抗体３０は、抵抗部３１〜３４の総称であり、抵抗部３１〜３４を特に区別する必要がない場合には抵抗体３０と称する。なお、図１及び図２では、便宜上、抵抗部３１〜３４を梨地模様で示している。
【００１６】
抵抗部３１及び３２は、基材１０の下面１０ｂ側に所定のパターンで形成された薄膜である。抵抗部３１及び３２は、基材１０の下面１０ｂ側に直接形成されてもよいし、基材１０の下面１０ｂ側に他の層を介して形成されてもよい。抵抗部３１と抵抗部３２とは、例えば、グリッド方向が同一となるように配置することができる。
【００１７】
抵抗部３１の一端部にはビア受け用のパッド３１Ａが形成されおり、抵抗部３１の他端部にはビア受け用のパッド３１Ｂが形成されている。パッド３１Ａ及び３１Ｂは、抵抗部３１の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３１よりも拡幅して略矩形状に形成されている。
【００１８】
抵抗部３２の一端部にはビア受け用のパッド３２Ａが形成されおり、抵抗部３２の他端部にはビア受け用のパッド３２Ｂが形成されている。パッド３２Ａ及び３２Ｂは、抵抗部３２の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３２よりも拡幅して略矩形状に形成されている。
【００１９】
抵抗部３３及び３４は、基材１０の上面１０ａ側に所定のパターンで形成された薄膜である。抵抗部３３及び３４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。抵抗部３３と抵抗部３４とは、例えば、グリッド方向が同一となるように配置することができる。又、抵抗部３３及び３４は、例えば、抵抗部３１及び３２とグリッド方向が直交するように配置することができる。
【００２０】
抵抗体３０（抵抗部３１〜３４）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、Ｎｉ−Ｃｕ（ニッケル銅）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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
端子部４１、４２、４３、及び４４は、基材１０上に形成されている。端子部４１〜４４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。端子部４１〜４４は、入力用又は出力用の電極であり、例えば、外部接続用のリード線等が接合される。
【００２５】
端子部４１及び４２は、抵抗部３３の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３３よりも拡幅して略矩形状に形成されている。抵抗部３３は、例えば、端子部４１からジグザグに折り返しながら延在して端子部４２に接続されている。端子部４１及び４２の上面を、端子部４１及び４２よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。
【００２６】
端子部４３及び４４は、抵抗部３４の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３４よりも拡幅して略矩形状に形成されている。抵抗部３４は、例えば、端子部４３からジグザグに折り返しながら延在して端子部４４に接続されている。端子部４３及び４４の上面を、端子部４３及び４４よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。
【００２７】
端子部４１は、基材１０を貫通するビアホール１０ｘを介して、ビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａと電気的に接続されている。端子部４１は、例えば、基材１０の上面１０ａからビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａの上面に連続的に形成され、パッド３１Ａと電気的に接続される。
【００２８】
端子部４１のビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ａの一方の上面に形成された部分により、ビアホール１０ｘ内に凹部１０ｙが形成されている。但し、端子部４１は、ビアホール１０ｘを充填してもよい（凹部１０ｙを形成しなくてもよい）。
【００２９】
端子部４２は、基材１０を貫通するビアホール１０ｘを介して、ビアホール１０ｘ内に露出するパッド３２Ａと電気的に接続されている。端子部４２は、例えば、基材１０の上面１０ａからビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３２Ａの上面に連続的に形成され、パッド３２Ａと電気的に接続される。
【００３０】
端子部４２のビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３２Ａの一方の上面に形成された部分により、ビアホール１０ｘ内に凹部１０ｙが形成されている。但し、端子部４２は、ビアホール１０ｘを充填してもよい（凹部１０ｙを形成しなくてもよい）。
【００３１】
端子部４３は、基材１０を貫通するビアホール１０ｘを介して、ビアホール１０ｘ内に露出するパッド３２Ｂと電気的に接続されている。端子部４３は、例えば、基材１０の上面１０ａからビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３２Ｂの上面に連続的に形成され、パッド３２Ｂと電気的に接続される。
【００３２】
端子部４３のビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３２Ｂの一方の上面に形成された部分により、ビアホール１０ｘ内に凹部１０ｙが形成されている。但し、端子部４３は、ビアホール１０ｘを充填してもよい（凹部１０ｙを形成しなくてもよい）。
【００３３】
端子部４４は、基材１０を貫通するビアホール１０ｘを介して、ビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ｂと電気的に接続されている。端子部４４は、例えば、基材１０の上面１０ａからビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ｂの上面に連続的に形成され、パッド３１Ｂと電気的に接続される。
【００３４】
端子部４４のビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出するパッド３１Ｂの一方の上面に形成された部分により、ビアホール１０ｘ内に凹部１０ｙが形成されている。但し、端子部４４は、ビアホール１０ｘを充填してもよい（凹部１０ｙを形成しなくてもよい）。
【００３５】
なお、抵抗部３３及び３４と端子部４１〜４４とは便宜上別符号としているが、これらは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。
【００３６】
図４は、４つの抵抗部の接続について説明する回路図である。図４に示すように、抵抗部３１〜３４は、ホイートストンブリッジ回路を形成するように互いに電気的に接続されている。図４に示すホイートストンブリッジ回路において、例えば、端子部４１と端子部４３との間に入力電圧を印加し、端子部４２と端子部４４との間から出力電圧を得ることができる。この出力電圧を増幅することで、ひずみを検出することができる。
【００３７】
図１〜図３の説明に戻り、カバー層６１は、抵抗部３３及び３４を被覆し端子部４１〜４４を露出するように基材１０の上面１０ａに設けられた絶縁樹脂層である。カバー層６１を設けることで、抵抗部３３及び３４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６１を設けることで、抵抗部３３及び３４を湿気等から保護することができる。なお、カバー層６１は、端子部４１〜４４を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
【００３８】
カバー層６２は、抵抗部３１及び３２、パッド３１Ａ及び３１Ｂ、並びにパッド３２Ａ及び３２Ｂを被覆するように基材１０の下面１０ｂに設けられた絶縁樹脂層である。カバー層６２を設けることで、抵抗部３１及び３２、パッド３１Ａ及び３１Ｂ、並びにパッド３２Ａ及び３２Ｂ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６２を設けることで、抵抗部３１及び３２、パッド３１Ａ及び３１Ｂ、並びにパッド３２Ａ及び３２Ｂを湿気等から保護することができる。
【００３９】
カバー層６１及び６２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６１及び６２は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層６１及び６２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、カバー層６２の厚さが５μｍ〜２００μｍであると、接着層等を介してカバー層６２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。なお、カバー層６１とカバー層６２を異なる材料から形成してもよいし、カバー層６１とカバー層６２を異なる厚さに形成してもよい。
【００４０】
図５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３に対応する断面を示している。
【００４１】
ひずみゲージ１を製造するためには、まず、図５（ａ）に示す工程では、基材１０を準備し、基材１０の下面１０ｂの全体に、最終的にパターニングされて抵抗部３１及び３２、パッド３１Ａ及び３１Ｂ、並びにパッド３２Ａ及び３２Ｂとなる金属層３１０を形成する。金属層３１０の材料や厚さは、前述の抵抗体３０（抵抗部３１及び３２）の材料や厚さと同様である。
【００４２】
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で形成できる。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、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。
【００４３】
ゲージ特性を安定化する観点から、金属層３１０を成膜する前に、下地層として、基材１０の下面１０ｂ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。
【００４４】
本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗部（金属層３１０がパターニングされたもの）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等に含まれる酸素や水分による上層である抵抗部の酸化を防止する機能や、基材１０等と上層である抵抗部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。
【００４５】
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、特に上層である抵抗部がＣｒを含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層が上層である抵抗部の酸化を防止する機能を備えることは有効である。
【００４６】
機能層の材料は、少なくとも上層である抵抗部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。
【００４７】
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。
【００４８】
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の下面１０ｂ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。
【００４９】
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の下面１０ｂ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。
【００５０】
機能層の材料と上層である抵抗部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、上層である抵抗部として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。
【００５１】
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、上層である抵抗部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、上層である抵抗部を成膜してもよい。
【００５２】
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。
【００５３】
なお、上層である抵抗部がＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層は、上層である抵抗部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上層である抵抗部の酸化を防止する機能、及び基材１０と上層である抵抗部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。
【００５４】
このように、抵抗部の下層に機能層を設けることにより、上層である抵抗部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抵抗部を作製できる。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上層である抵抗部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。
【００５５】
次に、図４（ｂ）に示す工程では、基材１０を貫通し金属層３１０の上面を露出するビアホール１０ｘを形成する。ビアホール１０ｘは、例えば、レーザ加工法により形成できる。ビアホール１０ｘは、金属層３１０がパターニングされてパッド３１Ａ及び３１Ｂ、並びにパッド３２Ａ及び３２Ｂとなる領域上に形成される。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に示す工程では、基材１０の上面１０ａの全体に、最終的にパターニングされて抵抗部３３及び３４並びに端子部４１〜４４となる金属層３２０を形成する。金属層３２０は、基材１０の上面１０ａからビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出する金属層３１０の上面に連続的に形成され、金属層３１０と電気的に接続される。
【００５７】
金属層３２０のビアホール１０ｘの側壁及びビアホール１０ｘ内に露出する金属層３１０の上面に形成された部分により、ビアホール１０ｘ内に凹部１０ｙが形成される。但し、金属層３１０は、ビアホール１０ｘを充填してもよい（凹部１０ｙを形成しなくてもよい）。
【００５８】
金属層３２０の材料や厚さは、例えば、金属層３１０と同様とすることができる。金属層３２０は、例えば、金属層３１０と同様の方法により形成できる。金属層３１０と同様の理由により、金属層３２０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。
【００５９】
次に、図４（ｄ）に示す工程では、基材１０の下面１０ｂに形成された機能層及び金属層３１０、並びに基材１０の上面１０ａに形成された機能層及び金属層３２０をフォトリソグラフィによってパターニングする。これにより、基材１０の下面１０ｂに図２の形状の抵抗部３１及び３２、パッド３１Ａ及び３１Ｂ、並びにパッド３２Ａ及び３２Ｂが形成され、基材１０の上面１０ａに図１の形状の抵抗部３３及び３４並びに端子部４１〜４４が形成される。金属層３１０と金属層３２０とをフォトリソグラフィによって同時にパターニングすることで、抵抗部３１及び３２と抵抗部３３及び３４との相対的な位置精度を向上することができる。
【００６０】
図４（ｄ）に示す工程の後、基材１０の上面１０ａに、抵抗部３３及び３４を被覆し端子部４１〜４４を露出するカバー層６１を形成する。又、基材１０の下面１０ｂに、抵抗部３１及び３２、パッド３１Ａ及び３１Ｂ、並びにパッド３２Ａ及び３２Ｂを被覆するカバー層６２を形成する。カバー層６１及び６２の材料や厚さは、前述の通りである。
【００６１】
カバー層６１は、例えば、基材１０の上面１０ａに、抵抗部３３及び３４を被覆し端子部４１〜４４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６１は、基材１０の上面１０ａに、抵抗部３３及び３４を被覆し端子部４１〜４４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。カバー層６２もカバー層６１と同様の方法により作製することができる。以上の工程により、ひずみゲージ１が完成する。
【００６２】
このように、ひずみゲージ１では、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３１及び３２が形成され、基材１０の上面１０ａに抵抗部３３及び３４が形成され、抵抗部３１、３２、３３、及び３４がホイートストンブリッジ回路を構成するように相互に接続されている。これにより、４つの抵抗部を基材の同一平面上に形成してホイートストンブリッジ回路を構成する従来の構造よりもひずみゲージの平面形状を小型化することができる。
【００６３】
又、抵抗部３１及び３２と抵抗部３３及び３４は、基材１０の両面に形成した金属層をフォトリソグラフィによって同時にパターニングすることで形成できる。その結果、抵抗部３１及び３２と抵抗部３３及び３４との相対的な位置精度を向上することが可能となる。
【００６４】
又、ひずみゲージ１は、基材１０の上下が略対称の積層構造である。すなわち、基材１０の下面１０ｂ側に抵抗部３１及び３２並びにカバー層６２が積層され、基材１０の上面１０ａ側に抵抗部３３及び３４並びにカバー層６１が積層されている。この構造により、ひずみゲージ１に生じる反りを低減することができる。
【００６５】
又、ひずみゲージ１では、抵抗体３０を複数の抵抗部が積層された多層構造とすることにより平面形状を小型化しているため、測定対象物の比較的狭い範囲のひずみを測定することができる。
【００６６】
又、ひずみゲージ１は小型であるため、同一のシートからの取り数を拡大することが可能となり、生産性を向上することができる。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１  ひずみゲージ、１０  基材、１０ａ  上面、１０ｂ  下面、１０ｘ  ビアホール、１０ｙ  凹部、３０  抵抗体、３１、３２、３３、３４  抵抗部、４１、４２、４３、４４  端子部、６１、６２  カバー層
【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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