(57)【要約】【課題】抵抗体にＣｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を含む材料を用いたひずみゲージにおいて、電極のはんだ付け性を向上する。【解決手段】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、前記抵抗体と電気的に接続された電極と、を有し、前記電極は、前記抵抗体の端部から延在する端子部と、前記端子部上に、銅、銅合金、ニッケル、又はニッケル合金から形成された第１金属層と、前記第１金属層上に、前記第１金属層よりはんだ濡れ性の良い材料から形成された第２金属層と、を含む。【選択図】図２
2019066453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記抵抗体と電気的に接続された電極と、を有し、
前記電極は、
前記抵抗体の端部から延在する端子部と、
前記端子部上に、銅、銅合金、ニッケル、又はニッケル合金から形成された第１金属層と、
前記第１金属層上に、前記第１金属層よりはんだ濡れ性の良い材料から形成された第２金属層と、を含むひずみゲージ。
【請求項２】
前記第１金属層は、電解めっき層である請求項１に記載のひずみゲージ。
【請求項３】
前記第２金属層は、前記第１金属層の上面及び側面を直接又は間接に被覆している請求項１又は２に記載のひずみゲージ。
【請求項４】
前記第１金属層の厚さは、１μｍ以上である請求項１乃至３の何れか一項に記載のひずみゲージ。
【請求項５】
前記第１金属層の厚さは、３μｍ以上である請求項４に記載のひずみゲージ。
【請求項６】
前記端子部と前記第１金属層との間に、シード層が形成された請求項１乃至５の何れか一項に記載のひずみゲージ。
【請求項７】
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６の何れか一項に記載のひずみゲージ。
【請求項８】
前記抵抗体は、アルファクロムを８０重量％以上含む請求項７に記載のひずみゲージ。
【請求項９】
前記抵抗体は、窒化クロムを含む請求項７又は８に記載のひずみゲージ。
【請求項１０】
前記基材の一方の面に、金属、合金、又は、金属の化合物から形成された機能層を有し、
前記抵抗体は、前記機能層の一方の面に形成されている請求項１乃至９の何れか一項に記載のひずみゲージ。
【請求項１１】
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１０に記載のひずみゲージ。
【請求項１２】
前記抵抗体を被覆する絶縁樹脂層を有する請求項１乃至１１の何れか一項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、例えば、抵抗体の両端が電極として用いられ、電極には、はんだにより外部接続用のリード線等が接合される（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】
しかしながら、抵抗体は膜厚が薄いため、抵抗体の両端を電極として用いると、はんだ食われが生じやすく、はんだ付け性が悪い。又、抵抗体にＣｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を含む材料を用いる場合、更にはんだ付け性が悪くなる。特に、Ｃｒは自己酸化膜を作製するため、はんだ付け性が悪くなる。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、抵抗体にＣｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を含む材料を用いたひずみゲージにおいて、電極のはんだ付け性を向上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、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、前記抵抗体と電気的に接続された電極と、を有し、前記電極は、前記抵抗体の端部から延在する端子部と、前記端子部上に、銅、銅合金、ニッケル、又はニッケル合金から形成された第１金属層と、前記第１金属層上に、前記第１金属層よりはんだ濡れ性の良い材料から形成された第２金属層と、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術によれば、抵抗体にＣｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を含む材料を用いたひずみゲージにおいて、電極のはんだ付け性を向上することができる。
【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を例示する断面図である。
【図３】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（その１）である。
【図４】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（その２）である。
【図５】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断面図である。
【図６】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断面図である。
【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。
【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、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。
【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。なお、図１では、便宜上、抵抗体３０を梨地模様で示している。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
電極４０Ａは、複数の金属層が積層された積層構造とされている。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、金属層４２の上面に形成された金属層４３と、金属層４３の上面に形成された金属層４４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。金属層４３は本発明に係る第１金属層の代表的な一例であり、金属層４４は本発明に係る第２金属層の代表的な一例である。
【００２２】
金属層４２の材料は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、Ｃｕ（銅）を用いることができる。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〜１μｍ程度とすることができる。
【００２３】
金属層４３の材料は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金を用いることが好ましい。金属層４３の厚さは、電極４０Ａへのはんだ付け性を考慮して決定されるが、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上である。金属層４３の材料としてＣｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金を用い、金属層４３の厚さを１μｍ以上とすることで、はんだ食われが改善される。又、金属層４３の材料としてＣｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金を用い、金属層４３の厚さを３μｍ以上とすることで、はんだ食われが更に改善される。なお、電解めっきの容易性から、金属層４３の厚さは３０μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
ここで、はんだ食われとは、電極４０Ａを構成する材料が、電極４０Ａに接合されるはんだの中に溶解し、電極４０Ａの厚みが薄くなったり、なくなったりすることである。はんだ食われが発生すると、電極４０Ａに接合されるリード線等との接着強度や引張り強度が低下するおそれがあるため、はんだ食われが発生しないことが好ましい。
【００２５】
金属層４４の材料は、金属層４３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、金属層４３の材料がＣｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金であれば、金属層４４の材料としてＡｕ（金）を用いることができる。Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金の表面をＡｕで被覆することにより、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金の酸化及び腐食を防止できると共に、良好なはんだ濡れ性を得ることができる。金属層４４の材料としてＡｕに代えてＰｔ（白金）を用いても同様の効果を奏する。金属層４４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〜１μｍ程度とすることができる。
【００２６】
なお、平面視において、金属層４２、４３、及び４４の積層部の周囲に端子部４１が露出しているが、端子部４１は金属層４２、４３、及び４４の積層部と同一の平面形状であっても構わない。
【００２７】
抵抗体３０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。
【００２８】
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。
【００２９】
図３及び図４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を形成する。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、図３（ｂ）に示す工程では、金属層３００の上面を覆うように、例えば、スパッタ法や無電解めっき法等により、金属層４２となるシード層４２０を形成する。
【００４４】
次に、図３（ｃ）に示す工程では、シード層４２０の上面の全面に感光性のレジスト８００を形成し、露光及び現像して電極４０Ａを形成する領域を露出する開口部８００ｘを形成する。レジスト８００としては、例えば、ドライフィルムレジスト等を用いることができる。
【００４５】
次に、図３（ｄ）に示す工程では、例えば、シード層４２０を給電経路とする電解めっき法により、開口部８００ｘ内に露出するシード層４２０上に金属層４３を形成し、更に、金属層４３上に金属層４４を形成する。電解めっき法は、タクトが高く、かつ、金属層４３として低応力の電解めっき層を形成できる点で好適である。膜厚の厚い電解めっき層を低応力とすることで、ひずみゲージ１に反りが生じることを防止できる。なお、金属層４４は金属層４３上に無電解めっき法により形成してもよい。
【００４６】
なお、金属層４４を形成する際に金属層４３の側面はレジスト８００に被覆されているため、金属層４４は金属層４３の上面のみに形成され、側面には形成されない。
【００４７】
次に、図４（ａ）に示す工程では、図３（ｄ）に示すレジスト８００を除去する。レジスト８００は、例えば、レジスト８００の材料を溶解可能な溶液に浸漬することで除去できる。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示す工程では、シード層４２０の上面の全面に感光性のレジスト８１０を形成し、露光及び現像して、図１の抵抗体３０及び端子部４１と同様の平面形状にパターニングする。レジスト８１０としては、例えば、ドライフィルムレジスト等を用いることができる。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に示す工程では、レジスト８１０をエッチングマスクとし、レジスト８１０から露出する金属層３００及びシード層４２０を除去し、図１の平面形状の抵抗体３０及び端子部４１を形成する。例えば、ウェットエッチングにより、金属層３００及びシード層４２０の不要な部分を除去できる。金属層３００の下層に機能層が形成されている場合には、エッチングによって機能層は抵抗体３０及び端子部４１と同様に図１に示す平面形状にパターニングされる。なお、この時点では、抵抗体３０上にシード層４２０が形成されている。
【００５０】
次に、図４（ｄ）に示す工程では、金属層４３及び金属層４４をエッチングマスクとし、金属層４３及び金属層４４から露出する不要なシード層４２０を除去し、金属層４２を形成する。例えば、シード層４２０がエッチングされ、機能層及び抵抗体３０がエッチングされないエッチング液を用いたウェットエッチングにより、不要なシード層４２０を除去できる。
【００５１】
図４（ｄ）に示す工程の後、必要に応じ、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０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。
【００５２】
このように、電極４０Ａとして、端子部４１上にＣｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金の厚膜（１μｍ以上）からなる金属層４３を形成し、更に最表層に金属層４３よりもはんだ濡れ性の良好な材料（ＡｕやＰｔ）からなる金属層４４を形成することで、はんだ食われを防止できると共に、はんだ濡れ性を向上できる。
【００５３】
〈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の実施の形態とは層構造の異なる電極の例を示す。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。
【００５４】
図５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断面図であり、図２に対応する断面を示している。図５を参照するに、ひずみゲージ１Ａは、電極４０Ａが電極４０Ｂに置換された点がひずみゲージ１（図２等参照）と相違する。なお、カバー層６０は、電極４０Ｂを除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
【００５５】
電極４０Ｂは、複数の金属層が積層された積層構造とされている。具体的には、電極４０Ｂ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、金属層４２の上面に形成された金属層４３と、金属層４３の上面に形成された金属層４５と、金属層４５の上面に形成された金属層４４とを有している。言い換えれば、電極４０Ｂは、電極４０Ａの金属層４３と金属層４４との間に金属層４５が設けられた構造である。
【００５６】
金属層４５の材料は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、Ｎｉを用いることができる。Ｎｉに代えてＮｉＰ（ニッケルリン）やＰｄを用いても構わない。又、金属層４５を、Ｎｉ／Ｐｄ（Ｎｉ層とＰｄ層とをこの順番で積層した金属層）としても構わない。金属層４５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、１μｍ〜２μｍ程度とすることができる。
【００５７】
金属層４５は、図３（ｄ）に示す工程で、例えば、シード層４２０を給電経路とする電解めっき法により、金属層４３上に形成することができる。
【００５８】
このように、電極の積層数は特に限定されず、必要に応じ積層数を増やしても構わない。この場合にも、端子部４１上にＣｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金の厚膜（１μｍ以上）からなる金属層４３を形成し、更に最表層に金属層４３よりもはんだ濡れ性の良好な材料（ＡｕやＰｔ）からなる金属層４４を形成しているため、第１の実施の形態と同様に、はんだ食われを防止できると共に、はんだ濡れ性を向上できる。
【００５９】
〈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の実施の形態とは層構造の異なる電極の他の例を示す。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。
【００６０】
図６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断面図であり、図２に対応する断面を示している。図６を参照するに、ひずみゲージ１Ｂは、電極４０Ｂが電極４０Ｃに置換された点がひずみゲージ１Ａ（図５参照）と相違する。なお、カバー層６０は、電極４０Ｃを除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
【００６１】
電極４０Ｃは、複数の金属層が積層された積層構造とされている。具体的には、電極４０Ｃ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、金属層４２の上面に形成された金属層４３と、金属層４３の上面及び側面並びに金属層４２の側面に形成された金属層４５Ａと、金属層４５Ａの上面及び側面に形成された金属層４４Ａとを有している。金属層４４Ａ及び４５Ａの材料や厚さは、例えば、金属層４４及び４５と同様とすることができる。なお、金属層４４Ａは、本発明に係る第２金属層の代表的な一例である。
【００６２】
電極４０Ｃを形成するには、まず、図３（ｄ）に示す工程で、例えば、シード層４２０を給電経路とする電解めっき法により金属層４３を形成後、金属層４４を形成せずに、図４（ａ）に示す工程と同様にしてレジスト８００を除去し、その後、図４（ｂ）〜図４（ｄ）と同様の工程を行う。その後、例えば、無電解めっき法により、金属層４３の上面及び側面並びに金属層４２の側面に金属層４５Ａを形成することができる。更に、例えば、無電解めっき法により、金属層４５Ａの上面及び側面に金属層４４Ａを形成することができる。
【００６３】
このように、電極は電解めっき及び無電解めっきを適宜併用して作製することができる。電極４０Ｃの構造では、端子部４１上にＣｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金の厚膜（１μｍ以上）からなる金属層４３を形成し、更に最表層に金属層４３よりもはんだ濡れ性の良好な材料（ＡｕやＰｔ）からなる金属層４４Ａを形成している。但し、最表層の金属層４４Ａは、金属層４３の上面に加え金属層４２及び４３の側面にも金属層４５Ａを介して形成されているため、電極４０Ａや電極４０Ｂと比べて、金属層４３を構成するＣｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、又はＮｉ合金の酸化及び腐食を防止する効果を更に向上できると共に、はんだ濡れ性を更に向上できる。
【００６４】
なお、金属層４５Ａを形成せずに、金属層４３の上面及び側面並びに金属層４２の側面に直接金属層４４Ａを形成しても同様の効果が得られる。すなわち、金属層４４Ａは、金属層４３の上面及び側面並びに金属層４２の側面を直接又は間接に被覆していればよい。
【００６５】
［実施例１］
実施例１では、電極４０Ｂを備えた複数のひずみゲージ１Ａを作製した。
【００６６】
まず、厚さ２５μｍのポリイミド樹脂からなる基材１０の上面１０ａに、コンベンショナルスパッタ法により機能層として膜厚が３ｎｍのＴｉを真空成膜した。
【００６７】
続いて、機能層上にマグネトロンスパッタ法により、最終的にパターニングされて抵抗体３０及び端子部４１となる金属層３００を成膜した。
【００６８】
次に、図３（ｂ）〜図４（ｄ）に示す工程を第１の実施の形態の変形例１のように変形して、電極４０Ｂを備えたひずみゲージ１Ａを作製し、はんだ食われの有無を確認した。具体的には、金属層４２及び４３としてＣｕを用い、金属層４５としてＮｉＰを用い、金属層４４としてＡｕを用い、各金属層の厚さを変えたサンプルを１０種類作製し（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１０）、はんだ食われの有無を確認した。
【００６９】
結果を表１に示す。なお、表１において、膜厚『０』は、その金属層を形成しなかったことを示している。又、『×』は、１回目のはんだ付けで、はんだ食われが発生したことを示している。又、『〇』は、１回目のはんだ付けでははんだ食われが発生しなかったが、２回目のはんだ付け（はんだの手直し等を想定）により若干のはんだ食われが発生したことを示している。又、『◎』は、１回目のはんだ付けでも２回目のはんだ付けでもはんだ食われが発生しなかったことを示している。
【００７０】
【表１】
2019066453.tif 000003
表１に示したように、Ｃｕの厚さを１μｍ以上とすることで、はんだ食われが改善され、３μｍ以上とすることで、はんだ食われが更に改善されることが確認された。又、サンプル１とサンプル５の結果より、はんだ食われの有無はＣｕの厚さのみに依存し、ＮｉＰやＡｕの有無には依存しないことが確認された。但し、前述のように、はんだ食われを防止すると共に、はんだ濡れ性を向上するためには、Ａｕ又はそれに相当する材料（Ｐｔ等）からなる金属層が必要である。
【００７１】
次に、実施例１の各サンプルのゲージ特性を測定した。その結果、実施例１の各サンプルのゲージ率は１４〜１６であった。又、実施例１の各サンプルのゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲは−１０００ｐｐｍ／℃〜＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内であった。
【００７２】
このように、Ｔｉからなる機能層を設けたことにより、α−Ｃｒの結晶成長が促進されてα−Ｃｒを主成分とするＣｒ混相膜が形成され、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／℃の範囲内とするひずみゲージが作製された。なお、Ｃｒ混相膜へのＴｉの拡散効果がゲージ特性の向上に寄与していると考えられる。
【００７３】
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】
【００７４】
１、１Ａ、１Ｂ  ひずみゲージ、１０  基材、１０ａ  上面、３０  抵抗体、４１  端子部、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ  電極、４２、４３、４４、４４Ａ、４５、４５Ａ  金属層、６０  カバー層
【図１】
2019066453.tif 000004
【図２】
2019066453.tif 000005
【図３】
2019066453.tif 000006
【図４】
2019066453.tif 000007
【図５】
2019066453.tif 000008
【図６】
2019066453.tif 000009