(57)【要約】  湿気の侵入に抗するひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）およびひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、４１、３５、４５）を製造する方法は、ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の表面に湿気バリアコーティング（１７）を形成することによって被覆基層または被覆カバー層（１４、３４、４４）を生成するステップを含む。【選択図】図１０
2021535390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿気の侵入に対して絶縁されたひずみゲージであって、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）が、
ポリマー基板箔材料から作られた基層（２０）と、
金属抵抗箔材料上の抵抗体導電路層であり、前記抵抗体導電路（２２、４２）が、蛇行構造の形状であり、前記抵抗体導電路（２２、４２）に接触するための電極パッド（１３、２３、４３）を有する、抵抗体導電路層とを備え、
前記抵抗体導電路層が前記基層（２０）と一緒に積層され、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）が、化学エッチング法によって前記積層された層に生成された、ひずみゲージにおいて、
前記基層（２０）が湿気バリアコーティング（１７）によって包まれるように、前記湿気バリアコーティング（１７）が、堆積プロセスによって前記基層（２０）のすべての面に形成されること、および／または、
前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）が、
ポリマーフィルム箔材料から作られたカバー層（１５）をさらに備え、
湿気バリアコーティング（１７）が、堆積プロセスによって前記カバー層（１５）の少なくとも片側に形成され、
前記被覆カバー層（１４、３４、４４）が前記抵抗体導電路層の表面に被せられて、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の少なくとも一部分を覆うことを特徴とする、ひずみゲージ。
【請求項２】
請求項１に記載のひずみゲージであって、
前記被覆カバー層（１４、３４、４４）に覆われていない前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の表面に、前記抵抗体導電路層からの追加の金属材料（４８）が被せられ、
前記追加の金属材料（４８）と前記抵抗体導電路（２２、４２）または前記電極パッド（１３、２３、４３）との間に導電接続が存在しないことを特徴とする、ひずみゲージ。
【請求項３】
請求項１に記載のひずみゲージであって、
前記被覆カバー層（１４、３４、４４）が、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）全体を覆うように被せられ、
開口（４７）が、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の前記電極パッド（１３、２３）まで前記被覆カバー層（１４、３４、４４）を貫通するように作成されることを特徴とする、ひずみゲージ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のひずみゲージであって、
前記湿気バリアコーティング（１７）が、
前記カバー層（１５）の上面および底面に、または
前記カバー層（１５）が前記湿気バリアコーティング（１７）によって包まれるように前記カバー層（１５）のすべての面に
堆積されることを特徴とする、ひずみゲージ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のひずみゲージであって、前記湿気バリアコーティング（１７）の厚さが２００ナノメートル以下であることを特徴とする、ひずみゲージ。
【請求項６】
接着接合剤（３８）を使用してロードセル本体（１）またはひずみ測定が実施される任意の物体に貼り付けられたひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）を有するロードセルにおいて、
前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）が請求項１から５のいずれか一項に記載のひずみゲージの１種類であることを特徴とする、ロードセル。
【請求項７】
湿気の侵入に対して絶縁されたひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）を製造する方法であって、前記方法が、
ポリマー基板箔材料から作られた基層（２０）を設けるステップと、
金属抵抗箔材料上に抵抗体導電路層を設けるステップであって、前記抵抗体導電路（２２、４２）が、蛇行構造の形状であり、前記抵抗体導電路（２２、４２）に接触するための電極パッド（１３、２３、４３）を有する、ステップと、
前記抵抗体導電路層を前記基層（２０）と一緒に積層するステップと、
化学エッチング法によって前記積層された層にひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）を生成するステップとを含み、
前記方法が、前記基層（２０）が湿気バリアコーティング（１７）によって包まれるように、前記抵抗体導電路と前記基層（２０）との前記積層の前に、堆積プロセスによって前記基層（２０）のすべての表面に前記湿気バリアコーティング（１７）を形成することによって被覆基層を生成するステップをさらに含むこと、および／または、
前記方法が、
ポリマーフィルム箔材料から作られたカバー層（１５）を設けるステップと、
堆積プロセスによって前記カバー層（１５）の表面に湿気バリアコーティング（１７）を形成することによって被覆カバー層（１４、３４、４４）を生成するステップと、
前記被覆カバー層（１４、３４、４４）を前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）に貼り付けて前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の少なくとも一部分を覆うステップとをさらに含むことを特徴とする、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記被覆カバー層（１４、３４、４４）に覆われていない前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の表面に、前記抵抗体導電路層からの追加の金属材料（４８）が被せられ、前記追加の金属材料（４８）と前記抵抗体導電路（２２、４２）または前記電極パッド（１３、２３、４３）との間に導電接続が存在しないことを特徴とする、方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、前記被覆カバー層（１４、３４、４４）が、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）全体を覆うように被せられることを特徴とし、
開口（４７）を、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の前記電極パッド（１３、２３）まで前記被覆カバー層（１４、３４、４４）を貫通するように作成するステップをさらに含む、方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項に記載の方法であって、前記湿気バリアコーティング（１７）の厚さが２００ナノメートル以下であることを特徴とする、方法。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法であって、前記湿気バリアコーティング（１７）が、
前記カバー層（１５）の片側、または
前記カバー層（１５）の両側、または
前記カバー層（１５）が前記湿気バリアコーティング（１７）によって包まれるように前記カバー層（１５）のすべての面
に堆積されることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５）をロードセル（１）の本体、またはひずみ測定が実施される任意の物体に取り付ける方法であって、
ロードセル本体（１）またはひずみ測定が実施される任意の物体に接着接合剤（３８）を塗布して、従来のひずみゲージ（１２、２１Ａ、２５Ａ、３１、３５）または請求項１に記載のひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ）を配置するステップと、
ポリマーフィルム箔材料から作られたカバー層（１５）を設けるステップと、
堆積プロセスによって前記カバー層（１５）の表面に湿気バリアコーティング（１７）を形成することによって被覆カバー層（１４、３４）を生成するステップと、
前記接着接合剤（３８）を塗布して前記被覆カバー層（１４、３４）を被せて、前記ひずみゲージ（１２、２１、２５、３１、３５）の少なくとも一部分を覆うステップと、
前記ロードセル本体（１）またはひずみ測定が実施される任意の物体への前記ひずみゲージ（１２、２１、２５、３１、３５）と前記被覆カバー層（１４、３４）とを組み合わせた取付けを、接触圧をかけた状態で固定するステップと、
前記ひずみゲージ（１２、２１、２５、３１、３５）と前記被覆カバー層（１４、３４）の前記接着接合剤を熱硬化して固めるために、前記ひずみゲージ（１２、２１、２５、３１、３５）と前記被覆カバー層（１４、３４）を固定した状態で前記ロードセル本体（１）またはひずみ測定が実施される前記物体を炉に入れるステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
すでに取り付けられた、従来のひずみゲージ（１２、２１Ａ、２５Ａ、３１、３５）または請求項１に記載のひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ）に、被覆カバー層（１４、３４）を取り付ける方法であって、
取り付けられ接着接合剤の熱硬化を受けた少なくとも１つのひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５）を有する、ロードセル本体（１）またはひずみ測定が実施される物体を設けるステップと、
ポリマーフィルム箔材料から作られたカバー層（１５）を設けるステップと、
堆積プロセスによって前記カバー層（１５）の表面に湿気バリアコーティング（１７）を形成することによって被覆カバー層（１４、３４）を生成するステップと、
前記被覆カバー層（１４、３４）を、
熱硬化接着接合剤（３８）を塗布して、または
室温硬化接着接合剤（３８）を塗布して、
被せて、前記少なくとも１つの取り付けられたひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５）の少なくとも一部分を覆うステップと、
前記少なくとも１つのひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５）への被覆カバー層（１４、３４）の取付けを、接触圧をかけた状態で固定するステップと、
前記被覆カバー層（１４、３４）が前記少なくとも１つの取り付けられたひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５）に固定された状態で、前記ロードセル本体（１）またはひずみ測定が実施される前記物体を、
炉に入れて、前記被覆カバー層（１４、３４）の前記熱硬化接着接合剤（３８）を熱硬化して固める、または
定められた時間の間、室温に置き、前記被覆カバー層（１４、３４）の前記室温硬化接着接合剤（３８）を硬化して固めるステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１４】
得られる製品が湿気絶縁ひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ、４１、４５）であるように、従来のひずみゲージ（４１、４５）または請求項１に記載のひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ）の製造プロセス中に被覆カバー層（４４）を取り付ける方法であって、
少なくとも２つの個別のひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ、４１、４５）またはひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ、４１、４５）の少なくとも１つのマルチユニットシートを設けるステップと、
ポリマーフィルム箔材料から作られたカバー層（１５）を設けるステップと、
堆積プロセスによって前記カバー層（１５）の表面に湿気バリアコーティング（１７）を形成することによって被覆カバー層（４４）を生成するステップと、
接着接合剤（３８）を塗布して前記被覆カバー層（４４）を被せて、前記個別のひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ、４１、４５）の少なくとも一部分、またはひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ、４１、４５）の前記少なくとも１つのマルチユニットシートの少なくとも一部分を覆うステップと、
前記個別のひずみゲージ（４１、４５）またはひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ、４１、４５）の前記少なくとも１つのマルチユニットシートへの前記被覆カバー層（４４）の前記取付けを、接触圧をかけた状態で固定するステップと、
前記被覆カバー層（４４）と前記ひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ、４１、４５）との間の前記接着接合剤を固めるために、前記ひずみゲージ（２１Ｂ、２５Ｂ、４１、４５）を前記被覆カバー層（４４）とともに、定められた温度で、定められた時間の間、硬化するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法であって、前記被覆カバー層（１４、３４、４４）に覆われていない前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の表面に、前記抵抗体導電路からの追加の金属材料（４８）が被せられ、前記追加の金属材料（４８）と前記抵抗体導電路（２２、４２）または前記電極パッド（１３、２３、４３）との間に導電接続が存在しないことを特徴とする、方法。
【請求項１６】
請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法であって、前記被覆カバー層（１４、３４、４４）が、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）全体を覆うように被せられることを特徴とし、
開口（４７）を、前記ひずみゲージ（１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５）の電極パッド（１３、２３、４３）まで前記被覆カバー層（１４、３４、４４）を貫通するように作成するステップをさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、湿気の侵入に対して絶縁されたひずみゲージ、およびひずみゲージを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に関心があるのはロードセルに使用されるひずみゲージであるが、本発明の方法は、他の用途に使用されるひずみゲージに完全に適用可能であると考えられるので、それに限定することを意味し意図するわけではない。さらに、本発明による湿気絶縁方法は、ａ）ひずみゲージの製造プロセスにおいて、ｂ）新しいひずみゲージ自体に、ｃ）ロードセル、またはひずみ測定が実施される任意の物体に取り付けられた状態のひずみゲージに対して、の３つの方法のうちの１つにおいて適用することができる。本発明の範囲は、本発明の方法を用いて生成された湿気保護絶縁を含むひずみゲージおよびロードセルに拡がる。
【０００３】
[0002]現在市場で入手可能な従来のひずみゲージは典型的には、支持基板を形成するポリマー箔の矩形片の形態を有し、その上に金属抵抗体導電路が蛇行構造の形状で配置される。金属抵抗体導電路は金属抵抗箔材料に配置され、公知の積層方法とその後の公知の化学エッチング法によって、ひずみゲージになるように支持基板と組み合わされる。金属抵抗箔材料にはまた、抵抗体導電路に接触するためのコネクタ電極または電極パッドが配置される。コネクタ電極はしばしば、抵抗体導電路と一緒に１つの作業操作で作られ、したがって多くの場合、同じ材料よりなり、その材料は、温度依存性が低いことにより、しばしばコンスタンタンである。適用分野により、支持基板は、ガラス、セラミック材料、多くの場合にはポリマー、ガラス繊維強化ポリマー、または複合材の場合がある。物体に作用する力または応力による機械的な変形を測定するために、１つまたは複数のひずみゲージが、応力がかかっていない物体の表面に接着的に取り付けられる。次に、物体が力または応力を受けると、その結果生じる物体の変形は、ひずみゲージの金属抵抗体導電路の電気抵抗の変化を生じさせ、それを測定することができる。ひずみゲージロードセルの場合、ひずみゲージは、ロードセルの弾性変形可能な本体（ばね要素とも呼ばれる）の表面に取り付けられ、電気抵抗の測定値を使用してロードセルに作用する重量力の大きさを決定する。
【０００４】
[0003]ひずみゲージの金属抵抗体導電路は、本明細書では機械的保護カバーと呼ぶカバー層によって覆うことができるが、この目的は、敏感な抵抗体導電路を直接の機械的な接触から保護することと、抵抗体導電路を汚れやほこりの付着から保護することである。したがって、金属抵抗体導電路は、基板箔と機械的保護カバーとの間にはさまれ、その両方とも、厚さが約１０〜２０μｍ（マイクロメートル）のポリマー材料から作られる。ひずみゲージに使用されるポリマー材料には、例えば、ポリイミド、フェノールアルデヒド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｅｔｈｅｒ  ｋｅｔｏｎｅ）、およびこれらの材料に関連するタイプが含まれる。一方、これらの材料は、ひずみゲージに適する特性とは別に、周囲の大気の湿度に応じて変動する比率の水分を保持する吸湿性があるという不利な点を有する。湿気を吸収すると、ひずみゲージのポリマー材料の体積は膨らみ、それは、ポリマー材料に緊密に接合された金属抵抗体導電路にわずかな変形をもたらす。体積の変化に加え、水分の吸収はまた、ひずみゲージのポリマー材料の弾性率の変化を引き起こす。ひずみゲージロードセルの場合、ひずみゲージのポリマー材料の体積および弾性率の変化は、ロードセルの計量性能に対して有害な影響を有し、ロードセルの無荷重信号（ゼロ点）のドリフトおよび／または感度（信号／荷重比）のドリフトおよび／またはクリープ（長時間にわたって荷重がロードセルにかかり続けると最初の指示値からゆっくりとずれる）を引き起こす。
【０００５】
[0004]したがって、大気の湿度が変化する時間を通じても、ひずみゲージロードセルの計量精度および信頼性を確実に保つようにするために、ひずみゲージは湿気の侵入に対して保護される必要がある。いわゆる「取引証明（ｌｅｇａｌ  ｆｏｒ  ｔｒａｄｅ）」用途に使用されるロードセルは政府の規制を受け、ＯＩＭＬ（国際法定計量機関、Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉｅ  Ｌｅｇａｌｅ、パリ、フランス）発行の「ＯＩＭＬ  Ｒ６０−Ｐａｒｔｓ  １  ａｎｄ  ２、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｌｏａｄ  Ｃｅｌｌｓ」に従って国際的に標準化されている。この規則の規定には、様々なレベルの大気温度および湿度における環境試験チャンバ内でのロードセルの計量精度を試験するための標準化された手順が含まれる。ロードセルの開発および設計において、ロードセルが、特定の様々なレベルの大気温度および湿度におけるこれらの必要なＯＩＭＬ試験に合格しなければならないことは必須の目標仕様の１つである。これらの標準化された手順では、試験中の大気湿度は、必ず限られた時間の定められた時間サイクルで変えられる。
【０００６】
[0005]前述の要件に合致させるために、ロードセルのひずみゲージは、周囲の大気からの湿気の侵入に対して絶縁されなければならない。例えば、米国特許第４，９５７，１７７号に記載され図示された第１の現況技術の解決策によれば、片持ち梁ロードセル（曲がり梁ロードセル、またはモーメント不感性ロードセルとしても知られている）において、ひずみゲージを有する曲がり梁を波形の金属ベローズ内に封じ込めることによってこれを達成することができる。ここでは、ベローズの端縁は、片持ち梁ロードセルの固定端および可動端それぞれにおいて、円筒状の末端部に溶接される。ベローズは、気体、例えば乾燥窒素が充填されてもよい。ベローズエンクロージャは、ロードセルのひずみゲージ領域を密封し、したがって、大気の湿度に対するひずみゲージの絶対的な保護を提供するが、いくつかの重大な欠点もある。残留応力が溶接プロセスによってもたらされ、それは、時間とともに、または被計量荷重がかかると緩和され、指示荷重値のドリフトおよびヒステリシスによってロードセルの測定精度を下げることがある。計量容量に対するこれらの影響の相対的な大きさは、低計量容量のロードセルに対して最大であり、例えば、６ｋｇに対して２ｇ、３ｋｇに対して１ｇであり、これらのロードセルは、低容量ひずみゲージロードセルの最も重要な用途の１つである小売り用の計量器に典型的に使用されている。そのほか、ベローズ、溶接プロセス、およびそれに続く気密シールの漏れ試験は、製造コストを実質的に増加させる。
【０００７】
[0006]第２の現況技術の解決策によれば、ロードセルに使用するためのひずみゲージは、抵抗体導電路の端部のコネクタタブを露出したままにして、電気絶縁中間層上で金属箔を蛇行抵抗体導電路の領域に被せることによって周囲の大気からの湿気の侵入に対して絶縁される。例えば米国特許第４，５５７，１５０号に記載されたように、金属箔の覆いは、ひずみゲージをロードセル本体に取り付けた後でひずみゲージに施される。あるいは、例えば米国特許第５，６３１，６２２号によれば、ひずみゲージ自体が、金属箔の覆いをすでに含んだ形態で製造され販売される。金属箔は、上面を通って湿気が侵入することに対して抵抗体導電路を保護する。しかしながら、金属箔材料の比較的高い弾性率が、ひずみゲージのポリマー材料および接着接合層の粘性と組み合わさることにより、金属箔はロードセルの測定性能に大きな影響を与え、ロードセルの無荷重信号（ゼロ点）のドリフトおよび／または感度（信号／荷重比）のドリフトおよび／またはクリープ（長時間にわたって荷重がロードセルにかかり続けると最初の指示値からゆっくりとずれる）を引き起こす。上記の波形の金属ベローズと同様に、これらの影響は、低計量容量のロードセルにおいて最も強く現れる。さらに、抵抗体導電路と箔カバーとの間の中間層にある穴または隙間が、蛇行抵抗体導電路の一部分をバイパスする短絡を引き起こすリスクがある。
【０００８】
[0007]高弾性率を避けるために、箔に対して金属以外の材料を使用すると、置き換えた低弾性率の材料は、同等の保護を達成するためにより厚くする必要がある。金属箔と同様に、厚さが増すと上記と同じようにロードセルの測定性能に影響を及ぼす。
【０００９】
[0008]例えば、ＥＰ１５６００１１Ａ１に記載された第３の現況技術の解決策によれば、ロードセルに使用するためのひずみゲージは、異なる材料の複数の別々の層を有する、または材料組成がコーティングの厚さ方向に連続的に変化する保護無機コーティングで（抵抗体導電路の端部のコネクタタブを除いた）ひずみゲージを覆うことによって周囲の大気からの湿気の侵入に対して絶縁される。表面平滑化ポリマー層が、例えば、刷毛塗り、吹付け、ローラ塗り、またはタンポン印刷によって金属抵抗体導電路に施される。その後、保護無機コーティングが、プラズマ加速化学蒸着（ＰＥＣＶＤ：ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって表面平滑化ポリマー層の上に施される。異なる材料の複数の別々の層を有する多層無機コーティングは、交互に配置した窒化ケイ素および酸化ケイ素の別々の層より構成することができる。他の可能な材料には、金属、カーバイド、およびフッ化物が含まれる。材料組成が厚さにわたって連続的に変化するコーティングを酸窒化ケイ素ＳｉＯｘＮｙの単一の層として形成することができる。ここで、比ｘ／ｙは層の厚さにわたって変わる。
【００１０】
[0009]ＥＰ１５６００１１Ａ１に記載されたような前述の第３の解決策による保護コーティングは、ひずみゲージの製造プロセスにおいて施すことができる。その結果生じる製品は、ロードセルに取り付けられる前にすでに湿気に対して保護されたひずみゲージである。あるいは、この保護コーティングは、従来の（すなわち、コーティングされていない）ひずみゲージがロードセル本体に取り付けられた後に、そのひずみゲージに施すことができる。後者の代替策では、保護コーティングに対する蒸着プロセスは、ロードセル全体を蒸着チャンバに入れなければならないので、製造コストを大幅に上昇させる。
【００１１】
[0010]米国特許第５，０５２，５０５号によれば、ひずみゲージを取り付ける表面領域を凹ませ、その後、その凹所を防湿カバーシート、例えばゴムシートで覆って、ひずみゲージの上面とゴムシートとの間に接触がないようにすることによって片持ち梁型のロードセルを湿気に対して保護することができる。言い換えれば、各ひずみゲージはそれ自体の凹みに囲まれている。この解決策の主な懸念事項は、ひずみゲージが金属ベローズ内に封じ込められており漏れ試験を行うことができる前述の米国特許第４，９５７，１７７号の解決策とは対照的に、米国特許第５，０５２，５０５号の防湿ゴムシートの下の狭い空気隙間において漏れ試験ができそうにないということである。
【００１２】
[0011]例えば、ＥＰ０６６７５１４Ａ１に記載された別の現況技術の解決策によれば、湾曲要素に使用するためのひずみゲージは、樹脂材料から形成された基板と、基板の表面に設けられた抵抗体と、抵抗体が設けられた表面の反対側の表面に設けられた融合層とを含む。融合層の目的は、湾曲要素に対してひずみゲージを電気的に絶縁することである。融合層は熱可塑性ポリイミド層であり、熱可塑性ポリイミドに加えて、熱可塑性ポリイミド以外の樹脂および／または充填材を含んでもよい。充填材の例としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、窒化ホウ素、および酸化ケイ素の無機微粒子が含まれる。融合層は、熱可塑性樹脂の線形の膨張係数を湾曲要素の線形の膨張係数の近い値になるように調節するように充填材と混合され、したがって、湾曲要素に面するひずみゲージの表面にのみ施される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
[0012]これらの従来技術の解決策の欠点を考慮して、本発明の目的は、湿気の侵入に対して絶縁されるひずみゲージ、およびそのひずみゲージを製造する方法を提供することであり、特に、ロードセルに使用するために設計されたひずみゲージ、またはロードセルにすでに取り付けられたひずみゲージのためのものであり、その結果、
−  本方法による湿気を絶縁されたひずみゲージを備えたロードセルは、前述の規格ＯＩＭＬ  Ｒ−６０によって定められた湿度試験に合格するだけでなく、試験期間を約１年間に延ばしても同じ湿度試験に合格する。
−  本方法による湿気を絶縁されたひずみゲージを備えた１つまたは複数のロードセルを組み入れた計量器具は、精度等級Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩの計量器具に対して規格ＯＩＭＬ  Ｒ−７６によって定められた湿度試験に合格する。
−  上記の湿度を絶縁されたロードセルの計量性能は、絶縁の結果として、湿度を絶縁されていないがそれ以外は同一のロードセルと比較しても悪くならない。
−  この絶縁は、ひずみゲージの製造プロセスで施すことができ、または完成したひずみゲージ自体に追加することができ、またはロードセルの本体にすでに取り付けられたひずみゲージに施すことができる。
−  この絶縁をひずみゲージ自体に施すか、ロードセルの本体にすでに取り付けられたひずみゲージに施すかにかかわらず、本方法は、既存の現況技術と比較して、一貫して低製造コストで高品質な結果をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
[0013]前述の目的は、独立請求項１によるひずみゲージ、および独立請求項７、１２、１３、および１４による方法によって達成される。詳細な態様、本ひずみゲージおよび方法をさらに発展させたバージョンおよび変形が従属請求項に述べられる。
【００１５】
[0014]独立請求項ではすべて、ひずみゲージのポリマー材料の環境に曝される面が少なくされている、すなわち、ひずみゲージの製造または取付けプロセスに使用されるポリマー材料が、その表面に湿気バリアコーティングを施されることは共通している。
【００１６】
[0015]本発明の湿気の侵入に対して絶縁されたひずみゲージは、ポリマー基板箔材料から作られた基層と、金属抵抗箔材料上の抵抗体導電路層であり、抵抗体導電路が、蛇行構造の形状であり、抵抗体導電路に接触するための電極パッドを有する、抵抗体導電路層とを備える。抵抗体導電路層は基層と一緒に積層され、化学エッチング法によってこの積層された層に生成される。本発明によれば、基層が湿気バリアコーティングによって包まれるように、湿気バリアコーティングは、堆積プロセスによって基層のすべての面に形成され、かつ/または、ひずみゲージは、ポリマーフィルム箔材料から作られたカバー層をさらに備え、湿気バリアコーティングは、堆積プロセスによってカバー層の少なくとも片側に形成され、被覆カバー層は抵抗体導電路層の表面に被せられて、ひずみゲージの少なくとも一部分を覆う。
【００１７】
[0016]湿気の侵入に対して絶縁されたひずみゲージを製造する本発明の方法は、ポリマー基板箔材料から作られた基層を設けるステップと、金属抵抗箔材料上に抵抗体導電路層を設けるステップであって、抵抗体導電路が、蛇行構造の形状であり、抵抗体導電路に接触するための電極パッドを有する、ステップと、基層が湿気バリアコーティングによって包まれるように、堆積プロセスによって基層のすべての表面に湿気バリアコーティングを形成することによって被覆基層を生成するステップと、抵抗体導電路層を被覆基層と一緒に積層するステップと、化学エッチング法によって積層された層にひずみゲージを生成するステップとを含む。
【００１８】
[0017]湿気の侵入に対して絶縁されたひずみゲージを製造する本発明の別の方法は、ポリマーフィルム箔材料から作られたカバー層を設けるステップと、堆積プロセスによって被覆カバー層の表面に湿気バリアコーティングを形成することによって被覆カバー層を生成するステップと、被覆カバー層をひずみゲージに貼り付けてひずみゲージの少なくとも一部分を覆うステップとを含む。ひずみゲージを製造するためのこの別の方法はまた、前の段落に記載されたように製造されたひずみゲージにも適用することができる。
【００１９】
[0018]被覆カバー層を貼り付けた後、覆われないままになっているひずみゲージの表面に、抵抗体導電路層からの追加の金属材料が被せられることが好ましい。ここで、追加の金属材料は、金属抵抗体導電路または電極パッドに導電接続しない。追加の金属材料は、抵抗体導電路および電極パッドと一緒に１つの作業操作で作られ、したがってほとんどの場合、同じ材料よりなる。
【００２０】
[0019]ひずみゲージに被覆カバー層を貼り付けるとき、ひずみゲージ全体に湿気絶縁ポリマーフィルムを被せることもできることも有利である。この場合、開口が、ひずみゲージの電極パッドまで被覆カバー層を貫通する。
【００２１】
[0020]基層またはカバー層に適するポリマーには、限定するものではないが、例えば、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド、およびＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｅｔｈｅｒ  ｋｅｔｏｎｅ、ポリエーテルエーテルケトン）が含まれる。本発明による方法に使用されるカバー層の厚さは典型的には、数マイクロメートルの範囲である。より高計量容量のロードセル、例えばせん断梁ロードセルや円柱ロードセルに対してはより厚いことが適していると思われる。例えば５００μｍ（マイクロメートル）の厚さの被覆カバー層は、このような高容量ロードセルに適している場合があり、この発明の範囲内にあると考えられる。いずれにしても、カバー層の厚さは、本発明の要因を規定または限定しないことは理解されよう。
【００２２】
[0021]例えば、本発明の譲渡人によって同じく所有されるＥＰ１５６００１１Ａ１に記載された現況技術の解決策のように、湿気バリアコーティングは、異なる材料の複数の別々の層を有する、または材料組成がコーティング表面に垂直な厚さ方向に連続して変わる非金属無機コーティングであることが好ましい。このような湿気バリアコーティングの層状構造の利点は、本記述における参照によって本明細書に援用されるＥＰ１５６００１１Ａ１に広く説明されている。本発明による方法に使用される湿気バリアコーティングに適する非金属無機材料には、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ、およびＳｉＮが含まれる。無機−有機多層構造もまた可能である。湿気バリアコーティングを施すために使用することができるコーティング技法には、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｕｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ加速化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、および原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が含まれる。
【００２３】
[0022]基層またはカバー層に堆積される湿気バリアコーティングの厚さは典型的には２００ナノメートル以下である。さらに、湿気バリアコーティングを、フィルム箔の片側または両側に堆積させることができる、または、フィルム箔は、フィルム箔の端の周りの非常に薄い表面部を含むすべての側のコーティングによって包むこともできる。
【００２４】
[0023]湿気バリアコーティングを有する基層またはカバー層はそれぞれ、以降、被覆基層または被覆カバー層と呼ぶ。
[0024]従来のひずみゲージは、本明細書では、現在市販されているひずみゲージ、すなわち湿気バリアコーティングのない基層を有するひずみゲージとして考えられている。
【００２５】
[0025]本発明の方法によれば、ひずみゲージに湿気絶縁ポリマーフィルムを施す本方法のステップは、以下の３つの異なる方法Ａ、Ｂ、Ｃで実施することができる。
Ａ．ロードセルの本体（または、ひずみ測定が実施される別の物体）へのひずみゲージの取付けと、ひずみゲージ上への被覆カバー層の取付けとは互いに組み合わされる。ひずみゲージは、必要な接合剤を塗布してロードセル本体に配置され、被覆カバー層は、必要な接合剤を塗布してひずみゲージの少なくとも一部分を覆うように被せられ、ロードセル本体へのひずみゲージおよび被覆カバー層の取付けは、クランプで圧力をかけて固定され、組立体全体は、接着接合剤を固めるために炉内で熱硬化される。
Ｂ．被覆カバー層の取付けは、すでに取り付けられてその接着接合剤の熱硬化を受けたひずみゲージに実施される。必要な接合剤を塗布した被覆カバー層は、ひずみゲージの少なくとも一部分を覆うように被せられ、ひずみゲージへの被覆カバー層の取付けは、クランプで圧力をかけて固定され、組立体全体は、接着接合剤を固めるために炉内で熱硬化される。室温硬化の接着剤が使用される場合には、被覆カバー層の取付け後の炉での硬化は不必要になる。
Ｃ．被覆カバー層の取付けは、ひずみゲージの製造プロセス中に実施され、その結果生じる製品は湿気絶縁ひずみゲージである。被覆カバー層の取付けは、個々のひずみゲージで実施することができる、または、マルチユニットシートで実施して、その後、個々のひずみゲージに切り分けることができる。ひずみゲージは通常、マルチユニットシートの形態で生産され、その後、最終製品となる個々のひずみゲージの最終形態に切り分けられる。
【００２６】
[0026]本発明の方法は、ロードセルの本体にすでに配置または永久に取り付けられたひずみゲージに被覆カバー層が施される場合は特に、本譲渡人の上記のＥＰ１５６００１１Ａ１における以前の解決策を越える重要な利点を有する。以前の解決策では、表面平滑化ポリマー層に湿気絶縁コーティングを堆積させるために、ロードセル全体を蒸着チャンバ内に入れる必要があった。比較すると、本発明の方法では、湿気絶縁コーティングがカバー層に施され、その結果生じた被覆カバー層は、その後、ひずみゲージを覆うが、それは、蒸着チャンバの使用をより効率的にし、その結果、コストを著しく削減する。
【００２７】
[0027]本発明の詳細な実施様態は添付の図面に示され、以下の図面および例示的な実施形態の記述で説明される。ここでは、いくつかの図の同様の参照符号は同一または同等な特徴を指す。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】二重片持ち梁型ロードセルの三次元図である。
【図２】被覆カバー層がひずみゲージの上に取り付けられた状態の、図１のロードセルの図である。
【図３】湿気バリアコーティングがポリマー箔の片側に施された状態の被覆カバー層の断面図である。
【図４】湿気バリアコーティングがポリマー箔の両側に施された状態の被覆カバー層の断面図である。
【図５】ポリマー箔の両側、およびポリマー箔の端の周りの非常に薄い表面部に施された湿気バリアコーティングに包まれた被覆カバー層の断面図である。
【図６】機械的保護カバーなしのひずみゲージの上面図である。
【図７】図７Ａは、機械的保護カバーなしのひずみゲージの断面図である。図７Ｂは、湿気バリアコーティングがベース層の両側、およびベース層の端の周りの非常に薄い表面部に施された、機械的保護カバーなしのひずみゲージの断面図である。
【図８】機械的保護カバーを有するひずみゲージの上面図である。
【図９】図９Ａは、機械的保護カバーを有するひずみゲージの断面図である。図９Ｂは、湿気バリアコーティングがベース層の両側、およびベース層の端の周りの非常に薄い表面部に施された、機械的保護カバーを有するひずみゲージの断面図である。
【図１０】ロードセルのひずみ検知領域に取り付けられ、被覆カバー層が取り付けられた、機械的保護カバーなしのひずみゲージの断面図である。
【図１１】ロードセルのひずみ検知領域に取り付けられ、被覆カバー層が取り付けられた、機械的保護カバーを有するひずみゲージの断面図である。
【図１２】図１２Ａは、被覆カバー層で保護されたひずみゲージの上面図である。図１２Ｂは、被覆カバー層で保護されたひずみゲージの上面図であって、ひずみゲージの覆われていない表面が、化学エッチングの後にひずみゲージに残る追加の金属材料を被せられた状態の図である。図１２Ｃは、表面全体にわたって保護され、被覆カバー層が電極パッドに接触するための開口を有する、ひずみゲージの上面図である。
【図１３】被覆カバー層で保護された、機械的保護カバーなしのひずみゲージの断面図である。
【図１４】被覆カバー層で保護された、機械的保護カバーを有するひずみゲージの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
[0028]図１は、上面２および底面３（見えていない）と、荷重受け端部４および取付け端部５と、上部曲がり梁部６および下部曲がり梁部７とを有する二重片持ち梁型ロードセル１を示す。荷重受け端部４は、計量台または他の種類の荷重受け部の取付けのために上面２からの２つのねじ穴８を有する。同様に、取付け端部５は、ロードセル１を計量器の台板（図示せず）または任意の他の種類の支持下部構造に取り付けるために底部（図では見えていない）からの２つのねじ穴を有する。曲がり梁部６、７は、ロードセル１の中央を貫通する、適切な輪郭が形成された開口９を機械加工することによって形成される。開口９は、曲がり梁部６、７に薄いブリッジ部１０を形成するように形づくられる。４つのひずみゲージ１２（上部曲がり梁部６に２枚、下部曲がり梁部７に２枚（見えていない））は、抵抗体導電路が正確に位置合わせされ、薄いブリッジ部１０の中央に配置されて取り付けられている。４つのひずみゲージ１２をホイートストーンブリッジ回路に配線し、二重片持ち梁ロードセル１の荷重受け端部４にかかる被計量荷重を表す電気信号を得る原理は、当該技術分野においてよく知られており（例えば米国特許第５，０５２，５０５号参照）、したがって、ここでさらに詳細に説明することはしない。
【００３０】
[0029]図２は、被覆カバー層１４が、市販のひずみゲージ接着剤、例えば、Ｖｉｓｈａｙ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ、Ｍｉｃｒｏ−Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ（９５１  Ｗｅｎｄｅｌｌ  Ｂｌｖｄ．、Ｗｅｎｄｅｌｌ、ＮＣ  ２７５９１、米国）製Ｍ−Ｂｏｎｄ  ４３Ｂによってひずみゲージ１２の上に取り付けられた後の同じロードセル１を示す。被覆カバー層１４によって覆われる領域は、各ひずみゲージ１２の端より少し越えて延在する。電極パッド１３は部分的に覆われないまま残され、その結果、回路線を電極パッド１３にはんだ付けまたは溶接することができる。
【００３１】
[0030]図１および図２のロードセルは、ロッカーピン型ロードセル、あるいはひずみ測定を実施しようとする任意の物体、例えば圧力センサまたは飛行機の着陸装置またはトラックのシャシフレーム、ならびに静的および動的試験用の機械、ならびに建築構造物に置き換えることもできる。
【００３２】
[0031]被覆カバー層１４（図３〜図５参照）の基材は、ポリマー材料１５の薄いシートである。本発明によれば、堆積プロセスでポリマーシート材料１５に施された無機材料の湿気バリアコーティング１７によって、ポリマーシート材料１５は湿気絶縁性を得る。無機湿気バリアコーティング１７は、ポリマーシート材料１５の片側（図３）、両側（図４）、または両側および端の周りの非常に薄い表面部（図５）に施すことができ、その結果、ポリマー材料１５は湿気バリアコーティング１７によって包まれる。低容量二重片持ち梁ロードセル１に対する被覆カバー層１４の厚さは数マイクロメートルの範囲内である。より高計量容量のロードセル、例えばせん断梁ロードセルや円柱ロードセルに対してはより厚いことが適している。例えば５００μｍ（マイクロメートル）の厚さの被覆カバー層１４は、このような高容量ロードセルに適していると思われ、この発明の範囲内にあると考えられる。基本的なポリマーシート材料１５に適するポリマーには、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、およびＫＡＰＴＯＮ（ＤｕＰｏｎｔによって開発されたポリイミドフィルム）などの関連材料が含まれる。本発明による方法に使用される湿気バリアコーティング１７に適する非金属無機材料には、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ、およびＳｉＮが含まれる。無機−有機多層構造もまた可能である。湿気バリアコーティング１７の典型的な厚さは２００ナノメートルより薄いが、使用される製造プロセスに応じて２０００ナノメートルまで厚くすることができる。
【００３３】
[0032]それらの層構造によれば、２つのタイプの市販のひずみゲージがある。いわゆる開放型ひずみゲージ２１Ａ（図６に上面図、図７Ａに断面図を示す）では、ポリマー基板箔の基層２０に裏打ちされた、電極パッド２３を終端とする蛇行構造の形態の金属抵抗体導電路２２は上面が露出されており、すなわち開放型ひずみゲージ２１Ａは機械的保護カバーを有していない。いわゆる保護型ひずみゲージ２５Ａ（図８に上面図、図９Ａに断面図を示す）では、抵抗体導電路２２は、機械的保護カバー２６、例えばポリイミド層によって保護される。本発明による方法は、開放型ひずみゲージ２１Ａおよび保護型ひずみゲージ２５Ａに適用可能である。
【００３４】
[0033]図７Ｂおよび図９Ｂは、ひずみゲージ２１Ａおよびひずみゲージ２５Ａと同じ層構造を示しているが、蛇行構造の形状の抵抗体導電路および電極パッドを配置する前に、基層２０の表面に湿気バリアコーティング１７が施されている点が異なる。
【００３５】
[0034]本発明による方法では、ひずみゲージに被覆カバー層を施すステップは、以下の詳細手順１、２、および３によって例示されるような様々な方法で実施することができる（が、これに限定されるものではない）。
【００３６】
[0035]詳細手順１では、ロードセルの本体へのひずみゲージの取付けおよびひずみゲージの表面への被覆カバー層の取付けは互いに組み合わされる。機械的保護カバーのないひずみゲージ３１に対しては図１０、機械的保護カバー３６を有するひずみゲージ３５に対しては図１１に示すように、ひずみゲージ３１、３５が、ひずみゲージ接着剤を用いてロードセルの本体３３の定位置に配置された後、被覆カバー層３４は、前述のＭ−Ｂｏｎｄ  ４３Ｂなどのひずみゲージ接着剤３８を使用して、ひずみゲージ３１、３５、およびロードセル本体３３の表面の隣接する境界領域３７を含む領域に被せられる。接着接合剤３８はまた、表面平滑化層としても機能を果たすことができる。被覆カバー層３４が（図３のように）片側湿気バリアコーティングを有する場合、被覆カバー層３４は、被覆側が外側を向く状態で取り付けられる。内側を向く被覆側も可能であり、これは本発明の範囲に入るが、あまり効果的ではない。ここで、回路線を電極パッド４３にはんだ付けまたは溶接することができるように、ひずみゲージの電極パッド４３は、被覆カバー層によって少なくとも部分的に覆われないまま残される。ひずみゲージ３１、３５および被覆カバー層３４は、クランプでロードセル本体３３に固定され、ロードセルは炉の中に入れられ、そこで、ひずみゲージ３１、３５および被覆カバー層３４の接着接合剤３８が一緒に熱硬化される。
【００３７】
[0036]詳細手順２では、すでに熱硬化され、ロードセル本体３３に永久的に接合されたひずみゲージ３１、３５に被覆カバー層３４が取り付けられる。詳細手順１のように、被覆カバー層３４は、例えば前述のＭ−Ｂｏｎｄ  ４３Ｂを使用して、ひずみゲージ３１、３５、およびロードセル本体３３の表面の隣接する境界領域３７を含む領域に被せられる。片側湿気バリアコーティング１７を有する被覆カバー層１４は、被覆側が外側を向く状態で取り付けられる。ここで、回路線を電極パッド４３にはんだ付けまたは溶接することができるように、ひずみゲージ３１、３５の電極パッド４３は、被覆カバー層３４の少なくとも部分的に外側にある。被覆カバー層３４の接着接合剤３８を熱硬化するために、ロードセルは炉の中に入れられる。任意選択的に、詳細手順２の変形として、被覆カバー層３４は、室温硬化接着剤を用いて取り付けることもでき、その場合、被覆カバー層３４の接着接合剤は、炉での硬化なしに特定の時間内で固まる。
【００３８】
[0037]湿気はポリマーフィルム１５の湿気バリアコーティング１７を通り抜けることができないので、被覆カバー層１４、３４、４４は高度な保護を提供する。接着層の曝された端は厚さがわずか２〜５μｍ（マイクロメートル）で、曝された端からひずみゲージ３１、３５の抵抗体導電路２２まで水分子が移動する距離は比較的長いので、被覆カバー層１４、３４、４４とロードセル本体３３の表面との間の接着層を通って湿気が横方向に侵入することは、最小限に抑えられる。
【００３９】
[0038]詳細手順３では、被覆カバー層１４、３４、４４は、ひずみゲージの製造プロセス中に取り付けられ、その結果生じる製品は湿気絶縁ひずみゲージである。被覆カバー層１４、３４、４４の取付けは、個々のひずみゲージで実施することができる、または、マルチユニットシートで実施して、その後、個々のひずみゲージに切り分けることができる。ひずみゲージは通常、マルチユニットシートの形態で生産され、その後、最終製品となる個々のひずみゲージの最終形態に切り分けられる。図１２Ａは、被覆カバー層４４が本発明の方法によって取り付けられたひずみゲージ４１、４５（図１３および図１４）の上面図を示す。図１２Ａのひずみゲージは、（図７Ａおよび図１３の断面図に示すように）抵抗体導電路４２の上に機械的保護カバーのない開放型ひずみゲージ２１Ａ、４１であってもよいし、（図９Ａおよび図１４の断面図に示すように）抵抗体導電路４２と被覆カバー層４４との間に機械的保護カバー２６、４６を有する保護型ひずみゲージ２５Ａ、４５であってもよい。
【００４０】
[0039]図２、図８、および図１２Ａに示すように、電極パッド１３、２３、４３を、被覆カバー層１４、３４、４４によって少なくとも部分的に覆われないまま残すとき、覆われていないひずみゲージの面に、抵抗体導電路および電極パッド４３のような、化学エッチングの後にひずみゲージに残る追加の金属材料４８（図１２Ｂ参照）を被せることができる。わずかな隙間によって、追加の金属材料４８と抵抗体導電路４２または電極パッド４３との間に導電接続が存在しないことを保証する。
【００４１】
[0040]図２、８、および１２Ａに示すように、電極パッド１３、２３、４３を、被覆カバー層１４、３４、４４によって少なくとも部分的に覆われないまま残すことに対する代替策として、ひずみゲージ１２、２１Ａ、２１Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３１、３５、４１、４５全体に被覆カバー層１４、３４、４４を被せることができる。この場合、回路線を確実に電極パッド１３、２３、４３にはんだ付けまたは溶接することができるように、開口４７が、電極パッド１３、２３、４３まで被覆カバー層１４、３４、４４を貫通する（図１２Ｃ参照）。図１２Ｃのひずみゲージは、抵抗体導電路４２の上に機械的保護カバーのない図７Ｂに示すような湿気絶縁開放型ひずみゲージ２１Ｂとすることもできるし、または図９Ｂのような湿気絶縁保護型ひずみゲージ２５Ｂとすることができる。
【００４２】
[0041]本発明は、ロードセルに関する特定の例を示して説明されてきたが、本発明の方法を実施する他の用途および他の方法も同様に本発明の教示に含まれることは自明であると考えられる。特に、湿気の侵入に対して絶縁されたひずみゲージを製造する本発明の方法は、計量に使用されるロードセルのひずみゲージの防湿に限定されず、保護方策の結果として計測精度を損なうという欠点なしに湿気に対する保護を必要とするひずみゲージに対して一般的に使用することができる。これは、例えば、圧力センサに使用されるひずみゲージまたは飛行機の着陸装置に使用されるひずみゲージまたはトラックのシャシフレームに組み込まれるひずみゲージ、ならびに機械の静的および動的試験および建築構造物に使用されるひずみゲージを含む。本明細書に説明され特許請求される概念のこのような適用および変形は、本明細書により本発明に対して求められる保護範囲内にあると考えられる。
【符号の説明】
【００４３】
１  二重片持ち梁型ロードセル
２  上面
３  底面
４  荷重受け端部
５  取付け端部
６  上部曲がり梁部
７  下部曲がり梁部
８  ねじ穴
９  輪郭が形成された開口
１０  薄いブリッジ部
１２  ひずみゲージ
１３、２３、４３  電極パッド
１４、３４、４４  被覆カバー層
１５  ポリマー材料の薄いシート、１４の基材、カバー層
１７  湿気バリアコーティング
２０  基層
２１Ａ、３１、４１  開放型ひずみゲージ
２１Ｂ  湿気絶縁開放型ひずみゲージ
２２、４２  抵抗体導電路
２５Ａ、３５、４５  保護型ひずみゲージ
２５Ｂ  湿気絶縁保護型ひずみゲージ
２６、３６、４６  機械的保護カバー
３３  ロードセルの本体
３７  ひずみゲージ３１、３５に隣接する境界領域
３８  接着接合剤
４７  開口
４８  追加の金属材料
【図１】
2021535390.tif 000003
【図２】
2021535390.tif 000004
【図３】
2021535390.tif 000005
【図４】
2021535390.tif 000006
【図５】
2021535390.tif 000007
【図６】
2021535390.tif 000008
【図７Ａ】
2021535390.tif 000009
【図７Ｂ】
2021535390.tif 000010
【図８】
2021535390.tif 000011
【図９Ａ】
2021535390.tif 000012
【図９Ｂ】
2021535390.tif 000013
【図１０】
2021535390.tif 000014
【図１１】
2021535390.tif 000015
【図１２Ａ】
2021535390.tif 000016
【図１２Ｂ】
2021535390.tif 000017
【図１２Ｃ】
2021535390.tif 000018
【図１３】
2021535390.tif 000019
【図１４】
2021535390.tif 000020
【国際調査報告】
2021535390.tif 000021
2021535390.tif 000022
2021535390.tif 000023
2021535390.tif 000024
2021535390.tif 000025