JPH0580070A - 歪ゲージ素子及びその製造方法 - Google Patents

歪ゲージ素子及びその製造方法

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JPH0580070A
JPH0580070A JP24356591A JP24356591A JPH0580070A JP H0580070 A JPH0580070 A JP H0580070A JP 24356591 A JP24356591 A JP 24356591A JP 24356591 A JP24356591 A JP 24356591A JP H0580070 A JPH0580070 A JP H0580070A
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silicon dioxide
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dioxide thin
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Yukihiro Kato
藤 幸 裕 加
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 加速度センサ装置内のビームプレート1上の
歪みを感知する梁2に接着され、電気抵抗の役目をする
歪ゲージ部3a〜3hを有する歪ゲージ素子において、
ゲージ表面上に二酸化ケイ素薄膜8と該二酸化ケイ素薄
膜8の表面上に環化ゴムと感光性の架橋剤との混合物か
らなる樹脂コーティング膜9を設けたことを特徴とする
歪ゲージ素子及びその製造方法。 【効果】 本発明は、ゲージ表面上に二酸化ケイ素薄膜
と二酸化ケイ素薄膜の表面上に感光性の環化ゴムを主成
分とする樹脂コーティング膜を設けているため、保護膜
にピンホールやクラック等が入る心配がなく、水が侵入
する恐れもなく、耐湿性に優れている。また、本発明に
よる製造方法では、ディップコート等によつて、最小限
に薄い保護膜を形成されているので、歪ゲージ素子の動
歪特性に影響を及ぼさない。そして、感光性のコーティ
ング樹脂として用いる環化ゴムレジストは高品質で容易
に安く入手できるので、高品質の歪ゲージ素子を低コス
トで製造することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力センサ,加速度セ
ンサなどの各種センサに使用されている歪ゲージ素子及
びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本発明に関する従来技術としては特開昭
62−222137号公報及び実開平2−146372
号公報に示されるものが知られている。前者は、ガラス
よりなるダイヤフラム上にスパッタリングによつてNi
−Si−B非晶質合金薄膜を付着させ、耐熱性を向上さ
せるために、その表面上に密着性に優れた二酸化ケイ素
を主成分とした保護膜をスパッタリングによつて付着さ
せた圧力センサの歪ゲージ素子である。一方、後者は、
図3に示されるように金属よりなる基部10の表面にス
パッタリングによつて絶縁膜11を付着させ、その表面
上に導電性パターン12を形成し、耐熱性を向上させる
ために、その表面上に密着性に優れた二酸化ケイ素を主
成分とした二酸化ケイ素薄膜14をスパッタリングによ
つて付着させた加速度センサの歪ゲージ素子である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
2種の歪ゲージ素子に用いられ、スパッタリング等の真
空成膜法により形成された二酸化ケイ素を主成分とする
保護膜16では、水と接触すると、図4に示されるよう
に、保護膜の決裂によるピンホールや保護膜16の段差
の存在する部分への付着不足に伴うクラック等が存在す
るために、水分が侵入して、腐食し易くなる。さらに、
圧力センサ装置内のNi−Si−B非晶質合金薄膜や加
速度センサ装置内の導電性パターン12等のゲージ膜1
5は、使用状態では電圧が印加されているので、電流の
流入と水分の侵入による電食が非常におこり易くなる。
【0004】故に、本発明は、水分の侵入を完全に防ぐ
保護膜を形成することをその技術的課題とするものであ
る。
【0005】
【問題点を解決するための手段】上記の技術的課題を解
決するための技術的手段は、加速度センサ装置内のビー
ムプレート上の歪みを感知する梁に接着され、電気抵抗
の役目をする歪ゲージ部を有する歪ゲージ素子におい
て、ゲージ表面上に二酸化ケイ素薄膜と該二酸化ケイ素
薄膜の表面上に環化ゴムと感光性の架橋剤との混合物か
らなる樹脂コーティング膜を設けた歪ゲージ素子と加速
度センサ装置内のビームプレート上の歪みを感知する梁
の表面上に真空成膜法により導電性膜を付着し、感光性
のレジストを用いて、レジストで被覆されていない不要
部分を溶解除去することによつて前記導電性膜を所定の
形状に加工し、導電性パターンを形成して、電極部をマ
スキングした後、歪ゲージ部及び配線部の表面上に真空
成膜法により二酸化ケイ素薄膜を付着し、該二酸化ケイ
素薄膜及び前記電極部の表面上に感光性の環化ゴムレジ
ストをコーティングし乾燥させ、露光することにより、
前記二酸化ケイ素薄膜の表面上に塗布されたレジスト膜
をパターンとして硬化し、次いで現像及びリンスするこ
とにより、前記電極部のみを露出させ、最後に焼成する
ことによつて二酸化ケイ素薄膜の表面上に樹脂コーティ
ング膜を形成する歪ゲージ素子の製造方法である。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0007】図1は、本発明の加速度センサ装置内のビ
ームプレートの拡大平面図を示し、図2は、図1のビー
ムプレートのX−X線断面図を示している。
【0008】従来と同様に、図1に示すように、ビーム
プレート1は歪みを感知する梁2と梁2に接着させた歪
ゲージ部3a〜3hと配線部4a及び電圧が印加される
電極部4bから構成されている。そして、梁2は厚さ約
0.1mmの金属であるため、外部からの力の影響を受
けやすい構造となつており、歪ゲージ部3a〜3hはゲ
ージ抵抗の役目を果たしている。
【0009】本発明は、振り子の加わる慣性力により発
生する歪みを梁2に接触した歪ゲージ部3a〜3hが感
知し、ゲージ抵抗としてはたらき、電気抵抗を変化させ
ることにより加速度を検出する仕組みになつている。
【0010】図2に示すように、本発明の歪ゲージ素子
は、金属からなる基部5と絶縁膜6と導電性パターン7
と保護膜の役目を果たす二酸化ケイ素薄膜8及び保護膜
の役目を果たす樹脂コーティング膜9とから構成されて
いる。つまり、本発明は、2層の保護膜を形成したこと
を特徴としている。
【0011】ビームプレートの製造方法を図1及び図2
を用いて説明すると、次のようになる。
【0012】清浄した基部5の表面にスパッタリング等
の真空成膜法により絶縁膜6を付着させた。次に、絶縁
膜6の表面に真空成膜法により導電性膜を付着し、感光
性のレジスト(樹脂材料の溶剤)を用いて、レジストで
被覆されていない不要部分をエッチング除去すること
(フォトエッチング)によつて導電性膜を所望の形状に
加工し、導電性パターン7を形成した。そして、電極部
4bの表面に薄膜が付着するのを防ぐために、電極部4
bをレジスト皮膜で保護した後、歪ゲージ部3a〜3h
及び配線部4aの表面上に真空成膜法により約1μmの
二酸化ケイ素薄膜8を付着した。その後、感光性の環化
ゴムレジスト(東京応化工業株式会社製,商品名「OM
R−83」)中に浸すことによつて二酸化ケイ素薄膜8
及び電極部4bの表面上に全面的に感光性の環化ゴムレ
ジストを約2μmの厚さにコーティングし、下地との接
着性を強めるために、100℃で25分間乾燥(プレベ
ーク)させた。
【0013】ところで、感光性の環化ゴムレジストは、
図7,図8に示すような環化ゴムと感光性の架橋剤との
混合物であり、接着性が強く、一般的なフォトエッチン
グで容易にパターニングができるという利点がある。こ
こで、温度変化に伴う保護膜の膨張,収縮が梁2に歪み
を与えたり、梁2の動歪特性を変化させてしまい、ゲー
ジ表面に形成される保護膜を最小限に薄くする必要があ
るため、梁2に影響を与えないように、感光性の環化ゴ
ムレジスト中に浸すというディップコート法を用いた。
また、ここで、ディップコート等でコーティングした場
合、コーティング膜が試料表面全域に広がつてしまう
が、電極部4bのコーティング膜を除去する必要がある
ために、感光性の環化ゴムレジストを用いた。
【0014】マスクを通して光を当てること(露光)に
より、二酸化ケイ素薄膜8の表面上に塗布されたレジス
ト膜をパターンとして硬化し、次いでOMR現像液を用
いて現像し、次いでOMRリンス液を用いてリンスする
ことにより、電極部4bの表面上に塗布されたレジスト
膜を完全に除去し、電極部4bのみを露出させ、最後に
150℃で30分間焼成すること(ポストベーク)によ
つて、残留している溶剤成分を蒸発させ、さらに架橋反
応が起こり、下地に対する接着性が強くなり、二酸化ケ
イ素薄膜8の表面上に樹脂コーティング膜10を形成し
た。
【0015】以上のように精製した2層の保護膜を有す
る本実施例による歪ゲージ素子と二酸化ケイ素薄膜14
しか保護膜を有しない従来例による歪ゲージ素子におい
て、80℃,95%RHの条件下で、高温・高湿試験を
行つた際の放置時間とゲージ抵抗変化率の関係を図5に
示す。尚、高温・高湿試験中はゲージに所定の電圧を印
加し、通電状態とした。図5を見ると分かるように、従
来例においては、試験開始後20時間程度でゲージ抵抗
が変化し始め、その後著しく変化しており、ゲージ部を
観察したところクラックやピンホール等が存在し、そこ
から水分が侵入して腐食しかかつており、耐湿性には優
れていないといえる。これに対して、本実施例において
は、ゲージ抵抗値は200時間経過後も試験開始時とほ
とんど変わらないために、耐湿性に優れているといえ
る。
【0016】さらに、2層の保護膜を有する本実施例に
よる歪ゲージ素子と二酸化ケイ素薄膜14しか保護膜を
有しない従来例による歪ゲージ素子において、120℃
で1000時間高温試験を行つた際の放置時間とゲージ
抵抗変化率の関係を図6に示す。尚、高温試験中はゲー
ジに所定の電圧を印加し、通電状態とした。図6を見る
と、従来例と同じように本実施例は、ゲージ抵抗が10
00時間経過後も試験開始時とほとんど変わらないため
に、耐熱性にも優れているといえる。
【0017】尚、感光性のコーティング樹脂としては、
ポリイミドも挙げられるが、この場合、最終工程での焼
成温度を300〜400℃に設定しなければならないた
めに、歪ゲージの特性が変化する恐れがあり、コーティ
ング膜にクラックが入りやすく水分が侵入する恐れがあ
り、ポリイミドは非常に高価である。したがつて、本実
施例においては、感光性のコーティング樹脂に安価な感
光性の環化ゴムレジストを用いた。
【0018】
【発明の効果】本発明は、以下の如く効果を有する。
【0019】本発明は、ゲージ表面上に二酸化ケイ素薄
膜と二酸化ケイ素薄膜の表面上に感光性の環化ゴムを主
成分とする樹脂コーティング膜を設けているため、保護
膜にピンホールやクラック等が入る心配がなく、水が侵
入する恐れもなく、耐湿性に優れている。また、本発明
による製造方法では、ディップコート等によつて、最小
限に薄い保護膜を形成されているので、歪ゲージ素子の
動歪特性に影響を及ぼさない。そして、感光性のコーテ
ィング樹脂として用いる環化ゴムレジストは高品質で容
易に安く入手できるので、高品質の歪ゲージ素子を低コ
ストで製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加速度センサ装置内のビームプレート
の拡大平面図である。
【図2】図1のビームプレートのX−X線断面図であ
る。
【図3】従来の加速度センサ装置内のビームプレートの
断面図である。
【図4】従来技術の問題点の説明図である。
【図5】本実施例による歪ゲージ素子と従来例による歪
ゲージ素子において、80℃,95%RHの条件下で、
高温・高湿試験を行つた際の放置時間とゲージ抵抗変化
率の関係を示す図である。
【図6】本実施例による歪ゲージ素子と従来例による歪
ゲージ素子において、120℃で1000時間高温試験
を行つた際の放置時間とゲージ抵抗変化率の関係を示す
図である。
【図7】環化ゴムの化学構造を示す説明図である。
【図8】感光性の架橋剤であるビスジアザイドの化学構
造を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ビームプレート 2 梁 3a〜3h 歪ゲージ部 4a 配線部 4b 電極部 5,10 基部 6,11 絶縁膜 7,12 導電性パターン 8,13 二酸化ケイ素薄膜 9 樹脂コーティング膜 14 絶縁基板 15 ゲージ膜 16 保護膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加速度センサ装置内のビームプレート上
    の歪みを感知する梁に接着され、電気抵抗の役目をする
    歪ゲージ部を有する歪ゲージ素子において、ゲージ表面
    上に二酸化ケイ素薄膜と該二酸化ケイ素薄膜の表面上に
    環化ゴムと感光性の架橋剤との混合物からなる樹脂コー
    ティング膜を設けたことを特徴とする歪ゲージ素子。
  2. 【請求項2】 加速度センサ装置内のビームプレート上
    の歪みを感知する梁の表面上に真空成膜法により導電性
    膜を付着し、感光性のレジストを用いて、レジストで被
    覆されていない不要部分をエッチング除去することによ
    つて前記導電性膜を所定の形状に加工し、導電性パター
    ンを形成して、電極部をマスキングした後、歪ゲージ部
    及び配線部の表面上に真空成膜法により二酸化ケイ素薄
    膜を付着し、該二酸化ケイ素薄膜及び前記電極部の表面
    上に感光性の環化ゴムレジストをコーティングし乾燥さ
    せ、露光することにより、前記二酸化ケイ素薄膜の表面
    上に塗布されたレジスト膜をパターンとして硬化し、次
    いで現像及びリンスすることにより、前記電極部のみを
    露出させ、最後に焼成することによつて二酸化ケイ素薄
    膜の表面上に樹脂コーティング膜を形成することを特徴
    とする歪ゲージ素子の製造方法。
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