JPS59128402A - 歪センサ - Google Patents
歪センサInfo
- Publication number
- JPS59128402A JPS59128402A JP403383A JP403383A JPS59128402A JP S59128402 A JPS59128402 A JP S59128402A JP 403383 A JP403383 A JP 403383A JP 403383 A JP403383 A JP 403383A JP S59128402 A JPS59128402 A JP S59128402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- resistance
- resistor
- resistive layer
- temperature compensation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、薄膜技術を応用してたとえばロードセル秤な
どとして利用される一部センサに関するものである。
どとして利用される一部センサに関するものである。
技術的背景およびその問題点
一般にこの種の歪センサにおいては、ビーム体の表面に
形成された絶縁膜の上に、第１の抵抗層、第２の抵抗層
、導電体層を順次積層形成し、それを選択エツチングプ
ロセスで第１の抵抗層によジストレンゲージ抵抗体を形
成し、第１の抵抗層と第２の抵抗層との積層体によ多温
度補償抵抗体を形成し、第１の抵抗層と第２の抵抗層と
導電体層との積層体によシリード回路ノ（ターンを形成
しているものである。しかしながら、温度補償抵抗体は
抵抗温度係数の大きい第２の抵抗層と抵抗温度係数の小
さい第１の抵抗層との積層体であるため、温度補償抵抗
体としての機能を充分に発揮させることが難かしい。
形成された絶縁膜の上に、第１の抵抗層、第２の抵抗層
、導電体層を順次積層形成し、それを選択エツチングプ
ロセスで第１の抵抗層によジストレンゲージ抵抗体を形
成し、第１の抵抗層と第２の抵抗層との積層体によ多温
度補償抵抗体を形成し、第１の抵抗層と第２の抵抗層と
導電体層との積層体によシリード回路ノ（ターンを形成
しているものである。しかしながら、温度補償抵抗体は
抵抗温度係数の大きい第２の抵抗層と抵抗温度係数の小
さい第１の抵抗層との積層体であるため、温度補償抵抗
体としての機能を充分に発揮させることが難かしい。
発明の目的
本発明は、温度補償抵抗体の機能を高めることによυ高
精度の屯センサを得ることを目的とする。
精度の屯センサを得ることを目的とする。
発明の概要
本発明は、第１の抵抗層の形成時にその一部を欠いてお
くことに−よシ第２の抵抗層のみによる抵抗体を形成す
ることができ、これにより、抵抗温度係数の大きい第２
の抵抗層でのみ温度補償抵抗が形成されるため、その調
整が容易であシ、しかも精度を高めることができ、温度
と出力電圧との関係も平坦にすることができるように構
成したものである。
くことに−よシ第２の抵抗層のみによる抵抗体を形成す
ることができ、これにより、抵抗温度係数の大きい第２
の抵抗層でのみ温度補償抵抗が形成されるため、その調
整が容易であシ、しかも精度を高めることができ、温度
と出力電圧との関係も平坦にすることができるように構
成したものである。
発明の実施例
まず、ロードセルに利用した状態の実施例を図面に基い
て説明する。まず、角柱状のビーム体（１）がステンレ
ス材料によシ形成される。このビーム体（１）には二個
の孔（２）とこれらの孔（２）を連通ずる溝部（３）と
によυ四個所に薄肉変形部（４）が形成される。
て説明する。まず、角柱状のビーム体（１）がステンレ
ス材料によシ形成される。このビーム体（１）には二個
の孔（２）とこれらの孔（２）を連通ずる溝部（３）と
によυ四個所に薄肉変形部（４）が形成される。
また、一端にはベース等の固定部への取付孔（５）が形
成され、他端には受皿が連結される荷重受孔（６）が形
成されている。
成され、他端には受皿が連結される荷重受孔（６）が形
成されている。
ついで、前記ビーム体（１）の−面はパターン形成面（
７）として平坦に形成されている。このパターン形成面
（７）には後述する手段によって第２図に示すような回
路がパターン形成されている。まず、Ｒ１−Ｒ４はスト
レンゲージ抵抗体（８）で；ｈ ’） 、ｒｚとｒ３と
はブリッジバランスの温度補償抵抗体（９）であシ、こ
れらによシブリッジ回路が形成されている。また、Ｒｓ
およびＲｃは出力電圧の温度補償抵抗（スノ（ン抵抗）
ａ＊α優で、主としてビーム体（１）のヤング率の温度
特性を補償する。そして、ＶｅとＶｅ−とは入力電圧Ｖ
ｅが印加される入力端子（６）で６ 、！ＩＩ） 、Ｖ
ｏとＶｏ−°とは出力電圧Ｖｏが印加される出力端子α
→である。
７）として平坦に形成されている。このパターン形成面
（７）には後述する手段によって第２図に示すような回
路がパターン形成されている。まず、Ｒ１−Ｒ４はスト
レンゲージ抵抗体（８）で；ｈ ’） 、ｒｚとｒ３と
はブリッジバランスの温度補償抵抗体（９）であシ、こ
れらによシブリッジ回路が形成されている。また、Ｒｓ
およびＲｃは出力電圧の温度補償抵抗（スノ（ン抵抗）
ａ＊α優で、主としてビーム体（１）のヤング率の温度
特性を補償する。そして、ＶｅとＶｅ−とは入力電圧Ｖ
ｅが印加される入力端子（６）で６ 、！ＩＩ） 、Ｖ
ｏとＶｏ−°とは出力電圧Ｖｏが印加される出力端子α
→である。
しかして、第２図に示すような温度補償抵抗回路α→を
形成するには、まず、パターン形成面（７）を平坦に研
磨加工し、表面粗さ０．２〜０．３μ程度にした後に、
脱脂洗浄し、粘度１０００ ｃｐ （センチポイズ）に
調整されたポリイミド樹脂膜を滴下し、スピンナで１５
０Ｏｒ、ｐ＝ｍの回転速度をもって回転させることによ
り一様に塗布し、１００°Ｃで一時間加熱することによ
シ溶剤を蒸発させ、その後３５０°Ｃで一時間加熱硬化
させることによシ厚さ４μのポリイミド樹脂膜による絶
縁層αυが形成される。
形成するには、まず、パターン形成面（７）を平坦に研
磨加工し、表面粗さ０．２〜０．３μ程度にした後に、
脱脂洗浄し、粘度１０００ ｃｐ （センチポイズ）に
調整されたポリイミド樹脂膜を滴下し、スピンナで１５
０Ｏｒ、ｐ＝ｍの回転速度をもって回転させることによ
り一様に塗布し、１００°Ｃで一時間加熱することによ
シ溶剤を蒸発させ、その後３５０°Ｃで一時間加熱硬化
させることによシ厚さ４μのポリイミド樹脂膜による絶
縁層αυが形成される。
つぎに、第３図に示すユ、４，０部分をマスクしながら
スパッタリングによｐ 、 ＮｉＣｒ５ｉ（Ｎｊ ７０
、Ｃｒ２Ｏ、Ｓｉ １０ ）の厚さ０．１μの第１の抵
抗層（１・を形成する。つぎに、真空蒸着によシ１μ厚
のＴｉによる第２の抵抗層αのを積層形成し、さらに、
２μ厚のＣ１Ｌによる導電体層αｅをその上に積層形成
する。
スパッタリングによｐ 、 ＮｉＣｒ５ｉ（Ｎｊ ７０
、Ｃｒ２Ｏ、Ｓｉ １０ ）の厚さ０．１μの第１の抵
抗層（１・を形成する。つぎに、真空蒸着によシ１μ厚
のＴｉによる第２の抵抗層αのを積層形成し、さらに、
２μ厚のＣ１Ｌによる導電体層αｅをその上に積層形成
する。
そして、第５図に示すようにフォトエツチングによシバ
ター゛ン部以外の層を０ｒｂ−＋Ｔｉ→ＮｉＣｒＳｉと
順次それぞれのエッチャントを用いてエツチングする。
ター゛ン部以外の層を０ｒｂ−＋Ｔｉ→ＮｉＣｒＳｉと
順次それぞれのエッチャントを用いてエツチングする。
パターン部以外は絶縁層ａ→が露出している。
ついで、第６図に示すように第２回目のフォトエツチン
グによジストレンゲージ抵抗体（８）、温度補償抵抗体
（９）四αηの上に積層されているＣｗをそのエッチャ
ントを用いてエツチングする。そのため、このエツチン
グ部分にはＴｉ膜が露出する。このプロセスによってＲ
ｓ、ｒｚ、ｒ３の温度補償抵抗体（９）叫が完成する。
グによジストレンゲージ抵抗体（８）、温度補償抵抗体
（９）四αηの上に積層されているＣｗをそのエッチャ
ントを用いてエツチングする。そのため、このエツチン
グ部分にはＴｉ膜が露出する。このプロセスによってＲ
ｓ、ｒｚ、ｒ３の温度補償抵抗体（９）叫が完成する。
さらに、第７図に示すように３回目のフォトエツチング
が行なわれ、Ｒ１％Ｒ，のストレンゲージ抵抗体（８）
およびＲｃなる温度補償抵抗体αυの上層に積層されて
いるＴｉとエツチングすることにより、それぞれの部分
にＮｉＣｒ５ｉ層が露出する。これにより、パターン形
成が完了する。
が行なわれ、Ｒ１％Ｒ，のストレンゲージ抵抗体（８）
およびＲｃなる温度補償抵抗体αυの上層に積層されて
いるＴｉとエツチングすることにより、それぞれの部分
にＮｉＣｒ５ｉ層が露出する。これにより、パターン形
成が完了する。
この結果、ストレンゲージ抵抗体（８）とＲｃなる温度
補償抵抗体α優とは第１の抵抗層α・によシ形成され、
ＲＢ、ｒｚ 、 ｒ３の温度補償抵抗体（９）αＱは
第２の抵抗層αηのみによシ形成され、入力端子（６）
と出力端子０３とを含むリード回路パターンα９）は第
１の抵抗層αＱと第２の抵抗層αηと導′亀体層四との
積層体によシ形成されている。
補償抵抗体α優とは第１の抵抗層α・によシ形成され、
ＲＢ、ｒｚ 、 ｒ３の温度補償抵抗体（９）αＱは
第２の抵抗層αηのみによシ形成され、入力端子（６）
と出力端子０３とを含むリード回路パターンα９）は第
１の抵抗層αＱと第２の抵抗層αηと導′亀体層四との
積層体によシ形成されている。
しかして、荷重受孔（６）に荷重を印加すると、ストレ
ンゲージ抵抗体（８）のＲ１とＲ２とには引張歪が生じ
て抵抗値は増大し、Ｒ３とＲ４とには圧縮歪が生じて抵
抗値は減少する。その結果、次式のような関係式によ多
出力電圧ΔｖＯが生じるのは公′知である。
ンゲージ抵抗体（８）のＲ１とＲ２とには引張歪が生じ
て抵抗値は増大し、Ｒ３とＲ４とには圧縮歪が生じて抵
抗値は減少する。その結果、次式のような関係式によ多
出力電圧ΔｖＯが生じるのは公′知である。
ここで、ＲＢは入力側から見たブリッジ抵抗であまた。
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝ｋＦＲ、ΔＲ１＝ΔＲ２−もΔＲ
３＝ΔＲ，＝ΔＲとなるように設計することによシ、■
式ここで、スパン温度補償抵抗ＲｓおよびＲｃを設けな
いときの出力電圧（スノくン）温度特性はビーム体（１
）がステンレス材料の場合、０°Ｃ〜４０°Ｃの範囲で
第８図に示すよう０°Ｃの場合に比して４０°Ｃの方が
＋０．７％大きくなる。
３＝ΔＲ，＝ΔＲとなるように設計することによシ、■
式ここで、スパン温度補償抵抗ＲｓおよびＲｃを設けな
いときの出力電圧（スノくン）温度特性はビーム体（１
）がステンレス材料の場合、０°Ｃ〜４０°Ｃの範囲で
第８図に示すよう０°Ｃの場合に比して４０°Ｃの方が
＋０．７％大きくなる。
また、スパン温度補償抵抗として、たとえば抵抗温度係
数＋３０００ ｐｐｍ１０ＣのＴｊを用いて出力電圧Ｖ
ｏの温度特性を平坦に補償した場合、補償後の曲線の曲
シは第９図に示すように約０．０３％上に凸になる。こ
の曲シを補償する方法としてスパン抵抗Ｒｓに並列に抵
抗温度係数がほぼ零のＲｃを入れることによシ平坦にす
ることが可能であることは一般に知られている。そして
、その状態は第１０図に示されるものであり、層性■は
ＲｓとＲｃとの値が最適の場合であシ、特性■はＲｃが
小さすぎる場合であシ、特性■はＲｃのない場合である
。
数＋３０００ ｐｐｍ１０ＣのＴｊを用いて出力電圧Ｖ
ｏの温度特性を平坦に補償した場合、補償後の曲線の曲
シは第９図に示すように約０．０３％上に凸になる。こ
の曲シを補償する方法としてスパン抵抗Ｒｓに並列に抵
抗温度係数がほぼ零のＲｃを入れることによシ平坦にす
ることが可能であることは一般に知られている。そして
、その状態は第１０図に示されるものであり、層性■は
ＲｓとＲｃとの値が最適の場合であシ、特性■はＲｃが
小さすぎる場合であシ、特性■はＲｃのない場合である
。
このようにＲｓとＲｅとを適当に選ぶことによシ第１０
図の特性■のような状態を得ることができ、第１の抵抗
層ＣＬ→と第２の抵抗層α力とがそれぞれＮｉＣｒ５ｊ
層とＴｊ層との単独層であるためその抵抗値の設定と調
節とがきわめて容易であシ、かつ、正確である。
図の特性■のような状態を得ることができ、第１の抵抗
層ＣＬ→と第２の抵抗層α力とがそれぞれＮｉＣｒ５ｊ
層とＴｊ層との単独層であるためその抵抗値の設定と調
節とがきわめて容易であシ、かつ、正確である。
なお、前記実施例においては、第１の抵抗層αＱを形成
するときにマスクによシその一部を欠くようにしたが、
実施に当っては全体を均一に形成してその二部を工′ツ
チングによシ除去するようにしてもよいものである。
するときにマスクによシその一部を欠くようにしたが、
実施に当っては全体を均一に形成してその二部を工′ツ
チングによシ除去するようにしてもよいものである。
発明の効果
本発明は、上述のようにビーム体の表面に形成された絶
縁膜の上に第１の抵抗層、第２の抵抗層、導電体層を順
次積層形成し、選択エツチングによジストレンゲージ抵
抗体と温度補償抵抗体とリード回路パターンを形成する
ようにしたものにおいて、第１の抵抗層の形成時にマス
キング法またはフォトエツチング法によシその一部を欠
いて形成することによシ、温度補償抵抗体の一部のもの
または全部を第２の抵抗層のみで形成することが容易で
あシ、これによシ、各温度補償抵抗体の値の設定とその
調節が容易であシ、そのため、きわめて精度を高めるこ
とができ、かつ、第２の抵抗層によるものと第１の抵抗
層によるものとを並列に接続することによって出力電圧
の温度特性をフラットにすることも容易なものである。
縁膜の上に第１の抵抗層、第２の抵抗層、導電体層を順
次積層形成し、選択エツチングによジストレンゲージ抵
抗体と温度補償抵抗体とリード回路パターンを形成する
ようにしたものにおいて、第１の抵抗層の形成時にマス
キング法またはフォトエツチング法によシその一部を欠
いて形成することによシ、温度補償抵抗体の一部のもの
または全部を第２の抵抗層のみで形成することが容易で
あシ、これによシ、各温度補償抵抗体の値の設定とその
調節が容易であシ、そのため、きわめて精度を高めるこ
とができ、かつ、第２の抵抗層によるものと第１の抵抗
層によるものとを並列に接続することによって出力電圧
の温度特性をフラットにすることも容易なものである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は斜視図
、第２図は回路図、第３図は各層を形成時の平面図、第
４図は第３図におけるＡ−Ａ線部の拡大断面図、第５図
はパターン部形成時の平面図、第６図は導電体層エツチ
ング時の平面図、第７図は第２の抵抗体層エツチング時
の平面図、第８図はスパン温度補償抵抗を設けないとき
の出力電圧の温度特性図、第９図はスパン温度補償抵抗
によシ補償した状態の特性図、第１０図は各種の補償状
態を示す特性図である。 １・・・ビーム体、８・・・ストレンゲージ抵抗体、９
〜１１・・・温度補償抵抗体、１４・・・温度補償抵抗
回路、１５・・・絶縁層、１６・・・第１の抵抗層、１
７・・・第２の抵抗層、１８・・・導電体層、１９・・
・リード回路パターン出 願 人 東京電気株式会
社 に名Ｊ図 ３ｕ票 ｌもδ砺 ］６図 一集７７１１１ 一第○図 Ｕ７皿曳（’Ｃ）
、第２図は回路図、第３図は各層を形成時の平面図、第
４図は第３図におけるＡ−Ａ線部の拡大断面図、第５図
はパターン部形成時の平面図、第６図は導電体層エツチ
ング時の平面図、第７図は第２の抵抗体層エツチング時
の平面図、第８図はスパン温度補償抵抗を設けないとき
の出力電圧の温度特性図、第９図はスパン温度補償抵抗
によシ補償した状態の特性図、第１０図は各種の補償状
態を示す特性図である。 １・・・ビーム体、８・・・ストレンゲージ抵抗体、９
〜１１・・・温度補償抵抗体、１４・・・温度補償抵抗
回路、１５・・・絶縁層、１６・・・第１の抵抗層、１
７・・・第２の抵抗層、１８・・・導電体層、１９・・
・リード回路パターン出 願 人 東京電気株式会
社 に名Ｊ図 ３ｕ票 ｌもδ砺 ］６図 一集７７１１１ 一第○図 Ｕ７皿曳（’Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 ビーム体の表面に形成された絶縁膜の上に、第１
の抵抗層、第２の抵抗層、導電体層を順次積層形成した
後に選択エツチングプロ化そで第１の抵抗層によジスト
レンゲージ抵抗体を形成し、第１の抵抗層と第２の抵抗
層との積層体によ多温度補償抵抗体を形成し、第１の抵
抗層と第２の抵抗層と導電体層との積層体によシリード
回路パターンを形成するようにしたものにおいて、前記
第１の抵抗層の形成時にその一部を欠いて形成すること
によυ前記温度補償抵抗体の一部のものまたは全部を第
２の抵抗層のみによ多形成したことを特徴とする歪セン
サ。 ２、 ビーム体の表面に形成された絶縁膜の上に、第１
の抵抗層、第２の抵抗層、導電体層を順次積層形成した
後に選択エツチングプロセスで第１の抵抗層によりスト
レンゲージ抵抗体を形成し、第１の抵抗層と第２の抵抗
層との積層体によ多温度補償抵抗体を形成し、第１の抵
抗層と第２の抵抗層と導電体層との積層体によシリード
回路パターンを形成するようにしたものにおいて、前記
第１の抵抗層の形成時にその一部を欠いて形成すること
によシ第２の抵抗層のみによる抵抗体を形成し、この第
２の抵抗層のみによる抵抗体と前記第１の抵抗層による
抵抗体とを並列結合して温度補償抵抗回路を形成したこ
とを特徴とする歪センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP403383A JPS59128402A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP403383A JPS59128402A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 歪センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128402A true JPS59128402A (ja) | 1984-07-24 |
Family
ID=11573647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP403383A Pending JPS59128402A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59128402A (ja) |
-
1983
- 1983-01-13 JP JP403383A patent/JPS59128402A/ja active Pending
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