JPS61256233A - 金属薄膜圧力センサ−およびその製造方法 - Google Patents
金属薄膜圧力センサ−およびその製造方法Info
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- JPS61256233A JPS61256233A JP9933985A JP9933985A JPS61256233A JP S61256233 A JPS61256233 A JP S61256233A JP 9933985 A JP9933985 A JP 9933985A JP 9933985 A JP9933985 A JP 9933985A JP S61256233 A JPS61256233 A JP S61256233A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (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】
産業上の利用分野
この発明は、金属薄膜圧力センサーおよびその製造方法
に関し、特に、金属薄膜の形成法を改良して、感度の向
上を図るものである。
に関し、特に、金属薄膜の形成法を改良して、感度の向
上を図るものである。
従来の技術
従来、金属薄膜圧力センサーとしては、ダイヤフラム上
の設けた絶縁板あるいは絶縁フィルムの表面に、Ｃｕ−
Ｎ１（アドバンス）合金やＮｉ−０ｒにクロム）合金の
ワイヤあるいはハクを付着形成したものが提供されてい
る。しかしながら、この種の金属薄膜圧力センサーは、
温度係数は小さく安定しているが、感度（ＧＦ）が約２
と低く、そのため、増幅器の負担が大きくなる問題があ
った。
の設けた絶縁板あるいは絶縁フィルムの表面に、Ｃｕ−
Ｎ１（アドバンス）合金やＮｉ−０ｒにクロム）合金の
ワイヤあるいはハクを付着形成したものが提供されてい
る。しかしながら、この種の金属薄膜圧力センサーは、
温度係数は小さく安定しているが、感度（ＧＦ）が約２
と低く、そのため、増幅器の負担が大きくなる問題があ
った。
発明の目的
この発明は上記した従来の問題を解消せんとするもので
あり、温度係数が小さく安定していると共に感度の高い
金属薄膜圧力センサーを提供し、増幅器の負担を少なく
することを特徴とする特許である。
あり、温度係数が小さく安定していると共に感度の高い
金属薄膜圧力センサーを提供し、増幅器の負担を少なく
することを特徴とする特許である。
発明の構成
この発明は、上記した目的を達成するためになされたも
のであり、ダイヤフラム上の絶縁体あるいは絶縁膜の表
面に、クロムあるいはクロム合金を物理的蒸着法により
薄膜化して金属薄膜を設けたことを特徴とする金属薄膜
圧力センサー、および、ダイヤフラム上の絶縁体あるい
は絶縁膜の表面に金属クロムあるいはクロム合金をスパ
ッタリング法等の物理的蒸着法により薄膜化して金属薄
膜を形成した後、フォトエツチング法によりパターン化
してアルミ等の電極を設けることを特徴とする金属薄膜
圧力センサーの製造方法を提供するものである。
のであり、ダイヤフラム上の絶縁体あるいは絶縁膜の表
面に、クロムあるいはクロム合金を物理的蒸着法により
薄膜化して金属薄膜を設けたことを特徴とする金属薄膜
圧力センサー、および、ダイヤフラム上の絶縁体あるい
は絶縁膜の表面に金属クロムあるいはクロム合金をスパ
ッタリング法等の物理的蒸着法により薄膜化して金属薄
膜を形成した後、フォトエツチング法によりパターン化
してアルミ等の電極を設けることを特徴とする金属薄膜
圧力センサーの製造方法を提供するものである。
実施例
以下、この発明を図面に示す実施例により詳細に説明す
る。
る。
第１図、第２図はこの発明に係わる金属薄膜圧力センサ
ーを示し、ダイヤフラムｌの平板状の受圧部１ａの表面
全体に、５ｉＯｚを塗布して絶縁膜２を形成し、該絶縁
膜２の表面に薄膜化したＣｒをブリッジ状に設けて金属
薄膜の抵抗膜３を形成すると共に、該抵抗膜３に接続さ
せて、絶縁＠２の表面にＣｒ膜を介してＡｉ、の電極膜
４を形成し、上記抵抗膜３および電極膜４の表面にパッ
シベーション膜５を設けている。
ーを示し、ダイヤフラムｌの平板状の受圧部１ａの表面
全体に、５ｉＯｚを塗布して絶縁膜２を形成し、該絶縁
膜２の表面に薄膜化したＣｒをブリッジ状に設けて金属
薄膜の抵抗膜３を形成すると共に、該抵抗膜３に接続さ
せて、絶縁＠２の表面にＣｒ膜を介してＡｉ、の電極膜
４を形成し、上記抵抗膜３および電極膜４の表面にパッ
シベーション膜５を設けている。
上記した金属薄膜圧力センサーは、以下の方法で製造し
ている。
ている。
まず、ダイヤフラム１として、周辺面定形平板状の微小
ダイヤフラムを用いている。該ダイヤフラムｌは第３図
に示す方法で形成している。即ち、（１）に示すように
、まず、適当な前処理を施したステンレス板１０の上面
にニッケル無電解メッキあるいはニッケル電鋳にて２０
〜５０μの第１メッキ層１１を形成する。次に、上記第
１メッキ層１１の上面全体に感光性樹脂１２を０．５〜
１．０ｍｍの厚さで均一に塗布した後、円形の透明部を
所定間隔をあけて設けたフォトマスク（図示せず）を感
光性樹脂１２の上面に設置し、上方よりフォトマスクを
通して紫外線露光を１０〜１５分行う。その後、アルカ
リ液で洗うことにより、上記透明部と対向した感光性樹
脂の部分が残り、他の不透明部分と対向した部分が流さ
れる。このようなフォトリソ加工により、（ＩＩ）に示
すような、第１メッキ層１１の上面にパターン化された
高さ０．５〜１．０ｍｍの円柱台状の感光性樹脂１２が
突設される。次に、適当な前処理の後に、上記円柱台状
の感光性樹脂を囲繞する連結されたＷＩ４１３にニッケ
ル電鋳にて必要な厚さく０．２〜０．５ｍｍ）メッキを
施こし、（ＩＩＩ）に示すように第２メッキ層１４を形
成する。上記メッキ後に、ステンレス板ＩＯを第１メッ
キ層１１より分離すると共に、円柱台状の感光性樹脂１
２をビンセット等により取り除く。このよにして、ＣＩ
Ｖ）に示すような第１メッキ層１１の上面に円桂状の溝
」５をパターン化してあけて第２メッキ層１４が一体に
固着して積層されたものが形成される。これを図中鎖線
で示す如く、１個のｉ＊１５を夫々分割するように切断
し、第１メッキ層１１が受圧部１ａとなり、該受圧部１
ａの周辺に突設された第２メッキ層１４が周辺固定部１
ｂなる周辺固定形平板の微小ダイヤフラム１が形成され
る。このようにして形成されたダイヤフラムｌは、メッ
キで受圧部１ａ及び周辺固定部１ｂを形成するため、均
一な厚さとすることが出来ると共に、製作が極めて容易
で１回の製作で多量のダイヤスラムが形成でき、安価と
なる。しかも、寸法精度が良く、微小なものでも正確に
製作できる。
ダイヤフラムを用いている。該ダイヤフラムｌは第３図
に示す方法で形成している。即ち、（１）に示すように
、まず、適当な前処理を施したステンレス板１０の上面
にニッケル無電解メッキあるいはニッケル電鋳にて２０
〜５０μの第１メッキ層１１を形成する。次に、上記第
１メッキ層１１の上面全体に感光性樹脂１２を０．５〜
１．０ｍｍの厚さで均一に塗布した後、円形の透明部を
所定間隔をあけて設けたフォトマスク（図示せず）を感
光性樹脂１２の上面に設置し、上方よりフォトマスクを
通して紫外線露光を１０〜１５分行う。その後、アルカ
リ液で洗うことにより、上記透明部と対向した感光性樹
脂の部分が残り、他の不透明部分と対向した部分が流さ
れる。このようなフォトリソ加工により、（ＩＩ）に示
すような、第１メッキ層１１の上面にパターン化された
高さ０．５〜１．０ｍｍの円柱台状の感光性樹脂１２が
突設される。次に、適当な前処理の後に、上記円柱台状
の感光性樹脂を囲繞する連結されたＷＩ４１３にニッケ
ル電鋳にて必要な厚さく０．２〜０．５ｍｍ）メッキを
施こし、（ＩＩＩ）に示すように第２メッキ層１４を形
成する。上記メッキ後に、ステンレス板ＩＯを第１メッ
キ層１１より分離すると共に、円柱台状の感光性樹脂１
２をビンセット等により取り除く。このよにして、ＣＩ
Ｖ）に示すような第１メッキ層１１の上面に円桂状の溝
」５をパターン化してあけて第２メッキ層１４が一体に
固着して積層されたものが形成される。これを図中鎖線
で示す如く、１個のｉ＊１５を夫々分割するように切断
し、第１メッキ層１１が受圧部１ａとなり、該受圧部１
ａの周辺に突設された第２メッキ層１４が周辺固定部１
ｂなる周辺固定形平板の微小ダイヤフラム１が形成され
る。このようにして形成されたダイヤフラムｌは、メッ
キで受圧部１ａ及び周辺固定部１ｂを形成するため、均
一な厚さとすることが出来ると共に、製作が極めて容易
で１回の製作で多量のダイヤスラムが形成でき、安価と
なる。しかも、寸法精度が良く、微小なものでも正確に
製作できる。
更に、メッキの材質にＮ１−ＰあるいはＮｉ−９ｎ等の
強度が高く耐食性に優れた合金を用いると、耐食性がよ
く、かつ、割れ難いものとなる。
強度が高く耐食性に優れた合金を用いると、耐食性がよ
く、かつ、割れ難いものとなる。
つぎに、上記ダイヤフラムｌの受圧部１ａの表面に５ｉ
ｄｔを均一な所定の厚さで塗布して絶縁膜２を形成する
。
ｄｔを均一な所定の厚さで塗布して絶縁膜２を形成する
。
ついで、上記絶縁膜２を清浄に洗浄した後に、スパッタ
リング法による蒸着法で金属クロムをターゲットとして
通常真空度０．８〜５Ｘ１０−”ＴｏｒｒＳｌ ００〜
４００Ｗの電力で１００〜１０００人の厚みで薄膜化し
、図示の如き、ブリッジ状とした線幅２０μｍの抵抗膜
３を形成する。該抵抗膜３の形成後に、抵抗値の安定化
のために、３００℃１Ｈｒ空気中で熱処理をする。
リング法による蒸着法で金属クロムをターゲットとして
通常真空度０．８〜５Ｘ１０−”ＴｏｒｒＳｌ ００〜
４００Ｗの電力で１００〜１０００人の厚みで薄膜化し
、図示の如き、ブリッジ状とした線幅２０μｍの抵抗膜
３を形成する。該抵抗膜３の形成後に、抵抗値の安定化
のために、３００℃１Ｈｒ空気中で熱処理をする。
その後、公知のフォトエツチング法によりパターン化し
てＡ、９の電極膜４を形成している。
てＡ、９の電極膜４を形成している。
上記の如く構成した金属薄膜圧力センサーにおいて、感
度（ゲージファクタ ＧＰ）、抵抗温度係数（ＴＣＲ）
および感度温度係数（Ｔｅ３）に対する電力の影響、膜
厚依存性、圧力依存性の関係を実験により測定した。そ
の結果は、第４図（電力の影響を示す）、第５図（膜厚
依存性を示す）および第６図（圧力依存性をに示す）の
通りであった。
度（ゲージファクタ ＧＰ）、抵抗温度係数（ＴＣＲ）
および感度温度係数（Ｔｅ３）に対する電力の影響、膜
厚依存性、圧力依存性の関係を実験により測定した。そ
の結果は、第４図（電力の影響を示す）、第５図（膜厚
依存性を示す）および第６図（圧力依存性をに示す）の
通りであった。
上記結果より明らかなように、本金属薄膜圧力センサー
では、感度を約１６〜１７、抵抗温度係数を−５００〜
−６００ｐｐｍ／’Ｃ１感度温度係数を−５００〜−６
００ｐｐｍ／’Ｃ１そして比抵抗を約１０−′Ω−ｃｍ
とすることができ、高い感度と安定した小さい温度係数
が得られた。
では、感度を約１６〜１７、抵抗温度係数を−５００〜
−６００ｐｐｍ／’Ｃ１感度温度係数を−５００〜−６
００ｐｐｍ／’Ｃ１そして比抵抗を約１０−′Ω−ｃｍ
とすることができ、高い感度と安定した小さい温度係数
が得られた。
この発明は上記実施例に限定されず、金属クロムのター
ゲットをクロムとモリブデンの合金ターゲットとし、そ
の組成をＯｒ、−ｘＭｏｘ（ｘ＝ｏ 〜０．０５）の範
囲で、例えば、Ｃｒｏ、ｓｔＭＯｏ、ｏｓのものを前記
実施例と同様の条件でスパッタリング法により薄膜化し
てもよい。
ゲットをクロムとモリブデンの合金ターゲットとし、そ
の組成をＯｒ、−ｘＭｏｘ（ｘ＝ｏ 〜０．０５）の範
囲で、例えば、Ｃｒｏ、ｓｔＭＯｏ、ｏｓのものを前記
実施例と同様の条件でスパッタリング法により薄膜化し
てもよい。
上記実施例の場合、感度が１３〜１５、抵抗温度係数が
一２００〜Ｏｐｐｍ／℃、感度温度係数が約−４０００
〜−３０００ｐｐｍ／℃、比抵抗が約５×１０−′Ω−
ｃｍの値となる金属薄膜圧力センサーが得られた。
一２００〜Ｏｐｐｍ／℃、感度温度係数が約−４０００
〜−３０００ｐｐｍ／℃、比抵抗が約５×１０−′Ω−
ｃｍの値となる金属薄膜圧力センサーが得られた。
なお、本発明は、上記圧力センザー以外に、金属薄膜ひ
ずみゲージとして利用できることは言うまでもない。
ずみゲージとして利用できることは言うまでもない。
以上の説明より明らかなように、この発明に係る金属薄
膜圧力センサーによれば、絶縁体あるいは絶縁膜上に金
属クロムを蒸着法により薄膜化して抵抗膜を形成してい
るため、感度が非常に高くなる。即ち、従来の圧力セン
サーは感度が略２であったのに対して、本発明の圧力セ
ンサーは感度が１６〜１７と８倍以上となる。よって、
増幅器の負担がその公費なく出来る利点を有するもので
ある。また、製造方法が極めて簡単であるため、安価と
なり、かつ、微小のものでも寸法精度がでる等の種々の
効果を有するものである。
膜圧力センサーによれば、絶縁体あるいは絶縁膜上に金
属クロムを蒸着法により薄膜化して抵抗膜を形成してい
るため、感度が非常に高くなる。即ち、従来の圧力セン
サーは感度が略２であったのに対して、本発明の圧力セ
ンサーは感度が１６〜１７と８倍以上となる。よって、
増幅器の負担がその公費なく出来る利点を有するもので
ある。また、製造方法が極めて簡単であるため、安価と
なり、かつ、微小のものでも寸法精度がでる等の種々の
効果を有するものである。
第１図はこの発明に係わる金属薄膜圧力センサーの平面
図、第２図は第１図の側面図、第３図（１）（ＩＩＸＩ
Ｉ［ＸＩＶ）は圧力センサーの弾性変形素子となるダイ
ヤフラムの製造法を順次示す図面、第４図・第５図・第
６図は本発明の圧力センサーの性能を示す線図であり、
第４図（Ｉ）は電力の影響と抵抗温度係数および感度温
度係数の関係を示す線図、第４図（ｎ）は電力の影響と
感度の関係を示す線図、第５図（Ｉ）は膜厚依存性と抵
抗温度係数および感度温度係数の関係を示す線図、第５
図（ＩＩ）は膜厚依存性と感度の関係を示す線図、第６
図（Ｉ）は圧力依存性と抵抗温度係数および感度温度係
数の関係を示す線図、第６図（ｎ）は圧力依存線と感度
の関係を示す線図である。 ■９．ダイヤフラム ２１．絶縁層３１．金属
薄膜の抵抗層 ４１．電極層特許出願人 株式会社
東海理化電機製作所代理人 弁理士 青 山 葆
ほか ２名第１図 第２ｔ！１ ＾ 第３図 第４ｍ ＰＯＷＥＲ（Ｗ） 第５ス １！［４（Ａ） 第６ｍ
図、第２図は第１図の側面図、第３図（１）（ＩＩＸＩ
Ｉ［ＸＩＶ）は圧力センサーの弾性変形素子となるダイ
ヤフラムの製造法を順次示す図面、第４図・第５図・第
６図は本発明の圧力センサーの性能を示す線図であり、
第４図（Ｉ）は電力の影響と抵抗温度係数および感度温
度係数の関係を示す線図、第４図（ｎ）は電力の影響と
感度の関係を示す線図、第５図（Ｉ）は膜厚依存性と抵
抗温度係数および感度温度係数の関係を示す線図、第５
図（ＩＩ）は膜厚依存性と感度の関係を示す線図、第６
図（Ｉ）は圧力依存性と抵抗温度係数および感度温度係
数の関係を示す線図、第６図（ｎ）は圧力依存線と感度
の関係を示す線図である。 ■９．ダイヤフラム ２１．絶縁層３１．金属
薄膜の抵抗層 ４１．電極層特許出願人 株式会社
東海理化電機製作所代理人 弁理士 青 山 葆
ほか ２名第１図 第２ｔ！１ ＾ 第３図 第４ｍ ＰＯＷＥＲ（Ｗ） 第５ス １！［４（Ａ） 第６ｍ
Claims (4)
- （１）ダイヤフラム上の絶縁体あるいは絶縁膜の表面に
、クロムあるいはクロム合金を物理的蒸着法により薄膜
化して金属薄膜を設けたことを特徴とする金属薄膜圧力
センサー。 - （２）上記特許請求の範囲（１）記載の金属薄膜をブリ
ッジ状に設けたことを特徴とする金属薄膜圧力センサー
。 - （３）上記特許請求の範囲（１）記載の金属薄膜を、ク
ロムとモリブデンの合金薄膜とし、その組成をＣｒ＿１
＿−＿ｘ・Ｍｏ＿ｘ（ｘ＝０〜０．０５）としたことを
特徴とする金属薄膜圧力センサー。 - （４）ダイヤフラム上の絶縁体あるいは絶縁膜の表面に
金属クロムあるいはクロム合金をスパッタリング法等の
物理的蒸着法により薄膜化して金属薄膜を形成した後、
フォトエッチング法によりパターン化してアルミ等の電
極を設けることを特徴とする金属薄膜圧力センサーの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60099339A JPH0754281B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 金属薄膜圧力センサーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60099339A JPH0754281B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 金属薄膜圧力センサーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256233A true JPS61256233A (ja) | 1986-11-13 |
| JPH0754281B2 JPH0754281B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=14244866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60099339A Expired - Lifetime JPH0754281B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 金属薄膜圧力センサーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754281B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5001454A (en) * | 1988-09-12 | 1991-03-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Thin film resistor for strain gauge |
| JP2018151204A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 公益財団法人電磁材料研究所 | 水素ガス環境用歪センサ |
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|---|---|---|---|---|
| WO2024171664A1 (ja) * | 2023-02-16 | 2024-08-22 | アルプスアルパイン株式会社 | 歪ゲージおよびセンサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141273A (ja) * | 1983-02-01 | 1984-08-13 | Anelva Corp | 薄膜装置 |
-
1985
- 1985-05-09 JP JP60099339A patent/JPH0754281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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| JPS59141273A (ja) * | 1983-02-01 | 1984-08-13 | Anelva Corp | 薄膜装置 |
Cited By (3)
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| US5001454A (en) * | 1988-09-12 | 1991-03-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Thin film resistor for strain gauge |
| JP2018151204A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 公益財団法人電磁材料研究所 | 水素ガス環境用歪センサ |
| JP2021107835A (ja) * | 2017-03-10 | 2021-07-29 | 公益財団法人電磁材料研究所 | 水素ガス環境用歪センサおよび歪センサの使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754281B2 (ja) | 1995-06-07 |
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