特開 2024-106799 歪みセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024106799

(43)【公開日】2024-08-08

(54)【発明の名称】歪みセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20240801BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 103R

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023011243

(22)【出願日】2023-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003812

【氏名又は名称】弁理士法人いくみ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 聖

(72)【発明者】

【氏名】中井 孝洋

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA25

2F063CA34

2F063EC03

2F063EC20

2F063EC27

(57)【要約】

【課題】感度に優れながら、小型である歪みセンサを提供すること。
【解決手段】歪みセンサ１は、基材フィルム２と、歪みゲージ線部３と、接続線部４とを備える。歪みゲージ線部３は、厚み方向における基材フィルム２の一方面に配置される。歪みゲージ線部３は、第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａを有する。第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａは、互いに間隔が隔てられるように並んで延びる。接続線部４は、厚み方向における基材フィルムの一方面に配置される。接続線部４は、第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａを接続する。接続線部４の表面抵抗率Ｒｃは、歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓより低い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材フィルムと、
厚み方向における前記基材フィルムの一方面に配置される歪みゲージ線部であって、互いに間隔が隔てられるように並んで延びる第１線部および第２線部を有する歪みゲージ線部と、
厚み方向における前記基材フィルムの一方面に配置される接続線部であって、前記第１線部および前記第２線部を接続する接続線部と、を備え、
前記接続線部の表面抵抗率Ｒｃは、前記歪みゲージ線部の表面抵抗率Ｒｓより低い、歪みセンサ。

【請求項2】

前記第１線部および前記第２線部のそれぞれにおいて前記第１線部および前記第２線部のそれぞれが延びる方向に直交する方向の長さＬＬに対する、前記接続線部において前記接続線部が延びる方向に直交する方向の長さＬＣの比（ＬＣ／ＬＬ）は、２．０以下、０．５以上である、請求項１に記載の歪みセンサ。

【請求項3】

前記接続線部は、前記第１線部および前記第２線部が延びる方向に交差する方向に延びる、請求項１または２に記載の歪みセンサ。

【請求項4】

前記接続線部は、前記第１線部および前記第２線部が延びる方向に直交する方向に延びる、請求項３に記載の歪みセンサ。

【請求項5】

前記接続線部の材料は、前記歪みゲージ線部の材料と異なる、請求項１または請求項２に記載の歪みセンサ。

【請求項6】

前記接続線部のゲージ率は、前記歪みゲージ線部のゲージ率より低い、請求項１または請求項２に記載の歪みセンサ。

【請求項7】

前記歪みゲージ線部の表面抵抗率Ｒｓに対する前記接続線部の表面抵抗率Ｒｃの比（Ｒｃ／Ｒｓ）は、０．１０以下である、請求項１または請求項２に記載の歪みセンサ。

【請求項8】

前記第１線部および前記第２線部のそれぞれの電気抵抗に対する前記接続線部の電気抵抗の比は、０．００５以下である、請求項１または請求項２に記載の歪みセンサ。

【請求項9】

前記歪みゲージ線部の材料は、窒化クロムを含む、請求項１または請求項２に記載の歪みセンサ。

【請求項10】

前記接続線部の材料は、銅、および／または、ニッケルを含む、請求項１または請求項２に記載の歪みセンサ。

【請求項11】

前記歪みゲージ線部の厚みが、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の歪みセンサ。

【請求項12】

前記接続線部は、第１層と第２層とを厚み方向に向かって順に備える、請求項１または請求項２に記載の歪みセンサ。

【請求項13】

前記第１層は、前記歪みゲージ線部と連続し、
前記第１層の材料は、前記歪みゲージ線部の材料と同一である、請求項１２に記載の歪みセンサ。

【請求項14】

前記第１層は、厚み方向における前記基材フィルムの一方面に配置されている、請求項１３に記載の歪みセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歪みセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

基材フィルムと、歪みゲージ線部と、接続線部と、を備える歪みセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の歪みセンサでは、歪みゲージ線部は、厚み方向における基材フィルムの一方面に配置される。歪みゲージ線部は、第１線部および第２線部を有する。第１線部および第２線部は、互いに間隔が隔てられるように並んで延びる。また、接続線部は、厚み方向における基材フィルムの一方面に配置される。接続線部は、第１線部および第２線部を接続する。

【0003】

基材フィルムがセンサ対象に取り付けられて、センサ対象が伸縮すると、これに連動して、第１線部および第２線部は、伸縮する。すると、歪みゲージ線部の抵抗が変動する。歪みセンサでは、歪みゲージ線部の抵抗の変動と、歪みゲージ線部のゲージ率とから、歪みゲージ線部の伸縮量が求められるとともに、センサ対象の伸縮量、すなわち、センサ対象の歪み量が求められる。以上より、歪みゲージ線部のゲージ率が高いと、歪みセンサの感度が高くなる。

【0004】

一方、接続線部のゲージ率は、センタ対象の伸縮のセンシングに実質的に寄与しない。接続線部の電気抵抗は、低いことが求められる。そこで、接続線部の幅を、歪みゲージ線部の幅より広くすることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＷＯ２０２２／０９２２０４号

【特許文献2】特開平１－２１９６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

歪みセンサには、用途および目的に応じて、小型であることが求められる。

【0007】

しかし、特許文献２では、接続線部の幅が歪みゲージ線部の幅より広いため、歪みセンサは、小型にできないという不具合がある。

【0008】

本発明は、感度に優れながら、小型である歪みセンサを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明［１］は、基材フィルムと、厚み方向における前記基材フィルムの一方面に配置される歪みゲージ線部であって、互いに間隔が隔てられるように並んで延びる第１線部および第２線部を有する歪みゲージ線部と、厚み方向における前記基材フィルムの一方面に配置される接続線部であって、前記第１線部および前記第２線部を接続する接続線部と、を備え、前記接続線部の表面抵抗率Ｒｃは、前記歪みゲージ線部の表面抵抗率Ｒｓより低い、歪みセンサを含む。

【0010】

この歪みセンサでは、接続線部の表面抵抗率Ｒｃが歪みゲージ線部の表面抵抗率Ｒｓより低い。そのため、接続線部の幅を拡げることなく、接続線部の電気抵抗を歪みゲージ線部の電気抵抗より低くできる。そのため、歪みセンサは、感度に優れながら、小型にできる。

【0011】

本発明［２］は、前記第１線部および前記第２線部のそれぞれにおいて前記第１線部および前記第２線部のそれぞれが延びる方向に直交する方向の長さＬＬに対する、前記接続線部において前記接続線部が延びる方向に直交する方向の長さＬＣの比（ＬＣ／ＬＬ）は、２．０以下、０．５以上である、［１］に記載の歪みセンサを含む。

【0012】

この歪みセンサでは、第１線部および第２線部のそれぞれにおいて第１線部および第２線部のそれぞれが延びる方向に直交する方向の長さＬＬに対する、接続線部において接続線部が延びる方向に直交する方向の長さＬＣの比（ＬＣ／ＬＬ）は、２．０以下であるので、歪みセンサを小型にできる。

【0013】

比（ＬＣ／ＬＬ）が０．５以上であるので、接続線部が延びる方向に直交する方向の長さＬＣを比較的長くでき、そのため、接続線部おける断線の発生を抑制でき、歪みセンサは、優れた耐久性を発揮できる。

【0014】

本発明［３］は、前記接続線部は、前記第１線部および前記第２線部が延びる方向に交差する方向に延びる、［１］または２に記載の歪みセンサを含む。

【0015】

本発明［４］は、前記接続線部は、前記第１線部および前記第２線部が延びる方向に直交する方向に延びる、［３］に記載の歪みセンサを含む。

【0016】

本発明［５］は、前記接続線部の材料は、前記歪みゲージ線部の材料と異なる、［１］または［２］に記載の歪みセンサを含む。

【0017】

本発明［６］は、前記接続線部のゲージ率は、前記歪みゲージ線部のゲージ率より低い、［１］または［２］に記載の歪みセンサを含む。

【0018】

本発明［７］は、前記歪みゲージ線部の表面抵抗率Ｒｓに対する前記接続線部の表面抵抗率Ｒｃの比（Ｒｃ／Ｒｓ）は、０．１０以下である、［１］または［２］に記載の歪みセンサを含む。

【0019】

この歪みセンサでは、歪みゲージ線部の表面抵抗率Ｒｓに対する接続線部の表面抵抗率Ｒｃの比（Ｒｃ／Ｒｓ）が０．１０以下であるので、感度を向上できる。

【0020】

本発明［８］は、前記第１線部および前記第２線部のそれぞれの電気抵抗に対する前記接続線部の電気抵抗の比は、０．００５以下である、［１］または［２］に記載の歪みセンサを含む。

【0021】

この歪みセンサでは、歪みゲージ線部の電気抵抗に対する接続線部の電気抵抗の比が０．００５以下であるので、感度を向上できる。

【0022】

本発明［９］は、前記歪みゲージ線部の材料は、窒化クロムを含む、［１］または［２］に記載の歪みセンサを含む。

【0023】

本発明［１０］は、前記接続線部の材料は、銅、および／または、ニッケルを含む、［１］または［２］に記載の歪みセンサを含む。

【0024】

本発明［１１］は、前記歪みゲージ線部の厚みが、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする、［１］または［２］に記載の歪みセンサを含む。

【0025】

この歪みセンサでは、歪みゲージ線部の厚みが、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であるので、センシングの信頼性に優れながら、薄くできる。

【0026】

本発明［１２］は、前記接続線部は、第１層と第２層とを厚み方向に向かって順に備える、［１］または［２］に記載の歪みセンサを含む。

【0027】

この歪みセンサでは、接続線部は、第１層と第２層とを厚み方向に向かって順に備えるので、接続線部の表面抵抗率Ｒｃを低減できる。そのため、接続線部を小型にしながら、感度を向上できる。

【0028】

本発明［１３］は、前記第１層は、前記歪みゲージ線部と連続し、前記第１層の材料は、前記歪みゲージ線部の材料と同一である、［１２］に記載の歪みセンサを含む。

【0029】

この歪みセンサでは、第１層は、歪みゲージ線部と連続し、第１層の材料は、歪みゲージ線部の材料と同一であるので、歪みゲージ線部と接続線部との界面における損傷を抑制できる。

【0030】

本発明［１４］は、前記第１層は、厚み方向における前記基材フィルムの一方面に配置されている、［１３］に記載の歪みセンサを含む。

【発明の効果】

【0031】

本発明の歪みセンサは、感度に優れながら、小型にできる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の歪みセンサの一実施形態の平面図である。

【図2】図１におけるＸ－Ｘ線に沿う断面図である。

【図3】図３Ａ－図３Ｄは、図２に示す歪みセンサの製造工程図である。図３Ａは、抵抗層を形成する工程である。図３Ｂは、抵抗層から歪みゲージ線部を形成する工程である。図３Ｃは、導電層を形成する工程である。図３Ｄは、導電層から接続線部を形成する工程である。

【図4】第１変形例の拡大平面図である。

【図5】図５Ａから図５Ｄは、第２変形例の歪みセンサの製造工程図である。図５Ａは、抵抗層を形成する工程である。図５Ｂは、抵抗層から歪みゲージ線部および第１層を形成する工程である。図５Ｃは、導電層を形成する工程である。図５Ｄは、導電層から第２層を形成する工程である。

【図6】図６Ａから図６Ｄは、第２変形例の歪みセンサの製造工程図である。図６Ａは、導電層を形成する工程である。図６Ｂは、導電層から第２層を形成する工程である。図６Ｃは、抵抗層を形成する工程である。図６Ｄは、抵抗層から第１層および歪みゲージ線部を形成する工程である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

１． 一実施形態
図１および図２を参照して、本発明の歪みセンサの一実施形態を説明する。なお、図１において、後述する接続線部４および端子線部５は、ハッチングで描画している。

【0034】

歪みセンサ１は、センサ対象に取り付けられ、センサ対象の歪み量を測定するデバイスである。図１および図２に示すように、歪みセンサ１は、厚みを有する。歪みセンサ１は、面方向に延びる。面方向は、厚み方向に直交する。歪みセンサ１は、平面視において、略矩形状を有する。歪みセンサ１は、第１方向に長く、第２方向に短い。第１方向は、面方向に含まれる。第２方向は、面方向に含まれる。第２方向は、第１方向に交差する。好ましくは、第２方向は、第１方向に直交する。

【0035】

歪みセンサ１は、基材フィルム２と、歪みゲージ線部３と、接続線部４と、端子線部５と、を備える。

【0036】

１．１ 基材フィルム２
基材フィルム２は、厚み方向における歪みセンサ１の他端部に配置される。基材フィルム２は、歪みセンサ１の外形形状をなす。基材フィルム２は、例えば、可撓性である。基材フィルム２の材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、（メタ）アクリル樹脂、オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂、および、ノルボルネン樹脂が挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用することができる。樹脂としては、好ましくは、ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートが挙げられる。

【0037】

基材フィルム２の厚みは、例えば、２μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上であり、また、例えば、５００μｍ以下、好ましくは、３００μｍ以下、より好ましくは、２００μｍ以下である。

【0038】

１．２ 歪みゲージ線部３
歪みゲージ線部３は、厚み方向における基材フィルム２の一方面に配置される。歪みゲージ線部３は、厚み方向における歪みセンサ１の一端部に配置される。歪みセンサ１がセンサ対象に取り付けられ、センサ対象が歪むときに、歪みゲージ線部３は、伸縮する。歪みゲージ線部３は、第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄを有する。

【0039】

第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、第２方向において、互いに間隔が隔てられる。第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれは、第１方向に延びる。第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、第２方向に並ぶ。換言すれば、第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、互いに間隔が隔てられるように並んで延びる。

【0040】

本実施形態では、第１線部３１Ａ，第２線部３２Ａ，第１線部３１Ｂ，第２線部３２Ｂ，第１線部３１Ｃ，第２線部３２Ｃ，第１線部３１Ｄ，および、第２線部３２Ｄが、第２方向において、順に並ぶ。

【0041】

本実施形態では、第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれは、直線形状を有する。本実施形態では、第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、互いに平行する。本実施形態では、第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、第２方向に投影したときに、互いに重複する。

【0042】

第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの第１方向長さは、例えば、互いに同一である。第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの第２方向長さＬＬは、例えば、互いに同一である。

【0043】

歪みゲージ線部３の材料としては、例えば、窒化クロム、ニッケルクロム合金、および、銅ニッケル合金が挙げられる。歪みゲージ線部３の材料として、好ましくは、窒化クロムを含む。窒化クロムの窒化度は、限定されない。歪みゲージ線部３の材料は、好ましくは、窒化クロムを主成分として含み、より好ましくは、窒化クロムである。歪みゲージ線部３の材料が窒化クロムを含む場合には、歪みゲージ線部３のゲージ率を高くして、歪みセンサ１の感度を向上できる。

【0044】

歪みゲージ線部３のゲージ率は、例えば、１０以上、好ましくは、１１以上であり、また、例えば、２５以下である。

【0045】

歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓは、後述する比が後述する範囲となるよう設定される。歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓは、例えば、１Ω／□以上、好ましくは、５Ω／□以上であり、また、例えば、１００Ω／□以下、好ましくは、３０Ω／□以下、より好ましくは、１５Ω／□以下である。

【0046】

歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓを求めるには、まず、四端子法で歪みゲージ線部３の抵抗Ｒを測定する。歪みゲージ線部３の抵抗Ｒに歪みゲージ線部３の幅（第２方向長さＬＬ）を乗じた積を歪みゲージ線部３の長さで除する。

【0047】

つまり、歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓは、下記式で求められる。
歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓ＝歪みゲージ線部３の抵抗Ｒ×歪みゲージ線部３の幅ＬＬ／歪みゲージ線部３の長さ

【0048】

第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれの電気抵抗は、後述する比が後述する範囲となるように設定される。第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれの電気抵抗は、例えば、１００Ω以上、好ましくは、１，０００Ω以上、より好ましくは、３，０００Ω以上であり、また、例えば、１０，０００Ω以下、好ましくは、８，０００Ω以下、より好ましくは、６，０００Ω以下である。

【0049】

第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれの幅ＬＬは、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、５０μｍ以上であり、また、例えば、５００μｍ以下、好ましくは、２５０μｍ以下である。上記した幅ＬＬは、後述する幅ＬＣとの比が所定範囲となるように設定される。本実施形態では、第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれの幅ＬＬは、第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれにおいて第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれが延びる方向に直交する方向の長さＬＬに相当する。

【0050】

歪みゲージ線部３の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上、好ましくは、３０ｎｍ以上であり、また、例えば、１５０ｎｍ以下、好ましくは、１００ｎｍ以下、より好ましくは、７５ｎｍ以下である。歪みゲージ線部３の厚みが上記した範囲にあれば、歪みセンサ１のセンシングの信頼性に優れながら、薄くできる。

【0051】

１．３ 接続線部４
接続線部４は、厚み方向における基材フィルム２の一方面に配置される。接続線部４は、厚み方向における歪みセンサ１の一端部に配置される。本実施形態では、接続線部４は、第１接続線部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄと、第２接続線部４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃと、を備える。

【0052】

１．３．１ 第１接続線部４１Ａ
第１接続線部４１Ａは、第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａを接続する。第１接続線部４１Ａは、第１方向において歪みゲージ線部３の一端部に配置される。具体的には、第１接続線部４１Ａは、第１方向における第１線部３１Ａの一端部３１Ａ１と、第１方向における第２線部３２Ａの一端部３２Ａ１とを接続する。詳しくは、第１接続線部４１Ａは、第２方向における一端部３１Ａ１の他側面から延び、第２方向における一端部３２Ａ１の一側面に至る。第１接続線部４１Ａは、第２方向に投影したときに、一端部３１Ａ１および一端部３２Ａ１と重複する。

【0053】

第１接続線部４１Ａは、第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａが延びる方向に交差する方向に延びる。好ましくは、第１接続線部４１Ａは、第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａが延びる方向に直交する方向に延びる。第１接続線部４１Ａは、第２方向に延びる。

【0054】

第１接続線部４１Ａの幅ＬＣは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上、より好ましくは、１０μｍ以上、さらに好ましくは、５０μｍ以上であり、また、例えば、５００μｍ以下、好ましくは、２５０μｍ以下である。本実施形態では、第１接続線部４１Ａの幅ＬＣは、第１接続線部４１Ａにおいて第１接続線部４１Ａが延びる方向に直交する方向の長さＬＣに相当する。第１接続線部４１Ａの幅ＬＣが上記した下限以上であれば、第１接続線部４１Ａにおける断線の発生を抑制でき、歪みセンサ１は、優れた耐久性を発揮できる。

【0055】

第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれの幅ＬＬに対する、第１接続線部４１Ａの幅ＬＣの比（ＬＣ／ＬＬ）は、例えば、２．０以下、好ましくは、１．５以下であり、また、例えば、０．５以上である。換言すれば、第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれにおいて第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれが延びる方向に直交する方向の長さＬＬに対する、第１接続線部４１Ａにおいて第１接続線部４１Ａが延びる方向に直交する方向の長さＬＣの比（ＬＣ／ＬＬ）は、例えば、２．０以下、好ましくは、１．５以下であり、また、例えば、０．５以上である。

【0056】

比（ＬＣ／ＬＬ）が上記した上限以下であれば、第１接続線部４１Ａを小型にでき、ひいては、歪みセンサ１を小型にできる。

【0057】

比（ＬＣ／ＬＬ）が上記した下限以上であれば、第１接続線部４１Ａの接続信頼性を確保して、歪みセンサ１の感度を向上できる。

【0058】

１．３．２ 第１接続線部４１Ａの物性
第１接続線部４１Ａの表面抵抗率Ｒｃは、歪みゲージ線部３（第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａ）の表面抵抗率Ｒｓより低い。

【0059】

対して、第１接続線部４１Ａの表面抵抗率Ｒｃが歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓより高いまたは同一であれば、第１接続線部４１Ａの電気抵抗を低くして、歪みセンサ１における一定の感度を確保するために、第１接続線部４１Ａの幅ＬＣを広くせざるを得ない。そのため、第１接続線部４１Ａを小型にできず、ひいては、歪みセンサ１を小型にできない。

【0060】

具体的には、歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓに対する接続線部４の表面抵抗率Ｒｃの比（Ｒｃ／Ｒｓ）は、例えば、０．９以下、好ましくは、０．５以下、より好ましくは、０．２５以下、とりわけ好ましくは、０．１０以下、最も好ましくは、０．０５以下である。歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓに対する接続線部４の表面抵抗率Ｒｃの比（Ｒｃ／Ｒｓ）が上記した上限以下であれば、歪みセンサ１の感度を向上させながら、接続線部４の電気抵抗を低減させて、接続線部４を小型にでき、ひいては、歪みセンサ１を小型にできる。

【0061】

歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓに対する接続線部４の表面抵抗率Ｒｃの比（Ｒｃ／Ｒｓ）の下限は、例えば、０．００１、好ましくは、０．０１である。

【0062】

第１接続線部４１Ａの表面抵抗率Ｒｃは、例えば、５０Ω／□以下、好ましくは、２０Ω／□以下、より好ましくは、１０Ω／□以下である。第１接続線部４１Ａの表面抵抗率Ｒｃは、歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓと同様の方法に基づいて求められる。

【0063】

第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａの電気抵抗に対する第１接続線部４１Ａの電気抵抗の比は、例えば、０．００５以下、好ましくは、０．００２以下、より好ましくは、０．００１以下であり、また、例えば、０．０００１以上、好ましくは、０．０００５以上である。第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａの電気抵抗に対する第１接続線部４１Ａの電気抵抗の比が上記した上限以下であれば、第１接続線部４１Ａを小型にでき、ひいては、歪みセンサ１を小型にできる。

【0064】

第１接続線部４１Ａの電気抵抗は、例えば、１００Ω以下、好ましくは、１０Ω以下、より好ましくは、５Ω以下であり、また、例えば、０．１Ω以上、また、１Ω以上である。第１接続線部４１Ａの電気抵抗は、四端子法により求められる。

【0065】

第１接続線部４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄのそれぞれは、第１接続線部４１Ａと同様の構成を有する。

【0066】

１．３．３ 第２接続線部４２Ａ
第２接続線部４２Ａは、第２線部３２Ａおよび第１線部３１Ｂを接続する。第２接続線部４２Ａは、第１方向において歪みゲージ線部３の他端部に配置される。具体的には、第２接続線部４２Ａは、第１方向における第２線部３２Ａの他端部３２Ａ２と、第１方向における第１線部３１Ｂの他端部３１Ｂ２とを接続する。詳しくは、第２接続線部４２は、第２方向における他端部３２Ａ２の他側面から延び、第２方向における他端部３１Ｂ２の一側面に至る。第２接続線部４２Ａは、第２方向に投影したときに、他端部３２Ａ２および他端部３１Ｂ２と重複する。

【0067】

第２接続線部４２Ａは、第２線部３２Ａおよび第１線部３１Ｂが交差する方向に延びる。好ましくは、第２接続線部４２Ａは、第２線部３２Ａおよび第１線部３１Ｂが延びる方向に直交する方向に延びる。第２接続線部４２Ａは、第１接続線部４１Ａと平行する。第２接続線部４２Ａは、第２方向に延びる。

【0068】

第２接続線部４２Ａの材料、サイズ、表面抵抗率Ｒｃおよび電気抵抗は、第１接続線部４１Ａのそれぞれと同一である。

【0069】

第２接続線部４２Ｂ，４２Ｃのそれぞれは、第２接続線部４２Ａと同様の構成を有する。

【0070】

接続線部４の厚みは、例えば、歪みゲージ線部３より厚く、または、歪みゲージ線部３の厚みと同一である。接続線部４の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上、好ましくは、３０ｎｍ以上、より好ましくは、７５ｎｍ以上であり、また、例えば、２００ｎｍ以下、好ましくは、１５０ｎｍ以下である。

【0071】

１．３．４ 接続線部４の材料
本実施形態では、接続線部４の材料は、ゲージ線部３の材料と異なる。本実施形態では、接続線部４の材料としては、好ましくは、ゲージ線部３よりもゲージ率が低い材料が挙げられる。換言すれば、接続線部４のゲージ率は、好ましくは、歪みゲージ線部３のゲージ率より低い。具体的には、接続線部４の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、銀、および、ニッケルが挙げられる。接続線部４の材料は、歪みゲージ線部３の材料を一部含んでもよい。これらは、単独使用または併用される。接続線部４の材料として、好ましくは、銅、および、ニッケルが挙げられる。接続線部４の材料が銅またはニッケルであれば、第１接続線部４Ａの表面抵抗率Ｒｃを第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ｂより確実に低くできる。

【0072】

１．４ 端子線部５
端子線部５は、厚み方向における基材フィルム２の一方面に配置される。端子線部５は、厚み方向における歪みセンサ１の一端部に配置される。端子線部５は、第１方向における基材フィルム２の他端部に配置される。端子線部５は、端子５１Ａ，５１Ｂと、接続配線５２Ａ，５２Ｂと、を備える。

【0073】

端子５１Ａ，５１Ｂのそれぞれは、第２方向における基材フィルム２の両端部のそれぞれに配置される。端子５１Ａ，５１Ｂは、第２方向において、互いに間隔が隔てられる。端子５１Ａ，５１Ｂのそれぞれは、平面視略矩形のランド形状を有する。端子５１Ａ，５１Ｂには、図示しない接続ラインを介して演算装置と電気的に接続される。

【0074】

接続配線５２Ａは、第１線部３１Ａと端子５１Ａとを接続する。詳しくは、接続配線５２Ａは、第１方向における第１線部３１Ａの他端部３１Ａ２から端子５１Ａに向かって延びる。接続配線５２Ａは、直線形状を有する。

【0075】

接続配線５２Ｂは、第２線部３２Ｄと端子５１Ｂとを接続する。詳しくは、接続配線５２Ｂは、第１方向における第２線部３２Ｄの他端部３２Ｄ２から端子５１Ｂに向かって延びる。接続配線５２Ｂは、直線形状を有する。

【0076】

端子線部５の材料、厚み、表面抵抗率および電気抵抗のそれぞれは、接続線部４の材料、厚み、表面抵抗率および電気抵抗のそれぞれと同一である。

【0077】

歪みゲージ線部３と、接続線部４と、端子線部５とは、平面視において、葛折り形状を形成する。

【0078】

１．５ 歪みセンサ１の製造方法
図３Ａから図３Ｄを参照して、歪みセンサ１の製造方法を説明する。

【0079】

図３Ｂに示すように、この製造方法では、まず、歪みゲージ線部３を、厚み方向における基材フィルム２の一方面に形成する。

【0080】

具体的には、図３Ａに示すように、まず、抵抗層３０を、厚み方向における基材フィルム２の一方面の全てに形成する。抵抗層３０は、歪みゲージ線部３を形成するための層である。抵抗層３０の材料は、歪みゲージ線部３の材料と同一である。抵抗層３０は、パターンをまだ有していない。厚み方向における抵抗層３０の他方面の全ては、基材フィルム２の一方面と接触する。

【0081】

抵抗層３０を、ドライ法またはウエット法を用いて形成する。抵抗層３０を、好ましくは、ドライ法を用いて、より好ましくは、スパッタリングを用いて形成する。スパッタリングでは、スパッタリングターゲットの材料は、歪みゲージ線部３の材料を含む。また、スパッタリングにおけるスパッタリングガスとしては、不活性ガス、または、混合ガスが挙げられる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴンが挙げられる。スパッタリングガスとして、好ましくは、混合ガスが挙げられる。混合ガスは、例えば、不活性ガスと、歪みゲージ線部３の材料の一部と、を含む。具体的には、歪みゲージ線部３の材料が窒化クロムであれば、スパッタリングターゲットの材料は、クロムであり、スパッタリングガスは、アルゴンおよび窒素を含む混合ガスである。

【0082】

次いで、図３Ｂに示すように、その後、エッチングによって、抵抗層３０から歪みゲージ線部３を形成する。つまり、抵抗層３０をパターンニングして、第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄを形成する。

【0083】

次いで、この製造方法では、図３Ｄに示すように、接続線部４と、端子線部５と、を形成する。具体的には、まず、図３Ｃに示すように、導電層４０を、厚み方向における歪みゲージ線部３の一方面と、歪みゲージ線部３の周囲における基材フィルム２の一方面と、に形成する。導電層４０は、接続線部４と端子線部５とを形成するための層である。導電層４０は、パターンをまだ有していない。導電層４０の形成方法は、抵抗層３０の形成方法と同様である。ただし、スパッタリングターゲットの材料は、接続線部４の材料と同一である。スパッタリングガスは、不活性ガスである。

【0084】

続いて、図３Ｄに示すように、この製造方法では、エッチングによって、導電層４０から接続線部４と端子線部５とを同時に形成する。つまり、第１接続線部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄと、第２接続線部４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ（図２参照）と、端子５１Ａ，５１Ｂと、接続配線５２Ａ，５２Ｂと、を同時に形成する。

【0085】

２． 一実施形態の作用効果
この歪みセンサ１では、接続線部４の表面抵抗率Ｒｃが、歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓより低い。そのため、接続線部４の幅（第１線部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ、および、第２線部３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのそれぞれの幅）を拡げることなく、接続線部４の電気抵抗を歪みゲージ線部３の電気抵抗より低くできる。そのため、歪みセンサ１は、感度に優れながら、小型にできる。

【0086】

第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれにおいて第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれが延びる方向に直交する方向の長さＬＬに対する、第１接続線部４１Ａにおいて第１接続線部４１Ａが延びる方向に直交する方向の長さＬＣの比（ＬＣ／ＬＬ）は、２．０以下であれば、第１接続線部４１Ａを小型にでき、ひいては、歪みセンサ１を小型にできる。

【0087】

比（ＬＣ／ＬＬ）が０．５以上であれば、第１接続線部４１Ａにおける断線の発生を抑制でき、歪みセンサ１は、優れた耐久性を発揮できる。

【0088】

歪みゲージ線部３の電気抵抗に対する接続線部４の電気抵抗の比が０．００５以下であれば、歪みセンサ１の感度を向上できる。

【0089】

歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓに対する接続線部４の表面抵抗率Ｒｃの比（Ｒｃ／Ｒｓ）が０．１０以下であれば、歪みセンサ１の感度を向上できる。

【0090】

歪みゲージ線部３の厚みが、１０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下であれば、歪みセンサ１のセンシングの信頼性に優れながら、薄くできる。

【0091】

３． 変形例
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、一実施形態およびその変形例を適宜組み合わせることができる。

【0092】

３．１ 第１変形例
図４に示すように、第１変形例では、第１接続線部４１Ａは、第２方向における一端部３１Ａ１の一側面３１Ａ３と、第２方向における一端部３２Ａ１の一側面３２１Ａ３とを接続する。第１変形例では、第１接続線部４１Ａは、第２方向に投影したときに、一端部３１Ａ１および一端部３２Ａ１と重複しない。

【0093】

３．２ 第２変形例
図２に示すように、一実施形態では、接続線部４は、一層である。

【0094】

対して、図５Ｄに示すように、第２変形例では、接続線部４は、第１層４５と第２層４６とを厚み方向の一方側に向かって順に備える。第１層４５と第２層４６とのそれぞれは、上記した接続線部４の外形形状を有する。第１層４５と第２層４６とは、互いに同一のパターンを有する。

【0095】

第２変形例では、第１層４５は、厚み方向における基材フィルム２の一方面に配置されている。第１層４５は、歪みゲージ線部３と連続する。第２変形例では、第１層４５のゲージ率は、歪みゲージ線部３のゲージ率と同一である。具体的には、第１層４５の材料は、歪みゲージ線部３の材料と同一である。

【0096】

第２変形例では、第１層４５のゲージ率は、第２層４６のゲージ率より高い。具体的には、第１層４５の材料としては、一実施形態で例示した歪みゲージ線部３の材料が挙げられる。第２層４６の材料としては、一実施形態で例示した接続線部４の材料が挙げられる。

【0097】

なお、第２変形例では、端子線部５も、第１層４５および第２層４６を備える。

【0098】

第２変形例の歪みセンサ１を製造するには、図５Ａに示すように、まず、抵抗層３０を、厚み方向における基材フィルム２の一方面の全てに形成する。

【0099】

図５Ｂに示すように、次いで、エッチングによって、抵抗層３０から、歪みゲージ線部３と、第１層４５と、同時に形成する。

【0100】

図５Ｃに示すように、導電層４０を、厚み方向における歪みゲージ線部３の一方面と、厚み方向における第１層４５の一方面と、歪みゲージ線部３および第１層４５の周囲における基材フィルム２の一方面と、に形成する。

【0101】

図５Ｄに示すように、その後、エッチングによって、導電層４０から第２層４６を形成する。

【0102】

３．３ 第２変形例の作用効果
第２変形例では、接続線部４は、第１層４５と第２層４６とを厚み方向に向かって順に備えるので、接続線部４の表面抵抗率Ｒｃを低減できる。そのため、接続線部４を小型にしながら、感度を向上できる。

【0103】

さらに、第１層４５は、歪みゲージ線部３と連続し、第１層４５の材料は、歪みゲージ線部３の材料と同一である。そのため、歪みゲージ線部３と接続線部４との界面における損傷を抑制できる。損傷は、クラックを含む。換言すれば、第２変形例の歪みセンサ１は、耐クラック性に優れる。

【0104】

３．４ 第３変形例
図６Ｄに示すように、第２変形例では、接続線部４は、第２層４６と第１層４５とを厚み方向の一方側に向かって順に備える。

【0105】

第３変形例の歪みセンサ１を製造するには、図６Ａに示すように、まず、導電層４０を、厚み方向における基材フィルム２の一方面の全てに形成する。

【0106】

図６Ｂに示すように、次いで、エッチングによって、導電層４０から、第２層４６を形成する。

【0107】

図６Ｃに示すように、次いで、抵抗層３０を、厚み方向における第２層４６の一方面と、第２層４６の周囲における基材フィルム２の一方面と、に形成する。

【0108】

図６Ｄに示すように、その後、エッチングによって、抵抗層３０から、第１層４５と、歪みゲージ線部３と、を同時に形成する。

【0109】

３．５ 第４変形例
第４変形例では、接続線部４のゲージ率は、歪みゲージ線部３のゲージ率と同一であってもよい。その場合には、図示しないが、接続線部４の厚みは、歪みゲージ線部３の厚みより厚い。これによって、接続線部４の表面抵抗率Ｒｃは、歪みゲージ線部３の表面抵抗率Ｒｓより低い。

【0110】

３．６ 第５変形例
図示しないが、第２変形例および第３変形例において、第１層４５は、歪みゲージ線部３と連続してなくてもよい。つまり、第１層４５は、歪みゲージ線部３と不連続である。

【0111】

第５変形例では、接続線部４は、第１層４５と第２層４６とを厚み方向に向かって順に備えるので、接続線部４の表面抵抗率Ｒｃを低減できる。そのため、接続線部４を小型にしながら、感度を向上できる。

【実施例0112】

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値（「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値（「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。

【0113】

実施例１
図３Ａに示すように、ポリエチレンテレフタレートからなる基材フィルム２を準備した。

【0114】

続いて、窒化クロム（ゲージ率１２）からなる抵抗層３０を、厚み方向における基材フィルム２の一方面の全てに、スパッタリングを用いて形成した。スパッタリングガスは、アルゴンおよび窒素の混合ガスであった。スパッタリングターゲットは、クロムであった。抵抗層３０の厚みは、５０ｎｍであった。

【0115】

図３Ｂに示すように、次いで、エッチングによって、抵抗層３０から歪みゲージ線部３を形成した。第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれの幅ＬＬは、１００μｍであった。

【0116】

図３Ｃに示すように、次いで、銅（ゲージ率２）からなる導電層４０を、厚み方向における歪みゲージ線部３の一方面と、歪みゲージ線部３の周囲における基材フィルム２の一方面とに、スパッタリングを用いて形成した。スパッタリングガスは、アルゴンであった。スパッタリングターゲットは、銅であった。導電層４０の厚みは、５０ｎｍであった。

【0117】

図３Ｄに示すように、その後、エッチングによって、導電層４０から接続線部４と端子線部５とを同時に形成した。第１接続線部４１Ａの幅ＬＣは、１００μｍであった。

【0118】

これにより、図２に示す歪みセンサ１を製造した。

【0119】

実施例３、実施例４、および、実施例６
実施例１と同様にして、歪みセンサ１を製造した。但し、表１の通りに、導電層４０（接続線部４および端子線部５）の材料および厚みを変更した。なお、実施例３および実施例４のニッケルのゲージ率は、２である。

【0120】

比較例１
ポリエチレンテレフタレートからなる基材フィルム２を準備した。

【0121】

続いて、窒化クロム（ゲージ率１２）からなる抵抗層３０を、厚み方向における基材フィルム２の一方面の全てに、スパッタリングを用いて形成した。スパッタリングガスは、アルゴンおよび窒素の混合ガスであった。スパッタリングターゲットは、クロムであった。抵抗層３０の厚みは、５０ｎｍであった。

【0122】

次いで、エッチングによって、抵抗層３０から、歪みゲージ線部３と、接続線部４と、端子線部５とを同時に形成した。第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれの幅ＬＬは、１００μｍであった。第１接続線部４１Ａの幅ＬＣは、１００μｍであった。

【0123】

これにより、歪みセンサ１を製造した。歪みゲージ線部３と、接続線部４と、端子線部５とのそれぞれの材料は、いずれも、窒化クロムである。

【0124】

実施例２
図５Ａに示すように、ポリエチレンテレフタレートからなる基材フィルム２を準備した。続いて、窒化クロムからなる抵抗層３０を、厚み方向における基材フィルム２の一方面の全てに、スパッタリングを用いて形成した。スパッタリングガスは、アルゴンおよび窒素の混合ガスであった。スパッタリングターゲットは、クロムであった。抵抗層３０の厚みは、５０ｎｍであった。

【0125】

図５Ｂに示すように、次いで、エッチングによって、抵抗層３０から歪みゲージ線部３と、第１層４５と、同時に形成した。

【0126】

図５Ｃに示すように、次いで、銅からなる導電層４０を、厚み方向における歪みゲージ線部３の一方面と、厚み方向における第１層４５の一方面と、歪みゲージ線部３および第１層４５の周囲における基材フィルム２の一方面とに、スパッタリングを用いて形成した。スパッタリングガスは、アルゴンであった。スパッタリングターゲットは、銅であった。導電層４０の厚みは、５０ｎｍであった。

【0127】

図５Ｄに示すように、その後、エッチングによって、導電層４０から第２層４６を形成して、接続線部４と端子線部５とを同時に形成した。第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれの幅ＬＬは、１００μｍであった。第１接続線部４１Ａの幅ＬＣは、１００μｍであった。

【0128】

これにより、歪みセンサ１を製造した。

【0129】

実施例５
実施例２と同様にして、歪みセンサ１を製造した。但し、表１の通りに、第２層４６の材料を変更した。

【0130】

１． 評価
各実施例および各比較例の歪みセンサ１について、下記の事項を評価した。それらの結果を表１に示す。

【0131】

１．１ 表面抵抗率の比
四端子法で第１線部３１Ａの抵抗Ｒを測定した。第１線部３１Ａの抵抗Ｒに第１線部３１Ａの幅ＬＣを乗じた積を第１線部３１Ａの長さで除した。これにより、第１線部３１Ａの表面抵抗率Ｒｓを求めた。つまり、第１線部３１Ａの表面抵抗率Ｒｓを、下記式により求めた。
第１線部３１Ａの表面抵抗率Ｒｓ＝第１線部３１Ａの抵抗Ｒ×第１線部３１Ａの幅ＬＣ／第１線部３１Ａの長さ

【0132】

上記と同様にして、第２線部３２Ａの表面抵抗率Ｒｓを求めた。第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれの表面抵抗率Ｒｓは、同一であった。

【0133】

上記と同様にして、第１接続線部４１Ａの表面抵抗率Ｒｃを求めた。

【0134】

そして、歪みゲージ線部３の第１線部３１Ａの表面抵抗率Ｒｓに対する接続線部４の第１接続線部４１Ａの表面抵抗率Ｒｃの比（Ｒｃ／Ｒｓ）を求めた。

【0135】

１．２ 電気抵抗の比
第１線部３１Ａおよび第２線部３２Ａのそれぞれの電気抵抗を四端子法によって求めた。両者は、同一であった。

【0136】

第１接続線部４１Ａの電気抵抗を、四端子法によって求めた。

【0137】

そして、歪みゲージ線部３の第１線部３１Ａの電気抵抗に対する接続線部４の第１接続線部４１Ａの電気抵抗の比を求めた。

【0138】

１．３ 耐クラック性
歪みゲージ線部３における第１線部３１Ａと、接続線部４における第１接続線部４１Ａとの界面における耐クラック性は、以下の通り、評価した。すなわち、第１線部３１Ａおよび第１接続線部４１Ａに、曲げ荷重を加えた。この際、上記した界面のクラックの有無により耐クラック性を評価した。クラックが確認されなかった歪みセンサ１を○と評価した。また、クラックが確認された歪みセンサ１を△と評価した。

【0139】

【表1】

【符号の説明】

【0140】

１ 歪みセンサ
２ 基材フィルム
３ ゲージ線部
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ 第１線部
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 第２線部
４ 接続線部
４５ 第１層
４６ 第２層
Ｒｃ 接続線部の表面抵抗率
Ｒｓ 歪みゲージ線部の表面抵抗率
ＬＬ 第１線部および第２線部の幅
ＬＣ 第１接続線部の幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】