特開 2024-136860 ひずみゲージおよびひずみセンサ

(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】P2024136860

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】ひずみゲージおよびひずみセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/16 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

G01B7/16 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048149

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】小笠 洋介

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA25

2F063CA07

2F063DA02

2F063DA05

2F063DC08

2F063DD02

2F063DD03

2F063EC03

2F063EC05

2F063EC14

2F063EC17

2F063EC18

2F063EC20

2F063EC27

(57)【要約】

【課題】本開示は、より適切なクリープ特性を示すひずみゲージを実現する。
【解決手段】基材と、前記基材上に形成される一対の電極と、前記基材上に形成される複数のグリッド部と、を有し、前記複数のグリッド部はそれぞれ抵抗体を含み、前記複数のグリッド部の抵抗体は、それぞれ前記一対の電極と直列に接続され、かつ、互いが並列に接続されており、前記抵抗体は平面視において長手方向を第１方向に向けて並置された細長状部を直列に接続した形状であり、前記複数のグリッド部それぞれに含まれる抵抗体の前記細長状部の短手方向の幅は、前記グリッド部毎に異なるひずみゲージ。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材上に形成される一対の電極と、
前記基材上に形成される複数のグリッド部と、を有し、
前記複数のグリッド部はそれぞれ抵抗体を含み、
前記複数のグリッド部の抵抗体は、それぞれ前記一対の電極と直列に接続され、かつ、互いが並列に接続されており、
前記抵抗体は平面視において長手方向を第１方向に向けて並置された細長状部を直列に接続した形状であり、
前記複数のグリッド部それぞれに含まれる抵抗体の前記細長状部の短手方向の幅は、前記グリッド部毎に異なる、ひずみゲージ。

【請求項2】

前記複数のグリッド部それぞれに含まれる抵抗体の前記細長状部の並置の間隔は、前記グリッド部毎に異なる、請求項１に記載のひずみゲージ。

【請求項3】

前記複数のグリッド部それぞれに含まれる抵抗体の前記細長状部の数は、前記グリッド部毎に異なる、請求項１または２に記載のひずみゲージ。

【請求項4】

前記抵抗体は、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ_２Ｎを含む膜から形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のひずみゲージ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のひずみゲージを複数個含んだひずみセンサであって、
前記複数のひずみゲージは、各自の前記一対の電極の少なくとも一方を共有して接続されることでブリッジ回路を形成している、ひずみセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ひずみゲージおよびひずみセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ダイアフラムと、該ダイアフラム上に抵抗体薄膜によってブリッジ回路を構成するように形成された第１、第２、第３および第４の抵抗体を備える歪ゲージが開示されている。特許文献１には、当該歪ゲージが、該第１および第３の抵抗体の間に形成した梯子状の第１調整抵抗体と、前記第２および第４の抵抗体の間に形成した梯子状の第２調整抵抗体と、を有することが開示されている。

【0003】

特許文献２には、抵抗体によって形成された歪み検出用の折り返しパターン部と、レーザトリミングによる抵抗調整用の抵抗調整パターン部と、を備えて起歪体に配置される歪みゲージが開示されている。特許文献２には、前記抵抗調整パターン部が、トリミング長さにより抵抗値を調整する連続調整パターン部と、選択的にトリミング切断することで抵抗値を変化させる抵抗配線からなる短絡調整パターン部と、を有することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０４－１３３４０１号公報

【特許文献2】特開２０１７－１７３０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ひずみゲージにおいて、クリープは測定誤差の要因となり得る。したがって、ひずみゲージのクリープ特性を改善することが求められている。また、例えばある具体的な使用環境下において、より適切なクリープ特性を有するひずみゲージを得られるようにしたい、という要求も存在する。

【0006】

本開示は、より適切なクリープ特性を示すひずみゲージを実現する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様では、基材と、前記基材上に形成される一対の電極と、前記基材上に形成される複数のグリッド部と、を有し、前記複数のグリッド部はそれぞれ抵抗体を含み、前記複数のグリッド部の抵抗体は、それぞれ前記一対の電極と直列に接続され、かつ、互いが並列に接続されており、前記抵抗体は平面視において長手方向を第１方向に向けて並置された細長状部を直列に接続した形状であり、前記複数のグリッド部それぞれに含まれる抵抗体の前記細長状部の短手方向の幅は、前記グリッド部毎に異なるひずみゲージが提供される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、より適切なクリープ特性を示すひずみゲージを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する拡大図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係るひずみゲージの取付前に行う工程を説明するための拡大図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係るひずみセンサを例示する平面図である。

【図7】図７は、第３実施形態に係るひずみセンサを例示する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右および前後等の方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、それぞれ略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

【0012】

例えば、略平行は、２つの線又は２つの面が互いに完全に平行でなくても、製造上許容される範囲内であれば互いに平行として扱うことができることを意味する。略直角、略直交、略水平および略垂直のそれぞれについても、略平行と同様に、２つの線又は２つの面の相互の位置関係が製造上許容される範囲内であればそれぞれに該当することが意図される。

【0013】

〈第１実施形態〉
図１は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図２は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図である。具体的には、図２は、図１におけるＡ－Ａ断面図である。図３は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する拡大図である。具体的には、図３は、図１におけるひずみ検出部３０付近を拡大した図である。

【0014】

なお、図面には、説明の便宜のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなるＸＹＺ直交座標系が設定される場合がある。なお、当該座標系は、説明のために定めるものであって、本実施形態に係るひずみセンサ等の姿勢について限定するものではない。

【0015】

第１実施形態に係るひずみゲージの一例であるひずみゲージ１は、基材１０と、ひずみ検出部３０と、一対の配線４０と、一対の電極５０と、カバー層６０と、を有する。なお、カバー層６０は必須の構造ではない。図１においてカバー層６０を点線で示す。また、図３において、カバー層６０は省略する。ひずみ検出部３０は、図３に示すように、３個のグリッド部（グリッド部３１、グリッド部３２、およびグリッド部３３）を含んでいる。

【0016】

なお、本開示に係るひずみゲージにおけるグリッド部の個数は、２個以上であれば何個であってもよい。言い換えると、本開示に係るひずみゲージは、複数のグリッド部を有していればよい。

【0017】

なお、本実施形態では、便宜上、ひずみゲージ１において、Ｚ軸正方向側を上側又は一方の側、Ｚ軸負方向側を下側又は他方の側とする。又、各部位のＺ軸正方向側の面を一方の面又は上面、Ｚ軸負方向側の面を他方の面又は下面とする。但し、ひずみゲージ１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置できる。又、平面視とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。

【0018】

基材１０は、抵抗体（後述する抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒおよび抵抗体３３ｒ）等を形成するためのベース層となる部材であり、可撓性を有する。基材１０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、５μｍ～５００μｍ程度とすることができる。特に、基材１０の厚さが５μｍ～２００μｍであると、接着層等を介して基材１０の下面に接合される起歪体表面からの歪の伝達性、環境に対する寸法安定性の点で好ましく、１０μｍ以上であると絶縁性の点で更に好ましい。

【0019】

基材１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成できる。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。

【0020】

ここで、「絶縁樹脂フィルムから形成する」とは、基材１０が絶縁樹脂フィルム中にフィラーや不純物等を含有することを妨げるものではない。基材１０は、例えば、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成しても構わない。

【0021】

基材１０の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｎ_３、Ａｌ_２Ｏ_３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３）等の結晶性材料が挙げられ、更に、それ以外に非晶質のガラス等が挙げられる。又、基材１０の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、チタン等の金属を用いてもよい。この場合、金属製の基材１０上に、例えば、絶縁膜が形成される。

【0022】

グリッド部３１、グリッド部３２、およびグリッド部３３は、それぞれ抵抗体を含む、ひずみゲージ１の受感部である。なお、ひずみゲージ１において、全てのグリッド部のクリープの符号は同一である。図３の例では、グリッド部３１は抵抗体３１ｒを含み、グリッド部３２は抵抗体３２ｒを含み、グリッド部３３は抵抗体３３ｒを含む。ひずみゲージ１において、複数のグリッド部のそれぞれに含まれる抵抗体（すなわち、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒ）は、それぞれ一対の電極５０と直列に接続されており、かつ、互いが並列に接続されている。

【0023】

抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒは、それぞれが基材１０上に所定のパターンで形成された薄膜であり、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒは、基材１０の上面１０ａに直接形成されてもよいし、基材１０の上面１０ａに他の層を介して形成されてもよい。なお、図１では、便宜上、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒを濃い梨地模様で示している。

【0024】

抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒは、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成できる。すなわち、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒは、それぞれＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成できる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。

【0025】

ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ_２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでもよい。

【0026】

抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれの厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれの厚さは、０．０５μｍ～２μｍ程度とすることができる。特に、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、または抵抗体３３ｒの厚さが０．１μｍ以上であると抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれを構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する点で好ましく、１μｍ以下であると抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれを構成する膜の内部応力に起因する膜のクラックや基材１０からの反りを低減できる点で更に好ましい。抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれの幅は、抵抗値や横感度等の要求仕様に対して最適化し、かつ断線対策も考慮して、例えば、１０μｍ～１００μｍ程度とすることができる。

【0027】

例えば、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれがＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上できる。又、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれがα－Ｃｒを主成分とすることで、ひずみゲージ１のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。ここで、主成分とは、対象物質が抵抗体を構成する全物質の５０重量％以上を占めることを意味するが、ゲージ特性を向上する観点から、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれはα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましく、９０重量％以上含むことが更に好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。

【0028】

又、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれがＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎが２０重量％以下であることで、ゲージ率の低下を抑制できる。

【0029】

又、ＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎ中のＣｒ_２Ｎの割合は８０重量％以上９０重量％未満であることが好ましく、９０重量％以上９５重量％未満であることが更に好ましい。ＣｒＮ及びＣｒ_２Ｎ中のＣｒ_２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満であることで、半導体的な性質を有するＣｒ_２Ｎにより、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、セラミックス化を低減することで、脆性破壊の低減がなされる。

【0030】

一方で、膜中に微量のＮ_２もしくは原子状のＮが混入、存在した場合、外的環境（例えば高温環境下）によりそれらが膜外へ抜け出ることで、膜応力の変化を生ずる。化学的に安定なＣｒＮの創出により上記不安定なＮを発生させることがなく、安定なひずみゲージを得ることができる。

【0031】

抵抗体３１ｒは、複数の細長状部３１ｒｅを含む。抵抗体３１ｒの細長状部３１ｒｅは、長手方向を同一方向（Ｙ軸方向）に向けて、短手方向（Ｘ軸方向）に所定間隔で並置されている。また、隣接する細長状部３１ｒｅの端部は、互い違いに連結されている。すなわち、抵抗体３１ｒは、全体としてジグザグに折り返す構造を有している。言い換えると、抵抗体３１ｒは、平面視において長手方向をＹ軸方向にむけて並置された細長状部３１ｒｅを、直列に接続した形状である。複数の細長状部３１ｒｅの長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向となる。図３に示す通り、細長状部３１ｒｅの幅はＷＬ１である。なお、本明細書において「細長状部の幅」とは、細長状部の短手方向の長さを示すこととする。また、図３に示す通り、細長状部３１ｒｅの並置の間隔はＷＳ１である。

【0032】

抵抗体３２ｒは、複数の細長状部３２ｒｅを含む。抵抗体３２ｒの細長状部３２ｒｅは、長手方向を同一方向（Ｙ軸方向）に向けて、短手方向（Ｘ軸方向）に所定間隔で並置されている。また、隣接する細長状部３２ｒｅの端部は、互い違いに連結されている。すなわち、抵抗体３２ｒは、全体としてジグザグに折り返す構造を有している。言い換えると、抵抗体３２ｒは、平面視において長手方向をＹ軸方向にむけて並置された細長状部３２ｒｅを、直列に接続した形状である。複数の細長状部３２ｒｅの長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向となる。細長状部３２ｒｅの幅はＷＬ２である。また、細長状部３２ｒｅの並置の間隔はＷＳ２である。

【0033】

抵抗体３３ｒは、複数の細長状部３３ｒｅを含む。抵抗体３３ｒの細長状部３３ｒｅは、長手方向を同一方向（Ｙ軸方向）に向けて、短手方向（Ｘ軸方向）に所定間隔で並置されている。また、隣接する細長状部３３ｒｅの端部は、互い違いに連結されている。すなわち、抵抗体３３ｒは、全体としてジグザグに折り返す構造を有している。言い換えると、抵抗体３３ｒは、平面視において長手方向をＹ軸方向にむけて並置された細長状部３３ｒｅを、直列に接続した形状である。複数の細長状部３３ｒｅの長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向となる。細長状部３３ｒｅの幅はＷＬ３である。また、細長状部３３ｒｅの並置の間隔はＷＳ３である。

【0034】

ひずみゲージ１において、複数のグリッド部のそれぞれ（すなわち、グリッド部３１、グリッド部３２およびグリッド部３３のそれぞれ）に含まれる抵抗体の細長状部の幅は、グリッド部毎に異なる。すなわち、幅ＷＬ１、幅ＷＬ２、および幅ＷＬ３は、それぞれ異なる値である。

【0035】

なお、本実施形態で細長状部（細長状部３１ｒｅ、細長状部３２ｒｅ、および細長状部３３ｒｅ）を略矩形で示したが、細長状部の形状はこれに限定されない。例えば、各グリッド部の細長状部は、部位によって幅が異なっていてもよい。この場合、幅ＷＬ１、幅ＷＬ２、および幅ＷＬ３は、それぞれ細長状部３１ｒｅ、細長状部３２ｒｅ、および細長状部３３ｒｅの幅の平均値であってもよい。

【0036】

ひずみゲージ１において、複数のグリッド部のそれぞれ（すなわち、グリッド部３１、グリッド部３２およびグリッド部３３のそれぞれ）に含まれる抵抗体の細長状部の並置の間隔は、グリッド部毎に異なっていてもよいし、一部のグリッド部または全部のグリッド部の細長状部の間隔が同じであってもよい。例えば、図３に示すように、間隔ＷＳ１、間隔ＷＳ２、および間隔ＷＳ３はそれぞれ異なる値であってよい。しかしながら、各グリッド部における細長状部の並置の間隔の大小関係および異同関係は、この例に限定されない。例えば、ＷＳ１とＷＳ２は同値であり、ＷＳ３は異なる値であってもよいし、ＷＳ１、ＷＳ２、およびＷＳ３が全て同じ値であってもよい。

【0037】

言い換えると、ひずみゲージ１において、複数のグリッド部のそれぞれ（すなわち、グリッド部３１、グリッド部３２およびグリッド部３３のそれぞれ）に含まれる抵抗体の細長状部の数は、グリッド部毎に異なっていてもよい。また、一部のグリッド部または全部のグリッド部の細長状部の数が同じであってもよい。

【0038】

配線４０は基材１０上に形成され、各抵抗体（抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒ）と電極５０とをそれぞれ接続する。各配線４０は直線状には限定されず、任意のパターンとすることができる。また、各配線４０は任意の長さとすることができる。配線４０はそれぞれ、第１金属層４１と、第１金属層４１の上面に積層された第２金属層４２とから成る。なお、図１では、便宜上、第１金属層４１を抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれと同じ濃い梨地模様で示しており、第２金属層４２を抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれよりも薄い梨地模様で示している。

【0039】

本実施形態の例では、各配線４０はＹ軸方向に沿って延びている。言い換えると、各配線４０は、Ｙ軸方向に長手方向を有する。本実施形態では便宜上、配線４０の特定の部位に名称を付けて説明を行うが、以下で説明する配線４０の各部位は、それぞれ一体に形成されている。本実施形態に係るひずみゲージ１では、一対の配線４０はそれぞれ、電極５０と反対の端部において、Ｘ軸方向側に屈曲して凸部４０ｐを形成している。そして、ひずみゲージ１において、各配線４０の凸部４０ｐは図３に示すように略平行に対向するよう伸びている。ひずみゲージ１においては、対向する凸部４０ｐの間を橋渡しするように抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒが設けられる。これにより、一対の配線４０の間にグリッド部３１、グリッド部３２およびグリッド部３３が設けられる。

【0040】

抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒの一端（例えばＹ正方向側の一端）と、２つの電極５０のうち一方の電極５０（例えばＸ負方向側の電極５０）とは、配線４０を介して電気的に接続される。また、抵抗体の他端（例えばＹ負方向側の一端）と、他方の電極５０（例えばＸ正方向側の電極５０）との間も、配線４０を介して電気的に接続される。すなわち、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒは、一対の配線４０を介して一対の電極５０と電気的に接続されている。

【0041】

電極５０は、ひずみにより抵抗体に生じる抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極である。電極５０には、例えば、外部接続用のリード線等が接合される。各電極５０は基材１０上に形成される。電極５０は、配線４０を介して抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒと電気的に接続される。電極５０は、例えば、図１のように平面視で略円形であってもよいし、略矩形であってもよい。また、電極５０は、配線４０よりも拡幅して形成されていてもよい。

【0042】

なお、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒと、第１金属層４１とは便宜上別符号としているが、同一工程において同一材料により一体に形成できる。従って、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒと、第１金属層４１とは、厚さが略同一である。また、第２金属層４２は便宜上別符号としているが、同一工程において同一材料により一体に形成できる。従って、第２金属層４２は、厚さが略同一である。

【0043】

第２金属層４２は、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒのそれぞれ（ならびに第１金属層４１）よりも低抵抗の材料から形成されていてよい。第２金属層４２の材料は、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒよりも低抵抗の材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒがＣｒ混相膜である場合、第２金属層４２の材料として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等、または、これら何れかの金属の合金、これら何れかの金属の化合物、或いは、これら何れかの金属、合金、化合物を適宜積層した積層膜が挙げられる。第２金属層４２の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、第２金属層４２の厚さは３μｍ～５μｍ程度とすることができる。

【0044】

第２金属層４２は、第１金属層４１の一部に形成されてもよいし、第１金属層４１の全体に形成されてもよい。電極５０となる第２金属層４２の上面に、更に他の１層以上の金属層を積層してもよい。例えば、第２金属層４２を銅層とし、銅層の上面に金層を積層してもよい。或いは、第２金属層４２を銅層とし、銅層の上面にパラジウム層と金層を順次積層してもよい。電極５０の最上層を金層とすることで、電極５０のはんだ濡れ性を向上できる。

【0045】

なお、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、抵抗体３３ｒ、および配線４０を被覆し、電極５０を露出するように、基材１０の上面１０ａにカバー層６０を設けても構わない。カバー層６０を設けることで、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、抵抗体３３ｒ、および配線４０に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層６０を設けることで、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、抵抗体３３ｒ、および配線４０を湿気等から保護できる。なお、カバー層６０は、電極５０を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。

【0046】

カバー層６０は、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂から形成できる。カバー層６０は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層６０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。

【0047】

このように、配線４０は、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒと同一材料からなる第１金属層４１上に第２金属層４２が積層された構造である。そのため、各配線４０は抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒよりも抵抗が低くなるため、各配線４０が抵抗体として機能してしまうことを抑制できる。その結果、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒによるひずみ検出精度を向上できる。

【0048】

言い換えれば、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒよりも低抵抗な配線４０を設けることで、ひずみゲージ１の実質的な受感部を抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒが形成された局所領域に制限できる。そのため、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒによるひずみ検出精度を向上できる。

【0049】

特に、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒとしてＣｒ混相膜を用いたゲージ率１０以上の高感度なひずみゲージにおいて、配線４０を抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒよりも低抵抗化して実質的な受感部を抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒが形成された局所領域に制限することは、ひずみ検出精度の向上に顕著な効果を発揮する。又、配線４０を抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒよりも低抵抗化することは、横感度を低減する効果も奏する。

【0050】

なお、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒと電極５０とを接続する配線４０の長さは、配線４０が直線状か否かにかかわらず、配線４０のそれぞれに沿った長さで５ｍｍ以上とすることが好ましい。長さを５ｍｍ以上とすることで、電極５０にリード線等をはんだ付けする際の熱が、抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒ、またはこれを覆うカバー層６０に伝わり難くなり、ゲージ諸特性の熱負荷を軽減できる。

【0051】

次に、ひずみゲージ１の取付前に行う工程について説明する。図４は、第１実施形態に係るひずみゲージの取付前に行う工程を説明するための拡大図である。ひずみゲージのクリープ特性は、抵抗体の細長状部における線幅に依存することが分かっている。したがって、ひずみゲージにおいて、引張応力または圧縮応力を受ける領域（受感領域）を複数のグリッド（例えば、グリッド部３１、グリッド部３２、およびグリッド部３３）に分け、かつそれぞれのグリッド部に含まれる抵抗体の線幅が異なるひずみゲージを作成することで、図１～図３に示したような、「クリープ特性の異なる複数のグリッド部」が設けられたひずみゲージを作成することができる。

【0052】

上述のように作成したひずみゲージ１について、取付前のいずれかの工程において、複数のグリッド部のうち１つのグリッド部の抵抗体を残して、他のグリッド部の抵抗体と、配線４０との接続部分をレーザトリミングなどにより切断する（切断工程）。これにより、所望のグリッド部の抵抗体のみ導通させたひずみゲージ１を作成することができる。例えば、図４に示すように、グリッド部３３（すなわち、抵抗体３３ｒ）を用いる場合は、抵抗体３１ｒおよび抵抗体３２ｒのそれぞれを矢印ＣＬで示す部分で切断することにより、抵抗体３１ｒおよび抵抗体３２ｒのそれぞれを断線させる。抵抗体３１ｒおよび抵抗体３２ｒのそれぞれを断線させることにより、ひずみゲージ１は、抵抗体３３ｒを受感領域とするひずみゲージとなる。

【0053】

このように、ひずみゲージ１の抵抗体を後から１つに選択できるため、各グリッド部のクリープ特性を予め測定しておくことで、所望のクリープ特性を有する抵抗体のみを残したひずみゲージを作成することができる。したがって、各グリッド部のクリープ特性（例えば、クリープ量およびクリープリカバリー量）が、ひずみゲージ１の種々の使用条件（例えば、起歪体の材質、ならびに使用時の温度および湿度等）に応じた特性になるよう各グリッド部の抵抗体の線幅を設定してひずみゲージ１を作製しておくことで、後から（例えば、ひずみゲージ１の取付工程の直前で）、ひずみゲージ１を、所望のクリープ特性が得られるひずみゲージとすることができる。

【0054】

なお、抵抗体を断線させるために切断する部分は、上記の例に限られない。例えば、一対の電極５０の間で該当する抵抗体を断線できるならば、上記の矢印ＣＬで示す部分とは異なる場所で切断してもよい。

【0055】

このように、第１実施形態に係るひずみゲージによれば、複数のグリッド部を備え、ひずみゲージを取り付ける際に、クリープ特性のよいグリッド部を選択し他を断線させることにより、使用条件下において適切なクリープ特性を示すひずみゲージを作成できる。したがって、第１実施形態によれば、より適切なクリープ特性を示すひずみゲージを実現することができる。

【0056】

（ひずみゲージ１の製造方法）
以下、本実施形態に係るひずみゲージ１の製造方法について説明する。ひずみゲージ１を製造するためには、まず、基材１０を準備し、基材１０の上面１０ａに金属層（便宜上、金属層Ａとする）を形成する。金属層Ａは、最終的にパターニングされて抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、抵抗体３３ｒ、および第１金属層４１となる層である。従って、金属層Ａの材料や厚さは、前述の抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、抵抗体３３ｒ、および第１金属層４１の材料や厚さと同様である。

【0057】

金属層Ａは、例えば、金属層Ａを形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜できる。金属層Ａは、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、パルスレーザー堆積法等を用いて成膜してもよい。

【0058】

ゲージ特性を安定化する観点から、金属層Ａを成膜する前に、下地層として、基材１０の上面１０ａに、例えば、コンベンショナルスパッタ法により所定の膜厚の機能層を真空成膜してもよい。

【0059】

本願において、機能層とは、少なくとも上層である金属層Ａ（抵抗体３１ｒ、抵抗体３２ｒ、および抵抗体３３ｒ）の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材１０に含まれる酸素や水分による金属層Ａの酸化を防止する機能や、基材１０と金属層Ａとの密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。

【0060】

基材１０を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むため、特に金属層ＡがＣｒを含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層が金属層Ａの酸化を防止する機能を備えることは有効である。

【0061】

機能層の材料は、少なくとも上層である金属層Ａの結晶成長を促進する機能を有する材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、機能層の材料として、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種または複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、または、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。

【0062】

上記の合金としては、例えば、ＦｅＣｒ、ＴｉＡｌ、ＦｅＮｉ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕ等が挙げられる。また、上記の化合物としては、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２等が挙げられる。

【0063】

機能層が金属または合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の１／２０以下であることが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを防止できる。

【0064】

機能層が金属または合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の１／５０以下であることがより好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを更に防止できる。

【0065】

機能層が金属または合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の１／１００以下であることが更に好ましい。このような範囲であると、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを一層防止できる。

【0066】

機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～１μｍとすることが好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく容易に成膜できる。

【0067】

機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～０．８μｍとすることがより好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく更に容易に成膜できる。

【0068】

機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、１ｎｍ～０．５μｍとすることが更に好ましい。このような範囲であると、α－Ｃｒの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく一層容易に成膜できる。

【0069】

なお、機能層の平面形状は、例えば、図１に示す抵抗体の平面形状と略同一にパターニングされている。しかし、機能層の平面形状は、抵抗体の平面形状と略同一である場合には限定されない。機能層が絶縁材料から形成される場合には、抵抗体の平面形状と同一形状にパターニングしなくてもよい。この場合、機能層は少なくとも抵抗体が形成されている領域にベタ状に形成されてもよい。あるいは、機能層は、基材１０の上面全体にベタ状に形成されてもよい。

【0070】

また、機能層が絶縁材料から形成される場合に、機能層の厚さを５０ｎｍ以上１μｍ以下となるように比較的厚く形成し、かつベタ状に形成することで、機能層の厚さと表面積が増加するため、抵抗体が発熱した際の熱を基材１０側へ放熱できる。その結果、ひずみゲージ１において、抵抗体の自己発熱による測定精度の低下を抑制できる。

【0071】

機能層は、例えば、機能層を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒ（アルゴン）ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜できる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材１０の上面１０ａをＡｒでエッチングしながら機能層が成膜されるため、機能層の成膜量を最小限にして密着性改善効果を得ることができる。

【0072】

ただし、これは、機能層の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層を成膜してもよい。例えば、機能層の成膜の前にＡｒ等を用いたプラズマ処理等により基材１０の上面１０ａを活性化することで密着性改善効果を獲得し、その後マグネトロンスパッタ法により機能層を真空成膜する方法を用いてもよい。

【0073】

機能層の材料と金属層Ａの材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、機能層としてＴｉを用い、金属層Ａとしてα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とするＣｒ混相膜を成膜可能である。

【0074】

この場合、例えば、Ｃｒ混相膜を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスを導入したマグネトロンスパッタ法により、金属層Ａを成膜できる。あるいは、純Ｃｒをターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、金属層Ａを成膜してもよい。この際、窒素ガスの導入量や圧力（窒素分圧）を変えることや加熱工程を設けて加熱温度を調整することで、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮおよびＣｒ_２Ｎの割合、並びにＣｒＮおよびＣｒ_２Ｎ中のＣｒ_２Ｎの割合を調整できる。

【0075】

これらの方法では、Ｔｉからなる機能層がきっかけでＣｒ混相膜の成長面が規定され、安定な結晶構造であるα－Ｃｒを主成分とするＣｒ混相膜を成膜できる。また、機能層を構成するＴｉがＣｒ混相膜中に拡散することにより、ゲージ特性が向上する。例えば、ひずみゲージ１のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳおよび抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。なお、機能層がＴｉから形成されている場合、Ｃｒ混相膜にＴｉやＴｉＮ（窒化チタン）が含まれる場合がある。

【0076】

なお、金属層ＡがＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層は、金属層Ａの結晶成長を促進する機能、基材１０に含まれる酸素や水分による金属層Ａの酸化を防止する機能、および基材１０と金属層Ａとの密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層として、Ｔｉに代えてＴａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅを用いた場合も同様である。

【0077】

このように、金属層Ａの下層に機能層を設けることにより、金属層Ａの結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる金属層Ａを作製できる。その結果、ひずみゲージ１において、ゲージ特性の安定性を向上できる。また、機能層を構成する材料が金属層Ａに拡散することにより、ひずみゲージ１において、ゲージ特性を向上できる。

【0078】

次に、金属層Ａの上面に、第２金属層４２および電極５０を形成する。第２金属層４２および電極５０は、例えば、フォトリソグラフィ法により形成できる。

【0079】

具体的には、まず、金属層Ａの上面を覆うように、例えば、スパッタ法や無電解めっき法等により、シード層を形成する。次に、シード層の上面の全面に感光性のレジストを形成し、露光および現像して第２金属層４２および電極５０を形成する領域を露出する開口部を形成する。このとき、レジストの開口部の形状を調整することで、第２金属層４２および電極５０を任意の形状とすることができる。レジストとしては、例えば、ドライフィルムレジスト等を用いることができる。

【0080】

次に、例えば、シード層を給電経路とする電解めっき法により、開口部内に露出するシード層上に第２金属層４２および電極５０を形成する。電解めっき法は、タクトが高く、かつ、第２金属層４２および電極５０として低応力の電解めっき層を形成できる点で好適である。膜厚の厚い電解めっき層を低応力とすることで、ひずみゲージ１に反りが生じることを防止できる。なお、第２金属層４２および電極５０は無電解めっき法により形成してもよい。

【0081】

次に、レジストを除去する。レジストは、例えば、レジストの材料を溶解可能な溶液に浸漬することで除去できる。

【0082】

次に、シード層の上面の全面に感光性のレジストを形成し、露光および現像して、図１の抵抗体３１ｒ～３３ｒ、配線４０、および電極５０と同様の平面形状にパターニングする。レジストとしては、例えば、ドライフィルムレジスト等を用いることができる。そして、レジストをエッチングマスクとし、レジストから露出する金属層Ａおよびシード層を除去し、図１の平面形状の抵抗体３１ｒ～３３ｒ、配線４０、および電極５０を形成する。

【0083】

例えば、ウェットエッチングにより、金属層Ａおよびシード層の不要な部分を除去できる。金属層Ａの下層に機能層が形成されている場合には、エッチングによって機能層は抵抗体３１ｒ～３３ｒ、配線４０、および電極５０と同様に図１に示す平面形状にパターニングされる。なお、この時点では、抵抗体３１ｒ～３３ｒおよび第１金属層４１上にシード層が形成されている。

【0084】

次に、第２金属層４２および電極５０をエッチングマスクとし、第２金属層４２および電極５０から露出する不要なシード層を除去することで、第２金属層４２および電極５０が形成される。なお、第２金属層４２および電極５０の直下のシード層は残存する。例えば、シード層がエッチングされ、機能層、抵抗体３１ｒ～３３ｒ、配線４０、および電極５０がエッチングされないエッチング液を用いたウェットエッチングにより、不要なシード層を除去できる。

【0085】

その後、必要に応じ、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３１ｒ～３３ｒおよび配線４０を被覆し電極５０を露出するカバー層６０を設けることで、ひずみゲージ１が完成する。カバー層６０は、例えば、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３１ｒ～３３ｒおよび配線４０を被覆し電極５０を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製できる。カバー層６０は、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３１ｒ～３３ｒおよび配線４０を被覆し電極５０を露出するように液状またはペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。電極５０を露出させる開口部は、例えば、フォトリソグラフィ法により形成できる。

【0086】

なお、抵抗体３１ｒ～３３ｒおよび第１金属層４１の下地層として基材１０の上面１０ａに機能層を設けた場合には、ひずみゲージ１は図５に示す断面形状となる。符号２０で示す層が機能層である。機能層２０を設けた場合のひずみゲージ１の平面形状は、例えば、図１と同様となる。但し、前述のように、機能層２０は、基材１０の上面１０ａの一部または全部にベタ状に形成される場合もある。

【0087】

≪第２実施形態≫
第２実施形態では、ひずみゲージを複数個、具体的には２個、含んだひずみセンサの例について説明する。ひずみセンサを構成する場合、複数のひずみゲージは、各自の電極の少なくとも一方を共有して接続されることでブリッジ回路を形成するようにしてもよい。

【0088】

図６は、第２実施形態に係るひずみセンサ２を例示する平面図である。ひずみセンサ２は、基材１１０と、ひずみ検出部１３０Ａおよびひずみ検出部１３０Ｂと、配線１４０Ａ、配線１４０Ｂおよび配線１４０Ｃと、電極１５０Ａ、電極１５０Ｂおよび電極１５０Ｃと、カバー層１６０を備える。ひずみ検出部１３０Ａ、ひずみ検出部１３０Ｂ、配線１４０Ａ、配線１４０Ｂおよび配線１４０Ｃは、基材１１０の表面１１０ａ上に形成される。また、ひずみセンサ２は、配線１４０Ａ、配線１４０Ｂおよび配線１４０Ｃのそれぞれと同様に形成されるダミー配線１４０Ｅを有していてもよい。

【0089】

配線１４０Ａは、上面に電極１５０Ａを有する。配線１４０Ｂは、上面に電極１５０Ｂを有する。配線１４０Ｃは、上面に電極１５０Ｃを有する。ひずみセンサ２において、電極１５０Ａと電極１５０Ｂとで一対の電極が形成されており、電極１５０Ｂと電極１５０Ｃとで、更に別の一対の電極が形成されているといえる。

【0090】

ひずみ検出部１３０Ａおよびひずみ検出部１３０Ｂのそれぞれは、ひずみ検出部３０と同様に形成されることから、第１実施形態の説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。なお、ひずみ検出部１３０Ａにおける抵抗体の細状体部はＹ軸方向に長手方向を有し、ひずみ検出部１３０Ｂにおける抵抗体の細状体部はＸ軸方向に長手方向を有する。

【0091】

ひずみ検出部１３０Ａは、配線１４０Ａと配線１４０Ｂとに接続する。ひずみ検出部１３０Ｂは、配線１４０Ｂと配線１４０Ｃとに接続する。

【0092】

配線１４０Ａは、第１金属層１４１Ａと、第１金属層１４１Ａの上面に積層された第２金属層１４２Ａとを有する。配線１４０Ｂは、第１金属層１４１Ｂと、第１金属層１４１Ｂの上面に積層された第２金属層１４２Ｂとを有する。配線１４０Ｃは、第１金属層１４１Ｃと、第１金属層１４１Ｃの上面に積層された第２金属層１４２Ｃとを有する。ダミー配線１４０Ｅは、第１金属層１４１Ｅと、第１金属層１４１Ｅの上面に積層された第２金属層１４２Ｅとを有する。

【0093】

第１金属層１４１Ａ等の詳細については、同様の構成を有する第１金属層４１についての説明を参照することとする。また、第２金属層１４２Ａ等の詳細については、同様の構成を有する第２金属層４２についての説明を参照することとする。

【0094】

第２実施形態に係るひずみセンサには、複数のグリッド部を備えたひずみゲージが少なくとも１つ含まれている。そして、当該複数のグリッド部を備えたひずみゲージは、第１実施形態に係るひずみゲージと同様に、ひずみセンサを取り付ける際に、クリープ特性のよいグリッド部を選択し他を断線させることにより、使用条件下において適切なクリープ特性を示すひずみゲージを作成できる。そのため、第２実施形態に係るひずみセンサ全体としても、より適切なクリープ特性が得られるといえる。したがって、第２実施形態に係るひずみセンサによれば、より適切なクリープ特性を示すひずみゲージを実現することができる。

【0095】

なお、ひずみセンサ２において、ひずみ検出部１３０Ａおよびひずみ検出部１３０Ｂのそれぞれは、複数のグリッド部を備えるが、ひずみ検出部１３０Ａおよびひずみ検出部１３０Ｂのいずれか一つにおいて、複数のグリッド部を備えるようにしてもよい。

【0096】

≪第３実施形態≫
第３実施形態では、ひずみゲージを複数個、具体的には４個、含んだひずみセンサの例について説明する。ひずみセンサを構成する場合、複数のひずみゲージは、各自の電極の少なくとも一方を共有して接続されることでブリッジ回路を形成するようにしてもよい。

【0097】

図７は、第３実施形態に係るひずみセンサ３を例示する平面図である。ひずみセンサ３は、基材２１０と、ひずみ検出部２３０Ａ、ひずみ検出部２３０Ｂ、ひずみ検出部２３０Ｃおよびひずみ検出部２３０Ｄと、配線２４０Ａ、配線２４０Ｂ、配線２４０Ｃおよび配線２４０Ｄと、電極２５０Ａ、電極２５０Ｂ、電極２５０Ｃおよび電極２５０Ｄと、カバー層２６０を備える。ひずみ検出部２３０Ａ、ひずみ検出部２３０Ｂ、ひずみ検出部２３０Ｃ、ひずみ検出部２３０Ｄ、配線２４０Ａ、配線２４０Ｂ、配線２４０Ｃ、配線２４０Ｄは、基材２１０の表面２１０ａ上に形成される。また、ひずみセンサ３は、配線２４０Ａ、配線２４０Ｂ、配線２４０Ｃおよび配線２４０Ｄのそれぞれと同様に形成されるダミー配線２４０Ｅを有していてもよい。

【0098】

配線２４０Ａは、上面に電極２５０Ａを有する。配線２４０Ｂは、上面に電極２５０Ｂを有する。配線２４０Ｃは、上面に電極２５０Ｃを有する。配線２４０Ｄは、上面に電極２５０Ｄを有する。電極２５０Ａと電極２５０Ｂ、電極２５０Ｂと電極２５０Ｃ、電極２５０Ｃと電極２５０Ｄ、および、電極２５０Ｄと電極２５０Ａはそれぞれ一対の電極を形成している。

【0099】

ひずみ検出部２３０Ａ、ひずみ検出部２３０Ｂ、ひずみ検出部２３０Ｃおよびひずみ検出部２３０Ｄのそれぞれは、ひずみ検出部３０と同様に形成されることから、第１実施形態の説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。なお、ひずみ検出部２３０Ａおよびひずみ検出部２３０Ｃのそれぞれにおける抵抗体の細状体部はＸ軸方向に長手方向を有し、ひずみ検出部２３０Ｂおよびひずみ検出部２３０Ｄのそれぞれにおける抵抗体の細状体部はＹ軸方向に長手方向を有する。

【0100】

ひずみ検出部２３０Ａは、配線２４０Ａと配線２４０Ｂとに接続する。ひずみ検出部２３０Ｂは、配線２４０Ｂと配線２４０Ｃとに接続する。ひずみ検出部２３０Ｃは、配線２４０Ｃと配線２４０Ｄとに接続する。ひずみ検出部２３０Ｄは、配線２４０Ｄと配線２４０Ａとに接続する。

【0101】

配線２４０Ａは、第１金属層２４１Ａと、第１金属層２４１Ａの上面に積層された第２金属層２４２Ａとを有する。配線２４０Ｂは、第１金属層２４１Ｂと、第１金属層２４１Ｂの上面に積層された第２金属層２４２Ｂとを有する。配線２４０Ｃは、第１金属層２４１Ｃと、第１金属層２４１Ｃの上面に積層された第２金属層２４２Ｃとを有する。配線２４０Ｄは、第１金属層２４１Ｄと、第１金属層２４１Ｄの上面に積層された第２金属層２４２Ｄとを有する。ダミー配線２４０Ｅは、第１金属層２４１Ｅと、第１金属層２４１Ｅの上面に積層された第２金属層２４２Ｅとを有する。

【0102】

第１金属層２４１Ａ等の詳細については、同様の構成を有する第１金属層４１についての説明を参照することとする。また、第２金属層２４２Ａ等の詳細については、同様の構成を有する第２金属層４２についての説明を参照することとする。

【0103】

第３実施形態に係るひずみセンサには、複数のグリッド部を備えたひずみゲージが少なくとも１つ含まれている。そして、当該複数のグリッド部を備えたひずみゲージは、第１実施形態に係るひずみゲージと同様に、ひずみセンサを取り付ける際に、クリープ特性のよいグリッド部を選択し他を断線させることにより、使用条件下において適切なクリープ特性を示すひずみゲージを作成できる。そのため、第３実施形態に係るひずみセンサ全体としても、より適切なクリープ特性が得られるといえる。したがって、第３実施形態に係るひずみセンサによれば、より適切なクリープ特性を示すひずみゲージを実現することができる。

【0104】

なお、ひずみセンサ３において、ひずみ検出部２３０Ａ、ひずみ検出部２３０Ｂ、ひずみ検出部２３０Ｃおよびひずみ検出部２３０Ｄのそれぞれは、複数のグリッド部を備えるが、ひずみ検出部２３０Ａ、ひずみ検出部２３０Ｂ、ひずみ検出部２３０Ｃおよびひずみ検出部２３０Ｄの少なくともいずれか一つにおいて、複数のグリッド部を備えるようにしてもよい。

【0105】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１ ひずみゲージ、２、３ ひずみセンサ、１０、１１０、２１０ 基材、３１、３２、３３ グリッド部、３１ｒ、３２ｒ、３３ｒ 抵抗体、３１ｒｅ、３２ｒｅ、３３ｒｅ 細長状部、４０、１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ、２４０Ａ、２４０Ｂ、２４０Ｃ、２４０Ｄ 配線、４１、１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃ、２４１Ａ、２４１Ｂ、２４１Ｃ、２４１Ｄ 第１金属層、４２、１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ、２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃ、２４２Ｄ 第２金属層、５０、５０、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、２５０Ａ、２５０Ｂ、２５０Ｃ、２５０Ｄ 電極、６０、１６０、２６０ カバー層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】