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(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】P2025139871
(43)【公開日】2025-09-29
(54)【発明の名称】ひずみゲージ
(51)【国際特許分類】
G01B 7/16 20060101AFI20250919BHJP
【ＦＩ】
G01B7/16 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024038943
(22)【出願日】2024-03-13
(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
(72)【発明者】
【氏名】國府田 桂介
(72)【発明者】
【氏名】小野 彩
(72)【発明者】
【氏名】相澤 祐汰
(72)【発明者】
【氏名】樋上 智貴
【テーマコード（参考）】
2F063
【Ｆターム（参考）】
2F063AA25
2F063CA28
2F063EC03
2F063EC05
2F063EC20
(57)【要約】
【課題】ひずみゲージの配線及び／又はひずみ電極付近における応力集中を緩和する。
【解決手段】ひずみゲージは、可撓性を有する基材１０と、当該基材１０上に形成される抵抗体３０と、基材１０上に形成される電極５０と、基材１０上に形成され、抵抗体３０と電極５０とを接続する配線４０と、を備え、配線４０及び電極５０の少なくとも一方は、抵抗体３０と同一材料で形成される第１金属層４１，５１と、当該第１金属層４１，５１上に形成され、第１金属層４１，５１よりも低抵抗である第２金属層４２，５２と、第２金属層４２，５２の上面に形成される第３金属層４３，５３と、を有し、第３金属層４３，５３は、平面視において第２金属層４２，５２の周に接するように形成される。
【選択図】図１
【解決手段】ひずみゲージは、可撓性を有する基材１０と、当該基材１０上に形成される抵抗体３０と、基材１０上に形成される電極５０と、基材１０上に形成され、抵抗体３０と電極５０とを接続する配線４０と、を備え、配線４０及び電極５０の少なくとも一方は、抵抗体３０と同一材料で形成される第１金属層４１，５１と、当該第１金属層４１，５１上に形成され、第１金属層４１，５１よりも低抵抗である第２金属層４２，５２と、第２金属層４２，５２の上面に形成される第３金属層４３，５３と、を有し、第３金属層４３，５３は、平面視において第２金属層４２，５２の周に接するように形成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可撓性を有する基材と、
前記基材上に形成される抵抗体と、
前記基材上に形成される電極と、
前記基材上に形成され、前記抵抗体と前記電極とを接続する配線と、を備え、
前記配線及び前記電極の少なくとも一方は、
前記抵抗体と同一材料で形成される第１金属層と、
前記第１金属層上に形成され、前記第１金属層よりも低抵抗である第２金属層と、
前記第２金属層の上面に形成される第３金属層と、を有し、
前記第３金属層は、平面視において前記第２金属層の周に接するように形成される、ひずみゲージ。
前記基材上に形成される抵抗体と、
前記基材上に形成される電極と、
前記基材上に形成され、前記抵抗体と前記電極とを接続する配線と、を備え、
前記配線及び前記電極の少なくとも一方は、
前記抵抗体と同一材料で形成される第１金属層と、
前記第１金属層上に形成され、前記第１金属層よりも低抵抗である第２金属層と、
前記第２金属層の上面に形成される第３金属層と、を有し、
前記第３金属層は、平面視において前記第２金属層の周に接するように形成される、ひずみゲージ。
【請求項2】
前記第３金属層は、前記平面視において、前記第２金属層の周の全てに接するように形成される、請求項１に記載のひずみゲージ。
【請求項3】
前記第３金属層は、前記第２金属層の上面の全面を覆うように形成される、請求項１に記載のひずみゲージ。
【請求項4】
前記第３金属層は、前記第２金属層の上面から、前記第２金属層の側面を介して前記第１金属層の上面まで延在するように形成される、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】
可撓性を有する基材と、
前記基材上に形成される抵抗体と、
前記基材上に形成される電極と、
前記基材上に形成され、前記抵抗体と前記電極とを接続する配線と、を備え、
前記配線及び前記電極の少なくとも一方は、
前記抵抗体と同一材料で形成される第１金属層と、
前記第１金属層上に形成され、前記第１金属層よりも低抵抗である第２金属層と、
前記第１金属層の上面に、前記第２金属層の側面と隣接するように形成される第３金属層と、を有するひずみゲージ。
前記基材上に形成される抵抗体と、
前記基材上に形成される電極と、
前記基材上に形成され、前記抵抗体と前記電極とを接続する配線と、を備え、
前記配線及び前記電極の少なくとも一方は、
前記抵抗体と同一材料で形成される第１金属層と、
前記第１金属層上に形成され、前記第１金属層よりも低抵抗である第２金属層と、
前記第１金属層の上面に、前記第２金属層の側面と隣接するように形成される第３金属層と、を有するひずみゲージ。
【請求項6】
前記第３金属層は、平面視において前記第２金属層の周の全てに接するように形成されている、請求項５に記載のひずみゲージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ひずみゲージに関する。
【背景技術】
【0002】
測定対象物に貼り付けて、測定対象物のひずみを検出するひずみゲージが知られている。ひずみゲージは、例えば、平板状の基材と、基材上に形成された抵抗体とを備える。抵抗体は、測定対象物のひずみに応じて変形する。特許文献１に記載のひずみセンサは、センサ部と、端子部（すなわち、電極）と、センサ部及び端子部を接続する配線とを備える。前記配線は、抵抗層の上に形成された金属層を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－７２６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載のひずみゲージでは、端子部及び配線の一部に応力集中が起こることがある。端子部又は配線に応力集中が起こると、マイクロクラックが発生する可能性がある。
【0005】
本開示は、ひずみゲージの配線及び／又は電極付近における応力集中を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様に係るひずみゲージは、可撓性を有する基材と、当該基材上に形成される抵抗体と、基材上に形成される電極と、基材上に形成され、抵抗体と電極とを接続する配線と、を備え、配線及び電極の少なくとも一方は、抵抗体と同一材料で形成される第１金属層と、当該第１金属層上に形成され、第１金属層よりも低抵抗である第２金属層と、第２金属層の上面に形成される第３金属層と、を有し、第３金属層は、平面視において第２金属層の周に接するように形成される。
【発明の効果】
【0007】
本開示は、ひずみゲージの配線及び／又はひずみ電極付近における応力集中を緩和することが可能なひずみゲージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】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4】第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージを例示する断面図である。
【図6】第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージを例示する断面図である。
【図8】第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージを例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
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。
【0010】
［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の配線の部分を例示する断面図であり、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面を示している。図３は、第１実施形態に係るひずみゲージの電極の部分を例示する断面図であり、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面を示している。
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の配線の部分を例示する断面図であり、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面を示している。図３は、第１実施形態に係るひずみゲージの電極の部分を例示する断面図であり、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面を示している。
【0011】
図１～図３に示されるように、ひずみゲージ１は、基材１０と、抵抗体３０と、配線４０と、電極５０と、カバー層７０とを有している。なお、図１では、便宜上、カバー層７０の外縁を破線で示している。また、カバー層７０は必須の構成ではなく、必要に応じて設ければよい。
【0012】
図面には、説明の便宜のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及び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ゲージ１の姿勢について限定するものではない。
【0013】
Ｘ軸方向は、Ｘ軸正方向及びＸ軸負方向を含む。Ｙ軸方向は、Ｙ軸正方向及びＹ軸負方向を含む。Ｚ軸方向は、Ｚ軸正方向及びＺ軸負方向を含む。また、断面図において、切断面に沿う方向をＷ軸方向として、Ｗ軸方向を示す矢印を図示している場合がある。
【0014】
なお、本実施形態では、便宜上、ひずみゲージ１において、基材１０から見て抵抗体３０が設けられている側と同じ方向の側（本明細書の各図ではＺ軸の正方向側）を上側、基材１０から見て抵抗体３０が設けられていない側と同じ方向にある側（本明細書の各図ではＺ軸の負方向側）を下側とする。また、各部位の上側の面を上面、下側の面を下面とする。ただし、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。また、平面視とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から見ることを指し、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。
【0015】
［基材１０］
基材１０は、抵抗体３０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。例えば、基材１０の厚さは、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。
基材１０は、抵抗体３０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。例えば、基材１０の厚さは、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。
【0016】
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、ＬＣＰ（液晶ポリマー）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。
【0017】
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。
【0018】
基材１０の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ２Ｎ３、Ａｌ２Ｏ３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３）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。また、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。
【0019】
［抵抗体３０］
抵抗体３０は、ひずみを受けて抵抗変化を生じる。抵抗体３０は、基材１０上に所定のパターンとして形成される。抵抗体３０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。
抵抗体３０は、ひずみを受けて抵抗変化を生じる。抵抗体３０は、基材１０上に所定のパターンとして形成される。抵抗体３０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。
【0020】
抵抗体３０は、複数の細長状部を含んでいる。これら複数の細長状部は、例えば長手方向を同一方向（図１ではＸ軸方向）に向けて所定間隔で配置され、隣接する細長状部の端部が互い違いに直列に接続されている。すなわち、抵抗体３０は、全体としてジグザグに折り返す構造を有している。なお、複数の細長状部の長手方向がグリッド方向（Ｘ軸方向）であり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向（Ｙ軸方向）である。
【0021】
グリッド幅方向の最も外側に位置する２つの細長状部の長手方向の一端部は、グリッド幅方向に屈曲している。この屈曲部分、すなわち抵抗体３０の両端にある終端は、配線４０を介して、電極５０と電気的に接続されている。言い換えれば、配線４０は、抵抗体３０と各々の電極５０とを電気的に接続している。なお、図１ではシングルゲージのひずみゲージを示しているが、ひずみゲージ１は２ゲージ及び／又は４ゲージのユニットであってもよい。この場合、各ゲージの抵抗体はそれぞれ、直接又は間接的に（例えば、他のゲージの抵抗体を介して）配線及び電極と接続される。
【0022】
抵抗体３０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３０は、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。
【0023】
ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ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。
【0024】
抵抗体３０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３０の厚さは、０．０５μｍ～２μｍ程度とすることができる。特に、抵抗体３０の厚さが０．１μｍ以上であると、抵抗体３０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い。また、抵抗体３０の厚さが１μｍ以下であると、抵抗体３０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３０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。
【0025】
例えば、抵抗体３０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。また、抵抗体３０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３０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。
【0026】
また、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ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Ｃｒ２Ｎ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。
【0027】
また、ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎ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Ｃｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎ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Ｃｒ２Ｎ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。
【0028】
一方で、膜中に微量のＮ２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。
【0029】
［配線４０］
配線４０は、基材１０上に形成され、抵抗体３０及び電極５０と電気的に接続されている。配線４０は、第１金属層４１と、第１金属層４１の上面４１ａに積層された第２金属層４２と、第２金属層４２の上面４２ａに積層された第３金属層４３を有している。
配線４０は、基材１０上に形成され、抵抗体３０及び電極５０と電気的に接続されている。配線４０は、第１金属層４１と、第１金属層４１の上面４１ａに積層された第２金属層４２と、第２金属層４２の上面４２ａに積層された第３金属層４３を有している。
【0030】
配線４０は、例えば図１のように平面視において略三角形を成すように形成されていてよい。この場合、配線４０のうち抵抗体３０に近い方の部分は、例えば鋭角を成すように形成されていてよい。また、配線４０の形状は略三角形に限定されず、任意の形状であってよい。例えば、配線４０は直線状であってもよい。配線４０の構成要素である第１金属層４１、第２金属層４２、及び第３金属層４３の詳細については後述する。
【0031】
［電極５０］
電極５０は、ひずみにより生じる抵抗体３０の抵抗値の変化を外部に出力するための電極である。ひずみゲージ１は、抵抗体３０の両端に配線４０を介して接続される、一対の電極５０を有する。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。電極５０は、基材１０上に形成され、配線４０を介して抵抗体３０と電気的に接続されている。
電極５０は、ひずみにより生じる抵抗体３０の抵抗値の変化を外部に出力するための電極である。ひずみゲージ１は、抵抗体３０の両端に配線４０を介して接続される、一対の電極５０を有する。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。電極５０は、基材１０上に形成され、配線４０を介して抵抗体３０と電気的に接続されている。
【0032】
なお、抵抗体３０、配線４０の第１金属層４１、及び第１金属層５１は便宜上別符号としているが、同一材料から成る層である。また、抵抗体３０と第１金属層４１と第１金属層５１は、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３０と第１金属層４１と第１金属層５１は、厚さが略同一であってよい。
【0033】
また、第２金属層４２と第２金属層５２は、便宜上別符号としているが、同一材料から成る層である。また、第２金属層４２と第２金属層５２は、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と第２金属層５２は、厚さが略同一であってよい。
【0034】
また、第３金属層４３と第３金属層５３は、便宜上別符号としているが、同一材料から成る層である。また、第３金属層４３と第３金属層５３は、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３金属層４３と第３金属層５３は、厚さが略同一であってよい。
【0035】
電極５０の形状は、平面視で略円形、略半円形、及び略矩形などの任意の形状であってよい。また、前述のように電極５０が複数の層から成る場合、電極５０の形状は各層で同一でもよいし、異なっていてもよい。
【0036】
本実施形態の各図では、一例として、電極５０と配線４０が連続して形成されている場合を示している。より具体的には、ひずみゲージ１では、平面視で電極５０が略円形、且つ配線４０が略三角形であり、配線４０と電極５０とが連続して形成されている。これにより、配線４０と電極５０は、全体として平面視で雫型の形状を成している。なお、図１では便宜上、において、配線４０と電極５０の境界Ｌ１を二点鎖線によって示した。しかしながら、電極５０の境界Ｌ１の位置及び形状は、必ずしも図示の位置に定められるものではなく、配線４０及び電極５０の形状によって間接的に定まるものである。したがって、境界Ｌ１は図示のような直線ではなく、曲線、又は直線と曲線の両方から成る場合もある。
【0037】
［第１金属層４１及び５１］
第１金属層４１及び５１は、抵抗体３０と同一材料から成る層である。また、第１金属層４１及び５１の厚さは、抵抗体３０と同一、又は抵抗体３０の厚さと同様の観点から定められた所定の厚さであってよい。
第１金属層４１及び５１は、抵抗体３０と同一材料から成る層である。また、第１金属層４１及び５１の厚さは、抵抗体３０と同一、又は抵抗体３０の厚さと同様の観点から定められた所定の厚さであってよい。
【0038】
［第２金属層４２及び５２］
第２金属層４２及び５２は、抵抗体３０（第１金属層４１及び５１）よりも低抵抗の材料で形成されている。例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、第２金属層４２及び５２の材料として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等、又は、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、あるいは、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、５２、及び６２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、５２、及び６２の厚さはそれぞれ３μｍ～５μｍ程度とすることができる。
第２金属層４２及び５２は、抵抗体３０（第１金属層４１及び５１）よりも低抵抗の材料で形成されている。例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、第２金属層４２及び５２の材料として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等、又は、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、あるいは、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、５２、及び６２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、５２、及び６２の厚さはそれぞれ３μｍ～５μｍ程度とすることができる。
【0039】
第２金属層４２は第１金属層４１の上面４１ａの一部に形成されてもよいし、上面４１ａの全部に形成されてもよい。また、第２金属層５２は、第１金属層５１の上面５１ａの一部に形成されてもよいし、上面５１ａの全部に形成されてもよい。
【0040】
本実施形態に係るひずみゲージ１の配線４０は、第１金属層４１上に第２金属層４２が積層されている。前述の通り、配線４０の第２金属層４２は抵抗体３０よりも抵抗が低いため、第２金属層４２の積層により配線４０が抵抗体として機能してしまうことを抑制できる。言い換えれば、抵抗体３０よりも低抵抗な配線４０の第２金属層４２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３０が形成された局所領域に制限できる。その結果、ひずみゲージ１では、抵抗体３０によるひずみ検出精度を向上できる。
【0041】
特に、抵抗体３０としてＣｒ混相膜等を用いた高感度（例えば、ゲージ率１０以上）なひずみゲージにおいて、第２金属層４２を抵抗体３０よりも低抵抗化して実質的な受感部を抵抗体３０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。また、第２金属層４２を抵抗体３０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。
【0042】
［第３金属層４３及び５３］
図１～図３に示すように、第３金属層４３は、平面視において第２金属層４２の周４２ｃに接するように形成されている。また、図１～図３に示すように、第３金属層５３は、平面視において第２金属層５２の周５２ｃに接するように形成されている。換言すれば、第２金属層４２の周４２ｃは第２金属層４２の縁の部分であるとも言える。同様に、第２金属層５２の周５２ｃは、第２金属層５２の縁の部分であるとも言える。なお、「第２金属層の周に接するように形成されている」とは、平面視において、周（例えば４２ｃ又は５２ｃ）の内側に配置されていることを含む。
図１～図３に示すように、第３金属層４３は、平面視において第２金属層４２の周４２ｃに接するように形成されている。また、図１～図３に示すように、第３金属層５３は、平面視において第２金属層５２の周５２ｃに接するように形成されている。換言すれば、第２金属層４２の周４２ｃは第２金属層４２の縁の部分であるとも言える。同様に、第２金属層５２の周５２ｃは、第２金属層５２の縁の部分であるとも言える。なお、「第２金属層の周に接するように形成されている」とは、平面視において、周（例えば４２ｃ又は５２ｃ）の内側に配置されていることを含む。
【0043】
【0044】
また、図１及び図３に示す通り、第３金属層５３は、平面視において、第２金属層５２の周５２ｃの全てに接する（すなわち、周５２ｃの全てに沿って連続する）ように形成される。換言すると、第３金属層４３は、第２金属層４２を平面視したときの、第２金属層４２の縁の部分を全て覆うように形成されている。第３金属層５３も同様に、第２金属層５２を平面視したときの第２金属層５２の縁の部分を全て覆うように形成されている。
【0045】
なお、第３金属層４３及び５３のヤング率は、例えば第１金属層４１及び５１のヤング率の８０％以上、１２０％以下であってよい。また、第３金属層４３の厚さは、例えば第１金属層４１の厚さの８０％以上、１２０％以下であってよい。また、第３金属層５３の厚さは、例えば第１金属層５１の厚さの８０％以上、１２０％以下であってよい。
【0046】
また、第３金属層４３及び５３の厚さは、例えば第２金属層４２及び５２の厚さの８０％以上、１２０％以下であってよい。第２金属層４２，５２及び第３金属層４３，５３の厚さとは、Ｚ軸方向に沿う厚さである。
【0047】
［カバー層７０］
カバー層７０（絶縁樹脂層）は、基材１０上に形成され、抵抗体３０、及び配線４０を被覆する。電極５０の少なくとも一部は、カバー層７０から露出している。電極５０のうち、このカバー層７０に覆われていない部分（図１における開口部７０ａの部分）は、ひずみゲージ１の外部に露出されている。この露出した開口部７０ａの部分に前述のリード線等を接合することができる。なお、配線４０の一部もカバー層７０から露出していてもよい。
カバー層７０（絶縁樹脂層）は、基材１０上に形成され、抵抗体３０、及び配線４０を被覆する。電極５０の少なくとも一部は、カバー層７０から露出している。電極５０のうち、このカバー層７０に覆われていない部分（図１における開口部７０ａの部分）は、ひずみゲージ１の外部に露出されている。この露出した開口部７０ａの部分に前述のリード線等を接合することができる。なお、配線４０の一部もカバー層７０から露出していてもよい。
【0048】
ひずみゲージ１では、抵抗体３０、及び配線４０を被覆するカバー層７０を設けることで、抵抗体３０、及び配線４０に機械的な損傷等が生じることを防止できる。また、カバー層７０を設けることで、抵抗体３０、及び配線４０を湿気等から保護できる。なお、カバー層７０は、ひずみゲージ１のうち、電極５０を除く部分の全体を覆うように形成されていてもよい。
【0049】
カバー層７０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７０は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層７０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。
【0050】
［ダミー配線８０］
また、ひずみゲージ１は、配線４０と同様に形成されるダミー配線８０を有していてもよい。ダミー配線８０は、例えば、第１金属層８１と、第１金属層８１の上面に積層された第２金属層８２と、第２金属層８２の上面８２ａに積層された第３金属層８３を有していてもよい。第１金属層８１は第１金属層４１及び５１と、第２金属層８２は第２金属層４２及び５２と、第３金属層８３は第３金属層４３及び５３と同様の材料及び厚さを有していてよい。また、ダミーゲージは上述のような３層構造とせず、単一の層から成るものであってもよい。
また、ひずみゲージ１は、配線４０と同様に形成されるダミー配線８０を有していてもよい。ダミー配線８０は、例えば、第１金属層８１と、第１金属層８１の上面に積層された第２金属層８２と、第２金属層８２の上面８２ａに積層された第３金属層８３を有していてもよい。第１金属層８１は第１金属層４１及び５１と、第２金属層８２は第２金属層４２及び５２と、第３金属層８３は第３金属層４３及び５３と同様の材料及び厚さを有していてよい。また、ダミーゲージは上述のような３層構造とせず、単一の層から成るものであってもよい。
【0051】
［ひずみゲージ１の製造方法］
次に、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。はじめに、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３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１となる層である。したがって、金属層Ａの材料や厚さは、前述の抵抗体３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１の材料や厚さと同様である。
次に、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。はじめに、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３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１となる層である。したがって、金属層Ａの材料や厚さは、前述の抵抗体３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１の材料や厚さと同様である。
【0052】
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。
【0053】
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に所定の膜厚の機能層を真空成膜することが好ましい。機能層は、例えば、コンベンショナルスパッタ法により成膜することができる。
【0054】
本件において、機能層とは、少なくとも上層である金属層Ａ（抵抗体３０）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、及び／又は、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。
【0055】
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ことがあり、また、Ｃｒは自己酸化膜を形成することがある。そのため、特に金属層ＡがＣｒを含む場合、金属層Ａの酸化を防止する機能を有する機能層を成膜することが好ましい。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を作製することができる。その結果、ひずみゲージ１において、ゲージ特性の安定性が向上する。又、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、ゲージ特性が向上する。
【0056】
機能層の材料は、少なくとも上層である金属層Ａ（抵抗体３０）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は、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種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。
【0057】
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、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２等が挙げられる。
【0058】
機能層が金属又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。
【0059】
機能層が金属又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。
【0060】
機能層が金属又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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
機能層の平面形状は、例えば、図１に示す抵抗体３０の平面形状と略同一にパターニングされてよい。しかしながら、機能層の平面形状は、抵抗体の平面形状と略同一でなくてもよい。例えば、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異なる形状にパターニングしてもよい。この場合、機能層は少なくとも抵抗体３０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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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が、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。
【0069】
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及びＣｒ２Ｎの割合、並びにＣｒＮ及びＣｒ２Ｎ中のＣｒ２Ｎの割合を調整できる。
【0070】
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。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。
【0071】
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、及び基材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。
【0072】
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。
【0073】
次に、金属層Ａの上面（より具体的には、第１金属層４１の上面４１ａ及び第１金属層５１の上面５１ａ）に、第２金属層４２及び第２金属層５２を形成する。第２金属層４２及び第２金属層５２は、例えば、フォトリソグラフィ法により形成できる。
【0074】
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、露光及び現像して第２金属層４２及び第２金属層５２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及び第２金属層５２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。
【0075】
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及び第２金属層５２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及び第２金属層５２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及び第２金属層５２は無電解めっき法により形成してもよい。
【0076】
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。
【0077】
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、露光及び現像して、図１の抵抗体３０、配線４０、及び電極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及びシード層を除去し、図１の平面形状の抵抗体３０、配線４０、及び電極５０を形成する。
【0078】
例えば、ウェットエッチングにより、金属層Ａ及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３０、配線４０、及び電極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３０、第１金属層４１、及び第１金属層５１上にシード層が形成されている。
【0079】
次に、第２金属層４２及び第２金属層５２をエッチングマスクとし、第２金属層４２及び第２金属層５２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及び第２金属層５２が形成される。なお、第２金属層４２及び第２金属層５２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３０、配線４０、電極５０、及び配線６０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。
【0080】
次に、第２金属層４２，５２の上面４２ａ，５２ａに、第３金属層４３，５３を形成する。第３金属層４３，５３は、例えば、上記の金属層Ａと同様に、形成することができる。第３金属層４３，５３は、第３金属層４３，５３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。第３金属層４３，５３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。
【0081】
その後、必要に応じ、基材１０の上面１０ａにカバー層７０を設けてもよい。カバー層７０は、例えば、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０、及び配線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７０は、基材１０の上面１０ａに、抵抗体３０、及び配線４０を被覆し電極５０を露出するように液状又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。開口部７０ａは、例えば、フォトリソグラフィ法により形成できる。
【0082】
［第１実施形態に係るひずみゲージ１の作用効果］
第１実施形態に係るひずみゲージ１は、可撓性を有する基材１０と、基材１０上に形成される抵抗体３０と、基材１０上に形成される電極５０と、基材１０上に形成され、抵抗体３０と電極５０とを接続する配線４０と、を備え、配線４０及び電極５０の少なくとも一方は、抵抗体３０と同一材料で形成される第１金属層４１，５１と、第１金属層４１，５１上に形成され、第１金属層４１，５１よりも低抵抗である第２金属層４２，５２と、第２金属層４２，５２の上面４２ａ，５２ａに形成される第３金属層４３，５３と、を有し、第３金属層４３，５３は、平面視において第２金属層４２，５２の周４２ｃ，５２ｃに接するように形成される。
第１実施形態に係るひずみゲージ１は、可撓性を有する基材１０と、基材１０上に形成される抵抗体３０と、基材１０上に形成される電極５０と、基材１０上に形成され、抵抗体３０と電極５０とを接続する配線４０と、を備え、配線４０及び電極５０の少なくとも一方は、抵抗体３０と同一材料で形成される第１金属層４１，５１と、第１金属層４１，５１上に形成され、第１金属層４１，５１よりも低抵抗である第２金属層４２，５２と、第２金属層４２，５２の上面４２ａ，５２ａに形成される第３金属層４３，５３と、を有し、第３金属層４３，５３は、平面視において第２金属層４２，５２の周４２ｃ，５２ｃに接するように形成される。
【0083】
このようなひずみゲージ１によれば、第２金属層４２，５２の上面４２ａ，５２ａに形成された第３金属層４３，５３が、第２金属層４２，５２の周４２ｃ，５２ｃに接している。ひずみゲージ１では、第２金属層４２，５２の周４２ｃ，５２ｃは、Ｚ軸方向において、第１金属層４１，５１と第３金属層４３，５３とによって挟まれている。これにより、第２金属層４２，５２の周４２ｃ，５２ｃ付近における応力集中が緩和される。したがって、４２ｃ，５２ｃ近傍の第１金属層４１，５１におけるマイクロクラックの発生が抑制される。
【0084】
以上説明した通り、ひずみゲージ１は、配線４０及び／又は電極５０付近における応力集中を緩和することができる。その結果、ひずみゲージ１によれば、クラックの発生を抑制できるため、クラックによるひずみの検出精度の低下を抑制できる。したがって、ひずみゲージ１によれば、ひずみ測定の信頼性を向上させることができる。
【0085】
また、ひずみゲージ１において、第３金属層４３，５３は、平面視において、第２金属層４２，５２の周４２ｃ，５２ｃの全てに接するように形成されている。このように、ひずみゲージ１では、周４２ｃ，５２ｃの全てに、第３金属層４３，５３が形成されていることにより、周４２ｃ，５２ｃｂの一部分に応力が集中することを防ぐことができる。
【0086】
［第１実施形態の変形例１］
次に図４及び図５を参照して第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージ１Ｂについて説明する。図４は、第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージ１Ｂを例示する断面図である。図５は、第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージ１Ｂの配線４０Ｂの部分を例示する断面図である。図５は、図４中のＶ－Ｖ線に沿う断面を示している。変形例１に係るひずみゲージ１Ｂが、上記のひずみゲージ１と違う点は、第３金属層４３Ｂ，５３Ｂの配置が異なる点である。なお、ひずみゲージ１Ｂの説明において、上記のひずみゲージ１と同様の説明は省略する場合がある。
次に図４及び図５を参照して第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージ１Ｂについて説明する。図４は、第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージ１Ｂを例示する断面図である。図５は、第１実施形態の変形例１に係るひずみゲージ１Ｂの配線４０Ｂの部分を例示する断面図である。図５は、図４中のＶ－Ｖ線に沿う断面を示している。変形例１に係るひずみゲージ１Ｂが、上記のひずみゲージ１と違う点は、第３金属層４３Ｂ，５３Ｂの配置が異なる点である。なお、ひずみゲージ１Ｂの説明において、上記のひずみゲージ１と同様の説明は省略する場合がある。
【0087】
ひずみゲージ１Ｂは、配線４０Ｂを備える。配線４０Ｂは、第１金属層４１と、第２金属層４２と、第３金属層４３Ｂとを備える。第３金属層４３Ｂは、第２金属層４２の上面４２ａに形成されている。第３金属層４３Ｂは、第２金属層４２の上面４２ａの全面を覆うように形成されている。第２金属層４２は、第３金属層４３Ｂの下に形成されている。図４において、符号４２の引き出し線は破線で示されている。
【0088】
ひずみゲージ１Ｂは、電極５０Ｂを備える。電極５０Ｂは、第１金属層５１と、第２金属層５２と、第３金属層５３Ｂとを備える。第３金属層５３Ｂは、第２金属層５２の上面５２ａに形成されている。第３金属層５３Ｂは、第２金属層５２の上面５２ａの全面を覆うように形成されている。第２金属層５２は、第３金属層５３Ｂの下に形成されている。図４において、符号５２の引き出し線は破線で示されている。
【0089】
ひずみゲージ１Ｂは、ダミー配線８０Ｂを備えていてもよい。ダミー配線８０Ｂは、第１金属層８１と、第２金属層８２と、第３金属層８３Ｂとを備える。第３金属層８３Ｂは、第２金属層８２の上面に形成されている。第３金属層８３Ｂは、第２金属層８２の上面の全面を覆うように形成されている。第２金属層８２は、第３金属層８３Ｂの下に形成されている。図４において、符号８２の引き出し線は破線で示されている。
【0090】
このようにひずみゲージ１Ｂは、第２金属層４２，５２の全ての面を覆う第３金属層４３Ｂ，５３Ｂを備えていてもよい。これにより、第１実施形態に係るひずみゲージ１と比較して、配線及び／又は電極付近における応力集中をより緩和することができる。
【0091】
［第１実施形態の変形例２］
次に図６及び図７を参照して第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージ１Ｃについて説明する。図６は、第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージ１Ｃを例示する断面図である。図７は、第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージ１Ｃの配線４０Ｃの部分を例示する断面図である。図７は、図６中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面を示している。変形例２に係るひずみゲージ１Ｃが、上記のひずみゲージ１と違う点は、第３金属層４３Ｃ，５３Ｃの配置が異なる点である。なお、ひずみゲージ１Ｃの説明において、上記のひずみゲージ１，１Ｂと同様の説明は省略する。
次に図６及び図７を参照して第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージ１Ｃについて説明する。図６は、第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージ１Ｃを例示する断面図である。図７は、第１実施形態の変形例２に係るひずみゲージ１Ｃの配線４０Ｃの部分を例示する断面図である。図７は、図６中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面を示している。変形例２に係るひずみゲージ１Ｃが、上記のひずみゲージ１と違う点は、第３金属層４３Ｃ，５３Ｃの配置が異なる点である。なお、ひずみゲージ１Ｃの説明において、上記のひずみゲージ１，１Ｂと同様の説明は省略する。
【0092】
ひずみゲージ１Ｃは、配線４０Ｃを備える。配線４０Ｃは、第１金属層４１と、第２金属層４２と、第３金属層４３Ｃとを備える。第３金属層４３Ｃは、第２金属層４２の上面４２ａ、側面４２ｄ、及び第１金属層４１の上面４１ａに形成されている。第３金属層４３Ｃは、第２金属層４２の上面４２ａから、第２金属層４２の側面４２ｄを介して第１金属層４１の上面４１ａまで延在するように形成される。第３金属層４３Ｃは、第２金属層４２の側面４２ｄの全面を覆うように形成されている。第３金属層４３Ｃは、第１金属層４１の上面４１ａのうち、側面４２ｄと隣接する部分を覆うように形成されている。
【0093】
ひずみゲージ１Ｃは、電極５０Ｃを備える。電極５０Ｃは、第１金属層５１と、第２金属層５２と、第３金属層５３Ｃとを備える。第３金属層５３Ｃは、第２金属層５２の上面、側面、及び第１金属層５１の上面に形成されている。第３金属層５３Ｃは、第２金属層５２の上面から、第２金属層５２の側面を介して第１金属層５１の上面まで延在するように形成される。第３金属層５３Ｃは、第２金属層５２の側面の全面を覆うように形成されている。第３金属層５３Ｃは、第１金属層５１の上面のうち、第２金属層５２の側面と隣接する部分を覆うように形成されている。
【0094】
ひずみゲージ１Ｃは、ダミー配線８０Ｃを備えていてもよい。ダミー配線８０Ｃは、第１金属層８１と、第２金属層８２と、第３金属層８３Ｃとを備える。第３金属層８３Ｃは、第２金属層８２の上面、側面、及び第１金属層８１の上面に形成されている。第３金属層８３Ｃは、第２金属層８２の上面から、第２金属層８２の側面を介して第１金属層８１の上面まで延在するように形成される。第３金属層８３Ｃは、第２金属層８２の側面の全面を覆うように形成されている。第３金属層８３Ｃは、第１金属層８１の上面のうち、第２金属層８２の側面と隣接する部分を覆うように形成されている。
【0095】
このようにひずみゲージ１Ｃの第３金属層４３Ｃ，５３Ｃは、第２金属層４２，５２の側面を覆うように形成されていてもよい。ひずみゲージ１Ｃの第３金属層４３Ｃ，５３Ｃは、第１金属層４１，５１の上面のうち、第２金属層４２，５２の側面に近い部分を覆うように形成されていてもよい。これにより、第１実施形態に係るひずみゲージ１と比較して、配線及び／又は電極付近における応力集中をより緩和することができる。
【0096】
［第１実施形態の変形例３］
次に図８及び図９を参照して第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージ１Ｄについて説明する。図８は、第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージ１Ｄを例示する断面図である。図９は、第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージ１Ｄの配線４０Ｄの部分を例示する断面図である。図９は、図８中のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面を示している。変形例３に係るひずみゲージ１Ｄが、上記のひずみゲージ１と違う点は、第３金属層４３Ｄ，５３Ｄの配置が異なる点である。なお、ひずみゲージ１Ｄの説明において、上記のひずみゲージ１，１Ｂ，１Ｃと同様の説明は省略する。
次に図８及び図９を参照して第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージ１Ｄについて説明する。図８は、第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージ１Ｄを例示する断面図である。図９は、第１実施形態の変形例３に係るひずみゲージ１Ｄの配線４０Ｄの部分を例示する断面図である。図９は、図８中のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面を示している。変形例３に係るひずみゲージ１Ｄが、上記のひずみゲージ１と違う点は、第３金属層４３Ｄ，５３Ｄの配置が異なる点である。なお、ひずみゲージ１Ｄの説明において、上記のひずみゲージ１，１Ｂ，１Ｃと同様の説明は省略する。
【0097】
ひずみゲージ１Ｄは、配線４０Ｄを備える。配線４０Ｄは、第１金属層４１と、第２金属層４２と、第３金属層４３Ｄとを備える。第３金属層４３Ｄが、第３金属層４３Ｃと違う点は、第２金属層４２の上面４２ａの全面を覆うように形成されている点である。第２金属層４２は、第３金属層４３Ｄの下に形成されている。図８において、符号４２の引き出し線は破線で示されている。第３金属層４３Ｄは、第３金属層４３Ｃと同様に、第２金属層４２の側面４２ｄの全面を覆う。また、第３金属層４３Ｄは、第３金属層４３Ｃと同様に、第１金属層４１の上面４１ａのうち、側面４２ｄと隣接する部分を覆うように形成されている。
【0098】
ひずみゲージ１Ｄは、電極５０Ｄを備える。電極５０Ｄは、第１金属層５１と、第２金属層５２と、第３金属層５３Ｄとを備える。第３金属層５３Ｄが、第３金属層５３Ｃと違う点は、第２金属層５２の上面の全面を覆うように形成されている点である。第２金属層５２は、第３金属層５３Ｄの下に形成されている。図８において、符号５２の引き出し線は破線で示されている。第３金属層５３Ｄは、第３金属層５３Ｃと同様に、第２金属層５２の側面５２ｄの全面を覆う。また、第３金属層５３Ｄは、第３金属層５３Ｃと同様に、第１金属層５１の上面５１ａのうち、側面５２ｄと隣接する部分を覆うように形成されている。
【0099】
ひずみゲージ１Ｄは、ダミー配線８０Ｄを備えていてもよい。ダミー配線８０Ｄは、第１金属層８１と、第２金属層８２と、第３金属層８３Ｄとを備える。第３金属層８３Ｄは、第２金属層８２の上面、側面、及び第１金属層８１の上面に形成されている。第３金属層８３Ｄは、第２金属層８２の上面から、第２金属層８２の側面を介して第１金属層８１の上面まで延在するように形成される。第３金属層８３Ｄは、第２金属層８２の側面の全面を覆うように形成されている。第３金属層８３Ｄは、第１金属層８１の上面のうち、第２金属層８２の側面と隣接する部分を覆うように形成されている。
【0100】
このようにひずみゲージ１Ｄの第３金属層４３Ｄ，５３Ｄは、第２金属層４２，５２の上面の全てを覆うように形成されていてもよい。第３金属層４３Ｄ，５３Ｄは、第２金属層４２，５２の側面を覆うように形成されていてもよい。第３金属層４３Ｄ，５３Ｄは、第１金属層４１，５１の上面のうち、第２金属層４２，５２の側面に近い部分を覆うように形成されていてもよい。これにより、第１実施形態に係るひずみゲージ１と比較して、配線及び／又は電極付近における応力集中をより緩和することができる。
【0101】
なお、本明細書において開示された実施形態及び変形例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。上記の実施形態及び変形例は、添付の請求の範囲及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。
【0102】
上記の実施形態及び変形例では、配線４０に第３金属層４３が形成され、かつ、電極５０に第３金属層５３が形成されているひずみゲージ１について説明した。しかしながら、上記実施形態及び変形例に係るひずみゲージはこの構成に限定されない。例えば、ひずみゲージ１は、配線４０に第３金属層４３が形成される一方、電極５０には第３金属層５３が形成されていない構成であってもよい。又、ひずみゲージ１は、電極５０に第３金属層５３が形成される一方、配線４０には第３金属層４３が形成されていない構成であってもよい。
【0103】
また、上記の実施形態及び変形例では、第３金属層が、第２金属層の周の全てに亘って連続するように形成されている例について示した。しかしながら、第３金属層は第２金属層の周の全てではなく一部分に沿って形成されていてもよい。
【0104】
なお、前述した「周の全て」の指すものには、配線４０と電極５０との境界Ｌ１が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。例えば、配線４０のみに第３金属層４３が形成され、電極５０に第３金属層５３が形成されない場合には、境界Ｌ１の配線４０側に沿って、第３金属層４３が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【0105】
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…ひずみゲージ、１０…基材、３０…抵抗体、４０，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…配線、４１…第１金属層、４１ａ…上面、４２…第２金属層、４２ａ…上面、４２ｃ…周、４３，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ…第３金属層、５０，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ…電極、５１…第１金属層、５１ａ…上面、５２…第２金属層、５２ａ…上面、５２ｃ…周、５３，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ…第３金属層、Ｘ…Ｘ軸方向、Ｙ…Ｙ軸方向、Ｚ…Ｚ軸方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】