应变片制造技术

本应变片具有：基材，具有可挠性；及电阻体，在所述基材上由包含铬和镍中的至少一者的材料形成。其中，所述电阻体中添加了具有抑制所述电阻体的主成分即晶粒的生长的功能的第1物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】应变片
本专利技术涉及一种应变片(straingauge)。
技术介绍
贴附在测定对象物上进而对测定对象物的应变进行检测的应变片是众所周知的。应变片具备对应变进行检测的电阻体，作为电阻体的材料，例如可使用包含Cr(铬)和/或Ni(镍)的材料。此外，就电阻体而言，例如可藉由对金属箔进行蚀刻而被形成为预定的图案(例如，参照专利文献1)。＜现有技术文献＞＜专利文献＞专利文献1：(日本)特开2016－74934号公报
技术实现思路
＜本专利技术要解决的问题＞然而，在使用具有可挠性的基材的情况下，基材上难以形成稳定的电阻体，存在应变特性尤其是电阻温度系数TCR的稳定性较差的问题。本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提高应变片中的电阻温度系数TCR的稳定性。＜用于解决问题的手段＞本应变片具有：基材，具有可挠性；及电阻体，在所述基材上由包含铬和镍中的至少一者的材料形成。其中，所述电阻体中添加了具有抑制所述电阻体的主成分即晶粒的生长的功能的第1物质。＜专利技术的效果＞根据所公开的技术，可提高应变片中的电阻温度系数TCR的稳定性。附图说明[图1]第1实施方式的应变片的例示平面图。[图2]第1实施方式的应变片的例示剖面图(其1)。[图3]电阻体为Cr混相膜的情况下的电阻体的内部的例示模式图(其1)。[图4]第1实施方式的应变片的例示剖面图(其2)。[图5]电阻体为Cr混相膜的情况下的电阻体的内部的例示模式图(其2)。[图6]第3实施方式的应变片的例示剖面图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。各图中，对相同部件赋予了相同的符号，并存在省略了重复说明的情况。〈第1实施方式〉图1是第1实施方式的应变片的例示平面图。图2是第1实施方式的应变片的例示剖面图，示出了沿图1的A－A线的剖面。参照图1和图2，应变片1具有基材10、电阻体30、及端子部41。需要说明的是，在本实施方式中，为方便起见，在应变片1中，基材10的设置有电阻体30的一侧为上侧或一侧，未设置电阻体30的一侧为下侧或另一侧。此外，各部分的设置有电阻体30的一侧的表面为一个表面或上表面，未设置电阻体30的一侧的表面为另一表面或下表面。然而，也能以上下颠倒的状态来使用应变片1，或者能以任意角度来布置应变片1。此外，平面图是指从基材10的上表面10a的法线方向观察对象物时的视图，平面形状是指从基材10的上表面10a的法线方观察对象物时的形状。基材10是成为用于形成电阻体30等的基层的部件，并具有可挠性。对基材10的厚度并无特别限制，可根据使用目的适当地进行选择，例如可为5μm～500μm左右。尤其是，如果基材10的厚度为5μm～200μm，则从来自经由粘接层等而接合于基材10的下表面的应变体表面的应变的传递性和相对于环境的尺寸稳定性的观点来看，为优选，如果为10μm以上，则从绝缘性的观点来看，为较佳。基材10例如可由PI(聚酰亚胺)树脂、环氧树脂、PEEK(聚醚醚酮)树脂、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)树脂、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂、PPS(聚苯硫醚)树脂、聚烯烃树脂等的绝缘树脂薄膜形成。需要说明的是，薄膜是指厚度为大约500μm以下且具有可挠性的部件。这里，“由绝缘树脂薄膜形成”是指，不妨碍基材10在绝缘树脂薄膜中还含有填料、杂质等。基材10例如也可由含有二氧化硅、氧化铝等的填料的绝缘树脂薄膜形成。电阻体30是以预定的图案形成在基材10上的薄膜，是一种藉由接受应变而可产生电阻变化的感测部。电阻体30可直接形成在基材10的上表面10a上，也可经由其他层而形成在基材10的上表面10a上。需要说明的是，图1中，为方便起见，以缎纹图案示出了电阻体30。电阻体30例如可由包含Cr(铬)的材料、包含Ni(镍)的材料、或包含Cr和Ni两者的材料形成。即，电阻体30可由包含Cr和Ni中的至少一者的材料形成。作为包含Cr的材料，例如可列举出Cr混相膜(多相膜)。作为包含Ni的材料，例如可列举出Cu－Ni(铜镍)。作为包含Cr和Ni两者的材料，例如可列举出Ni－Cr(镍铬)。这里，Cr混相膜是指对Cr、CrN、Cr2N等进行相混合而成的膜。Cr混相膜还可包含氧化铬等的不可避杂质。对于电阻体30的厚度并无特别限制，可根据使用目的适当地进行选择，例如可为大约0.05μm～2μm。尤其是，从构成电阻体30的晶体的结晶性(例如，α－Cr的结晶性)得到提高的观点来看，电阻体30的厚度优选为0.1μm以上，从能够减少因构成电阻体30的膜的内部应力而引起的膜的裂纹和/或从基材10所发生的翘曲的观点来看，较佳为1μm以下。例如，在电阻体30为Cr混相膜的情况下，通过将稳定的结晶相即α－Cr(α铬)作为主成分，可提高应变特性的稳定性。另外，通过使电阻体30以α－Cr作为主成分，可使应变片1的应变率(gaugefactor(应变系数))为10以上，并可使应变率温度系数TCS和电阻温度系数TCR位于－1000ppm/℃～+1000ppm/℃的范围内。这里，主成分是指对象物质占构成电阻体的全部物质的50质量％以上，但从提高应变特性的观点来看，电阻体30优选包含80重量％以上的α－Cr。需要说明的是，α－Cr是bcc结构(体心立方晶格结构)的Cr。图3是电阻体为Cr混相膜情况下的电阻体的内部例示模式图，示出了加热前后的情形。如图3所示，作为Cr混相膜的电阻体30包含α－Cr晶粒301和氮化铬302(CrN和Cr2N的一者或两者)，此外本实施方式中还添加了物质303。在物质303没有被添加的Cr混相膜中，加热会导致TCR发生较大的变化，加热时间越长，TCR越会沿正方向进行变大。其原因可被认为是，藉由加热，TCR的正的成分即Cr的晶粒徐々生长，晶界处所存在的TCR的负的成分、即、氮化铬会进入Cr膜的内部或被挤压出至外部，导致晶界处所存在的氮化铬出现减少。为此，加热时间越长，TCR的正的值越会持续地进行变大。因此，本实施方式中，Cr混相膜中添加了具有对α－Cr晶粒301的生长进行抑制的功能的物质303，并且物质303分散在了Cr混相膜中。就物质303而言，只要是具有对α－Cr晶粒301的生长进行抑制的功能的物质，对其并无特别限定，可根据使用目的等进行适当的选择。此外，就物质303而言，TCR优选为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下，电导率优选为大于10－6S/m且为107S/m以下，例如可列举出TiN、TaN、SiTiN、CrSiO等的金属化合物以及Si等的半导体。也可为从这些的群中选出的多种物质的混合物。这里，TCR优选为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下的理由如下。例如，当TCR大于+1000ppm/℃的物质存在于晶界处时，由于导体的举动占据支配地位，所以膜整体的TCR值会变为大于+1000ppm/℃。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变片，具有：/n基材，具有可挠性；及/n电阻体，在所述基材上由包含铬和镍中的至少一者的材料形成，/n其中，所述电阻体中添加有第1物质，该第1物质具有抑制所述电阻体的主成分即晶粒的生长的功能。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171031 JP 2017-2105731.一种应变片，具有：
基材，具有可挠性；及
电阻体，在所述基材上由包含铬和镍中的至少一者的材料形成，
其中，所述电阻体中添加有第1物质，该第1物质具有抑制所述电阻体的主成分即晶粒的生长的功能。


2.如权利要求1所述的应变片，其中，
所述第1物质的电阻温度系数为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下，所述第1物质的的电导率大于10－6S/m且小于等于107S/m。


3.如权利要求1或2所述的应变片，其中，
所述第1物质为从由TiN、TaN、SiTiN、CrSiO、及Si组成的群中选出的一种或多种物质。


4.如权利要求1至3中的任一项所述的应变片，其中，
所述电阻体中添加有第2物质，该第2物质具有防止所述电阻体的主成分即晶粒彼此靠近的功能。


5.如权利要求4所述的应变片，其中，
所述第2物质的电阻温度系数为－30000ppm/℃以上且+1000ppm/℃以下，所述第2物质的电导率为10－6S/m以下。


6.如权利要求4或5所述的应变片，其中，
所述第2物质为从由AlN、BN、TiO2、ZrO2、SiO2、及Si3N4组成的群中选出的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田真太郎，户田慎也，浅川寿昭，前野圭辉，
申请(专利权)人：美蓓亚三美株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP