JPH0129249B2 - - Google Patents
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- JPH0129249B2 JPH0129249B2 JP57001541A JP154182A JPH0129249B2 JP H0129249 B2 JPH0129249 B2 JP H0129249B2 JP 57001541 A JP57001541 A JP 57001541A JP 154182 A JP154182 A JP 154182A JP H0129249 B2 JPH0129249 B2 JP H0129249B2
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- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は荷重を測定する荷重検出器等に使用さ
れるロードセルの製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a load cell used in a load detector or the like for measuring load.
金属箔抵抗体パターンを接着した絶縁フイルム
を、ビーム体上に接着し、この後リード線で結線
して構成される公知のロードセルに比較して、製
造工数が少なく容易かつ安価に製造できるととも
に、高精度の測定が可能なロードセルを提供する
ために、ビーム体に直接設けた絶縁被膜上に、金
属材料を蒸着又はスパツタリングにより被着し
て、これら金属層により必要な抵抗体パターン等
を直接形成して構成されるロードセルが、本発明
者等により提案され、既に出願済みである。 Compared to known load cells that are constructed by bonding an insulating film with a metal foil resistor pattern bonded onto a beam body and then connecting it with lead wires, the load cell can be manufactured easily and inexpensively with fewer manufacturing steps. In order to provide a load cell capable of highly accurate measurement, metal materials are deposited by vapor deposition or sputtering on the insulating coating provided directly on the beam body, and the necessary resistor patterns etc. are directly formed using these metal layers. A load cell configured as described above has been proposed by the present inventors and has already been filed.
この種ロードセルにおけるパターンの形成は、
フオトエツチングにより次のようになされてい
る。つまり、最も表側の金属層を必要なパターン
を残して除去するとともに次の金属層を露出させ
た後、この金属層を上記パターンおよび必要な部
分を残して除去し、更に次の金属層を露出させ、
このような措置を各金属層に対して次々に施すよ
うになつている。ところで、この種ロードセルの
場合にはパターンが頗る高密度化することが可能
であり、したがつて、各金属層に対してフオトエ
ツチングを行う際に使用するパターンマスクの既
設パターンへの位置合わせが面倒であつた。 The pattern formation in this type of load cell is
This is done by photo-etching as follows. In other words, the top metal layer is removed leaving the necessary pattern and the next metal layer is exposed, then this metal layer is removed leaving the pattern and the necessary part, and then the next metal layer is exposed. let me,
Such measures are applied to each metal layer one after another. By the way, in the case of this type of load cell, the pattern can be extremely dense, so it is difficult to align the pattern mask used when photo-etching each metal layer to the existing pattern. It was troublesome.
本発明は上記の事情のもとに提案されたもの
で、その目的は、パターンマスクの取扱いが容易
となり、より製造効率を向上することができ、し
かもパターンの精度も向上できるロードセルの製
造方法を提供することにある。 The present invention was proposed under the above circumstances, and its purpose is to provide a method for manufacturing a load cell that can facilitate the handling of pattern masks, improve manufacturing efficiency, and improve pattern accuracy. It is about providing.
以下、本発明方法を図面に示す実施例にもとづ
いて説明するに、まずロードセルの構成について
説明する。 The method of the present invention will be explained below based on the embodiments shown in the drawings. First, the structure of the load cell will be explained.
第１図及び第２図はロードセルの構成を示すも
ので、ビーム体１は、例えばステンレス鋼
（SUS630）、高力アルミニウム合金（A2218）等
の金属材料を切削加工して形成されている。この
ビーム体１は、一端部に設けられた取付孔２，２
に取付ボルト２Ａ，２Ａを通して任意の固定部３
に固定して使用される。またビーム体１の中間部
分には１対の円形孔４，４が幅方向に貫通して設
けられ、両円形孔４，４間を空隙部５により連通
させ、各円形孔４，４の上下を薄肉にし、特に各
円形孔４，４の上部を起歪部６Ａ，６Ｂとしてい
る。またビーム体１の他端部には係止孔７が設け
られ、この係止孔７に、例えば吊下金具８を取付
けて測定すべき荷重Ｗを矢印の如く作用させるよ
うにしている。なお、荷重Ｗを作用させると、ビ
ーム体１は第２図の如く変形され、一方の起歪部
６Ａの上面には最大引張り歪を生じさせ、他方の
起歪部６Ｂの上面には最大圧縮歪を生じさせるよ
うになる。そして、その最大引張り歪が生ずる一
方の起歪部６Ｂ上面にはストレンゲージ抵抗体パ
ターンR1，R2が、また最大圧縮歪が生ずる他方
の起歪部６Ｂ上面にはストレンゲージ抵抗体パタ
ーンR3，R4が、それぞれ設けられている。また
ビーム体１の上面には、前記起歪部６Ａ，６Ｂを
極力避けるようにしてブリツジバランス補正用抵
抗体パターンRO1，RO3、ブリツジバランス温度
補償用抵抗体パターンRT1，RT3、スパン温度補
償用抵抗体パターンRS、スパン温度特性非直線
性補償抵抗体パターンRC、入力端子VE +、VE -及
び出力端子VO +，VO -がそれぞれ設けられ、各端
子にはリードパターンＬ…の端部が接続されてい
る。 1 and 2 show the structure of the load cell, and the beam body 1 is formed by cutting a metal material such as stainless steel (SUS630) or high-strength aluminum alloy (A2218). This beam body 1 has mounting holes 2, 2 provided at one end.
Pass the mounting bolts 2A and 2A through any fixed part 3.
It is used fixedly. In addition, a pair of circular holes 4, 4 are provided in the middle part of the beam body 1 so as to pass through the beam body 1 in the width direction. are made thin, and in particular, the upper portions of the respective circular holes 4, 4 are made into strain-generating portions 6A, 6B. Further, a locking hole 7 is provided at the other end of the beam body 1, and a hanging metal fitting 8, for example, is attached to this locking hole 7, so that the load W to be measured is applied as shown by the arrow. When the load W is applied, the beam body 1 is deformed as shown in FIG. This will cause distortion. Then, strain gauge resistor patterns R 1 and R 2 are placed on the top surface of one strain-generating portion 6B where the maximum tensile strain occurs, and strain gauge resistor patterns R are placed on the top surface of the other strain-generating portion 6B where the maximum compressive strain occurs. 3 and R4 are provided, respectively. Further, on the upper surface of the beam body 1, resistor patterns R O1 , R O3 for bridge balance correction and resistor patterns R T1 , R T3 for bridge balance temperature compensation are arranged so as to avoid the strain-generating parts 6A, 6B as much as possible. , a span temperature compensation resistor pattern R S , a span temperature characteristic nonlinearity compensation resistor pattern R C , input terminals V E + , V E - and output terminals V O + , V O - are provided, respectively. The ends of the lead patterns L are connected to the terminals.
前記ストレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，
R3，R4は第３図に示すようにリードパターンＬ
…を介してR1−R4−R2−R3−R1の順に接続さ
れ、そのR1・R3間の接点ａは一方の入力端子VE +
にR2・R4間の接点ｃはスパン温度補償用抵抗体
パターンRSとスパン温度特性非直線性補償抵抗
体パターンRCとの並列回路を直列に介して他方
の入力端子VE -にそれぞれ接続されている。ま
た、R2・R3間の接点ｂは一方の出力端子VO +に、
R4・R1間の接点ｄは他方の出力端子VO -にそれぞ
れ接続されている。なお前記ブリツジバランス補
正用抵抗体パターンRO1及びブリツジバランス温
度補償用抵抗体パターンRT1は直列接続され、そ
の直列回路は接点ａ，ｂ間にR1に対して直列に
接続されている。また前記ブリツジバランス補正
用抵抗体パターンRO3及びブリツジバランス温度
補償用抵抗体パターンRT3は直列接続され、その
直列回路は接点ａ，ｂ間にR3に対して直列に接
続されている。 The strain gauge resistor patterns R 1 , R 2 ,
R 3 and R 4 are lead pattern L as shown in Figure 3.
... are connected in the order of R 1 - R 4 - R 2 - R 3 - R 1 , and the contact a between R 1 and R 3 is one input terminal V E +
The contact c between R 2 and R 4 is connected to the other input terminal V E - through a parallel circuit of the span temperature compensation resistor pattern R S and the span temperature characteristic nonlinearity compensation resistor pattern R C in series. each connected. In addition, contact b between R 2 and R 3 is connected to one output terminal V O + ,
The contact point d between R 4 and R 1 is connected to the other output terminal V O - . Note that the bridge balance correction resistor pattern R O1 and the bridge balance temperature compensation resistor pattern R T1 are connected in series, and the series circuit is connected in series with R 1 between contacts a and b. . Further, the bridge balance correction resistor pattern R O3 and the bridge balance temperature compensation resistor pattern R T3 are connected in series, and the series circuit is connected in series with R 3 between contacts a and b. .
前記ストレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，
R3，R4は、大抵抗値を得易くするために、いず
れも第４図に示すようなジグザグ状をなし、両端
にリードパターンＬを接続している。 The strain gauge resistor patterns R 1 , R 2 ,
In order to easily obtain a large resistance value, R 3 and R 4 both have a zigzag shape as shown in FIG. 4, and lead patterns L are connected to both ends.
また前記ブリツジバランス補正用抵抗体パター
ンRO1，RO3、ブリツジバランス温度補償用抵抗
体パターンRT1，RT3、スパン温度補償用抵抗体
パターンRS及びスパン温度特性非直線性補償抵
抗体パターンRCは、いずれも抵抗値の調節を容
易にするため、第５図に示すようにパターンの一
部に多数の除去予定部９…を並列に設けて構成さ
れている。そこで、必要な数の除去予定部９を除
去することにより、抵抗体を調節することができ
る。 In addition, the bridge balance correction resistor patterns R O1 , R O3 , the bridge balance temperature compensation resistor patterns R T1 , R T3 , the span temperature compensation resistor patterns R S and the span temperature characteristic nonlinearity compensation resistor In order to facilitate the adjustment of the resistance value, each pattern R C is constructed by providing a large number of portions to be removed 9 in parallel in a part of the pattern, as shown in FIG. 5. Therefore, the resistor can be adjusted by removing a necessary number of the portions 9 to be removed.
前記ストレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，
R3，R4は、例えばニクロムのように、比抵抗が
比較的大きい、抵抗温度係数の小さい金属薄膜に
より形成されている。またブリツジバランス補正
用抵抗体パターンRO1，RO3は、ニクロムとコン
スタンタン等の金属薄膜の積層体により形成され
ている。前記ブリツジバランス温度補償用抵抗体
パターンRT1，RT3は、ブリツジ回路におけるブ
リツジバランスの温度ドリフトを補償するもの
で、前記ニクロム等の金属層に積層したコンスタ
ンタン等の金属層に、正或いは負の温度係数を有
する抵抗体金属、例えばチタン、ニツケル等を更
に積層した積層体により形成されている。また前
記スパン温度補償用抵抗体パターンRSは出力電
圧（スパン）の温度依存性を補償するもので、正
の温度係数を有する抵抗体金属、例えばブリツジ
バランス温度補償用抵抗体パターンRT1，RT3と
同一の金属材料により形成されている。そしてス
パンの温度補償は概ねこの温度補償用スパン抵抗
体パターンRSによりなされることになる。第６
図Ａは抵抗体パターンRSを設けない場合の温度
−出力電圧特性を示し、同図Ｂは抵抗体パターン
RSを設けて温度補償した場合の温度−出力電圧
特性を示す。ところが第６図Ｂに示すように、抵
抗体パターンRSを設けただけでは温度補償が確
実でない。これは抵抗体パターンRSにより補償
された温度−出力電圧特性が非直線性となるため
である。このスパン温度特性の非直線性は前記ス
パン温度特性非直線性補償抵抗体パターンRCに
より補償される。なお、スパン温度特性非直線性
補償抵抗体パターンRCは、抵抗温度係数が小さ
いことが望ましいため、ストレンゲージ抵抗体パ
ターンR1，R2，R3，R4と同一の金属薄膜により
形成されている。 The strain gauge resistor patterns R 1 , R 2 ,
R 3 and R 4 are formed of a thin metal film, such as nichrome, which has a relatively high specific resistance and a small temperature coefficient of resistance. The bridge balance correction resistor patterns R O1 and R O3 are formed of a laminate of metal thin films such as nichrome and constantan. The bridge balance temperature compensation resistor patterns R T1 and R T3 are for compensating the temperature drift of the bridge balance in the bridge circuit. It is formed of a laminate in which a resistor metal having a negative temperature coefficient, such as titanium or nickel, is further laminated. The span temperature compensation resistor pattern R S compensates for the temperature dependence of the output voltage (span), and is made of a resistor metal having a positive temperature coefficient, such as a bridge balance temperature compensation resistor pattern R T1 , It is made of the same metal material as R T3 . The temperature compensation of the span is generally performed by this temperature compensation span resistor pattern R S . 6th
Figure A shows the temperature-output voltage characteristics when the resistor pattern R S is not provided, and Figure B shows the resistor pattern
The temperature-output voltage characteristics are shown when R S is provided and temperature compensation is performed. However, as shown in FIG. 6B, simply providing the resistor pattern R S does not ensure temperature compensation. This is because the temperature-output voltage characteristic compensated by the resistor pattern R S becomes non-linear. This nonlinearity of the span temperature characteristic is compensated by the span temperature characteristic nonlinearity compensating resistor pattern R C. Note that the span temperature characteristic nonlinearity compensation resistor pattern R C is preferably formed of the same metal thin film as the strain gauge resistor patterns R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 because it is desirable that the temperature coefficient of resistance is small. ing.
また、第３図のブリツジ回路における入力電圧
VEと出力電圧VOとの関係は次の通りである。 Also, the input voltage in the bridge circuit shown in Figure 3 is
The relationship between V E and output voltage V O is as follows.
VO＝Ｒ／Ｒ＋RS・RC／RS＋RC×VE×（R3＋R03＋RT3
／R2＋R3＋R03＋RT3−R1＋R01＋RT1／R1＋R4＋R01＋RT1
）
ただし、Ｒは出力側から見たブリツジ回路の抵
抗である。 V O =R/R+R S・R C /R S +R C ×V E ×(R 3 +R 03 +R T3
/R 2 +R 3 +R 03 +R T3 −R 1 +R 01 +R T1 /R 1 +R 4 +R 01 +R T1
) However, R is the resistance of the bridge circuit as seen from the output side.
次に、ロードセルに第２図の如く荷重Ｗを作用
させると、ストレンゲージ抵抗体パターンR1，
R2は引張り歪を生じて抵抗値が増大し（各抵抗
値の変化量をΔR1、ΔR2とする）、他の２つのス
トレンゲージ抵抗体パターンR3，R4は圧縮歪を
生じて抵抗値が減少する（各抵抗値の変化量を
ΔR3、ΔR4とする）。このとき、出力電圧VOは
VO＝Ｒ／Ｒ＋RS・RC／RS＋RC×VE×１／４（ΔR1／
R1＋R01＋RT1＋ΔR2／R2＋ΔR3／R3＋R03＋RT3＋ΔR4／
R4）
ここで、R1＝R2＝R3＝R4＝Ｒ
となるようにビーム体１及び各抵抗体パターンの
設計がなされており、また
R1≫R01＋RT1、R3≫R03＋RT3
の関係から
VO＝Ｒ／Ｒ＋RS・RC／RS＋RC・VE・ΔR／Ｒ
なる関係式が成立する。なお、この式はΔR／Ｒ＝
KE（ただし、Ｋはストレンゲージ抵抗体パターン
のゲージ率、Ｅはビーム体１に発生する歪量であ
る）なる関係から、
VO＝Ｒ／Ｒ＋RS・RC／RS＋RC・VE・Ｋ・Ｅ
となり、この式から歪量Ｅが求められる。また歪
量Ｅが荷重Ｗに比例するところから、荷重Ｗが求
められる。また上式から、出力電圧は入力電圧
VE及び歪量Ｅに比例すること、明らかであるが、
歪量Ｅ及びゲージ率Ｋは温度変化により変動する
ため、出力電圧VOも温度変化により変化するこ
とになる。そこでスパン温度補償用抵抗体パター
ンRS及びスパン温度特性非直線性補償抵抗体パ
ターンRCの各抵抗値を適宜調整することにより
出力電圧VOの温度補償が行なわれる。 Next, when a load W is applied to the load cell as shown in FIG. 2, the strain gauge resistor pattern R 1 ,
R 2 causes tensile strain and its resistance value increases (the amount of change in each resistance value is ΔR 1 and ΔR 2 ), and the other two strain gauge resistor patterns R 3 and R 4 cause compressive strain. The resistance value decreases (the amount of change in each resistance value is assumed to be ΔR 3 and ΔR 4 ). At this time, the output voltage V O is V O = R / R + R S · R C / R S + R C × V E × 1/4 (ΔR 1 /
R 1 +R 01 +R T1 +ΔR 2 /R 2 +ΔR 3 /R 3 +R 03 +R T3 +ΔR 4 /
R 4 ) Here, the beam body 1 and each resistor pattern are designed so that R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = R, and R 1 ≫ R 01 + R T1 , R 3 ≫ From the relationship R 03 +R T3 , the following relational expression is established: V O =R/R+R S・R C /R S +R C・V E・ΔR/R. This equation is based on the relationship ΔR/R=KE (where K is the gauge factor of the strain gauge resistor pattern and E is the amount of strain generated in the beam body 1), so V O =R/R+R S・R C /R S +R C・V E・K・E, and the amount of distortion E can be obtained from this formula. Also, since the amount of strain E is proportional to the load W, the load W can be determined. Also, from the above formula, the output voltage is the input voltage
It is clear that it is proportional to V E and the amount of strain E, but
Since the strain amount E and the gauge factor K vary due to temperature changes, the output voltage V O also changes due to temperature changes. Therefore, temperature compensation of the output voltage V O is performed by appropriately adjusting the resistance values of the span temperature compensation resistor pattern R S and the span temperature characteristic nonlinearity compensation resistor pattern R C.
ちなみに、実験によると、ビーム体１を高力ア
ルミニウム合金A2218にて形成し、ストレンゲー
ジ抵抗体パターンR1，R2，R3，R4が1kΩ（抵抗温
度係数±10ppm／℃以下）であるとき、スパン温
度補償用抵抗体パターンRS（但しチタン製）を
240Ω（抵抗温度係数＋3200ppm／℃）、スパン温
度特性非直線性補償抵抗パターンRCを1150Ωに設
定することにより、出力電圧VOの温度補償を行
なうことができた。 By the way, according to experiments, the beam body 1 is made of high-strength aluminum alloy A2218, and the strain gauge resistor patterns R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 have a resistance temperature coefficient of 1 kΩ (resistance temperature coefficient ±10 ppm/°C or less). When the span temperature compensation resistor pattern R S (made of titanium) is
By setting the span temperature characteristic nonlinearity compensation resistance pattern R C to 240Ω (resistance temperature coefficient + 3200ppm/°C) to 1150Ω, it was possible to perform temperature compensation for the output voltage VO .
次に、以上のロードセルの製造方法を第７図Ａ
〜Ｅに例示する。すなわち、まず切削加工により
得られたビーム体１の上面を鏡面仕上げ後、脱脂
洗浄し、その上面に粘度1000cp程度に調製され
たワニス状の耐熱絶縁材（例えばポリイミド、エ
ポキシ、アミドイミド、エポキシ変成ポリイミド
等の絶縁性樹脂液）を滴下する。そしてビーム体
１をスピンナにより1600rpm程度の速度で回転す
ることによつて、ビーム体１の上面に絶縁材を均
一に塗布した後、約100℃で約１時間乾燥し、続
いて約250℃で約５時間加熱すると、ビーム体１
の上面には厚さ４〜5μの絶縁被膜１１が形成さ
れる。 Next, the method for manufacturing the load cell described above is shown in Figure 7A.
Examples are shown in ~E. That is, first, the upper surface of the beam body 1 obtained by cutting is polished to a mirror finish, then degreased and cleaned, and a varnish-like heat-resistant insulating material (for example, polyimide, epoxy, amide-imide, epoxy-modified polyimide, etc.) prepared to have a viscosity of about 1000 cp is applied to the upper surface. Drop some insulating resin liquid such as Then, by rotating the beam body 1 at a speed of about 1600 rpm using a spinner, an insulating material is uniformly applied to the upper surface of the beam body 1, and then dried at about 100°C for about 1 hour, and then heated at about 250°C. After heating for about 5 hours, beam body 1
An insulating coating 11 having a thickness of 4 to 5 μm is formed on the upper surface of the insulating film 11 .
この絶縁被膜１１上に第７図Ａに示したよう
に、例えばニクロム（Ni80％、Cr20％）のよう
な、温度変化によつて抵抗値があまり変化しない
金属材料をスパツタリングにより被着して、厚さ
約500Åの金属層１２を形成する。そして、この
金属層１２の上にコンスタンタン（Cu55％、
Ni45％）をスパツタリングにより被着して、厚
さ約300Åの金属層１３を形成する。さらに、金
属層１３の上にチタンをスパツタリングにより被
着して、厚さ2000Åの金属層１４を形成した後、
最後にこの層１４の上に金をスパツタリングによ
り被着して、厚さ2μの金属層１５を形成する。 As shown in FIG. 7A, on this insulating coating 11, a metal material such as nichrome (80% Ni, 20% Cr), whose resistance value does not change much with temperature changes, is deposited by sputtering. A metal layer 12 with a thickness of about 500 Å is formed. Then, on this metal layer 12, constantan (Cu55%,
A metal layer 13 having a thickness of about 300 Å is formed by depositing Ni (45%) by sputtering. Further, titanium is deposited on the metal layer 13 by sputtering to form a metal layer 14 with a thickness of 2000 Å, and then
Finally, gold is deposited on this layer 14 by sputtering to form a metal layer 15 having a thickness of 2 microns.
次に、第７図Ｂに示すような原形パターンＡを
得る。原形パターンＡは前記総てのパターンR1
〜R4，R01，R03，RT1，RT3，RS，RC，Ｌおよび
各端子VE +，VE -，VO +，VO -を連ねた形状に相当
する。そして、この原形パターンＡは、同じパタ
ーンマスクを用いて、前記各金属層１２〜１５の
金属材料に応じたエツチヤントにより次々に各金
属層１２〜１５をフオトエツチングして形成す
る。この工程により各端子VE +，VE -、VO +，VO -
およびリードパターンＬが完成される。 Next, an original pattern A as shown in FIG. 7B is obtained. The original pattern A is all the above patterns R 1
It corresponds to a shape in which ~R 4 , R 01 , R 03 , R T1 , R T3 , R S , R C , L and each terminal V E + , V E - , V O + , V O - are connected. The original pattern A is formed by photo-etching the metal layers 12 to 15 one after another using the same pattern mask and using an etchant depending on the metal material of each of the metal layers 12 to 15. Through this process, each terminal V E + , V E - , V O + , V O -
And the lead pattern L is completed.
次に、第７図Ｃ〜Ｅに示すように原形パターン
Ａの各抵抗体パターン相当部における必要な金属
層１５，１４，１３を、フオトエツチングにより
次々に除去して所定のパターンを形成して完成品
を得る。第７図Ｃに示した金属層除去工程は、前
記抵抗体パターンRSおよびRT1，RT3を完成する
ための措置であり、金属層１５における前記抵抗
体パターンR1〜R4，R01，R03，RT1，RT3，RSお
よびRC相当部分を、この金属層１５に応じたエ
ツチヤントを用いてフオトエツチングすることで
なされる。第７図Ｃ中斜線を施した部分が金属層
１５が除去され、したがつて次の金属層１４が露
出された部分である。なお、完成された抵抗体パ
ターンRSおよびRT1，RT3はいずれも金属層１２，
１３，１４の積層部分で形成されるとともに、こ
の構造によれば金属層（ニクロム製）１２および
金属層（コンスタンタン製）１３は、金属層（チ
タン製）１４に比して膜厚が薄くかつ面積抵抗が
大きいため、これら抵抗体パターンRSおよび
RT1，RT3の抵抗値および抵抗温度係数は金属層
１４の値に近似する。次に行われる第７図Ｄに示
した次の金属層除去工程は、前記抵抗体パターン
R01，R03を完成するための措置であり、金属層
１４における前記抵抗体パターンR1〜R4，R01，
R03およびRC相当部分を、この金属層１４に応じ
たエツチヤントを用いてフオトエツチングするこ
とでなされる。第７図Ｄ中斜線を施した部分が金
属層１４が除去され、したがつて、次の金属層１
３が露出された部分である。なお、完成された前
記抵抗体パターンR01，R03はいずれも金属層１
２，１３の積層部分で形成されるとともに、この
構造によれば２層の薄厚条件により抵抗温度係数
が零に近似し、かつ後述する抵抗体パターンR1
〜R4に比較して面積抵抗が小さくブリツジ回路
のゼロバランス調整に好適するものとなつてい
る。次に行われる第７図Ｅに示した最後の金属層
除去工程は、前記抵抗体パターンR1〜R4および
RCを完成するための措置であり、金属層１３に
おける前記抵抗体パターンR1〜R4およびRC相当
部分を、この金属層１３に応じたエツチヤントを
用いてフオトエツチングすることでなされる。第
７図Ｅ中斜線を施した部分が金属層１３が除去さ
れ、したがつて金属層１２が露出された部分であ
り、この金属層１２の露出部分により前記抵抗体
パターンR1〜R4およびRCが形成される。以上で
所定のパターンが完成されるものである。 Next, as shown in FIGS. 7C to 7E, the necessary metal layers 15, 14, 13 in the portions corresponding to each resistor pattern of the original pattern A are successively removed by photo etching to form a predetermined pattern. Get the finished product. The metal layer removal step shown in FIG . , R 03 , R T1 , R T3 , R S and R C are photo-etched using an etchant suitable for this metal layer 15. The hatched area in FIG. 7C is the area where the metal layer 15 has been removed and the next metal layer 14 has been exposed. Note that the completed resistor patterns R S and R T1 and R T3 are all made of metal layers 12,
According to this structure, the metal layer (made of nichrome) 12 and the metal layer (made of constantan) 13 are thinner and thinner than the metal layer (made of titanium) 14. Since the sheet resistance is large, these resistor patterns R S and
The resistance values and resistance temperature coefficients of R T1 and R T3 approximate the values of the metal layer 14 . The next metal layer removal step shown in FIG. 7D is performed after the resistor pattern is removed.
This is a measure to complete R 01 , R 03 , and the resistor patterns R 1 to R 4 , R 01 ,
This is done by photo-etching the portions corresponding to R 03 and R C using an etchant suitable for this metal layer 14. The metal layer 14 is removed from the hatched area in FIG. 7D, and therefore the next metal layer 1 is removed.
3 is the exposed part. Note that the completed resistor patterns R 01 and R 03 are both metal layer 1
2 and 13, and with this structure, the temperature coefficient of resistance approaches zero due to the thin two-layer condition, and the resistor pattern R1 described later
It has a smaller sheet resistance than R4 , making it suitable for zero balance adjustment of bridge circuits. The final metal layer removal step shown in FIG. 7E is performed next to remove the resistor patterns R 1 to R 4 and
This is a measure to complete R C and is carried out by photo-etching the resistor patterns R 1 to R 4 and the portion corresponding to R C in the metal layer 13 using an etchant suitable for this metal layer 13. The hatched area in FIG. 7E is the area where the metal layer 13 is removed and the metal layer 12 is exposed, and this exposed area of the metal layer 12 allows the resistor patterns R 1 to R 4 and R C is formed. With the above steps, the predetermined pattern is completed.
なお、上記一実施例は以上のように構成した
が、ストレンゲージ抵抗体パターンR1〜R4とブ
リツジバランス補正用抵抗体パターンR01，R03
とを同一の金属層１２で形成した構造のロードセ
ルの場合には、金属層は３層となるから、原形パ
ターンに対するフオトエツチング回数は３回行わ
れるものである。また、本発明は少なくともスト
レンゲージ抵抗体パターン、スパン温度補償用抵
抗体パターンおよびリードパターンを備えて構成
されるロードセルに対して実施できるものであ
り、必要とするパターンの金属層の数に合わせた
回数のフオトエツチングにより原形パターンから
所定のパターンが形成される。さらに、本発明に
おける金属層の形成工程は蒸着にて行うようにし
てもよい。しかも、本発明において絶縁被膜の材
料、および各金属層に使用される金属材料も上記
実施例に限らないことは勿論である。 Note that although the above embodiment is configured as described above, the strain gauge resistor patterns R 1 to R 4 and the bridge balance correction resistor patterns R 01 , R 03
In the case of a load cell having a structure in which both are formed of the same metal layer 12, there are three metal layers, so the number of photoetching operations for the original pattern is three times. Further, the present invention can be applied to a load cell configured with at least a strain gauge resistor pattern, a span temperature compensation resistor pattern, and a lead pattern. A predetermined pattern is formed from the original pattern by photoetching a number of times. Furthermore, the step of forming the metal layer in the present invention may be performed by vapor deposition. Moreover, it goes without saying that the material of the insulating coating and the metal material used for each metal layer in the present invention are not limited to the above embodiments.
以上説明した本発明は上記特許請求の範囲に記
載の構成を要旨とする。すなわち、本発明は、ビ
ーム体上に直接形成される絶縁被膜上に、ストレ
ンゲージ抵抗体パターン、スパン温度補償用抵抗
体パターンおよびリードパターンを、少なくとも
直接形成するロードセルにおいて、上記各パター
ンの形成を、同一のパターンマスクを用いたフオ
トエツチングにより上記各パターンに相当する原
形パターンを総ての金属層に対して形成した後、
この原形パターンの必要部分をフオトエツチング
により次々に除去して、行うことを特徴とするロ
ードセルの製造方法である。したがつて、本発明
によれば、総ての金属層に対して施される原形パ
ターンの形成に当つて、面倒なパターンマスクの
位置決めをいちいち必要とすることがなく、そし
て原形パターンに対する各フオトエツチングは必
要な部分を除去して、既に原形パターンの形成で
得られたパターン部分を露出させるだけであるか
ら、その際のパターンマスクの位置決めは著しく
簡単である。これらの理由により本発明は製造効
率をより向上でき、所定パターン幅の各種パター
ンを正確に製造できる効果を奏する。 The gist of the present invention described above is the structure described in the claims above. That is, the present invention provides a load cell in which at least a strain gauge resistor pattern, a span temperature compensation resistor pattern, and a lead pattern are directly formed on an insulating film that is directly formed on a beam body. After forming original patterns corresponding to each of the above patterns on all metal layers by photoetching using the same pattern mask,
This method of manufacturing a load cell is characterized in that necessary portions of this original pattern are successively removed by photoetching. Therefore, according to the present invention, there is no need for troublesome positioning of pattern masks each time when forming the original pattern applied to all metal layers, and each photo for the original pattern is not required. Since etching only involves removing the necessary portions and exposing the pattern portions already obtained by forming the original pattern, positioning of the pattern mask at this time is extremely simple. For these reasons, the present invention has the effect of further improving manufacturing efficiency and accurately manufacturing various patterns with predetermined pattern widths.
第１図はロードセルの斜視図、第２図は荷重作
用時のロードセルの断面図、第３図は回路図、第
４図及び第５図はそれぞれ別の抵抗体パターン部
分の拡大図、第６図Ａ，Ｂは温度−出力電圧特性
図、第７図Ａ〜Ｅは前記ロードセルの製造方法を
示し、Ａは拡大断面図、Ｂ〜Ｅはパターン平面
図、第８図は第７図Ｅの−断面図、第９図は
第７図Ｅの−断面図である。
R1，R2，R3，R4…ストレンゲージ抵抗体パタ
ーン、RS…スパン温度補償用抵抗体パターン、
Ｌ…リードパターン、VE +，VE -，VO +，VO -…端
子、Ａ…原形パターン、１…ビーム体、１１…絶
縁被膜、１２，１３，１４，１５…金属層。
Fig. 1 is a perspective view of the load cell, Fig. 2 is a sectional view of the load cell when a load is applied, Fig. 3 is a circuit diagram, Figs. 4 and 5 are enlarged views of different resistor pattern parts, and Fig. 6 Figures A and B are temperature-output voltage characteristic diagrams, Figures 7A to E show the manufacturing method of the load cell, A is an enlarged sectional view, B to E are pattern plan views, and Figure 8 is the same as in Figure 7E. - sectional view, FIG. 9 is a - sectional view of FIG. 7E. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 ... Strain gauge resistor pattern, R S ... Resistor pattern for span temperature compensation,
L... Lead pattern, V E + , V E - , V O + , V O -... Terminal, A... Original pattern, 1... Beam body, 11... Insulating coating, 12, 13, 14, 15... Metal layer.
Claims (1)
パターンでホイートストンブリツジ回路を形成
し、かつビーム体上に温度補償用抵抗体パター
ン、ブリツジバランス補正用抵抗体パターン等を
形成し、かつ各パターン間をリードパターンで接
続して所定の回路パターンを構成するロードセル
を、 起歪部を有したビーム体の表面に、絶縁性樹脂
を塗布しこの樹脂を加熱硬化させて絶縁被膜を直
接形成する工程と、この工程に続いて行なわれ、
絶縁被膜上に前記各パターンを形成するための金
属層を順次蒸着又はスパツタリングにより積層形
成する工程と、この工程に続いて行なわれ、前記
ビーム体上に構成すべき所定の回路パターンを原
形パターンとしてそれと同じパターンマスクを用
いて前記各金属層を順次フオトエツチングによつ
て除去して前記各金属層を積層した原形パターン
を得る工程と、この工程に続いて行なわれ、原形
パターンを形成した各金属層を、上層から各層毎
に必要なパターンを残してフオトエツチングによ
り順次除去して下層を露出させて所定の回路パタ
ーンを得る工程によつて製造することを特徴とす
るロードセルの製造方法。[Claims] 1. A Wheatstone bridge circuit is formed using a strain gauge resistor pattern on the strain-generating portion of the beam body, and a temperature compensation resistor pattern, a bridge balance correction resistor pattern, etc. are formed on the beam body. The load cell, which forms a predetermined circuit pattern by connecting each pattern with a lead pattern, is manufactured by applying an insulating resin to the surface of a beam body having a strain-generating part and curing this resin by heating. A step of directly forming an insulating film, and a step subsequent to this step,
A process of sequentially laminating metal layers to form each of the patterns on the insulating film by vapor deposition or sputtering, and subsequent to this process, a predetermined circuit pattern to be formed on the beam body is formed as an original pattern. Using the same pattern mask, each of the metal layers is sequentially removed by photo etching to obtain an original pattern in which the metal layers are laminated; 1. A method for manufacturing a load cell, comprising the steps of sequentially removing layers from the upper layer by photoetching, leaving a necessary pattern for each layer, and exposing the lower layer to obtain a predetermined circuit pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP154182A JPS58118931A (en) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | Production of load cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP154182A JPS58118931A (en) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | Production of load cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58118931A JPS58118931A (en) | 1983-07-15 |
| JPH0129249B2 true JPH0129249B2 (en) | 1989-06-08 |
Family
ID=11504380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP154182A Granted JPS58118931A (en) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | Production of load cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58118931A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61152905U (en) * | 1985-03-15 | 1986-09-22 | ||
| JPS62226029A (en) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Tokyo Electric Co Ltd | Temperature correcting method for load cell |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6225977A (en) * | 1985-06-29 | 1987-02-03 | Agency Of Ind Science & Technol | Novel amylase |
-
1982
- 1982-01-08 JP JP154182A patent/JPS58118931A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6225977A (en) * | 1985-06-29 | 1987-02-03 | Agency Of Ind Science & Technol | Novel amylase |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58118931A (en) | 1983-07-15 |
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