CN100394155C - 负荷传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

负荷传感器具有：基板，在基板上形成的玻璃层，在玻璃层上形成的部线，在玻璃层上形成的调整层(3)，在调整层(3)上形成、与布线连接的应变敏感电阻器(5)。调整层的热膨胀系数比玻璃层的热膨胀系数接近应变敏感电阻器的热膨胀系数。在该负荷传感器中，可以减少残留在电阻器内部的应力、抑制其电阻值的经时变化，所以，可以用一种电阻器，在各种热膨胀系数及形状、厚度的基板上形成，获得各种规格的负荷传感器。

Description

负荷传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及测量外加的负荷即机械变形的负荷传感器及其制造方法。

背景技术

特开昭63-298128号公报公布了在金属基板上形成绝缘层，在该绝缘层的表面，形成厚膜电阻后的压力传感器的技术，在该压力传感器中使用的玻璃抛光绝缘层中，采用热膨胀系数接近金属材料的玻璃。

特开昭61-67901号公报公布了为了协调抛光的不锈钢基板和，在其上形成的应变敏感电阻器的电阻温度系数(TCR)特性，使电阻器使用的玻璃的热膨胀系数与基板一致的技术。在基底的基板的热膨胀系数为70×10^-7/℃时，用热膨胀系数为70×10^-7/℃的材料形成电阻器。这时，可以使用市场上销售的氧化铝基板用的电阻器材料(热膨胀系数大约为70×10^-7/℃)。

特开平6-294693号公报公布了使应变敏感电阻器中包含的玻璃料的热膨胀系数，近似于基板的热膨胀系数的技术。

特开平9-273968号公报公布了为了使应变敏感电阻器稳定化而防止电阻器与基底玻璃相互扩散的力学量传感器的技术。在这里，用2种电阻器改善电阻器与基底玻璃的匹配。具体地说，该传感器在金属基板之上的绝缘层上，具有第1电阻器和第1电阻器上的第2电阻器。将第1电阻器的电阻值设定得大于第2电阻器的电阻值，从而即使第1电阻器受到绝缘层的影响时，也能使对传感器整体电阻值的影响受到抑制。

特许第3010166号公报公布了为了抑制在金属基板上形成的玻璃层和应变敏感电阻器的相互扩散的影响而在玻璃层和电阻器之间，形成包含粒子状的氧化铝和粒子状的氧化锌的玻璃层的技术。

随着采用应变敏感电阻器的各种器件得到广泛使用，人们希望提高电阻器的单位应变的电阻变化率——量规因数(GF：gauge factor)。但是，GF越高，电阻器的该特性就越容易变得不稳定。

例如，基底基板的热膨胀系数为100×10^-7/℃时，需要用热膨胀系数接近的100×10^-7/℃材料形成电阻器。同样，对于热膨胀系数为140×10^-7/℃的基板，需要用140×10^-7/℃的材料形成电阻器。可是，市场上销售的电阻器材料，充其量都是氧化铝基板用的物质，具有除此之外的热膨胀系数的电阻器材料，在市场上根本买不到，而要新开发这种电阻器材料，却相当困难。这是因为开发电阻器材料，不仅需要使GF最佳化，而且还需要使TCR及噪声特性、可靠性等各种参数都最佳化，开发与各种基板材料的热膨胀系数对应的电阻器材料，实质上是不可能的。

在抑制应变敏感电阻器的材料和基底材料的相互扩散的影响方面，还存在着以下课题：因为不能吸收金属基板和电阻器的热膨胀系数之差，所以需要预备多种与基板的热膨胀系数一致的电阻料糊精。另外，还不能防止在电阻器内部因金属基板和电阻器材料的热膨胀系数之差而产生应力。

进而，在实际的负荷传感器中采用的基板中使用金属时，除热膨胀系数以外，还存在其它使应变敏感电阻器的电阻值不稳定的因素。例如，用金属模冲裁厚金属板、制造用户要求的尺寸形状复杂的负荷传感器时，所述金属板的内部应力就成为问题。这样地冲裁基板用压力机等加工之际产生的残余应力、修正冲裁时产生的翘曲(通常采用使其反向翘曲的方法来修正翘曲)、退火等，上述的参数也对实际的基板的热膨胀系数产生影响。因此，用热膨胀系数为100×10^-7/℃的金属材料制造厚度为1mm、2mm、5mm的基板时，热膨胀系数及翘曲的量要发生变化。例如，用相同的压力机冲裁厚度为1mm及2mm的金属板形成基板时，冲裁后的基板翘曲就不一样。因此，修正翘曲时，用850℃烧结基板后，其翘曲的程度就要产生微妙的差异。厚度为5mm那样的厚基板，由于冲压方法本身就不同，所以烧结时的翘曲，和上述厚度的基板更是大不一样。这种基板的翘曲和变形，就象热膨胀系数那样，对电阻器产生影响，所以容易使电阻值不稳定。另外，这种加工时的变形，除了上述使用金属模进行冲裁加工之外，在激光加工等中也照样发生。

在上述现有技术的负荷传感器中，随着基板的差异(材质、质度、形状)及其加工方法(机械加工中的残余应力、退火方法、冲裁及冲压方法等)的不同，而在基板上形成的电阻器的内部，产生各种各样的应力，电阻器的GF越大，其电阻值就越容易经时变化。

发明内容

负荷传感器具有：基板，在基板上形成的玻璃层，在玻璃层上形成的布线，在玻璃层上形成的调整层，在调整层上形成、与布线连接的应变敏感电阻器。调整层的热膨胀系数比玻璃层热膨胀系数接近应变敏感电阻器的热膨胀系数。

在这种负荷传感器中，电阻器内部的残余应力减少，其电阻值的经时变化受到抑制。所以，能够用1种电阻器在各种热膨胀系数及形状、厚度的基板上形成，能够得到各种规格的负荷传感器。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的负荷传感器的剖面图。

图2A是现有技术的负荷传感器的剖面图。

图2B是采用实施方式的负荷传感器的剖面图。

图2C是采用实施方式的负荷传感器与现有技术的负荷传感器的剖面图。

图3A表示采用实施方式的负荷传感器上附加重锤的重量。

图3B表示采用实施方式的负荷传感器的电阻值的变化。

图4A表示现有技术的负荷传感器上附加重锤的重量。

图4B表示现有技术的负荷传感器的电阻值的变化。

图5A是现有技术的负荷传感器的温度分布。

图5B是现有技术的负荷传感器的剖面图。

图5C是现有技术的负荷传感器的温度分布。

图5D是的负荷传感器的剖面图。

图6A是实施方式的负荷传感器的温度分布。

图6B是实施方式的负荷传感器的剖面图。

图6C是实施方式的负荷传感器的温度分布。

图6D是实施方式的负荷传感器的剖面图。

图7表示现有技术的负荷传感器的电阻值的变化率。

图8表示实施方式的负荷传感器的电阻值的变化。

图9表示采用实施方式的其它负荷传感器的电阻值的变化。

图10表示采用实施方式的另一种负荷传感器的电阻值的变化。

图11表示采用实施方式的另一种负荷传感器的电阻值的变化。

图12A是表示实施方式中负荷传感器的制造方法的剖面图。

图12B是表示实施方式中负荷传感器的制造方法的剖面图。

图12C是表示实施方式中负荷传感器的制造方法的剖面图。

图12D是表示实施方式中负荷传感器的制造方法的剖面图。

图12E是表示实施方式中负荷传感器的制造方法的剖面图

图13A是表示实施方式中其它负荷传感器的制造方法的剖面图。

图13B是表示实施方式中其它负荷传感器的制造方法的剖面图。

图13C是表示实施方式中其它负荷传感器的制造方法的剖面图。

图13D是表示实施方式中其它负荷传感器的制造方法的剖面图。

图13E是表示实施方式中其它负荷传感器的制造方法的剖面图。

图14是采用实施方式的负荷传感器的外形图。

图15是调整层使用的复合玻璃的放大示意图。

图16表示复合玻璃有可能产生的气孔。

图17A是表示实施方式的负荷传感器的调整层使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图。

图17B是表示实施方式的负荷传感器的调整层使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图。

图17C是表示实施方式的负荷传感器的调整层使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图。

图18A是表示实施方式的负荷传感器的调整层使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图。

图18B是表示实施方式的负荷传感器的调整层使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图。

图18C是表示实施方式的负荷传感器的调整层使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图。

图18D是表示实施方式的负荷传感器的调整层使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图。

具体实施方式

图1是本发明的实施方式中的负荷传感器101的剖面图。在基板1上形成成为绝缘层的玻璃层2，在玻璃层2上的中央部，形成由玻璃材料构成的调整层3。各个部线4，各自的一部分在玻璃层2上形成，其它部分在调整层3上形成。在多个布线4之间，在调整层3上形成应变敏感电阻器5。保护层6设置在电阻器5和布线4之上，保护电阻器5和布线4。

调整层3和电阻器5的热膨胀系数之差的绝对值，小于玻璃层2和电阻器5的热膨胀系数之差的绝对值。就是说，在采用调整层3的热膨胀系数比玻璃层2的热膨胀系数接近电阻器5的热膨胀系数的实施方式的负荷传感器101中，调整层3的热膨胀系数和电阻器5的热膨胀系数几乎相等。即使基板1和电阻器5的热膨胀系数有很大的差异，由它们的热膨胀系数之差引起的热膨胀之差，也能够被在玻璃层2和电阻器5之间形成的调整层3吸收。电阻器5不和与电阻器5具有大不相同的热膨胀系数的基板1及与电阻器5具有大不相同的热膨胀系数的玻璃层2直接相接。

图2A～图2C是为了比较实施方式中的负荷传感器101与现有技术的负荷传感器601而绘制的说明图。

图2A是现有技术的负荷传感器601的剖面图。在基板501上形成玻璃层502，在玻璃层502上形成布线504和电阻器505。在布线504和电阻器505上形成保护层506，保护布线504和电阻器505。用粘接剂将应变片507贴附在保护层506上。虎钳8将基板501的一端501A固定。

图2B示出图1所示的实施方式中的负荷传感器101。在保护层506上设置应变片7。基板1的一端用虎钳8固定。图2B所示的负荷传感器101，与图2A所示的负荷传感器501不同，在电阻器5和玻璃层2之间，形成调整层3。

图2C示出用重锤41外加所定的负荷时的负荷传感器101、601。在一端1A、501A被用虎钳8固定的基板1、501的另一端1B、501B上悬挂的重锤41的作用下，基板1、501弯曲，将由该弯曲形成的应变量，作为电阻器5及应变片7的电阻值的变化检出。

图3A、图3B示出采用图1和图2B所示的实施方式后负荷传感器101的电阻器5的电阻值的变化。在图3A中，横轴表示经过时间(单位任意决定)，纵轴表示重锤41的重量。在经过时间＝0中，重锤41的重量为0，即负荷传感器101在上一点也没有下垂。伴随着时间的流逝，改变重锤41的重量。在图3B中，横轴是经过时间，纵轴表示电阻器5的电阻值。电阻值将初始值作为100换算后示出。线1001表示实施方式的负荷传感器101的电阻器5的电阻值，线1002表示应变片7的电阻值。

图4A、图4B示出图2A所示的现有技术的负荷传感器601的电阻器505的电阻值的变化。在图4A中，横轴表示经过时间(单位任意决定)，纵轴表示重锤41的重量。在经过时间＝0中，重锤41的重量为0，即负荷传感器101在上一点也没有下垂。伴随着时间的流逝，改变重锤41的重量。在图4B中，横轴是经过时间，纵轴表示电阻器505的电阻值。电阻值将初始值作为100换算后示出。线1501表示负荷传感器601的电阻器505的电阻值，线1502表示应变片507的电阻值。

图3B中用线1001表示的实施方式的负荷传感器101的电阻值，和用线1002表示的应变片7的电阻值一样，与重锤41的重量成正比地增减，重锤41的重量恒定时恒定。另一方面，图4B中用线1501表示的现有技术的负荷传感器601的电阻值，按照重锤41的重量增减。可是，即使应变片7对重锤41的重量的增减反应灵敏，图4B的用线1501表示的电阻值，对重锤41的重量变化也反应缓慢，进而，重锤41的重量恒定时，电阻值也不稳定。基板1的热膨胀系数和电阻器5的热膨胀系数之差越大，这种现象就越显著。

使用各种热膨胀系数的基板1、501时的电阻器5、505的电阻值的变化，见表1。此外，采用具有电阻器5的实施方式的负荷传感器101的调整层3的热膨胀系数，和电阻器5一样，为70×10^-7/℃。

【表1】

在表1中，使用了具有从40×10^-7/℃到200×10^-7/℃的各种各样的热膨胀系数的基板1、101。玻璃层2、502的热膨胀系数，如特开昭63-298128号公报公布的那样，用和基板1、101相同的部件构成。电阻器5、505，是市场上销售的氧化铝基板用的材料，热膨胀系数为70×10^-7/℃。

如表1所示，现有技术的负荷传感器601的电阻器501，在基板501的热膨胀系数，和电阻器505的热膨胀系数基本相等时，电阻值稳定，而基板501的热膨胀系数和电阻器505的热膨胀系数之差增大后，电阻值就不稳定。而在采用实施方式的负荷传感器101中，即使基板1的热膨胀系数和电阻器5的热膨胀系数之差增大，电阻器5的电阻值仍旧稳定。

下面，讲述调整层3的热膨胀系数。表2示出将基板1和电阻器5的热膨胀系数固定时，使用了具有各种热膨胀系数的调整层3的负荷传感器101的应变敏感电阻器5的电阻值的变动。此外，玻璃层2的热膨胀系数和基板一样，为100×10^-7/℃。

【表2】

如表2所示，在基板1和玻璃层2的热膨胀系数为100×10^-7/℃的情况下，调整层3的热膨胀系数比较小，在40×10^-7/℃以下时，以及100×10^-7/℃以上时，电阻器5的电阻值不稳定。

使调整层3的热膨胀系数与电阻器5一致后，来自基板1的应力，被调整层3吸收，难以传给电阻器5。根据表2，电阻器5和调整层3的热膨胀系数之差为30×10^-7/℃以上后，电阻器5的电阻值就不稳定。所以电阻器5和调整层3的热膨胀系数之差，应小于30×10^-7/℃，最好小于20×10^-7/℃，小于10×10^-7/℃则更好。

在现有技术的负荷传感器601的制造工序中，在基板501上形成玻璃层502，再在玻璃层502上，以所定形状涂敷成为电阻器505的糊精。涂敷的糊精在烧结炉烧结，成为电阻器505。该糊精在烧结的过程中，其内部产生应力，从而在电阻器505中产生异常的应力。下面，讲述现有技术的负荷传感器601中，在热膨胀系数较大的基板501上形成的热膨胀系数较小的电阻器505内部产生的较大的应力。

图5A～图5D示出没有调整层的现有技术的负荷传感器601的电阻器505中产生应力的过程。

图5A示出将电阻器505在市场上销售的网带炉中烧结之际的温度曲线，横轴表示时间，纵轴表示基板501的温度。从将室温9A的基板501装入带式炉后升温，经过最高温度9B后，直到恢复室温9A为止，约需1个小时。

图5B是在最高温度9B中热膨胀的现有技术的负荷传感器601的剖面图。在图5B中，箭头510A、511A的方向和长度，分别表示负荷传感器601的样品变形的方向和变形的量。在现有技术的负荷传感器601中，在基板501上形成玻璃层502，再在玻璃层502上，印刷涂敷成为电阻器505的糊精。涂敷的糊精，在带式炉中烧结，成为电阻器505。此外，在图5B中，省略了布线504。负荷传感器601在带式炉内加热到最高温度9B时，基板501如箭头511A所示，出现很大的热膨胀。玻璃层502具有与基板501的热膨胀系数接近的热膨胀系数，所以玻璃层502也如箭头511A所示，向和基板501相同的方向热膨胀相同的量。

电阻器505在最高温度9B中熔化。如图5C所示，样品从最高温度9B在带式炉中成为降温区域12。图5D表示在降温区域12中样品的各部承受的应力。在降温区域12中，随着温度下降，基板501及玻璃层502朝着箭头510B、511B的方向较大地收缩。这时，如箭头13所示，与玻璃层502相比，电阻器505只以较小的量收缩。因此，在玻璃层502和电阻器505的界面附近的区域14A，应力集中，它使电阻器505的电阻值变动。

下面，讲述采用实施方式的负荷传感器101中产生的应力。

图6A～图6D示出具有调整层3的实施方式的负荷传感器101中产生应力的过程。

在图6A所示的最高温度9B中，在负荷传感器101中，如图6A所示，基板1和玻璃层2都如箭头10A、11A所示，出现较大的膨胀。调整层3则如箭头42所示，与基板1和玻璃层2相比只以较少的量稍微热膨胀，电阻器5熔化。

在图6C所示的降温区域12中，如图6D所示，基板1及玻璃层2朝着箭头10B、11B的方向较大地收缩。这时，电阻器5及调整层3则如箭头13、42所示，与基板1和玻璃层2相比，只以较小的量收缩。由基板1及玻璃层2和电阻器5的热收缩量之差引起的应力集中在玻璃层2和调整层3的界面附近的区域14B。其结果，在电阻器5中很难产生热收缩量之差引起的应力，其电阻值稳定。

下面，讲述用任意的热膨胀系数的基板1制造负荷传感器101的方法。用户按照其用途，指定各种热膨胀系数、厚度、形状的基板1。

图7示出现有技术的包括具有各种特性的基板501的负荷传感器601的样品的应变敏感电阻器505的电阻值的变动。在图7中，横轴表示经过时间，纵轴表示电阻器505的电阻值的变化，用ppm表示从初始(横轴的时刻t0)的电阻值起的变化率。就是说，图7相当于用更高的分辨率测定图4B的图形。

样品的电阻器505的电阻值，具有三种情况：如图7所示的特性51那样，随着时间而减小；如特性52那样，不变化；如特性53那样，随着时间而增大。

如特性52那样，电阻值不变化时，用现有技术的负荷传感器601也能正确动作。可是，电阻器505具有特性51及特性53的电阻值时，就需要调整层3。

特性51的电阻值，随着时间而减小。这被认为是由于电阻器5的长度随着时间尽管微小却渐渐变短的缘故。因玻璃层2产生的收缩，从而使电阻器5的长度随着时间而渐渐变短。这样，在具有特性51的电阻值的电阻器5中，决定调整层3的热膨胀系数，以免电阻器5被压缩。

特性53的电阻值，随着时间而增加。这被认为是由于电阻器5的长度随着时间而渐渐变长的缘故。电阻器5被玻璃层2拉伸，其长度渐渐变长。这样，在具有特性53的电阻值的电阻器5中，决定调整层3的热膨胀系数，以免电阻器5被拉伸。

综上所述，应变敏感电阻器5的电阻值的变化的主要原因，被认为是电阻器内部产生的应力，通过调整与电阻器5相接的调整层3的热膨胀系数，可以调整电阻器5的内部产生的应力，所以能够抑制电阻值的时间变化。

形成应变敏感电阻器5的糊精，在带式炉中烧结，在高温下柔软地熔化时，在糊精(电阻器5)中几乎不产生应力。可是，糊精冷却后，随着其开始凝固，在电阻器5的内部就要产生各种应力。实际上，在现有技术的负荷传感器601中，基板501及玻璃层502的热膨胀，给电阻器505的电阻值带来很大的影响。

在图1所示的负荷传感器101中，具有用接近电阻器5的热膨胀系数的玻璃材料构成的调整层3。在负荷传感器101中，虽然电阻器5的电阻值的变化被限制，但是尽管如此还常常剩下电阻值的若干变化(数十～数百ppm/时间的蠕变)。向形成调整层3的玻璃材料中添加具有和该玻璃不同的热膨胀系数的陶瓷充填物(陶瓷粉末)，对作为整体的热膨胀进行微调，可以使电阻器5的电阻值趋于稳定。

图8及图9示出实施方式中具有添加了陶瓷充填物的调整层3的负荷传感器101的电阻器5的电阻值的变化。在图8及图9中，横轴是调整层3的玻璃材料中的陶瓷充填物的比例(wt％)，纵轴是电阻器5的电阻值的时间变化率(ppm/h)。纵轴的变化率，相当于单位时间的电阻值的变化、即图7的特性51～53的斜率。使图7的特性的斜率趋近于0，相当于将在图8及图9中用纵轴表示的时间变化率趋近于0。

由不包含陶瓷充填物的玻璃构成的调整层，如图7的特性51所示，电阻器5的电阻值有时随着时间而减少。具有这种调整层的样品，相当于图8的调整层的玻璃中陶瓷充填物的比例为0wt％，所以如图8所示，电阻值的变化率是负值。在该样品中，可以认为在电阻器5的内部，产生使电阻值随着时间而减少的力量。为了不产生这种力量，就向调整层添加具有所定的热膨胀系数的陶瓷充填物。调整陶瓷充填物的添加量，可以减少在电阻器5的内部产生的使电阻值减少的力量，从而如图8所示，抑制电阻值的时间变化。

另外，在不包含陶瓷充填物的调整层中，如图7的特性53所示，电阻器5的电阻值有时随着时间而增加。具有这种调整层的样品，相当于图9的玻璃中的陶瓷充填物的比例为0wt％，如图9所示，电阻值的变化率是正值。在该样品中，可以认为在电阻器5的内部，产生使电阻值随着时间而增加的力量。为了不产生这种力量，就向调整层添加具有所定的热膨胀系数的陶瓷充填物。而且，调整陶瓷充填物的添加量，可以减少在电阻器5的内部产生的使电阻值增加的力量，从而如图9所示，抑制电阻值的时间变化。

此外，向形成调整层3的玻璃中添加了陶瓷充填物的复合玻璃，陶瓷充填物的含有率，小于50wt％，最好小于40wt％。超过50wt％后，制作的复合玻璃的密度不足，物理强度下降，有时无法得到作为负荷传感器所需的强度。

另外，对于这些用途，最好预备热膨胀系数不同的多种玻璃材料、陶瓷充填物。这样，使用用户指定的基板1，制造负荷传感器时，即使如图7所示的特性51、53那样，电阻器层5的电阻值变化，也能如图8及图9所示抑制其变化。这样，预备热膨胀系数不同的多种调整层3的材料，使用它们制造图1所示的负荷传感器。如图8及图9所示，观察陶瓷充填物的添加量引起的电阻值的变化率，弄清使变化率成为最小的玻璃和陶瓷充填物的成分。此外，预先测量成为基本的电阻器5、玻璃层2、调整层3等的热膨胀系数，不实际制作，而是采用模拟的方法，往往能够使玻璃和陶瓷充填物的成分最佳化。可是，由于受电阻器5的批量离差、烧结状况的离差、各种材料的相互扩散等的影响，也有时采用模拟的方法不能使成分最佳化。这时，使图8所示的实际的材料变化，是寻找最佳成分的最有效而实用的方法。

此外，在实施方式中，作为向玻璃中添加的陶瓷充填物，可以使用氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙等，能够将电阻层5的电阻值的变动控制到小于数ppm。

此外，在实施方式中，只用玻璃微调调整层3的成分。在实施方式中，调整层3使用了玻璃和陶瓷，但也有时最好只用玻璃形成调整层3。

下面，使用附图，讲述掺合多种热膨胀系数不同的玻璃，使调整层3最佳化的方法。图10、图11示出使用多种玻璃的调整层3导致的应变敏感电阻器5的电阻值的变化率。横轴表示调整层3的材料——混合玻璃中的添加玻璃的比例，纵轴表示电阻器5的电阻值的变化率。在图10中，添加玻璃的比例越大，电阻值的变化率就越大。在图11中，添加玻璃的比例越大，电阻值的变化率就越小。

将热膨胀系数为60×80^-7/℃左右的SiO₂·ZnO·PbO系的结晶质玻璃作为主要成分的玻璃，将热膨胀系数比它高的100×10^-7/℃左右的SiO₂·B₂O₃·RO系的非晶质玻璃及热膨胀系数比主要成分的玻璃低的50×10^-7/℃左右的SiO₂·ZnO·RO系的结晶化玻璃作为添加玻璃，如图10及图11所示，形成调整层3。这样，可以将电阻值的变化率抑制到小于数ppm。

此外，大多数负荷传感器的需要组装到用户的机器中，所以具有各自特有的形状。因此，即使是相同的金属材料、厚度，也由于加工方法的不同，在基板1中的残留应力也不同，或者为了修正加工时的变形，而往往要进行使其反弯的加工。一般来说，进行模拟往往，从而也不需要通过调整层3的成分的实验进行微调。可是，在电阻器5的电阻值容易受到残留应力的影响时，采用实施方式对调整层3的成分进行的微调，十分有效。

另外，在玻璃层2和调整层3的界面处，由于热收缩的差异，使玻璃层2和调整层3的界面的粘接强度下降，有可能使它们容易相互剥离。这时。如上所述，混入不同的玻璃原料，能够提高与成为调整层3的基底的玻璃层2的粘接强度。

下面，讲述形成调整层3的玻璃材料。应变敏感电阻器5的材料，一般来说，氧化铝基板用的物质容易购买。作为这种对电阻器5而言的调整层3的玻璃材料，最好使用SiO₂、ZnO、碱土族氧化物为主体的物质。氧化铅及氧化铋等的低软化点成分，即使被调整层3包含也有时没有问题。可是，电阻器5包含氧化铅及氧化铋时，却由于电阻器5和调整层3的相互扩散，有时会使电阻器5的电阻值及电阻温度系数(TCR)发生变化。

可是，这时作为充填物添加陶瓷后，大多能够减少其影响。这是因为陶瓷材料本身的融点高，在850℃左右的烧结温度中几乎不和电阻器5相互扩散的缘故。另外，调整调整层3的玻璃成分，也能调整电阻器5的TCR及电阻值的绝对值。

调整层3的玻璃材料，能够使用结晶性的玻璃材料。在形成电阻器5之前，结成结晶性的玻璃材料使之结晶化。在由结晶化的玻璃材料构成的调整层3上印刷电阻器5，即使用850℃左右的温度烧结，在这种温度中，形成调整层3的结晶化的玻璃材料也不会再融解，所以很难发生与电阻器5的相对扩散。就象汽车的保命气囊系统等使用的负荷传感器那样，负荷传感器101在车辆中使用时，在不打开气囊的范围内的轻微的接触事故中，传感器不动作。但要考虑碰撞时的冲击导致传感器损坏的情况。即使基板1具有足够的承受能力，但是构成传感器的玻璃材料的部分(例如调整层3)有时却要破裂。实验结果表明：与由非晶质玻璃构成的调整层3相比，由结晶化玻璃构成的调整层3对于冲击不容易损坏，可靠性高。

用户指定的基板1，按照其材质(金属、陶瓷等)具有固定的热膨胀系数，进而具有厚度及形状或由基板的加工方法产生的残留应力(基板的热处理、残留应力造成的基板的变形)等各种物理性质。可是，如前所述，采用本实施方式后，对于用户指定的基板1，能够用有限的应变敏感电阻器5制作负荷传感器，可以实现负荷传感器的多品种、低成本化。今后，即使再开发出不包含氧化钌的具有高量规因数(GF)的应变敏感电阻器5的材料，其热膨胀系数与包含氧化钌的普通的电阻器5的材料大不相同，也能利用调整层3用由氧化铝及金属构成的各种材料的基板1制作负荷传感器101。

此外，调整层3的面积最好比电阻器5大。将调整层3的面积大于电阻器5后，可以在电阻器5下的整个面上形成调整层3。另外，如图1所示，最好在调整层3上形成布线4的一部分4A。与在调整层3上形成的布线4的一部分4A相接后形成电阻器5，从而可以在电阻器5下的整个面上形成调整层3。另外，最好在一个调整层3形成多个电阻器5。这样，能够将各种电阻器5的特性集于一身，可以提高负荷传感器的合格率。另外，调整层3的面积，最好比玻璃层2小。调整层3的面积和玻璃层2相同或比它大后，由于调整层3和玻璃层2的热膨胀系数之差界面剥离，强度有时下降。

调整层3的厚度，最好为1μm以上，小于500μm。调整层3的厚度小于1μm时，在调整层3中有时会产生气孔，进而有时还不能用调整层3充分吸收应力。另外，调整层3的厚度为500μm以上时，调整层3的刚性就会过大，有时不能将基板1的应变正确地传递给电阻器5。

另外，在印刷、烧结玻璃糊精后形成调整层3时，通过将调整层3和玻璃层2同时烧结(或成批烧结)，从而可以降低烧结成本。另外，通过将布线4和调整层3同时烧结(或成批烧结)，从而可以降低烧结成本。此外，将调整层3和电阻器5同时烧结(或成批烧结)，有时会给电阻器5带来不好的影响，这时，有时需要如用图8～图11讲述的那样将调整层3的材料成分最佳化。

负荷传感器101，可以具有市场上销售的氧化铝基板使用的材料构成的应变敏感电阻器5和热膨胀系数比氧化铝基板大的金属构成的基板1。作为氧化铝基板所使用的电阻器5的材料，市场上销售包含氧化钌在内的烧结温度为850℃的多种烧结型的材料。进而，市场上销售混合IC用的交叉用及多层绝缘用、具有和氧化铝基板基本相同的热膨胀系数的玻璃材料及玻璃糊精。以这种玻璃材料为主要成分，利用按照需要向它添加所定的陶瓷粉末微调了热膨胀系数的调整层3，可以使应变敏感电阻器5的电阻值稳定。作为这种材料，最好是将SiO₂、Zn O、RO(R是Mg、Ca、Sr、Ba等碱土金属)作为主要成分的结晶性物质。

此外，作为这种玻璃材料的玻璃糊精，玻璃粉的平均粒径为5μm以下(或中心粒径为10μm以下)，平均粒径最好为3μm以下。使用如此细的玻璃粉，可以使调整层3的厚度均匀，同时还能使其表面粗糙度变小，所以容易在调整层3上印刷电阻料糊精。

此外，保护层6最好至少覆盖电阻器5的整个面。保护层6覆盖和电阻器5的整个面及电阻器5连接的布线4的一部分4A、调整层3后，可以抑制大气对其电阻值的影响，暖和改善负荷传感器101的可靠性。

另外，基板1的热膨胀系数和电阻器5的热膨胀系数之差，最好是20×10^-7/℃以上、小于300×10^-7/℃。基板1和电阻器5的热膨胀系数之差小于20×10^-7/℃时，在没有调整层3的情况下，可以用烧结条件等将基板1和电阻器5的热膨胀系数之差抑制在所定值以下。

进而，基板1的热膨胀系数和玻璃层2的热膨胀系数之差，最好小于20×10^-7/℃。基板1和玻璃层2的热膨胀系数之差为20×10^-7/℃以上时，由基板1和玻璃层2的热膨胀系数之差产生的在玻璃层2的内部产生的应力的作用下，玻璃层2和基板1有时要剥离。

而且，电阻器5的热膨胀系数和调整层3的热膨胀系数之差，最好是20×10^-7/℃以下。电阻器5和调整层3的热膨胀系数之差为20×10^-7/℃以上时，有时不能用调整层3将基板1和电阻器5的热膨胀系数之差抑制在所定值以下。

此外，调整层3的厚度最好在1μm以上、小于500μm。调整层3的厚度小于1μm时，调整层3容易产生气孔，有可能使电阻器5和玻璃层2直接相接，有时使调整层3不能发挥作用。另外，调整层3的厚度在500μm以上时，调整层3本身的刚性有可能对基板1带来影响，有时会影响作为负荷传感器的输出的稳定性。

另外，调整层3的大小最好在0.1mm×0.1mm(0.01mm²)以上、小于50mm×50mm(2500mm²)，而且大于电阻器5的面积。调整层3的大小小于0.1mm×0.1mm时，有时难以用普通的厚膜技术制造调整层3。另外，调整层3的大小为50mm×50mm时，在调整层3中产生较大的应力，有时在玻璃层2和调整层3的界面处发生剥离。另外，使调整层3的面积大于电阻器5的面积后，由于能够在电阻器5之下全面形成调整层3，所以能够防止电阻器5和玻璃层2直接相接。

另外，如图1所示，就布线4的至少一部分4A和电阻器5一起，在调整层3上形成，从而能够在调整层3上连接布线4和电阻器5，所以能够稳定地印刷电阻器5的材料的糊精。即使使用多个电阻器5，形成电桥电路时，也能将多个电阻器5的特性保持恒定，所以可以实现负荷传感器101的输出特性的稳定化。

此外，电阻器5的厚度最好在1μm以上、小于500μm。电阻器5的厚度小于1μm时，在基板1和电阻器5的热膨胀系数之差的作用下，在电阻器5的内部难以产生应力，如此同时调整层3还容易产生气孔，有时使调整层3不能发挥作用。另外，电阻器5的厚度在500μm以上时，用普通的厚膜技术制造电阻器5之际，因电阻器5的烧结而产生的应力过大，有时难以用调整层3吸收其应力。

另外，电阻器5的面积最好在0.1mm×0.1mm以上、小于50mm×50mm。电阻器5的面积小于0.1mm×0.1mm时，有时难以用普通的厚膜技术制造电阻器5。另外，电阻器5的大小为50mm×50mm时，有时不能用调整层3吸收烧结电阻器5之际产生的应力。

此外，基板1的材料的热膨胀系数，最好是80×10^-7/℃以上、小于200×10^-7/℃的金属。在由热膨胀系数小于80×10^-7/℃的金属构成的基板1中，即使不形成调整层3，有时也能通过烧结条件等的最佳化，使电阻器5的电阻值稳定化。另外，基板1的热膨胀系数为200×10^-7/℃以上时，有时不能用调整层3吸收电阻器5和基板1的热膨胀系数之差。

此外，可以利用金属模冲裁金属板形成基板1。这样，与放电加工及激光加工相比，可以降低基板1的制造成本。另外，用金属模加工的金属板，内部有残留应力。这种基板1经过热处理等后，有时会轻微地变形或翘曲。但用采用实施方式的调整层3，可以使这种残留应力难以向电阻器5传递。

此外，电阻器5的材料，其量规因数(GF)最好在10以上、小于1000。由GF小于10的材料构成的电阻器5，有时不需要形成调整层3。而由GF为1000以上的材料构成电阻器5时，有时即使将调整层3最佳化，也难以使其电阻值稳定化。

此外，电阻器5最好在调整层3上以所定的形状印刷电阻体的材料的糊精后，以400℃以上、小于1000℃的温度烧结后形成。在小于400℃的温度中烧结后形成的电阻器5中，由于烧结不充分，调整层3和电阻器5的粘接力有时很低，在它们的界面处有时要剥离。而糊精的烧结温度超过1000℃时，电阻器5和调整层3之间的材料的扩散变得过大，电阻器5的电阻值有时不稳定。

此外，调整层3最好由玻璃或玻璃与陶瓷充填物组成的复合玻璃构成，使用了复合玻璃的调整层3，通过变更玻璃与陶瓷充填物的种类及混合比率，可以由各种热膨胀系数的基板1及电阻器5制造负荷传感器101。

此外，陶瓷充填物的粒径最好在0.01μm以上、小于10μm。陶瓷充填物的粒径小于0.01μm时，其分散困难，包含它的复合玻璃的特性的离差有时很大。另外，陶瓷充填物的粒径在10μm以上时，由复合玻璃构成的调整层3的表面粗糙度变得过大，在其上形成的电阻器5的电阻值的离差有时很大。

另外，陶瓷充填物最好是氧化铝、氧化锆、氧化镁、二氧化钛、钛酸钡、氧化钙内的一种以上。使用这些便宜的材料，在能够抑制电阻器5和陶瓷充填物的扩散的同时，还能降低负荷传感器101的成本。

图12A～图12D是表示实施方式中负荷传感器101的制造方法的剖面图。

如图12A所示，在基板15上印刷、烧结玻璃糊精，从而形成玻璃层16a。玻璃层16a的厚度最好是10μm以上、200μm以下。玻璃层16a的厚度小于10μm时，在玻璃层16a中有可能产生气孔。另外，玻璃层16a的厚度超过200μm时，就要增加成本。

接着，如图12B所示，在玻璃层16a上形成调整层17a。调整层17a最好大于在其上形成的应变敏感电阻器19a。调整层17a可以采用印刷、烧结其材料的糊精的方法形成。

接着，如图12C所示，至少使其一端118a位于调整层17a上地形成多个布线18a。布线18a可以采用印刷、烧结其材料的糊精的方法形成。

接着，如图12D所示，在多个布线18a之间形成应变敏感电阻器19a。在电阻器19a之下，预先形成调整层17a。电阻器19a可以采用印刷、烧结其材料的糊精的方法形成。最后，如图12E所示，形成至少覆盖电阻器19a的表面的保护层20a。

采用以上的方法，可以用印刷等便宜的方法，在电阻器19a的正下方形成调整层17a。可以便宜地制造出不容易受基板15的热膨胀系数的影响的负荷传感器。此外，在图12A中，形成多层的玻璃层16a后，就不容易受其内部产生的气孔等影响。另外，可以将玻璃层16a和调整层17a成批烧结后，同时形成，这样就能抑制制造成本。此外，玻璃层16a和调整层17a的热膨胀系数有时虽然互不相同，但因为只在很小的面积上形成调整层17a，所以热膨胀系数的差异什么问题。

另外，玻璃层16a、调整层17a和布线18a也能同时烧结，可以进一步降低成本。一般来说，金属开始收缩的温度比玻璃低。预先向形成布线18a的糊精添加收缩抑制剂后，可以防止同时烧结时的烧结收缩的差异导致的裂纹及裂缝。此外，作为收缩抑制剂，可以使用玻璃层16a及调整层17a的玻璃粉及陶瓷粉等的无机材料。此外，收缩抑制剂的添加量，最好是1wt％以上、20wt％以下。收缩抑制剂的添加量在1wt％以下时，有时得不到收缩抑制效果。收缩抑制剂的添加量超过20wt％时，就要增加布线的电阻值，有时会影响电阻器体19a的特性。

图13A～图13E是表示实施方式中其它负荷传感器的制造方法的剖面图。

如图13A所示，在基板15上印刷、烧结玻璃糊精及电极糊精，从而形成内置内部电极20的玻璃层16b。此外，基板1和内部电极20之间的玻璃层16b的一部分116b的厚度，最好是10μm以上、200μm以下。玻璃层16b的一部分116b的厚度小于10μm时，在玻璃层16b中有可能产生气孔。另外，玻璃层16b的一部分116b的厚度超过200μm时，就要增加成本。通过玻璃层16b的内部的内部电极20，可以改善负载传感器的电磁妨碍(EMI)特性，可以使负载传感器不容易受到手机及无线电发报机等的电磁波的影响。

接着，如图13B所示，在玻璃层16b上形成调整层17b。在这里，调整层17b最好大于在其上形成的应变敏感电阻器19b。调整层17b可以采用印刷、烧结其材料的糊精的方法形成。

接着，如图13C所示，至少使其一端118b覆盖调整层17b之上地形成多个布线18b。布线18b可以采用印刷、烧结其材料的糊精的方法形成。

接着，如图13D所示，在调整层17b上、而且在多个布线18b之间，形成应变敏感电阻器19b。电阻器19b可以采用印刷、烧结其材料的糊精的方法形成。

最后，如图13E所示，至少覆盖电阻器19b的表面地形成保护层20b。在该方法中，由于可以用印刷等便宜的方法，在电阻器19b的正下方形成调整层17b，所以可以便宜地制造出不容易受基板15的热膨胀系数的影响的负荷传感器。

此外，如图13A所示，玻璃层16b还可以反复多次印刷/干燥其材料的糊精，形成多层的玻璃层后制成，这样，就能够减少玻璃层16b的内部的气孔等影响。

另外，可以将玻璃层16b、内部电极20和调整层17b成批烧结后，同时形成。这样，就能抑制负荷传感器的制造成本。此外，玻璃层16b和调整层17b的热膨胀系数虽然互不相同，但因为只在很小的面积上印刷调整层17b，所以热膨胀系数的差异在同时烧结中没什么问题。

另外，玻璃层16b、调整层17、内部电极20和布线18b按照需要也能同时烧结，从而可以进一步降低成本。一般来说，金属开始收缩的温度比玻璃低。预先向形成内部电极20和布线18b的材料的糊精添加收缩抑制剂后，可以防止成批烧结时的收缩量的差异导致的裂纹及裂缝。此外，作为收缩抑制剂，可以使用玻璃层16b及调整层17b的玻璃粉及陶瓷粉等的无机材料。

此外，收缩抑制剂的添加量，最好是1wt％以上、20wt％以下。收缩抑制剂的添加量在1wt％以下时，有时得不到收缩抑制效果。另外，收缩抑制剂的添加量超过20wt％时，就要增加布线的电阻值，有时会影响电阻器体19a的特性。

图14是采用实施方式的其它的负荷传感器102的外形图。为了便于讲述，省略了保持层的图示。另外，基板21实施的外周加工、孔加工、嵌合加工等的加工造成的变形，有时会影响应变敏感电阻器25的特性。另外，在图14中，布线24只图示出其一部分，被布线24安装的部件及连接的布线等，也未图示。如图14所示，负荷传感器102具有基板21，基板21之上的玻璃层22，玻璃层22之上的调整层23，调整层23之上的部线24的一部分124，调整层23之上的应变敏感电阻器25。电阻器25和部线24的一部分124连接。

图14所示的负荷传感器102，根据多个应变敏感电阻器25的电阻值的变化，检出加到负荷传感器102上的负荷。多个应变敏感电阻器25，最好形成电桥电路。这时，多个电阻器25的电阻值不同后，往往无法获得构成电阻器25的电桥电路的所定的特性。因此，在1个调整层23上形成多个电阻器25，从而能够稳定地印刷电阻器25的材料的糊精，抑制电阻值的离差。

此外，调整层23的厚度最好在1μm以上、小于500μm。调整层23的厚度在1μm以下时，有可能不能完全吸收玻璃层22和电阻器25的热膨胀系数的差异，以及在内部产生气孔。另外，调整层23的厚度比500μm厚时，调整层23的材料费增加。

调整层23对一个电阻器25而言的面积，最好在0.1mm×0.1mm以上、小于50mm×50mm。调整层23的面积小于0.1mm×0.1mm时，调整层23的断面隆起，成为凸状，平坦部分变少，所以难以在调整层23上高精度地印刷电阻器25的材料的糊精。另外，面积为0.1mm×0.1mm以上的调整层23，表面的平坦部分增多，能够向调整层23上高精度地印刷电阻器25的材料的糊精。调整层23的面积超过50mm×50mm后，由于热膨胀系数的差异，在调整层23和其下的玻璃层22之间，有可能裂纹。另外，最好使调整层23的面积大于电阻器25的面积。调整层23的面积小于电阻器25的面积时，电阻器25与玻璃层22相接，有时会影响电阻器25的内部的应力分布。在一个调整层23上，形成多个电阻器25后，可以稳定地印刷电阻器25。

图15是实施方式的调整层3使用的复合玻璃的放大示意图。如图15所示，陶瓷粉27以分散在结晶化玻璃26的内部的状态同时烧结，形成复合玻璃28。通过使陶瓷粉27以分散在玻璃26中的状态同时烧结，能够通过微调复合玻璃28中添加的陶瓷粉27的种类及添加量，从而微调其热膨胀系数。

例如，假如图15所示的玻璃26的热膨胀系数为8.5ppm/℃时，向玻璃26中添加由热膨胀系数为7ppm/℃的氧化铝构成的陶瓷粉(充填物)27，可以降低复合玻璃28的热膨胀系数。另外，将热膨胀系数为9.5ppm/℃的氧化锆作为陶瓷粉27添加后，可以增加复合玻璃28的热膨胀系数。或者选用热膨胀系数大到10ppm/℃及13ppm/℃的种类的玻璃26时，也能同时在复合玻璃中生成，能够吸收电阻器5和基板1的热膨胀系数的差异。

此外，向玻璃26添加的充填物的添加率最好是5wt％以上、小于40wt％。充填物的添加量小于5wt％时，有时得不到其添加效果。另外，充填物的添加量超过40wt％时，复合玻璃有时难以烧结，强度下降。这是因为覆盖陶瓷粉27的表面所必需的玻璃26不足的缘故。

作为向调整层3的复合玻璃28添加的陶瓷粉27，最好是氧化铝(Al₂O₃，热膨胀系数为6.5～8.0ppm/℃)MgO(热膨胀系数为13ppm/℃)、镁橄榄石(2MgO·SiO₂，因成分而异)、氧化锆(热膨胀系数为10.4ppm/℃)、氧化钛、氧化钙、氧化镁、尖晶石(MgO·Al₂O₃)。另外，陶瓷粉的平均粒径最好是0.01～5μm左右。平均粒径小于0.01μm时，成本增大。而平均粒径大于5μm时，有时不能和玻璃26同时烧结。另外，关于实施方式的结晶化玻璃以外的市场上销售的结晶化玻璃，也能够将陶瓷粉27作为充填物添加后，对复合玻璃28的热膨胀系数进行微调，所以能够对调整层3进行最佳设计。

此外，作为陶瓷粉27，最好是热膨胀系数为6ppm/℃以上、小于15ppm/℃。热膨胀系数小于6ppm/℃或在15ppm/℃以上的陶瓷粉27，有时使复合玻璃28的效果大打折扣。

特别是因为复合玻璃28中的陶瓷粉27几乎不与玻璃26反应，所以烧结之后也往往如图15所示，原封不动地残留着。因此，复合玻璃28的热膨胀系数，可以用结晶化玻璃的热膨胀系数和添加的陶瓷粉27的热膨胀系数的比例计算，轻而易举地求出。

此外，用扫描型电子显微镜(SEM)及X线显微分析仪(XMA)分析实际的复合玻璃28的断面后，可以看到玻璃26和扩散的陶瓷粉27。另外，对它们进行元素分析后，从玻璃26中，能够确认MgO、SiO₂、Al₂O₃等构成玻璃26的多种元素均匀地相互混合，作为陶瓷粉27的固有元素，使用氧化铝时，铝和氧元素被异常多地检出。另外，在陶瓷粉27中使用氧化锆时，由于氧化锆和氧的元素被异常多地检出，所以能够很容易地判断出这些元素是被玻璃26包含的，还是为了构成复合玻璃28而作为充填物添加的，。

下面，讲述实施方式的调整层3使用的玻璃糊精的制造方法。图16是复合玻璃有可能产生的气孔的说明图，图17A～图17C是实施方式的调整层3使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图，图18A～图18D是实施方式的调整层3使用的复合玻璃糊精的制造方法的示意图

如图16所示，复合玻璃26有时包含陶瓷粉凝聚体29和气孔30。陶瓷粉27在玻璃26的内部均匀分散时不产生气孔30。而陶瓷粉27的分散不充分，出现陶瓷粉凝聚体29后，就如图16所示，有时形成气孔30。它起因于在玻璃26的烧结温度中，陶瓷粉27没有烧结。在陶瓷粉27以形成陶瓷粉凝聚体29的状态残留的玻璃26中，虽然是非常小的概率但是要产生气孔30。气孔30的产生，可以通过使玻璃26中的陶瓷粉均匀分散的方法加以防止。

关于复合玻璃的糊精的制造方法，使用图17A～图17C、图18A～图18D进行讲述。在实施方式中，预先将复合玻璃26使用的陶瓷粉27分散到溶剂中，向该溶剂添加玻璃粉后搅拌。这样，可以分别以最佳的条件使玻璃粉和陶瓷粉27分散，从而能够获得不包含陶瓷粉凝聚体29的复合玻璃的糊精。

在图17A中，准备陶瓷粉、溶剂、分散剂、少量的树脂等所定的材料31a～31d。添加树脂后，可以提高陶瓷粉对玻璃的湿润性。可是，如果树脂添加过多，就会使粘度增大，不易分散，所以添加的树脂，限定于少量。

所定的材料31a～31d，如图17B所示，在分散装置32中，被小珠33分散，可以获得浆料。作为分散装置32，最好使用旋转滚珠碾磨机、搅拌滚珠碾磨机、？4制？5的等的采用小珠33的搅拌式、振动式、旋转式的分散装置。将陶瓷粉和溶剂及少量的分散剂一起用这种分散装置32分散后，可以不发生陶瓷粉凝聚体29地分散。

在这种分散中，由陶瓷粉、溶剂、分散剂或少量的树脂构成的浆料的粘度，最好是1厘泊(cP)以上、10泊(P)以下。小于1cP的低粘度的浆料，在分散装置32中，陶瓷粉即使被均匀地混合，取出浆料过滤时，陶瓷粉也往往沉淀。另外，粘度超过10P时，在采用小珠33的分散装置32中，不能使陶瓷粉充分分散，有时还难以除去小珠33和浆料。

此外，小珠33的直径最好在10cm以下。小珠33较小时，虽然对细小的陶瓷粉也有很高的分散效果，但由于小珠33之间的碰撞能变小，最好使用采用所定的力以上的动力的分散装置32。在这种分散装置32，特别是旋转式的分散装置32中，虽然也取决于唇形密封圈(分散装置32的密封机构的一种)的性能，但也往往难以使用φ0.3mm以下的小珠33。

另外，小珠33的材料，最好使用市场上销售的氧化铝制的及加入氧化钇的氧化锆制的。还有，选用和陶瓷粉一样的成分的小珠材料，小珠33被研制后混入浆料中时，也不会成为杂质。

浆料如图17C的箭头34所示，被注入过滤装置35a中设置的过滤器36a后过滤，由容器37a回收。

此外，作为过滤器36a，可以使用市场上销售的开口为10～20μm的滤网，但也可以使用将被称作深度型(体积过滤型)的纤维，加工成绕线筒状的过滤器36a。利用这种纤维，对于大量的浆料也能以较少压力损失、即以过滤器36a不易堵塞的状态过滤。过滤虽然还可以利用浆料本身的自重进行，但是使用空气压力及膜片泵等能够提高作业效率。

接着，如图18A所示，准备被容器37a回收的陶瓷粉分散而成的浆料、玻璃粉、树脂、分散剂等的所定材料31e～31h。按照需要添加着色剂等后，能够轻而易举地了解各层的厚度及状态，从而便于实施工序管理及产品管理。

在图18B所示的搅拌机38的内部，内置着搅拌夹具39。作为这种搅拌机38，可以使用行星式搅拌机、捏和机、自动乳钵等。这样，在搅拌机38的内部安装搅拌夹具39后，即使是高粘度的材料，也能够稳定地搅拌。特别是在实施方式的负荷传感器中，采用网版印刷的方法印刷复合玻璃的糊精，可以降低成本。网版印刷时，如果复合玻璃的糊精粘度过低，印刷后的图案就会渗透，有时不能得到所定的厚度，所以需要所定值以上的高粘度。因此，这种复合玻璃有时达数万泊以上的粘度，靠自重根本不能流动，搅拌这种糊精，最好使用具有搅拌夹具39的搅拌机38。

如图18B所示，将所定量的所定材料31e～31h投入搅拌机38，内置的搅拌夹具39按照箭头34的方向旋转，进行搅拌。此外，所定材料3le～31h最好以互不反应的顺序添加。例如：将玻璃粉和树脂、浆料和玻璃粉等，一次大量搅拌后，有时会产生陶瓷粉凝聚体。为了防止出现这种被称作“溶剂休克”等的陶瓷粉凝聚体，需要一点点地添加材料，或者预先确认不易凝聚的材料的组合。

然后，如图18C所示，使用3根辊子40等的搅拌机38进行搅拌，将浆料中的陶瓷粉和玻璃粉均匀分散，能够制造出复合玻璃的糊精。

最后，如图18D所示，用过滤装置35b、过滤器36过滤浆料，可以除去调整层3使用的玻璃糊精中的灰尘及凝聚体。

下面，详细讲述复合玻璃的糊精。

首先，如图17A所示，作为所定材料31a的陶瓷粉，使用市场上销售的粒径为0.4μm的、包含许多陶瓷粉凝聚体的便宜的氧化铝粉(数美元/Kg)

接着，向该氧化铝粉中少量添加稍微超过吸油量的溶剂(吸油量的详细内容见JIS-K5101)、溶剂(丁基卡必醇乙酸盐)和分散剂，制作高浓度但是低粘度的氧化铝浆料，使用市场上销售的小珠碾磨机，将其分散一定时间。此外，在小珠33中，使用氧化铝制的直径为2mm的产品。这样分散的氧化铝，使用研磨机(详见JIS-K5600)未能检出3μm以上的陶瓷粉凝聚体。另外，该氧化铝浆料的粒度分布，使用粒度分布仪进行测量后，连一次粒子的情况也能查明。在这种氧化铝浆料中，由于添加所定是的分散剂，所以氧化铝的浓度在60Wt％以上，最好在80Wt％以上。该浆料的粘度尽管小于10P(速度梯度1/S～100/S的范围内)，但搅拌24小时后，分散也很稳定。此外，长时间保存该氧化铝浆料时，以搭载到旋转台架等上的状态使之旋转，可以防止沉淀及陶瓷粉的再凝聚。这样制作的氧化铝浆料，如图17C所示，用开口10μm的过滤器36a进行过滤。

接着，如图18A所示，将该氧化铝浆料和玻璃粉及其它粘合剂等？6，如图l8B所示，？7，最后如图18C所示，滚轮搅拌。将如此制作的复合玻璃糊精用开口20μm的过滤器36b过滤。将如此过滤的复合玻璃糊精作为调整层3使用，制作出图1所示的负荷传感器101。用SEM及×MA分析调整层3的断面，在图15所示的玻璃26中，检出均匀分散的氧化铝。

这样，为了使材料分散以免产生陶瓷粉凝聚体而增加了工序，所以希望有成本低、效率好的分散方法。将陶瓷浆料做成高浓度后，可以提高分散效率，还能降低制造成本。特别是将陶瓷浆料用高浓度(例如，从浆料的吸油量的10％？8到50％？8的量的溶剂)分散，至关重要。溶剂的添加量，在浆料的吸油量以下时，陶瓷浆料的粘度过高，难以用小珠分散。另外，在比浆料的吸油量多100％的溶剂(例如，对于按照J1S的规定测量的吸油量50g而言为100g的溶剂)中，陶瓷浆料的粘度非常低，但溶剂的量过多后，有时需要减少溶剂。

下面，讲述负荷传感器101的基板1使用的金属弹性体。

实施方式中的负荷传感器101，通过调整层3可以使用便宜的金属材料的基板1。作为基板1的材料，例如与奥氏体系合金、Ni基合金等的时效硬化合金及镍络铁耐热耐蚀合金系等的Co基合金相比，最好使用铁素体系的合金的耐热钢。采用铁素体系的耐热合金后，可以比较容易地高精度地加工传感器，而且加工后的残留应力及加工变形等也较少。另外，根据需要，使金属弹性体含铝后，热处理时，添加的铝在金属弹性体上形成氧化铝皮膜，可以提高基板1的耐热性及耐氧化性。作为这种材料，可以采用AISII型的300及400系列合金中的SUS304、316、404、430、S17及444。另外，其它的金属弹性体，也能够对其表面进行耐热处理后使用。这些合金，因其成分而异，具有90×10^-7/℃～140×10^-7/℃的热膨胀系数。

为了制作负荷传感器101而加工成所定形状时，在加工过程中，在金属弹性体的基板1的内部，残留着变形。因此，在基板1上印刷、烧结玻璃糊精时，往往会产生本来的热膨胀系数以上的变形。例如，基板1有时产生很大的翘曲，其翘曲量在根据玻璃和金属基板的热膨胀系数之差计算的基板的翘曲量以上。另外，使用一种SUS材料时，以其厚度为0.5mm、2mm、5mm冲压(冲裁)后加工成所定的形状的基板1，翘曲量也互不相同。厚度变化后，加工方法也变化，所以即使是相同的金属材料，翘曲量也因加工时的压力、方法、步骤、金属模的不同而变化。

另外，这种翘曲，虽然能够在加工后修正，但即使修正后，也很难使残留应力及热处理时的变形量成为零。因此，这种在加工成所定形状的内部有残留应力的基板1，也能利用调整层3制作负荷传感器。

此外，电阻器5的材料的糊精，最好用400℃以上、小于1000℃的温度烧结。如果用小于400℃的温度烧结后，糊精不能充分烧结，有时不能获得电阻器5的所定的强度。而用1000℃以上的温度烧结后，基板容易氧化，耐力下降，所以在基板1上需要使用更加昂贵的特殊的金属材料。

另外，在玻璃层2上使用结晶化玻璃后，与非晶质玻璃相比，可以提高玻璃的耐力和破坏强度。另外，在玻璃层2内部，形成1层以上的内部电极，将穿通孔等的连接体作为媒介，连接布线4和内部电极后，能够改善传感器的耐噪声特性。

进而，通过添加主成分的玻璃粉和5重量％～40％重量的陶瓷粉、树脂及溶剂后制作调整层3使用的玻璃糊精，可以再现性良好地调整烧结后的热膨胀系数，能够便宜地形成调整层3。另外，最好用400～900℃烧结调整层3。如果用小于400℃的温度烧结后，调整层3不能充分烧结，有时不能获得所定的强度。而用1000℃以上的温度烧结调整层3后，基板容易氧化，耐力下降，所以在基板1上需要使用更加昂贵的特殊的金属材料。

采用本发明的负荷传感器，即使是热膨胀系数不同的基板，也能在应变敏感电阻器中使用通用的材料，有益于多品种化及低成本化。

表1

表2

Claims (26)

1.一种负荷传感器，包括：

基板，

在所述基板上形成的玻璃层，

在所述玻璃层上形成的布线，

在所述玻璃层上形成的调整层，以及

在所述调整层上形成、与所述布线连接的应变敏感电阻器；

所述调整层的热膨胀系数，比所述玻璃层热膨胀系数接近所述应变敏感电阻器的热膨胀系数，

所述调整层由包含5重量％～40重量％的陶瓷充填物的复合玻璃构成，

所述陶瓷充填物，由大于或等于0.01μm、小于10μm的粒径的陶瓷粉构成。

2.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述玻璃层包含结晶化玻璃。

3.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：还具有在所述玻璃层内形成的内部电极。

4.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述基板的热膨胀系数与所述应变敏感电阻器的热膨胀系数之差大于或等于10×10^-7/℃、小于50×10^-7/℃。

5.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述基板的热膨胀系数与所述玻璃层的热膨胀系数之差小于20×10^-7/℃。

6.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述应变敏感电阻器的热膨胀系数与所述调整层的热膨胀系数之差小于或等于20×10^-7/℃。

7.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述调整层的厚度大于或等于1μm、小于500μm。

8.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述调整层的面积大于或等于0.1mm×0.1mm、小于50mm×50mm。

9.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述调整层的面积，大于所述应变敏感电阻器的面积。

10.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述布线包含在所述调整层上形成的部分。

11.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述应变敏感电阻器厚度大于或等于1μm、小于500μm。

12.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述调整层的厚度大于或等于1μm、小于500μm。

13.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述玻璃层的厚度大于或等于10μm、小于500μm。

14.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述电阻器的面积大于或等于0.01mm²、小于2500mm²。

15.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述基板，由热膨胀系数大于或等于80×10^-7/℃且小于200×10^-7/℃的金属构成。

16.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述基板，由被金属模冲裁成所定形状的金属板构成。

17.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述应变敏感电阻器的量规因数大于或等于10、小于1000。

18.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述调整层由玻璃构成。

19.如权利要求1所述的负荷传感器，其特征在于：所述陶瓷充填物，是氧化铝、氧化锆、氧化镁、二氧化钛、钛酸钡、氧化钙内的至少一种。

20.一种负荷传感器的制造方法，包括：

在金属制造的基板上形成玻璃层的步骤；

准备玻璃糊精的步骤；

在所述玻璃层上涂敷所述玻璃糊精并烧结，形成调整层的步骤；

在所述调整层上形成多个布线的步骤；以及

在所述调整层上形成与所述多个布线之间连接的、涂敷电阻料糊精并烧结的应变敏感电阻器，并使所述调整层的热膨胀系数比所述玻璃层的热膨胀系数更接近所述应变敏感电阻器的热膨胀系数的步骤，

所述准备玻璃糊精的步骤，包括：

以大于或等于0.01泊、小于或等于100泊的粘度，使陶瓷粉分散到溶剂和粘接剂中的步骤；和

以大于或等于100泊、小于10000泊的粘度，使玻璃粉分散到分散有所述陶瓷粉的所述溶剂和所述粘接剂中的步骤。

21.如权利要求20所述的制造方法，其特征在于：还包括形成覆盖所述应变敏感电阻器和所述多个布线的各一部分的保护层的步骤。

22.如权利要求20所述的制造方法，其特征在于：所述基板的厚度大于或等于1mm。

23.如权利要求20所述的制造方法，其特征在于：形成所述应变敏感电阻器的步骤，包括用大于或等于400℃、小于1000℃的温度烧结所述涂敷的电阻料糊精的步骤。

24.如权利要求20所述的制造方法，其特征在于：形成所述调整层的步骤，包括用400℃～900℃的温度烧结所述涂敷的玻璃糊精的步骤。

25.如权利要求20所述的制造方法，其特征在于：所述玻璃糊精中分散了5重量％～40重量％的陶瓷粉。

26.如权利要求20所述的制造方法，其特征在于：形成所述玻璃层的步骤，包括形成内部具有电极的玻璃层的步骤。

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