JP2005249774A - Magnetic sensor and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可動被検出物の移動量、位置、角度などの変位量の検出を行う磁気センサ及びその製造方法に関するものであって、特に、磁気センサが有する磁気抵抗パターンに形成された磁気抵抗体薄膜の配置自由度を高めることが可能な磁気センサ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a magnetic sensor for detecting a displacement amount such as a moving amount, a position, and an angle of a movable detection object, and a manufacturing method thereof, and in particular, a magnetoresistive formed in a magnetoresistive pattern included in the magnetic sensor. The present invention relates to a magnetic sensor capable of increasing the degree of freedom of arrangement of a body thin film and a method for manufacturing the same.
従来より、可動被検出物の変位量を検出するセンサとして磁気センサがある。この磁気センサの一態様としては、例えば、可動被検出物に一定のピッチで着磁された多極着磁層を形成し、この多極着磁層に対向して磁気センサを配設し、この磁気センサに多極着磁のピッチよりも狭いピッチで4個の磁気抵抗体薄膜(磁気抵抗素子)を配置し、可動被検出物の回転に起因して変化する磁気抵抗体薄膜の抵抗値を検知することによって変位量を検出する、というものである。 Conventionally, there is a magnetic sensor as a sensor for detecting the amount of displacement of a movable object. As one aspect of this magnetic sensor, for example, a multipolar magnetic layer magnetized at a constant pitch is formed on a movable object to be detected, and a magnetic sensor is disposed opposite to the multipolar magnetic layer, In this magnetic sensor, four magnetoresistive thin films (magnetoresistance elements) are arranged at a pitch narrower than the pitch of multipolar magnetization, and the resistance value of the magnetoresistive thin film that changes due to the rotation of the movable object to be detected The amount of displacement is detected by detecting.
近年、磁気センサからの出力信号は、一般的に、基本波成分と、その基本波成分に重畳した高調波成分とから形成されていることを利用し、複数個の磁気抵抗体薄膜の配置態様によって高調波成分を取り除き、基本波成分のような滑らかな出力信号を得ることで、識別精度を向上させる技術が登場している(例えば特許文献1参照)。 In recent years, an output signal from a magnetic sensor is generally formed of a fundamental wave component and a harmonic component superimposed on the fundamental wave component. A technique for improving the identification accuracy by removing the harmonic component and obtaining a smooth output signal like the fundamental component has appeared (for example, see Patent Document 1).
特許文献1に開示された発明によれば、多極着磁層に対向して配設された磁気センサに磁気抵抗体薄膜を配置するにあたって、互いに所定の間隔を保って複数個並ぶように配置することで、磁気抵抗変化の飽和に起因した高調波成分を逆相で打ち消して相殺しており、ひいては滑らかな正弦波出力信号を得ることができるものとなっている。
According to the invention disclosed in
一方で、複数個の磁気抵抗体薄膜によって磁気スケールの磁界を検出する場合には、これらの磁気抵抗体薄膜のすべてを1個のガラス基板上に配置するのが一般的である。例えば、特許文献2に開示されているように、複数個の磁気抵抗体薄膜のすべては、ホルダの位置決め用ガイドに沿って取り付けられた磁気抵抗素子取り付け部に装着されている。
On the other hand, when a magnetic scale magnetic field is detected by a plurality of magnetoresistive thin films, all of these magnetoresistive thin films are generally arranged on a single glass substrate. For example, as disclosed in
しかしながら、出力信号の高調波成分を打ち消して、識別精度を向上させるために、複数個の磁気抵抗体薄膜を1個のガラス基板上に配置した場合には、各磁気抵抗体薄膜間の間隔が非常に狭くなり、所望の位置に配置することが難しくなるという問題がある。 However, when a plurality of magnetoresistive thin films are arranged on one glass substrate in order to cancel the harmonic components of the output signal and improve the identification accuracy, there is a gap between the magnetoresistive thin films. There exists a problem that it becomes very narrow and it becomes difficult to arrange | position in a desired position.
特に、90°位相の異なる2個の信号を出力するA相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサにおいては、識別精度向上のためそれぞれの磁気抵抗パターンが複数個の磁気抵抗体薄膜を有するとなると、さらに製造難度が高まり、結果として磁気抵抗体薄膜の配置自由度が低下するという問題がある。 In particular, in a magnetic sensor composed of an A-phase magnetoresistive pattern and a B-phase magnetoresistive pattern that outputs two signals that are 90 ° out of phase, each magnetoresistive pattern has a plurality of magnetic resistance patterns in order to improve identification accuracy. When the resistor thin film is provided, the manufacturing difficulty is further increased, and as a result, there is a problem that the degree of freedom in arranging the magnetoresistive thin film is lowered.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気センサを動作させるにあたって、識別精度向上の観点から複数個の磁気抵抗体薄膜を使用するが、それらの磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防ぐことが可能な磁気センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to use a plurality of magnetoresistive thin films from the viewpoint of improving identification accuracy when operating a magnetic sensor. An object of the present invention is to provide a magnetic sensor capable of preventing a reduction in the degree of freedom in arrangement due to the narrowing of the interval between body thin films.
以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following.
(1) 磁気抵抗体薄膜が基板上に形成された磁気抵抗パターンを有し、この磁気抵抗パターンは、90°位相の異なる2個の信号を出力するA相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサにおいて、前記磁気抵抗パターンは、2個の基板が組み合わされて形成されることを特徴とする磁気センサ。 (1) A magnetoresistive thin film has a magnetoresistive pattern formed on a substrate, and the magnetoresistive pattern includes an A phase magnetoresistive pattern and a B phase magnetoresistive pattern that output two signals having a 90 ° phase difference. The magnetic sensor is characterized in that the magnetoresistive pattern is formed by combining two substrates.
本発明によれば、磁気抵抗パターンを有する磁気センサにおいて、その磁気抵抗パターンは、2個の基板が組み合わされて形成されるので、識別精度向上の観点から複数個の磁気抵抗体薄膜を使用した場合であっても、磁気抵抗体薄膜と磁気抵抗体薄膜の間隔を極端に狭める必要がなく、ひいては間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防止することができる。 According to the present invention, in a magnetic sensor having a magnetoresistive pattern, the magnetoresistive pattern is formed by combining two substrates. Therefore, a plurality of magnetoresistive thin films are used from the viewpoint of improving identification accuracy. Even in this case, it is not necessary to extremely narrow the interval between the magnetoresistive thin film and the magnetoresistive thin film, and as a result, it is possible to prevent a reduction in the degree of freedom in arrangement due to the narrowing of the interval.
ここで、「2個の基板が組み合わされ」る際に、密着して組み合わされてもよいし、隙間を空けて組み合わされてもよい。 Here, when “two substrates are combined”, they may be combined in close contact, or may be combined with a gap.
(2) 前記A相磁気抵抗パターンと前記B相磁気抵抗パターンとがそれぞれ別基板上に形成されていることを特徴とする(1)記載の磁気センサ。 (2) The magnetic sensor according to (1), wherein the A-phase magnetoresistive pattern and the B-phase magnetoresistive pattern are formed on different substrates, respectively.
本発明によれば、上述したA相磁気抵抗パターンと、上述したB相磁気抵抗パターンとがそれぞれ別基板上に形成されているので、A相磁気抵抗パターン及びB相磁気抵抗パターンのぞれぞれの磁気抵抗パターンにおいて、磁気抵抗体薄膜と磁気抵抗体薄膜の間隔が狭くなるのを防ぎ、その狭小化に起因した配置自由度の低下を防止することができる。 According to the present invention, since the A-phase magnetoresistive pattern and the B-phase magnetoresistive pattern described above are formed on different substrates, respectively, each of the A-phase magnetoresistive pattern and the B-phase magnetoresistive pattern. In these magnetoresistive patterns, it is possible to prevent the interval between the magnetoresistive thin film and the magnetoresistive thin film from becoming narrow, and to prevent a reduction in the degree of freedom in arrangement due to the narrowing.
(3) 前記A相磁気抵抗パターンは、180°位相の異なる2つの信号を出力する+a相磁気抵抗パターンと−a相磁気抵抗パターンとから構成され、前記B相磁気抵抗パターンは、180°位相の異なる2個の信号を出力する+b相磁気抵抗パターンと前記−b相磁気抵抗パターンとから構成されており、前記+a相磁気抵抗パターン及び前記−b相磁気抵抗パターンが一方の基板上に、前記−a相磁気抵抗パターン及び前記+b相磁気抵抗パターンが他方の基板上に、それぞれ形成されていることを特徴とする(1)記載の磁気センサ。 (3) The A-phase magnetoresistive pattern is composed of a + a-phase magnetoresistive pattern and a -a-phase magnetoresistive pattern that outputs two signals having a phase difference of 180 °, and the B-phase magnetoresistive pattern is 180 ° -phase. The + b phase magnetoresistive pattern and the −b phase magnetoresistive pattern for outputting two signals different from each other, and the + a phase magnetoresistive pattern and the −b phase magnetoresistive pattern are formed on one substrate. The magnetic sensor according to (1), wherein the -a phase magnetoresistive pattern and the + b phase magnetoresistive pattern are respectively formed on the other substrate.
本発明によれば、上述したA相磁気抵抗パターンは、180°位相の異なる2個の信号を出力する+a相磁気抵抗パターンと−a相磁気抵抗パターンとから構成され、上述したB相磁気抵抗パターンは、180°位相の異なる2個の信号を出力する+b相磁気抵抗パターンと−b相磁気抵抗パターンとから構成されており、これらの磁気抵抗パターンのうち、+a相磁気抵抗パターン及び−b相磁気抵抗パターンが一方の基板上に、−a相磁気抵抗パターン及び+b相磁気抵抗パターンが他方の基板上に、それぞれ形成されているので、間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防止することができるのに加え、検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。 According to the present invention, the A-phase magnetoresistive pattern described above is composed of a + a-phase magnetoresistive pattern that outputs two signals that are 180 ° out of phase and a -a-phase magnetoresistive pattern, and the B-phase magnetoresistive pattern described above. The pattern is composed of a + b phase magnetoresistive pattern and a −b phase magnetoresistive pattern that output two signals having different phases by 180 °, and among these magnetoresistive patterns, a + a phase magnetoresistive pattern and −b phase Since the phase magnetoresistive pattern is formed on one substrate and the -a phase magnetoresistive pattern and the + b phase magnetoresistive pattern are formed on the other substrate, respectively, the degree of freedom in arrangement due to the narrowing of the interval is reduced. In addition to being able to prevent, it is possible to improve detection accuracy and distance characteristics.
すなわち、磁気抵抗体薄膜が形成された基板は、蒸着温度,蒸着時間,ターゲットと基板との相対的位置関係などの様々な要因により、ロット間でバラツキが生じるのが一般的であるが、本発明によれば、A相磁気抵抗パターンが2個の基板に二分され、B相磁気抵抗パターンも2個の基板に二分されることになるので、これら2個の基板特性のバラツキがA相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンの双方に均一に影響することとなり、その結果、全体としてみれば2個の基板特性のバラツキによる悪影響を低減することができ、ひいては検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。 In other words, the substrate on which the magnetoresistive thin film is formed generally varies from lot to lot due to various factors such as the deposition temperature, the deposition time, and the relative positional relationship between the target and the substrate. According to the invention, the A-phase magnetoresistive pattern is divided into two substrates, and the B-phase magnetoresistive pattern is also divided into two substrates. Both the resistance pattern and the B-phase magnetoresistive pattern will be affected uniformly, and as a result, the adverse effects due to variations in the characteristics of the two substrates can be reduced as a whole, with the result that detection accuracy is improved and distance characteristics are improved. Improvements can be made.
(4) 前記一方の基板と前記他方の基板との基板の材質が異なることを特徴とする(3)記載の磁気センサ。 (4) The magnetic sensor according to (3), wherein the one substrate and the other substrate are made of different materials.
本発明によれば、上述した一方の基板と、上述した他方の基板との基板の材質が異なっているが、かかる場合であっても、全体としてみれば2個の異なる基板特性のバラツキによる悪影響を低減することができ、ひいては検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。 According to the present invention, the material of the substrate of the one substrate described above and the other substrate described above are different, but even in such a case, the adverse effect due to variation in two different substrate characteristics as a whole. As a result, it is possible to improve detection accuracy and distance characteristics.
(5) 前記2個の基板におけるそれぞれのパターン形成面が貼り合わされていることを特徴とする(1)から(4)のいずれか記載の磁気センサ。 (5) The magnetic sensor according to any one of (1) to (4), wherein the pattern formation surfaces of the two substrates are bonded together.
本発明によれば、上述した2個の基板におけるそれぞれのパターン形成面が貼り合わされていることから、外部の温度変化の影響を少なくすることができ、ひいては安定的な温度特性を得ることができる。 According to the present invention, since the pattern forming surfaces of the two substrates described above are bonded together, the influence of external temperature change can be reduced, and stable temperature characteristics can be obtained. .
(6) 前記2個の基板における一方のパターン形成面の全部又は一部と、前記2個の基板における他方のパターン形成面の一部と、が貼り合わされていることを特徴とする(5)記載の磁気センサ。 (6) All or part of one pattern formation surface of the two substrates and part of the other pattern formation surface of the two substrates are bonded to each other (5) The magnetic sensor described.
本発明によれば、上述した2個の基板における一方のパターン形成面の全部又は一部と、上述した2個の基板における他方のパターン形成面の一部と、が貼り合わされていることとしたから、各パターン形成面における磁気抵抗体薄膜の配置態様に応じて柔軟に貼り合わせ位置を調整することができ、ひいては磁気抵抗体薄膜間の間隔の狭小化を防ぐことができる。また、フレキシブル回路基板等を用いて、貼り合せ面とはならないパターン形成面から信号の取出し等が可能となる。 According to the present invention, all or part of one pattern formation surface of the two substrates described above and part of the other pattern formation surface of the two substrates described above are bonded together. Therefore, the bonding position can be adjusted flexibly according to the arrangement mode of the magnetoresistive thin film on each pattern formation surface, and consequently the interval between the magnetoresistive thin films can be prevented from being narrowed. Further, using a flexible circuit board or the like, it becomes possible to take out a signal from a pattern formation surface that is not a bonding surface.
(7) 磁気抵抗体薄膜が基板上に形成された磁気抵抗パターンを有し、この磁気抵抗パターンは、90°位相の異なる2個の信号を出力するA相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサする磁気センサを製造する製造方法において、前記磁気抵抗パターンを2個の基板上に形成した後に、これら2個の基板を組み合わせることによって、前記磁気抵抗パターンを形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。 (7) The magnetoresistive thin film has a magnetoresistive pattern formed on the substrate, and the magnetoresistive pattern includes an A-phase magnetoresistive pattern and a B-phase magnetoresistive pattern that output two signals having a 90 ° phase difference. In the manufacturing method of manufacturing a magnetic sensor comprising the following: forming the magnetoresistive pattern by combining the two substrates after forming the magnetoresistive pattern on the two substrates A method of manufacturing a magnetic sensor.
本発明によれば、磁気抵抗パターンを有する磁気センサの製造方法において、その磁気抵抗パターンを2個の基板上に形成した後に、これら2個の基板を組み合わせることによって、その磁気抵抗パターンを形成することとしたから、間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防止することができる。 According to the present invention, in a method of manufacturing a magnetic sensor having a magnetoresistive pattern, the magnetoresistive pattern is formed by combining the two substrates after the magnetoresistive pattern is formed on the two substrates. As a result, it is possible to prevent a decrease in the degree of freedom in arrangement due to the narrowing of the interval.
本発明に係る磁気センサ及びその製造方法は、以上説明したように、磁気抵抗パターンが、2個の基板を組み合わせることによって形成されるので、高調波成分を打ち消して識別精度を高める観点から複数個の磁気抵抗体薄膜を使用した場合であっても、1組の基板上に形成される磁気抵抗体薄膜の数を抑えることができ、ひいては各磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防ぐことができる。 As described above, in the magnetic sensor and the manufacturing method thereof according to the present invention, since the magnetoresistive pattern is formed by combining two substrates, a plurality of elements are used from the viewpoint of canceling harmonic components and improving identification accuracy. Even if the magnetoresistive thin film is used, the number of magnetoresistive thin films formed on one set of substrates can be reduced, and the arrangement due to the narrowing of the interval between the magnetoresistive thin films. A reduction in the degree of freedom can be prevented.
また、温度特性の改善を目的に、90°位相の異なる2個の信号を出力するA相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンとから構成される磁気抵抗パターンにあっては、A相磁気抵抗パターンが2個の基板に二分され、B相磁気抵抗パターンも2個の基板に二分されることになるので、2個の基板特性のバラツキによる悪影響を低減することができ、ひいては検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。 For the purpose of improving temperature characteristics, a magnetoresistive pattern composed of an A-phase magnetoresistive pattern and two B-phase magnetoresistive patterns that output two signals having a phase difference of 90 ° is Since the pattern is divided into two substrates and the B-phase magnetoresistive pattern is also divided into two substrates, adverse effects due to variations in the characteristics of the two substrates can be reduced, and as a result, detection accuracy is improved. And distance characteristics can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[磁気センサの構造]
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1と可動被検出物の対向配置関係を示す外観図である。
[Magnetic sensor structure]
FIG. 1A is an external view showing a facing arrangement relationship between the
図1(a)において、可動被検出物としての回転ドラム2は、回転軸を中心に回転可能となっており、その外周には、N極とS極が所定のピッチで交互に配列された磁気スケール3が設けられている。なお、この磁気スケール3は、例えば強磁性体に磁極を着磁して形成される。一方で、磁気センサ1は、この磁気スケール3と対向して配設される。
In FIG. 1 (a), a
ここで、従来技術との構造の差異を明確化するため、図1(a)と同じ対向配置関係を有する従来の磁気センサ1の構造について説明する。図1(b)は、従来の磁気センサ1及び回転ドラム2を上から見た平面図である。
Here, in order to clarify the difference in structure from the prior art, the structure of the conventional
図1(b)において、従来の磁気センサ1は、プリント配線板PWB(Printed Wiring Board)4にガラス基板5を固着し、そのガラス基板5上に磁気抵抗パターン6が形成されている。なお、この磁気抵抗パターン6は、温度変化に非常に敏感であり、風があたっただけでも温度特性が変わってしまう性質があることから、磁気抵抗パターン6の周囲には、磁気抵抗パターン6を覆う保護板(図示せず)を設けるのが一般的である。
In FIG. 1B, a conventional
そして、磁気抵抗パターン6は、可動被検出物2(磁気スケール3)の変位量・変位方向を的確に検出するため、90°位相の異なる2個の信号を出力するA相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンとから構成されるが、両磁気抵抗パターンともガラス基板5上に形成されている。そのため、A相磁気抵抗パターン及びB相磁気抵抗パターンのそれぞれの磁気抵抗パターンが複数個の磁気抵抗体薄膜を有する場合には、磁気抵抗体薄膜の間隔が狭小化することによって、配置自由度の低下を招いていた。
The
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1及び回転ドラム2を上から見た平面図である。
FIG. 2 is a plan view of the
図2において、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1は、厚さ約数mmの絶縁板(エポキシ樹脂などの絶縁材料)に銅箔で配線を貼り付けたプリント配線板PWB4と、2個のガラス基板5,5'と、図中の下側のガラス基板(A相用基板)5に形成されたA相磁気抵抗パターン10と、図中の上側のガラス基板(B相用基板)5'に形成されたB相磁気抵抗パターン11と、2個のガラス基板5,5'を張り合わせるための接着材料12と、2個のガラス基板5,5'を固定する磁気抵抗体薄膜固定台13と、ガラス基板5,5'の端部から電極として取り出され、プリント配線版PWBとの接続に用いる屈曲性のあるフレキシブル回路基板FPC(Flexible Printed Circuit)14と、ケース15と、からなる。A相磁気抵抗パターン10とB相磁気抵抗パターン11が形成されるガラス基板5,5'は、外部からの衝撃によって破損するのを防止するため、ジルコニア等のセラミックで代用することも可能である。
In FIG. 2, the
ここで、図2に示す磁気センサ1が、図1(b)に示す磁気センサ1と大きく異なる点は、2個のガラス基板5,5'のそれぞれに、A相磁気抵抗パターン10とB相磁気抵抗パターン11とが蒸着等によって別々に形成される点である。かかる構造によれば、A相磁気抵抗パターン10、B相磁気抵抗パターン11、のそれぞれが複数個の磁気抵抗体薄膜を有していたとしても、ガラス基板を1個しか有しない図1(b)に示す磁気センサ1と比較して、各磁気抵抗体薄膜間の間隔の狭小化を防ぐことができ、ひいては磁気抵抗体薄膜間の配置自由度の低下を防ぐことができる。
Here, the
[製造工程]
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1の特徴部である2個のガラス基板5,5'の製造方法についての説明図である。
[Manufacturing process]
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the two
図3において、まず、強磁性体NiFe等からなる複数個の磁気抵抗体薄膜を、A相磁気抵抗パターン10として、蒸着等によりA相用基板5上に形成する(図3(a))。また、強磁性体NiFe等からなる複数個の磁気抵抗体薄膜を、B相磁気抵抗パターン11として、蒸着等によりB相用のガラス基板5'上に形成する(図3(b))。なお、A相用のガラス基板5上に形成されたA相磁気抵抗パターン10が有する磁気抵抗体薄膜(図3(a))も、B相用のガラス基板5'上に形成されたB相磁気抵抗パターン11が有する磁気抵抗体薄膜(図3(b))も、温度特性を向上させるために差動構成となっている。また、出力信号の基本波成分に重畳した高調波成分を取り除くため、A相用のガラス基板5とB相用のガラス基板5'のそれぞれには複数個の磁気抵抗体薄膜が配置されているが、本実施形態に係る磁気センサ1では、A相用のガラス基板5とB相用のガラス基板5'を貼りあわせることで磁気抵抗パターンが形成されることから、結果として、それぞれの磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化を防ぐことができる。
In FIG. 3, first, a plurality of magnetoresistive thin films made of ferromagnetic material NiFe or the like are formed on the
最後に、A相磁気抵抗パターン10とB相磁気抵抗パターン11が向かい合うように貼り合わせる(図3(c))。これにより、各磁気抵抗パターンは別々のガラス基板5,5'上に形成されることとなるから、各磁気抵抗体薄膜間の間隔の狭小化を防ぐことができる。また、A相磁気抵抗パターン10とB相磁気抵抗パターン11がガラス基板5,5'に挟まれていることから、外部からの衝撃等に強くなり、ひいては保護板などの部品の装着を省くことができる。なお、A相磁気抵抗パターン10とB相磁気抵抗パターン11の間には絶縁膜が存在している。
Finally, the A-phase
ここで、本実施形態に係る磁気センサ1は、各磁気抵抗パターンが向かい合うように貼り合わされていることから、外部温度の急激な変化に対して敏感に反応せず、安定的な温度特性を得ることができる。より具体的には、図4を用いて説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1の時系列センサ出力を示すグラフである。
Here, since the
図4において、従来の磁気センサ1(図1(b)参照)では、恒温層中であっても、例えば温度が−20℃から70℃に変化すると、図4中のX部分のようにオーバーシュートが発生する。これは、通常、磁気抵抗体薄膜の温度特性改善のため差動出力を得ることとしているが、温度が急激に変化したとき均一な温度分布にならないことに起因して発生するものである。しかし、本実施形態に係る磁気センサ1(図2参照)によれば、2個のガラス基板5,5'を介して(2個のガラス基板5,5'に挟まれて)磁気抵抗パターンが存在することから、図4中のY部分のように、図4中のXの部分のオーバーシュートを低減することができ、ひいては安定的な温度特性に資することができる。
In FIG. 4, in the conventional magnetic sensor 1 (see FIG. 1B), even in the constant temperature layer, for example, when the temperature changes from −20 ° C. to 70 ° C., it is over like the X portion in FIG. A shoot occurs. This is usually due to the fact that a differential output is obtained to improve the temperature characteristics of the magnetoresistive thin film, but it does not result in a uniform temperature distribution when the temperature changes rapidly. However, according to the magnetic sensor 1 (see FIG. 2) according to the present embodiment, the magnetoresistive pattern is formed via the two
なお、図3(c)では、A相磁気抵抗パターン10とB相磁気抵抗パターン11とは隙間なく張り合わされている(密着している)が、本発明は、両者の隙間が空くことを排除する趣旨ではない。また、図3(c)では、A相用のガラス基板5上に形成されたA相磁気抵抗パターン10(パターン形成面)の一部と、B相用のガラス基板5'上に形成されたB相磁気抵抗パターン11(パターン形成面)の一部と、が貼り合わされているが、例えば、A相磁気抵抗パターン10又はB相磁気抵抗パターン11の一方の全部と、A相磁気抵抗パターン10若しくはB相磁気抵抗パターン11の他方の全部又は一部と、が貼り合わされていてもよい。
In FIG. 3C, the A-phase
[変形例]
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1の特徴部を説明するための説明図である。図5(a)及び図5(c)は、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1の特徴部の断面図及びその特徴部を説明するための模式図であって、図5(b)及び図5(d)は、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1の特徴部の断面図及びその特徴部を説明するための模式図である。
[Modification]
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the characteristic part of the
図5(a)において、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1の特徴部は、上述のとおり、A相用のガラス基板5とB相用のガラス基板5'とが貼り合わされており、A相用のガラス基板5に形成されたA相磁気抵抗パターン10からは位相が180°ずれた2個の余弦波(Cos+,Cos−)が取り出され、B相用のガラス基板5'に形成されたB相磁気抵抗パターン11からは位相が180°ずれた2個の正弦波(Sin+,Sin−)が取り出される。
In FIG. 5 (a), the
すなわち、図5(c)において、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1の特徴部では、位相が180°ずれた2個の信号(+a相信号,−a相信号)は、A相用のガラス基板5に所定間隔で配置されたA相磁気抵抗パターン10から検出され、位相が180°ずれた2個の信号(+b相信号,−b相信号)は、B相用のガラス基板5'に所定間隔で配置されたB相磁気抵抗パターン11から検出される。
That is, in FIG. 5C, in the characteristic part of the
一方で、図5(b)において、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1の特徴部では、A相用又はB相用と特に定められていない2個のガラス基板が貼り合わされており、下側のガラス基板に形成された磁気抵抗パターンからは位相が90°ずれた余弦波(Cos+)及び正弦波(Sin−)が取り出され、上側のガラス基板に形成された磁気抵抗パターンからは位相が90°ずれた余弦波(Cos−)及び正弦波(Sin+)が取り出される。
On the other hand, in FIG. 5B, in the characteristic part of the
すなわち、図5(d)において、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1の特徴部では、位相が180°ずれた2個の信号(+a相信号,−a相信号)は、2個のガラス基板に二分された磁気抵抗パターンから検出され、位相が180°ずれた2個の信号(+b相信号,−b相信号)も、2個のガラス基板に二分された磁気抵抗パターンから検出される。
That is, in FIG. 5D, in the characteristic part of the
このように、位相が180°ずれた2個の信号を、2個のガラス基板に二分された磁気抵抗パターンから検出することで、この2個のガラス基板の特性にバラツキがあっても、それによる悪影響を低減することができ、ひいては検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。なお、例えば、一方がガラス基板で他方がアルミ基板である場合や、一方がガラス基板で他方がジルコニアである場合など、2個の基板の材質を変えた場合であっても、上述同様、検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。 In this way, by detecting two signals that are 180 ° out of phase from the magnetoresistive pattern divided into two glass substrates, even if there are variations in the characteristics of the two glass substrates, Can be reduced, and as a result, detection accuracy and distance characteristics can be improved. In addition, for example, when one is a glass substrate and the other is an aluminum substrate, or when one is a glass substrate and the other is zirconia, even when the materials of the two substrates are changed, detection is performed as described above. It is possible to improve accuracy and improve distance characteristics.
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1において、2個のガラス基板の特性バラツキに起因した悪影響を低減する様子を示す波形図である。より具体的には、2個のガラス基板の特性バラツキが原因で、一方のガラス基板に形成された磁気抵抗体薄膜から検出される信号の振幅が、他方のガラス基板に形成された磁気抵抗体薄膜から検出される信号の振幅より大きい場合において、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1では、その悪影響を低減することはできないが(図6(a))、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1によれば、その悪影響を低減することがきる様子を示している(図6(b))。
FIG. 6 is a waveform diagram showing how the adverse effect caused by the characteristic variation of two glass substrates is reduced in the
まず、図6(a)において、B相用のガラス基板5'に形成されたB相磁気抵抗パターン11から検出される信号の振幅が少し小さくなる場合について説明する。A相磁気抵抗パターン10から検出される+a相信号及び−a相信号(図5(c)参照)の振幅は、いずれも1である(上から1,2段目)。従って、+a相信号から−a相信号を差し引いたA相差動出力の振幅は2となる(上から3段目)。一方で、B相磁気抵抗パターン11から検出される+b相信号及び−b相信号(図5(c)参照)の振幅は、いずれも0.8である(上から4,5段目)。従って、+b相信号から−b相信号を差し引いたB相差動出力の振幅は1.6となる(上から6段目)。
First, the case where the amplitude of the signal detected from the B-
このように、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1では、2個のガラス基板の特性バラツキが原因で、A相差動出力の振幅(=2)とB相差動出力の振幅(=1.6)とで差異が生じる場合がある。
As described above, in the
次に、図6(b)において、上側のガラス基板に形成された磁気抵抗パターンから検出される信号の振幅が少し小さくなる場合について説明する。下側の磁気抵抗パターンから検出される+a相信号及び−b相信号(図5(d)参照)の振幅は、いずれも1である(上から1,5段目)。一方で、上側の磁気抵抗パターンから検出される−a相信号及び+b相信号(図5(d)参照)の振幅は、いずれも0.8である(上から2,4段目)。従って、+a相信号から−a相信号を差し引いたA相差動出力の振幅は1.8となり(上から3段目)、+b相信号から−b相信号を差し引いたB相差動出力の振幅も1.8となり(上から6段目)、双方の出力の振幅が一致する。 Next, the case where the amplitude of the signal detected from the magnetoresistive pattern formed on the upper glass substrate in FIG. The amplitudes of the + a phase signal and the −b phase signal (see FIG. 5D) detected from the lower magnetoresistive pattern are both 1 (first and fifth stages from the top). On the other hand, the amplitudes of the −a phase signal and the + b phase signal (see FIG. 5D) detected from the upper magnetoresistive pattern are both 0.8 (second and fourth stages from the top). Accordingly, the amplitude of the A phase differential output obtained by subtracting the −a phase signal from the + a phase signal is 1.8 (third stage from the top), and the amplitude of the B phase differential output obtained by subtracting the −b phase signal from the + b phase signal is also 1.8 (sixth stage from the top), and the amplitudes of both outputs match.
このように、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1では、2個のガラス基板の特性バラツキが生じた場合であっても、A相とB相の差動出力を検出する段階で、その悪影響を低減することができる。
As described above, in the
なお、図6では、2個のガラス基板の特性バラツキに起因した悪影響を低減する様子を示したが、例えば図7(b)に示すように、取付け上のミスによって2個のガラス基板が傾いた場合における悪影響も低減することができる。より具体的に説明すると、まず、2個のガラス基板の正しい取り付け状態は、磁気スケール3と平行になる状態であるが(図7(a))、取付け上のミスによって2個のガラス基板が左に傾いたとする(図7(b))。このとき、+a相信号(Cos+)と−b相信号(Sin−)を検出しうる磁気抵抗パターン(図5(d)参照)は磁気スケール2に近づき、−a相信号(Cos−)と+b相信号(Sin+)を検出しうる磁気抵抗パターン(図5(d)参照)は磁気スケール2から遠ざかることとなる。そうすると、+a相信号と−b相信号の振幅は通常よりも大きくなる一方で、−a相信号と+b相信号の振幅は通常より小さくなる。その結果、図6(b)を用いて上述したように、A相とB相の差動出力を検出する段階で、その悪影響を低減することができる。
FIG. 6 shows a state in which the adverse effect due to the characteristic variation of the two glass substrates is reduced. For example, as shown in FIG. 7B, the two glass substrates are inclined due to a mounting error. In this case, the adverse effects in the case can be reduced. More specifically, first, the correct mounting state of the two glass substrates is a state parallel to the magnetic scale 3 (FIG. 7 (a)). Suppose that it leans to the left (FIG. 7B). At this time, the magnetoresistive pattern (see FIG. 5D) capable of detecting the + a phase signal (Cos + ) and the −b phase signal (Sin − ) approaches the
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1において、2個のガラス基板の貼り合わせ誤差に起因した悪影響を低減する様子を示す波形図である。より具体的には、2個のガラス基板を貼り合わせる際の誤差が原因で、2個のガラス基板が適切な位置関係で貼り合わされず、一方のガラス基板により形成された磁気抵抗体薄膜から検出される信号の位相が、他方のガラス基板により形成された磁気抵抗体薄膜から検出される信号の位相との関係で不適切である場合において、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1では、その悪影響を低減することはできないが(図8(a))、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1によれば、その悪影響を低減することがきる様子を示している(図8(b))。
FIG. 8 is a waveform diagram showing how the adverse effect caused by the bonding error between two glass substrates is reduced in the
まず、図8(a)において、B相用のガラス基板5'に形成されたB相磁気抵抗パターン11から検出される信号の位相が少しずれている場合について説明する。A相磁気抵抗パターン10から検出される+a相信号及び−a相信号(図5(c)参照)の位相についてはずれはなく、+a相信号から−a相信号を差し引いたA相差動出力の位相もずれていない(上から1〜3段目)。ところが、B相磁気抵抗パターン11から検出される+b相信号及び−b相信号(図5(c)参照)の位相は、2個のガラス基板の貼り合わせ誤差が原因で、理想的な位相(上から4,5段目の点線)ではなく、理想状態から少しずれた位相(上から4段,5目の実線)となっている。その結果、+b相信号から−b相信号を差し引いたB相差動出力の位相は、理想的な位相(上から6段目の点線)ではなく、理想状態から少しずれた位相(上から6段目の実線)となっている。
First, in FIG. 8A, the case where the phase of the signal detected from the B-
ここで、一般的に磁気センサでは、可動被検出物の位置を検出するに際し、A相差動出力(余弦波)とB相差動出力(正弦波)から逆正接信号を求めることによって位置検出を行っている。すなわち、A相差動出力又はB相差動出力いずれか一方の位相が理想状態からずれると(図8(a)ではB相差動出力)、正確な位置検出を行うことができない。 Here, in general, when detecting the position of a movable detection object, a magnetic sensor performs position detection by obtaining an arctangent signal from an A-phase differential output (cosine wave) and a B-phase differential output (sine wave). ing. That is, if the phase of either the A-phase differential output or the B-phase differential output deviates from the ideal state (B-phase differential output in FIG. 8A), accurate position detection cannot be performed.
このように、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ1では、2個のガラス基板の貼り合わせ誤差が原因で、A相差動出力又はB相差動出力いずれか一方の位相がずれてしまい、位置検出の精度低下を招来する場合がある。
As described above, in the
次に、図8(b)において、上側のガラス基板に形成された磁気抵抗パターンから検出される信号の位相が少しずれている場合について説明する。下側の磁気抵抗パターンから検出される+a相信号及び−b相信号(図5(d)参照)の位相についてはずれはない(上から1,5段目)。一方で、上側の磁気抵抗パターンから検出される−a相信号及び+b相信号(図5(d)参照)の位相は、理想的な位相(上から2,4段目の点線)ではなく、理想状態から少しずれた位相(上から2,4段目の実線)となっている。その結果、+a相信号から−a相信号を差し引いたA相差動出力も、+b相信号から−b相信号を差し引いたB相差動出力の位相も、ともに理想的な位相(上から3,6段目の点線)ではなく、理想状態から少しずれた位相(上から3,6段目の実線)となっている。 Next, the case where the phase of the signal detected from the magnetoresistive pattern formed on the upper glass substrate is slightly shifted in FIG. 8B will be described. There is no deviation in the phases of the + a phase signal and the -b phase signal (see FIG. 5D) detected from the lower magnetoresistive pattern (first and fifth stages from the top). On the other hand, the phases of the −a phase signal and the + b phase signal (see FIG. 5D) detected from the upper magnetoresistive pattern are not ideal phases (the dotted lines in the second and fourth stages from the top), The phase is slightly shifted from the ideal state (the second and fourth solid lines from the top). As a result, both the A phase differential output obtained by subtracting the −a phase signal from the + a phase signal and the B phase differential output obtained by subtracting the −b phase signal from the + b phase signal are both ideal phases (3, 6 from the top). It is not a stage (dotted line) but a phase slightly shifted from the ideal state (solid lines at the third and sixth stages from the top).
しかしながら、上述のとおり、一般的な磁気センサでは逆正接信号を求めることによって位置検出を行っているので、A相差動出力とB相差動出力の双方の位相が同じようにずれた場合には、位置検出の精度に影響しない。従って、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1では、2個のガラス基板の貼り合わせ誤差が生じた場合であっても、A相とB相の差動出力を検出し、逆正接信号を求める段階で、その悪影響を低減することができ、ひいては位置検出の精度低下を防止することができる。
However, as described above, since the position detection is performed by obtaining an arctangent signal in a general magnetic sensor, when the phases of both the A-phase differential output and the B-phase differential output are shifted in the same manner, Does not affect the accuracy of position detection. Therefore, in the
本発明に係る磁気センサは、磁気抵抗パターンが複数個の磁気抵抗体薄膜を有する場合に、それぞれの磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防ぐことができるものとして有用である。 In the magnetic sensor according to the present invention, when the magnetoresistive pattern has a plurality of magnetoresistive thin films, it is possible to prevent a decrease in the degree of freedom in arrangement due to the narrowing of the interval between the respective magnetoresistive thin films. Useful.
1 磁気センサ
2 回転ドラム
3 磁気スケール
4 PWB
5,5' ガラス基板
10 A相磁気抵抗パターン
11 B相磁気抵抗パターン
12 接着材料
13 磁気抵抗体薄膜固定台
14 FPC
15 ケース
1
5, 5 'Glass substrate 10 A phase magnetoresistive pattern 11 B
15 cases
Claims (7)
前記磁気抵抗パターンは、2個の基板が組み合わされて形成されることを特徴とする磁気センサ。 The magnetoresistive thin film has a magnetoresistive pattern formed on a substrate, and the magnetoresistive pattern is composed of an A-phase magnetoresistive pattern and a B-phase magnetoresistive pattern that output two signals that are 90 ° out of phase. In the magnetic sensor
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetoresistive pattern is formed by combining two substrates.
前記B相磁気抵抗パターンは、180°位相の異なる2個の信号を出力する+b相磁気抵抗パターンと前記−b相磁気抵抗パターンとから構成されており、
前記+a相磁気抵抗パターン及び前記−b相磁気抵抗パターンが一方の基板上に、前記−a相磁気抵抗パターン及び前記+b相磁気抵抗パターンが他方の基板上に、それぞれ形成されていることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。 The A-phase magnetoresistive pattern is composed of a + a-phase magnetoresistive pattern and -a-phase magnetoresistive pattern that outputs two signals having a phase difference of 180 °,
The B phase magnetoresistive pattern is composed of a + b phase magnetoresistive pattern that outputs two signals that are 180 ° out of phase and the -b phase magnetoresistive pattern,
The + a phase magnetoresistive pattern and the -b phase magnetoresistive pattern are formed on one substrate, and the -a phase magnetoresistive pattern and the + b phase magnetoresistive pattern are formed on the other substrate, respectively. The magnetic sensor according to claim 1.
前記磁気抵抗パターンを2個の基板上に形成した後に、これら2個の基板を組み合わせることによって、前記磁気抵抗パターンを形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。
The magnetoresistive thin film has a magnetoresistive pattern formed on a substrate, and the magnetoresistive pattern is composed of an A-phase magnetoresistive pattern and a B-phase magnetoresistive pattern that output two signals that are 90 ° out of phase. In a manufacturing method for manufacturing a magnetic sensor,
A method of manufacturing a magnetic sensor, comprising: forming the magnetoresistive pattern by combining the two substrates after forming the magnetoresistive pattern on two substrates.
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JP2007271608A (en) * | 2006-03-06 | 2007-10-18 | Nidec Sankyo Corp | Magnetometric sensor device and magnetic encoder device |
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-
2004
- 2004-09-14 JP JP2004267134A patent/JP2005249774A/en not_active Withdrawn
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