JP2006084410A - 磁気センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度変化などがあっても、磁気抵抗素子の磁気特性が変動することのない磁気センサ装置を提供すること。
【解決手段】 磁気式リニアエンコーダなどの磁気センサ装置において、感磁面５０を構成する磁気抵抗素子１０をセンサホルダ６に搭載するにあたって、まず、磁気抵抗素子１０の裏面側を接着剤９１１、９１２で固定する。次に、感磁面５０の周りにおいて磁気抵抗素子１０とセンサホルダ６との隙間には、ゴム状の軟質樹脂からなる接着剤９２を充填して封止を行うとともに、その背面側にも接着剤９２を充填し、可撓性基板１６、１７と磁気抵抗素子１０との接合部分も接着剤９２で覆う。
【選択図】 図９

Description

本発明は、可動被検出物の移動量、移動位置、移動速度などの検出を行うための磁気センサ装置に関するものである。

磁気式リニアエンコーダなどの磁気センサ装置では、感磁面を構成する磁気抵抗素子を搭載したヘッドと、ヘッドとの相対移動方向に沿ってＳ極およびＮ極が交互に配列され磁気スケールとを対向配置させ、ヘッドと磁気スケールの相対移動を磁気的に検出し、その検出結果をケーブルを介してセンサ装置本体に出力し、その移動位置や移動速度などを検出する。ヘッドでは、磁気抵抗素子がセンサホルダにエポキシ樹脂によって固定、封止されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３０４８３８号公報

磁気抵抗素子は、応力によって磁気特性が著しく変動する傾向にある。このため、従来のように、磁気抵抗素子をセンサホルダに固定するのに硬度の高いエポキシ樹脂を用いると、温度変化により樹脂が収縮した際の応力によって、磁気抵抗素子の磁気特性が変動するという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、温度変化などがあっても、磁気抵抗素子の磁気特性が変動することのない磁気センサ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、感磁面を構成する磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子を保持するセンサホルダとを有する磁気センサ装置において、前記磁気抵抗素子は、前記感磁面を露出させた状態で前記センサホルダに保持され、前記磁気抵抗素子と前記センサホルダとの間には、ゴム状の軟質樹脂が充填されていることを特徴とする。

本発明では、磁気抵抗素子とセンサホルダとの間に充填されているのはゴム状の軟質樹脂であるので、温度変化によって樹脂が収縮しても、樹脂と磁気抵抗素子はある程度柔軟性をもって密着している。従って、磁気抵抗素子に大きな応力が加わらない。それ故、本発明を適用した磁気センサ装置では、磁気抵抗素子の磁気特性が安定しているので、検出精度が高く、信頼性に優れている。

本発明において、前記磁気抵抗素子は、前記センサホルダに形成された開口で前記感磁面が露出するように配置されているとともに、前記感磁面の周りにおいて前記磁気抵抗素子と前記センサホルダとの隙間には、前記ゴム状の軟質樹脂が充填されていることが好ましい。このように構成すると、感磁面の周りにおいてゴム状の軟質樹脂が封止剤として機能するため、センサホルダの開口において磁気抵抗素子とセンサホルダとの隙間からセンサホルダの内部に水分が侵入しない。しかも、ゴム状の軟質樹脂は密着性に優れている。それ故、本発明を適用した磁気センサ装置は、耐湿性能に優れており、信頼性が高い。

本発明において、前記磁気抵抗素子の前記感磁面、前記センサホルダの前記開口周囲の表面、および前記ゴム状の軟質樹脂の表面は、同一平面上に位置していることが好ましい。このように構成すると、磁気抵抗素子の感磁面と磁気スケールとの隙間を狭めることができるので、検出感度を高めることができる。

本発明において、前記ゴム状の軟質樹脂は、接着剤である。

本発明において、前記ゴム状の軟質樹脂の硬度は、ショアＡ３０からショアＡ７０までの範囲にあることが好ましい。特に、前記ゴム状の軟質樹脂の硬度は、約ショアＡ５０であることが好ましい。

本発明において、前記磁気抵抗素子では、第１の基板上に磁気抵抗パターンが形成された第１の磁気抵抗素子基板と、第２の基板上に磁気抵抗パターンが形成された第２の磁気抵抗素子基板とが、磁気抵抗パターンが形成されている側の面同士が対向するように配置されているとともに、前記第１の磁気抵抗素子基板および前記第２の磁気抵抗素子基板の各々に可撓性基板が接続されており、前記磁気抵抗素子は、前記センサホルダの内部で第１の接着剤で固定されているとともに、前記磁気抵抗素子と前記センサホルダとの間には、前記ゴム状の軟質樹脂からなる第２の接着剤が充填されていることが好ましい。第２の接着剤としてゴム状の軟質樹脂を用いた場合には、温度変化によって樹脂が収縮しても、磁気抵抗素子に大きな応力が加わらない。従って、本発明を適用した磁気抵抗素子のように、２枚の薄い磁気抵抗素子基板を貼り合わせた構造になっている場合でも、接着剤の応力によって、磁気抵抗素子基板が割れるということがない。

本発明において、前記第１の基板は、セラミックグレーズ基板であり、前記第２の基板は、透明基板である。この場合、前記磁気抵抗素子は、前記第１の基板が前記第２の基板よりも薄く、前記第１の基板が前記感磁面として前記センサホルダから露出していることが好ましい。感度を高めることを目的に磁気抵抗素子の感磁面と磁気スケールとの隙間を狭めようとすると、第１の基板を薄くする必要があるが、第１の基板としてセラミックグレーズ基板を用いれば、第１の基板を薄くしても、十分な強度を確保できる。

本発明において、前記第１の接着剤の硬度は、例えば、ショアＤ６０からショアＤ９０までの範囲にある。

本発明の磁気センサ装置では、磁気抵抗素子とセンサホルダとの間に充填されているのはゴム状の軟質樹脂であるので、温度変化によって樹脂が収縮しても、樹脂と磁気抵抗素子はある程度柔軟性をもって密着している。従って、磁気抵抗素子に大きな応力が加わらない。それ故、本発明を適用した磁気センサ装置では、磁気抵抗素子の磁気特性が安定しているので、検出精度が高く、信頼性に優れている。

図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

［磁気抵抗素子の構造］
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した磁気抵抗素子を備えたヘッドと磁気スケールとの位置関係を示す説明図、本発明を適用した磁気抵抗素子を用いた磁気式リニアエンコーダの説明図、および本発明を適用した磁気抵抗素子を用いた磁気式ロータリエンコーダの説明図である。

図１（ａ）において、本発明を適用した磁気抵抗素子１０は、工作機械や実装装置のテーブル移動距離、ロボットなどでの回転位置検出、モータ装置における回転速度などを計測するための磁気センサ装置１において、ヘッド５の感磁面５０を構成するものであり、ヘッド５のセンサホルダ６内に搭載されている。ヘッド５の感磁面５０は、磁気スケール３に対向配置されており、磁気スケール３は、可動体２の側に搭載されている。磁気抵抗素子１０は、詳しくは後述するように、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を備えている。

本形態において、磁気抵抗素子１０は、ＡＢＺ相磁気抵抗パターンが形成された第１の磁気抵抗素子基板１１と、ＡＢＺ相磁気抵抗パターンが形成された第２の磁気抵抗素子基板１２とを備えており、これらの磁気抵抗素子基板１１、１２は、磁気抵抗パターンが形成されている側の面同士が対向するように貼り合わされている。

ここで、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２はいずれも、他方の基板の縁から一部が張り出しており、それにより形成された第１の磁気抵抗素子基板１１の張り出し領域１１５、および第２の磁気抵抗素子基板１２の張り出し領域１２５には可撓性基板１６、１７が圧着などの方法により接続されている。

このように構成したヘッド５は、例えば、図１（ｂ）に示す磁気センサ装置１（磁気式リニアエンコーダ）において、移動テーブル（可動体２）の側において直線的に延びた磁気スケール３に対向するように配置されて、移動テーブルの位置などを検出する。また、ヘッド５は、図１（ｃ）に示す磁気センサ装置１（磁気式ロータリエンコーダ）において、回転ドラム（可動体２）の外周面に配置された磁気スケール３に対向するように配置され、回転ドラムの回転位置や回転速度などを検出する。いずれの場合も、磁気スケール３には、Ｎ極とＳ極が所定のピッチで交互に配列されている。

（磁気抵抗素子１０の製造方法および詳細な構成）
図２を参照して、本形態の磁気抵抗素子１０の製造方法を説明しながら、磁気抵抗素子１０の詳細な構成を詳述する。図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の磁気抵抗素子１０の製造方法を示す説明図である。

本形態では、まず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、下側の第１の磁気抵抗素子基板１１を構成するための第１の基板１１１と、上側の第２の磁気抵抗素子基板１２を構成するため第２の基板１２１とを準備する。

本形態では、第１の基板１１１としてセラミックグレーズ基板を準備し、第２の基板１２１としてガラス基板（透明基板）を準備する。セラミックグレーズ基板は、酸化物もしくは窒化物等からなるアルミナ基板などのセラミック基板の表面にガラス層を形成したものである。本形態では、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２のうち、第１の磁気抵抗素子基板１１が磁気スケール３の側に配置されるので、第１の基板１１１としては、第２の基板１２１よりも薄いものが用いられている。例えば、第１の基板１１１は厚さが０．３ｍｍであり、第２の基板１２１は厚さが０．７ｍｍである。

次に、図２（ａ）に示すように、第１の基板１１１の表面に、スパッタ法などにより強磁性体ＮｉＦｅ等からなる磁性体膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて磁性体膜をパターニングし、ＡＢＺ相磁気抵抗パターン１１２を形成する。その際、第１の基板１１１には、磁性体膜によってアライメントマーク（図示せず）を同時形成する。次に、ＡＢＺ相磁気抵抗パターン１１２の表面側に保護層を形成すれば、第１の磁気抵抗素子基板１１が完成する。

同様に、図２（ｂ）に示すように、第２の基板１２１の表面に、スパッタ法などにより強磁性体ＮｉＦｅ等からなる磁性体膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて磁性体膜をパターニングし、ＡＢＺ相磁気抵抗パターン１２２を形成する。その際、第２の基板１２１にも、磁性体膜によってアライメントマークを同時形成する。次に、ＡＢＺ相磁気抵抗パターン１２２の表面側に保護層を形成すれば、第２の磁気抵抗素子基板１２が完成する。

ここで、第１のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１１２が有する磁気抵抗体薄膜も、第２のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１２２が有する磁気抵抗体薄膜も、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、第１のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１１２および第２のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１２２は、いずれも複数個の磁気抵抗体薄膜を備えている。

次に、第１の磁気抵抗素子基板１１あるいは第２の磁気抵抗素子基板１２に光硬化接着剤としてのＵＶ硬化接着剤を塗布した後、図２（ｃ）に示すように、ＵＶ硬化接着剤を挟んで第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２とを貼り合せる。あるいは、第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２と対向配置させた後、その縁部分からＵＶ硬化接着剤を塗布する。その際、第２の基板１２１は、透明なガラス基板であるため、第２の基板１２１を通して、第１の磁気抵抗素子基板１１のアライメントマークと、第２の磁気抵抗素子基板１２のアライメントマークとを観察しながら、第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２の位置合わせを行う。なお、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２にアライメントマークが形成されていない場合には、第１のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１１２と第２のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１２２とを観察しながら、第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２の位置合わせを行ってもよい。

次に、透明な第２の基板１２１の側からＵＶ光を照射してＵＶ硬化接着剤を硬化させ、第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２を貼り合せる。

ここで、第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２とを貼り合せると、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２は、他方の基板の縁から一部が張り出している。このため、２枚の磁気抵抗素子基板１１、１２を貼り合せて磁気抵抗素子１０を構成した場合でも、各磁気抵抗素子基板１１、１２の張り出し部分１１５、１２５に対して、図１（ａ）に示すように、可撓性基板１６、１７を圧着などの方法で接続することができる。このようにして、磁気抵抗素子１０を製造する。

このように構成した磁気抵抗素子１０では、第１のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１１２と第２のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１２２とをそれぞれ別の基板（第１の基板１１１および第２の基板１２１）上に形成し、これら２枚の基板を対向配置して磁気抵抗パターンを形成するため、高調波成分を打ち消して検出精度を向上するという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、一枚の基板上に形成される磁気抵抗体薄膜同士の間では間隔を極端に狭める必要がない。従って、複数個の磁気抵抗体薄膜を使用する場合でも、製造工程に極端に高い精度を必要とせず、磁気抵抗体薄膜のレイアウトの自由度が高い。

また、本形態では、第１の基板１１１および第２の基板１２１のうち、第２の基板１２１は透明基板からなるため、第２の基板１２１（透明基板）を介して第１の基板１１１の位置を確認できるので、第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２とを高い位置精度で対向させることができる。また、第２の基板１２１の側からＵＶ光を基板間に照射できるので、ＵＶ硬化接着剤で第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２とを貼り合せることができる。従って、熱硬化性樹脂で第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２とを貼り合せる場合と違って、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２に熱応力が発生せず、かつ、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２を加熱装置に搬送する必要もない。それ故、本形態によれば、磁気抵抗素子１０を効率よく製造でき、かつ、信頼性の高い磁気抵抗素子１０を製造できる。

また、本形態では、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２のうち、第１の磁気抵抗素子基板１１が磁気スケール３の側に配置されるので、第１の基板１１１としては、第２の基板１２１よりも薄いものが用いられている。従って、磁気抵抗パターンと磁気スケール２とのギャップを狭くできるので、感度が高い。しかも、第１の基板１１１は薄いが、セラミックグレーズ基板であるため、十分な強度を備えている。

さらに、本形態において、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２は、他方の基板の縁から一部が張り出しているため、２枚の磁気抵抗素基板１１、１２を貼り合せて磁気抵抗素子１０を構成した場合でも、各磁気抵抗基板１１、１２の張り出し部分１１５、１２５に可撓性基板１６、１７を接続することができ、各磁気抵抗素子基板１１、１２からの信号の入力などが可能である。

また、第１のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１１２および第２のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１２２が第１の基板１１１と第２の基板１２１とに挟まれているので、外部からの衝撃等に強く、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。

なお、図２（ｃ）では、第１のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１１２と第２のＡＢＺ相磁気抵抗パターン１２２とを隙間なく密着させているが、両者の間に隙間が存在してもよいことを排除する趣旨ではない。また、磁気抵抗素子１０を製造するにあたっては、単品サイズの第１の基板１１１および第２の基板１２１に磁気抵抗パターン１１２、１２２などを形成して第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２を製作した後、第１の磁気抵抗素子基板１１と第２の磁気抵抗素子基板１２とを貼り合せてもよいが、単品サイズの第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２を複数、切り出すことのできる大型基板の状態で磁気抵抗パターン１１２、１２２などを形成し、大型基板を所定サイズの短冊状の中型基板に切断した後、中型基板同士を貼り合わせ、しかる後に、所定サイズに切断するなどの方法を採用してもよい。

［磁気センサ装置１の一例］
（全体構成）
図３は、本発明を適用した磁気抵抗素子１０を、図１（ｂ）に示すような磁気センサ装置１（磁気式リニアエンコーダ）に用いた場合の説明図である。図４（ａ）、（ｂ）は、図３に示す磁気センサ装置１に用いたヘッド５を、感磁面を備えた底面の側からみた説明図である。図５（ａ）、（ｂ）は、図３に示す磁気センサ装置１におけるヘッド５と磁気スケール３との位置関係を示す説明図、およびヘッド５の右側面図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本形態の磁気センサ装置１のヘッド５に搭載される磁気抵抗素子１０の説明図、磁気抵抗素子１０を回路基板に接続した状態を示す説明図、本形態の磁気センサ装置１のヘッド５に搭載された回路のブロック図、および従来のヘッド５に搭載される回路のブロック図である。なお、以下の説明において、直交する３方向のうち、磁気スケール３の幅方向をＸ方向、磁気スケール３の長さ方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。

図３、図４（ａ）、（ｂ）、および図５（ａ）、（ｂ）において、本形態の磁気センサ装置１は、磁気式リニアエンコーダであり、上記形態に係る磁気抵抗素子１０によって底面に感磁面５０が形成されたヘッド５と、このヘッド５の感磁面５０に対向する磁気スケール３とを有している。磁気スケール３には、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相などの着磁が施されており、長さ方向においてＮ極とＳ極が交互に配列されている。このような磁気センサ装置１では、移動テーブルなどの可動体の側に磁気スケール３を直線的に配置する一方、磁気スケール３に対向するようにヘッド５を配置しておき、ヘッド５からの出力信号に基づいて、移動テーブルの移動位置や移動速度などを検出する。

ヘッド５は、略直方体形状の枡状のアルミニウムダイカスト品からなるセンサホルダ６と、このセンサホルダ６の右側開口を覆う矩形のカバー６１と、センサホルダ６内から引き出されたケーブル７とを備えている。センサホルダ６には、その背面にケーブル挿入穴６７が形成され、正面にもケーブル挿入穴６７として利用可能な穴が形成されている。このため、センサホルダ６のいずれの側からケーブル７を引き出す場合でも、共通のセンサホルダ６を用いることができる。

センサホルダ６において、磁気スケール３と対向する底面５５には、開口５７が形成されており、この開口５７に磁気抵抗素子１０を配置することにより感磁部５０が構成される。また、センサホルダ６の底面５５では、感磁面５０が形成されている底面５５の中央領域がその周囲よりも０．２ｍｍ〜１．０ｍｍだけ突き出た平坦な基準面５６になっており、この基準面５６は、底面５５全体の面積の約１／２倍程度である。ここで、磁気抵抗素子１０の外側の面（感磁面５０）は、センサホルダ６の基準面５６と同一の平面上に位置しており、基準面５６は、底面５５での感磁面５０の高さ位置を示している。

このようなセンサホルダ６内に対しては、図６（ａ）に示すように、一対の可撓性基板１６、１７が圧着などの方法で接続された磁気抵抗素子１０が配置される。磁気抵抗素子１０は、図２を参照して説明したように、セラミックグレーズ基板からなる第１の基板上にＡＢＺ相磁気抵抗パターンが形成された第１の磁気抵抗素子基板１１と、透明なガラス基板からなる第２の基板上にＡＢＺ相磁気抵抗パターンが形成された第２の磁気抵抗素子基板１２とを互いの抵抗パターン形成面を対向させ、かつ、面方向にずらした状態でＵＶ硬化接着剤によって貼り合せたものであり、各磁気抵抗素子基板１１、１２の張り出し領域１１５、１２５に可撓性基板１６、１７がそれぞれ接続されている。ここで、一対の可撓性基板１６、１７は各々、磁気抵抗素子１０からＹ方向（磁気スケール３が延びている方向／移動方向）に沿って反対側に向けて延びている。また、一対の可撓性基板１６、１７は、磁気抵抗素子１０に接続した状態で、回路基板１９との接続端子１６１、１７１が互いに表裏反対側を向いているが、一対の可撓性基板１６、１７は、図６（ｂ）に示すように、一方の可撓性基板１６が回路基板１９の表面側に接続され、他方の可撓性基板１７が回路基板１９の裏面側に接続されている。従って、一対の可撓性基板１６、１７では、互い同一構造の可撓性基板を表裏反対にして用いることができる。

（磁気抵抗素子１０の固定構造）
図７〜図９を参照して、磁気センサ装置１の製造方法を説明しながら、センサホルダ６に対する磁気抵抗素子１０の固定構造を説明する。

図７（ａ）、（ｂ）は、本形態の磁気センサ装置１のヘッド５に用いたセンサホルダの内部構造を示す説明図である。図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本形態の磁気センサ装置１において、センサホルダ６に磁気抵抗素子１０を位置決めした状態を示す斜視図、およびセンサホルダ６に磁気抵抗素子１０を固定し終えた状態の斜視図である。図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本形態の磁気センサ装置１において、センサホルダ６に磁気抵抗素子１０を接着固定した状態を平面的に示す説明図、およびこの状態を磁気抵抗素子の側からみたときの説明図である。

図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、および図９（ａ）、（ｂ）に示すように、回路基板１９に可撓性基板１６、１７を介して接続された磁気抵抗素子１０をセンサホルダ６内に配置するために、センサホルダ６には開口５７が形成されているとともに、センサホルダ６内には、開口５７から奥まった位置には開口５７と対向する素子支持部６５が形成されている。また、センサホルダ６には、素子支持部６５の両側に可撓性基板１６、１７を内側に引き出すための隙間６２、６３が形成されている。

従って、ヘッド５を組み立てる際には、まず、一対の可撓性基板１６、１７が接続された磁気抵抗素子１０を、開口５７から外側に露出するように配置するとともに、一対の可撓性基板１６、１７を隙間６２、６３からセンサホルダ６内に引き込む。

次に、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、磁気抵抗素子１０の裏面側において、磁気抵抗素子１０と素子支持部６５とに跨るように光硬化性の接着剤９１１（第１の接着剤）をスポット状に例えば、４箇所に塗布した後、光を照射して硬化させ、磁気抵抗素子１０を仮固定する。ここで、接着剤９１１は、比較的硬度が高いＵＶ硬化性の接着剤であり、その硬度は、ショアＤ６０からショアＤ９０までの範囲にある。

次に、図９（ａ）に示すように、磁気抵抗素子１０の裏面側と素子支持部６５との間に熱硬化性の接着剤９１２（第１の接着剤）を塗布した後、硬化させて、磁気抵抗素子１０の裏面側を素子支持部６５に第１の樹脂で固定する。この状態で、磁気抵抗素子１０の外側の面（感磁面５０）は、開口５７で露出するとともに、センサホルダ６の基準面５６と同一の平面を形成することになる。ここで、接着剤９１２は、ガラス等の難接着材に対して密着強度が高く、比較的硬度が高いエポキシ系などの熱硬化性接着剤であり、その硬度は、ショアＤ６０からショアＤ９０までの範囲にある。

なお、本形態では、第１の接着剤として、２種類の接着剤９１１、９１２を用いたが、１種類の接着剤のみで磁気抵抗素子１０をセンサホルダ６に固定してもよい。

次に、図８（ｂ）および図９（ａ）に示すように、開口５７において磁気抵抗素子１０の周りに接着剤９２（第２の接着剤）を充填し、開口５７において磁気抵抗素子１０とセンサホルダ６との間に形成されていた隙間を接着剤９２で埋める。その際、磁気抵抗素子１０の裏面側にも接着剤９２を塗布して磁気抵抗素子１０の裏面側をセンサホルダ６に固定する。その結果、可撓性基板１６、１７と磁気抵抗素子１０との実装部分が接着剤９２で覆われた状態で、磁気抵抗素子１０がセンサホルダ６に固定されることになる。この状態で、接着剤９２の表面は、磁気抵抗素子１０の感磁面５０およびセンサホルダ６の基準面５６と同一の平面上に位置する。ここで、接着剤９２は、硬度がショアＡ３０からショアＡ７０までの範囲のゴム状の軟質樹脂であり、本形態では、接着剤９２として、硬度が約ショアＡ５０であるゴム状の軟質樹脂が用いられている。

次に、可撓性基板１６、１７の途中位置を直角に折り曲げて、一方の可撓性基板１６を回路基板１９の表面側に接続する一方、他方の可撓性基板１７を回路基板１９の裏面側に接続する。そして、回路基板１９をセンサホルダ６内部の左側面内壁に沿うように配置すると、磁気抵抗素子１０および回路基板１９は、互いに直交した状態でセンサホルダ６内に収納される。次に、ケーブル７をケーブル挿入穴６７からセンサホルダ６内に挿入して、ケーブル７を回路基板１９に接続した後、センサホルダ６の開口を覆うようにカバー６１を取り付ける。このようにしてヘッド５が完成する。

ここで、回路基板１９には、図６（ｃ）に示すように、センサ回路１９１、およびこのセンサ回路１９１から出力された信号に温度補正などを施す付加回路１９２の双方が構成されている。このような付加回路１９２は、従来、図６（ｄ）に示すように、ヘッドとは別体のケース内に構成されていたものであるが、本形態では、この付加回路１９２も回路基板１９に構成し、ヘッド５に内蔵させてある。従って、本形態によれば、センサ回路１９１と付加回路１９２とを回路基板１９上で配線できるため、アナログ信号の状態で伝送される距離が短いので、ノイズの侵入や波形の歪みなどの発生を防止できる。

但し、回路基板１９にセンサ回路１９１および付加回路１９２の双方を構成すると、回路基板１９は、従来の回路基板よりも大きく、それ故、ヘッド５自身も従来のヘッドに比較してやや大きくなる。しかるに本形態では、回路基板１９をセンサホルダ６内部において左側面内壁に沿うように直立姿勢で配置してあるので、ヘッド５が大型化しているといっても、感磁面５０が配置される底面５５の面積は狭く、かつ、その幅寸法については従来よりも狭くしてある。

このように構成したヘッド５については、感磁面５０が形成された底面５５を磁気スケール３に対して正確に対向させる必要がある。そこで、本形態では、図３に示すようにヘッド５と磁気スケール３とを配置する際、ヘッド５の底面５５のうち、基準面５６を磁気スケール３の上面に接触させてヘッド５の基準姿勢を決めた後、そのまま、ヘッド５を磁気スケール３から所定の寸法だけ浮かせ、ヘッド５の位置および姿勢を決める。その結果、基準面５６を基準に感磁面５０の位置および姿勢が決まることになる。

ここで、ヘッド５の底面５５では、感磁面５０を含む中央領域が基準面５６として、その周辺領域よりも０．２ｍｍ〜１．０ｍｍだけ突き出た面になっており、この基準面５６の面積は、底面５５全体の面積の約１／２しかなく狭い。従って、アルミニウムダイカストによってセンサホルダ６を製作する際、この基準面５６だけのように狭い領域であれば高い平面精度を確保することができる。また、アルミニウムダイカストによってセンサホルダ６を製作した後、この基準面５６のみを機械加工して、基準面５６に高い平面精度を確保することも容易である。すなわち、ヘッド５の底面５５のうち、感磁面５０が形成されている底面中央領域のみが基準面５６になっているので、切削加工などを施す領域が狭く、切削加工時間が短くて済む。それ故、本形態によれば、ヘッド５の底面５５を磁気スケール３の上面に接触させて基準姿勢を決める際、平面精度の高い基準面５６のみが磁気スケール３の上面に接触するので、基準面５６全体が磁気スケール３に確実に密接し、ヘッド５の姿勢を正確に出すことができる。従って、ヘッド５をこの姿勢のまま所定の寸法だけ浮かせれば、感磁面５０と磁気スケール３との隙間寸法や姿勢についても高い精度で設定することができるので、感度の高い磁気センサ装置１を構成できる。

さらに、感磁面５０（基準面５６）がセンサホルダ６の底面５５から突き出た位置にあるため、ヘッド５を磁気スケール３に対向させた状態で、ヘッド５と磁気スケール３との隙間を覗き込んで、感磁面５０の状態を確認することもできる。

また、本形態のように、回路基板１９と磁気抵抗素子１０とを直交する向きに配置することにより、底面５５の面積を狭くしておけば、例えば、感磁面５０を含む中央領域に基準面５６を突部として形成しなくても、底面５５全体を基準面５６にして磁気スケール３の上面に確実に接触させることができる。よって、ヘッド５を磁気スケール３から浮かせた状態において、ヘッド５の姿勢に高い精度を得ることができるので、感度の高い磁気センサ装置１を実現できる。

（本形態の効果）
以上説明したように、本形態の磁気抵抗素子１０では、第１の磁気抵抗素子基板１１および第２の磁気抵抗素子基板１２を貼り合せるとともに、それぞれの張り出し領域１１５、１２５に可撓性基板１６、１７が反対側に延びるように接続されている。しかも、可撓性基板１６、１７は、磁気抵抗素子１０から磁気スケール３の長さ方向（Ｙ方向）に延びているので、センサホルダ６の底面５５の幅寸法が狭い場合でも、接着剤９２によって、可撓性基板１６、１７も含めてセンサホルダ６に接着固定することができる。従って、磁気抵抗素子１０を両側で支持することができるので、耐振動性能に優れている。

また、磁気抵抗素子１０の周りにおいて開口５７との隙間を接着剤９２で完全に封止しているので、回路基板１９に構成された回路への水分の侵入を防止できる。しかも、本形態では、接着剤９２として密着性に優れたゴム状の軟質樹脂を用いているため、本形態の磁気センサ装置１は、耐湿性能に優れており、信頼性が高い。

さらに、磁気抵抗素子１０は、応力によって特性が変動しやすいが、本形態では、接着剤９２としてゴム状の軟質樹脂を用いているため、温度変化によって接着剤９２が収縮しても、接着剤９２と磁気抵抗素子１０はある程度柔軟性をもって密着している。従って、磁気抵抗素子１０に大きな応力が加わらない。それ故、本形態の磁気センサ装置１は、検出精度が高く、信頼性に優れている。

特に本形態の磁気センサ装置１では、２枚の薄い磁気抵抗素子基板１１、１２を貼り合わせた構造になっているため、強度が低いが、接着剤９２として、ゴム状の軟質樹脂を用いているので、接着剤９２の応力によって、磁気抵抗素子基板１１、１２が割れるということもない。

さらにまた、磁気抵抗素子１０は、接着強度の高い接着剤９１１、９１２でもセンサホルダ６に接着固定されているので、磁気抵抗素子１０は、センサホルダ６に確実に接着固定された状態にあり、位置ずれなどの問題が発生しない。

（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した磁気抵抗素子を備えたヘッドと磁気スケールとの位置関係を示す説明図、本発明を適用した磁気抵抗素子を用いた磁気式リニアエンコーダの説明図、および本発明を適用した磁気抵抗素子を用いたロータリエンコーダの説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明を適用した磁気抵抗素子の製造方法を示す説明図である。 本発明を適用した磁気抵抗素子を、図１（ｂ）に示すような磁気センサ装置（磁気式リニアエンコーダ）に用いた場合の説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、図３に示す磁気センサ装置に用いたヘッドを、感磁面を備えた底面の側からみた説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、図３に示す磁気センサ装置におけるヘッドと磁気スケールとの位置関係を示す説明図、およびヘッドの右側面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図３に示す磁気センサ装置のヘッドに搭載される磁気抵抗素子の説明図、磁気抵抗素子を回路基板に接続した状態を示す説明図、本発明の磁気センサ装置のヘッドに搭載された回路のブロック図、および従来のヘッドに搭載される回路のブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は、図３に示す磁気センサ装置のヘッドに用いたセンサホルダの内部構造を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図３に示す磁気センサ装置において、センサホルダに磁気抵抗素子を位置決めした状態を示す斜視図、およびセンサホルダに磁気抵抗素子を固定し終えた状態の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図３に示す磁気センサ装置において、センサホルダに磁気抵抗素子を接着固定した状態を平面的に示す説明図、およびこの状態を磁気抵抗素子の側からみたときの説明図である。

符号の説明

１ 磁気センサ装置
２ 可動体
３ 磁気スケール
５ ヘッド
６ センサホルダ
１０ 磁気抵抗素子
１１ 第１の磁気抵抗素子基板
１２ 第２の磁気抵抗素子基板
１６、１７ 可撓性基板
５０ 感磁面
５６ 基準面
５７ 開口
６５ 素子支持部
９２ 接着剤（第２の接着剤）
１１１ 第１の基板
１２１ 第２の基板
９１１、９１２ 接着剤（第１の接着剤）

Claims (10)

1. 感磁面を構成する磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子を保持するセンサホルダとを有する磁気センサ装置において、
   前記磁気抵抗素子は、前記感磁面を露出させた状態で前記センサホルダに保持され、
   前記磁気抵抗素子と前記センサホルダとの間には、ゴム状の軟質樹脂が充填されていることを特徴とする磁気センサ装置。
2. 請求項１において、前記磁気抵抗素子は、前記センサホルダに形成された開口で前記感磁面が露出するように配置され、
   前記感磁面の周りにおいて前記磁気抵抗素子と前記センサホルダとの隙間には、前記ゴム状の軟質樹脂が充填されていることを特徴とする磁気センサ装置。
3. 請求項２において、前記磁気抵抗素子の前記感磁面、前記センサホルダの前記開口周囲の表面、および前記ゴム状の軟質樹脂の表面は、同一平面上に位置していることを特徴とする磁気センサ装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ゴム状の軟質樹脂は、接着剤であることを特徴とする磁気センサ装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記ゴム状の軟質樹脂の硬度は、ショアＡ３０からショアＡ７０までの範囲にあることを特徴とする磁気センサ装置。
6. 請求項５において、前記ゴム状の軟質樹脂の硬度は、約ショアＡ５０であることを特徴とする磁気センサ装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記磁気抵抗素子では、第１の基板上に磁気抵抗パターンが形成された第１の磁気抵抗素子基板と、第２の基板上に磁気抵抗パターンが形成された第２の磁気抵抗素子基板とが、磁気抵抗パターンが形成されている側の面同士が対向するように配置されているとともに、前記第１の磁気抵抗素子基板および前記第２の磁気抵抗素子基板の各々に可撓性基板が接続されており、
   前記磁気抵抗素子は、前記センサホルダに第１の接着剤で固定されているとともに、前記磁気抵抗素子と前記センサホルダとの間には、前記ゴム状の軟質樹脂からなる第２の接着剤が充填されていることを特徴とする磁気センサ装置。
8. 請求項７において、前記第１の基板は、セラミックグレーズ基板であり、前記第２の基板は、透明基板であることを特徴とする磁気センサ装置。
9. 請求項８において、前記磁気抵抗素子は、前記第１の基板が前記第２の基板よりも薄く、前記第１の基板が前記感磁面として前記センサホルダから露出していることを特徴とする磁気センサ装置。
10. 請求項７ないし９のいずれかにおいて、前記第１の接着剤の硬度は、ショアＤ６０からショアＤ９０までの範囲にあることを特徴とする磁気センサ装置。

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