JP2006126087A - Magnetoresistive element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可動被検出体の移動量、位置、移動速度などの検出を行うための磁気抵抗素子に関するものである。 The present invention relates to a magnetoresistive element for detecting a moving amount, a position, a moving speed, and the like of a movable detection object.
可動被検出体の変位量を検出する磁気センサ装置としては、例えば、可動被検出体に一定のピッチで着磁された多極着磁層(磁気スケール)を形成しておく一方、この多極着磁層に対向するように磁気抵抗素子が配置されたものがある。ここに用いられる磁気抵抗素子は、可動被検出体の移動検出を行うための磁気抵抗パターンが形成された素子基板と、この素子基板と端子同士が接続された可撓性基板とから構成されている(例えば、特許文献1参照)。
素子基板に可撓性基板を接続する構造において、従来は、可撓性基板の端部などでは、圧着などによる素子基板と端子同士の接続が行われていないため、可撓性基板の端部などで素子基板からの剥がれが発生しやすいという問題点がある。 In a structure in which a flexible substrate is connected to an element substrate, conventionally, the end portion of the flexible substrate is not connected to the end portion of the flexible substrate by crimping or the like. There is a problem that peeling from the element substrate is likely to occur.
また、複数の磁気抵抗パターンを1枚の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ことから、本願出願人は、2枚の素子基板の一方にA相磁気抵抗パターンを形成する一方、他方の素子基板にB相磁気抵抗パターンを形成した後、これらの2枚の素子基板を対向配置して磁気抵抗素子を構成することを提案している。このように構成すると、A相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンとをそれぞれ別基板上に形成するので、一枚の基板上に形成される磁気抵抗薄膜同士の間隔を極端に狭める必要がなく、磁気抵抗体薄膜のレイアウトの自由度が高いという利点がある。 In addition, when a plurality of magnetoresistive patterns are arranged on a single substrate, the interval between each magnetoresistive thin film becomes very narrow, making it difficult to arrange at a desired position. Forms an A-phase magnetoresistive pattern on one of the two element substrates, and forms a B-phase magnetoresistive pattern on the other element substrate, and then arranges these two element substrates to face each other. Is proposed to compose. With this configuration, since the A-phase magnetoresistive pattern and the B-phase magnetoresistive pattern are formed on different substrates, there is no need to extremely narrow the interval between the magnetoresistive thin films formed on one substrate. There is an advantage that the layout flexibility of the magnetoresistive thin film is high.
しかしながら、このように構成した場合には、一枚の素子基板に形成される端子の数が減るため、可撓性基板と素子基板とにおいて端子同士の接続が行われていない領域が広いので、可撓性基板が素子基板から剥がれやすくなるという問題点がある。 However, when configured in this way, the number of terminals formed on one element substrate is reduced, so there is a wide area where the terminals are not connected to each other on the flexible substrate and the element substrate. There is a problem that the flexible substrate is easily peeled off from the element substrate.
さらに、磁気抵抗素子に対して、可動被検出体の移動原点位置を検出するためのZ相磁気抵抗パターンを形成すれば、可動被検出体の回転数などを容易に計測できるが、この種のパターンでは、温度分布によって測定誤差が発生しやすいという問題点がある。 Furthermore, if a Z-phase magnetoresistive pattern for detecting the movement origin position of the movable object to be detected is formed on the magnetoresistive element, the rotational speed of the movable object can be easily measured. In the pattern, there is a problem that a measurement error is likely to occur due to the temperature distribution.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、素子基板からの可撓性基板の剥がれを確実に防止可能な磁気抵抗素子を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a magnetoresistive element that can reliably prevent peeling of a flexible substrate from an element substrate.
また、本発明の課題は、Z相磁気抵抗パターンによる可動被検出体の移動原点位置の検出を精度よく測定可能な磁気抵抗素子を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a magnetoresistive element capable of accurately measuring the detection of the movement origin position of a movable object to be detected by a Z-phase magnetoresistive pattern.
以上のような課題を解決するために、本発明では、可動被検出体の移動検出を行うための磁気抵抗パターンが形成された素子基板と、該素子基板と端子同士が接続された可撓性基板とを有する磁気抵抗素子において、前記素子基板には、電圧印加あるいは信号出力に使用される素子基板側実使用端子と、電圧印加および信号出力のいずれにも使用されない素子基板側ダミー端子とが形成され、前記可撓性基板には、前記素子基板側実使用端子に接続される可撓性基板側実使用端子と、前記素子基板側ダミー端子に接続される可撓性基板側ダミー端子とが形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, an element substrate on which a magnetoresistive pattern for detecting the movement of a movable object to be detected is formed, and flexibility in which the element substrate and terminals are connected to each other In the magnetoresistive element having a substrate, the element substrate has an element substrate side actual use terminal used for voltage application or signal output, and an element substrate side dummy terminal not used for voltage application or signal output. Formed on the flexible substrate, the flexible substrate side actual use terminal connected to the element substrate side actual use terminal, and the flexible substrate side dummy terminal connected to the element substrate side dummy terminal; Is formed.
本発明では、前記素子基板には素子基板側ダミー端子が形成され、可撓性基板には、素子基板側ダミー端子に接続される可撓性基板側ダミー端子が形成されているため、圧着などによる素子基板と可撓性基板の接続が行われていない領域が狭い。従って、可撓性基板の素子基板からの剥がれを確実に防止することができる。 In the present invention, an element substrate side dummy terminal is formed on the element substrate, and a flexible substrate side dummy terminal connected to the element substrate side dummy terminal is formed on the flexible substrate. The area where the element substrate and the flexible substrate are not connected is narrow. Therefore, peeling of the flexible substrate from the element substrate can be reliably prevented.
本発明において、前記素子基板では、前記磁気抵抗パターンに接続する素子基板側実使用端子と、前記素子基板側ダミー端子とが略ピッチ間隔に配列されていることが好ましい。 In the present invention, in the element substrate, it is preferable that an element substrate side actual use terminal connected to the magnetoresistive pattern and the element substrate side dummy terminal are arranged at a substantially pitch interval.
本発明において、前記可撓性基板では、当該基板の幅方向の略全体にわたって前記可撓性基板側実使用端子および前記可撓性基板側ダミー端子が配列されていることが好ましい。 In the present invention, in the flexible substrate, it is preferable that the flexible substrate side actual use terminals and the flexible substrate side dummy terminals are arranged over substantially the entire width direction of the substrate.
本発明において、前記素子基板として、端子形成領域が露出するように対向配置された第1の素子基板と第2の素子基板とが用いられているとともに、前記可撓性基板として、前記第1の素子基板に接続された第1の可撓性基板と、前記第2の素子基板に接続された第2の可撓性基板とが用いられ、前記第1の素子基板には、前記磁気抵抗パターンとして、可動被検出体の移動検出を行うためのA相磁気抵抗パターン、および該A相磁気抵抗パターンと90°の位相差をもって前記可動被検出体の移動検出を行うためのB相磁気抵抗パターンのうちの一方側の磁気抵抗パターンが形成され、前記第2の素子基板には、前記A相磁気抵抗パターンおよび前記B相磁気抵抗パターンのうちの他方側の磁気抵抗パターンが形成されていることが好ましい。このように構成すると、A相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンとをそれぞれ別の基板(第1の素子基板および第2の素子基板)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。 In the present invention, as the element substrate, a first element substrate and a second element substrate which are arranged to face each other so as to expose a terminal formation region are used, and as the flexible substrate, the first element substrate is used. The first flexible substrate connected to the element substrate and the second flexible substrate connected to the second element substrate are used, and the magnetoresistive element is used for the first element substrate. As a pattern, an A-phase magnetoresistive pattern for detecting the movement of the movable detection object, and a B-phase magnetoresistance for detecting the movement of the movable detection object with a phase difference of 90 ° from the A-phase magnetoresistance pattern A magnetoresistive pattern on one side of the pattern is formed, and a magnetoresistive pattern on the other side of the A-phase magnetoresistive pattern and the B-phase magnetoresistive pattern is formed on the second element substrate. I prefer There. With this configuration, the A-phase magnetoresistive pattern and the B-phase magnetoresistive pattern are formed on different substrates (first element substrate and second element substrate), and these two substrates are arranged to face each other. Even if multiple magnetoresistive thin films are used from the viewpoint of canceling harmonic components and improving detection accuracy to form a magnetoresistive pattern, the magnetoresistive formed on a single substrate There is no need to extremely narrow the distance between the body thin films. Therefore, even when a plurality of magnetoresistive thin films are used, the manufacturing process does not require extremely high accuracy, and the magnetoresistive thin film has a high degree of freedom in layout.
この場合、前記第1の素子基板および前記第2の素子基板のうちの少なくとも一方の素子基板に前記素子基板側実使用端子および前記素子基板側ダミー端子の双方が形成され、前記第1の可撓性基板および/または前記第2の可撓性基板には、前記可撓性基板側実使用端子および前記可撓性基板側ダミー端子の双方が形成されていることが好ましい。2枚の素子基板を用いると、その分、1枚の素子基板に形成される端子の数が減るが、本発明のように、ダミー端子を追加すると、可撓性基板と素子基板とにおいて端子同士の接続が行われていない領域が狭いので、可撓性基板が素子基板から剥がれることがない。 In this case, both the element substrate side actual use terminal and the element substrate side dummy terminal are formed on at least one of the first element substrate and the second element substrate, and the first possible substrate is formed. It is preferable that both the flexible substrate side actual use terminal and the flexible substrate side dummy terminal are formed on the flexible substrate and / or the second flexible substrate. When two element substrates are used, the number of terminals formed on one element substrate is reduced correspondingly. However, when dummy terminals are added as in the present invention, terminals are formed on the flexible substrate and the element substrate. Since the region where the connections are not made is narrow, the flexible substrate is not peeled off from the element substrate.
本発明において、前記第2の素子基板には、前記可動被検出体の移動原点位置を検出するためのZ相磁気抵抗パターンが形成され、前記第1の素子基板には、前記第1の素子基板と前記第2の素子基板とを対向させたときに前記Z相磁気抵抗パターンを両側で挟むように発熱パターンが形成されていることが好ましい。このように構成すると、複数のZ相磁気抵抗パターンの間での温度ばらつきを小さく抑えることができるので、可動被検出体の移動原点位置を精度よく検出することができる。 In the present invention, a Z-phase magnetoresistive pattern for detecting a movement origin position of the movable object to be detected is formed on the second element substrate, and the first element substrate has the first element It is preferable that a heat generation pattern is formed so as to sandwich the Z-phase magnetoresistive pattern on both sides when the substrate and the second element substrate are opposed to each other. If comprised in this way, since the temperature variation between several Z-phase magnetoresistive patterns can be suppressed small, the movement origin position of a movable to-be-detected body can be detected accurately.
本発明において、前記第1の素子基板は、例えば、セラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板またはガラス基板であり、前記第2の素子基板は、ガラス基板であることが好ましい。このように構成すると、第1の素子基板と第2の素子基板を光硬化接着剤によって貼り合せることができる。すなわち、第2の素子基板が透明基板であれば、UV硬化接着剤などの光硬化接着剤を挟んで第1の素子基板と第2の素子基板とを対向させた状態で透明な第2の素子基板の側からUV光などを照射すれば、接着剤を硬化させることができる。また、第1の素子基板としてセラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板を用いれば、双方の素子基板をガラス基板とした場合と比較して強度の向上を図ることができる。また、ガラス基板はセラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板に比較して表面状態が安定しているので、Z相磁気抵抗パターンをガラス基板の側に形成した場合には、Z相磁気抵抗パターンをセラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板の側に形成した場合と比較して、測定精度が高いという利点がある。また、セラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板はガラス基板に比較して耐熱性が高いので、発熱パターンをセラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板に形成した方が熱による基板の反りなどが発生しないという利点がある。 In the present invention, it is preferable that the first element substrate is, for example, a ceramic glaze substrate, a zirconia substrate, a silicon substrate, or a glass substrate, and the second element substrate is a glass substrate. If comprised in this way, a 1st element substrate and a 2nd element substrate can be bonded together with a photocuring adhesive agent. That is, if the second element substrate is a transparent substrate, the second element substrate is transparent with the first element substrate and the second element substrate facing each other with a photo-curing adhesive such as a UV-curing adhesive interposed therebetween. The adhesive can be cured by irradiating UV light or the like from the element substrate side. Further, if a ceramic glaze substrate, a zirconia substrate, or a silicon substrate is used as the first element substrate, the strength can be improved as compared with the case where both element substrates are glass substrates. Moreover, since the surface state of the glass substrate is more stable than the ceramic glaze substrate, zirconia substrate, and silicon substrate, when the Z-phase magnetoresistive pattern is formed on the glass substrate side, the Z-phase magnetoresistive pattern is There is an advantage that the measurement accuracy is high as compared with the case where it is formed on the ceramic glaze substrate, zirconia substrate, or silicon substrate side. In addition, the ceramic glaze substrate, zirconia substrate, and silicon substrate have higher heat resistance than the glass substrate. Therefore, if the heating pattern is formed on the ceramic glaze substrate, zirconia substrate, or silicon substrate, the substrate is not warped by heat. There is an advantage.
本発明では、前記素子基板には素子基板側ダミー端子が形成され、前記可撓性基板には、前記素子基板側ダミー端子に接続される可撓性基板側ダミー端子が形成されているため、圧着などによる素子基板と可撓性基板の接続が行われていない領域が狭い。従って、可撓性基板の素子基板からの剥がれを確実に防止することができる。 In the present invention, an element substrate side dummy terminal is formed on the element substrate, and a flexible substrate side dummy terminal connected to the element substrate side dummy terminal is formed on the flexible substrate. A region where the element substrate and the flexible substrate are not connected by pressure bonding or the like is narrow. Therefore, peeling of the flexible substrate from the element substrate can be reliably prevented.
また、可動被検出体の移動原点位置を検出するためのZ相磁気抵抗パターンに対して発熱パターンを付加した場合には、複数のZ相磁気抵抗パターンの間での温度ばらつきを小さく抑えることができるので、可動被検出体の移動原点位置を精度よく検出することができる。 In addition, when a heat generation pattern is added to the Z-phase magnetoresistive pattern for detecting the movement origin position of the movable object to be detected, temperature variations among a plurality of Z-phase magnetoresistive patterns can be suppressed to a small level. Therefore, the movement origin position of the movable detection object can be detected with high accuracy.
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(磁気センサ装置の全体構成)
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ロータリエンコーダの説明図である。
(Overall configuration of magnetic sensor device)
1 (a), 1 (b), and 1 (c) are explanatory views showing the positional relationship between a head equipped with a magnetoresistive element to which the present invention is applied and a magnetic scale, and the magnetoresistive element to which the present invention is applied is used. FIG. 2 is an explanatory diagram of a magnetic linear encoder and a rotary encoder using a magnetoresistive element to which the present invention is applied.
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、可動被検出体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、可動被検出体2の移動検出を行うためのA相磁気抵抗パターンと、この相磁気抵抗パターンと90°の位相差をもって可動被検出体2の移動検出を行うためのB相磁気抵抗パターンと、可動被検出体2の移動原点位置を検出するためのZ相磁気抵抗パターンとを備えている。
In FIG. 1A, a
本形態において、磁気抵抗素子10は、A相磁気抵抗パターンが形成された第1の素子基板11と、B相磁気抵抗パターンが形成された第2の素子基板12とを備えており、これらの素子基板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。
In this embodiment, the
第1の素子基板11および第2の素子基板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の素子基板11の張り出し領域115(端子形成領域)、および第2の素子基板12の張り出し領域125(端子形成領域)には第1の可撓性基板16および第2の可撓性基板17が各々、圧着などの方法により接続されている。また、可撓性基板16、17の接続箇所は、樹脂(図示せず)によって被覆されている。
Each of the
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(可動被検出体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(可動被検出体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。
The
(磁気抵抗素子10の製造方法および概略構成)
図2および図3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の概略構成、およびその特性を詳述する。図2(a)〜(d)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。図3は、本発明を適用した磁気抵抗素子10の時系列なセンサ出力を示すグラフである。
(Manufacturing method and schematic configuration of magnetoresistive element 10)
With reference to FIG. 2 and FIG. 3, the schematic configuration of the
本形態では、まず、図2(a)、(b)に示すように、下側の第1の素子基板11を構成するための第1の基板111と、上側の第2の素子基板12を構成するため第2の基板121とを準備する。
In this embodiment, first, as shown in FIGS. 2A and 2B, a
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、ジルコニア基板、シリコン基板またはガラス基板を準備し、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の素子基板11および第2の素子基板12のうち、第1の素子基板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。
In this embodiment, a ceramic glaze substrate, a zirconia substrate, a silicon substrate, or a glass substrate is prepared as the
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、A相磁気抵抗パターン112、および後述する発熱パターン(図示せず)を同時形成する。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)、および後述する端子(図示せず)を同時形成する。次に、A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の素子基板11が完成する。
Next, as shown in FIG. 2A, after a magnetic film made of ferromagnetic NiFe or the like is formed on the surface of the
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、B相磁気抵抗パターン122、および後述するZ相磁気抵抗パターン(図示せず)を同時形成する。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(図示せず)、および後述する端子(図示せず)を同時形成する。次に、B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の素子基板12が完成する。
Similarly, as shown in FIG. 2B, after a magnetic film made of ferromagnetic NiFe or the like is formed on the surface of the
ここで、A相磁気抵抗パターン112が有する磁気抵抗体薄膜も、B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、A相磁気抵抗パターン112およびB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。
Here, both the magnetoresistive thin film included in the A-phase
次に、第1の素子基板11あるいは第2の素子基板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)、(d)に示すように、UV硬化接着剤を挟んで第1の素子基板11と第2の素子基板12とを貼り合せる。あるいは、第1の素子基板11と第2の素子基板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の素子基板11のアライメントマークと、第2の素子基板12のアライメントマークとを観察しながら、第1の素子基板11と第2の素子基板12の位置合わせを行う。なお、第1の素子基板11および第2の素子基板12にアライメントマークが形成されていない場合には、A相磁気抵抗パターン112とB相磁気抵抗パターン122とを観察しながら、第1の素子基板11と第2の素子基板12の位置合わせを行ってもよい。
Next, after applying a UV curable adhesive as a light curable adhesive to the
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の素子基板11と第2の素子基板12を貼り合せる。
Next, UV light is irradiated from the transparent
ここで、第1の素子基板11と第2の素子基板12とを貼り合せると、第1の素子基板11および第2の素子基板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。
Here, when the
このように構成した磁気抵抗素子10では、A相磁気抵抗パターン112とB相磁気抵抗パターン122とをそれぞれ別の素子基板(第1の素子基板11および第2の素子基板12)上に形成し、これら2枚の素子基板11、12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。
In the
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の素子基板11と第2の素子基板12とを高い位置精度で対向させることができる。
Moreover, in this embodiment, since the
しかも、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UV光を基板間に照射できるので、UV硬化接着剤で第1の素子基板11と第2の素子基板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の素子基板11と第2の素子基板12とを貼り合せる場合と違って、第1の素子基板11および第2の素子基板12に熱応力が発生せず、かつ、第1の素子基板11および第2の素子基板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。
In addition, since the
また、本形態では、第1の素子基板11および第2の素子基板12のうち、第1の素子基板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、ジルコニア基板、シリコン基板を用いた場合には、十分な強度を備えている。
Moreover, in this embodiment, since the
さらに、本形態において、第1の素子基板11および第2の素子基板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、各素子基板11、12からの信号の入力などが可能である。
Furthermore, in this embodiment, since the
また、A相磁気抵抗パターン112およびB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い。また、A相磁気抵抗パターン112およびB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、外部温度の急激な変化に対して敏感に反応せず、図3に示すように、安定的な温度特性を得ることができる。
Further, since the A-phase
図3において、1枚の基板上に磁気抵抗パターンを形成した従来の磁気抵抗素子10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3中のA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。しかるに本発明を適用した磁気抵抗素子10では、A相磁気抵抗パターン112およびB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、図3中のB部分に示すように、オーバーシュートが発生しないなど、温度特性が安定している。
In FIG. 3, in the
なお、図2(d)では、A相磁気抵抗パターン112とB相磁気抵抗パターン122とは隙間なく密着しているが、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。
In FIG. 2D, the A-phase
(磁気抵抗素子10の詳細な構成)
図4(a)、(b)、(c)は、本発明を適用した磁気抵抗素子の素子基板に形成した磁気抵抗パターンおよび端子の説明図、第1の可撓性基板に形成した端子の説明図、および第2の可撓性基板に形成した端子の説明図である。図5(a)、(b)は、本発明を適用した磁気抵抗素子の第2の素子基板に対して磁気抵抗薄膜(斜線を付した領域)によってZ相磁気抵抗パターンを形成した様子を拡大して示す説明図、および第1の素子基板に対して磁気抵抗薄膜(斜線を付した領域)によって発熱パターンを形成した様子を拡大して示す説明図である。図6(a)、(b)は、本発明を適用した磁気抵抗素子においてA相磁気抵抗パターンとB相磁気抵抗パターンによって構成されるブリッジ回路の説明図、およびZ相磁気抵抗パターンによって構成されるブリッジ回路の説明図である。
(Detailed configuration of magnetoresistive element 10)
4 (a), 4 (b), and 4 (c) are explanatory diagrams of the magnetoresistive pattern and terminals formed on the element substrate of the magnetoresistive element to which the present invention is applied, and the terminals formed on the first flexible substrate. It is explanatory drawing and explanatory drawing of the terminal formed in the 2nd flexible substrate. FIGS. 5A and 5B are enlarged views of a Z-phase magnetoresistive pattern formed by a magnetoresistive thin film (hatched area) on the second element substrate of the magnetoresistive element to which the present invention is applied. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of a heat generation pattern formed by a magnetoresistive thin film (shaded area) on the first element substrate. 6A and 6B are explanatory diagrams of a bridge circuit constituted by an A-phase magnetoresistive pattern and a B-phase magnetoresistive pattern in a magnetoresistive element to which the present invention is applied, and are constituted by a Z-phase magnetoresistive pattern. It is explanatory drawing of a bridge circuit.
本形態の磁気抵抗素子10を構成するにあたって、第1の素子基板11および第2の素子基板12は各々、以下のように構成されている。
In configuring the
まず、図4(a)に示すように、第1の素子基板11には、A相磁気抵抗パターン112が形成されているとともに、その張り出し領域115には、A相磁気抵抗パターン112に接続する5つの素子基板側実使用端子116aが形成されている。
First, as shown in FIG. 4A, an A-phase
これに対して、第2の素子基板12には、B相磁気抵抗パターン122が形成されているとともに、その張り出し領域125には、B相磁気抵抗パターン122に接続する6つの素子基板側実使用端子126aが形成されている。なお、6つの素子基板側実使用端子126aのうちの2つは一体に形成されている。
On the other hand, a B-
また、図4(a)、および図5(a)に示すように、第2の素子基板12には、2つの磁気抵抗薄膜(図5(a)に右上がりの斜線を付した領域と、右下がりの斜線を付した領域)によって、計4つのZ相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dが形成されているとともに、その張り出し領域125には、Z相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dに接続する計6つの素子基板側実使用端子126bが形成されている。
Also, as shown in FIGS. 4A and 5A, the
これに対して、図4(a)、および図5(b)に示すように、第1の素子基板11には、第1の素子基板11と第2の素子基板12とを対向させたときにZ相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dを両側で挟むように、2つの磁気抵抗薄膜(図5(b)に右上がりの斜線を付した領域と、右下がりの斜線を付した領域)によって計6つの発熱パターン113a、113b、113c、113d、113e、113fが形成されているとともに、その張り出し領域115には、発熱パターン113a、113b、113c、113d、113e、113fに接続する4つの素子基板側実使用端子116bが形成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 4A and 5B, when the
従って、素子基板11、12の構成に対応して、図4(a)、(b)に示すように、第1の可撓性基板16には、A相磁気抵抗パターン112に接続する素子基板側実使用端子116aに圧着などにより接続される計5つの可撓性基板側実使用端子166aと、発熱パターン113a、113b、113c、113d、113e、113fに接続する素子基板側実使用端子116bに圧着などにより接続される計4つの可撓性基板側実使用端子166bとが形成されている。
Accordingly, corresponding to the configuration of the
また、図4(a)、(c)に示すように、第2の可撓性基板17には、B相磁気抵抗パターン122に接続する素子基板側実使用端子126aに圧着などにより接続される計6つの可撓性基板側実使用端子176aと、Z相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dに接続する素子基板側実使用端子126bに圧着などにより接続される計5つの可撓性基板側実使用端子176bとが形成されている。
Further, as shown in FIGS. 4A and 4C, the second
それ故、図1(a)に示すように、第1の素子基板11および第2の素子基板12の各張り出し領域115、125に第1の可撓性基板16および第2の可撓性基板17を接続すると、可撓性基板16、17上で所定の端子同士が接続される結果、A相磁気抵抗パターン112およびB相磁気抵抗パターン122によって、図6(a)に示すように、可動被検出体2の移動検出を行うためのブリッジ回路が構成される。ここで、A相磁気抵抗パターン112からの出力信号と、B相磁気抵抗パターン122から出力される信号とは、90°の位相差をもつことになる。
Therefore, as shown in FIG. 1A, the first
また、図1(a)に示すように、第1の素子基板11および第2の素子基板12の各張り出し領域115、125に第1の可撓性基板16および第2の可撓性基板17を接続すると、可撓性基板16、17上で所定の端子同士が接続される結果、図6(b)に示すように、Z相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dによって、可動被検出体2の移動原点を検出するためのブリッジ回路が構成される。
Further, as shown in FIG. 1A, the first
しかも、第1の素子基板11には、Z相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dを両側で挟むように発熱パターン113a、113b、113c、113d、113e、113fが形成されているため、複数のZ相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dの間での温度ばらつきを小さく抑えることができるので、可動被検出体2の移動原点位置を精度よく検出することができる。
Moreover, since the
さらに本形態では、発熱パターン113a、113b、113c、113d、113e、113fが形成された第1の素子基板11はセラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板であるのに対して、Z相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dが形成された第2の素子基板12はガラス基板であり、ガラス基板はセラミックグレーズ基板に比較して表面状態が安定している。従って、Z相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dをガラス基板からなる第2の素子基板12の側に形成した場合には、Z相磁気抵抗パターン123a、123b、123c、123dをセラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板からなる第1の素子基板11の側に形成した場合と比較して、測定精度が高いという利点がある。また、セラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板はガラス基板に比較して耐熱性が高いので、発熱パターン113a、113b、113c、113d、113e、113fをセラミックグレーズ基板、ジルコニア基板、シリコン基板からなる第1の基板に形成した方が熱による基板の反りなどが発生しないという利点がある。
Furthermore, in this embodiment, the
(磁気抵抗素子10のダミー端子の構成)
本形態では、図4(a)、(b)、(c)に示すように、第1の素子基板11には、電圧印加あるいは信号出力に使用される素子基板側実使用端子116a、116bが形成されているとともに、これらの端子の間には、電圧印加および信号出力のいずれにも使用されない素子基板側ダミー端子116cが2つ形成されている。このような構成に対応して、第1の可撓性基板16には、素子基板側実使用端子116a、116bに圧着などにより接続される可撓性基板側実使用端子166a、166bが形成されているとともに、素子基板側ダミー端子116cに圧着などにより接続される可撓性基板側ダミー端子166cが2つ形成されている。
(Configuration of dummy terminal of magnetoresistive element 10)
In this embodiment, as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the
同様に、第2の素子基板12には、電圧印加あるいは信号出力に使用される素子基板側実使用端子126a、126bが形成されているとともに、これらの端子の形成領域の端部には、電圧印加および信号出力のいずれにも使用されない素子基板側ダミー端子126cが1つ形成されている。このような構成に対応して、第2の可撓性基板17には、素子基板側実使用端子126a、126bに圧着などにより接続される可撓性基板側実使用端子176a、176bが形成されているとともに、素子基板側ダミー端子126cに圧着などにより接続される可撓性基板側ダミー端子176cが1つ形成されている。
Similarly, the element substrate side
それ故、第1の素子基板11および第2の素子基板12のいずれにおいても、素子基板側実使用端子116a、116b、126a、126bと素子基板側ダミー端子116c、116cとが略ピッチ間隔に配列されている。従って、第1の可撓性基板16および第2の可撓性基板17のいずれにおいても、可撓性基板側実使用端子166a、166b、176a、176bと可撓性側ダミー端子166c、176cとが略ピッチ間隔に配列されている。
Therefore, in both the
また、第1の素子基板11および第2の素子基板12のいずれにおいても、これらの基板の幅方向(矢印Wで示す方向)の略全体にわたって素子基板側実使用端子116a、116b、126a、126bと素子基板側ダミー端子116c、116cとが配列され、第1の可撓性基板16および第2の可撓性基板17のいずれにおいても、これらの基板の幅方向(矢印Wで示す方向)の略全体にわたって可撓性基板側実使用端子166a、166b、176a、176bと可撓性側ダミー端子166c、176cとが配列されている。
Further, in both of the
よって、第1の可撓性基板16を第1の素子基板11に接続した状態で、第1の素子基板11と第1の可撓性基板16が圧着などにより接続が行われていない領域が狭いので、第1の可撓性基板16の端部などの第1の素子基板11からの剥がれを確実に防止することができる。また、第2の可撓性基板17を第2の素子基板12に接続した状態で、第2の素子基板12と第2の可撓性基板17が圧着などにより接続が行われていない領域が狭いので、第2の可撓性基板17の端部などの第2の素子基板12からの剥がれを確実に防止することができる。
Therefore, in a state where the first
なお、ダミー端子によって可撓性基板の剥がれを防止する構造は、2枚の素子基板のうちの一方側のみに適用してもよい。また、ダミー端子によって可撓性基板の剥がれを防止する構造は、1枚の素子基板を用いたタイプの磁気抵抗素子にも適用することができる。 Note that the structure in which the flexible substrate is prevented from peeling off by the dummy terminal may be applied to only one side of the two element substrates. The structure for preventing the flexible substrate from being peeled off by the dummy terminal can also be applied to a magnetoresistive element using a single element substrate.
1 磁気センサ装置
2 可動体
3 磁気スケール
5 ヘッド
10 磁気抵抗素子
11 第1の素子基板
12 第2の素子基板
16 第1の可撓性基板
17 第2の可撓性基板
112 A相磁気抵抗パターン
113a〜113f 発熱パターン
116a、116b、126a、126b 素子基板側実使用端子
116c、126c 素子基板側ダミー端子
115、125 素子基板の張り出し領域(端子形成領域)
122 B相磁気抵抗パターン
123a〜123d Z相磁気抵抗パターン
166a、166b、176a、176b 可撓性基板側実使用端子
166c、176c 可撓性基板側ダミー端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
122 B-
Claims (6)
前記素子基板には、電圧印加あるいは信号出力に使用される素子基板側実使用端子と、電圧印加および信号出力のいずれにも使用されない素子基板側ダミー端子とが形成され、
前記可撓性基板には、前記素子基板側実使用端子に接続される可撓性基板側実使用端子と、前記素子基板側ダミー端子に接続される可撓性基板側ダミー端子とが形成されていることを特徴とする磁気抵抗素子。 In a magnetoresistive element having an element substrate on which a magnetoresistive pattern for detecting movement of a movable object to be detected is formed and a flexible substrate in which the element substrate and terminals are connected to each other,
In the element substrate, an element substrate side actual use terminal used for voltage application or signal output and an element substrate side dummy terminal not used for either voltage application or signal output are formed,
The flexible substrate is formed with a flexible substrate side actual use terminal connected to the element substrate side actual use terminal and a flexible substrate side dummy terminal connected to the element substrate side dummy terminal. A magnetoresistive element characterized by comprising:
前記可撓性基板として、前記第1の素子基板に接続された第1の可撓性基板と、前記第2の素子基板に接続された第2の可撓性基板とが用いられ、
前記第1の素子基板には、前記磁気抵抗パターンとして、可動被検出体の移動検出を行うためのA相磁気抵抗パターン、および該A相磁気抵抗パターンと90°の位相差をもって前記可動被検出体の移動検出を行うためのB相磁気抵抗パターンのうちの一方側の磁気抵抗パターンが形成され、
前記第2の素子基板には、前記A相磁気抵抗パターンおよび前記B相磁気抵抗パターンのうちの他方側の磁気抵抗パターンが形成され、
前記第1の素子基板および前記第2の素子基板のうちの少なくとも一方の素子基板に前記素子基板側実使用端子および前記素子基板側ダミー端子の双方が形成され、
前記第1の可撓性基板および/または前記第2の可撓性基板には、前記可撓性基板側実使用端子および前記可撓性基板側ダミー端子の双方が形成されていることを特徴とする磁気抵抗素子。 In any one of Claim 1 thru | or 3, While using as the said element substrate the 1st element substrate and 2nd element substrate which were opposingly arranged so that a terminal formation area might be exposed,
As the flexible substrate, a first flexible substrate connected to the first element substrate and a second flexible substrate connected to the second element substrate are used,
On the first element substrate, as the magnetoresistive pattern, the A phase magnetoresistive pattern for detecting the movement of the movable subject to be detected, and the movable subject to be detected with a phase difference of 90 ° from the A phase magnetoresistive pattern. A magnetoresistive pattern on one side of the B-phase magnetoresistive pattern for detecting body movement is formed,
A magnetoresistive pattern on the other side of the A phase magnetoresistive pattern and the B phase magnetoresistive pattern is formed on the second element substrate,
Both the element substrate side actual use terminal and the element substrate side dummy terminal are formed on at least one element substrate of the first element substrate and the second element substrate,
In the first flexible substrate and / or the second flexible substrate, both the flexible substrate side actual use terminal and the flexible substrate side dummy terminal are formed. A magnetoresistive element.
前記第1の素子基板には、前記第1の素子基板と前記第2の素子基板とを対向させたときに前記Z相磁気抵抗パターンを両側で挟むように発熱パターンが形成されていることを特徴とする磁気抵抗素子。 The Z-phase magnetoresistive pattern for detecting the movement origin position of the movable object to be detected is formed on the second element substrate according to claim 4,
A heating pattern is formed on the first element substrate so that the Z-phase magnetoresistive pattern is sandwiched between both sides when the first element substrate and the second element substrate are opposed to each other. A characteristic magnetoresistive element.
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