JP2009222426A - Magnetic detection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic detection device capable of detecting the movement of a member being an object to be detected with high accuracy, and moreover capable of detecting the direction of the movement. <P>SOLUTION: On a substrate 30, a plurality of magnetoresistive elements (MRE) 34 are formed so as to be mutually parallel, and moreover wiring patterns 35, 36 and terminals 37, 38 for independently acquiring electric signals representing resistance changes in the individual MREs 34 are formed. As a result, it becomes possible to perform high-accuracy detection of the rotation movement of a rotor 20 and detection of its rotation direction, from the electric signals representing the resistance changes by the individual MREs 34. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気抵抗素子の抵抗変化に基づいて、被検出対象部材の回転等の運動を検出する磁気検出装置に関する。   The present invention relates to a magnetic detection device that detects a movement such as rotation of a member to be detected based on a resistance change of a magnetoresistive element.

従来の磁気検出装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載れた磁気検出装置は、板状の磁性薄膜を平行に複数本並べつつ、それら複数本の磁性薄膜を直列に繋ぐことによって磁気センサ(磁気検出素子)を構成している。このとき、中央部の磁性薄膜の幅を狭めることにより、外部印加磁場に対する磁気センサのインピーダンス変化が直線的に変化するようにしている。
特開2005−291863号公報
As a conventional magnetic detection device, for example, one described in Patent Document 1 is known. The magnetic detection device described in Patent Document 1 forms a magnetic sensor (magnetic detection element) by arranging a plurality of plate-like magnetic thin films in parallel and connecting the plurality of magnetic thin films in series. At this time, the impedance change of the magnetic sensor with respect to the externally applied magnetic field changes linearly by narrowing the width of the magnetic thin film at the center.
JP 2005-291863 A

上記従来の磁気検出装置では、板状の磁性薄膜を平行に複数本並べているが、それらは直列に繋がれて磁気センサを構成するので、個々の(1本1本)の磁性薄膜のインピーダンスが変化しても、磁気センサの出力から、いずれの磁性薄膜のインピーダンスがどの程度変化したかを把握することはできない。従って、被検出対象部材の運動を高精度に検出したり、その運動方向を検出することは不可能であった。   In the above conventional magnetic detector, a plurality of plate-like magnetic thin films are arranged in parallel, but they are connected in series to form a magnetic sensor, so that the impedance of each (one by one) magnetic thin film is Even if it changes, it cannot grasp | ascertain how much the impedance of which magnetic thin film changed from the output of the magnetic sensor. Therefore, it is impossible to detect the movement of the detection target member with high accuracy and to detect the movement direction.

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、被検出対象部材の運動を高精度に検出すること、さらにはその運動方向を検出することが可能な磁気検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described points, and provides a magnetic detection device capable of detecting the movement of a detection target member with high accuracy and further detecting the movement direction thereof. Objective.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の磁気検出装置は、
磁性材料からなる被検出対象部材に向けてバイアス磁界を発生する磁石と、
前記バイアス磁界が交差するように前記バイアス磁界中に置かれ、前記被検出対象部材の運動によって、前記バイアス磁界の方向が変化すると、その方向変化に応じた抵抗変化を生じる磁気抵抗素子と、を有し、
前記磁気抵抗素子は、基板上において、相互に平行となるように複数形成された矩形状の薄膜からなり、各々の薄膜における抵抗変化を示す電気信号を独立して取出すための配線が、前記基板に形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the magnetic detection device according to claim 1 comprises:
A magnet that generates a bias magnetic field toward a detection target member made of a magnetic material;
A magnetoresistive element that is placed in the bias magnetic field so that the bias magnetic field intersects and changes the direction of the bias magnetic field due to the movement of the member to be detected; Have
The magnetoresistive element is formed of a plurality of rectangular thin films formed on the substrate so as to be parallel to each other, and wiring for independently taking out an electrical signal indicating a resistance change in each thin film is provided on the substrate. It is characterized by being formed.

上記したように、請求項1の磁気検出装置では、磁気抵抗素子は、基板上において相互に平行に形成された複数の矩形状薄膜からなり、さらに、基板上には、各々の薄膜における抵抗変化を示す電気信号を独立して取出すための配線が形成される。このため、各々の薄膜による抵抗変化を示す電気信号をそれぞれ独立して取出すことができる。その結果、それらの電気信号から、被検出対象部材の運動を高精度に検出したり、被検出対象部材の運動方向を検出したりすることが可能になる。   As described above, in the magnetic detection device according to claim 1, the magnetoresistive element is composed of a plurality of rectangular thin films formed in parallel to each other on the substrate, and further, the resistance change in each thin film is formed on the substrate. Wiring for independently taking out the electrical signal indicating is formed. For this reason, the electric signal which shows the resistance change by each thin film can be taken out independently, respectively. As a result, it is possible to detect the movement of the detection target member with high accuracy from these electrical signals and to detect the movement direction of the detection target member.

請求項2に記載したように、前記基板は、その基板表面に傾斜部が設けられており、前記磁気抵抗素子をなす複数の矩形状薄膜は、前記傾斜部上に形成されており、
前記被検出対象部材は、回転可能に設けられた円盤状のロータであって、その外周表面には、回転軸に平行な方向に対して所定の角度を付けて斜めに山部と谷部とが形成されており、
前記ロータの外周表面に形成された山部に引き寄せられるバイアス磁界が、前記ロータの回転に伴って、その方向を前記基板の厚さ方向に変化させることで、前記磁気抵抗素子をなす複数の矩形状薄膜とバイアス磁界との交差角度が変化して、各々の矩形状薄膜に抵抗変化が生じるように構成することが好ましい。
As described in claim 2, the substrate is provided with an inclined portion on the surface of the substrate, and the plurality of rectangular thin films forming the magnetoresistive element are formed on the inclined portion,
The member to be detected is a disk-shaped rotor provided rotatably, and an outer peripheral surface thereof is inclined with a predetermined angle with respect to a direction parallel to the rotation axis, Is formed,
The bias magnetic field attracted to the crests formed on the outer peripheral surface of the rotor changes its direction in the thickness direction of the substrate as the rotor rotates, so that a plurality of rectangular elements forming the magnetoresistive element are formed. It is preferable that the crossing angle between the shape thin film and the bias magnetic field is changed to cause a resistance change in each rectangular thin film.

基板表面に形成した傾斜部上に磁気検出素子をなす複数の矩形状薄膜を形成するとともに、ロータが回転したときに、バイアス磁界が基板の厚さ方向にその向きを変化させるように構成したことにより、バイアス磁界と各々の矩形状薄膜とが、抵抗変化が単調増加(あるいは単調減少)する交差角度範囲において交差することになる。このため、ロータが回転したときの各々の矩形状薄膜の抵抗変化の大きさを大きくすることができる。   A plurality of rectangular thin films that form magnetic sensing elements are formed on the inclined portion formed on the substrate surface, and the bias magnetic field changes its direction in the thickness direction of the substrate when the rotor rotates. Thus, the bias magnetic field and each rectangular thin film intersect each other in an intersecting angle range in which the resistance change monotonously increases (or monotonously decreases). For this reason, the magnitude | size of resistance change of each rectangular thin film when a rotor rotates can be enlarged.

請求項3に記載したように、ロータの外周表面に形成される山部は、先端側が、根元側よりも細く形成されていることが好ましい。これにより、バイアス磁界が山部に集中しやすくなるので、バイアス磁界の磁界密度を高めることができる。   According to a third aspect of the present invention, it is preferable that the peak portion formed on the outer peripheral surface of the rotor is formed so that the tip side is narrower than the root side. As a result, the bias magnetic field is easily concentrated on the mountain portion, so that the magnetic field density of the bias magnetic field can be increased.

また、求項4に記載したように、前記ロータの外周表面に形成される山部に磁性膜を形成したり、請求項5に記載したように、前記ロータの外周表面に形成される山部が、前記磁石が発生するバイアス磁界を引き付ける極性に磁化されていても、請求項3の場合と同様の効果を得ることができる。   Further, as described in claim 4, a magnetic film is formed on a crest formed on the outer peripheral surface of the rotor, or a crest formed on the outer peripheral surface of the rotor as described in claim 5. However, even if it is magnetized to a polarity that attracts the bias magnetic field generated by the magnet, the same effect as in the case of claim 3 can be obtained.

請求項6に記載したように、前記磁気抵抗素子をなす複数の矩形状薄膜は、前記基板上において等間隔に形成されることが好ましい。これにより、複数の矩形状薄膜の抵抗変化から被検出対象部材の運動を検出する際に、検出精度を均等に高めることができ、また運動方向を検出する際のタイミングのずれなども低減することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, the plurality of rectangular thin films constituting the magnetoresistive element are preferably formed at equal intervals on the substrate. Thereby, when detecting the motion of the member to be detected from the resistance change of the plurality of rectangular thin films, the detection accuracy can be evenly increased, and the timing deviation when detecting the motion direction can be reduced. Can do.

なお、請求項7に記載したように、前記磁気抵抗素子をなす複数の矩形状薄膜の形成材料として、磁気抵抗の異方性効果を有するNi合金を用いることができる。   As described in claim 7, a Ni alloy having an anisotropic effect of magnetoresistance can be used as a material for forming a plurality of rectangular thin films constituting the magnetoresistive element.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態による磁気検出装置10の要部の構成を示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a magnetic detection device 10 according to the present embodiment.

図1に示すように、磁気検出装置10は、検出対象部材として回転可能に設けられた略円盤状の回転体(ロータ)20、磁気検出素子としての磁気抵抗素子(MRE)34が形成された基板30、及びバイアス磁界を発生するバイアス磁石40によって構成されている。ロータ20は、その外周面がバイアス磁石40に対向しており、バイアス磁石40の磁気的中心軸がロータ20の回転軸に向くように配置されている。例えば、バイアス磁石40が円柱状に形成された場合、その円柱状の中心軸が、バイアス磁石40の磁気的中心軸となる。なお、バイアス磁石40は中空円筒形状であっても良い。そして、円柱状又は中空円筒形状のバイアス磁石40の端面のうちロータ20に近い面がN極、遠い面がS極になるように着磁される。ただし、ロータ20に近い面がS極、遠い面がN極となるように着磁しても良い。   As shown in FIG. 1, the magnetic detection device 10 is formed with a substantially disk-shaped rotating body (rotor) 20 rotatably provided as a detection target member, and a magnetoresistive element (MRE) 34 as a magnetic detection element. It is comprised by the board | substrate 30 and the bias magnet 40 which generate | occur | produces a bias magnetic field. The outer surface of the rotor 20 is opposed to the bias magnet 40, and the magnetic center axis of the bias magnet 40 is disposed so as to face the rotation axis of the rotor 20. For example, when the bias magnet 40 is formed in a cylindrical shape, the cylindrical central axis is a magnetic central axis of the bias magnet 40. The bias magnet 40 may have a hollow cylindrical shape. Then, the end face of the columnar or hollow cylindrical bias magnet 40 is magnetized so that the face close to the rotor 20 has N pole and the far face becomes S pole. However, the surface close to the rotor 20 may be magnetized so that the south pole is the south pole and the far surface is the north pole.

ロータ20は、鉄などの磁性材料からなり、図2、図3に示すように、その外周表面に、ロータ20の回転軸に平行な方向に対して所定の角度を付けて斜めに山部21と谷部22とが交互に形成されている。山部21は、図2に示すように、根元から先端にいくほどその厚さが細くなるように形成されている。また、谷部22を挟んだ山部21間の間隔は一定である。   The rotor 20 is made of a magnetic material such as iron. As shown in FIGS. 2 and 3, the outer peripheral surface of the rotor 20 is inclined at a predetermined angle with respect to a direction parallel to the rotation axis of the rotor 20. And troughs 22 are alternately formed. As shown in FIG. 2, the mountain portion 21 is formed so that its thickness becomes thinner from the root to the tip. In addition, the interval between the peaks 21 with the valleys 22 in between is constant.

このように、ロータ20の外周面に、ねじ状に山部21と谷部22とが交互に形成されているので、ロータ20が回転したとき、基板30に形成されたMRE34に対面する山部21の位置が、図2に点線矢印で示すように、ロータ20の厚さ方向に周期的に変化する。このため、バイアス磁石40からからロータ20の外周面に向かうバイアス磁界は山部21に引き寄せられるので、バイアス磁界は、山部21の位置の変化に応じて、図2に点線矢印で示すように、基板30の厚さ方向に、その向きを変化させる。   Thus, since the crests 21 and the troughs 22 are alternately formed on the outer peripheral surface of the rotor 20, the crests facing the MRE 34 formed on the substrate 30 when the rotor 20 rotates. The position of 21 changes periodically in the thickness direction of the rotor 20 as indicated by the dotted arrows in FIG. For this reason, the bias magnetic field from the bias magnet 40 toward the outer peripheral surface of the rotor 20 is attracted to the peak portion 21, so that the bias magnetic field is represented by a dotted arrow in FIG. 2 according to the change in the position of the peak portion 21. The direction of the substrate 30 is changed in the thickness direction.

基板30は、ロータ20とバイアス磁石40との間において、バイアス磁石40からロータ20の外周面に向かうバイアス磁界が作用するように配置されている。バイアス磁石40が中空円筒形状である場合には、基板30(の一部)がその中空部内に配置されても良い。基板30の構成に関して、図2を参照して、さらに詳しく説明する。   The substrate 30 is disposed between the rotor 20 and the bias magnet 40 so that a bias magnetic field from the bias magnet 40 toward the outer peripheral surface of the rotor 20 acts. When the bias magnet 40 has a hollow cylindrical shape, the substrate 30 (a part thereof) may be disposed in the hollow portion. The configuration of the substrate 30 will be described in more detail with reference to FIG.

図2に示すように、基板30は、例えばシリコンから形成された半導体基板31を有する。この半導体基板31上に、例えばポリシリコンなどの構造体32が形成されている。この構造体32は、半導体基板31上に傾斜部を形成するためのものである。すなわち、構造体32が形成された半導体基板31上に、例えばBPSG膜などの絶縁膜33を堆積させると、構造体32の形成位置における絶縁膜33の高さが最も高くなり、その周囲に向けてなだらかに下る傾斜部を形成することができる。   As shown in FIG. 2, the substrate 30 includes a semiconductor substrate 31 formed of, for example, silicon. On the semiconductor substrate 31, a structure 32 such as polysilicon is formed. The structure 32 is for forming an inclined portion on the semiconductor substrate 31. That is, when an insulating film 33 such as a BPSG film is deposited on the semiconductor substrate 31 on which the structure 32 is formed, the height of the insulating film 33 at the formation position of the structure 32 is the highest and is directed toward the periphery. It is possible to form a sloping portion that falls gently.

MRE34は、Ni-CoやNi-Feなど磁気抵抗の異方性効果を有するNi合金から形成され、上述した傾斜部に配置される。つまり、MRE34を形成する際、まず、スパッタやCVDなどによって傾斜部を有する絶縁膜33上に薄膜状のNi合金を蒸着させる。その後、傾斜部において、矩形形状のNi合金薄膜のみが残されるようにパターニングされる。   The MRE 34 is formed of a Ni alloy having an anisotropic effect of magnetoresistance such as Ni—Co or Ni—Fe, and is disposed on the inclined portion described above. That is, when forming the MRE 34, first, a thin Ni alloy is vapor-deposited on the insulating film 33 having the inclined portion by sputtering or CVD. Thereafter, patterning is performed so that only the rectangular Ni alloy thin film remains in the inclined portion.

ここで、MRE34は、長辺及び短辺を有する矩形形状であって、基板30の傾斜部において、複数本のNi合金薄膜(すなわち、複数のMRE34が)相互に平行となるように等間隔に形成される。また、それぞれのMRE34は、その長手方向が、バイアス磁石40からロータ20に向かうバイアス磁界に沿った向きとなっている。   Here, the MRE 34 has a rectangular shape having a long side and a short side, and a plurality of Ni alloy thin films (that is, a plurality of MREs 34) are arranged at equal intervals so as to be parallel to each other in the inclined portion of the substrate 30. It is formed. Each MRE 34 has a longitudinal direction along a bias magnetic field from the bias magnet 40 toward the rotor 20.

基板30の絶縁膜33上には、図2に示すように、MRE34の長手方向の両端部にそれぞれ電気的に接続される配線パターン35,36が形成されている。配線パターン35,36は、例えばアルミニウムなどの導電性が良好な金属薄膜からなる。これら配線パターン35,36は、図5に示すように、一方の配線パターン35が、それぞれ個別の出力端子37に接続され、他方の配線パターン36が共通の端子(電源端子、又はGND端子)38に接続されている。このように、一方の配線パターン35をそれぞれ個別の出力端子37に接続することにより、個々のMRE34に磁界が作用して抵抗変化が生じた場合に、各々のMRE34における抵抗変化を示す電気信号を独立して取出すことが可能になる。   On the insulating film 33 of the substrate 30, as shown in FIG. 2, wiring patterns 35 and 36 that are electrically connected to both ends in the longitudinal direction of the MRE 34 are formed. The wiring patterns 35 and 36 are made of a metal thin film having good conductivity such as aluminum. As shown in FIG. 5, the wiring patterns 35 and 36 are connected to individual output terminals 37, and the other wiring pattern 36 is a common terminal (power supply terminal or GND terminal) 38. It is connected to the. In this way, when one wiring pattern 35 is connected to each individual output terminal 37, when a magnetic field acts on each MRE 34 and a resistance change occurs, an electrical signal indicating a resistance change in each MRE 34 is generated. It can be taken out independently.

なお、図6に示すように、電源端子又はGND端子も個別の端子39として形成し、配線パターン35,36が、共に、個別の端子37、39に接続されるように構成しても良い。   As shown in FIG. 6, a power supply terminal or a GND terminal may be formed as an individual terminal 39, and the wiring patterns 35 and 36 may be connected to the individual terminals 37 and 39.

次に、上述したような構成を有する磁気検出装置10の作用について説明する。   Next, the operation of the magnetic detection device 10 having the above-described configuration will be described.

本実施形態による磁気検出装置10において、基板30上に形成された各MRE34に端子37,38(39)を介して電流が通電されているときに、各MRE34にバイアス磁界が作用すると、各々のMRE34において、各MRE34の長手方向とバイアス磁界との交差角度に応じた抵抗変化が生じる。   In the magnetic detection device 10 according to the present embodiment, when a current is applied to each MRE 34 formed on the substrate 30 through the terminals 37 and 38 (39), if a bias magnetic field acts on each MRE 34, In the MRE 34, a resistance change occurs according to the crossing angle between the longitudinal direction of each MRE 34 and the bias magnetic field.

ここで、本実施形態では、上述したように、ロータ20が回転したとき、バイアス磁石40からロータ20に向かうバイアス磁界の向きが、基板30の厚さ方向に周期的に変化する。従って、各々のMRE34の抵抗変化を示す電気信号も周期的に変化することになる。   Here, in this embodiment, as described above, when the rotor 20 rotates, the direction of the bias magnetic field from the bias magnet 40 toward the rotor 20 periodically changes in the thickness direction of the substrate 30. Therefore, the electrical signal indicating the resistance change of each MRE 34 also changes periodically.

そして、本実施形態では、各々のMRE34の少なくとも一端は、配線パターン35を介して個別の出力端子37に接続されているので、個々のMRE34における抵抗変化を示す電気信号を独立して取出すことができる。   In this embodiment, since at least one end of each MRE 34 is connected to the individual output terminal 37 via the wiring pattern 35, an electric signal indicating a resistance change in each MRE 34 can be taken out independently. it can.

ただし、各々のMRE34における抵抗変化は、各々のMRE34の位置に応じてバイアス磁界との交差角度が異なるため、相互に異なる。図4は、個々のMRE34の抵抗変化の様子の一例を示す図である。   However, the resistance change in each MRE 34 differs from each other because the crossing angle with the bias magnetic field differs depending on the position of each MRE 34. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a state of resistance change of each MRE 34.

従って、個々のMRE34の抵抗変化の相違に応じて、ロータ20の回転を高精度に検出することが可能になる。つまり、ロータ20が、MRE34の配置間隔に相当する角度だけ回転するごとに、図4に示すような抵抗変化のパターンを出力するMRE34の組み合わせが、ロータ20の回転方向に移動する。このため、ロータ20の回転角度の検出分解能を、少なくとも基板30におけるMRE34の配置間隔に相当する角度にすることができる。本実施形態では、各々のMRE34が、基板30上において、矩形形状に形成されているので、その配置間隔を狭めることが容易である。換言すれば、基板30におけるMRE34の配置領域、間隔(密度)及びサイズにより、磁気検出装置10の検出精度を任意に設定することが可能になる。   Therefore, it is possible to detect the rotation of the rotor 20 with high accuracy in accordance with the difference in resistance change of each MRE 34. That is, each time the rotor 20 rotates by an angle corresponding to the arrangement interval of the MREs 34, the combination of the MREs 34 that output a resistance change pattern as shown in FIG. For this reason, the detection resolution of the rotation angle of the rotor 20 can be set to an angle corresponding to at least the arrangement interval of the MREs 34 on the substrate 30. In this embodiment, since each MRE 34 is formed in a rectangular shape on the substrate 30, it is easy to narrow the arrangement interval. In other words, the detection accuracy of the magnetic detection device 10 can be arbitrarily set according to the arrangement region, interval (density), and size of the MRE 34 on the substrate 30.

さらに、図4に示すように、各々のMRE34の抵抗値は、ロータ20の回転方向における山部21の始点付近に対面しているMRE34の抵抗値と、山部21の終点付近に対面しているMRE34との抵抗値との差が最も大きくなる。さらに、山部21の始点付近に対面しているMRE34の抵抗値から、ロータ20の回転方向とは逆方向に向かって配列されているMRE34の抵抗値が徐々に低下していく。このような抵抗変化のパターンを利用することにより、ロータ20の回転方向も検出することが可能である。   Furthermore, as shown in FIG. 4, the resistance value of each MRE 34 faces the resistance value of the MRE 34 facing the vicinity of the starting point of the peak portion 21 in the rotation direction of the rotor 20 and the vicinity of the end point of the peak portion 21. The difference between the MRE 34 and the resistance value is the largest. Furthermore, the resistance value of the MRE 34 arranged in the direction opposite to the rotation direction of the rotor 20 gradually decreases from the resistance value of the MRE 34 facing the vicinity of the starting point of the peak portion 21. By utilizing such a resistance change pattern, the rotational direction of the rotor 20 can also be detected.

なお、各MRE34から取出される電気信号はアナログ信号のままモニタしても、デジタル信号に変換してモニタしても良い。デジタル信号に変換する場合、例えば、各MRE34の抵抗値を所定値と比較して、その大小を示す信号を出力するようにすれば良い。このようにすると、各々のMRE34の加工ばらつきによる影響を低減することができる。   The electrical signal extracted from each MRE 34 may be monitored as an analog signal or may be converted into a digital signal for monitoring. When converting to a digital signal, for example, the resistance value of each MRE 34 may be compared with a predetermined value and a signal indicating the magnitude may be output. In this way, it is possible to reduce the influence due to processing variations of each MRE 34.

また、本実施形態では、基板30の表面に傾斜部を形成し、その傾斜部上に各々のMRE34を配置している。さらに、図2に示すように、ロータ20が回転したときに、バイアス磁界が基板30の厚さ方向にその向きを変化させるように構成している。このため、バイアス磁界と各々のMRE34とが、MRE34の抵抗変化が単調増加(あるいは単調減少)する交差角度範囲において交差する。これにより、ロータ20が回転したときの各々のMRE34の抵抗変化の大きさを大きくすることができる。   In the present embodiment, an inclined portion is formed on the surface of the substrate 30, and each MRE 34 is arranged on the inclined portion. Furthermore, as shown in FIG. 2, when the rotor 20 rotates, the bias magnetic field is configured to change its direction in the thickness direction of the substrate 30. For this reason, the bias magnetic field and each MRE 34 intersect in a crossing angle range in which the resistance change of the MRE 34 monotonously increases (or monotonously decreases). Thereby, the magnitude | size of resistance change of each MRE34 when the rotor 20 rotates can be enlarged.

さらに、複数のMRE34は、基板30上において等間隔に形成されているので、複数のMRE34の抵抗変化からロータ20の回転運動を検出する際に、検出精度を均等に高めることができ、また回転方向を検出する際のタイミングのずれなども低減することができる。   Furthermore, since the plurality of MREs 34 are formed at equal intervals on the substrate 30, the detection accuracy can be increased evenly when the rotational motion of the rotor 20 is detected from the resistance change of the plurality of MREs 34. It is also possible to reduce a timing shift when detecting the direction.

また、上述した実施形態において、ロータ20の外周表面に形成される山部21は、先端側が、根元側よりも細く形成されている。このため、バイアス磁界が山部に集中しやすくなり、基板30に形成された各MRE34に作用するバイアス磁界の磁界密度を高めることができる。   In the above-described embodiment, the peak portion 21 formed on the outer peripheral surface of the rotor 20 is formed so that the tip side is narrower than the root side. For this reason, the bias magnetic field is easily concentrated on the peak portion, and the magnetic field density of the bias magnetic field acting on each MRE 34 formed on the substrate 30 can be increased.

以上、本発明による好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、被検出対象部材を回転体であるロータ20とし、ロータ20の回転運動を検出するように構成したが、例えば被検出対象部材が直線往復運動する場合であっても、本発明による磁気検出装置によって、その直線運動の移動距離や運動方向を検出することが可能である。   For example, in the above-described embodiment, the detection target member is the rotor 20 that is a rotating body, and the rotational movement of the rotor 20 is detected. However, even if the detection target member reciprocates linearly, for example. The magnetic detection device according to the present invention can detect the distance and direction of movement of the linear motion.

また、上述した実施形態では、ロータ20の外周表面に形成される山部21を、先細に形成することによって、各MRE34に作用するバイアス磁界の磁界密度を高めた。しかしながら、それ以外の構成によっても、同様の作用効果を奏することができる。   Further, in the above-described embodiment, the peak portion 21 formed on the outer peripheral surface of the rotor 20 is tapered to increase the magnetic field density of the bias magnetic field acting on each MRE 34. However, the same effect can be obtained by other configurations.

例えば、ロータ20を非磁性材料によって構成しつつ、ロータ20の外周表面に形成した山部21にのみ磁性膜を付着する。また、ロータ20の外周表面に形成した山部21を、バイアス磁石40が発生するバイアス磁界を引き付ける極性に磁化させても良い。いずれの場合も、バイアス磁界の向きを山部21に集中させることができる。   For example, while the rotor 20 is made of a nonmagnetic material, the magnetic film is attached only to the ridges 21 formed on the outer peripheral surface of the rotor 20. Further, the peak portion 21 formed on the outer peripheral surface of the rotor 20 may be magnetized to a polarity that attracts the bias magnetic field generated by the bias magnet 40. In either case, the direction of the bias magnetic field can be concentrated on the peak portion 21.

また、上述した実施形態では、基板30上に7本のMRE34を形成した例について説明したが、MRE34の本数はこれに限られるものではない。ただし、上述した抵抗変化のパターンを検出するために、少なくとも3本以上のMREを形成することが好ましい。   In the above-described embodiment, the example in which the seven MREs 34 are formed on the substrate 30 has been described. However, the number of the MREs 34 is not limited to this. However, in order to detect the above-described resistance change pattern, it is preferable to form at least three MREs.

実施形態による磁気検出装置の要部の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the magnetic detection apparatus by embodiment. 磁気検出装置におけるロータ及び基板の構成を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the rotor and board | substrate in a magnetic detection apparatus. ロータの外周面にねじ状に形成された山部と谷部とを示す側面図である。It is a side view which shows the peak part and trough part which were formed in the outer peripheral surface of the rotor in the shape of a screw. 各MREの抵抗変化の様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mode of a resistance change of each MRE. 基板における配線パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the wiring pattern in a board | substrate. 基板における配線パターンの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the wiring pattern in a board | substrate.

符号の説明Explanation of symbols

10 磁気検出装置
20 ロータ
21 山部
22 谷部
30 基板
34 磁気抵抗素子(MRE)
35、36 配線パターン
40 バイアス磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic detection apparatus 20 Rotor 21 Mountain part 22 Valley part 30 Substrate 34 Magnetoresistive element (MRE)
35, 36 Wiring pattern 40 Bias magnet

Claims (7)

磁性材料からなる被検出対象部材に向けてバイアス磁界を発生する磁石と、
前記バイアス磁界が交差するように前記バイアス磁界中に置かれ、前記被検出対象部材の運動によって、前記バイアス磁界の方向が変化すると、その方向変化に応じた抵抗変化を生じる磁気抵抗素子と、を有する磁気検出装置であって、
前記磁気抵抗素子は、基板上において、相互に平行となるように複数形成された、矩形状の薄膜からなり、各々の薄膜における抵抗変化を示す電気信号を独立して取出すための配線が、前記基板に形成されていることを特徴とする磁気検出装置。
A magnet that generates a bias magnetic field toward a detection target member made of a magnetic material;
A magnetoresistive element that is placed in the bias magnetic field so that the bias magnetic field intersects and changes the direction of the bias magnetic field due to the movement of the member to be detected; A magnetic detection device comprising:
The magnetoresistive element is formed of a plurality of rectangular thin films formed on the substrate so as to be parallel to each other, and a wiring for independently taking out an electric signal indicating a resistance change in each thin film, A magnetic detection device formed on a substrate.
前記基板は、その基板表面に傾斜部が設けられており、前記磁気抵抗素子をなす複数の矩形状薄膜は、前記傾斜部上に形成されており、
前記被検出対象部材は、回転可能に設けられた円盤状のロータであって、その外周表面には、回転軸に平行な方向に対して所定の角度を付けて斜めに山部と谷部とが形成されており、
前記ロータの外周表面に形成された山部に引き寄せられるバイアス磁界が、前記ロータの回転に伴って、その方向を前記基板の厚さ方向に変化させることで、前記磁気抵抗素子をなす複数の矩形状薄膜とバイアス磁界との交差角度が変化して、各々の矩形状薄膜に抵抗変化が生じることを特徴とする請求項1に記載の磁気検出装置。
The substrate is provided with an inclined portion on the substrate surface, and a plurality of rectangular thin films forming the magnetoresistive element are formed on the inclined portion,
The member to be detected is a disk-shaped rotor provided rotatably, and an outer peripheral surface thereof is inclined with a predetermined angle with respect to a direction parallel to the rotation axis, Is formed,
The bias magnetic field attracted to the crests formed on the outer peripheral surface of the rotor changes its direction in the thickness direction of the substrate as the rotor rotates, so that a plurality of rectangular elements forming the magnetoresistive element are formed. The magnetic detection device according to claim 1, wherein the crossing angle between the shape thin film and the bias magnetic field changes to cause a resistance change in each rectangular thin film.
前記ロータの外周表面に形成される山部は、先端側が、根元側よりも細く形成されていることを特徴とする請求項2に記載の磁気検出装置。   The magnetic detection device according to claim 2, wherein the peak portion formed on the outer peripheral surface of the rotor is formed with a tip end side narrower than a root side. 前記磁性材料として、前記ロータの外周表面に形成される山部に、磁性膜を形成したことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の磁気検出装置。   The magnetic detection device according to claim 2, wherein a magnetic film is formed as a magnetic material on a peak portion formed on an outer peripheral surface of the rotor. 前記ロータの外周表面に形成される山部が、前記磁石が発生するバイアス磁界を引き付ける極性に磁化されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の磁気検出装置。   4. The magnetic detection device according to claim 2, wherein a peak formed on an outer peripheral surface of the rotor is magnetized to a polarity that attracts a bias magnetic field generated by the magnet. 前記磁気抵抗素子をなす複数の矩形状薄膜は、前記基板上において等間隔に形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の磁気検出装置。   6. The magnetic detection device according to claim 1, wherein the plurality of rectangular thin films forming the magnetoresistive element are formed at equal intervals on the substrate. 前記磁気抵抗素子をなす複数の矩形状薄膜の形成材料として、磁気抵抗の異方性効果を有するNi合金が用いられることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の磁気検出装置。   7. The magnetic detection according to claim 1, wherein a Ni alloy having an anisotropic effect of magnetoresistance is used as a material for forming the plurality of rectangular thin films constituting the magnetoresistive element. apparatus.
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