JP4900857B2 - 回転角度センサー及び回転角度センサーユニット - Google Patents
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Description
、組立コストの低減を行うとともに組立時の素子の方向性を容易に判別できるような回転角センサーを提供することにある。
前記磁気抵抗素子を有する基板と、前記磁気抵抗素子を接続してブリッジ回路を構成する配線基板と、前記基板と配線基板を備えたセンサーホルダーを有し、
前記センサーホルダー上に前記基板を4個有し、
前記磁気抵抗素子4個に囲われた中心点からみて、隣り合う前記基板同士が前記固定層の磁化軸の向きを80°〜100°傾けて配置されることを特徴とする。この構成は、予めバイアス方向を設定した磁気抵抗素子をセンサーホルダー上で所定の向きに配列することにより、磁気抵抗素子の向きを設定するものである。
前記磁気抵抗素子を有する基板と、前記基板を配置する配線基板と、前記配線基板と前記基板間を接続してブリッジ回路を構成する導電部材を有し、
前記配線基板上に前記基板を4個有し、
前記磁気抵抗素子4個に囲われた中心点からみて、隣り合う前記基板同士が前記固定層の磁化軸の向きを80°〜100°傾けて配置され、前記基板と前記導電部材を被覆する封止部材を設けることを特徴とする。この構成は、予めバイアス方向を設定した磁気抵抗素子つきの基板を、所定の向きに配線基板上に配列することにより、磁気抵抗素子の向きを設定するものである。この構成は、前記配線基板に電極ピンを設け、表面をモールドで被覆する際に、電極ピンのみをモールドの外に露出させることが好ましい。
本発明の他の回転角度センサーは、回転可能な磁化軸を有する自由な強磁性層(自由層)と、非磁性層と、磁化軸が固定された強磁性層(固定層)と、前記固定層の磁化軸を固定するバイアス層の少なくとも4層を積層した磁気抵抗素子を備え、
前記磁気抵抗素子を有する基板と、前記磁気抵抗素子を接続してブリッジ回路を構成する結線と、前記基板と前記結線を備えたセンサーホルダーを有し、
前記センサーホルダー上に前記基板を4個有し、
前記磁気抵抗素子4個に囲われた中心点からみて、隣り合う前記基板同士が前記固定層の磁化軸の向きを80°〜100°傾けて配置されることを特徴とする。前記磁気抵抗素子について、第1の磁気抵抗素子に対して第2の磁気抵抗素子は前記固定層の向きが80°〜100°傾いており、第2の磁気抵抗素子に対して第3の磁気抵抗素子は前記固定層の向きが80°〜100°傾いており、第3の磁気抵抗素子に対して第4の磁気抵抗素子は前記固定層の向きが80°〜100°傾いていることが望ましい。
本発明の回転角度センサーで用いるスピンバルブ素子は、その磁気抵抗変化が〜10%を示し、NiFe等の強磁性薄膜を用いた異方性磁気抵抗素子と比べて、大幅にその出力が大きくなる。その原理は、自由層の方向と固定層の磁化の角度差が抵抗変化として現れることを利用する。その変化dRは(1)式の様になる。
dR=k(1−cos(θ))・・・(1)式
式の各パラメータは(k:定数、θ:自由層と固定層のなす角)とした。適切な外部磁界の強度を設定すると、自由層と固定層のなす角が、ほぼ外部磁界と固定層のなす角に等しくなることにより、角度に応じた抵抗変化(再生出力)を得ることができる。このとき、固定層が外部磁界の影響を受け難いようにする為に、固定層の向きを固定するための反強磁性層には、保磁力が大きなものを用いることが望ましい。また、耐熱性を向上させるためには、ブロッキング温度の高い反強磁性層を用いる。
まず、図1に本発明の回転角度センサーと回転外部磁界の関係を説明する斜視図を示す。この回転角度センサーは、センサーホルダー12上に、4つのスピンバルブ素子10と、これらのスピンバルブ素子を電気的に接続してブリッジ回路とするための配線基板11を設けた構成である。スピンバルブ素子10に回転外部磁界を加えたとき、回転外部磁界の回転角θに応じた出力信号をブリッジ回路から得ることができた。図1中、x軸とy軸とz軸は、回転外部磁界の向きなどを示す仮想的な座標である。金属製の円柱状のセンサーホルダー12は、その軸がz軸と平行である。x−y平面にほぼ平行な回転外部磁界は、z軸を中心にして回転させた。点線で表示した矢印13とx軸の為す角度θは、回転外部磁界の回転角度である。
図7に他の実施形態の回転角度センサーを示す。同図は、図1の構成において、スピンバルブ素子10の配置と、薄膜基板11e上の配線形状を変更した構成であり、電気的なブリッジ回路は、図3と同様の構成とした。4つのスピンバルブ素子10は、十字型を構成するように配置させた。この配置に合わせるように、配線基板上に薄膜配線11a,11b,11c,11dを設けるものとした。本実施例のように、配線基板11の形状を変えることで、容易にスピンバルブ素子のレイアウトを変えることができる。
図11に本発明の他の回転角度センサーの斜視図を示す。この構成は、2本のスピンバルブ膜を有するスピンバルブ素子を用いて、フルブリッジ回路を組んだ回転角度センサーである。実施例1に比べて、配線基板上に設ける薄膜配線の回路配置を変更することで、基板の数を増やすことなく、出力信号の倍増を行うことが可能である。回転角度センサーの概略構成は、センサーホルダー12上に配線基板11fと、配線基板上に形成する薄膜配線と接続することでフルブリッジ回路を為す4つのスピンバルブ素子20を設けた構成である。同図中、配線基板上の薄膜配線の詳細構成は省略する。
3a 3b 電極膜、3 電極膜、3h 電極膜、4 固定層の磁化の向き、
5 方向性目印、5e 文字パターン、10 スピンバルブ素子、
10a 自由層、10b 非磁性層、10c 固定層、10d 反強磁性層、
10e CAP層、11 配線基板、
11a 11b 11c 11d 薄膜配線、11f 配線基板、
12 センサーホルダー、13 角度θを示す矢印、14 ヨーク、
14b 永久磁石、14c 永久磁石、15 回転軸、15b ケース、
16 ベアリング、17 フラットケーブル、19 磁界H、
20 スピンバルブ素子、31 配線基板、32 33 薄膜配線、
34 結線、35 封止部材
Claims (5)
- 回転軸に設けた永久磁石と、前記回転軸と交差するように配置した回転角度センサーとを備える回転角度センサーユニットであって、
前記回転角度センサーは、各々の表面にスピンバルブ素子が形成された第1〜第4の基板を平面上に配置しており、
前記第1〜第4の基板のスピンバルブ素子は、回転可能な磁化軸を有する自由な強磁性層(自由層)と、非磁性層と、磁化軸が固定された強磁性層(固定層)、前記固定層の磁化軸を固定するバイアス層のすくなくとも4層を備えており、
前記第1〜第4の基板のスピンバルブ素子は、第1の基板のスピンバルブ素子と第2の基板のスピンバルブ素子が定電圧源Vccを印加する端子に接続され、第3の基板のスピンバルブ素子と第4の基板のスピンバルブ素子が接地端子に接続され、第1の基板のスピンバルブ素子と第3の基板のスピンバルブ素子が第1の出力端子に接続され、第2の基板のスピンバルブ素子と第4の基板のスピンバルブ素子が第2の出力端子に接続されて、ブリッジ回路を構成しており、
前記第1〜第4の基板に囲われた中心点からみて、隣り合う前記基板同士はスピンバルブ素子の備える固定層の磁化軸の向きを80°〜100°傾けるように配置されており、
前記第1及び第2の出力端子の出力から回転角度を検出することを特徴とする回転角度センサーユニット。 - 前記第1〜第4の基板が矩形に切り出された4個の基板であることを特徴とする請求項1に記載の回転角度センサーユニット。
- 前記80°〜100°の傾きを90°にすることを特徴とする請求項1または2に記載の回転角度センサーユニット。
- 前記中心点からみて、隣り合わない基板の各スピンバルブ素子は、前記中心点から前記固定層までの距離が共に同じであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の回転角度センサーユニット。
- 前記スピンバルブ素子あるいは基板の表面には、前記固定層の磁化の向きを判別するための目印を付加したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の回転角度センサーユニット。
Priority Applications (1)
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JP2010112856A JP4900857B2 (ja) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 回転角度センサー及び回転角度センサーユニット |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2010112856A JP4900857B2 (ja) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 回転角度センサー及び回転角度センサーユニット |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP34401699A Division JP4543350B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 回転角度センサー及び回転角度センサーユニット |
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JP4900857B2 true JP4900857B2 (ja) | 2012-03-21 |
Family
ID=42706644
Family Applications (1)
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JP2010112856A Expired - Lifetime JP4900857B2 (ja) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | 回転角度センサー及び回転角度センサーユニット |
Country Status (1)
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JP (1) | JP4900857B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19619806A1 (de) * | 1996-05-15 | 1997-11-20 | Siemens Ag | Magnetfeldempfindliche Sensoreinrichtung mit mehreren GMR-Sensorelementen |
-
2010
- 2010-05-17 JP JP2010112856A patent/JP4900857B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP2010175566A (ja) | 2010-08-12 |
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