JP5637453B2 - Magnetic sensor, magnetic encoder, and method of manufacturing magnetic sensor - Google Patents

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Description

本発明は、磁気媒体から出ている磁気を磁気センサーで検出し、可動部材の変位あるいは速度を得ることができる磁気式エンコーダーに関するものである。   The present invention relates to a magnetic encoder capable of detecting the magnetism emitted from a magnetic medium by a magnetic sensor and obtaining the displacement or speed of a movable member.

可動部材の変位や速度を精密に検出し帰還制御を行う機械装置は多い。一例として、オートフォーカスカメラ用のレンズ鏡筒がある。レンズ鏡筒内には、電動モーターや超音波モーターで合焦用レンズを進退させるフォーカス機構が設けられている。フォーカス機構を構成する回転筒の回転変位を検出するには、磁気媒体の移動量(すなわち、合焦用レンズ群の進退量)を高精度に検出するため、磁気式エンコーダーが使われている。   Many mechanical devices perform feedback control by accurately detecting the displacement and speed of a movable member. One example is a lens barrel for an autofocus camera. In the lens barrel, a focus mechanism is provided for moving the focusing lens back and forth with an electric motor or an ultrasonic motor. In order to detect the rotational displacement of the rotating cylinder constituting the focus mechanism, a magnetic encoder is used in order to detect the movement amount of the magnetic medium (that is, the advance / retreat amount of the focusing lens group) with high accuracy.

高精度に変位検出するため、磁気式エンコーダーには高い分解能が要求される。分解能は磁気媒体の着磁ピッチで表すこともでき、その着磁ピッチは従来30〜50μmであったのが、10〜20μmさらに10μm以下が求められて来ている。高分解能化を進めるに従い、磁気媒体と検出素子の間隔であるギャップの影響が大きくなり、ギャップ変動をなくすことが必要となってくる。そのため、磁気媒体と検出素子を接触させて摺動させる方式が有利であり、多く採用されている。   In order to detect displacement with high accuracy, the magnetic encoder is required to have high resolution. The resolution can also be expressed by the magnetization pitch of the magnetic medium, and the magnetization pitch is conventionally 30 to 50 μm, but 10 to 20 μm and further 10 μm or less have been demanded. As the resolution increases, the influence of the gap, which is the distance between the magnetic medium and the detection element, increases, and it is necessary to eliminate the gap fluctuation. For this reason, a method in which the magnetic medium and the detection element are brought into contact with each other and slid is advantageous, and is often employed.

本願において、磁気センサーと磁気媒体の位置関係の説明を解りやすくするため、磁気媒体と磁気センサーが相対的に往復移動する方向をX軸、X軸と垂直な方向の内、磁気媒体の曲率中心と交わる方向をZ軸、他方をY軸と定義する。磁気媒体が曲面である場合、X軸は磁気センサーと接触している点における磁気媒体の接線方向をX軸とする。また、磁気センサーを磁気媒体に押し当てる力が加わる点(加圧点)が、Z軸上に位置するときをX軸の原点とし、X軸原点からX方向への位置ずれ(すなわち加圧点のずれ)をXオフセットと定義する。更に、磁気センサーの摺動面と磁気媒体の相対姿勢の説明を解りやすくするため、摺動面がX軸を回転軸として回転する角度をピッチ角、Y軸を回転軸として回転する角度をロール角とし、摺動面がX軸に平行なとき、ロール角を0度、Y軸に平行なとき、ピッチ角を0度と定義する。   In this application, in order to make it easy to understand the positional relationship between the magnetic sensor and the magnetic medium, the direction in which the magnetic medium and the magnetic sensor reciprocate relatively is the X axis, and the center of curvature of the magnetic medium is the direction perpendicular to the X axis. The direction intersecting with the Z axis is defined as the Z axis, and the other as the Y axis. When the magnetic medium is a curved surface, the X axis is the tangential direction of the magnetic medium at the point in contact with the magnetic sensor. In addition, when the point at which the force that presses the magnetic sensor against the magnetic medium (pressurization point) is located on the Z-axis, the origin of the X-axis is used, and the position shift in the X direction from the X-axis origin (that is, the pressurization point) Is defined as an X offset. Furthermore, in order to make it easy to understand the relative orientation between the sliding surface of the magnetic sensor and the magnetic medium, the angle at which the sliding surface rotates about the X axis as the rotation axis is the pitch angle, and the angle at which the sliding surface rotates about the Y axis is the roll. When the sliding surface is parallel to the X axis, the roll angle is defined as 0 degree, and when the sliding surface is parallel to the Y axis, the pitch angle is defined as 0 degree.

特許文献1には、検出素子のXオフセットとロール角によるギャップ変動を低減する方法が開示されている。検出素子の摺動方向の幅wが、着磁ピッチの2〜15倍で、0.04〜0.3mmと非常に狭い検出素子を提案している。磁気媒体と接する検出素子の摺動方向幅を0.3mm以下と小さくすることで、Xオフセットやロール角変動によるギャップ変動を減らし、信号出力振幅の安定化を図っている。   Patent Document 1 discloses a method for reducing gap variation due to the X offset and roll angle of a detection element. A detection element having a very narrow width of 0.04 to 0.3 mm, which is 2 to 15 times the magnetization pitch, is proposed. By reducing the sliding direction width of the detection element in contact with the magnetic medium to 0.3 mm or less, gap variation due to X offset and roll angle variation is reduced, and signal output amplitude is stabilized.

特開2006−64381号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-64381 特開2006−187839号公報JP 2006-187839 A 特開2006−234542号公報JP 2006-234542 A

特許文献1の様に摺動方向の幅を0.3mm以下と小さくすることで、Xオフセットやロール角の変動があっても、ギャップ変動を抑えることはできるが、実装する上で次の様な問題が発生している。摺動方向の幅wが小さいため、検出素子の摺動方向の両端の稜部が磁気媒体と接触し易くなるので、稜部に面取りを施す必要がある。従来の検出素子は、ウェハ上に素子を形成した後、砥石でウェハを切断して得られた。しかし、稜部に面取り面の形成を行うには検出素子を有する個々の基体単体にしてから行う必要があり、製造コスト低減が難しい。   By reducing the width in the sliding direction to 0.3 mm or less as in Patent Document 1, even if there is a variation in X offset or roll angle, gap variation can be suppressed. A problem has occurred. Since the width w in the sliding direction is small, the ridges at both ends in the sliding direction of the detection element are likely to come into contact with the magnetic medium, and therefore it is necessary to chamfer the ridges. A conventional detection element is obtained by forming an element on a wafer and then cutting the wafer with a grindstone. However, in order to form a chamfered surface on the ridge, it is necessary to carry out after making individual substrates having detection elements alone, and it is difficult to reduce the manufacturing cost.

特許文献2は1列に連なったセンサーチップをワイヤで研磨する方法を開示している。しかし、ワイヤの断面形状を反映して面取り面が凹面になり易く、研磨してもエッジが残る可能性があり、磁気媒体と摺動させる際に高い摺動性を得ることが難しい。例えば、図9のセンサー基板310に示すように、Si基板301上にGMRセンサー302を形成し、被覆303を覆った後に、Si基板の角に研削用ワイヤーで面取りを施すと、断面が凹面の面取り面307が形成される恐れがある。   Patent Document 2 discloses a method of polishing sensor chips arranged in a row with a wire. However, the chamfered surface tends to be concave reflecting the cross-sectional shape of the wire, and there is a possibility that an edge may remain even after polishing, and it is difficult to obtain high slidability when sliding with a magnetic medium. For example, as shown in the sensor substrate 310 of FIG. 9, after forming the GMR sensor 302 on the Si substrate 301 and covering the coating 303, the corners of the Si substrate are chamfered with a grinding wire so that the cross section is concave. A chamfered surface 307 may be formed.

特許文献3はセンサーチップの両側にダミーチップを配しているが、センサーチップ自体のエッジは媒体対向面に露出して残っている。円筒面の一部を構成する磁気媒体の曲面に対してはエッジが接触する可能性がある。センサーチップと同等の大きさの部品を2個追加するため、組立工程が複雑になり、製造コスト低減が難しい。   In Patent Document 3, dummy chips are arranged on both sides of the sensor chip, but the edge of the sensor chip itself remains exposed on the medium facing surface. There is a possibility that the edge contacts the curved surface of the magnetic medium constituting a part of the cylindrical surface. Since two parts of the same size as the sensor chip are added, the assembly process becomes complicated and it is difficult to reduce the manufacturing cost.

本発明は、工業的量産性に優れ、高い摺動性を有する磁気センサー、それを用いた磁気式エンコーダおよび磁気センサーの製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a magnetic sensor having excellent industrial mass productivity and high slidability, a magnetic encoder using the magnetic sensor, and a method of manufacturing the magnetic sensor.

本発明の磁気センサーは、磁気媒体に摺動させるセンサー基板と、前記センサー基板を設ける配線基板と、前記配線基板を介して前記センサー基板を支持するセンサー保持板と、前記配線基板に接続されるフレキシブルケーブルとを備え、
前記センサー基板は、磁気媒体と摺動させる検出面の稜にR面取りが施されており、
R面取りされた面は磁気媒体に対向する凸曲面であり、Ra<1nmの面粗さを備えることを特徴とする。
The magnetic sensor of the present invention is connected to the sensor board that slides on a magnetic medium, a wiring board on which the sensor board is provided, a sensor holding plate that supports the sensor board via the wiring board, and the wiring board. With a flexible cable,
The sensor substrate is rounded on the edge of the detection surface that slides with the magnetic medium,
The R chamfered surface is a convex curved surface facing the magnetic medium, and has a surface roughness Ra <1 nm.

前記R面取りされた面は、ドライエッチングで形成された面であることが望ましい。   The R chamfered surface is preferably a surface formed by dry etching.

前記センサー基板(センサーチップ)には、巨大磁気抵抗効果を利用した検出素子を有することが望ましい。センサー基板の幅wは0.6mm以上が好ましい。wは媒体が摺動するX方向における幅寸法であり、図2でいうとA−A´に沿った向きの寸法に相当する。一対のR面取り面の間にある検出面は、摺動面となる箇所が平面または凸曲面の少なくとも1つで連続的に構成されており、エッジや凹面を含まない。検出素子を被覆した被膜の面が検出面に相当する。   The sensor substrate (sensor chip) preferably has a detection element utilizing a giant magnetoresistive effect. The width w of the sensor substrate is preferably 0.6 mm or more. w is a width dimension in the X direction in which the medium slides, and corresponds to a dimension in the direction along AA ′ in FIG. The detection surface between the pair of R chamfered surfaces is configured such that a portion serving as a sliding surface is continuously formed of at least one of a flat surface and a convex curved surface, and does not include an edge or a concave surface. The surface of the film covering the detection element corresponds to the detection surface.

本発明の磁気式エンコーダーは、前記磁気センサーと磁気媒体を用い、カメラ用レンズ鏡筒の回転変位を検知することを特徴とする。   The magnetic encoder according to the present invention is characterized by detecting rotational displacement of a camera lens barrel using the magnetic sensor and a magnetic medium.

本発明の磁気センサーの製造方法は、Siウェハ上に形成した磁気センサーを構成する検出素子をフォトレジストで被覆する工程と、
前記フォトレジストを加熱して、稜に凸曲面を有するレジストパターンを形成する工程と、
レジストパターン及びSiウェハをドライエッチングして、前記凸曲面の形状の少なくとも一部をSiウェハに転写する工程と、
前記Siウェハを切断して、前記凸曲面の少なくとも一部を稜に有すると共に、凸曲面がRa<1nmの面粗さを備える矩形状のセンサー基板を得る工程とを備えることを特徴とする。
The method for manufacturing a magnetic sensor of the present invention includes a step of coating a detection element constituting a magnetic sensor formed on a Si wafer with a photoresist,
Heating the photoresist to form a resist pattern having a convex curved surface at the ridge;
Dry etching the resist pattern and the Si wafer, and transferring at least a part of the shape of the convex curved surface to the Si wafer;
Cutting the Si wafer to obtain a rectangular sensor substrate having at least a part of the convex curved surface at the ridge and the convex curved surface having surface roughness Ra <1 nm.

本発明の磁気センサーの製造方法は、巨大磁気抵抗効果を用いた検出素子をSiウェハに形成する工程と、
前記検出素子を矩形状のフォトレジストで被覆する工程と、
前記矩形状のフォトレジストを加熱して稜線の角を丸めて、凸曲面の稜を有するレジストパターンを得る工程と、
前記レジストパターン及び前記Siウェハをドライエッチングすることにより、レジストパターンの残部及びSiウェハに前記凸曲面の稜の形状を転写する工程と、
前記レジストパターンの残部を除去する工程と、
前記Siウェハに転写された凸曲面の稜の少なくとも一部を残すように、前記Siウェハを切断し、稜に面粗さRa<1nmのR面取りの施された矩形状のセンサー基板を得る工程とを備えることを特徴とする。
The method of manufacturing a magnetic sensor of the present invention includes a step of forming a detection element using a giant magnetoresistance effect on a Si wafer,
Coating the detection element with a rectangular photoresist;
Heating the rectangular photoresist to round the corners of the ridgeline to obtain a resist pattern having a convex curved ridge;
The step of transferring the shape of the ridges of the convex curved surface to the rest of the resist pattern and the Si wafer by dry etching the resist pattern and the Si wafer;
Removing the remainder of the resist pattern;
Cutting the Si wafer so as to leave at least a part of the ridge of the convex curved surface transferred to the Si wafer, and obtaining a rectangular sensor substrate having a chamfered surface roughness Ra <1 nm on the ridge It is characterized by providing.

本発明の磁気式エンコーダーは、センサー保持板に垂直な方向において、磁気媒体に対して50mN以上800mN以下の押し付け荷重を有することが好ましい。   The magnetic encoder of the present invention preferably has a pressing load of 50 mN or more and 800 mN or less against the magnetic medium in a direction perpendicular to the sensor holding plate.

50mN未満、すなわち5gf未満では、磁気媒体に対する検出素子の押付け荷重力が小さ過ぎるため、摺動時に検出面が磁気媒体面から離れ、出力電圧が変動するという問題が発生する。これは、磁気媒体の表面の僅かなうねりや凸部での飛び跳ね、外力による離れ等で起こる。800mN、すなわち82gfを超えると検出素子の飛び跳ねや、外力による離れは押させることできるが、耐磨耗性の問題が発生する。プラスチックフィルム上に磁性体をコーティングした磁気媒体では、荷重を上げると磁気媒体表面が変形し検出素子の幅が小さい場合、検出素子の摺動方向側の端部(稜部)で、磁性体を削る現象が起こり、耐摩耗性が急激に悪化する。   If it is less than 50 mN, that is, less than 5 gf, the pressing load force of the detection element against the magnetic medium is too small, so that the detection surface moves away from the magnetic medium surface during sliding, and the output voltage fluctuates. This occurs due to slight undulations on the surface of the magnetic medium, jumping at the convex portion, separation due to external force, and the like. If it exceeds 800 mN, that is, 82 gf, it is possible to push the detector element off and to release it by an external force, but a problem of wear resistance occurs. In a magnetic medium coated with a magnetic material on a plastic film, when the load increases, the surface of the magnetic medium is deformed and the width of the detection element is small. The phenomenon of shaving occurs and the wear resistance deteriorates rapidly.

磁気媒体表面が変形する荷重値は次のようにして求めることができる。曲率半径25mmの磁気媒体表面に透明ガラス板を押し当て、透明ガラスと磁気媒体の接触幅が0.5mmになる荷重を求める。透明ガラスの裏面から観察したときに、磁気媒体が透明ガラス表面に密着している領域と、密着せず離隔している領域の違いが、透明ガラス裏面の側より視覚的にも明瞭に判別できる。そこで密着している領域の幅を接触幅と定義する。接触幅が0.5mmで、磁気媒体表面が変形したとした。磁気媒体の幅方向は3mmとした。また、磁気媒体の表面は平均面粗さRaで約1μmである。磁気媒体のプラスチックフィルムはPETで200μm厚、磁性体は平均粒径1μmから10μmのストロンチュームフェライト粉末を、30μm厚に塗布したものである。変形が始まる押し当て荷重は1136mN(116gf)であり、接触している面積から磁気媒体が変形を起こす単位当たりの荷重は、757mN/mmである。安全率を考え押し当て荷重は800mN(82gf)以下とし、約530mN/mm以下とすることが好ましい。単位当たりの荷重値を530mN/mm以下とすることで、センサー基板による磁気媒体表面の変形が起こらない。言い換えると、センサー基板の長手方向寸法を固定して、単位面積当たりの荷重値を530mN/mmとした場合、センサー基板の摺動方向の幅は0.5mm以上とする必要がある。 The load value at which the surface of the magnetic medium is deformed can be obtained as follows. A transparent glass plate is pressed against the surface of a magnetic medium having a curvature radius of 25 mm, and a load at which the contact width between the transparent glass and the magnetic medium becomes 0.5 mm is obtained. When observed from the back side of the transparent glass, the difference between the area where the magnetic medium is in close contact with the surface of the transparent glass and the area where the magnetic medium is not in close contact can be clearly distinguished visually from the back side of the transparent glass. . Therefore, the width of the close contact area is defined as the contact width. The contact width was 0.5 mm and the surface of the magnetic medium was deformed. The width direction of the magnetic medium was 3 mm. The surface of the magnetic medium has an average surface roughness Ra of about 1 μm. The plastic film of the magnetic medium is a PET film having a thickness of 200 μm, and the magnetic material is a strontium ferrite powder having an average particle diameter of 1 μm to 10 μm applied to a thickness of 30 μm. The pressing load at which the deformation starts is 1136 mN (116 gf), and the load per unit that causes the magnetic medium to deform from the contact area is 757 mN / mm 2 . Considering the safety factor, the pushing load is set to 800 mN (82 gf) or less, and preferably about 530 mN / mm 2 or less. By setting the load value per unit to 530 mN / mm 2 or less, the deformation of the magnetic medium surface by the sensor substrate does not occur. In other words, when the longitudinal dimension of the sensor substrate is fixed and the load value per unit area is 530 mN / mm 2 , the width of the sensor substrate in the sliding direction needs to be 0.5 mm or more.

センサー保持部の略中心部が、磁気媒体に押し付け荷重を与える荷重点になる。この荷重点に検出素子を配すると、磁気媒体との相対的な往復移動に対し、移動方向による検出素子の出力の差を最小限にすることができる。   The substantially central portion of the sensor holding portion becomes a load point that applies a pressing load to the magnetic medium. When the detection element is arranged at this load point, the difference in output of the detection element depending on the moving direction can be minimized with respect to the reciprocal movement relative to the magnetic medium.

本発明によれば、工業的量産性に優れ、高い摺動性を有する磁気センサー、それを用いた磁気式エンコーダおよび磁気センサーの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a magnetic sensor having excellent industrial mass productivity and high slidability, a magnetic encoder using the same, and a method for manufacturing the magnetic sensor.

センサー基板の製造工程を説明する概略図である。It is the schematic explaining the manufacturing process of a sensor board | substrate. 実施例のセンサー基板の上面図である。It is a top view of the sensor substrate of an example. 図2のセンサー基板のA−A’断面図である。FIG. 3 is an A-A ′ cross-sectional view of the sensor substrate of FIG. 2. 図2のセンサー基板を設けた配線基板の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a wiring board provided with the sensor board of FIG. 2. 実施例の磁気式エンコーダの概略図である。It is the schematic of the magnetic encoder of an Example. 図5の磁気式エンコーダの側面図である。It is a side view of the magnetic encoder of FIG. 参考例のセンサー基板の断面図である。It is sectional drawing of the sensor substrate of a reference example. センサー基板の位置ズレについて概略を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining an outline about the position shift of a sensor board | substrate. 比較例のセンサー基板の断面図である。It is sectional drawing of the sensor substrate of a comparative example.

以下、図面を参照しながら実施例を詳細に説明する。本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。判り易くするため、同一の部品又は部位には同じ符号を用いる。一対となっている部位には、左右のどちら側であるかを示す為に、符号の後にa又はb等のアルファベットを付した。例えば符号50であれば50aと50bが対応する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not necessarily limited to these. For ease of understanding, the same reference numerals are used for the same parts or parts. In order to indicate the left or right side of the paired portions, alphabets such as a or b are added after the reference numerals. For example, if the code is 50, 50a and 50b correspond.

(実施例1)
図1はセンサー基板の製造工程を説明する概略図である。
まず、6インチ径のシリコンウェハ1の一方の面上に熱酸化で酸化シリコン膜を形成し、おって検出素子であるGMR素子を形成したい箇所にのみ、パターニングした酸化シリコン膜(図示を省略した)を残した。ついで、フォトリソ技術、真空成膜技術およびエッチング技術を用いて、配線やGMR素子を含むGMRセンサー2を複数個(数千)形成した。GMRセンサーは電極端子を除いて酸化物の保護膜である被覆3で覆うものとした。
Example 1
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a sensor substrate.
First, a silicon oxide film is formed on one surface of a 6-inch diameter silicon wafer 1 by thermal oxidation, and a patterned silicon oxide film (not shown) is formed only at a position where a GMR element as a detection element is to be formed. ) Was left. Subsequently, a plurality (thousands) of GMR sensors 2 including wirings and GMR elements were formed by using a photolithographic technique, a vacuum film forming technique, and an etching technique. The GMR sensor was covered with a coating 3 which was an oxide protective film except for electrode terminals.

(工程S1)ついで、被覆3を有するGMRセンサー2を覆うように、シリコンウェハ上にフォトレジスト膜を塗布し、プリベークを行った。i線ステッパーを用い、フォトマスクを通して露光した後、数分間現像を行い、矩形状のフォトレジスト4の膜を形成した。なお、図1のプロセスで形成されたセンサー基板の断面は、図2のA−A´断面に模式的に対応している。   (Step S1) Next, a photoresist film was applied on the silicon wafer so as to cover the GMR sensor 2 having the coating 3 and prebaked. After exposure through a photomask using an i-line stepper, development was performed for several minutes to form a rectangular photoresist 4 film. The cross section of the sensor substrate formed by the process of FIG. 1 schematically corresponds to the AA ′ cross section of FIG.

(工程S2)ついで、フォトレジスト4の膜を120℃の温度で150secかけて加熱ベークした(所謂、リフローを行った。)。このとき、加熱の影響でフォトレジストの流動性が高くなり、表面張力で矩形の稜が丸くなった。加熱を終了すると、稜の丸みを維持した状態で固化し、レジストパターン5を得た。   (Step S2) Next, the film of the photoresist 4 was heated and baked at a temperature of 120 ° C. for 150 seconds (so-called reflow was performed). At this time, the fluidity of the photoresist increased due to the effect of heating, and the rectangular ridges were rounded due to surface tension. When the heating was completed, the resist pattern 5 was obtained by solidifying while maintaining the roundness of the ridges.

(工程S3)ついで、ICP(誘導結合プラズマ)ドライエッチング装置で、CFガスを50sccm,酸素ガス10sccmの流量で用いながら、レジストパターン5及びシリコンウェハ1の露出面に対してプラズマ6でドライエッチングを行った。レジストパターン5で被覆されていない箇所は前記酸化シリコン膜も無いので、エッチングが進み、シリコンウェハに溝部が形成されていった。溝部の内壁面が所定のR形状7’となったら、エッチングを終了した。レジストパターンはGMRセンサー2が露出しない範囲でエッチングされるにとどめた。 (Step S3) Next, using an ICP (inductively coupled plasma) dry etching apparatus, dry etching is performed with plasma 6 on the exposed surface of the resist pattern 5 and the silicon wafer 1 while using CF 4 gas at a flow rate of 50 sccm and oxygen gas 10 sccm. Went. Since the silicon oxide film was not present in the portion not covered with the resist pattern 5, the etching progressed and a groove was formed in the silicon wafer. When the inner wall surface of the groove has a predetermined R shape 7 ′, the etching is finished. The resist pattern was only etched in a range where the GMR sensor 2 was not exposed.

(工程S4)ついで、残っていたレジストパターンを溶剤で除去した。
(工程S5)ついで、エッチングで形成された溝部1aにおいて、ダイサーでシリコンウェハを切断し、矩形状の基部1bを切り分けた。その結果、基部の側は、ドライエッチングで稜線にR面取りが施されたセンサー基板になった。この切り分けでは、隣り合うGMRセンサー2同士の分離も行うので、1つのGMRセンサー2を備えるセンサー基板を複数個得た。なお、工程S5の図示は、図1で省略した。
(Step S4) Next, the remaining resist pattern was removed with a solvent.
(Step S5) Next, in the groove portion 1a formed by etching, the silicon wafer was cut with a dicer to cut the rectangular base portion 1b. As a result, the base side became a sensor substrate in which the ridgeline was chamfered by dry etching. Since this separation also separates adjacent GMR sensors 2, a plurality of sensor substrates including one GMR sensor 2 were obtained. In addition, illustration of process S5 was abbreviate | omitted in FIG.

レジストパターン5の稜のR面の形状を、溝部のR形状に正確に転写するために、ドライエッチングのレートがシリコンウェハと同等のフォトレジストを用いる。異種の相或いは粒構造が組み合わさった複合材のウェハ(例えば、薄膜磁気ヘッド用のアルチック基板)は、相或いは粒構造毎にドライエッチングのレートが異なるので、滑らかなR形状の面に仕上げるうえで、本発明に適用することは好ましくない。   In order to accurately transfer the R surface shape of the ridge of the resist pattern 5 to the R shape of the groove portion, a photoresist having a dry etching rate equivalent to that of a silicon wafer is used. A composite wafer (for example, an AlTiC substrate for a thin film magnetic head) in which different phases or grain structures are combined has a different dry etching rate for each phase or grain structure. Therefore, it is not preferable to apply the present invention.

図2は、図1の製造工程を用いて作製したセンサー基板10の上面図である。センサー基板10の媒体対向側の面と、切断で得られた側面との間には、R面取り部7が形成されている。GMRセンサー2は複数個のGMR素子2aでブリッジ回路を構成しており、配線膜2bを介して電極パッド2cに接続されている。各々のGMR素子2aは、詳しくはスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子となる積層膜で構成されている。センサー基板の幅w0.5mm、センサー基板の長さ3.0mmとした。幅wはA−A’方向、すなわち摺動方向における寸法である。長さは、図2ではセンサー基板の長手方向寸法であり、wに直交する。   FIG. 2 is a top view of the sensor substrate 10 manufactured using the manufacturing process of FIG. An R chamfered portion 7 is formed between the surface of the sensor substrate 10 facing the medium and the side surface obtained by cutting. The GMR sensor 2 forms a bridge circuit with a plurality of GMR elements 2a, and is connected to the electrode pad 2c through the wiring film 2b. Each GMR element 2a is specifically composed of a laminated film that becomes a spin valve type giant magnetoresistive effect element. The width of the sensor substrate was 0.5 mm and the length of the sensor substrate was 3.0 mm. The width w is a dimension in the A-A ′ direction, that is, the sliding direction. In FIG. 2, the length is the longitudinal dimension of the sensor substrate and is orthogonal to w.

図3は、図2のセンサー基板10のA−A’断面図である。GMRセンサー2の詳細を簡略化して図示している。シリコン基板1cでGMRセンサー2を形成された面の両側の稜にはR面取り部が形成されている。SiOの被覆3の端は滑らかなテーパーとなるように形成した。平坦な領域での被覆厚さは約2μmとした。GMR素子や配線を含めても数μm厚であり、センサー基板の厚さ=ウェハの厚さと見なしても差し支えない。GMR素子上のSiO膜は磁気シート60の表面との磁気的なギャップとなっている。R面取り面の間にある検出面は、平面と滑らかな凸曲面で構成されている。 3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the sensor substrate 10 of FIG. The details of the GMR sensor 2 are shown in a simplified manner. R chamfers are formed on the ridges on both sides of the surface on which the GMR sensor 2 is formed on the silicon substrate 1c. The end of the SiO 2 coating 3 was formed to have a smooth taper. The coating thickness in the flat region was about 2 μm. Even if the GMR element and the wiring are included, the thickness is several μm, and the thickness of the sensor substrate can be regarded as the thickness of the wafer. The SiO 2 film on the GMR element forms a magnetic gap with the surface of the magnetic sheet 60. The detection surface between the R chamfered surfaces is composed of a flat surface and a smooth convex curved surface.

図4は、図2のセンサー基板10とそれを設けた配線基板20の斜視図である。配線基板20は配線回路を作りこんだガラスエポキシ基板であり、センサー基板の電極パッド2cと配線基板の配線パッド21とをボンディングワイヤー23を介して導通させている。配線パッド21と配線端子22は対になっており、配線基板内で電気的に接続されている。電極パッド2cにFPC(Flexible Print Circuit)を直接接続することはサイズの違いから難しい。そこで配線基板を設けた。配線端子には無鉛半田を介してFPCを接続する。   FIG. 4 is a perspective view of the sensor substrate 10 of FIG. 2 and the wiring substrate 20 provided with the same. The wiring board 20 is a glass epoxy board in which a wiring circuit is formed, and the electrode pad 2 c of the sensor board and the wiring pad 21 of the wiring board are electrically connected via the bonding wire 23. The wiring pads 21 and the wiring terminals 22 are paired and are electrically connected within the wiring board. It is difficult to directly connect an FPC (Flexible Print Circuit) to the electrode pad 2c due to the difference in size. Therefore, a wiring board was provided. An FPC is connected to the wiring terminal via lead-free solder.

図5に実施例の磁気式エンコーダの概略図を示す。磁気媒体である磁気シート60、GMR素子2aを有するセンサー基板10、ガラスエポキシ配線基板20、センサー保持板30および取り付け台50について、磁気媒体側から見たときの配置を示す。判り易くするために、透視した磁気シート60を点線で示し、センサー保持板30の背面に隠れている取り付け台50を鎖線で示す。取り付け台はカメラ用レンズ鏡筒の一部分に相当する。   FIG. 5 shows a schematic diagram of the magnetic encoder of the embodiment. The arrangement of the magnetic sheet 60, which is a magnetic medium, the sensor substrate 10 having the GMR element 2a, the glass epoxy wiring substrate 20, the sensor holding plate 30, and the mounting base 50 as viewed from the magnetic medium side is shown. For easy understanding, the see-through magnetic sheet 60 is indicated by a dotted line, and the mounting base 50 hidden behind the sensor holding plate 30 is indicated by a chain line. The mounting base corresponds to a part of the camera lens barrel.

図5において、センサー保持板30は、固定部37に形成した孔39a,39bを用いて取り付け台50a,50bにねじ止めで固定した。センサー保持板30を取り付け台に固定することで、磁気シート60に対してセンサー基板10を所定の位置に所定の荷重で押付ける。センサー保持板30は一体の金属薄板からなる板バネで構成されており、具体的には、ガラスエポキシ配線基板20を保持するセンサー保持部31と、2本の弾性アーム部と、1つの固定部37という部位を備える。   In FIG. 5, the sensor holding plate 30 is fixed to the mounting bases 50 a and 50 b with screws using holes 39 a and 39 b formed in the fixing portion 37. By fixing the sensor holding plate 30 to the mounting base, the sensor substrate 10 is pressed against the magnetic sheet 60 at a predetermined position with a predetermined load. The sensor holding plate 30 is configured by a plate spring made of an integral metal thin plate. Specifically, the sensor holding plate 31 that holds the glass epoxy wiring board 20, two elastic arm portions, and one fixed portion. 37 is provided.

弾性アーム部を剛性の高い別の部材で作製して組み立てる場合やセンサー保持板のほかにピボットを併用する場合に比べて、一体の板バネからなるセンサー保持板は薄型化を図っている。また、一体の板バネからなるセンサー保持板は、センサー基板の姿勢角変動を低減し、部品点数の低減及び組立コストの低減にも寄与している。このセンサー保持板を磁気式エンコーダに使う際には、平板の状態で用いる。バネ性を高めようと、予め曲げておいてZ方向(厚さ方向)で立体的な構造にすると、加工コストが増加するだけでなく、磁気式エンコーダの組立工程を経ることによる不測の変形により、バネ荷重にバラツキが生じ、姿勢角にもバラツキを生じるので、好ましくない。   The sensor holding plate made of an integral leaf spring is made thinner compared to the case where the elastic arm portion is manufactured and assembled with another member having high rigidity or when the pivot is used together with the sensor holding plate. In addition, the sensor holding plate made of an integral leaf spring reduces the posture angle variation of the sensor substrate, contributing to a reduction in the number of parts and an assembly cost. When this sensor holding plate is used for a magnetic encoder, it is used in a flat state. In order to enhance the spring property, bending in advance and making it a three-dimensional structure in the Z direction (thickness direction) not only increases the processing cost, but also due to unexpected deformation due to the assembly process of the magnetic encoder This is not preferable because the spring load varies and the posture angle also varies.

前記弾性アーム部は、弾性変形部32と支持部33で構成されている。L4の寸法補助線(図5では下方の側の補助線)を仮想的に延長すると、その線は支持部33と固定部37の境界に相当する。弾性変形部は、M2に沿った向きに延びており、L2に沿った向きで蛇行するつづら折り形状である。それらのピッチ方向の回転軸を一点鎖線で示す。この一点鎖線がセンサー保持部31のピッチ方向の回転軸となるよう、センサー保持部31の両側にはそれぞれ弾性変形部32a,32bが連なっている。それぞれの弾性変形部32の他方の端は、片持ち梁として機能する支持部33で支持され、支持部は固定部37に接合するよう連なっている。   The elastic arm portion includes an elastic deformation portion 32 and a support portion 33. When the dimension auxiliary line L4 (the auxiliary line on the lower side in FIG. 5) is virtually extended, the line corresponds to the boundary between the support part 33 and the fixing part 37. The elastic deformation portion extends in a direction along M2, and has a zigzag shape that meanders in a direction along L2. The rotation axes in the pitch direction are indicated by alternate long and short dash lines. Elastic deformation portions 32 a and 32 b are connected to both sides of the sensor holding portion 31 so that the one-dot chain line serves as a rotation axis in the pitch direction of the sensor holding portion 31. The other end of each elastically deformable portion 32 is supported by a support portion 33 that functions as a cantilever, and the support portion is connected to be joined to a fixed portion 37.

弾性変形部32は、センサー基板10を磁気シート60に押し付ける際に、バネ荷重を発生する部位となり、磁気シート60とセンサー基板10の摺動を安定させる。また、弾性変形部32は、ピッチ剛性を小さくすることが出来るので、ピッチ角変動に対して、エアギャップの広がりを抑えることができる。   The elastic deformation portion 32 becomes a portion that generates a spring load when the sensor substrate 10 is pressed against the magnetic sheet 60, and stabilizes the sliding of the magnetic sheet 60 and the sensor substrate 10. Moreover, since the elastic deformation part 32 can make pitch rigidity small, it can suppress the breadth of an air gap with respect to pitch angle fluctuation | variation.

センサー基板10中のGMR素子2aの中心(一点鎖線の中心線と2点鎖線の交点)は、弾性変形部32のピッチ方向の回転軸(Y軸に平行な1点鎖線)よりも、磁気シートの縁60aの側にある。これの位置関係を採用することで、GMR素子2aにおいてピッチ角変動の影響を抑制することができ、そして、センサー基板を磁気シートに押し付ける際に支持部33が変形することを抑制することができる。   The center of the GMR element 2a in the sensor substrate 10 (the intersection of the center line of the one-dot chain line and the two-dot chain line) is more magnetic than the rotational axis (the one-dot chain line parallel to the Y axis) in the pitch direction of the elastic deformation portion 32. On the edge 60a side. By adopting this positional relationship, it is possible to suppress the influence of pitch angle fluctuations in the GMR element 2a, and to suppress the deformation of the support portion 33 when the sensor substrate is pressed against the magnetic sheet. .

一対の支持部33a,33bの端は、固定部37に接続されている。そして、支持部33は、弾性変形部を支持する交差部34と、交差部34と固定部の間にある太幅部35及び広幅部36で構成されている。前記交差部34において、弾性変形部32と接続する箇所の両側にはX軸方向にスリットを設ける。スリット33sを形成した領域では交差部の幅M1は、交差部の残りの部分における幅M2よりも小さい。スリット33sを設けると、衝撃等の外力が加わっても、弾性変形部と交差部の接続箇所に応力が集中することが抑制される。交差部の大部分において幅を太くしてM2としているので、支持部が等幅の細いアームで延伸された構成に比べて、剛性が高められている。広幅部36においては、衝撃等の外力で配線基板20が傾いたときのためのスペース36sを確保するべく、配線基板20を避けられる程度に内側(中心線側)に向けて、幅M3を拡幅して剛性を高めている。広幅部36においては、外側に向けて更に幅を(M3+M4)まで拡幅して固定部37との間を埋めることで、剛性の向上に寄与している。広幅部36に設けた小さい方の孔38はセンサー保持板の仮止めに利用するものであり、確実に固定するための孔ではない。   The ends of the pair of support portions 33 a and 33 b are connected to the fixed portion 37. And the support part 33 is comprised by the cross part 34 which supports an elastic deformation part, and the wide part 35 and the wide part 36 which exist between the cross part 34 and a fixing | fixed part. In the intersecting portion 34, slits are provided in the X-axis direction on both sides of the portion connected to the elastic deformation portion 32. In the region where the slit 33s is formed, the width M1 of the intersecting portion is smaller than the width M2 in the remaining portion of the intersecting portion. Providing the slits 33 s prevents stress from being concentrated at the connecting portion between the elastically deforming portion and the intersecting portion even when an external force such as an impact is applied. Since most of the intersecting portions are widened to be M2, the rigidity is enhanced as compared with the configuration in which the support portion is extended by a thin arm having a uniform width. In the wide width portion 36, the width M3 is widened toward the inside (center line side) to the extent that the wiring substrate 20 can be avoided in order to secure a space 36s when the wiring substrate 20 is inclined by an external force such as an impact. To increase the rigidity. In the wide portion 36, the width is further expanded to (M3 + M4) toward the outside and the space between the fixed portion 37 is filled, thereby contributing to improvement in rigidity. The smaller hole 38 provided in the wide portion 36 is used for temporarily fixing the sensor holding plate, and is not a hole for securely fixing.

このように支持部を、その付け根に向って拡幅することで、剛性を高め、センサー基板10がロール方向で傾くことを抑制する。この剛性向上により、平板の板バネの状態で用いても、薄型且つピボットレスで用いることができる。Y軸方向に平行な一点鎖線は、センサー保持部31の中心と固定部37の中心を結ぶ中心線に相当する。弾性アーム部同士は中心線に対して対称に形成した。   In this way, by widening the support portion toward the base, the rigidity is increased, and the sensor substrate 10 is prevented from being inclined in the roll direction. Due to this rigidity improvement, even if it is used in the state of a flat plate spring, it can be used thin and pivotless. A one-dot chain line parallel to the Y-axis direction corresponds to a center line connecting the center of the sensor holding unit 31 and the center of the fixed unit 37. The elastic arm portions were formed symmetrically with respect to the center line.

図5において、センサー基板10の下方の端近傍には電極パッドを有し、配線基板20とはワイヤー配線を介して導通させ、配線基板20の配線端子には無鉛はんだを介してFPC40と導通させている(無鉛はんだはFPCで隠されるので、図5では表示されていない)。FPC40は樹脂51によって固定部37の下方の端に支持されている。GMR素子2aからの電気信号は、配線基板20及びFPC40を介して、外部に取り出している。FPC(フレキシブルケーブル)は配線基板20と樹脂51の間で細幅にしている。この細幅化によって、ピッチ方向におけるセンサー保持板の動作を妨げないようにしている。太い幅のFPCを用いると、FPCの剛性が支配的となり、センサー保持板を磁気シートと平行に対面させるように弾性変形部が作用することは妨げられる傾向にあるので好ましくない。   In FIG. 5, an electrode pad is provided in the vicinity of the lower end of the sensor substrate 10 and is electrically connected to the wiring substrate 20 via wire wiring, and the wiring terminal of the wiring substrate 20 is electrically connected to the FPC 40 via lead-free solder. (Lead-free solder is hidden in the FPC and is not shown in FIG. 5). The FPC 40 is supported by the resin 51 at the lower end of the fixed portion 37. The electrical signal from the GMR element 2a is taken out through the wiring board 20 and the FPC 40. The FPC (flexible cable) is narrow between the wiring board 20 and the resin 51. This narrowing does not hinder the operation of the sensor holding plate in the pitch direction. If an FPC having a large width is used, the rigidity of the FPC becomes dominant, and it is not preferable because the elastic deformation portion tends to be prevented from acting so that the sensor holding plate faces the magnetic sheet in parallel.

L0は、弾性変形部のピッチ方向の回転軸とGMR素子の中心との距離であり、X方向に沿った1点鎖線と2点鎖線の間隔に相当する。L1は、弾性変形部のピッチ方向の回転軸から磁気シートの縁60a(固定部に近い側の縁)までの距離に相当する。L2は弾性変形部のピッチ方向の回転軸(X軸に沿った向きの1点鎖線)から交差部34の付け根(太幅部35との境界)までの寸法に相当する。L3は弾性変形部のピッチ方向の回転軸から太幅部35の付け根(広幅部36との境界)までの寸法に相当する。L4は弾性変形部のピッチ方向の回転軸から広幅部36の付け根(固定部37との境界)までの寸法に相当する。   L0 is the distance between the rotational axis in the pitch direction of the elastic deformation portion and the center of the GMR element, and corresponds to the distance between the one-dot chain line and the two-dot chain line along the X direction. L1 corresponds to the distance from the rotation axis in the pitch direction of the elastic deformation portion to the edge 60a of the magnetic sheet (the edge on the side close to the fixed portion). L2 corresponds to the dimension from the rotation axis in the pitch direction of the elastic deformation portion (one-dot chain line in the direction along the X axis) to the root of the intersecting portion 34 (boundary with the wide width portion 35). L3 corresponds to the dimension from the rotation axis in the pitch direction of the elastic deformation portion to the root of the thick portion 35 (boundary with the wide portion 36). L4 corresponds to the dimension from the rotation axis in the pitch direction of the elastic deformation portion to the root of the wide portion 36 (boundary with the fixed portion 37).

図6は、図5の左から右に向って(Y軸の負の向き)、磁気媒体側から見たときの側面図である。磁気シート60にセンサー基板10を押し当てて、弾性変形部を撓ませた状態である。磁気シート60をカメラ用のレンズ鏡筒に設けると、図示した回転方向における変位を磁気センサーで検出することができる。   FIG. 6 is a side view when viewed from the magnetic medium side from the left to the right in FIG. 5 (negative direction of the Y axis). In this state, the sensor substrate 10 is pressed against the magnetic sheet 60 and the elastic deformation portion is bent. When the magnetic sheet 60 is provided in a lens barrel for a camera, the displacement in the illustrated rotation direction can be detected by a magnetic sensor.

図5に係る磁気シート60は、テープ状のプラスチックフィルム上に磁性体をコーティングしたものを、所定の曲率を有する非磁性面に接着剤で固着して作製した。磁気シートの幅Wbは3mm、磁気シート表面の曲率半径は27.5mmとした。   The magnetic sheet 60 according to FIG. 5 was prepared by fixing a tape-like plastic film coated with a magnetic material to a nonmagnetic surface having a predetermined curvature with an adhesive. The width Wb of the magnetic sheet was 3 mm, and the radius of curvature of the magnetic sheet surface was 27.5 mm.

(参考例1)
図7の(a)は、参考例1のセンサー基板110の断面図である。Si基板101cの上にGMRセンサー102とそれを覆う被覆103を形成した。図3の実施例と異なる点は、Si基板101cの稜に斜面の面取り部107aを形成した為、角がエッジ107bとなったことである。面取り部107aのテーパーはウェットエッチング加工で形成した。具体的には、テーパー面を形成したい稜の部位以外はレジストでマスクして、Si基板の稜にKOH溶液で異方性エッチングを施して、テーパー面を形成した。このセンサー基板110を図6のセンサー基板10と交換して、磁気シート60に往復移動を行わせたところ、センサー基板110のテーパー面の角はエッジを構成し、磁気シートを削ってしまうという問題が発生した。
(Reference Example 1)
FIG. 7A is a cross-sectional view of the sensor substrate 110 of Reference Example 1. FIG. A GMR sensor 102 and a coating 103 covering the GMR sensor 102 were formed on the Si substrate 101c. The difference from the embodiment of FIG. 3 is that the chamfered portion 107a of the slope is formed at the ridge of the Si substrate 101c, so that the corner becomes the edge 107b. The taper of the chamfered portion 107a was formed by wet etching. Specifically, a portion other than the ridge portion where the tapered surface is desired to be formed was masked with a resist, and the ridge of the Si substrate was anisotropically etched with a KOH solution to form a tapered surface. When the sensor substrate 110 is replaced with the sensor substrate 10 of FIG. 6 and the magnetic sheet 60 is reciprocated, the angle of the tapered surface of the sensor substrate 110 forms an edge, and the magnetic sheet is scraped off. There has occurred.

(参考例2)
図7の(b)は、参考例2のセンサー基板210の断面図である。Si基板201cの上にGMRセンサー202とそれを覆う被覆203を形成した。図3の実施例と異なる点は、Si基板201cの稜にR面取りのブレンド加工部207を形成したことである。ブレンド加工部207は、ラッピングテープ(#10000)をSi基板の稜に押し付けながら往復移動させることで形成した。参考例2の面取り条件は2通りを検討した。各条件毎に、センサー基板110を図6のセンサー基板10と交換して、磁気シート60に往復移動を行わせた。結果を表1のNo.3及びNo.4に示す。
(Reference Example 2)
FIG. 7B is a cross-sectional view of the sensor substrate 210 of Reference Example 2. A GMR sensor 202 and a coating 203 covering the GMR sensor 202 were formed on the Si substrate 201c. A difference from the embodiment of FIG. 3 is that an R chamfered blend processing portion 207 is formed on the edge of the Si substrate 201c. The blending portion 207 was formed by reciprocating while wrapping the wrapping tape (# 10000) against the ridge of the Si substrate. Two chamfering conditions in Reference Example 2 were examined. For each condition, the sensor substrate 110 was replaced with the sensor substrate 10 of FIG. 6, and the magnetic sheet 60 was reciprocated. The results are shown in Table 1. 3 and no. 4 shows.

図8は、センサー基板の位置ズレについて概略を説明する断面図である。図8(a)はカメラ用のレンズ鏡筒61の一部に貼り付けて固着した磁気シート60と、センサー基板110とが、摺動する様子を示している。図8(b)はカメラに衝撃等の外力が加わったときに、センサー基板が符号110’で示した位置までずれる様子を示している。このような場合、センサー基板が元の位置に戻ろうとするが、センサー基板の稜にエッジがあると、磁気シートを傷つけてしまう恐れがある。そこで、図7(a)参考例1及び図8(c)に示すように、センサー基板110の角を落としてテーパー面を形成することを検討した。aはテーパー面の幅(センサー基板の媒体対向面に平行な向きにおける寸法)、bはテーパー面の深さ(センサー基板の厚さ方向における寸法)を表す。図8(d)に示すように、テーパー面が磁気シート60の面と接することで、損傷を回避することを期待したが、表1のNo.2に示すように良い結果を得ることは出来なかった。なお、平坦なテーパー面に代えてワイヤー研磨による凹曲面の面取り面についても検討したが、エッジを形成することに変りはなく、評価項目の結果は同様であった。   FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the outline of the positional deviation of the sensor substrate. FIG. 8A shows a state in which the magnetic sheet 60 attached and fixed to a part of the lens barrel 61 for the camera and the sensor substrate 110 slide. FIG. 8B shows how the sensor substrate is displaced to the position indicated by reference numeral 110 ′ when an external force such as an impact is applied to the camera. In such a case, the sensor substrate tries to return to the original position, but if there is an edge on the edge of the sensor substrate, the magnetic sheet may be damaged. Accordingly, as shown in FIG. 7A, Reference Example 1 and FIG. 8C, it was examined to form a tapered surface by dropping the corners of the sensor substrate 110. a represents the width of the tapered surface (dimension in the direction parallel to the medium facing surface of the sensor substrate), and b represents the depth of the tapered surface (dimension in the thickness direction of the sensor substrate). As shown in FIG. 8D, it was expected that the taper surface was in contact with the surface of the magnetic sheet 60 to avoid damage. As shown in Fig. 2, good results could not be obtained. In addition, although the chamfered surface of the concave curved surface by wire grinding | polishing was examined instead of the flat taper surface, there was no change in forming an edge and the result of the evaluation item was the same.

表1は、実施例と参考例について、摺動性等を比較した結果である。面取り箇所における幅及び深さは図8の説明のa及びbと同様である。表1のNo.1は実施例1であり、RaはAFM(原子間力顕微鏡)を用いて、センサー基板の媒体対向側の面に垂直な向きからみて、面取り面のうち、任意に選択した10μm×10μm四方の面積内をスキャンして測定した。同じウェハから得た10個のサンプルについて測定したところ、Raの平均値は0.6nmとなり、評価項目も良好な結果を得た。低コスト、高品質で量産性が高く、高い摺動性も得られた。気相エッチングされた実施例1のセンサー基板のR面取り面はRaが1nm未満であるが、磁気シート60に吸着するという問題(スティッキング)は発生しなかった。   Table 1 shows the results of comparing the slidability and the like for the examples and the reference examples. The width and depth at the chamfered portion are the same as a and b in the description of FIG. No. in Table 1 1 is Example 1 and Ra is an AFM (Atomic Force Microscope), and is 10 μm × 10 μm square arbitrarily selected from the chamfered surfaces as viewed from the direction perpendicular to the medium facing surface of the sensor substrate. The area was scanned and measured. When 10 samples obtained from the same wafer were measured, the average value of Ra was 0.6 nm, and the evaluation items also had good results. Low cost, high quality, high productivity and high slidability were obtained. The R chamfered surface of the sensor substrate of Example 1 subjected to vapor phase etching had an Ra of less than 1 nm, but the problem of sticking to the magnetic sheet 60 (sticking) did not occur.

図7の(a)の構成でテストした表1の評価項目のうち、摺動性○は2万回の往復でも問題なかったが、摺動性×は1回目の往復でびびりが発生し、使用に耐えなかった。びびり○はびびりが発生しなかったものを示し、びびり×は引っ掛りと振動を生じて適切にセンサー基板の摺動動作を行えなかったものを示している。コスト○はウェハプロセスの途中にドライエッチング(気相エッチング)工程を追加する為に多数の面取りを一括でウェハに適用することができるため、加工工数やコストの増加が抑制されたことを示している。コスト×は、テーパー加工及びブレンド加工のいずれも、ウェハ単位での一括面取りはできず、加工コストが増大してしまったことを示している。No.4のブレンド加工は深さを大きくすることで摺動性については良い結果を得ることができたが、機械加工により微小な塵(パーティクル)が発生する。パーティクルを除去するための洗浄を伴うため、加工にかかる工数やコストは更に増加した。   Among the evaluation items in Table 1 tested in the configuration of FIG. 7A, the slidability ○ was satisfactory even after 20,000 reciprocations, but the slidability x was chattered during the first reciprocation, Did not endure use. Chatter ○ indicates that chatter did not occur, and chatter × indicates that the sensor substrate could not be properly slid due to catching and vibration. Cost ○ indicates that a lot of chamfering can be applied to the wafer at one time in order to add a dry etching (vapor phase etching) process in the middle of the wafer process. Yes. The cost x indicates that both the taper processing and the blending processing cannot be collectively chamfered in wafer units, and the processing cost has increased. No. In the blending process No. 4, a good result was obtained in terms of sliding performance by increasing the depth, but fine dust (particles) is generated by machining. Since the cleaning for removing the particles is involved, the man-hours and costs for the processing further increase.

Figure 0005637453
Figure 0005637453

磁気媒体から出ている磁気を磁気センサーで検出し、可動部材の変位あるいは速度を求めることができる磁気式エンコーダーとして、本発明を適用することができる。   The present invention can be applied as a magnetic encoder capable of detecting the magnetism emitted from the magnetic medium with a magnetic sensor and determining the displacement or speed of the movable member.

1:シリコンウェハ、
1a:溝部、
1b:基部、
1c:シリコン基板、
2:GMRセンサー、
2a:GMR素子、
2b:配線膜、
2c:電極パッド、
3:被覆、
4:フォトレジスト、
5:レジストパターン、
6:プラズマ、
7:R面取り部、
7’:R形状、
10:センサー基板、
11:媒体対向側の面、
20:配線基板、
30:センサー保持板、
30’:センサー保持板、
30’’:センサー保持板、
31:センサー保持部、
32a,32b:弾性変形部、
32e,32f:弾性変形部、
32d:弾性変形部、
33a,33b:支持部、
33s:スリット、
34a,34b:交差部、
35a,35b:太幅部、
36a,36b:広幅部、
36s:スペース、
37:固定部、
38:孔、
39a,39b:孔、
40:FPC、
41:樹脂、
50a、50b:取り付け台、
60:磁気シート、
60a:磁気シートの縁、
61:鏡筒、
101c:Si基板、
102:GMRセンサー、
103:被覆、
107a:面取り部、
107b:エッジ、
110:センサー基板、
130:センサー保持板、
133a,133b:支持部、
133s:スリット
201c:Si基板、
202:GMRセンサー、
203:被覆、
207:ブレンド加工部、
210:センサー基板
1: Silicon wafer,
1a: groove,
1b: base,
1c: silicon substrate,
2: GMR sensor,
2a: GMR element,
2b: wiring film,
2c: electrode pad,
3: coating,
4: Photoresist
5: resist pattern,
6: Plasma,
7: R chamfer,
7 ': R shape,
10: sensor substrate,
11: Surface facing the medium
20: wiring board,
30: sensor holding plate,
30 ': sensor holding plate,
30 ″: sensor holding plate,
31: Sensor holding part,
32a, 32b: elastic deformation part,
32e, 32f: elastic deformation part,
32d: elastic deformation part,
33a, 33b: support part,
33s: slit,
34a, 34b: intersection,
35a, 35b: thick part,
36a, 36b: wide part,
36s: space,
37: fixed part,
38: hole,
39a, 39b: holes,
40: FPC,
41: resin,
50a, 50b: mounting base,
60: Magnetic sheet,
60a: edge of magnetic sheet,
61: barrel,
101c: Si substrate,
102: GMR sensor,
103: coating,
107a: chamfered portion,
107b: edge,
110: sensor substrate,
130: sensor holding plate,
133a, 133b: support part,
133s: slit 201c: Si substrate,
202: GMR sensor,
203: coating,
207: Blend processing section,
210: Sensor substrate

Claims (6)

磁気媒体に摺動させるセンサー基板と、前記センサー基板を設ける配線基板と、前記配線基板を介して前記センサー基板を支持するセンサー保持板と、前記配線基板に接続されるフレキシブルケーブルとを備え、
前記センサー基板は、Siウェハからなり押し付け荷重を与えながら磁気媒体と摺動させるものであり、当該センサー基板の検出面の摺動方向の両側の稜にドライエッチングで形成されたR面取りが施されており、
前記R面取りされた面は、前記磁気媒体に対向し、面取り箇所における深さより幅を大きくしたエッジの無い凸曲面であり、且つ、Ra<1nmの面粗さを備えることを特徴とする磁気センサー。
A sensor board that slides on a magnetic medium; a wiring board on which the sensor board is provided; a sensor holding plate that supports the sensor board via the wiring board; and a flexible cable connected to the wiring board.
The sensor substrate is made of a Si wafer and is slid with a magnetic medium while applying a pressing load . R chamfering formed by dry etching is applied to the ridges on both sides in the sliding direction of the detection surface of the sensor substrate. Has been
The R-chamfered surface is a convex curved surface having no edge facing the magnetic medium, having a width larger than the depth at the chamfered portion , and has a surface roughness of Ra <1 nm. .
前記凸曲面は、面取り箇所における深さが3〜6μm、幅が20〜50μmであることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサー。 2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the convex curved surface has a chamfered portion having a depth of 3 to 6 μm and a width of 20 to 50 μm . 前記センサー基板には、巨大磁気抵抗効果を利用した検出素子を有することを特徴とする請求項1または2に記載の磁気センサー。   The magnetic sensor according to claim 1, wherein the sensor substrate includes a detection element using a giant magnetoresistance effect. 請求項1ないし3に記載の前記磁気センサーと磁気媒体を用い、カメラ用レンズ鏡筒の回転変位を検知することを特徴とする磁気式エンコーダ。   A magnetic encoder using the magnetic sensor according to claim 1 and a magnetic medium to detect rotational displacement of a camera lens barrel. Siウェハ上に形成した磁気センサーを構成する検出素子を、前記Siウェハと同等のエッチングレートであるフォトレジストで被覆する工程と、
前記フォトレジストを加熱して、両側の稜に凸曲面を有するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターン及びSiウェハを共に酸素ガスを含むエッチングガスを用いながらドライエッチングして、前記凸曲面の形状の少なくとも一部をSiウェハの両側の稜に転写する工程と、
前記Siウェハを切断して、前記凸曲面の少なくとも一部を稜に有するR面取りを施すと共に、前記R面取りされた面は面取り箇所における深さより幅を大きくしたエッジの無い凸曲面であり、且つ、Ra<1nmの面粗さを備える矩形状のセンサー基板を得る工程とを備えることを特徴とする磁気センサーの製造方法。
Coating a detection element constituting a magnetic sensor formed on a Si wafer with a photoresist having an etching rate equivalent to that of the Si wafer;
Heating the photoresist to form a resist pattern having convex curved surfaces on both edges;
Both the resist pattern and the Si wafer are dry-etched using an etching gas containing oxygen gas, and at least a part of the shape of the convex curved surface is transferred to the ridges on both sides of the Si wafer;
Cutting the Si wafer to give an R chamfer having at least a part of the convex curved surface as a ridge, and the R chamfered surface is a convex curved surface without an edge having a width larger than a depth at a chamfered portion; and And a step of obtaining a rectangular sensor substrate having a surface roughness of Ra <1 nm.
巨大磁気抵抗効果を用いた検出素子をSiウェハに形成する工程と、
前記検出素子を、前記Siウェハと同等のエッチングレートである矩形状のフォトレジストで被覆する工程と、
前記矩形状のフォトレジストを加熱して両側の稜線の角を丸めて、凸曲面の稜を有するレジストパターンを得る工程と、
前記レジストパターン及び前記Siウェハを共に酸素ガスを含むエッチングガスを用いながらドライエッチングすることにより、レジストパターンの残部及びSiウェハの両側に前記凸曲面の稜の形状を転写する工程と、
前記レジストパターンの残部を除去する工程と、
前記Siウェハに転写された凸曲面の稜の少なくとも一部を残すように、前記Siウェハを切断し、前記稜にR面取りを施し、R面取りされた面は面取り箇所における深さより幅を大きくしたエッジの無い凸曲面であり、且つ、Ra<1nmの面粗さを備える矩形状のセンサー基板を得る工程とを備えることを特徴とする磁気センサーの製造方法。
Forming a sensing element using a giant magnetoresistive effect on a Si wafer;
Coating the detection element with a rectangular photoresist having an etching rate equivalent to that of the Si wafer;
Heating the rectangular photoresist to round the corners of the ridge lines on both sides to obtain a resist pattern having convex curved ridges;
Transferring the shape of the ridges of the convex curved surface to the rest of the resist pattern and both sides of the Si wafer by dry-etching the resist pattern and the Si wafer together using an etching gas containing oxygen gas ; and
Removing the remainder of the resist pattern;
The Si wafer was cut to leave at least a part of the convex curved ridge transferred to the Si wafer, and the R edge was chamfered, and the R chamfered surface was made wider than the depth at the chamfered portion. And a step of obtaining a rectangular sensor substrate having a convex curved surface having no edge and a surface roughness of Ra <1 nm.
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