JP6127271B2 - Giant magnetoresistive element - Google Patents
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Description
本発明は、磁界が印加されると電気抵抗値が変化する巨大磁気抵抗素子に関する。 The present invention relates to a giant magnetoresistive element whose electric resistance value changes when a magnetic field is applied.
巨大磁気抵抗素子は、GMR(Giant Magneto Resistance)素子とも呼ばれ、磁界が印加されると電気抵抗値が変化する特性を有している。このような性質を利用して、巨大磁気抵抗素子は、磁界を検知するセンサとして用いられている。そして、測定したい物理量が磁界の場合だけでなく、磁界と関連付けられた物理量を間接的に測定することもできる。例えば、相対的に移動する2個の物体の一方に周期的に着磁された磁気スケールを配置し、他方の物体に磁気センサを配置して、磁気シートからの磁気を磁気センサで検知することにより、これらの2個の物体の相対位置を測定するセンサに巨大磁気抵抗素子が用いられることもある。 The giant magnetoresistive element is also called a GMR (Giant Magneto Resistance) element, and has a characteristic that an electric resistance value changes when a magnetic field is applied. Utilizing such properties, the giant magnetoresistive element is used as a sensor for detecting a magnetic field. In addition to the case where the physical quantity to be measured is a magnetic field, the physical quantity associated with the magnetic field can be indirectly measured. For example, a magnetic scale periodically magnetized is arranged on one of two relatively moving objects, a magnetic sensor is arranged on the other object, and magnetism from the magnetic sheet is detected by the magnetic sensor. Therefore, a giant magnetoresistive element may be used as a sensor for measuring the relative position of these two objects.
巨大磁気抵抗素子によって磁界を検知する際には、巨大磁気抵抗素子の抵抗値自体を測定するのではなく、電圧を測定する方法が一般的であり、巨大磁気抵抗素子を構成する4個の磁気抵抗体パターンをフルブリッジ状に接続する方法も知られている。このような場合、フルブリッジ回路における中点電位を出力として得ている。 When a magnetic field is detected by a giant magnetoresistive element, the resistance value of the giant magnetoresistive element itself is not measured, but a method of measuring voltage is generally used, and the four magnets constituting the giant magnetoresistive element are used. A method of connecting resistor patterns in a full bridge shape is also known. In such a case, the midpoint potential in the full bridge circuit is obtained as an output.
上記のような位置を検出するセンサの場合に、2個の物体を相対的に運動させたときの出力波形は、条件によってはパルス的な歪んだものとなる。出力波形は、正弦波に近いほうが様々な信号処理を行なうのに都合が良い場合が多いが、パルス的な出力波形の場合にはノイズとの区別がつき難くなるなど、取り扱いが不便であることが多い。 In the case of the sensor for detecting the position as described above, the output waveform when the two objects are moved relative to each other is distorted like a pulse depending on conditions. An output waveform closer to a sine wave is often convenient for various signal processing, but in the case of a pulsed output waveform, it is difficult to distinguish it from noise. There are many.
そうした中で、出力波形を正弦波に近づけるために、巨大磁気抵抗素子の4個の磁気抵抗体パターンを磁界の方向に対する垂直な方向に段違いで配置し、それぞれの磁気抵抗体パターンの磁界の方向への長さを長くした構成が知られている(特許文献1)。 Under such circumstances, in order to approximate the output waveform to a sine wave, the four magnetoresistive patterns of the giant magnetoresistive element are arranged in a step perpendicular to the direction of the magnetic field, and the direction of the magnetic field of each magnetoresistive pattern. The structure which lengthened the length to is known (patent document 1).
巨大磁気抵抗素子に印加させる磁界は、2個の物体を相対的に運動させる方向に対して垂直な方向は均一であることが理想である。しかし、様々な理由により均一ではないことが生じる。4個の巨大磁気抵抗体パターンを磁界の方向に対する垂直な方向に段違いに配置すると、上記のような磁界の不均一の影響を受け、ある磁気抵抗体パターンと磁気抵抗体パターンとに印加される磁界も異なってしまう。また、巨大磁気抵抗素子が形成された基板が2個の物体を相対的に運動させる方向に平行な方向を軸として傾いた場合にも、同様に印加される磁界が異なってしまい、出力に影響を与えてしまい測定精度を悪化させてしまう。 Ideally, the magnetic field applied to the giant magnetoresistive element is uniform in the direction perpendicular to the direction in which the two objects move relatively. However, it may not be uniform for various reasons. If four giant magnetoresistive patterns are arranged in a step perpendicular to the direction of the magnetic field, they are applied to a certain magnetoresistive pattern and the magnetoresistive pattern under the influence of the magnetic field nonuniformity as described above. The magnetic field is also different. In addition, when the substrate on which the giant magnetoresistive element is formed is tilted about the direction parallel to the direction in which the two objects are moved relative to each other, the applied magnetic field is also different, which affects the output. Measurement accuracy is deteriorated.
また、近年の小型化の流れのなかで、磁気センサおよび磁気センサに用いられる巨大磁気抵抗素子も小型化が望まれるようになっているが、4個の磁気抵抗体パターンを磁界の方向に対する垂直な方向に段違いに配置する場合には、段違いになる分サイズが大きくなってしまう。 In recent years, the miniaturization of the magnetic sensor and the giant magnetoresistive element used in the magnetic sensor is desired in the trend of miniaturization, but the four magnetoresistive patterns are perpendicular to the direction of the magnetic field. If they are arranged in different directions, the size will be increased by the difference.
本発明は上記従来課題を解決するもので、出力波形を正弦波に近づけつつ小型化を実現させ、より高精度の測定を実現する巨大磁気抵抗素子を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a giant magnetoresistive element that realizes miniaturization while making the output waveform close to a sine wave and realizes higher-precision measurement.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、基板と、前記基板上に形成された第1の磁気抵抗体パターンと、前記基板上に形成された第2の磁気抵抗体パターンとを備え、前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンはそれぞれ全体として往路部および復路部を備えた折り返しの形状であり、前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの往路部は凹部と凸部の九十九折れ形状を繰り返した構成を有し、前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの前記往路部と前記復路部のそれぞれの前記凸部は互いに反対方向に突出し、前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの復路部は凹部と凸部の九十九折れ形状を繰り返した構成を有し、前記第1の磁気抵抗体パターンの凹部に前記第2の磁気抵抗体パターンの凸部が入り込む構成を有する巨大磁気抵抗素子である。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項1に記載の発明は、各磁気抵抗体パターンにおける往路部と復路部の凸部が互いに反対方向に突出しているので、凸部の突出方向における各磁気抵抗体パターンの最大距離を大きくすることができるので、出力波形を正弦波に近づけることが可能となる。さらに、復路部の凹部に隣接する往路部の凸部が入り込む構成であるので、余白を少なくすることができ、小さな面積に磁気抵抗体パターンを効率的に配置させ、巨大磁気抵抗素子を小型にすることができるという作用効果を有する。また、各磁気抵抗体パターンの往路部および復路部の進行方向の垂直方向に対して、各磁気抵抗体パターンの往路部は互いにほぼ同じ位置にあり、各復路部も互いにほぼ同じ位置にあるので、前記進行方向の磁界が均一でない場合や、基板が前記進行方向に垂直な方向を軸として傾いている場合であっても、その影響を抑えることが可能となり、より高精度の測定が可能となる。 According to the first aspect of the present invention, since the convex portions of the forward path portion and the backward path portion of each magnetic resistor pattern protrude in opposite directions, the maximum distance of each magnetic resistor pattern in the protruding direction of the convex portion is increased. Therefore, the output waveform can be approximated to a sine wave. Further, since the convex part of the forward path part adjacent to the concave part of the return path part is inserted, the margin can be reduced, the magnetoresistive pattern can be efficiently arranged in a small area, and the giant magnetoresistive element can be made compact. It has the effect of being able to do. In addition, the forward path portions of the magnetoresistive patterns are in substantially the same position with respect to the direction perpendicular to the traveling direction of the forward path portion and the return path portion of each magnetic resistor pattern, and the return path portions are also in substantially the same position. Even when the magnetic field in the traveling direction is not uniform, or even when the substrate is tilted about the direction perpendicular to the traveling direction, the influence can be suppressed, and more accurate measurement is possible. Become.
請求項2に記載の発明は、特に、前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの往路部と前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの復路部は、それぞれの前記往路部および前記復路部の間に位置して進行方向に向いた軸に対して互いに対称となる巨大磁気抵抗素子である。 The invention according to claim 2 is particularly the forward path portion of each of the first magnetic resistor pattern and the second magnetic resistor pattern, the first magnetic resistor pattern, and the second magnetic resistor. Each return path portion of the pattern is a giant magnetoresistive element that is located between each of the forward path portion and the return path portion and that is symmetrical with respect to an axis directed in the traveling direction.
請求項2に記載の発明は、上記構成により請求項1に記載の発明と同様の作用効果を有する。
The invention according to claim 2 has the same function and effect as the invention according to
請求項3に記載の発明は、特に、前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの往路部と前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの復路部は前記往路部および前記復路部の間に位置して進行方向に向いた軸に対し、前記往路部における凸部の対称な位置には前記復路部における凹部が位置し、前記往路部における凹部の対称な位置には前記復路部における凸部が位置する巨大磁気抵抗素子である。 In the invention according to claim 3, in particular, the forward path portion of each of the first magnetic resistor pattern and the second magnetic resistor pattern, the first magnetic resistor pattern, and the second magnetic resistor. Each return path portion of the pattern is located between the forward path portion and the return path portion and is directed in the traveling direction, and a concave portion in the return path portion is located at a symmetrical position of the convex portion in the forward path portion, It is a giant magnetoresistive element in which the convex part in the return path part is located at a symmetrical position of the concave part in the forward path part.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明と同様な作用効果を有する。
The invention according to claim 3 has the same effect as that of the invention according to
請求項4記載の発明は、特に、前記第1の磁気抵抗体パターンの往路部および復路部はそれぞれ前記第2の磁気抵抗体パターンの往路部および復路部と等しい形状である巨大磁気抵抗素子である。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明と同様な作用効果を有する。さらに、各磁気抵抗体パターンにおける往路部の形状が互いに等しく、さらに復路部の形状が互いに等しいので、各磁気抵抗体パターンの往路部および復路部の進行方向における位置関係が等しくなり、各磁気抵抗体パターン間での外部からの磁気を取り込む条件を前記の進行方向においては揃えることができるので、特性を向上させることができる。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、さらに、前記基板上に形成された第3の磁気抵抗体パターンと、前記基板上に形成された第4の磁気抵抗体パターンとを備え、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンはそれぞれ全体として往路部および復路部を備えた折り返しの形状であり、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの往路部は凹部と凸部の九十九折れ形状を繰り返した構成を有し、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの復路部は凹部と凸部の九十九折れ形状を繰り返した構成を有し、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの前記往路部と前記復路部のそれぞれの前記凸部は互いに反対方向に突出し、前記第2の磁気抵抗体パターンの凹部に前記第3の磁気抵抗体パターンの凸部が入り込む構成を有し、前記第3の磁気抵抗体パターンの凹部に前記第4の磁気抵抗体パターンの凸部が入り込む構成を有する磁気抵抗素子であり、請求項1に記載の発明と同様の作用効果を有する。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、特に、前記第1の磁気抵抗体パターン、前記第2の磁気抵抗体パターン、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの往路部と前記第1の磁気抵抗体パターン、前記第2の磁気抵抗体パターン、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの復路部は、それぞれの前記往路部および前記復路部の間に位置して進行方向に向いた軸に対して互いに対称となる巨大磁気抵抗素子であり、請求項2記載の発明と同様の作用効果を有する。
In the invention according to
請求項7に記載の発明は、特に、前記第1の磁気抵抗体パターン、前記第2の磁気抵抗体パターン、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの往路部と前記第1の磁気抵抗体パターン、前記第2の磁気抵抗体パターン、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの復路部は、それぞれの前記往路部および前記復路部の間に位置して進行方向に向いた軸に対し、前記往路部における凸部の対称な位置には前記復路部における凹部が位置し、前記往路部における凹部の対称な位置には前記復路部における凸部が位置する巨大磁気抵抗素子であり、請求項3に記載の発明と同様の作用効果を有する。 The invention according to claim 7 is, in particular, the forward path of each of the first magnetoresistive pattern, the second magnetoresistive pattern, the third magnetoresistive pattern, and the fourth magnetoresistive pattern. And the return path portions of the first and second magnetoresistive patterns, the second magnetoresistive pattern, the third magnetoresistive pattern, and the fourth magnetoresistive pattern, respectively, A recess in the return path is located at a symmetrical position of the protrusion in the forward path with respect to an axis that is positioned between the return paths and directed in the traveling direction, and is in a symmetrical position of the recess in the forward path. It is a giant magnetoresistive element in which the convex part in the said return path part is located, and has the same effect as the invention of Claim 3.
請求項8に記載の発明は、特に、前記第1の磁気抵抗体パターン、前記第2の磁気抵抗体パターン、前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンはそれぞれ往路部が等しい形状であり、それぞれ復路部が等しい形状である巨大磁気抵抗素子である。請求項8に記載の発明は、請求項4に記載の発明と同様な効果を有する。さらに、各磁気抵抗体パターンの往路部および復路部の進行方向の垂直方向に対して、各磁気抵抗体パターンの往路部と復路部は互いに同じ位置にあるので、前記進行方向の磁界が均一でない場合や、基板が前記進行方向に垂直な方向を軸として傾いている場合であっても、その影響を排除することが可能となり、より高精度の測定が可能となる。
In the invention according to
本発明の巨大磁気抵抗素子は、出力波形を正弦波に近づけつつ小型化を実現するものである。 The giant magnetoresistive element of the present invention achieves miniaturization while making the output waveform close to a sine wave.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における巨大磁気抵抗素子について、図面を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the giant magnetoresistive element according to the first exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1における巨大磁気抵抗素子の平面図、図2は図1の一部拡大図である。
1 is a plan view of a giant magnetoresistive element according to
巨大磁気抵抗素子1は、基板2上に第1の磁気抵抗体パターン3、第2の磁気抵抗体パターン4、第3の磁気抵抗体パターン5および第4の磁気抵抗体パターン6が形成されている。
The
基板2はアルミナの表面にガラスグレーズを形成したものや、シリコンからなるものを用いることができる。 As the substrate 2, a substrate in which glass glaze is formed on the surface of alumina or a substrate made of silicon can be used.
第1の磁気抵抗体パターン3、第2の磁気抵抗体パターン4、第3の磁気抵抗体パターン5および第4の磁気抵抗体パターン6は、いずれも巨大磁気抵抗体を所定の形状に形成したものである。巨大磁気抵抗体には、例えば、Ni、Fe、Coからなる磁性体層とCuからなる非磁性体層とを繰り返し積層したものを用いることができる。
Each of the first magnetoresistive pattern 3, the
第1の磁気抵抗体パターン3は一端を第1の端子7と他端を第2の端子8とそれぞれ接続している。第1の磁気抵抗体パターン3は凹部3aと凸部3bとが繰り返された構成を有している。第1の磁気抵抗体パターン3は往路部3c、復路部3d、折り返し部3eおよび引き出し部3fとに分けられる。往路部3cは、凹部3aと凸部3bとの繰り返しの形状を有している。復路部3dも凹部3aと凸部3bとの繰り返しの形状を有しており、折り返し部3eを介して往路部3cと接続している。往路部3cおよび復路部3dは引き出し部3fを介してそれぞれ第1の端子7または第2の端子8に接続している。
The first magnetoresistive pattern 3 has one end connected to the first terminal 7 and the other end connected to the
軸3gは、往路部3cと復路部3dとの間に位置する軸であり、往路部3cと復路部3dとは軸3gに対して対称な形状である。また、往路部3cの凸部3bと、復路部3dの凸部3bとは互いに反対方向に突出している。
The
第2の磁気抵抗体パターン4の一端は第3の端子9と、他端は第4の端子10とそれぞれ接続されている。同様に、第3の磁気抵抗体パターン5の一端は第5の端子11と、他端は第6の端子12と、第4の磁気抵抗体パターン6の一端は第7の端子13と、他端は第8の端子14とそれぞれ接続している。第1の磁気抵抗体パターン3と第3の磁気抵抗体パターン5とは、向きも含めて同じ形状である。第2の磁気抵抗体パターン4と第4の磁気抵抗体パターン6とは向きを含めて同じ形状である。第1の磁気抵抗体パターン3と第2の磁気抵抗体パターン4とは、軸3gに垂直方向の軸(図示せず)に対し対称な形状となっている。
One end of the
第2の磁気抵抗体パターン4、第3の磁気抵抗体パターン5および第4の磁気抵抗体パターン6は、第1の磁気抵抗体パターン3と同様に、それぞれ、凹部と凸部との繰り返しの構成を有し、さらに往路部と復路部を有し、それぞれの往路部と復路部間に存在する軸に対しそれぞれの往路部と復路部とが対称な形状である。
Similar to the first magnetoresistive pattern 3, the
また、第1の磁気抵抗体パターン3の復路部3dと第2の磁気抵抗体パターン4の往路部、第2の磁気抵抗体パターン4の復路部と第3の磁気抵抗体パターン5の往路部、第3の磁気抵抗体パターン5の復路部と第4の磁気抵抗体パターン6の往路部とは、それぞれ隣接しており、それぞれの復路部の凹部に隣接する往路部の凸部が入り込む構成になっている。
Further, the
以上のように、巨大磁気抵抗素子1は、基板2上の余白が少なくなり、小型化が可能となる。なお、図2は、分りやすく図示するために往路部3cと復路部3dとの間を広げて記載している。
As described above, the
次に、巨大磁気抵抗素子1を用いた磁気センサについて説明する。図3(a)は本発明の実施の形態1における巨大磁気抵抗素子を用いた磁気センサの斜視図、(b)は同磁気センサの配置を示す図、(c)は同磁気センサの回路図である。図3はいずれも動作を説明するための模式図であり、詳細なパターン図は省略している。
Next, a magnetic sensor using the
磁気スケール20は円盤状でその円周上にN極とS極とが交互に着磁されている。ここで、着磁周期をλとする。着磁周期は、例えば、あるN極から隣接するN極までの円周上の距離である。巨大磁気抵抗素子1は磁気スケール20からの磁界を検出できるように磁気スケール20の近傍に配置されている。
The
第1の磁気抵抗体パターン3と第3の磁気抵抗体パターン5との距離、および第2の磁気抵抗体パターン4と第4の磁気抵抗体パターン6との距離はともにλ/4である。また、1の磁気抵抗体パターン3と第2の磁気抵抗体パターン4との距離はλ/8である。従って、第2の磁気抵抗体パターン4と第3の磁気抵抗体パターン5との距離、および第3の磁気抵抗体パターン5と第4の磁気抵抗体パターン6との距離はそれぞれλ/8である。また、第1の磁気抵抗体パターン3、第2の磁気抵抗体パターン4、第3の磁気抵抗体パターン5および第4の磁気抵抗体パターン6の具体的なパターン形状は図1に示すものであり、図3における紙面上下方向は、図1における紙面上下方向に合致する。従って、図3における第1の磁気抵抗体パターン3、第2の磁気抵抗体パターン4、第3の磁気抵抗体パターン5および第4の磁気抵抗体パターン6の往路部および復路部は、図面の上下方向に延伸するものである。
The distance between the first magnetoresistive pattern 3 and the third
第1の磁気抵抗体パターン3と第3の磁気抵抗体パターン5とは電気的に直列に接続されており、第1の磁気抵抗体パターン3側の端部は電圧端子21に、第3の磁気抵抗体パターン5側の端部はグランド端子22にそれぞれ接続されている。第1の磁気抵抗体パターン3と第3の磁気抵抗体パターン5との接続部は第1の出力端子23に接続されている。
The first magnetoresistive pattern 3 and the third
第2の磁気抵抗体パターン4と第4の磁気抵抗体パターン6とは電気的に直列に接続されており、第2の磁気抵抗体パターン4側の端部は電圧端子21に、第4の磁気抵抗体パターン6側の端部はグランド端子22にそれぞれ接続されている。第2の磁気抵抗体パターン4と第4の磁気抵抗体パターン6との接続部は第2の出力端子24に接続されている。
The
従って、図1における第1の端子7と第3の端子9は電圧端子21に接続し、第6の端子12と第8の端子14はグランド端子22に接続し、第2の端子8と第5の端子11は第1の出力端子23に接続し、第4の端子10と第7の端子13は第2の出力端子24に接続している。なお、第2の端子8と第5の端子11は別々の電極ではなく1個の電極にしてもよい。同様に第4の端子10と第7の端子13も1個の電極にしてもよい。
Accordingly, the first terminal 7 and the third terminal 9 in FIG. 1 are connected to the voltage terminal 21, the
上記のような電気的接続および磁気スケール20の着磁周期に対する第1の磁気抵抗体パターン3、第2の磁気抵抗体パターン4、第3の磁気抵抗体パターン5および第4の磁気抵抗体パターン6の配置位置を行なうことで、磁気スケール20の回転角度や回転速度を検出することができる。
The first magnetoresistive pattern 3, the
なお、実施の形態1においては磁気スケール20が円盤状で回転するものであるが、直線状であってもよい。この場合には、移動距離や移動速度を検出することができる。
In the first embodiment, the
着磁周期はλであるが、巨大磁気抵抗素子はN極とS極との判別が出来ないので、巨大磁気抵抗素子1からの出力の周期はλ/2毎になる。従って、λ/2を超える絶対位置の検出は何らかの手段で基準位置を検出し、その基準位置からの相対位置を求めることで絶対位置を求めることになる。絶対角度の検出においても同様である。
Although the magnetization period is λ, since the giant magnetoresistive element cannot discriminate between the N pole and the S pole, the period of the output from the
ここで、実施の形態1における巨大磁気抵抗素子1は、各磁気抵抗体パターンにおける往路部の凸部と復路部の凸部とはそれぞれ互いに反対方向に突出し、この突出の向きを印加される磁界の方向とすることで、出力波形が、パルス状の形状ではなく、より正弦波に近い形状にすることができる。さらに、凹部に隣接するパターンの凸部が入り込む形状であるので、狭い場所での効率的なパターン配置が可能となり、小型を可能とすることができる。また、各磁気抵抗体パターンの往路部および復路部の進行方向の垂直方向に対して、各磁気抵抗体パターンの往路部は互いにほぼ同じ位置にあり、各復路部も互いにほぼ同じ位置にあるので、前記進行方向の磁界が均一でない場合や、基板が前記進行方向に垂直な方向を軸として傾いている場合であっても、その影響を抑えることが可能となり、より高精度の測定が可能となる。
Here, in the
(実施の形態2)
実施の形態2における巨大磁気抵抗素子は、実施の形態1における巨大磁気抵抗素子と磁気抵抗パターンの形状が異なっている。以下、実施の形態2における巨大磁気抵抗素子について説明をする。
(Embodiment 2)
The giant magnetoresistive element in the second embodiment is different from the giant magnetoresistive element in the first embodiment in the shape of the magnetoresistive pattern. Hereinafter, the giant magnetoresistive element in Embodiment 2 will be described.
図4は本発明の実施の形態2における巨大磁気抵抗素子の平面図、図5は図4の一部拡大図である。 4 is a plan view of a giant magnetoresistive element according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG.
巨大磁気抵抗素子31は、基板32上に第1の磁気抵抗体パターン33、第2の磁気抵抗体パターン34、第3の磁気抵抗体パターン35および第4の磁気抵抗体パターン36が形成されている。
The
基板32はアルミナの表面にガラスグレーズを形成したものや、シリコンからなるものを用いることができる。
As the
第1の磁気抵抗体パターン33、第2の磁気抵抗体パターン34、第3の磁気抵抗体パターン35および第4の磁気抵抗体パターン36は、いずれも巨大磁気抵抗体を所定の形状に形成したものである。巨大磁気抵抗体には、例えば、Ni、Fe、Coからなる磁性体層とCuからなる非磁性体層とを繰り返し積層したものを用いることができる。
Each of the
第1の磁気抵抗体パターン33は一端を第1の端子37と他端を第2の端子38とそれぞれ接続している。第1の磁気抵抗体パターン33は凹部33aと凸部33bとが繰り返された構成を有している。第1の磁気抵抗体パターン33は往路部33c、復路部33d、折り返し部33eおよび引き出し部33fとに分けられる。往路部33cは、凹部33aと凸部33bとの繰り返しの形状を有している。復路部33dも凹部33aと凸部33bとの繰り返しの形状を有しており、折り返し部33eを介して往路部33cと接続している。往路部33cおよび復路部33dは引き出し部33fを介してそれぞれ第1の端子37または第2の端子38に接続している。
The
軸33gは、往路部33cと復路部33dとの間に位置する軸であり、軸33gに関して往路部33cの凹部33aに対する対称の位置には復路部33dの凸部33bが位置し、往路部33cの凸部33bに対する対称の位置には復路部33dの凹部33aが位置する。
The
第2の磁気抵抗体パターン34の一端は第3の端子39と、他端は第4の端子40とそれぞれ接続されている。同様に、第3の磁気抵抗体パターン35の一端は第5の端子41と、他端は第6の端子42と、第4の磁気抵抗体パターン36の一端は第7の端子43と、他端は第8の端子44とそれぞれ接続している。第1の磁気抵抗体パターン33と第3の磁気抵抗体パターン35とは、向きも含めて同じ形状である。第2の磁気抵抗体パターン34と第4の磁気抵抗体パターン36とは向きを含めて同じ形状である。第1の磁気抵抗体パターン33と第2の磁気抵抗体パターン34とは、軸33gに垂直方向の軸(図示せず)に対し対称な形状となっている。
One end of the
第2の磁気抵抗体パターン34、第3の磁気抵抗体パターン35および第4の磁気抵抗体パターン36は、第1の磁気抵抗体パターン33と同様に、それぞれ、凹部と凸部との繰り返しの構成を有し、さらに往路部と復路部を有し、それぞれの往路部と復路部間に存在する軸に対しそれぞれの往路部の凸部に対称な位置にそれぞれの復路部の凹部が、それぞれの往路部の凹部に対称な位置にそれぞれの復路部の凸部が位置している形状である。
Similar to the
また、第1の磁気抵抗体パターン33の復路部33dと第2の磁気抵抗体パターン34の往路部、第2の磁気抵抗体パターン34の復路部と第3の磁気抵抗体パターン35の往路部、第3の磁気抵抗体パターン35の復路部と第4の磁気抵抗体パターン36の往路部とは、それぞれ隣接しており、それぞれの復路部の凹部に隣接する往路部の凸部が入り込む構成になっている。
Further, the
また、第1の磁気抵抗体パターン33の往路部33cは第2の磁気抵抗体パターン34の往路部、第3の磁気抵抗体パターン35の往路部、および第4の磁気抵抗体パターン36の往路部とは、電流の流れる方向を考慮せずに形状のみを比較した際には互いに等しい形状である。
The
同様に、第1の磁気抵抗体パターン33の復路部33dは第2の磁気抵抗体パターン34の復路部、第3の磁気抵抗体パターン35の復路部、および第4の磁気抵抗体パターン36の復路部とは、電流の流れる方向を考慮せずに形状のみを比較した際には互いに等しい形状である。
Similarly, the
以上のように、巨大磁気抵抗素子31は、基板32上の余白が少なくなり、小型化が可能となる。なお、図5は、分りやすく図示するために往路部33cと復路部33dとの間を広げて記載している。
As described above, the
実施の形態2における巨大磁気抵抗素子においても、実施の形態1における巨大磁気抵抗素子と同様に、例えば図3に示すような磁気センサに適用が可能であり、実施の形態1における巨大磁気抵抗素子と同様の作用効果を得ることができる。この場合、実施の形態1と同様に第2の端子38と第5の端子41の電極を1個にまとめてもよく、第4の端子40と第7の端子43の電極を1個にまとめてもよい。
The giant magnetoresistive element in the second embodiment can also be applied to a magnetic sensor as shown in FIG. 3, for example, like the giant magnetoresistive element in the first embodiment. The same effect can be obtained. In this case, as in the first embodiment, the electrodes of the
実施の形態2における各磁気抵抗体パターンは往路部および復路部の形状がそれぞれ互いに等しいので、実質的に磁界を感じる領域を考慮した各磁気抵抗体パターンの図4における紙面上下方向の位置は、いずれも等しい位置になる。これにより、各磁気抵抗体パターンの往路部および復路部の進行方向の垂直方向に対して、各磁気抵抗体パターンの往路部と復路部は互いに同じ位置にあるので、前記進行方向の磁界が均一でない場合や、基板が前記進行方向に垂直な方向を軸として傾いている場合であっても、その影響を排除することが可能となり、より高精度の測定が可能となる。 Since each magnetoresistive pattern in the second embodiment has the same shape of the forward path part and the return path part, the position of each magnetoresistive pattern in FIG. Both are in the same position. As a result, the forward path and the return path of each magnetoresistive pattern are in the same position with respect to the vertical direction of the forward path and the backward path of each magnetoresistive pattern, so that the magnetic field in the travel direction is uniform. However, even when the substrate is tilted about the direction perpendicular to the traveling direction as an axis, it is possible to eliminate the influence and to perform measurement with higher accuracy.
本発明に係る巨大磁気抵抗素子は、磁気センサに用いる巨大磁気抵抗素子に適用して有用である。 The giant magnetoresistive element according to the present invention is useful when applied to a giant magnetoresistive element used in a magnetic sensor.
1 巨大磁気抵抗素子
2 基板
3 第1の磁気抵抗体パターン
3a 凹部
3b 凸部
3c 往路部
3d 復路部
3e 折り返し部
3f 引き出し部
3g 軸
4 第2の磁気抵抗体パターン
5 第3の磁気抵抗体パターン
6 第4の磁気抵抗体パターン
7 第1の端子
8 第2の端子
9 第3の端子
10 第4の端子
11 第5の端子
12 第6の端子
13 第7の端子
14 第8の端子
20 磁気スケール
21 電圧端子
22 グランド端子
23 第1の出力端子
24 第2の出力端子
31 巨大磁気抵抗素子
32 基板
33 第1の磁気抵抗体パターン
34 第2の磁気抵抗体パターン
35 第3の磁気抵抗体パターン
36 第4の磁気抵抗体パターン
33a 凹部
33b 凸部
33c 往路部
33d 復路部
33e 折り返し部
33f 引き出し部
33g 軸
37 第1の端子
38 第2の端子
39 第3の端子
40 第4の端子
41 第5の端子
42 第6の端子
43 第7の端子
44 第8の端子
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板上に形成された第1の磁気抵抗体パターンと、
前記基板上に形成された第2の磁気抵抗体パターンとを備え、
前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンはそれぞれ全体として往路部および復路部を備えた折り返しの形状であり、
前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの往路部は凹部と凸部の九十九折れ形状を繰り返した構成を有し、
前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの復路部は凹部と凸部の九十九折れ形状を繰り返した構成を有し、
前記第1の磁気抵抗体パターンおよび前記第2の磁気抵抗体パターンのそれぞれの前記往路部と前記復路部のそれぞれの前記凸部は互いに反対方向に突出し、
前記第1の磁気抵抗体パターンの凹部に前記第2の磁気抵抗体パターンの凸部が入り込む構成を有する巨大磁気抵抗素子。 A substrate,
A first magnetoresistive pattern formed on the substrate;
A second magnetoresistive pattern formed on the substrate,
Each of the first magnetoresistive pattern and the second magnetoresistive pattern is a folded shape having a forward path portion and a return path portion as a whole,
Each forward path portion of the first magnetoresistive pattern and the second magnetoresistive pattern has a configuration in which ninety-nine folded shapes of a concave portion and a convex portion are repeated,
Each return path portion of the first magnetoresistive pattern and the second magnetoresistive pattern has a configuration in which ninety-nine fold shapes of a concave portion and a convex portion are repeated,
The forward path portions and the convex portions of the return path portions of the first magnetoresistive pattern and the second magnetoresistive pattern protrude in opposite directions, respectively.
A giant magnetoresistive element having a configuration in which a convex portion of the second magnetoresistive pattern enters a concave portion of the first magnetoresistive pattern.
請求項1記載の巨大磁気抵抗素子。 The forward path portions of the first magnetoresistive pattern and the second magnetoresistive pattern and the return path portions of the first magnetoresistive pattern and the second magnetoresistive pattern, respectively, It is symmetrical to each other with respect to an axis that is located between the forward path part and the return path part and that faces in the traveling direction.
The giant magnetoresistive element according to claim 1.
請求項1記載の巨大磁気抵抗素子。 The forward path portions of the first magnetoresistive pattern and the second magnetoresistive pattern and the return path portions of the first magnetic resistor pattern and the second magnetoresistive pattern are the forward path portion and A recess in the return path is located at a symmetrical position of the protrusion in the forward path with respect to an axis that is positioned between the return paths and directed in the traveling direction, and is in a symmetrical position of the recess in the forward path. The convex part in the return path part is located,
The giant magnetoresistive element according to claim 1.
前記基板上に形成された第4の磁気抵抗体パターンとを備え、
前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンはそれぞれ全体として往路部および復路部を備えた折り返しの形状であり、
前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの往路部は凹部と凸部の九十九折れ形状を繰り返した構成を有し、
前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの復路部は凹部と凸部の九十九折れ形状を繰り返した構成を有し、
前記第3の磁気抵抗体パターンおよび前記第4の磁気抵抗体パターンのそれぞれの前記往路部と前記復路部のそれぞれの前記凸部は互いに反対方向に突出し、
前記第2の磁気抵抗体パターンの凹部に前記第3の磁気抵抗体パターンの凸部が入り込む構成を有し、
前記第3の磁気抵抗体パターンの凹部に前記第4の磁気抵抗体パターンの凸部が入り込む構成を有する請求項1記載の磁気抵抗素子。 A third magnetoresistive pattern formed on the substrate;
A fourth magnetoresistive pattern formed on the substrate,
The third magnetoresistive pattern and the fourth magnetoresistive pattern each have a folded shape having a forward path portion and a return path portion as a whole,
Each forward path portion of the third magnetoresistive pattern and the fourth magnetoresistive pattern has a configuration in which ninety-nine bent shapes of a concave portion and a convex portion are repeated,
Each of the return path portions of the third magnetoresistive pattern and the fourth magnetoresistive pattern has a configuration in which ninety-nine bent shapes of a concave portion and a convex portion are repeated,
The forward path portions and the convex portions of the return path portions of the third magnetoresistive pattern and the fourth magnetoresistive pattern protrude in opposite directions, respectively.
The convex portion of the third magnetoresistive pattern enters into the concave portion of the second magnetoresistive pattern;
The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the convex portion of the fourth magnetoresistive pattern enters the concave portion of the third magnetoresistive pattern.
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