JPH02231587A - 基準電圧発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、磁気抵抗素子からのｔ’ｌＦＪ定電圧と比較
される基僧電圧を発生するための基準電圧発生装置に関
する。

（従来の技術） 第１０図に差動検出形の磁気抵抗素子の一例を示す。即
ち、チップ１上には強磁性体から成る同一形状の蛇行状
索子２，３（感磁而）が互いに直交形態で薄膜形成され
ている。また、各蛇行状素子２，３は直列接続されてお
り、その共通接続点に出力端子４が形成されていると共
に、各蛇行状素子２．３の両端に人力端子５．６が形成
されており、入力端子５，６間に所定の電圧Ｖ。を印加
すると、出力端子４からは印加電圧Ｖ。の１／２の大き
さの電圧１　／２　ｖｏが出力される。そして、蛇行状
素子２．３の面方向に鎖交する磁界の方向が変化すると
、出力端子４からはＶ。／２を中心とした正弦波状の一
ＩＩＩ定電圧Ｖ　ａが出力される。従って、第１１図に
示すように波形整形用の比較回路７の反転入力端子（＝
）に上記磁気抵抗素子からのＡＰＩ定電圧Ｖａを与える
と共に、非反転入力端子（＋）に基準電圧としてＶ。／
２を与えるように構成すると、磁界の方向に応じて比較
回路７から鎖交磁界の方向に応じたパルス信号Ｐａが出
力されるから、そのパルス信号Ｐａに基づいて磁界の接
近状態を検知することができる。

さて、上記基準電圧Ｖ。／２を発生するための基準電圧
発生装置としては、第１１図に示すように電源電圧Ｖ。

及びＯｖライン間に抵抗値が等しい抵抗８，９を直列接
続すると共に、その抵抗８．９の共通接続点から得られ
る基準電圧Ｖ。／２を比較器７に与えるようにしている
。ここで、蛇行状素子２，３をチップ１上に形成するた
めのスパッタ装置を用いて各抵抗８．９をチップ１上に
薄膜形成した場合、抵抗の材質が蛇行状素子２．３と同
一材料のときは勿論のこと、異質材料であっても製造行
程の簡単化並びに全体形状の小形化を因ることができる
。しかしながら、抵抗８．９を蛇行状素子２，３と同一
材料で形成した場合は、各抵抗８．９の抵抗値が磁気抵
抗効果によって鎖交磁界の方向に応じて食化し、これに
伴って、各抵抗８．９の抵抗値が灸化して基準電圧がＶ
。／２から変動してしまう虞を生じる。このため、大き
な磁界が抵抗８．９に印加しないようにこれらを肢Ｍ？
Ｉ定川の磁石から十分に離すか、或は磁界が抵抗８，９
に印加しないようにこれらを磁気シールドで遮蔽しなけ
ればならず、設計の自山度が極めて低いばかりでなく、
コスト高を招来するという問題がある。

以上の理由から、従来より、混成集積構造を採用してい
る。つまり、第１２図に示すように混成集積回路基板１
０上に磁気抵抗効果の影響が比較的小さい酸化ルテニウ
ム等から成る厚膜焼成抵抗体を印刷することにより基準
電圧発生用抵抗８．９を形成した後、基板１０上の所定
位置に比較器７及び上記構成のチップ１を実装して構成
されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の従来構成のものの場合、基板１０上に
印刷された厚膜焼成抵抗体の抵抗誤差は比較的大きいか
ら、抵抗８．９を基板１０上に形成しただけでは基準電
圧ｖ０／２を得ることはできない。そこで、基準電圧が
Ｖ。／２となるように、一方の抵抗９の抵抗値をトリミ
ング（その部位を第１２図に９８で示す）する必要から
、製造行程が複雑｛ＬＬでしまうという欠点がある。ま
た、抵抗の材質が磁気抵抗素子と異なる材質の，場合は
、その比抵抗が酸化ルテニウム系厚膜抵抗体に比べ著し
く低いので、抵抗８．９の抵抗値を磁気抵抗素子と同等
以上に設定しようとすると、その形状を蛇行状にして全
長を長くしなければならず、結局、磁気抵抗効果の影響
を受けてその抵抗値が食化してしまう欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、たとえ鎖交磁界に伴ってその抵抗値が嚢化してしまう
性質を有した抵抗を利用して基準電圧をｉりるものであ
っても、磁界が鎖交した場合でもその基準電圧が変動す
ることを効果的に防止することができる基帛電圧発生装
置を提倶するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、各辺が同長でＲつ同断面漬の直角Ｌ字形状の
抵抗体を基板上に配設して抵抗単位を形成すると共に、
その抵抗単位を複数連結して第１の抵抗部及び第２の抵
抗部を形成し、さらに、それら第１及び第２の抵抗部を
直列接続した状態で電流を流すことにより前記各抵抗部
の共通接続点から前記基準電圧を得るようにしたもので
ある。

また、第１の抵抗部及び第２の抵抗部を、夫々複数個の
抵抗単位を直線状に配列して成る同長の第１の抵抗要素
辺及び第２の抵抗要素辺をさらに互いに直角Ｌ字形状に
配列して成る抵抗要素を複数有すると共に、これら各抵
抗要素を互いに直列接続することにより構成するように
してもよい。

（作用） 抵抗ｌ１％位は各辺が同長で且つ同断面積の直角Ｌ字形
状の抵抗体から形成されており、斯様な抵抗単位におい
ては、これの面方向に沿って鎖交する磁界の方向が変化
した場合であっても、抵抗単位全体の抵抗値は一定で変
化することはない。従って、抵抗単位を組合わせて形成
された第１及び第２の抵抗部の抵抗値も磁界の影響を受
け．ることなく一定である。この結果、鎖交磁界の方向
が食化した場合であっても、各抵抗部の共通接続点から
出力される括阜電圧が変動することはない。

ところで、上記各抵抗単位の各辺の幅寸法が大きくなる
と、鎖交磁界の方向変化に伴って各抵抗ｆｌ位の抵抗値
が変化してしまうことがある。しかしながら、第１及び
第２の抵抗部を、同長で互いに直交する第１及び第２の
抵抗要素辺から成る抵抗要素から形成した場合、それら
各抵抗要素毎では鎖交磁界の方向変化の影響を受けなく
なる。従って、複数の抵抗要素から形成された第１及び
第２の抵抗部の抵抗値が鎖交磁界の方向変化に伴って変
化してしまうことが防止される。

（実施例） 以下、本発明の第１実施例を第１図乃至第６図を参照し
て説明する。

第１図において、１１は話板たるチップ１２上に形成さ
れた磁気抵抗素子である。この磁気抵抗索子１１は、強
磁性体を図示しないスバッタ装置を用いてチップ１２上
に蛇行状にｌ＋．１ｊ膜成形して成るもの一乙その成膜
により互いに直交し、しがち同一抵抗値の感磁而１３，
１４が形成されている。

そして、各感磁而１３．１４は直列接続されており、そ
の共通接続点に出カ端子１５が形成されていると共に、
各端部に人カ端子１６．１７が形成されている。

さて、感磁面１３，１４が形成されたチップ１２上には
基準電圧発生装置１８が形成されている。

即ち、１９，：２Ｑはチヅブ１２上に形成された第１，
第２の抵抗部で、これらは感磁面１３，１４と同一材料
をスパッタ装置を用いてチップ１２上に薄膜成形して成
る。この場合、第１，第２の抵抗部１９，２０１．ｔ、
第２図１．：Ａ，Ｂ，Ｃ若しくはＣ，Ｄ，Ｅで示す範囲
の直角Ｌ字形状の薄膜パターン２１を複数連結すると共
に、しがちその連結した全体形状が蛇行形状となるよう
に措成されており、この場合、各抵抗部１９，．２０の
抵抗値を一致させている。そして、各抵抗部１９．２０
は直列接続されており、その共通接続点に出カ端子２２
が形成されていると共に、各端部は磁気抵抗索子１１の
出力端子１６．１７に接続されている。

この場合、直角Ｌ字形状の薄膜パターン２１が抵抗単位
に相当する。さらに、上記構成の磁気抵抗素子１１及び
基Ｑ電圧発生装置１８が形成されたチップ１２は、混成
集積回路基板２３上の所定位置に夫々ＩｌｔｊＢされて
いる。そして、チップ１２上の各出力端子１６．１７は
混成集積回路基板２３上に形成された電源端子２４．２
５とボンディングワイヤを介して接続されていると共に
、出方端子１５．２２は混成集積回路基板２３上に形成
された信号端子２６．２７とボンディングワイヤを介し
て接続されている。また、混成集積回路基板２３上の所
定位置には比較器２８が配置されている。

電気的構成を示す第３図において、第１，第２の感磁而
１３．１４の両端間には電源電圧ｖｏが印加されており
、出カ端子１５がら測定電圧Ｖａが出力されている。こ
こで、各感磁面１３，１４に磁界が鎖交していないとき
は、Δ−１定電圧Ｖａの大きさは電源電圧ｖｏの１／２
の大きさであるＶｏ／２となっている。また、基準電圧
発生装置１８の両端間にも電源電圧Ｖ。が印加されてお
り、これにより出カ端子２２がら基■電圧Ｖ。／２が出
力されている。そして、比較器２８の反転入カ端子（一
）には磁気抵抗素子１１の出カ端子１５から信号電圧ｖ
　ａが与えられ、非反転入カ端子（十）には基準電圧３
生装置１８の出カ端子２２から基準電圧Ｖ。が与えられ
ている。この比較器２８は、非反転入カ端子（＋）に与
えられている測定電圧ｖ　ａが反転入カ端子（−）に与
えられているＵぺへ電圧■。／２を下回っているときは
出カ端子の信号レベルをロウレベルとし、上回っている
ときはハイレベルに変化せさる。

次に上記ナ．１！成の磁気抵抗索子１１を用いて円筒磁
石２９からの磁界をｄｌ定するときの作用を第４図乃至
第６図を参照して説明する。尚、この円筒磁石２９の外
周面にはＮ極２９ａ及びＳ極２９ｂが交互に着磁されて
おり、Ｎ極２９ａからの磁界は隣接するＳ極２９ｂに放
射されている。さて、第４図に示すように磁気抵抗素子
１１の感磁面１３，１４の面方向が円筒磁石２９の外周
面に垂直方向となるように配置すると、円筒磁石２９の
Ｎ極２９ａからＳ極２９ｂに至る磁界が磁気抵抗素子１
１の各感磁而１３．１４の面方向に沿って鎖交する。そ
して、円筒磁石２９を回転すると、その回転に伴って磁
気抵抗素子１１に印加されている磁界の方向が変化し、
これに応じて、磁気抵抗素子１１の出力端子１５からＶ
。／２を中心とした正弦波状の測定電圧Ｖａが出力され
る。つまり、チップ１２上に成膜された強磁性体は、こ
れに鎖交する磁界方向及びこれに流れる電流方向の相互
関係に応じてその抵抗値を変化する磁気抵抗効果を強く
生じる性質を有しているから、上述のように構成された
第１６第２の感磁面１３，１４にあっては、磁界方向に
応じて各感磁面１３，１４の一方の抵抗値が増大すると
きは他方の抵抗値が減少する差動検出特性を示すのであ
る。さて、磁気抵抗素子１１から信号電圧Ｖａが出力さ
れると、比較器２８において、その信号電圧Ｖｆｉと基
準電圧発生装＠１８からの基準電圧Ｖ。／２とが比較さ
れ、その大小関係に基づいて比較器２８から磁界の方向
に応じたパルス信号ｐａが出力される。

従．って、パルス信号Ｐａに基づいてＮ極２９ａ及びＳ
極２９ｂの接近状態ひいては円筒磁石２９の回転状態を
検出することができる。

しかして、円筒磁石２９の回転に伴ってチップ１２上の
磁気抵抗素子１１に磁界が鎖交すると同時に、そのチッ
プ１２上に設けられている基準電圧発生装置１８にも磁
界が鎖交する。このため、磁界方向に応じて磁気抵抗素
子１１と同一材料から成る各抵抗部１９．２０にも磁気
抵抗効果が生じてその抵抗値が炎化し、それに伴って出
力端子２２からの基準電圧がｖ０／２から麦動してしま
う虜があるが、次の理由によりその嚢動は効果的に抑制
される。つまり、第６図に示すように強磁性体から成る
直角Ｌ字形状の薄膜パターン３０において、その各辺３
０ａ，３０ｂが同長で且つ同断面積とした場合、各辺３
０ａ，３０ｂの抵抗値ρａ．ρｂは等しい。そして、薄
膜パターン３０に電流を流した状態で各辺３０ａ．３０
ｂに磁界が鎖交すると、磁気抵抗効果によって各辺３０
ａ，３０ｂに流れる電流方向とこれらに鎖交した磁界方
向とに応じてその抵抗値が変化する。ここで、第６図に
示すように薄膜パターン３０に矢印Ｆで示す磁界が鎖交
した場合の抵抗値炭化を考える。

この場合、薄膜パターン３０の一辺３０ａと磁界Ｆとの
鎖交角度がθ、磁界の方向に応じて食化する各辺の抵抗
値をρａ（＃）．　　ρｂ（＃）とすると、Ｖｏｉｇｔ
−Ｔｈｏｓｓｏｎ式から、 ρ，（θ）　＝ｐＶ　　ｓｌｎ’θ＋ρｐ　　ｃｏｓ２
θ・・・・・・　（１） ｐｂ　　（θ）　”ｌ）Ｖ　　ｅＯｓ２θ＋ｐｐ　　ｓ
ｉｎ”θρＶ；磁場方向と垂直方向での比抵抗 ρｐ；磁場方向と平行方向での比抵抗 で示される。

従って、抵抗単位全体の抵抗ρは、 ρ一ρａ　（θ）＋ρｂ　（θ） 一ρｖ（ｓｉｎ２θ＋ｅＯｓ”θ》 ＋ρｐ（ｓｉｎ’θ＋ｅＯｓ　２θ） 一ρν＋ρｐ　（一定） となり、結局、薄膜パターン３０全体の抵抗値は鎖交す
る磁界の方向にかかわらず一定であることが分かる。従
って、上述の薄膜パターン３０と同一構成である薄膜パ
ターン２１が組合わされて成る第１．第２の抵抗部１９
．２０にあっては、これに鎖交する磁界の方向にかかわ
らずその全体の抵抗値が衾化することはなく、以て出力
端子２２からの基準電圧はＶｏ／２から麦動してしまう
ことが防止される。

さて、上記第１．第２の抵抗部１９．２０を形成してい
る薄膜パターン２１は、実際には第７図に示すように所
定の幅寸法を有するものであるから、薄膜パターン２１
に流れる電流はそのパターンの中心（同図に破線で示す
）に沿って流れるのではなく、矢印Ｇで示すように蛇行
状に流れる。

このため、一つの抵抗１１１位２１　（Ａ，Ｂ，Ｃで示
す範囲）に着目したとき、それの電流通路におけるＸ輔
方向成分とＹ軸方向成分との通路長が異なり、これに１
ｔっで各抵抗部１９．２０全体の抵抗値が変動して試準
電圧がＶ。／２から変動してしまうことが考えられる。

その対策として、薄膜パターン２１の線幅を極度に狭く
するか、或は抵抗単位２１においてＹ軸方向の辺長をＸ
軸方向の辺長に比べて長くすることが考えられるが、前
者は微細加工精度の制約があり、後者はその最適長さ比
（Ｙ方向長さ／Ｘ方向長さ）を求めることが難しいため
、斯様な対策は現実的に困難であるから、各抵抗部３１
．３２を本発明の第２実施例を示す第８図のような形状
に形成する。つまり、直角Ｌ字形状の薄膜パターン３３
（抵抗単位）を複数直線状に連結して抵抗要素辺３４ａ
，３４ｂを形成すると共に、それら各抵抗要素辺３４ａ
，３４ｂを互いに直交させて直角Ｌ字形状の抵抗要素３
４を形成した上で、それらの抵抗要素３４を直列接続し
て構成されている。しかして、直角Ｌ字形状の抵抗要素
３４にあっては、その一片３４ａに流れる電流通路が蛇
行状であることによりそれらの電流通路のＸ軸方向成分
長がＹ軸方向成分長よりも長くなったとしても、それに
応じてその辺３４ａと直交しているもう一片３４ｂでは
これに蛇行状に流れる電流通路の全体のＹ軸方向成分長
がＸ軸方向成分長よりも抵抗要素辺３４ａにて電流通路
のＸ軸方向成分長がＹ軸成分長よりも長くなったと同じ
だけ長くなる。この結果、一つの抵抗要素３４において
は、これに流れる電流通路のＸ軸方向成分長とＹ軸方向
成分長とが等し《なるから、磁界の鎖交に伴う磁気抵抗
効果の影響を無効化することができ、以て抵抗要素３４
から構成されている抵抗部３１．３２全体においても磁
界の影背を抑制することができる。この場合、さらに、
各抵抗部３１．３２に同一強度の磁界を与えるのが基準
電圧の変動防止に寄与することから、例えば円筒磁石２
９の回転を検出する場合は、第９図に示すように各抵抗
部３１．３２の抵抗要素３４の角部が円筒磁石２９の中
心方向を指向するように形成することが何効である。ま
た、各抵抗部３１．３２を、その形成間隔が円筒磁石２
９外周面のＮ極２Ｑａ，Ｓ極２９ｂの着磁ピッチと対応
するように形成し、各抵抗部３１．３２における各抵抗
要素辺３４ａ，３４ｂに同一方向磁界が印加されるよう
にすることも有効である。

尚、上記実施例では、磁気抵抗索子１１が形成されたチ
ップ１２の同一面上に第１．第２の抵抗部１９．２０を
形成したが、これに代えて、各抵抗部１９．２０をチッ
プ１２とは別のチップ上に形成するようしてもよい。ま
た、上記実施例では感磁而と基■電圧発生装置とが同一
材料の例を示したが、基亭電圧発生装置は感磁而と異種
材料でも良い。この場合、基準電圧発生装置の材料の磁
気抵抗効果は感度面と同材質に比べ小さいか若しくは略
零となる。

また、上記実施例では、感磁面及び基窄電圧発生装置を
共にスパッタ装置を用いて成膜したが、これに代えて、
真空蒸着或はＣＶＤ　（化学的気相蒸着法）等の公知の
薄膜形成技術を選択してもよい。さらに、上記実施例で
は、強磁性体からなる感磁而がＩｎ−Ｓｂ合金に代表さ
れる半導体形磁気抵抗素子を用い、磁界の強度変化を出
力として取出す場合でも、本基■電圧発生装置は有効で
ある。加えて、上記実施例では、基準電圧発生装置．或
は感磁面の双方若しくは少なくとも一方を有するチップ
１２及び混成集桔回路基板２３をボンディングワイヤを
介して接続したが、これに代えて、例えば第１図に示す
比較器２８の如くチップ１２を樹脂成形後、混成集積回
路基板２３にはんだ付実装してもよい。

［発明の効果］ 以上の記述から明らかなように、請求項１の基準電圧発
生装置によれば、各辺が同長で且つ同断面積の直角Ｌ字
形状の抵抗体を基板上に配設して抵抗単位を形成すると
共に、その抵抗単位を複数連結して第１の抵抗部及び第
２の抵抗部を形成し、さらに、それら第１及び第２の抵
抗部を直列接続した状態で電流を流すことにより多抵抗
部の共通接続点から基僧電圧を得るように；シたので、
たとえ鎖交磁界に伴ってその抵抗値が変化してしまう抵
抗を利用して基弗電圧を得るものであっても、磁界が鎖
交した場合でも、その基準電圧が変動することを効果的
に防市することができるという優れた効果を奏する。

また、請求項２の基準電圧発生装置によれば、第１の抵
抗部及び第２の抵抗部を、夫々複数個の抵抗単位を直線
状に配列して成る同長の第１の抵抗要素辺及び第２の抵
抗要素辺をさらに互いに直角Ｌ字形状に配列して成る抵
抗要素を複数有すると共に、これら各抵抗要素を互いに
直列接続することにより構成したので、抵抗単位のパタ
ーン幅が狭いときに生じる不具合を効果的に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の第１実施例を示すもので、
第１図は使用状態で示す平面図、第２図は抵抗部の拡大
平面図、第３図は結線図、第４図は使用状態で示す斜視
図、第５図は信号波形図、第６図は抵抗単位の作用を説
明するための模式図である。また、第７図は抵抗単位の
使用上の作用である。さらに、９図は本発明の第２実施
例の変形例を使用状態で示す平面図である。そして、第
１０図乃゛至第１２図は従来例を示しており、第１０図
は磁気抵抗素子の平面図、第１１図は結線図、第１２図
は使用状態で示す斜視図である。 図中、１１磁気抵抗素子、１２はチップ（基板）１８は
基準電圧発生装置、１９は第１の抵抗部、２０は第２の
抵抗部、２３は混成集積回路基板、２８は比較器、２９
は円筒磁石である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気抵抗素子から出力される測定電圧と比較される
   基準電圧を発生するためのものであって、各辺が同長で
   且つ同断面積の直角Ｌ字形状の抵抗体を基板上に配設し
   て抵抗単位を形成すると共に、その抵抗単位を複数連結
   して第１の抵抗部及び第２の抵抗部を形成し、さらに、
   それら第１及び第２の抵抗部を直列接続した状態で電流
   を流すことにより前記各抵抗部の共通接続点から前記基
   準電圧を得ることを特徴とする基準電圧発生装置。 ２、第１の抵抗部及び第２の抵抗部は、夫々複数個の抵
   抗単位を直線状に配列して成る同長の第１の抵抗要素辺
   及び第２の抵抗要素辺をさらに互いに直角Ｌ字形状に配
   列して成る抵抗要素を複数有し、これら各抵抗要素を互
   いに直列接続することにより構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の基準電圧発生装置。