JPH02300681A - 強磁性抵抗素子とそれを用いた磁気センサ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、磁気を電気抵抗の変化として感知する強磁性
抵抗素子とそれを用いた磁気検知センサに関するもので
ある。

従来の技術 ニッケル鉄やニッケルコバルトの合金薄膜を使用した強
磁性抵抗素子は磁気感知素子として多くの用途に使用さ
れている。その特性を第５図て説明する。

第５図（ｂ）の様な細長い抵抗体に直角に磁界Ｈが加わ
った時には、第５図（ａ）の様にその磁界強度に応じて
数％抵抗値が下がる。第５図（ｄ）の様に抵抗体に平行
に磁界Ｈが加わった時には、第５図（Ｃ）の様にほとん
ど抵抗値は変化しない。この特性を利゛　　用して、一
方向からの磁界を検知するのに第６図の様な磁気抵抗素
子が従来用いられていた。

第６図において、１，２は感磁用の強磁性抵抗パターン
であり、３，４は温度補償用の強磁性抵抗パターンであ
る。これらの抵抗値の等しい四個の細長い素子パターン
が、５，６，７．８の接続部で接続されて四端子抵抗ブ
リッジとなって、一つの酸化シリコン等の絶縁基体上に
形成されており、各接続点はワイヤーボンディング等の
方法で外部入出力端子に接続されている。この接続部５
にの、接続部７にθの定電圧を加え、接続部６と接続部
８の間の電位差を出力としてとり出している。

この素子に外部から磁界１１が加わると、感磁用強磁性
抵抗パターン１と２は抵抗値が約３％程度減少し、温度
補償用強磁性抵抗パターン３と４は抵抗値が変化しない
。故に接続部６の電位は降下し、逆に接続部８の電位は
」１昇する。ずなわち、はしめ磁界が加わらなかった時
にほぼゼロであった接続部６と８の電位差が大きくなる
。従って、磁界Ｉ］が加わったか加わっていないかをこ
の素子の接続部６と８の間の電位差を測定することで検
知するものである。

発明が解決しようとする課題 従来例の様な素子においては、次の問題があった。

（１）磁界の発生源に対して一方の感磁用パターン１は
近くにあるので感度が良いが、他方の感磁用パターン２
は遠くにあるので感度が落ちる。

（２）外部との接続部が素子の四隅にあるので、リート
線の取り出しがやりにくい。更に接続部５においては、
その太さが太いと感磁用強磁性抵抗パターン１を磁界の
発生源から遠ざけることになり、感度を落とす原因とな
る。

本発明は」１記の問題点を解決し、感度が良く、外部接
続の容易な磁気検知センサを提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は、感磁用強磁性抵抗の第１．第２のパターンを
一つ基体の一辺に近い端部に形成し、同一基体上に温度
補償用抵抗の第３．第４のパターンを形成し、第１．第
２のパターンの各々の一端を第３．第４のパターンにそ
れぞれ基体上で接続し、この４つの接続点を、外部接続
端子部として一方向にとり出した磁気抵抗素子を用いて
、第１のパターンと第３のパターンの接続点と第２のパ
ターンと第４のパターンの接続点との間に定電圧又は定
電流を加え、第１のパターンと第４のパターンの接続点
と第２のパターンと第３のパターンの接続点との間の電
位差又は電流を信号出力としてとり出したものである。

作用 本発明により、磁界の発生源が第１のパターンの近傍に
ある場合にも、第２のパターンも充分に−５＝ その磁界の発生源に近づけることができるので、両者共
感度が良く、大きい出力が取り出せる。また、外部接続
端子が一方向に揃っているので外部からのリード線の取
り付けが容易である。

実施例 本発明の一実施例を第１図に示す。厚み０　、７　ｍｍ
のカラスの基板１９の上に、ニッケル杓８０％と鉄約２
０％の合金より成る厚み約０．１μｍの金属薄膜の強磁
性抵抗からなるパターン１１，１２゜１３．１４が形成
されている。パターンは細長い直線状もしくはそれを折
り返した様になっていて、その幅は約２０μｍである。

またその抵抗値は４つ共、約１　ｋΩである。パターン
１１と１２は平行になっており、ガラス基板１９の一つ
の端部近（に配置されている。パターン１３と１４は前
記パターン１１と１２とは直角方向に細長いパターンと
なっており、パターン１１と１２の近接する端面からは
離れて配置されている。

パターン１１とパターン１３の接続点１５、パターン１
２とパターン１３の接続点１６、パター−〇　− ン１２とパターン１４の接続点１７、パターン１１とパ
ターン１４の接続点１８は一方向にとり出されている。

この方向は前記パターン１１と１２の近接する端面とは
反対側の端面方向である。この各々の接続点はガラスと
の接着強度、導通および外部端子との接合強度を確保す
るために、クロムと金の薄膜を重ね合わせたもので補強
している。

そしてこれらのパターン及び接続点の配線は全く交差す
ることな（、全てガラス基板１９の表面で平面的に２次
元的に行われている。

第３図にはこの強磁性抵抗素子を用いた磁気センサの回
路を示す。点線内がカラス基板上に形成された強磁性抵
抗素子である。接続点１．５，１６゜１７．１．８はフ
レキシブル基板にハンダ（＝ｆけて接合されている。接
続点１５にはＶＣＣとして定電圧５■が印加される。接
続点１７はアースレヘルに接続される。接続点１６と１
８はオペレーショナルアンプ２０の入力につながれてい
る。

磁界か全くかかっていない時は接続点１８の電位も接続
点１６の電位もＶＣＣの５ｖの半分の２．５００Ｖてあ
り、接続点１６と１８の間に電位差は発生していない。

磁界が第１図のＩ−ｆの様に加わると、パターン１１と
１２の抵抗値が減少するため、接続点１８は３０ｍＶ電
位が上がり、接続点１６は逆に３０ｍＶ電位が下がるた
め、オペレーショナルアンプ２０の入力としては６０ｍ
Ｖの信号が入って来る。これを増幅し検知器の出力とし
て磁界の発生を知らぜることかできる。

第４図には、磁界の発生源として永久磁石２１を用いた
近接検知器及び回転検知器の例を示す。

磁気抵抗素子の基板１９を固定しておいて、永久磁石乏
１を２２の方向に直線的に移動させると、その距離に応
じて近づけば近づくほと磁界Ｈが強くなるので、それに
つれてオペレーショナルアンプ２０の出力が大きくなる
。このことより永久磁石２１と磁気抵抗素子間の距離を
検知する近接検知器として利用することかできる。

また、永久磁石２１が２３の方向に回転運動をすると、
その回転につれて、Ｎ極またはＳ極が磁気抵抗素子に正
面を向いた時に磁界Ｈが強くなり、横を向いた時は弱く
なるため、オペレーショナルアンプ２０の出力は回転に
同期して大きくなったり小さくなったりする。この周波
数を測定することにより永久磁石の回転速度を検知する
回転検出器として利用することができる。

第２図は、強磁性抵抗素子のパターンの他の実施例であ
る。この実施例では、パターン１１及びパターン１２を
折り返しているが、折り返してもパターン１１．．１２
同志が平行であることに変わりはなく、従ってその作用
も変わらない。パターン１２を極力磁界の発生源に近づ
けようという目的が優先する時は第１図の様なパターン
を選び、パターン全体の抵抗値を上げて消費電力を少な
くすることも考慮する際は第２図の様になる。

第２図においては、もう−ケ所、パターン１４において
トリミング用パターン１４−ｃを設けている。磁気抵抗
素子の製造時にパターン間の抵抗値バランスがバラつく
のを、後でパターン１４ｃを抵抗値を観測しながらレー
ザーで図中の矢印の様に溶断してトリミング調整する様
にしている。そしてこのトリミングは、接続点１６と１
８の電位差が少な（なる様にするのが基本であるが、後
の回路によっては、故意に接続点１６の電位を接続点１
８の電位よりも上げておく等の方法をとることもある。

本発明の強磁性抵抗素子は従来よりも磁界に対する感度
が良い。磁界は一般にその発生源からの距離の二乗に反
比例するので、距離がほんの少し離れるだけて磁界の強
さは太き（減少する。磁界の発生源か数ｍｍ角程度の大
きさの永久磁石であると、そこからの距離がｌ　ｍｍ異
なるだけて２０％以上磁界の強さが異なる場合もある。

この様な場合には、１　ｍｍでも発生源に近（感磁パタ
ーンをもって来るとその性能が大きく上昇する。本発明
はその様な構成となっている。

すなわち、従来例の第６図において、感磁用パターン１
は接続点５があるためこれ以」−磁Ｗの発生源に近い端
部に寄せられないのに比して、本発明の実施例の第１図
においては、感磁用パターン１１はｌ　ｍｍ程度端部に
近づいていて、その分感度が良くなっている。また、従
来例の第６図の感磁用パターン２に比べて本発明の第１
図の感磁用パターン１２は２　ｍｍ程度端部に近づいて
いるので、これも感度が非常に良くなっている。この両
方の効果が効いて、数ｍｍ角の永久磁石を数ｍｍの距離
において検知しようとする時、５０％以上の出力差とな
って表れる。

また、接続点１５，１６，１．７．１８が基板から一方
向にとり出されていることにより、従来はワイヤーボン
ディングぐらいしか方法がなかった接続法に、フレキシ
ブルフラットケーブルや普通の被覆ワイヤーリード線等
のいろいろな接続法が追加され、製造法の融通性が高く
なると共に、一方向にリード線を出すことによりセンザ
全体の横幅を小さくてきるという効果も得られる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、感磁用の第１゜第２のパ
ターンを磁界の発生源に近づけることができるため、磁
力の検出感度を高めることができ、しかも外部接続端子
の取出しも容易に行えるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例による強
磁性抵抗素子を示す平面図、第３図は同素子の検出回路
の一例を示す回路図、第４図は同素子を用いた近接検知
器及び回転検知器の一例を示す概略構成図、第５図は一
般の強磁性抵抗素子の特性を示す説明図、第６図は従来
の強磁性抵抗素子を示す平面図である。 １１．１２，１３．１４・・・・・・パターン、１５゜
１６．１．７．１８・・・・・・接続点、１つ・・・・
・・基板。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名第２図 第３図 第４図 ５図 （α） Ｒ変１し 第５図 （Ｃン （Ｊ〕 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体の一端部に互いに平行な強磁性抵抗からなる
   第１、第２のパターンを隣接させて形成し、同一基体上
   に前記抵抗の温度補償用抵抗の第３、第４のパターン３
   、４を形成し、第１、第２のパターンの各々の一端を第
   ３、第４のパターンにそれぞれ基体上で平面的に接続し
   、各接続点を外部接続端子部として一方向に取り出した
   強磁性抵抗素子。
2. （２）請求項１記載の第１のパターンと第３のパターン
   の接続点と第２のパターンと第４のパターンの接続点と
   の間に定電圧または定電流を加え、第１のパターンと第
   ４のパターンの接続点と第２のパターンと第３のパター
   ンの接続点との間の電位差または電流を信号出力として
   取り出す様に構成した磁気センサ。
3. （３）第１のパターンの近傍に磁界の発生源が近づいた
   時、磁界の発生源と前記第１のパターン及び第２のパタ
   ーンにほぼ直角となる磁界が加わる様にした磁界の発生
   源と、請求項１記載の強磁性抵抗素子とを組み合わせ、
   磁界の発生源と強磁性抵抗素子の相対位置を検出する様
   に構成した近接検知器。
4. （４）磁界の発生源が回転体に取付けられかつ、請求項
   １記載の第１のパターンの近傍において回転し、その回
   転を第１、第２のパターンにかかる磁界の変化として検
   出する様に構成した回転検出器。