JPH0346333Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の背景 技術分野 本考案は、磁気センサに関する。さらに詳しく
は、モーター等の回転を検出するために、着磁さ
れた回転子の回転周上に配置される磁気センサに
関する。

先行技術とその問題点 基板上に、パーマロイ等の強磁性薄膜をパター
ン状に形成し、磁気抵抗効果により、外部磁場に
よる抵抗の変化で磁気信号を検出するMR素子を
用いた磁気センサが知られている。

このような磁気センサを、外周を多極着磁した
円形回転子の回転周上に配置すれば、回転数を検
出することができる。

そして、基板上に強磁性薄膜を２つ配置して、
基板を回転子の円周部厚さ方向と対向させれば、
両者の信号の位相差により、回転数とともに、回
転方向も検知することができる。

さらに、これら１つ以上の強磁性薄膜を主検知
用とし、さらに主検知用の強磁性薄膜と対応する
副検知用の強磁性薄膜を設ければ、抵抗の温度補
償や、外部磁場のキヤンセルを行うことができ、
検出精度が向上する。

しかし、このような平板状基板の表面に強磁性
薄膜を形成する場合には、検出信号をとりだすた
めのリード体を、強磁性薄膜の上部、回転子側か
ら接続しなければならない。このため、磁気セン
サと回転子との距離をある程度はなさなくてはな
らない。ところが、回転子からのフラツクスは、
回転子からの距離がはなれるに従い急激に減少し
てしまう。このため、検出感度が極端に低くなつ
てしまう。

他方、このような感度の減少を防止するために
は、回転子に比較して大きな素子を用い、回転子
からはなれた位置で、リード体を接続すればよい
が、このときセンサ面の面積は、きわめて大面積
化してしまい、センサのコスト高、組み込む装置
の大型化等の点から好ましくない。

考案の目的 本考案の主たる目的は、回転子との間隙をきわ
めて小さくすることができ、しかもセンサ面の面
積をきわめて小さくすることのできる、主検知用
と副検知用の強磁性薄膜を具えた磁気センサを提
供することにある。

このような目的は、下記の本考案によつて達成
される。

すなわち本考案は、 第１の基板の表面の一部に凸部を設け、この凸
部および凸部以外の領域に亘つて、少なくとも１
つの強磁性薄膜を有する主検知用の強磁性薄膜部
を設け、第１の基板表面の凸部頂面以外の領域に
位置する各強磁性薄膜にリード体が接続可能に構
成された主検知部と、第２の基板の表面に、少な
くとも１つの強磁性薄膜を有する副検知用の強磁
性薄膜部を設けてなる副検知部とを、主検知用の
強磁性薄膜部が外表面に位置するように積層して
一体化してなることを特徴とする磁気センサであ
る。

考案の具体的構成 以下、本考案の具体的構成について詳細に説明
する。

第１図〜第４図には本考案の実施例が示され
る。

これらの例に示されるように、本考案の磁気セ
ンサ１は、第１の基板２の一面上に、少なくとも
１つ（図示では２つ）の強磁性薄膜３１，３２を
有する主検知部１１と、第２の基板２０の一面上
に、少なくとも１つ（図示では２つ）の強磁性薄
膜３０１，３０２を有する副検知部１１０とを有
する。

この場合、第１の基板２および第２の基板２０
は、非磁性、電気絶縁性の材質から、通常、矩形
状の平板状とされる。基板材質としては、各種ガ
ラス、結晶化ガラス、サフアイヤ、アルミナ、ス
ピネル等のセラミクス、グレーズドセラミクス等
が使用できる。

このような基板のうち、第１の基板２の表面
（強磁性薄膜部形成面）の一部、特に中央部には、
凸部２１が形成される。

凸部２１は、通常、第１の基板２の表面の中央
部に設けられ、0.02〜２mm、より好ましくは0.05
〜１mm程度の高さとされる。

これにより、後述のリード体６５，６７等を凸
部頂面以外の領域にて各強磁性薄膜３１，３２，
３０１，３０２と接続すれば、磁気センサ１表面
にリード体６５，６７等は突出しない（第４図参
照）ので、磁気センサ１を回転子Ｒに極力近づけ
ることができる。

このような場合、凸部２１は、平坦な頂面と、
この頂面と底部平坦面とに連接するテーパー面と
から形成することが好ましい。

これにより、強磁性薄膜の被着が容易かつ確実
となり、断線等の発生が少なくなり、かつセンサ
面の大型化も回避できる。

この場合、テーパー面が底部平坦面となす角度
は、20〜80゜、より好ましくは30〜60゜であること
が好ましい。

さらに、このテーパー面と底部平坦面との連接
部、およびテーパー面と平坦頂面との連接部は、
丸みを帯び、実質的に稜線がなく、曲率をもつて
いることが好ましい。

これにより、製造時の断線や、使用や保存にお
ける熱ストレスによる断線、抵抗劣化等がきわめ
て少なくなる。

なお、第１の基板２および第２の基板２０の寸
法、厚さ等には特に制限はないが、厚さは、通
常、0.1〜３mm程度とされる。この場合、第２の
基板２０の表面は平坦とし、また、特に、後述の
ように副検知部１１０の強磁性薄膜３０１，３０
２と第１の基板２とが接するように積層するとき
には、第２の基板２０を第１の基板２より大きく
する。

また、第１の基板２の凸部２１の形成は、ウエ
ツトエツチングや、切削加工によればよい。そし
て、テーパー面の連接部を丸めるには、ウエツト
エツチングや、加工後の軟化処理等によればよ
い。

他方、総計２つ以上の強磁性薄膜３１，３２，
３０１，３０２は、ニツケル、パーマロイ等のニ
ツケル−鉄合金、ニツケル−コバルト合金、鉄−
ニツケル−コバルト合金、ニツケル−パラジウム
合金、ニツケル−マンガン合金等の強磁性材料か
ら形成される。

そして、強磁性薄膜３１，３２，３０１，３０
２は、第１の基板２ないし第２の基板２０の一面
上に、所定のパターンおよび配置にて形成され
る。

すなわち、通常は、所定の巾をもつ細条状に形
成された検知部分３１１，３２１，３０１１，３
０２１と、この検知部分３１１，３２１，３０１
１，３０２１に連接し、リード体６５，６７等と
接続する電極部分３１５，３１７，３２５，３２
７，３０１５，３０１７，３０２５，３０２７と
からなる形状とされる。

このような場合、主検知部１１の強磁性薄膜３
１，３２、そして副検知部１１０の強磁性薄膜３
０１，３０２は、検知部分３１１，３２１，３０
１１，３０２１の抵抗値と、検知部分３１１，３
２１，３０１１，３０２１の細条巾とから、100
〜4000Å、特に200〜2000Åの厚さとされる。

検知部分の抵抗値は20〜20KΩ、特に50〜
10KΩ程度とされるが、細条巾は５〜100μｍ、特
に５〜50μｍ程度としないと製造が困難となり、
このとき厚さは上記の値となるからである。

なお、主検知部１１の強磁性薄膜の検知部分３
１１，３２１、そして副検知部１１０の強磁性薄
膜の検知部分３０１１，３０２１の細条長さは
0.1〜10mm、特に0.2〜５mmが好適である。

そして、主検知部１１の強磁性薄膜３１，３２
は、底部平坦面から、凸部２１のテーパー面、頂
面およびテーパー面を経て、底部平坦面に亘つて
形成される。

そして、その検知部分３１１，３２１は、凸部
２１の平坦頂面上に形成される。また、電極部分
３１５，３１７，３２５，３２７は、通常、底部
平坦面上に形成され、この平坦面上にて、リード
体６５，６７等と接続する。

なお、図示のように、主検知部１１の強磁性薄
膜３１，３２の検知部分３１１，３２１が底部平
坦面まで延長されていても、逆に電極部分３１
５，３１７，３２５，３２７が頂面まで延長され
ていてもよい。

このような主検知部１１の強磁性薄膜は、１つ
のみから構成して回転速度を検出するようにして
もよいが、通常は２つ以上、特に、図示のように
２つの主検知用の強磁性薄膜を設けて、回転速度
と回転方向とを検出するようにされる。

これら主検知部１１の強磁性薄膜３１，３２
は、互いに平行に配列される。

この場合、その間隙は10〜2000μｍ、特に50〜
1000μｍとされる。

このとき、通常のサイズの回転子と組合わせ
て、きわめて良好な検知信号をうることができ
る。

これに対し、副検知部１１０の強磁性薄膜３０
１，３０２は、通常、主検知部１１の強磁性薄膜
３１，３２と対応した数にて設けられ、２つ以上
設けられるとき、互いに平行に配列される。た
だ、これらの間隙は任意であつてもよいが、通常
は、主検知部１１の強磁性薄膜と同一とし、しか
も図示のように強磁性薄膜３１，３２の下方に配
置する。

そして、このような副検知部１１０の強磁性薄
膜３０１，３０２は、第２の基板２０の平坦面上
に平坦に形成される。

そして、これらの副検知部１１０の強磁性薄膜
３０１，３０２は、主検知部１１の強磁性薄膜３
１，３２とブリツジを組んだりして、抵抗の温度
係数補償用や外部磁場のキヤンセル用に用いられ
る。

このような強磁性薄膜３１，３２，３０１，３
０２は、スパツタリング、真空蒸着、CVD等の
気相における被着形成法などによつて形成され
る。

この場合、強磁性薄膜３１，３２，３０１，３
０２には磁気異方性を付与して、検知能を高める
ことが好ましいので、第１の基板２ないし第２の
基板２０の面方向、特に検知部分３１１，３２
１，３０１１，３０２１の長手方向に磁場を印加
しながら気相被着を行うことが好ましい。

なお、主検知部１１および副検知部１１０の強
磁性薄膜の検知部分は、それぞれ同一サイズであ
ることが好ましい。

また、後述のように、副検知部１１０の強磁性
薄膜３０１，３０２側から第１の基板に接着する
ようなときには、副検知部１１０の強磁性薄膜３
０１，３０２の検知部分３０１１，３０２１の長
さを長くして、リード体６０５，６０７等との接
続を容易にする。

このような主検知部１１と副検知部１１０と
は、積層して一体化される。

積層は、図示のように、主検知部１１の第１の
基板２と、副検知部１１０の強磁性薄膜３０１，
３０２側とが接するように、接着等によつて行わ
れる。

この場合、通常は、前述のように第２の基板２
０と強磁性薄膜３０１，３０２とを、主検知部１
１のそれより長尺とし、リード体６０５，６０７
等との接続を容易にする。また、通常は、主検知
部１１の強磁性薄膜３１，３２と副検知部１１０
の強磁性薄膜３０１，３０２は、それぞれ対応す
るものが、センサ厚さ方向に配列するようにす
る。

あるいは、これとは異なり、第１の基板２と第
２の基板２０とが接するように、接着等してもよ
い。

このときには、通常は、やはり両検知部１１
０，１１０の対応する強磁性薄膜の検知部分は、
センサ厚さ方向に対応して配列されるが、リード
体６０５，６０７の接続に支障がないので、検知
部分等の長さについては制限がない。

さらに、電極部分３１５，３１７，３２５，３
２７，３０１５，３０１７，３０２５，３０２７
上には、必要に応じ、Au、Cu、Ni、Al、Tiあ
るいはこれらの合金等からなる電極層４１５，４
１７，４２５，４２７，４０１５，４０１７，４
０２５，４０２７を積層することが好ましい。こ
れにより、リード体との接続強度が向上し、オー
ミツク性が良好となる。

はた、第１の基板２、さらには第２の基板２０
の表面上の強磁性薄膜３１，３２、さらには３０
１，３０２上には、絶縁性の保護層５，５０が形
成されていてもよい。

この保護層５，５０は、10〜1000μｍの厚さと
される。そして、リード体の接続部分は露出する
ようにされる。

保護層５，５０としては、酸化ケイ素、窒化ケ
イ素、酸化アルミニウム等が好適であり、これに
より寿命が向上する。

このように構成される磁気センサ１は、各強磁
性薄膜３１，３２，３０１，３０２に、リード体
６５，６７，６０５，６０７等が接続される。

リード体６５，６７，６０５，６０７等は、通
常、剛性の棒状の金属から形成される。

そして、リード体６５，６７，６０５，６０７
等と、強磁性薄膜３１，３２，３０１，３０２の
接続は、通常、電極層４１５，４１７，４２５，
４２７，４０１５，４０１７，４０２５，４０２
７を介し、第４図に示されるようにハンダ付等に
よつて接着されたり、ワイヤボンデイングされた
りして行われる。

なお、リード体６５，６７，６０５，６０７等
は、第４図に示されるように、直線状にセンサ面
と平行に一方向に延長してとりだしてもよく、一
旦折り曲げてセンサ面裏面方向に延長してとりだ
してもよい。

さらに、これらは所定のケーシング中に収納さ
れたり、図示のように、樹脂モールド７を施され
て一体化される。

また、磁気センサ１の裏面側には、図示のよう
に、バイアス用のマグネツトＭを配置することが
できる。

なお、図示ではケーシング面と凸部とがフラツ
トになつているが、図示とは異なり、ケーシング
上に、凸部部分が露出してもよい。

考案の具体的作用 このような本考案の磁気センサ１は、第４図に
示されるように、各種モーター等に連結された円
形の回転子Ｒの回転周上に配置される。この場
合、回転子Ｒは、多極着磁されている。

そして、この回転子Ｒの外周部厚さ方向と、主
検知部１１の強磁性薄膜３１，３２等の長手方向
とが、平行になるように配置するのが一般的であ
る。

この場合、磁気センサ１のセンサ面は、回転子
Ｒと、２〜300μｍ程度まで近接させて配置する
ことができる。

そして、副検知部１１０の強磁性薄膜３０１，
３０２にて温度補償や外部磁場のキヤンセル等を
行いながら、回転子の回転数や回転方向等を検出
する。

考案の具体的効果 本考案によれば、リード体がセンサ面から突出
しないので、回転子との距離がきわめて小さくす
ることができる。

このため、きわめて高い感度がえられる。

しかも、センサ面積をきわめて小さくすること
ができ、小型化、低コスト化ができる。

さらに、副検知部の強磁性薄膜にて温度補償や
外部磁場のキヤンセルができるので、検出精度は
きわめて高いものとなる。

そして、このような効果は、きわめて簡易かつ
製造容易な構成で実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本考案の実施例を説明する
ための図であり、このうち第１図が平面図、第２
図が第１図の−線切断端面図、第３図が、使
用例を示す断面図である。 １……磁気センサ、１１……主検知部、１１０
……副検知部、２……第１の基板、２０……第２
の基板、３１，３２，３０１，３０２……強磁性
薄膜、３１１，３２１，３０１１，３０２１……
検知部分、３１５，３１７，３２５，３２７，３
０１５，３０１７，３０２５，３０２７……電極
部分、４１５，４１７，４２５，４２７，４０１
５，４０１７，４０２５，４０２７……電極層、
５，５０……保護層、６５，６７，６０５，６０
７……リード体、７……樹脂モールド、Ｍ……バ
イアスマグネツト、Ｒ……回転子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 第１の基板の表面の一部に凸部を設け、この
   凸部および凸部以外の領域に亘つて、少なくと
   も１つの強磁性薄膜を有する主検知用の強磁性
   薄膜部を設け、第１の基板表面の凸部頂面以外
   の領域に位置する各強磁性薄膜にリード体が接
   続可能に構成された主検知部と、第２の基板の
   表面に、少なくとも１つの強磁性薄膜を有する
   副検知用の強磁性薄膜部を設けてなる副検知部
   とを、主検知用の強磁性薄膜部が外表面に位置
   するように積層して一体化してなることを特徴
   とする磁気センサ。 ２ 第１の基板の表面の凸部の高さが、0.02〜２
   mmである実用新案登録請求の範囲第１に記載の
   磁気センサ。 ３ 凸部が、平担な頂面と、この頂面と底部平坦
   面とに連接するテーパー面とからなる実用新案
   登録請求の範囲第１項または第２項に記載の磁
   気センサ。 ４ テーパー面と底部平坦面のなす角が、20〜
   80゜である実用新案登録請求の範囲第３項に記
   載の磁気センサ。 ５ テーパー面と底部平坦面および頂面との連接
   部が、曲率をもつ実用新案登録請求の範囲第３
   項または第４項に記載の磁気センサ。 ６ 主検知用の強磁性薄膜部の強磁性薄膜が、第
   １の基板表面の底部平坦面、テーパー面および
   頂面上に形成されている実用新案登録請求の範
   囲第３項ないし第５項のいずれかに記載の磁気
   センサ。 ７ リード体が、底部平坦面上に位置する主検知
   用強磁性薄膜部の強磁性薄膜に接続するように
   構成してなる実用新案登録請求の範囲第６項に
   記載の磁気センサ。 ８ 主検知用の強磁性薄膜部および／または副検
   知用の強磁性薄膜部が、少なくとも１つの強磁
   性薄膜と、基板表面のほぼ全域に亘つて設けら
   れる保護層とからなる実用新案登録請求の範囲
   第１項ないし第７項のいずれかに記載の磁気セ
   ンサ。 ９ 主検知用の強磁性薄膜部および副検知用の強
   磁性薄膜部が、強磁性薄膜の両端部上に設けら
   れ、リード体との接続部に介在する電極層を有
   する実用新案登録請求の範囲第１項ないし第８
   項のいずれかに記載の磁気センサ。 10 各強磁性薄膜の厚さが、100〜4000Åである
   実用新案登録請求の範囲第１項ないし第９項の
   いずれかに記載の磁気センサ。 11 主検知用の強磁性薄膜が、凸部頂面に設けら
   れた細条状の検知部分を有し、この検知部分の
   細条巾が、５〜100μｍである実用新案登録請
   求の範囲第１項ないし第10項のいずれかに記載
   の磁気センサ。 12 主検知用の強磁性薄膜が、２つ以上あり、主
   検知用の強磁性薄膜の検知部分が、10〜2000μ
   ｍの間隙にて、互いに平行に配列されている実
   用新案登録請求の範囲第１項ないし第11項のい
   ずれかに記載の磁気センサ。 13 副検知用の強磁性薄膜が、２つ以上あり、副
   検知用の強磁性薄膜の検知部分が互いに平行に
   配列されている実用新案登録請求の範囲第１項
   ないし第12項のいずれかに記載の磁気センサ。 14 第１の基板と副検知用の強磁性薄膜部とが接
   するように、主検知部と副検知部とを積層して
   一体化してなる実用新案登録請求の範囲第１項
   ないし第13項のいずれかに記載の磁気センサ。 15 第１の基板と第２の基板とが接するように、
   主検知部と副検知部とを積層して一体化してな
   る実用新案登録請求の範囲第１項ないし第14項
   のいずれかに記載の磁気センサ。