JPH0478035B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は回転磁気エンコーダ等に用いるのに好
適な丈夫で薄い保護膜に被覆された磁気抵抗素子
に関する。

〔発明の背景〕

NC工作機械等で回転数や回転角度を正確に測
定する手段として、周囲に磁気パターンを書き込
んだ磁気ドラムを回転軸に取りつけ、この磁気ド
ラム表面の磁気パターンからの漏れ磁束を磁気抵
抗素子で検出するようにした回転磁気エンコーダ
が用いられている。

第１図は回転磁気エンコーダの一例を示す要部
側断面図である。モータ１のシヤフト２に、周面
の磁気記録媒体に所定のピツチで着磁して書きこ
まれた磁気パターンを有する回転磁気ドラム３が
結合されている。また、モータ１のハウジングが
固定された支持台４の上には、セラミツク基板
５、ガラス基板６、その上に形成された強磁性薄
膜導体７、更にその上を被覆する保護膜８からな
る磁気抵抗素子９が固定され、強磁性薄膜導体７
は、回転磁気ドラム３の周辺の磁気記録媒体と間
隔１０を隔てて対向している。

従来、この種の磁気抵抗素子の保護膜として
は、半導体IC等におけると同様に、SiO₂、Si₃
N₄、Al₂O₃等をスパツタリング或いはCVD法な
どで被着したものが一般に用いられている。第２
図は、このような従来の磁気抵抗素子の一例を示
す側断面図である。同図に示すように、ガラス基
板６の上に強磁性薄膜導体（例えばFe−Ni合金）
７が形成され、その上に、その一部を露出させて
SiO₂等のスパツタリングその他の方法によつて
形成された無機パツシベーシヨン膜１１が被着形
成されている。前記一部に露出した強磁性薄膜導
体７の上には電気的な接続端子としてボンデイン
グパツド１２が形成されている。また、現在で
は、バツチ量を増やすためチツプサイズが小さく
なつており、そのままでは使い難いため、セラミ
ツク基板５の上に磁気抵抗素子９が固定されてい
る。

しかし、このようなスパツタリング等の方法に
よつて形成された１〜2μｍ程度の暑さの無機パ
ツシベーシヨン膜１１には、往々第３図に示すよ
うな微少なピンホール１３が残存し、そこから侵
入した水分や有害ガス等によつて内部の強磁性薄
膜導体７が損なわれるということがあつた。同様
な問題は、SiO₂等を保護膜として被着した半導
体ICなどでも当然発生する筈であるが、これら
の素子では、チツプをセラミツクパツケージ内に
収容したり、プラスチツクレジンでモールドして
封止する等の方法が採られ、実用上問題がない程
度の防湿、防ガス性が得られている。

磁気抵抗素子の場合には、強磁性薄膜導体７の
上に厚い防湿保護膜を形成したり、寸法の大きな
パツケージ内に収容するのは望ましくない。特
に、回転磁気エンコーダの場合のように検出しよ
うとする磁場が、回転磁気ドラム３の上に薄く塗
布された磁気記録媒体膜を等間隔に着磁して形成
された磁化部分から発生する磁場であるような場
合には、前記磁気記録媒体面から強磁性薄膜導体
７の面までの間隔１０を数十乃至数百μｍにセツ
テイングしなければならず、前述した半導体素子
の場合のようなパツケージ内に収容したり、プラ
スチツクレジンでモールドすることは不可能に近
く、また前述した間隔１０を調整する時に、磁気
抵抗素子９を誤つて前記回転磁気ドラム３上の磁
気記録媒体面に接触させてしまい、磁気抵抗素子
９の無機パツシベーシヨン膜１１が剥がれたり、
傷が付くというような問題があり、ピンホール１
３の場合と同様に、磁気抵抗素子９は腐食、断線
等の大きな被害を受け、その信頼性が著しく阻害
されていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術のような欠陥が
なく、十分な耐湿、耐蝕性および機械的強度を有
し、しかも薄い保護膜により保護された磁気抵抗
素子を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明においては、
保護膜を、最外層が非透磁率50以下の機械的強度
の強い金属箔よりなる多層構造とした。

〔発明の実施例〕

第４図は本発明の一実施例の断面図で、第３図
の場合と同一部材には同一符号を付してある。ガ
ラス基板６の上に強磁性薄膜導体７が形成され、
その上にボンデイングパツド１２の部分を除いて
無機パツシベーシヨン膜１１が形成され、その上
に有機パツシベーシヨン膜を兼ねる例えば厚さ
7μｍのポリイミド樹脂よりなる接着層１４によ
り、例えば厚さ10μｍ、非透磁率50、抵抗率70μΩ
cmのステンレス（SUS304）よりなる金属箔１５
が最外層として被着されている。ボンデイングパ
ツド１２以外の部分では金属箔１５をガラス基板
６の周囲より突出させる構造とし、ガラス基板周
囲からの水、ガス等の侵入を防ぐ目的で有機接着
剤１６例えばエポキシ樹脂で周囲を被覆、保護し
ている。更に、このままの構造では金属箔１５は
電気的に浮いている恰好となるので、セラミツク
基板５の電極部により接地している。

第４図に示した実施例の金属箔１５の非透磁率
および抵抗率の影響について説明する。金属箔の
非透磁率が高いと磁気ドラムからの磁束は金属箔
を通つてしまつてパーマロイに達しないため、金
属箔の非透磁率はある値以下に抑えなければなら
ない。パーマロイ膜を通る磁束と金属箔を通る磁
束とが同程度になると感度に劣化を来すので、こ
のときを金属箔と非透磁率の上限とする。ピーマ
ロイ膜厚は一般には0.05μｍ、金属箔の厚さは10μ
ｍであるから、金属箔の非透磁率の上限をμとす
ると、10×μ＝0.05×10、∴μ＝50、従つて、非
透磁率50以下の金属箔ならば使用可能である。も
う一つの問題は金属箔の抵抗率であるが、これは
交番磁界中では金属内に渦電流が発生して、磁気
ドラムからの磁束がパーマロイに達するのを妨げ
ることが懸念される。これを防止するには金属箔
の抵抗率は高い方が良いと考えられる。しかし下
記の２実験では、何れの場合も磁気抵抗素子から
の出力電圧劣化はなかつた。その一つは金属箔の
抵抗を下げるためにステンレスの板厚を100μｍ
（通常は10μｍ）にして組立て特性を測定してみ
た。勿論この場合も磁気ドラム表面とパーマロイ
表面の距離は一定にしたが、出力電圧の変化は見
られなかつた。もう一つの実験例は、10μｍのス
テンレス箔の代わりに抵抗を下げるために銅の
10μｍ箔を使用してみたが、この場合も出力電圧
の変化は見られなかつた。これは磁気式エンコー
ダで使用される200KHz程度まででは、磁気ドラ
ムからの磁束を阻止するほどの渦電流による反発
磁界はないためと考えられる。以上の実験から保
護膜として用いる金属箔の抵抗率は特に影響しな
いことがわかる。

このような10μｍ厚のステンレス箔を表面には
りつけた構造の磁気抵抗素子について回転磁気エ
ンコーダとして実験したところ、金属箔１５が十
分薄く、透磁率が低く、懸念された渦電流や静磁
遮蔽の影響も受けず、保護膜として金属箔１５を
被着しなかつた従来の場合と同等の絶対値の信号
が得られた。

従来も、SiO₂等の被着処理によつて形成した
無機パツシベーシヨン膜１１の上に有機接着層１
４を設けることによつて、残存しているピンホー
ル１３を埋めることが行われていた。そして、一
応、強磁性薄膜導体７の露出状態が解消され、高
湿あるいは腐食性の雰囲気中での信頼性の向上が
得られていた。しかし、有機接着層１４は、膜質
が軟らかであり、回転磁気エンコーダの場合のよ
うに、回転磁気ドラム３の磁気記録媒体面に対し
て磁気抵抗素子９の強磁性薄膜導体７の面までの
間隔（数十乃至数百μｍ）をセツテイングしよう
として、誤つて磁気ドラムと磁気抵抗素子を接触
させてしまうと、有機接着層１４が容易に剥れた
り、傷が付いたりするという問題があつた。しか
し、この問題も、本発明を実施して、有機接着層
１４の上に更に金属箔１５を積層させることによ
り、機械的信頼性が向上して解決された。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、保護膜
は、十分な耐湿性、耐蝕性に加えて、十分な機械
的強度を有することとなり、その結果、信頼性の
高い磁気抵抗素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転磁気エンコーダの一例を示す側断
面図、第２図は従来の磁気抵抗素子の一例を示す
側断面図、第３図は従来の無機パツシベーシヨン
膜におけるピンホールの存在を示す図、第４図は
本発明の一実施例図である。 ３……回転磁気ドラム、５……セラミツク基
板、６……ガラス基板、７……強磁性薄膜導体、
８……保護膜、９……磁気抵抗素子、１０……間
隔、１１……無機パツシベーシヨン膜、１２……
ボンデイングパツド、１３……ピンホール、１４
……有機接着層、１５……本発明に係る金属箔、
１６……有機接着剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス基板上に強磁性薄膜導体を形成し、こ
   の強磁性薄膜導体上に無機パツシベーシヨン膜が
   形成され、その上に接着層を兼ねる有機パツシベ
   ーシヨン膜が形成され、その上に比透磁５０以下
   の金属箔が接着されており、前記金属箔はボンデ
   イングパツド以外の部分では、ガラス基板の周囲
   より突出させる構造とし、かつ、前記金属箔の突
   出した部分とガラス基板の端部との間には接着剤
   が被着されていることを特徴とする磁気抵抗素
   子。