JPH07209100A - ひずみ検出器 - Google Patents
ひずみ検出器Info
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- JPH07209100A JPH07209100A JP127594A JP127594A JPH07209100A JP H07209100 A JPH07209100 A JP H07209100A JP 127594 A JP127594 A JP 127594A JP 127594 A JP127594 A JP 127594A JP H07209100 A JPH07209100 A JP H07209100A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄
膜を基板に形成し，該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出
することにより該基板に加えられたひずみを測定するひ
ずみ検出器に関し，高感度で正負の歪みを検出できるひ
ずみ検出器を実現すると共に曲面等にも強磁性薄膜のパ
ターンを作成することができて複雑な形状部分のひずみ
を検出することができることを目的とする。 【構成】強磁性薄膜１を略正方形の形状とし，その内部
磁化Ｍを対角線方向の一軸異方性に設定し，強磁性薄膜
を順次電極２を介して１乃至複数個直列に接続するよう
構成する。
膜を基板に形成し，該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出
することにより該基板に加えられたひずみを測定するひ
ずみ検出器に関し，高感度で正負の歪みを検出できるひ
ずみ検出器を実現すると共に曲面等にも強磁性薄膜のパ
ターンを作成することができて複雑な形状部分のひずみ
を検出することができることを目的とする。 【構成】強磁性薄膜１を略正方形の形状とし，その内部
磁化Ｍを対角線方向の一軸異方性に設定し，強磁性薄膜
を順次電極２を介して１乃至複数個直列に接続するよう
構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁歪及び磁気抵抗効果を
もつ強磁性薄膜を基板に形成して強磁性薄膜の抵抗値の
変化を検出することにより基板に加えられたひずみを測
定するひずみ検出器に関する。
もつ強磁性薄膜を基板に形成して強磁性薄膜の抵抗値の
変化を検出することにより基板に加えられたひずみを測
定するひずみ検出器に関する。
【０００２】近年，ひずみ検出用に金属箔（銅ニッケ
ル：Ｃｕ−Ｎｉ，ニッケルクローム：Ｎｉ−Ｃｒ等）や
半導体のひずみゲージが用いられる。このひずみゲージ
は，圧力センサやロードセル，トルクセンサ等の力学量
センサに応用されている。
ル：Ｃｕ−Ｎｉ，ニッケルクローム：Ｎｉ−Ｃｒ等）や
半導体のひずみゲージが用いられる。このひずみゲージ
は，圧力センサやロードセル，トルクセンサ等の力学量
センサに応用されている。
【０００３】従来は金属箔ひずみゲージや半導体ひずみ
ゲージが用いられているがそれぞれに問題があり，その
改善が望まれている。
ゲージが用いられているがそれぞれに問題があり，その
改善が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】従来は半導体ゲージや金属ひずみゲージ
が，応力を検出する素子として使用されている。この中
の半導体ゲージは感度が大きいものの高温動作に適さな
いという問題があった。次に，金属箔ひずみゲージは，
抵抗値の変化（感度）が小さいという問題があった。更
に，近年，金属箔（強磁性薄膜）ひずみゲージが利用さ
れるようになった。
が，応力を検出する素子として使用されている。この中
の半導体ゲージは感度が大きいものの高温動作に適さな
いという問題があった。次に，金属箔ひずみゲージは，
抵抗値の変化（感度）が小さいという問題があった。更
に，近年，金属箔（強磁性薄膜）ひずみゲージが利用さ
れるようになった。
【０００５】図９は強磁性薄膜を用いた従来例の説明図
であり，特開昭５４−１１３３７９号公報に記載されて
いる。図９において，９０は長方形の金属箔（ＣＵ−Ｎ
ｉまたはＮｉ−Ｃｒ）で構成する磁歪素子（薄膜），λ
は磁歪定数（正または負がある），σはひずみ力（圧
力），Ｍは内部磁化，Ｉは磁歪素子を流れる電流であ
る。
であり，特開昭５４−１１３３７９号公報に記載されて
いる。図９において，９０は長方形の金属箔（ＣＵ−Ｎ
ｉまたはＮｉ−Ｃｒ）で構成する磁歪素子（薄膜），λ
は磁歪定数（正または負がある），σはひずみ力（圧
力），Ｍは内部磁化，Ｉは磁歪素子を流れる電流であ
る。
【０００６】Ａ．の場合，磁歪定数λが正の場合であ
り，磁化容易軸と同じ方向の内部磁化Ｍに対し歪力σが
点線の矢印の方向に働くと磁化Ｍがσの方向へ回転し，
磁気抵抗効果により抵抗が低下して磁歪素子９０の長手
方向に流れる電流Ｉが増大する。この時の歪力（圧力ｐ
と同じ）に対する抵抗ρの変化をＣ．に示すようにな
る。Ｂ．の場合は，磁歪定数λが負の場合であり，内部
磁化Ｍと同方向に歪力σが働くと磁化Ｍが点線矢印で示
す方向に回転し，磁気抵抗効果により抵抗が低下する。
この場合の歪力σと抵抗ρの関係もＣ．に示される。
り，磁化容易軸と同じ方向の内部磁化Ｍに対し歪力σが
点線の矢印の方向に働くと磁化Ｍがσの方向へ回転し，
磁気抵抗効果により抵抗が低下して磁歪素子９０の長手
方向に流れる電流Ｉが増大する。この時の歪力（圧力ｐ
と同じ）に対する抵抗ρの変化をＣ．に示すようにな
る。Ｂ．の場合は，磁歪定数λが負の場合であり，内部
磁化Ｍと同方向に歪力σが働くと磁化Ｍが点線矢印で示
す方向に回転し，磁気抵抗効果により抵抗が低下する。
この場合の歪力σと抵抗ρの関係もＣ．に示される。
【０００７】図９のＤ．及びＥ．の場合は，長方形の磁
歪素子９０を横断する方向に電流Ｉを印加した例であ
り，Ｄ．の例では磁歪定数が正で，歪力σが電流と同じ
方向に働くと内部磁化Ｍが点線のように回転する。この
時磁気抵抗効果により電流Ｉの方向の抵抗が増大し，電
流が減少する。Ｅ．の例では磁歪定数が負で，内部磁化
Ｍと同じ方向に歪力σが働くと電流Ｉの方向の抵抗が増
大する。Ｄ．及びＥ．における歪力σ（圧力ｐ）に対す
る抵抗ρの特性はＦ．のようになる。
歪素子９０を横断する方向に電流Ｉを印加した例であ
り，Ｄ．の例では磁歪定数が正で，歪力σが電流と同じ
方向に働くと内部磁化Ｍが点線のように回転する。この
時磁気抵抗効果により電流Ｉの方向の抵抗が増大し，電
流が減少する。Ｅ．の例では磁歪定数が負で，内部磁化
Ｍと同じ方向に歪力σが働くと電流Ｉの方向の抵抗が増
大する。Ｄ．及びＥ．における歪力σ（圧力ｐ）に対す
る抵抗ρの特性はＦ．のようになる。
【０００８】この従来例では，内部磁化Ｍと電流Ｉとの
角度がひずみにより変化するため，抵抗が減少または増
大する原理を利用している。
角度がひずみにより変化するため，抵抗が減少または増
大する原理を利用している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属箔ひずみゲ
ージは，抵抗値の変化（感度）が小さいという問題があ
ったが，上記図９に示すような従来例では，感度の点で
改良されている。
ージは，抵抗値の変化（感度）が小さいという問題があ
ったが，上記図９に示すような従来例では，感度の点で
改良されている。
【００１０】しかし，図９のＣ．またはＦに示す特性に
おいてそれぞれ歪力が負の方向に加わると，正の方向の
場合と対象的な特性を示すため，正方向の歪力と同じ大
きさを負方向に働きかけた場合は同じ抵抗値を示すた
め，逆方向の歪みを検出することができないという問題
があった。
おいてそれぞれ歪力が負の方向に加わると，正の方向の
場合と対象的な特性を示すため，正方向の歪力と同じ大
きさを負方向に働きかけた場合は同じ抵抗値を示すた
め，逆方向の歪みを検出することができないという問題
があった。
【００１１】また，従来のひずみゲージは箔状のものを
検出対象物の平面に貼りつけるか，平面に強磁性薄膜の
パターンを形成することにより製作していたので，工数
が多く，曲面への適応が不可能であるという問題があっ
た。
検出対象物の平面に貼りつけるか，平面に強磁性薄膜の
パターンを形成することにより製作していたので，工数
が多く，曲面への適応が不可能であるという問題があっ
た。
【００１２】本発明は高感度で正負の歪みを検出できる
ひずみ検出器を実現すると共に曲面等にも強磁性薄膜の
パターンを作成することができて複雑な形状部分のひず
みを検出することができるひずみ検出器を提供すること
を目的とする。
ひずみ検出器を実現すると共に曲面等にも強磁性薄膜の
パターンを作成することができて複雑な形状部分のひず
みを検出することができるひずみ検出器を提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理及び
ひずみ検出器の構成例を示す図である。図１のＡ．は本
発明による強磁性薄膜のパターンを表し，Ｂ．は本発明
の強磁性薄膜のひずみに対する抵抗値の変化特性であ
り，Ｃ．は本発明によりひずみ検出器の構成例である。
ひずみ検出器の構成例を示す図である。図１のＡ．は本
発明による強磁性薄膜のパターンを表し，Ｂ．は本発明
の強磁性薄膜のひずみに対する抵抗値の変化特性であ
り，Ｃ．は本発明によりひずみ検出器の構成例である。
【００１４】図中，１（１−１〜１−３）は本発明によ
る強磁性薄膜，２（２−１〜２−４）は電極を表し，Ｍ
は内部磁化を表す。本発明は磁性薄膜の形状をほぼ正方
形にして電流に対してほぼ４５°の角度に磁化すること
によりひずみの加わる方向が正方向に加えられた時と負
方向に加えられた時で異なる抵抗値を発生する。
る強磁性薄膜，２（２−１〜２−４）は電極を表し，Ｍ
は内部磁化を表す。本発明は磁性薄膜の形状をほぼ正方
形にして電流に対してほぼ４５°の角度に磁化すること
によりひずみの加わる方向が正方向に加えられた時と負
方向に加えられた時で異なる抵抗値を発生する。
【００１５】
【作用】図１のＡ．に示すように強磁性薄膜１のパター
ンをほぼ正方形に形成する。パターンがほぼ正方形であ
るため形状異方性（長方形の場合その長手方向に容易軸
が形成される性質）がつきにくくなり，内部磁化Ｍを図
１のＡ．に示すように正方形の対角線方向の一軸異方性
に設定する。
ンをほぼ正方形に形成する。パターンがほぼ正方形であ
るため形状異方性（長方形の場合その長手方向に容易軸
が形成される性質）がつきにくくなり，内部磁化Ｍを図
１のＡ．に示すように正方形の対角線方向の一軸異方性
に設定する。
【００１６】この強磁性薄膜に対してひずみ（εで表
す）を加えた時に生ずる電流に対する磁気抵抗効果によ
る抵抗値（Ｒで表す）の変化を示す特性は図１のＢ．の
ようになる。この特性によれば，正・負のひずみεに対
して抵抗値がリニアに変化するひずみ検出器が得られ
る。
す）を加えた時に生ずる電流に対する磁気抵抗効果によ
る抵抗値（Ｒで表す）の変化を示す特性は図１のＢ．の
ようになる。この特性によれば，正・負のひずみεに対
して抵抗値がリニアに変化するひずみ検出器が得られ
る。
【００１７】この強磁性薄膜は，モールド型によりパタ
ーンを形成した基板にニッケル鉄またはニッケルコバル
ト等の強磁性薄膜を形成し（その時外部から対角線方向
に磁気を加え），その後エッチングする方法により製造
することができる（詳細は後述）。
ーンを形成した基板にニッケル鉄またはニッケルコバル
ト等の強磁性薄膜を形成し（その時外部から対角線方向
に磁気を加え），その後エッチングする方法により製造
することができる（詳細は後述）。
【００１８】Ｃ．には，Ａ．に示す強磁性薄膜を複数枚
用いて，一定の範囲に加わるひずみを検出するひずみ検
出器の構成を示す。この構成では，電極２として複数個
（２−１〜２−４）を設け，電極２−１と電極２−４に
電流（または電圧）を検出する端子が設けられ，電極２
−２，２−３は強磁性薄膜１のつなぎ電極として設けら
れている。この例では３つの強磁性薄膜１が順次各電極
を介して接続されているが，これにより，各強磁性薄膜
１は正方形で４５°の内部磁化を持ちながら全体として
長方形の一定の範囲内のひずみを高感度で検出できるひ
ずみ検出器を構成することができる。また，強磁性薄膜
１を１個だけで構成する場合に比べて，複数の強磁性薄
膜１によりひずみに対して抵抗変化が大きくなり感度を
向上させることができる。また，複数の強磁性薄膜１を
電極を介することなく接続すると，形状異方性により長
手方向に内部磁化されてしまうので，電極２−１〜２−
４が使用される。
用いて，一定の範囲に加わるひずみを検出するひずみ検
出器の構成を示す。この構成では，電極２として複数個
（２−１〜２−４）を設け，電極２−１と電極２−４に
電流（または電圧）を検出する端子が設けられ，電極２
−２，２−３は強磁性薄膜１のつなぎ電極として設けら
れている。この例では３つの強磁性薄膜１が順次各電極
を介して接続されているが，これにより，各強磁性薄膜
１は正方形で４５°の内部磁化を持ちながら全体として
長方形の一定の範囲内のひずみを高感度で検出できるひ
ずみ検出器を構成することができる。また，強磁性薄膜
１を１個だけで構成する場合に比べて，複数の強磁性薄
膜１によりひずみに対して抵抗変化が大きくなり感度を
向上させることができる。また，複数の強磁性薄膜１を
電極を介することなく接続すると，形状異方性により長
手方向に内部磁化されてしまうので，電極２−１〜２−
４が使用される。
【００１９】なお，この強磁性薄膜のパターン（電極を
含む）は，平面上だけでなく曲面上にも形成することが
できるため，種々な用途に応用することができる。
含む）は，平面上だけでなく曲面上にも形成することが
できるため，種々な用途に応用することができる。
【００２０】
【実施例】図２は本発明によるひずみ検出器の他の構成
例である。図中，１ａ〜１ｊは上記図１のＡ．と同じ強
磁性薄膜，２ａ，２ｆは電極，２ｂ〜２ｅはつなぎ電極
である。
例である。図中，１ａ〜１ｊは上記図１のＡ．と同じ強
磁性薄膜，２ａ，２ｆは電極，２ｂ〜２ｅはつなぎ電極
である。
【００２１】図２の構成は上記図１のＣ．に示す構成を
複数個並べたものに相当するが，ほぼ正方形の複数の強
磁性薄膜１ａ〜１ｊが，図１のＢ．のように直列に順次
接続せず，各電極２ａと２ｂの間，２ｂと２ｃの間，２
ｃと２ｄの間，・・・２ｅと２ｆの間に２枚づつ，互い
違いに配置され，ほぼ市松模様に並べられている。この
ように配置することにより一定範囲の面内により多くの
正方形のパターンを形成できる。なお，電極２ａと２ｆ
の検出端子には，定電圧をかけて端子間に流れる電流
（抵抗値に反比例）を検出するか，定電流を流して電圧
変化（抵抗値に比例）を検出することにより，ひずみを
検出することができる。
複数個並べたものに相当するが，ほぼ正方形の複数の強
磁性薄膜１ａ〜１ｊが，図１のＢ．のように直列に順次
接続せず，各電極２ａと２ｂの間，２ｂと２ｃの間，２
ｃと２ｄの間，・・・２ｅと２ｆの間に２枚づつ，互い
違いに配置され，ほぼ市松模様に並べられている。この
ように配置することにより一定範囲の面内により多くの
正方形のパターンを形成できる。なお，電極２ａと２ｆ
の検出端子には，定電圧をかけて端子間に流れる電流
（抵抗値に反比例）を検出するか，定電流を流して電圧
変化（抵抗値に比例）を検出することにより，ひずみを
検出することができる。
【００２２】図２に示す構成によれば，一定の面内のひ
ずみ（面荷重）を検出することができるため，圧力セン
サ，ダイヤフラム等に応用することにより効果を発揮す
ることができる。
ずみ（面荷重）を検出することができるため，圧力セン
サ，ダイヤフラム等に応用することにより効果を発揮す
ることができる。
【００２３】図３はバーバーポール型パターンによるひ
ずみ検出器の構成例である。図３のＡ．はバーバーポー
ル型パターンの電極構造，Ｂ．は断面構造，Ｃ．は抵抗
変化率を示す。
ずみ検出器の構成例である。図３のＡ．はバーバーポー
ル型パターンの電極構造，Ｂ．は断面構造，Ｃ．は抵抗
変化率を示す。
【００２４】図３において，３０〜３２は電極，３３は
強磁性薄膜，３４は基板，３５は酸化シリコン（ＳｉＯ
2 ），３６は電極（導電層）と強磁性薄膜を密着するた
めの材料で形成する密着層，３７は電極３０〜３２を構
成する導電層，３８は保護膜である。
強磁性薄膜，３４は基板，３５は酸化シリコン（ＳｉＯ
2 ），３６は電極（導電層）と強磁性薄膜を密着するた
めの材料で形成する密着層，３７は電極３０〜３２を構
成する導電層，３８は保護膜である。
【００２５】この構成例では磁気抵抗素子として強磁性
薄膜に対して電極を図３のＡ．に示すようにバーバーポ
ール（理髪店の縞模様のマーク）型パターンとして形成
し，内部磁化はＡ．に示すように素子の長手方向に向け
て形成される。
薄膜に対して電極を図３のＡ．に示すようにバーバーポ
ール（理髪店の縞模様のマーク）型パターンとして形成
し，内部磁化はＡ．に示すように素子の長手方向に向け
て形成される。
【００２６】図３のＡ．はこの磁気抵抗素子を上から見
た状態を示し，その断面（長手方向に切断した面）の構
造がＢ．に示されている。電極３０〜３２は，隣り合う
他の電極との間がＡ．に示すように長手方向の線に対し
てほぼ４５°の角度の境界線により向き合っており，電
極の間には強磁性薄膜３３が設けられ，強磁性薄膜３３
の内部磁化はＡ．に示すように素子の長手方向に行われ
る。
た状態を示し，その断面（長手方向に切断した面）の構
造がＢ．に示されている。電極３０〜３２は，隣り合う
他の電極との間がＡ．に示すように長手方向の線に対し
てほぼ４５°の角度の境界線により向き合っており，電
極の間には強磁性薄膜３３が設けられ，強磁性薄膜３３
の内部磁化はＡ．に示すように素子の長手方向に行われ
る。
【００２７】この磁気抵抗素子の断面構造はＢ．に示さ
れ，ＡＢＳ樹脂，ＰＣ樹脂やシリコンなどの基板３４上
に酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）３５等の絶縁層を設け，そ
の上にＮｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等の強磁性薄膜３３を形
成する。更に，強磁性薄膜３３の上に上記Ａ．に示すパ
ターンの電極３０〜３２を構成する導電層３７が密着層
３６により接着される。この導電層３７はエッチング等
により形成される。
れ，ＡＢＳ樹脂，ＰＣ樹脂やシリコンなどの基板３４上
に酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）３５等の絶縁層を設け，そ
の上にＮｉ−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等の強磁性薄膜３３を形
成する。更に，強磁性薄膜３３の上に上記Ａ．に示すパ
ターンの電極３０〜３２を構成する導電層３７が密着層
３６により接着される。この導電層３７はエッチング等
により形成される。
【００２８】このバーバーポール型パターンの磁気抵抗
素子の電極３０と電極３２の間に電流を流すと，電極と
電極の間には，図３のＡ．において矢印を持つ線で示す
ように電極の辺と直角の最短距離の経路で電流が流れ
る。この時，ひずみが加えられると，磁気抵抗効果によ
り抵抗値が変化する。
素子の電極３０と電極３２の間に電流を流すと，電極と
電極の間には，図３のＡ．において矢印を持つ線で示す
ように電極の辺と直角の最短距離の経路で電流が流れ
る。この時，ひずみが加えられると，磁気抵抗効果によ
り抵抗値が変化する。
【００２９】この素子のひずみ（ε／εmax ) に対応す
る抵抗変化率（％）の特性は図３のＣ．になり，正・負
の方向にかかる一定範囲のひずみに対してほぼリニアな
特性を持つ。
る抵抗変化率（％）の特性は図３のＣ．になり，正・負
の方向にかかる一定範囲のひずみに対してほぼリニアな
特性を持つ。
【００３０】図４は磁気バイアスを用いたひずみ検出器
の構成例である。図４のＡ．は，強磁性薄膜の横面図で
あり，横からみた形状が示され，Ｂ．には強磁性薄膜の
上面図であり，斜め方向（４５°）に配置されている。
Ｃ．には，上記Ａ．及びＢ．に示す強磁性薄膜を可撓性
を持つボンド磁石（永久磁石）の上に配置したひずみ検
出器の横面図が示されている。
の構成例である。図４のＡ．は，強磁性薄膜の横面図で
あり，横からみた形状が示され，Ｂ．には強磁性薄膜の
上面図であり，斜め方向（４５°）に配置されている。
Ｃ．には，上記Ａ．及びＢ．に示す強磁性薄膜を可撓性
を持つボンド磁石（永久磁石）の上に配置したひずみ検
出器の横面図が示されている。
【００３１】このひずみ検出器では，ボンド磁石により
発生する磁気バイアスによりＢ．に示す強磁性薄膜の長
手方向に対して４５°の方向に内部磁化が形成され，強
磁性薄膜の電流の方向に対して内部磁化Ｍが４５°の角
度となる。
発生する磁気バイアスによりＢ．に示す強磁性薄膜の長
手方向に対して４５°の方向に内部磁化が形成され，強
磁性薄膜の電流の方向に対して内部磁化Ｍが４５°の角
度となる。
【００３２】図４のＤ．は磁気バイアスが加えられない
時のひずみに対する抵抗値の変化を表し，Ｅ．は外部か
ら磁気バイアスを加えて電流方向に対し４５°の内部磁
化を形成した時のひずみに対する抵抗値の変化を表し，
ひずみの正負の両方向に対しリニアな特性となる。この
構成の場合，上記図１〜図３の場合のように形状異方性
を用いないで，外部磁界により電流に対し内部磁界を４
５°にすることができる。
時のひずみに対する抵抗値の変化を表し，Ｅ．は外部か
ら磁気バイアスを加えて電流方向に対し４５°の内部磁
化を形成した時のひずみに対する抵抗値の変化を表し，
ひずみの正負の両方向に対しリニアな特性となる。この
構成の場合，上記図１〜図３の場合のように形状異方性
を用いないで，外部磁界により電流に対し内部磁界を４
５°にすることができる。
【００３３】図５は本発明によるひずみ検出器の第１の
製造方法の説明図である。図５のＡ．に示す５０は基板
の断面であり，ＡＢＳまたはＰＣ等のモールド樹脂によ
り構成される。この基板５０は，この表面と逆の凹凸を
持つモールド用金型によりモールドされることにより作
成される。この断面構造の凹部は，一定幅の溝（深さ
０．数μｍ〜数μｍ，幅が数拾μｍ）を持つパターン
（断面）である。この基板５０の表面に蒸着またはスパ
ッタにより磁性材料５１を付着させた状態がＡ．に示さ
れている。なお，このパターンの形状（上から見た）
は，上記図１，図２の強磁性薄膜の場合は正方形であ
る。
製造方法の説明図である。図５のＡ．に示す５０は基板
の断面であり，ＡＢＳまたはＰＣ等のモールド樹脂によ
り構成される。この基板５０は，この表面と逆の凹凸を
持つモールド用金型によりモールドされることにより作
成される。この断面構造の凹部は，一定幅の溝（深さ
０．数μｍ〜数μｍ，幅が数拾μｍ）を持つパターン
（断面）である。この基板５０の表面に蒸着またはスパ
ッタにより磁性材料５１を付着させた状態がＡ．に示さ
れている。なお，このパターンの形状（上から見た）
は，上記図１，図２の強磁性薄膜の場合は正方形であ
る。
【００３４】次にこのＡ．に示す素材を有機溶剤に漬け
てウエットエッチングすることにより，Ｂ．に示すよう
に凹部の強磁性薄膜５２が残り，凸部の強磁性薄膜は少
量の基板の樹脂と共にはく離し，ほぼ平坦な表面の強磁
性薄膜のパターンが得られる。この後，電極を形成（図
示せず）することによりひずみ検出器が得られる。
てウエットエッチングすることにより，Ｂ．に示すよう
に凹部の強磁性薄膜５２が残り，凸部の強磁性薄膜は少
量の基板の樹脂と共にはく離し，ほぼ平坦な表面の強磁
性薄膜のパターンが得られる。この後，電極を形成（図
示せず）することによりひずみ検出器が得られる。
【００３５】図６は本発明によるひずみ検出器の第２の
製造方法の説明図である。図６のＡ．に示す６０は基板
の断面であり，上記図５の基板５０と同様のモールド樹
脂により構成され，凹部のパターンの溝は上記の基板５
０より深くする。
製造方法の説明図である。図６のＡ．に示す６０は基板
の断面であり，上記図５の基板５０と同様のモールド樹
脂により構成され，凹部のパターンの溝は上記の基板５
０より深くする。
【００３６】この基板６０の表面に，上記図５と同様に
蒸着またはスパッタにより磁性材料６１を付着してＡ．
の状態となる。この後，機械加工により表面を削ること
により，凸部が無くなり図６のＢ．のように強磁性薄膜
６２のパターンが残る。
蒸着またはスパッタにより磁性材料６１を付着してＡ．
の状態となる。この後，機械加工により表面を削ること
により，凸部が無くなり図６のＢ．のように強磁性薄膜
６２のパターンが残る。
【００３７】上記の図５，図６の製造方法によれば，基
板の表面が平坦でなく，曲面等の任意の表面であっても
その上に強磁性薄膜を蒸着（またはスパッタ）すること
によりひずみ検出器を作成することができる。
板の表面が平坦でなく，曲面等の任意の表面であっても
その上に強磁性薄膜を蒸着（またはスパッタ）すること
によりひずみ検出器を作成することができる。
【００３８】図７は本発明によるトルクセンサの構成例
である。図７のＡ．はトルクセンサの構成であり，７０
は軸を構成する円筒であり，７１は強磁性薄膜のパター
ン，７２は電極を表す。
である。図７のＡ．はトルクセンサの構成であり，７０
は軸を構成する円筒であり，７１は強磁性薄膜のパター
ン，７２は電極を表す。
【００３９】円筒７０はモールド樹脂により構成され，
その表面に強磁性薄膜のパターン７１を設ける。このパ
ターン７１は，上記図５または図６に示す方法により形
成することができる。このパターン７１の詳細をＢ．に
より説明する。
その表面に強磁性薄膜のパターン７１を設ける。このパ
ターン７１は，上記図５または図６に示す方法により形
成することができる。このパターン７１の詳細をＢ．に
より説明する。
【００４０】図７のＢ．に上記のパターン７１の一部を
拡大して示す。このパターンは，細幅の強磁性薄膜が，
円筒の長手方向に対してほぼ４５°の角度を保ちながら
じぐざぐ状に連続した構成をとる。この強磁性材料を円
筒７０上に蒸着（またはスパッタ）する時に外部磁界Ｈ
をかけることにより，強磁性薄膜のパターンの内部磁化
は形状異方性による線の長手方向から外部磁界の方向
（円筒の長手方向）へずれてＭで示す方向となる。
拡大して示す。このパターンは，細幅の強磁性薄膜が，
円筒の長手方向に対してほぼ４５°の角度を保ちながら
じぐざぐ状に連続した構成をとる。この強磁性材料を円
筒７０上に蒸着（またはスパッタ）する時に外部磁界Ｈ
をかけることにより，強磁性薄膜のパターンの内部磁化
は形状異方性による線の長手方向から外部磁界の方向
（円筒の長手方向）へずれてＭで示す方向となる。
【００４１】この円筒７０を軸に取付けて，２つの電極
７２に検出端子（電圧または電流）を設けることによ
り，軸の両側にかかるトルクにより生じるねじれ（Ａ．
に矢印を付した線で示すひずみ）を検出することができ
る。
７２に検出端子（電圧または電流）を設けることによ
り，軸の両側にかかるトルクにより生じるねじれ（Ａ．
に矢印を付した線で示すひずみ）を検出することができ
る。
【００４２】図８は本発明による曲面を持つひずみ検出
器の構成例である。図８のＡ．において８０は円筒の基
板，８１はメタル（例えば，Ｎｉ）マスク，８２は強磁
性薄膜のパターンである。
器の構成例である。図８のＡ．において８０は円筒の基
板，８１はメタル（例えば，Ｎｉ）マスク，８２は強磁
性薄膜のパターンである。
【００４３】メタルマスク８１には強磁性薄膜のパター
ン８２の型８３が打抜かれており，これを基板８０の上
に乗せた状態で，強磁性材料を蒸着（またはスパッタ）
する。
ン８２の型８３が打抜かれており，これを基板８０の上
に乗せた状態で，強磁性材料を蒸着（またはスパッタ）
する。
【００４４】図８のＢ．は，基板８０，メタルマスク８
１を重ねた状態における蒸着（またはスパッタ）の様子
を断面図により示し，強磁性薄膜のパターンが基板８０
に形成される。
１を重ねた状態における蒸着（またはスパッタ）の様子
を断面図により示し，強磁性薄膜のパターンが基板８０
に形成される。
【００４５】上記の図８には，基板が曲面である例を示
したが，基板が平面の場合にも，メタルマスクを用いて
同様に強磁性薄膜のパターンを形成できることは明らか
である。
したが，基板が平面の場合にも，メタルマスクを用いて
同様に強磁性薄膜のパターンを形成できることは明らか
である。
【００４６】また，上記の場合メタルマスクを使用して
いるが，基板上に予めパターンを形成する部分を除いて
蒸着（またはスパッタ）に対するレジスト材を塗布し，
その上から強磁性材を蒸着（またはスパッタ）すること
により，強磁性薄膜のパターンを形成する方法を用いる
こともできる。
いるが，基板上に予めパターンを形成する部分を除いて
蒸着（またはスパッタ）に対するレジスト材を塗布し，
その上から強磁性材を蒸着（またはスパッタ）すること
により，強磁性薄膜のパターンを形成する方法を用いる
こともできる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば高感度で正負の両方向の
ひずみを検出することができる。また，曲面等の任意の
形状の表面にも容易にパターンニングできるので，複雑
な形状を持つ部分におけるひずみを高感度で検出するこ
とが可能となる。
ひずみを検出することができる。また，曲面等の任意の
形状の表面にも容易にパターンニングできるので，複雑
な形状を持つ部分におけるひずみを高感度で検出するこ
とが可能となる。
【図１】本発明の原理及びひずみ検出器の構成例を示す
図である。
図である。
【図２】本発明によるひずみ検出器の他の構成例であ
る。
る。
【図３】バーバーポール型パターンによるひずみ検出器
の構成例である。
の構成例である。
【図４】磁気バイアスを用いたひずみ検出器の構成例で
ある。
ある。
【図５】ひずみ検出器の第１の製造方法の説明図であ
る。
る。
【図６】ひずみ検出器の第２の製造方法の説明図であ
る。
る。
【図７】本発明によるトルクセンサの構成例を示す図で
ある。
ある。
【図８】本発明による曲面を持つひずみ検出器の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図９】強磁性薄膜を用いた従来例の説明図である。
１ 本発明による強磁性薄膜 ２−１〜２−４ 電極 Ｍ 内部磁化
Claims (7)
- 【請求項１】 磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄膜
を基板に形成し，該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出す
ることにより該基板に加えられたひずみを測定するひず
み検出器において，前記強磁性薄膜を略正方形の形状と
し，その内部磁化を対角線方向の一軸異方性に設定し，
前記強磁性薄膜を順次電極を介して１乃至複数個直列に
接続して構成することを特徴とするひずみ検出器。 - 【請求項２】 請求項１において，前記略正方形の強磁
性薄膜を，電極を介して複数個接続する時，電極間に複
数の前記強磁性薄膜を並列に配置し，且つ隣接する電極
間の複数の強磁性薄膜の配置とは互いに位置をずらせ，
市松模様に配置することを特徴とするひずみ検出器。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の強磁性薄膜
は，樹脂等の平面または曲面の基板上に強磁性薄膜の形
状を持つパターンに対応する溝を形成し，その上に強磁
性材料を蒸着またはスパッタにより付着させて，有機溶
剤によりエッチングし，前記強磁性薄膜のパターン以外
の部分を除去して製造することを特徴とするひずみ検出
器。 - 【請求項４】 請求項１または２に記載の強磁性薄膜
は，樹脂等の平面または曲面基板上に強磁性薄膜のパタ
ーンに対応する溝を形成し，その上に磁性材料を蒸着ま
たはスパッタにより付着させて，機械加工により前記強
磁性薄膜のパターン以外の部分を除去して製造すること
を特徴とするひずみ検出器。 - 【請求項５】 磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄膜
を基板に形成し，該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出す
ることにより該基板に加えられたひずみを測定するひず
み検出器において，基板上に一定幅を持つ長方形の強磁
性薄膜を形成し，該強磁性薄膜上に該強磁性薄膜の幅方
向に対しほぼ４５°の斜辺を持つ一定幅の導電層を縞状
に複数個接着したバーバーポール型の構造を備え，前記
両端の導電層に検出端子を設けることを特徴とするひず
み検出器。 - 【請求項６】 磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄膜
を基板に形成し，該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出す
ることにより該基板に加えられたひずみを測定するひず
み検出器において，曲面を持つ基板上に，該曲面上の一
定の大きさのエリア内に細幅の線状の強磁性薄膜を複数
の水平方向の線と該水平方向の線の端部で折り返したパ
ターンを，蒸着またはスパッタにより設け，前記蒸着ま
たはスパッタの時に，該強磁性薄膜の磁化軸を線の方向
に対しほぼ４５°になるよう形成することを特徴とする
ひずみ検出器。 - 【請求項７】 磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄膜
を基板に形成し，該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出す
ることにより該基板に加えられたトルクを測定するひず
み検出器であって，円筒状の基板上に，該円筒の周囲に
らせん状に巻回した帯状のエリア内に，該帯状の幅に対
し直角をなす細幅の強磁性薄膜を，該一定幅の両端にお
いて直角に位置をずらしながら折り返して連続するパタ
ーンとして設け，該強磁性薄膜の両端を検出端子として
回転体のトルクを検知することを特徴とするひずみ検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP127594A JPH07209100A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | ひずみ検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP127594A JPH07209100A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | ひずみ検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209100A true JPH07209100A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11496917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP127594A Withdrawn JPH07209100A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | ひずみ検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07209100A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006071398A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Jtekt Corp | トルク検出装置およびこれを備えるパワーステアリング装置 |
| JP2007248134A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Shinshu Univ | 歪センサおよび圧力測定装置 |
| JP2009109337A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Minebea Co Ltd | 曲げセンサ |
| WO2011055901A1 (ko) * | 2009-11-03 | 2011-05-12 | 조선대학교 산학협력단 | 강자성 막대를 이용한 비파괴 검사 장치 |
| JP2018040776A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社ＮｅｊｉＬａｗ | センサ構造、センサ構造付部材 |
| JP2020027050A (ja) * | 2018-08-13 | 2020-02-20 | 株式会社東芝 | センサ |
| JP2021051091A (ja) * | 2020-12-24 | 2021-04-01 | 株式会社ＮｅｊｉＬａｗ | センサ構造のパターニング方法 |
-
1994
- 1994-01-11 JP JP127594A patent/JPH07209100A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006071398A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Jtekt Corp | トルク検出装置およびこれを備えるパワーステアリング装置 |
| JP4737499B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2011-08-03 | 株式会社ジェイテクト | トルク検出装置およびこれを備えるパワーステアリング装置 |
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| KR101111260B1 (ko) * | 2009-11-03 | 2012-02-22 | 조선대학교산학협력단 | 강자성 막대를 이용한 비파괴 검사 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |