JPH07324933A - 地磁気方位センサ及びその製造方法 - Google Patents

地磁気方位センサ及びその製造方法

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JPH07324933A
JPH07324933A JP6117884A JP11788494A JPH07324933A JP H07324933 A JPH07324933 A JP H07324933A JP 6117884 A JP6117884 A JP 6117884A JP 11788494 A JP11788494 A JP 11788494A JP H07324933 A JPH07324933 A JP H07324933A
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JP
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sensor
ferromagnetic core
magnetoresistive effect
geomagnetic
effect element
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JP6117884A
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Inventor
Toshio Aizawa
俊雄 相澤
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実用的な感度及び高い方位精度を有し、構造
が簡素であってしかも小型化、低価格化を可能とする。 【構成】 センサ基板1上において、フェライトからな
る4つの強磁性体コアK 1 ,K2 ,K3 ,K4 を、90
゜間隔で所定幅gのギャップG1 ,G2 ,G3 ,G4
形成するように正方形状に組み合わされて成膜形成し、
各ギャップG1 ,G2 ,G3 ,G4 内にそれぞれMRセ
ンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 を成膜形成して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果素子を用
いた地磁気方位センサに関するものであり、特に強磁性
体コアと組み合わせて高感度化を図った新規な地磁気方
位センサ及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、カラー陰極線管では、電子銃か
ら出射された電子ビームの軌道が、地磁気により曲げら
れ、蛍光面上でのビーム到達位置(ランディング)が変
化することがある。特に高精細度陰極線管においては、
ランディング余裕度が小さいために、前記ランディング
の変化(位置ずれ)が色純度の劣化等の問題を引き起こ
す。
【0003】これを補正するために、通常、ランディン
グ補正コイルが陰極線管に取り付けられており、このラ
ンディング補正コイルに地磁気の方位に応じて自動的に
ランディング補正に必要な最適電流を流すことにより、
電子ビームの軌道を制御してミスランディングを防止す
るようにしている。
【0004】したがって、前記ランディング補正に際し
ては、地磁気の方位を正確に検出する必要があり、いわ
ゆる地磁気方位センサが使用されている。あるいは、従
来から用いられてきた磁石式の方位計(磁気コンパス)
の代替として、携帯型の方位計としても地磁気方位セン
サが使用されている。
【0005】上述のように、地磁気方位センサは、様々
な用途に使用されるが、その代表的な構造としては、い
わゆるフラックスゲート型のものと、磁気抵抗効果型
(MR型)のものが知られている。
【0006】前者は、図13に示すように、パーマロイ
コア101に電気信号出力用コイル102と励磁用コイ
ル103を巻回してなるもので、地磁気を前記パーマロ
イコアで集束し、これを電気信号出力用コイル102に
伝えるような構造とされている。
【0007】そして、このフラックスゲート型の地磁気
方位センサでは、励磁コイル103により交流バイアス
磁界HB をパーマロイコア101中に発生させ、バイア
ス磁界が反転したときに発生するパルス状の電圧を信号
として検出する。このパルス状電圧の電圧値は、地磁気
の方位によって変化するので、地磁気センサとして利用
することができる。
【0008】しかしながら、このフラックスゲート型の
地磁気方位センサは、コイルにより地磁気を電気信号に
変換するため、感度を上げるためには電気信号出力用コ
イル102の巻き数を多くしたり、集束効果を高めるた
めにパーマロイコア101の形状を大きくする必要があ
る。したがって、小型化や低価格化は難しい。
【0009】一方、後者(MR型)は、図14に示すよ
うに、磁気抵抗効果素子(MRセンサチップ)111を
形成したMRセンサチップ110を空心コイル112の
中に入れ、これらMRセンサチップ110に対して45
゜方向の交流バイアス磁界H Bを印加してなるものであ
る。等価回路を図15に示す。地磁気方位センサとして
使用する場合には、図14に示す構造のものを空心コイ
ルの巻回方向が直交するするように1組使用する。
【0010】このMR型の地磁気方位センサは、MRセ
ンサを使用しているため、フラックスゲート型の地磁気
方位センサに比べて感度が高いが、MRセンサチップ1
10のみで地磁気を感知しているため、0.3ガウス程
度の地磁気の方位を検出するには不十分である。
【0011】また、このMR型の地磁気方位センサで
は、MRセンサチップ110に対して45゜方向のバイ
アス磁界HBを加えていること、感度向上のためにMR
カーブを無理に急峻なものとしていることから、MR特
性にヒステリシスを持っており、これを解消するために
信号処理用回路が複雑なものとなったり、方位精度が±
10゜と悪い等の不都合を有する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来知
られる地磁気方位センサでは、感度の点で不満を残して
おり、また小型化、低価格化も難しい。そこで本発明
は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたもので、実用
的な感度を有し、しかも小型且つ簡素な形状をなし、組
み立てが容易な地磁気方位センサ及びその製造方法を提
供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の地磁気方位セン
サは、地磁気を強磁性体コアで集束することにより大き
な磁束密度に変換し、これをコア間のギャップ内に成膜
したMR素子で検出するものである。
【0014】すなわち、本発明の地磁気方位センサは、
センサ基板と、所定のギャップをもって周方向に配され
てなる地磁気を集束する複数の強磁性体コアと、上記ギ
ャップにおける磁界方向に対して略直交するようにこれ
らギャップ内に配されてなるMRセンサとを有し、強磁
性体コア及びMRセンサがそれぞれ前記センサ基板上に
成膜形成されてなることを特徴とするものである。
【0015】このとき、各強磁性体コアは真空成膜法或
はスクリーン印刷法によりセンサ基板上に成膜形成する
ものとする。
【0016】上記真空成膜法の場合、具体的な成膜法と
しては、膜厚の精度等に対する要請から蒸着法或はスパ
ッタ法を用いることが好ましい。
【0017】本発明の地磁気方位センサにおいては、M
Rセンサ(以下、MRセンサと称する。)は、互いに直
交するX軸方向とY軸方向での出力を得るため、最低で
も2箇所に互いに直交するように配置する。好ましく
は、等角度間隔(90゜間隔)で4つのMRセンサを配
置する。
【0018】一方、強磁性体コアは、前記MRセンサの
配置に応じて等角度間隔(例えば90゜間隔)でギャッ
プを有し、且つ閉磁路を構成するように、周方向に配列
する。このとき、強磁性体コアの配列状態は、90゜回
転させても対称となる構造とすることが好ましく、具体
的には、円環状、あるいは正方形状に配列する。
【0019】上記強磁性体コアには、パーマロイ、セン
ダスト、強磁性材を含有したインク等、高透磁率、高飽
和磁束密度を有する軟磁性材(いわゆるソフト材)を用
い、バイアス磁界の印加と地磁気の集束に利用する。
【0020】したがって、上記強磁性体コアには、励磁
用コイルを巻回し、それに電流IBを流すことによって
バイアス磁界HB を発生させ、MRセンサを磁界感度が
高く且つ直線性(リニアリティ)の良いところで使用す
る。なお、バイアス磁界HB(電流IB )は、交流であ
ってもよいし、直流であってもよい。
【0021】ただし、電流IB の電流値は、バイアス磁
界HB が強磁性体系部(強磁性体コアによって構成され
る閉磁路)の飽和磁束密度以下で透磁率値の前後までと
し、回転磁化範囲を避けるとともに、強磁性体系部の磁
化量に余裕を持たせ、地磁気の集束にも利用する。
【0022】ここで具体的には、センサ基板に上記励磁
用コイル用の巻線部を設け、この巻線部に強磁性体コア
を介して巻線を施して上記励磁用コイルを形成する。
【0023】MRセンサを交流バイアスで使用した場
合、方位信号(低周波数)を交流信号(高周波数)に重
畳した電気信号として取り出すことができるため、MR
センサにより発生するオフセット及び温度ドリフト等の
ノイズ成分をハイパスフィルタ(HPF)等による回路
処理で取り除くことができ、高方位精度を得ることがで
きる。
【0024】上記地磁気方位センサを作製するに際して
は、先ず第1の工程において、原板に設けられた各セン
サ基板上にMRセンサ材料を真空成膜法により成膜し、
フォトリソ技術により、レジスト層を形成し所定のマス
クを介して露光、現像、及びエッチングを施すことで所
定形状にMRセンサを形成して、前記レジスト層を除去
することによりMRセンサを作製した後、保護膜として
SiO2 或はSiO等を被膜する。次いで第2の工程に
おいて、上記各センサ基板上に強磁性体コア材料を真空
成膜法により成膜し、レジスト層を形成して所定のマス
クを介して露光した後に、現像、及びエッチングを施し
て、MRセンサが各ギャップ内の所定箇所に位置するよ
うに所定形状に各強磁性体コアを形成して、前記レジス
ト層を除去することにより各強磁性体コアを形成するこ
とにより作製する。
【0025】上記地磁気方位センサを作製する他の方法
としては、先ず第1の工程において、原板に設けられた
各センサ基板上にMRセンサ材料を真空成膜法により成
膜し、フォトリソ技術により、レジスト層を形成し、所
定のマスクを介して露光した後、現像、及びエッチング
を施すことで所定形状にMRセンサを形成して、前記レ
ジスト層を除去することによりMRセンサを作製した
後、保護膜としてSiO 2 或はSiO等を被膜する。次
いで第2の工程において、上記各センサ基板上に所定の
印刷スクリーンを用いて強磁性体コア材料を印刷し、M
Rセンサが各ギャップ内の所定箇所に位置するように所
定形状に各強磁性体コアを形成することにより作製す
る。
【0026】このとき、センサ基板に強磁性体コア及び
MRセンサの位置決めを行うための規制手段を設けこの
規制手段を基準として強磁性体コア及びMRセンサを形
成する。具体的な規制手段としては、所定数のセンサ基
板を有するこれらセンサ基板の原板の中央部に設けた孔
部とこの原板の側面に設けた切欠部とがあり、これらを
基準として強磁性体コア及びMRセンサの露光を施すこ
とにより、上記原板の外形寸法のばらつきや作業者の設
定のばらつきに影響されることなく強磁性体コア及びM
Rセンサの位置精度を高度に確保して上記地磁気方位セ
ンサを作製することが可能となる。
【0027】
【作用】本発明の地磁気方位センサにおいて、強磁性体
コアは、バイアス磁界の磁路を構成するとともに、地磁
気を集束するいわゆる集束ホーンとして機能する。その
結果、互いに直交するMRセンサに加わる地磁気の総量
は、それぞれ地磁気とMRセンサのなす角度に応じて決
まり、各MRセンサから強磁性体コアにより構成される
閉磁路の中心を通る地磁気線に直角に引いた線に比例す
る。
【0028】また、上記地磁気方位センサは、各強磁性
体コア及びMRセンサがそれぞれセンサ基板上に成膜形
成された構造とされている。すなわち、本発明において
は、強磁性体コアとMRセンサとの間に生じがちな隙間
が皆無となり、全体として非常に簡素且つ小型の形状に
構成されている。
【0029】したがって、強磁性体コアとMRセンサと
の相対的な位置精度が向上してMRセンサへの正確なバ
イアス磁界の印加が可能となって安定したMR特性を得
ることが可能となり、地磁気が効率的にMRセンサへ磁
気信号として供給されて、高出力が得られ、その方位が
高精度に検出される。
【0030】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0031】図1及び図2は、本発明を適用した地磁気
方位センサの基本構造の一例を示すものである。この地
磁気方位センサは、センサ基板1上において、4つの強
磁性体コアK1,K2 ,K3 ,K4 が、90゜間隔で所
定幅gのギャップG1 ,G2 ,G3 ,G 4 を形成するよ
うに正方形状に組み合わされて成膜形成され、各ギャッ
プG1 ,G2 ,G3 ,G4 内にそれぞれMRセンサ
1 ,M2 ,M3 ,M4 が成膜形成され構成されてい
る。
【0032】上記センサ基板1は、Al2 3 を材料と
するものであり、その四隅にMRセンサM1 ,M2 ,M
3 ,M4 及び各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 と外
部電極とを接続するためのAg/Pdよりなる電極4a
〜4hがそれぞれ設けられており、さらに上記センサ基
板1の中心部及びその両側には、各MRセンサM1 ,M
2 ,M3 ,M4 に所定のバイアス磁界を印加するための
後述する励磁用コイルを強磁性体コアを介して巻線する
ための巻線部として、センサ基板1を貫通する空孔部2
及び3a,3bが形成され、上記励磁用コイルの巻線端
末の線材を固定するための4つの端子5a〜5dがそれ
ぞれ設けられている。
【0033】上記各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4
は、真空成膜法、ここでは蒸着法により成膜され、エッ
チングにより所定の形状に形成されてなるものである。
ここで、各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 上には、
これらを保護するための酸化物よりなる保護膜が数μm
厚に形成されている。
【0034】上記各強磁性体コアK1 ,K2 ,K3 ,K
4 は、パーマロイ等の軟磁気特性を有する強磁性材料か
らなり、各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 と同様
に、蒸着法により成膜されエッチングにより所定の形状
に形成されてなるものである。このとき、各強磁性体コ
アK1 ,K2 ,K3 ,K4 は、各ギャップG1 ,G2
3 ,G4 をもって配され、各MRセンサM1 ,M2
3 ,M4 がこれらギャップG1 ,G2 ,G3 ,G4
の所定位置にそれぞれ位置するように成膜形成されてい
る。
【0035】各強磁性体コアK1 ,K2 ,K3 ,K4
うち、強磁性体コアK1 ,K2 にはそれぞれ励磁用コイ
ルC1 ,C2 が設けられ、ギャップG1 ,G2 ,G3
4上に配置される各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M
4 に対してバイアス磁界HBを直角に印加するようにな
っている。なお、各MRセンサM5 ,M6 ,M7 ,M 8
には、これらの膜面に対して略平行にバイアス磁界HB
が印加される。
【0036】ここで、各励磁用コイルC1 ,C2 は、セ
ンサ基板1に設けられた巻線部である空穴部2及び3
a,3bに巻回されてなる。すなわち、励磁用コイルC
1 は空穴部2と空穴部3aに強磁性体コアK1 を介し
て、励磁用コイルC2 は空穴部2と空穴部3bに強磁性
体コアK2 を介して巻線が施されて形成され、各励磁用
コイルC1 ,C2 の巻線の端末の線材はセンサ基板1に
設けられた端子5a,5b及び端子5c,5dにそれぞ
れ半田付けにより固定されている。そして、各励磁用コ
イルC1 ,C2 及び端子5a〜5d上にはこれらの保護
のために樹脂6が塗布形成されている。
【0037】上記MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M
4 は、例えばX軸方向検出用の2つのMRセンサM1
3 と、これと直交するY軸方向検出用の2つのMRセ
ンサM2,M4 に分類される。なお、本実施例において
は、各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 に、温度特性
(中点電位等)補正用のMRセンサ(図示は省略す
る。)を接続してもよい。この場合、S/N及び方位精
度を向上させるために、温度特性補正用の各MRセンサ
は、ギャップの外(したがって強磁性体コアK1
2 ,K3 ,K4 上)にMRセンサM1 ,M2 ,M3
4 に対して直交するように、すなわち強磁性体コアK
1 ,K2 ,K3 ,K4 中の磁気信号に対して平行になる
ように配置することが好ましい。
【0038】上記地磁気方位センサを作製するには、図
3に示すように、Al2 3 を材料とし、その一主面に
図4に示すような所定組の上記電極4a〜4hとなる電
極部14が形成された原板11を用いる。なお、図3に
おいては、上記原板11の四隅に形成された電極部14
等のパターンのみが示されている。
【0039】先ず第1の工程において、各MRセンサM
1 ,M2 ,M3 ,M4 を成膜形成する。すなわち、図5
及び図6(図5中、1センサ基板に該当する箇所の拡大
図)に示すように、フォトリソ技術により、上記原板1
1の上記主面上に各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4
の材料を蒸着して成膜した後、レジスト層を形成する。
そして、所定のガラスマスク(金属マスクでもよい)を
介して露光を施して、現像及びエッチングを施した後
に、上記レジスト層を除去することにより所定形状に各
MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 を形成する。その
後、これらMRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 上に酸化
物よりなる保護膜を数μm厚に蒸着成膜する。
【0040】次いで、第2の工程において、強磁性体コ
アK1 ,K2 ,K3 ,K4 を成膜形成する。すなわち、
上記各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 の場合と同様
に、フォトリソ技術により、上記原板11の上記主面上
に各強磁性体コアK1 ,K2,K3 ,K4 の材料である
軟磁気特性を有する強磁性材を蒸着して厚み10μm程
度に成膜した後、レジスト層を形成する。そして、所定
のガラスマスク(金属マスクでもよい)を介して露光を
施して、現像及びエッチングを施した後に、上記レジス
ト層を除去することにより各MRセンサM1 ,M2 ,M
3 ,M4 が各ギャップG1 ,G2 ,G3 ,G4 内の所定
箇所に位置するように所定形状に各強磁性体コアK1
2 ,K3 ,K4 を形成する。その後、これら強磁性体
コアK1,K2 ,K3 ,K4 上に酸化物よりなる保護膜
を数μm厚に蒸着成膜する。
【0041】ここで、上記原板11には強磁性体コアK
1 ,K2 ,K3 ,K4 及びMRセンサM1 ,M2
3 ,M4 の位置決めを行うための規制手段が設けられ
ている。前記規制手段としては、上記原板11の中央部
に設けた穴部12とこの原板の側面に設けた切欠部13
とが設けられており、MRセンサの材料を蒸着した後に
露光を施す際に、これらの規制手段を基準として露光を
行う。このとき、上記原板11の外形寸法のばらつきや
作業者の設定のばらつきに影響されることなく強磁性体
コアK1 ,K2 ,K3 ,K4 及びMRセンサM1
2 ,M3 ,M4 の位置精度を高度に確保して上記地磁
気方位センサを作製することが可能となる。
【0042】その後、各地磁気方位センサを上記原板1
1から各センサ基板1毎に切り出し、各地磁気方位セン
サのセンサ基板1に形成された空穴部2と空穴部3aに
対して強磁性体コアK1 を介して巻線を施すことにより
励磁用コイルC1 を形成し、同様に空穴部2と空穴部3
bに強磁性体コアK2 を介して巻線を施すことにより励
磁用コイルC2 を形成する。そして、各励磁用コイルC
1 ,C2 の巻線の端末の線材をセンサ基板1に設けられ
た端子5a,5b及び端子5c,5dにそれぞれ半田付
けにより固定し、各励磁用コイルC1 ,C2 及び端子5
a〜5d上にこれらの保護のための樹脂6を塗布し硬化
させることにより、上記各地磁気方位センサが完成す
る。
【0043】上述の構成を有する地磁気方位センサの等
価回路は、図7に示す通りである。すなわち、X軸方向
検出用の2つのMRセンサM1 ,M3 においては、差動
アンプA1 よりX出力が出力される。同様に、Y軸方向
検出用の2つのMRセンサM2 ,M4 においては、差動
アンプA2 よりY出力が出力される。
【0044】地磁気検出用のMRセンサM1 ,M2 ,M
3 ,M4 には、定電位電源VCCが接続され、センス電流
B が供給される。また、X軸方向検出用のMRセンサ
1 とMRセンサM3 には、180゜方位の異なるバイ
アス磁界(HB及び−HB)が印加され、同様にY軸方向
検出用のMRセンサM2 とMRセンサM4 にも180゜
方位の異なるバイアス磁界(HB及び−HB)が印加され
る。
【0045】上記構成の地磁気方位センサにおいて、M
RM1 ,M2 ,M3 ,M4 センサは、次のような特徴を
持っている。 (1)磁界の強度により抵抗値が変化する。(磁気抵抗
効果) (2)弱い磁界を感知する能力に優れている。 (3)抵抗値変化を電気信号として取り出すことができ
る。
【0046】本発明の地磁気方位センサにおいては、こ
の特徴を利用して地磁気による磁気信号を電気信号に変
換する。図8は、MRセンサのMR特性曲線を示すもの
である。この図8において、横軸はMRセンサに垂直に
加わる磁界の強さ、縦軸はMRセンサの抵抗値の変化、
あるいは出力電圧変化(MRセンサに直流電流を流した
場合)である。
【0047】MRセンサの抵抗値は、磁界零で最大とな
り、大きな磁界(MRセンサのパターン形状等にもよる
が100〜200ガウス程度)を印加したときに約3%
小さくなる。MRセンサ出力のS/N(出力電圧振幅)
及び歪率向上のためには、図8に示すように、バイアス
磁界HB が必要となる。このバイアス磁界HBは、先に
も述べたように、強磁性体コアにK1 ,K2 励磁用コイ
ルC1 ,C2 を巻き、これに電流IB を流すことによっ
て与えられる。
【0048】このとき、X軸方向検出用のMRセンサM
1 に印加されるバイアス磁界の方向とMRセンサM3
印加されるバイアス磁界の方向は、互いに180゜反転
している。同様に、Y軸方向検出用のMRセンサM2
印加されるバイアス磁界の方向とMRセンサM4 に印加
されるバイアス磁界の方向も、互いに180゜反転して
いる。
【0049】ここで、地磁気信号HE が入ってくると、
例えばX軸方向検出用のMRセンサM1 及びM3 に加わ
る磁界の強さは以下のようになる。 MRセンサM1 : HB +HE MRセンサM3 : −HB +HE
【0050】交流バイアス磁界印加とすると、MRセン
サM1 に印加される磁界は図8中線Aで示すように変化
し、この磁界の変化が図8中線Bで示すように電圧変化
として出力される。一方、MRセンサM3 に印加される
磁界は図8中線Cで示すように変化し、この磁界の変化
が図8中線Dで示すように電圧変化として出力される。
【0051】このMRセンサM1 からの出力(線B)と
MRセンサM3 からの出力(線D)の出力差Lが、差動
信号(X出力)として取り出される。Y軸方向検出用の
MRセンサM2 ,M4 についても同様であり、差動信号
(Y出力)が取り出される。
【0052】これら差動信号は地磁気HE の方位により
変化し、それぞれHE sinθ、H E cosθに比例す
る。したがって、横軸に方位θをとって出力電位をプロ
ットすると、X出力及びY出力は図9に示すようなもの
となる。したがって、これらX出力及びY出力から、地
磁気に対する方位θを算出することができる。
【0053】すなわち、X出力とY出力の比X/Yは、
これら出力がHE sinθ、HE cosθに比例するこ
とから、sinθ/cosθで表わすことができる。 X/Y=sinθ/cosθ=tanθ したがって、 θ=tan-1(X/Y) (ただし、0≦θ≦180゜のときX≧0、180゜<
θ<360゜のときX<0である。)
【0054】以上によって地磁気HE の方位θを知るこ
とができるが、次に強磁性体コアK 1 ,K2 ,K3 ,K
4 による地磁気集束原理について説明する。
【0055】先ず、図10に、フェライト、パーマロイ
等からなる強磁性体コアKが地磁気にどのような影響を
与えるのかを模式的に図示した。強磁性体は空気中に比
べて磁気抵抗が小さいため、地磁気が吸い寄せられるよ
うに曲げられ、強磁性体コアK中を通って再び外へ出
る。
【0056】したがって、上記強磁性体コアKは、地磁
気を集束し、大きな磁束密度に変換する。(実際は、地
磁気は強磁性体コアKを磁化し、ギャップに大きな磁界
を発生する。) 図11は、円形の強磁性体コアKを用いた場合に地磁気
がどのように各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 に伝
わるのかを示したものであり、各MRセンサM 1
2 ,M3 ,M4 に磁気信号として印加される地磁気の
総量は、各MRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 から強磁
性体コアKの中心を通る地磁気線HEOに垂直に引いた線
の長さに相当する。
【0057】X軸方向検出用MRセンサM1 ,M3 に印
加される地磁気の総量:rsinθ Y軸方向検出用MRセンサM2 ,M4 に印加される地磁
気の総量:rcosθ したがって、これら地磁気の総量に基づいて出力される
地磁気方位センサ出力(X出力,Y出力)より、先の計
算式に従って地磁気HE の方位θが算出される。
【0058】図12に示すように強磁性体コアKが正方
形の場合も同様であり、強磁性体コアKの中心点を回転
中心として90゜回転させたときに対称となる形状であ
れば、いずれの場合にも同様の出力を得ることができ
る。
【0059】前述のように、励磁用コイルC1 ,C2
コアとして機能する強磁性体コアK 1 ,K2 を軟磁性体
(ソフト強磁性体)とし、地磁気の集束ホーンとして使
用すると、空心コイルやマグネットを使用したときに比
べて出力が大きくなり、感度が向上する。
【0060】さらに、上記地磁気方位センサは、各強磁
性体コアK1 ,K2 ,K3 ,K4 及びMRセンサM1
2 ,M3 ,M4 がそれぞれセンサ基板1上に成膜形成
された構造とされている。すなわち、本発明において
は、強磁性体コアK1 ,K2 ,K3 ,K4 とMRセンサ
1 ,M2 ,M3 ,M4 との間に生じがちな隙間が皆無
となり、全体として非常に簡素且つ小型の形状に構成さ
れている。
【0061】したがって、強磁性体コアK1 ,K2 ,K
3 ,K4 とMRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 との相対
的な位置精度が向上して各MRセンサM1 ,M2
3 ,M 4 への正確なバイアス磁界の印加が可能となっ
て安定したMR特性を得ることが可能となり、地磁気が
効率的にMRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 へ磁気信号
として供給されて、高出力が得られ、その方位が高精度
に検出される。
【0062】ここで、上記実施例の変形例について説明
する。この変形例に係る地磁気方位センサは、上記実施
例のそれとほぼ同様の構成を有するものであるが、各強
磁性体コアK1 ,K2 ,K3 ,K4 がスクリーン印刷法
により印刷成膜されたものである点で異なる。なお、こ
の変形例においては、上記実施例と対応する部材等につ
いては同符号を付して説明は省略する。
【0063】すなわち、上記変形例の地磁気方位センサ
においては、その構成要素である上記各強磁性体コアK
1 ,K2 ,K3 ,K4 が所定の印刷スクリーンにより、
軟磁性粉、例えばフェライト粉を含有するインクを用い
て印刷成膜され形成されている。この場合、強磁性体コ
アK1 ,K2 ,K3 ,K4 の成膜精度は、上記印刷スク
リーンの所定パターンにより決定されるので、成膜位置
のばらつきを最小限に抑えることが可能となり、強磁性
体コアK1 ,K2 ,K3 ,K4 とMRセンサM 1
2 ,M3 ,M4 との間に生じがちな隙間が皆無となっ
て、全体として非常に簡素且つ小型の形状に構成され
る。
【0064】したがって、強磁性体コアK1 ,K2 ,K
3 ,K4 とMRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 との相対
的な位置精度が向上して各MRセンサM1 ,M2
3 ,M 4 への正確なバイアス磁界の印加が可能となっ
て安定したMR特性を得ることが可能となり、地磁気が
効率的にMRセンサM1 ,M2 ,M3 ,M4 へ磁気信号
として供給されて、高出力が得られ、その方位が高精度
に検出される。
【0065】以上、本発明を適用した実施例について説
明してきたが、本発明がこれら実施例に限定されるわけ
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で形状、材
質、寸法等、任意に変更することが可能である。
【0066】
【発明の効果】以上の説明からも明かなように、本発明
によれば、実用的な感度を有し、しかも小型且つ簡素な
形状をなし、組み立てが容易な地磁気方位センサを提供
することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した地磁気方位センサの一構成例
を模式的に示す平面図である。
【図2】本発明を適用した地磁気方位センサの一構成例
を模式的に示す側面図である。
【図3】各センサ基板の原板を模式的に示す平面図であ
る。
【図4】図3中、1センサ基板の該当箇所を拡大して示
す平面図である。
【図5】原板上にMRセンサが成膜された様子を模式的
に示す平面図である。
【図6】図5中、1センサ基板の該当箇所を拡大して示
す平面図である。
【図7】図1に示す地磁気方位センサの等価回路図であ
る。
【図8】MRセンサのMR特性曲線を示す特性図であ
る。
【図9】出力電圧と方位との関係を示す特性図である。
【図10】強磁性体コアによる地磁気の集束状態を示す
模式図である。
【図11】円形コアを用いた場合に各MRセンサのに印
加される地磁気の総量を示す模式図である。
【図12】正方形コアを用いた場合に各MRセンサのに
印加される地磁気の総量を示す模式図である。
【図13】従来のフラックスゲート型の地磁気方位セン
サの一例を模式的に示す概略平面図である。
【図14】従来のMR型の地磁気方位センサの一例を模
式的に示す概略平面図である。
【図15】図14に示す地磁気方位センサの等価回路図
である。
【符号の説明】
1 ,M2 ,M3 ,M4 MRセンサ K1 ,K2 ,K3 ,K4 強磁性体コア G1 ,G2 ,G3 ,G4 ギャップ C1 ,C2 励磁用コイル 1 センサ基板 2,3a,3b 空穴部 4a〜4h 電極 5a〜5d 端子 11 原板 12 穴部 13 切欠部

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサ基板と、 所定のギャップをもって周方向に配されてなる地磁気を
    集束する複数の強磁性体コアと、 上記ギャップにおける磁界方向に対して略直交するよう
    にこれらギャップ内に配されてなる磁気抵抗効果素子と
    を有し、 強磁性体コア及び磁気抵抗効果素子がそれぞれ前記セン
    サ基板上に成膜形成されてなることを特徴とする地磁気
    方位センサ。
  2. 【請求項2】 各強磁性体コアが真空成膜法によりセン
    サ基板上に成膜されてなることを特徴とする請求項1記
    載の地磁気方位センサ。
  3. 【請求項3】 真空成膜法が蒸着法であることを特徴と
    する請求項2記載の地磁気方位センサ。
  4. 【請求項4】 各強磁性体コアがスクリーン印刷法によ
    りセンサ基板上に印刷成膜されてなることを特徴とする
    請求項1記載の地磁気方位センサ。
  5. 【請求項5】 略直交する少なくとも一対の磁気抵抗効
    果素子を有することを特徴とする請求項1記載の地磁気
    方位センサ。
  6. 【請求項6】 強磁性体コアが軟磁気特性を有する強磁
    性体よりなることを特徴とする請求項1記載の地磁気方
    位センサ。
  7. 【請求項7】 少なくとも1つの強磁性体コアに励磁用
    コイルが設けられ、この励磁用コイルに電流を供給する
    ことでギャップ内の磁気抵抗効果素子にバイアス磁界が
    印加されることを特徴とする請求項1記載の地磁気方位
    センサ。
  8. 【請求項8】 センサ基板には巻線部が設けられ、この
    巻線部に強磁性体コアを介して巻線が施されて励磁用コ
    イルが形成されていることを特徴とする請求項7記載の
    地磁気方位センサ。
  9. 【請求項9】 センサ基板上に磁気抵抗効果素子材料を
    真空成膜法により成膜し、フォトリソ技術により所定形
    状の磁気抵抗効果素子を形成する第1の工程と、 上記各センサ基板上に強磁性体コア材料を真空成膜法に
    より成膜し、フォトリソ技術により磁気抵抗効果素子が
    各ギャップ内の所定箇所に位置するように所定形状の各
    強磁性体コアを形成する第2の工程とにより請求項1又
    は2記載の地磁気方位センサを作製することを特徴とす
    る地磁気方位センサの製造方法。
  10. 【請求項10】 センサ基板上に磁気抵抗効果素子材料
    を真空成膜法により成膜し、フォトリソ技術により所定
    形状の磁気抵抗効果素子を形成する第1の工程と、 上記各センサ基板上に所定の印刷スクリーンを用いて強
    磁性体コア材料を印刷し、磁気抵抗効果素子が各ギャッ
    プ内の所定箇所に位置するように所定形状の各強磁性体
    コアを形成する第2の工程とにより請求項1又は4記載
    の地磁気方位センサを作製することを特徴とする地磁気
    方位センサの製造方法。
  11. 【請求項11】 センサ基板に強磁性体コア及び磁気抵
    抗効果素子の位置決めを行うための規制手段を設け、こ
    の規制手段を基準として強磁性体コア及び磁気抵抗効果
    素子を位置決め形成することを特徴とする請求項9又は
    10記載の地磁気方位センサの製造方法。
JP6117884A 1994-05-31 1994-05-31 地磁気方位センサ及びその製造方法 Withdrawn JPH07324933A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012096132A1 (ja) 2011-01-13 2012-07-19 アルプス電気株式会社 磁気センサ

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WO2012096132A1 (ja) 2011-01-13 2012-07-19 アルプス電気株式会社 磁気センサ

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