JPH0769408B2

JPH0769408B2 - 基準電圧発生装置

Info

Publication number: JPH0769408B2
Application number: JP1123548A
Authority: JP
Inventors: 久弘安藤; 保堀場; 仁岩田; 賢一木下
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH02302683A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、磁気抵抗素子からの測定電圧と比較される基
準電圧を発生するための基準電圧発生装置に関する。

（従来の技術）従来より、磁気抵抗素子を利用した磁気センサが供され
ている。つまり、磁気抵抗素子は、鎖交磁界の方向に応
じて抵抗値が変化する特性（磁気異方性効果）を有する
から、その抵抗値の変化に基づいて鎖交磁界の方向を検
出をしようとするものである。第７図に磁気抵抗素子を
利用した磁気センサの回路の一例を示す。即ち、１は磁
気抵抗素子で、これは、図示しない絶縁基板上に強磁性
体を例えばスパッタ装置或は真空蒸着装置を用いて成膜
した後にフォトリソグラフィを用いて形成されており、
第１の磁気抵抗部1a及び第２の磁気抵抗部1bから形成さ
れている。この場合、各磁気抵抗部1a,1bは、夫々の抵
抗値が等しく且つその電流方向が略直交するようにパタ
ーン形状が決定されている。そして、磁気抵抗部１が形
成された絶縁基板は図示しない混成集積回路基板上に配
置されていると共に、各磁気抵抗部1a,1bが混成集積回
路基板の電流ライン２及び0Vライン３と接続されること
によりこれらの間に電源電圧V₀が印加されている。従っ
て、各磁気抵抗部1a,1bの共通接続点からは電源電圧V₀
の1/2の電圧信号Va（＝V₀/2）が出力されている。そし
て、磁気抵抗素子１に磁界が鎖交して例えば磁気抵抗部
1aの抵抗値が高くなったときは、他方の磁気抵抗部1bの
抵抗値が低下するから、磁気抵抗素子１からの電圧信号
Vaは鎖交磁界の方向に応じてV₀/2を中心として変化す
る。

さて、磁気抵抗素子１からの電圧信号Vaを基準電圧V₀/2
と比較することにより鎖交磁界の方向を示す二値化信号
を得ることができるから、このように基準電圧V₀/2を発
生する基準電圧発生装置４が混成集積回路基板上に設け
られている。つまり、基準電圧発生装置４は、混成集積
回路基板上に酸化ロジウム等を厚膜印刷して成り、第１
の厚膜抵抗部2a及び第２の厚膜抵抗部2bを直列接続して
形成されている。そして、第1,第２の厚膜抵抗部2a,2b
間には電源電圧V₀が印加されており、その共通接続点か
らは電源電圧V₀の1/2であるV₀/2が出力されている。ま
た、混成集積回路基板上には、磁気抵抗素子１からの電
圧信号Va及び基準電圧発生装置４からの基準電圧V₀/2を
比較するための比較器５が配設されている。従って、比
較器５は、磁気抵抗素子１からの電圧信号Vaと基準電圧
V₀/2と比較して二値化信号を出力するから、その二値化
信号に基づいて鎖交磁界の方向を検出することができ
る。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記構成の基準電圧発生装置４の場合、第1,
第２の厚膜抵抗部4a,4bは抵抗値精度の比較的低い厚膜
印刷抵抗膜により形成されているから、一方の厚膜抵抗
部をトリミングして各厚膜抵抗部4a,4bが同一抵抗値と
なるように調整しなければならない。しかしながら、ト
リミングにより各厚膜抵抗部4a,4bの抵抗値を同一にし
たとしても、各厚膜抵抗部4a,4bは夫々温度係数が異な
ることが通常であるから、結局、基準電圧発生装置４か
らの基準電圧が温度変化によりV₀/2から変動してしま
う。このため、比較器５からの二値化信号の立上り，立
下りタイミングが正規のタイミングから変動してしまっ
て鎖交磁界の方向を正確に検出することができないとい
う問題がある。また、磁気抵抗素子１はスパッタ装置を
用いて形成することができるのに対して、基準電圧発生
装置４はスクリーン印刷機を用いて形成しなければなら
ず、製造行程が繁雑であるという問題もある。

そこで、磁気抵抗素子１が形成された絶縁基板上に抵抗
温度係数差が小さい簿膜抵抗をスパッタ装置或は真空蒸
着装置を用いて成膜した後にフォトリソグラフィを用い
て形成することにより、トリミング行程を省略して製造
行程の簡単化を図ることが考えられるが、簿膜抵抗は磁
気抵抗効果を生じ易いから、簿膜抵抗に磁界が鎖交しな
いようにその配置位置を工夫したり、磁気シールドを施
さなければならず、その構成が複雑化してしまうという
点が未解決の問題として残されていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、簿膜抵抗を利用して基準電圧を発生するものであり
ながら、構成が複雑化してしまうことなく鎖交磁界の影
響を回避することができる基準電圧発生装置を提供する
にある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の基準電圧装置によれば、簿膜抵抗を基板上に成
膜することにより第１の簿膜抵抗部及び第２の簿膜抵抗
部を直列接続して形成すると共に、それら第１及び第２
の簿膜抵抗部間に電圧を印加することにより前記各簿膜
抵抗部の共通接続点から基準電圧発生装置において、前
記簿膜抵抗を、ニッケル90％，クロム10％若しくはそれ
に近い組成で低温から常温まで磁気抵抗効果を示さない
ような組成のニッケルクロム合金から形成したものであ
る。

（作用）ニッケル90％，クロム10％若しくはそれに近い組成のニ
ッケルクロム合金は、低温から常温まで磁気抵抗効果を
示さないことが知られている。

従って、このような性質を有するニッケルクロム合金か
ら形成された第１及び第２の簿膜抵抗部は磁気抵抗効果
を示さないから、各磁気抵抗部の抵抗値が鎖交磁界によ
り変動してしまうことはなく、これにより基準電圧発生
装置からの基準電圧が変動してしまうことはない。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照にし
て説明する。

絶縁基板11上には磁気抵抗素子12が形成されている。こ
の磁気抵抗素子12は、絶縁基板11上にスパッタ装置或は
真空蒸着装置を用いて成膜した後にフォトリソグラフィ
を用いて強磁性体の簿膜パターンを成膜することにより
形成されている。つまり、絶縁基板11上に蛇行形状の第
１の磁気抵抗部12a及び第２の磁気抵抗部12bを直列接続
して形成することにより磁気抵抗素子12が構成されてい
る。この場合、第1,第２の磁気抵抗部12a,12bの抵抗値
は一致していると共に、各磁気抵抗部12a,12bにおける
各長辺部が互いに略直交する方向に指向するようにその
パターンが決定されている。そして、各磁気抵抗部12a,
12bの共通接続点に出力端子13が形成されていると共
に、各磁気抵抗部12a,12bの端部に電源端子14,15が形成
されている。また、各端子13,14,15には、絶縁基板11の
端部に位置する引出端子13a,14a,15aの基端部が接続さ
れている。

さて、絶縁基板11上には基準電圧発生装置16が形成され
ている。この基準電圧発生装置16は、絶縁基板11上にス
パッタ装置を用いて90％ニッケル,10％クロムを組成と
するニッケルクロム合金を成膜することにより形成され
ている。つまり、絶縁基板11上に蛇行形状の第１の簿膜
抵抗部16a及び第２の簿膜抵抗部16bを直列接続して形成
することにより基準電圧発生装置16が構成されている。
この場合、第1,第２の簿膜抵抗部16a,16bの抵抗値は同
一となるように設定されている。そして、第1,第２の簿
膜抵抗部16a,16bの共通接続点に出力端子17が形成され
ていると共に、各簿膜抵抗部16a,16bの端部に電源端子1
8,19が形成されている。また、各端子17,18,19には、絶
縁基板11の端部に位置する引出端子17a,18a,19aの基端
部が接続されている。

そして、上記絶縁基板11は図示しない混成集積回路基板
上の所定位置に配設されていると共に、各引出端子13a
乃至15a,17a乃至19aが混成集積回路基板の所定の端子と
例えばボンディングワイヤにより接続されている。

次に電気的構成を示す第２図において、磁気抵抗素子12
における第１の磁気抵抗部12aの引出端子14a（第１図参
照）は電源ライン20と接続されて電源電圧V₀が与えら
れ、第２の磁気抵抗部12bの引出端子15aは0Vライン21と
接続されている。従って、磁気抵抗素子12に磁界が鎖交
していないときは、出力端子13からは電源電圧V₀の1/2
の電圧信号Va（＝V₀/2）が力されている。また、基準電
圧発生装置16における第１の簿膜抵抗部16aの引出端子1
8aは電源ライン20と接続されて電源電圧V₀が印加され、
第２の簿膜抵抗部16bの引出端子19aは0Vライン21と接続
されている。従って、出力端子17からは電源電圧V₀の1/
2の基準電圧V₀/2が出力されている。また、22は図示し
ない混成集積回路基板上に配設された比較器で、これの
反転入力端子（−）は磁気抵抗素子12の引出端子13aと
接続され、非反転入力端子（＋）は基準電圧発生装置16
の引出端子17aと接続されている。尚、23はヒステリシ
ス用抵抗、24はプルアップ抵抗である。

次に上記構成の作用について説明する。

絶縁基板11に例えば磁石からの磁界が鎖交すると、磁気
抵抗素子12における第1,第２の磁気抵抗部12a,12bに略
同一方向の磁界が鎖交する。ここで、磁気抵抗素子12は
鎖交磁界の方向に応じて抵抗が変化する特性を有するか
ら、電流の方向が互いに直交する第1,第２の磁気抵抗部
12a,12bにおいては、鎖交磁界の方向に応じて例えば一
方の磁気抵抗部12aの抵抗値が高まるときは、他方の磁
気抵抗部12bの抵抗値が低くなり、これに伴って、磁気
抵抗素子12からの電圧信号VaはV₀/2から小さくなる。即
ち、磁気抵抗素子12からの電圧信号Vaは、鎖交磁界の方
向に応じてV₀/2を中心として変動するのである（第３図
（ａ）参照）。そして、磁気抵抗素子12からの電圧信号
Vaは、比較器22において基準電圧発生装置16からの基準
電圧V₀/2と比較され、電圧信号Vaが基準電圧V₀/2を上回
っているときは比較器22からロウレベル信号が出力さ
れ、電圧信号Vaが基準電圧V₀/2を下回っているときはハ
イレベル信号が出力される。従って、比較器22から出力
される二値化信号に基づいて鎖交磁界の方向を検出する
ことができる。

さて、磁気抵抗素子12に磁界が鎖交したときは、基準電
圧発生装置16の第1,第２の簿膜抵抗部16a,16bにも磁界
が鎖交する。すると、各簿膜抵抗部16a,16bに磁界抵抗
効果が生じることがあり、このような場合には、各簿膜
抵抗部16a,16bの抵抗値が変化して基準電圧がV₀/2から
変動してしまう虞がある。しかしながら、上記構成の基
準電圧発生装置16では、磁界が印加した場合であっても
これから出力される基準電圧がV₀/2から変動してしまう
ことが防止される。つまり、基準電圧発生装置16の各簿
膜抵抗部16a,16bの材質である90％ニッケル,10％クロム
を組成とするニッケルクロム合金は、常温77Kの低温ま
で磁気抵抗効果を示さないことが知られているから、斯
様な特性を有するニッケルクロム合金から形成された第
1,第２の簿膜抵抗部16a,16bにあっては、磁界が鎖交し
た場合であってもその抵抗値が変動してしまうことはな
い。これにより、基準電圧発生装置16からの基準電圧が
V₀/2から変動してしまうことはなく、以て比較器22にお
いて磁気抵抗素子12からの電圧信号Vaは基準電圧V₀/2と
正確に比較される。従って、比較器22から出力される二
値化信号の立上り，立下がりタイミングが鎖交磁界の方
向に伴って正規のタイミングから変動してしまうことは
ないから、その二値化信号に基づいて鎖交磁界の方向を
正確に検出することができる。

また、上記組成のニッケルクロム合金の場合、比抵抗が
100μΩcmで、磁気抵抗素子12の比抵抗の10倍も高いか
ら、第1,第２の簿膜抵抗部16a,16bの全長を抑えなが
ら、その抵抗値を磁気抵抗素子16と同一抵抗値に維持す
ることができる。従って、基準電圧発生装置16の消費電
力を制御することができる。

さらに、上記基準電圧発生装置16は、磁気抵抗素子12形
成用のスパッタ装置或は真空蒸着装置を用いて成膜した
後にフォトリソグラフィを用いて絶縁基板11上に形成さ
れているから、スクリーン印刷機を用いて厚膜抵抗を形
成しなければならない従来例に比べて、製造行程の簡単
化を図ることができる。また、簿膜抵抗は抵抗精度が高
く、しかも微細パターンを形成することができるから、
トリミング行程を省略し得ると共に絶縁基板11の空スペ
ースを利用して任意の形状の形成することができる。加
えて、第1,第２の簿膜抵抗部16a,16bはその温度特性が
一致しているから、温度特性の比較的低い厚膜抵抗を使
用している従来例と違って、温度変化により基準電圧が
変動してしまうことはない。

第４図は本発明の第２実施例を示すもので、第１実施例
と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる
部分のみを説明する。即ち、第２の簿膜抵抗部16bの端
部にはトリミング領域25が形成されていると共に、その
第２の簿膜抵抗部16bの抵抗値は第１の簿膜抵抗部16aの
抵抗値よりも低く設定されている。この場合は、トリミ
ング領域25の所定部位を除去して第１の簿膜抵抗部16b
の抵抗値を所定値だけ高めることにより、各簿膜抵抗部
16a,16bの抵抗値を精度良く一致させることができる。

尚、第1,第２の簿膜抵抗部16a,16bの抵抗値調整が必要
の場合は、第５図に示すように第２の簿膜抵抗部16bの
端辺に複数の引出端子26を所定間隔で接続するようにし
てもよい。この場合は、0Vライン21と所定の引出端子2b
を１つ若しくは複数個を選択的に接続することにより、
第２の簿膜抵抗部16b抵抗値を段階的に変化させること
ができるから、トリミングといった面倒な作業を行なう
ことなく第２の簿膜抵抗部16bの抵抗値を第１の簿膜抵
抗部16aの抵抗値に一致させることができる。また、第
６図に示すように第２の簿膜抵抗部16bの端部と引出端
子27との間を複数の橋架部27aで接続すると共に引出端
子27と0Vライン21とを接続するようにしてもよい。この
場合、所定の橋架部27aを二点鎖線で示す範囲のように
切断することにより、第２の簿膜抵抗部16bの抵抗値を
調整することができる。また、ニッケルクロム合金の組
成はニッケル90％，クロム10％のみの限定されるもので
はなく、それに近い組成で低温から常温まで磁気抵抗効
果を示さないような組成であればよい。

その他、本発明は上記実施例に限定されることなく、基
準電圧発生装置16からの基準電圧を半導体形磁気抵抗素
子に与えるように構成してもよく、また、基準電圧発生
装置16を磁気抵抗素子12が形成された絶縁基板11と別の
絶縁基板上に形成するようにしてもよい。

［発明の効果］以上の記述から明らかなように、本発明の基準電圧発生
装置によれば、基板上の簿膜抵抗を、ニッケル90％，ク
ロム10％若しくはそれに近い組成で低温から常温まで磁
気抵抗効果を示さないような組成のニッケルクロム合金
から形成したので、簿膜抵抗を利用して基準電圧を発生
するものでありながら、構成が複雑化してしまうことな
く鎖交磁界の影響を回避することができるという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１実施例を示すもので、
第１図は絶縁基板の平面図、第２図は電気回路図、第３
図は電気信号の波形図であり、第４図は本発明の第２実
施例を示す第１図相当図である。また、第５図，第６図
は本発明のその他の実施例を示す要部の拡大平面図であ
る。そして、第７図は従来例を示す第２図相当図であ
る。図中、11は絶縁基板、12は磁気抵抗素子、16は基準電圧
発生装置、16aは第１の簿膜抵抗部、16bは第２の簿膜抵
抗部、22は比較器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下賢一愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田１番地株式会社東海理化電機製作所内 (56)参考文献特開昭59−151072（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−263484（ＪＰ，Ａ) 特公昭51−7987（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気抵抗素子から出力される電圧信号と比
較される基準電圧を発生するためのものであって、簿膜
抵抗を基板上に成膜することにより第１の簿膜抵抗部及
び第２の簿膜抵抗部を直列接続して形成すると共に、そ
れら第１及び第２の簿膜抵抗部間に電圧を印加すること
により前記各簿膜抵抗部の共通接続点から前記基準電圧
を得る基準電圧発生装置において、前記簿膜抵抗を、ニ
ッケル90％，クロム10％若しくはそれに近い組成で定温
から常温まで磁気抵抗効果を示さないような組成のニッ
ケルクロム合金から形成したことを特徴とする基準電圧
発生装置。