JPH05258245A

JPH05258245A - 膜バイアス磁気センサ

Info

Publication number: JPH05258245A
Application number: JP5770392A
Authority: JP
Inventors: Zen Sadai; 禪定井; Koichi Yagyu; 耕一柳生
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気センサにバイアス磁界をかける手段とし
て硬磁性膜を用い、全体の小型化、特性の安定化を図
る。【構成】磁気センサの基板の裏側に貼り付けられた大
きなフェライト磁石に替わり、磁気センサの表面の電気
抵抗膜１２と同じ平面上に、硬磁性の粉体を塗布固着し
た硬磁性膜１５を設け、この硬磁性膜１５に着磁するこ
とにより、バイアス磁界を得、磁気センサとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気信号を電気抵抗に変
換する磁気センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気信号を電気抵抗に変換する磁気セン
サは、近年、多く用いられて来ており、特に回転速度を
検知するためのセンサとして、高精度のワウフラッタ特
性が要求されるビデオテープレコーダ等のモータ用に数
多く用いられている。

【０００３】以下に従来の磁気センサについて説明す
る。図５は従来の磁気センサである。約０．７mmの厚み
のガラスの基板１の上に真空蒸着でニッケルと鉄の合金
であるパーマロイを約０．１μｍの厚みに形成し、細い
電気抵抗膜とする。この抵抗膜の線が磁気に対して感じ
電気抵抗値を変化させる感磁エレメント２となる。この
感磁エレメントの両端は同一のガラス平面上に形成され
た電極３につながっており、この電極３上で、外部より
のリード線４に接線されている。リード線４の終端は測
定用の抵抗値計に接続されるべきものである。また一方
ガラス基板１の裏側には、バイアス用の直方体の磁石５
が貼り付けられている。バイアス磁界６の向きは感磁エ
レメント２の長手方向に対して４５°の方向にかかって
いる。バイアス磁石５の寸法は厚みが２mmで縦横は３mm
×３mmであり、バリウムフェラントの焼結体を材料とし
ている。

【０００４】このようにして構成された磁気センサは回
転子の周囲にＮ極磁石とＳ極磁石を周期的に設けたモー
タやロータリーエンコーダの回転子に近接させて用い、
回転運転に応じて磁気センサの電気抵抗値が変化するこ
とを観測することにより、この回転子の回転速度を検出
することに用いる。バイアス磁石を用いる目的は、信号
／雑音比を改善し、精度良く回転速度を検出するためで
あり、その詳細については、例えばナショナルテクニ
カルレポート、Ｖｏｌ．３１，No.２の「強磁性薄膜
抵抗素子（ＭＲ）を用いた回転センサ」等にて公知とな
っている。

【０００５】バイアス磁石５については、寸法が２mm×
３mm×３mmであり、その表面磁束は約０．３テスラであ
るが、バイアス磁界６としての感磁エレメント２の周辺
での強度は、ガラス基板１を隔てての磁界であり、弱く
なっているため実効値としては１．６×１０⁴Ａ／ｍ程
度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、バイアス磁石の体積が大きいため、磁気
センサ自身が大きくなってしまうので、小型化が強く要
望されるビデオカメラ等には使うのが困難であるという
欠点を有していた。この欠点をなくすためにバイアス磁
石を小さくすると、今度は感磁エレメントにかけるバイ
アス磁界の強さが弱くなってセンシングの精度が落ちて
しまうので小さくはできないものであった。そして磁石
が大きいために高価な製品となってしまうという欠点を
も有していた。

【０００７】更には、感磁エレメント２の長さが長い場
合などにおいては、バイアス磁界の強度及びベクトル方
向が、感磁エレメントの端部と中央部で異なるという不
具合が生じるために、性能が悪くなるという欠点を有し
ていた。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、全体の体積を小型化し、また、バイアス磁界の強度
及び方向性を均一化した磁気センサを提供するものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は平面上に磁気抵抗効果をもつ感磁エレメント
を形成し、それと同一の平面上に硬磁性の膜を形成し、
着磁したものである。しかも硬磁性の膜は、感磁エレメ
ントの近傍であって感磁エレメントと重ならない場所に
形成し、更には、この膜は硬磁性の粒子を塗布固着した
ものである。

【００１０】

【作用】本発明の構成によれば、従来のようにガラスの
基板１の裏側に磁石を取り付けるのではなく、感磁エレ
メントの近傍にバイアス磁石（磁化膜）が来るため、要
求される磁束が小さくて済むことになり、バイアス磁化
膜の体積が小さくできる。更に膜状であるため、回転体
等の被検出物との近接使用においても邪魔にならず、し
かもその硬磁性膜からは感磁エレメントが露出している
ので、信号磁界からシールドされてしまうこともなく有
効に機能する。

【００１１】その上、硬磁性膜が平面上において感磁エ
レメントを囲む構造になっていることにより、信号磁界
以外のノイズ磁界をシールドする効果があり、また、島
状に硬磁性膜を形成すること、または、硬磁性膜の着磁
の方向を各々の部分部分によって違えることにより、感
磁エレメントが長い等の場合においてもバイアス磁界の
強度及びベクトル方向が、感磁エレメントのどの部分に
てもほぼ均一にできるため、性能の悪化を防げるもので
ある。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例の膜バイアス磁気セ
ンサについて、図面を参照しながら説明する。図１は本
発明の一実施例における膜バイアス磁気センサである。
約０．７mmの厚みのガラスの基板１１の上に真空蒸着で
パーマロイを約０．１μｍの厚みに形成し、フォトリソ
グラフィの工法にて細い電気抵抗膜１２の線とする。線
は一回折り返しのパターンになっている。同様に銅を真
空蒸着することにより形成した一対の電極１３は、前記
のパーマロイの電気抵抗膜１２に重ね合わされている構
造により、電気的に接合されている。外部よりのリード
線１４は電極１３の上で電極１３に半田付け接合されて
いる。電気抵抗膜１２の上には保護のための電気絶縁コ
ーティングとしてエポキシ樹脂が約５０μｍの厚みに形
成されている。そして同じガラスの基板１１の平面上
に、硬磁性膜１５が厚み約５０μｍで、感磁エレメント
１２を環状に囲み込むように形成される。この硬磁性膜
１５はバリウムフェライトの数μｍの粒子径の粉末を印
刷インク中に分散させペースト化したものをスクリーン
印刷し乾燥させたものであり、着磁は約１０mmにギャッ
プ設定をしたトロイダルコア状のヨークのギャップ内に
磁気センサを挿入して、ギャップ内に１×１０⁶Ａ／ｍ
以上の磁界が瞬時にかかるように大電流を流して行うも
のである。この着磁により、硬磁性膜１５は着磁磁界１
７の磁化をされ、その結果、硬磁性膜１５より外部へ出
てくる磁界としてバイアス磁界１６が出現するものであ
る。着磁磁界１７は、５０μｍの薄い膜であり、質量が
少ないことと、粉体粒子径が小さいことにより、従来例
のような大きなトータルの磁束は得られないが、感磁エ
レメントとしての電気抵抗膜１２の近くに形成されてい
るので、電気抵抗膜１２へのバイアス磁界の強さは従来
例と同じ約１．６×１０⁴Ａ／ｍが得られるものであ
る。

【００１３】このようにして形成された磁気センサは、
厚み２mmの磁石の替わりに厚み０．０５mmの膜を使用し
ているので全体の磁気センサの厚みがガラスの基板の
０．７mmを合わせても１mm以下になり、従来の厚みの約
３mmに比べて１／３に薄くなり、非常に小型化できる。
材料量が激減するのでその分コストも安くなる。

【００１４】また、図２（ａ），（ｂ）は、外部からの
ノイズ磁界９が加わった時の従来の磁束分布と本発明の
硬磁性膜５ａが加わった時の磁束分布とを示す。従来に
おいてはノイズ磁界は直接に感磁エレメント２に影響す
るが、本実施例の場合は硬磁性膜内に磁束が集束される
ことにより、感磁エレメントへのノイズの影響が軽減さ
れるという長所をもっている。

【００１５】（実施例２）図３は本発明の他の実施例に
おける膜バイアス磁気センサである。先述の実施例とほ
ぼ同様の構造を有している。更にこの実施例では硬磁性
膜１５が感磁エレメントとしての電気抵抗膜１２の左右
に４回ずつの８個の島状に分割しているものである。

【００１６】このようにして形成された磁気センサは、
先述の実施例と同じく小型化できるという長所をもつこ
とは勿論であるが、更に性能の悪化を妨げる構造となっ
ている。即ち図４（ａ）は左右１個ずつの２個の硬磁性
膜で構成された実施例であり、図４（ｂ）は本実施例の
多数の島状の硬磁性膜であるが、実施例１で説明したト
ロイダルコア内での着磁に対し、図４（ａ）の場合は、
磁性膜内での着磁磁界１７は、実際は１７ａ，１７ｂ，
１７ｃのように形状に起因する異方性を内部で発生させ
るため、感磁エレメントとしての電気抵抗膜１２へのバ
イアス磁界としては１６ａ，１６ｂのようにバイアス方
向が不均一なかかり方をしてしまい、このため特性が劣
化するものである。これに対し、図４（ｂ）の場合は、
島状に分散しているため、バイアス磁界は均一な方向性
１６ｃ，１６ｄを示し、特性を劣化させることがないと
いう長所を有している。

【００１７】このような、各部分部分でのバイアス磁界
の不均一性は硬磁性膜を島状にしなくても、また別の方
法として各部分部分での硬磁性膜への着磁の方向を、そ
れぞれの場所で違えることによっても修正出来る。この
場合は、着磁のヨークとして前記の大きなトロイダルコ
アのようなものを用いずに、先端を０．５mm以下に細く
したヨークにて多極着磁する方法で形成する。この構成
もまた、バイアス磁界を均一にし、特性を良いまま保持
する長所を有するものである。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、平面上に
磁気抵抗効果をもつ感磁エレメントを形成し、前記と同
一の平面上の前記感磁エレメントの近傍の一部分の、感
磁エレメントと重ならない箇所に、前記感磁エレメント
にバイアス磁界を加えるための硬磁性膜を硬磁性の粒子
を塗布固着することにより形成し、一定の方向に着磁す
る構成で、従来より１／３も小型化ができ、安価になる
と共に、外部ノイズ磁界にも強く、あるいは、特性の劣
化のない磁気センサが実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による磁気センサを示す
斜視図

【図２】（ａ），（ｂ）は従来の磁気センサと本発明の
磁気センサへのノイズ磁界を示す平面図

【図３】本発明の第２の実施例による磁気センサを示す
斜視図

【図４】（ａ），（ｂ）は単一膜の磁気センサと島状膜
の磁気センサのバイアス磁界分布を示す平面図

【図５】従来の磁気センサを示す斜視図

【符号の説明】１１基板１２感磁エレメントとしての電気抵抗膜１３電極１４リード線１５硬磁性膜１６バイアス磁界１７着磁磁界

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面上に磁気抵抗効果をもつ感磁エレメン
トを形成し、前記と同一の平面上の前記感磁エレメント
の近傍の感磁エレメントと重ならない箇所に、前記感磁
エレメントにバイアス磁界を加えるための硬磁性膜を硬
磁性の粒子を塗布固着することにより形成し、その硬磁
性膜を一定の方向に着磁した膜バイアス磁気センサ。
【請求項２】硬磁性膜が、感磁エレメントを概略囲むよ
うな多数の島状に形成された請求項１記載の膜バイアス
磁気センサ。
【請求項３】硬磁性膜の着磁の方向が各部分で異なる請
求項１記載の膜バイアス磁気センサ。