JP2005249774A - 磁気センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気センサを動作させるにあたって、識別精度向上の観点から複数個の磁気抵抗体薄膜を使用するが、それらの磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防ぐことが可能な磁気センサを提供することにある。
【解決手段】 磁気抵抗体薄膜が基板上に形成された磁気抵抗パターンを有し、この磁気抵抗パターンは、９０°位相の異なる２個の信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサにおいて、その磁気抵抗パターンは、２個の基板が組み合わされて形成されることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、可動被検出物の移動量、位置、角度などの変位量の検出を行う磁気センサ及びその製造方法に関するものであって、特に、磁気センサが有する磁気抵抗パターンに形成された磁気抵抗体薄膜の配置自由度を高めることが可能な磁気センサ及びその製造方法に関するものである。

従来より、可動被検出物の変位量を検出するセンサとして磁気センサがある。この磁気センサの一態様としては、例えば、可動被検出物に一定のピッチで着磁された多極着磁層を形成し、この多極着磁層に対向して磁気センサを配設し、この磁気センサに多極着磁のピッチよりも狭いピッチで４個の磁気抵抗体薄膜（磁気抵抗素子）を配置し、可動被検出物の回転に起因して変化する磁気抵抗体薄膜の抵抗値を検知することによって変位量を検出する、というものである。

近年、磁気センサからの出力信号は、一般的に、基本波成分と、その基本波成分に重畳した高調波成分とから形成されていることを利用し、複数個の磁気抵抗体薄膜の配置態様によって高調波成分を取り除き、基本波成分のような滑らかな出力信号を得ることで、識別精度を向上させる技術が登場している（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に開示された発明によれば、多極着磁層に対向して配設された磁気センサに磁気抵抗体薄膜を配置するにあたって、互いに所定の間隔を保って複数個並ぶように配置することで、磁気抵抗変化の飽和に起因した高調波成分を逆相で打ち消して相殺しており、ひいては滑らかな正弦波出力信号を得ることができるものとなっている。

一方で、複数個の磁気抵抗体薄膜によって磁気スケールの磁界を検出する場合には、これらの磁気抵抗体薄膜のすべてを１個のガラス基板上に配置するのが一般的である。例えば、特許文献２に開示されているように、複数個の磁気抵抗体薄膜のすべては、ホルダの位置決め用ガイドに沿って取り付けられた磁気抵抗素子取り付け部に装着されている。

特許第２５２９９６０号公報（第２図） 特開平１０−２５３７２９号公報（第１図）

しかしながら、出力信号の高調波成分を打ち消して、識別精度を向上させるために、複数個の磁気抵抗体薄膜を１個のガラス基板上に配置した場合には、各磁気抵抗体薄膜間の間隔が非常に狭くなり、所望の位置に配置することが難しくなるという問題がある。

特に、９０°位相の異なる２個の信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサにおいては、識別精度向上のためそれぞれの磁気抵抗パターンが複数個の磁気抵抗体薄膜を有するとなると、さらに製造難度が高まり、結果として磁気抵抗体薄膜の配置自由度が低下するという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気センサを動作させるにあたって、識別精度向上の観点から複数個の磁気抵抗体薄膜を使用するが、それらの磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防ぐことが可能な磁気センサを提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。

（１） 磁気抵抗体薄膜が基板上に形成された磁気抵抗パターンを有し、この磁気抵抗パターンは、９０°位相の異なる２個の信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサにおいて、前記磁気抵抗パターンは、２個の基板が組み合わされて形成されることを特徴とする磁気センサ。

本発明によれば、磁気抵抗パターンを有する磁気センサにおいて、その磁気抵抗パターンは、２個の基板が組み合わされて形成されるので、識別精度向上の観点から複数個の磁気抵抗体薄膜を使用した場合であっても、磁気抵抗体薄膜と磁気抵抗体薄膜の間隔を極端に狭める必要がなく、ひいては間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防止することができる。

ここで、「２個の基板が組み合わされ」る際に、密着して組み合わされてもよいし、隙間を空けて組み合わされてもよい。

（２） 前記Ａ相磁気抵抗パターンと前記Ｂ相磁気抵抗パターンとがそれぞれ別基板上に形成されていることを特徴とする（１）記載の磁気センサ。

本発明によれば、上述したＡ相磁気抵抗パターンと、上述したＢ相磁気抵抗パターンとがそれぞれ別基板上に形成されているので、Ａ相磁気抵抗パターン及びＢ相磁気抵抗パターンのぞれぞれの磁気抵抗パターンにおいて、磁気抵抗体薄膜と磁気抵抗体薄膜の間隔が狭くなるのを防ぎ、その狭小化に起因した配置自由度の低下を防止することができる。

（３） 前記Ａ相磁気抵抗パターンは、１８０°位相の異なる２つの信号を出力する＋ａ相磁気抵抗パターンと−ａ相磁気抵抗パターンとから構成され、前記Ｂ相磁気抵抗パターンは、１８０°位相の異なる２個の信号を出力する＋ｂ相磁気抵抗パターンと前記−ｂ相磁気抵抗パターンとから構成されており、前記＋ａ相磁気抵抗パターン及び前記−ｂ相磁気抵抗パターンが一方の基板上に、前記−ａ相磁気抵抗パターン及び前記＋ｂ相磁気抵抗パターンが他方の基板上に、それぞれ形成されていることを特徴とする（１）記載の磁気センサ。

本発明によれば、上述したＡ相磁気抵抗パターンは、１８０°位相の異なる２個の信号を出力する＋ａ相磁気抵抗パターンと−ａ相磁気抵抗パターンとから構成され、上述したＢ相磁気抵抗パターンは、１８０°位相の異なる２個の信号を出力する＋ｂ相磁気抵抗パターンと−ｂ相磁気抵抗パターンとから構成されており、これらの磁気抵抗パターンのうち、＋ａ相磁気抵抗パターン及び−ｂ相磁気抵抗パターンが一方の基板上に、−ａ相磁気抵抗パターン及び＋ｂ相磁気抵抗パターンが他方の基板上に、それぞれ形成されているので、間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防止することができるのに加え、検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。

すなわち、磁気抵抗体薄膜が形成された基板は、蒸着温度，蒸着時間，ターゲットと基板との相対的位置関係などの様々な要因により、ロット間でバラツキが生じるのが一般的であるが、本発明によれば、Ａ相磁気抵抗パターンが２個の基板に二分され、Ｂ相磁気抵抗パターンも２個の基板に二分されることになるので、これら２個の基板特性のバラツキがＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンの双方に均一に影響することとなり、その結果、全体としてみれば２個の基板特性のバラツキによる悪影響を低減することができ、ひいては検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。

（４） 前記一方の基板と前記他方の基板との基板の材質が異なることを特徴とする（３）記載の磁気センサ。

本発明によれば、上述した一方の基板と、上述した他方の基板との基板の材質が異なっているが、かかる場合であっても、全体としてみれば２個の異なる基板特性のバラツキによる悪影響を低減することができ、ひいては検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。

（５） 前記２個の基板におけるそれぞれのパターン形成面が貼り合わされていることを特徴とする（１）から（４）のいずれか記載の磁気センサ。

本発明によれば、上述した２個の基板におけるそれぞれのパターン形成面が貼り合わされていることから、外部の温度変化の影響を少なくすることができ、ひいては安定的な温度特性を得ることができる。

（６） 前記２個の基板における一方のパターン形成面の全部又は一部と、前記２個の基板における他方のパターン形成面の一部と、が貼り合わされていることを特徴とする（５）記載の磁気センサ。

本発明によれば、上述した２個の基板における一方のパターン形成面の全部又は一部と、上述した２個の基板における他方のパターン形成面の一部と、が貼り合わされていることとしたから、各パターン形成面における磁気抵抗体薄膜の配置態様に応じて柔軟に貼り合わせ位置を調整することができ、ひいては磁気抵抗体薄膜間の間隔の狭小化を防ぐことができる。また、フレキシブル回路基板等を用いて、貼り合せ面とはならないパターン形成面から信号の取出し等が可能となる。

（７） 磁気抵抗体薄膜が基板上に形成された磁気抵抗パターンを有し、この磁気抵抗パターンは、９０°位相の異なる２個の信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサする磁気センサを製造する製造方法において、前記磁気抵抗パターンを２個の基板上に形成した後に、これら２個の基板を組み合わせることによって、前記磁気抵抗パターンを形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。

本発明によれば、磁気抵抗パターンを有する磁気センサの製造方法において、その磁気抵抗パターンを２個の基板上に形成した後に、これら２個の基板を組み合わせることによって、その磁気抵抗パターンを形成することとしたから、間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防止することができる。

本発明に係る磁気センサ及びその製造方法は、以上説明したように、磁気抵抗パターンが、２個の基板を組み合わせることによって形成されるので、高調波成分を打ち消して識別精度を高める観点から複数個の磁気抵抗体薄膜を使用した場合であっても、１組の基板上に形成される磁気抵抗体薄膜の数を抑えることができ、ひいては各磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防ぐことができる。

また、温度特性の改善を目的に、９０°位相の異なる２個の信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとから構成される磁気抵抗パターンにあっては、Ａ相磁気抵抗パターンが２個の基板に二分され、Ｂ相磁気抵抗パターンも２個の基板に二分されることになるので、２個の基板特性のバラツキによる悪影響を低減することができ、ひいては検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［磁気センサの構造］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１と可動被検出物の対向配置関係を示す外観図である。

図１（ａ）において、可動被検出物としての回転ドラム２は、回転軸を中心に回転可能となっており、その外周には、Ｎ極とＳ極が所定のピッチで交互に配列された磁気スケール３が設けられている。なお、この磁気スケール３は、例えば強磁性体に磁極を着磁して形成される。一方で、磁気センサ１は、この磁気スケール３と対向して配設される。

ここで、従来技術との構造の差異を明確化するため、図１（ａ）と同じ対向配置関係を有する従来の磁気センサ１の構造について説明する。図１（ｂ）は、従来の磁気センサ１及び回転ドラム２を上から見た平面図である。

図１（ｂ）において、従来の磁気センサ１は、プリント配線板ＰＷＢ（Printed Wiring Board）４にガラス基板５を固着し、そのガラス基板５上に磁気抵抗パターン６が形成されている。なお、この磁気抵抗パターン６は、温度変化に非常に敏感であり、風があたっただけでも温度特性が変わってしまう性質があることから、磁気抵抗パターン６の周囲には、磁気抵抗パターン６を覆う保護板（図示せず）を設けるのが一般的である。

そして、磁気抵抗パターン６は、可動被検出物２（磁気スケール３）の変位量・変位方向を的確に検出するため、９０°位相の異なる２個の信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとから構成されるが、両磁気抵抗パターンともガラス基板５上に形成されている。そのため、Ａ相磁気抵抗パターン及びＢ相磁気抵抗パターンのそれぞれの磁気抵抗パターンが複数個の磁気抵抗体薄膜を有する場合には、磁気抵抗体薄膜の間隔が狭小化することによって、配置自由度の低下を招いていた。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１及び回転ドラム２を上から見た平面図である。

図２において、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１は、厚さ約数ｍｍの絶縁板（エポキシ樹脂などの絶縁材料）に銅箔で配線を貼り付けたプリント配線板ＰＷＢ４と、２個のガラス基板５，５'と、図中の下側のガラス基板（Ａ相用基板）５に形成されたＡ相磁気抵抗パターン１０と、図中の上側のガラス基板（Ｂ相用基板）５'に形成されたＢ相磁気抵抗パターン１１と、２個のガラス基板５，５'を張り合わせるための接着材料１２と、２個のガラス基板５，５'を固定する磁気抵抗体薄膜固定台１３と、ガラス基板５，５'の端部から電極として取り出され、プリント配線版ＰＷＢとの接続に用いる屈曲性のあるフレキシブル回路基板ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１４と、ケース１５と、からなる。Ａ相磁気抵抗パターン１０とＢ相磁気抵抗パターン１１が形成されるガラス基板５，５'は、外部からの衝撃によって破損するのを防止するため、ジルコニア等のセラミックで代用することも可能である。

ここで、図２に示す磁気センサ１が、図１（ｂ）に示す磁気センサ１と大きく異なる点は、２個のガラス基板５，５'のそれぞれに、Ａ相磁気抵抗パターン１０とＢ相磁気抵抗パターン１１とが蒸着等によって別々に形成される点である。かかる構造によれば、Ａ相磁気抵抗パターン１０、Ｂ相磁気抵抗パターン１１、のそれぞれが複数個の磁気抵抗体薄膜を有していたとしても、ガラス基板を１個しか有しない図１（ｂ）に示す磁気センサ１と比較して、各磁気抵抗体薄膜間の間隔の狭小化を防ぐことができ、ひいては磁気抵抗体薄膜間の配置自由度の低下を防ぐことができる。

［製造工程］
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１の特徴部である２個のガラス基板５，５'の製造方法についての説明図である。

図３において、まず、強磁性体ＮｉＦｅ等からなる複数個の磁気抵抗体薄膜を、Ａ相磁気抵抗パターン１０として、蒸着等によりＡ相用基板５上に形成する（図３（ａ））。また、強磁性体ＮｉＦｅ等からなる複数個の磁気抵抗体薄膜を、Ｂ相磁気抵抗パターン１１として、蒸着等によりＢ相用のガラス基板５'上に形成する（図３（ｂ））。なお、Ａ相用のガラス基板５上に形成されたＡ相磁気抵抗パターン１０が有する磁気抵抗体薄膜（図３（ａ））も、Ｂ相用のガラス基板５'上に形成されたＢ相磁気抵抗パターン１１が有する磁気抵抗体薄膜（図３（ｂ））も、温度特性を向上させるために差動構成となっている。また、出力信号の基本波成分に重畳した高調波成分を取り除くため、Ａ相用のガラス基板５とＢ相用のガラス基板５'のそれぞれには複数個の磁気抵抗体薄膜が配置されているが、本実施形態に係る磁気センサ１では、Ａ相用のガラス基板５とＢ相用のガラス基板５'を貼りあわせることで磁気抵抗パターンが形成されることから、結果として、それぞれの磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化を防ぐことができる。

最後に、Ａ相磁気抵抗パターン１０とＢ相磁気抵抗パターン１１が向かい合うように貼り合わせる（図３（ｃ））。これにより、各磁気抵抗パターンは別々のガラス基板５，５'上に形成されることとなるから、各磁気抵抗体薄膜間の間隔の狭小化を防ぐことができる。また、Ａ相磁気抵抗パターン１０とＢ相磁気抵抗パターン１１がガラス基板５，５'に挟まれていることから、外部からの衝撃等に強くなり、ひいては保護板などの部品の装着を省くことができる。なお、Ａ相磁気抵抗パターン１０とＢ相磁気抵抗パターン１１の間には絶縁膜が存在している。

ここで、本実施形態に係る磁気センサ１は、各磁気抵抗パターンが向かい合うように貼り合わされていることから、外部温度の急激な変化に対して敏感に反応せず、安定的な温度特性を得ることができる。より具体的には、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１の時系列センサ出力を示すグラフである。

図４において、従来の磁気センサ１（図１（ｂ）参照）では、恒温層中であっても、例えば温度が−２０℃から７０℃に変化すると、図４中のＸ部分のようにオーバーシュートが発生する。これは、通常、磁気抵抗体薄膜の温度特性改善のため差動出力を得ることとしているが、温度が急激に変化したとき均一な温度分布にならないことに起因して発生するものである。しかし、本実施形態に係る磁気センサ１（図２参照）によれば、２個のガラス基板５，５'を介して（２個のガラス基板５，５'に挟まれて）磁気抵抗パターンが存在することから、図４中のＹ部分のように、図４中のＸの部分のオーバーシュートを低減することができ、ひいては安定的な温度特性に資することができる。

なお、図３（ｃ）では、Ａ相磁気抵抗パターン１０とＢ相磁気抵抗パターン１１とは隙間なく張り合わされている（密着している）が、本発明は、両者の隙間が空くことを排除する趣旨ではない。また、図３（ｃ）では、Ａ相用のガラス基板５上に形成されたＡ相磁気抵抗パターン１０（パターン形成面）の一部と、Ｂ相用のガラス基板５'上に形成されたＢ相磁気抵抗パターン１１（パターン形成面）の一部と、が貼り合わされているが、例えば、Ａ相磁気抵抗パターン１０又はＢ相磁気抵抗パターン１１の一方の全部と、Ａ相磁気抵抗パターン１０若しくはＢ相磁気抵抗パターン１１の他方の全部又は一部と、が貼り合わされていてもよい。

［変形例］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１の特徴部を説明するための説明図である。図５（ａ）及び図５（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１の特徴部の断面図及びその特徴部を説明するための模式図であって、図５（ｂ）及び図５（ｄ）は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１の特徴部の断面図及びその特徴部を説明するための模式図である。

図５（ａ）において、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１の特徴部は、上述のとおり、Ａ相用のガラス基板５とＢ相用のガラス基板５'とが貼り合わされており、Ａ相用のガラス基板５に形成されたＡ相磁気抵抗パターン１０からは位相が１８０°ずれた２個の余弦波（Ｃｏｓ^＋，Ｃｏｓ⁻）が取り出され、Ｂ相用のガラス基板５'に形成されたＢ相磁気抵抗パターン１１からは位相が１８０°ずれた２個の正弦波（Ｓｉｎ^＋，Ｓｉｎ⁻）が取り出される。

すなわち、図５（ｃ）において、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１の特徴部では、位相が１８０°ずれた２個の信号（＋ａ相信号，−ａ相信号）は、Ａ相用のガラス基板５に所定間隔で配置されたＡ相磁気抵抗パターン１０から検出され、位相が１８０°ずれた２個の信号（＋ｂ相信号，−ｂ相信号）は、Ｂ相用のガラス基板５'に所定間隔で配置されたＢ相磁気抵抗パターン１１から検出される。

一方で、図５（ｂ）において、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１の特徴部では、Ａ相用又はＢ相用と特に定められていない２個のガラス基板が貼り合わされており、下側のガラス基板に形成された磁気抵抗パターンからは位相が９０°ずれた余弦波（Ｃｏｓ^＋）及び正弦波（Ｓｉｎ⁻）が取り出され、上側のガラス基板に形成された磁気抵抗パターンからは位相が９０°ずれた余弦波（Ｃｏｓ⁻）及び正弦波（Ｓｉｎ^＋）が取り出される。

すなわち、図５（ｄ）において、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１の特徴部では、位相が１８０°ずれた２個の信号（＋ａ相信号，−ａ相信号）は、２個のガラス基板に二分された磁気抵抗パターンから検出され、位相が１８０°ずれた２個の信号（＋ｂ相信号，−ｂ相信号）も、２個のガラス基板に二分された磁気抵抗パターンから検出される。

このように、位相が１８０°ずれた２個の信号を、２個のガラス基板に二分された磁気抵抗パターンから検出することで、この２個のガラス基板の特性にバラツキがあっても、それによる悪影響を低減することができ、ひいては検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。なお、例えば、一方がガラス基板で他方がアルミ基板である場合や、一方がガラス基板で他方がジルコニアである場合など、２個の基板の材質を変えた場合であっても、上述同様、検出精度の向上や距離特性の向上を図ることができる。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１において、２個のガラス基板の特性バラツキに起因した悪影響を低減する様子を示す波形図である。より具体的には、２個のガラス基板の特性バラツキが原因で、一方のガラス基板に形成された磁気抵抗体薄膜から検出される信号の振幅が、他方のガラス基板に形成された磁気抵抗体薄膜から検出される信号の振幅より大きい場合において、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１では、その悪影響を低減することはできないが（図６（ａ））、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１によれば、その悪影響を低減することがきる様子を示している（図６（ｂ））。

まず、図６（ａ）において、Ｂ相用のガラス基板５'に形成されたＢ相磁気抵抗パターン１１から検出される信号の振幅が少し小さくなる場合について説明する。Ａ相磁気抵抗パターン１０から検出される＋ａ相信号及び−ａ相信号（図５（ｃ）参照）の振幅は、いずれも１である（上から１，２段目）。従って、＋ａ相信号から−ａ相信号を差し引いたＡ相差動出力の振幅は２となる（上から３段目）。一方で、Ｂ相磁気抵抗パターン１１から検出される＋ｂ相信号及び−ｂ相信号（図５（ｃ）参照）の振幅は、いずれも０．８である（上から４，５段目）。従って、＋ｂ相信号から−ｂ相信号を差し引いたＢ相差動出力の振幅は１．６となる（上から６段目）。

このように、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１では、２個のガラス基板の特性バラツキが原因で、Ａ相差動出力の振幅（＝２）とＢ相差動出力の振幅（＝１．６）とで差異が生じる場合がある。

次に、図６（ｂ）において、上側のガラス基板に形成された磁気抵抗パターンから検出される信号の振幅が少し小さくなる場合について説明する。下側の磁気抵抗パターンから検出される＋ａ相信号及び−ｂ相信号（図５（ｄ）参照）の振幅は、いずれも１である（上から１，５段目）。一方で、上側の磁気抵抗パターンから検出される−ａ相信号及び＋ｂ相信号（図５（ｄ）参照）の振幅は、いずれも０．８である（上から２，４段目）。従って、＋ａ相信号から−ａ相信号を差し引いたＡ相差動出力の振幅は１．８となり（上から３段目）、＋ｂ相信号から−ｂ相信号を差し引いたＢ相差動出力の振幅も１．８となり（上から６段目）、双方の出力の振幅が一致する。

このように、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１では、２個のガラス基板の特性バラツキが生じた場合であっても、Ａ相とＢ相の差動出力を検出する段階で、その悪影響を低減することができる。

なお、図６では、２個のガラス基板の特性バラツキに起因した悪影響を低減する様子を示したが、例えば図７（ｂ）に示すように、取付け上のミスによって２個のガラス基板が傾いた場合における悪影響も低減することができる。より具体的に説明すると、まず、２個のガラス基板の正しい取り付け状態は、磁気スケール３と平行になる状態であるが（図７（ａ））、取付け上のミスによって２個のガラス基板が左に傾いたとする（図７（ｂ））。このとき、＋ａ相信号（Ｃｏｓ^＋）と−ｂ相信号（Ｓｉｎ⁻）を検出しうる磁気抵抗パターン（図５（ｄ）参照）は磁気スケール２に近づき、−ａ相信号（Ｃｏｓ⁻）と＋ｂ相信号（Ｓｉｎ^＋）を検出しうる磁気抵抗パターン（図５（ｄ）参照）は磁気スケール２から遠ざかることとなる。そうすると、＋ａ相信号と−ｂ相信号の振幅は通常よりも大きくなる一方で、−ａ相信号と＋ｂ相信号の振幅は通常より小さくなる。その結果、図６（ｂ）を用いて上述したように、Ａ相とＢ相の差動出力を検出する段階で、その悪影響を低減することができる。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１において、２個のガラス基板の貼り合わせ誤差に起因した悪影響を低減する様子を示す波形図である。より具体的には、２個のガラス基板を貼り合わせる際の誤差が原因で、２個のガラス基板が適切な位置関係で貼り合わされず、一方のガラス基板により形成された磁気抵抗体薄膜から検出される信号の位相が、他方のガラス基板により形成された磁気抵抗体薄膜から検出される信号の位相との関係で不適切である場合において、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１では、その悪影響を低減することはできないが（図８（ａ））、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１によれば、その悪影響を低減することがきる様子を示している（図８（ｂ））。

まず、図８（ａ）において、Ｂ相用のガラス基板５'に形成されたＢ相磁気抵抗パターン１１から検出される信号の位相が少しずれている場合について説明する。Ａ相磁気抵抗パターン１０から検出される＋ａ相信号及び−ａ相信号（図５（ｃ）参照）の位相についてはずれはなく、＋ａ相信号から−ａ相信号を差し引いたＡ相差動出力の位相もずれていない（上から１〜３段目）。ところが、Ｂ相磁気抵抗パターン１１から検出される＋ｂ相信号及び−ｂ相信号（図５（ｃ）参照）の位相は、２個のガラス基板の貼り合わせ誤差が原因で、理想的な位相（上から４，５段目の点線）ではなく、理想状態から少しずれた位相（上から４段，５目の実線）となっている。その結果、＋ｂ相信号から−ｂ相信号を差し引いたＢ相差動出力の位相は、理想的な位相（上から６段目の点線）ではなく、理想状態から少しずれた位相（上から６段目の実線）となっている。

ここで、一般的に磁気センサでは、可動被検出物の位置を検出するに際し、Ａ相差動出力（余弦波）とＢ相差動出力（正弦波）から逆正接信号を求めることによって位置検出を行っている。すなわち、Ａ相差動出力又はＢ相差動出力いずれか一方の位相が理想状態からずれると（図８（ａ）ではＢ相差動出力）、正確な位置検出を行うことができない。

このように、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ１では、２個のガラス基板の貼り合わせ誤差が原因で、Ａ相差動出力又はＢ相差動出力いずれか一方の位相がずれてしまい、位置検出の精度低下を招来する場合がある。

次に、図８（ｂ）において、上側のガラス基板に形成された磁気抵抗パターンから検出される信号の位相が少しずれている場合について説明する。下側の磁気抵抗パターンから検出される＋ａ相信号及び−ｂ相信号（図５（ｄ）参照）の位相についてはずれはない（上から１，５段目）。一方で、上側の磁気抵抗パターンから検出される−ａ相信号及び＋ｂ相信号（図５（ｄ）参照）の位相は、理想的な位相（上から２，４段目の点線）ではなく、理想状態から少しずれた位相（上から２，４段目の実線）となっている。その結果、＋ａ相信号から−ａ相信号を差し引いたＡ相差動出力も、＋ｂ相信号から−ｂ相信号を差し引いたＢ相差動出力の位相も、ともに理想的な位相（上から３，６段目の点線）ではなく、理想状態から少しずれた位相（上から３，６段目の実線）となっている。

しかしながら、上述のとおり、一般的な磁気センサでは逆正接信号を求めることによって位置検出を行っているので、Ａ相差動出力とＢ相差動出力の双方の位相が同じようにずれた場合には、位置検出の精度に影響しない。従って、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ１では、２個のガラス基板の貼り合わせ誤差が生じた場合であっても、Ａ相とＢ相の差動出力を検出し、逆正接信号を求める段階で、その悪影響を低減することができ、ひいては位置検出の精度低下を防止することができる。

本発明に係る磁気センサは、磁気抵抗パターンが複数個の磁気抵抗体薄膜を有する場合に、それぞれの磁気抵抗体薄膜の間隔の狭小化に起因した配置自由度の低下を防ぐことができるものとして有用である。

（ａ）本発明の実施の形態に係る磁気センサと可動被検出物の対向配置関係を示す外観図である。（ｂ）従来の磁気センサ及び回転ドラムを上から見た平面図である。 本発明の実施の形態に係る磁気センサ及び回転ドラムを上から見た平面図である。 本発明の実施の形態に係る磁気センサの特徴部である２個のガラス基板の製造方法についての説明図である。 本発明の実施の形態に係る磁気センサの時系列センサ出力を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの特徴部を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサにおいて、２個のガラス基板の特性バラツキに起因した悪影響を低減する様子を示す波形図である。 ２個のガラス基板の取り付け状態を説明するための外観図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサにおいて、２個のガラス基板の貼り合わせ誤差に起因した悪影響を低減する様子を示す波形図である。

符号の説明

１ 磁気センサ
２ 回転ドラム
３ 磁気スケール
４ ＰＷＢ
５，５' ガラス基板
１０ Ａ相磁気抵抗パターン
１１ Ｂ相磁気抵抗パターン
１２ 接着材料
１３ 磁気抵抗体薄膜固定台
１４ ＦＰＣ
１５ ケース

Claims (7)

1. 磁気抵抗体薄膜が基板上に形成された磁気抵抗パターンを有し、この磁気抵抗パターンは、９０°位相の異なる２個の信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサにおいて、
   前記磁気抵抗パターンは、２個の基板が組み合わされて形成されることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記Ａ相磁気抵抗パターンと前記Ｂ相磁気抵抗パターンとがそれぞれ別基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
3. 前記Ａ相磁気抵抗パターンは、１８０°位相の異なる２つの信号を出力する＋ａ相磁気抵抗パターンと−ａ相磁気抵抗パターンとから構成され、
   前記Ｂ相磁気抵抗パターンは、１８０°位相の異なる２個の信号を出力する＋ｂ相磁気抵抗パターンと前記−ｂ相磁気抵抗パターンとから構成されており、
   前記＋ａ相磁気抵抗パターン及び前記−ｂ相磁気抵抗パターンが一方の基板上に、前記−ａ相磁気抵抗パターン及び前記＋ｂ相磁気抵抗パターンが他方の基板上に、それぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
4. 前記一方の基板と前記他方の基板との基板の材質が異なることを特徴とする請求項３記載の磁気センサ。
5. 前記２個の基板におけるそれぞれのパターン形成面が貼り合わされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の磁気センサ。
6. 前記２個の基板における一方のパターン形成面の全部又は一部と、前記２個の基板における他方のパターン形成面の一部と、が貼り合わされていることを特徴とする請求項５記載の磁気センサ。
7. 磁気抵抗体薄膜が基板上に形成された磁気抵抗パターンを有し、この磁気抵抗パターンは、９０°位相の異なる２個の信号を出力するＡ相磁気抵抗パターンとＢ相磁気抵抗パターンとから構成される磁気センサする磁気センサを製造する製造方法において、
   前記磁気抵抗パターンを２個の基板上に形成した後に、これら２個の基板を組み合わせることによって、前記磁気抵抗パターンを形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。
   
   
   
   

Images