JPH03220472A - 磁気抵抗センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気式エンコーダー等に使用される強磁性薄
膜からなる磁気抵抗センサーに関する。

［従来の技術） 近年、磁気式エンコーダーあるいはＶＴＲ用のキャプス
タンモーターを精密に制御する目的で強磁性薄膜からな
る磁気抵抗センサーが使用されている。モーターの精密
制御にはこのセンサーが必要不可欠となってきている。

第１１図には、この磁気抵抗センサーを使用したＶＴＲ
キャブスクンモーターの一例の断面図を示した。この例
の場合、図面中の符号１５はロータヨーク、符号１６は
ロータマグネット、符号ｌＯ°は微小なピッチでＮ極、
Ｓ極が交互に着磁されているＦＧマグネットをそれぞれ
示し、これらは回転子部分を構成している。また符号１
７はモーター駆動用のステータコイル、１８はケースを
示している。符号１２は樹脂製のホルダー１２Ｈに固定
された磁気抵抗センサーであり、その磁気検知部位はＦ
ＧマグネットｌＯ°と通常１００μｍ程度のギャップで
配置され、その出力信号を利用してモーターの回転制御
がなされる。符号７は磁気抵抗センサー１２と回路基板
１９とを電気的に接続するためのリード部を示している
。ＦＧマグネットは通常微細なピッチで着磁されており
、その磁界強度も小さい。そのため磁気抵抗センサー１
２とＦＧマグネットｌＯ°とのギャップが大きすぎると
所要の出力が得られなくなる。

第１２図（Ａ）には従来の磁気抵抗センサーの正面図を
、同図（Ｂ）にはその断面図を示した。図中、１２Ｓは
磁気抵抗センサー１２の磁気検知部、　１２Ｍはポンデ
ィング部のモールド補強部を、７はリードをそれぞれ示
している。このような構造の場合、素子ペレットとリー
ドとの接続は通常ハンダポンディングで行われる。また
、ボンディング部を露出させた状態では電気的なショー
トが発生しやすかったり、接続部からリードが剥離した
りするため、そういう不具合をな（す目的でボンディン
グ部をモールド補強する。通常ポンディング部の補強は
エポキシ等の樹脂で行われ、その厚みは少なくともリー
ドの厚み以上は必要であり、実用的な数値でいえば最低
２００μｍは必要とされる。従って、この素子を第１３
図のように磁気信号源となるＦＧマグネットｌＯに対向
させた場合、樹脂モールド部１２ＭをＦＧマグネット１
０に接触させるまで近づけたとしても、磁気検知部１２
ｓとＦＧマグネットｌＯとのギャップが２００μｍ以上
となってしまう。近年、モーターの小型化や高精度化が
進み、それに伴ってＦＧマグネットの着磁ピッチが微細
になってきているため、磁界強度も非常に弱い。従って
、前述のごとく磁気検知部とＦＧマグネットとのギャッ
プが２００μｍもあると所要の出力は得られな（なって
しまう。

そのため、従来は第１４図のごとく素子１２’のモール
ド補強部１２’ＭをＦＧマグネット１０から避けるよう
に配置していた。しかしこのように素子を配置すると、
モールド補強部位とモーターとの接触を避けるために、
モーターの下部に大きなスペースが必要となり、モータ
ーの薄型化に支障を来たした。また、磁気抵抗センサー
の出力を最大限に引き出すためには、磁気検知部１２’
Ｓの全領域をマグネットの着磁面に対向させる必要があ
る。しかるに、回転中のモーターは上下に数百μｍ程度
振れることがある。そのため、出力低下を招かないよう
にするためには、モーターが上下に振れても、磁気検知
部が常に着磁面に対向しているように、磁気検知部１２
°Ｓの下端とモールド補強部１２°Ｍとの距離を大きく
とらざるをえなかった。従って、素子を小型化するとい
う点においても問題が大きかった。

他の従来例として、特開昭６３−３４９８６号公報に開
示されたセンサーがある。第１５図（Ａ）はその正面図
、同図（Ｂ）は側面図である。第１５図（Ａ）に示され
ているように基板１３の四隅に切り欠きを設け、同図Ｃ
Ｂ）のごと（基板表面に形成したセンサーパターン１３
Ｓとリード７どの電気的接続を基板の裏面で行う、すな
わち、切り欠き部の表面と裏面とを導伝材料１４を介し
て接続することにより、磁気検知部形成面側に接続部の
モールド補強による樹脂の突出をなくすという方法であ
る。この方式の場合、第１２図に示した従来例のごとき
制約無しに磁気検知部をＦＧマグネット等の磁気信号源
に近ずけることができる。しかしこの方式の場合、素子
ペレットの端子部は基板の裏面に形成されるため、ワイ
ヤーボンディングでペレットとリードとの電気的接続を
行おうとすると磁気検知部がリード面側になってしまい
、センサーとしての実用性がなくなってしまう。従って
、この場合磁気検知部を露出させるボンディング法とし
て、ハンダボンディング方式を採用せざるをえない。

しかるに、ハンダ５°による接続では「ハンダ耐熱試験
」での信頼性が悪い。また、ハンダボンディングによる
素子の組立は、ワイヤーボンディングによるそれと比し
て、割高になるという問題もある。さらに、この素子は
裏面においてハンダボンディングを行うために、工程が
複雑になるという欠点がある。

【発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、以上説明したような問題点を解消し、
端子部のモールド突出による弊害のない素子配置で使用
できる、すなわちリードの取り出し部が磁気信号の検出
に障害となることがなく、かつ素子の小型化に障害とな
ることがない構造で、さらに素子ペレットとリードとの
電気的接続をワイヤーボンディングで行える耐熱性の高
い、量産性の優れた磁気抵抗センサーを提供することに
ある。

［課題を解決するための手段１ このような目的を達成するために、矩形状の基板の表面
に強磁性薄膜からなる磁気検知部が形成されている磁気
抵抗センサーにおいて、前記基板の隅部には、該隅部の
表面が前記磁気検知部の形成面より低くなるように段差
部が形成され、前記磁気検知部による検知出力を取出す
ための端子電極部が前記段差部に設けられていることを
特徴とする。

ここで、磁気検知部形成面と隅部との段差が少な（とも
５０μｍであってもよい。

［作　用１ 本発明の磁気抵抗センサーは、端子部を磁気検知部の形
成面よりも低い位置に形成している。

従って、ボンディング部を補強する目的で樹脂モールド
等を施した際に、そのモールド面を磁気検知部面と同一
レベルに形成することもできる。

また素子の小型化を図ることができる。さらには、ワイ
ヤーポンディングが可能なので、組立コストの低減も図
ることができる。

【実施例１ 以下に図面を参照して本発明を説明する。

１廉■ユ 第１図に、本発明の第１の実施例として、セラミックか
らなる矩形基板ｌの四隅の内、２箇所に矩形の凹部のあ
る２端子の磁気抵抗センサーペレットを示した。第１図
（Ａ３はその正面図であり、同図（Ｂｌは同図（ＡＪの
Ａ−Ａ線に沿った断面図である。図中２は強磁性薄膜で
あり、２Ｓは磁気検知部、　２Ｗは配線部、３は凹部に
設けられた端子電極部であり、４は保護膜である。この
素子ペレットにおけるセンサーパターンは、その長手方
向が素子ペレットの一辺に平行となるように形成されて
いる。

第２図に、素子ペレット端子部とリード７とをハンダ５
によりボンディングした場合の２端子磁気抵抗センサー
の態様を示した。第２図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は
そのＡ−Ａ線に沿った断面図である。６は接続部のモー
ルド補強部位である。このようにハンダボンディングで
あっても、モールド面が磁気検知部形成面より突出しな
い構造にすることができる。

第３図にはエポキシ系樹脂６゛によるトランスファーモ
ールドしたさいの素子断面の態様を示した。この構造の
場合、素子ペレットとリード７との接続はワイヤー８で
行っているので、「ハンダ耐熱試験」での信頼性は非常
に高い。第１表には、この構造の本発明素子と従来の素
子との「ハンダ耐熱試験」での特性変動の様子を示した
。本発明素子は、この試験ではほとんど特性の変動が見
られない。

さらには第３図のようなワイヤーボンディングタイプの
素子は、組立も非常に効率がよ（できるため、プロセス
のコストダウンも図ることができる。

第１表 ＊ハンダ耐熱試験結果 （条件２６０℃、　３０ＳＥＣ） また第３図のように、磁気検知部をモールド樹脂６°面
と同等にするには、ワイヤーの高さやモールド金型精度
等を考慮すると、少なくとも端子部と他の部位との段差
が５０μｍは必要である。

トランスファーモールドするさい、磁気検知部形成面を
露出させる目的で、その面を金型に押しあてることがあ
る。そのさいに、磁気検知部形成面が破損しないように
、ポリイミドあるいはＳＭＩ等の樹脂を保護膜４の上に
さらに塗布することもある。

第４図には熱可塑性樹脂９によるインジェクション成形
したさいの素子断面の態様を示した。

この場合も組立等の合理化に関しては、前述と同様のこ
とがいえる。ハンダ耐熱に関しては、樹脂が熱可塑性で
あるので、トランスファーモールドで使用される熱硬化
性樹脂と比較すると不利ではあるが、ＰＰＳ、　ＰＢＴ
等の耐熱性の高い樹脂を用いれば問題はない。

第５図には、第３図あるいは第４図に示されているよう
な構造を有する磁気抵抗素子１１をＦＧマグネット１０
に対−回させた様子を示している。樹脂モールド面と磁
気検知部１１Ｓが、はぼ同一面に形成できるので素子の
小型化が図れる。

第２表には、本発明素子と第１２図に示した従来例のよ
うな素子とを、それぞれ同一の電気特性を示すように設
計した場合に、最低限必要となる素子ペレットの面積比
を示した。本発明では、第２表に示しているように、素
子ペレットサイズを従来の半分以下にすることができる
。

第２表 第６図には、本発明に適用しつる基板の断面構造例を示
した。第６図（Ａ）はセラミック基板１を焼成前あるい
は焼成後に機械加工して基板の一部、すなオつち端子部
形成領域をくぼませた場合の断面構造であり、同図（Ｂ
）は同図（Ａ）の端子部形成領域以外にガラスグレーズ
１２をした場合の断面構造である。第６図（Ｃ）には、
フラットなセラミック基板１゛にグレーズ膜１２′で端
子部形成領域を除いた部分を突出させで、基板１とした
場合の断面横；３である。素子の磁気特性を最大限に引
き出すためには、磁気検知部形成部位の表面ばフラット
な方が望ましいので、第６図（Ｂ）あるいは（Ｃ）のよ
うに、磁気検知部の形成部位にガラスグレーズ膜がある
ほうが、好ましい。

なお、これまでのべてきた２端子の素子では、矩形基板
に設けた凹部はすべて２箇所であったが、凹部が３箇所
であっても、あるいは全箇所であってもなんら支障はな
い。また、矩形基板の角が一部欠けた構造となっていて
も、凹部を有しかつ凹部に端子電極が形成されていれば
、これまで述べてきたことを同様にあてはめることがで
きる。

夫ｊＵ粗λ 第７図には第２の実施例として、基板に設けた凹部が扇
型の例を示した。第７図（Ａ）は正面図。

同図（Ｂ）は図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である
。図中１０１はセラミックからなる基板、２０１は強磁
性膜で２０１３は磁気検知部、　２０１Ｗは配線部であ
る。３０１は端子電極を示している。

このように、凹部は矩形であっても扇型であってもよく
さらにはその他任意の形状でよい。また、凹部の数１段
差等については全〈実施例１と同様のことがいえる。

１胤■１ 第８図には、第３の実施例として四隅のうち３箇所に扇
状の凹部のある３端子の磁気抵抗センサーを示した。図
中１０２はセラミックからなる基板、２０２は強磁性膜
で２０２３は磁気検知部、　２０２Ｗは西ｅ線部である
。３０２は端子電極を示している。

３端子素子の場合、凹部はす（な（とも３箇所必要とな
るが、すべてが凹部であってもなんら支障はない。

大ｊＵ肌４ 第９図には、第４の実施例として正方形の基板の対角線
とセンサーパターンの長手方向を平行になるように配置
した３端子の磁気抵抗センサーを示した。図中１０３は
セラミックからなる基板。

２０３は強磁性膜であり、　２０３Ｓは磁気検知部、　
２０３Ｗは配線部である。３０３は端子電極である。こ
の例の場合、第８図の例と比較すると、配線部の引き回
しが対称的になっているので、オフセット電圧の発生が
少ない素子構造であるといえる・このオフセット電圧は
、回路設計上できるかぎり小さい方が好ましい。従って
、３端子素子の形状は、第８図のものよりも、第９図の
方がより好ましいものであるといえる。

なおこの場合も、実施例４と同様に基板の全箇所に凹部
があってもなんら支障はない。

夫五Ｕ 第１０図には第５の実施例として、正方形の基板の四隅
の全箇所に凹部のある４端子の磁気抵抗センサーを示し
た。図中１０４はセラミックからなる基板、２０４は強
磁性膜であり、２０４Ｓは磁気検知部、　２０４Ｗは配
線部を、３０４は端子電極をそれぞれ示している。この
例の場合も、第９図の場合と同様に配線部の引き回しが
対称となっているので、オフセット電圧の発生の少ない
構造であるといえる。

［発明の効果１ 以上のべたように本発明では、磁気抵抗センサーペレッ
トの磁気検知部形成面と隅部にある端子電極部との間に
段差を有しているので、ポンディング部を補強する目的
で樹脂モールド等を施した際に、そのモールド面を磁気
検知部面と同一レベルに形成することもできる。

さらには、ワイヤーポンディングが可能なので、耐熱性
の高い素子を製作することも可能である。また組立工程
の合理化も図れるので、組立コストの低減も図れる。

さらに、素子ペレットの小型化によるコストダウンも図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実
施例の素子ペレットを示す正面図およびそのへ−Ａ線に
沿った断面図、 第２図（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ第１の実施例の素
子ペレットをハンダボンディングした素子の正面図およ
びそのＡ−Ａ線に沿った断面図、第３図は第１の実施例
の素子ペレットをワイヤーポンディング、トランスファ
ーモールディングして素子化した場合の断面図・ 第４図は第１の実施例ペレットをワイヤーポンディング
、インジェクションモールディングして素子化した場合
の断面図、 第５図は第３図あるいは第４図の素子をモーターに対向
させた状態を示す断面図、 第６図（Ａ）　、　（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ本発
明素子を製作する前の基板の断面図、 第７図（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実
施例の正面図およびそのＡ−Ａ線に沿った断面図、 篠 第８図ないし第２図はそれぞれ本発明の他の実施例の正
面図、 第１１図は本発明素子の適用しうるＶＴＲモーターの断
面図、 第１２図（Ａ）およびＣＢ）はそれぞれ従来の素子の正
面図および断面図、 第１３図および第１４図はそれぞれ従来の素子をモータ
ーに対向させた状態を示す断面図、第１５図（Ａ）およ
び（Ｂ） は他の従来例の正面図お よび側面図である。 １　、１０１．１０２．１０３．１０４・・・基板、２
、２０１．２０２．２０３．２０４・・・強磁性膜、２
Ｓ、　２０１Ｓ、　２０２Ｓ、　２０３Ｓ、　２０４Ｓ
・・・磁気検知部、２Ｗ、　２０１Ｗ、　２０２Ｗ、　
２０３Ｗ、　２０４Ｗ・・・配線部、３　、３０１．３
０２．３０３．３０４・・・端子電極、５・・・ハンダ
、 ７・・・リード、 ８・・・ワイヤ、 ｌＯ・・・ＦＧマグネット、 １２、１２°・・・　グレーズ膜。 （Ａ） （Ｂ） 第１大比例の素手ペレットのユ山岡および朗山囚第１図 （Ａ） （Ｂ） 第 図 第１亥Ｊ乞１列のｔ３ｒぺしットと用いに１手のｆｆｒ
ｔｉＤ囚 第３図 −ｆ″士〇餌ｔ］国 第４ 図 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） オ（湧さ９月に用し・イ渭−６１７反の餌田びｎ第６図 本ｅ　ｌ１ｌＲを手のイ史用４人六！１Σ８元１月１６
国第５図 （Ａ） （Ｂ） 第 図゛ ２０２５瓜気沖χυ師 第３″’）Ｊ、ｆ列の素手欠レットの１」１圀第８図 ２０４ＳＷ気漬覧０！Ｐ 第５実施イ列の素３ｒ公レットの正面図第１０図 第４スＪ屯例の素チ欠しットの１１η図第９図 ＶＴＲＪｅニーグーの！１狛国 第１１図 ＋２５梗簀０部 ４菱来のｇＡ気迅Ｉ几七ンプーの正頭囚および１１幻園
第１２図 イ菱米のＣンす−のイ史ｌＩひＪｌ乏ｊ絶Ｂ月１６園第
１３図 イ也の４菱来例のユ浦ｌ田おＪび勧加区第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）矩形状の基板の表面に強磁性薄膜からなる磁気検知
   部が形成されている磁気抵抗センサーにおいて、前記基
   板の隅部には、該隅部の表面が前記磁気検知部の形成面
   より低くなるように段差部が形成され、前記磁気検知部
   による検知出力を取出すための端子電極部が前記段差部
   に設けられていることを特徴とする磁気抵抗センサー。 ２）前記磁気検知部のセンサーパターンの長手方向が、
   前記矩形状の基板の一辺と平行に形成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗センサー。 ３）前記基板の外形が正方形であることを特徴とする請
   求項１または２に記載の磁気抵抗センサー。 ４）前記磁気検知部のセンサーパターンの長手方向が前
   記正方形ペレットの対角線と平行に形成されていること
   を特徴とする請求項３に記載の磁気抵抗センサー。 ５）前記磁気検知部形成面と隅部との段差が、少なくと
   も５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１から４
   のいずれかに記載の磁気抵抗センサー。