JPH03263384A

JPH03263384A - 磁気センサ

Info

Publication number: JPH03263384A
Application number: JP2061705A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Miyakoshi; 宮越　俊彦; Tatsumi Yoneda; 立美米田; Kenichi Hoshina; 顕一保科
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1990-03-13
Filing date: 1990-03-13
Publication date: 1991-11-22

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、磁気抵抗素子を検知部に用いた磁気センサに
関する。

〔従来の技術〕

感磁素子として磁気抵抗素子を利用した磁気センサが知
られており、ロータリーエンコーダや、モータの回転検
出等に広く利用されている。

従来、この種の磁気センサは、第５図（ａ）、（ｂ）に
示すように、磁気検知部を構成する磁気抵抗素子１２２
と、該磁気抵抗素子１２２が固定される基台１２１と、
磁気抵抗素子１２２が接続される導電端子１２６とを備
えた構造であり、一般的には、ガラス等のｗ！、縁体か
らなる基台１２１の片面に磁気抵抗素子１２２を設けて
、この面と同じ面から導電端子１２６を引き出し、導電
端子１２６と磁気抵抗素子１２２をハンダ１２５で接続
した後、保護膜１２３で表面を被覆し、さらに導電端子
１２６と磁気抵抗素子１２２のハンダ付は部分を端子塗
料１２４で被覆保護した構造となっている。

ところで、第５図に示す構造の磁気センサでは、磁気検
知部を構成する磁気抵抗素子１２２と導電端子１２６と
が同じ基台面上にあり、端子部分１２６及び接続部を保
護する端子塗料部分１２４が磁気抵抗素子１２２よりも
突出した構造となっている。このため、第６図に示すよ
うに１周面にＮＳ極が交互に着磁された磁気ドラム（あ
るいはＦＧマグネット等）　１３１等の磁気を検出する
場合に、端子部分１２６及び端子塗料部分１２４の突出
を磁気ドラム１３１の周面からずらした位置に設けなく
てはならず、■基台を小さくできない、■検出ギャップ
調整の際、突出部が邪魔になるため、例えば磁気ドラム
３３を形成して戒り、被検出体１５７よりの磁界変化を磁
気抵抗効果により検出する磁気センサにおいて、上記絶
縁基板の磁気センサ層形成面と対向する基板面を上記被
検出体側に向けて構成した磁気センサが提案されている
（実開昭６３−１９３８６７号公報）。

この磁気センサでは、基板１５２の裏面側が被検出体と
対向しているため、リード端子１５６の接続部分の突出
が検出ギャップに影響しないという利点がある。

また、第７図、第８図に示した磁気センサの他、第９図
（ａ）、（ｂ）に示すように、アルミナ基台１６１に部
分的にグレーズド部１６２を設け、アルミナ基台面に導
電ペーストを印刷焼成した端子１６３を設けるとともに
、グレーズド部１６２に磁界検知部１６４と電極を設け
、かつ個々の端子間が各々グレズト部で分離したことを
特徴とする磁気センサも提案されている（特開昭６３−
３４９８７号公報）。

この磁気センサでは、磁界検知部１６４と電極とを同一
材料で構成し、同時にエツチングしても、側に段差を設
ける等、手間がかかる、■磁気ドラム１３１の回転軸１
３０方向の位置ずれを防止する処置を施す必要がある、
等の問題があった。

そこでこの問題を解決するため、第７図（ａ）。

（ｂ）に示すように、少なくとも４角に切欠きをもつア
ルミナ基台１４１の一方の面に磁気検知部１４４を設け
、且つ基台１４１の切欠きに設けた導電部１４５を介し
て磁気検知部１４４と基台裏面側の端子１４７とを導通
させた磁気センサが提案されている（特開昭６３−３４
９８６号公報）。

尚、この磁気センサの基台１４１は、多数のスルーホー
ル用穴を有する基板を分割して得たものである。

さて、第７図に示す構造の磁気センサにおいては、端子
１４７が基台の裏面側で導電部１４５と接続されるため
、基台表面側を平坦化でき、検出ギャップ調整が容易と
なり、且つ、磁気センサの小型化も容易に図れる。

また、第７図に示す例の他に、第８図に示すように、絶
縁基板１５２の一方の面に磁気センサ層１５４− 端子間が短絡してしまうことはなく、これにより製造工
程を大幅に簡略化することができるという利点を有する
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第７図に示す構造の磁気センサにおいては、
スルーホール方式によりセンサ面の平坦化を達成してい
るが、電極（導電部）は磁気検知部と同一材料を使用し
ているため電極幅を狭くできず、センサが小型化されて
いない。

また、センサ表面を平坦化する方式としてスルホール方
式により基台に切欠きゃ穴を設けるが、磁気センサ用基
板の厚さは、プロセス中の基板の破損防止や、フォトリ
ソグラフィのパターン幅精度の厳密維持のため、一般的
に３００〜１０００μｍ厚を用いている。このためスル
ーホールの形成は技術的に難しく、特に、表面粗度が良
く、安価で、且つ化学的に安定であることから磁気セン
サ用基板として広く使用されているガラス基板の場合に
は、割れやすく、化学的に安定であるため、スルーホー
ル加工することは技術的に極めて困難である。

このため、スルーホール形成用の基板には、レーザー加
工や機械加工でスルーホールを形成できるアルミナセラ
ミック基板が使用されているが、アルミナセラミック基
板は表面粗度がガラス基板に比べて悪いため、表面研磨
やグレーズド処理を必要とする。この表面研磨やグレー
ズド処理を行わないと、磁気抵抗素子膜のエツチングの
際にエツチング残りにより電極間の絶縁が取れなかった
り、磁気抵抗素子膜からなるセンサパターンのインピー
ダンスばらつきが大きくなったり、磁歪やバルクハイゼ
ンノイズの影響を受けることにより、センサ特性を劣化
させることになる。

しかしながら、スルーホールの形成とグレーズド処理と
を同時に行うことは、基板の製造コストを増大すること
になり問題である。また、切欠き部にＡｇ−Ｐｄ等の導
電材料を焼成してＡｇ−Ｐｄ側面電極を設ける必要があ
り、さらにコストの増加につながるという問題がある。

次に、第８図に示す磁気センサでは、基板を薄くし、取
付は方向を反対にすることにより被検出７− 問題が生じる。また、この問題を避けるため、第９図（
ｃ）に破線で示すように、基板６１にスルーホールを設
けて、基板裏面側の外部リード６７と端子６３とを、ス
ルーホール内の導電部を介して接続する方法もあるが、
この場合には第７図に示した磁気センサと同様の問題が
生じてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、従来
平坦化若しくは小型化の一方しか出来なかった磁気セン
サを改良し、小型化と平坦化とを同時に達成した磁気セ
ンサを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための第１の構成として、本発明に
よる磁気センサは、基板の少なくとも一方の面に厚さ６
０〜１００μｍのグレーズド部を形成して同一基板面内
に段差を形成し、この段差が形成された基板面のグレー
ズド部をセンサ面として磁気抵抗素子を形成すると共に
、上記磁気抵抗素子の端子部から段差部を介して段下側
にかけて金属薄膜からなる導電部を設け、且つ、基板面
の股下体（ロータ）側の対向面を平坦化することができ
るが、磁界発生用のロータと磁気センサとのギャップは
約１００μｍ程度であるため、同様の構成をとると基板
の厚さはギャップ以下でないと、磁気センサの感度が低
下するといった問題を生ずるため、基板の厚さがギャッ
プ以下の薄板基板を使わざるをえなくなり、このためプ
ロセス時に基板が破損しやすいという問題がある。また
、アセンブリも困難であり、プロセス歩留りの悪化を含
め、薄板基板の使用により困難度を助長するといった問
題を生ずる。

次に、第９図に示す磁気センサでは、磁界検知部と電極
とを同一材料の薄膜で構成しているため、グレーズド部
と非グレーズド部との間の段差部において、電極用の薄
膜が破損しないように、グレーズド部の厚さを薄く形威
しなければならない。

このため、第９図（ｃ）のように、外部リード６５を基
板６１の側面に設けて基板側の端子部６３と接続した場
合に、接続部の導電材料６６がセンサ面より突出してし
まい、センサ面を平坦化できないという８− 側で上記導電部と外部リード端子とを接続電極を介して
接続したことを特徴とする。

また、上記目的を達成するための第２の構成として、本
発明による磁気センサは、基板の少なくとも一方の面に
第１のグレーズド部とこの第１のグレーズド部より厚さ
が６０〜１００　／Ｌｍ薄い第２のグレーズド部を形成
し、同一基板面内に段差を形成して、第１のグレーズド
部をセンサ面として磁気抵抗素子を形成すると共に、上
記磁気抵抗素子の端子部から段差部を介して段下側の第
２のグレズド部にかけて金属薄膜からなる導電部を設け
、且つ基板面股下側の第２のグレーズド部で上記導電部
と外部リード端子とを接続電極を介して接続したことを
特徴とする。

また、上記第１．第２の構成の磁気センサにおいて、外
部リード端子と接続電極との接続部分の突出量が、セン
サ面から５０μｍ以下となるように段差を形成したこと
を特徴とする。

〔作　　　用〕

本発明による磁気センサにおいては、セラミッり基板の
少なくとも一方の面にグレーズド処理を施して基板面に
高さ６０〜１００μｍの段差を形成し、この段差が形成
された基板面の股上側にＮｉ合金磁性薄膜若しくは磁気
抵抗効果を有する工ｎＳｂ等の化合物半導体からなる磁
気検知部を設けてセンサ面を形成すると共に磁気センサ
の端子部から段差を介して段下側にかけて金属薄膜から
なる導電部を設け、段下側の基板面で上記導電部と外部
リド端子とを接続電極を介して電気的に接続することに
より、センサ面の平坦化を容易に図れ、また、接続部の
突出部分をセンサ面から５０μｍ以下となるように接続
することにより、センサ面の平坦化をより図ｈ、磁気ロ
ータ等の被検出体側との検出ギャップを最適に調整する
ことができ、さらに、磁気センサの小型化も容易に図れ
る。

また、従来磁気検知部と同一材料で構成されていた電極
部（導電部）を、低抵抗金属電極にすることにより、配
線幅の減少や、電極引き回し自由度を増加させ、センサ
の小型化を図ることができる。尚、低抵抗金属電極は、
Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｆｅ、　Ｃｏ。

１１− 部で、金属電極７と電気的に接続すると共に、段差部３
を介して段下側の非グレーズド部４にかけて金属電極７
を設け、且つ、基板の非グレーズド部４で上記金属電極
７と外部リード端子１０とを接続電極９を介して接続し
たことを特徴とする。

ここで５上記Ｎｉ合金磁性薄膜からなるセンサパターン
５は、蒸着、若しくはスパッタリングで堆積した後にフ
ォトリソグラフィ技術を用いて所望のパターンを形威し
て作成される。

尚、センサパターン５は、後述の第２図に示す磁気セン
サのセンサパターン２５と同様に段差部３を介して段下
側の非グレーズド部４にかけて金属電極７の下部に形成
し、金属電極７と共に導電部を形成しても良い。また、
上記Ｎｉ合金磁性薄膜の膜厚は一般的に３００〜２００
０人で使用されている。

次に、絶縁膜６は、磁性薄膜からなるセンサパターン５
のプロセス中の物理的、化学的ダメージ防止用の保護膜
としてや、金属電極７をエツチングによりパターニング
するときの保護膜として使用する。

Ｔｌｌ　Ｍｏ、　ＡＩ、Ａｕ、　Ｃｕ、　Ｐ　ｔｙ　Ａ
ｇ、若しくはそれらの合金からなり、電極構造はそれら
の単層若しくは積層構造を用いる。

〔実　施　例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１の構成の一実施例を示す磁気セン
サの側断面図であって、図中符号１は基板、２はグレー
ズド部、３は段差部、４は非グレーズド部、５は磁気抵
抗効果を有する薄膜、６はＭｏ膜、７は金属電極、８は
補強電極、９は接続電極、１０は外部リード端子である
。

第１図において、この磁気センサでは、絶縁性アルミナ
基板１の少なくとも一方の面に厚さ６０〜１１００Ｉｔ
のグレーズド部２を形威して基板上の同一面内に高さ６
０〜１００μｍの段差を形威し、この段差が形成された
基板面のグレーズド部２をセンサ面として、磁気抵抗効
果を有する薄膜、例えばＮｉ合金磁性薄膜からなるセン
サパターン５を形成する。そして、センサ面のセンサパ
ターン５の端子１２− 尚、純縁膜６は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等を
、スパッタリング、化学的気相成長法等により形成して
作成する。また、第１図から容易に類推できるように、
Ｎｉ合金磁性薄膜からなるセンサパターン５上以外の部
分のＭＡＲ膜は無くともセンサ特性上問題はないので、
設けなくとも良い。更に、金属電極７をリフトオフで形
威する場合は、絶縁膜６は形威しなくともセンサ特性上
問題はない。

上記金属電極７は、Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｆｅ、　Ｃｏ、　
Ｍｏ。

Ｔｉ、若しくはそれらの合金の単層若しくは積層構造で
形成した中間層を介してＡｌ、　Ａｕ、　Ｃｕ。

Ｐｔ、　Ａｇ、若しくはそれらの合金を形成することに
より基板ｌ及びグレーズド部分２に対する接着力が向上
できることは一般的に知られている。従って、本発明に
おいても同様の電極構造を用いて金属電極７を形成する
。そして、金属電極７は、上記材料を蒸着、スパッタリ
ング等により堆積した後、フォトリソグラフィ技術を用
いて所望のパターンを形成して作成する。

次に、補強電極８は段差部３において金属電極７の断線
を防止するために形成されており、この補強電極８を設
けたことにより、段差を６０−１００μｍと大きくとる
ことができる。

尚、補強電極８としては、前述の金属電極７と同様の材
料、構造を使用する。また、パターンの形成は、フォト
リソグラフィ技術を用いたエツチング、リフトオフや、
マスク蒸着により行う。但し、補強電極８が形成され、
且つ金属電極７と電気的に接続されていれば、補強電極
８の下部の一部に金属電極７が形成してあれば、Ｎｉ合
金磁性薄膜からなるセンサパターンＳで検出された磁気
抵抗効果の信号を伝達する機能上問題はない。また、段
差部３の傾斜がなだらかであり、金属電極７と外部リー
ド端子１０が接続電極９を介して段下側の非グレーズド
部４で電気的に接続していれば、補強電極８は必ずしも
必要としないが、設けた方が段差の傾斜や高さをｒＡ整
しやすく得策である。

次に、接続電極９は、導電性ペースト、クリーム半田、
半田ボールから少なくとも一つを使用し１５− 電極、２９は接続電極、３０外部リード端子である。

第２図に示す構成の磁気センサでは、絶縁性アルミナ基
板２１の少なくとも一方の面に部分的に厚さの異なるグ
レーズド処理を施して同一の基板面内に第Ｉのグレーズ
ド部２２とこの第１のグレーズド部より約６０〜１００
　Ｐｍ厚さの薄い第２のグレーズド部２４を形成し、こ
の段差が形成された基板面の段上側、すなわち第Ｉのグ
レーズド部２１側をセンサ面としてＮｉ合金磁性薄膜か
らなるセンサパターン２５を形成すると共に、段差部２
３を介して段下側の第２のグレーズド部２４にかけて導
電部を形成し、センサ面で磁性薄膜からなるセンサパタ
ーン２５の端子部分を金属電極２７に電気的に接続し、
磁性薄膜からなる導電部に重ねて段差部２３を介して段
下側の第２のグレーズド部２４にかけて導電部を形成し
、且つ段下側の第２のグレーズド部分２４で金属電極２
７と外部リード３０とを接続電極２９を介して接続した
ことを特徴とする。

尚、第２図に示す磁気センサの基本的な構成要素は第１
図に示したもの同様である。

た材料からなり、この接続電極９を介して外部リード端
子１０と補強電極８、若しくは金属電極７を電気的に接
続する。この時、外部リード端子１０と接続電極９の重
なり合った部分の突出量が、Ｎｉ合金磁性薄膜からなる
センサパターン５を形成した段上側のセンサ面から５０
μｍ以下になるように行う。

尚、図から容易に類推できるように、金属電極７と補強
電極８の形成順序を逆にしても同様の機能を達成するこ
とが出来ることは明白である。

また、図では明示されていないが、上記磁気センサの素
子上には、絶縁膜からなるパッシベーション膜が形成さ
れており、外部からの物理的、化学的ダメージや、湿度
、汚れ等から素子を保護するようになっている。

次に、第２図は本発明の第２の構成の一実施例を示す磁
気センサの側断面図であって、図中符号２１は基板、２
２は第１のグレーズド部、２３は段差部、２４は第２の
グレーズド部、２５は磁気抵抗効果を有する薄膜、２６
は絶縁膜、２７は金属電極、２８は補強１６− また、金ＩＫ電極２７の下にＮｉ合金からなる磁性薄膜
があってもセンサの特性上は問題ないため、この様な構
成とすることができる。また金属電極２７の下に、第１
図の実施例のような絶縁膜が形成してあっても特性上は
問題無い。

次に、第３図は本発明の第Ｉの構成の別の実施例を示す
磁気センサの側断面図であって、図中符号３１は基板、
３２はグレーズド部、３３は段差部、３４は非グレーズ
ド部、３５は磁気抵抗効果を有する薄膜、３６は金属電
極、３７は補強電極、３８は接続電極、３９は外部リー
ド端子である。

第３図において、本構成の磁気センサの特徴は、金属電
極３６を形成した後にＮｉ合金磁性薄膜からなるセンサ
パターン３５を形成することにある。このＮｉ合金磁性
薄膜からなるセンサパターン３５は膜厚が５００〜２０
００人であるため、金属電極３６のエツチング断面にテ
ーパーを形成してステップカバレージ性を向上させて接
続する。

また、金属電極３６の最上層部には高融点金属であるＣ
ｒ、　Ｆｅ＋　Ｎｉ、　Ｔｉ、　Ｍｏ、　Ｐｔ、若しく
はそれらの合金を形成することにより、第１図に示す実
施例の金属電極７で説明した中間層を介して形成したＡ
Ｉｌ　Ｃｕｔ　Ａｕ、　Ｐ　ｔＨＡｇ、若しくはそれら
の合金の酸化防止、拡散防止のバリヤ層としての機能を
有することができる。

尚、第３図に示す構成では、先の第１図、第２図にあっ
た絶縁膜６，２６は無くても素子性能上問題はない。ま
た、その他の構成要素、構成要件に関しては、第１図の
実施例と同様である。

次に、第４図は本発明の第２の構成の別の実施例を示す
磁気センサの側断面図であって１図中符号４１は基板、
４２は第１のグレーズド部、４３は段差部、４４は第２
のグレーズド部、４５は磁性薄膜、４６は金属電極、４
７は補強電極、４８は接続電極、４９は外部リード端子
である。

第４図に示す構成の磁気センサの特徴は、第３図に示し
た磁気センサと同様に金属電極４６を形成した後にＮｉ
合金磁性薄膜からなるセンサパターン４５を形成したこ
とである。また、第４図に示すように、Ｎｉ合金磁性薄
膜からなるセンサパター１９− 以下とすることができ、磁気センサのセンサ面側を容易
に平坦化することができるため、磁界発生用のロータ等
と磁気センサの検出部とのギャップを最適に調整して磁
気センサを実装することができる。

また、本発明によれば、磁気センサの導電部を低抵抗金
属で構成するため、配線幅を縮小することができ、且つ
配線引き回しの自由度を増加できるので、磁気センサの
小型化を容易に図ることができる。

したがって、本発明の構成によれば、磁気センサ表面の
平坦化と、磁気センサの小型化とを同時に遠戚すること
ができるため、磁気センサと磁界発生用ロータ等とのギ
ャップを最適に保ち、センサ性能を損なわずに磁気セン
サを小型化できるので、本発明の磁気センサを用いるこ
とにより、モータ内の制御基板等への高密度実装が容易
に可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の構成の一実施例を示すン４５は
、端子部で金属電極４６と電気的に接続されていれば、
段上側から段下側にかけて延出して金属電極４６の上部
面にも磁性薄膜を形成し、金属電極４６とともに導電部
を構成してもよい。尚、金属電極４６の材料及び構造は第３図の実施例にお
ける金属電極３６と同一であり、また、その他の構成要
素、構成要件に関しては、第２図の実施例と同様である
。また、上述の各実施例においては、磁気検知部に磁気抵
抗効果を有する薄膜としてＮｉ合金磁性膜を用いた例を
示したが、Ｎｉ合金磁性膜の代わりに、磁気検知部に磁
気抵抗効果を有する１、　ｎ　Ｓ　ｂ導の化合物半導体
を用いても、同様の磁気センサを構成することができる
。〔発明の効果〕以上説明したように、第１図乃至第４図に示した第１、
第２の構成からなる本発明の磁気センサによれば、何れ
も同一基板面の段下側に設けた接続電極と外部リード端
子との重なりあった部分の突出量が、段上側に形成した
センサ面より５０μｍ２０− 磁気センサの側断面図、第２図は本発明の第２の構成の
一実施例を示す磁気センサの側断面図、第３図は本発明
の第１の構成の別の実施例を示す磁気センサの側断面図
、第４図は本発明の第２の構成の別の実施例を示す磁気
センサの側断面図、第５図乃至第９図は夫々従来技術の
説明図である。１　、２１．３１．４１・・・・基板、２，３２・・・
・グレーズド部、３．２３．３３．４３・・・・段差部
、４，３４・・・・非グレーズド部、５．２５．３５．
４５・・・・磁性薄膜センサパターン、６，２６・・・
・絶縁膜、７　、２７．３６．４６・・・・・金属電極
、８　、２８．３７．４７・・・・補強電極、９゜２９
、３８．４８・・・・接続電極、１０．３０．３９．４
９・・・・外部リード端子、２２．４２・・・・第１の
グレーズド部、２４、４４・・・・第２のグレーズド部
。めδ 園（ａ）ｒｆｙ＞（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】１、基板の少なくとも一方の面に厚さ６０〜１００μｍ
のグレーズド部を形成して同一基板面内に段差を形成し
、この段差が形成された基板面のグレーズド部をセンサ
面として磁気抵抗素子を形成すると共に、上記磁気抵抗
素子の端子部から段差部を介して段下側にかけて金属薄
膜からなる導電部を設け、且つ、基板面の段下側で上記
導電部と外部リード端子とを接続電極を介して接続した
ことを特徴とする磁気センサ。２、基板の少なくとも一方の面に第１のグレーズド部と
この第１のグレーズド部より厚さが６０〜１００μｍ薄
い第２のグレーズド部を形成し、同一基板面内に段差を
形成して、第１のグレーズド部をセンサ面として磁気抵
抗素子を形成すると共に、上記磁気抵抗素子の端子部か
ら段差部を介して段下側の第２のグレーズド部にかけて
金属薄膜からなる導電部を設け、且つ基板面段下側の第
２のグレーズド部で上記導電部と外部リード端子とを接
続電極を介して接続したことを特徴とする磁気センサ。３、請求項１、２記載の磁気センサにおいて、外部リー
ド端子と接続電極との接続部分の突出量が、センサ面か
ら５０μｍ以下となるように段差を形成したことを特徴
とする磁気センサ。