JPH0777531A - 磁気式位置、回転検出用素子 - Google Patents
磁気式位置、回転検出用素子Info
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- JPH0777531A JPH0777531A JP5224283A JP22428393A JPH0777531A JP H0777531 A JPH0777531 A JP H0777531A JP 5224283 A JP5224283 A JP 5224283A JP 22428393 A JP22428393 A JP 22428393A JP H0777531 A JPH0777531 A JP H0777531A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 感磁材料に強磁性層と非強磁性層とを交互に
積層した人工格子膜を用いて、出力を向上するとともに
パターンの描画面積を小さくして小型化を可能とした磁
気式回転、位置検出用素子を提供する。 【構成】 １．感磁材料に強磁性層と非強磁性層とを交
互に積層した人工格子膜を用いて信号磁界と平行方向に
感磁パターンを形成し、被検出体の着磁ピッチのλ／４
に配置する。 ２．感磁パターンを信号磁界と垂直方向に設けて、被検
出素子の着磁ピッチに対してλ／２に配置し、バイアス
磁界を設けてヒステリシスを除去する。
積層した人工格子膜を用いて、出力を向上するとともに
パターンの描画面積を小さくして小型化を可能とした磁
気式回転、位置検出用素子を提供する。 【構成】 １．感磁材料に強磁性層と非強磁性層とを交
互に積層した人工格子膜を用いて信号磁界と平行方向に
感磁パターンを形成し、被検出体の着磁ピッチのλ／４
に配置する。 ２．感磁パターンを信号磁界と垂直方向に設けて、被検
出素子の着磁ピッチに対してλ／２に配置し、バイアス
磁界を設けてヒステリシスを除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気抵抗効果を有する人
工格子膜を用いた磁気式位置、検出回転検出用素子関す
る。
工格子膜を用いた磁気式位置、検出回転検出用素子関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般の強磁性金属に於いては、電気抵抗
は磁化方向と電流方向とが平行の時最大、両者が直交し
たとき最小となる。異方性磁気抵抗効果の大きさを表す
量としては、上記の最大と最小の差Δρ＝ρ（平行）−
ρ（直交）と印加磁場０のときの抵抗値ρ0との比Δρ
／ρ0が用いられる。室温に於けるΔρ／ρ0が大きい材
料としては、Ｎｉ−Ｃｏ系、Ｎｉ−Ｆｅ系合金が知られ
ている。これらのΔρ／ρ0は３〜５％程度である。
は磁化方向と電流方向とが平行の時最大、両者が直交し
たとき最小となる。異方性磁気抵抗効果の大きさを表す
量としては、上記の最大と最小の差Δρ＝ρ（平行）−
ρ（直交）と印加磁場０のときの抵抗値ρ0との比Δρ
／ρ0が用いられる。室温に於けるΔρ／ρ0が大きい材
料としては、Ｎｉ−Ｃｏ系、Ｎｉ−Ｆｅ系合金が知られ
ている。これらのΔρ／ρ0は３〜５％程度である。
【０００３】しかしながら、強磁性磁気抵抗素子は飽和
磁界量以上の磁気に対して抵抗値の変化を示さず、また
抵抗値変化の絶対量が最大でも５％と小さいため、出力
電圧が他の検出素子と比較して小さく、センサ面を被検
出体に検出ピッチとほぼ同じ距離（エアギャップ）まで
接近させて使用する必要があり、使用上の大きな障害に
なっている。
磁界量以上の磁気に対して抵抗値の変化を示さず、また
抵抗値変化の絶対量が最大でも５％と小さいため、出力
電圧が他の検出素子と比較して小さく、センサ面を被検
出体に検出ピッチとほぼ同じ距離（エアギャップ）まで
接近させて使用する必要があり、使用上の大きな障害に
なっている。
【０００４】一方、強磁性磁気抵抗素子はガラスまたは
セラミック基板上にニッケル合金からなる膜厚約５００
Åの強磁性磁気抵抗薄膜をパターニングし、電極を介し
てリード線に接続されている。強磁性磁気抵抗薄膜の保
護膜は例えばＳｉＮとエポキシ樹脂またはポリイミド樹
脂等をコーティングすることによって構成される。図１
２は従来の強磁性磁気抵抗素子の構造断面図であり、２
８は強磁性磁気抵抗薄膜、２９は基板、３０は保護膜、
３１は電極、３２はリード線である。
セラミック基板上にニッケル合金からなる膜厚約５００
Åの強磁性磁気抵抗薄膜をパターニングし、電極を介し
てリード線に接続されている。強磁性磁気抵抗薄膜の保
護膜は例えばＳｉＮとエポキシ樹脂またはポリイミド樹
脂等をコーティングすることによって構成される。図１
２は従来の強磁性磁気抵抗素子の構造断面図であり、２
８は強磁性磁気抵抗薄膜、２９は基板、３０は保護膜、
３１は電極、３２はリード線である。
【０００５】図１３は従来の強磁性磁気抵抗素子の検出
方式の一例を示したものである。被検出体の着磁パター
ンのＮ極の中心からＮ極の中心までをλとした場合、パ
ターンエレメントはそれぞれλ／４隔てて配置されてい
る。３３Ａと３３Ｂはニッケル合金の強磁性磁気抵抗薄
膜の感磁パターン、３４は定電圧印加電極（以下ＶＣＣ
という）、３５はグランド電極（以下ＧＮＤという）、
３６は出力検出電極（以下ＦＧという）を示している。
図１４は感磁パターンと被検出体との位置関係を示した
図である。１０は被検出体の着磁パターン、６は被検出
体の信号磁界を示す。これによると、パターン３３Ａは
パターン３３Ｂとλ／４隔てられて配置されており、被
検出体からの信号磁界に依ってパターン３３Ａには平行
方向の磁束が通過し、抵抗値が約５％低下する。一方、
パターン３３Ｂには磁束が通過しないため、抵抗値は変
化しない。ＦＧとＧＮＤとの電位差を信号として検出す
ると、被検出体と検出素子との相対位置関係の変化に応
じてこの信号となる電位差も変化する。
方式の一例を示したものである。被検出体の着磁パター
ンのＮ極の中心からＮ極の中心までをλとした場合、パ
ターンエレメントはそれぞれλ／４隔てて配置されてい
る。３３Ａと３３Ｂはニッケル合金の強磁性磁気抵抗薄
膜の感磁パターン、３４は定電圧印加電極（以下ＶＣＣ
という）、３５はグランド電極（以下ＧＮＤという）、
３６は出力検出電極（以下ＦＧという）を示している。
図１４は感磁パターンと被検出体との位置関係を示した
図である。１０は被検出体の着磁パターン、６は被検出
体の信号磁界を示す。これによると、パターン３３Ａは
パターン３３Ｂとλ／４隔てられて配置されており、被
検出体からの信号磁界に依ってパターン３３Ａには平行
方向の磁束が通過し、抵抗値が約５％低下する。一方、
パターン３３Ｂには磁束が通過しないため、抵抗値は変
化しない。ＦＧとＧＮＤとの電位差を信号として検出す
ると、被検出体と検出素子との相対位置関係の変化に応
じてこの信号となる電位差も変化する。
【０００６】図１５は図１４の構成によって動作させた
際の検出出力波形である。これによって被検出体の着磁
数と同数のパルス数を検出する。図１６は前記図１４に
よって構成された被検出体に着磁ピッチ幅即ちλ／２が
１５０μｍの着磁ローターを用いた際の素子表面から被
検出体表面までのエアギャップと印加電圧５Ｖ時の検出
出力（電圧振幅）の関係を示した図である。これより明
らかなように、出力電圧はエアギャップ幅が着磁ピッチ
とほぼ同じ値で極大値を示す傾向がある。
際の検出出力波形である。これによって被検出体の着磁
数と同数のパルス数を検出する。図１６は前記図１４に
よって構成された被検出体に着磁ピッチ幅即ちλ／２が
１５０μｍの着磁ローターを用いた際の素子表面から被
検出体表面までのエアギャップと印加電圧５Ｖ時の検出
出力（電圧振幅）の関係を示した図である。これより明
らかなように、出力電圧はエアギャップ幅が着磁ピッチ
とほぼ同じ値で極大値を示す傾向がある。
【０００７】これに対して近年、強磁性層と非強磁性層
とを交互に積層し隣接する強磁性層の磁化が反平行にな
るようにカップリングした人工格子膜では、大きな磁気
抵抗効果が現れることが発見され、注目されている。人
工格子膜は、特開平４−３２９６８３号等に示されてい
るごとくＮｉＦｅＣｏ等の強磁性層とＣｕ等の非強磁性
金属より成り、ＲＫＫＹ的磁気結合により磁性層が反強
磁性的に結合したとき大きな磁気抵抗効果を示す。
とを交互に積層し隣接する強磁性層の磁化が反平行にな
るようにカップリングした人工格子膜では、大きな磁気
抵抗効果が現れることが発見され、注目されている。人
工格子膜は、特開平４−３２９６８３号等に示されてい
るごとくＮｉＦｅＣｏ等の強磁性層とＣｕ等の非強磁性
金属より成り、ＲＫＫＹ的磁気結合により磁性層が反強
磁性的に結合したとき大きな磁気抵抗効果を示す。
【０００８】人工格子膜と従来の強磁性磁気抵抗膜との
違いは、その磁気抵抗変化率の大きさと、磁気異方性と
抵抗値変化の方向にある。磁気抵抗変化率は強磁性磁気
抵抗膜の最大５％に対して人工格子膜では少なくとも１
５％以上である。また磁気異方性と抵抗値変化をする方
向に対しては、強磁性磁気抵抗膜は磁化された方向と電
流方向が垂直の場合抵抗値が小さくなるのに対し、人工
格子膜ではこのような異方性はなく、磁化されると等方
的に抵抗値が小さくなる。このため、磁気抵抗素子の飽
和磁界を計算する際、必要な式は Ｈｋ＝Ｈａ＋４πＩｓ・Ｔ／Ｗ （１） Ｈｋ：素子の飽和磁界 Ｈａ：磁性膜本来の飽和磁界 Ｉｓ：飽和磁化 Ｔ／Ｗ：反磁界定数 で表されるが、強磁性膜の場合、電流方向即ちパターン
長手方向に対し磁界が垂直のため Ｔ：膜厚、Ｗ：パターン幅 として計算可能であり、人工格子膜の場合は、電流方向
即ちパターン長手方向に対し磁界が平行でもよく、この
ときの計算の際の置き換えは、 Ｔ：パターン幅、Ｗ：パターン長 で示される。
違いは、その磁気抵抗変化率の大きさと、磁気異方性と
抵抗値変化の方向にある。磁気抵抗変化率は強磁性磁気
抵抗膜の最大５％に対して人工格子膜では少なくとも１
５％以上である。また磁気異方性と抵抗値変化をする方
向に対しては、強磁性磁気抵抗膜は磁化された方向と電
流方向が垂直の場合抵抗値が小さくなるのに対し、人工
格子膜ではこのような異方性はなく、磁化されると等方
的に抵抗値が小さくなる。このため、磁気抵抗素子の飽
和磁界を計算する際、必要な式は Ｈｋ＝Ｈａ＋４πＩｓ・Ｔ／Ｗ （１） Ｈｋ：素子の飽和磁界 Ｈａ：磁性膜本来の飽和磁界 Ｉｓ：飽和磁化 Ｔ／Ｗ：反磁界定数 で表されるが、強磁性膜の場合、電流方向即ちパターン
長手方向に対し磁界が垂直のため Ｔ：膜厚、Ｗ：パターン幅 として計算可能であり、人工格子膜の場合は、電流方向
即ちパターン長手方向に対し磁界が平行でもよく、この
ときの計算の際の置き換えは、 Ｔ：パターン幅、Ｗ：パターン長 で示される。
【０００９】この為感磁パターン形状も強磁性磁気抵抗
素子と異なった形状にしなければならないが、現在人工
格子膜の物性をふまえた磁気式位置、回転検出方式（被
検出体の着磁方法ならびに位置関係）やパターニング方
法は確立されていない。
素子と異なった形状にしなければならないが、現在人工
格子膜の物性をふまえた磁気式位置、回転検出方式（被
検出体の着磁方法ならびに位置関係）やパターニング方
法は確立されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の強磁性磁気抵抗
素子を用いた磁気式位置、回転検出素子は薄膜を用いた
センサでありながら、移動体である被検出体に極めて接
近させて使用する必要がある。このため移動体である被
検出体との接触によって厚みの薄い保護膜が損傷し、素
子の信頼性が損われることが多かった。
素子を用いた磁気式位置、回転検出素子は薄膜を用いた
センサでありながら、移動体である被検出体に極めて接
近させて使用する必要がある。このため移動体である被
検出体との接触によって厚みの薄い保護膜が損傷し、素
子の信頼性が損われることが多かった。
【００１１】一般に使用されている精密モーターの駆動
電圧５Ｖに印加した場合、処理回路はスレッショルド電
圧３０ｍＶ以上なければ動作しない。図１６の出力３０
ｍＶに注目すると、強磁性磁気抵抗素子が回転または位
置検出を可能とするエアギャップは約１８０μｍ以下で
あることが判る。
電圧５Ｖに印加した場合、処理回路はスレッショルド電
圧３０ｍＶ以上なければ動作しない。図１６の出力３０
ｍＶに注目すると、強磁性磁気抵抗素子が回転または位
置検出を可能とするエアギャップは約１８０μｍ以下で
あることが判る。
【００１２】さらに磁気センサとして必要なパターニン
グによる磁気感度の向上は一般に飽和磁界強度（Ｈｋ）
を小さくすることにより行う。図１１は強磁性磁気抵抗
膜の磁気抵抗変化率と磁界強度の関係を示したものであ
り、４８は低感度素子の磁気抵抗特性、４９は高感度素
子の磁気抵抗特性を示している。横軸は磁界強度、縦軸
は磁気抵抗変化率を示す。この図より、磁気抵抗特性は
飽和磁界強度（Ｈｋ）が小さいほど、低磁界に反応して
抵抗値が変化し、磁界感度が向上する事が判る。
グによる磁気感度の向上は一般に飽和磁界強度（Ｈｋ）
を小さくすることにより行う。図１１は強磁性磁気抵抗
膜の磁気抵抗変化率と磁界強度の関係を示したものであ
り、４８は低感度素子の磁気抵抗特性、４９は高感度素
子の磁気抵抗特性を示している。横軸は磁界強度、縦軸
は磁気抵抗変化率を示す。この図より、磁気抵抗特性は
飽和磁界強度（Ｈｋ）が小さいほど、低磁界に反応して
抵抗値が変化し、磁界感度が向上する事が判る。
【００１３】強磁性磁気抵抗素子の場合、磁界感度を向
上させるには式（１）より明らかなように、パターン幅
を大きくするか膜厚を薄くしなければならず、この結
果、パターン幅増加により所定の抵抗値を得るためによ
り大きなパターン描画面積が必要となったり、また膜厚
を薄くすることによって磁気抵抗膜の物性値が下がるこ
とによりセンサとしての特性が劣悪になったり、信頼性
が低下したりする。
上させるには式（１）より明らかなように、パターン幅
を大きくするか膜厚を薄くしなければならず、この結
果、パターン幅増加により所定の抵抗値を得るためによ
り大きなパターン描画面積が必要となったり、また膜厚
を薄くすることによって磁気抵抗膜の物性値が下がるこ
とによりセンサとしての特性が劣悪になったり、信頼性
が低下したりする。
【００１４】上記のごとく、従来の強磁性磁気抵抗素子
は検出出力電圧が低いために、取付や素子形状に多くの
制約があり、安価に導入することが困難であった。
は検出出力電圧が低いために、取付や素子形状に多くの
制約があり、安価に導入することが困難であった。
【００１５】本発明は以上の問題点を鑑みて、高出力で
小型化が可能な磁気式回転、位置検出素子を提供するも
のである。
小型化が可能な磁気式回転、位置検出素子を提供するも
のである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、強磁性層と非強磁性層とを交互に積層した
人工格子膜を用いた素子の感磁パターンエレメント形状
において、被検出体からの信号磁界と感磁パターンの長
手方向を平行に配置したものである。
に本発明は、強磁性層と非強磁性層とを交互に積層した
人工格子膜を用いた素子の感磁パターンエレメント形状
において、被検出体からの信号磁界と感磁パターンの長
手方向を平行に配置したものである。
【００１７】
【作用】上記構成によって、強磁性膜にみられるような
感度の向上手段、即ち感磁パターン幅を広くしたり、感
磁膜の膜厚を厚くしたりすることに伴う抵抗パターン領
域の拡大が防げる。故に、感度が良くなり、しかも小さ
なパターン領域で磁界に感じることができるため、微細
な着磁の信号に対しても応答できる素子となる。
感度の向上手段、即ち感磁パターン幅を広くしたり、感
磁膜の膜厚を厚くしたりすることに伴う抵抗パターン領
域の拡大が防げる。故に、感度が良くなり、しかも小さ
なパターン領域で磁界に感じることができるため、微細
な着磁の信号に対しても応答できる素子となる。
【００１８】
（実施例１）以下本発明の一実施例について説明する。
図１は本発明実施例の素子断面図である。１は［Ｃｏ・
Ｆｅ／Ｃｕ］Nや［Ｎｉ・Ｆｅ・Ｃｏ／Ｃｕ］Nまたは
［Ｎｉ・Ｆｅ・Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ］N（Ｎは積層
数）系人工格子膜、２は基板、３は保護膜、４は電極、
５はリード線である。図２は本発明実施例の人工格子膜
のパターニング形状であり、６は被検出体からの信号磁
界、７は感磁部分のパターン、８は引き回しのパター
ン、９は被検出体の着磁ピッチの１／２、つまりλ／４
の距離を示している。またここで感磁パターンは信号磁
界と平行方向に描画される。さらにパターンの感磁部分
のパターン幅は前述の式（１）に示されるごとくＨｋの
値に大きく寄与する。即ちパターン幅を狭くするとＨｋ
が小さくなり、感磁感度が向上する。このため感度を向
上させる（Ｈｋを小さくする）と、感磁パターン幅が狭
くなるため素子の抵抗値が大きくなり、同一の抵抗値で
設計した場合、パターン描画範囲は小さくなる。
図１は本発明実施例の素子断面図である。１は［Ｃｏ・
Ｆｅ／Ｃｕ］Nや［Ｎｉ・Ｆｅ・Ｃｏ／Ｃｕ］Nまたは
［Ｎｉ・Ｆｅ・Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ］N（Ｎは積層
数）系人工格子膜、２は基板、３は保護膜、４は電極、
５はリード線である。図２は本発明実施例の人工格子膜
のパターニング形状であり、６は被検出体からの信号磁
界、７は感磁部分のパターン、８は引き回しのパター
ン、９は被検出体の着磁ピッチの１／２、つまりλ／４
の距離を示している。またここで感磁パターンは信号磁
界と平行方向に描画される。さらにパターンの感磁部分
のパターン幅は前述の式（１）に示されるごとくＨｋの
値に大きく寄与する。即ちパターン幅を狭くするとＨｋ
が小さくなり、感磁感度が向上する。このため感度を向
上させる（Ｈｋを小さくする）と、感磁パターン幅が狭
くなるため素子の抵抗値が大きくなり、同一の抵抗値で
設計した場合、パターン描画範囲は小さくなる。
【００１９】図３は図２のパターン形状で構成された検
出素子を用いた本発明実施例の出力検出方式である。１
０は被検出体、１１Ａ，１１Ｂは人工格子膜の感磁パタ
ーン、１２はＶＣＣ、１３はＧＮＤ、１４はＦＧであ
る。これによると、パターンＡはパターンＢとλ／４隔
てられて配置されており、被検出体からの信号磁界に依
ってパターン１１Ａには平行方向の磁束が通過し、抵抗
値が約１５％低下する。一方、パターン１１Ｂには磁束
が通過しないため、抵抗値は変化しない。従来例と同様
にＦＧとＧＮＤとの電位差を信号として検出する。
出素子を用いた本発明実施例の出力検出方式である。１
０は被検出体、１１Ａ，１１Ｂは人工格子膜の感磁パタ
ーン、１２はＶＣＣ、１３はＧＮＤ、１４はＦＧであ
る。これによると、パターンＡはパターンＢとλ／４隔
てられて配置されており、被検出体からの信号磁界に依
ってパターン１１Ａには平行方向の磁束が通過し、抵抗
値が約１５％低下する。一方、パターン１１Ｂには磁束
が通過しないため、抵抗値は変化しない。従来例と同様
にＦＧとＧＮＤとの電位差を信号として検出する。
【００２０】図４は図３の構成によって動作させた際の
検出出力波形である。これによって従来の強磁性磁気抵
抗素子のλ／４配置の検出出力パルス数と同数のパルス
数が得られる。図５は前記図３の構成での素子表面から
被検出体表面までのエアギャップと印加電圧５Ｖ時の検
出出力の関係を示した図である。これより明らかなよう
に、従来例と比較して人工格子膜を用いた位置、回転検
出素子は４倍以上の出力が検出できる。
検出出力波形である。これによって従来の強磁性磁気抵
抗素子のλ／４配置の検出出力パルス数と同数のパルス
数が得られる。図５は前記図３の構成での素子表面から
被検出体表面までのエアギャップと印加電圧５Ｖ時の検
出出力の関係を示した図である。これより明らかなよう
に、従来例と比較して人工格子膜を用いた位置、回転検
出素子は４倍以上の出力が検出できる。
【００２１】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて説明する。図１は本発明の第２の実施例の素子断
面図で、実施例１と同じである。
ついて説明する。図１は本発明の第２の実施例の素子断
面図で、実施例１と同じである。
【００２２】図６は本発明の第２の実施例の人工格子膜
のパターニング形状である。図６において、１５Ａ，１
５Ｂは本発明実施例の人工格子膜のパターニング形状で
ある。パターン１５Ａと１５Ｂの距離は被検出体の着磁
ピッチであるλ／２に相当する。この場合、実施例１の
ようなλ／４のパターン形状とは異なり、感磁パターン
は強磁性磁気抵抗素子の場合と同様に被検出体の移動方
向に対して垂直に配しても差し支えない。ただし、Ｈｋ
の計算式は（１）に従い、Ｔはパターン幅、Ｗはパター
ン長に相当する。図７は図６のパターン形状で構成され
た検出素子を用いた本発明実施例の出力検出方式であ
る。１０は被検出体、１５Ａ，１５Ｂは人工格子膜の感
磁パターン、１９はＶＣＣ、２０はＧＮＤ、２１はＦ
Ｇ、２２ａ，２２ｂはバイアス磁石からの印加磁界であ
る。これによると、パターン１５Ａはパターン１５Ｂと
はλ／２隔てられて配置されており、被検出体からの信
号磁界ａに依ってパターン１５Ａ付近のバイアス磁界は
ａ１の位置に移動する。これによってパターン１５Ａは
抵抗値が約１５％低下する。一方、被検出体からの信号
磁界ｂによってパターン１５Ｂ付近のバイアス磁界はｂ
１の位置に移動する。この磁界はパターン１５Ｂに垂直
であるためにパターンＢの抵抗値は変化しない。以上よ
り、パターン１５Ａと１５Ｂ間の電位差に変化が生じ
る。この変化をＦＧ２１から信号として検出する。この
検出方式の場合、バイアス磁界を感磁パターン上に設け
ているが、これによって人工格子膜が持つヒステリシス
が除去される。このため、ヒステリシスが大きい材料も
使用が可能となり、材料選択の範囲が大きくなる。
のパターニング形状である。図６において、１５Ａ，１
５Ｂは本発明実施例の人工格子膜のパターニング形状で
ある。パターン１５Ａと１５Ｂの距離は被検出体の着磁
ピッチであるλ／２に相当する。この場合、実施例１の
ようなλ／４のパターン形状とは異なり、感磁パターン
は強磁性磁気抵抗素子の場合と同様に被検出体の移動方
向に対して垂直に配しても差し支えない。ただし、Ｈｋ
の計算式は（１）に従い、Ｔはパターン幅、Ｗはパター
ン長に相当する。図７は図６のパターン形状で構成され
た検出素子を用いた本発明実施例の出力検出方式であ
る。１０は被検出体、１５Ａ，１５Ｂは人工格子膜の感
磁パターン、１９はＶＣＣ、２０はＧＮＤ、２１はＦ
Ｇ、２２ａ，２２ｂはバイアス磁石からの印加磁界であ
る。これによると、パターン１５Ａはパターン１５Ｂと
はλ／２隔てられて配置されており、被検出体からの信
号磁界ａに依ってパターン１５Ａ付近のバイアス磁界は
ａ１の位置に移動する。これによってパターン１５Ａは
抵抗値が約１５％低下する。一方、被検出体からの信号
磁界ｂによってパターン１５Ｂ付近のバイアス磁界はｂ
１の位置に移動する。この磁界はパターン１５Ｂに垂直
であるためにパターンＢの抵抗値は変化しない。以上よ
り、パターン１５Ａと１５Ｂ間の電位差に変化が生じ
る。この変化をＦＧ２１から信号として検出する。この
検出方式の場合、バイアス磁界を感磁パターン上に設け
ているが、これによって人工格子膜が持つヒステリシス
が除去される。このため、ヒステリシスが大きい材料も
使用が可能となり、材料選択の範囲が大きくなる。
【００２３】図８は図７の構成によって動作させた際の
検出出力波形である。図９は前記図７の構成での素子表
面から被検出体表面までのエアギャップと印加電圧５Ｖ
時の検出出力の関係を示した図である。これより明らか
なように、従来例と比較して人工格子膜を用いた位置、
回転検出素子は４倍以上の出力が検出できる。
検出出力波形である。図９は前記図７の構成での素子表
面から被検出体表面までのエアギャップと印加電圧５Ｖ
時の検出出力の関係を示した図である。これより明らか
なように、従来例と比較して人工格子膜を用いた位置、
回転検出素子は４倍以上の出力が検出できる。
【００２４】図１０はキャプスタンモータに組み込んだ
際のＦｇ出力波形に及ぼすモータの駆動用マグネットの
漏洩磁界の影響を調べたものである。横軸は素子表面か
ら被検出体までの距離、縦軸は出力電圧のＡＭ変調率
（モータの回転子が一回転した時の（最大出力−最小出
力）／最小出力の百分率であり値の小さい方が良い）を
示す。これによると、本発明実施例は従来例と比較し
て、１／５以下の影響しか受けていないことがわかる。
際のＦｇ出力波形に及ぼすモータの駆動用マグネットの
漏洩磁界の影響を調べたものである。横軸は素子表面か
ら被検出体までの距離、縦軸は出力電圧のＡＭ変調率
（モータの回転子が一回転した時の（最大出力−最小出
力）／最小出力の百分率であり値の小さい方が良い）を
示す。これによると、本発明実施例は従来例と比較し
て、１／５以下の影響しか受けていないことがわかる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば以下のよ
うな効果が得られる。 １．検出出力が約４倍以上の向上できるため、出力波形
上にあるノイズなどの影響を受け難くなる。また被検出
体と素子面との距離（エアギャップ）を大きくとれるの
で、素子の実装が容易になり、実装コストが低減でき、
さらに被検出体と素子表面との接触により感磁パターン
が損傷する確率が低くなる。 ２．上述のごとく、被検出体からの磁場に対して平行方
向にパターニングすることにより、高感度にする際、パ
ターン幅を小さくするため、抵抗値は上がる方向になる
ので、パターン描画部分を小さくできる。 ３．キャプスタンモータ等に実装された際に観察される
Ｆｇ出力のＡＭ変調率が小さくなる。
うな効果が得られる。 １．検出出力が約４倍以上の向上できるため、出力波形
上にあるノイズなどの影響を受け難くなる。また被検出
体と素子面との距離（エアギャップ）を大きくとれるの
で、素子の実装が容易になり、実装コストが低減でき、
さらに被検出体と素子表面との接触により感磁パターン
が損傷する確率が低くなる。 ２．上述のごとく、被検出体からの磁場に対して平行方
向にパターニングすることにより、高感度にする際、パ
ターン幅を小さくするため、抵抗値は上がる方向になる
ので、パターン描画部分を小さくできる。 ３．キャプスタンモータ等に実装された際に観察される
Ｆｇ出力のＡＭ変調率が小さくなる。
【００２６】以上より、高出力で実装コストが安価で、
小型化が可能な磁気抵抗素子が提供できる。
小型化が可能な磁気抵抗素子が提供できる。
【図１】本発明の第１の実施例の断面図
【図２】本発明の第１の実施例のパターン図
【図３】本発明の第１の実施例の出力検出方式図
【図４】本発明の第１の実施例の検出出力波形図
【図５】本発明の第１の実施例のエアギャップと検出出
力の関係図
力の関係図
【図６】本発明の第２の実施例のパターン図
【図７】本発明の第２の実施例の出力検出方式図
【図８】本発明の第２の実施例の検出出力波形図
【図９】本発明の第２の実施例のエアギャップと検出出
力の関係図
力の関係図
【図１０】本発明の第２の実施例のエアギャップとＡＭ
変調率の関係図
変調率の関係図
【図１１】強磁性磁気抵抗膜の磁気抵抗変化率と磁界強
度の関係図
度の関係図
【図１２】従来例の断面図
【図１３】従来例のパターン図
【図１４】従来例の出力検出方式図
【図１５】従来例の検出出力波形図
【図１６】従来例のエアギャップと検出出力の関係図
１ 人工格子膜 ６ 信号磁界 ７ 感磁部分のパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 里見 三男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 強磁性層と非強磁性層とを交互に積層し
た人工格子膜を用いた素子の感磁パターンエレメント形
状において、被検出体からの信号磁界と感磁パターンの
長手方向を平行に配置したことを特徴とする磁気式位
置、回転検出素子。 - 【請求項２】 感磁材料に強磁性層と非強磁性層とを交
互に積層した人工格子膜を用いた磁気抵抗素子におい
て、感磁材料が持つヒステリシスをバイアス磁界によっ
て除去したことを特徴とする磁気式位置、回転検出素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5224283A JP3067484B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 磁気式位置、回転検出用素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5224283A JP3067484B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 磁気式位置、回転検出用素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777531A true JPH0777531A (ja) | 1995-03-20 |
| JP3067484B2 JP3067484B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=16811349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5224283A Expired - Fee Related JP3067484B2 (ja) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | 磁気式位置、回転検出用素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3067484B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2022107766A1 (ja) * | 2020-11-23 | 2022-05-27 | ||
| WO2022107765A1 (ja) * | 2020-11-23 | 2022-05-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 磁気センサ |
| US12247852B2 (en) | 2020-11-23 | 2025-03-11 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Magnetic sensor |
-
1993
- 1993-09-09 JP JP5224283A patent/JP3067484B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2022107766A1 (ja) * | 2020-11-23 | 2022-05-27 | ||
| WO2022107765A1 (ja) * | 2020-11-23 | 2022-05-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 磁気センサ |
| JPWO2022107765A1 (ja) * | 2020-11-23 | 2022-05-27 | ||
| US12241762B2 (en) | 2020-11-23 | 2025-03-04 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Magnetic sensor |
| US12247852B2 (en) | 2020-11-23 | 2025-03-11 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Magnetic sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3067484B2 (ja) | 2000-07-17 |
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