JPH09281127A - 磁気抵抗素子を備えた磁気検出装置およびその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗素子を備えた磁気検出装置およびその製造方法

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JPH09281127A
JPH09281127A JP8092535A JP9253596A JPH09281127A JP H09281127 A JPH09281127 A JP H09281127A JP 8092535 A JP8092535 A JP 8092535A JP 9253596 A JP9253596 A JP 9253596A JP H09281127 A JPH09281127 A JP H09281127A
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JP
Japan
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rotating body
magnetic field
mre
substrate
magnetoresistive element
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JP8092535A
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English (en)
Inventor
Shinichi Tamura
真一 田村
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】検出出力が高い磁気抵抗素子を備えた磁気検出
装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】回転体3のギア3Bと対向する位置に、所
望の距離だけ離間させて配置されたバイアス磁石5と、
基板9上に強磁性体により2つのMRE本体11、13
が各々形成されて、回転体3とバイアス磁石5との間に
介在され、回転体3の回転に伴ってバイアス磁石5が形
成するバイアス磁界Mが変化するのに応答して、2つの
MRE本体11、13の電気抵抗値がそれぞれ変化する
MRE7とを備えた回転体用センサ1であって、基板9
が一様磁界B中に設置され、基板9上に2つの金属薄膜
11、13が各々形成されることで、2つのMRE本体
11、13の磁化容易軸が、各々一様磁界Bの磁界方向
に揃えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗素子の電
気抵抗値変化に応答して、回転体の回転速度や回転角度
などが検出される磁気抵抗素子を備えた磁気検出装置お
よびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の磁気抵抗素子が使用される磁気
検出装置としては、特開平2−271258号公報に記
載された「位置検出装置」が知られており、その装置で
は、自身の軸回りに回転自在とされた磁性回転体の外周
側面に複数のギヤが突出形成されている。また、その回
転体のギヤに向けてバイアス磁界を発生させるバイアス
磁石が、回転体と所望の距離だけ離間した位置に配置さ
れており、回転体が回転するのに対応してバイアス磁界
が変化される。
【0003】また、回転体とバイアス磁石との間には、
磁気抵抗素子(以下、MREと称する)が介在され、ギ
ヤの回転に伴って回転体の外周側面に沿う方向の磁界強
度が変化するバイアス磁界の変化に応答して、MREで
は、電気抵抗値が変化する。そして、その電気抵抗値の
変化が検出されることにより、回転体の回転速度や回転
角度などを検出することができる。
【0004】前記MREは、基板上に形成された強磁性
体の金属薄膜(以下、MRE本体と称する)を有し、そ
のMRE本体の成膜方法は、スパッタ法や蒸着法によっ
て行われる。このMRE本体は、磁化方向と電流方向が
平行なときには、電気抵抗値が最大となり、磁化方向と
電流方向とが直交するときには、電気抵抗値が最小とな
るという特性を有している。
【0005】そして、MREの基板上には、同じ特性を
有する2つのMRE本体が形成されており、それら2つ
のMRE本体は、形成方向が互いに直交するように配設
されている。
【0006】以上のように構成された磁気検出装置にお
いては、回転体の外周側面に沿う接線方向における磁界
強度と電気抵抗値との関係は、図8に示された磁界強度
−電気抵抗曲線から理解されるように、磁界強度が値0
のとき、電気抵抗値は極値を示すが、磁化の方向は電流
方向に対して平行あるいは垂直な方向というわけではな
いので、磁界強度が値0のとき、一方のMRE本体の電
気抵抗値L1は最大値とはならないとともに、他方のM
RE本体の電気抵抗値L2は最小値とはならない。
【0007】このように、MRE本体の電気抵抗値は、
磁化方向と電流方向のなす角度により変化されるととも
に、その磁化方向は外部磁界により変化するので、従来
の磁気検出装置では、バイアス磁界の強度を充分に大き
くすれば、磁化方向の変化はバイアス磁界の方向変化の
みに依存すると考えられ、MRE本体の磁気異方性に依
存するかどうかについては考慮されていなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そのため、MRE本体
の形成工程においては、磁気異方性が全く制御されてい
ないので、MREの検出出力は、必ずしも充分ではなか
った。本発明の目的は、検出出力が高い磁気抵抗素子
(MRE)を備えた磁気検出装置およびその製造方法を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、回転自在な
回転体本体の外周側面に複数のギヤが周回して突設され
た磁性回転体と、該回転体の前記ギヤと対向する位置に
所望の距離だけ離間させて配置されたバイアス磁石と、
該バイアス磁石と前記回転体との間に介在され、強磁性
体により基板上に金属薄膜が形成された磁気抵抗素子と
を備えた磁気検出装置であって、前記磁気抵抗素子の前
記金属薄膜の磁化容易軸が一様磁界の磁界方向に揃えら
れていることを特徴とする磁気抵抗素子を備えた磁気検
出装置によって解決される。
【0010】また、回転自在な回転体本体の外周側面に
複数のギヤが周回して突設された磁性回転体と、該回転
体の前記ギヤと対向する位置に所望の距離だけ離間させ
て配置されたバイアス磁石と、該バイアス磁石と前記回
転体との間に介在され、強磁性体により基板上に金属薄
膜が形成された磁気抵抗素子とを備えた磁気検出装置の
製造方法であって、前記磁気抵抗素子が前記基板を一様
磁界中に設置する第1工程と、前記一様磁界中の前記基
板に2つの金属薄膜を形成する第2工程とから製造され
ることで、前記金属薄膜の各々磁化容易軸が前記一様磁
界の磁界方向に揃えられることを特徴とする磁気抵抗素
子を備えた磁気検出装置の製造方法によって解決され
る。
【0011】上記構成の磁気抵抗素子を備えた磁気検出
装置の製造方法では、基板が一様磁界中に設置された状
態で、基板上に2つの強磁性体の金属薄膜が形成される
ことにより、基板が設置された一様磁界の方向に2つの
金属薄膜の磁気容易軸を各々揃えることができる。した
がって、検出出力が高い磁気抵抗素子を備えた磁気検出
装置を得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気抵抗素子
を備えた磁気検出装置およびその製造方法の好適な実施
の形態を図1乃至図7に基づいて詳細に説明する。図1
から理解されるように、本発明の磁気抵抗素子(MR
E)を備えた磁気検出装置が適用される回転体用センサ
1は、磁性材料により形成された回転体3を備えてい
る。この回転体3は、自身の軸回りに回転自在とされた
回転体本体3Aと、この回転体本体3Aの外周側面に突
出形成された複数のギヤ3Bとを有している。
【0013】また、回転体用センサ1には、バイアス磁
石5と、MRE7とが備えられている。このバイアス磁
石5は、円盤状に形成され、回転体3と所望の距離だけ
離間した位置に配置され、回転体3のギヤ3Bに向けて
矢印Mで示されるバイアス磁界Mを発生する。そして、
回転体本体3Aが回転されるのに対応して、回転体3の
ギヤ3B部分と該ギヤが設けられていない部分とが交互
にバイアス磁界M内を通過することで、バイアス磁界M
が変化されるように構成されている。なお、バイアス磁
石5は、磁束の方向が自身の軸方向に沿うように着磁さ
れている。
【0014】また、回転体本体3Aの回転に伴ってバイ
アス磁界Mが変化するのに応答して、MRE7の電気抵
抗値が変化するので、その電気抵抗値の変化が検出され
ることにより、回転体本体3Aの回転速度などを検出す
ることができる。
【0015】図2から理解されるように、MRE7の基
板9上に2つのMRE本体11、13が形成されてお
り、それら2つのMRE本体11、13の配置方向が、
互いに直交するように隣接した位置に形成されている。
なお、接点a、bは、印加電圧の接続部であり、接点c
は検出部である。
【0016】次に、前記MRE7の製造方法について説
明する。図3から理解されるように、この実施の形態で
は、蒸着法によってMRE本体11とMRE本体13と
が基板9上の所定位置に成膜されるので、第1の工程と
して、基板9が蒸着装置10の蒸着槽15内に設置され
る。
【0017】前記蒸着槽15は、真空排気装置に連通さ
れる排気口17を有し、その内部には、MRE本体1
1、13を形成する金属性の蒸発物Aが入れられた坩堝
19と、蒸発物Aを加熱するためのヒータ21とが備え
られている。なお、蒸着装置10は、公知の装置である
ので、蒸着の方法などの詳細な説明は省略する。
【0018】そして、図4から理解されるように、基板
9の設置位置には、1対の永久磁石23、25が設置さ
れ、基板9は1対の永久磁石23、25により一様な磁
界B中に置かれることになる。
【0019】次に、第2の工程では、公知の手段によっ
て蒸着槽15内が真空にされることで蒸発物Aが蒸発さ
れ、基板9表面上の所定位置に金属薄膜であるMRE本
体11、13として成膜される。このMRE本体11、
13は、一様な磁界Bの作用により、磁界Bの方向に磁
化容易軸がそろった磁性膜となる。
【0020】すなわち、基板9が1対の永久磁石23、
25により形成される一様な磁界B中にあるので、2つ
のMRE本体11、13は、各々磁気異方性が制御され
た状態で形成されることになる。よって、MRE本体1
1、13は、共に磁界B方向に磁化容易軸が揃った磁性
膜として成膜される。
【0021】この場合、MRE本体11、13の磁化容
易軸は、各々図1中の矢印Xと矢印Yの方向となるよう
に設定されている。なお、図1中、矢印X、Y、Zは、
各々、磁気検出装置1が存在する空間の3次元空間座標
系を示す座標軸を示し、X−Y平面は、回転体3の外周
側面の頂点に接する平面と平行な基板9を含む平面であ
り、Z座標は、回転体3の径方向に沿っている。
【0022】以上のように形成されたMRE本体11、
13においては、図5から理解されるように、磁界強度
が値0のときの電流方向と磁化方向のなす角度が、MR
E本体11では平行となり、MRE本体13では直角と
なる。すなわち、磁界強度が値0の位置で、MRE本体
11の電気抵抗値R1は最大値となり、MRE本体13
の電気抵抗値R2は最小となる。
【0023】そして、図6には、図2に示された構成の
等価回路が示されており、この回路中の、中点cにおけ
る電位のピークからピークまでの値VPPは、下式数1
で表される。
【0024】
【数1】VPP=VCC{R2(0)/(R1(0)+
R2(0))−R2(0)/(R1(P)+R2
(P))} 但し、上式数1において、R1(0)、R2(0)は、
磁界強度が値0での、MRE本体11、MRE本体13
の電気抵抗値をそれぞれ示し、R1(P)、R2(P)
は、磁界強度が値Pでの、MRE本体11、MRE本体
13の電気抵抗値をそれぞれ示しており、また、VCC
は印加電圧の値を示している。
【0025】このように、図5と図8および数1から理
解されるように、この実施の形態におけるMRE7で
は、従来のMREよりも高い出力が得られる。そして、
図7から理解されるように、実験結果ではMRE7から
の出力(○印)は、従来のMREからの出力(*印)よ
りも、約10パーセント高い値となっている。
【0026】以上説明したように本実施の形態では、M
RE7の基板9が一様磁界B中に設置された状態(第1
の工程)で、この基板9に強磁性体の蒸発物Aの金属薄
膜が成膜される(第2の工程)ことにより2つのMRE
本体11、13が形成される。したがって、MRE本体
11、13が磁界B方向に磁気容易軸がそろった金属薄
膜となるように設定されているので、MRE本体11、
13を備えたMRE7の検出出力が高くなり、従来の磁
気異方性の制御がされていないものより約10パーセン
ト高くなる。
【0027】なお、上記実施の形態では、蒸着法によっ
てMRE本体11、13が形成される場合について説明
したが、MRE本体11、13は、スパッタ法等の他の
薄膜形成方法によって形成しても良い。
【0028】また、永久磁石23、25の設置位置や数
量は、一様な磁界Bが形成される構成であれば、特に上
記実施の形態に限定されるものではない。また、永久磁
石23、25に代えて、電磁石により一様磁界を形成す
る構成も好適である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る磁気抵
抗素子を備えた磁気検出装置においては、磁気抵抗素子
の金属薄膜の磁化容易軸が一様磁界の磁界方向に揃えら
れている。したがって、検出出力が高い磁気抵抗素子を
備えた磁気検出装置を得ることができる。
【0030】また、本発明に係る磁気抵抗素子を備えた
磁気検出装置の製造方法においては、磁気抵抗素子が基
板を一様磁界中に設置する第1工程と、一様磁界中の基
板に2つの金属薄膜を形成する第2工程とから製造され
ることで、金属薄膜の各々磁化容易軸が一様磁界の磁界
方向に揃えられる。したがって、一様磁界中で基板上に
磁気容易軸が各々揃えられた金属薄膜を確実に形成され
るとともに、検出出力の高い磁気抵抗素子を備えた磁気
検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気抵抗素子を備えた磁気検出装
置が適用される回転体用センサの概略構成説明図であ
る。
【図2】図1におけるMRE本体の構成を示す説明図で
ある。
【図3】蒸着法によりMRE本体を形成する製造方法を
示す説明図である。
【図4】永久磁石によって形成される一様磁界の説明図
である。
【図5】本発明に係る磁気抵抗素子の好適な実施の形態
における、MRE本体の電気抵抗値と磁界強度との関係
を示す相関図である。
【図6】図2におけるMRE本体の等価回路を示す構成
図である。
【図7】本発明が適用された磁気抵抗素子からの出力値
と、従来の磁気抵抗素子からの出力値との差を示す相関
図である。
【図8】従来の磁気抵抗素子におけるMRE本体の電気
抵抗値と磁界強度との関係を示す相関図である。
【符号の説明】
1 回転体用センサ(磁気検出装置) 3 回転体 3A 回転体本体 3B ギヤ 5 バイアス磁石 7 MRE(磁気抵抗素子) 9 基板 10 蒸着装置 11、13 MRE本体(金属薄膜) 23、25 永久磁石 A 蒸発物 M バイアス磁界 B 一様磁界

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転自在な回転体本体の外周側面に複数
    のギヤが周回して突設された磁性回転体と、該回転体の
    前記ギヤと対向する位置に所望の距離だけ離間させて配
    置されたバイアス磁石と、該バイアス磁石と前記回転体
    との間に介在され、強磁性体により基板上に金属薄膜が
    形成された磁気抵抗素子とを備えた磁気検出装置であっ
    て、 前記磁気抵抗素子の前記金属薄膜の磁化容易軸が一様磁
    界の磁界方向に揃えられていることを特徴とする磁気抵
    抗素子を備えた磁気検出装置。
  2. 【請求項2】 回転自在な回転体本体の外周側面に複数
    のギヤが周回して突設された磁性回転体と、該回転体の
    前記ギヤと対向する位置に所望の距離だけ離間させて配
    置されたバイアス磁石と、該バイアス磁石と前記回転体
    との間に介在され、強磁性体により基板上に金属薄膜が
    形成された磁気抵抗素子とを備えた磁気検出装置の製造
    方法であって、 前記磁気抵抗素子が前記基板を一様磁界中に設置する第
    1工程と、前記一様磁界中の前記基板に2つの金属薄膜
    を形成する第2工程とから製造されることで、前記金属
    薄膜の各々磁化容易軸が前記一様磁界の磁界方向に揃え
    られることを特徴とする磁気抵抗素子を備えた磁気検出
    装置の製造方法。
JP8092535A 1996-04-15 1996-04-15 磁気抵抗素子を備えた磁気検出装置およびその製造方法 Pending JPH09281127A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11312448A (ja) * 1998-04-30 1999-11-09 Murata Mfg Co Ltd 鋼球検出センサ
JP2020030103A (ja) * 2018-08-22 2020-02-27 Tdk株式会社 回転検出システム
US11099033B2 (en) 2018-08-22 2021-08-24 Tdk Corporation Position detection system

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