JPH09504369A - 磁気抵抗センサの調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、付加的な部材なしにオフセットエラーを補償することができるようにした、磁気抵抗センサの調整方法に関する。このために、磁気抵抗センサ（１０）に均一な、規定通り配向された磁界を加え、前記抵抗センサの電流接点（２２，２４）に規定の制御電流（Ｉ）を供給しかつ擬似ホール電圧の測定期間に、電圧接点（３０，３２）の少なくとも１つを例えばレーザビーム（３８）により切り込む。

Description

【発明の詳細な説明】 磁気抵抗センサの調整方法 本発明は、磁気抵抗センサの調整方法に関する。 従来の技術 状態変化の無接触検出の際に磁気抵抗センサを使用することは公知である。こ れは例えば、回転可能に支承された部材における角度測定とすることができる。 この種の磁気抵抗センサでは擬似ホール電圧が利用される。即ち、センサの２つ の電流接点に規定の制御電流が供給される間、センサの上で回転する永久磁石に よって、センサにはセンサの平面に存在する磁界が加えられ、その結果電流方向 に対して垂直に、制御電流の電流方向に対する磁化の角度に比例する擬似ホール 電圧が生じる。磁気抵抗センサ内の電流方向に対する磁化の方向の変化によって 、擬似ホール電圧が影響を受け、その結果一定の制御電流の場合、電圧信号を介 して、磁界を惹き起こす磁石の位置を推定することができる。 更に、この種の磁気抵抗センサを強磁性の薄膜から製造することが公知である 。この場合、例えばパーマロイから成る感磁性の薄膜が使用され、該薄膜の、ホ ール電圧に相応する出力信号が電子的な評価回路に供給される。その際公知の磁 気抵抗センサは、２元合金 ＮｉＦｅ（パーマロイ）から成る薄膜を有しておりかつ相対向する長い方の辺に それぞれ電流接点を有している。電流接点に対して垂直に延在する、磁気抵抗セ ンサの辺に、電圧接点が設けられており、該電圧接点で、既述の擬似ホール電圧 を取り出すことができる。その際この擬似ホール電圧は供給される制御電流およ び電流方向に対する磁化の角度に依存しているので、磁気抵抗センサにおける電 圧接点を正確に対称的に配置することが重要である。 しかしマスクレイアウトを用いた公知の製造方法では、電圧接点の正確に対称 的な配置が実現可能でないということが不都合である。この非対称性によって、 擬似ホール電圧が取り出された際に所謂オフセット電圧が生じる。このために出 力信号は歪みを受け、ひいては測定結果、例えば回転する部分の角度位置は歪み を受ける。その際オフセット電圧は、擬似ホール電圧を表す正弦波状曲線の、零 軸に対する軸方向のずれを含んでいる。電圧接点の非対称性がどの方向に形成さ れているかに応じて、正または負のオフセットが生じる。このオフセットを補償 するために既に、電圧接点の１つを２極に構成しかつこれらの間に付加的な厚膜 ポテンショメータを配置することが提案されている。その際ポテンショメータの 相応の出力調整によって、負または正のオフセットエラーを補償するものである 。しかしこの場合、厚膜ポテンショメータの付加的な 被着の他に、全体の磁気抵抗センサの付加的な温度依存性が生じ、この温度依存 性も煩雑な温度補償によって補償しなければならない。 発明の利点 これに対して請求項１に記載の構成を有する磁気抵抗センサの調整方法では、 簡単に構成されかつひいてはコストの面で有利に製造することができる磁気抵抗 センサを使用することができるという利点が生る。殊に、今や、磁気抵抗センサ の調整のためにポテンショメータとして構成されている付加的な厚膜抵抗を必要 としないということで、一方においてセンサ全体の大きさを縮小することができ 、このためにこのセンサを備えた測定装置全体を一層小型化することができるよ うになる。他方において、センサの一層僅かな温度依存性が実現され、その結果 例えば温度に依存した電圧源を介する付加的な補償は必要ない。磁気抵抗センサ に均一な磁界を加え、電流接点において規定の制御電流を供給しかつ擬似ホール 電圧の測定期間中に、電圧接点の少なくとも１つをレーザで加工することによっ て、簡単な方法で、加工された電圧接点を、電圧接点における擬似ホール電圧の 取り出しの際に、接点装置の電気的なずれが生じる程度に切り込むことができる 。この電気的なずれによって同時に、オフセットの補償が実現される。正のオフ セットまたは負のオフセットが存在するかに応じて、電圧接点へのレーザ切り込 みによる調整は、電圧接点の一方または他方の側によって行われる。その際電圧 接点における切り込みは、磁界が加えられている際にオフセットが零に等しくな るまで、行われる。 本発明の別の実施例は、その他の請求項に記載のその他の構成から明らかであ る。 図面 次に本発明を添付図面に基づき実施例につき詳細に説明する。その際 第１図は、磁気抵抗センサの平面図であり、 第２図は、擬似ホール電圧の信号経過を示す波形図であり、 第３図は、２つの磁気抵抗センサを有する回路装置の概略図である。 第１図には、全体が１０で示されている磁気抵抗センサが示されている。セン サ１０は、ＮｉＦｅ（パーマロイ）から成る薄膜１２から成っている。薄膜１２ の長い方の辺１４および１６に電流接点１８および２０が設けられている。電流 接点１８および２０は、電圧源に接続するようにすることができる接続ラグ２２ および２４を有している。電流接点１８ないし２０に対して直角に延在する、薄 膜１２の辺２６および２８に、電圧接点３０および３２が設けられている。電流 接点１８および２０も電圧接点３０および３２も例えばアルミニウムから形成す ることができる。ここにお いて薄膜１２上に、破線で図示された永久磁石３４が配置されている。ここでは 永久磁石３４は象徴的に示されているにすぎない。というのは、実際にはそれは センサ１０より非常に大きいからである。永久磁石３４は、接続ラグ２２ないし ２４を通る仮想線に正確に平行に配向されている。電圧接点３０に、略示されて いるにすぎないレーザ発生装置３６から射出されるレーザビーム３８が供給され る。 第１図に図示の装置は次の機能を果たす： 接続ラグ２２および２４に、規定の電圧を供給する電圧源が接続され、電流接 点１８と２０との間に、正確に規定された制御電流Ｉが生じる。永久磁石３４は 、そこから出る磁界が、制御電流Ｉの電流方向に対して正確に平行に延在するよ うに、配向されている。永久磁石３４のこの配向によって、永久磁石３４の磁界 と制御電流Ｉの電流方向との間の角度が正確に零度をとる基準測定が可能である 。上述したように、制御電流の電流強度と電流方向並びに電流方向に対する磁界 の角度に依存している状態が生じるという事実に基づいて、電圧接点３０および ３２に、電位差が生じる。この電位差により、所謂擬似ホール電圧が生じる。 擬似ホール電圧の信号として次式が成り立つ： Ｖ＝Ｃ＋Ａ ｓｉｎ２θ 上式中Ｃは、擬似ホール電圧の、零軸に対する正弦波曲線のずれに対する値であ り、Ａは、擬似ホール電圧 の振幅に対する値であり、θは、磁界と制御電流Ｉとの間の既述の角度である。 オフセットの値Ｃが大きければ大きい程、擬似ホール電流の出力信号Ｖが大き な影響を受けることが明らかである。第１図に図示の測定装置は規定の制御電流 Ｉおよび磁界の規定の磁束密度によって動作するので、電圧接点３０および３２ での擬似ホール電圧の取り出しの際に、オフセットを表す値Ｃを求めることがで きる。オフセットは殊に、今日のマスキング方法を用いたセンサ１０の製造の際 に、電圧接点３０および３２の正確な対称的な配向が不可能でないことによって 生じ、その結果接点ずれに相応した電圧降下がオフセットとして作用する。この オフセットによって、出力信号Ｖのずれが惹き起こされる。 そこで基準測定の期間に、１つの電圧接点、ここでは例えば電圧接点３０をレ ーザビーム３８によって切り込むことによって、電圧接点３０の電気的なずれが 擬似的に行われる。電圧接点３０のこの電気的なずれによって、存在するやもし れない、擬似ホール電圧の測定の際に求めることができる偏差、即ちオフセット が補償され、その結果レーザビーム３８を介する切り込みを、オフセットに対す る値Ｃ＝０が生じるまでの間、行うことができる。オフセットが正または負の値 を有するかどうかに応じて、電圧接点３０の切り込みが、例を挙げて示すように 、電圧接点３０の左側また は右側から行われる。 従って、この調整方法によって、電圧接点３０および３２間の非常に正確な対 称性が実現され、その結果センサ１０全体のオフセットエラーが最小値、例えば 擬似ホール電圧信号の振幅の１％に低減されることが明らかである。 第２図には説明のために擬似ホール電圧信号が示されている。例えば正弦波状 に経過する擬似ホール電圧が、値Ｃによって表される既述のオフセットエラーに よって、零点通過を表すＸ軸に沿ってずれていることが分かる。その際値Ｃは擬 似ホール電圧の振幅Ａの所定の百分率パーセントをとっている。値Ｃの、振幅Ａ に対する百分率パーセントが大きければ大きい程、擬似ホール電圧の評価に結び ついている角度測定エラーはますます大きい。 第１図および第２図において、本発明の調整方法は１つのセンサ１０を例にし て説明された。磁気抵抗センサを用いた無接触角度測定では、第３図に示されて いるように、２つのセンサを相次いで配置することが公知であり、その際第１の センサは第２のセンサ１１に対して正確に４５°回転されている。その際センサ １０および１１の相対向する電流接点は相互に接続されているので、直接接続が 生じる。センサ１０および１１のこのように相互に回転された配置によって、セ ンサ１０および１１の上に配置された永久磁石から出 る、２つのセンサ１０および１１に対する磁界において、電圧接点に異なった擬 似ホール電圧が発生されることが実現される。このことは、磁界と制御電流Ｉに よって生じる電界の方向との間の異なる角度θによって生じる。更なる詳細につ いてはここではこれ以上立ち入らない。第１図の実施例の説明を参照されたい。 全体として、確かに、磁気抵抗センサ１０および１１から成る回路によって、 第１の、ここでは左側に示されている信号Ｖ１と、第２のセンサ１１の信号Ｖ２ とから合成された信号が惹き起こされる。Ｖ１に対しては式Ｖ１＝Ｃ１＋Ａ１ ｓｉｎ２θが成り立ち、Ｖ２に対しては式Ｖ２＝ｃ２＋Ａ２ ｃｏｓ２θが成り 立つ。ここにおいてもＣは既述のオフセットに対する値であり、Ａは擬似ホール 電圧のその都度の振幅であり、θは磁化角度を表している。この場合θは第１の センサ１０に対しては０°であり、第２のセンサ１１に対しては４５°である。 ところで、この回路によって生じるオフセットエラーを低減することができる ようにするために、第１図において既に説明したように、第１のセンサ１０に対 する調整が実施される。第２のセンサ１１に対する相応の調整は、永久磁石３４ が正確に４５°だけ回転され、その結果第３図に図示の第２のセンサ１１に対す る、０°の角度θが生じるように実施される。そこで既述のレーザ切り込み技術 を用いて、第２のセンサ１ １に対する電圧接点３０および３２の正確に対称的な配向を行うことができる。 全体で見て、第３図に図示の、２つの磁気抵抗センサ１０および１１の回路に対 する上述の調整方法によって、出力信号、ひいては測定結果の非常に高度な精度 を実現することができる。更に、これらセンサは非常に小さな平面上に収容する ことができるので、例えば回転する部分の角度位置を測定すべきである磁石検出 器装置が非常に小さな部品において可能である。 センサ１０および１１において存在する回路またはセンサ１０だけの調整をダ イナミックに行なうようにすることもできる。即ち、永久磁石３４は回転状態に ありかつ複数の回転期間に、正確に確定された角度位置において、有利には上述 の角度位置において、オフセットに対する値Ｃが計算により求められる。その場 合選択可能な測定期間に続いて、電圧接点および／または３２の切り込みを行う ことができる。このダイナミックな調整によって、磁気抵抗センサの補整期間に 場合により生じる測定エラーが低減ないし補償される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１１月１７日 【補正内容】 請求の範囲 １．均一な、規定通り配向された磁界が加えられかつその電流接点（２２，２ ４）に規定の制御電流（Ｉ）が供給される磁気抵抗センサの調整方法において、 擬似ホール電圧の測定期間に、電圧接点（３０，３２）の少なくとも１つを例え ばレーザビーム（３８）により切り込む ことを特徴とする方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントン ドゥカルト ドイツ連邦共和国 76744 ヴェルト シ ュパルベンヘッケ 14 デー (72)発明者 クラウス マルクス ドイツ連邦共和国 70565 シュツットガ ルト ティングシュトラーセ 18 (72)発明者 フランツ ヨスト ドイツ連邦共和国 70565 シュツットガ ルト シェーンブーフシュトラーセ 30ベ ー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．磁気抵抗センサの調整方法において、 該磁気抵抗センサ（１０）に均一な、規定通り配向された磁界を加え、前記抵抗 センサの電流接点（２２，２４）に規定の制御電流（Ｉ）を供給しかつ擬似ホー ル電圧の測定期間に、電圧接点（３０，３２）の少なくとも１つを例えばレーザ ビーム（３８）により切り込む ことを特徴とする磁気抵抗の調整方法。 ２．擬似ホール電圧の測定期間に、オフセットを表す値（Ｃ）を求める 請求項１記載の方法。 ３．正または負の値（Ｃ）に依存して、前記電圧接点（３０，３２）を反対の 側から切り込む 請求項１または２記載の方法。 ４．２つの磁気抵抗センサ（１０，１１）から成る回路の調整の際に、該抵抗 センサを相次いで調整する 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 ５．第１の磁気抵抗センサ（１０）の調整の際に、永久磁石（３４）から出る 磁化角度が該センサ（１０）に対して０°となるように調整設定する 請求項４記載の方法。 ６．第２の磁気抵抗センサ（１１）の調整の際に、磁化角度が該センサ（１１ ）に対して０°となるよう にないし別のセンサ（１０）に対して４５°になるように調整設定する 請求項４記載の方法。 ７．調整をダイナミックに行いかつ永久磁石（３４）の複数回の回転の後、オ フセットを表す値（Ｃ）を計算により求めかつ続いて前記電圧接点（３０または ３２）の切り込みを行う 請求項４記載の方法。 ８．前記電圧接点（３０，３２）の切り込みを、オフセットを表す値（Ｃ）が 値０をとるまでの間行う 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。