JPS58135432A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPS58135432A JPS58135432A JP57016314A JP1631482A JPS58135432A JP S58135432 A JPS58135432 A JP S58135432A JP 57016314 A JP57016314 A JP 57016314A JP 1631482 A JP1631482 A JP 1631482A JP S58135432 A JPS58135432 A JP S58135432A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- magnetization
- diaphragm
- pressure
- pressure sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、圧力を電気信号に変換して取り出す圧力セ
ンサに関するものである。
ンサに関するものである。
従来、この種の圧力センサとして、シリコン（Ｓｔ）基
板に検出素子を形成し、 Ｓｉのピエゾ抵抗効果を利用
するようにした圧力センサがある。
板に検出素子を形成し、 Ｓｉのピエゾ抵抗効果を利用
するようにした圧力センサがある。
この圧力センサでは、被測定圧に応じて変形するダイヤ
フラムがシリコン基板で形成されている。しかし、この
圧力センサは、シリコン基板に検出素子を形成するため
に、極めて高度の技術を要し、必然的に高価となってし
まう欠点があった。
フラムがシリコン基板で形成されている。しかし、この
圧力センサは、シリコン基板に検出素子を形成するため
に、極めて高度の技術を要し、必然的に高価となってし
まう欠点があった。
そこで、ダイヤフラム上に強磁性磁気抵抗効果素子を配
置した比較的安価な圧力計も提案された（特願昭５３−
２０４５６号明細書参照）。しかし、この圧力計の感度
である抵抗の変化率は。
置した比較的安価な圧力計も提案された（特願昭５３−
２０４５６号明細書参照）。しかし、この圧力計の感度
である抵抗の変化率は。
１％からせいぜい２チであった。
本発明の目的は、安価で、しかも感度の高い圧力センサ
を提供することにある。
を提供することにある。
本発明によれば、検出すべき圧力と基準圧力との圧力差
に応じて変形するダイヤフラムと。
に応じて変形するダイヤフラムと。
該ダイヤフラム上に形成された膜状の磁気抵抗効果素子
とを備え、該磁気抵抗効果素子の抵抗変化全利用して前
記検出すべき圧力を検出するようにした圧力センサにお
いて、前記膜状の磁気抵抗効果素子として、膜面に対し
て垂直な方向ｅこ磁化容易軸をもち、かつ該垂直な方向
の残留磁化が前記膜面に対して平行な方向の残留磁化よ
り大きい垂直磁化膜を用いたこと全特徴と４°る圧カセ
／ザが得られる。
とを備え、該磁気抵抗効果素子の抵抗変化全利用して前
記検出すべき圧力を検出するようにした圧力センサにお
いて、前記膜状の磁気抵抗効果素子として、膜面に対し
て垂直な方向ｅこ磁化容易軸をもち、かつ該垂直な方向
の残留磁化が前記膜面に対して平行な方向の残留磁化よ
り大きい垂直磁化膜を用いたこと全特徴と４°る圧カセ
／ザが得られる。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
、麻１図を参照すると９本発明の一実施例にょるハカヒ
ノサｉ′：ｔ 、ケース１１によってその内部に基準圧
室１２が形成される。そのケース１１の一部は、適当な
歪み特性をもつダイヤフラム１３によって形成されてい
る。そのダイヤフラム１５の内面側に垂直磁化膜１４が
固着されている。
ノサｉ′：ｔ 、ケース１１によってその内部に基準圧
室１２が形成される。そのケース１１の一部は、適当な
歪み特性をもつダイヤフラム１３によって形成されてい
る。そのダイヤフラム１５の内面側に垂直磁化膜１４が
固着されている。
この垂直磁化膜１４は、膜面に対して垂直な方向に磁気
容易軸をもつ強磁性体の膜であり、該垂直な方向の残留
磁化が前記膜面に対して平行な方向の残留磁化より大き
い特性をもつ。垂直磁化膜１４の両端にはリード線１５
ヲ介して検出回路１６が接続されている。
容易軸をもつ強磁性体の膜であり、該垂直な方向の残留
磁化が前記膜面に対して平行な方向の残留磁化より大き
い特性をもつ。垂直磁化膜１４の両端にはリード線１５
ヲ介して検出回路１６が接続されている。
測定すべきケース１１の外部の圧力が高まると。
ダイヤフラム１３Ｆｉケース１１の内側に凸に湾曲し、
垂直磁化膜１４に歪みが生じる。後に詳述するように、
この歪みによって、垂直磁化膜１４の電気抵抗が変化す
るので、これを検出回路１６が検出増幅し１表示器１７
に検出圧力を表示させる。
垂直磁化膜１４に歪みが生じる。後に詳述するように、
この歪みによって、垂直磁化膜１４の電気抵抗が変化す
るので、これを検出回路１６が検出増幅し１表示器１７
に検出圧力を表示させる。
第２図を参照すると、垂直磁化膜１４の動作原理が示さ
れている。同図（ａ）に示すように垂直磁化膜１４は膜
面に垂直な方向に磁化容易軸が作られているので、膜面
と平行に電流Ｉを流すと。
れている。同図（ａ）に示すように垂直磁化膜１４は膜
面に垂直な方向に磁化容易軸が作られているので、膜面
と平行に電流Ｉを流すと。
膜内全分布して流れる電流は、磁化Ｍと直交Ｏ１電流の
通路２１は同図（ａ）のように曲げられる。
通路２１は同図（ａ）のように曲げられる。
したがって、垂直磁化膜１４の端子間の電気抵抗は大き
い。いま第２図（ｂ）に示すように、外部から力Ｐが加
わって湾曲すると、膜の底部には圧縮応力σ９反対°側
に引張り応力σ′が生ずる。この応力のため逆磁歪によ
って自発磁化ＭＩｆｉ回転する。このため、第２図（ｃ
）に示すように、自発磁化Ｍの電流と直交する成分Ｍｙ
が減少する。
い。いま第２図（ｂ）に示すように、外部から力Ｐが加
わって湾曲すると、膜の底部には圧縮応力σ９反対°側
に引張り応力σ′が生ずる。この応力のため逆磁歪によ
って自発磁化ＭＩｆｉ回転する。このため、第２図（ｃ
）に示すように、自発磁化Ｍの電流と直交する成分Ｍｙ
が減少する。
したがって、第２図（ｂ）に示すように、電流■の通路
２１ヲ曲げるローレンスカが減少し、その電流通路２１
の全長は短縮されるので、電気抵抗は減少する。なお、
第２図＜Ｃ）のＭｘは自発磁化Ｍの電流と平行な成分を
示している。
２１ヲ曲げるローレンスカが減少し、その電流通路２１
の全長は短縮されるので、電気抵抗は減少する。なお、
第２図＜Ｃ）のＭｘは自発磁化Ｍの電流と平行な成分を
示している。
第３図を参照すると、垂直磁化膜１４についての圧力Ｐ
したがって応力σに対する電気抵抗ρの変化を定性的に
示したものである。実測によると後述するように、初期
の抵抗ρ。に対し。
したがって応力σに対する電気抵抗ρの変化を定性的に
示したものである。実測によると後述するように、初期
の抵抗ρ。に対し。
その変化量Δρの値はΔＶ′ρ０が１０チ以上にもなる
。これは、自発磁化の方向に対して電流の方向が垂直な
場合の磁気抵抗効果（横効果）が、自発磁化の方向に対
して電流の方向が平行な場合の磁気抵抗効果（縦効果）
よりも、著しいからであろう。
。これは、自発磁化の方向に対して電流の方向が垂直な
場合の磁気抵抗効果（横効果）が、自発磁化の方向に対
して電流の方向が平行な場合の磁気抵抗効果（縦効果）
よりも、著しいからであろう。
この発明を具体的にするため、材料に関する翼体的実施
例を挙げて説明する。厚さ５０μｍのポリイミド上にク
ロム約１８重量％、コバルト約８２重量Ｓｔ−主成分と
する薄膜をスパッタリングによって約０．５μｍの厚さ
に成長せしめた。その磁化特性は良好な垂直配向である
ことが確められた。さて、上記のポリイミド上に上記薄
膜を形成せしめたものを幅０．１ｓａｍ、長さ５簡に切
断してこれを厚さ０．５ｍのガラス製ダイアフラムに接
着材で固定した。その端子間の電気抵抗を測定したとこ
ろ、正常状態で３００あり、これを湾曲させた状態でＦ
ｉ２７Ωに減少した。したがって抵抗の変化率は１０チ
となる。 この値は従来の圧力センサより１桁以上も高
い。また、コバルト、クロムの所要量も極めて少なく、
スパッタリングによって作成した大きな垂直磁化膜から
多数の圧力センサを作るととができるので、極めて安価
に作成できるのでその経済的効果も大きい。なお、スパ
ッタリングによって作成されたコバルト７０〜９０重量
％、クロム１０〜３０重量％ｉ主に含む垂直磁化膜の場
合も、上記同様の効果がある。
例を挙げて説明する。厚さ５０μｍのポリイミド上にク
ロム約１８重量％、コバルト約８２重量Ｓｔ−主成分と
する薄膜をスパッタリングによって約０．５μｍの厚さ
に成長せしめた。その磁化特性は良好な垂直配向である
ことが確められた。さて、上記のポリイミド上に上記薄
膜を形成せしめたものを幅０．１ｓａｍ、長さ５簡に切
断してこれを厚さ０．５ｍのガラス製ダイアフラムに接
着材で固定した。その端子間の電気抵抗を測定したとこ
ろ、正常状態で３００あり、これを湾曲させた状態でＦ
ｉ２７Ωに減少した。したがって抵抗の変化率は１０チ
となる。 この値は従来の圧力センサより１桁以上も高
い。また、コバルト、クロムの所要量も極めて少なく、
スパッタリングによって作成した大きな垂直磁化膜から
多数の圧力センサを作るととができるので、極めて安価
に作成できるのでその経済的効果も大きい。なお、スパ
ッタリングによって作成されたコバルト７０〜９０重量
％、クロム１０〜３０重量％ｉ主に含む垂直磁化膜の場
合も、上記同様の効果がある。
以上は、スパッタリングで作成した垂直磁化膜を切断し
てダイアフラムに接着した例について述べたが、ダイア
フラム上に直接スパッタリングによって垂直磁化膜を作
成し、所要の形状にパターン化してもよい。さらに、ス
パッタリングに限らず特定の条件の下における蒸着によ
って作成することもできるし、メッキ法でもよい。コバ
ルトとクロムによる垂直磁化膜の例について述べたが、
これに他の金属を加えた３元系の材料を用いてもよく、
良好な垂直配向特性の得られるものなら他の材料でもよ
く、上記の実施例に限定されるものではない。
てダイアフラムに接着した例について述べたが、ダイア
フラム上に直接スパッタリングによって垂直磁化膜を作
成し、所要の形状にパターン化してもよい。さらに、ス
パッタリングに限らず特定の条件の下における蒸着によ
って作成することもできるし、メッキ法でもよい。コバ
ルトとクロムによる垂直磁化膜の例について述べたが、
これに他の金属を加えた３元系の材料を用いてもよく、
良好な垂直配向特性の得られるものなら他の材料でもよ
く、上記の実施例に限定されるものではない。
以上説明したように９本発明によれば、製造が容易で、
安価かつ高感度の圧力センサを得ることが可能となる。
安価かつ高感度の圧力センサを得ることが可能となる。
第１図はこの発明の一実施例を示す一部を切り欠いた斜
視図である。第２図（ａ）Ｉ （ｂ）及び（ｃ）は第１
図の垂直磁化膜１４の動作原理を示す図で、同図（ａ）
は歪のない垂直磁化膜に電流を流し、その通路が長くな
ることを説明するための図で、同図（ｂ）は歪が加えら
れ磁化容易軸が回転し磁化の垂直成分が減少し電流の通
路に与える影響が少なくなった状態を示す図で、同図（
ｅ）は同図（ｂ）の磁化の垂直成分Ｍｙｔ−説明するた
めの図である。 第３図は第１図の垂直磁化膜１４についての歪と抵抗変
化の様子を示した図である。 １１・・・ケース、１２・・・基準圧室、１５・・・ダ
イヤフラム、１４・・・垂直磁化膜、１５・・・リード
線、１６・・・検出回路、１７・・・表示器。 ｌダ 序２図 Ｐ′１シ ビ 序３図 Ｈχ
視図である。第２図（ａ）Ｉ （ｂ）及び（ｃ）は第１
図の垂直磁化膜１４の動作原理を示す図で、同図（ａ）
は歪のない垂直磁化膜に電流を流し、その通路が長くな
ることを説明するための図で、同図（ｂ）は歪が加えら
れ磁化容易軸が回転し磁化の垂直成分が減少し電流の通
路に与える影響が少なくなった状態を示す図で、同図（
ｅ）は同図（ｂ）の磁化の垂直成分Ｍｙｔ−説明するた
めの図である。 第３図は第１図の垂直磁化膜１４についての歪と抵抗変
化の様子を示した図である。 １１・・・ケース、１２・・・基準圧室、１５・・・ダ
イヤフラム、１４・・・垂直磁化膜、１５・・・リード
線、１６・・・検出回路、１７・・・表示器。 ｌダ 序２図 Ｐ′１シ ビ 序３図 Ｈχ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、検出すべき圧力と基準圧力との圧力差に応じて変形
−ｒるダイヤフラムと、該ダイヤフラム上に形成された
膜状の磁気抵抗効果素子とを備え。 該磁気抵抗効果素子の抵抗変化を利用して前記検出すべ
き圧力を検出するようにした圧力センサにおいて、前記
膜状の磁気抵抗効果素子として、膜面に対して垂直な方
向に磁化容易軸をもち、かつ該垂直な方向の残留磁化が
前記膜面に対して平行な方向の残留磁化より大きい垂直
磁化膜を用いたことを％徴とする圧力センサ。 ’１． ＋ｉｉｌ記垂直磁化膜は、スフζツタリングに
よって作成され、かつコバルトを７０市ｌＪｉ′％〜９
０重蓋≠、クロムを１０＆に％〜６０重門チ含むことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ。 ６、前記垂直磁化膜は、所定の形状に切断された後に前
記ダイヤフラム上に接着されたことを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57016314A JPS58135432A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57016314A JPS58135432A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135432A true JPS58135432A (ja) | 1983-08-12 |
Family
ID=11913048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57016314A Pending JPS58135432A (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135432A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6424477A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Sankyo Seiki Seisakusho Kk | Displacement detector |
| JPH06244476A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-09-02 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子薄膜 |
| CN108020156A (zh) * | 2016-11-04 | 2018-05-11 | 台湾艾华电子工业股份有限公司 | 弯曲传感器 |
-
1982
- 1982-02-05 JP JP57016314A patent/JPS58135432A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6424477A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Sankyo Seiki Seisakusho Kk | Displacement detector |
| JPH06244476A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-09-02 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子薄膜 |
| CN108020156A (zh) * | 2016-11-04 | 2018-05-11 | 台湾艾华电子工业股份有限公司 | 弯曲传感器 |
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