JP2001255111A - 磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高温時であっても良好なセンサ出力温度特性を得ること
が可能な磁気ヘッドを提供する。 【課題】 【解決手段】 基板上に磁気変換作用を有する半導体磁
気抵抗膜１２が形成された半導体磁気抵抗素子８を永久
磁石６に設けられた載置面６ａに配設する磁気ヘッド２
に関し、前記基板を軟磁性フェライト（軟磁性体）から
構成してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気変換作用を有
する半導体磁気抵抗素子を用いて被検出体の回転や移動
を検出する磁気ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、物体の回転や位置の変位を検出
するものとして磁気変換作用を用いる半導体磁気抵抗素
子が使用されている。前記半導体磁気抵抗素子は、検出
出力の大きいインジユウムアンチモン（InSb）を半導体
磁気抵抗膜としたものが多く用いられ、磁性体材料から
なる被検出体、例えば歯車の回転を検出する回転検出装
置の磁気ヘッドに採用されている。

【０００３】この磁気ヘッドは、永久磁石上に、シリコ
ン等の高抵抗材料からなる半導体基板に前記半導体磁気
抵抗膜を形成してなる第１，第２の半導体磁気抵抗素子
を熱硬化性接着剤を介して配設することで構成される。
前記磁気ヘッドは、前記第１，第２の半導体磁気抵抗素
子を直列に接続するとともに、２つの半導体磁気抵抗素
子の中点を取り出し、この中点電位を検出することによ
って、被検出体の回転や移動を検出するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記半導体磁気抵抗素
子を用いた磁気ヘッドは、自動車等の車両のミッション
ギアの回転を検出する回転検出装置として用いられてい
る。前記車両に搭載される前記回転検出装置は、使用環
境が非常に厳しいものであり（例えば冷熱サイクルが−
４０℃〜１５０℃）、インジユウムアンチモンを半導体
磁気抵抗膜として用いる磁気ヘッドにおいて、特に１０
０℃以上の高温時において出力電圧が低くなり、良好な
センサ出力温度特性が得られないといった問題点を有し
ている。

【０００５】そこで、本願発明は前述した問題点に着目
し、高温時であっても良好なセンサ出力温度特性を得る
ことが可能な磁気ヘッドを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、基板上に半導体磁気抵抗膜が形成された半
導体磁気抵抗素子を永久磁石に設けられた載置面に配設
する磁気ヘッドであって、前記基板を軟磁性体から構成
してなるものである。

【０００７】また、半導体基板上に半導体磁気抵抗膜が
形成された半導体磁気抵抗素子を永久磁石に設けられた
載置面に配設する磁気ヘッドであって、前記半導体基板
における前記半導体磁気抵抗膜の非形成面と、前記永久
磁石の前記載置面との間に軟磁性体を配設してなるもの
である。

【０００８】また、前記半導体磁気抵抗素子は、前記半
導体基板における前記半導体磁気抵抗膜の非形成面に前
記軟磁性体を有してなるものである。

【０００９】また、前記軟磁性体は、１００℃以上２０
０℃以下にキュリー温度を有する材料から構成されてな
るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づき説明するが、車両等に搭載される回転検出
装置を例に挙げ説明する。

【００１１】本発明の第１の実施の形態における回転検
出装置は、図１に示すように、ケース体１と、磁気ヘッ
ド２と、硬質回路基板３と、電気コード４とから構成さ
れている。

【００１２】ケース体１は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレ
フタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）
等の樹脂材料からなり、車両における被検出体となるミ
ッションギア等の歯車５の凹凸を検出するための検出面
（底部）１ａを有する筒状形状から構成され、回転検出
装置Ａを構成する各部を収納する。

【００１３】磁気ヘッド２は、永久磁石６と、磁石ホル
ダー７と、半導体磁気抵抗素子８と、フレキシブル回路
基板９とから構成されている。

【００１４】磁気ヘッド２は、樹脂材料から構成される
磁石ホルダー７が有する凹部７ａに、円柱状の永久磁石
６の一部分が突出する状態にて永久磁石６を配設し、突
出した永久磁石６上の平坦部となる載置面６ａに、半導
体磁気抵抗素子８を配置し、この半導体磁気抵抗素子８
の磁気検出面８ａに形成される後述する素子電極とフレ
キシブル回路基板９とを電気的に接合することによって
構成される。

【００１５】硬質回路基板３は、ガラス繊維入り樹脂等
の硬質材料から構成される。硬質回路基板３は、表裏面
に所定の配線パターンを有し、この配線パターンの所定
位置に設けられる各ランドに、半導体磁気抵抗膜８から
の出力を増幅したり、あるいは外来ノイズを吸収するた
めの複数の電子部品１０が実装されるとともに、フレキ
シブル回路基板９が接続固定される。また、硬質回路基
板３の歯車５側には、磁石ホルダー７が配設されるもの
であるが、磁石ホルダー７は、半導体磁気抵抗膜８の磁
気検出面８ａがケース体１の検出面１ａに沿うように硬
質回路基板３に配設される。

【００１６】電気コード４は、半導体磁気抵抗素子８に
電源を供給したり、半導体磁気抵抗素子８からの出力信
号を外部に出力するためのものである。

【００１７】次に、図２〜図５を用いて、磁気ヘッド２
について詳述する。

【００１８】磁気ヘッド２は、略立方体形状の第１，第
２の半導体磁気抵抗素子８ａ，８ｂ（８）を備えてい
る。

【００１９】各半導体磁気抵抗素子８ａ，８ｂは、例え
ば日立金属（株）製，型式ＭＴ１０Ｔ、Mn−Znフェライ
ト（軟磁性フェライト）からなるベース基板１１を備
え、このベース基板１１の表面側に、インジユウム（I
n）とアンチモン（Sb）とを含む半導体磁気抵抗膜１２
を葛折り形状に形成するとともに、半導体磁気抵抗膜１
２上に、例えばクロム（Cr）と銅（Cu）との二層構造か
らなる金属薄膜により、電気信号の取り出し用の素子電
極（外部に引き出すための引き出し電極）１３及び抵抗
値調整用の短絡電極１４を形成し、素子電極１３の一部
分が外部に露出するようにベース基板１１上をポリイミ
ド等の絶縁材料からなる保護膜１５により覆われてい
る。尚、各半導体磁気抵抗素子８ａ，８ｂは、素子電極
１３がベース基板１１の１辺にそれぞれ引き出し形成さ
れた２端子構造である。

【００２０】前述した構成の第１，第２の半導体磁気抵
抗素子８ａ，８ｂは、ベース基板１１と永久磁石６の載
置面６ａとが対向する状態で、かつ載置面６ａの略中央
に配設されるものである。

【００２１】かかる磁気ヘッド２は、各半導体磁気抵抗
素子８ａ，８ｂにおける素子電極１３にフレキシブル回
路基板９を電気的に固定し、各半導体磁気抵抗素子８
ａ，８ｂ及び永久磁石６を熱硬化性接着剤を介して接着
固定するとともに、永久磁石６を磁石ホルダー７に配設
することで構成される。

【００２２】また、磁気ヘッド２は、２端子構造である
各半導体磁気抵抗素子８ａ，８ｂの内側に位置する各素
子電極１３をフレキシブル回路基板９を介して接続する
ことで、各半導体磁気抵抗素子８ａ，８ｂが直列に接続
され、外側に位置する各素子電極１３に所定の駆動電圧
Ｖinを印加し、歯車５の回転によるバイアス磁界の変化
に伴う各半導体磁気抵抗素子８ａ，８ｂの抵抗値変化を
中間電位Ｖoutとして取り出すことによって、歯車５の
回転を検出するものである。

【００２３】かかる磁気ヘッド２において特徴となる点
は、各半導体磁気抵抗素子８ａ，８ｂにおけるベース基
板１１を、図５に示すように１００℃以上のキュリー温
度を有し、１００℃以上の高温時において透磁率が急激
に高くなる軟磁性体であるMn−Znフェライト等の軟磁性
フェライトによって構成することにある。尚、図５は、
Mn−Znフェライトにおける温度と透磁率との関係を示す
ものである。

【００２４】図６は、シリコン等の半導体基板を用いた
従来の半導体磁気抵抗素子におけるセンサ出力温度特性
（周囲温度と出力電圧との関係を示した図）Ｓ１と、軟
磁性フェライトを用いた本発明の第１の実施の形態にお
ける半導体磁気抵抗素子８とのセンサ出力温度特性Ｓ２
とを示す図である。尚、各センサ出力温度特性Ｓ１，Ｓ
２において、磁気ヘッド２と歯車５との距離は一定、ま
た被検出体である歯車形状は同一である。

【００２５】図６からも明らかなように、従来の半導体
磁気抵抗素子が高温になるに連れセンサ出力が低下する
のに対し、本発明の第１の実施の形態における半導体磁
気抵抗素子８は、高温になるに連れセンサ出力が増加
し、１００℃以上の高温時においても高いセンサ出力
（出力電圧）を確保できるものとなる。

【００２６】かかる磁気ヘッド２は、１００℃以上のキ
ュリー温度を有するMn−Znフェライト等の軟磁性フェラ
イトをベース基板１１として用いているため、１００℃
以上の高温時において、インジユウムアンチモンから形
成される半導体磁気抵抗膜１２の移動度は低下するもの
の、軟磁性フェライトの透磁率が高くなることから、素
子にかかる磁束密度が増加し、高いセンサ出力を得るこ
とが可能となり、１００℃以上の高温時においても良好
なセンサ出力温度特性を得ることが可能となる。

【００２７】また、低温時においても軟磁性フェライト
から構成されるベース部材１１は、所定の透磁率を有す
ることから、従来の半導体磁気抵抗素子よりもセンサ出
力を増加させることが可能となる。

【００２８】また、磁気ヘッド２は、永久磁石６におけ
る載置面６ａが平坦でない場合や永久磁石６の材質等に
よって、永久磁石６の表面磁束密度にばらつきが生じる
場合であっても、透磁率の大きい軟磁性フェライトを用
いることにより、前記表面磁束密度のばらつきを平均化
することが可能となるため、各半導体磁気抵抗素子８
ａ，８ｂの出力となる中間電位Ｖoutのばらつきを抑制
することができ、製造工程において煩わしい中間電位Ｖ
outの調整工程（トリミング抵抗による調整）を簡素化
することが可能となる。

【００２９】次に図７及び図８を用いて、本発明の第２
の実施の形態における磁気ヘッド１６について説明する
が、前述した第１の実施の形態と同一もしくは相当箇所
には同一符号を付してその詳細な説明は省く。

【００３０】磁気ヘッド１６は、前述した第１の実施の
形態と同様に永久磁石６上に第１，第２の半導体磁気抵
抗素子１７ａ，１７ｂ（１７）を備えている。磁気ヘッ
ド１６における各半導体磁気抵抗素子１７ａ，１７ｂ
は、シリコン等の高抵抗材料からなる半導体基板１８上
に葛折り形状に半導体磁気抵抗膜１２を形成し、半導体
磁気抵抗膜１２上に、素子電極１３及び短絡電極１４を
形成し、素子電極１３の一部分が外部に露出するように
半導体基板１８上をポリイミド等の絶縁材料からなる保
護膜１５で覆ってなるものである。

【００３１】一方、半導体基板１８の裏面側（半導体磁
気抵抗膜１２の非形成面側）となる永久磁石６との当接
面には、前述した第１の実施の形態と同等のMn−Znフェ
ライトからなるベース板（板状部材）１９が設けられて
いる。

【００３２】各半導体磁気抵抗素子１７ａ，１７ｂは、
１００℃以上のキュリー温度を有し、１００℃以上の高
温時において透磁率が急激に高くなるMn−Znフェライト
（軟磁性体）とらなるベース板１９上に、半導体磁気抵
抗膜１２，素子電極１３及び短絡電極１４が形成された
半導体基板１８を配設することによって得られるもので
あり、この各半導体磁気抵抗素子１７ａ，１７ｂを永久
磁石６上に熱硬化性接着剤を介し配設することによっ
て、磁気ヘッド１６が構成されるものである。

【００３３】かかる本発明の第２の実施の形態における
磁気ヘッド１６は、前述した本発明の第１の実施の形態
と比べ、半導体基板１８の有無の点において異なるもの
であるが、本発明の第１の実施の形態と同様な効果が得
られるものである。

【００３４】尚、前述した各実施の形態では、軟磁性体
としてMn−Znフェライトを例に挙げたが、本発明は、１
００℃以上２００℃以下にキュリー温度を有し、高温時
において透磁率が急激に高くなる軟磁性体であれば良
い。

【００３５】また、本発明の第２の実施の形態では、軟
磁性体を板状部材からなるベース板１９によって得てい
るが、半導体基板１８の裏面側にスパッタリング法等の
手段によって軟磁性体を得るようにしても良い。

【００３６】また、前述した各実施の形態では、半導体
磁気抵抗膜としてインジユウムアンチモンを例に挙げて
いるが、本発明は、ガリウム砒素等を用いた半導体磁気
抵抗膜の場合であっても１００℃以上の高温時において
高いセンサ出力を得ることが可能となり、センサ出力温
度特性の改善を図ることが可能となる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、半導体磁気抵抗膜が形成さ
れ、磁気変換作用を有する半導体磁気抵抗素子を備えた
磁気ヘッドに関し、軟磁性フェライト等の軟磁性体を備
えるように構成するため、１００℃以上の高温時におい
て透磁率を高めることで、永久磁石から発せられる磁界
の磁束密度を増加させ、高い出力電圧（センサ出力）を
得ることができ、良好なセンサ出力温度特性を得ること
が可能となる。

【００３８】また、前記永久磁石における載置面が平坦
でない場合や前記永久磁石の材質等によって、前記永久
磁石の表面磁束密度にばらつきが生じる場合であって
も、前記軟磁性体を用いることにより、前記表面磁束密
度のばらつきを平均化することが可能となるため、一対
の半導体磁気抵抗素子の出力となる中間電位のばらつき
を抑制することができ、製造工程において煩わしい前記
中間電位の調整工程を簡素化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施の形態の回転検出装
置を示す要部断面図。

【図２】同上第１の実施の形態の半導体磁気抵抗素子を
示す斜視図。

【図３】同上第１の実施の形態の磁気ヘッドを示す要部
断面図。

【図４】同上第１の実施の形態の磁気ヘッドを示す平面
図。

【図５】同上第１の実施の形態の軟磁性フェライトの透
磁率を示す図。

【図６】同上第１の実施の形態のセンサ出力温度特性を
示す図。

【図７】本発明における第２の実施の形態の半導体磁気
抵抗素子を示す斜視図。

【図８】同上第２の実施の形態の磁気ヘッドを示す要部
断面図。

【符号の説明】

２ 磁気ヘッド ６ 永久磁石 ６ａ 載置面 ８，１７ 半導体磁気抵抗素子 ８ａ，１７ａ 第１の半導体磁気抵抗素子 ８ｂ，１７ｂ 第２の半導体磁気抵抗素子 １１ ベース基板（軟磁性体） １２ 半導体磁気抵抗素子 １８ 半導体基板 １９ ベース板（軟磁性体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｓ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に半導体磁気抵抗膜が形成された
   半導体磁気抵抗素子を永久磁石に設けられた載置面に配
   設する磁気ヘッドであって、 前記基板を軟磁性体から構成してなることを特徴とする
   磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 半導体基板上に半導体磁気抵抗膜が形成
   された半導体磁気抵抗素子を永久磁石に設けられた載置
   面に配設する磁気ヘッドであって、 前記半導体基板における前記半導体磁気抵抗膜の非形成
   面と、前記永久磁石の前記載置面との間に軟磁性体を配
   設してなることを特徴とする磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 前記半導体磁気抵抗素子は、前記半導体
   基板における前記半導体磁気抵抗膜の非形成面に前記軟
   磁性体を有してなることを特徴とする請求項２に記載の
   磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 前記軟磁性体は、１００℃以上２００℃
   以下にキュリー温度を有する材料から構成されてなるこ
   とを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の
   磁気ヘッド。