JPH07209100A - ひずみ検出器 - Google Patents
ひずみ検出器Info
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- JPH07209100A JPH07209100A JP127594A JP127594A JPH07209100A JP H07209100 A JPH07209100 A JP H07209100A JP 127594 A JP127594 A JP 127594A JP 127594 A JP127594 A JP 127594A JP H07209100 A JPH07209100 A JP H07209100A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄
膜を基板に形成し,該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出
することにより該基板に加えられたひずみを測定するひ
ずみ検出器に関し,高感度で正負の歪みを検出できるひ
ずみ検出器を実現すると共に曲面等にも強磁性薄膜のパ
ターンを作成することができて複雑な形状部分のひずみ
を検出することができることを目的とする。 【構成】強磁性薄膜1を略正方形の形状とし,その内部
磁化Mを対角線方向の一軸異方性に設定し,強磁性薄膜
を順次電極2を介して1乃至複数個直列に接続するよう
構成する。
膜を基板に形成し,該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出
することにより該基板に加えられたひずみを測定するひ
ずみ検出器に関し,高感度で正負の歪みを検出できるひ
ずみ検出器を実現すると共に曲面等にも強磁性薄膜のパ
ターンを作成することができて複雑な形状部分のひずみ
を検出することができることを目的とする。 【構成】強磁性薄膜1を略正方形の形状とし,その内部
磁化Mを対角線方向の一軸異方性に設定し,強磁性薄膜
を順次電極2を介して1乃至複数個直列に接続するよう
構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁歪及び磁気抵抗効果を
もつ強磁性薄膜を基板に形成して強磁性薄膜の抵抗値の
変化を検出することにより基板に加えられたひずみを測
定するひずみ検出器に関する。
もつ強磁性薄膜を基板に形成して強磁性薄膜の抵抗値の
変化を検出することにより基板に加えられたひずみを測
定するひずみ検出器に関する。
【0002】近年,ひずみ検出用に金属箔(銅ニッケ
ル:Cu−Ni,ニッケルクローム:Ni−Cr等)や
半導体のひずみゲージが用いられる。このひずみゲージ
は,圧力センサやロードセル,トルクセンサ等の力学量
センサに応用されている。
ル:Cu−Ni,ニッケルクローム:Ni−Cr等)や
半導体のひずみゲージが用いられる。このひずみゲージ
は,圧力センサやロードセル,トルクセンサ等の力学量
センサに応用されている。
【0003】従来は金属箔ひずみゲージや半導体ひずみ
ゲージが用いられているがそれぞれに問題があり,その
改善が望まれている。
ゲージが用いられているがそれぞれに問題があり,その
改善が望まれている。
【0004】
【従来の技術】従来は半導体ゲージや金属ひずみゲージ
が,応力を検出する素子として使用されている。この中
の半導体ゲージは感度が大きいものの高温動作に適さな
いという問題があった。次に,金属箔ひずみゲージは,
抵抗値の変化(感度)が小さいという問題があった。更
に,近年,金属箔(強磁性薄膜)ひずみゲージが利用さ
れるようになった。
が,応力を検出する素子として使用されている。この中
の半導体ゲージは感度が大きいものの高温動作に適さな
いという問題があった。次に,金属箔ひずみゲージは,
抵抗値の変化(感度)が小さいという問題があった。更
に,近年,金属箔(強磁性薄膜)ひずみゲージが利用さ
れるようになった。
【0005】図9は強磁性薄膜を用いた従来例の説明図
であり,特開昭54−113379号公報に記載されて
いる。図9において,90は長方形の金属箔(CU−N
iまたはNi−Cr)で構成する磁歪素子(薄膜),λ
は磁歪定数(正または負がある),σはひずみ力(圧
力),Mは内部磁化,Iは磁歪素子を流れる電流であ
る。
であり,特開昭54−113379号公報に記載されて
いる。図9において,90は長方形の金属箔(CU−N
iまたはNi−Cr)で構成する磁歪素子(薄膜),λ
は磁歪定数(正または負がある),σはひずみ力(圧
力),Mは内部磁化,Iは磁歪素子を流れる電流であ
る。
【0006】A.の場合,磁歪定数λが正の場合であ
り,磁化容易軸と同じ方向の内部磁化Mに対し歪力σが
点線の矢印の方向に働くと磁化Mがσの方向へ回転し,
磁気抵抗効果により抵抗が低下して磁歪素子90の長手
方向に流れる電流Iが増大する。この時の歪力(圧力p
と同じ)に対する抵抗ρの変化をC.に示すようにな
る。B.の場合は,磁歪定数λが負の場合であり,内部
磁化Mと同方向に歪力σが働くと磁化Mが点線矢印で示
す方向に回転し,磁気抵抗効果により抵抗が低下する。
この場合の歪力σと抵抗ρの関係もC.に示される。
り,磁化容易軸と同じ方向の内部磁化Mに対し歪力σが
点線の矢印の方向に働くと磁化Mがσの方向へ回転し,
磁気抵抗効果により抵抗が低下して磁歪素子90の長手
方向に流れる電流Iが増大する。この時の歪力(圧力p
と同じ)に対する抵抗ρの変化をC.に示すようにな
る。B.の場合は,磁歪定数λが負の場合であり,内部
磁化Mと同方向に歪力σが働くと磁化Mが点線矢印で示
す方向に回転し,磁気抵抗効果により抵抗が低下する。
この場合の歪力σと抵抗ρの関係もC.に示される。
【0007】図9のD.及びE.の場合は,長方形の磁
歪素子90を横断する方向に電流Iを印加した例であ
り,D.の例では磁歪定数が正で,歪力σが電流と同じ
方向に働くと内部磁化Mが点線のように回転する。この
時磁気抵抗効果により電流Iの方向の抵抗が増大し,電
流が減少する。E.の例では磁歪定数が負で,内部磁化
Mと同じ方向に歪力σが働くと電流Iの方向の抵抗が増
大する。D.及びE.における歪力σ(圧力p)に対す
る抵抗ρの特性はF.のようになる。
歪素子90を横断する方向に電流Iを印加した例であ
り,D.の例では磁歪定数が正で,歪力σが電流と同じ
方向に働くと内部磁化Mが点線のように回転する。この
時磁気抵抗効果により電流Iの方向の抵抗が増大し,電
流が減少する。E.の例では磁歪定数が負で,内部磁化
Mと同じ方向に歪力σが働くと電流Iの方向の抵抗が増
大する。D.及びE.における歪力σ(圧力p)に対す
る抵抗ρの特性はF.のようになる。
【0008】この従来例では,内部磁化Mと電流Iとの
角度がひずみにより変化するため,抵抗が減少または増
大する原理を利用している。
角度がひずみにより変化するため,抵抗が減少または増
大する原理を利用している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属箔ひずみゲ
ージは,抵抗値の変化(感度)が小さいという問題があ
ったが,上記図9に示すような従来例では,感度の点で
改良されている。
ージは,抵抗値の変化(感度)が小さいという問題があ
ったが,上記図9に示すような従来例では,感度の点で
改良されている。
【0010】しかし,図9のC.またはFに示す特性に
おいてそれぞれ歪力が負の方向に加わると,正の方向の
場合と対象的な特性を示すため,正方向の歪力と同じ大
きさを負方向に働きかけた場合は同じ抵抗値を示すた
め,逆方向の歪みを検出することができないという問題
があった。
おいてそれぞれ歪力が負の方向に加わると,正の方向の
場合と対象的な特性を示すため,正方向の歪力と同じ大
きさを負方向に働きかけた場合は同じ抵抗値を示すた
め,逆方向の歪みを検出することができないという問題
があった。
【0011】また,従来のひずみゲージは箔状のものを
検出対象物の平面に貼りつけるか,平面に強磁性薄膜の
パターンを形成することにより製作していたので,工数
が多く,曲面への適応が不可能であるという問題があっ
た。
検出対象物の平面に貼りつけるか,平面に強磁性薄膜の
パターンを形成することにより製作していたので,工数
が多く,曲面への適応が不可能であるという問題があっ
た。
【0012】本発明は高感度で正負の歪みを検出できる
ひずみ検出器を実現すると共に曲面等にも強磁性薄膜の
パターンを作成することができて複雑な形状部分のひず
みを検出することができるひずみ検出器を提供すること
を目的とする。
ひずみ検出器を実現すると共に曲面等にも強磁性薄膜の
パターンを作成することができて複雑な形状部分のひず
みを検出することができるひずみ検出器を提供すること
を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理及び
ひずみ検出器の構成例を示す図である。図1のA.は本
発明による強磁性薄膜のパターンを表し,B.は本発明
の強磁性薄膜のひずみに対する抵抗値の変化特性であ
り,C.は本発明によりひずみ検出器の構成例である。
ひずみ検出器の構成例を示す図である。図1のA.は本
発明による強磁性薄膜のパターンを表し,B.は本発明
の強磁性薄膜のひずみに対する抵抗値の変化特性であ
り,C.は本発明によりひずみ検出器の構成例である。
【0014】図中,1(1−1〜1−3)は本発明によ
る強磁性薄膜,2(2−1〜2−4)は電極を表し,M
は内部磁化を表す。本発明は磁性薄膜の形状をほぼ正方
形にして電流に対してほぼ45°の角度に磁化すること
によりひずみの加わる方向が正方向に加えられた時と負
方向に加えられた時で異なる抵抗値を発生する。
る強磁性薄膜,2(2−1〜2−4)は電極を表し,M
は内部磁化を表す。本発明は磁性薄膜の形状をほぼ正方
形にして電流に対してほぼ45°の角度に磁化すること
によりひずみの加わる方向が正方向に加えられた時と負
方向に加えられた時で異なる抵抗値を発生する。
【0015】
【作用】図1のA.に示すように強磁性薄膜1のパター
ンをほぼ正方形に形成する。パターンがほぼ正方形であ
るため形状異方性(長方形の場合その長手方向に容易軸
が形成される性質)がつきにくくなり,内部磁化Mを図
1のA.に示すように正方形の対角線方向の一軸異方性
に設定する。
ンをほぼ正方形に形成する。パターンがほぼ正方形であ
るため形状異方性(長方形の場合その長手方向に容易軸
が形成される性質)がつきにくくなり,内部磁化Mを図
1のA.に示すように正方形の対角線方向の一軸異方性
に設定する。
【0016】この強磁性薄膜に対してひずみ(εで表
す)を加えた時に生ずる電流に対する磁気抵抗効果によ
る抵抗値(Rで表す)の変化を示す特性は図1のB.の
ようになる。この特性によれば,正・負のひずみεに対
して抵抗値がリニアに変化するひずみ検出器が得られ
る。
す)を加えた時に生ずる電流に対する磁気抵抗効果によ
る抵抗値(Rで表す)の変化を示す特性は図1のB.の
ようになる。この特性によれば,正・負のひずみεに対
して抵抗値がリニアに変化するひずみ検出器が得られ
る。
【0017】この強磁性薄膜は,モールド型によりパタ
ーンを形成した基板にニッケル鉄またはニッケルコバル
ト等の強磁性薄膜を形成し(その時外部から対角線方向
に磁気を加え),その後エッチングする方法により製造
することができる(詳細は後述)。
ーンを形成した基板にニッケル鉄またはニッケルコバル
ト等の強磁性薄膜を形成し(その時外部から対角線方向
に磁気を加え),その後エッチングする方法により製造
することができる(詳細は後述)。
【0018】C.には,A.に示す強磁性薄膜を複数枚
用いて,一定の範囲に加わるひずみを検出するひずみ検
出器の構成を示す。この構成では,電極2として複数個
(2−1〜2−4)を設け,電極2−1と電極2−4に
電流(または電圧)を検出する端子が設けられ,電極2
−2,2−3は強磁性薄膜1のつなぎ電極として設けら
れている。この例では3つの強磁性薄膜1が順次各電極
を介して接続されているが,これにより,各強磁性薄膜
1は正方形で45°の内部磁化を持ちながら全体として
長方形の一定の範囲内のひずみを高感度で検出できるひ
ずみ検出器を構成することができる。また,強磁性薄膜
1を1個だけで構成する場合に比べて,複数の強磁性薄
膜1によりひずみに対して抵抗変化が大きくなり感度を
向上させることができる。また,複数の強磁性薄膜1を
電極を介することなく接続すると,形状異方性により長
手方向に内部磁化されてしまうので,電極2−1〜2−
4が使用される。
用いて,一定の範囲に加わるひずみを検出するひずみ検
出器の構成を示す。この構成では,電極2として複数個
(2−1〜2−4)を設け,電極2−1と電極2−4に
電流(または電圧)を検出する端子が設けられ,電極2
−2,2−3は強磁性薄膜1のつなぎ電極として設けら
れている。この例では3つの強磁性薄膜1が順次各電極
を介して接続されているが,これにより,各強磁性薄膜
1は正方形で45°の内部磁化を持ちながら全体として
長方形の一定の範囲内のひずみを高感度で検出できるひ
ずみ検出器を構成することができる。また,強磁性薄膜
1を1個だけで構成する場合に比べて,複数の強磁性薄
膜1によりひずみに対して抵抗変化が大きくなり感度を
向上させることができる。また,複数の強磁性薄膜1を
電極を介することなく接続すると,形状異方性により長
手方向に内部磁化されてしまうので,電極2−1〜2−
4が使用される。
【0019】なお,この強磁性薄膜のパターン(電極を
含む)は,平面上だけでなく曲面上にも形成することが
できるため,種々な用途に応用することができる。
含む)は,平面上だけでなく曲面上にも形成することが
できるため,種々な用途に応用することができる。
【0020】
【実施例】図2は本発明によるひずみ検出器の他の構成
例である。図中,1a〜1jは上記図1のA.と同じ強
磁性薄膜,2a,2fは電極,2b〜2eはつなぎ電極
である。
例である。図中,1a〜1jは上記図1のA.と同じ強
磁性薄膜,2a,2fは電極,2b〜2eはつなぎ電極
である。
【0021】図2の構成は上記図1のC.に示す構成を
複数個並べたものに相当するが,ほぼ正方形の複数の強
磁性薄膜1a〜1jが,図1のB.のように直列に順次
接続せず,各電極2aと2bの間,2bと2cの間,2
cと2dの間,・・・2eと2fの間に2枚づつ,互い
違いに配置され,ほぼ市松模様に並べられている。この
ように配置することにより一定範囲の面内により多くの
正方形のパターンを形成できる。なお,電極2aと2f
の検出端子には,定電圧をかけて端子間に流れる電流
(抵抗値に反比例)を検出するか,定電流を流して電圧
変化(抵抗値に比例)を検出することにより,ひずみを
検出することができる。
複数個並べたものに相当するが,ほぼ正方形の複数の強
磁性薄膜1a〜1jが,図1のB.のように直列に順次
接続せず,各電極2aと2bの間,2bと2cの間,2
cと2dの間,・・・2eと2fの間に2枚づつ,互い
違いに配置され,ほぼ市松模様に並べられている。この
ように配置することにより一定範囲の面内により多くの
正方形のパターンを形成できる。なお,電極2aと2f
の検出端子には,定電圧をかけて端子間に流れる電流
(抵抗値に反比例)を検出するか,定電流を流して電圧
変化(抵抗値に比例)を検出することにより,ひずみを
検出することができる。
【0022】図2に示す構成によれば,一定の面内のひ
ずみ(面荷重)を検出することができるため,圧力セン
サ,ダイヤフラム等に応用することにより効果を発揮す
ることができる。
ずみ(面荷重)を検出することができるため,圧力セン
サ,ダイヤフラム等に応用することにより効果を発揮す
ることができる。
【0023】図3はバーバーポール型パターンによるひ
ずみ検出器の構成例である。図3のA.はバーバーポー
ル型パターンの電極構造,B.は断面構造,C.は抵抗
変化率を示す。
ずみ検出器の構成例である。図3のA.はバーバーポー
ル型パターンの電極構造,B.は断面構造,C.は抵抗
変化率を示す。
【0024】図3において,30〜32は電極,33は
強磁性薄膜,34は基板,35は酸化シリコン(SiO
2 ),36は電極(導電層)と強磁性薄膜を密着するた
めの材料で形成する密着層,37は電極30〜32を構
成する導電層,38は保護膜である。
強磁性薄膜,34は基板,35は酸化シリコン(SiO
2 ),36は電極(導電層)と強磁性薄膜を密着するた
めの材料で形成する密着層,37は電極30〜32を構
成する導電層,38は保護膜である。
【0025】この構成例では磁気抵抗素子として強磁性
薄膜に対して電極を図3のA.に示すようにバーバーポ
ール(理髪店の縞模様のマーク)型パターンとして形成
し,内部磁化はA.に示すように素子の長手方向に向け
て形成される。
薄膜に対して電極を図3のA.に示すようにバーバーポ
ール(理髪店の縞模様のマーク)型パターンとして形成
し,内部磁化はA.に示すように素子の長手方向に向け
て形成される。
【0026】図3のA.はこの磁気抵抗素子を上から見
た状態を示し,その断面(長手方向に切断した面)の構
造がB.に示されている。電極30〜32は,隣り合う
他の電極との間がA.に示すように長手方向の線に対し
てほぼ45°の角度の境界線により向き合っており,電
極の間には強磁性薄膜33が設けられ,強磁性薄膜33
の内部磁化はA.に示すように素子の長手方向に行われ
る。
た状態を示し,その断面(長手方向に切断した面)の構
造がB.に示されている。電極30〜32は,隣り合う
他の電極との間がA.に示すように長手方向の線に対し
てほぼ45°の角度の境界線により向き合っており,電
極の間には強磁性薄膜33が設けられ,強磁性薄膜33
の内部磁化はA.に示すように素子の長手方向に行われ
る。
【0027】この磁気抵抗素子の断面構造はB.に示さ
れ,ABS樹脂,PC樹脂やシリコンなどの基板34上
に酸化シリコン(SiO2 )35等の絶縁層を設け,そ
の上にNi−Fe,Ni−Co等の強磁性薄膜33を形
成する。更に,強磁性薄膜33の上に上記A.に示すパ
ターンの電極30〜32を構成する導電層37が密着層
36により接着される。この導電層37はエッチング等
により形成される。
れ,ABS樹脂,PC樹脂やシリコンなどの基板34上
に酸化シリコン(SiO2 )35等の絶縁層を設け,そ
の上にNi−Fe,Ni−Co等の強磁性薄膜33を形
成する。更に,強磁性薄膜33の上に上記A.に示すパ
ターンの電極30〜32を構成する導電層37が密着層
36により接着される。この導電層37はエッチング等
により形成される。
【0028】このバーバーポール型パターンの磁気抵抗
素子の電極30と電極32の間に電流を流すと,電極と
電極の間には,図3のA.において矢印を持つ線で示す
ように電極の辺と直角の最短距離の経路で電流が流れ
る。この時,ひずみが加えられると,磁気抵抗効果によ
り抵抗値が変化する。
素子の電極30と電極32の間に電流を流すと,電極と
電極の間には,図3のA.において矢印を持つ線で示す
ように電極の辺と直角の最短距離の経路で電流が流れ
る。この時,ひずみが加えられると,磁気抵抗効果によ
り抵抗値が変化する。
【0029】この素子のひずみ(ε/εmax ) に対応す
る抵抗変化率(%)の特性は図3のC.になり,正・負
の方向にかかる一定範囲のひずみに対してほぼリニアな
特性を持つ。
る抵抗変化率(%)の特性は図3のC.になり,正・負
の方向にかかる一定範囲のひずみに対してほぼリニアな
特性を持つ。
【0030】図4は磁気バイアスを用いたひずみ検出器
の構成例である。図4のA.は,強磁性薄膜の横面図で
あり,横からみた形状が示され,B.には強磁性薄膜の
上面図であり,斜め方向(45°)に配置されている。
C.には,上記A.及びB.に示す強磁性薄膜を可撓性
を持つボンド磁石(永久磁石)の上に配置したひずみ検
出器の横面図が示されている。
の構成例である。図4のA.は,強磁性薄膜の横面図で
あり,横からみた形状が示され,B.には強磁性薄膜の
上面図であり,斜め方向(45°)に配置されている。
C.には,上記A.及びB.に示す強磁性薄膜を可撓性
を持つボンド磁石(永久磁石)の上に配置したひずみ検
出器の横面図が示されている。
【0031】このひずみ検出器では,ボンド磁石により
発生する磁気バイアスによりB.に示す強磁性薄膜の長
手方向に対して45°の方向に内部磁化が形成され,強
磁性薄膜の電流の方向に対して内部磁化Mが45°の角
度となる。
発生する磁気バイアスによりB.に示す強磁性薄膜の長
手方向に対して45°の方向に内部磁化が形成され,強
磁性薄膜の電流の方向に対して内部磁化Mが45°の角
度となる。
【0032】図4のD.は磁気バイアスが加えられない
時のひずみに対する抵抗値の変化を表し,E.は外部か
ら磁気バイアスを加えて電流方向に対し45°の内部磁
化を形成した時のひずみに対する抵抗値の変化を表し,
ひずみの正負の両方向に対しリニアな特性となる。この
構成の場合,上記図1〜図3の場合のように形状異方性
を用いないで,外部磁界により電流に対し内部磁界を4
5°にすることができる。
時のひずみに対する抵抗値の変化を表し,E.は外部か
ら磁気バイアスを加えて電流方向に対し45°の内部磁
化を形成した時のひずみに対する抵抗値の変化を表し,
ひずみの正負の両方向に対しリニアな特性となる。この
構成の場合,上記図1〜図3の場合のように形状異方性
を用いないで,外部磁界により電流に対し内部磁界を4
5°にすることができる。
【0033】図5は本発明によるひずみ検出器の第1の
製造方法の説明図である。図5のA.に示す50は基板
の断面であり,ABSまたはPC等のモールド樹脂によ
り構成される。この基板50は,この表面と逆の凹凸を
持つモールド用金型によりモールドされることにより作
成される。この断面構造の凹部は,一定幅の溝(深さ
0.数μm〜数μm,幅が数拾μm)を持つパターン
(断面)である。この基板50の表面に蒸着またはスパ
ッタにより磁性材料51を付着させた状態がA.に示さ
れている。なお,このパターンの形状(上から見た)
は,上記図1,図2の強磁性薄膜の場合は正方形であ
る。
製造方法の説明図である。図5のA.に示す50は基板
の断面であり,ABSまたはPC等のモールド樹脂によ
り構成される。この基板50は,この表面と逆の凹凸を
持つモールド用金型によりモールドされることにより作
成される。この断面構造の凹部は,一定幅の溝(深さ
0.数μm〜数μm,幅が数拾μm)を持つパターン
(断面)である。この基板50の表面に蒸着またはスパ
ッタにより磁性材料51を付着させた状態がA.に示さ
れている。なお,このパターンの形状(上から見た)
は,上記図1,図2の強磁性薄膜の場合は正方形であ
る。
【0034】次にこのA.に示す素材を有機溶剤に漬け
てウエットエッチングすることにより,B.に示すよう
に凹部の強磁性薄膜52が残り,凸部の強磁性薄膜は少
量の基板の樹脂と共にはく離し,ほぼ平坦な表面の強磁
性薄膜のパターンが得られる。この後,電極を形成(図
示せず)することによりひずみ検出器が得られる。
てウエットエッチングすることにより,B.に示すよう
に凹部の強磁性薄膜52が残り,凸部の強磁性薄膜は少
量の基板の樹脂と共にはく離し,ほぼ平坦な表面の強磁
性薄膜のパターンが得られる。この後,電極を形成(図
示せず)することによりひずみ検出器が得られる。
【0035】図6は本発明によるひずみ検出器の第2の
製造方法の説明図である。図6のA.に示す60は基板
の断面であり,上記図5の基板50と同様のモールド樹
脂により構成され,凹部のパターンの溝は上記の基板5
0より深くする。
製造方法の説明図である。図6のA.に示す60は基板
の断面であり,上記図5の基板50と同様のモールド樹
脂により構成され,凹部のパターンの溝は上記の基板5
0より深くする。
【0036】この基板60の表面に,上記図5と同様に
蒸着またはスパッタにより磁性材料61を付着してA.
の状態となる。この後,機械加工により表面を削ること
により,凸部が無くなり図6のB.のように強磁性薄膜
62のパターンが残る。
蒸着またはスパッタにより磁性材料61を付着してA.
の状態となる。この後,機械加工により表面を削ること
により,凸部が無くなり図6のB.のように強磁性薄膜
62のパターンが残る。
【0037】上記の図5,図6の製造方法によれば,基
板の表面が平坦でなく,曲面等の任意の表面であっても
その上に強磁性薄膜を蒸着(またはスパッタ)すること
によりひずみ検出器を作成することができる。
板の表面が平坦でなく,曲面等の任意の表面であっても
その上に強磁性薄膜を蒸着(またはスパッタ)すること
によりひずみ検出器を作成することができる。
【0038】図7は本発明によるトルクセンサの構成例
である。図7のA.はトルクセンサの構成であり,70
は軸を構成する円筒であり,71は強磁性薄膜のパター
ン,72は電極を表す。
である。図7のA.はトルクセンサの構成であり,70
は軸を構成する円筒であり,71は強磁性薄膜のパター
ン,72は電極を表す。
【0039】円筒70はモールド樹脂により構成され,
その表面に強磁性薄膜のパターン71を設ける。このパ
ターン71は,上記図5または図6に示す方法により形
成することができる。このパターン71の詳細をB.に
より説明する。
その表面に強磁性薄膜のパターン71を設ける。このパ
ターン71は,上記図5または図6に示す方法により形
成することができる。このパターン71の詳細をB.に
より説明する。
【0040】図7のB.に上記のパターン71の一部を
拡大して示す。このパターンは,細幅の強磁性薄膜が,
円筒の長手方向に対してほぼ45°の角度を保ちながら
じぐざぐ状に連続した構成をとる。この強磁性材料を円
筒70上に蒸着(またはスパッタ)する時に外部磁界H
をかけることにより,強磁性薄膜のパターンの内部磁化
は形状異方性による線の長手方向から外部磁界の方向
(円筒の長手方向)へずれてMで示す方向となる。
拡大して示す。このパターンは,細幅の強磁性薄膜が,
円筒の長手方向に対してほぼ45°の角度を保ちながら
じぐざぐ状に連続した構成をとる。この強磁性材料を円
筒70上に蒸着(またはスパッタ)する時に外部磁界H
をかけることにより,強磁性薄膜のパターンの内部磁化
は形状異方性による線の長手方向から外部磁界の方向
(円筒の長手方向)へずれてMで示す方向となる。
【0041】この円筒70を軸に取付けて,2つの電極
72に検出端子(電圧または電流)を設けることによ
り,軸の両側にかかるトルクにより生じるねじれ(A.
に矢印を付した線で示すひずみ)を検出することができ
る。
72に検出端子(電圧または電流)を設けることによ
り,軸の両側にかかるトルクにより生じるねじれ(A.
に矢印を付した線で示すひずみ)を検出することができ
る。
【0042】図8は本発明による曲面を持つひずみ検出
器の構成例である。図8のA.において80は円筒の基
板,81はメタル(例えば,Ni)マスク,82は強磁
性薄膜のパターンである。
器の構成例である。図8のA.において80は円筒の基
板,81はメタル(例えば,Ni)マスク,82は強磁
性薄膜のパターンである。
【0043】メタルマスク81には強磁性薄膜のパター
ン82の型83が打抜かれており,これを基板80の上
に乗せた状態で,強磁性材料を蒸着(またはスパッタ)
する。
ン82の型83が打抜かれており,これを基板80の上
に乗せた状態で,強磁性材料を蒸着(またはスパッタ)
する。
【0044】図8のB.は,基板80,メタルマスク8
1を重ねた状態における蒸着(またはスパッタ)の様子
を断面図により示し,強磁性薄膜のパターンが基板80
に形成される。
1を重ねた状態における蒸着(またはスパッタ)の様子
を断面図により示し,強磁性薄膜のパターンが基板80
に形成される。
【0045】上記の図8には,基板が曲面である例を示
したが,基板が平面の場合にも,メタルマスクを用いて
同様に強磁性薄膜のパターンを形成できることは明らか
である。
したが,基板が平面の場合にも,メタルマスクを用いて
同様に強磁性薄膜のパターンを形成できることは明らか
である。
【0046】また,上記の場合メタルマスクを使用して
いるが,基板上に予めパターンを形成する部分を除いて
蒸着(またはスパッタ)に対するレジスト材を塗布し,
その上から強磁性材を蒸着(またはスパッタ)すること
により,強磁性薄膜のパターンを形成する方法を用いる
こともできる。
いるが,基板上に予めパターンを形成する部分を除いて
蒸着(またはスパッタ)に対するレジスト材を塗布し,
その上から強磁性材を蒸着(またはスパッタ)すること
により,強磁性薄膜のパターンを形成する方法を用いる
こともできる。
【0047】
【発明の効果】本発明によれば高感度で正負の両方向の
ひずみを検出することができる。また,曲面等の任意の
形状の表面にも容易にパターンニングできるので,複雑
な形状を持つ部分におけるひずみを高感度で検出するこ
とが可能となる。
ひずみを検出することができる。また,曲面等の任意の
形状の表面にも容易にパターンニングできるので,複雑
な形状を持つ部分におけるひずみを高感度で検出するこ
とが可能となる。
【図1】本発明の原理及びひずみ検出器の構成例を示す
図である。
図である。
【図2】本発明によるひずみ検出器の他の構成例であ
る。
る。
【図3】バーバーポール型パターンによるひずみ検出器
の構成例である。
の構成例である。
【図4】磁気バイアスを用いたひずみ検出器の構成例で
ある。
ある。
【図5】ひずみ検出器の第1の製造方法の説明図であ
る。
る。
【図6】ひずみ検出器の第2の製造方法の説明図であ
る。
る。
【図7】本発明によるトルクセンサの構成例を示す図で
ある。
ある。
【図8】本発明による曲面を持つひずみ検出器の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図9】強磁性薄膜を用いた従来例の説明図である。
1 本発明による強磁性薄膜 2−1〜2−4 電極 M 内部磁化
Claims (7)
- 【請求項1】 磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄膜
を基板に形成し,該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出す
ることにより該基板に加えられたひずみを測定するひず
み検出器において,前記強磁性薄膜を略正方形の形状と
し,その内部磁化を対角線方向の一軸異方性に設定し,
前記強磁性薄膜を順次電極を介して1乃至複数個直列に
接続して構成することを特徴とするひずみ検出器。 - 【請求項2】 請求項1において,前記略正方形の強磁
性薄膜を,電極を介して複数個接続する時,電極間に複
数の前記強磁性薄膜を並列に配置し,且つ隣接する電極
間の複数の強磁性薄膜の配置とは互いに位置をずらせ,
市松模様に配置することを特徴とするひずみ検出器。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の強磁性薄膜
は,樹脂等の平面または曲面の基板上に強磁性薄膜の形
状を持つパターンに対応する溝を形成し,その上に強磁
性材料を蒸着またはスパッタにより付着させて,有機溶
剤によりエッチングし,前記強磁性薄膜のパターン以外
の部分を除去して製造することを特徴とするひずみ検出
器。 - 【請求項4】 請求項1または2に記載の強磁性薄膜
は,樹脂等の平面または曲面基板上に強磁性薄膜のパタ
ーンに対応する溝を形成し,その上に磁性材料を蒸着ま
たはスパッタにより付着させて,機械加工により前記強
磁性薄膜のパターン以外の部分を除去して製造すること
を特徴とするひずみ検出器。 - 【請求項5】 磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄膜
を基板に形成し,該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出す
ることにより該基板に加えられたひずみを測定するひず
み検出器において,基板上に一定幅を持つ長方形の強磁
性薄膜を形成し,該強磁性薄膜上に該強磁性薄膜の幅方
向に対しほぼ45°の斜辺を持つ一定幅の導電層を縞状
に複数個接着したバーバーポール型の構造を備え,前記
両端の導電層に検出端子を設けることを特徴とするひず
み検出器。 - 【請求項6】 磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄膜
を基板に形成し,該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出す
ることにより該基板に加えられたひずみを測定するひず
み検出器において,曲面を持つ基板上に,該曲面上の一
定の大きさのエリア内に細幅の線状の強磁性薄膜を複数
の水平方向の線と該水平方向の線の端部で折り返したパ
ターンを,蒸着またはスパッタにより設け,前記蒸着ま
たはスパッタの時に,該強磁性薄膜の磁化軸を線の方向
に対しほぼ45°になるよう形成することを特徴とする
ひずみ検出器。 - 【請求項7】 磁歪及び磁気抵抗効果をもつ強磁性薄膜
を基板に形成し,該強磁性薄膜の抵抗値の変化を検出す
ることにより該基板に加えられたトルクを測定するひず
み検出器であって,円筒状の基板上に,該円筒の周囲に
らせん状に巻回した帯状のエリア内に,該帯状の幅に対
し直角をなす細幅の強磁性薄膜を,該一定幅の両端にお
いて直角に位置をずらしながら折り返して連続するパタ
ーンとして設け,該強磁性薄膜の両端を検出端子として
回転体のトルクを検知することを特徴とするひずみ検出
器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP127594A JPH07209100A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | ひずみ検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP127594A JPH07209100A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | ひずみ検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07209100A true JPH07209100A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11496917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP127594A Withdrawn JPH07209100A (ja) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | ひずみ検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07209100A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006071398A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Jtekt Corp | トルク検出装置およびこれを備えるパワーステアリング装置 |
JP2007248134A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Shinshu Univ | 歪センサおよび圧力測定装置 |
JP2009109337A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Minebea Co Ltd | 曲げセンサ |
WO2011055901A1 (ko) * | 2009-11-03 | 2011-05-12 | 조선대학교 산학협력단 | 강자성 막대를 이용한 비파괴 검사 장치 |
JP2018040776A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社NejiLaw | センサ構造、センサ構造付部材 |
JP2020027050A (ja) * | 2018-08-13 | 2020-02-20 | 株式会社東芝 | センサ |
JP2021051091A (ja) * | 2020-12-24 | 2021-04-01 | 株式会社NejiLaw | センサ構造のパターニング方法 |
-
1994
- 1994-01-11 JP JP127594A patent/JPH07209100A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006071398A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Jtekt Corp | トルク検出装置およびこれを備えるパワーステアリング装置 |
JP4737499B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2011-08-03 | 株式会社ジェイテクト | トルク検出装置およびこれを備えるパワーステアリング装置 |
JP2007248134A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Shinshu Univ | 歪センサおよび圧力測定装置 |
JP2009109337A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Minebea Co Ltd | 曲げセンサ |
WO2011055901A1 (ko) * | 2009-11-03 | 2011-05-12 | 조선대학교 산학협력단 | 강자성 막대를 이용한 비파괴 검사 장치 |
KR101111260B1 (ko) * | 2009-11-03 | 2012-02-22 | 조선대학교산학협력단 | 강자성 막대를 이용한 비파괴 검사 장치 |
JP2018040776A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社NejiLaw | センサ構造、センサ構造付部材 |
JP2020027050A (ja) * | 2018-08-13 | 2020-02-20 | 株式会社東芝 | センサ |
JP2021051091A (ja) * | 2020-12-24 | 2021-04-01 | 株式会社NejiLaw | センサ構造のパターニング方法 |
JP2022119964A (ja) * | 2020-12-24 | 2022-08-17 | 株式会社NejiLaw | センサ構造のパターニング方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |