(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の少なくとも上面の側部から側面にかけて設けられた２つ以上の側面電極と、前記基板の略中央部に前記側面電極と接しないように設けられた平坦層と、前記側面電極と平坦層とを跨ぐように設けられた配線電極と、前記平坦層と配線電極との上面に前記配線電極の上面の一部が露出するように設けられた強磁性薄膜と、少なくとも前記強磁性薄膜を覆うように設けられた絶縁性保護層と、少なくとも露出された前記配線電極を覆うように設けられた銀−レジンからなる導電性保護膜とを備えた磁気抵抗素子。
【請求項２】
絶縁性保護層は、少なくとも２層以上である請求項１記載の磁気抵抗素子。
【請求項３】
スルーホールを有する原基板の前記スルーホールに側面電極を形成する工程と、前記原基板の上面に前記側面電極と接しないように平坦層を形成する工程と、前記側面電極と平坦層とを跨ぐように配線電極を形成する工程と、前記配線電極と平坦層の上面に前記配線電極の一部が露出するように強磁性薄膜を形成する工程と、少なくとも前記強磁性薄膜を覆うように絶縁性保護層を形成する工程と、露出された前記配線電極を覆うように銀−レジンからなる導電性保護層を形成する工程と、前記スルーホール間を切断する工程とからなる磁気抵抗素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗素子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例としては、実願平１−８６４９４号（実開平３−２７０６０号）のマイクロフィルムに開示されたものが知られている。
【０００３】
図８は従来の磁気抵抗素子の断面図、図９は同模式図である。図において、１はチップ型基板である。２は基板１の上面と側面を覆うように設けられたグレーズ層である。３はグレーズ層２の上面の側部に設けられた配線電極である。４はそれぞれの配線電極３と電気的に接続するようにグレーズ層２の上面に設けられた磁気抵抗体膜である。５は少なくとも磁気抵抗体膜４を覆うように設けられた絶縁性の保護膜であり、二酸化珪素等が用いられている。６は配線電極３と電気的に接続するようにチップ型基板１の側面に略コ字状に設けられた露出電極であり、例えばパラジウム銀系材料が用いられる。
【０００４】
以上のように構成された従来の磁気抵抗素子について、以下にその製造方法を説明する。
【０００５】
まず、上面に縦および横方向に切込み線が形成されるとともにこの縦および横方向の切込み線の交点に上面から下面にかけて貫通して設けられた円筒状のスルーホールを有するセラミック板の所定部分にグレーズ層２を形成し、次にグレーズ層２の上面のスルーホールの近傍およびスルーホール内部の所定位置に厚膜導体ペーストを印刷して配線電極３を形成する。
【０００６】
次に、セラミック板の上面のスルーホールの周囲を囲むように厚膜導体ペーストをスクリーン印刷し、余分な厚膜導体ペーストをスルーホール内に供給し露出電極６を形成する。
【０００７】
次に、セラミック板を分割した後に、個々の磁気抵抗素子を形成する基板１に対して蒸着によりパーマロイ等の磁気抵抗体膜４を形成する。
【０００８】
最後に、少なくとも磁気抵抗体膜４を覆いかつ露出電極６に接しないように二酸化珪素等を塗布・乾燥し、絶縁性の保護膜５を形成して、磁気抵抗素子を製造するものである。
【０００９】
以上のように、構成・製造された従来の磁気抵抗素子について、以下にその動作を説明する。
【００１０】
図１０は本発明の一実施の形態における磁気抵抗素子を磁気式ロータリーエンコーダに組み込んだ使用例を示す模式した斜視図である。
【００１１】
図１０に示すようにＮ極およびＳ極を交互に所定のピッチで着磁することにより、エンコーダの出力パルス数に応じた磁気記録部が回転ドラム８の外周部に設けられている。図１０で回転ドラム８の磁気記録部の外側に積層型磁気抵抗素子７が近接して配置されている。ロータリーエンコーダのエンコーダ軸９が回転することで、積層型磁気抵抗素子７の磁気抵抗体膜を通過する回転ドラム８のＮ極およびＳ極の磁界を検出し電気信号に変換する。磁気式ロータリーエンコーダは回転軸の回転速度および回転角度を検出して制御するために用いられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、絶縁性の保護膜５と露出電極６との間にすきまがあり、配線電極３がむき出しになっているため、耐湿性等の面で信頼性が得られない。また、絶縁性の保護膜５と露出電極６とのすきまをなくして絶縁性の保護膜５を形成することは、絶縁性の保護膜５と露出電極６との密着性が悪いために、その部分での信頼性が得られない。また、絶縁性の保護膜５がスルーホール内部まで入り込む可能性があり、はんだぬれ性まで劣化させる。更に、絶縁性の保護膜５と露出電極６との間にすきまがあるため、はんだめっきを行うと配線電極３と絶縁性の保護膜５との間にめっき処理液が入り込んでしまい磁気抵抗体膜４に悪影響を及ぼすという課題を有していた。
【００１３】
本発明はこのような上述の課題を解決し、信頼性の向上した磁気抵抗素子およびその製造方法を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、少なくとも露出された配線電極を覆うように設けられた導電性保護層を設けるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、基板と、前記基板の少なくとも上面の側部から側面にかけて設けられた２つ以上の側面電極と、前記基板の略中央部に前記側面電極と接しないように設けられた平坦層と、前記側面電極と平坦層とを跨ぐように前記基板の上面に設けられた配線電極と、前記平坦層と配線電極との上面に前記配線電極の上面の一部が露出するように設けられた強磁性薄膜と、少なくとも前記強磁性薄膜を覆うように設けられた絶縁性保護層と、少なくとも露出された前記配線電極を覆うように設けられた銀−レジンからなる導電性保護層とを備えたものである。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の絶縁性保護層は、少なくとも２層以上である。
【００１７】
また、請求項３記載の発明は、スルーホールを有する原基板の前記スルーホールに側面電極を形成する工程と、前記原基板の上面に前記側面電極と接しないように平坦層を形成する工程と、前記側面電極と平坦層とを跨ぐように配線電極を形成する工程と、前記配線電極と平坦層の上面に前記配線電極の一部が露出するように強磁性薄膜を形成する工程と、少なくとも前記強磁性薄膜を覆うように絶縁性保護層を形成する工程と、露出された前記配線電極を覆うように銀−レジンからなる導電性保護層を形成する工程と、前記スルーホール間を切断する工程とからなるものである。
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態における磁気抵抗素子について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態における磁気抵抗素子の断面図、図２は同要部である絶縁性保護層と導電性保護層とはんだめっき層とを外した上面図である。
【００２０】
１１は四隅に切り欠きを有するアルミナからなる角型の基板である。１２は基板１１の４箇所のそれぞれの切り欠きの上面から側面を経て下面の側部に設けられた銀−パラジウム等からなる側面電極である。１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれ図１において基板１１の四隅に設けられた側面電極である。１３は基板１１の上面の略中央に側面電極１２と接しないように設けられたガラスからなる平坦層である。この平坦層１３は後述するパーマロイからなる強磁性薄膜を精度よくパターン形成するために形成している。また、後から形成する強磁性薄膜に大きな段差を発生しないように、その周辺部においては、その厚みに緩やかな傾斜をもたせて形成している。１４は基板１１の上面に形成されたそれぞれの側面電極１２と平坦層１３とを跨ぐように設けられたニクロムとニッケルとからなる配線電極であり、平坦層１３と後述するパーマロイからなる強磁性薄膜との段差部を補強し、強磁性薄膜と側面電極１２との電気的導通を得るために設けており、厚みは総厚３０００Åとした。１５は平坦層１３と配線電極１４との上面に配線電極１４の一部が露出するように設けられたパーマロイからなる所望のパターンを有する強磁性薄膜であり、その磁気的および電気的特性から総厚５００〜２０００Åで形成している。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４はそれぞれ図１の基板上面からみた強磁性薄膜の磁気感知部である。１６，１７は少なくとも強磁性薄膜１５を覆うように設けられたフェノール系の樹脂等からなる第１、第２の絶縁性保護層である。ここで、絶縁性保護層を２層形成することでピンホールの影響が除去でき総厚３０μｍとした。また、その強磁性薄膜１５を外的要因から保護する目的からは全面に形成されるのが良いが、印刷時に絶縁性の樹脂がスルーホール内部に流れ込み側面電極１２を覆ってしまうため、はんだ付け性が悪くなる。したがって本実施の形態では粘度３００〜６００ＰＳの絶縁性樹脂を用いて、かつ側面電極１２と第１、第２の絶縁性保護層１６，１７との間に２００〜５００μｍのすきまをもたせることで絶縁性樹脂がスルーホールに流れ込むのを防いでいる。１８は少なくとも露出された配線電極１４を覆うように設けられた銀−レジン等からなる導電性保護層であり、スルーホール内部にも流れ込むように約３０μｍで形成した。１９ははんだ付け性を確保するために側面電極１２と導電性保護層１８とを覆うように設けられた錫−鉛合金等からなるはんだめっき層である。
【００２１】
以上のように構成された磁気抵抗素子について、以下にその製造方法を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図３は本発明の一実施の形態における磁気抵抗素子の工程図、図４は同断面を示す工程図である。
【００２３】
まず、図３（ａ）に示すように、スルーホール２１を有するアルミナからなる原基板２２の上面に銀−パラジウムからなる厚膜導体ペーストを印刷・乾燥した後、下面に銀−パラジウムからなる厚膜導体ペーストを印刷しスルーホール２１内に余分な厚膜導体ペーストを供給し焼成することで側面電極１２を形成する。
【００２４】
次に、側面電極１２に接しないように設けられたパターンを有するマスクを用いて図３（ｂ）に示すように、原基板２２の上面にガラスからなるペーストを印刷・焼成することで平坦層２３を形成する。
【００２５】
次に、図３（ｃ）に示すように、原基板２２の上面に側面電極１２と平坦層２３とを跨ぐように設けられたパターンを有するマスクを重ねて、第１層にニクロム、第２層にニッケルとを真空蒸着して、配線電極１４を形成する。
【００２６】
次に、図３（ｄ）に示すように、原基板２２の配線電極１４と平坦層２３との上面にパーマロイからなる強磁性材料を真空蒸着しエッチングすることで、所望パターンを有する強磁性薄膜１５を形成する。
【００２７】
次に、図３（ｅ）に示すように、原基板２２の上面に少なくとも強磁性薄膜１５を覆うようにかつスルーホール２１に絶縁性の樹脂が流れ込まないようにかつ配線電極１４の一部が露出するように設けられたマスクを用いて、フェノール系からなる樹脂を印刷・焼成することで第１、第２の絶縁性保護層１６，１７を形成する。
【００２８】
次に、図３（ｆ）に示すように、原基板２２の上面に少なくとも露出された配線電極１４を覆うように設けられたマスクを用いて、導電材料からなる樹脂を印刷・焼成することで導電性保護層１８を形成する。
【００２９】
次に、図３（ｆ）に示すように、原基板２２において、隣接するスルーホール間で分割し図４（ｆ）に示すように個片にする。
【００３０】
最後に、図４（ｇ）に示すように、基板１１の側面電極１２および導電性保護層１８に錫−鉛合金等からなるはんだめっき層１９を形成して、磁気抵抗素子を製造するものである。
【００３１】
以上のように構成・製造された本発明の一実施の形態における磁気抵抗素子について以下に信頼性試験を行った結果を説明する。
【００３２】
まず、湿中通電試験において従来構造品では約５００時間で断線不良が発生していたが、本構造品においては寿命が約３倍まで改善される結果が得られた。また、はんだめっき層を形成した後、湿中通電試験を行うと従来構造品では約２５０時間で断線不良が発生していたが、本構造品においては寿命が約４倍まで改善される結果が得られた。
【００３３】
以上のように構成・製造された本発明の一実施の形態における磁気抵抗素子について以下にその動作を説明する。
【００３４】
図５は本発明の一実施の形態における磁気抵抗素子の等価回路図、図６は同要部である磁気抵抗素子の磁気感知部に対する磁界印加方向を表した模式図、図７は同使用例を示す斜視図である。
【００３５】
強磁性薄膜を用いた磁気抵抗素子は一般的に長手方向を有する短冊に形状を加工することで形状磁気異方性を得ることが知られており、長手方向と直角に磁界が加わるとその抵抗値が減少することが知られている。図２においてＰ１からＰ４はそのような目的で形成された磁気感知部であり、図５に示すＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はそれぞれ磁気感知部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の抵抗値である。図６に示すように磁気抵抗素子に磁界が加わると前述の形状磁気異方性の関係からＲ１とＲ３が、またこの磁界と直角に同じ強度の磁界が加わるとＲ２とＲ４が同等な抵抗値変化を示すことになる。
【００３６】
図７に示すように実装基板３２に、Ｎ極およびＳ極が交互に着磁された回転ドラム３３と回転ドラムの外周部に磁気抵抗素子３１とがはんだ付けされて設けられている。図７に示すように回転ドラム３３が回転することで、磁気抵抗素子３１に回転ドラムからの漏れ磁界が印加される。そうすると図５の等価回路図においてＲ１およびＲ３の抵抗値が変動する。そのためＲ１‖Ｒ２，Ｒ３‖Ｒ４における抵抗の分圧比が変動する。ところで１２ａ−１２ｃ間に定電圧が印加されているため、この漏れ磁界強度が変動すると１２ｂおよび１２ｄの出力電圧が磁界強度Ｈに応じて正弦波的に変動する。この出力電圧の変動を検出することで、回転ドラム３３の回転速度および回転角度を検出して制御する。
【００３７】
なお、本発明の一実施の形態では強磁性薄膜にパーマロイを例にして説明したが、これは磁気抵抗効果を有する強磁性材料としても同様の効果が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、導電性保護層を設けることで側面電極と絶縁性保護層とのすきまがなくなるため、耐湿性等の面での信頼性を得ることができるという有利な効果が得られる。また、スルーホール内部へ導電性保護層樹脂が流れ込んでも、側面電極のはんだぬれ性が劣化せず、従来と同等である。
【００３９】
また、本実施例に示した導電性保護層を設けることでめっき処理液の浸入が防止でき、容易にはんだめっき層が形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における磁気抵抗素子を示す断面図
【図２】同要部である絶縁性保護層と導電性保護層とはんだめっき層とを外した上面図
【図３】同工程図
【図４】同断面を示す工程図
【図５】同等価回路図
【図６】同要部である磁気抵抗素子の磁気感知部に対する磁界印加方向を表した模式図
【図７】同使用例を示す斜視図
【図８】従来の磁気抵抗素子の断面図
【図９】同模式図
【図１０】同使用例を模式した斜視図
【符号の説明】
１１  基板
１２  側面電極
１３  平坦層
１４  配線電極
１５  強磁性薄膜
１６  第１の絶縁性保護層
１７  第２の絶縁性保護層
１８  導電性保護層
２１  スルーホール
２２  原基板
２３  平坦層
３１  磁気抵抗素子
【図１】
0003684658.tif 000002
【図２】
0003684658.tif 000003
【図３】
0003684658.tif 000004
【図４】
0003684658.tif 000005
【図５】
0003684658.tif 000006
【図６】
0003684658.tif 000007
【図７】
0003684658.tif 000008
【図８】
0003684658.tif 000009
【図９】
0003684658.tif 000010
【図１０】
0003684658.tif 000011