(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に一定の間隔を持って互いに平行に配置された一対の感磁部とを有する磁気抵抗素子と、一対の前記感磁部の各々に対して等距離となる位置に配置された導体層と、
前記導体層に対して電気的に直列に接続された抵抗と、前記磁気抵抗素子を収納しており、前記一対の感磁部と一定のギャップを有するように隔てられた検知面を有するメタルカバーとを備える磁気センサの製造方法であって、
前記メタルカバーの検知面において各感磁部と等しい距離となる位置に導体線を取り付ける工程と、
前記導体線に第１の交流電流を流して磁界を発生させる工程と、
前記第１の交流電流とは逆方向の第２の交流電流を前記導体層に流し、かつ前記第２の交流電流により生じた磁界による出力電圧が前記第１の交流電流により生じた磁界による出力電圧を相殺するように前記抵抗の抵抗値を設定する工程と、
抵抗の抵抗値を設定した後に前記導体線を取り外す工程とを備える、磁気センサの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明に係る磁気センサの製造方法によって得られたことを特徴とする、磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気抵抗素子を用いた磁気センサ及び磁気センサの製造方法に関し、特にセンサの出力感度の検出回路を備えた磁気センサの製造方法及び磁気センサの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁性インクによる印刷物の識別装置や磁気カードリーダーなどに対し、磁気抵抗素子を利用した磁気センサが用いられている。従来の一例による磁気センサの構成を図９（ａ）に示し、その結線状態を図９（ｂ）に示す。従来の磁気センサ１０は、素子基板１２上に一対の感磁部１４ａ，１４ｂを被着形成した磁気抵抗素子を備えている。感磁部１４ａ，１４ｂは、例えばＩｎＳｂなどの材料から形成されており、素子基板１２上に蒸着等により被着形成されている。磁気抵抗素子は、感磁部１４ａ，１４ｂに加わる磁界の変化に応じて信号を出力する。
【０００３】
素子基板１２の下方には、磁気抵抗素子を磁気バイアスする磁石１６が設けられている。この磁石１６は、磁気抵抗素子に磁気バイアスを加え、磁気動作点を移動させて、微小な磁界の変化に対して磁気抵抗素子からの出力信号のレベルを大きく取れるように設けられている。
【０００４】
さらに、磁気抵抗素子及び磁石１６などはケース１８の内部に収納されている。ケース１８の上部は、メタルカバー２０によって覆われている。そして、このメタルカバー２０の表面が検知面として機能する。
【０００５】
このように構成された磁気センサ１０の動作について図９（ｂ）に示す結線図を参照して説明する。２つの磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂの各々は互いに等しい形状でかつ等しい抵抗値を持つように形成されている。そして、非動作時には磁石１６からの均一な磁界の影響を受け、各々等しい抵抗値を持つ抵抗体として機能している。従って、直列に接続された磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂの両端に所定の電圧Ｖｉｎを印加すると、感磁部１４ａ，１４ｂの間から引き出された出力端子からの出力電圧Ｖｏｕｔ  はＶｉｎ／２の電圧となる。
【０００６】
次に、例えば磁気インクなどにより印刷された印刷物（磁性体）がメタルカバー２０の検知面に沿って通過すると、この磁性体から磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂに対して磁界が与えられる。この磁性体からの磁界は、磁性体の移動に従って変化するため、各々の磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂに加わる磁界の強さが変化し、これに伴って各々の抵抗値が変化する。このため、出力端子からの出力電圧Ｖｏｕｔ  も変動することになる。従って、この出力電圧の変動を検知することにより、磁性体の通過を検知することができる。
【０００７】
このような磁気センサ１０において、磁気抵抗素子は経時変化は少ないが、経時変化等を呈した場合、装置が正常に作動せず影響が大きいため、磁気抵抗素子の特性変化や故障の有無を診断する必要が有る。このため、従来では、図９（ａ）に示すような導体線２２を用いて特性変化などの診断を行っていた。その診断方法は、まずメタルカバー２０の検知面に導体線  ２２を磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂに対して等距離にかつ平行に設置する。そして、この導体線２２に交流電流を流し、導体線２２から一定のレベルの基準交流磁界を発生させ、磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂに印加する。そして、出力端子からの出力電圧Ｖｏｕｔ  の変動分を検出する。例えば、導体層２２に周波数ｆａ  （Ｈｚ）の交流電流を流し、これにより発生する磁界を基準交流磁界と設定する。そして、この基準交流磁界の影響を受けて出力される出力電圧Ｖｏｕｔ  は周波数ｆａ  （Ｈｚ）の模擬電圧出力となる。この基準交流磁界に対する模擬電圧出力を検出しておけば、その後の使用時の種々のタイミングにおいて、同様に基準交流磁界を与え、その出力電圧を検出し、当初の模擬電圧出力と比較することにより特性劣化や故障の有無を診断することができる。
【０００８】
しかしながら、上記の磁気センサ１０では、診断を行う度に導体線２２の取りつけや診断回路の設定を行わなければならず、余分な工数や治具を必要とするといった作業上の煩雑さを伴うものであった。また、診断の度に導体線２２をメタルカバー２０の同じ位置に取り付けることが困難なため、磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂとの位置関係が診断の度に異なることによって診断結果の精度が低下するという問題があった。
【０００９】
このような問題点に鑑みて、図１０に示すような磁気センサが考案された。この従来の他の例による磁気センサ１０は、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、素子基板１２の表面に形成された磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間に導体層２２ａが設けられている。この導体層２２ａは、ＩｎＳｂ、Ａｌ，Ｃｕなどの導体材料を素子基板１２表面上に被着して形成されている。さらに、導体層２２ａの両端は交流発生回路Ｎなどとの接続を行うための端子に接続されている。この導体層２２ａは、上述した図９に示す従来の磁気センサ１０の導体線２２と同様の機能を持つものである。そして、この導体層２２ａを利用した特性診断は以下のように行われる。
【００１０】
すなわち、図１０（ａ），（ｄ）に示すように、導体層２２ａの両端に交流発生回路Ｎを接続し、導体層２２ａに一定の交流電流を流す。これにより、導体層２２ａの回りに交流磁界を発生させ、出力端子から出力電圧Ｖｏｕｔ  を取り出す。そして、取り出された出力電圧Ｖｏｕｔ  を検査することにより特性劣化や故障の有無を検出する。
【００１１】
このような導体層２２ａを備えた磁気センサ１０では、導体層２２ａと一対の感磁部１４ａ，１４ｂとの位置関係が固定されているため、診断の度に一定の交流磁界を磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂに対して及ぼすことができる。また、導体層２２ａは磁気センサ１０の内部に組み込まれているため、診断の度に導体層２２ａを磁気センサ１０に取り付ける必要がなく、診断操作を容易に行うことが出来る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示す従来の磁気センサ１０においては、導体層２２ａから与えられる交流磁界は、メタルカバー２０の検知面上の基準となる位置から与えられるべき基準交流磁界を基に、素子基板１２の表面上において想定したものである。すなわち、検知面上の所定位置から一定のギャップを隔てた位置において、そのギャップ分を考慮した磁界が得られるように導体層２２ａに接続した交流発生回路から一定の交流電流を流している。しかしながら、磁気センサの組み立て工程においては、メタルカバー２０と素子基板１２との間のギャップは各センサ毎にある程度のばらつきが生じることは避けられない。このため、検知面上での基準交流磁界の代わりに、素子基板１２表面上に形成した導体層２２ａによって得られる交流磁界を用いるためには、ギャップのばらつきに応じて各センサ毎に異ならせる必要が有る。しかし、図１０に示す磁気センサ１０で、導体層２２ａに流れる交流電流は導体層２２ａに接続される交流発生装置により一定の値に固定されているため、導体層２２ａから与えられる交流磁界は、各センサに与えるべき基準交流磁界と異なるものとなっている。このため、故障の有無の確認は可能であっても、本来の基準交流磁界に対する各磁気センサ毎の出力電圧レベルを確認することができないという問題があった。このため、個々の磁気センサの出力電圧を一定の検出レベルとなるようにゲイン調整を行った場合でも、本来の検出レベルに調整されていることが保証されないという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、基準交流磁界に対するセンサ出力のレベルの確認及び調整が容易な磁気センサの製造方法及び磁気センサを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気センサの製造方法は、基板と、該基板上に一定の間隔を持って互いに平行に配置された一対の感磁部とを有する磁気抵抗素子と、一対の前記感磁部の各々に対して等距離となる位置に配置された導体層と、前記導体層に対して電気的に直列に接続された抵抗と、前記磁気抵抗素子を収納しており、前記一対の感磁部と一定のギャップを有するように隔てられた検知面を有するメタルカバーとを備える磁気センサの製造方法であって、前記メタルカバーの検知面において各感磁部と等しい距離となる位置に導体線を取り付ける工程と、前記導体線に第１の交流電流を流して磁界を発生させる工程と、前記第１の交流電流とは逆方向の第２の交流電流を前記導体層に流し、かつ前記第２の交流電流により生じた磁界による出力電圧が前記第１の交流電流により生じた磁界による出力電圧を相殺するように前記抵抗の抵抗値を設定する工程と、抵抗の抵抗値を設定した後に前記導体線を取り外す工程とを備える磁気センサの製造方法である。
本発明に係る磁気センサは、本発明の磁気センサの製造方法に従って得られたことを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明による磁気センサにおいては、導体層と抵抗とは直列に接続されている。そして、この抵抗の値を適当に調整することによって、導体層の両端に接続された交流電源から与えられる交流電流の値を制御することができる。導体を流れる交流電流の値を制御できれば、導体層から発生する磁界の強さを制御することができる。従って、各磁気センサに応じて正規の基準交流磁界を磁気抵抗素子に対して印加することができる。これにより、磁気センサからの出力電圧のレベルの確認及び検出レベルの調整を容易に行うことが可能となる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１７】
図１は、本発明の実施例による磁気センサの正面断面構造図であり、図２は、その平面断面構造図である。図１及び図２に示すように、磁気センサ１は、フェライトなどからなる素子基板１２の表面上に磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂが形成されている。磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂは、ＩｎＳｂなどで形成されており、その形状及び抵抗値は等しく設定されている。一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間には導体層２２ａが形成されている。導体層２２ａは、例えばＩｎＳｂ，Ａｌ，Ｃｕなどを素子基板１２上に被着して形成されている。また、素子基板１２の下部には磁気抵抗素子に磁気バイアスを与えるための磁石１６が設けられている。
【００１８】
これらの磁気抵抗素子、素子基板１２、磁石１６などはメタルカバー２０の内部に収納されている。そして、メタルカバー２０の上面（検知面）と感磁部１４ａ，１４ｂとの間のギャップが一定の値となるように両者の位置関係が定められている。メタルカバー２０の内部の下方にはプリント配線基板２が設けられており、プリント配線基板２の下方表面上には抵抗４が半田付けされている。
【００１９】
図１及び図２に示す磁気センサ１の結線状態の一例を図３に示す。磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂは互いに直列に接続され、その一方端に電圧Ｖｉｎを入力するための入力端子６ａが接続され、他方の端部に接地電位に接続するための接地端子６ｂが接続されている。また、一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間には出力電圧Ｖｏｕｔ  を取り出すための出力端子６ｃが接続されている。また、導体層２２ａの両端にはこの導体層２２ａに所定の交流電流を与えるための接続端子６ｄ，６ｅが接続されている。さらに、この導体層２２ａに対して抵抗Ｒ１（４）が直列に接続されている。この抵抗Ｒ１は、導体層２２ａを流れる交流電流の値を調整し、導体層２２ａから生じる交流磁界が、基準交流磁界となるように調整するために設けられている。この抵抗Ｒ１の抵抗値の設定方法について以下に説明する。
【００２０】
図４を参照して、まず、既に図９を用いて説明したように、導体線２２をメタルカバー２０の検知面上に、一対の感磁部１４ａ，１４ｂに平行に、かつ等距離となる基準位置に取り付ける。そして、この導体線２２に所定の交流電流を流し、導体線２２から基準交流磁界を発生させる。さらに、印加電圧の入力端子６ａから印加電圧Ｖｉｎを印加する。この場合、出力端子からの出力電圧Ｖｏｕｔ  は、基準交流磁界に応じた出力電圧が検出される。
【００２１】
この状態で、導体層２２ａの両端６ｄ，６ｅに発振器などの交流発生装置８を接続し、交流電流Ｉを導体層２２ａに流す。この交流電流Ｉの電流方向は導体線２２と逆方向となるように、すなわち、導体線２２によって発生する基準交流磁界を打ち消す方向に磁界が生じる向きに設定する。そして、出力電圧Ｖｏｕｔ  の基準交流磁界による出力分を相殺するように抵抗Ｒ１の大きさを決定する。このように抵抗Ｒ１の大きさを設定すれば、導体線２２を取り外した状態で、導体層２２ａに交流電流を流せば、その電流値は抵抗Ｒ１によって制御され、基準交流磁界を発生させる電流値となっている。従って、抵抗Ｒ１が磁気センサ１０内に組み込まれた後は、常に導体層２２ａから基準交流磁界を磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂに対して与えることができる。
【００２２】
このように、常に出力端子６ｃから基準交流磁界に応じた出力電圧Ｖｏｕｔ  が得られることになれば、その出力電圧のゲイン調整を正確に行うことができる。図５は、ゲイン調整に用いる調整回路３０を磁気抵抗素子に接続した状態の回路図である。すなわち、磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間から引き出された端子６ｃに図示のようなゲイン調整回路３０を接続し、可変抵抗Ｒｃの値を調整することにより出力電圧Ｖｏｕｔ  のゲインを調整することができる。なお、このゲイン調整回路を磁気センサ１の内部に組み込んでもよい。
【００２３】
また、上記実施例の磁気センサ１０については図６に示すような変形例が考えられる。図６は、導体層２２ａの両端に２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列に接続設けた場合の結線図を示している。この場合においても、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を適当に設定することによって導体層２２ａから基準交流磁界を発生させることができる。
【００２４】
さらに、図７に示すように、導体層２２ａは、磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間に一箇所設けるのみならず、各々の感磁部１４ａ，１４ｂの外側に平行に設けるように構成してもよい。
【００２５】
さらに、図８に示すように、素子基板１２の裏面側に設けるように構成してもよい。
さらに、導体層２２ａに接続される抵抗は、個々の抵抗素子を配線中に接続してもよく、あるいは、導体層２２ａの接続端子６ｄ，６ｅを抵抗で構成してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
このように、本発明による磁気センサの製造方法では、磁気センサにおいて上記導体層に対して直列に抵抗が設けられており、かつ磁気センサのメタルカバー上に導体線を取り付けて第１の交流電流を流して磁界を発生させ、導体層に第１の交流電流とは逆方向の第２の交流電流を流し、第１，第２の交流電流による磁界が相殺するように抵抗の抵抗値を設定する。従って、第１，第２の交流電流により生じる磁界が相殺されるように、抵抗の大きさが調整される。よって、導体線を取り外した後に、導体層に交流電流を流した場合、電流が上記抵抗により制御され、確実に基準交流磁界が発生される。従って、得られた磁気センサでは、常に導体層から基準交流磁界を磁気抵抗素子の一対の感磁部に対して与えることが可能となる。よって、出力感度の確認並びにセンサの検出レベルの調整を正確にかつ容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による磁気センサの正面断面構造図。
【図２】図１に示す磁気センサの平面断面構造図。
【図３】図１に示す磁気センサの結線図。
【図４】本実施例による磁気センサの抵抗値調整の調整動作を説明するための説明図。
【図５】本実施例の磁気センサのゲイン調整回路の接続状態を示す回路図。
【図６】図１に示す磁気センサの変形例の一例を示す結線図。
【図７】図１に示す磁気センサの変形例の一例を示す要部断面構造図。
【図８】図１に示す磁気センサの変形例の他の例を示す要部断面構造図。
【図９】従来の一例による磁気センサの正面断面構造図（ａ）及びその結線図（ｂ）。
【図１０】従来の他の例による磁気センサの平面構造図（ａ）、正面要部断面構造図（ｂ）、正面断面構造図（ｃ）及び結線図（ｄ）。
【符号の説明】
１…磁気センサ
２…プリント回路基板
４…抵抗
６…出力
１２…素子基板
１４ａ，１４ｂ…磁気抵抗素子
１６…磁石
２０…メタルカバー
２２ａ…導体層
【図１】
0003603360.tif 000002
【図２】
0003603360.tif 000003
【図３】
0003603360.tif 000004
【図４】
0003603360.tif 000005
【図５】
0003603360.tif 000006
【図６】
0003603360.tif 000007
【図７】
0003603360.tif 000008
【図８】
0003603360.tif 000009
【図９】
0003603360.tif 000010
【図１０】
0003603360.tif 000011