(57)【要約】【課題】磁気センサにおいて、磁気媒体表面の磁気による薄膜磁気検出部の検出感度は、磁気媒体と薄膜磁気検出部との距離の２乗に反比例する。この距離は磁気センサと磁気媒体との距離である１５０μｍにオーバーコート樹脂の厚さである２５０μｍを加えたものとなるため、結局、磁気媒体と薄膜磁気検出部との間の距離は、４００μｍ程度と、大きくなる。従って、この磁気センサの検出感度が低い。【解決手段】磁気媒体に間隔を介して外部接続基板上に搭載され、絶縁基板と、該絶縁基板の、前記磁気媒体に対向する対向面に形成された薄膜磁気検出部とを備えた磁気センサであって、局部電極の一端が前記薄膜磁気検出部に電気的に接続され、前記一端は、前記対向面と略平行に延在する。局部電極の他端は、前記絶縁基板の側面に沿って、前記外部接続基板上に形成された外部接続基板上配線にまで延在する。【選択図】  図１
2007139513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気媒体に間隔を介して外部接続基板上に搭載され、
絶縁基板と、
該絶縁基板の、前記磁気媒体に対向する対向面に形成された薄膜磁気検出部とを備えた磁気センサであって、
局部電極の一端が前記薄膜磁気検出部に電気的に接続され、
前記一端は、前記対向面と略平行に延在することを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記局部電極の他端は、前記絶縁基板の側面に沿って、前記外部接続基板上に形成された外部接続基板上配線にまで延在することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記局部電極の他端は、前記対向面の反対側の面である支持面にまで至り、該支持面と略平行に延在することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記絶縁基板がアルミナチタンカーバイドであることを特徴とする請求項１及至３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記薄膜磁気検出部が表面保護膜で覆われ、前記表面保護膜上に前記局部電極が形成されていることを特徴とする請求項１及至４のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記表面保護膜がアルミナであることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記外部接続基板上配線と、前記局部電極とが、導電性接合樹脂によって接続していることを特徴とする請求項２及至６のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項８】
請求項１及至７のいずれか１項に記載の磁気センサを備えたエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の精密機器において、磁気を用いて回転角度や位置を精密に検出するために用いられる磁気センサ、およびこれを用いたエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の精密機器において回転角度や位置を精密に検出するエンコーダにおいては、所定の着磁ピッチで着磁がされている磁気媒体を形成し、磁気センサ（エンコーダ用磁気センサ）によってこの磁気を感知することによって、磁気媒体が形成された部分の回転角度や位置を判断するという手法がとられている。この際に、磁気媒体の動作を妨げないことと、磁気センサや磁気媒体の機械的摩耗を防ぐということのために、磁気センサは、磁気媒体と非接触の状態で用いられる。
【０００３】
こうした非接触型のエンコーダに用いられる磁気センサの例として、例えば特許文献１に記載された構造の断面図を図５に示す。この磁気センサ３は接合樹脂１１０を用いて、外部接続基板２００上に搭載されており、所定のピッチで着磁がなされている磁気媒体４００の磁気を非接触で感知する。薄膜磁気検出部３０はこの磁気センサにおいて磁気媒体４００表面の磁気を検出する部分であり、例えば、磁性多層膜からなる磁気抵抗効果素子である。薄膜内部配線４０が１対の電極としてこれに接続され、磁気によって変動する感知信号として、薄膜磁気検出部３０の抵抗変化が読み出される。この感知信号は薄膜内部配線４０、立ち上がり配線５０、薄膜電極７０、ボンディングワイヤ１００を介して外部接続基板上配線２１０に伝達し、外部の検出回路（図示せず）に達する。ここで、磁気センサ３上の薄膜電極７０と外部接続基板上配線２１０とはボンディングワイヤ１００を用いて電気的に接続される。ボンディングワイヤ１００は、直径が数１０〜２０μｍ程度の金またはアルミニウムの細線であり、薄膜電極７０および外部接続基板上配線２１０に超音波等を用いることによって機械的・電気的に接続される。また、これらの構造全体は、オーバーコート樹脂３００によって被覆されている。オーバーコート樹脂３００は、例えば熱硬化型樹脂からなり、以上の構造のエンコーダ用磁気センサ３の保護をするために全面に形成される。特に、非接触型のエンコーダ用磁気センサにおいては、オーバーコート樹脂３００は、誤って磁気媒体４００とエンコーダ用磁気センサ３を接触させた際に、エンコーダ用磁気センサ３の破損を防止するという役割を果たす。
【０００４】
ここで、ボンディングワイヤ１００は、図５に示されるように、薄膜電極７０に接続され、薄膜電極７０からほぼ垂直に立ち上がり、その上側で緩やかに曲がり、その向きをほぼ１８０°変えてからその下側にある外部接続基板上配線２１０に接続される。この際、ボンディングワイヤ１００が断線しないように、これが曲がる際の曲率半径は大きく取る必要がある。このため、以上の構造のエンコーダ用磁気センサにおいては、ボンディングワイヤ１００の最大の高さは薄膜電極７０から１５０μｍ程度とされる。これよりもボンディングワイヤ１００の高さを低く、すなわち、その長さを短くしたりその曲率半径を小さくした場合には、ボンディングワイヤ１００が断線する可能性がある。
【０００５】
また、オーバーコート樹脂３００はボンディングワイヤ１００を含めたこの構造全体を保護するために全面に形成される。このため、オーバーコート樹脂３００はボンディングワイヤ１００を全て被覆する必要がある。この構造を充分に保護するためには、オーバーコート樹脂３００は、ボンディングワイヤ１００よりも１００μｍ程度の高さまで被覆することが必要となる。従って、このオーバーコート樹脂３００の最大の高さ（厚さ）は、薄膜電極７０から２５０μｍ、すなわち、薄膜磁気検出部３０からは２５０μｍ以上となる。
【０００６】
一方、この磁気センサ３は磁気媒体４００とは非接触の状態で使用されるが、これらの間の距離は、接触に対するマージンを確保するため、一般的には１５０μｍ程度とされる。
【特許文献１】特開平６−４５３７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、こうした磁気センサ３において、磁気媒体４００表面の磁気による薄膜磁気検出部３０の検出感度は、磁気媒体４００と薄膜磁気検出部３０との距離の２乗に反比例する。上記の磁気センサ３を用いたエンコーダにおいては、この距離は磁気センサ３と磁気媒体４００との距離である１５０μｍにオーバーコート樹脂３００の厚さである２５０μｍを加えたものとなるため、結局、磁気媒体４００と薄膜磁気検出部３０との間の距離は、４００μｍ程度と、大きくなる。従って、この磁気センサの検出感度が低いという問題点があった。
【０００８】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、磁気媒体に間隔を介して外部接続基板上に搭載され、絶縁基板と、該絶縁基板の、前記磁気媒体に対向する対向面に形成された薄膜磁気検出部とを備えた磁気センサであって、局部電極の一端が前記薄膜磁気検出部に電気的に接続され、前記一端は、前記対向面と略平行に延在することを特徴とする磁気センサに存する。
請求項２記載の発明の要旨は、前記局部電極の他端は、前記絶縁基板の側面に沿って、前記外部接続基板上に形成された外部接続基板上配線にまで延在することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサに存する。
請求項３記載の発明の要旨は、前記局部電極の他端は、前記対向面の反対側の面である支持面にまで至り、該支持面と略平行に延在することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサに存する。
請求項４記載の発明の要旨は、前記絶縁基板がアルミナチタンカーバイドであることを特徴とする請求項１及至３のいずれか１項に記載の磁気センサに存する。
請求項５記載の発明の要旨は、前記薄膜磁気検出部が表面保護膜で覆われ、前記表面保護膜上に前記局部電極が形成されていることを特徴とする請求項１及至４のいずれか１項に記載の磁気センサに存する。
請求項６記載の発明の要旨は、前記表面保護膜がアルミナであることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサに存する。
請求項７記載の発明の要旨は、前記外部接続基板上配線と、前記局部電極が、導電性接合樹脂によって接続していることを特徴とする請求項２及至６のいずれか１項に記載の磁気センサに存する。
請求項８記載の発明の要旨は、請求項１及至７のいずれか１項に記載の磁気センサを備えたエンコーダに存する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は以上の如き構成としたので、薄膜磁気検出部と磁気媒体との距離を小さくすることができ、検出感度の高い磁気センサ及びこれを用いたエンコーダを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの構成を示す断面図であり、図２はその斜視断面図である。本発明の磁気センサ１は、エンコーダに用いられているものであり、図１に示されるように、磁気媒体４００に間隔を介して外部接続基板２００上に搭載されている。この磁気センサ１は、所定のピッチで着磁がなされている磁気媒体４００の磁気を非接触で感知する。この感知信号は、外部接続基板２００上に形成された外部接続基板上配線２１０に接続された外部の検出回路（図示せず）に読み出される。
【００１３】
この磁気センサ１は、絶縁基板１０を備えている。絶縁基板１０の上面（対向面１１）には、薄膜下地膜２０を介して薄膜磁気検出部３０が設けられている。
【００１４】
薄膜磁気検出部３０は、例えば、磁性材料と非磁性材料からなる多層膜からなる磁気抵抗効果素子であり、磁気によってその電気抵抗値が変化する磁気検出部である。そのため、この電気抵抗値の変化を感知信号としてモニターすることで、磁気媒体４００の磁気を非接触で感知することができる。薄膜磁気検出部３０は薄膜下地膜２０上に形成される。薄膜下地膜２０には、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が好ましく用いられる。
【００１５】
薄膜磁気検出部３０からの感知信号は、薄膜内部配線４０、立ち上がり配線５０、薄膜電極７０を介して局部電極８０に伝わる。局部電極８０は、その一端８１が前記薄膜磁気検出部３０に、他端８２が、外部接続基板上配線２１０に電気的に接続され、一端８１は、対向面１１とほぼ平行に延在している。また、他端８２は、絶縁基板１０の側面に沿って外部接続基板上配線２１０にまで延在している。さらに、他端８２は、対向面１１の反対側の面である支持面１２にまで至り、支持面１２とほぼ平行に延在している。この感知信号は以上の経路を介して外部接続基板上配線２１０に伝わる。  
【００１６】
薄膜内部配線４０及び薄膜電極７０には、例えば厚さ１００ｎｍの金（Ａｕ）が好ましく用いられる。立ち上がり配線５０には、例えば５μｍ程度のＡｕが好ましく用いられるが、その厚さは後述する薄膜表面保護膜６０の厚さに応じて決定される。局部電極８０は、この磁気センサ１においてはその断面形状がコの字形状となっており、その材料は例えば金（Ａｕ）である。その厚さは、充分に低い電気抵抗とするために、例えば５００ｎｍ程度とされる。
【００１７】
磁気センサの基板となる絶縁基板１０としては、充分な機械的強度をもち、絶縁性であって磁性材料でない材料が用いられる。具体的には、その比抵抗が１０９Ω・ｃｍ以上で、磁性材料でなく、機械加工が可能なアルミナチタンカーバイド（ＡｌＴｉＣ）セラミックスが好ましく用いられる。
【００１８】
対向面１１上では薄膜表面保護膜６０によって薄膜磁気検出部３０は覆われ、保護されている。薄膜表面保護膜６０は絶縁性である必要があり、例えば薄膜下地膜２０と同様のＡｌ２Ｏ３が好ましく用いられる。磁気媒体４００等と磁気センサ１が接触した際に薄膜磁気検出部３０の保護が充分にできればよいため、その厚さは１〜５μｍ程度である。局部電極８０は対向面１１上で、この薄膜表面保護膜６０上に形成されている。
【００１９】
以上の構造の磁気センサ１は、外部接続基板２００上に搭載される。具体的には、局部電極８０と、外部接続基板上配線２１０とが導電性接合樹脂９０によって接続されることにより、磁気センサ１は外部接続基板２００上に固定される。導電性接合樹脂９０は、例えば、導電性材料（銀等）を含む樹脂材料である。外部接続基板２００はプリント回路基板（ＰＣＢ）であり、かつ磁気センサ１を機械的に支持する支持基板ともなっている。
【００２０】
以上の構成により、本発明の磁気センサ１においては、薄膜磁気検出部３０からの感知信号は外部の検出回路に達し、信号として読み出される。
【００２１】
以上の構造の磁気センサ１は、エンコーダ用に用いることができる。この磁気センサ１においては、ボンディングワイヤを用いずに、局部電極８０を用いて、薄膜磁気検出部３０からの感知信号を外部接続基板上配線２１０に伝えている。この構造においては、ボンディングワイヤを用いていないので、従来の構造のエンコーダ用磁気センサにおいて用いられたオーバーコート樹脂は不要である。従って、薄膜磁気検出部３０と磁気媒体４００との距離を小さくすることができる。具体的には、薄膜磁気検出部３０を覆う薄膜表面保護膜６０の厚さが１〜５μｍ程度であり、この磁気センサ１と磁気媒体４００との距離を１５０μｍ程度とした場合には、薄膜磁気検出部３０と磁気媒体４００との距離は１５５μｍ以下となる。また、磁気媒体４００や薄膜表面保護膜６０の表面の凹凸を改善し、さらに磁気媒体４００と磁気センサ１の機械的支持の精度を向上することにより、この磁気センサ１と磁気媒体４００との距離を１５０μｍよりも小さくすれば、薄膜磁気検出部３０と磁気媒体４００との距離をさらに小さくすることも可能である。薄膜磁気検出部３０と磁気媒体４００との距離をこのように小さくすることができるので、この磁気センサ１においては磁気媒体４００上の磁気の検出感度を大きくすることができる。また、仮に磁気媒体４００とこの磁気センサ１が接触しても、薄膜磁気検出部３０は薄膜表面保護膜６０で保護されているため、これによって破損することはない。
【００２２】
従って、以上の磁気センサ１と磁気媒体４００とを組み合わせたエンコーダにおいては、高い位置検出精度を得ることができる。
【００２３】
また、図３は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ２の構成を示す断面図である。図３における符号は、図１と同様であるため、説明は省略する。第１の実施の形態に係る磁気センサ１との違いは、絶縁基板１０における支持面１２には局部電極８０が形成されておらず、局部電極８０の断面形状は逆Ｌ字形状となっている点である。この場合においても、導電性接合樹脂９０によって局部電極８０と外部接続基板上配線２１０とが電気的に接続される。従って、ボンディングワイヤを用いずに局部電極８０を用いることにより、第１の実施の形態に係る磁気センサ１と同様に検出感度の高い磁気センサとなる。
【００２４】
次に、本発明の磁気センサの製造方法について述べる。
【００２５】
図４（ａ）〜（ｊ）は第１の実施の形態に係る磁気センサ１において、局部電極８０を形成するまでの製造工程を示した工程断面図である。
【００２６】
まず、図４（ａ）において、例えば６インチの絶縁基板１０を準備する。絶縁基板としては、高い絶縁性、高い機械的強度をもち、磁性材料でないアルミナチタンカーバイド（ＡｌＴｉＣ）のセラミックス基板が好ましい。絶縁性の指針としては、その比抵抗が１０９Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２７】
図４（ｂ）において、薄膜下地膜２０として、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を１００〜２００ｎｍ成膜する。この成膜は、例えばスパッタリング法による。これにより、この表面が平坦化され、薄膜磁気検出部３０が形成される下地として好ましい状態になる。
【００２８】
図４（ｃ）において、薄膜磁気検出部３０が上記の表面に形成される。この形成は、磁性材料と非磁性材料の多層膜をスパッタリング法等によって成膜した後に、フォトリソグラフィ法とイオンミリング等を用いることによってなされる。この方法としては、一般に良く知られる磁気抵抗効果素子の製造方法を適用することができる。なお、（ｃ）〜（ｇ）までの工程におけるパターンは絶縁基板１０上に複数存在する。すなわち、６インチの絶縁基板１０上に薄膜磁気検出部３０及びこれに付随した薄膜内部配線４０等が形成されたチップが複数形成される。
【００２９】
図４（ｄ）において、薄膜内部配線４０を形成する。例えば、１００ｎｍのＡｕをスパッタリング法等によって全面に成膜した後に、フォトリソグラフィ法とイオンミリング法によってパターニングすることにより、図２に示した形状のパターンとすることができる。
【００３０】
図４（ｅ）において、立ち上がり配線５０を形成する。例えば、５μｍのＡｕをスパッタリング法等によって全面に成膜した後に、フォトリソグラフィ法とイオンミリング法によってパターニングすることにより、図２に示した形状のパターンとすることができる。
【００３１】
図４（ｆ）において、薄膜表面保護膜６０となる厚さ５μｍのＡｌ２Ｏ３をスパッタリング法等によって成膜する。これにより、立ち上がり配線５０が薄膜表面保護膜６０から突き出た形態となる。
【００３２】
図４（ｇ）において、立ち上がり配線５０上に薄膜電極７０として、１μｍ程度のＡｕを形成する。これは、例えば、薄膜内部配線４０と同様の方法によって形成する。
【００３３】
図４（ｈ）においては、以上の構造が多数形成された絶縁基板１０をダイシングによって分離する。これにより、薄膜磁気検出部３０等を搭載する、小片化されたチップが形成される。
【００３４】
図４（ｉ）は、ダイシング後の個々のチップにおける断面図を示す。以降の工程における断面図は、このチップの断面図である。
【００３５】
図４（ｊ）において、このチップの側面に局部電極８０を形成する。これは、例えば、局部電極８０を形成しない部分をマスキングした後に、スパッタリング法によって形成される。
【００３６】
以上により、絶縁基板１０上に薄膜磁気検出部３０が形成され、局部電極８０等を備えた本発明の磁気センサのチップが得られる。次に、このチップを外部接続基板上配線２１０が形成された外部接続基板２００上に、導電性接合樹脂９０を用いて接合し、磁気媒体４００と組み合わせることにより、エンコーダを構成することができる。
【００３７】
磁気センサと外部接続基板上配線とを、ボンディングワイヤを用いずに接続する方法としては、他に、絶縁基板１０に貫通孔を設けて、貫通孔内に配線（ビア配線）を設ける方法が知られている。しかしながら、こうした磁気センサにおいて用いられる絶縁基板１０には、上記の通りＡｌＴｉＣセラミックス基板が好ましく用いられる。この材料は、化学反応が生じにくいために、化学的なエッチングによって貫通孔を形成することが困難である。これに対して、本発明の磁気センサにおいては、絶縁基板１０に対しては、ダイシング以外の加工は施していない。従って、ＡｌＴｉＣセラミックス基板を絶縁基板１０として用いた場合でも、これらの工程を容易に行うことができる。
【００３８】
また、ビア配線においては、貫通孔の内部に設ける配線を形成するには、めっき等の埋め込み性の良好な方法が必要である。しかしながら、めっきは一般に、ニッケル（Ｎｉ）を含有する成分で行われる。Ｎｉは磁性材料であり、磁気センサが磁気媒体上の磁気を感知する際に影響を与える可能性があるため、この配線に用いることは好ましくない。これに対して、本発明の磁気センサにおいては、配線を貫通孔に埋め込んだ構造を作成することはないので、めっきを用いる必要はない。このため、めっきのように材料に対する制限がなく、純度の高いＡｕ等を成膜できるスパッタリング法を用いることができる。すなわち、磁性材料を含めずに局部電極を形成することが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの構造を示す斜視断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図５】従来のエンコーダ用磁気センサの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、２、３  磁気センサ
１０  絶縁基板
１１  対向面
１２  支持面
２０  薄膜下地膜
３０  薄膜磁気検出部
４０  薄膜内部配線
５０  立ち上がり配線
６０  薄膜表面保護膜
７０  薄膜電極
８０  局部電極
８１  局部電極の一端
８２  局部電極の他端
９０  導電性接合樹脂
１００  ボンディングワイヤ
１１０  接合樹脂
２００  外部接続基板
２１０  外部接続基板上配線
３００  オーバーコート樹脂
４００  磁気媒体
【図１】
2007139513.tif 000003
【図２】
2007139513.tif 000004
【図３】
2007139513.tif 000005
【図４】
2007139513.tif 000006
【図５】
2007139513.tif 000007