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JPH07104124B2 - Position detector - Google Patents
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JPH07104124B2 - Position detector - Google Patents

Position detector

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Publication number
JPH07104124B2
JPH07104124B2 JP3062075A JP6207591A JPH07104124B2 JP H07104124 B2 JPH07104124 B2 JP H07104124B2 JP 3062075 A JP3062075 A JP 3062075A JP 6207591 A JP6207591 A JP 6207591A JP H07104124 B2 JPH07104124 B2 JP H07104124B2
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JP
Japan
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magnet
magnetic
magnetic field
conversion element
magnetoelectric conversion
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JP3062075A
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Inventor
永勝 伊藤
晃 田村
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CKD Corp
Original Assignee
CKD Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁石を備えた被検出体
の近傍に設けられ、被検出体との相対位置変化に伴い変
化する磁石からの磁界強度に基づき、被検出体の位置を
検出する位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a position of an object to be detected on the basis of the magnetic field strength from the magnet which is provided in the vicinity of the object to be detected having a magnet and which changes with the relative position change with the object to be detected. The present invention relates to a position detecting device for detecting.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、図17に示すように、磁石1
を備えた被検出体2の近傍に、所定方向の磁界の強度に
応じて電気的特性が変化する磁電変換素子5を設け、そ
の磁電変換素子5を電気回路7さらに表示手段8に接続
することにより、被検出体2との相対位置変化に伴い変
化する磁石1からの磁界強度を電位差や電流値の変化に
変換して表示手段8に表示させる位置検出装置3が知ら
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG.
A magnetoelectric conversion element 5 whose electric characteristics change in accordance with the strength of a magnetic field in a predetermined direction is provided near the detected body 2 including the magnetoelectric conversion element 5, and the magnetoelectric conversion element 5 is connected to an electric circuit 7 and a display means 8. Accordingly, there is known a position detecting device 3 which converts the magnetic field intensity from the magnet 1 which changes with the relative position change with respect to the detected body 2 into a change in the potential difference or the current value and displays it on the display means 8.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな従来の位置検出装置3における磁電変換素子5は所
定方向の磁界の強度に対応して電気的特性が変化し、そ
の所定方向以外の磁界の強度が変化しても電気的特性は
殆ど変化しないので、従来の位置検出装置3では被検出
体2の位置検出の精度や確度に問題があった。
However, the electric characteristics of the magnetoelectric conversion element 5 in such a conventional position detecting device 3 change according to the strength of the magnetic field in a predetermined direction, and the magnetic characteristics of the magnetic field other than the predetermined direction are changed. Even if the strength changes, the electrical characteristics hardly change, so that the conventional position detecting device 3 has a problem in the accuracy and accuracy of the position detection of the detected object 2.

【0004】例えば磁電変換素子5として、素子に対し
水平方向の磁界の強度に対応して抵抗値が変化する磁気
抵抗(MR)素子を用いた場合、往復運動する磁石1及
びMR素子の相対的位置と、MR素子に有効に働く磁石
1からの水平磁界の強度との関係は図7a)に示すように
なり、磁石1がMR素子に最も近付いた0点で水平方向
の磁界の強度は最大となってMR素子の電気的特性が大
きく変化し、図7b)に示すようにMR出力電圧も最大
なる。そして、磁石1がMR素子から離れるにしたがっ
て、磁石1からMR素子への水平方向の磁界が弱くなる
と共に、その磁界に直交する方向の垂直磁界が強くなる
ため、MR素子は磁石1から斜め方向の磁界を受けるよ
うになり、MR出力電圧が小さくなっていく。そして更
に、磁石1がX点で示す位置に達すると、MR素子が受
ける水平方向の磁界は最小となって(即ち、X点では略
完全な垂直磁界となって)、MR出力電圧も最小とな
る。ところが、磁石1とMR素子との相対距離が更に大
きくなると、MR素子は磁石1から再び斜め方向の磁界
を受けるようになり、その結果、MR素子は、その磁界
の水平成分に応じて電気的特性を変化させ、MR出力電
圧が、図7b)の点線で示すように最大値と最小値との間
で変化してしまう。
For example, when a magnetoresistive (MR) element whose resistance value changes depending on the strength of a magnetic field in the horizontal direction is used as the magnetoelectric conversion element 5, the reciprocating magnet 1 and the MR element are relatively moved. The relationship between the position and the strength of the horizontal magnetic field from the magnet 1 that effectively acts on the MR element is as shown in Fig. 7a), and the strength of the horizontal magnetic field is maximum at the point 0 where the magnet 1 is closest to the MR element. electrical characteristics of the MR element changes largely becomes a maximum also MR output voltage as shown in FIG. 7b)
Become. Then, as the magnet 1 moves away from the MR element,
The horizontal magnetic field from the magnet 1 to the MR element becomes weaker.
Along with that, the vertical magnetic field in the direction orthogonal to the magnetic field becomes stronger.
Therefore, the MR element receives a diagonal magnetic field from the magnet 1.
Then, the MR output voltage becomes smaller. And further
Then, when the magnet 1 reaches the position indicated by point X, the MR element receives
The horizontal magnetic field is minimized (that is, at point X
(Because it becomes a complete vertical magnetic field), the MR output voltage is also minimum.
It However, the relative distance between the magnet 1 and the MR element is much larger.
When it gets louder, the MR element will again move from the magnet 1 to the oblique magnetic field.
As a result, the MR element will be affected by its magnetic field.
The electrical characteristics are changed according to the horizontal component of the
The pressure is between the maximum and minimum values as shown by the dotted line in Figure 7b).
Will change.

【0005】つまり、磁石1とMR素子とが最も近付い
たときに最大値となるMR出力電圧は、磁石1とMR素
子との相対距離が大きくなるにつれて小さくなるもの
の、磁石1がX点を超えて更にMR素子から遠ざかる
と、MR素子にある程度の大きさの水平方向の磁界が及
ぶこととなり、MR素子の電気的特性が変化して、MR
出力電圧が再び大きくなってしまうのである。そのた
め、上記従来の位置検出装置3では、磁石1を備えた被
検出体2の位置を精度良く検出することができなくなっ
てしまう。また例えば、MR出力電圧に基づき磁石1が
MR素子に最も近付いたことを判定するためには、その
判定基準値を、磁石1が上記X点を超えた後のMR出力
電圧よりも大きく設定しなければならず、この結果、M
R出力電圧の最大値に対する設定マージンが小さくなっ
てしまい、ノイズや外乱等の影響によって誤検出をして
しまう虞があった。
That is, the magnet 1 and the MR element are closest to each other.
The maximum MR output voltage when the
Those that decrease as the relative distance to the child increases
, The magnet 1 goes beyond the X point and moves further away from the MR element
And a certain amount of horizontal magnetic field is applied to the MR element.
As a result, the electrical characteristics of the MR element change and the MR
The output voltage will increase again. That
Therefore, in the above-described conventional position detecting device 3, the target device including the magnet 1 is used.
The position of the detection object 2 cannot be detected accurately.
Will end up. Also, for example, based on the MR output voltage, the magnet 1
To determine the closest approach to the MR element,
MR output after the magnet 1 exceeds the X point above the judgment reference value
Must be set higher than the voltage, which results in M
The setting margin for the maximum value of the R output voltage becomes small.
And it will be erroneously detected due to the influence of noise and disturbance.
There was a risk that it would end up.

【0006】そこで、被検出体の位置を精度良く確実に
検出することを目的として、本発明が生み出された。
Therefore, the present invention was created for the purpose of accurately and reliably detecting the position of the object to be detected.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そのような本発明の構成
は、磁石を備えた被検出体の近傍に配設され、該被検出
体との相対位置変化に伴い変化する前記磁石からの磁界
強度に基づき、該被検出体の位置を検出する位置検出装
置であって、前記磁石が最も近付いたときに該磁石と対
向し且つそのときに該磁石の両磁極間を結ぶ直線方向に
水平な方向の磁界を受けるように配設され、当該方向の
磁界強度に応じて電気的特性が変化する磁電変換素子
と、該磁電変換素子において前記磁石と対向する側の面
及びその面の反対側の面のうちの少なくとも一方に、絶
縁体を介して覆設された磁気誘導用の磁性薄膜と、を備
えたことを特徴とする位置検出装置である。
According to such a constitution of the present invention, a magnetic field from the magnet which is arranged in the vicinity of the object to be detected and which is provided with the magnet and which changes with the relative position change with the object to be detected. A position detecting device for detecting the position of the object to be detected based on strength, the pair detecting device detects a position of the magnet when the magnet comes closest to the position .
In the direction of the straight line connecting the two magnetic poles of the magnet
A magnetoelectric conversion element that is arranged so as to receive a magnetic field in a horizontal direction and whose electrical characteristics change according to the magnetic field strength in that direction, and a surface of the magnetoelectric conversion element that faces the magnet.
And at least one of the opposite sides of the
A position detecting device, comprising: a magnetic thin film for magnetic induction, which is covered via an edge body .

【0008】[0008]

【作用】本発明の位置検出装置においては、磁電変換素
子が、磁石が最も近付いたときにその磁石と対向し、且
つ、そのときに磁石の両磁極間を結ぶ直線方向に水平な
方向の磁界を受けるように配設されている。そして、磁
電変換素子は、その方向の磁界強度、即ち磁石が最も近
付いたときに受ける水平方向の磁界強度に応じて電気的
特性を変化させる。また、磁電変換素子において磁石と
対向する側の面、及びその面の反対側の面のうちの少な
くとも一方には、絶縁体を介して磁気誘導用の磁性薄膜
が覆設されている。このような本発明の位置検出装置に
おいて、被検出体との相対位置変化に伴い、磁石が磁電
変換素子に最も近付くと、磁電変換素子は、磁石の両磁
極間を結ぶ直線方向に水平な方向の磁界(以下、この方
向の磁界を水平磁界ともいう)を受けることとなるが、
その水平磁界は、磁電変換素子の面に覆設された磁性薄
膜の面方向に平行であるため、磁性薄膜に殆ど影響され
ることなく磁電変換素子に及ぶこととなる。よって、こ
のとき、磁電変換素子は磁石からの上記磁界を受けて、
その電気的特性を最大に変化させる。
In the position detecting device of the present invention , the magnetoelectric conversion element is used.
The child faces the magnet when it is closest, and
At that time, make sure that the
It is arranged to receive a magnetic field in the direction. And porcelain
The electric conversion element has the magnetic field strength in that direction, that is, the magnet is the closest.
Electrical depending on the horizontal magnetic field strength received when attached
Change the characteristics. Also, in the magnetoelectric conversion element
The lesser of the opposite surface and the opposite surface
At least one is a magnetic thin film for magnetic induction through an insulator.
Is covered. In such a position detecting device of the present invention
At the same time, as the relative position of the magnet changes, the magnet
When it comes closest to the conversion element, the magnetoelectric conversion element
A magnetic field in the direction horizontal to the straight line connecting the poles (hereinafter, this direction
Direction magnetic field is also called a horizontal magnetic field),
The horizontal magnetic field is the magnetic thin film that is covered on the surface of the magnetoelectric conversion element.
Since it is parallel to the plane direction of the film, it is hardly affected by the magnetic thin film.
Without it, it extends to the magnetoelectric conversion element. Therefore, this
When, the magnetoelectric conversion element receives the magnetic field from the magnet,
Maximize its electrical properties.

【0009】そして、この状態から、磁石と磁電変換素
子との相対位置が磁石の両磁極間を結ぶ直線方向に変化
すると、両者の相対距離が大きくなるにつれて、磁石か
ら磁電変換素子への水平磁界は弱くなると共に、その水
平磁界に直交する方向の磁界(以下、この方向の磁界を
垂直磁界ともいう)が強くなるため、磁電変換素子は、
磁石と対向する側の面及びその面の反対側の面に対して
斜め方向の磁界を受けるようになる。ここで、本発明の
位置検出装置では、磁石から磁電変換素子へ斜め方向の
磁界が与えられた場合、その磁界は、磁電変換素子の面
に絶縁体を介して覆設された磁性薄膜の誘導により、磁
電変換素子の電気的特性が変化しない方向に修正され
る。即ち、磁石から発せられた斜め方向の磁束(磁力
線)は、磁性薄膜に垂直に入って垂直に出ようとするた
め、磁石からの磁界は、磁電変換素子に有効に働く水平
磁界とほぼ直交する方向に修正されて、磁電変換素子に
及ぶようになる。よって、磁電変換素子の電気的特性の
変化量は、磁石と磁電変換素子とが最も近付いたときに
最大となり、両者の相対距離が大きくなると、急激に減
少するようになる。そして、磁石と磁電変換素子との相
対距離が所定値に達して、磁電変換素子が磁石の磁極端
部付近に面するようになると、磁電変換素子が受ける水
平磁界が最小(零)になると共に垂直磁界が最大とな
り、磁電変換素子の電気的特性は殆ど変化しなくなる
が、磁石と磁電変換素子との相対距離が更に大きくなる
と、磁電変換素子は、再び磁石から斜め方向の磁界を受
けるようになる。ところが、この場合に磁電変換素子が
受ける斜め方向の磁界は、ある程度弱いものであるた
め、その磁界は、磁性薄膜の上述した誘導作用によっ
て、磁電変換素子には作用しなくなる。
From this state, the magnet and the magnetoelectric conversion element are
The relative position to the child changes in the direction of the straight line connecting the two magnetic poles of the magnet
Then, as the relative distance between the two increases,
When the horizontal magnetic field from the
The magnetic field in the direction orthogonal to the plain magnetic field (hereinafter, the magnetic field in this direction
(Also called vertical magnetic field) becomes stronger, so the magnetoelectric conversion element
For the surface facing the magnet and the surface opposite the surface
It receives a magnetic field in an oblique direction. Here, the present invention
In the position detection device, the magnet is moved diagonally from the magnetoelectric conversion element.
When a magnetic field is applied, it is the surface of the magnetoelectric conversion element.
The magnetic thin film covered with an insulator on the
It has been corrected so that the electrical characteristics of the electrical conversion element do not change.
It That is, the oblique magnetic flux (magnetic force) emitted from the magnet
(Line) tries to enter and exit perpendicularly to the magnetic thin film.
Therefore, the magnetic field from the magnet acts horizontally on the magnetoelectric conversion element.
Corrected in a direction almost orthogonal to the magnetic field,
It will be covered. Therefore, the electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element
The amount of change is when the magnet and the magnetoelectric conversion element come closest to each other.
It becomes maximum and decreases rapidly when the relative distance between the two increases.
Will be less. Then, the phase of the magnet and the magnetoelectric conversion element
When the pair distance reaches a specified value, the magnetoelectric conversion element
When it comes close to the
Normal magnetic field is maximum while normal magnetic field is minimum (zero)
The electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element hardly change
However, the relative distance between the magnet and the magnetoelectric conversion element becomes larger.
Then, the magnetoelectric conversion element again receives the oblique magnetic field from the magnet.
I will start to kick. However, in this case, the magnetoelectric conversion element
The received magnetic field in the diagonal direction is weak to some extent.
Therefore, the magnetic field is generated by the above-mentioned inductive action of the magnetic thin film.
As a result, it does not act on the magnetoelectric conversion element.

【0010】このように、本発明の位置検出装置によれ
ば、磁石と磁電変換素子との相対位置が、磁石の両磁極
間を結ぶ直線方向に変化する場合に、磁石と磁電変換素
子との相対距離が大きくなるにしたがって、磁電変換素
子の電気的特性の変化量が、確実に小さくなるようにす
ることができる。尚、磁石と磁電変換素子との相対位置
が、磁石の両磁極間を結ぶ直線方向に対して直交する方
向に変化する場合には、磁石から磁電変換素子への水平
方向の磁界が単に弱くなるだけであり、この場合も、磁
石と磁電変換素子との相対距離が大きくなるにつれて、
磁電変換素子の電気的特性の変化量が小さくなる。従っ
て、本発明の位置検出装置によれば、上述した従来装置
のように、磁石と磁電変換素子との相対距離が大きくな
ったにも関わらず磁電変換素子の電気的特性の変化量が
大きくなってしてしまう、といった不都合を防止するこ
とができ、磁電変換素子における電気的特性の変化に基
づき、被検出体の位置を精度良く確実に検出することが
できるようになる。また、磁電変換素子の電気的特性の
変化量に基づき磁石と磁電変換素子とが最も近付いたこ
とを判定する場合には、その判定基準値を、電気的特性
の変化量の最大値(磁石と磁電変換素子とが最も接近し
たときの値)に対して小さく設定することができるた
め、ノイズや外乱等の影響を抑えることができ、正確な
判定が行えるようになる。また更に、磁電変換素子の電
気的特性の変化量は、磁石と磁電変換素子との相対距離
が大きくなると、急激に減少するようになるため、磁石
と磁電変換素子とが最も近付いたことを、より正確に検
出することができる。
As described above, according to the position detecting device of the present invention,
For example, the relative position of the magnet and the magnetoelectric conversion element is
When changing in the direction of the line connecting the magnets, the magnet and magnetoelectric conversion element
As the relative distance from the child increases, the magnetoelectric conversion element
Make sure that the change in the electrical characteristics of the child is small.
You can The relative position of the magnet and the magnetoelectric conversion element
Is the one that is orthogonal to the direction of the straight line connecting both magnetic poles of the magnet
Direction from the magnet to the magnetoelectric conversion element
The magnetic field in the direction is simply weakened, and again,
As the relative distance between the stone and the magnetoelectric conversion element increases,
The amount of change in the electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element becomes small. Obey
According to the position detecting device of the present invention,
, The relative distance between the magnet and the magnetoelectric conversion element is
However, the amount of change in the electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element
To prevent inconveniences such as becoming large
Based on changes in the electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element.
Therefore, the position of the detected object can be detected accurately and reliably.
become able to. In addition, the electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element
Based on the amount of change, the magnet and the magnetoelectric conversion element should be closest to each other.
When determining, the judgment reference value is the electrical characteristics.
The maximum value of the change amount of (the magnet and the magnetoelectric conversion element
Can be set smaller than the value when
Therefore, the influence of noise and disturbance can be suppressed, and
You will be able to make decisions. Furthermore, the electric power of the magnetoelectric conversion element
The amount of change in the air characteristics is the relative distance between the magnet and the magnetoelectric conversion element.
Becomes larger, it will decrease sharply.
More accurately to detect that the
Can be issued.

【0011】[0011]

【実施例】図面に基づき本発明の一実施例を詳細に説明
する。但し、本発明は以下に詳述する一実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
当業者が想到し得る全ての実施例を含む。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the one example described in detail below, within a range not departing from the gist of the present invention,
It includes all examples that can occur to those skilled in the art.

【0012】本発明の一実施例であるピストン位置検出
装置10は、図1に示すように、非磁性体からなるシリ
ンダ90の外壁に取り付けられ、シリンダ90内を図1
において左右方向に摺動するピストン92に埋め込まれ
た永久磁石1からの磁界の強度に基づきピストン92の
位置を検出するためのものである。尚、永久磁石1はピ
ストン92の周面に沿った円筒状に形成されており、図
1において左右側が夫々N極とS極になっている(図7
参照)。
As shown in FIG. 1, a piston position detecting device 10 which is an embodiment of the present invention is attached to the outer wall of a cylinder 90 made of a non-magnetic material, and the inside of the cylinder 90 is shown in FIG.
Is for detecting the position of the piston 92 based on the strength of the magnetic field from the permanent magnet 1 embedded in the piston 92 that slides in the left-right direction . The permanent magnet 1 is
It is formed in a cylindrical shape along the peripheral surface of the stone 92.
In Fig. 1, the left and right sides are the north pole and the south pole, respectively (Fig. 7).
reference).

【0013】ピストン位置検出装置10は、プリント基
板60表面に検出回路62を構成する各素子が配設され
ると共にプリント基板60の裏面に磁気抵抗(MR)素
子チップ20が取り付けられている。又、プリント基板
60の裏面には、検出回路62に電源を供給するための
リード線70も接続されている。そして、シリンダ90
への取付面側を除き、それらプリント基板60、検出回
路62、及びMR素子チップ20等を覆う鋼板製シール
ドカバー80が設けられている。シールドカバー80の
開口部周縁には、合成ゴムよりなる基盤82が装着さ
れ、この基盤82がシリンダ90の外壁に固定されるこ
とによって位置検出装置10がシリンダ90に取り付け
られる。
In the piston position detecting device 10, each element constituting the detection circuit 62 is arranged on the surface of the printed board 60, and the magnetoresistive (MR) element chip 20 is attached to the back surface of the printed board 60. A lead wire 70 for supplying power to the detection circuit 62 is also connected to the back surface of the printed circuit board 60. And the cylinder 90
A shield cover 80 made of a steel plate is provided to cover the printed circuit board 60, the detection circuit 62, the MR element chip 20 and the like except for the mounting surface side thereof. A base 82 made of synthetic rubber is attached to the periphery of the opening of the shield cover 80, and the position detection device 10 is attached to the cylinder 90 by fixing the base 82 to the outer wall of the cylinder 90.

【0014】MR素子チップ20は、図2及び図3に模
式的に示すように、表面にパーマロイ製の磁気抵抗(M
R)素子パターン24及び半田パッド部26が形成され
たガラス製基板22(図4参照)のパターン形成部25
の表面をSiO2の絶縁体34で覆った後、その絶縁体3
4の表面及び基板22の裏面に、コバルト系アモルファ
スで厚さ10μmの磁性薄膜30及び同じく5μmの磁
性薄膜32をそれぞれ積層し、更に表面の磁性薄膜32
の上に、SiO2の絶縁体36を積層することにより形成
されている。なお、半田パッド部26の上面には、ニッ
ケルメッキ27だけが施されている。
The MR element chip 20 has a magnetic resistance (M) made of permalloy on the surface, as schematically shown in FIGS.
R) Pattern forming portion 25 of the glass substrate 22 (see FIG. 4) on which the element pattern 24 and the solder pad portion 26 are formed
After covering the surface of the substrate with the insulator 34 of SiO 2 , the insulator 3
4, a cobalt-based amorphous magnetic thin film 30 having a thickness of 10 μm and a magnetic thin film 32 having a thickness of 5 μm are laminated on the front surface of the substrate 4 and the back surface of the substrate 22, respectively.
It is formed by stacking an insulator 36 of SiO 2 on the above. Note that only the nickel plating 27 is applied to the upper surface of the solder pad portion 26.

【0015】MR素子チップ20は、図5に示すよう
に、洗浄工程(I)からダイシング工程(X)までを経て製
造される。まず、洗浄工程(I)においてガラス基板22
aを洗浄層の中性洗剤の中で洗浄して基板表面を浄化
し、次の工程における蒸着が良好に行えるよう準備す
る。蒸着工程(II)では、基板22aの片側面に、ICB
蒸着装置によりパーマロイ40を蒸着する。更にレジス
ト工程(III) において、スピンナーによりパーマロイ4
0の外側面にフォトレジスト41を塗布し、プリベイク
する。
As shown in FIG. 5, the MR element chip 20 is manufactured through a cleaning process (I) to a dicing process (X). First, in the cleaning step (I), the glass substrate 22
The surface of the substrate is cleaned by washing a in a cleaning layer with a neutral detergent, and preparation is made so that vapor deposition in the next step can be performed well. In the vapor deposition process (II), the ICB is attached to one side surface of the substrate 22a.
The permalloy 40 is vapor-deposited by the vapor deposition device. Further, in the resist process (III), a spinner was used to permloy 4
Photoresist 41 is applied to the outer surface of 0 and prebaked.

【0016】プリベイク後、露光工程(IV)にて、図4に
示すようなパターン形状を複数型どったワーキングマス
クをフォトレジスト41の塗布面に被せつつアライナー
により紫外線を照射する。照射後、現像工程(V) で、現
像液を蓄えた現像槽に入れて現像し、基板22a上の蒸
着膜に塗布されたフォトレジスト41により複数のMR
素子パターンを型どる。さらに、これをポストベイクし
た後、エッチング工程(VI)で、エッチング槽においてフ
ォトレジスト41に覆われていないパーマロイ40を腐
食して、パーマロイ40によるMR素子パターン24及
び半田パッド部26を形成する。
After the pre-baking, in the exposure step (IV), the working surface having a plurality of pattern shapes as shown in FIG. After the irradiation, in the developing step (V), the developing solution is stored in a developing tank for development, and a plurality of MRs are formed by the photoresist 41 applied to the vapor deposition film on the substrate 22a.
Shape the element pattern. Further, after this is post-baked, in the etching step (VI), the permalloy 40 not covered with the photoresist 41 is corroded in the etching tank to form the MR element pattern 24 and the solder pad portion 26 by the permalloy 40.

【0017】剥離工程(VII) で、残ったフォトレジスト
41を剥離する。そして、磁性膜形成工程(VIII)でMR
素子パターン24が形成されたパターン形成部25を露
出させたマスクを被せ、パターン形成部25の上へ絶縁
体34を積層し、半田パッド部26の上にニッケルメッ
キ27を施す。更に、絶縁体34の上に磁性薄膜32を
蒸着し、基板22aの逆側面には、全面に磁性薄膜30
を蒸着する。
In the stripping step (VII), the remaining photoresist 41 is stripped. Then, in the magnetic film forming step (VIII), MR
A mask exposing the pattern forming portion 25 on which the element pattern 24 is formed is covered, an insulator 34 is laminated on the pattern forming portion 25, and nickel plating 27 is applied on the solder pad portion 26. Further, a magnetic thin film 32 is vapor-deposited on the insulator 34, and the magnetic thin film 30 is entirely formed on the opposite side surface of the substrate 22a.
Vapor deposition.

【0018】そして、真空高温炉による熱処理工程(IX)
を経て、ダイシング工程(X)で約4mm四方ほどの各パ
ターン毎に切断して個々のMR素子チップ20を形成す
る。なお、熱処理工程(IX)は、必須の工程ではなく省
略されることもある。
Then, the heat treatment process (IX) in a vacuum high temperature furnace
Then, in the dicing process (X), each MR element chip 20 is formed by cutting each pattern of about 4 mm square. The heat treatment step (IX) is not an essential step and may be omitted.

【0019】つぎにプリント基板60に設けられた検出
回路62について図6に基づき説明する。検出回路62
は、電源電圧を分圧して基準電圧を設定する抵抗R1、
R2、それらの抵抗と並列に設けられたMR素子チップ
20、設定された基準電圧とMR素子チップ20の抵抗
値の変化に基づき変化するMR出力電圧との大小を比較
するコンパレータ72、コンパレータ72の出力部に接
続されその出力に基づきON・OFFするpnp型トラ
ンジスタ74、及びトランジスタ74がONしたとき点
灯する表示ランプ68等で構成され、リード線70を介
して電源78から電力の供給を受けている。
Next, the detection circuit 62 provided on the printed circuit board 60 will be described with reference to FIG. Detection circuit 62
Is a resistor R1 that divides the power supply voltage to set a reference voltage,
R2, an MR element chip 20 provided in parallel with those resistors, and a comparator 72 and a comparator 72 for comparing the magnitude of a set reference voltage and an MR output voltage that changes based on a change in the resistance value of the MR element chip 20. It is composed of a pnp-type transistor 74 which is connected to an output section and is turned on and off based on the output, and a display lamp 68 which is turned on when the transistor 74 is turned on, and receives electric power from a power source 78 via a lead wire 70. There is.

【0020】シリンダ90内でピストン92に連動する
永久磁石1と位置検出装置10に設けられたMR素子チ
ップ20との相対的な位置関係、及び検出回路62の作
動原理を図1、図6及び図7に基づき詳述する。
The relative positional relationship between the permanent magnet 1 interlocked with the piston 92 in the cylinder 90 and the MR element chip 20 provided in the position detection device 10 and the operating principle of the detection circuit 62 are shown in FIGS. This will be described in detail with reference to FIG.

【0021】図7a)に示すように、永久磁石1が線P上
を移動する場合に点0のMR素子チップ20に及ぶ磁束
の様子は、永久磁石1を固定し線Pに平行で点0を含む
線Q上をMR素子チップ20が移動した場合の磁束の様
子と同じである。
As shown in FIG. 7a, when the permanent magnet 1 moves on the line P, the state of the magnetic flux reaching the MR element chip 20 at the point 0 is as follows. This is the same as the state of the magnetic flux when the MR element chip 20 moves on the line Q including the.

【0022】図7a)乃至c)に示すように、永久磁石1が
MR素子チップ20に最も近づいたとき、MR素子チッ
プ20に及ぶ磁束密度の水平成分は最大であるため、M
R出力電圧も最大となる。そのとき、MR出力電圧が抵
抗R1,R2で設定された基準電圧を上回るので、コン
パレータ72のout出力電圧がLowとなり、トラン
ジスタ74がONされ表示ランプ68が点灯する。
As shown in FIGS. 7a) to 7c), when the permanent magnet 1 is closest to the MR element chip 20, the horizontal component of the magnetic flux density reaching the MR element chip 20 is the maximum, so that M
The R output voltage also becomes maximum. At that time, since the MR output voltage exceeds the reference voltage set by the resistors R1 and R2, the out output voltage of the comparator 72 becomes Low, the transistor 74 is turned on, and the display lamp 68 is turned on.

【0023】永久磁石1がMR素子チップ20から遠ざ
かり、MR素子チップ20に及ぶ水平方向の磁束密度が
減ると、MR出力電圧も減少し基準電圧を下回わる。す
ると、コンパレータ72のout出力電圧もHiとなっ
てトランジスタ74はOFFして表示ランプ68も消え
る。
When the permanent magnet 1 moves away from the MR element chip 20 and the horizontal magnetic flux density reaching the MR element chip 20 decreases, the MR output voltage also decreases and falls below the reference voltage. Then, the out output voltage of the comparator 72 also becomes Hi, the transistor 74 is turned off, and the display lamp 68 is also extinguished.

【0024】ところで、図7a)に点線で示す磁束の様子
から理解されるように、磁束密度はMR素子チップ20
がX地点にあるとき垂直成分のみであるため、MR出力
電圧は最小値を取る(図7b)参照)。永久磁石1がMR
素子チップ20に最も近づいたときに最大である水平方
向の磁束密度成分は、X地点に近付くにつれて小さくな
り、X地点で零になる。しかし、X地点を越えて永久磁
石1が更にMR素子チップ20から遠ざかると、ある程
度の大きさの水平方向の磁束密度成分が再び生じる。
By the way, as can be understood from the state of the magnetic flux indicated by the dotted line in FIG. 7a), the magnetic flux density is the MR element chip 20.
Since there is only a vertical component when is at point X, the MR output voltage takes a minimum value (see FIG. 7b). Permanent magnet 1 is MR
The horizontal magnetic flux density component, which is maximum when the element is closest to the element chip 20, decreases as it approaches the point X, and becomes zero at the point X. However, when the permanent magnet 1 further moves away from the MR element chip 20 beyond the point X, a horizontal magnetic flux density component of a certain magnitude is generated again.

【0025】そのため磁性薄膜を有しない従来例にあっ
ては、図7b)に点線で示すように、MR出力電圧はX地
点で一旦最小になるにもかかわらず、X地点を越えて永
久磁石1が更にMR素子チップ20から遠ざかると、再
び生じた水平方向の磁束密度成分に対応してMR出力電
圧も再び大きくなる。
Therefore, in the conventional example having no magnetic thin film, as shown by the dotted line in FIG. 7b), although the MR output voltage once becomes the minimum at the X point, it exceeds the X point and the permanent magnet 1 However, when the distance from the MR element chip 20 is further increased, the MR output voltage also increases again corresponding to the regenerated horizontal magnetic flux density component.

【0026】しかしながら、本実施例によれば、磁気抵
抗体のMR素子パターン24の上下に透磁率の高い磁性
薄膜30、32が配設されて磁界が誘導され、X地点を
越えて永久磁石1がMR素子チップ20から遠ざかって
も、水平方向の磁束密度成分は殆どMR素子パターン2
4に及ばず、従って図7b)に実線で示すように、MR出
力電圧もX地点で最小になった後、略その最小値のまま
推移する。
However, according to this embodiment, the magnetic thin films 30 and 32 having high magnetic permeability are arranged above and below the MR element pattern 24 of the magnetoresistive body to induce the magnetic field, and the permanent magnet 1 is crossed beyond the X point. Even if it is moved away from the MR element chip 20, most of the magnetic flux density component in the horizontal direction is the MR element pattern 2.
4 and thus, as indicated by the solid line in FIG. 7b), the MR output voltage also becomes minimum at the point X and then remains at its minimum value.

【0027】実際に位置検出装置を用いて実験した場合
の実験データ(図7b)の原理図に対応する)を図8に示
す。磁性薄膜30、32を用いていない従来の位置検出
装置による実験データは、図8に点線で示すように、永
久磁石がMR素子に一番近付いたMR出力電圧最大の位
置からピストンが変位するに伴いMR出力電圧は減少
し、X地点で一旦最小になるけれども再びMR出力電圧
が大きくなり、三つの山を持った曲線となる。従って、
例えば永久磁石がMR素子に最も近付いた位置でのみ、
MR出力電圧が基準電圧を越えるようにするには、基準
電圧を80mvくらいの高い値に設定する必要があり、
その基準電圧とMR出力電圧最大値(約90mv)との
差が小さくピストン位置の検出確度に不安があった。具
体的には例えば、ほんの10mv強のノイズや外乱によ
ってピストン位置の誤検出が生じる虞があった。これに
対し、図8に実線でその実験データを示す本実施例によ
れば、永久磁石94がMR素子チップ20に最も近付い
た場合にMR出力電圧最大値(約87mv)をとり、そ
の最大値のみを頂点とした美しい山形の曲線となる。従
って、本実施例においては基準電圧を低く設定(例えば
50mv以下)することができ、ピストン92の位置を
確実に検出することが出来る。
FIG. 8 shows experimental data (corresponding to the principle diagram of FIG. 7b) in the case of actually performing an experiment using the position detecting device. Experimental data obtained by a conventional position detecting device that does not use the magnetic thin films 30 and 32 shows that the piston is displaced from the position of the maximum MR output voltage where the permanent magnet is closest to the MR element, as shown by the dotted line in FIG. Along with this, the MR output voltage decreases, and becomes the minimum once at the point X, but the MR output voltage increases again and becomes a curve having three peaks. Therefore,
For example, only at the position where the permanent magnet is closest to the MR element,
In order to make the MR output voltage exceed the reference voltage, it is necessary to set the reference voltage to a high value of about 80 mv.
The difference between the reference voltage and the maximum MR output voltage (about 90 mv) was small, and there was concern about the detection accuracy of the piston position. Specifically, for example, there is a possibility that the piston position may be erroneously detected due to noise or disturbance of only 10 mv. On the other hand, according to the present embodiment whose experimental data is shown by the solid line in FIG. 8, when the permanent magnet 94 comes closest to the MR element chip 20, the MR output voltage maximum value (about 87 mv) is taken and the maximum value is obtained. A beautiful mountain-shaped curve with only the tip as the peak. Therefore, in this embodiment, the reference voltage can be set low (for example, 50 mv or less), and the position of the piston 92 can be reliably detected.

【0028】また、図8に点線で示すように、従来例で
はMR出力電圧が最大であるピストン位置に幅がある
(つまりグラフ曲線の頂点が不明確になっている)。こ
れに対し、本実施例によれば、図8に実線で示すよう
に、MR出力電圧が最大を示す付近では、グラフの変化
が大きく、最大MR出力電圧を示すピストン位置を特定
することが可能である(従来例に比べ実施例はグラフ曲
線の頂点が尖っている)。従って、本実施例によれば、
永久磁石1がMR素子チップ20に最も近付いたときに
だけMR出力電圧が最大になるようにして、ピストン9
2の位置の検出精度を高めることが出来る。
Further, as shown by the dotted line in FIG. 8, in the conventional example, there is a width in the piston position where the MR output voltage is maximum (that is, the apex of the graph curve is unclear). On the other hand, according to the present embodiment, as shown by the solid line in FIG. 8, in the vicinity of the maximum MR output voltage, there is a large change in the graph, and it is possible to specify the piston position that exhibits the maximum MR output voltage. (Compared to the conventional example, the apex of the graph curve is sharper in the embodiment). Therefore, according to this embodiment,
The MR output voltage is maximized only when the permanent magnet 1 comes closest to the MR element chip 20, and the piston 9
The detection accuracy of the position 2 can be improved.

【0029】本実施例により生ずる効果を裏付けるた
め、図9に示すような、ピストン192に連動する永久
磁石101からの磁束密度を、ちょうど本実施例のMR
素子パターン24の位置に該当する5点の検出部200
で検出し解析する有限要素解析モデルを設計した。この
モデルに基づき、ピストン192のヘッドとシリンダの
基準位置ヘッド190とが当接した位置を変位零とし
て、ピストン192の移動に伴う変位5、9、10及び
20mmの各変位位置において解析を行い、その解析結
果を、それぞれ図10乃至図14として示す。尚、各図
において、(A)、(B)、及び(C)は、それぞれ、
本実施例に対応して二枚のアモルファス磁性薄膜13
0、132を用いた場合、一枚のアモルファス磁性薄膜
130を用いた場合、及びアモルファス磁性薄膜を用い
ない従来例に対応する場合、を示し、それら各図におい
て、ピストン192の変位を示す概略図と共に、検出部
200付近での磁束の様子及び検出部200における磁
束ベクトルを、それぞれ拡大して示す。
In order to support the effect produced by this embodiment, the magnetic flux density from the permanent magnet 101 interlocking with the piston 192, as shown in FIG.
Five-point detection unit 200 corresponding to the position of the element pattern 24
A finite element analysis model to detect and analyze with is designed. Based on this model, the position at which the head of the piston 192 and the reference position head 190 of the cylinder contact each other is set to zero displacement, and analysis is performed at displacement positions of 5, 9, 10 and 20 mm associated with the movement of the piston 192. The analysis results are shown in FIGS. 10 to 14, respectively. In each figure, (A), (B), and (C) are respectively
Corresponding to the present embodiment, two amorphous magnetic thin films 13
0 and 132 are used, a single amorphous magnetic thin film 130 is used, and a case corresponding to a conventional example in which the amorphous magnetic thin film is not used are shown. In each of these drawings, a schematic diagram showing the displacement of the piston 192 is shown. At the same time, the state of the magnetic flux in the vicinity of the detection unit 200 and the magnetic flux vector in the detection unit 200 are each enlarged and shown.

【0030】変位零の位置では図10に示すように、二
枚のアモルファス磁性薄膜130、132の間に検出部
200を設けた場合(A)と、アモルファス磁性薄膜を
用いない場合(C)とで、磁束の様子は殆ど変わらな
い。これは、二枚の磁性薄膜130、132において磁
化飽和が生じているためである。それに対し、永久磁石
101と検出部200との間にのみアモルファス磁性薄
膜130を配設した場合(B)は、変位零の場合でも薄
膜130により磁界の誘導が行われている。
At the position of zero displacement, as shown in FIG. 10, there are a case where the detection unit 200 is provided between the two amorphous magnetic thin films 130 and 132 (A) and a case where the amorphous magnetic thin film is not used (C). Then, the appearance of magnetic flux is almost unchanged. This is because the magnetic saturation occurs in the two magnetic thin films 130 and 132. On the other hand, when the amorphous magnetic thin film 130 is provided only between the permanent magnet 101 and the detection unit 200 (B), the thin film 130 induces a magnetic field even when the displacement is zero.

【0031】変位5、9、10及び20mmの各位置で
は、図11乃至図14に各々示されるように、アモルフ
ァス磁性薄膜を用いない場合(C)に比べ、アモルファ
ス磁性薄膜130及び132を用いた場合(A)、一枚
のアモルファス磁性薄膜130を用いた場合(B)共
に、アモルファス磁性薄膜130又は132による磁界
の誘導が行われて、磁性薄膜130から検出部200へ
向かう磁束が薄膜130面に対し垂直方向に修正され
いる。つまり、ピストン192の移動に伴い、永久磁石
101から検出部200へは斜め方向の磁束が向かうよ
うになるが、その磁束は、磁性薄膜130,132に垂
直に入って垂直に出ようとするため、検出部200に
は、垂直方向の磁束が及ぶこととなる。そして、その場
合、磁性薄膜130一枚(B)よりも磁性薄膜130、
132二枚(A)の方が、薄膜130面に対し垂直方向
へより強く磁束が誘導されている。
At each of the displacements of 5, 9, 10 and 20 mm, as shown in FIGS. 11 to 14, the amorphous magnetic thin films 130 and 132 were used as compared with the case where the amorphous magnetic thin film was not used (C). In both the case (A) and the case where a single amorphous magnetic thin film 130 is used (B), the magnetic field is induced by the amorphous magnetic thin film 130 or 132, and the magnetic flux from the magnetic thin film 130 to the detection unit 200 causes the thin film 130 surface. Corrected vertically to
There is. That is, as the piston 192 moves, the permanent magnet
An oblique magnetic flux goes from 101 to the detection unit 200.
However, the magnetic flux falls on the magnetic thin films 130 and 132.
Since it tries to enter directly and exit vertically,
Will have a vertical magnetic flux. And then
In this case, the magnetic thin film 130 is more than the magnetic thin film 130 (B),
In the case of 132 sheets (A), the magnetic flux is more strongly induced in the direction perpendicular to the surface of the thin film 130.

【0032】さらに、上記解析において変位に伴う検出
部200での磁束密度のベクトル軌跡について、アモル
ファス磁性薄膜130、132二枚の場合(A)を図1
5に、磁性薄膜を用いない場合(B)を図16に、それ
ぞれ示す。図15及び図16において、検出部200の
位置を原点とし、ピストン192(及び永久磁石10
1)の変位方向と平行な磁束密度のベクトル成分をY軸
に、それと直交するベクトル成分をX軸に取った。
Further, regarding the vector locus of the magnetic flux density in the detection unit 200 due to the displacement in the above analysis, the case of two amorphous magnetic thin films 130 and 132 (A) is shown in FIG.
FIG. 5 shows the case where the magnetic thin film is not used (B) in FIG. 15 and 16, with the position of the detection unit 200 as the origin, the piston 192 (and the permanent magnet 10).
The vector component of the magnetic flux density parallel to the displacement direction of 1) is taken on the Y axis, and the vector component orthogonal to it is taken on the X axis.

【0033】図15及び図16においても、アモルファ
ス磁性薄膜130、132が磁界を誘導していることに
よる影響が表れている。即ち、二枚の磁性薄膜130、
132を検出部200の両側に置いた図15に示される
場合には、水平方向の磁束密度最大の変位零点から変位
が大きくなるにしたがって、磁束密度の水平成分が少な
くなってゆき、水平成分が一旦零となると、その地点か
ら変位が更に大きくなっても、磁束密度の水平成分は略
零の値を取り続ける。これに対し、磁性薄膜を用いない
図16に示される場合には、磁束密度の水平成分が一旦
零となっても、それから更に変位が大きくなるとそれま
でとは逆向きではあるが一定の大きさの水平成分が検出
される。
Also in FIGS. 15 and 16, the influence of the amorphous magnetic thin films 130 and 132 inducing a magnetic field is shown. That is, the two magnetic thin films 130,
In the case shown in FIG. 15 in which 132 is placed on both sides of the detection unit 200, the horizontal component of the magnetic flux density decreases as the displacement increases from the displacement zero point of the maximum magnetic flux density in the horizontal direction. Once it reaches zero, the horizontal component of the magnetic flux density continues to take a value of approximately zero, even if the displacement increases from that point. On the other hand, in the case shown in FIG. 16 in which the magnetic thin film is not used, even if the horizontal component of the magnetic flux density once becomes zero, when the displacement further increases, it is in the opposite direction from that until then, but the magnitude is constant. The horizontal component of is detected.

【0034】以上、詳述したように、本実施例では、基
板22の裏面に形成したアモルファス磁性薄膜30、及
びMR素子パターン24の上に積層された絶縁体34の
表面に形成されたアモルファス磁性薄膜32により、
久磁石1からMR素子パターン24面への斜め方向の磁
界が、略垂直方向に修正される。よって、ピストン92
が図7のX地点を超えてMR素子パターン24(MRチ
ップ20)から遠ざかった場合に、永久磁石1からの水
平成分を含む斜め方向の磁界は、殆ど垂直方向に修正さ
れてMR素子パターン24に及ぶこととなり、この結
果、MR素子パターン24は、ピストン92の変位に応
じた強度の水平磁界を受けることとなる。従って、図8
に示すように、本実施例にかかる位置検出装置10のM
R出力電圧は、ピストン92がMR素子パターン24に
最も近付いたときにのみ最大で、その最大値を頂点とし
た山形の良好な特性を示す。それ故、その良好なMR出
力電圧特性に基づき、ピストン92の位置の検出精度を
高めることが出来ると共に、基準電圧を低い値に設定し
てピストン92の位置を確実に検出することも出来る。
As described above in detail, in this embodiment, the amorphous magnetic thin film 30 formed on the back surface of the substrate 22 and the amorphous magnetic thin film formed on the surface of the insulator 34 laminated on the MR element pattern 24 are used. the thin film 32, Hisashi
Magnetism in a diagonal direction from the permanent magnet 1 to the MR element pattern 24 surface
The field is modified in a substantially vertical direction. Therefore, the piston 92
Is beyond the X point in FIG.
20) Water from the permanent magnet 1 when moving away from
Diagonal magnetic fields containing flat components are corrected almost vertically.
And the MR element pattern 24 is reached.
As a result, the MR element pattern 24 responds to the displacement of the piston 92.
It will receive a horizontal magnetic field of the same strength. Therefore, FIG.
As shown in FIG.
The R output voltage is maximum only when the piston 92 comes closest to the MR element pattern 24, and exhibits a good mountain-shaped characteristic with the maximum value as the apex. Therefore, based on the excellent MR output voltage characteristic, the accuracy of detecting the position of the piston 92 can be enhanced, and the position of the piston 92 can be reliably detected by setting the reference voltage to a low value.

【0035】また、磁気誘導用として適した一定の薄さ
(1μm〜30μm)に全体を精度良く形成することが
難しかった(適切な薄さに形成したとしても特性の変化
が生じてしまう)一般の板材に比べ、磁性薄膜30、3
2はイオンプレーティングビーム法、真空蒸着、又はス
パッタリング等の薄膜形成技術により、特性をコントロ
ールしつつ一定の薄さに精度良く形成し得て磁界の誘導
を的確に行うことが出来る。従って、そのような磁性薄
膜30、32を用いた本実施例によれば、MR出力電圧
を適切にコントロールし、移動体の位置を正確に検出す
ることが可能である。
In addition, it was difficult to form the entire device with a constant thinness (1 μm to 30 μm) suitable for magnetic induction with high accuracy (there will be a change in characteristics even if it is formed to an appropriate thinness). Magnetic thin films 30, 3 compared to
2 can be accurately formed to a certain thinness by controlling the characteristics by a thin film forming technique such as an ion plating beam method, vacuum vapor deposition, or sputtering, and can accurately induce a magnetic field. Therefore, according to this embodiment using such magnetic thin films 30 and 32, it is possible to properly control the MR output voltage and accurately detect the position of the moving body.

【0036】さらに、前述のように、従来例に比べて良
好なMR出力電圧特性が得られる本実施例によれば、基
準電圧の設定にあたって許容幅があるため、検出回路6
2の温度変化や外乱等に柔軟に対応できると共に、MR
素子チップ20を汎用のものとすることが可能となっ
た。即ち、良好なMR出力電圧特性を有するMR素子チ
ップ20は、永久磁石の磁力や電気回路等の相違に基づ
き基準値にバラツキがある他の位置検出装置にも有効に
用いることが出来る。
Further, as described above, according to this embodiment, which can obtain a better MR output voltage characteristic than the conventional example, there is a tolerance in setting the reference voltage, so that the detection circuit 6
2 can flexibly respond to temperature changes and external disturbances, and MR
It has become possible to make the element chip 20 a general-purpose one. That is, the MR element chip 20 having a good MR output voltage characteristic can be effectively used for another position detecting device having a variation in the reference value due to the difference in the magnetic force of the permanent magnet or the electric circuit.

【0037】加えて、本実施例では、二枚の磁性薄膜3
0、32により永久磁石1からの磁界を誘導しているの
で、磁性薄膜30だけで誘導する場合に比べ、より的確
に磁界を誘導することが出来(図10乃至図14の
(A)及び(B)参照)、MR出力電圧をより適切にコ
ントロールして、ピストン92の位置を検出する精度及
び確度の向上を図ることが可能となった。
In addition, in this embodiment, two magnetic thin films 3 are used.
Since the magnetic field from the permanent magnet 1 is induced by 0 and 32, the magnetic field can be induced more accurately as compared with the case where only the magnetic thin film 30 is induced ((A) and ((A) in FIGS. 10 to 14). (See B)), the MR output voltage can be controlled more appropriately to improve the accuracy and accuracy of detecting the position of the piston 92.

【0038】また、本実施例で用いられるアモルファス
の磁性薄膜30、32は、一般の結晶膜に比べて成膜条
件が緩く製造が容易であるため、安価に量産することが
出来る。
Further, the amorphous magnetic thin films 30 and 32 used in the present embodiment can be mass-produced at low cost because the film forming conditions are looser and the manufacturing is easier than that of a general crystal film.

【0039】さらに加えて、本実施例で用いられるMR
素子チップ20は、図5に示すような製造工程を経て、
即ち、蒸着によりガラス基板22a上に複数のMR素子
チップ20のための成膜を一度に行なった後、個々のチ
ップ20毎に切断しているので、特性の揃ったMR素子
チップ20を容易に量産することが出来る。
In addition, the MR used in this embodiment
The element chip 20 undergoes a manufacturing process as shown in FIG.
That is, since the film formation for the plurality of MR element chips 20 is performed on the glass substrate 22a at one time by vapor deposition, the individual element chips 20 are cut into pieces, so that the MR element chips 20 having uniform characteristics can be easily formed. Mass production is possible.

【0040】なお、本実施例では二枚の磁性薄膜を用い
たが、図10乃至図14の(B)及び(C)を比べれば
明らかなように、二枚の磁性薄膜のどちらか一方のみで
も、永久磁石1からの磁界をMR素子パターン24に誘
導して、磁性薄膜を用いない場合に比べ良好なMR出力
電圧特性を得て、ピストン92の位置をより精度良く確
実に検出することが出来る。
Although two magnetic thin films were used in this embodiment, it is clear from comparing FIGS. 10 to 14 (B) and (C) that only one of the two magnetic thin films is used. However, by guiding the magnetic field from the permanent magnet 1 to the MR element pattern 24, a better MR output voltage characteristic can be obtained as compared with the case where no magnetic thin film is used, and the position of the piston 92 can be detected more accurately and reliably. I can.

【0041】また、前述した本実施例においてアモルフ
ァス磁性薄膜30、32に垂直方向の透磁率が小さく水
平方向の透磁率が大きいという磁気異方性を有する材料
を用いれば、その磁気異方性を利用して磁束密度の方向
だけでなく大きさもコントロールすることにより、永久
磁石1がMR素子チップ20に最も近付いたときだけM
R素子パターン24に水平方向の磁束密度成分が及ぶよ
うにすることも可能であり、そうすれば位置検出装置1
0の精度を更に向上させることが出来る。
If a material having a magnetic anisotropy that the magnetic permeability in the vertical direction is small and the magnetic permeability in the horizontal direction is large is used for the amorphous magnetic thin films 30 and 32 in the above-described embodiment, the magnetic anisotropy is reduced. By controlling not only the direction of the magnetic flux density but also the size of the magnetic flux density by utilizing it, M can be obtained only when the permanent magnet 1 comes closest to the MR element chip 20.
It is also possible that the R element pattern 24 is covered by the magnetic flux density component in the horizontal direction.
The accuracy of 0 can be further improved.

【0042】さらに、磁性薄膜30、32の材料として
は、本実施例で用いたアモルファスのような強磁性体だ
けでなく、反磁性体、または弱磁性体など、蒸着等によ
り薄膜を形成し得る全ての磁性体を使用することができ
る。磁石と磁電変換素子との相対位置の変化に対応した
磁電変換素子の電気的特性の変化を磁気誘導により実現
し得るものであれば、空気の透磁率と異なる透磁率を有
保磁力の小さい各種の物質を磁性薄膜の材料として用
いることが出来るからである。
Further, as a material for the magnetic thin films 30 and 32,
In addition to the ferromagnetic material such as the amorphous material used in this embodiment , any magnetic material such as a diamagnetic material or a weak magnetic material capable of forming a thin film by vapor deposition can be used. If the change in the electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element corresponding to the change in the relative position between the magnet and the magnetoelectric conversion element can be realized by magnetic induction, it has a magnetic permeability different from that of air and a small coercive force . This is because various substances can be used as the material of the magnetic thin film .

【0043】本発明にかかる位置検出装置は、本実施例
のようにピストンのような往復運動をする移動体の位置
を検出する場合だけでなく、モータ等の回転体や往復運
動以外の運動をする移動体の位置を検出する場合にも用
いることができる。本実施例のように磁石側が移動し位
置検出装置が固定されているのとは逆に、磁石をシリン
ダに固着しピストンに位置検出装置を取り付けるなど、
磁石側が固定され位置検出装置が移動する場合であって
も良い。また、本実施例では磁石として永久磁石1を用
いたが、その代わりに、電磁石や電流の流れる導体等、
磁界を発生させる種々のものを用いることも可能であ
る。
The position detecting apparatus according to the present invention is not limited to the case of detecting the position of a reciprocating moving body such as a piston as in the present embodiment, but it is not limited to a rotating body such as a motor or a motion other than reciprocating motion. It can also be used to detect the position of a moving body that moves. Contrary to the case where the magnet side moves and the position detecting device is fixed as in this embodiment, the magnet is fixed to the cylinder and the position detecting device is attached to the piston.
It may be a case where the magnet side is fixed and the position detecting device moves. Further, although the permanent magnet 1 is used as the magnet in the present embodiment, instead of this, an electromagnet, a conductor through which an electric current flows, or the like.
It is also possible to use various things which generate a magnetic field.

【0044】本実施例では、磁性薄膜を形成した基板2
2としてガラスを用いたが、シリコンやセラミック等を
用いても良い。また、本実施例ではSiO2が用いられた
絶縁体34、36として、ポリイミド等の有機絶縁材料
が用いられても良い。
In this embodiment, the substrate 2 on which the magnetic thin film is formed
Although glass is used as the material 2, silicon, ceramics, or the like may be used. Further, in this embodiment, an organic insulating material such as polyimide may be used as the insulators 34 and 36 using SiO 2 .

【0045】本実施例で用いられた強磁性金属抵抗素子
(MR素子)の代わりに、磁電変換素子としてホール素
子や半導体磁気抵抗素子等を用いることもできる。
Instead of the ferromagnetic metal resistance element (MR element) used in this embodiment, a Hall element, a semiconductor magnetoresistance element or the like can be used as a magnetoelectric conversion element .

【0046】[0046]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかる位
置検出装置においては、磁電変換素子の磁石と対向する
側の面、及びその面の反対側の面のうちの少なくとも一
方に、絶縁体を介して磁気誘導用の磁性薄膜を覆設する
ようにしているため、磁石から磁電変換素子へ斜め方向
の磁界が与えられた場合に、その磁界は、磁性薄膜の誘
導により、磁電変換素子の電気的特性が変化しない方向
に修正される。
As described above in detail, the present invention
In the position detector, it faces the magnet of the magnetoelectric conversion element.
Side surface and at least one of the opposite surfaces.
The magnetic thin film for magnetic induction through the insulator.
Since it is done so, the direction from the magnet to the magnetoelectric conversion element
Is applied to the magnetic thin film,
Direction in which the electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element do not change due to conduction
Will be corrected to.

【0047】従って、磁電変換素子の電気的特性は、被
検出体との相対位置変化に伴い変化する磁石からの距離
に忠実に変化することとなり、この結果、被検出体の位
置を精度良く確実に検出することが出来る。
Therefore, the electrical characteristics of the magnetoelectric conversion element are
Distance from the magnet that changes as the relative position to the detection object changes
Faithfully changes, and as a result, the position of the object to be detected can be detected accurately and reliably.

【0048】特に、本発明にかかる位置検出装置に用い
られる磁気誘導用の磁性薄膜は、蒸着等の薄膜形成技術
により、容易に厚さ精度良く形成することが出来るの
で、磁界に対する所期の誘導を正確に行うことが可能で
ある。
In particular, since the magnetic thin film for magnetic induction used in the position detecting device according to the present invention can be easily formed with a high thickness accuracy by a thin film forming technique such as vapor deposition, the desired induction against the magnetic field is obtained. Can be done accurately.

【0049】従って、そのような磁性薄膜を用いた本発
明にかかる位置検出装置にあっては、適切な磁界の誘導
を行なって、被検出体の位置を精度良く確実に検出する
ことが出来る。
Therefore, in the position detecting device according to the present invention using such a magnetic thin film , it is possible to accurately and surely detect the position of the object to be detected by appropriately guiding the magnetic field.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】シリンダ90に取り付けられた本発明の一実施
例に係るピストン位置検出装置10の概略を示す説明図
である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a piston position detection device 10 according to an embodiment of the present invention mounted on a cylinder 90.

【図2】MR素子チップ20の側面拡大説明図である。2 is an enlarged side view of the MR element chip 20. FIG.

【図3】MR素子チップ20の分解説明図である。FIG. 3 is an exploded view of the MR element chip 20.

【図4】基板22表面におけるパターン図である。FIG. 4 is a pattern diagram on the surface of a substrate 22.

【図5】MR素子チップ20の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the MR element chip 20.

【図6】本実施例の位置検出装置10の電気回路図であ
る。
FIG. 6 is an electric circuit diagram of the position detection device 10 according to the present embodiment.

【図7】ピストンの変位にともなう変化説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of changes accompanying displacement of a piston.

【図8】実験に基づくMR出力電圧特性図である。FIG. 8 is an MR output voltage characteristic diagram based on an experiment.

【図9】本実施例を想定した有限要素解析モデル説明図
である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a finite element analysis model assuming the present embodiment.

【図10】図9に示すモデルを用いた有限要素解析結果
の変位零の場合を示す説明図である。
10 is an explanatory diagram showing a case of zero displacement of a finite element analysis result using the model shown in FIG. 9. FIG.

【図11】図9に示すモデルを用いた有限要素解析結果
の変位5mmの場合を示す説明図である。
11 is an explanatory diagram showing a case of a displacement of 5 mm as a finite element analysis result using the model shown in FIG.

【図12】図9に示すモデルを用いた有限要素解析結果
の変位9mmの場合を示す説明図である。
12 is an explanatory diagram showing a case of a displacement of 9 mm as a finite element analysis result using the model shown in FIG.

【図13】図9に示すモデルを用いた有限要素解析結果
の変位10mmの場合を示す説明図である。
13 is an explanatory diagram showing a case of a displacement of 10 mm as a finite element analysis result using the model shown in FIG.

【図14】図9に示すモデルを用いた有限要素解析結果
の変位20mmの場合を示す説明図である。
14 is an explanatory diagram showing a case of a displacement of 20 mm as a finite element analysis result using the model shown in FIG.

【図15】二枚のアモルファス磁性薄膜130、132
を用いた場合の有限要素解析結果をベクトル軌跡として
示した説明図である。
FIG. 15 shows two amorphous magnetic thin films 130 and 132.
It is explanatory drawing which showed the finite element analysis result at the time of using as a vector locus.

【図16】アモルファス磁性薄膜を用いない従来技術に
対応した場合の有限要素解析結果をベクトル軌跡として
示した説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing, as a vector locus, a finite element analysis result in the case of supporting a conventional technique that does not use an amorphous magnetic thin film.

【図17】従来例を説明したブロック図である。FIG. 17 is a block diagram illustrating a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…磁石, 10…ピストン位置検出装
置,20…MR素子チップ, 22…基板,
24…MR素子パターン ,26…半田パッド部, 3
0、32…磁性薄膜,34、36…絶縁体,60…プリ
ント基板, 62…検出回路, 68…表示ラン
プ,70…リード線, 72…コンパレータ,
80…シールドカバー,92…ピストン,
1 ... Magnet, 10 ... Piston position detecting device, 20 ... MR element chip, 22 ... Substrate,
24 ... MR element pattern, 26 ... Solder pad portion, 3
0, 32 ... Magnetic thin film, 34, 36 ... Insulator, 60 ... Printed circuit board, 62 ... Detection circuit, 68 ... Indicator lamp, 70 ... Lead wire, 72 ... Comparator,
80 ... shield cover, 92 ... piston,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁石を備えた被検出体の近傍に配設さ
れ、該被検出体との相対位置変化に伴い変化する前記磁
石からの磁界強度に基づき、該被検出体の位置を検出す
る位置検出装置であって、前記磁石が最も近付いたときに該磁石と対向し且つその
ときに該磁石の両磁極間を結ぶ直線方向に水平な方向の
磁界を受けるように配設され、当該方向の 磁界強度に応
じて電気的特性が変化する磁電変換素子と、該磁電変換素子において前記磁石と対向する側の面及び
その面の反対側の面のうちの少なくとも一方に、絶縁体
を介して覆設された磁気誘導用の磁性薄膜と、 を備えた
ことを特徴とする位置検出装置。
1. A position of the object to be detected is detected based on a magnetic field strength from the magnet, which is arranged in the vicinity of the object to be detected having a magnet and changes with a relative position change with the object to be detected. A position detecting device that faces the magnet when the magnet comes closest and
Sometimes the horizontal direction of the straight line connecting both poles of the magnet
A magnetoelectric conversion element that is arranged so as to receive a magnetic field and whose electrical characteristics change according to the magnetic field strength in the direction, and a surface of the magnetoelectric conversion element that faces the magnet,
On at least one of the opposite sides of that side, insulator
And a magnetic thin film for magnetic induction which is covered with the position detecting device.
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