磁编码器装置的制作方法

专利名称：磁编码器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁传感器装置、使用该磁传感器装置的磁编码器装置、以及磁尺的制 造方法。
背景技术：
磁编码器装置例如如图21所示，包括在传感器面具备磁阻元件的磁传感器装置 1001、以及对于磁传感器装置1001对置移动的具备永磁体的磁尺1009，在该磁尺1009中， 形成沿与磁传感器装置1001的相对移动方向N极和S极交替排列的轨道。另外，在磁传感 器装置1001 —侧，在2块刚性基板中的一个刚性基板IOlOa上，形成A相磁阻图形的+a相 磁阻图形1025 (+a)、以及B相磁阻图形的+b相磁阻图形1025 (+b)，另外，在另一个刚性基 板IOlOb上，形成A相磁阻图形的-a相磁阻图形1025 (-a)、以及B相磁阻图形的_b相磁阻 图形1025 (_b)，使这2块刚性基板IOlOa与IOlOb对置。这里，A相磁阻图形与B相磁阻图 形以90°的相位差进行磁尺1009的移动检测。对此，由于+a相磁阻图形1025 (+a)与-a 相磁阻图形1025 (_a)以180°的相位差进行磁尺1009的移动检测，因此根据它们的差动输 出，能够进行磁尺1009的移动检测。另外，由于+b相磁阻图形1025 (+b)与-b相磁阻图形 1025 (-b)以180°的相位差进行磁尺1009的移动检测，因此根据它们的差动输出，能够进 行磁尺1009的移动检测(例如，参照专利文献1、2)。专利文献1 特开2005-249774号公报专利文献2 特开平6-207834号公报

发明内容
但是如图21所示，若使2块刚性基板IOlOa与IOlOb对置而构成磁传感器装置 1001，则由于2块刚性基板IOlOa与IOlOb各自形成的磁阻图形的灵敏度相差的原因，因此 在间隙尺寸变动时，偏置将变动，具有内插精度降低的问题。另外，磁编码器装置一般具有利用一定方向的磁场的强弱来进行位置检测的类 型、以及以饱和灵敏度区域(一般是指例如电阻值变化量k与磁场强度H能够近似用 “k oc H2”的式子表示的区域以外的区域)以上的磁场强度来检测旋转磁场(磁场向量的旋 转)的方向的类型，在这些检测方法中，检测旋转磁场的方向时的原理是，对由强磁性金属 构成的磁阻图形通电的状态下，在施加电阻值饱和的磁场强度时，利用磁场和电流方向的 夹角θ与磁阻图形的电阻值R之间用下式表示的关系。R = R0-kXsin2 θRtl 无磁场中的电阻值
k:电阻值变化量(饱和灵敏度区域以上时为常数)S卩，由于若角度θ变化，则电 阻值R变化，因此能够检测出磁尺1009与磁传感器装置1001的对置移动速度和移动方向。 另外，在检测磁场强弱的方式中，若以改善S/N比为目的，而使磁尺1009与磁传感器装置 1001的间隙尺寸变窄，则波形失真增大。与此相反，在检测旋转磁场的方式中，即随着磁尺 1009与磁传感器装置1001的对置移动，在检测磁场向量的旋转角的方式中，即使磁尺1009 与磁传感器装置1001的间隙尺寸变窄，也能够稳定得到正弦波分量。但是，在检测旋转磁场的方式中，虽能够求得大的磁场强度，但如图21所示，在使 2块刚性基板IOlOa与IOlOb对置的结构中，由于刚性基板IOlOb介于磁阻图形与磁尺1009 之间，因此存在不能使磁阻图形与磁尺1009的间隙尺寸变窄的问题。另外，在检测旋转磁场的方式中，与检测磁场的强弱的方式相同，对于磁尺 1009(永磁体)，即使以磁化曲线中的外部磁场的大小H、与磁通密度B之积求得的能积的最 大值(B · H)maX作为指标，来决定磁体原料，也存在不能得到足够的检测精度的问题。鉴于以上的问题，本发明的第1课题在于，提供一种即使磁传感器装置与磁尺的 间隙尺寸变化、也能够得到高检测精度的磁传感器装置及磁编码器装置。另外，在于提供一 种适于旋转磁场检测的磁传感器装置及磁编码器装置。本发明的第2课题在于，提供一种即使是采用旋转磁场检测方式时、也能够得到 高检测精度的磁编码器装置、以及适于该磁编码器装置中使用的磁尺的制造方法。为了解决上述第1课题，在本发明中，在具有彼此间有90°的相位差的A相磁阻 图形与B相磁阻图形的磁传感器装置中，其特征在于，前述A相磁阻图形具备以180°相位 差进行前述磁尺的移动检测的+a相磁阻图形与_a相磁阻图形，前述B相磁阻图形具备以 180°相位差进行前述磁尺的移动检测的+b相磁阻图形与_b相磁阻图形，前述+a相磁阻 图形、前述_a相磁阻图形、前述+b相磁阻图形、及前述_b相磁阻图形形成于1块基板的同 一面上，使前述+a相磁阻图形与前述相磁阻图形位于对角的位置，前述+b相磁阻图形 与前述_b相磁阻图形位于对角的位置。在本发明中，由于这样形成，使得+a相磁阻图形与_a相磁阻图形位于对角的位 置，+b相磁阻图形与-b相磁阻图形位于对角的位置，因此4相的磁阻图形能够在同一面内 走线，能够将构成A相的磁阻图形、及构成B相的磁阻图形的全部形成于1块基板的同一 面上。所以，任何磁阻图形都具有相同的灵敏度，因此即使传感器面与磁尺的间隙尺寸变动 时，偏置也不变动，能够得到高的内插精度。因而，即使组装时传感器面相对于磁尺倾斜，也 能够抑制对内插精度的影响。另外，由于磁阻图形容易走线，因此能够配置多个高频消除用 的图形。在本发明中，前述+a相磁阻图形及前述_a相磁阻图形中的一个磁阻图形、和前述 +b相磁阻图形及前述_b相磁阻图形中的一个磁阻图形，最好与形成于该一个磁阻图形的 形成区域之间的第1公共端子连接，前述+a相磁阻图形及前述相磁阻图形中的另一个 磁阻图形、和前述+b相磁阻图形及前述_b相磁阻图形中的另一个磁阻图形，最好与形成于 该另一个磁阻图形的形成区域之间的第2公共端子连接。若由这样构成，则由于在基板上 能够使不同相的磁阻图形彼此接近，因此能够提高检测精度。本发明的磁传感器装置，能够与具有沿着相对于该磁传感器装置的相对移动方 向、N极与S极交替排列的轨道的磁尺一起，用于构成磁编码器装置。在这种情况下，本发明的磁编码器装置，能够构成作为利用一定方向的磁场的强弱来进行位置检测的类型、或 者用饱和灵敏度区域以上的磁场强度来检测旋转磁场的方向的类型。另外，也可以构成作 为用饱和灵敏度区域以外的区域的磁场强度来检测旋转磁场的方向的类型。本发明的前述磁传感器装置，若适用于利用前述A相磁阻图形及前述B相磁阻图 形的与前述磁尺对置的各图形面所构成的传感器面与前述轨道面对面、检测在前述磁尺中 的面内方向的指向变化的旋转磁场的磁编码器装置，则是有效的。在这种情况下，前述传感 器面在前述轨道的宽度方向上，最好形成为超过前述传感器面的两端部分对置的前述轨道 的宽度方向的两端的边缘部分的大小。再有，前述磁传感器装置的前述传感器面最好与前 述轨道的宽度方向的边缘部分面对面，从而能够检测在该边缘部分中的面内方向的指向变 化的旋转磁场。本申请的申请人调查研究了磁尺表面的磁场，结果得到了新的见解，即，在 N极与S极交替排列的轨道的宽度方向的边缘部分，形成面内方向的指向变化的旋转磁场。 本发明是基于这样的新的见解而完成的，如果在轨道的宽度方向的边缘部分形成面内方向 的指向变化的旋转磁场，则即使让磁传感器装置的传感器面与轨道的宽度方向的边缘部分 附近面对面，也能够检测出旋转磁场，构成磁编码器装置。另外，若是让磁传感器装置的传 感器面与磁尺面对面，则与传感器面垂直面向磁尺的情况不同，由于能够避免在离开磁尺 的位置磁场没有达到饱和灵敏度区域的情况，因此能够提高检测精度。再有，在本发明中， 由于将构成A相的磁阻图形、及构成B相的磁阻图形的全部形成于1块基板的同一面上，因 此如果在基板中将形成磁阻图形一侧的面面对着磁尺一侧，则能够使磁阻图形与磁尺的间 隙尺寸变窄。所以，能够将磁阻图形配置在可检测出旋转磁场的磁场内。在本发明中，前述磁尺中可以采用这样的构成，前述轨道在宽度方向并列多条轨 道，在前述多个轨道中，相邻的轨道之间的N极与S极的位置在前述相对移动方向偏移。例 如可以采用这样的构成，在前述多个轨道中，相邻的轨道之间的N极与S极的位置在前述相 对移动方向偏移1个磁极的大小。如果相邻的轨道之间的N极与S极的位置在相对移动方 向偏移，则轨道的宽度方向的边缘部分中，在轨道的边界部分会产生强度大的旋转磁场。因 而，如果使磁传感器的传感器面与这样的轨道的边界部分面对面，则能够提高磁编码器装 置的灵敏度。在本发明中，最好前述磁尺的前述轨道在宽度方向并列3列以上，前述传感器面 与宽度方向上3列以上的轨道对置，而且，在前述传感器面的两端部分对置的轨道之间，在 前述相对移动方向上，N极、S极位置一致。若由这样构成，则具有以下优点，即使磁传感器 装置与磁尺的宽度方向的对置位置发生偏移，检测灵敏度也不变化。在本发明中，在前述多个轨道中，最好相邻的轨道之间的N极及S极直接接触。即， 由于在相邻的轨道之间的N极与S极之间，例如当中没有不存在磁极的无磁化部分或非磁 性部分，因此在相邻轨道的彼此之间的边界部分，能够产生强度更大的旋转磁场。本发明的磁编码器装置，也可以构成线性编码器或旋转编码器的某一种编码器。另外，为了解决上述第2课题，在本发明中，磁编码器装置包括具备永磁体的磁 尺、以及具备检测来自该磁尺的磁场的磁阻元件的磁传感器装置，在前述永磁体中形成沿 着与前述磁传感器的相对移动方向N极与S极交替排列的轨道，在前述磁编码器装置中，其 特征在于，前述磁传感器装置检测在前述轨道的宽度方向的边缘部分中面内方向的指向变 化的旋转磁场，前述永磁体的厚度为Imm以上，最好为2mm以上。
在本发明中，由于采用检测旋转磁场的方式，因此即使以改善S/N比为目的而使 磁传感器装置与磁尺的间隙尺寸变窄，也能够稳定得到正弦波分量。另外，本申请的申请 人根据各种研究，得到以下见解，在旋转磁场检测方式的情况下，相比于以能积的最大值 (B · H)max为指标，若以永磁体的厚度为指标，则能得到足够的检测精度，根据该见解，由于 使永磁体的厚度为Imm以上，最好是2mm以上，因此能够得到足够的检测精度。在本发明的其它形态中，磁编码器装置包括具备永磁体的磁尺、以及具备检测来 自该磁尺的磁场的磁阻元件的磁传感器装置，在前述永磁体中形成沿着与前述磁传感器的 相对移动方向、N极与S极交替排列的轨道，在前述磁编码器装置中，其特征在于，前述磁传 感器装置检测在前述轨道的宽度方向的边缘部分中面内方向的指向变化的旋转磁场，同时 检测在前述磁阻元件的磁阻曲线中、表示相对于从无磁场中的电阻值起的最大电阻变化率 为20%以上的电阻变化的区域的磁场，并进行输出。在本发明中，由于采用检测旋转磁场的方式，因此即使以改善S/N比为目的而使 磁传感器装置与磁尺的间隙尺寸变窄，也能够稳定得到正弦波分量。另外，本申请的申请人 根据各种研究，即使是采用旋转磁场检测方式的情况，不限于饱和灵敏度区域，由于利用了 相当于在磁阻元件的磁阻曲线中、相对于从无磁场中的电阻值起的最大电阻变化率为20% 以上的下底部分的饱和灵敏度区域及准饱和灵敏度区域的磁场，因此能够得到足够的检测 精度。在本发明中，也可以将上述2个形态进行组合。也就是说，可以采用这样的构成， 即，磁编码器装置包括具备永磁体的磁尺、以及具备检测来自该磁尺的磁场的磁阻元件的 磁传感器装置，前述永磁体中形成沿着与前述磁传感器的相对移动方向、N极与S极交替排 列的轨道，在前述磁编码器装置中，前述磁传感器装置检测在前述轨道的宽度方向的边缘 部分中面内方向的指向变化的旋转磁场，前述永磁体的厚度为Imm以上，检测在前述磁阻 元件的磁阻曲线中、表示相对于从无磁场中的电阻值起的最大电阻变化率为20%以上的电 阻变化的区域的磁场，并进行输出。在本发明中，前述磁尺例如在背面侧具备衬底层，在表面侧具备保护层。在本发明中，构成前述永磁体的磁体原料的、用外部磁场的大小H与磁通密度B之 积所求出的能积的最大值(B · H)max最好为1. 2MG0e以上。在本发明中，最好采用这样构成，S卩，前述永磁体的前述轨道在宽度方向并列多条 轨道，在前述多个轨道中，相邻的轨道之间N极与S极的位置在前述相对移动方向偏移。在本发明中，可以采用这样构成，S卩，在前述多个轨道中，在相邻的轨道之间N极 与S极的位置在前述相对移动方向偏移1个磁极的大小。在本发明中，可以采用这样的构成，S卩，前述永磁体的前述轨道在宽度方向并列2 列以上。在本发明中，也可以采用这样构成，S卩，前述永磁体的前述轨道在宽度方向并列3 列以上，前述磁传感器装置与前述3列以上的轨道中的奇数列部分的轨道对置，而且，在该 磁传感器装置的两端部分对置的轨道之间，前述相对移动方向上，N极、S极位置一致。在本发明中，前述永磁体最好是磁极仅面对着该永磁体的正反方向的各向异性磁 体。若这样构成，则能够得到强磁场。本发明的磁编码器装置，构成作为线性编码器或旋转编码器。
7
本发明中的磁尺制造方法，该磁尺具备N极与S极交替排列的轨道在宽度方向并 列多条轨道、并在相邻的轨道之间N极与S极的位置在前述轨道的相对移动方向偏移的永 磁体，在该磁尺的制造方法中，其特征在于，包括对应该构成前述永磁体的磁体原料进行 磁化，使得在前述轨道的相对移动方向N极与S极交替排列的第1磁化工序；以及使相邻的 轨道之间的N极与S极的位置在前述轨道的相对移动方向偏移、将在前述第1磁化工序中 赋予前述磁体原料的磁极的一部分重新磁化的第2磁化工序。本发明的磁尺制造方法，该磁尺具备N极与S极交替排列的轨道在宽度方向并列 多条轨道、并在相邻的轨道之间N极与S极的位置在前述轨道的相对移动方向偏移的永磁 体，在该磁尺的制造方法中，其特征在于，包括对应该构成前述永磁体的磁体原料配置磁化 头进行多极磁化的磁化工序，以使在前述永磁体的宽度方向，N极的位置与S极的位置在相 对移动方向上偏移。在本发明中，在对前述磁体原料进行磁化时，最好进行使磁极仅面对着该磁体原 料的正反方向的各向异性磁化。若这样构成，则能够得到强磁场。在本发明中，在前述磁体原料的背面重叠衬底层之后，最好对该磁体原料进行前 述磁化工序，形成前述永磁体，在进行了该磁化工序之后，在前述永磁体的表面形成保护层。在本发明中，由于这样形成，使得+a相磁阻图形与_a相磁阻图形位于对角的位 置，+b相磁阻图形与-b相磁阻图形位于对角的位置，因此4相的磁阻图形能够在同一面内 走线，能够将构成A相的磁阻图形、及构成B相的磁阻图形的全部形成于1块基板的同一 面上。所以，任何磁阻图形都具有相同的灵敏度，因此即使传感器面与磁尺的间隙尺寸变动 时，偏置也不变动，能够得到高的内插精度。因而，即使组装时传感器面相对于磁尺倾斜，也 能够抑制对内插精度的影响。另外，由于磁阻图形容易走线，因此能够配置多个高频消除用 的图形。另外，在本发明的磁编码器装置中，由于采用检测旋转磁场的方式，因此即使以改 善S/N比为目的而使磁传感器装置与磁尺的间隙尺寸变窄，也能够稳定得到正弦波分量。 另外，由于使永磁体的厚度为Imm以上，最好为2mm以上，因此能够得到足够的检测精度。另 外，即使是采用旋转磁场检测方式的情况，由于利用了相当于磁阻变化率为20%以上的下 底部分的饱和灵敏度区域及准饱和灵敏度区域的磁场，因此也能够得到足够的检测精度。


图1为采用本发明的磁编码器装置的说明图。图2(a)、(b)、(C)为表示采用本发明的磁传感器装置的主要部分的结构的简要剖 面图、其简要立体图、以及简要平面图。图3(a)、(b)、(C)为对于采用本发明的磁编码器装置的磁尺所形成的磁场的指向 在平面上看时的说明图、在斜向来看时的说明图、以及从侧面来看时的说明图。图4为采用本发明的磁编码器装置的磁传感器装置中形成的磁阻图形的说明图。图5为表示图4所示的磁阻图形的电路结构的说明图。图6(a)、(b)、(C)为表示图1所示的磁传感器装置的底面图、主要部分的纵向剖面 图、以及将磁阻元件的周边放大的剖面图。
图7(a)、(b)、(C)分别为表示在采用本发明的磁传感器装置中与刚性基板连接柔 性基板的样子的平面图、其纵向剖面图、以及在刚性基板上形成树脂保护层的状态的剖面 图。图8为采用本发明的其它磁编码器装置的说明图。图9(a)、(b)、(c)为对于图8所示的磁编码器装置的磁尺所形成的磁场的指向在 平面上看时的说明图、在斜向来看时的说明图、以及从侧面来看时的说明图。图10为采用本发明的其它磁编码器装置的说明图。图11 (a)、(b)、(c)为对于图10所示的磁编码器装置的磁尺所形成的磁场的指向 在平面上看时的说明图、在斜向来看时的说明图、以及从侧面来看时的说明图。图12为采用本发明的其它磁编码器装置的说明图。图13(a)、(b)为由采用本发明的磁编码器装置构成旋转编码器时的说明图。图14(A)、(B)分别为表示采用本发明的磁编码器装置的结构的说明图、以及本发 明实施形态2的实施例1的磁编码器装置中的永磁体与磁阻元件的位置关系的说明图。图15为表示采用本发明的磁编码器装置具有的磁阻元件的MR特性的图形。图16(A)、(B)分别为表示采用本发明的磁尺具有的永磁体的最大能积及厚度与 内插精度的关系的图形、以及采用本发明的磁尺具有的永磁体的最大能积及厚度与磁滞的 关系的图形。图17(A) (E)为表示采用本发明的磁尺的制造方法的说明图。图18(A) (D)为表示采用本发明的磁尺的其它制造方法的说明图。图19为表示本发明实施形态2的实施例4的磁编码器装置中的永磁体与磁传感 器的平面位置关系的说明图。图20(A) (D)为由采用本发明的磁编码器装置构成旋转编码器时的说明图。图21为以往的磁编码器装置的说明图。标号说明1 磁传感器装置9 磁尺10 刚性基板25磁阻元件25 (+a) +a相磁阻图形25 (-a) _a相磁阻图形25 (+b) +b相磁阻图形25 (-b) _b相磁阻图形91 轨道100 磁线性编码器装置(磁编码器装置)213 (GND) 接地端子(第1公共端子)223 (GND) 接地端子(第2公共端子)250 传感器面1000磁编码器装置2000 磁尺
3000磁传感器装置
2600永磁体
2500轨道
2510边缘部分
7500磁阻元件
具体实施例方式参照附图，说明实施本发明用的最佳形态。(第一实施形态)(整体结构)图1为采用本发明的磁编码器装置的说明图。图2(a)、(b)、(c)为表示采用本发 明的磁传感器装置的主要部分结构的简要剖面图、其简要立体图、以及简要平面图。如图1所示，本形态中的磁传感器装置1用于磁线性编码器装置100(磁编码器装 置)，固定于可动构件(未图示)上的磁尺9与磁传感器装置1的底面对置。在磁尺9中， 如后所述，形成沿长边方向(磁传感器装置1与磁尺9的相对移动方向)N极和S极交替排 列的轨道，磁传感器装置1通过检测在磁尺9的表面形成的旋转磁场的方向，检测可动构件 及磁尺9沿磁尺9的长边方向移动时的移动位置。磁传感器装置1具备由近似长方体形状 的铝模铸件形成的保持架6、覆盖该保持架6的开口的矩形盖板68、以及从保持架6延伸的 缆线7。对保持架6在其侧面形成缆线插通孔69，从该缆线插通孔69引出缆线7。如图2(a)、(b)、(c)所示，在保持架6上与磁尺9对置的底面上，形成利用台阶从 保持架6的底面突出的由平坦面形成的基准面60。在该基准面60上形成开口部65，在开 口部65配置形成于硅基板或陶瓷光滑基板等刚性基板10上的磁阻元件25，构成传感器面 250。这里，磁阻元件25作为检测在磁尺9的面内方向指向变化的旋转磁场的磁阻图 形，包括相互间有90°的相位差的A相磁阻图形25 (A)与B相磁阻图形25 (B)，利用A相磁 阻图形25 (A)与B相磁阻图形25 (B)的下端面(与磁尺9对置的各图形面)构成传感器面 250。另夕卜，在图中，对A相磁阻图形附加SIN，对B相磁阻图形附加COS。A相磁阻图形25 (A)具备以180°相位差进行磁尺9的移动检测的+a相磁阻图形 25 (+a)与-a相磁阻图形25 (-a)，在图中，对+a相磁阻图形25 (+a)附加SIN+，对_a相磁阻 图形25 (_a)附加SIN-。同样的，B相磁阻图形25⑶具备以180°相位差进行磁尺9的移 动检测的+b相磁阻图形25 (+b)与-b相磁阻图形25 (-b)，在图中，对+b相磁阻图形25 (+b) 附加COS+,对-b相磁阻图形25 (-b)附加COS-。在本形态中，+a相磁阻图形25 (+a)、-a相磁阻图形25 (-a)、+b相磁阻图形 25 (+b)、及-b相磁阻图形25 (_b)形成于1块刚性基板10的同一面上(主面上)。另外，磁 阻图形25(+幻、25(1)、25(+13)、及25(-13)在刚性基板10上配置成格子状，+a相磁阻图形 25 (+a)与-a相磁阻图形25 (-a)形成于对角位置，+b相磁阻图形25 (+b)与_b相磁阻图形 25 (_b)形成于对角位置。另外，在磁尺9中，形成沿移动方向N极与S极交替排列的轨道91，在本形态中，3 列的轨道91 (91A、91B、91C)沿宽度方向并列。这里，在相邻的轨道91A、91B、91C之间，N极及S极的位置在移动方向偏移1个磁极的大小。因此，在两侧的轨道91A、91C之间，N极及 S极的位置在移动方向一致。再有，相邻的轨道91A与轨道91B的边界部分912、以及轨道 91B与轨道91C的边界部分912，虽然最好是由这样形成，例如当中没有不存在磁极的无磁 化部分或非磁性部分，相邻的该边界部分912的N极与S极直接接触，但如果能够产生使得 磁传感器装置1能够检测出的强度大的旋转磁场，则相邻的轨道91A与轨道91B的边界部 分912、以及轨道91B与轨道91C的边界部分912上，也可以在当中有不存在磁极的无磁化 部分或非磁性部分。在这样构成的磁编码器装置100中，将磁尺9的磁场的面内方向的指向对矩阵状 的每个微小区域进行了磁场分析，其结果如图3(a)、(b)、(c)中用箭头所示，在轨道91A、 91B、91C的宽度方向的边缘部分911，如用圆L包围的区域，形成面内方向的指向变化的旋 转磁场，特别是在轨道91A、91B、91C的边界部分912，如用圆L2包围的区域，形成强度大的 旋转磁场。再有，在本形态中，相邻的轨道91A与轨道91B的边界部分912、以及轨道91B与 轨道91C的边界部分912是使得该边界部分912的N极与S极直接接触而形成的，因此在 轨道91A、91B、91C的边界部分912产生强度更大的旋转磁场。因而，在本形态中，如图2 (c)所示，使磁传感器装置1的传感器面250与轨道91A、 91B、91C的边界部分912面对面。另外，由于传感器面250位于磁尺9的宽度方向的中间位 置，因此传感器面250的宽度方向的一个端部251位于3个轨道91A、91B、91C中的轨道91A 的宽度方向的中间位置，另一个端部252位于轨道91C的宽度方向的中间位置。因而，形成 +a相磁阻图形25 (+a)的区域、以及形成+b相磁阻图形25 (+b)的区域与轨道91A和91B的 边界部分912对置，形成-a相磁阻图形25 (_a)的区域、以及形成_b相磁阻图形25 (_b)的 区域与轨道91B和91C的边界部分912对置。轨道91B作为形成+a相磁阻图形25 (+a)及 +b相磁阻图形25(+b)的区域、以及形成-a相磁阻图形25 (_a)及-b相磁阻图形25 (_b)的 区域的各区域对置的轨道、即兼用的公共轨道91B，形成于磁尺9的中间。(磁阻图形的结构)在本形态的磁传感器装置1中，在刚性基板10的主面上，如图4所示，形成磁阻图 形 25 (+a)、25 (-a)、25 (+b)、25 (_b)，这些磁阻图形 25 (+a)、25 (-a)、25 (+b)、25 (_b)构成如 图5 (a)、(b)所示的电桥电路。如图4所示，磁阻图形25 (+a)、25 (-a)、25 (+b)、25 (_b)形成于刚性基板10的长边 方向的中间区域，设刚性基板10的一侧端部11为第1端子部21，另一侧端部12为第2端 子部22。这里，+a相磁阻图形25 (+a)与相磁阻图形25 (_a)形成于对角位置，+b相磁阻 图形25(+b)与_b相磁阻图形25 (_b)形成于对角位置。另外，如图4及图5(a)所示，+a相磁阻图形25 (+a)及相磁阻图形25 (_a)的 一端与电源端子212 (Vcc) ,222 (Vcc)连接，另一端与作为第1公共端子及第2公共端子的 接地端子213 (GND)、223 (GND)连接。另外，在+a相磁阻图形25 (+a)的中点位置连接有 输出SIN+的端子211 (+a)，在-a相磁阻图形25 (_a)的中点位置连接有输出SIN-的端子 221 (-a)。因而，如果将输出SIN+及输出SIN-输入减法器，则能够得到差动输出，并根据该 差动输出，能够检测出磁尺9的移动速度。同样，如图4及图5(b)所示，+b相磁阻图形25 (+b)及_b相磁阻图形25 (_b)的一端与电源端子224(VCC)、214(VCC)连接。另外，_b相磁阻图形25 (_b)的另一端与+a 相磁阻图形25(+a)相同，与作为第1公共端子的接地端子213(GND)连接，+b相磁阻图形 25 (+b)的另一端与-a相磁阻图形25 (_a)相同，与作为第2公共端子的接地端子223 (GND) 连接。再有，在+b相磁阻图形25 (+b)的中点位置连接有输出COS+的端子225(+b)，在-b 相磁阻图形25(-b)的中点位置连接有输出COS-的端子215(-b)。因而，如果将输出COS+ 及输出COS-输入减法器，则能够得到差动输出，并根据该差动输出，能够检测出磁尺9的移 动速度。另外，对于第1端子部21，除上述端子以外，还形成空端子。对于第2端子部22 也同样，除上述端子以外，还形成空端子。另外，在刚性基板10的长边方向的中间区域，在 与上述磁阻图形相邻的区域中，形成检测原点位置用的Z相磁阻图形25 (Z)，在第2端子部 22还形成对于Z相磁阻图形25(Z)的电源端子226(Vcc)、接地端子227(GND)、输出端子 228 (Z)、229 (Z)。这里，磁阻图形25 (+a)、25 (-a)、25 (+b)、25 (_b)由在刚性基板10的主面上利用半 导体工艺形成的强磁性体MFe等的磁性体膜构成，构成惠斯登电桥等。各端子由与磁阻图 形25 (+a)、25 (-a)、25 (+b)、25 (_b)同时形成的导电膜等构成。这样构成的磁阻图形25 (+a)、25 (-a)、25 (+b)、25 (_b)如图4所示，在移动方向的 规定位置具备细宽度部分，例如，以磁阻图形25 (_a)为例，如图5(c)所示，可以看作为4个 电阻Ra Rd。这4个电阻Ra Rd的电阻值与图5(d)所示的相位变化对置应而发生变 化。因而，电阻Ra、Rb为同一相位，而且检测的磁极相反。另外，电阻Rc、Rd为同一相位，而 且检测的磁极相反。另外，电阻Ra、Rb，与电阻Rc、Rd的电阻值以180°相位差进行变化，能 够得到差动输出。(保持架上的刚性基板周边的结构)在本形态中，在将刚性基板10配置在保持架6内以构成磁传感器装置1时，采用 图6及图7所示的结构。图6 (a)、(b)、(c)为表示图1所示的磁传感器装置的底面图、主要部分的纵向剖面 图、以及将磁阻元件的周边放大的剖面图。图7(a)、(b)、(c)分别为表示在采用本发明的磁 传感器装置中与刚性基板连接柔性基板的样子的平面图、其纵向剖面图、以及对刚性基板 形成树脂保护层的状态的剖面图。图6(a)、(b)、(c)及图7(a)、(b)中，在本形态的磁传感器装置1中，对刚性基板 10，在其一侧端部11连接有第1柔性基板31，在该第1柔性基板31中形成于衬底薄膜36 上的导电图形37 (信号线)的端部在第1端子部21上与各端子利用焊接、合金接合、各向 异性导电膜等接合等的方法进行连接。另外，在刚性基板10中，在其另一侧端部12上连 接有第2柔性基板32，在该第2柔性基板32中形成于衬底薄膜36上的导电图形37 (信号 线)的端部与第2端子部22的各端子利用焊接、合金接合、各向异性导电膜等接合等的方 法进行连接。这里，在第1柔性基板31及第2柔性基板32上，对形成于衬底薄膜36上的 导电图形37中的与第1端子部21及第2端子部22的各端子接合的部分，实施Sn-Cu系电 镀等。在本形态中，第1柔性基板31与第2柔性基板32如图7(a)所示，由1片柔性基 板30的一部分构成。即，柔性基板30具备与图1所示的缆线7进行连接的矩形部33、以及
12从该矩形部33的下端边缘向左右两侧延伸的一对二字形状的延伸部分34、35，一对延伸部 分34、35中，利用一个延伸部分34构成第1柔性基板31，利用另一个延伸部分35构成第2 柔性基板32。因此，在第1柔性基板31与第2柔性基板32之间，衬底薄膜36的厚度以及 导电图形37的厚度相同。另外，柔性基板30左右对称，第1柔性基板31与第2柔性基板 32具有同一平面形状。另外，在柔性基板30中，在位于一对延伸部分34、35的宽度方向的两端边缘，形成 多个半圆形的小缺口 39，将形成这样的缺口 39的部分弯折作为凹下弯折部分(用点划线表 示)及凸起弯折部分(用双点划线表示)，在这样的状态下，将柔性基板30及刚性基板10 如图6(b)、(c)及图7(b)、(c)所示，使刚性基板10的主面向外侧(向下)而配置在保持架 6的底面。在这样构成的磁传感器装置1中，磁阻元件25如图6(c)所示，例如表面用绝缘树 脂层40、导电性粘接材料层81、非磁性的金属层82、及树脂保护层83覆盖，而且，金属层82 通过导电性粘接材料层81与保持架6粘接固定。因而，金属层82通过导电性粘接材料层 81与保持架6电连接，这样的金属层82起到作为覆盖磁阻元件25的表面的电波屏蔽用导 电层的功能。这里，树脂保护层83、金属层82、及导电性粘接材料层81，是将在由铝箔或铜 箔等构成的金属层82的两面分别层叠树脂保护层83及导电性粘接材料层81的薄膜80， 通过导电性粘接材料层81与保持架6粘接固定。另外，树脂保护层83、金属层82、及导电 性粘接材料层81，是将在由PET等薄膜基材构成的树脂保护层83的表面层叠由铝膜或铜 膜等构成的金属层82及导电性粘接材料层81的薄膜80，通过导电性粘接材料层81与保 持架6粘接固定。作为导电性粘接材料层81，是在各种粘接材料上使碳粒子、铝粒子、银粒 子、铜粒子等分散而成。这样的薄膜80的厚度约为50 μ m，极薄。因此，能够使磁阻元件25 与磁尺9的间距变窄到300 μ m以下。另外，树脂保护层83从与可动构件等接触时保护金 属层82的观点来看虽然如果有则比较好，但根据构成金属层82的金属的种类及使用形态 的不同，也可以省略树脂保护层83。另外，在本实施形态中，磁传感器装置1及磁编码器装 置100具有的磁阻元件25的磁阻曲线(MR特性)，由于可以使用具有与第2实施形态的图 15所示的磁阻曲线(MR特性)同一特性的磁阻元件25，因此这里省略详细说明。以下，一面参照图6 (a)、(b)、(c)及图7 (a)、(b)、(c)，说明这样构成的磁传感器装 置1的制造方法，一面更详细叙述本形态的磁传感器装置1的结构。在本形态中，首先，利用半导体工艺对刚性基板10的主面形成磁阻元件25、第1端 子部21、及第2端子部22之后，与刚性基板10的一侧端部11连接第1柔性基板31，与刚 性基板10的另一侧端部12连接第2柔性基板32。接着，在刚性基板10的主面与第1柔性基板31之间、以及刚性基板10的主面与 第2柔性基板32之间，由于因柔性基板30中没有形成导电图形的部分、以及刚性基板10 中没有形成端子的部分而引起产生间隙38a、38b，因此对这样的间隙38a及38b，充填环氧 树脂等密封树脂41。另外，在对刚性基板10使用各向异性导电膜与第1柔性基板31及第 2柔性基板32接合时，由于能够用该树脂部分填埋间隙，因此不需要另外对间隙进行树脂 充填。接着，在将柔性基板30沿图7(a)中用点划线所示的凹下弯折部分、及用双点划线 表示的凸起弯折部分进行弯折后，如图7(b)所示，使刚性基板10的主面向外侧(向下)，将柔性基板30及刚性基板10配置在保持架6的底部。这时，在保持架内固定刚性基板10、第 1柔性基板31及第2柔性基板32，使得在第1柔性基板31及第2柔性基板32中，与刚性 基板10连接的部分的衬底薄膜36的背面侧361与保持架6的基准面60 —致。接着，如图7(c)所示，在刚性基板10的主面中，在由第1柔性基板31与第2柔性 基板32夹住的区域中充填环氧树脂等树脂之后，使其硬化，如图7 (a)中向右上方的虚线所 示，形成覆盖磁阻元件25的绝缘树脂层40。这时，在保持架6的开口部65中，也可以在第 1柔性基板31及第2柔性基板32与开口部65之间的间隙充填树脂。利用以上的工序，在 磁传感器装置1中，完成刚性基板10对保持架6的固定。接着，如图6(c)所示，将依次形成了树脂保护层83、金属层82、及导电性粘接材料 层81的薄膜80，使导电性粘接材料层81面向基准面60进行粘贴。这样在本形态中，用绝缘树脂层40、导电性粘接材料层81、金属层82、及树脂保护 层83覆盖磁阻元件25，而且，金属层82通过导电性粘接材料层81与保持架6粘接固定。 因而，金属层82通过导电性粘接材料层81与保持架6电连接。利用以上的工序，在磁传感 器装置1中，能够利用由金属层82构成的电波屏蔽用导电层覆盖磁阻元件25的表面。(第一实施形态的主要效果)如上所述，在本形态的磁传感器装置1中，由于+a相磁阻图形25 (+a)与_a相磁 阻图形25-a)位于对角的位置，+b相磁阻图形25 (+b)与_b相磁阻图形25 (_b)位于对角 的位置，因此能够将4相的磁阻图形25(+幻、25(1)、25(+13)、25(-13)在同一面内走线，能够 将构成A相的磁阻图形25 (+a)、25 (-a)、及构成B相的磁阻图形25 (+b)、25 (_b)全部形成于 1块刚性基板10的同一面上。所以，由于任何磁阻图形25(+a)、25(-a)、25(+b)、25(-b)都 能够以相同的灵敏度构成，因此即使传感器面250与磁尺9的间隙尺寸变动时，偏置也不变 动，能够得到高的内插精度。因而，即使组装时由A相磁阻图形25 (A)及B相磁阻图形(B) 的下端面(与磁尺9对置的各图形面)形成的传感器面250相对于磁尺9倾斜时，也能够 抑制对内插精度的影响。另外，由于磁阻图形25(+a)、25(-a)、25(+b)、25(-b)容易走线，因 此能够配置多个高频消除用的图形。另外，本形态的磁阻元件25，由于使+a相磁阻图形25(+a)与_a相磁阻图形 25 (-a)位于对角的位置，使+b相磁阻图形25 (+b)与-b相磁阻图形25 (_b)位于对角的位 置，能够将构成A相的磁阻图形25 (+a)、25 (-a)、及构成B相的磁阻图形25 (+b)、25 (_b)全 部形成于1块刚性基板10的同一面上，因此像以往那样，例如使用2组将+a相磁阻图形、-a 相磁阻图形、+b相磁阻图形、-b相磁阻图形的各磁阻图形沿同一方向而且呈直线状排列所 形成的磁阻元件，同时与将这两组在磁阻元件并联的状态下使用的磁传感器装置相比，也 能够得到相同程度的高检测精度，同时能够力图节省磁传感器装置1中的放置磁阻元件25 的空间，进而还能够力图实现磁传感器装置1的小型化。另外，由于-b相磁阻图形25 (_b)的另一端与+a相磁阻图形25 (+a)相同，与作为 第1公共端子的接地端子213 (GND)连接，+b相磁阻图形25 (+b)的另一端与_a相磁阻图 形25 (_a)相同，与作为第2公共端子的接地端子223 (GND)连接，因此在刚性基板10上，能 够使不同相的磁阻元件彼此之间接近，所以能够提高检测精度。另外，在本形态中，由于将构成A相的磁阻图形25 (+a)、25 (-a)、及构成B相的磁阻 图形25 (+b)、25(-b)全部形成于1块刚性基板10的同一面上，因此如果在刚性基板10中将形成磁阻图形25 (+a)、25 (-a)、25 (+b)、25 (_b)的一侧的面面对着磁尺9 一侧，则能够使 磁阻图形25(+a)、25(-a)、25(+b)、25(-b)与磁尺9的间隙尺寸变窄。因此，在磁线性编码 器装置100中，能够用磁传感器装置1检测出在磁尺9的相邻的轨道91A、91B、91C彼此之 间的边界部分912形成的旋转磁场，并根据该结果，能够检测出与磁尺9的对置移动速度和 对置移动距离。这时，从磁传感器装置1能够得到波形质量高的正弦波，而且，能够最大限 度发挥抗干扰磁场强等旋转磁场检测型的特征。而且，由于利用了饱和灵敏度区域，因此不 受到磁阻元件25的制造误差的影响，能够得到高的检测灵敏度。另外，在本形态中，由于使磁传感器装置1的传感器面250与轨道91A、91B、91C的 边界部分912面对面，来检测旋转磁场，因此与使传感器面250垂直面对着磁尺9的情况不 同，能够避免在离开磁尺9的位置磁场没有达到饱和灵敏度区域的情况。因此，能够提高磁 编码器装置100的检测精度。另外，本形态的磁尺9的相邻的轨道91A与轨道91B的边界部分912、以及轨道91B 与轨道91C的边界部分912，由以下形成，例如当中没有不存在磁极的无磁化部分或非磁性 部分，而使相邻的该边界部分912的N极与S极直接接触。再有，由于相邻的轨道91A与轨 道91B的边界部分912、以及轨道91B与轨道91C的边界部分912是使得该边界部分912的 N极与S极直接接触而形成的，因此在轨道91A、91B、91C的边界部分912，能够产生强度更 大的旋转磁场。另外，再有，由于轨道91B作为形成+a相磁阻图形25(+a)及+b相磁阻图形25(+b) 的区域、以及形成相磁阻图形25 (_a)及-b相磁阻图形25 (_b)的区域的各区域对置的 轨道、即兼用的公共轨道91B，而形成于磁尺9的中间，因此能够力图实现磁尺9的小型化。 另外，由于还能够减少对轨道的N极与S极的磁化次数，因此能够廉价、而且简单地制造磁 尺9。另外，在本形态中采用的结构是，传感器面250的宽度方向的端部251、252分别位 于轨道91A、91C的宽度方向的中间，但也可以采用下述的结构，S卩，传感器面250的宽度尺 寸大于磁尺9的宽度尺寸，传感器面250的端部251、252露出在磁尺9的宽度方向外侧。[第一实施形态的变形例]在上述实施形态中，轨道数是3列，但如图8所示，即使在具有2列的轨道91 (91A、 91B)时，也将磁尺9的磁场的面内方向的指向对矩阵状的每个微小区域进行了磁场分析， 其结果如图9(a)、(b)、(c)中用箭头所示，在轨道91A、91B的宽度方向的边缘部分911中， 如用圆L包围的区域，形成面内方向的指向变化的旋转磁场，特别是在轨道91A、91B的边界 部分912，如用圆L2包围的区域，产生强度大的旋转磁场。再有，在本形态中，相邻的轨道 91A与轨道91B的边界部分912是使该边界部分912的N极与S极直接接触而形成的，因 此在轨道91A与91B的边界部分912，产生强度更大的旋转磁场。因而，对于使用轨道数为 2列的磁尺9的磁编码器装置，也可以适用本发明。另外，相邻的轨道91A与轨道91B的边 界部分912，由以下形成，例如当中没有不存在磁极的无磁化部分或非磁性部分，而使相邻 的该边界部分912的N极与S极直接接触。再有，如图10所示，即使是轨道数为1列，也将磁尺9的磁场的面内方向的指向对 矩阵状的每个微小区域进行了磁场分析，如图11(a)、(b)、(c)中用箭头所示，在轨道91的 宽度方向的边缘部分911，如用圆L包围的区域，形成面内方向的指向变化的旋转磁场。因而，对于使用轨道数为1列的磁尺9的磁编码器装置，也可以适用本发明。再有，如图12所示，也可以采用以下结构，传感器面250与5列的轨道91A、91B、 91C、91D、91E对置，而且，在传感器面250的两端部分对置的轨道91A、91E之间在移动方向 N极与S极的位置一致。另外，对于相邻的轨道91A与轨道91B的边界部分、轨道91B与轨 道91C的边界部分、轨道91C与轨道91D的边界部分、以及轨道91D与轨道91E的边界部分 是使该边界部分的N极与S极直接接触而形成的，因此在轨道91A、91B、91C、91D、91E的各 边界部分产生强度更大的旋转磁场。另外，在轨道91A、91B、91C、91D、91E的各边界部分，最 好由以下形成，例如当中没有不存在磁极的无磁化部分或非磁性部分，而使相邻的该边界 部分的N极与S极直接接触，从而能够产生强度更大的旋转磁场。[第一实施形态的其它磁编码器装置的结构]上述形态都是构成磁编码器装置作为线性编码器的例子，但也可以如图13(a)、 (b)所示，构成旋转编码器。在这种情况下，如图13(a)所示，只要在旋转体的端面，构成磁 尺9使得轨道91沿圆周方向延伸，使磁传感器装置1的传感器面250与这样构成的轨道91 对置即可。另外，也可以如图13(b)所示，在旋转体的外周面构成磁尺9，使得轨道91沿圆 周方向延伸，使磁传感器装置1的传感器面250与这样构成的轨道91对置。另外，在上述形态中，是将本发明的磁传感器装置1用于以饱和灵敏度区域以上 的磁场强度来检测旋转磁场的方向的磁编码器装置，但也可以用于利用一定方向的磁场的 强弱来进行位置检测的类型的磁编码器装置。另外，也可以构成作为以饱和灵敏度区域以 外的区域的磁场强度来检测旋转磁场的方向的类型。(第二实施形态)以下，参照附图，说明采用本发明的磁编码器装置、磁尺、以及磁尺的制造方法。[第二实施形态的实施例1](磁编码器装置的整体结构)图14(A)、(B)分别为表示采用本发明的磁编码器装置的结构的说明图、以及本发 明实施形态2的实施例1的磁编码器装置中的永磁体与磁阻元件的位置关系的说明图。固14(A)所示的磁编码器装置1000是线性编码器，使具有呈带状延伸的永磁体 2300的磁尺2000与磁传感器装置3000的底面(传感器面)对置。永磁体2300如后所述， 具有沿长边方向(磁传感器装置3000与永磁体2300的相对移动方向)N极和S极交替排 列的轨道。磁传感器装置3000例如具备由近似长方体形状的铝模铸件形成的保持架3200、 覆盖该保持架3200的开口的矩形盖板3100、以及从保持架3200延伸的缆线9000。对保持 架3200在其侧面形成缆线插通孔3900，从该缆线插通孔3900引出缆线9000。另外，在保持 架3200中，在与磁尺2000对置的位置，配置磁阻元件7500。因而，通过磁传感器装置3000 与永磁体2300 (磁尺2000)在永磁体2300的长边方向上对置移动，能够检测出其对置位置 和对置速度。所以，例如，如果在车床或安装装置中，将磁尺2000及磁传感器装置3000中 的一方配置在固定体侧，将另一方配置在移动体侧，则能够检测出移动体相对于固定体的 移动速度和移动距离。另外，在本形态中，由于磁尺2000或磁传感器装置3000在长边方向 进行移动，因此将磁尺2000的长边方向称为移动方向，将磁尺2000的短边方向称为宽度方 向。(磁传感器装置的结构)
图15为表示采用本发明的磁编码器装置具有的磁阻元件的MR特性的图形。另 外，本实施形态中的磁传感器装置3000的结构，由于可以采用与第一实施形态的图2 (a) (C)、图4、图5 (a) (d)、图6(a) (c)、图7 (a) (c)所述的磁传感器装置相同的结构， 因此省略这里的详细说明。磁阻元件7500具有如图15所示的磁阻曲线(MR特性)，根据施加的磁通密度，磁 阻变化率相应变化。本形态的磁阻元件7500的磁阻变化率(MR比)RO为-2. 5%。因此， 根据永磁体2300产生的旋转磁场，磁阻元件7500的磁阻变化率R从-0. 5% ( = RO X 0. 2) 变为-2. 5%时，使用它作为输出信号。即，磁传感器装置3000在磁阻元件7500中检测出相 对于从无磁场中的电阻值起的最大电阻变化率为20%以上的电阻变化的区域(图15申用 箭头X表示的区域)的磁场，并进行输出。因而，在本形态中，即使是采用旋转磁场检测方 式，也不限于饱和灵敏度区域，而利用相当于在磁阻元件的磁阻曲线中、相对于从无磁场中 的电阻值起的最大电阻变化率的电阻变化率为20%以上的下底部分的饱和灵敏度区域及 准饱和灵敏度区域的磁场。另外，在本形态中，所谓“准饱和灵敏度区域”，是表示在磁阻元 件的磁阻曲线中、相对于从无磁场中的电阻值起的最大电阻变化率的电阻变化率为20 %以 上且直到饱和灵敏度区域为止的磁场的区域。(磁尺的结构)如图14(A)所示，磁尺2000具有沿移动方向延伸的带状永磁体2300，在永磁体 2300的背面，固定了平板状的衬底板2100 (衬底层)，在永磁体2300的表面，固定了带状的 保护板2200 (保护层)。衬底板2100的厚度为0. 5mm，例如由对表面施加了铬酸盐处理等 的防锈电镀处理的抛光特殊带钢形成。另外，衬底板2100也可以由非磁性材料构成。保护 板2200是厚50 μ m的薄的SUS板，对表面使用由环氧树脂等形成的涂料进行消光涂覆成黑 色。这样，通过对保护板2200进行消光涂覆，能够防止磁传感器装置3000误操作。另外， 在永磁体2300的侧面、而且在衬底板2100与保护板2200之间，充填密封剂2400并硬化。 利用该密封剂2400来保护永磁体2300的侧面。作为密封剂2400，可以举出有以含有甲硅 烷基的特殊聚合物为主成分的单质湿气固化性粘接剂。如图14(B)所示，永磁体2300排列多个沿移动方向N极及S极交替排列的轨道 2500，在本形态中，3列的轨道2500在宽度方向并列。这里，在相邻的2个轨道2500A、2500B 之间，N极及S极的位置在移动方向偏移1个磁极的大小，在2个轨道2500B、2500C之间，N 极及S极的位置在移动方向偏移1个磁极的大小。因此，在2个轨道2500A、2500C之间，N 极及S极的位置在移动方向一致。另外，相邻的轨道2500A与轨道2500B的边界部分2520、 以及轨道2500B与轨道2500C的边界部分2520，虽然最好由以下形成，例如当中没有不存在 磁极的无磁化部分或非磁性部分，而使相邻的该边界部分2520的N极与S极直接接触，但 如果能够产生使磁传感器装置1能够检测出的强度大的旋转磁场，则对相邻的轨道2500A 与轨道2500B的边界部分2520、以及轨道2500B与轨道2500C的边界部分2520，当中也可 以有不存在磁极的无磁化部分或非磁性部分。在这样构成的磁尺2000中，永磁体2300是磁极仅面对着正反方向的各向异性磁 体，在轨道2500A、2500B、2500C的宽度方向的边缘部分2510，形成面内方向的指向变化的 旋转磁场。特别是，在相邻的轨道2500A、2500B的边界部分2520、以及相邻的轨道2500B、 2500C的边界部分2520，形成强度大的旋转磁场。再有，在本形态中，相邻的轨道2500A与轨道2500B的边界部分2520、以及轨道2500B与轨道2500C的边界部分2520，是使该边界 部分2520的N极与S极直接接触而形成的，因此在轨道2500A、2500B、2500C的边界部分 2520，产生强度更大的旋转磁场。另外，在本实施形态中，将永磁体2300的磁场的面内方向 的指向对矩阵状的每个微小区域进行了磁场分析，由于其结果与第一实施形态中所示的图 3(a) (c)所述的说明图相同，因此省略这里的详细说明。因此，在本形态中，如图14(B)所示，使配置在磁传感器装置3000的传感器面5000 的磁阻元件7500与这些轨道2500A、2500B、2500C的边界部分2520面对面，检测出在轨道 2500A、2500B、2500C的端部(边界部分2520)产生的旋转磁场。这里，1个轨道2500的宽 度尺寸例如是1mm，磁阻元件7500的宽度尺寸例如是2mm。另外，由于磁阻元件7500位于 永磁体2300的宽度方向的中间位置，因此磁阻元件7500的宽度方向的一个端部7510位于 轨道2500A的宽度方向的中间位置，另一个端部7520位于轨道2500C的宽度方向的中间位 置。在本形态中，永磁体2300的厚度为Imm以上，最好为2mm以上，最大能积(B · H) max 为 1. 2MG0e(10kJ/m3)以上。(永磁体的厚度产生的影响)图16(A)、(B)分别所示为采用本发明的磁尺具有的永磁体的最大能积及厚度与 内插精度的关系的图形、以及采用本发明的磁尺具有的永磁体的最大能积及厚度与磁滞的 关系的图形。在本发明的实施例中，作为构成磁尺2000的永磁体2300，是采用最大能积(B -H) max为1. 2MG0e或1. 5MG0e、厚度为Imm或2mm的磁体原料，对各种情况，测定了磁尺2000 与磁传感器装置3000所具有的磁阻元件7500的间隙(Gap)设为0. 05mm、0. 10mm、0. 15mm、 0. 20mm时的内插精度及磁滞。如图16(A)所示，由于永磁体2300的厚度设为Imm或2mm，因此内插精度小。另 外，若将永磁体2300的厚度为2mm的磁尺2000、与永磁体2300的厚度为Imm的磁尺2000 相比，则永磁体2300的厚度为2mm的磁尺2000的内插精度小于永磁体2300的厚度为Imm 的磁尺2000。特别是，具有(B -H)max为1. 5MG0e、厚度为2mm的永磁体2300的磁尺2000， 与其它的磁尺2000相比，内插精度最小。另外，随着磁尺2000与磁阻元件7500的间隙加 宽，永磁体2300的厚度为Imm的磁尺2000与永磁体2300的厚度为2mm的磁尺2000相比， 内插精度变大。另外，如图16 (B)所示，永磁体2300的厚度为2mm的磁尺2000的磁滞小于永磁体 2300的厚度为Imm的磁尺2000。特别是，具有(B · H)max为1. 5MG0e、厚度为2mm的永磁 体2300的磁尺2000，与其它的磁尺2000相比，磁滞最小。另外，若将永磁体2300的厚度 为2mm的磁尺2000与永磁体2300的厚度为Imm的磁尺2000相比，则随着磁尺2000与磁 阻元件7500的间隙加宽，永磁体2300的厚度为Imm的磁尺2000与永磁体2300的厚度为 2mm的磁尺2000相比，磁滞变大。在磁尺2000中，内插精度越小，则检测精度越好，另外，磁滞越小，则检测精度越 好。因而，可以说，永磁体2300的厚度为2mm的磁尺2000与永磁体2300的厚度为Imm的 磁尺2000相比，检测精度要好，其影响比(B · H)max的大小的影响要大。(磁尺2000的制造方法)
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以下，参照图14至图17，说明磁尺2000的制造方法。图17㈧ (E)为表示采用 本发明的磁尺的制造方法的说明示意图。另外，在进行磁化时，采用在对磁体原料的一个面 配置磁化头、而对另一个面配置磁轭的状态下对磁化头的磁化线圈进行通电的方法，或者 对磁体原料的两个面配置磁化头并对磁化线圈进行通电的方法，但在图17中，省略磁化头 的图示。为了制造磁尺2000，首先，如图17(A)所示，在磁体原料2600 (无磁化状态的永磁 体2300)的背面，利用双面胶带等固定衬底板2100。接着，如图17(B)所示，在第1磁化工 序中，通过对磁体原料2600使用磁化头进行两面磁化，沿磁体原料2600的长边方向(移动 方向)形成N极与S极交替排列的1列的轨道2500’。接着，如图17(C)所示，在第2磁化工序中，对磁体原料2600的一部分使用磁化头 进行两面磁化。利用该工序，在磁体原料2600的一部分上的磁化图形重新磁化，完成形成 了 3列的轨道2500的永磁体2300。这里，永磁体2300是磁极仅面对着正反方向的各向异 性磁体。另外，轨道2500是3列的轨道2500(2500A、2500B、2500C)沿宽度方向并列而形成 的，而且，在相邻的3列轨道2500A、2500B、2500C之间，N极及S极的位置是在长边方向偏 移1个磁极的大小而形成。在第1磁化工序及第2磁化工序之后，如图17(D)所示，在永磁体2300的表面上 固定保护板2200。然后，通过在永磁体2300的侧面、而且在衬底板2100与保护板2200之 间，充填密封剂2400并使其硬化，得到图17(E)所示的磁尺2000。另外，在本制造方法中，相邻的轨道2500A与轨道2500B的边界部分、以及轨道 2500B与轨道2500C的边界部分，虽然是由以下形成的，例如当中没有不存在磁极的无磁化 部分或非磁性部分，而使相邻的该边界部分的N极与S极直接接触，但如果是能够产生使得 图14(A)的磁传感器装置3000能够检测出的强度大的旋转磁场的程度，则该边界部分当中 也可以有不存在磁极的无磁化部分或非磁性部分。(磁尺的其它制造方法)图18(A) (D)为表示本发明中使用的磁尺的其它制造方法的说明示意图，图18 中也省略磁化头的图示。在本形态中，在制造磁尺2000时，首先，如图18(A)所示，在磁体 原料2600 (无磁化状态的永磁体2300)的背面，利用双面胶带等固定衬底板2100。接着， 如图18(B)所示，在磁化工序中，通过对磁体原料2600使用磁化头在两面进行多极磁化，完 成具备3条轨道2500的永磁体2300。这里，永磁体2300是磁极仅面对着正反方向的各向 异性磁体。轨道2500是3列轨道2500 (2500A、2500B、2500C)沿宽度方向并列而形成的，而 且，在相邻的3列轨道2500A、2500B、2500C之间，N极及S极的位置是在长边方向偏移1个 磁极的大小而形成的。在磁化工序后，如图18(C)所示，在永磁体2300的表面上固定保护板2200。然后， 通过在永磁体2300的侧面、而且在衬底板2100与保护板2200之间，充填密封剂2400并使 其硬化，得到图18(D)所示的磁尺2000。另外，在本制造方法中也同样，在相邻的轨道2500A与轨道2500B的边界部分、以 及轨道2500B与轨道2500C的边界部分，如果是能够产生使得图14(A)的磁传感器装置 3000能够检测出的强度大的旋转磁场的程度，则该边界部分当中也可以有不存在磁极的无 磁化部分或非磁性部分。
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(第二实施形态的主要效果)如上所述，在本形态的磁编码器装置1000中，为了检测出由磁尺2000形成的旋转 磁场，即使以改善S/N比为目的而使磁传感器装置3000与磁尺200的间隙尺寸变窄，也能 够稳定得到正弦波分量。另外，在本发明中，由于将永磁体2300的厚度设定为Imm以上，最好为2mm，因此若 使用这样的永磁体2300，则能够得到能够以高精度进行旋转磁场检测的磁场。由此，由于磁 阻元件7500能够更确实检测来自磁尺2000的信息，因此检测精度高。另外，在本形态的磁编码器装置1000中，构成磁传感器装置3000的磁阻元件 7500的磁阻变化率(MR比)RO为-2. 5%，在磁阻元件7500的磁阻变化率R从-0. 5% (= ROX0. 2)变为-2. 5%时，使用它作为输出信号。根据该结构，由于磁阻元件7500能够更确 实地检测来自磁尺2000的信息，因此检测精度高。而且，在本形态中，由于使磁阻元件7500与轨道2500A、2500B、2500C的边界部分 2520面对面，来检测旋转磁场，因此与使传感器面垂直面对着永磁体2300的情况不同，能 够避免在离开永磁体2300的位置磁场没有达到准饱和灵敏度区域或饱和灵敏度区域的情 况，因此能够提高磁编码器装置1000的检测精度。再有另外，在本形态中，磁阻元件7500在宽度方向与3列轨道2500A、2500B、2500C 对置，而且，在磁阻元件7500的两端部分对置的轨道2500A、2500C之间，移动方向的N极与 S极的位置一致。因此具有的优点是，即使永磁体2300与磁阻元件7500的宽度方向的对置 位置产生偏移，检测灵敏度也不变化。另外，在本形态中采用的结构是，磁阻元件7500的宽度方向的端部7510、7520分 别位于轨道2500A、2500C的宽度方向的中间的位置，但也可以采用下述结构，S卩，磁阻元件 7500的宽度尺寸大于永磁体2300的宽度尺寸，磁阻元件7500的端部7510、7520露出在永 磁体2300的宽度方向外侧。[第二实施形态的实施例2]以下，一面参照附图，一面说明本发明的第二实施形态的实施例2。另外，由于本实 施例有关的形态的磁编码器装置中的永磁体2300与磁阻元件7500的平面位置关系、与第 一实施形态的图8所示的磁尺9(永磁体)与磁阻元件25的平面位置关系相同，因此使用 图8来说明本实施例。在第二实施形态的实施例1中，轨道数为3列，但也可以采用以下结构，如图8所 示，设轨道数为2列，在相邻的2个轨道91A、91B之间，N极与S极的位置在移动方向偏移1 个磁极的大小从而构成磁尺9，使配置在磁传感器装置1的传感器面250的磁阻元件25与 这样的轨道91A、91B的边界部分912面对面。这里，由于配置在传感器面250的磁阻元件 25位于磁尺9(永磁体)的宽度方向的中间位置，因此磁阻元件25的宽度方向的一个端部 252位于2个轨道91A、9IB中的一个轨道9IA的宽度方向的中间位置，另一个端部251位于 另一个轨道91B的宽度方向的中间位置。另外，在这样构成的磁编码器装置100中，将磁尺9(永磁体)的磁场的面内方向 的指向对矩阵状的每个微小区域进行了磁场分析，由于其结果与第一实施形态所示的图 9(a) (c)所述的说明图相同，因此省略这里的详细说明，但在这样构成的情况下，也能够 用与第一实施形态所示的磁传感器装置1同样的图14(A)所示的磁传感器装置3000来检测在相邻的2个轨道91A、91B的边界部分912产生的旋转磁场。[第二实施形态的实施例3]以下，一面参照附图，一面说明本发明的第二实施形态的实施例3。另外，由于本 实施例的形态的磁编码器装置中的永磁体2300与磁阻元件7500的平面位置关系、与第一 实施形态的图12所示的磁尺9 (永磁体)与磁阻元件25的平面位置关系相同，因此使用图 12来说明本实施例。在第二实施形态的实施例1中，轨道数为3列，但也可以采用以下结构，如图12所 示，配置在传感器面250的磁阻元件25在宽度方向与5列的轨道91A、91B、91C、91D、91E对 置，而且，在配置于传感器面250的磁阻元件25的两端部分251、252对置的轨道91A、91E 之间，移动方向的N极与S极的位置一致。在这样构成的情况下，也与第二实施形态的实施 例1相同，具有的优点是，即使图14(A)所示的永磁体2300与磁传感器装置3000的宽度方 向的对置位置产生偏移，检测灵敏度也不变化。[第二实施形态的实施例4]以下，一面参照附图，一面说明本发明的第二实施形态的实施例4。图19为表示本 发明的第二实施形态的实施例4的磁编码器装置中永磁体2300与磁传感器装置3000的平 面位置关系的说明图。在第二实施形态的实施例1 3中，在相邻的2个轨道之间，N极与S极的位置 在移动方向偏移1个磁极的大小，但也可以是以下结构，如图19所示，在相邻的2个轨道 2500A.2500B之间，N极与S极的位置在移动方向仅偏移1/2个磁极的大小。在这样构成的 情况下，可以用图14(A)所示的磁传感器装置3000来检测在相邻的2个轨道2500A、2500B 的边界部分2520产生的旋转磁场。[第二实施形态的实施例5]以下，一面参照附图，一面说明本发明的第二实施形态的实施例5。另外，由于本实 施例有关的形态的磁编码器装置中的永磁体2300与磁阻元件7500的平面位置关系、与第 一实施形态的图10所示的磁尺9 (永磁体)与磁阻元件25的平面位置关系相同，因此使用 图10来说明本实施例。在第二实施形态的实施例1中，轨道数为3列，但在本实施例5中，如图10所示， 形成1列的轨道91。另外，在磁尺9(永磁体)中，参照第一实施形态的图11如后所述，在 轨道91的宽度方向的边缘部分911，形成面内方向的指向变化的旋转磁场。因此，在本实施例中，使磁传感器装置1的传感器面250 (磁阻元件25)与该轨道 91的边缘部分911面对面。这里，轨道91的宽度尺寸例如为1mm，传感器面250 (磁阻元件 25)宽度尺寸例如为2mm。另外，由于轨道91位于传感器面250 (磁阻元件25)宽度方向的 中间位置，因此传感器面250的宽度方向的端部250、251(磁阻元件25的宽度方向的端部) 露出在轨道91的宽度方向外侧。在这样构成的磁编码器装置100中，将磁尺9(永磁体)的磁场的面内方向的指向 对矩阵状的每个微小区域进行了磁场分析，由于其结果与第一实施形态所示的图11(a) (c)所述的说明图相同，因此省略这里的详细说明，但在这样构成的情况下也同样，在轨道 91的宽度方向的边缘部分911，如用圆L包围的区域，形成面内方向的指向变化的旋转磁 场。
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因而，在本形态的磁编码器装置100中，能够用图14 (A)所示的磁传感器装置3000 检测在轨道91的边缘部分911形成的旋转磁场，并根据其结果，能够检测出磁传感器装置 3000与永磁体2300的对置移动速度和对置移动距离。[第二实施形态的其它实施形态]图20(A) (D)分别为由采用本发明的磁编码器装置构成旋转编码器时的说明 图。上述第二实施形态的实施例1 5都是构成磁编码器装置作为线性编码器的例 子，但也可以如图20㈧ ⑶所示，利用磁编码器装置1000构成旋转编码器。在这种情况 下，如图20(A)、(B)所示，只要在旋转体1100的端面1010，使得轨道2500沿圆周方向延伸 而构成永磁体2300，使配置在磁传感器装置3000的传感器面的磁阻元件7500与这样构成 的轨道2500对置即可。另外，也可以如图20 (C)、(D)所示，在旋转体1100的外周面1020， 使得轨道2500沿圆周方向延伸而构成永磁体2300，使配置在磁传感器装置3000的传感器 面的磁阻元件7500与这样构成的轨道2500对置。
权利要求
一种磁编码器装置，包括具备永磁体的磁尺、以及具备检测来自该磁尺的磁场的磁阻元件的磁传感器装置，在所述永磁体中，形成沿着与所述磁传感器装置的相对移动方向、N极与S极交替排列的轨道，其特征在于，所述磁传感器装置检测在所述轨道的宽度方向的边缘部分中的面内方向的指向变化的旋转磁场，所述永磁体的厚度为1mm以上。
2.如权利要求1所述的磁编码器装置，其特征在于，所述永磁体的厚度为2mm以上。
3.如权利要求1所述的磁编码器装置，其特征在于，所述磁传感器装置检测在所述磁阻元件的磁阻曲线中、表示相对于从无磁场中的电阻 值算起最大电阻变化率为20%以上的电阻变化的区域的磁场，并进行输出。
4.如权利要求1所述的磁编码器装置，其特征在于，所述磁尺在背面侧具备衬底层，在表面侧具备保护层。
5.如权利要求1所述的磁编码器装置，其特征在于，构成所述永磁体的磁体原料的用外部磁场的大小H与磁通密度B之积所求出的能积的 最大值(B · H)max为1. 2MG0e以上。
6.如权利要求1所述的磁编码器装置，其特征在于，所述永磁体的所述轨道在宽度方向并列多条轨道，在所述多个轨道中，在相邻的轨道 之间，N极及S极的位置在所述相对移动方向偏移。
7.如权利要求6所述的磁编码器装置，其特征在于，在所述多个轨道中，在相邻的轨道之间，N极及S极的位置在所述相对移动方向偏移1 个磁极的大小。
8.如权利要求7所述的磁编码器装置，其特征在于，所述永磁体的所述轨道在宽度方向并列2列以上。
9.如权利要求8所述的磁编码器装置，其特征在于，所述永磁体的所述轨道在宽度方向并列3列以上，所述磁传感器装置与所述3列以上 的轨道中的奇数列部分的轨道对置，而且，在该磁传感器装置的两端部分对置的轨道之间， 在所述相对移动方向上，N极位置一致并且S极位置一致。
10.如权利要求1所述的磁编码器装置，其特征在于，所述永磁体是磁极仅面对着该永磁体的正反方向的各向异性磁体。
11.如权利要求1至10的任一项所述的磁编码器装置，其特征在于，作为线性编码器或旋转编码器而被构成。
12.一种磁编码器装置，包括具备永磁体的磁尺、以及具备检测来自该磁尺的磁场的磁 阻元件的磁传感器装置，在所述永磁体中，形成沿着与所述磁传感器装置的相对移动方向、 N极与S极交替排列的轨道，其特征在于，所述磁传感器装置检测在所述轨道的宽度方向的边缘部分中的面内方向的指向变化 的旋转磁场，同时检测在所述磁阻元件的磁阻曲线中、表示相对于从无磁场中的电阻值起 的最大电阻变化率为20%以上的电阻变化的区域的磁场，并进行输出。
13.如权利要求12所述的磁编码器装置，其特征在于，所述磁尺在背面侧具备衬底层，在表面侧具备保护层。
14.如权利要求12所述的磁编码器装置，其特征在于，构成所述永磁体的磁体原料的用外部磁场的大小H与磁通密度B之积所求出的能积的 最大值(B · H)max为1. 2MG0e以上。
15.如权利要求12所述的磁编码器装置，其特征在于，所述永磁体的所述轨道在宽度方向并列多条轨道，在所述多个轨道中，在相邻的轨道 之间，N极及S极的位置在所述相对移动方向偏移。
16.如权利要求15所述的磁编码器装置，其特征在于，在所述多个轨道中，在相邻的轨道之间，N极及S极的位置在所述相对移动方向偏移1 个磁极的大小。
17.如权利要求16所述的磁编码器装置，其特征在于， 所述永磁体的所述轨道在宽度方向并列2列以上。
18.如权利要求16所述的磁编码器装置，其特征在于，所述永磁体的所述轨道在宽度方向并列3列以上，所述磁传感器装置与所述3列以上 的轨道中的奇数列部分的轨道对置，而且，在该磁传感器装置的两端部分对置的轨道之间， 在所述相对移动方向上，N极位置一致并且S极位置一致。
19.如权利要求12所述的磁编码器装置，其特征在于，所述永磁体是磁极仅面对着该永磁体的正反方向的各向异性磁体。
20.如权利要求12至19的任一项所述的磁编码器装置，其特征在于， 作为线性编码器或旋转编码器而被构成。
全文摘要
提供一种即使磁传感器装置与磁尺的间隙尺寸变化、也能够得到高的检测精度的磁编码器装置(100)，在该磁编码器装置(100)中，磁传感器装置(10)以饱和灵敏度区域以上的磁场强度检测磁尺(9)表面的旋转磁场，并检测磁尺(9)的移动位置。在磁传感器装置(10)中，+a相磁阻图形25(+a)、-a相磁阻图形25(-a)、+b相磁阻图形25(+b)、以及-b相磁阻图形25(-b)，呈格子状配置在1块刚性基板10的同一面上，+a相磁阻图形25(+a)与-a相磁阻图形25(-a)形成于对角的位置，+b相磁阻图形25(+b)与-b相磁阻图形25(-b)形成于对角的位置。
文档编号G01D5/12GK101936749SQ20101026090
公开日2011年1月5日 申请日期2007年3月5日 优先权日2006年3月6日
发明者有贺英吉, 森山克也, 沟口敏夫, 王泷辉彦, 野口直之 申请人:日本电产三协株式会社