CN1166229A - 无定形磁性体和应用了无定形磁性体的磁传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁性传感器和应用该磁性传感器的无定形磁性体，上述磁性传感器具有其磁性体的磁场检测有效长度Leff与无定形磁性体的焊接状态无关地变为恒定的磁场检测部分。无定形磁性体1已在两端表面的2个部位上形成了被覆非磁性的导体材料而构成的电极7，规定了磁场检测有效长度Leff。在磁性传感器100的磁场检测部分10中，应用了由非磁性的导体电极规定磁场检测有效长度Leff的无定形磁性体1。无定形磁性体1的电极间隔Lco，采用被覆非磁性的导体材料的办法，可以形成约数μm的精度，而且可以以数μm左右的精度规定无定形磁性体级1的磁场检测有效长度Leff。结果是提高了磁传感器的测定精度而不受焊锡2的影响。

Description

无定形磁性体和应用了无定 形磁性体的磁传感器
本发明涉及在表面已设有电极的线状、条状、薄膜状等等的无定形磁性体和在磁场检测部分应用了上述无定形磁性体的磁传感器。
用Fe-Si-B系等的组成且广为人知的无定形磁性体，应用了比如说MI(磁性阻抗)效应，并已应用于磁传感器的检测部分等等中去。应用了这种无定形磁性体的磁传感器，是一种对地磁之类的极微小的磁场变化进行检测的传感器，与现有的磁通量闸门(flux gate)型磁传感器相比体积小，重量轻而且便宜，故最近受到人们的注意。
图1是应用了现有的无定形磁性体线的磁场检测部分11的构成图。无定形磁性体线1的两侧用焊锡2连接到基板3上的线用电极4上。此外，无定形磁性体线1贯通加偏置磁场的线圈5的中心，线圈5的两侧和无定形磁性体线1的连接一样，用焊锡2连接到基板3上的线圈用电极6上。
图2示出了现有的磁性传感器101。现有的磁性传感器101由磁场检测部分11和信号处理电路30构成，而信号处理电路30由线圈驱动电路20、线驱动电路21、直流变换电路22和放大电路23构成。线圈驱动电路20已连接于线圈5的两端，被构成为可以进行控制使得比如说向线圈5中流以直流电流以使之产生磁场的同时，并使线圈5所产生的磁场变成所希望的大小。线驱动电路21已连接于无定形磁性体线1的两端并构成为通以高频电流以驱动无定形磁性体线1使得在无定形磁性体线1的两端产生电压。另外，在无定形磁性体1的两端连接直流变换电路22，而直流变换电路22被构成为，使得把由线驱动电路21所产生的交流信号变换为直流电压信号并输出至放大电路23，此外，放大电路23被连到直流变换电路22上并构成为使之放大已输入进来的直流电压信号。因此，磁传感器101被构成为，根据该直流电压信号和从线驱动电路21输入进来的电流的值来检测无定形磁性体线1的阻抗。
图3是曲线图，横轴为无定形磁性体线1的周面的磁场大小，纵轴为无定形磁性体线1的阻抗。并示出了无定形磁性体线1的阻抗对外磁场的依赖特性。如图3所示，无定形磁性体线1具有其阻抗随外磁场而变的性质。因此，示于图2的磁传感器101就变成为可以用无定形磁性体1的阻抗的变化检测外磁场强度的构造。
然而，上边说过的现有的磁场检测部分11的构造是介以焊锡2使无定形磁性体线1与电极4导通。但是，要是像这样地作成为介以焊锡使线与电极导通的构造的话，则存在着下述缺陷：由于无定形磁性体线1的焊锡沾润性不好，故对无定形磁性体线1的磁场进行检测的有效长度(以下称之为“磁场检测有效长度”)Leff将因焊接状态而变。
比如说，令电极间距离Lac为4.00mm而把无定形磁性体线1连到线电极4上去的时候，在磁场检测部分的电阻值(外磁场＝0)上将会出现约20％的偏离。在把这样的磁场检测部分应用到磁传感器上去的情况下，由于传感器的输出值因各个磁场检测部分的电阻的偏离而变，故存在着传感器的输出值的偏离度变大，因而不能区别该传感器检测出的是已用到磁传感器中的无定形磁性体线1的电阻的偏离还是磁场的强度这样的问题。
本发明就是有鉴于这样的现有的磁传感器的问题而发明出来的，其目的是提供一种具有其磁性体的磁场检测有效长度Leff恒定而与无定形磁性体的焊接状态无关的磁场检测部分的磁传感器和应用于该磁传感器中的无定形磁性体。
为了达到上述目的，本发明的磁传感器所用的无定形磁性体，其特征是，在表面的2个以上的部位上被覆以非磁性的导体材料以形成电极部分，且用该电极间距离规定检测部分的有效长度。另外，以此为前提，还有其另一特征是：用电镀法，或蒸镀法，或溅射法，或离子喷镀法，或丝网印刷(网板)法进行使非磁性的导体材料向无定形磁性体上的被覆。还有，其特征是：用丝网印刷法，或刻蚀法或剥离法形成上述电极部分。再有，本发明磁传感器其特征是在检测部分中已应用于上述任意一种无定形磁性体。
另外，本发明的无定形磁性体不仅可以用于磁传感器中去，也可以用于已应用了该磁传感器的非接触传感器中去。
图1是现有的磁传感器的磁场检测部分的构成图。
图2是现有的磁传感器的构成图。
图3的曲线图示出了无定形磁性体线的阻抗的磁场特性的一个例子。
图4是应用了本发明的无定形磁性体的磁传感器的磁场检测部分的一个实施例的构成图。
图5是本发明的磁传感器的一个实施例的构成图。
图6的流程图示出了构成已向无定形磁性体上被覆了非磁性的导体材料的电极的工序的一个实施例。
为了对本发明进行更为详细地讲述，依据附图对之进行说明。
图4是已应用了本发明的无定形磁性体的磁传感器的磁场检测部分的一个实施例的构成图。在无定形磁性体线1上，在其两端表面的2个部位上已用电镀法形成了已用非磁性导体进行了被覆的电极7，无定形磁性体线1介以已用非磁性导体被覆后的电极7用焊锡2连接到了基板3上的线用电极4上。此外，无定形磁性体线1贯通加偏置磁场的线圈5的中心，而线圈5，其两侧和无定形磁性体线1一样已用焊锡2连到基板3上的线圈用电极6上。
图5是本发明的磁传感器的一个实施例的构成图。磁传感器100由磁场检测部分10和信号处理电路30构成，而信号处理电路30由线圈驱动电路20、线驱动电路21、直流变换电路22和放大电路23构成。线圈驱动电路20被构成为已连接到线圈5上，例如通以直流电流使得在线圈5中产生偏置磁场的同时，还可进行控制使由线圈5产生的磁场变成所希望的大小。线驱动电路21已连于无定形磁性体线1的两端，并被构成为例如流过高频电流以驱动无定形磁性体线1使得无定形磁性体的两端产生电压。此外，在无定形磁性体线1的两端已连接有直流变换电路22，该直流变换电路22被构成为把由线驱动电路21所产生的交流电压信号变换成直流电压信号并输出到放大电路23，而放大电路23已被连到直流变换电路22上并被构成为放大已输入的直流电压信号。因此，磁传感器100被构成为使得根据上述直流电压信号和从线驱动电路21输入进来的电流的值检测无定形磁性体线1的阻抗。
由于无定形磁性体线1如图3所示，具有其阻抗随磁场而变的性质。故示于图5的磁传感器100和示于图2的现有的磁传感器101一样，变成为可用无定形磁性体线的阻抗的变化来检测外磁场强度的构造。
本发明的无定形磁性体，已形成了被覆非磁性的导体材料等等而构成的电极并规定了磁场检测有效长度Leff。此外，本发明的磁传感器应用了用对非磁性导体进行被覆而形成电极规定了磁场检测有效长度Leff的无定形磁性体。虽然无定形磁性体线1的磁场检测有效长度Leff依赖于电极间隔Lco的精度，但如本发明所示，要是被覆非磁性的导体材料的话，则采用使用现有的光刻技术的办法，就可以把电极间隔Lco以大约几个微米的精度来形成。因此，在把无定形磁性体线1组装入图4所示的磁场检测部分中去的情况下，可以以数μm左右的精度规定无定形磁性体线1的磁场检测有效长度Leff而与焊接状态无关。
另外，作为被覆无定形磁性体线1的表面的非磁性的导体材料，可以应用铜、金、银、白金、铝、黄铜或者它们的合金等。
作为把非磁性的导体材料被覆到无定形磁性体上去的方法可以用电镀法、蒸镀法、溅射法、离子喷镀法或丝网印刷等不论哪一种众所周知的方法进行。另外，电极部分的形成可以用丝网印刷法，刻蚀法或者剥离法等任何一种众所周知的方法进行。另外，把这些方法适当组合起来也可以。本发明中所用的无定形磁性体的形状可以适当地选择线状，条状或薄膜状等等。另外，应用了本发明的无定形磁性体的磁传感器还可以广泛地应用而不限于传感器的方式。
以下，对本发明的一个实施例进行说明。
已制作出了应用了本发明的无定形磁性体的图4那样的磁场检测部分并对其进行了评价。作为无定形磁性体线1，用的是其组成为(Fe6Co94)72.5Si12.5B15，直径为30μm、全长为6mm的无定形磁性体线。作为线圈5用的是圈数200匝线圈直径1mm的线圈，并调整线圈驱动电路20使之产生约20e的磁场。作为基板3，用的是纵10mm、横10mm，厚1.6mm的玻璃环氧树脂基板。另外，在无定形线1上，应用图6所示的那种工序已在线的两端的2个部位构成了Cu电极。
用在该工序中已构成了Cu电极的无定形磁性体线1制作了23个图4所示的那种磁场检测部分，并求出了各磁场检测部分的电阻值。其结果是，各个磁场检测部分的电阻平均值为6.95Ω、23个磁场检测部分的偏离不足2％，与现有的磁场检测部分的偏离为20％相比，飞跃性地抑制了偏离。这儿所说的“偏离”指的是在测定外磁场时的磁场检测部分的电阻值的最大值与最小值之差用该电阻值的平均值除所得结果的百分比。
由该结果可知，像本发明这样，采用把在表面的2个以上的部位上被覆了非磁性导体材料的无定形磁性体应用到磁场检测部分中去的办法，就可以缩小以往已成为问题的因焊接状态而导致的每一磁场检测部分的磁场检测有效长度Leff的变化幅度。采用把已装入了这种无定形磁性体磁场检测部分像图5那样地进行布线的方法，就可以构成本发明的磁传感器，如果应用上述那种偏离小的磁场检测部分10，则磁传感器100的输出就变成为仅仅检测外磁场的强度，从而将提高测定精度。
如上所述，采用把本发明的无定形磁性体用到磁场检测部分中去的办法，  就可飞跃性地缩小磁场检测有效长度Leff的偏差的幅度，而且通过采用把该磁场检测部分用到磁性传感器中去的办法，变得几乎可以削减归因于磁场检测有效长度Leff的不一致的磁传感器的输出变化。
倘根据本发明的磁传感器，由于可以使偏离非常之小，故不再需要用于抑制偏离的工序和电路，与这一省略相对应，可增加磁传感器的大量生产，这是很清楚的。因此，对今后日益增加需要的传感器业其贡献是巨大的。
如上所述，本发明的无定形磁性体及应用了该磁性体的磁传感器，作为用于检测地磁之类的极微小的磁场的变化的传感器，另外，作为应用了该磁传感器的非接触传感器是有用的。

Claims (5)

1.一种无定形磁性体，在表面的一部分上已被覆上非磁性的导体材料。
2.一种无定形磁性体，在表面的2个以上的部位上被覆非磁性的导体材料以形成电极，并用该电极间距离规定检测部分的有效长度。
3.根据权利要求1或2所述的无定形磁性体，其特征是：非磁性的导电材料的被覆，用电镀法、或蒸镀法、或溅射法，或离子喷镀法，或丝网印刷法进行。
4.根据权利要求2所述的无定形磁性体，其特征是：电极部分的形成用丝网印刷法，或刻蚀法，或剥离法进行。
5.一种磁传感器，其检测部分应用了权利要求1～4中的任一项权利要求所述的无定形磁性体。
CN 96191212 1995-10-13 1996-10-08 无定形磁性体和应用了无定形磁性体的磁传感器 Pending CN1166229A (zh)

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