DE102021129807A1

DE102021129807A1 - Magnetsensor

Info

Publication number: DE102021129807A1
Application number: DE102021129807.5A
Authority: DE
Inventors: Daizo Endo; Akira Sakawaki
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2022-06-30
Also published as: US20220206087A1; CN114690086A; JP2022102864A; US11686786B2

Abstract

Ziel ist es, die Empfindlichkeit eines Magnetsensors unter Ausnutzung des magnetischen Impedanzeffekts zu verbessern. Ein Magnetsensor enthält: ein nichtmagnetisches Substrat; und ein Sensitivelement, das eine Weichmagnetmaterialschicht enthält, die aus einer amorphen Legierung mit einer anfänglichen magnetischen Permeabilität von 5.000 oder mehr besteht, wobei die Weichmagnetmaterialschicht auf dem Substrat vorgesehen ist, eine Längsrichtung und eine Kurzrichtung aufweist, mit uniaxialer magnetischer Anisotropie in einer Richtung versehen ist, die die Längsrichtung kreuzt, und ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt erfasst.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetsensor.
Stand der Technik
Als verwandter Stand der Technik, der in einem Dokument beschrieben ist, gibt es ein Element mit magnetischem Impedanzeffekt, das Folgendes umfasst: einen Dünnfolienmagneten, der mit einer Folie aus hartmagnetischem Material konfiguriert ist, die auf einem nichtmagnetischen Substrat ausgebildet ist; eine Isolierschicht, die die Oberseite des Dünnfolienmagneten bedeckt; und ein magnetoempfindliches Teil, das auf der Isolierschicht ausgebildet ist und mit einem oder mehreren rechteckigen Filmen aus Weichmagnetmaterial konfiguriert ist, die mit uniaxialer Anisotropie versehen sind (siehe offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-249406 ).
Der Magnetsensor, der mit einem Sensitivelement ausgestattet ist, das das Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt misst, nutzt übrigens die Änderung der Impedanz in Bezug auf das Magnetfeld. Die Änderung der Impedanz wird durch eine Änderung der Skin-Tiefe verursacht, die mit einer Änderung der magnetischen Permeabilität durch ein Magnetfeld in einer magnetischen Dünnschicht in Zusammenhang steht. Um die Empfindlichkeit des Magnetsensors zu verbessern, ist es daher erforderlich, die Änderung der magnetischen Permeabilität des Sensitivelements, das den magnetischen Impedanzeffekt erzeugt, zu erhöhen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Empfindlichkeit eines Magnetsensors unter Ausnutzung des magnetischen Impedanzeffekts zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Magnetsensor, auf den die vorliegende Erfindung angewandt wird, enthält: ein nichtmagnetisches Substrat; und ein Sensitivelement, das eine Weichmagnetmaterialschicht enthält, die aus einer amorphen Legierung mit einer anfänglichen magnetischen Permeabilität von 5.000 oder mehr besteht, wobei die Weichmagnetmaterialschicht auf dem Substrat angeordnet ist, eine Längsrichtung und eine Kurzrichtung aufweist, mit uniaxialer magnetischer Anisotropie in einer die Längsrichtung kreuzenden Richtung versehen ist und ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt erfasst.
Hier kann die Weichmagnetmaterialschicht eine anfängliche magnetische Permeabilität von 10.000 oder mehr aufweisen.
Außerdem kann die Weichmagnetmaterialschicht eine amorphe Legierung sein, die hauptsächlich aus Co besteht und auch Fe, Si, B und Mn enthält.
Alternativ kann die Weichmagnetmaterialschicht auch aus einer amorphen Legierung bestehen, die hauptsächlich aus Co besteht und auch Fe, Si, B, Mn und Cr enthält.
In einem solchen Magnetsensor kann das Sensitivelement die mehreren Weichmagnetmaterialschichten enthalten, und das Sensitivelement kann auch eine Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht zwischen den Weichmagnetmaterialschichten enthalten, wobei die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht das Auftreten einer Verschlussmagnetdomäne in den Weichmagnetmaterialschichten unterdrückt.
Darüber hinaus kann in einem solchen Magnetsensor das Sensitivelement die mehreren Weichmagnetmaterialschichten enthalten, und das Sensitivelement kann auch eine nichtmagnetische Leiterschicht zwischen den Weichmagnetmaterialschichten enthalten, wobei die Leiterschicht eine höhere Leitfähigkeit als die Weichmagnetmaterialschichten aufweist.
Dann kann in einem solchen Magnetsensor das Sensitivelement die mehreren Weichmagnetmaterialschichten enthalten, und das Sensitivelement kann auch eine nichtmagnetische antiferromagnetisch koppelnde Schicht zwischen den Weichmagnetmaterialschichten enthalten, wobei die antiferromagnetisch koppelnde Schicht die Weichmagnetmaterialschichten antiferromagnetisch koppelt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Empfindlichkeit eines Magnetsensors durch Ausnutzung des magnetischen Impedanzeffekts zu verbessern.
Figurenliste
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher beschrieben.

1A und 1B zeigen ein spezifisches Beispiel eines Magnetsensors, auf den die beispielhafte Ausführungsform angewandt wird, wobei 1A eine Draufsicht und 1B eine Querschnittsansicht entlang der Linie IB-IB in 1A ist.
2 zeigt die Beziehung zwischen einem Magnetfeld, das in Längsrichtung eines Sensitivteils in einem Sensitivelement angelegt wird, und einer Impedanz Z des Sensitivelements.
3A und 3B zeigen die Empfindlichkeit und ein anisotropes Magnetfeld des Magnetsensors in einem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel, wobei 3A die Empfindlichkeit und 3B das anisotrope Magnetfeld zeigt.
4A bis 4C zeigen Querschnittsansichten von modifizierten Beispielen des Magnetsensors, wobei 4A einen Magnetsensor zeigt, der einen Sensitivteil in einem Sensitivelement enthält, wobei der Sensitivteil mit einer einzigen Weichmagnetmaterialschicht konfiguriert ist. 4B zeigt einen Magnetsensor mit einem Sensitivteil in einem Sensitivelement, wobei der Sensitivteil mit zwei Weichmagnetmaterialschichten mit einer dazwischen angeordneten Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht konfiguriert ist. 4C zeigt einen Magnetsensor mit einem Sensitivteil in einem Sensitivelement, wobei der Sensitivteil mit zwei Weichmagnetmaterialschichten mit einer dazwischen angeordneten Leiterschicht konfiguriert ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als beispielhafte Ausführungsform bezeichnet) beschrieben.
(Konfiguration des Magnetsensors 1)
Die 1A und 1B zeigen ein spezifisches Beispiel eines Magnetsensors 1, auf den die beispielhafte Ausführungsform angewendet wird. 1A ist eine Draufsicht und 1B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IB-IB in 1A. In 1A wird angenommen, dass die rechte Richtung der Seite die x-Richtung, die Aufwärtsrichtung der Seite die y-Richtung und die Vorderseitenrichtung der Seite die z-Richtung ist. In 1B wird davon ausgegangen, dass die rechte Richtung der Seite die x-Richtung ist, die Aufwärtsrichtung der Seite die z-Richtung und die Rückseitenrichtung der Seite die y-Richtung ist.
Wie in 1B gezeigt, umfasst der Magnetsensor 1, auf den die beispielhafte Ausführungsform angewandt wird, ein nichtmagnetisches Substrat 10 und ein Sensitivelement 30, das auf dem Substrat 10 vorgesehen ist und eine Weichmagnetmaterialschicht enthält, die das Magnetfeld abtastet.
Die in 1B gezeigte Querschnittsstruktur des Magnetsensors 1 wird später im Detail beschrieben.
Hier hat das Weichmagnetmaterial eine kleine sogenannte Koerzitivkraft, wobei das Weichmagnetmaterial durch ein äußeres Magnetfeld leicht magnetisiert wird, aber nach Entfernen des äußeren Magnetfeldes schnell in einen Zustand ohne oder mit geringer Magnetisierung zurückkehrt. Man beachte, dass das hartmagnetische Material eine große, so genannte Koerzitivkraft hat, wobei das hartmagnetische Material, wenn es einmal durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert ist, auch nach Entfernen des äußeren Magnetfeldes den magnetisierten Zustand beibehält.
Eine planare Struktur des Magnetsensors 1 wird in 1A beschrieben. Der Magnetsensor 1 hat zum Beispiel eine viereckige flächige Form. Die ebene Form des Magnetsensors 1 ist mehrere Millimeter im Quadrat. Die Länge in x-Richtung beträgt beispielsweise 4 mm bis 6 mm, und die Länge in y-Richtung beträgt 3 mm bis 5 mm. Man beachte, dass die Größe der ebenen Form des Magnetsensors 1 auch andere Werte annehmen kann.
Hier wird das auf dem Substrat 10 angebrachte Sensitivelement 30 beschrieben. Das Sensitivelement 30 umfasst mehrere Sensitivteile 31, die jeweils eine schilfartige ebene Form mit einer Längsrichtung und einer Kurzrichtung aufweisen. In 1A ist die x-Richtung die Längsrichtung des Sensitivelements 30. Die mehreren Sensitivteile 31 sind so angeordnet, dass ihre Längsrichtungen parallel zueinander verlaufen. Das Sensitivelement 30 umfasst: Verbindungsteile 32, die die benachbarten Sensitivteile 31 in Reihe schalten, und Anschlussteile 33, an die elektrische Drähte angeschlossen sind, um elektrischen Strom zu liefern. Die Sensitivteile 31 erfassen das Magnetfeld oder die Änderung des Magnetfelds und erzeugen den magnetischen Impedanzeffekt. Mit anderen Worten wird das Magnetfeld oder die Änderung des Magnetfelds auf der Grundlage der Änderung der Impedanz des Sensitivelements 30 gemessen, bei dem die Sensitivteile 31 in Reihe geschaltet sind. Im Folgenden wird die Impedanz des Sensitivelements 30 manchmal als die Impedanz des Magnetsensors 1 bezeichnet.
1A zeigt acht Sensitivteile 31, aber die Anzahl der Sensitivteile 31 muss nicht acht sein. Daher enthält 1A eine gestrichelte Linie zwischen den vier Sensitivteilen 31 auf der Oberseite der Seite und den vier Sensitivteilen 31 auf der Unterseite der Seite, um damit anzuzeigen, dass die Anzahl der Sensitivteile 31 nicht auf acht beschränkt ist.
Der Verbindungsteil 32 ist zwischen den Endabschnitten der benachbarten Sensitivteile 31 vorgesehen und verbindet die benachbarten Sensitivteile 31 in Reihe.
Die Anschlussteile 33 (die Anschlussteile 33a und 33b) sind an den beiden jeweiligen Endabschnitten der Sensitivteile 31 vorgesehen, wobei die Endabschnitte nicht mit den Verbindungsteilen 32 verbunden sind. Der Anschlussteil 33 fungiert als Kontaktteil, der elektrische Drähte für die Zuführung des elektrischen Stroms verbindet. Der Anschlussteil 33 kann so groß sein, dass die elektrischen Drähte angeschlossen werden können. Man beachte, dass die Anschlussteile 33 (die Anschlussteile 33a und 33b) auf der rechten Seite in der Seite von 1A vorgesehen sind, die Anschlussteile 33 können aber auch auf der linken Seite vorgesehen sein oder können vorgesehen sein, um auf der linken und rechten Seite geteilt zu werden.
Hier nehmen wir an, dass die Länge des Sensitivteils 31 in der Längsrichtung (der x-Richtung) die Länge L ist. Dann nehmen wir an, dass die Breite des Sensitivteils 31 in der Kurzrichtung die Breite W ist. Der Abstand zwischen den benachbarten Sensitivteilen 31 soll der Abstand G sein. In den Sensitivteilen 31 ist die Länge L zum Beispiel 1 mm bis 10 mm, die Breite W ist zum Beispiel 10 µm bis 150 µm, und der Abstand G ist zum Beispiel 10 µm bis 150 µm. Es ist zu beachten, dass die Größe jedes Sensitivteils 31 (die Länge L, die Breite W, die Dicke usw.), die Anzahl der Sensitivteile 31, die Abstände G zwischen den Sensitivteilen 31 oder ähnliches in Abhängigkeit von der Größe des zu erfassenden, d.h. zu messenden Magnetfeldes festgelegt werden kann. Man beachte, dass die Anzahl der Sensitivteile 31 eins sein kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1B die Querschnittsstruktur des Magnetsensors 1 beschrieben.
Das Substrat 10 besteht aus einem nichtmagnetischen Material, z. B. einem Oxid-Substrat, wie Glas oder Saphir, einem Halbleitersubstrat, wie Silizium, oder einem Metallsubstrat, wie Aluminium, rostfreiem Stahl oder einem mit Nickel-Phosphor beschichteten Metall. Es ist zu beachten, dass in dem Fall, in dem das Substrat 10 eine hohe Leitfähigkeit aufweist, eine Schicht aus isolierendem Material zur elektrischen Isolierung des Substrats 10 von dem Sensitivelement 30 auf der Oberfläche des Substrats 10, auf der das Sensitivelement 30 angebracht werden soll, vorgesehen werden kann. Spezifische Beispiele für das Isoliermaterial, aus dem die Isoliermaterialschicht besteht, sind Oxide, wie SiO₂, Al₂O₃ oder TiO₂, oder Nitride, wie Si₃N₄ oder AIN. Bei der Beschreibung wird davon ausgegangen, dass das Substrat 10 aus Glas besteht.
Das Sensitivelement 30 umfasst als ein spezifisches Beispiel vier Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c und 101d ausgehend von der Seite des Substrats 10. Dann enthält das Sensitivelement 30 zwischen der Weichmagnetmaterialschicht 101a und der Weichmagnetmaterialschicht 101b eine Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102a, die das Auftreten einer Verschlussmagnetdomäne in der Weichmagnetmaterialschicht 101a und der Weichmagnetmaterialschicht 101b unterdrückt. Ferner enthält das Sensitivelement 30 zwischen der Weichmagnetmaterialschicht 101c und der Weichmagnetmaterialschicht 101d eine Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102b, die das Auftreten einer Verschlussmagnetdomäne in der Weichmagnetmaterialschicht 101c und der Weichmagnetmaterialschicht 101d unterdrückt. Außerdem enthält das Sensitivelement 30 zwischen der Weichmagnetmaterialschicht 101b und der Weichmagnetmaterialschicht 101c eine Leiterschicht 103, die den Widerstand (hier bezogen auf den elektrischen Widerstand) des Sensitivelements 30 verringert. In dem Fall, in dem die Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c und 101d nicht unterschieden werden, werden die Schichten als Weichmagnetmaterialschichten 101 bezeichnet. Wenn die Magnetdomänen-Unterdrückungsschichten 102a und 102b nicht unterschieden werden, werden sie als Magnetdomänen-Unterdrückungsschichten 102 bezeichnet.
Die Weichmagnetmaterialschicht 101 besteht aus einem Weichmagnetmaterial aus einer amorphen Legierung, die den magnetischen Impedanzeffekt aufweist. Die Dicke der Weichmagnetmaterialschicht 101 beträgt z. B. 100 nm bis 1 µm. In dem Sensitivelement 30, auf das die beispielhafte Ausführungsform angewendet wird, ist die Weichmagnetmaterialschicht 101 das Weichmagnetmaterial mit der Anfangspermeabilität µi von 5.000 oder mehr. Die Weichmagnetmaterialschicht 101 wird später im Detail beschrieben.
In dieser Beschreibung beziehen sich amorphe Legierungen und amorphe Metalle auf Strukturen, die keine regelmäßige Anordnung der Atome aufweisen, wie z. B. Kristalle, die durch das Sputtering-Verfahren usw. gebildet werden.
Die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 unterdrückt das Auftreten der Verschlussmagnetdomäne in den oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101, die die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 umschließen.
Im Allgemeinen ist es wahrscheinlich, dass in der Weichmagnetmaterialschicht 101 mehrere Magnetdomänen mit unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen gebildet werden. In diesem Fall wird eine Verschlussmagnetdomäne mit ringförmiger Magnetisierungsrichtung gebildet. Wenn das externe Magnetfeld erhöht wird, werden die Wände der Magnetdomäne verschoben; dadurch wird die Fläche der Magnetdomäne mit der Magnetisierungsrichtung, die mit der Richtung des externen Magnetfeldes übereinstimmt, vergrößert, während die Fläche der Magnetdomäne mit der Magnetisierungsrichtung, die der Richtung des externen Magnetfeldes entgegengesetzt ist, verringert wird. Dann wird in der Magnetdomäne, in der sich die Magnetisierungsrichtung von der Richtung des externen Magnetfeldes unterscheidet, eine Magnetisierungsrotation erzeugt, so dass die Magnetisierungsrichtung mit der Richtung des externen Magnetfeldes übereinstimmt. Schließlich verschwindet die Magnetdomänenwand, die zwischen den benachbarten Magnetdomänen bestand, und die benachbarten Magnetdomänen werden zu einer Magnetdomäne (einer einzigen Magnetdomäne). Mit anderen Worten: Bei der Bildung der Verschlussmagnetdomäne kommt es bei der Änderung des äußeren Magnetfelds zum Barkhausen-Effekt, bei dem die Wände der Magnetdomäne, die die Verschlussmagnetdomäne bilden, schrittweise und diskontinuierlich verschoben werden. Die diskontinuierliche Verschiebung der Magnetdomänenwände führt zu Rauschen im Magnetsensor 1, was das Risiko einer Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses in der vom Magnetsensor 1 erhaltenen Ausgabe mit sich bringt. Die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 unterdrückt die Bildung mehrerer magnetischer Domänen mit kleinen Bereichen in den Weichmagnetmaterialschichten 101, die auf der Ober- und Unterseite der Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 vorgesehen sind. Dies unterdrückt die Bildung der Verschlussmagnetdomäne und unterdrückt das Rauschen, das durch die diskontinuierliche Verschiebung der Magnetdomänenwände entsteht. Man beachte, dass es in dem Fall, in dem die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 vorgesehen ist, besser ist, weniger Magnetdomänen zu bilden, d.h. große Magnetdomänen, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 nicht vorgesehen ist.
Spezifische Beispiele für Materialien einer solchen Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 umfassen nichtmagnetische Materialien wie Ru und SiO₂ und nichtmagnetische amorphe Metalle wie CrTi, AITi, CrB, CrTa und CoW. Die Dicke einer solchen Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 beträgt beispielsweise 10 nm bis 100 nm.
Die Leiterschicht 103 verringert den Widerstand des Sensitivelements 30. Mit anderen Worten hat die Leiterschicht 103 eine höhere Leitfähigkeit als die Weichmagnetmaterialschicht 101 und verringert den Widerstand des Sensitivelements 30 im Vergleich zu dem Fall, in dem die Leiterschicht 103 nicht enthalten ist. Das Magnetfeld oder die Änderung des Magnetfelds, die durch das Sensitivelement 30 verursacht wird, wird durch die Änderung der Impedanz (im Folgenden wird die Impedanz als die Impedanz Z bezeichnet, und die Änderung der Impedanz Z wird als ΔZ bezeichnet) gemessen, wenn der Wechselstrom zwischen den beiden Anschlussteilen 33a und 33b fließt. Wenn die Frequenz des Wechselstroms höher ist, erhöht sich die Änderungsrate der Impedanz Z in Bezug auf die Änderung des externen Magnetfelds (im Folgenden wird die Änderung des externen Magnetfelds als ΔH bezeichnet, und die Änderungsrate der Impedanz Z in Bezug auf ΔH wird als die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH bezeichnet). Wenn jedoch die Frequenz des Wechselstroms ohne Einbeziehung der Leiterschicht 103 erhöht wird, wird die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH durch die schwebende Kapazität im Zustand des Magnetsensors 1 verringert. Mit anderen Worten kann unter der Annahme, dass der Widerstand des Sensitivelements 30 R ist, die schwebende Kapazität C ist und das Sensitivelement 30 die Parallelschaltung des Widerstands R und der schwebenden Kapazität C ist, die Relaxationsfrequenz f₀ des Magnetsensors 1 durch Ausdruck (1) dargestellt werden.
$ƒ_{0} = \frac{1}{2 π R C}$
Wie aus Ausdruck (1) ersichtlich ist, ist die Relaxationsfrequenz f₀ klein, wenn die schwebende Kapazität C groß ist; wenn die Frequenz des Wechselstroms höher als die Relaxationsfrequenz f₀ ist, wird die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH umgekehrt reduziert. Daher ist die Leiterschicht 103 zur Verringerung des Widerstands R des Sensitivelements 30 vorgesehen, um dadurch die Relaxationsfrequenz f₀ zu erhöhen.
Als eine solche Leiterschicht 103 wird vorzugsweise ein Metall oder eine Legierung mit hoher Leitfähigkeit verwendet, und noch vorteilhafter ist es, ein Metall oder eine Legierung zu verwenden, das/die hoch leitfähig und nicht magnetisch ist. Spezifische Beispiele für Materialien für eine solche Leiterschicht 103 sind Metalle wie AI, Cu und Ag. Die Dicke der Leiterschicht 103 beträgt z. B. 10 nm bis 1 µm. Es reicht aus, dass die Leiterschicht 103 den Widerstand des Sensitivelements 30 im Vergleich zu dem Fall verringern kann, in dem die Leiterschicht 103 nicht vorhanden ist.
Man beachte, dass die oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101, die die Schicht zur Unterdrückung der Magnetdomäne 102 einschließen, und die oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101, die die Leiterschicht 103 einschließen, miteinander antiferromagnetisch gekoppelt (AFC) sind. Aufgrund der oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101, die antiferromagnetisch gekoppelt sind, wird das Auftreten von Entmagnetisierungsfeldern unterdrückt und die Empfindlichkeit des Magnetsensors 1 verbessert.
Der Magnetsensor 1 wird wie folgt hergestellt.
Zunächst wird auf dem Substrat 10 ein Fotolackmuster, das Teile der Oberfläche des Substrats 10 mit Ausnahme der planaren Form des Sensitivelements 30 bedeckt, mit Hilfe der allgemein bekannten Fotolithografietechnik gebildet. Anschließend werden auf dem Substrat 10 die Weichmagnetmaterialschicht 101a, die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102a, die Weichmagnetmaterialschicht 101b, die Leiterschicht 103, die Weichmagnetmaterialschicht 101c, die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102b und die Weichmagnetmaterialschicht 101d in dieser Reihenfolge abgeschieden, zum Beispiel durch das Sputteringverfahren. Dann werden die Weichmagnetmaterialschicht 101a, die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102a, die Weichmagnetmaterialschicht 101b, die Leiterschicht 103, die Weichmagnetmaterialschicht 101c, die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102b und die Weichmagnetmaterialschicht 101d, die auf dem Photoresist abgeschieden sind, mit dem Photoresist entfernt. Folglich bleibt auf dem Substrat 10 ein laminierter Körper zurück, der mit der Weichmagnetmaterialschicht 101a, der Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102a, der Weichmagnetmaterialschicht 101b, der Leiterschicht 103, der Weichmagnetmaterialschicht 101c, der Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102b und der Weichmagnetmaterialschicht 101d konfiguriert ist, die in die planare Form des Sensitivelements 30 verarbeitet wurden. Mit anderen Worten, die Sensitivelemente 30 werden gebildet.
Die Weichmagnetmaterialschicht 101 weist eine uniaxiale magnetische Anisotropie in einer die Längsrichtung kreuzenden Richtung auf, z. B. in Kurzrichtung (die y-Richtung in 1A). Es ist zu beachten, dass die die Längsrichtung kreuzende Richtung einen Winkel von mehr als 45° und nicht mehr als 90° in Bezug auf die Längsrichtung haben kann. Die uniaxiale magnetische Anisotropie kann beispielsweise durch eine Wärmebehandlung bei 400°C in einem rotierenden Magnetfeld von 3 kG (0,3T) (Wärmebehandlung im rotierenden Magnetfeld) und eine anschließende Wärmebehandlung bei 400°C in einem statischen Magnetfeld von 3 kG (0,3T) (Wärmebehandlung im statischen Magnetfeld) auf dem auf dem Substrat 10 gebildeten Sensitivelement 30 erzeugt werden. Die Verleihung der uniaxialen magnetischen Anisotropie kann bei der Abscheidung der Weichmagnetmaterialschicht 101, die das Sensitivteil 30 bildet, unter Verwendung eines Magnetron-Sputterverfahrens durchgeführt werden, anstatt bei der Wärmebehandlung im rotierenden Magnetfeld und der Wärmebehandlung im statischen Magnetfeld durchgeführt zu werden. Mit anderen Worten wird durch das Magnetfeld, das durch die im Magnetron-Sputterverfahren verwendeten Magnete gebildet wird, die Weichmagnetmaterialschicht 101 abgeschieden, und gleichzeitig wird der Weichmagnetmaterialschicht 101 die uniaxiale magnetische Anisotropie verliehen.
Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren werden die Verbindungsteile 32 und die Anschlussteile 33 gleichzeitig einstückig mit den Sensitivteilen 31 ausgebildet. Man beachte, dass die Verbindungsteile 32 und die Anschlussteile 33 aus einem leitfähigen Metall, wie z. B. AI, Cu oder Ag, hergestellt werden können. Darüber hinaus kann das Metall mit Leitfähigkeit, wie AI, Cu oder Ag, auf die Verbindungsteile 32 und die Anschlussteile 33 laminiert werden, die gleichzeitig einstückig mit den Sensitivteilen 31 ausgebildet sind.
(Wirkungsweise des Sensitivelements 30)
Die Wirkungsweise des Sensitivelements 30 wird im Folgenden beschrieben.
2 zeigt die Beziehung zwischen dem Magnetfeld H, das in Längsrichtung des Sensitivteils 31 des Sensitivelements 30 (die x-Richtung in 1A) angelegt wird, und einer Impedanz Z des Sensitivelements 30. In 2 zeigt die horizontale Achse das Magnetfeld H und die vertikale Achse die Impedanz Z. Man beachte, dass die Impedanz Z gemessen wird, indem der Wechselstrom zwischen den in 1A dargestellten Anschlussteilen 33a und 33b des Sensitivelements 30 fließt.
Wie in 2 gezeigt, erhöht sich die Impedanz Z des Sensitivelements 30, wenn das in Längsrichtung der Sensitivteile 31 angelegte Magnetfeld H zunimmt. Wenn das anzulegende Magnetfeld H größer wird als das anisotrope Magnetfeld Hk, verringert sich umgekehrt die Impedanz Z des Sensitivelements 30. Innerhalb des Bereichs, der kleiner als das anisotrope Magnetfeld Hk ist, ist es durch die Verwendung eines Bereichs, in dem der Betrag der Änderung ΔZ in der Impedanz Z in Bezug auf den Betrag der Änderung ΔH im Magnetfeld H steil ist, nämlich eines Bereichs, in dem die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH steil (groß) ist, möglich, eine extrem schwache Änderung im Magnetfeld H als den Betrag der Änderung ΔZ in der Impedanz Z zu extrahieren. In 2 ist die Mitte des Magnetfelds H, in der die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH groß ist, als Magnetfeld Hb dargestellt. Mit anderen Worten ist es möglich, den Betrag der Änderung ΔH im Magnetfeld H in der Nähe des Magnetfeldes Hb (der durch Pfeile in gekennzeichnete Bereich) mit hoher Genauigkeit zu messen. Dabei ist der Teil, in dem die Änderung ΔZ der Impedanz Z am steilsten ist (die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH ist am größten), d. h. der Betrag der Änderung Zmax der Impedanz pro Magnetfeldeinheit im Magnetfeld Hb geteilt durch die Impedanz Z im Magnetfeld Hb (die Impedanz Z im Magnetfeld Hb wird als Impedanz Zb bezeichnet), die Empfindlichkeit (Zmax/Zb). Je höher die Empfindlichkeit Zmax/Zb ist, desto größer ist die Wirkung der magnetischen Impedanz, und das Magnetfeld bzw. die Änderung des Magnetfelds kann leicht gemessen werden. Anders ausgedrückt: Die Empfindlichkeit Zmax/Zb ist umso höher, je steiler die Änderung der Impedanz Z in Bezug auf das Magnetfeld H ist. Je kleiner das anisotrope Magnetfeld Hk ist, desto besser. Mit anderen Worten ist es im Magnetsensor 1 wünschenswert, dass die Empfindlichkeit Zmax/Zb hoch ist, und dafür ist es wünschenswert, dass das anisotrope Magnetfeld Hk klein ist. Das Magnetfeld Hb wird in einigen Fällen als Vormagnetisierungsfeld bezeichnet. Nachfolgend wird das Magnetfeld Hb als Vormagnetisierungsfeld Hb bezeichnet.
(Magnetische Permeabilität µ der Weichmagnetmaterialschicht 101)
Wenn ein Weichmagnetmaterial mit einem Wechselstrom beaufschlagt wird, wird der Querschnitt des Stromdurchgangs durch die Skin-Tiefe δ aufgrund des Skin-Effekts bestimmt. Die Skin-Tiefe δ wird durch Ausdruck (2) dargestellt. In Ausdruck (2) ist ρ der Widerstand des Weichmagnetmaterials, ω ist die Kreisfrequenz des Wechselstroms und µ ist die magnetische Permeabilität. $δ = \sqrt{\frac{2 ρ}{ω μ}}$
Dabei ändert sich die magnetische Permeabilität µ in der Richtung senkrecht zum Strom mit dem Magnetfeld H. Da sich die Skin-Tiefe δ mit der Änderung der magnetischen Permeabilität µ ändert, ändert sich auch der Widerstand des Weichmagnetmaterials. Darüber hinaus ändert sich mit der Änderung der magnetischen Permeabilität µ auch die Induktivität des Weichmagnetmaterials (innere Induktivität µl/8π). Dabei ist I die Länge des Weichmagnetmaterials. Mit anderen Worten: Die Impedanz Z des Weichmagnetmaterials ändert sich durch das Magnetfeld H. Mit anderen Worten: Der Effekt des Skin-Effekts, der die Änderung der Impedanz Z durch das Magnetfeld bewirkt, ist der magnetische Impedanzeffekt.
Daher wird in dem Weichmagnetmaterial, wenn die Änderung Δµ der magnetischen Permeabilität µ durch die Änderung des Magnetfeldes ΔH erhöht wird, d. h. wenn die Änderungsrate der magnetischen Permeabilität Δµ/ΔH durch das Magnetfeld H erhöht wird, die Änderung ΔZ der Impedanz Z durch die Änderung des Magnetfeldes ΔH ebenfalls erhöht. Mit anderen Worten sollte für den Sensitivteil 31 des Sensitivelements 30 vorzugsweise ein Weichmagnetmaterial mit einer großen Änderung Δµ der magnetischen Permeabilität µ aufgrund der Änderung ΔH des Magnetfelds H verwendet werden.
Bei einem Weichmagnetmaterial mit einer großen anfänglichen magnetischen Permeabilität µi wird davon ausgegangen, dass es eine große Änderung Δµ der magnetischen Permeabilität µ aufgrund der Änderung ΔH des Magnetfelds H aufweist. Daher wird in dem Magnetsensor 1, auf den die beispielhafte Ausführungsform angewendet wird, eine amorphe Legierung mit einer großen anfänglichen magnetischen Permeabilität µi als Weichmagnetmaterialschicht 101 des Sensitivelements 30 verwendet; dadurch wird die Empfindlichkeit des Magnetsensors 1 verbessert.
(Beispiel)
Als Beispiel wurde eine amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, mit einer anfänglichen magnetischen Permeabilität µi von etwa 100.000 für die Weichmagnetmaterialschicht 101 des Sensitivelements 30 in dem Magnetsensor 1 verwendet. Die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, enthält auch 1,4 Atom% Fe, 13,8 Atom% Si, 3,6 Atom% Mn, 5 Atom% Cr und 9,5 Atom% B. Mit anderen Worten ist die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, ist Co_66,7Fe_1,4Cr₅Mn_3,6Si_13,8B_9,5. Im Folgenden wird die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, als amorphe Co-Legierung CoFeCrMnSiB bezeichnet.
Hier wurde für das Sensitivelement 30 angenommen, dass die Anzahl der Sensitivteile 31 24 beträgt, die Breite W des Sensitivteils 31 100 µm ist und der Abstand G zwischen den Sensitivteilen 31 50 µm beträgt. Dann wurden die Dicken der jeweiligen Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c und 101d (siehe 1B) auf drei Stufen von 250 nm, 500 nm und 750 nm festgelegt.
Darüber hinaus wurde die Länge L des Sensitivteils 31 auf drei Stufen von 3 mm, 4 mm und 5 mm festgelegt.
Die Magnetdomänen-Unterdrückungsschichten 102a und 102b (siehe 1B) bestehen aus CrTi mit einem Atomverhältnis von 1:1. Die Dicke jeder der Magnetdomänen-Unterdrückungsschichten 102a und 102b wurde auf 25 nm festgelegt.
Die Leiterschicht 103 (siehe 1B) besteht aus Ag. Die Dicke der Leiterschicht 103 wurde auf 400 nm festgelegt.
(Vergleichsbeispiel)
Die Konfiguration des Magnetsensors 1' eines Vergleichsbeispiels ähnelt dem in 1A und 1B gezeigten Magnetsensor 1, auf den die beispielhafte Ausführungsform angewendet wird. Folglich wird der Magnetsensor 1' in 1A und 1B mit 1 (1') bezeichnet. Die Bestandteile des Magnetsensors 1' werden unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen wie der Magnetsensor 1 beschrieben.
In dem Magnetsensor 1' des Vergleichsbeispiels wurde für die Weichmagnetmaterialschicht 101 des Sensitivelements 30 eine amorphe Legierung verwendet, die hauptsächlich aus Co besteht und eine anfängliche magnetische Permeabilität µi von etwa 4800 aufweist. Die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, enthält auch 17 Atom% Nb und 3 Atom% Zr. Mit anderen Worten, die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, ist Co₈₀Nb₁₇Zr₃. Im Folgenden wird die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, als amorphe Co-Legierung CoNbZr bezeichnet. Die Dicke jeder der Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c und 101d (siehe 1B), die aus der amorphen Co-Legierung CoNbZr bestehen, wurde auf 500 nm festgelegt. Man beachte, dass die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 und die Leiterschicht 103 des Vergleichsbeispiels die gleichen sind wie die des Beispiels.
(Empfindlichkeit Zmax/Zb und anisotropes Magnetfeld Hk im Beispiel und Vergleichsbeispiel)
3A und 3B zeigen die Empfindlichkeit Zmax/Zb und das anisotrope Magnetfeld Hk des Magnetsensors 1 im Beispiel und im Vergleichsbeispiel. 3A zeigt die Empfindlichkeit Zmax/Zb, und 3B zeigt das anisotrope Magnetfeld Hk. In 3A zeigt die vertikale Achse die Empfindlichkeit Zmax/Zb (/Oe), und die horizontale Achse zeigt die Länge L (mm) des Sensitivteils 31 (in 3A als LÄNGE L (mm) DES SENSITIVTEILS bezeichnet). In 3B zeigt die vertikale Achse das anisotrope Magnetfeld Hk (Oe) an, und die horizontale Achse zeigt die Länge L (mm) des Sensitivteils 31 an. In 3A und 3B wird der Magnetsensor 1, der die amorphe Co-Legierung CoFeCrMnSiB als Weichmagnetmaterialschicht 101 des Beispiels verwendet, als BEISPIEL (CoFeCrMnSiB) bezeichnet, und der Magnetsensor 1', der die amorphe Co-Legierung CoNbZr als Weichmagnetmaterialschicht 101 des Vergleichsbeispiels verwendet, wird als VERGLEICHSBEISPIEL (CoNbZr) bezeichnet. Man beachte, dass sowohl im Beispiel als auch im Vergleichsbeispiel die Frequenz des dem Sensitivelement 30 zugeführten Wechselstroms 50 MHz beträgt.
Wie in 3A gezeigt, beträgt die Empfindlichkeit Zmax/Zb in dem Beispiel, in dem die amorphe Co-Legierung CoFeCrMnSiB als Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendet wird, trotz der durch die Dicke der Weichmagnetmaterialschicht 101 und die Länge L des Sensitivteils 31 verursachten Schwankungen 0,45/Oe bis 0,75/Oe. Man beachte, dass die Empfindlichkeit Zmax/Zb weniger von der Dicke der Weichmagnetmaterialschicht 101 abhängt, wenn die Länge L des Sensitivteils 31 kurz ist (hier ist L 3 mm).
Im Vergleichsbeispiel mit der amorphen Co-Legierung CoNbZr als Weichmagnetmaterialschicht 101 beträgt die Empfindlichkeit Zmax/Zb dagegen 0,35/Oe bis 0,40/Oe, was weniger von der Länge L des Sensitivteils 31 abhängt.
Mit anderen Worten ist die Empfindlichkeit Zmax/Zb in dem Beispiel mit der amorphen Co-Legierung CoFeCrMnSiB als Weichmagnetmaterialschicht 101 bei beliebiger Dicke höher als die Empfindlichkeit Zmax/Zb in dem Vergleichsbeispiel mit der amorphen Co-Legierung CoNbZr als Weichmagnetmaterialschicht 101.
Wie in 3B gezeigt, beträgt das anisotrope Magnetfeld Hk in dem Beispiel, in dem die amorphe Co-Legierung CoFeCrMnSiB als Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendet wird, 3 Oe bis 4 Oe, was weniger von der Länge L des Sensitivteils 31 abhängig ist. Dann neigt das anisotrope Magnetfeld Hk dazu, klein zu sein, wenn die Dicke der Weichmagnetmaterialschicht 101 reduziert wird (hier beträgt die Dicke 250 nm).
In dem Vergleichsbeispiel, in dem die amorphe Co-Legierung CoNbZr als Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendet wird, beträgt das anisotrope Magnetfeld Hk dagegen etwa 7 Oe, was auch weniger von der Länge L des Sensitivteils 31 abhängt.
Mit anderen Worten ist das anisotrope Magnetfeld Hk in dem Beispiel mit der amorphen Co-Legierung CoFeCrMnSiB als Weichmagnetmaterialschicht 101 bei beliebiger Dicke kleiner als das anisotrope Magnetfeld Hk in dem Vergleichsbeispiel mit der amorphen Co-Legierung CoNbZr als Weichmagnetmaterialschicht 101.
Wie oben beschrieben, ist in dem Beispiel mit der amorphen Co-Legierung CoFeCrMnSiB als Weichmagnetmaterialschicht 101 die Empfindlichkeit Zmax/Zb hoch und das anisotrope Magnetfeld Hk klein im Vergleich zum Vergleichsbeispiel mit der amorphen Co-Legierung CoNbZr als Weichmagnetmaterialschicht 101. Dies wird berücksichtigt, weil die amorphe Co-Legierung CoFeCrMnSiB mit einer anfänglichen magnetischen Permeabilität von etwa 100.000 µi als weichmagnetische Schicht 101 in diesem Beispiel verwendet wird, während die amorphe Co-Legierung CoNbZr mit einer anfänglichen magnetischen Permeabilität von etwa 4.800 µi als Weichmagnetmaterialschicht 101 in dem Vergleichsbeispiel verwendet wird. Mit anderen Worten wird geschätzt, dass die Verwendung des Weichmagnetmaterials mit einer hohen anfänglichen magnetischen Permeabilität µi die Änderung der magnetischen Permeabilität µ in Bezug auf das Magnetfeld H erhöht, und dadurch die Änderung der Impedanz Z erhöht wurde.
In der obigen Darstellung wurde die amorphe Co-Legierung CoFeCrMnSiB mit einer anfänglichen magnetischen Permeabilität µi von etwa 100.000 als Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendet, aber die anfängliche magnetische Permeabilität µi muss nicht unbedingt etwa 100.000 betragen. Beispielsweise kann die anfängliche magnetische Permeabilität µi des für die Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendeten Weichmagnetmaterials 5.000 oder mehr betragen. Darüber hinaus beträgt die anfängliche magnetische Permeabilität µi des für die Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendeten Weichmagnetmaterials µi vorzugsweise 10 000 oder mehr, und noch bevorzugter 50 000 oder mehr.
Im obigen Beispiel wurde die amorphe Co-Legierung CoFeCrMnSiB als Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendet. Hier wurde eine amorphe, hauptsächlich aus Co bestehende Legierung, die durch Ausschluss von Cr und Mn aus der amorphen Co-Legierung CoFeCrMnSiB erhalten wurde, als Weichmagnetmaterialschicht 101 untersucht. Die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, enthält Co als Hauptbestandteil und außerdem 10 Atom% Fe, 10 Atom% Si und 10 Atom% B. Mit anderen Worten ist die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, Co₇₀Fe₁₀Si₁₀B₁₀. Die amorphe Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, wird als amorphe Co-Legierung CoFeSiB bezeichnet.
In einem Magnetsensor, der die amorphe Co-Legierung CoFeSiB als Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendet, ist die Empfindlichkeit Zmax/Zb gering und das anisotrope Magnetfeld Hk groß im Vergleich zu dem Magnetsensor, der als Vergleichsbeispiel mit der amorphen Co-Legierung CoNbZr als Weichmagnetmaterialschicht 101 gezeigt wird.
Daraus ergibt sich, dass im Beispiel die Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors 1 verbessert und das anisotrope Magnetfeld Hk verringert wurde, weil die als Weichmagnetmaterialschicht 101 verwendete amorphe Co-Legierung CoFeCrMnSiB Cr und Mn enthält. Es ist bekannt, dass Cr die Korrosionsbeständigkeit und die Abriebfestigkeit verbessert. Folglich wird geschätzt, dass durch den Gehalt an Mn die Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors 1 verbessert und das anisotrope Magnetfeld Hk verringert wurde.
(Modifiziertes Beispiel)
4A bis 4C zeigen Querschnittsansichten von modifizierten Beispielen des Magnetsensors 1. 4A zeigt einen Magnetsensor 2 mit dem Sensitivteil 31 in dem Sensitivelement 30, wobei der Sensitivteil 31 mit einer einzigen Weichmagnetmaterialschicht 101 konfiguriert ist, 4B zeigt einen Magnetsensor 3 mit dem Sensitivteil 31 in dem Sensitivelement 30, wobei der Sensitivteil 31 mit zwei Weichmagnetmaterialschichten 101 konfiguriert ist, wobei die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 dazwischen angeordnet ist, und 4C zeigt einen Magnetsensor 4 mit dem Sensitivteil 31 in dem Sensitivelement 30, wobei der Sensitivteil 31 mit zwei Weichmagnetmaterialschichten 101 mit der dazwischen angeordneten Leiterschicht 103 konfiguriert ist. Es ist zu beachten, dass in den 4A, 4B und 4C ähnliche Teile wie die des in den 1A und 1B gezeigten Magnetsensors 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Weichmagnetmaterialschicht 101 ist mit dem Weichmagnetmaterial mit der anfänglichen magnetischen Permeabilität µi von 5.000 oder mehr konfiguriert.
Der Sensitivteil 31 kann mit einer einzelnen Weichmagnetmaterialschicht 101 konfiguriert sein, wie in 4A gezeigt, kann mit zwei Weichmagnetmaterialschichten 101 konfiguriert sein, wobei die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 dazwischen angeordnet ist, wie in 4B gezeigt, oder kann mit zwei Weichmagnetmaterialschichten 101 konfiguriert sein, wobei die Leiterschicht 103 dazwischen angeordnet ist, wie in 4C gezeigt. Darüber hinaus kann der Sensitivteil 31 durch drei oder mehr Weichmagnetmaterialschichten 101 bereitgestellt werden.
Außerdem kann anstelle der Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 in 4B eine antiferromagnetisch koppelnde Schicht verwendet werden, die die oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101 antiferromagnetisch koppelt. Auch die Magnetdomänen-Unterdrückungsschichten 102a und 102b in dem in 1A und 1B dargestellten Magnetsensor 1 können als antiferromagnetische Kopplungsschichten dienen. Wie oben beschrieben, unterdrückt die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102 das Auftreten der Verschlussmagnetdomänen und koppelt die oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101 antiferromagnetisch. Die antiferromagnetisch koppelnde Schicht hat keine Funktion der Unterdrückung des Auftretens der Verschlussmagnetdomänen oder hat eine schwache Funktion der Unterdrückung des Auftretens der Verschlussmagnetdomänen. In dem Fall, in dem die antiferromagnetisch koppelnde Schicht enthalten ist, unterdrücken die antiferromagnetisch gekoppelten oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101 das Entmagnetisierungsfeld, um dadurch die Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors zu verbessern. Spezifische Beispiele für Materialien einer solchen antiferromagnetisch koppelnden Schicht umfassen Ru oder eine Ru-Legierung.
Der Sensitivteil 31 kann mehrere Schichten der Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht 102, der Leiterschicht 103 und der antiferromagnetischen Kopplungsschicht enthalten.
Ferner kann in den Magnetsensoren 1 bis 4 ein Magnet (im Folgenden als Dünnfolienmagnet bezeichnet), der mit einer Schicht aus hartmagnetischem Material konfiguriert ist und das Vormagnetisierungsfeld Hb (siehe 2) anlegt, zwischen dem Substrat 10 und dem Sensitivelement 30 vorgesehen werden. Der Dünnfolienmagnet kann so vorgesehen werden, dass die magnetischen Nord- und Südpole so angeordnet sind, dass der magnetische Fluss in der Längsrichtung des Sensitivteils 31 im Sensitivelement 30 verläuft. Man beachte, dass selbst in dem Fall, in dem der Dünnfolienmagnet zwischen dem Substrat 10 und dem Sensitivelement 30 vorgesehen ist, das Substrat 10 und der Dünnfolienmagnet in einigen Fällen gemeinsam als ein Substrat bezeichnet werden.
Die vorstehende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die genauen Formen offenbart zu begrenzen. Offensichtlich werden viele Modifikationen und Variationen für Fachleute auf dem Gebiet der Technik offensichtlich sein. Die beispielhafte Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen bestmöglich zu erläutern und dadurch andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen und mit den verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für die jeweilige Anwendung geeignet sind. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und ihre Entsprechungen definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008249406 [0002]

Claims

Magnetsensor, enthaltend: ein nichtmagnetisches Substrat; und ein Sensitivelement, das eine Weichmagnetmaterialschicht enthält, die aus einer amorphen Legierung mit einer anfänglichen magnetischen Permeabilität von 5.000 oder mehr zusammengesetzt ist, wobei die Weichmagnetmaterialschicht auf dem Substrat angeordnet ist, eine Längsrichtung und eine Kurzrichtung aufweist, mit uniaxialer magnetischer Anisotropie in einer die Längsrichtung kreuzenden Richtung versehen ist und ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt erfasst.
Magnetsensor nach Anspruch 1, wobei die Weichmagnetmaterialschicht eine anfängliche magnetische Permeabilität von 10.000 oder mehr aufweist.
Magnetsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Weichmagnetmaterialschicht eine amorphe Legierung ist, die hauptsächlich aus Co besteht und auch Fe, Si, B und Mn enthält.
Magnetsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Weichmagnetmaterialschicht eine amorphe Legierung ist, die hauptsächlich aus Co besteht und auch Fe, Si, B, Mn und Cr enthält.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Sensitivelement eine Vielzahl von Weichmagnetmaterialschichten enthält und das Sensitivelement eine Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht zwischen den Weichmagnetmaterialschichten enthält, wobei die Magnetdomänen-Unterdrückungsschicht das Auftreten einer Verschlussmagnetdomäne in den Weichmagnetmaterialschichten unterdrückt.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Sensitivelement eine Vielzahl der Weichmagnetmaterialschichten enthält und das Sensitivelement eine nichtmagnetische Leiterschicht zwischen den Weichmagnetmaterialschichten enthält, wobei die Leiterschicht eine höhere Leitfähigkeit als die Weichmagnetmaterialschichten aufweist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Sensitivelement eine Vielzahl der Weichmagnetmaterialschichten enthält und das Sensitivelement eine nichtmagnetische antiferromagnetisch koppelnde Schicht zwischen den Weichmagnetmaterialschichten enthält, wobei die antiferromagnetisch koppelnde Schicht die Weichmagnetmaterialschichten antiferromagnetisch koppelt.