ES2584513T3

ES2584513T3 - Hilo magnetosensible, elemento de impedancia magnética y sensor de impedancia magnética

Info

Publication number: ES2584513T3
Application number: ES09724160.8T
Authority: ES
Inventors: Yoshinobu Honkura; Michiharu Yamamoto; Norihiko Hamada; Akihiro Shimode
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: CN103454601A; EP2276082B1; US20110080164A1; JPWO2009119081A1; US8610427B2; KR20110002852A; EP2276082A4; KR101475551B1; CN101981719A; JP4650591B2; WO2009119081A1; EP2276082A1; CN103454601B

Abstract

Método de fabricación de un hilo magnetosensible que comprende proporcionar un hilo amorfo que comprende una aleación magnética blanda de Co-Fe-Si-B que comprende del 60 al 80 % atómico de Co, del 3 al 7 % atómico de Fe, del 5 al 20 % atómico de Si y del 7 al 30 % atómico de B cuando toda la composición de aleación se considera como un 100 % atómico, y tratar térmicamente el hilo amorfo en un intervalo de temperaturas en el que el hilo amorfo no se cristaliza completamente mientras se aplica tensión mecánica en el intervalo de 30 a 2000 MPa al hilo amorfo, caracterizado porque el hilo amorfo se trata térmicamente en un intervalo de temperaturas de 500°C a 600°C y el tiempo de calentamiento para el tratamiento térmico está en el intervalo de 4 a 10 segundos.

Description

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HILO MAGNETOSENSIBLE, ELEMENTO DE IMPEDANCIA MAGNETICA Y SENSOR DE IMPEDANCIA

MAGNETICA

DESCRIPCION

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un metodo de fabricacion de un hilo magnetosensible, un hilo magnetosensible fabricado mediante este metodo y que tiene buenas caractensticas de histeresis, y a elemento de impedancia

magnetica (a continuacion en el presente documento denominado un “elemento MI”) o un sensor de impedancia

magnetica (a continuacion en el presente documento denominado un “sensor MI”) que emplea el hilo magnetosensible.

Tecnica anterior

El artfculo “Study of surface magnetic structure in Co-based amorphous microwires by means of off-diagonal magnetoimpedance effect” publicado por el Journal of Magnetism and Magnetic Materials 300 (2006) e37-e40 da a conocer un metodo novedoso para estudiar la estructura de dominio en microhilos amorfos basados en Co con una magnetostriccion negativa. El metodo se basa en el denominado efecto de impedancia magnetica fuera de la diagonal. Este efecto se refiere al proceso de magnetizacion cruzada. Debido a la existencia de un componente fuera de la diagonal distinto de cero del sensor de permeabilidad, una corriente de alta frecuencia provoca la

variacion de magnetizacion longitudinal. Segun la ley de Faraday, induce la tension en la bobina de exploracion

enrollada alrededor del microhilo, que es proporcional al componente fuera de la diagonal de la impedancia. La impedancia fuera de la diagonal es sensible a la estructura de dominio de superficie. Para microhilos con la anisotropfa circular, la tension de la bobina de exploracion es distinta de cero dentro del intervalo del campo externo He < Ha, donde Ha es el campo anisotropo. Si el microhilo tiene la estructura de dominio de bambu, el hilo amorfo dado a conocer en esta publicacion tiene, sin embargo, grandes caractensticas de histeresis de aproximadamente el 2 %.

En la figura 6, se muestra una vista en perspectiva que muestra esquematicamente una estructura de domino magnetico dentro de un hilo amorfo que constituye tal hilo magnetosensible convencional. El hilo 9 magnetosensible esta dividido en dos capas de una parte 91 de capa de superficie y una parte 92 de nucleo mediante una diferencia en la estructura de domino magnetico. En la parte 91 de capa de superficie, los espines se orientan en una determinada direccion circunferencial. Por tanto, la totalidad de espines se cierran como una circunferencia y, como resultado, no existe ninguna pared de dominio magnetico en la parte 91 de capa de superficie.

Por otro lado, la parte 92 de nucleo, que se situa en el interior de la parte 91 de capa de superficie, tiene una estructura de domino magnetico multiple y existen muchas paredes de dominio magnetico en la parte 92 de nucleo. Ademas, las paredes de dominio magnetico existen en el lfmite entre la parte 91 de capa de superficie y la parte 92 de nucleo, ya que la direccion de los espines respectivos vana de forma discontinua.

Puesto que, como se comento anteriormente, la parte 91 de capa de superficie tiene una estructura de espines (alineacion) en la que los espines se orientan en una direccion circunferencial determinada pero la parte 92 de nucleo tiene la estructura de domino magnetico multiple, la totalidad del hilo 9 magnetosensible convencional tiene una estructura magneticamente compuesta. Las paredes de dominio magnetico existen en la estructura de domino magnetico multiple de la parte 92 de nucleo y aquellas que existen en el lfmite entre la parte 91 de capa de superficie y la parte 92 de nucleo ha provocado la degradacion de las caractensticas de histeresis del hilo 9 magnetosensible o de un sensor que emplea el mismo.

Lista de citas

Bibliografia basada en documentos de patente

[PTL 1]: Reedicion domestica de la solicitud internacional PCT n.° WO2005/019851 Sumario de la invencion Problema tecnico

La presente invencion se refiere a un metodo de fabricacion de un hilo magnetosensible, un hilo magnetosensible fabricado mediante el metodo y que tiene buenas caractensticas de histeresis que es adecuado para sensores magneticos y similares, y un elemento MI o un sensor MI que emplean el mismo.

Solucion al problema

Los fenomenos de histeresis se producen porque las paredes de dominio magnetico dentro de un hilo

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magnetosensible que tiene una estructura de dominio magnetico multiple se mueven tras la aplicacion de un campo magnetico. Se observa que el termino “estructura de espines de vortice” usado a continuacion define un modelo para interpretar los resultados experimentales en esta tecnolog^a. Por tanto, los presentes inventores han disenado una idea de cambiar la estructura de domino magnetico multiple que tiene paredes de dominio magnetico con una estructura de espines de vortice que no tienen ninguna pared de dominio magnetico, y que ha tenido exito al obtener un hilo magnetosensible que puede describirse mediante el modelo de una estructura de espines de vortice por primera vez. Como extension a este logro, los presentes inventores han completado los siguientes aspectos de la presente invencion.

«Hilo magnetosensible»

(1) Puede describirse un hilo magnetosensible de la presente invencion que tiene una estructura de espines de vortice.

La “estructura de espines de vortice” mencionada en el presente documento significa una estructura que tiene una alineacion de espines continuos en la que los espines respectivos en una parte de capa de superficie de hilo estan alineados de manera continua en una direccion circunferencial determinada, aquellos en una parte interna en el interior de la parte de capa de superficie rotan gradualmente desde la direccion circunferencial hasta una direccion axial mientras se aproximan al centro del hilo amorfo, y aquellos en el centro del hilo se orientan en la direccion axial. Debe observarse que un “espm” mencionado en el presente documento significa momento magnetico por atomo. La estructura de espines de vortice puede comprender unicamente la estructura de la parte interna. Puede aumentarse o disminuirse la region que ocupa la parte interna dependiendo de la composicion del hilo, esfuerzo interno y forma.

(2) La figura 1 es una vista en perspectiva en seccion transversal que muestra esquematicamente un hilo magnetosensible que tiene una estructura de espines de vortice. Mientras que la seccion A transversal es un plano perpendicular a la direccion axial del hilo, la seccion B transversal es un plano de corte a lo largo de la lmea central axial del hilo.

El hilo 1 magnetosensible comprende dos capas de una parte 11 de capa de superficie y una parte 12 interna que tiene diferentes alineaciones de espines. En primer lugar, se describira la parte 11 de capa de superficie. En la parte 11 de capa de superficie de la seccion A transversal, los espines se orientan en una direccion circunferencial determinada. Por tanto, la totalidad de espines se alinean y cierran de manera continua (se hacen circular o fluir de nuevo) en la direccion circunferencial, de forma que no existe ninguna pared de dominio magnetico en la parte 11 de capa de superficie. Los espines respectivos que existen en la region X1-X2-X3-Y1 (indicada por la lmea X1-X5 como un ejemplo tfpico en la figura 1) de la seccion B transversal que constituye la parte 11 de capa de superficie tienen la misma alineacion que aquellos de la superficie mas externa de la parte 11 de capa de superficie.

A continuacion, se describira la alineacion de espines de la parte 12 interna. En una region Y1-X3-X6-Y3 (indicada por la lmea X5-X6 como un elemento tfpico en la figura 1) de la seccion B transversal, los espines que existen en el ifmite (X5) entre la parte 11 de capa de superficie y la parte 12 interna se orientan en la misma direccion que aquellos en la parte 11 de capa de superficie. A medida que los espines van desde X5 hasta X6, es decir, se aproximan al centro axial, la direccion de los espines se inclina gradualmente desde la direccion circunferencial hasta la direccion axial, de modo que la direccion de los espines en el centro (X6) axial coincide con la direccion axial (la direccion de lmea central del hilo 1 magnetosensible). Tal alineacion de inclinacion de espines tambien existe en la lmea Y1-Y2 de la seccion B o en cualquier parte de la region Y1-X3-X6-Y3 de la seccion B transversal.

De esta manera, no existe ninguna pared de dominio magnetico en la parte 12 interna del hilo 1 magnetosensible segun la presente invencion. De manera similar, los espines se alinean de manera continua y no existe ninguna pared de dominio magnetico en el lfmite entre la parte 11 de capa de superficie y la parte 12 interna. Tal alineacion de la totalidad de espines se denomina una “estructura de espines de vortice” en la presente invencion. Debe observarse que la “alineacion de espines” mencionada en la descripcion de la presente invencion significa principalmente condicion de distribucion de momento magnetico de los espines respectivos, pero la “alineacion de espines” se denomina a veces simplemente “espines”.

(3) El hilo magnetosensible de la presente invencion se usa, por ejemplo, en un sensor MI. La exposicion a grandes rasgos del sensor MI es como sigue:

Todos los espines se inclinan en la direccion de un campo magnetico aplicado, segun la magnitud del campo magnetico aplicado. Cuando la corriente de pulso se hace pasar a traves de un hilo magnetosensible, se forma un campo magnetico en la direccion circunferencial del hilo magnetosensible mediante la corriente de pulso y se hace que los espines en el hilo magnetosensible se orienten en la direccion circunferencial. Un sensor MI detecta este cambio rotacional en la direccion de los espines del hilo magnetosensible mediante una bobina de exploracion, o detecta una variacion en la impedancia de hilo.

«Constitucion adicional del hilo magnetosensible»

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Se describira una constitucion que se realiza adicionalmente en la presente invencion. Debe observarse que la siguiente descripcion se aplica de manera apropiada no solo en el hilo magnetosensible segun la presente invencion sino tambien en un elemento MI o un sensor MI que emplea el mismo. El hilo magnetosensible de la presente invencion puede constituirse anadiendo una o mas caractensticas constituyentes seleccionadas de manera arbitraria a partir de las siguientes a la constitucion mencionada anteriormente. Que realizacion es la mejor depende del objetivo de la aplicacion, rendimiento requerido, etc.

(1) El grosor de la parte interna (“d” de la parte interna 11 en la figura 1) puede aumentarse como maximo hasta el radio del hilo.

La estructura de espines de vortice de la presente invencion no es una estructura bidimensional tal como una pelfcula delgada en el campo de los nanopuntos, sino una estructura tridimensional. Esta estructura tridimensional de espines de vortice se da a conocer por primera vez mediante la presente invencion.

A diferencia de una estructura tridimensional convencional alrededor de la cual no solo se detecta la rotacion de espines sino tambien el movimiento de las paredes de dominio magnetico, la estructura de espines de vortice de la presente invencion no tiene ninguna pared de dominio magnetico o dominio magnetico. Por tanto, el sensor MI de la presente invencion puede detectar absolutamente solo la rotacion de espines y tiene un buen efecto de histeresis cero. Por tanto, puede decirse que la presente invencion es un hilo magnetosensible que no tiene ninguna pared de dominio magnetico o dominio magnetico.

Ademas, el hilo magnetosensible de la presente invencion comprende una aleacion magnetica blanda cuya fase principal es amorfa y que tiene preferiblemente magnetostriccion cero. Esto hace posible describir el hilo magnetosensible mediante el modelo de una estructura de espines de vortice o un hilo magnetosensible que no tiene ninguna pared de dominio magnetico o dominio magnetico.

El termino “magnetostriccion cero” mencionado en el presente documento significa que un valor absoluto de magnetostriccion es menor de 10-6 Por ejemplo, en la pagina 13 de “Jiki Sensa Rikougaku (Magnetic Sensor Technology)” publicado por Corona Publishing Co. Ltd. en Japon, hay una descripcion “cuando la razon Fe/Co de (CoFe)8o(SiB)2o es de aproximadamente 0,07, un valor absoluto de magnetostriccion es menor de 10-6, y este nivel de magnetostriccion se define como magnetostriccion cero”. Por consiguiente, este nivel tambien se define como magnetostriccion cero en la presente invencion, tal como se menciono anteriormente. El hilo magnetosensible comprende una aleacion de Co-Fe-Si-B que tiene magnetostriccion cero.

(2) Se mostrara a continuacion un ejemplo de metodos para producir un hilo magnetosensible que puede describirse mediante una estructura de espines de vortice.

Este hilo magnetosensible se produce, por ejemplo, controlando adecuadamente los componentes de aleacion, el diametro de hilo y el esfuerzo interno. Una aleacion que ha de usarse es un material de aleacion de Co-Fe-Si-B que tiene preferiblemente magnetostriccion cero.

Con un aumento en el diametro de hilo, la formacion de una estructura de espines de vortice se vuelve mas diffcil. Cuando el diametro supera 15 |im, se forma facilmente una estructura de domino magnetico multiple en el interior del hilo magnetosensible. Por tanto, es deseable que el diametro de hilo no sea mayor de 15 |im.

Ademas, cuando el diametro de hilo es menor de 0,5 |im, el volumen del hilo disminuye y la sensibilidad del sensor se deteriora de manera que es diffcil para el hilo funcionar como un sensor. Por tanto, es preferible que el hilo magnetosensible de la presente invencion tenga un diametro de, por ejemplo, 0,5 a 15|im.

El esfuerzo interno se controla, por ejemplo, aplicando un tratamiento termico al hilo con una tension mecanica aplicada (a continuacion en el presente documento denominado “recocido con tension mecanica”), aplicando el tratamiento termico al hilo con una corriente electrica que pasa a traves del mismo. Estos tratamientos termicos se aplican por debajo de una temperatura en la que la fase amorfa se cambia completamente hacia la fase cristalina.

«Elemento MI »

(1) La presente invencion es tambien un elemento de impedancia magnetica que usa el hilo magnetosensible mencionado anteriormente como un detector magnetico. La presente invencion tambien puede entenderse como un elemento de impedancia magnetica que usa el hilo magnetosensible que no tiene ninguna pared de dominio magnetico o dominio magnetico como un detector magnetico.

El elemento MI de la presente invencion puede ser justo lo que se prepara sustituyendo solo el hilo magnetosensible que sirve como un detector magnetico por el hilo magnetosensible mencionado anteriormente de la presente invencion en un elemento MI convencional conocido.

Se conoce la mejor constitucion de un elemento MI, por ejemplo, en las publicaciones internacionales n.

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WO2003/071299 y WO2005/019851, y las publicaciones de patentes no examinadas japonesas n.os 2005-227297 y H07-181239. La constitucion conocida de estas publicaciones y otras constituciones conocidas pueden aplicarse al sensor MI de la presente invencion.

El elemento MI de la presente invencion incluye, por ejemplo, un sustrato, el hilo magnetosensible mencionado anteriormente de la presente invencion, un aislador que recubre el hilo magnetosensible, una bobina de deteccion enrollada alrededor del hilo magnetosensible, y terminales de electrodo que se extienden desde el hilo magnetosensible y la bobina de deteccion.

(2) Se inclinan los espines respectivos dentro del hilo magnetosensible del elemento MI en la direccion de un campo magnetico externo segun la magnitud del campo magnetico externo. Cuando se suministra ah una corriente de pulso de alta frecuencia de aproximadamente 50 a 250 MHz generada por un circuito de oscilacion de pulso, se forma un campo magnetico en una direccion circunferencial del hilo magnetosensible y los espines en el hilo magnetosensible rotan en la direccion circunferencial. El sensor MI detecta este cambio en la direccion de estos espines mediante una bobina de deteccion o detecta una variacion en la impedancia del hilo. Cuando se interrumpe la corriente de pulso anteriormente mencionada, se producen cambios similares y pueden detectarse estos cambios. Al usar el elemento MI de la presente invencion en un sensor MI, pueden exhibirse los siguientes efectos beneficiosos.

«Sensor MI»

(1) La presente invencion puede entenderse no solo como el hilo magnetosensible o el elemento MI mencionado anteriormente si no como un sensor MI que los emplea. El sensor MI de la presente invencion puede ser justo el que se prepara sustituyendo solo un hilo magnetosensible que sirve como un detector magnetico por el hilo magnetosensible mencionado anteriormente de la presente invencion en un sensor MI convencional conocido. El sensor MI de la presente invencion comprende, por ejemplo, el hilo magnetosensible de la presente invencion, una bobina de deteccion enrollada alrededor del hilo magnetosensible, un circuito de oscilacion de pulso para aplicar una corriente de pulso al hilo magnetosensible, y un circuito de procesamiento de senales para convertir una tension detectada por la bobina de deteccion en una senal correspondiente a la magnitud de un campo magnetico externo.

(2) Debido al uso del hilo magnetosensible mencionado anteriormente, el sensor MI de la presente invencion tiene caractensticas de histeresis tan buenas que la histeresis detectada por el sensor MI es casi cero. El sensor MI de la presente invencion tiene una buena linealidad de las caractensticas de tension de salida con respecto al campo magnetico aplicado en un intervalo de mediciones.

Se conoce tambien la propia constitucion de un sensor MI por las publicaciones mencionadas anteriormente y etc., y la constitucion conocida de esas publicaciones y otras constituciones conocidas pueden aplicarse al sensor Mi de la presente invencion. Debe observarse que el sensor MI de la presente invencion puede obtener tambien efectos similares detectando directamente una variacion en la impedancia del hilo magnetosensible.

Efectos ventajosos de la invencion

Tal como se menciono anteriormente, tras sustituir un sensor magnetosensible de un elemento MI convencional o sensor MI por el hilo magnetosensible de la presente invencion, el elemento MI o el sensor MI de la presente invencion exhibe caractensticas de histeresis tan buenas que la histeresis detectada por el sensor MI es casi cero.

Ademas, un sensor MI que usa el hilo magnetosensible de la presente invencion mejora enormemente en cuanto a la linealidad de las caractensticas de tension de salida con respecto a un campo magnetico aplicado en un intervalo de mediciones cuando se compara con un sensor MI que usa un hilo magnetosensible convencional.

Breve descripcion de los dibujos

[Figura 1]

La figura 1 es una vista en perspectiva en seccion transversal que muestra esquematicamente el modelo de una estructura de espines de vortice que describe un hilo magnetosensible segun la presente invencion.

[Figura 2]

La figura 2 es un diagrama conceptual frontal que muestra un elemento MI de un ejemplo de la presente invencion. [Figura 3]

La figura 3 es un diagrama conceptual que muestra circuitos electricos de un sensor MI de un ejemplo de la presente invencion.

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[Figuras 4]

Las figuras 4 son vistas a modo de explicacion que ilustran como calcular una frecuencia a partir de un tiempo de ascenso o un tiempo de cafda de la corriente de pulso usada en un elemento MI o un sensor MI de la presente invencion.

[Figuras 5]

Las figuras 5 son diagramas de caractensticas MI segun un ejemplo de la presente invencion y un ejemplo convencional.

[Figura 6]

La figura 6 es una vista en perspectiva que muestra esquematicamente una estructura de material compuesto magnetica dentro de un hilo magnetosensible de un ejemplo convencional.

Lista de signos de referencia

1 un hilo magnetosensible (un ejemplo)

11 una parte de capa de superficie

12 una parte interna

2 un elemento MI

3 una bobina de deteccion

4 un aislador

51 electrodos

52 electrodos

6 un sensor MI

61 un circuito de oscilacion de pulso

62 un circuito de procesamiento de senales

7 forma de onda de corriente de pulso

9 un hilo magnetosensible (un ejemplo convencional)

91 una parte de capa de superficie

92 una parte de nucleo

10 un sustrato

Descripcion de realizaciones

Se describiran realizaciones de la presente invencion en comparacion con un ejemplo convencional, cuando sea apropiado. Debe observarse que la presente invencion no se limita a los ejemplos siguientes.

«Constitucion»

(1) Hilo magnetosensible

Se uso un hilo amorfo de diametro 11,6 |im que tiene una composicion de aleacion de Co71,2Fe4,8Sin,8B12,2 (% atomico) y producido mediante un metodo de Taylor mejorado como un material de muestra de un hilo magnetosensible segun un ejemplo de la presente invencion. Este hilo amorfo que sirve como material de muestra se sometio a tratamiento termico durante 7 segundos en una temperatura de atmosfera de 520 grados C con una tension mecanica aplicada de 200 MPa (ejemplo 1).

Tambien se preparo, como un ejemplo convencional, un hilo amorfo que tiene una estructura de espines en la que

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los espines estan alineados en una determinada direccion circunferencial en una parte de capa de superficie como la parte 91 de capa de superficie en la figura 6, y una estructura de dominio magnetico multiple en una parte interna (producido por UNITIKA Ltd.). Este hilo amorfo se produjo mediante un procedimiento de giro de lfquido en rotacion y tiene una composicion de aleacion de (Cog4Fe6)72,5Sii2,5Bi5 (% atomico) y un diametro de 20 |im y se sometio a un recocido con tension mecanica.

Se preparo tambien otro hilo amorfo que tiene un diametro reducido de 13 |im corroyendo el hilo amorfo mencionado anteriormente usado como el ejemplo convencional (ejemplo 2).

(2) Elemento MI

Se describira la constitucion de un elemento 2 MI de un ejemplo segun la presente invencion con referencia al diagrama conceptual de la figura 2.

En primer lugar, se instala una bobina 3 de deteccion dispuesta alrededor de un hilo 1 magnetosensible a traves de un aislador 4 (no mostrado) sobre un sustrato 10. Se conectan ambos extremos del hilo 1 magnetosensible a los electrodos 51 para aplicar una corriente de pulso. La bobina 3 de deteccion se conecta a los electrodos 52 para detectar una tension que vana dependiendo de un campo magnetico externo. El hilo 1 magnetosensible tiene una longitud de 0,6 mm y la bobina 3 de deteccion tiene 15 vueltas de bobina. La constitucion mostrada en este caso es simplemente un ejemplo y pueden emplearse otras constituciones conocidas del elemento MI.

(3) Sensor MI

Se describiran circuitos electricos de un sensor 6 MI de un ejemplo segun la presente invencion con referencia a la figura 3. El sensor 6 MI comprende el elemento 2 MI, un circuito 61 de oscilacion de pulso, y un circuito 62 de procesamiento de senales. El sensor 6 funciona como sigue.

Se suministra una corriente de pulso de alta frecuencia de aproximadamente 50 a 250 MHz generada por el circuito 61 de oscilacion de pulso al hilo 1 magnetosensible en el elemento 2 MI. Entonces, debido a la accion de un campo magnetico externo y un campo magnetico formado por la corriente de pulso en una direccion circunferencial del hilo, se genera una tension basada en la rotacion de los espines en el hilo 1 magnetosensible en la bobina 3 de deteccion.

La frecuencia de esta tension se calcula obteniendo, en primer lugar, un tiempo de ascenso o un tiempo de cafda At en una forma 7 de onda de corriente de pulso, tal como se muestra en la figura 4(a), y obteniendo entonces el tiempo de ciclo a partir del tiempo At, asumiendo que el tiempo At es un cuarto del tiempo de ciclo de forma de onda, tal como se muestra en la figura 4(b).

A continuacion, despues de que la corriente de pulso anteriormente mencionada haya ascendido, se conmuta un conmutador 622 analogico (encendido y apagado) en un tiempo corto en una temporizacion determinada mediante un circuito 621 de control de temporizacion de muestra. Esta conmutacion permite que el conmutador 622 analogico muestree una tension correspondiente al campo magnetico externo y generada en la bobina 3 de deteccion y transmita la tension a un amplificador 623. Se realizan operaciones similares cuando se interrumpe (cae) la corriente de pulso.

La constitucion mostrada en este caso es simplemente un ejemplo y pueden emplearse otros circuitos electricos conocidos para los sensores MI.

<<Medicion>>

Se evaluaron las caractensticas de impedancia magnetica (MI) de este ejemplo situando el sensor 6 MI en campos magneticos de + 2400 A/m, 10Hz e introduciendo una corriente de pulso de 80 mA correspondiente a una frecuencia de 0,2 GHz al hilo 1 magnetosensible del elemento 2 MI, procesando las senales de tension generadas en la bobina 3 de deteccion en el circuito 62 de procesamiento de senales mencionado anteriormente para medir tensiones de la salida de campos magneticos respectivos a partir de la bobina 3 de deteccion.

El tiempo de ascenso y el tiempo de cafda de la corriente de pulso fueron ambos de 1,25 ns. Aunque se detecto la tension usando la cafda de corriente de pulso, la tension puede detectarse usando el ascenso o tanto el ascenso como la cafda.

<<Evaluacion>>

(1) En relacion con el ejemplo 1 mencionado anteriormente y el ejemplo convencional, se muestran los resultados obtenidos mediante las mediciones mencionadas anteriormente en las figuras 5 y la tabla 1. Los resultados de mediciones del ejemplo 1 se muestran en la figura 5(a) y aquellos del ejemplo convencional se muestran en la figura

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5(b). En los bucles en las figuras 5, se definio una diferencia en campo magnetico aplicado en una tension de salida de bobina de 2,5 V como caractensticas de histeresis.

Como es evidente a partir de los resultados de mediciones mostrados en la figura 5(a), el ejemplo 1 tema caractensticas de histeresis de 2 A/m, que era inferior a la potencia de deteccion (7 A/m) del dispositivo de deteccion. Esto indica que las caractensticas de histeresis eran casi cero. Esto demuestra que el hilo magnetosensible segun la presente invencion es deseable por el modelo de una estructura de espines de vortice que no tiene pared magnetica.

Por otro lado, como es evidente a partir de los resultados de mediciones mostrados en la figura 5(b), el ejemplo convencional tiene caractensticas de histeresis de 33,4 A/m.

(2) La linealidad es tambien un parametro importante como uno de rendimiento practico de un sensor magnetico.

Como es evidente a partir de los resultados de mediciones mostrados en la figura 5(a), el ejemplo 1 tema una linealidad de 0,7% F. S. en un 30 % del intervalo de campo magnetico aplicado que muestra tensiones de pico (en un intervalo de campo magnetico aplicado de +485 A/m en el ejemplo 1). Esto no era mas que un decimo de la linealidad (7,7% F. S.) del ejemplo convencional mostrado en la figura 5(b). Observese que “F.S.” quiere decir escala completa.

Debe observarse que la evaluacion de linealidad se llevo a cabo en este caso evaluando la linealidad de la tension de salida con respecto al campo magnetico aplicado en el 30 % del intervalo de campo magnetico aplicado que muestra valores de pico de tension de salida de bobina (en un intervalo de campo magnetico aplicado de +485 A/m en el ejemplo 1, y en un intervalo de campo magnetico aplicado de +377 A/m en el ejemplo convencional). La evaluacion de linealidad se llevo a cabo mediante el metodo n.° 2623 de JIS B0155 en los intervalos de medicion respectivos.

(3) Se confirmo que un sensor MI que usa el hilo magnetosensible segun el ejemplo 2 asf como el sensor MI que usa el hilo magnetosensible segun el ejemplo 1 tema buenas caractensticas de histeresis (3 A/m), que eran aparentemente diferentes de aquellas del sensor MI que usa el ejemplo convencional, y la linealidad mencionada anteriormente (0,8% F.S.). Esto demuestra que el hilo magnetosensible segun el ejemplo 2 es deseable por el modelo de una estructura de espines de vortice que no tienen ninguna pared de dominio magnetico.

<<La presente invencion>>

Basandose en las realizaciones o ejemplos mencionados anteriormente, la constitucion de la presente invencion puede expresarse de manera mas concreta mediante lo siguiente. Debe observarse que la siguiente descripcion se realizara en relacion con un hilo magnetosensible pero tambien sera verdadera con un elemento MI o un sensor MI.

(1) Composicion de aleacion

Tal como se menciono anteriormente, el hilo magnetosensible comprende una aleacion de Co-Fe-Si-B, que tiene preferiblemente magnetostriccion cero.

La aleacion de Co-Fe-Si-B comprende del 60 al 80 % atomico de Co, del 3 al 7 % atomico de Fe, del 5 al 20 % atomico de Si y del 7 al 30 % atomico de B cuando toda la composicion de aleacion se considera como un 100 % atomico. Es mas preferible que la aleacion de Co-Fe-Si-B comprenda del 65 al 75 % atomico de Co, del 4 al 6 % atomico de Fe, del 7 al 15 % atomico de Si y del 10 al 20 % atomico de B. Debe observarse que un valor de lfmite superior o un valor de lfmite inferior de un intervalo de composicion de cada elemento puede ser cualquier valor en los intervalos de valores numericos mencionados anteriormente.

No se necesita decir que el hilo magnetosensible de la presente invencion puede contener impurezas inevitables.

(2) Tratamiento termico

El hilo magnetosensible de la presente invencion comprende un hilo amorfo que comprende una aleacion que tiene una composicion tal como se menciono anteriormente. Tras aplicar el tratamiento termico apropiado a tal hilo amorfo, puede describirse no solo una parte de capa de superficie del hilo sino tambien una parte interna del hilo mediante el modelo de una estructura de espines de vortice. Preferiblemente, este tratamiento termico es un tratamiento termico en un intervalo de temperaturas en el que el hilo amorfo no se cristaliza completamente, en una atmosfera de gas inerte o una atmosfera de vacfo. La temperatura de calentamiento es de 500 a 600 grados C. El tiempo de calentamiento es de 4 a 10 segundos. Con este tratamiento termico, se aplica tension mecanica al hilo. La finalidad de esta aplicacion de tension mecanica es provocar un esfuerzo interno en el hilo amorfo.

La tension mecanica que ha de aplicarse es de 30 a 2000 MPa.

(3) Caractensticas del hilo magnetosensible

En primer lugar, es preferible que el hilo magnetosensible tenga caractensticas de histeresis de no mas de 7 A/m, no mas de 5 A/m, o no mas de 3 A/m. Estos niveles pueden considerarse sustancialmente como histeresis cero.

A continuacion, es preferible que el hilo magnetosensible tenga una linealidad de no mas del 2% F.S., no mas del 5 1,5% F.S., no mas del 1% F.S., o no mas del 0,8% F.S. en el 30 % de un intervalo de campo magnetico aplicado

espedfico mediante los campos magneticos aplicados correspondientes a tensiones de pico detectadas por el sensor MI.

Debe observarse que la expresion “de x a y” mencionada en la descripcion de la presente invencion incluye el valor 10 x de lfmite inferior y el valor y de lfmite superior, a menos que se especifique lo contrario. Los valores de lfmite inferior y los valores de lfmite superior descritos en la descripcion de la presente invencion pueden combinarse de manera arbitraria para constituir un intervalo de este tipo como “de a a b”. Ademas, los valores de lfmite superior o los valores de lfmite inferior pueden sustituirse por cualquier valor en los intervalos de valores numericos descritos.

15 Aplicabilidad industrial

Debido a la histeresis casi cero, un tamano muy pequeno y alta sensibilidad, el hilo magnetosensible, el elemento MI y el sensor MI de la presente invencion pueden aplicarse a un microsensor magnetico para dispositivos electronicos de tamano pequeno tales como telefonos moviles.

20

Tabla 1

: Diametro de hilo (|im) Caractensticas MI Estructura de dominio magnetico

Caractenstica de histeresis (A/m): Linealidad (% F.S.)

Ej.1: 11,6 2 0,7 Estructura de espines de vortice

Ej.2: 13 3 0,8 Estructura de espines de vortice

Ej. convencional: 20 33,4 7,8 Anisotropfa circunferencial + estructura de dominio magnetico multiple

Claims

1.

10

15 2.
3.

20
4. 25
5.

REIVINDICACIONES

Metodo de fabricacion de un hilo magnetosensible que comprende

proporcionar un hilo amorfo que comprende una aleacion magnetica blanda de Co-Fe-Si-B que comprende del 60 al 80 % atomico de Co, del 3 al 7 % atomico de Fe, del 5 al 20 % atomico de Si y del 7 al 30 % atomico de B cuando toda la composicion de aleacion se considera como un 100 % atomico, y

tratar termicamente el hilo amorfo en un intervalo de temperaturas en el que el hilo amorfo no se cristaliza completamente mientras se aplica tension mecanica en el intervalo de 30 a 2000 MPa al hilo amorfo,

caracterizado porque el hilo amorfo se trata termicamente en un intervalo de temperaturas de 500°C a 600°C y el tiempo de calentamiento para el tratamiento termico esta en el intervalo de 4 a 10 segundos.

Metodo de fabricacion de un hilo magnetosensible segun la reivindicacion 1,

en el que el tratamiento termico se realiza en una atmosfera de gas inerte o en una atmosfera de vado.

Hilo magnetosensible fabricado mediante un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2,

que tiene un diametro en el intervalo de 0,5 a 15 |im y que tiene una magnetostriccion menor de 10'6

Elemento de impedancia magnetica que incluye el hilo magnetosensible segun la reivindicacion 3 como detector magnetico.

Sensor de impedancia magnetica que incluye el elemento de impedancia magnetica segun la reivindicacion 4.