JP2000162297A

JP2000162297A - 磁界センサ

Info

Publication number: JP2000162297A
Application number: JP10349362A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Suzuki; 英之鈴木; Osamu Shinoura; 治篠浦; Yukio Asakawa; 幸雄浅川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-11-24
Filing date: 1998-11-24
Publication date: 2000-06-16
Anticipated expiration: 2018-11-24
Also published as: JP4237855B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ギャップ許容範囲を大幅に改善させ、アセン
ブリが簡易に行え、検出素子と被検出体とのギャップが
多少変動したとしも、確実な検出を行ない得る磁界セン
サを提供する。【解決手段】磁界検出のための磁界センサ感磁部とし
て作用する巨大磁気抵抗効果膜を基板の上に備えてなる
磁界センサであって、前記巨大磁気抵抗効果膜は、線体
で描かれるパターン形状をなし、当該パターン形状は、
被検出体からの信号磁界方向に対して、長手方向が実質
的に平行に配置された平行矩形感磁部分を有し、当該平
行矩形感磁部分のトータルの抵抗値が、磁界センサ感磁
部全体の抵抗値の３０〜７０％となるように構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁界の変化を
電気信号に変換する磁界センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁界センサは、外部磁界の変化を電気信
号に変換する素子であり、強磁性体や半導体薄膜等の磁
界検出膜をパターニングし、そのパターンに電流を流し
電圧変化として外部磁界の変化を電気信号に変換するも
のである。

【０００３】例えば、強磁性磁気抵抗効果センサは、強
磁性体金属の電気抵抗が外部磁界により変化する現象
（磁気抵抗効果、ＭＲ効果）を利用して磁界強度を測定
する。単層膜では古くから知られている強磁性体金属膜
の磁気異方性磁気抵抗効果（以下、単にＡＭＲ効果と呼
ぶ）を利用していたが、最近では、例えば特開平５−２
５９５３０号公報に開示されているように、多層構造か
らなる膜による結合型巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）
を用いたセンサも開発されている。ＧＭＲ効果はその名
が示すようにＡＭＲ効果に比べ磁気抵抗の変化率が極め
て大きい。

【０００４】ところで、巨大磁気抵抗効果膜は、一般
に、（強磁性体／非磁性導電体）構造のアンチフェロ
（結合）型、（高保磁力強磁性体／非磁性導電体／低
保磁力強磁性体）構造の誘導フェリ（非結合）型、
（反強磁性体／強磁性体／非磁性導電体／強磁性体）構
造のスピンバルブ型、Ｃｏ／Ａｇ系統の非固溶系グラ
ニュラー型に大別される。

【０００５】これらの巨大磁気抵抗効果膜はその構造、
組成により検出可能な磁界強度、すなわち磁気抵抗効果
の飽和磁界強度が大きく異なる。例えば、（Ｆｅ／Ｃ
ｒ）系アンチフェロ型では１０ＫＯｅ以上、（ＣｏＮｉ
Ｆｅ／Ｃｕ）系アンチフェロ型では０．１から１ＫＯｅ
まで、（ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ）系誘導フェリ型
では５から２０Ｏｅ程度、（ＦｅＭｎ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ
／ＮｉＦｅ）系スピンバルブ型では数Ｏｅ、そしてグラ
ニュラー型では１００から５ＫＯｅ程度までの磁界検出
が可能である。磁界感度は、最大磁気抵抗変化率を飽和
磁界強度で割り算したものであり、最大磁気抵抗変化率
が大きくても、飽和磁界が大きい場合には磁界感度は悪
い。反対に、最大磁気抵抗変化率が小さくても、飽和磁
界が非常に小さい場合には磁界感度は良い。このため、
検出すべき磁界強度により最高の磁界感度が得られるよ
うに、構造を最適化し、一般的には飽和磁界強度を小さ
くする必要がある。

【０００６】ＧＭＲ効果を示す磁性膜においては、抵抗
変化が磁界と電流の相対角度によらず等方的であるた
め、例えば特開平７−７７５３１号公報に開示されてい
るようにすべてのストライプ状磁性膜の長手方向を同じ
方向に向けて、その長手方向と平行に信号磁界を印加す
ることにより、形状異方性の効果に基づき飽和磁界を低
減させることができる。このようにして飽和磁界を低減
させることにより、磁界センサの感度（ＭＲ変化率／飽
和磁界）を向上させることができ、被検出体である着磁
体から検出素子までの距離（ギャップ）を大きくするこ
とができる。

【０００７】図４には、特開平７−７７５３１号公報に
提案されている従来の検出素子パターン（検出素子パタ
ーンＡと称す）が示されており、さらに図５には、他の
従来の一般的な検出素子パターン（検出素子パターンＢ
と称す）が示されている。これらの図面において、外部
から印加される磁界は共に図面の右方から左方への矢印
Ｈで示されており、符号１００は検出素子部分、符号１
１０，１１１，１１２は電極を示している。図６は、こ
ららの従来の検出素子パターンＡおよびＢに対し、それ
ぞれ外部から磁界を印加した場合の検出素子パターンＡ
の磁気抵抗曲線および検出素子パターンＢの磁気抵抗曲
線を示したものである。

【０００８】図６に示されるように巨大磁気抵抗効果を
示す素子の感磁パターン形状において、検出素子パター
ンＡ（図４）の方が検出素子パターンＢ（図５）よりも
外部磁界に対して反磁界の影響が少ないために飽和磁界
が小さくなる。従って、検出素子パターンＡ（図４）の
方が磁界感度が高くなる。なお、図４において、ストラ
イプ状感磁パターン１００の接続部１０５（引き回し
部）は、線幅が大きいために感磁パターン部全体の抵抗
に対する寄与は極めて小さくその抵抗は無視できる程度
のものである。

【０００９】このような検出素子パターンを持つセンサ
２００や２０１は、例えば図７に示されるように磁極間
ピッチＰで周期的に着磁されたディスク状の回転する被
検出体３００を検出するために、磁気抵抗効果素子をＰ
／２の間隔で被検出体との関係で所定のギャップ（素子
と被検出体との間隙）のもとに配置される。図８には、
図７に示される配置状態で、検出素子パターンＡおよび
検出素子パターンＢについてそれぞれ測定されたギャッ
プ特性（ギャップ間隙と出力との関係）を示すグラフが
描かれている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図８に示される各々の
グラフによれば、検出素子パターンＡ（図４）の場合、
磁界感度が高いためにギャップが増大しても出力が低下
しにくいというメリットがある。しかしながら、飽和磁
界が小さいために、ギャップが小さい場合に検出素子が
磁化飽和してしてしまい出力が低下すると同時に出力波
形が歪んでしまうという不都合が生じる。この一方で、
検出素子パターンＢ（図５）の場合、飽和磁界が大きい
ためにギャップが小さい領域でも出力が低下しにくいと
いうメリットがあるものの、磁界感度が小さいためにギ
ャップが大きくなると出力が小さくなる傾向が生じる。
このような事情を考慮しつつ図８には、このような２種
の検出素子パターンＡ，Ｂにおけるギャップ許容範囲、
すなわち、外部から印加される磁界を検出できる範囲も
同時に示しており、図８に示されるギャップ許容範囲
は、測定できるギャップ位置がずれるものの、検出素子
パターンＡおよびＢの間で許容範囲そのもののに差異は
ない。すなわち、特開平７−７７５３１号公報に提案さ
れている検出素子パターンＡがギャップ許容範囲を拡大
させるという効果は、特に顕著なものではない（優位性
はない）と言える。このように従来提案されている各々
の検出素子パターンのギャップ許容範囲は、決して大き
なものではない。そのためアセンブリの際に精度の高い
ギャップ調整が必要となり、工数の増大に伴うコストア
ップが生じる。また、機械的振動等が原因で、検出素子
と被検出体である回転着磁体とのギャップが大きく変動
した場合には、ギャップ許容範囲が狭いために出力が検
出限界を下回ったり、あるいは出力波形が歪むといった
問題も生じる。

【００１１】このような実状のもとに本発明は創案され
たものであって、その目的は、ギャップ許容範囲を大幅
に改善させ、アセンブリが簡易に行え、検出素子と被検
出体とのギャップが多少変動したとしも、確実な検出を
行ない得る磁界センサを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、磁界検出のための磁界センサ感磁
部として作用する巨大磁気抵抗効果膜を基板の上に備え
てなる磁界センサであって、前記巨大磁気抵抗効果膜
は、線体で描かれるパターン形状をなし、当該パターン
形状は、被検出体からの信号磁界方向に対して、長手方
向が実質的に平行に配置された平行矩形感磁部分を有
し、当該平行矩形感磁部分のトータル（総和）の抵抗値
が、磁界センサ感磁部全体の抵抗値の３０〜７０％であ
るように構成される。

【００１３】また、本発明の磁界センサの好適な態様と
して、前記パターン形状は、被検出体からの信号磁界方
向に対して、長手方向が実質的に平行に配置された平行
矩形感磁部分と、被検出体からの外部磁界方向に対し
て、長手方向が実質的に直交するように配置された直交
矩形感磁部分とを備え、前記平行矩形感磁部分のトータ
ル（総和）の抵抗値が、磁界センサ感磁部全体の抵抗値
の３０〜７０％であるように構成される。

【００１４】また、本発明の磁界センサの好適な態様と
して、前記平行矩形感磁部分は複数存在し、平行感磁グ
ループとして一定エリア内に集合的に配置され、前記直
交矩形感磁部分は複数存在し、直交感磁グループとして
一定エリア内に集合的に配置されてなるように構成され
る。

【００１５】また、本発明の磁界センサの好適な態様と
して、前記平行矩形感磁部分および前記直交矩形感磁部
分のアスペクト比が、それぞれ、８〜１０００の範囲内
であるように構成される。

【００１６】また、本発明の磁界センサの好適な態様と
して、前記巨大磁気抵抗効果膜は、厚さ１０ｎｍ以下の
薄膜が多層に積層されてなるように構成される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を参照しつつ説明する。

【００１８】図１は、本発明の磁界センサ１の好適な実
施の形態を示す平面図である。図１に示されるように本
発明の磁界センサ１は、基板５（図面上基板の枠は記載
されていない）の上に、線体で所定のパターン形状１
０’に形成された巨大磁気抵抗効果膜１０を備えてい
る。本発明でいう『線体』とは、長さはもちろんのこ
と、幅および厚さをも備えている線状のものを言う。

【００１９】本発明における巨大磁気抵抗効果膜１０
は、磁界センサ感磁部として作用する膜であり、好適な
実施の形態として図１に示されるように、平行感磁グル
ープ１１０と、直交感磁グループ１５０と、を備えて構
成されている。

【００２０】平行感磁グループ１１０は、被検出体から
の信号磁界方向（矢印α方向）に対して、長手方向が実
質的に平行に配置された複数の平行矩形感磁部分１１を
有し、通常、隣接する平行矩形感磁部分１１の端部１１
ａ同士は、引き回し部２０により接続されている。この
引き回し部２０は、平行矩形感磁部分１１の線幅に比べ
て線幅が極端に大きく設定されており、感磁パターン部
全体の抵抗に対する寄与は極めて小さくその抵抗は無視
できる程度のものである。なお、平行矩形感磁部分１１
と引き回し部２０は、同じ材料でも良いが、非感磁性導
体であるＣｕ，Ａｌ，Ａｕ等の公知の材料で形成するこ
とが好ましい。また、図１において引き回し部２０は、
平行矩形感磁部分１１の端部１１ａ同士を略直線的に接
合させているが、これに限らず適当な湾曲線で接合させ
てもよい。

【００２１】直交感磁グループ１５０は、被検出体から
の信号磁界方向（矢印α方向）に対して、長手方向が実
質的に直交するように配置された複数の直交矩形感磁部
分１５を有し、通常、隣接する直交矩形感磁部分１５の
端部１５ａ同士は、引き回し部２０により接続されてい
る。この引き回し部２０についての説明は、すでに上述
した通りである。

【００２２】また、上記の説明において、『実質的に平
行』および『実質的に直交』とは、本発明における作用
効果が有効に発現できる程度の『平行』関係および『直
交』関係を意味する。

【００２３】本発明においては、上記平行感磁グループ
１１０内に存在する平行矩形感磁部分１１のトータル
（総和）の抵抗値Ｒ₁ が、磁界センサ感磁部全体（巨大
磁気抵抗効果膜の全体が磁界センサ感磁部として作用す
るならば、巨大磁気抵抗効果膜の全体）の抵抗値Ｒ₀ の
３０〜７０％、より好ましくは、４５〜５５％となるよ
うに設定される。この関係を数式で示すと、Ｒ₁ ／Ｒ₀
＝０．３〜０．７となる。このＲ₁ 値が占める割合が３
０％未満となったり、７０％を超えたりすると、本発明
の顕著なギャップ許容範囲の拡大の効果が発現しなくな
ってしまう。

【００２４】平行感磁グループ１１０内に存在する平行
矩形感磁部分１１のトータル（総和）の抵抗値Ｒ₁ が、
磁界センサ感磁部全体の抵抗値Ｒ₀ の約５０％である検
出素子パターンの磁気抵抗曲線が図２の中で実線で示さ
れる。なお、参考のために、前述した検出素子パターン
Ａ，Ｂにおける磁気抵抗曲線も併記してある。

【００２５】図２に示されるように本発明における検出
素子パターンとすることにより、磁界感度が高く、かつ
飽和磁界が大きいというこれまでには得られなかった磁
気抵抗曲線が実現できることがわかる。

【００２６】なお、平行矩形感磁部分１１のトータル
（総和）の抵抗割合を上記範囲に設定する本発明では、
後述する実験例からわかるように従来のギャップ許容幅
を約１．５倍程度も拡大できるものであり、効果の顕著
性は明らかである。

【００２７】また、図１において、平行矩形感磁部分１
１のアスペクト比（矩形の長さＬ₁／矩形の幅ｄ₁ ）お
よび直交矩形感磁部分１５のアスペクト比（矩形の長さ
Ｌ₂／矩形の幅ｄ₂ ）は、それぞれ、８〜１０００の範
囲内に設定される。この場合、もちろん平行矩形感磁部
分１１のアスペクト比と直交矩形感磁部分１５のアスペ
クト比は同一でも異なっていてもよい。また、平行矩形
感磁部分１１の中や直交矩形感磁部分１５の中で、例え
ば線幅のみを変えて異なるアスペクト比を持たせること
もできる。

【００２８】アスペクト比を、８〜１０００の範囲内に
設定することにより、平行感磁グループ１１０における
平行矩形感磁部分１１の長手方向と平行に外部磁界を印
加した場合の飽和磁界Ｈ_k1と、直交感磁グループ１５０
における直交矩形感磁部分１５の長手方向と直角に外部
磁界を印加した場合の飽和磁界Ｈ_k2との比（Ｈ_k2／
Ｈ_k1）を１．５倍より大きくすることが可能となり、ギ
ャップ特性を大幅に改善することができるのである。

【００２９】また、本発明においては、平行矩形感磁部
分１１と直交矩形感磁部分１５とを交互に接続した、い
わゆる矩形波形状のパターン形状としてもよいが、巨大
磁気抵抗効果膜１０のパターン占有面積を小さくして、
素子そのものをコンパクトにするためには、図１に示さ
れるように巨大磁気抵抗効果膜１０を平行感磁グループ
１１０と、直交感磁グループ１５０とに分けて、これら
の各グループ毎に複数の所定の矩形パターン１１および
１５を一定エリア内に集合的に配置させ形成させること
が望ましい。

【００３０】また、本発明におけるパターンは、略半円
状や略半楕円形状を交互につなぎ合わせた蛇行形状とす
ることも可能であるが（この場合、平行矩形感磁部分１
１はなだらかな湾曲部分における平行ベクトル成分とし
て換算することができる）、この場合もやはり巨大磁気
抵抗効果膜１０のパターン占有面積を小さくして、素子
そのもののコンパクト化を図ることが難しい。

【００３１】ところで、図１において１対の巨大磁気抵
抗効果膜１０は、被検出体の磁極間ピッチをＰとした場
合、例えばＰ／２の間隔で配置されるとともに、これら
は出力検出電極４０で連結され、さらに、１対の巨大磁
気抵抗効果膜１０の下端部には、定電圧印加電極４１、
グラウンド電極４２が配置される。そして、出力検出電
極４０とグラウンド電極４２との電位差を信号として検
出すると、被検出体と検出素子との相対位置関係の変化
に応じて電位差も変化する。これらの電極は、通常、ハ
ンダ付け、ワイヤーボンディング等により外部回路との
接合が行われる。なお、上記の実施の形態では、巨大磁
気抵抗効果膜１０のパターンが直列に接続されている場
合を示したが、電気的に接続されていれば並列に接続さ
れていてもかまわない。

【００３２】本発明で用いられる磁界検出用の巨大磁気
抵抗効果膜１０（磁性膜）は、金属人工格子（藤森啓
安、アグネ技術センター、１９９５年発行）３４７ペー
ジに紹介されているように、強磁性体膜と非磁性体膜と
の多層膜であり、その多層膜の界面散乱変化により抵抗
が変化する現象を利用することが特に好ましい。

【００３３】巨大磁気抵抗効果膜としては、（強磁性
体／非磁性導電体）構造のアンチフェロ（結合）型、
（高保磁力強磁性体／非磁性導電体／低保磁力強磁性
体）構造の誘導フェリ（非結合）型、（半強磁性体／
強磁性体／非磁性導電体／強磁性体）構造のスピンバル
ブ型、Ｃｏ／Ａｇ系統の非固溶系グラニュラー型に大
別される。

【００３４】これらの各巨大磁気抵抗効果膜は、その構
造や組成により、検出可能な磁界強度、すなわち、磁気
抵抗効果の飽和磁界強度が大きく異なる。例えば、（Ｆ
ｅ／Ｃｒ）系アンチフェロ型では１０ＫＯｅ以上、（Ｃ
ｏＮｉＦｅ／Ｃｕ）系アンチフェロ型では、０．１Ｏｅ
から１ＫＯｅ、（ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ）系誘導
フェリ型では、５Ｏｅから２０Ｏｅ程度、（ＦｅＭｎ／
ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ）系スピンバルブ型では、数
Ｏｅ、そして、グラニュラー型では１００Ｏｅから５Ｋ
Ｏｅ程度までの磁界検出が可能である。

【００３５】本発明における好ましい巨大磁気抵抗効果
膜の構造としては、(Co/Cu), (NiFe/Cu), (NiFeCo/Cu),
(CoFe/Cu), (NiFeCo/Cu/Co/Cu), (NiFe/Cu/Co/Cu), (C
oFe/Cu/NiFe/Cu) 等の構造を５回以上繰り返して成膜し
た多層膜構造である。これらの多層膜構造を有する巨大
磁気抵抗効果膜においては最も薄い層の層厚が１０ｎｍ
以下であることが好ましく、特に好ましくは３ｎｍ以下
である。最も薄い層の層厚が１０ｎｍを越えると高いＭ
Ｒ変化率が得られにくくなるという傾向が生じる。

【００３６】このような巨大磁気抵抗効果膜（磁性膜）
は、真空成膜法、例えば、蒸着法、スパッタ法などによ
り成膜される。より具体的には、基板５の全面に巨大磁
気抵抗効果膜を成膜した後、所望のパターン形状にパタ
ーニングして磁界検出用の磁気抵抗効果素子とし、さら
に、この膜に接合され電流を流すための電極４０，４
１，４２を所定のパターンに形成する。電極は、磁気抵
抗効果膜である磁性膜部分に比べて小さな抵抗を有する
ことが重要である。このため導電体電極膜は、導電性の
高い金属、例えば銅、金、アルミニウム等を用いて比較
的厚い仕様、例えば、０．３から５．０μｍの厚さに成
膜される。電極の形成には、真空成膜法に加えて湿式成
膜法も利用可能である。また、最初に、電極の導電層を
形成してから巨大磁気抵抗効果膜パターンを形成しても
差し支えない。

【００３７】また、このように磁気抵抗効果素子パター
ンおよび電極を個別に異種の材料から構成するのではな
くて、これらををすべて同一材質から一体的に形成（成
膜）させてもよい。ただし、この場合には巨大磁気抵抗
効果膜および電極の各々の機能が発揮できる範囲内での
同一材質とすることが必要である。磁性膜の部分は感磁
パターン部であり、電極の部分は、感磁パターン部であ
る必要はない。そこで、感磁パターン部と電極の電流密
度を変化させるために、電極の幅は感磁パターン部の幅
よりも広く設計される。すなわち、同一材質で構成され
たパターンの両端部分の幅を広くすることで電極として
の機能を付与できる。同一材質から構成することによ
り、１回のパターニング工程で感磁部分である巨大磁気
抵抗効果膜と電極が同時に形成でき、極めて高い生産性
を実現することができる。

【００３８】巨大磁気抵抗効果素子は、一般に、２００
ｎｍ以下の薄膜として形成されるために、使用環境にお
ける耐食性が問題となることが多い。このため、少なく
とも巨大磁気抵抗効果膜の上層に保護膜を設け、周囲の
雰囲気から巨大磁気抵抗効果膜を保護することが好まし
い。保護膜の材質としては、ＳｉＯ₂ やＡｌ₂ Ｏ₃ 等の
無機材料や、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂等の有機
材料を用いることが好ましい。

【００３９】本発明に用いられる基板５の材質は、特に
制限されるものではなく、ガラス、シリコン、セラミッ
ク等の無機系のものや、樹脂等の有機系のものいずれを
用いてもよい。これらのなかでは特に、いわゆる可撓性
に優れ、薄くて軽いものを用いることが好ましく、例え
ば、印刷配線板等として広く使用されているプラスチッ
クフィルムと同様の基板が好適に使用できる。より具体
的には、プラスチックフィルム材質として公知の各種の
材料、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）、ポリポロピレン（ＰＰ）、テフロン等が
利用可能である。なかでも特に、導電体電極膜の端部で
のハンダによる接合を考慮して、耐熱性の高いポリイミ
ドフィルムを用いるのが好ましい。

【００４０】本発明の磁界センサに用いられる基板５の
厚さは、特に限定されるものではないが、通常、５００
μｍ以下が好ましく、特に好ましくは１００μｍ以下
（１〜１００μｍ）である。

【００４１】図３には、本発明の磁界センサ１の使用例
の一例が示される。図３に示される磁界センサ１は、回
転着磁体３００の回転速度を非接触で検出するためにギ
ャップＧの距離を離して設置される。回転着磁体３００
は、この例では、円盤形状をなし、その周側面には図示
のごとくＮ−Ｓ極が交互に着磁されている。この場合、
磁界センサ（基板５と巨大磁気抵抗効果膜１００）は、
図３に示される回転着磁体３００の周側面の曲率に合わ
せて（基板を曲げて）曲率を付けておくことにより、高
精度な検出が可能になる。この点を考慮し、基板５は、
可撓性に優れる樹脂基板を用いることが好ましい。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００４３】（実施例１）３インチ径、厚さ５０μｍの
ポリイミド基板を準備した。この基板をアルミ製の基板
固定台に取りつけた後、イオンビームスパッタ装置に
て、１００Å−Ｔｉ（１５Å−ＮｉＦｅＣｏ／２０Å−
Ｃｕ）×２０の多層ＧＭＲ膜を成膜した。基板固定台
は、温度２５℃に制御された循環冷却水（流量５リット
ル／分）により冷却させた。ここで膜構造は最初に１０
０ÅのＴｉ、次に１５ÅのＮｉＦｅＣｏ合金と２０Åの
Ｃｕを順に各々２０層づつ積層した全厚８００Åの多層
膜である。なお、密着性を向上させるために、ＧＭＲ膜
を成膜する前に、アルゴンイオンにより基板表面のイオ
ンミリングを行った。用いたターゲットはいずれも純度
９９．９％以上のターゲット組成とし、到達圧力として
４×１０^-7Ｔｏｒｒまで真空引きした後にアルゴンガス
を導入し、成膜中の真空度は１．４×１０^-4Ｔｏｒｒと
した。成膜時のアルゴンイオンの加速電圧は３００Ｖ、
ビーム電流（アルゴンイオン量に比例）は３０ｍＡ、Ｎ
ｉＦｅＣｏおよびＣｕの平均成膜速度（rate）は、０．
０３ｎｍ／ｓｅｃであった。

【００４４】成膜後、フォトリソグラフィ手法により感
磁部である巨大磁気抵抗効果膜のパターンを形成した。
パターン形状は、下記表１に示されるように図１相当の
もの（実施例）、図４相当のもの（比較例１）、および
図５相当のもの（比較例２）とした。各パターン形状に
おける１対の巨大磁気抵抗効果膜１０の配置間隔（Ｐ／
２）は、１５０μｍとした。

【００４５】なお、図１相当のもの（実施例）について
は、平行矩形感磁部分１１および直交矩形感磁部分１５
のアスペクト比（矩形の長さ／矩形の幅）を、それぞれ
１０および１００とし（ただし線幅はそれぞれ４μ
ｍ）、平行矩形感磁部分１１の構成本数のみを変えて、
平行矩形感磁部分１１のトータルの抵抗値Ｒ₁ の割合を
表１に示されるごとく種々変えた実施例サンプルを作製
した（実施例１〜３）。

【００４６】このような各磁界センサのサンプルを、図
３に示されるような回転着磁体（フェライト磁石製、着
磁ピッチ：Ｐ＝３００μｍ）に対向するように配置し、
ギャップ特性（ギャップと出力の関係）に基づくギャッ
プ許容範囲およびギャップ許容幅を評価した。これらの
評価事項は、１対の素子の両端に５Ｖ印加し、中点での
出力交流電圧が３０ｍＶ以上得られる領域をギャップ許
容範囲とし、その絶対幅の値をギャップ許容幅とした。

【００４７】結果を下記表１に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明は、磁界検出のための磁界セン
サ感磁部として作用する巨大磁気抵抗効果膜を基板の上
に備えてなる磁界センサであって、前記巨大磁気抵抗効
果膜は、線体で描かれるパターン形状をなし、当該パタ
ーン形状は、被検出体からの信号磁界方向に対して、長
手方向が実質的に平行に配置された平行矩形感磁部分を
有し、当該平行矩形感磁部分のトータルの抵抗値が、磁
界センサ感磁部全体の抵抗値の３０〜７０％であるよう
に構成されているので、ギャップ許容範囲を大幅に改善
させることができ（ちなみに、従来の約１．５倍）、ア
センブリが簡易に行え、しかも検出素子と被検出体との
ギャップが多少変動したとしも、確実な検出が行なえる
という極めて優れた効果が発現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁界センサの好適な実施の一形態とし
ての平面図である。

【図２】本発明の磁界センサにおける、磁界強度（外部
磁界）とＭＲ変化率との関係をしめすグラフである。

【図３】本発明の磁界センサの使用例の一例を示す斜視
図である。

【図４】従来の磁界センサの、特に感磁パターンを示す
平面図である。

【図５】従来の磁界センサの、特に感磁パターンを示す
平面図である。

【図６】従来の磁界センサにおける、磁界強度（外部磁
界）とＭＲ変化率との関係をしめすグラフである。

【図７】従来の磁界センサを用いた使用例を示す斜視図
である。

【図８】従来の磁界センサを用いて回転被検出からの信
号磁界を検出した場合におけるギャップと出力との関係
を示したグラフである。

【符号の説明】

１…磁界センサ５…基板１０…巨大磁気抵抗効果膜１１…平行矩形感磁部分１５…直交矩形感磁部分１１０…平行感磁グループ１５０…直交感磁グループ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅川幸雄東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 2G017 AC06 AD54 AD63 AD65

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界検出のための磁界センサ感磁部とし
て作用する巨大磁気抵抗効果膜を基板の上に備えてなる
磁界センサであって、前記巨大磁気抵抗効果膜は、線体で描かれるパターン形
状をなし、当該パターン形状は、被検出体からの信号磁界方向に対
して、長手方向が実質的に平行に配置された平行矩形感
磁部分を有し、当該平行矩形感磁部分のトータルの抵抗値が、磁界セン
サ感磁部全体の抵抗値の３０〜７０％であることを特徴
とする磁界センサ。
【請求項２】前記パターン形状は、被検出体からの信
号磁界方向に対して、長手方向が実質的に平行に配置さ
れた平行矩形感磁部分と、被検出体からの外部磁界方向
に対して、長手方向が実質的に直交するように配置され
た直交矩形感磁部分とを備え、前記平行矩形感磁部分のトータルの抵抗値が、磁界セン
サ感磁部全体の抵抗値の３０〜７０％である請求項１に
記載の磁界センサ。
【請求項３】前記平行矩形感磁部分は複数存在し、平
行感磁グループとして一定エリア内に集合的に配置さ
れ、前記直交矩形感磁部分は複数存在し、直交感磁グループ
として一定エリア内に集合的に配置されてなる請求項１
または請求項２に記載の磁界センサ。
【請求項４】前記平行矩形感磁部分および前記直交矩
形感磁部分のアスペクト比が、それぞれ、８〜１０００
の範囲内である請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の磁界センサ。
【請求項５】前記巨大磁気抵抗効果膜は、厚さ１０ｎ
ｍ以下の薄膜が多層に積層されてなる請求項１ないし請
求項４のいずれかに記載の磁界センサ。
【請求項６】前記基板が可撓性基板である請求項１な
いし請求項５のいずれかに記載の磁界センサ。