JP2000284028A - 薄膜磁性体ｍｉ素子 - Google Patents
薄膜磁性体ｍｉ素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気−インピ−ダンス効果を利用した薄膜磁
性体ＭＩ素子において、低い外部磁界でインピ−ダンス
変化を大きくし、かつ、バイアス磁界を必要としないで
線形磁界センサを構成し得る薄膜磁性体ＭＩ素子を提供
すること。 【解決手段】 第１の磁性体３２と第２の磁性体３３と
をガラス基板３１に重合させて成膜形成すると共に、こ
れら第１の磁性体３２と第２の磁性体３３は高周波電流
Ｉａｃの通路方向である基準線Ｏｏに対し、第１の磁性
体３２の磁化容易軸Ｊｍ１をα゜の角度方向に、第２の
磁性体３３の磁化容易軸Ｊｍ２を−α゜の角度方向に定
め、これら磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２を交差させた構成
としてある。
性体ＭＩ素子において、低い外部磁界でインピ−ダンス
変化を大きくし、かつ、バイアス磁界を必要としないで
線形磁界センサを構成し得る薄膜磁性体ＭＩ素子を提供
すること。 【解決手段】 第１の磁性体３２と第２の磁性体３３と
をガラス基板３１に重合させて成膜形成すると共に、こ
れら第１の磁性体３２と第２の磁性体３３は高周波電流
Ｉａｃの通路方向である基準線Ｏｏに対し、第１の磁性
体３２の磁化容易軸Ｊｍ１をα゜の角度方向に、第２の
磁性体３３の磁化容易軸Ｊｍ２を−α゜の角度方向に定
め、これら磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２を交差させた構成
としてある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁気−インピ−
ダンス効果を利用したＭＩ素子に関し、特に、磁化容易
軸を交差させた薄膜磁性体によって磁界センサのヘッド
を構成するための磁気センサ技術に関するものである。
ダンス効果を利用したＭＩ素子に関し、特に、磁化容易
軸を交差させた薄膜磁性体によって磁界センサのヘッド
を構成するための磁気センサ技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気センサとしては、磁気−抵抗効果を
利用した磁気抵抗（ＭＲ）素子やホ−ル素子、さらに、
フラックスゲ−ト形センサ、磁気−インピ−ダンス効果
を利用した磁界センサなどがある。そして、磁気−イン
ピ−ダンス効果を利用した磁界センサはＭＩ素子をヘッ
ドに備え、各種情報の磁気記録とその記録の読み出し、
或いは、ロボット制御用ロ−タリエンコ−ダの多極着磁
センサ等として広く使用されようとしている。
利用した磁気抵抗（ＭＲ）素子やホ−ル素子、さらに、
フラックスゲ−ト形センサ、磁気−インピ−ダンス効果
を利用した磁界センサなどがある。そして、磁気−イン
ピ−ダンス効果を利用した磁界センサはＭＩ素子をヘッ
ドに備え、各種情報の磁気記録とその記録の読み出し、
或いは、ロボット制御用ロ−タリエンコ−ダの多極着磁
センサ等として広く使用されようとしている。
【０００３】磁界センサのヘッドを構成するＭＩ素子
は、磁性体に高周波電流を流した場合に、表皮効果によ
ってそのインピ−ダンスの大きさが外部磁界によって顕
著に変化する現象（ＭＩ効果）を利用した磁気感知素子
である。
は、磁性体に高周波電流を流した場合に、表皮効果によ
ってそのインピ−ダンスの大きさが外部磁界によって顕
著に変化する現象（ＭＩ効果）を利用した磁気感知素子
である。
【０００４】また、ＭＩ素子には、アモルファスワイヤ
を使った円柱形状のものの他、スパッタアモルファス膜
として構成した薄膜形状のもの、装着性に有利な磁性材
をスパッタ法、メッキ法などで層膜形成したものなどが
あるが、いずれも極小形形態で、マイクロ寸法ヘッドと
して構成されたものがある。
を使った円柱形状のものの他、スパッタアモルファス膜
として構成した薄膜形状のもの、装着性に有利な磁性材
をスパッタ法、メッキ法などで層膜形成したものなどが
あるが、いずれも極小形形態で、マイクロ寸法ヘッドと
して構成されたものがある。
【０００５】図７は薄膜磁性体ＭＩ素子を部分的に示し
た斜視図である。このＭＩ素子１０は、ガラス基板１１
の面上に磁性体１２をスパッタ法によって薄膜形成した
構成となっている。そして、このＭＩ素子１０の磁性体
１２は、磁場中アニ−ルや磁場中スパッタにより、高周
波電流Ｉａｃを流す方向に対し磁化容易軸Ｊｍが直角方
向（磁性体１２の幅方向）となるように設定されてい
る。
た斜視図である。このＭＩ素子１０は、ガラス基板１１
の面上に磁性体１２をスパッタ法によって薄膜形成した
構成となっている。そして、このＭＩ素子１０の磁性体
１２は、磁場中アニ−ルや磁場中スパッタにより、高周
波電流Ｉａｃを流す方向に対し磁化容易軸Ｊｍが直角方
向（磁性体１２の幅方向）となるように設定されてい
る。
【０００６】上記した薄膜磁性体ＭＩ素子１０は、素子
の長さ方向に高周波電流Ｉａｃを通電したとき、素子の
長さ方向に外部磁界Ｈｅｘが印加されておれば、素子幅
方向に向いている磁化ペクトルが素子の長さ方向に傾
き、素子幅方向の透磁率が変化し、インピ−ダンスが変
化する。
の長さ方向に高周波電流Ｉａｃを通電したとき、素子の
長さ方向に外部磁界Ｈｅｘが印加されておれば、素子幅
方向に向いている磁化ペクトルが素子の長さ方向に傾
き、素子幅方向の透磁率が変化し、インピ−ダンスが変
化する。
【０００７】つまり、直角方向の透磁率が外部磁界Ｈｅ
ｘによって変化するため、ＭＩ素子１０の表皮効果の表
皮深さが外部磁界Ｈｅｘにより変化する。このことか
ら、電気抵抗とインダクタンスとの同時変化により、イ
ンピ−ダンスが外部磁界Ｈｅｘに応じて大きく変化する
ことになる。
ｘによって変化するため、ＭＩ素子１０の表皮効果の表
皮深さが外部磁界Ｈｅｘにより変化する。このことか
ら、電気抵抗とインダクタンスとの同時変化により、イ
ンピ−ダンスが外部磁界Ｈｅｘに応じて大きく変化する
ことになる。
【０００８】一方、上記したようなＭＩ素子１０は、自
己発振回路に組み込み磁界センサとして動作させる。つ
まり、外部磁界Ｈｅｘによって変化するＭＩ素子１０の
インピ−ダンスに比例する共振回路の電圧振幅変化とし
て検出し、また、発振周波数が外部磁界Ｈｅｘによって
変調されることを利用して検出する。
己発振回路に組み込み磁界センサとして動作させる。つ
まり、外部磁界Ｈｅｘによって変化するＭＩ素子１０の
インピ−ダンスに比例する共振回路の電圧振幅変化とし
て検出し、また、発振周波数が外部磁界Ｈｅｘによって
変調されることを利用して検出する。
【０００９】図８は上記した薄膜磁性体ＭＩ素子１０の
ＭＩ特性を示す。このＭＩ特性は、高周波電流をＩａｃ
＝１０ｍＡ、周波数ｆ＝４０ＭＨｚとしたときの外部磁
界Ｈｅｘと素子電圧比△Ｅｗ／Ｅｗｏ（％）の関係を示
す。図示するように、外部磁界Ｈｅｘの正側と負側で対
称なＭＩ特徴となり、インピ−ダンスが最大となる外部
磁界点Ｈｐが約│１２．０│（Ｏｅ）となる。なお、こ
の特性図において、実線で示した特性曲線は外部磁界Ｈ
ｅｘを負側から正側に変化させたときのＭＩ特性で、点
線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを正側から負側に
変化させたときのＭＩ特性である。
ＭＩ特性を示す。このＭＩ特性は、高周波電流をＩａｃ
＝１０ｍＡ、周波数ｆ＝４０ＭＨｚとしたときの外部磁
界Ｈｅｘと素子電圧比△Ｅｗ／Ｅｗｏ（％）の関係を示
す。図示するように、外部磁界Ｈｅｘの正側と負側で対
称なＭＩ特徴となり、インピ−ダンスが最大となる外部
磁界点Ｈｐが約│１２．０│（Ｏｅ）となる。なお、こ
の特性図において、実線で示した特性曲線は外部磁界Ｈ
ｅｘを負側から正側に変化させたときのＭＩ特性で、点
線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを正側から負側に
変化させたときのＭＩ特性である。
【００１０】上記した薄膜磁性体ＭＩ素子１０によって
線形磁界センサを構成する場合には、２つのＭＩ素子を
使用し、一方のＭＩ素子に正の直流電流を重畳させた高
周波電流を、他方のＭＩ素子に負の直流電流を重畳させ
た高周波電流を各々流し、また、各々のＭＩ素子にバイ
アス磁界を加える。すなわち、図９に示すように、一方
のＭＩ素子が外部磁界の正側で最大のインピ−ダンスと
なる非対称のＭＩ特性１０Ａ、他方のＭＩ素子が外部磁
界の負側で最大のインピ−ダンスとなる非対称のＭＩ特
性１０Ｂとなるように構成する。
線形磁界センサを構成する場合には、２つのＭＩ素子を
使用し、一方のＭＩ素子に正の直流電流を重畳させた高
周波電流を、他方のＭＩ素子に負の直流電流を重畳させ
た高周波電流を各々流し、また、各々のＭＩ素子にバイ
アス磁界を加える。すなわち、図９に示すように、一方
のＭＩ素子が外部磁界の正側で最大のインピ−ダンスと
なる非対称のＭＩ特性１０Ａ、他方のＭＩ素子が外部磁
界の負側で最大のインピ−ダンスとなる非対称のＭＩ特
性１０Ｂとなるように構成する。
【００１１】このようにバイアス磁界を加えた２つのＭ
Ｉ素子は、各々の素子出力電圧の差を求めることによ
り、外部磁界Ｈｅｘに対して線形のセンサ特性となる。
図１０はこのセンサ特性を示す。
Ｉ素子は、各々の素子出力電圧の差を求めることによ
り、外部磁界Ｈｅｘに対して線形のセンサ特性となる。
図１０はこのセンサ特性を示す。
【００１２】図１１は積層型とした薄膜磁性体ＭＩ素子
２０の部分的な斜視図を示す。このＭＩ素子２０は、ガ
ラス基板２１の面上に第１の磁性体２２が薄膜形成さ
れ、この磁性体２２の面上に導電体２３が薄膜形成され
ており、さらに、この導電体２３の面上に第２の磁性体
２４が薄膜形成された積層構成となっている。なお、導
電体２３は図示する如く、第１、第２の磁性体より小さ
い幅でパタ−ニングされ、この導電体２３が第２の磁性
体２４により包み込まれている。
２０の部分的な斜視図を示す。このＭＩ素子２０は、ガ
ラス基板２１の面上に第１の磁性体２２が薄膜形成さ
れ、この磁性体２２の面上に導電体２３が薄膜形成され
ており、さらに、この導電体２３の面上に第２の磁性体
２４が薄膜形成された積層構成となっている。なお、導
電体２３は図示する如く、第１、第２の磁性体より小さ
い幅でパタ−ニングされ、この導電体２３が第２の磁性
体２４により包み込まれている。
【００１３】また、このＭＩ素子２０の第１の磁性体２
２と第２の磁性体２４は高周波電流Ｉａｃを流す方向
（導電体２３の長手方向）に対し、磁化容易軸Ｊｍが直
角方向（各磁性体２２、２４の幅方向）となるように設
定されている。
２と第２の磁性体２４は高周波電流Ｉａｃを流す方向
（導電体２３の長手方向）に対し、磁化容易軸Ｊｍが直
角方向（各磁性体２２、２４の幅方向）となるように設
定されている。
【００１４】このように構成されたＭＩ素子２０は、上
記した薄膜磁性体ＭＩ素子１０と同様に、高周波電流Ｉ
ａｃを導電体２３に流したとき、素子の長さ方向に外部
磁界Ｈｅｘが印加されておれば、第１、第２の磁性体の
透磁率が外部磁界Ｈｅｘに応じて変化するため、導電体
２３のインピ−ダンスが大きく変化し、このインピ−ダ
ンスの変化より外部磁界Ｈｅｘの強さを検出することが
できる。
記した薄膜磁性体ＭＩ素子１０と同様に、高周波電流Ｉ
ａｃを導電体２３に流したとき、素子の長さ方向に外部
磁界Ｈｅｘが印加されておれば、第１、第２の磁性体の
透磁率が外部磁界Ｈｅｘに応じて変化するため、導電体
２３のインピ−ダンスが大きく変化し、このインピ−ダ
ンスの変化より外部磁界Ｈｅｘの強さを検出することが
できる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記したような薄膜磁
性体ＭＩ素子は、外部に印加される磁界の正逆方向、つ
まり、外部磁界の正負に対してＭＩ特性が対称となるた
め、線形磁界センサを構成する場合には固定磁石やコイ
ルによってバイアス磁界をかける必要がある。
性体ＭＩ素子は、外部に印加される磁界の正逆方向、つ
まり、外部磁界の正負に対してＭＩ特性が対称となるた
め、線形磁界センサを構成する場合には固定磁石やコイ
ルによってバイアス磁界をかける必要がある。
【００１６】特に、この種のＭＩ素子は最大となるイン
ピ−ダンスの磁界点Ｈｐが大きいことから、バイアス磁
界用コイルを備える場合には、このコイルに大きなバイ
アス電流を流す必要があり、このバイアス電流のため
に、磁界センサの消費電力が大きくなり、携帯用の磁界
センサの提供が困難になるなどの問題がある。
ピ−ダンスの磁界点Ｈｐが大きいことから、バイアス磁
界用コイルを備える場合には、このコイルに大きなバイ
アス電流を流す必要があり、このバイアス電流のため
に、磁界センサの消費電力が大きくなり、携帯用の磁界
センサの提供が困難になるなどの問題がある。
【００１７】本発明は上記した実情にかんがみ、低い外
部磁界でインピ−ダンス変化を大きくして素子のセンサ
−精度を高めると共に、バイアス磁界用の固定磁石やコ
イルを備えることなく非対称のＭＩ特性を得て線形磁界
センサを構成することができる薄膜磁性体ＭＩ素子を提
供することを目的とする。
部磁界でインピ−ダンス変化を大きくして素子のセンサ
−精度を高めると共に、バイアス磁界用の固定磁石やコ
イルを備えることなく非対称のＭＩ特性を得て線形磁界
センサを構成することができる薄膜磁性体ＭＩ素子を提
供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明は、外部磁界を感知する磁界センサに関
し、特に、この発明では、磁気−インピ−ダンス効果を
利用して磁気感知する薄膜磁性体ＭＩ素子に関する。
ため、本発明は、外部磁界を感知する磁界センサに関
し、特に、この発明では、磁気−インピ−ダンス効果を
利用して磁気感知する薄膜磁性体ＭＩ素子に関する。
【００１９】そして、第１の発明として、導電性材から
なる第１の磁性体と第２の磁性体とを基板面に重合させ
て成膜形成すると共に、電流通路方向に対して、第１の
磁性体の磁化容易軸を一方向に傾向け、第２の磁性体の
磁化容易軸を他方向に傾向け、第１、第２の磁性体の磁
化容易軸を交差させる構成としたことを特徴とする薄膜
磁性体ＭＩ素子を提案する。
なる第１の磁性体と第２の磁性体とを基板面に重合させ
て成膜形成すると共に、電流通路方向に対して、第１の
磁性体の磁化容易軸を一方向に傾向け、第２の磁性体の
磁化容易軸を他方向に傾向け、第１、第２の磁性体の磁
化容易軸を交差させる構成としたことを特徴とする薄膜
磁性体ＭＩ素子を提案する。
【００２０】また、第２の発明として、第１の磁性体
と、導電体と、第２の磁性体とを基板面に順次成膜形成
すると共に、導電体の電流通路方向に対して、第１の磁
性体の磁化容易軸を一方向に傾向け、第２の磁性体の磁
化容易軸を他方向に傾向け、第１、第２の磁性体の磁化
容易軸を交差させる構成としたことを特徴とする薄膜磁
性体ＭＩ素子を提案する。
と、導電体と、第２の磁性体とを基板面に順次成膜形成
すると共に、導電体の電流通路方向に対して、第１の磁
性体の磁化容易軸を一方向に傾向け、第２の磁性体の磁
化容易軸を他方向に傾向け、第１、第２の磁性体の磁化
容易軸を交差させる構成としたことを特徴とする薄膜磁
性体ＭＩ素子を提案する。
【００２１】さらに、第３の発明として、上記した第
１、第２の発明の薄膜磁性体ＭＩ素子において、直流電
流を重畳させた高周波電流またはパルス電流によって給
電し、外部磁界の正負に対して非対称のＭＩ効果を得る
構成としたことを特徴とする薄膜磁性体ＭＩ素子を提案
する。
１、第２の発明の薄膜磁性体ＭＩ素子において、直流電
流を重畳させた高周波電流またはパルス電流によって給
電し、外部磁界の正負に対して非対称のＭＩ効果を得る
構成としたことを特徴とする薄膜磁性体ＭＩ素子を提案
する。
【００２２】
【作用】上記の如く構成した薄膜磁性体ＭＩ素子は、直
流電流を重畳させた高周波電流を流すことにより外部磁
界を感知する。すなわち、高周波電流を流したとき、こ
の高周波電流の流れる方向と同方向に外部磁界があれ
ば、外部磁界による磁化ベクトルが傾き素子の幅方向の
透磁率が変化し、素子のインピ−ダンスが変化する。
流電流を重畳させた高周波電流を流すことにより外部磁
界を感知する。すなわち、高周波電流を流したとき、こ
の高周波電流の流れる方向と同方向に外部磁界があれ
ば、外部磁界による磁化ベクトルが傾き素子の幅方向の
透磁率が変化し、素子のインピ−ダンスが変化する。
【００２３】そして、この薄膜磁性体ＭＩ素子は、第
１、第２の磁性体の磁化容易軸が交差するように傾向い
ているため、インピ−ダンス効果が外部磁界の正負に対
して非対称となるように現われる。この結果、バイアス
磁界を加える必要のない線形磁界センサを構成し得る。
また、本発明の薄膜磁性体ＭＩ素子はパルス電流によっ
て給電しても同様に動作する。
１、第２の磁性体の磁化容易軸が交差するように傾向い
ているため、インピ−ダンス効果が外部磁界の正負に対
して非対称となるように現われる。この結果、バイアス
磁界を加える必要のない線形磁界センサを構成し得る。
また、本発明の薄膜磁性体ＭＩ素子はパルス電流によっ
て給電しても同様に動作する。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面に沿って説明する。図１は第１実施形態として示し
た薄膜磁性体ＭＩ素子の部分的な斜視図である。この薄
膜磁性体ＭＩ素子３０は、ガラス基板３１の板面に第１
の磁性体３２をスパッタ法で薄膜形成し、さらに、この
第１の磁性体３２の上面に第２の磁性体３３をスパッタ
法で薄膜形成した後、ファトリソ法でパタ−ニングした
構成としてある。
図面に沿って説明する。図１は第１実施形態として示し
た薄膜磁性体ＭＩ素子の部分的な斜視図である。この薄
膜磁性体ＭＩ素子３０は、ガラス基板３１の板面に第１
の磁性体３２をスパッタ法で薄膜形成し、さらに、この
第１の磁性体３２の上面に第２の磁性体３３をスパッタ
法で薄膜形成した後、ファトリソ法でパタ−ニングした
構成としてある。
【００２５】このように構成する薄膜磁性体ＭＩ素子３
０は、電流通路方向となる基準線Ｏｏに対し、第１の磁
性体３２の磁化容易軸Ｊｍ１がα゜の角度、第２の磁性
体３３の磁化容易軸Ｊｍ２が−α゜の角度となってい
る。
０は、電流通路方向となる基準線Ｏｏに対し、第１の磁
性体３２の磁化容易軸Ｊｍ１がα゜の角度、第２の磁性
体３３の磁化容易軸Ｊｍ２が−α゜の角度となってい
る。
【００２６】すなわち、第１の磁性体３２は基準線Ｏｏ
からα゜の角度方向に永久磁石によって磁場を与えなが
ら成膜形成し、第２の磁性体３３は基準線Ｏｏから−α
゜の角度方向に永久磁石によって磁場を与えながら成膜
形成してある。なお、第１、第２磁性体は、アモルファ
ス磁性材料、パ−マロイ、微結晶材料などの軟磁性材料
で構成することができる。
からα゜の角度方向に永久磁石によって磁場を与えなが
ら成膜形成し、第２の磁性体３３は基準線Ｏｏから−α
゜の角度方向に永久磁石によって磁場を与えながら成膜
形成してある。なお、第１、第２磁性体は、アモルファ
ス磁性材料、パ−マロイ、微結晶材料などの軟磁性材料
で構成することができる。
【００２７】このように構成した薄膜磁性体ＭＩ素子３
０は、直流電流を重畳させた高周波電流Ｉａｃを流すこ
とにより、ＭＩ素子３０の基準線Ｏｏ方向（素子の長手
方向）に印加された外部磁界Ｈｅｘを感知する。つま
り、外部磁界Ｈｅｘにより磁化ベクトルが傾き素子の幅
方向の透磁率が変化するために、インピ−ダンスが大き
く変化する。
０は、直流電流を重畳させた高周波電流Ｉａｃを流すこ
とにより、ＭＩ素子３０の基準線Ｏｏ方向（素子の長手
方向）に印加された外部磁界Ｈｅｘを感知する。つま
り、外部磁界Ｈｅｘにより磁化ベクトルが傾き素子の幅
方向の透磁率が変化するために、インピ−ダンスが大き
く変化する。
【００２８】したがって、薄膜磁性体ＭＩ素子３０のイ
ンピ−ダンス変化を感知電圧として取り出し、この感知
電圧情報より外部磁界Ｈｅｘの大きさを判知することが
できる。
ンピ−ダンス変化を感知電圧として取り出し、この感知
電圧情報より外部磁界Ｈｅｘの大きさを判知することが
できる。
【００２９】図２は上記した薄膜磁性体ＭＩ素子３０の
外部磁界Ｈｅｘに対する電圧変化率を示したＭＩ特性図
である。このＭＩ特性図は、直流電流ＤＣ＝３０ｍＡを
重畳させた周波数ｆ＝１０ＭＨｚの高周波電流ＡＣ＝５
ｍＡを流し、外部磁界Ｈｅｘを−２０〜２０（Ｏｅ）の
範囲で変化させたときの電圧変化率△Ｅｗ／Ｅｗｏ
（％）を示している。なお、Ｅｗｏは外部磁界Ｈｅｘが
０（Ｏｅ）のときの電圧である。
外部磁界Ｈｅｘに対する電圧変化率を示したＭＩ特性図
である。このＭＩ特性図は、直流電流ＤＣ＝３０ｍＡを
重畳させた周波数ｆ＝１０ＭＨｚの高周波電流ＡＣ＝５
ｍＡを流し、外部磁界Ｈｅｘを−２０〜２０（Ｏｅ）の
範囲で変化させたときの電圧変化率△Ｅｗ／Ｅｗｏ
（％）を示している。なお、Ｅｗｏは外部磁界Ｈｅｘが
０（Ｏｅ）のときの電圧である。
【００３０】図示する如く、インピ−ダンスが最大とな
る外部磁界点Ｈｐが約６（Ｏｅ）となり、感知精度の高
いＭＩ素子となり、また、外部磁界Ｈｅｘの正負に対し
非対称のＭＩ特性となる。なお、この特性図において、
実線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを負側から正側
に変化させたときのＭＩ特性で、点線で示した特性曲線
は外部磁界Ｈｅｘを正側から負側に変化させたときのＭ
Ｉ特性である。
る外部磁界点Ｈｐが約６（Ｏｅ）となり、感知精度の高
いＭＩ素子となり、また、外部磁界Ｈｅｘの正負に対し
非対称のＭＩ特性となる。なお、この特性図において、
実線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを負側から正側
に変化させたときのＭＩ特性で、点線で示した特性曲線
は外部磁界Ｈｅｘを正側から負側に変化させたときのＭ
Ｉ特性である。
【００３１】図３は第２実施形態を示す薄膜磁性体ＭＩ
素子の部分的な斜視図である。この薄膜磁性体ＭＩ素子
４０は、ガラス基板４１の板面に第１の磁性体４２を、
この第１の磁性体４２の上面に導電体４３を、さらに、
導電体４３の上面に第２の磁性体４４を各々スパッタ法
で成膜形成した後、フォトリソ法でパタ−ニングした積
層構成としてある。なお、導電体４３は第１、第２の磁
性体４２、４４に比べて小さい幅とし、第２の磁性体４
４によって包み込むように形成してある。また、第１、
第２磁性体は、アモルファス磁性材料、パ−マロイ、微
結晶材料などの軟磁性材料で形成し、導電体は非磁性で
抵抗の小さいＣｕ、Ａｕ、Ａｌなどで構成することがで
きる。
素子の部分的な斜視図である。この薄膜磁性体ＭＩ素子
４０は、ガラス基板４１の板面に第１の磁性体４２を、
この第１の磁性体４２の上面に導電体４３を、さらに、
導電体４３の上面に第２の磁性体４４を各々スパッタ法
で成膜形成した後、フォトリソ法でパタ−ニングした積
層構成としてある。なお、導電体４３は第１、第２の磁
性体４２、４４に比べて小さい幅とし、第２の磁性体４
４によって包み込むように形成してある。また、第１、
第２磁性体は、アモルファス磁性材料、パ−マロイ、微
結晶材料などの軟磁性材料で形成し、導電体は非磁性で
抵抗の小さいＣｕ、Ａｕ、Ａｌなどで構成することがで
きる。
【００３２】このように構成する薄膜磁性体ＭＩ素子４
０は、電流通路方向となる基準線Ｏｏに対し、第１の磁
性体４２の磁化容易軸Ｊｍ１がα゜の角度、第２の磁性
体４４の磁化容易軸Ｊｍ２が−α゜の角度としてある。
０は、電流通路方向となる基準線Ｏｏに対し、第１の磁
性体４２の磁化容易軸Ｊｍ１がα゜の角度、第２の磁性
体４４の磁化容易軸Ｊｍ２が−α゜の角度としてある。
【００３３】すなわち、第１の磁性体４２は基準線Ｏｏ
からα゜の角度方向に永久磁石によって磁場を与えなが
ら成膜形成し、第２の磁石性体４４は基準線Ｏｏから−
α゜の角度方向に永久磁石によって磁場を与えながら成
膜形成してある。
からα゜の角度方向に永久磁石によって磁場を与えなが
ら成膜形成し、第２の磁石性体４４は基準線Ｏｏから−
α゜の角度方向に永久磁石によって磁場を与えながら成
膜形成してある。
【００３４】この薄膜磁性体ＭＩ素子４０は導電体４３
に直流電流を重畳させた高周波電流Ｉａｃを流すことに
より、上記した薄膜磁性体ＭＩ素子３０と同様に外部磁
界Ｈｅｘを感知することができる。
に直流電流を重畳させた高周波電流Ｉａｃを流すことに
より、上記した薄膜磁性体ＭＩ素子３０と同様に外部磁
界Ｈｅｘを感知することができる。
【００３５】図４は、上記した薄膜磁性体ＭＩ素子３
０、４０と同様に構成した薄膜磁性体ＭＩ素子５０ａ、
５０ｂにパルス電流を流して外部磁界を感知させる磁界
センサ回路を示す。この磁界センサ回路は、負帰還方式
のＣ−ＭＯＳマルチバイブレ−タ回路に２つのＭＩ素子
５０ａ、５０ｂが組み込んである。
０、４０と同様に構成した薄膜磁性体ＭＩ素子５０ａ、
５０ｂにパルス電流を流して外部磁界を感知させる磁界
センサ回路を示す。この磁界センサ回路は、負帰還方式
のＣ−ＭＯＳマルチバイブレ−タ回路に２つのＭＩ素子
５０ａ、５０ｂが組み込んである。
【００３６】すなわち、パルス発振部５１、センサ部５
２、差動増幅器５３から形成してあり、ＭＩ素子５０
ａ、５０ｂがセンサ部５２に設けてある。なお、一方の
ＭＩ素子５０ａは、図５に示したように外部磁界Ｈｅｘ
の正側で最大のインピ−ダンスとなる非対称のＭＩ特性
をもち、他方のＭＩ素子５０ｂは、それとは反対に外部
磁界Ｈｅｘの負側で最大のインピ−ダンスとなる非対称
のＭＩ特性をもつようになっている。
２、差動増幅器５３から形成してあり、ＭＩ素子５０
ａ、５０ｂがセンサ部５２に設けてある。なお、一方の
ＭＩ素子５０ａは、図５に示したように外部磁界Ｈｅｘ
の正側で最大のインピ−ダンスとなる非対称のＭＩ特性
をもち、他方のＭＩ素子５０ｂは、それとは反対に外部
磁界Ｈｅｘの負側で最大のインピ−ダンスとなる非対称
のＭＩ特性をもつようになっている。
【００３７】したがって、２つのＭＩ素子５０ａ、５０
ｂのＭＩ効果の差が差動増幅器５３によって算出され、
この差動増幅器５３の出力Ｅｏｕｔが図６に示したよう
に、外部磁界Ｈｅｘに対して線形電圧信号となる。
ｂのＭＩ効果の差が差動増幅器５３によって算出され、
この差動増幅器５３の出力Ｅｏｕｔが図６に示したよう
に、外部磁界Ｈｅｘに対して線形電圧信号となる。
【００３８】以上、実施態様について説明したが、第１
の磁性体（３２、４２）の磁化容易軸Ｊｍ１を−α゜
に、第２の磁性体（３３、４４）の磁化容易軸Ｊｍ２を
α゜にしてもよい。また、磁化容易軸Ｊｍ１の角度（傾
向き）α゜と、磁化容易軸Ｊｍ２の角度（傾向き）−α
゜とは、必ずしもα゜＝｜−α゜｜とする必要はなく、
α゜≠｜α゜｜とすることができ、また、α゜または｜
−α゜｜は０゜＜α゜＜１８０゜の範囲で最も効果的な
角度に設定する。
の磁性体（３２、４２）の磁化容易軸Ｊｍ１を−α゜
に、第２の磁性体（３３、４４）の磁化容易軸Ｊｍ２を
α゜にしてもよい。また、磁化容易軸Ｊｍ１の角度（傾
向き）α゜と、磁化容易軸Ｊｍ２の角度（傾向き）−α
゜とは、必ずしもα゜＝｜−α゜｜とする必要はなく、
α゜≠｜α゜｜とすることができ、また、α゜または｜
−α゜｜は０゜＜α゜＜１８０゜の範囲で最も効果的な
角度に設定する。
【００３９】
【発明の効果】上記した通り、本発明の薄膜磁性体ＭＩ
素子は、低い外部磁界でインピ−ダンス変化が大きいの
で、磁界センサとして感知精度が高く、また、外部磁界
の正負に対してＭＩ特性が非対称となることから、固定
磁石やコイル電流によるバイアス磁界を必要とせず、低
消費電力化の線形磁界センサを提供し得る。
素子は、低い外部磁界でインピ−ダンス変化が大きいの
で、磁界センサとして感知精度が高く、また、外部磁界
の正負に対してＭＩ特性が非対称となることから、固定
磁石やコイル電流によるバイアス磁界を必要とせず、低
消費電力化の線形磁界センサを提供し得る。
【図１】本発明の実施形態を示す薄膜磁性体ＭＩ素子の
部分的な斜視図である。
部分的な斜視図である。
【図２】直流電流３０ｍＡを重畳させた周波数ｆ＝１０
ＭＨｚの高周波電流５ｍＡで上記薄膜磁性体ＭＩ素子を
給電したときのＭＩ特性図である。
ＭＨｚの高周波電流５ｍＡで上記薄膜磁性体ＭＩ素子を
給電したときのＭＩ特性図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す薄膜磁性体ＭＩ素
子の部分的な斜視図である。
子の部分的な斜視図である。
【図４】パルス電流で励起する２つの薄膜磁性体ＭＩ素
子を備えた磁界センサ回路を示す図である。
子を備えた磁界センサ回路を示す図である。
【図５】上記磁界センサ回路に備えた薄膜磁性体ＭＩ素
子のＭＩ特性図である。
子のＭＩ特性図である。
【図６】上記磁界センサ回路の出力電圧を示す波形図で
ある。
ある。
【図７】従来例として示した薄膜磁性体ＭＩ素子の部分
的な斜視図である。
的な斜視図である。
【図８】従来例として示した薄膜磁性体ＭＩ素子のＭＩ
特性図である。
特性図である。
【図９】磁界センサ回路に組み込まれる２つの薄膜磁性
体ＭＩ素子のＭＩ特性図である。
体ＭＩ素子のＭＩ特性図である。
【図１０】磁界センサ回路から出力する線形信号を示す
図である。
図である。
【図１１】他の従来例として示した薄膜磁性体ＭＩ素子
の部分的な斜視図である。
の部分的な斜視図である。
【符号の説明】 ３０ 薄膜磁性体ＭＩ素子 ３１ ガラス基板 ３２ 第１の磁性体 ３３ 第２の磁性体 ４０ 薄膜磁性体ＭＩ素子 ４１ ガラス基板 ４２ 第１の磁性体 ４３ 導電体 ４４ 第２の磁性体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月７日（１９９９．４．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】図８は上記した薄膜磁性体ＭＩ素子１０の
ＭＩ特性を示す。このＭＩ特性は、高周波電流をＩａｃ
＝１０ｍＡ、周波数ｆ＝４０ＭＨｚとしたときの外部磁
界Ｈｅｘと素子電圧比△Ｅｗ／Ｅｗｏ（％）の関係を示
す。図示するように、外部磁界Ｈｅｘの正側と負側で対
称なＭＩ特性となり、インピ−ダンスが最大となる外部
磁界点Ｈｐが約│１２．０│（Ｏｅ）となる。なお、こ
の特性図において、実線で示した特性曲線は外部磁界Ｈ
ｅｘを負側から正側に変化させたときのＭＩ特性で、点
線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを正側から負側に
変化させたときのＭＩ特性である。
ＭＩ特性を示す。このＭＩ特性は、高周波電流をＩａｃ
＝１０ｍＡ、周波数ｆ＝４０ＭＨｚとしたときの外部磁
界Ｈｅｘと素子電圧比△Ｅｗ／Ｅｗｏ（％）の関係を示
す。図示するように、外部磁界Ｈｅｘの正側と負側で対
称なＭＩ特性となり、インピ−ダンスが最大となる外部
磁界点Ｈｐが約│１２．０│（Ｏｅ）となる。なお、こ
の特性図において、実線で示した特性曲線は外部磁界Ｈ
ｅｘを負側から正側に変化させたときのＭＩ特性で、点
線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを正側から負側に
変化させたときのＭＩ特性である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】上記した薄膜磁性体ＭＩ素子１０によって
線形磁界センサを構成する場合には、２つのＭＩ素子を
使用し、一方のＭＩ素子に高周波電流を、他方のＭＩ素
子に高周波電流を各々流し、また、各々のＭＩ素子にバ
イアス磁界を加える。すなわち、図９に示すように、一
方のＭＩ素子が非対称のＭＩ特性１０Ａ、他方のＭＩ素
子が非対称のＭＩ特性１０Ｂとなるように構成する。
線形磁界センサを構成する場合には、２つのＭＩ素子を
使用し、一方のＭＩ素子に高周波電流を、他方のＭＩ素
子に高周波電流を各々流し、また、各々のＭＩ素子にバ
イアス磁界を加える。すなわち、図９に示すように、一
方のＭＩ素子が非対称のＭＩ特性１０Ａ、他方のＭＩ素
子が非対称のＭＩ特性１０Ｂとなるように構成する。
Claims (3)
- 【請求項１】 磁気−インピ−ダンス効果を利用した薄
膜磁性体ＭＩ素子において、導電性材からなる第１の磁
性体と第２の磁性体とを基板面に重合させて成膜形成す
ると共に、電流通路方向に対して、第１の磁性体の磁化
容易軸を一方向に傾向け、第２の磁性体の磁化容易軸を
他方向に傾向け、第１、第２の磁性体の磁化容易軸を交
差させる構成としたことを特徴とする薄膜磁性体ＭＩ素
子。 - 【請求項２】 磁気−インピ−ダンス効果を利用した薄
膜磁性体ＭＩ素子において、第１の磁性体と、導電体
と、第２の磁性体とを基板面に順次成膜形成すると共
に、導電体の電流通路方向に対して、第１の磁性体の磁
化容易軸を一方向に傾向け、第２の磁性体の磁化容易軸
を他方向に傾向け、第１、第２の磁性体の磁化容易軸を
交差させる構成としたことを特徴とする薄膜磁性体ＭＩ
素子。 - 【請求項３】 直流電流を重畳させた高周波電流または
パルス電流によって給電し、外部磁界の正負に対して非
対称のＭＩ効果を得る構成としたことを特徴とする請求
項１または２に記載した薄膜磁性体ＭＩ素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11087672A JP2000284028A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 薄膜磁性体ｍｉ素子 |
| EP00301903A EP1041391A3 (en) | 1999-03-30 | 2000-03-08 | Magneto-impedance element made of thin film magnetic material |
| US09/537,935 US6466012B1 (en) | 1999-03-30 | 2000-03-29 | MI element made of thin film magnetic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11087672A JP2000284028A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 薄膜磁性体ｍｉ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000284028A true JP2000284028A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13921446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11087672A Pending JP2000284028A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 薄膜磁性体ｍｉ素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6466012B1 (ja) |
| EP (1) | EP1041391A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000284028A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003185722A (ja) * | 2001-12-14 | 2003-07-03 | Stanley Electric Co Ltd | 交差型ｍｉ素子 |
| JP2004327755A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Japan Science & Technology Agency | 高周波可変リアクタンス素子 |
| KR100750439B1 (ko) * | 2001-06-06 | 2007-08-22 | 후지 덴키 홀딩스 가부시끼가이샤 | 자기 검출장치 |
| WO2021131400A1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | 昭和電工株式会社 | 磁気センサおよび磁気センサの製造方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002056510A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | シールド型磁気ヘッド並びに磁気再生装置 |
| US7728048B2 (en) | 2002-12-20 | 2010-06-01 | L-1 Secure Credentialing, Inc. | Increasing thermal conductivity of host polymer used with laser engraving methods and compositions |
| DE602004030434D1 (de) | 2003-04-16 | 2011-01-20 | L 1 Secure Credentialing Inc | Dreidimensionale datenspeicherung |
| JP5201885B2 (ja) | 2007-06-19 | 2013-06-05 | キヤノン株式会社 | 磁性物質の検出装置及び検出方法 |
| US8237438B2 (en) * | 2009-03-13 | 2012-08-07 | Quantec Geoscience | Very low noise magnetometer |
| JP6370768B2 (ja) * | 2015-11-26 | 2018-08-08 | 矢崎総業株式会社 | 磁界検出センサ |
| JP7002739B2 (ja) | 2017-05-10 | 2022-01-20 | フジデノロ株式会社 | 磁気センサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5089334A (en) * | 1988-08-03 | 1992-02-18 | Digital Equipment Corporation | Flux spreading thin film magnetic devices |
| US6069475A (en) * | 1996-09-17 | 2000-05-30 | Tokin Corporation | Magnetic sensor utilizing impedance variation of a soft magnetic element in dependence upon a magnetic field strength and a method of manufacturing the same |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP11087672A patent/JP2000284028A/ja active Pending
-
2000
- 2000-03-08 EP EP00301903A patent/EP1041391A3/en not_active Withdrawn
- 2000-03-29 US US09/537,935 patent/US6466012B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100750439B1 (ko) * | 2001-06-06 | 2007-08-22 | 후지 덴키 홀딩스 가부시끼가이샤 | 자기 검출장치 |
| JP2003185722A (ja) * | 2001-12-14 | 2003-07-03 | Stanley Electric Co Ltd | 交差型ｍｉ素子 |
| JP2004327755A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Japan Science & Technology Agency | 高周波可変リアクタンス素子 |
| WO2021131400A1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | 昭和電工株式会社 | 磁気センサおよび磁気センサの製造方法 |
| JP7434896B2 (ja) | 2019-12-27 | 2024-02-21 | 株式会社レゾナック | 磁気センサおよび磁気センサの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1041391A2 (en) | 2000-10-04 |
| US6466012B1 (en) | 2002-10-15 |
| EP1041391A3 (en) | 2003-04-16 |
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