JP2002040117A - 面状磁気センサ及び多次元磁場解析用面状磁気センサ - Google Patents
面状磁気センサ及び多次元磁場解析用面状磁気センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広範囲にわたる磁場強度を短時間で測定す
る。 【解決手段】 本発明の面状磁気センサ１０は、トンネ
ル効果により所定値以上の電圧の場合に電流が流れると
共に、磁場の強弱によって磁性微粒子の磁化方向が変化
することにより抵抗値が変化して巨大磁気抵抗効果を示
す、任意の大きさの面状に形成された磁気抵抗効果膜か
らなる感知層１１と、前記磁気抵抗効果膜の各面に積層
されると共に、各面方向に沿って所定間隔をおいて線状
に形成された複数の線状導体膜１２ａ，１３ａからなる
導体層１２，１３とを含んで構成される。一方の導体層
１２を構成する各線状導体膜１２ａと、他方の導体層１
３を構成する各線状導体膜１３ａとは、前記磁気抵抗効
果膜を挟んで平面視で互いに交差する位置関係となるよ
うに配置されている。
る。 【解決手段】 本発明の面状磁気センサ１０は、トンネ
ル効果により所定値以上の電圧の場合に電流が流れると
共に、磁場の強弱によって磁性微粒子の磁化方向が変化
することにより抵抗値が変化して巨大磁気抵抗効果を示
す、任意の大きさの面状に形成された磁気抵抗効果膜か
らなる感知層１１と、前記磁気抵抗効果膜の各面に積層
されると共に、各面方向に沿って所定間隔をおいて線状
に形成された複数の線状導体膜１２ａ，１３ａからなる
導体層１２，１３とを含んで構成される。一方の導体層
１２を構成する各線状導体膜１２ａと、他方の導体層１
３を構成する各線状導体膜１３ａとは、前記磁気抵抗効
果膜を挟んで平面視で互いに交差する位置関係となるよ
うに配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁場を測定する際
に用いられる磁気センサに関し、特に、磁場を広範囲に
わたって測定するのに適する面状磁気センサ及び多次元
磁場解析用面状磁気センサに関する。
に用いられる磁気センサに関し、特に、磁場を広範囲に
わたって測定するのに適する面状磁気センサ及び多次元
磁場解析用面状磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】測定対象物（例えば、永久磁石、磁石が
内蔵された電気機器等）の周囲にどのような磁場が生じ
ているかを測定するに当たっては、従来、磁束計やガウ
スメータ等を用い、ホール素子等のセンサを測定対象物
の周囲における所定の測定点に位置決めして、手動でこ
の測定点を変更しながら測定している。そして、このガ
ウスメータ等により測定された磁束密度を測定点ごとに
プロットしていくことで、測定対象物回りに生じている
磁場の状態を視覚的に認識できるよう処理している。
内蔵された電気機器等）の周囲にどのような磁場が生じ
ているかを測定するに当たっては、従来、磁束計やガウ
スメータ等を用い、ホール素子等のセンサを測定対象物
の周囲における所定の測定点に位置決めして、手動でこ
の測定点を変更しながら測定している。そして、このガ
ウスメータ等により測定された磁束密度を測定点ごとに
プロットしていくことで、測定対象物回りに生じている
磁場の状態を視覚的に認識できるよう処理している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の磁場測定手段は、一つのセンサを予め決めた測
定点ごとに動かす必要があるため、測定に時間がかか
る。このため、測定対象物周囲の磁場の変化をリアルタ
イムにとらえるには適さない。また、測定点の変更を手
動で行う手段の場合には、各測定点における位置合わせ
が容易ではない。一方、このような不都合を解消するに
当たって、センサを平面的に多数配置して、磁場を広範
囲にわたって一度に測定することも考えられる。これに
より、一つの面に沿った各測定点に関しては、センサを
移動させなくても短時間で各測定点での磁場を測定する
ことが可能となる。しかしながら、各センサごとに、駆
動電圧又は駆動電流を供給するリード線、及び、出力電
流又は出力電圧を検出するリード線を接続しなければな
らず、配線が多数必要で複雑となり実用的ではない。
た従来の磁場測定手段は、一つのセンサを予め決めた測
定点ごとに動かす必要があるため、測定に時間がかか
る。このため、測定対象物周囲の磁場の変化をリアルタ
イムにとらえるには適さない。また、測定点の変更を手
動で行う手段の場合には、各測定点における位置合わせ
が容易ではない。一方、このような不都合を解消するに
当たって、センサを平面的に多数配置して、磁場を広範
囲にわたって一度に測定することも考えられる。これに
より、一つの面に沿った各測定点に関しては、センサを
移動させなくても短時間で各測定点での磁場を測定する
ことが可能となる。しかしながら、各センサごとに、駆
動電圧又は駆動電流を供給するリード線、及び、出力電
流又は出力電圧を検出するリード線を接続しなければな
らず、配線が多数必要で複雑となり実用的ではない。
【０００４】本発明は上記に鑑みなされたものであり、
多数の測定点における磁場を極めて短時間で測定するこ
とができると共に、リード線の配設数が少なくて済み、
実用に適する面状磁気抵抗センサ及び多次元磁場解析用
面状磁気センサを提供することを課題とする。
多数の測定点における磁場を極めて短時間で測定するこ
とができると共に、リード線の配設数が少なくて済み、
実用に適する面状磁気抵抗センサ及び多次元磁場解析用
面状磁気センサを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ため、請求項１記載の本発明では、トンネル効果により
所定値以上の電圧の場合に電流が流れると共に、磁場の
強弱によって磁性微粒子の磁化方向が変化することによ
り抵抗値が変化して巨大磁気抵抗効果を示す、任意の大
きさの面状に形成された磁気抵抗効果膜からなる感知層
と、前記磁気抵抗効果膜の各面に積層されると共に、各
面方向に沿って所定間隔をおいて線状に形成された複数
の線状導体膜からなる導体層とを含み、前記一方の導体
層を構成する各線状導体膜と、他方の導体層を構成する
各線状導体膜とが、前記磁気抵抗効果膜を挟んで平面視
で互いに交差する位置関係となるように配置されている
ことを特徴とする面状磁気センサを提供する。
ため、請求項１記載の本発明では、トンネル効果により
所定値以上の電圧の場合に電流が流れると共に、磁場の
強弱によって磁性微粒子の磁化方向が変化することによ
り抵抗値が変化して巨大磁気抵抗効果を示す、任意の大
きさの面状に形成された磁気抵抗効果膜からなる感知層
と、前記磁気抵抗効果膜の各面に積層されると共に、各
面方向に沿って所定間隔をおいて線状に形成された複数
の線状導体膜からなる導体層とを含み、前記一方の導体
層を構成する各線状導体膜と、他方の導体層を構成する
各線状導体膜とが、前記磁気抵抗効果膜を挟んで平面視
で互いに交差する位置関係となるように配置されている
ことを特徴とする面状磁気センサを提供する。
【０００６】請求項２記載の本発明では、前記各導体層
を構成する各線状導体膜は、隣接するもの同士が連結さ
れずに、それぞれ独立した配置構造で形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の面状磁気センサを提供す
る。
を構成する各線状導体膜は、隣接するもの同士が連結さ
れずに、それぞれ独立した配置構造で形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の面状磁気センサを提供す
る。
【０００７】請求項３記載の本発明では、前記感知層を
構成する磁気抵抗効果膜が、磁性材料からなる金属微粒
子を含有した絶縁酸化物から構成されるグラニュラー膜
であることを特徴とする請求項１又は２記載の面状磁気
センサを提供する。
構成する磁気抵抗効果膜が、磁性材料からなる金属微粒
子を含有した絶縁酸化物から構成されるグラニュラー膜
であることを特徴とする請求項１又は２記載の面状磁気
センサを提供する。
【０００８】請求項４記載の本発明では、請求項１〜３
のいずれか１に記載の面状磁気センサと、磁気異方性を
有し、かつ任意の大きさの面状に形成された磁気抵抗効
果膜からなる感知層と、該感知層の各面に積層されると
共に、各面方向に沿って所定間隔をおいて線状に形成さ
れた複数の線状導体膜からなる導体層とを含み、前記一
方の導体層を構成する各線状導体膜と、他方の導体層を
構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵抗効果膜を挟ん
で平面視で互いに交差する位置関係となるように配置さ
れている１以上の他の面状磁気センサとを備え、前記各
面状磁気センサ同士が絶縁部材を介して積層され、磁気
抵抗変化を多次元方向に検知可能であることを特徴とす
る多次元磁場解析用面状磁気センサを提供する。
のいずれか１に記載の面状磁気センサと、磁気異方性を
有し、かつ任意の大きさの面状に形成された磁気抵抗効
果膜からなる感知層と、該感知層の各面に積層されると
共に、各面方向に沿って所定間隔をおいて線状に形成さ
れた複数の線状導体膜からなる導体層とを含み、前記一
方の導体層を構成する各線状導体膜と、他方の導体層を
構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵抗効果膜を挟ん
で平面視で互いに交差する位置関係となるように配置さ
れている１以上の他の面状磁気センサとを備え、前記各
面状磁気センサ同士が絶縁部材を介して積層され、磁気
抵抗変化を多次元方向に検知可能であることを特徴とす
る多次元磁場解析用面状磁気センサを提供する。
【０００９】請求項５記載の本発明では、トンネル効果
により所定値以上の電圧の場合に電流が流れると共に、
磁場の強弱によって磁性微粒子の磁化方向が変化するこ
とにより抵抗値が変化して巨大磁気抵抗効果を示す、任
意の大きさの面状に形成された磁気抵抗効果膜からなる
複数の感知層と、前記各感知層を構成する磁気抵抗効果
膜間、及び外側に配置される感知層を構成する磁気抵抗
効果膜の各外面にそれぞれ積層されると共に、各面方向
に沿って所定間隔をおいて線状に形成された複数の線状
導体膜からなる複数の導体層とを含み、前記各導体層を
構成するそれぞれの各線状導体膜同士が、磁気抵抗効果
膜を挟んで平面視で互いに交差する位置関係となるよう
に配置されていることを特徴とする面状磁気センサを提
供する。
により所定値以上の電圧の場合に電流が流れると共に、
磁場の強弱によって磁性微粒子の磁化方向が変化するこ
とにより抵抗値が変化して巨大磁気抵抗効果を示す、任
意の大きさの面状に形成された磁気抵抗効果膜からなる
複数の感知層と、前記各感知層を構成する磁気抵抗効果
膜間、及び外側に配置される感知層を構成する磁気抵抗
効果膜の各外面にそれぞれ積層されると共に、各面方向
に沿って所定間隔をおいて線状に形成された複数の線状
導体膜からなる複数の導体層とを含み、前記各導体層を
構成するそれぞれの各線状導体膜同士が、磁気抵抗効果
膜を挟んで平面視で互いに交差する位置関係となるよう
に配置されていることを特徴とする面状磁気センサを提
供する。
【００１０】請求項６記載の本発明では、外側に配置さ
れた一対の導体層を構成するそれぞれの各線状導体膜
は、隣接するもの同士が連結されずに、それぞれ独立し
た配置構造で形成され、内側に配置された一対の導体層
を構成するそれぞれの各線状導体膜は、隣接するもの同
士が連結された一体的な配置構造で形成されており、外
側に配置された一対の導体層を構成する各線状導体膜同
士の平面視における交差位置と、内側に配置された一対
の導体層を構成する各線状導体膜同士の平面視における
交差位置とが略一致していることを特徴とする請求項５
記載の面状磁気センサを提供する。
れた一対の導体層を構成するそれぞれの各線状導体膜
は、隣接するもの同士が連結されずに、それぞれ独立し
た配置構造で形成され、内側に配置された一対の導体層
を構成するそれぞれの各線状導体膜は、隣接するもの同
士が連結された一体的な配置構造で形成されており、外
側に配置された一対の導体層を構成する各線状導体膜同
士の平面視における交差位置と、内側に配置された一対
の導体層を構成する各線状導体膜同士の平面視における
交差位置とが略一致していることを特徴とする請求項５
記載の面状磁気センサを提供する。
【００１１】請求項７記載の本発明では、外側に配置さ
れた一対の導体層を構成するそれぞれの各線状導体膜及
び内側に配置された一対の導体層を構成するそれぞれの
各線状導体膜が、いずれも、隣接するもの同士が連結さ
れずに、それぞれ独立した配置構造で形成されており、
外側に配置された一対の導体層を構成する各線状導体膜
同士の平面視における交差位置と、内側に配置された一
対の導体層を構成する各線状導体膜同士の平面視におけ
る交差位置とが略一致していることを特徴とする請求項
５記載の面状磁気センサを提供する。
れた一対の導体層を構成するそれぞれの各線状導体膜及
び内側に配置された一対の導体層を構成するそれぞれの
各線状導体膜が、いずれも、隣接するもの同士が連結さ
れずに、それぞれ独立した配置構造で形成されており、
外側に配置された一対の導体層を構成する各線状導体膜
同士の平面視における交差位置と、内側に配置された一
対の導体層を構成する各線状導体膜同士の平面視におけ
る交差位置とが略一致していることを特徴とする請求項
５記載の面状磁気センサを提供する。
【００１２】請求項８記載の本発明では、外側に配置さ
れた一対の導体層が駆動電圧又は駆動電流を供給する駆
動回路に接続され、内側に配置された一対の導体層が出
力電流又は出力電圧を検出する検出回路に接続されるこ
とを特徴とする請求項５〜７のいずれか１に記載の面状
磁気センサを提供する。
れた一対の導体層が駆動電圧又は駆動電流を供給する駆
動回路に接続され、内側に配置された一対の導体層が出
力電流又は出力電圧を検出する検出回路に接続されるこ
とを特徴とする請求項５〜７のいずれか１に記載の面状
磁気センサを提供する。
【００１３】請求項９記載の本発明では、前記感知層を
構成する磁気抵抗膜が、磁性材料からなる金属微粒子を
含有した絶縁酸化物から構成されるグラニュラー膜であ
ることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１に記載の
面状磁気センサを提供する。
構成する磁気抵抗膜が、磁性材料からなる金属微粒子を
含有した絶縁酸化物から構成されるグラニュラー膜であ
ることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１に記載の
面状磁気センサを提供する。
【００１４】請求項１０記載の本発明では、請求項５〜
９のいずれか１に記載の面状磁気センサと、磁気異方性
を有し、かつ任意の大きさの面状に形成された磁気抵抗
効果膜からなる感知層と、該感知層の各面に積層される
と共に、各面方向に沿って所定間隔をおいて線状に形成
された複数の線状導体膜からなる導体層とを含み、前記
一方の導体層を構成する各線状導体膜と、他方の導体層
を構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵抗効果膜を挟
んで平面視で互いに交差する位置関係となるように配置
されている１以上の他の面状磁気センサとを備え、前記
各面状磁気センサ同士が絶縁部材を介して積層され、磁
気抵抗変化を多次元方向に検知可能であることを特徴と
する多次元磁場解析用面状磁気センサを提供する。
９のいずれか１に記載の面状磁気センサと、磁気異方性
を有し、かつ任意の大きさの面状に形成された磁気抵抗
効果膜からなる感知層と、該感知層の各面に積層される
と共に、各面方向に沿って所定間隔をおいて線状に形成
された複数の線状導体膜からなる導体層とを含み、前記
一方の導体層を構成する各線状導体膜と、他方の導体層
を構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵抗効果膜を挟
んで平面視で互いに交差する位置関係となるように配置
されている１以上の他の面状磁気センサとを備え、前記
各面状磁気センサ同士が絶縁部材を介して積層され、磁
気抵抗変化を多次元方向に検知可能であることを特徴と
する多次元磁場解析用面状磁気センサを提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施形態に基
づき本発明をさらに詳細に説明する。図１及び図２は、
本発明の第１の実施形態にかかる面状磁気センサ１０を
示す。この面状磁気センサ１０は、ガラス基板１０ａ上
に順に積層される一方の導体層１２、感知層１１、及び
他方の導体層１３を備えて構成されている。
づき本発明をさらに詳細に説明する。図１及び図２は、
本発明の第１の実施形態にかかる面状磁気センサ１０を
示す。この面状磁気センサ１０は、ガラス基板１０ａ上
に順に積層される一方の導体層１２、感知層１１、及び
他方の導体層１３を備えて構成されている。
【００１６】感知層１１は、任意の大きさの面状に形成
された磁気抵抗効果膜からなる。この磁気抵抗効果膜
は、最大磁気抵抗変化率（最大ＭＲ比）が数十％という
巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を示す。面状に形成し
て広範囲の磁場を検知しようとすると、測定部位によっ
て磁場の強い部分と弱い部分が生じており、それらを一
つの磁気抵抗効果膜で検知しようとする場合には、最大
ＭＲ比の大きい巨大磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜
が必要となる。
された磁気抵抗効果膜からなる。この磁気抵抗効果膜
は、最大磁気抵抗変化率（最大ＭＲ比）が数十％という
巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を示す。面状に形成し
て広範囲の磁場を検知しようとすると、測定部位によっ
て磁場の強い部分と弱い部分が生じており、それらを一
つの磁気抵抗効果膜で検知しようとする場合には、最大
ＭＲ比の大きい巨大磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜
が必要となる。
【００１７】また、本発明は配線数を少なくすることも
課題とするため、後述のように、導体層１２，１３とし
て、線状のものを用いている。従って、巨大磁気抵抗効
果を示す磁気抵抗効果膜の中でも、導電範囲を制限する
ため、所定値以上の電圧の場合に電流が流れるトンネル
効果を有するもの、すなわち、グラニュラー膜構造のも
のが用いられる。
課題とするため、後述のように、導体層１２，１３とし
て、線状のものを用いている。従って、巨大磁気抵抗効
果を示す磁気抵抗効果膜の中でも、導電範囲を制限する
ため、所定値以上の電圧の場合に電流が流れるトンネル
効果を有するもの、すなわち、グラニュラー膜構造のも
のが用いられる。
【００１８】グラニュラー膜構造の磁気抵抗効果膜と
は、例えば、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ、Ａｌ２Ｏ３、
ＭｇＯなどの非磁性体である絶縁酸化物中に、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｆｅ−Ｃｏなどの磁性材料からなる金属微粒子を含
有させたものであり、図３（ａ），（ｂ）及び図４に示
したように、金属微粒子（磁性微粒子）の磁化の向きが
ゼロ磁場においてはバラバラで抵抗が大きいのに対し、
磁場の印加により磁性微粒子の磁化の向きが同方向とな
って抵抗が小さくなる特性を示す。なお、図５は、二酸
化ケイ素（ＳｉＯ２）に鉄（Ｆｅ）微粒子を含有させた
Ｆｅ−ＳｉＯ２から形成されたグラニュラー膜の電圧−
電流特性を示す図であるが、この図から明らかなよう
に、Ｆｅ−ＳｉＯ２から形成されたグラニュラー膜は、
電圧値が所定値以上に至らないと電流が流れないという
トンネル効果を有している。
は、例えば、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ、Ａｌ２Ｏ３、
ＭｇＯなどの非磁性体である絶縁酸化物中に、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｆｅ−Ｃｏなどの磁性材料からなる金属微粒子を含
有させたものであり、図３（ａ），（ｂ）及び図４に示
したように、金属微粒子（磁性微粒子）の磁化の向きが
ゼロ磁場においてはバラバラで抵抗が大きいのに対し、
磁場の印加により磁性微粒子の磁化の向きが同方向とな
って抵抗が小さくなる特性を示す。なお、図５は、二酸
化ケイ素（ＳｉＯ２）に鉄（Ｆｅ）微粒子を含有させた
Ｆｅ−ＳｉＯ２から形成されたグラニュラー膜の電圧−
電流特性を示す図であるが、この図から明らかなよう
に、Ｆｅ−ＳｉＯ２から形成されたグラニュラー膜は、
電圧値が所定値以上に至らないと電流が流れないという
トンネル効果を有している。
【００１９】所定の大きさの面状に形成された上記の感
知層１１の各面には、導体層１２，１３が積層される。
導体層１２，１３は、銅などの導電材料からなり、線状
に形成された複数の線状導体膜１２ａ，１３ａから構成
され、感知層１１の各面において、それぞれ隣接する線
状導体膜１２ａ，１２ａ同士又は線状導体膜１３ａ，１
３ａ同士が、相互に連結されずにそれぞれ独立した配置
構造で所定間隔をおいて付着されている。具体的には、
一方の導体層１２を構成する線状導体膜１２ａが、隣接
するもの同士間隔をおいて、一方向に沿って互いに略平
行に配設されており、他方の導体層１３を構成する線状
導体膜１３ａが、隣接するもの同士間隔をおいて、一方
の導体層１２を形成する上記線状導体膜１２ａと略直交
する方向に沿って互いに略平行に配設されている。これ
により、面状磁気センサ１０を平面方向から見た場合に
は、一方の導体層１２を形成する各線状導体膜１２ａと
他方の導体層１３を構成する各線状導体膜１３ａとが複
数点で交差する位置関係で、すなわち平面視で略格子状
となるような位置関係で配置される。
知層１１の各面には、導体層１２，１３が積層される。
導体層１２，１３は、銅などの導電材料からなり、線状
に形成された複数の線状導体膜１２ａ，１３ａから構成
され、感知層１１の各面において、それぞれ隣接する線
状導体膜１２ａ，１２ａ同士又は線状導体膜１３ａ，１
３ａ同士が、相互に連結されずにそれぞれ独立した配置
構造で所定間隔をおいて付着されている。具体的には、
一方の導体層１２を構成する線状導体膜１２ａが、隣接
するもの同士間隔をおいて、一方向に沿って互いに略平
行に配設されており、他方の導体層１３を構成する線状
導体膜１３ａが、隣接するもの同士間隔をおいて、一方
の導体層１２を形成する上記線状導体膜１２ａと略直交
する方向に沿って互いに略平行に配設されている。これ
により、面状磁気センサ１０を平面方向から見た場合に
は、一方の導体層１２を形成する各線状導体膜１２ａと
他方の導体層１３を構成する各線状導体膜１３ａとが複
数点で交差する位置関係で、すなわち平面視で略格子状
となるような位置関係で配置される。
【００２０】ガラス基板１０ａ上に、線状導体膜１２ａ
からなる一方の導体層１２、磁気抵抗効果膜からなる感
知層１１、及び線状導体膜１３ａからなる他方の導体層
１３を積層する手段は任意であるが、例えば、スパッタ
法、真空蒸着法などを用いることができる。なお、各導
体層１２，１３を構成する線状導体膜１２ａ，１３ａを
上記のような所定のパターンに形成するに当たっては、
スパッタリング等の際に所定のパターンに形成されたマ
スク（図示せず）を介して行うことができる。
からなる一方の導体層１２、磁気抵抗効果膜からなる感
知層１１、及び線状導体膜１３ａからなる他方の導体層
１３を積層する手段は任意であるが、例えば、スパッタ
法、真空蒸着法などを用いることができる。なお、各導
体層１２，１３を構成する線状導体膜１２ａ，１３ａを
上記のような所定のパターンに形成するに当たっては、
スパッタリング等の際に所定のパターンに形成されたマ
スク（図示せず）を介して行うことができる。
【００２１】また、一方の導体層１２と他方の導体層１
３との間に駆動回路と検出回路を接続する。例えば、図
１及び図２に示したように、駆動回路として駆動電力を
定電圧で供給する定電圧回路１４をリード線１４ａを介
して一方の導体層１２の各線状導体膜１２ａに接続する
と共に、リード線１４ｂを介して他方の導体層１２の各
線状導体膜１３ａに接続する。また、検出回路を構成す
る電流計１５を両者間に介装する。
３との間に駆動回路と検出回路を接続する。例えば、図
１及び図２に示したように、駆動回路として駆動電力を
定電圧で供給する定電圧回路１４をリード線１４ａを介
して一方の導体層１２の各線状導体膜１２ａに接続する
と共に、リード線１４ｂを介して他方の導体層１２の各
線状導体膜１３ａに接続する。また、検出回路を構成す
る電流計１５を両者間に介装する。
【００２２】本実施形態によれば、定電圧回路１４によ
り所定の駆動電圧を印加すると、一方の導体層１２を構
成する各線状導体膜１２ａから感知層１１を介して他方
の導体層１３を構成する各線状導体膜１３ａに電流が流
れる。この際、本実施形態によれば、上記のように、感
知層１１を構成する磁気抵抗効果膜がトンネル効果を有
するため、図５に示したように、所定値以上の電圧が印
加されないと電流が流れない性質を有する。従って、図
２の一部断面図に示したように、一方の導体層１２を構
成する線状導体膜１２ａと他方の導体層１３を構成する
線状導体膜１３ａとの間では、感知層１１の電気抵抗の
最も低い、平面視で両者の交点間、すなわち最短距離間
（図中、破線矢印で示す）に電流が流れ易く、交点付近
から離れるに従って電流が流れにくくなる。このため、
この交点間付近に限定した電流値を検出することができ
る。
り所定の駆動電圧を印加すると、一方の導体層１２を構
成する各線状導体膜１２ａから感知層１１を介して他方
の導体層１３を構成する各線状導体膜１３ａに電流が流
れる。この際、本実施形態によれば、上記のように、感
知層１１を構成する磁気抵抗効果膜がトンネル効果を有
するため、図５に示したように、所定値以上の電圧が印
加されないと電流が流れない性質を有する。従って、図
２の一部断面図に示したように、一方の導体層１２を構
成する線状導体膜１２ａと他方の導体層１３を構成する
線状導体膜１３ａとの間では、感知層１１の電気抵抗の
最も低い、平面視で両者の交点間、すなわち最短距離間
（図中、破線矢印で示す）に電流が流れ易く、交点付近
から離れるに従って電流が流れにくくなる。このため、
この交点間付近に限定した電流値を検出することができ
る。
【００２３】例えば、図１に示したように、一方の線状
導体膜１２ａと他方の線状導体膜１３ａとの交点が、Ｘ
１〜Ｘ１６まで設けられているとする。この場合におけ
る磁場を測定するに当たっては、本実施形態によれば、
例えば、一方の導体層１２のうち図中もっとも下側の線
状導体膜１２ａと、他方の導体層１３のうち図中もっと
も左側の線状導体膜１３ａに電圧を印加するようにスイ
ッチングすることにより、交点Ｘ１における電流値を測
定できる。同様に、例えば、一方の導体層１２のうち図
中、下から２番目の線状導体膜１２ａと、他方の導体層
１３のうち図中もっとも左側に配置された線状導体膜１
３ａに電圧を印加するようにスイッチングすることによ
り、交点Ｘ５における電流値を測定できる。さらには、
例えば、一方の導体層１２のうち図中もっとも上側の線
状導体膜１２ａと、他方の導体層１３のうち図中もっと
も右側の線状導体膜１３ａに電圧を印加するようにスイ
ッチングすることにより、交点Ｘ１６における電流値を
測定できる。
導体膜１２ａと他方の線状導体膜１３ａとの交点が、Ｘ
１〜Ｘ１６まで設けられているとする。この場合におけ
る磁場を測定するに当たっては、本実施形態によれば、
例えば、一方の導体層１２のうち図中もっとも下側の線
状導体膜１２ａと、他方の導体層１３のうち図中もっと
も左側の線状導体膜１３ａに電圧を印加するようにスイ
ッチングすることにより、交点Ｘ１における電流値を測
定できる。同様に、例えば、一方の導体層１２のうち図
中、下から２番目の線状導体膜１２ａと、他方の導体層
１３のうち図中もっとも左側に配置された線状導体膜１
３ａに電圧を印加するようにスイッチングすることによ
り、交点Ｘ５における電流値を測定できる。さらには、
例えば、一方の導体層１２のうち図中もっとも上側の線
状導体膜１２ａと、他方の導体層１３のうち図中もっと
も右側の線状導体膜１３ａに電圧を印加するようにスイ
ッチングすることにより、交点Ｘ１６における電流値を
測定できる。
【００２４】すなわち、本実施形態によれば、駆動電圧
を印加する線状導体膜１２ａ，１３ａの組み合わせをス
イッチング操作により変更するだけで複数の測定点にお
ける磁場を測定することができる。なお、スイッチング
操作は、図示しないが、例えば、上記の定電圧回路１４
に接続される任意の制御手段により行うことができる。
特に、制御手段としてコンピュータ制御によるものを用
いた場合には、スイッチングの順序等をソフトウエア上
の設定により処理でき、極めて短時間で複数の測定点を
測定でき、よりリアルタイムな測定が可能となる。
を印加する線状導体膜１２ａ，１３ａの組み合わせをス
イッチング操作により変更するだけで複数の測定点にお
ける磁場を測定することができる。なお、スイッチング
操作は、図示しないが、例えば、上記の定電圧回路１４
に接続される任意の制御手段により行うことができる。
特に、制御手段としてコンピュータ制御によるものを用
いた場合には、スイッチングの順序等をソフトウエア上
の設定により処理でき、極めて短時間で複数の測定点を
測定でき、よりリアルタイムな測定が可能となる。
【００２５】また、図１に示したように、例えば、交点
Ｘ１〜Ｘ１６までの１６点で測定する場合、必要となる
リード線数は、一方の導体層１２を構成する各線状導体
膜１２ａに接続される４本のリード線１４ａと、他方の
導体層１３を構成する各線状導体膜１３ａに接続される
４本のリード線１４ｂとの計８本で済む。仮に、１６点
の測定点にそれぞれ個別のセンサを配置したとしたなら
ば、測定点ごとに２本ずつ、計３２本のリード線が必要
となり、合計配線数は４倍になる。当然、この差は、測
定点数が多くなるほど大きくなる。従って、本実施形態
によれば、所定の範囲の複数の測定点における磁場を一
度に測定するセンサとして、配線数が極めて少なく済む
ことから実用に適している。
Ｘ１〜Ｘ１６までの１６点で測定する場合、必要となる
リード線数は、一方の導体層１２を構成する各線状導体
膜１２ａに接続される４本のリード線１４ａと、他方の
導体層１３を構成する各線状導体膜１３ａに接続される
４本のリード線１４ｂとの計８本で済む。仮に、１６点
の測定点にそれぞれ個別のセンサを配置したとしたなら
ば、測定点ごとに２本ずつ、計３２本のリード線が必要
となり、合計配線数は４倍になる。当然、この差は、測
定点数が多くなるほど大きくなる。従って、本実施形態
によれば、所定の範囲の複数の測定点における磁場を一
度に測定するセンサとして、配線数が極めて少なく済む
ことから実用に適している。
【００２６】なお、図１に示した例では、一方の導体層
１２を構成する各線状導体膜１２ａと他方の導体層１３
を構成する各線状導体膜１３ａとを平面視で交差させる
に当たって、ほぼ略直角に交差させているが、これに限
らず、両者の交差角がそれ以下の角度、例えば、６０
度、４５度程度で交差するように配置することもでき
る。
１２を構成する各線状導体膜１２ａと他方の導体層１３
を構成する各線状導体膜１３ａとを平面視で交差させる
に当たって、ほぼ略直角に交差させているが、これに限
らず、両者の交差角がそれ以下の角度、例えば、６０
度、４５度程度で交差するように配置することもでき
る。
【００２７】図６〜図７は、本発明の第２の実施形態を
示す面状磁気センサ２０の平面図及び一部断面図であ
る。本実施形態では、駆動回路に接続される一対の導電
層と検出回路に接続される一対の導電層とを区別した点
が上記第１の実施形態と異なる。
示す面状磁気センサ２０の平面図及び一部断面図であ
る。本実施形態では、駆動回路に接続される一対の導電
層と検出回路に接続される一対の導電層とを区別した点
が上記第１の実施形態と異なる。
【００２８】すなわち、本実施形態にかかる面状磁気セ
ンサ２０は、ガラス基板２０ａに対し、３層の感知層２
１〜２３と、第１の感知層２１とガラス基板２０ａとの
間に積層された第１の導体層２４と、第１の感知層２１
と第２の感知層２２との間に積層された第２の導体層２
５と、第２の感知層２２と第３の感知層２３との間に積
層された第３の導体層２６と、第３の感知層２３の外面
に積層された第４の導体層２７との合計で７層の膜の積
層体から構成されている。
ンサ２０は、ガラス基板２０ａに対し、３層の感知層２
１〜２３と、第１の感知層２１とガラス基板２０ａとの
間に積層された第１の導体層２４と、第１の感知層２１
と第２の感知層２２との間に積層された第２の導体層２
５と、第２の感知層２２と第３の感知層２３との間に積
層された第３の導体層２６と、第３の感知層２３の外面
に積層された第４の導体層２７との合計で７層の膜の積
層体から構成されている。
【００２９】但し、各感知層２１〜２３が、上記第１の
実施形態と同様の巨大磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果
膜から構成され、また、それらが所定の面積を有する面
状に形成されている点、さらには、各導体層２４〜２７
を銅等の導電材料から線状に形成された線状導体膜から
構成される点は上記第１の実施形態と同じである。
実施形態と同様の巨大磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果
膜から構成され、また、それらが所定の面積を有する面
状に形成されている点、さらには、各導体層２４〜２７
を銅等の導電材料から線状に形成された線状導体膜から
構成される点は上記第１の実施形態と同じである。
【００３０】本実施形態では、第１の感知層２１とガラ
ス基板２０ａとの間に積層される第１の導体層２４を構
成する各線状導体膜２４ａと、第３の感知層２３の外面
に積層される第４の導体層２７を構成する各線状導体膜
２７ａは、各線状導体膜２４ａ同士、あるいは各線状導
体膜２７ａ同士が、いずれも隣接するもの同士相互に独
立した連結されていない線状に形成されている。そし
て、第１の導体層２４を構成する各線状導体膜２４ａの
配置方向と、第４の導体層２７を構成する各線状導体膜
２７ａの配置方向とは平面視で略直交して交差する位置
関係で形成されている。なお、この交差角が必ずしも略
直角に限定されるものではないことは上記第１の実施形
態の場合と同様である。
ス基板２０ａとの間に積層される第１の導体層２４を構
成する各線状導体膜２４ａと、第３の感知層２３の外面
に積層される第４の導体層２７を構成する各線状導体膜
２７ａは、各線状導体膜２４ａ同士、あるいは各線状導
体膜２７ａ同士が、いずれも隣接するもの同士相互に独
立した連結されていない線状に形成されている。そし
て、第１の導体層２４を構成する各線状導体膜２４ａの
配置方向と、第４の導体層２７を構成する各線状導体膜
２７ａの配置方向とは平面視で略直交して交差する位置
関係で形成されている。なお、この交差角が必ずしも略
直角に限定されるものではないことは上記第１の実施形
態の場合と同様である。
【００３１】第２の導体層２５は、隣接する各線状導体
膜２５ａ同士が相互に連結されている。具体的には、図
６の破線で示したように、感知層２１〜２３を平面方向
から見た場合に、各線状導体膜２５ａは斜めにその端か
ら端まで配置されており、順に、一端側、他端側という
ようにジグザグ状に連結された配置構造、すなわち、全
体で１本の一体的な線状導体膜を構成する配置構造に形
成されている。
膜２５ａ同士が相互に連結されている。具体的には、図
６の破線で示したように、感知層２１〜２３を平面方向
から見た場合に、各線状導体膜２５ａは斜めにその端か
ら端まで配置されており、順に、一端側、他端側という
ようにジグザグ状に連結された配置構造、すなわち、全
体で１本の一体的な線状導体膜を構成する配置構造に形
成されている。
【００３２】第３の導体層２６も、図６の点線で示した
ように、第２の導体層２５と同様に、各線状導体膜２６
ａが隣接するもの同士連結され、全体で１本の一体的な
線状導体膜を構成する配置構造に形成されている。第２
の導体層２５と第３の導体層２６を構成する各線状導体
膜２５ａ，２６ａは、このように全体で１本の線状導体
膜を構成するように形成されているが、それらを構成す
る各線状導体膜２５ａと各線状導体膜２６ａとは平面視
で任意の交差角で、例えば略直角に交差する向きで形成
される。
ように、第２の導体層２５と同様に、各線状導体膜２６
ａが隣接するもの同士連結され、全体で１本の一体的な
線状導体膜を構成する配置構造に形成されている。第２
の導体層２５と第３の導体層２６を構成する各線状導体
膜２５ａ，２６ａは、このように全体で１本の線状導体
膜を構成するように形成されているが、それらを構成す
る各線状導体膜２５ａと各線状導体膜２６ａとは平面視
で任意の交差角で、例えば略直角に交差する向きで形成
される。
【００３３】第１の実施形態において説明したように、
トンネル効果を有する磁気抵抗効果膜の電流が流れる範
囲は、第２の導体層２５の各線状導体膜２５ａと第３の
導体層２６の各線状導体膜２６ａとの交点間（最短距離
間）となることから、このような配置構造とすることに
より、所定の測定点（交点）位置における磁気抵抗を検
知することが可能となる。
トンネル効果を有する磁気抵抗効果膜の電流が流れる範
囲は、第２の導体層２５の各線状導体膜２５ａと第３の
導体層２６の各線状導体膜２６ａとの交点間（最短距離
間）となることから、このような配置構造とすることに
より、所定の測定点（交点）位置における磁気抵抗を検
知することが可能となる。
【００３４】また、検出回路に接続される第２の導体層
２５の各線状導体膜２５ａと第３の導体層２６を構成す
る各線状導体膜２６ａとの交点の位置と、駆動回路に接
続される上記の第１の導体層２４の各線状導体膜２４ａ
と第４の導体層２７の各線状導体膜２７ａとの交点の位
置とが、平面視で略一致するように形成される。これに
より、４つの導体層を構成する各線状導体膜が平面視で
同じ位置で交差することになり、磁気抵抗効果膜の有す
るトンネル効果により、当該交点位置における磁気抵抗
を測定することが可能となる。
２５の各線状導体膜２５ａと第３の導体層２６を構成す
る各線状導体膜２６ａとの交点の位置と、駆動回路に接
続される上記の第１の導体層２４の各線状導体膜２４ａ
と第４の導体層２７の各線状導体膜２７ａとの交点の位
置とが、平面視で略一致するように形成される。これに
より、４つの導体層を構成する各線状導体膜が平面視で
同じ位置で交差することになり、磁気抵抗効果膜の有す
るトンネル効果により、当該交点位置における磁気抵抗
を測定することが可能となる。
【００３５】従って、例えば、図６に示したように、第
１の導体層２４の線状導体膜２４ａと第４の導体層２７
の線状導体膜２７ａとを略直交するように交差させた場
合には、第２の導体層２５の線状導体膜２５ａと第３の
導体層２６の線状導体膜２６ａとは、それら自体は互い
に略直交する一方、第１の導体層２４の線状導体膜２４
ａと第４の導体層２７の線状導体膜２７ａに対しては、
それぞれ、平面視で略４５度の交差角をなすように形成
することにより、各導体層の交点位置のみを一致させる
ことができる。
１の導体層２４の線状導体膜２４ａと第４の導体層２７
の線状導体膜２７ａとを略直交するように交差させた場
合には、第２の導体層２５の線状導体膜２５ａと第３の
導体層２６の線状導体膜２６ａとは、それら自体は互い
に略直交する一方、第１の導体層２４の線状導体膜２４
ａと第４の導体層２７の線状導体膜２７ａに対しては、
それぞれ、平面視で略４５度の交差角をなすように形成
することにより、各導体層の交点位置のみを一致させる
ことができる。
【００３６】本実施形態では、図６及び図７に示したよ
うに、例えば、駆動回路として、駆動電力を定電流で供
給する定電流回路２８をリード線２８ａを介して第１の
導体層２４の各線状導体膜２４ａに接続すると共に、リ
ード線２８ｂを介して第４の導体層２７の各線状導体膜
２７ａに接続する。検出回路を構成する電圧計２９は、
第２の導体層２５の線状導体膜２５ａと第３の導体層２
６の線状導体膜２６ａとの間に、リード線２９ａ，２９
ｂを介して接続されるが、この線状導体膜２５ａと２６
ａとは全体で１本の膜となっている。従って、電圧計２
９を接続するための配線は、第２の導体層２５と第３の
導体層２６に対してそれぞれ１本ずつ、計２本で済む。
定電流回路２８を接続するためのリード線２８ａ，２８
ｂは、図６のように、１６カ所の交点（測定点）を有す
る場合には、それぞれ４本ずつの計８本必要であるが、
全体の配線数は１０本で済む。
うに、例えば、駆動回路として、駆動電力を定電流で供
給する定電流回路２８をリード線２８ａを介して第１の
導体層２４の各線状導体膜２４ａに接続すると共に、リ
ード線２８ｂを介して第４の導体層２７の各線状導体膜
２７ａに接続する。検出回路を構成する電圧計２９は、
第２の導体層２５の線状導体膜２５ａと第３の導体層２
６の線状導体膜２６ａとの間に、リード線２９ａ，２９
ｂを介して接続されるが、この線状導体膜２５ａと２６
ａとは全体で１本の膜となっている。従って、電圧計２
９を接続するための配線は、第２の導体層２５と第３の
導体層２６に対してそれぞれ１本ずつ、計２本で済む。
定電流回路２８を接続するためのリード線２８ａ，２８
ｂは、図６のように、１６カ所の交点（測定点）を有す
る場合には、それぞれ４本ずつの計８本必要であるが、
全体の配線数は１０本で済む。
【００３７】また、本実施形態によれば、第１の導体層
２４と第４の導体層２７との間に駆動電流を流すと、各
測定点における両者間の電圧値が、第２の導体層２５と
第３の導体層２６に接続した電圧計２９により測定され
る。このため、電圧の測定範囲が限定されることから、
他の回路による影響が小さく、高い測定精度が得られ
る。なお、いずれの測定点に対して電流を流すかは、図
示しない制御手段によるスイッチング操作により制御で
きる。この点は上記した第１の実施形態と同様である。
２４と第４の導体層２７との間に駆動電流を流すと、各
測定点における両者間の電圧値が、第２の導体層２５と
第３の導体層２６に接続した電圧計２９により測定され
る。このため、電圧の測定範囲が限定されることから、
他の回路による影響が小さく、高い測定精度が得られ
る。なお、いずれの測定点に対して電流を流すかは、図
示しない制御手段によるスイッチング操作により制御で
きる。この点は上記した第１の実施形態と同様である。
【００３８】図８〜図９は、本発明の第３の実施形態に
かかる面状磁気センサ３０の構成を説明するための平面
図及び一部断面図である。本実施形態にかかる面状磁気
センサ３０は、第２の実施形態と同様に、ガラス基板３
０ａ上に積層される３つの感知層３１〜３３と、第１の
感知層３１とガラス基板３０ａとの間に積層される第１
の導体層３４と、第１の感知層３１と第２の感知層３２
との間に積層させる第２の導体層３５と、第２の感知層
３２と第３の感知層３３との間に積層される第３の導体
層３６と、第３の感知層３３の外面に積層される第４の
導体層３７との計７層の膜の積層体からなる。
かかる面状磁気センサ３０の構成を説明するための平面
図及び一部断面図である。本実施形態にかかる面状磁気
センサ３０は、第２の実施形態と同様に、ガラス基板３
０ａ上に積層される３つの感知層３１〜３３と、第１の
感知層３１とガラス基板３０ａとの間に積層される第１
の導体層３４と、第１の感知層３１と第２の感知層３２
との間に積層させる第２の導体層３５と、第２の感知層
３２と第３の感知層３３との間に積層される第３の導体
層３６と、第３の感知層３３の外面に積層される第４の
導体層３７との計７層の膜の積層体からなる。
【００３９】そして、各感知層３１〜３３が、巨大磁気
抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜から構成され、また、そ
れらが所定の面積を有する面状に形成されている点、さ
らに、各導体層３４〜３７を銅等の導電材料からなる複
数の線状導体膜より構成する点は上記第２の実施形態と
同じである。また、第１の導体層３４を構成する各線状
導体膜３４ａ及び第４の導体層３７を構成する各線状導
体膜３７ａの配置構造も第２の実施形態と同様である。
抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜から構成され、また、そ
れらが所定の面積を有する面状に形成されている点、さ
らに、各導体層３４〜３７を銅等の導電材料からなる複
数の線状導体膜より構成する点は上記第２の実施形態と
同じである。また、第１の導体層３４を構成する各線状
導体膜３４ａ及び第４の導体層３７を構成する各線状導
体膜３７ａの配置構造も第２の実施形態と同様である。
【００４０】但し、第２の導体層３５を構成する線状導
体膜３５ａと第３の導体層３６を構成する線状導体膜３
６ａとの各配置構造が上記第２の実施形態とは異なる。
すなわち、上記第２の実施形態では、第２の導体層２５
の線状導体膜２５ａ及び第３の導体層２６の線状導体膜
２６ａは、いずれも全体で１本の線状導体膜を構成する
配置構造であるが、本実施形態では、隣接する線状導体
膜３５ａ同士、又は隣接する線状導体膜３６ａ同士が、
それぞれ独立した連結されてない配置構造に形成されて
いる。
体膜３５ａと第３の導体層３６を構成する線状導体膜３
６ａとの各配置構造が上記第２の実施形態とは異なる。
すなわち、上記第２の実施形態では、第２の導体層２５
の線状導体膜２５ａ及び第３の導体層２６の線状導体膜
２６ａは、いずれも全体で１本の線状導体膜を構成する
配置構造であるが、本実施形態では、隣接する線状導体
膜３５ａ同士、又は隣接する線状導体膜３６ａ同士が、
それぞれ独立した連結されてない配置構造に形成されて
いる。
【００４１】具体的には、第１の導体層３４の各線状導
体膜３４ａの配置方向に対し、第１の感知層３１を挟ん
で、第２の導体層３５の各線状導体膜３５ａの配置方向
は、図の破線で示したように約４５度傾いた方向となる
ように形成されており、第３の導体層３６の各線状導体
膜３６ａは、図の点線で示したように、第２の導体層３
５の各線状導体膜３５ａの配置方向に対して約９０度向
きを変えた配置方向で形成され、さらに、第４の導体層
３７の各線状導体膜３７ａは、第１の導体層３４の各線
状導体膜３４ａに対して約９０度向きを変えた配置方向
で形成されている。また、駆動回路に接続される第１の
導体層３４の各線状導体膜３４ａ及び第４の導体層３７
の各線状導体膜３７ａの交点と、検出回路に接続される
第２の導体層３５の各線状導体膜３５ａ及び第３の導体
層３６の各線状導体膜３６ａの交点とは、平面視で互い
に略一致するように形成されている。
体膜３４ａの配置方向に対し、第１の感知層３１を挟ん
で、第２の導体層３５の各線状導体膜３５ａの配置方向
は、図の破線で示したように約４５度傾いた方向となる
ように形成されており、第３の導体層３６の各線状導体
膜３６ａは、図の点線で示したように、第２の導体層３
５の各線状導体膜３５ａの配置方向に対して約９０度向
きを変えた配置方向で形成され、さらに、第４の導体層
３７の各線状導体膜３７ａは、第１の導体層３４の各線
状導体膜３４ａに対して約９０度向きを変えた配置方向
で形成されている。また、駆動回路に接続される第１の
導体層３４の各線状導体膜３４ａ及び第４の導体層３７
の各線状導体膜３７ａの交点と、検出回路に接続される
第２の導体層３５の各線状導体膜３５ａ及び第３の導体
層３６の各線状導体膜３６ａの交点とは、平面視で互い
に略一致するように形成されている。
【００４２】従って、第１の導体層３４の各線状導体膜
３４ａ及び第４の導体層３７の各線状導体膜３７ａの交
点間に、例えば、駆動回路を構成する定電流回路３８に
より電流を流すと、第２の導体層３５の各線状導体膜３
５ａ及び第３の導体層３６の各線状導体膜３６ａの交点
間の電圧を、電圧計３９により測定することができる。
本実施形態の場合にも電圧測定範囲が限定されている構
造であるため、第２の実施形態と同様に高い測定精度が
得られる。
３４ａ及び第４の導体層３７の各線状導体膜３７ａの交
点間に、例えば、駆動回路を構成する定電流回路３８に
より電流を流すと、第２の導体層３５の各線状導体膜３
５ａ及び第３の導体層３６の各線状導体膜３６ａの交点
間の電圧を、電圧計３９により測定することができる。
本実施形態の場合にも電圧測定範囲が限定されている構
造であるため、第２の実施形態と同様に高い測定精度が
得られる。
【００４３】但し、本実施形態の場合には、定電流回路
３８をリード線３８ａ，３８ｂにより、第１の導体層３
４の各線状導体膜３４ａ及び第４の導体層３７の各線状
導体膜３７ａのそれぞれに接続する必要があると共に、
電圧計３９も、リード線３９ａ，３９ｂを用いて、第２
の導体層３５を構成する各線状導体膜３５ａ及び第３の
導体層３６の各線状導体膜３６ａのそれぞれに接続する
必要がある。従って、図８に示したように測定点が１６
カ所ある場合には、駆動回路用のリード線３８ａ，３８
ｂとして計８本、検出回路用のリード線３９ａ，３９ｂ
として計８本の合わせて１６本必要となる（なお、図８
では、一部のリード線のみ図示する）。本実施形態の場
合には、リード線の配線数の点では第２の実施形態より
も多くなるが、それでも、１６カ所の測定点のそれぞれ
に独立したセンサを配設した場合に必要となる配線数と
比較すれば半分で済む。なお、いずれの測定点に対して
電流を流すかについては、図示しない制御手段によるス
イッチング操作によって制御できる点は上記した第１及
び第２の実施形態と同様である。
３８をリード線３８ａ，３８ｂにより、第１の導体層３
４の各線状導体膜３４ａ及び第４の導体層３７の各線状
導体膜３７ａのそれぞれに接続する必要があると共に、
電圧計３９も、リード線３９ａ，３９ｂを用いて、第２
の導体層３５を構成する各線状導体膜３５ａ及び第３の
導体層３６の各線状導体膜３６ａのそれぞれに接続する
必要がある。従って、図８に示したように測定点が１６
カ所ある場合には、駆動回路用のリード線３８ａ，３８
ｂとして計８本、検出回路用のリード線３９ａ，３９ｂ
として計８本の合わせて１６本必要となる（なお、図８
では、一部のリード線のみ図示する）。本実施形態の場
合には、リード線の配線数の点では第２の実施形態より
も多くなるが、それでも、１６カ所の測定点のそれぞれ
に独立したセンサを配設した場合に必要となる配線数と
比較すれば半分で済む。なお、いずれの測定点に対して
電流を流すかについては、図示しない制御手段によるス
イッチング操作によって制御できる点は上記した第１及
び第２の実施形態と同様である。
【００４４】本発明の面状磁気センサは上記した各実施
形態に限定されるものでないことはもちろんである。例
えば、第１の実施形態では定電圧動作、第２及び第３の
実施形態では定電流動作させているが、これらを逆にす
ることもできる。また、いずれも測定点を１６カ所に設
定しているが、これはあくまでも一例であり、感知層が
面状であって複数点を測定可能であれば、これ以上又は
これ以下の測定点であってもよく、さらには、感知層の
面積、各導体層を構成する各線状導体膜同士の間隔も限
定されるものではない。また、いずれの実施形態におい
ても、感知層や導体層の積層数は図示したものに限定さ
れない。
形態に限定されるものでないことはもちろんである。例
えば、第１の実施形態では定電圧動作、第２及び第３の
実施形態では定電流動作させているが、これらを逆にす
ることもできる。また、いずれも測定点を１６カ所に設
定しているが、これはあくまでも一例であり、感知層が
面状であって複数点を測定可能であれば、これ以上又は
これ以下の測定点であってもよく、さらには、感知層の
面積、各導体層を構成する各線状導体膜同士の間隔も限
定されるものではない。また、いずれの実施形態におい
ても、感知層や導体層の積層数は図示したものに限定さ
れない。
【００４５】さらに、上記した各面状磁気センサ１０〜
３０に対し、磁気異方性を有する他の面状磁気センサを
絶縁部材を介して１以上積層することにより、二次元方
向、三次元方向の磁場を検知可能な多次元磁場解析用面
状磁気センサ（図示せず）とすることもできる。
３０に対し、磁気異方性を有する他の面状磁気センサを
絶縁部材を介して１以上積層することにより、二次元方
向、三次元方向の磁場を検知可能な多次元磁場解析用面
状磁気センサ（図示せず）とすることもできる。
【００４６】この磁気異方性を有する面状磁気センサと
しては、任意の大きさの面状に形成された磁気異方性を
有する磁気抵抗効果膜からなる感知層と、該感知層の各
面に積層されると共に、各面方向に沿って所定間隔をお
いて複数線状に形成された線状導体膜からなる導体層と
を含み、前記一方の導体層を構成する各線状導体膜と、
他方の導体層を構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵
抗効果膜を挟んで平面視で互いに交差する位置関係とな
るように配置されている構造のものを用いることができ
る。すなわち、磁気抵抗効果膜として、上記各実施形態
のように電流と磁場の方向に依存しない磁気抵抗変化を
示すものを用いるのではなく、例えば、垂直磁化膜、面
内異方性膜などを用いて感知層を形成した構造である。
なお、線状導体膜からなる導体層の構成は、上記各実施
形態と同様に種々のパターンの配置構造とすることがで
きる。
しては、任意の大きさの面状に形成された磁気異方性を
有する磁気抵抗効果膜からなる感知層と、該感知層の各
面に積層されると共に、各面方向に沿って所定間隔をお
いて複数線状に形成された線状導体膜からなる導体層と
を含み、前記一方の導体層を構成する各線状導体膜と、
他方の導体層を構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵
抗効果膜を挟んで平面視で互いに交差する位置関係とな
るように配置されている構造のものを用いることができ
る。すなわち、磁気抵抗効果膜として、上記各実施形態
のように電流と磁場の方向に依存しない磁気抵抗変化を
示すものを用いるのではなく、例えば、垂直磁化膜、面
内異方性膜などを用いて感知層を形成した構造である。
なお、線状導体膜からなる導体層の構成は、上記各実施
形態と同様に種々のパターンの配置構造とすることがで
きる。
【００４７】かかる構成の多次元磁場解析用面状磁気セ
ンサを用いた場合には、測定対象磁場内において、該セ
ンサを移動することなく、複数の測定点での二次元、三
次元方向の磁場を測定でき、磁場の強弱だけでなく、磁
力線の向きも含めた広範囲の磁場解析を極めて短時間で
行うことが可能となる。
ンサを用いた場合には、測定対象磁場内において、該セ
ンサを移動することなく、複数の測定点での二次元、三
次元方向の磁場を測定でき、磁場の強弱だけでなく、磁
力線の向きも含めた広範囲の磁場解析を極めて短時間で
行うことが可能となる。
【００４８】（実施例）図１０に示したように、同極同
士を間隔をおいて対向配置した２つの永久磁石４０，４
１間の垂直面方向に沿った磁場を測定した。使用した面
状磁気センサは、図１に示したものと同様の構造で、感
知層１１としては、膜厚８０００ÅのＦｅ−ＳｉＯ２膜
を使用し、これに積層される導体層１２，１３として
は、それぞれ膜厚２０００Åの銅（Ｃｕ）を使用した。
士を間隔をおいて対向配置した２つの永久磁石４０，４
１間の垂直面方向に沿った磁場を測定した。使用した面
状磁気センサは、図１に示したものと同様の構造で、感
知層１１としては、膜厚８０００ÅのＦｅ−ＳｉＯ２膜
を使用し、これに積層される導体層１２，１３として
は、それぞれ膜厚２０００Åの銅（Ｃｕ）を使用した。
【００４９】得られた結果を、図１０に示したように、
磁場強度を色の濃淡で加工表示するコンピュータにより
処理した。この図において、もっとも色の濃い部分は、
磁場強度が最大の部分で、磁場強度が小さくなるに従っ
て薄くなるように表示されている。従って、この面状磁
気センサ１０により、確実に磁場強度を測定することが
できることがわかる。
磁場強度を色の濃淡で加工表示するコンピュータにより
処理した。この図において、もっとも色の濃い部分は、
磁場強度が最大の部分で、磁場強度が小さくなるに従っ
て薄くなるように表示されている。従って、この面状磁
気センサ１０により、確実に磁場強度を測定することが
できることがわかる。
【００５０】なお、面状磁気センサ１０は、永久磁石４
０，４１間の垂直面方向に沿って一度配置しただけで、
全く動かす必要がなく、制御手段であるコンピュータに
より、駆動電圧をかける線状導体膜１２ａ，１３ａの組
み合わせを切り替えるだけで測定点を変更できるため、
従来のホール素子等からなる一つのセンサを用いたもの
で同範囲を移動しながら測定する場合と比較して、極め
て短時間で測定することができた。
０，４１間の垂直面方向に沿って一度配置しただけで、
全く動かす必要がなく、制御手段であるコンピュータに
より、駆動電圧をかける線状導体膜１２ａ，１３ａの組
み合わせを切り替えるだけで測定点を変更できるため、
従来のホール素子等からなる一つのセンサを用いたもの
で同範囲を移動しながら測定する場合と比較して、極め
て短時間で測定することができた。
【００５１】
【発明の効果】本発明の面状磁気センサ及び多次元磁場
解析用面状磁気センサは、トンネル効果により所定値以
上の電圧の場合に電流が流れると共に、磁場の強弱によ
って磁性微粒子の磁化方向が変化することにより抵抗値
が変化して巨大磁気抵抗効果を示す、任意の大きさの面
状に形成された磁気抵抗効果膜からなる感知層と、前記
磁気抵抗効果膜の各面に積層されると共に、各面方向に
沿って所定間隔をおいて線状に形成された複数の線状導
体膜からなる導体層とを含み、前記一方の導体層を構成
する各線状導体膜と、他方の導体層を構成する各線状導
体膜とが、前記磁気抵抗効果膜を挟んで平面視で互いに
交差する位置関係となるように配置された構造を有して
いる。
解析用面状磁気センサは、トンネル効果により所定値以
上の電圧の場合に電流が流れると共に、磁場の強弱によ
って磁性微粒子の磁化方向が変化することにより抵抗値
が変化して巨大磁気抵抗効果を示す、任意の大きさの面
状に形成された磁気抵抗効果膜からなる感知層と、前記
磁気抵抗効果膜の各面に積層されると共に、各面方向に
沿って所定間隔をおいて線状に形成された複数の線状導
体膜からなる導体層とを含み、前記一方の導体層を構成
する各線状導体膜と、他方の導体層を構成する各線状導
体膜とが、前記磁気抵抗効果膜を挟んで平面視で互いに
交差する位置関係となるように配置された構造を有して
いる。
【００５２】従って、多数の測定点における磁場の特性
を極めて短時間で測定することができ、測定対象物周囲
の磁場変化をリアルタイムでとらえることができる。ま
た、線状導体膜から構成される導体層を用いているた
め、リード線の配設数が少なくて済み、実用に適する。
を極めて短時間で測定することができ、測定対象物周囲
の磁場変化をリアルタイムでとらえることができる。ま
た、線状導体膜から構成される導体層を用いているた
め、リード線の配設数が少なくて済み、実用に適する。
【図１】図１は、本発明の面状磁気センサの第１の実施
形態を示す平面図である。
形態を示す平面図である。
【図２】図２は、上記実施形態の一部断面図である。
【図３】図３は、上記実施形態で用いた感知層を構成す
るグラニュラー膜の特性を説明するための図である。
るグラニュラー膜の特性を説明するための図である。
【図４】図４は、上記実施形態で用いた感知層を構成す
るグラニュラー膜の磁場強度と抵抗値との関係を示す図
である。
るグラニュラー膜の磁場強度と抵抗値との関係を示す図
である。
【図５】図５は、Ｆｅ−ＳｉＯ２からなるグラニュラー
膜の電圧−電流特性を示す図である。
膜の電圧−電流特性を示す図である。
【図６】図６は、本発明の面状磁気センサの第２の実施
形態を示す平面図である。
形態を示す平面図である。
【図７】図７は、上記実施形態の一部断面図である。
【図８】図８は、本発明の面状磁気センサの第３の実施
形態を示す平面図である。
形態を示す平面図である。
【図９】図９は、上記実施形態の一部断面図である。
【図１０】図１０は、実施例における面状磁気センサを
用いた磁場強度の測定結果を示す図である。
用いた磁場強度の測定結果を示す図である。
１０ 面状磁気センサ １１ 感知層 １２，１３ 導体層 １２ａ，１３ａ 線状導体膜 ２０ 面状磁気センサ ２１，２２，２３ 感知層 ２４，２５，２６，２７ 導体層 ２４ａ，２５ａ，２６ａ，２７ａ 線状導体膜 ３０ 面状磁気センサ ３１，３２，３３ 感知層 ３４，３５，３６，３７ 導体層 ３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ 線状導体膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎 芳美 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 我田 茂樹 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内 Ｆターム(参考） 2G017 AA08 AD53 AD54 AD65 5E049 AA01 AA09 AC00 AC05 BA16
Claims (10)
- 【請求項１】 トンネル効果により所定値以上の電圧の
場合に電流が流れると共に、磁場の強弱によって磁性微
粒子の磁化方向が変化することにより抵抗値が変化して
巨大磁気抵抗効果を示す、任意の大きさの面状に形成さ
れた磁気抵抗効果膜からなる感知層と、 前記磁気抵抗効果膜の各面に積層されると共に、各面方
向に沿って所定間隔をおいて線状に形成された複数の線
状導体膜からなる導体層とを含み、 前記一方の導体層を構成する各線状導体膜と、他方の導
体層を構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵抗効果膜
を挟んで平面視で互いに交差する位置関係となるように
配置されていることを特徴とする面状磁気センサ。 - 【請求項２】 前記各導体層を構成する各線状導体膜
は、隣接するもの同士が連結されずに、それぞれ独立し
た配置構造で形成されていることを特徴とする請求項１
記載の面状磁気センサ。 - 【請求項３】 前記感知層を構成する磁気抵抗効果膜
が、磁性材料からなる金属微粒子を含有した絶縁酸化物
から構成されるグラニュラー膜であることを特徴とする
請求項１又は２記載の面状磁気センサ。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１に記載の面状
磁気センサと、 磁気異方性を有し、かつ任意の大きさの面状に形成され
た磁気抵抗効果膜からなる感知層と、該感知層の各面に
積層されると共に、各面方向に沿って所定間隔をおいて
線状に形成された複数の線状導体膜からなる導体層とを
含み、前記一方の導体層を構成する各線状導体膜と、他
方の導体層を構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵抗
効果膜を挟んで平面視で互いに交差する位置関係となる
ように配置されている１以上の他の面状磁気センサとを
備え、前記各面状磁気センサ同士が絶縁部材を介して積
層され、磁気抵抗変化を多次元方向に検知可能であるこ
とを特徴とする多次元磁場解析用面状磁気センサ。 - 【請求項５】 トンネル効果により所定値以上の電圧の
場合に電流が流れると共に、磁場の強弱によって磁性微
粒子の磁化方向が変化することにより抵抗値が変化して
巨大磁気抵抗効果を示す、任意の大きさの面状に形成さ
れた磁気抵抗効果膜からなる複数の感知層と、 前記各感知層を構成する磁気抵抗効果膜間、及び外側に
配置される感知層を構成する磁気抵抗効果膜の各外面に
それぞれ積層されると共に、各面方向に沿って所定間隔
をおいて線状に形成された複数の線状導体膜からなる複
数の導体層とを含み、 前記各導体層を構成するそれぞれの各線状導体膜同士
が、磁気抵抗効果膜を挟んで平面視で互いに交差する位
置関係となるように配置されていることを特徴とする面
状磁気センサ。 - 【請求項６】 外側に配置された一対の導体層を構成す
るそれぞれの各線状導体膜は、隣接するもの同士が連結
されずに、それぞれ独立した配置構造で形成され、内側
に配置された一対の導体層を構成するそれぞれの各線状
導体膜は、隣接するもの同士が連結された一体的な配置
構造で形成されており、外側に配置された一対の導体層
を構成する各線状導体膜同士の平面視における交差位置
と、内側に配置された一対の導体層を構成する各線状導
体膜同士の平面視における交差位置とが略一致している
ことを特徴とする請求項５記載の面状磁気センサ。 - 【請求項７】 外側に配置された一対の導体層を構成す
るそれぞれの各線状導体膜及び内側に配置された一対の
導体層を構成するそれぞれの各線状導体膜が、いずれ
も、隣接するもの同士が連結されずに、それぞれ独立し
た配置構造で形成されており、外側に配置された一対の
導体層を構成する各線状導体膜同士の平面視における交
差位置と、内側に配置された一対の導体層を構成する各
線状導体膜同士の平面視における交差位置とが略一致し
ていることを特徴とする請求項５記載の面状磁気セン
サ。 - 【請求項８】 外側に配置された一対の導体層が駆動電
圧又は駆動電流を供給する駆動回路に接続され、内側に
配置された一対の導体層が出力電流又は出力電圧を検出
する検出回路に接続されることを特徴とする請求項５〜
７のいずれか１に記載の面状磁気センサ。 - 【請求項９】 前記感知層を構成する磁気抵抗膜が、磁
性材料からなる金属微粒子を含有した絶縁酸化物から構
成されるグラニュラー膜であることを特徴とする請求項
５〜８のいずれか１に記載の面状磁気センサ。 - 【請求項１０】 請求項５〜９のいずれか１に記載の面
状磁気センサと、 磁気異方性を有し、かつ任意の大きさの面状に形成され
た磁気抵抗効果膜からなる感知層と、該感知層の各面に
積層されると共に、各面方向に沿って所定間隔をおいて
線状に形成された複数の線状導体膜からなる導体層とを
含み、前記一方の導体層を構成する各線状導体膜と、他
方の導体層を構成する各線状導体膜とが、前記磁気抵抗
効果膜を挟んで平面視で互いに交差する位置関係となる
ように配置されている１以上の他の面状磁気センサとを
備え、前記各面状磁気センサ同士が絶縁部材を介して積
層され、磁気抵抗変化を多次元方向に検知可能であるこ
とを特徴とする多次元磁場解析用面状磁気センサ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000220132A JP2002040117A (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 面状磁気センサ及び多次元磁場解析用面状磁気センサ |
| US09/902,947 US6583620B2 (en) | 2000-07-21 | 2001-07-11 | Plane magnetic sensor and plane magnetic sensor for multidimensional magnetic field analysis |
| TW090117557A TW514745B (en) | 2000-07-21 | 2001-07-18 | Plane magnetic sensor and plane magnetic sensor for multidimensional magnetic field analysis |
| EP01116770A EP1174724A2 (en) | 2000-07-21 | 2001-07-20 | Plane magnetic sensor |
| KR10-2001-0043849A KR100438059B1 (ko) | 2000-07-21 | 2001-07-20 | 면형 자기센서 및 다차원 자장해석용 면형 자기센서 |
| CNB011232234A CN1194230C (zh) | 2000-07-21 | 2001-07-20 | 平面磁性传感器和用于多维磁场分析的平面磁性传感器 |
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|---|---|---|---|
| JP2000220132A JP2002040117A (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 面状磁気センサ及び多次元磁場解析用面状磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002040117A true JP2002040117A (ja) | 2002-02-06 |
Family
ID=18714787
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000220132A Pending JP2002040117A (ja) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | 面状磁気センサ及び多次元磁場解析用面状磁気センサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6583620B2 (ja) |
| EP (1) | EP1174724A2 (ja) |
| JP (1) | JP2002040117A (ja) |
| KR (1) | KR100438059B1 (ja) |
| CN (1) | CN1194230C (ja) |
| TW (1) | TW514745B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPWO2010101251A1 (ja) * | 2009-03-06 | 2012-09-10 | 国立大学法人 東京大学 | 磁気電気エネルギー変換装置、電源装置および磁気センサ |
| CN105699920A (zh) * | 2016-01-14 | 2016-06-22 | 西安交通大学 | 一种面阵巨磁阻磁传感器及其制造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3690331B2 (ja) * | 2001-10-18 | 2005-08-31 | 日本電気株式会社 | 磁界検出素子及び磁界計測装置並びに磁界計測方法 |
| JP2004271323A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Delta Tooling Co Ltd | 漏洩磁場検出装置 |
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| US8134548B2 (en) | 2005-06-30 | 2012-03-13 | Micron Technology, Inc. | DC-DC converter switching transistor current measurement technique |
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