JP2002094140A

JP2002094140A - 磁気インピーダンス効果素子

Info

Publication number: JP2002094140A
Application number: JP2000288898A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakabayashi; 亮中林
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】全方位が検出可能な角度センサとしても用い
ることができ、且つ、製造が容易な磁気インピーダンス
効果素子を提供することを目的とする。【解決手段】感磁部１は、線状に形成された第１と第
２の感磁部１ａ、１ｂを、互いに交差するように連結し
て成り、良導電材料からなる第１、第２、第３の電極
は、それぞれ、前記感磁部の一端部、前記第１と第２の
感磁部の連結部、前記感磁部の他端部に接続され、感磁
部１には、硬磁性材料からなる磁石５により一方向のバ
イアス磁界Ｈ_bを印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサとして
用いられる磁気インピーダンス効果素子に係わり、特
に、２軸センサや角度検出センサとして用いられる磁気
インピーダンス効果素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、従来の磁気インピーダンス効
果素子を示したものである。従来の磁気インピーダンス
効果素子は、軟磁性材料からなりワイヤ状である感磁部
５１と、感磁部５１の両端に接続された良導電材料から
なる一対の電極部５２とを有し、感磁部５１の外周に
は、コイル５３が巻回されている。

【０００３】このような従来の磁気インピーダンス効果
素子を２軸センサや角度検出センサとして用いるとき、
２個の磁気インピーダンス素子を、それぞれの感磁部５
１の長手方向が直交するように配置する。

【０００４】２個の磁気インピーダンス効果素子は、そ
れぞれ、コイル５３を流れるコイル電流により、感磁部
５１の長手方向に、バイアス磁界が印加される。

【０００５】磁気インピーダンス効果素子の駆動時、感
磁部５１には、発振回路から数ＭＨｚ帯域の交流電流Ｉ
_ACが印加される。そして、外部磁界が印加されると、感
磁部５１には磁気インピーダンス効果が生じて、一対の
電極部５２間の出力電圧Ｅ_miが変化する。そして、２個
の磁気インピーダンス効果素子の出力電圧Ｅ_miから、外
部磁界の大きさや、感磁５１に対する角度を検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気インピーダンス効果素子では、２軸センサや角度セ
ンサとして用いるとき、２個の磁気インピーダンス効果
素子が必要であり、バイアス磁界印加手段がコイル５３
であるから、それぞれの感磁部５１の外周に、コイル５
３を巻回する作業等が煩雑であるという問題があった。
本発明は、全方位が検出可能な角度センサとしても用い
ることができ、且つ、製造が容易な磁気インピーダンス
効果素子を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気インピーダ
ンス効果素子は、軟磁性材料からなる感磁部は、線状に
形成された第１と第２の感磁部を、互いに交差するよう
に連結して成り、良導電材料からなる第１、第２、第３
の電極は、それぞれ、前記感磁部の一端部、前記第１と
第２の感磁部の連結部、前記感磁部の他端部に接続さ
れ、前記感磁部には、硬磁性材料からなる磁石により一
方向のバイアス磁界が印加されて、前記第１、第３の電
極から前記感磁部に交流電流を印加して、前記第１、第
２の電極間の出力電圧と、前記第２、第３の電極間の出
力電圧から外部磁界を検出する。このような磁気インピ
ーダンス効果素子は、磁石への磁束の導入を一度に行う
ことができるので、バイアス磁界印加手段とする磁石の
作成が容易である。

【０００８】本発明の磁気インピーダンス効果素子は、
前記バイアス磁界の方向が、前記第１の感磁部の長手方
向と、前記第２の感磁部の長手方向が成す角を等しく二
分する直線と平行である。このような磁気インピーダン
ス効果素子では、バイアス磁界の第１の感磁部長手方向
成分と、バイアス磁界の第２の感磁部長手方向成分が等
しいので、第１、第２の感磁部には、バイアス磁界が同
等に付与されて、以下のような効果を奏する。

【０００９】このような磁気インピーダンス効果素子を
２軸センサとして用いるとき、第１の検出部の長手方向
の外部磁界の大きさを、第１と第２の電極間の出力電圧
として検出し、第２の検出部の長手方向の外部磁界の大
きさを、第２と第３の電極間の出力電圧として検出す
る。このとき、第１の感磁部と第２の感磁部には、バイ
アス磁界が同等に付与されているので、第１の感磁部の
長手方向の外部磁界であるときの外部磁界の出力電圧依
存性と、第２の感磁部の長手方向の外部磁界であるとき
の外部磁界の出力電圧依存性を、共に線形とすることが
できる。よって、第１の感磁部の長手方向の外部磁界、
及び、第２の感磁部の長手方向の外部磁界を、出力電圧
から一義的に検出することができる。

【００１０】一方、このような磁気インピーダンス効果
素子を角度センサとして用いるとき、第１の感磁部と第
２の感磁部が成す角をφ、外部磁界が第１の感磁部と成
す角をθとすると、外部磁界（Ｈ）の第１の感磁部の長
手方向成分（Ｈ・cosθ）を、第１と第２の電極間の出
力電圧として検出し、外部磁界Ｈの第２の感磁部の長手
方向成分（Ｈ・cos（θ＋φ））を、第２と第３の電極
間の出力電圧として検出する。

【００１１】このとき、第１の感磁部と第２の感磁部に
は、バイアス磁界が同等に付与されているので、第１と
第２の電極間の出力電圧は、Ｈ・cosθの変化に対して
線形に変化するとともに、第２と第３の電極間の出力電
圧は、Ｈ・cos（θ＋φ）の変化に対して線形に変化す
る。よって、第１と第２の電極間の出力電圧、及び第２
と第３の電極からの出力電圧から、外部磁界の感磁部に
対する角度θを全方位において一義的に検出することが
できる。

【００１２】本発明の磁気インピーダンス効果素子は、
前記バイアス磁界の方向が、前記第１の感磁部の長手方
向と、前記第２の感磁部の長手方向が成す角を等しく二
分する直線と垂直である。このような磁気インピーダン
ス効果素子では、バイアス磁界の第１の感磁部長手方向
成分と、バイアス磁界の第２の感磁部長手方向成分が等
しいので、第１、第２の感磁部には、バイアス磁界が同
等に付与されて、２軸センサや角度センサとして用いる
とき、前述のような効果を奏する。

【００１３】本発明の磁気インピーダンス効果素子は、
前記感磁部には誘導磁気異方性が導入されて、該誘導磁
気異方性の方向は、前記バイアス磁界の方向と平行であ
る。このような磁気インピーダンス効果素子では、第１
の感磁部の長手方向と直交する誘導磁気異方性の成分と
第２の感磁部の長手方向と直交する誘導磁気異方性の成
分が同等であるから、外部磁界に対する第１、第２の感
磁部の磁気インピーダンス効果の感度は同等に向上し
て、外部磁界の検出を、より正確に行うことができる。
また、感磁部に誘導磁気異方性を導入する工程と、磁石
とする硬磁性材料に磁束を導入する工程を同時に行うこ
とができるので、製造工程を簡略化できる。

【００１４】本発明の磁気インピーダンス効果素子は、
前記磁石が一つである。このような磁気インピーダンス
効果素子では、第１、第２の感磁部の全体に磁石を形成
することができるので、第１、第２の感磁部に、バイア
ス磁界が安定して印加される。

【００１５】本発明の磁気インピーダンス効果素子は、
前記第１の感磁部と前記第２の感磁部が同等寸法であ
る。このような磁気インピーダンス効果素子では、外部
磁界に対する第１、第２の感磁部の磁気インピーダンス
効果の感度が同等であるから、２軸センサとして用いた
場合、及び、角度センサとして用いた場合において、出
力電圧から外部磁界を検出する検出回路の演算手段を、
単純なものとすることができる。

【００１６】本発明の磁気インピーダンス効果素子は、
前記感磁部が、軟磁性材料薄膜からなり、前記磁石は、
前記感磁部上に積層された硬磁性薄膜からなる。このよ
うな磁気インピーダンス効果素子では、さらに薄型とす
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の磁気インピーダンス効果
素子を、図１から図９を用いて説明する。図１は、本発
明の磁気インピーダンス効果素子の一例を平面図として
示し、図３は、本発明の実施の形態の磁気インピーダン
ス効果素子の断面の一例を示している。

【００１８】磁気インピーダンス効果素子は、ガラス等
非磁性材料からなる基板８（図１には図示せず）上に、
Ｆｅ−Ｍ−Ｃ、Ｆｅ−Ｍ−Ｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ（Ｍは
金属元素）、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ等、軟磁性材料の薄膜か
らなる感磁部１が形成されている。感磁部１は、線状に
形成された第１の感磁部１ａと、第１の感磁部１ａと同
一寸法の線状に形成された第２の感磁部１ｂが、互いに
直角に連結されたＬ字状である。なお、感磁部１は、必
ずしも直角に連結する必要はなく、設計仕様により適宜
変形可能なものである。以後、ｙ方向を第１の感磁部１
ａの長手方向、ｘ方向を第２の感磁部１ｂの長手方向と
する。

【００１９】感磁部１には、ｙ方向と４５度の角度を成
す誘導磁気異方性が導入されており、誘導磁気異方性の
方向は、第１の感磁部１ａと第２の感磁部１ｂの成す直
角を等しく二分する直線Ｔに平行である。図１には、感
磁部１に導入された誘導磁気異方性の方向を、ハッチン
グとして示す。

【００２０】感磁部１に導入された誘導磁気異方性は、
第１の感磁部１ａの長手方向と直交する方向（以後、第
１の感磁部１ａの幅方向）と４５度の角度を成すと共
に、第２の感磁部１ｂの長手方向と直交する方向（以
後、第２の感磁部１ｂの幅方向）と４５度の角度を成し
ている。このような誘導磁気異方性は、第１の感磁部１
ａの幅方向成分と第２の感磁部１ｂの幅方向成分が同等
の大きさであり、第１、第２の感磁部１ａ、１ｂの長手
方向に、形状磁気異方性が付与されることを防止してい
る。

【００２１】Ｃｕ、Ｔｉ等の良導電材料の薄膜からなる
第１、第２、第３の電極２、３、４は、第１の電極２
が、感磁部１の一端部、第２の電極３が、第１の感磁部
１ａと第２の感磁部１ｂの連結部、第３の電極４が、感
磁部の他端部に接続されており、第２の電極３は接地さ
れている。

【００２２】感磁部１は、図３に示すように、Ｓｉ
Ｏ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ
等からなる絶縁膜６（図１では図示せず）により覆われ
ている。磁石５は、Ｃｏ−Ｐｔ合金や、Ｓｍ−Ｃｏ合金
等の硬磁性材料薄膜からなる矩形状であり、絶縁膜６を
介して感磁部１と対向し、第１、第２の感磁部１ａ、１
ｂのほぼ全体を覆い、第１、第２、第３の電極部２、
３、４の位置から外れるように形成されている。

【００２３】磁石５は、感磁部１にｙ方向と４５度の角
度を成すバイアス磁界Ｈ_bを印加している。バイアス磁
界Ｈ_bの方向は、第１の感磁部１ａと第２の感磁部１ｂ
の成す直角を等しく二分する直線Ｔに平行であり、感磁
部１に導入された誘導磁気異方性の方向と一致してい
る。

【００２４】このとき、バイアス磁界Ｈ_bは、ｙ方向線
分と、ｘ方向線分が等しく、第１の感磁部１ａと第２の
感磁部１ｂには、バイアス磁界Ｈ_bが同等に付与され
る。

【００２５】なお、磁石５は薄膜でなくても良く、ボン
ド磁石や薄帯磁石のような薄板状やチップ型でも良い。
また、磁石５がフェライト等の高抵抗材料から成ると
き、絶縁膜６は必要ない。

【００２６】また、図１に示した上記実施の形態では、
感磁部１に導入された誘導磁気異方性の方向がｙ方向と
４５度の角度を成して、第１、第２の感磁部１ａ、１ｂ
の成す直角を等しく二分する直線Ｔと平行であるが、誘
導磁気異方性の方向は、図５に示すように、第１、第２
の感磁部１ａ、１ｂの成す直角を等しく二分する直線Ｔ
と直交していても良い。このときも、感磁部１に導入さ
れた誘導磁気異方性は、第１、第２の感磁部１ａ、１ｂ
の幅方向と４５度の角度を成しており、磁石５により感
磁部１に印加されるバイアス磁界Ｈ_bの方向は、誘導磁
気異方性の方向と一致している。

【００２７】また、上記実施の形態では、磁石５が、第
１、第２の感磁部１ａ、１ｂのほぼ全長を覆うように形
成されたもので説明したが、磁石５は、第１、第２の感
磁部１ａ、１ｂの少なくとも一部を覆っていれば良い
し、分割されていても良い。しかし、磁石部５を、第
１、第２の感磁部１ａ、１ｂのほぼ全長を覆うように形
成すると、第１と第２の感磁部１ａ、１ｂにバイアス磁
界Ｈ_bが均一に付与され、磁気インピーダンス効果素子
の出力電圧がより安定化される。

【００２８】また、上記実施の形態では、図１のよう
に、磁石５を矩形状として説明したが、図２のように磁
石５は楕円状でも良い。磁石５が楕円状であると、反磁
界が均一となり、磁石５の形状による磁化の乱れが少な
く、感磁部１に安定したバイアス磁界Ｈ_bを印加するこ
とができる。また、磁石５が完全な楕円形状でなくて
も、磁石５の角部を円形或いは楕円形とすることによっ
て、磁化の乱れが少なく、感磁部１に安定したバイアス
磁界Ｈ_bを印加することができる。

【００２９】また、上記実施の形態では、図３に示す断
面図のように、磁石５を、感磁部１の片側面にのみ設け
たが、図４に示す断面図のように、磁石５を感磁部１の
両側面に設けても良い。磁石５を感磁部１の両側面に形
成すると、より大きなバイアス磁界Ｈ_bを、感磁部１に
印加することができる。また、磁石５は、厚さ方向の感
磁部１に近い部分が、感磁部１にバイアス磁界Ｈ_bを付
与する効果が大きいので、磁石５を感磁部１の両側に設
けると、磁石５の感磁部１に近い面積が増えて、バイア
ス磁界Ｈ_bの強度を保持したまま、磁石５を薄型化する
ことができる。

【００３０】次に、本発明の磁気インピーダンス効果素
子の製造方法について説明する。まず、感磁部１とする
軟磁性材料薄膜を、アルゴン雰囲気中、スパッタ法によ
り基板８上に成膜する。そして、軟磁性材料薄膜を感磁
部１の形状にパターニングした後、第１、第２、第３の
電極２、３、４をスパッタ法または、メッキ法により成
膜する。

【００３１】感磁部１と電極部２の作製後、感磁部１を
覆う絶縁膜６をスパッタ成膜する。そして、磁石５とす
るＣｏ−Ｐｔ合金等の硬磁性材料薄膜を、アルゴン雰囲
気中、スパッタ法により絶縁膜６上に成膜する。

【００３２】磁石５を形成後、感磁部１と磁石５に、ｙ
方向と４５度の角度を成す静磁界（８００ｋＡ／ｍ）を
２０秒間印加して、感磁部１への誘導磁気異方性の導入
と、磁石５への所定磁束の導入を、同時に行う。

【００３３】特に、磁石３をＣｏ−Ｐｔ合金薄膜とする
と、Ｃｏ−Ｐｔ合金薄膜には、室温中での静磁界印加に
より磁束を確実に導入することができるので、磁石３を
加熱する熱処理工程が必要なく、工程が簡略化される。

【００３４】一方、感磁部１が、Ｆｅ−Ｍ−Ｃ、Ｆｅ−
Ｍ−Ｎ系の軟磁性材料薄膜である場合、軟磁性材料薄膜
を加熱する熱処理工程を行い、ｂｃｃＦｅを主体とした
平均結晶粒径３０ｎｍ以下の微結晶を組成の５０％以上
析出させることにより、軟磁性材料薄膜の軟磁気特性を
向上させることができる。

【００３５】次に、本発明の磁気インピーダンス効果素
子の駆動について説明する。上記第１の実施の形態の磁
気インピーダンス効果素子は、図１において磁気インピ
ーダンス効果素子の平面図と併せて示すブロック図のよ
うに、第２の電極３が接地されて、第１、第３の電極
２、３に発振回路が接続されている。

【００３６】発振回路からは、第１、第２の感磁部１
ａ、１ｂに数ＭＨｚ帯域の交流電流が感磁部１に印加さ
れる。

【００３７】まず、本発明の磁気インピーダンス効果素
子を、２軸検出用センサとして用いるときを説明する。
図１において磁気インピーダンス効果素子の平面図と併
せて示すブロック図のように、第１、第３の電極２、４
には、それぞれの検出回路が接続され、第１の電極２と
第２の電極３間の出力電圧Ｅ₁₂と、第２の電極３と第３
の電極４間の出力電圧Ｅ₂₃を、それぞれ得るものであ
る。

【００３８】ｙ方向に、数百Ａ／ｍの外部磁界Ｈ_yが印
加されたとき、ｙ方向の外部磁界Ｈ_yによる磁気インピ
ーダンス効果が、第１の感磁部１ａに生じる。

【００３９】このとき、第１の感磁部１ａに生じる磁気
インピーダンス効果の大きさ｜Ｚ｜は、第１の感磁部１
ａの形状に依存しており、（数１）のように表すことが
できる。

【００４０】

【数１】

【００４１】（数１）より、第１の感磁部１ａの幅方向
の透磁率μが、外部磁界Ｈ_yにより大きく変化するほ
ど、外部磁界Ｈ_yに対する磁気インピーダンス効果の大
きさ｜Ｚ｜の変化が大きく、感度の高い磁気インピーダ
ンス効果素子となることがわかる。

【００４２】感磁部１に導入された誘導磁気異方性は、
第１の感磁部１ａの幅方向と４５度の角度を成している
ので、磁化方向が第１の感磁部１ａの長手方向に固定さ
れにくくなっている。よって、ｙ方向の外部磁界Ｈ_yの
変化に対して、第１の感磁部１ａの透磁率μが大きく変
化する。

【００４３】一方、ｘ方向に、数百Ａ／ｍの外部磁界Ｈ
_xが印加されたとき、ｘ方向の外部磁界Ｈ_xによる磁気イ
ンピーダンス効果が第２の感磁部１ｂに生じ、ｘ方向の
外部磁界Ｈ_xを、第２、第３電極３、４間の出力電圧Ｅ
₂₃として検出することができる。

【００４４】このとき、第２の感磁部１ｂに生じる磁気
インピーダンス効果の大きさ｜Ｚ｜は、第２の感磁部１
ｂの形状に依存している。第２の感磁部１ｂの寸法は、
第１の感磁部１ａと同等であり、第２の感磁部１ｂに生
じる磁気インピーダンス効果の大きさ｜Ｚ｜は、前述の
（数１）のように表すことができる。

【００４５】第２の感磁部１ｂは、第１の感磁部１ａと
同様、感磁部１に導入された誘導磁気異方性が、第２の
感磁部１ａの幅方向と４５度の角度を成しているので、
磁化方向が第２の感磁部１ｂの長手方向に固定されにく
くなっている。よって、第２の感磁部１ｂは、ｘ方向の
外部磁界Ｈ_xにより磁化方向が変化しやすく、ｘ方向の
外部磁界Ｈ_xの変化に対して、第２の感磁部１ｂの透磁
率μが大きく変化する。

【００４６】このとき、感磁部１に導入された誘導磁気
異方性は、第１の感磁部１ａの幅方向成分と第２の感磁
部１ｂの幅方向成分が等しい。よって、ｙ方向の外部磁
界Ｈ_yに対する第１の感磁部１ａにおける透磁率μの変
化率と、ｘ方向の外部磁界Ｈ_xに対する第２の感磁部１
ｂにおける透磁率μの変化率は同等である。

【００４７】また、第１と第２の感磁部１ａ、１ｂは同
等寸法であるから、ｙ方向の外部磁界Ｈ_yに対する第１
の感磁部１ａにおける磁気インピーダンス効果の変化率
と、ｘ方向の外部磁界Ｈ_xに対する第２の感磁部１ｂに
おける磁気インピーダンス効果の変化率は同等である。
このような磁気インピーダンス効果素子は、ｙ方向の外
部磁界Ｈ_yに対する感度とｘ方向の外部磁界Ｈ_xに対する
感度が同等な２軸センサとすることができる。

【００４８】なお、第１の感磁部と第２の感磁部１ａ、
１ｂの寸法が異なり、第１、第２の感磁部１ａ、１ｂの
感度が異なるときでも、検出回路の演算手段により感度
のズレを補正することができる。しかし、第１の感磁部
と第２の感磁部の感度を揃えると、検出回路の演算手段
を単純なものとすることができる。

【００４９】また、感磁部１に印加されたバイアス磁界
は、第１と第２の感磁部１ａ、１ｂに同等に付与される
から、ｙ方向の外部磁界Ｈ_yであるときの出力電圧Ｅ₁₂
の外部磁界依存性と、ｘ方向の外部磁界Ｈ_xであるとき
の出力電圧Ｅ₂₃の外部磁界依存性は一致する。

【００５０】感磁部１にバイアス磁界Ｈ_bを印加するこ
とにより、出力電圧Ｅ₁₂、Ｅ₂₃が外部磁界Ｈ_x、Ｈ_yに対
して、共に線形に変化するようにして、出力電圧Ｅ₁₂、
Ｅ₂₃から外部磁界Ｈ_x、Ｈ_yを一義的に導き出すことがで
きる。このことを、図６、図７を用いて説明する。

【００５１】図６、７は、インピーダンス効果素子の出
力電圧Ｅ₁₂、Ｅ₂₃の外部磁界依存性を模式的に示すグラ
フであり、図６が、バイアス磁界Ｈ_bを印加しないと
き、図７がバイアス磁界Ｈ_bを印加したときに相当して
いる。図６、７に示すように、出力電圧Ｅ₁₂、Ｅ₂₃の外
部磁界依存性は、線形である区間と、非線形である区間
とを有している。

【００５２】バイアス磁界Ｈ_bを印加すると、図６のグ
ラフから図７のグラフのように、バイアス磁界Ｈ_bに対
応して、高磁界側に平行移動（バイアス磁界Ｈ_b分の方
向を逆にすれば、低磁界側に平行移動）するので、出力
電圧Ｅ₁₂、Ｅ₂₃の外部磁界依存性が線形である区間を、
検出する外部磁界Ｈ_y、Ｈ_xの範囲に移動させることがで
きる。

【００５３】なお、図１、図２、図５では、感磁部１
を、第１の感磁部１ａと第２の感磁部１ｂが直交したも
のとして示したが、これは、磁気インピーダンス効果素
子を２軸センサとして用いるとき、互いに直交する外部
磁界Ｈ_y、Ｈ_xを検出する場合の構造である。第１の感磁
部１ａと第２の感磁部１ｂは、必ずしも直交している必
要はない。第１と第２の感磁部１ａ、１ｂの成す角度
は、磁気インピーダンス効果素子を２軸センサとして用
いるとき、検出する磁界が互いに成す角度により定めら
れるものである。

【００５４】また、図１、図５では、感磁部１に印加す
るバイアス磁界Ｈ_bの方向が、第１の感磁部１ａの長手
方向と第２の感磁部１ｂの長手方向の成す角を等しく二
分する直線Ｔと平行、あるいは直交するようにしたが、
外部磁界Ｈのｙ方向成分に対する出力電圧Ｅ₁₂の依存性
と外部磁界Ｈのｘ方向成分に対する出力電圧Ｅ₂₃の依存
性が共に線形である限り、バイアス磁界Ｈ_bの方向は任
意である。

【００５５】次に、本発明の磁気インピーダンス効果素
子を、外部磁界Ｈの感磁部１に対する角度検出センサと
したときの駆動を説明する。

【００５６】角度検出センサとして用いるとき、２軸検
出用センサとして用いるときと同様、第１、第３の電極
２、４には、それぞれ検出回路が接続され、第１の電極
２と第２の電極３間の出力電圧Ｅ₁₂、第２の電極３と第
３の電極４間の出力電圧Ｅ₂₃を、それぞれ得るものであ
る。

【００５７】感磁部１に数百Ａ／ｍの外部磁界Ｈが印加
されると、外部磁界Ｈの方向と第１の感磁部１ａの長手
方向の成す角がθであるとき、第１の感磁部１ａには、
外部磁界Ｈのｙ方向成分（Ｈ・cosθ）による磁気イン
ピーダンス効果が生じる。

【００５８】感磁部１に導入された誘導磁気異方性は、
第１の感磁部１ａの幅方向と４５度の角度を成している
ので、磁化方向が第１の感磁部１ａの長手方向に固定さ
れにくくなっている。よって、第１の感磁部１ａは、外
部磁界Ｈのｙ方向成分により磁化方向が変化しやすく、
外部磁界Ｈのｙ方向成分の変化に対して、第１の感磁部
１ａの透磁率μが大きく変化する。

【００５９】一方、第２の感磁部１ｂには、外部磁界Ｈ
のｘ方向成分（Ｈ・sinθ）による磁気インピーダンス
効果が生じる。

【００６０】感磁部１に導入された誘導磁気異方性は、
第２の感磁部１ｂの幅方向と４５度の角度を成している
ので、磁化方向が第２の感磁部１ｂの長手方向に固定さ
れにくくなっている。よって、第２の感磁部１ｂは、外
部磁界Ｈのｘ方向成分により磁化方向が変化しやすく、
外部磁界Ｈのｘ方向成分の変化に対して、第１の感磁部
１ａの透磁率μが大きく変化する。

【００６１】このとき、感磁部１に導入された誘導磁気
異方性は、第１の感磁部１ａの幅方向成分と第２の感磁
部１ｂの幅方向成分が等しい。よって、外部磁界Ｈのｙ
方向成分に対する第１の感磁部１ａにおける透磁率μの
変化率と、外部磁界Ｈのｘ方向成分に対する第２の感磁
部１ｂにおける透磁率μの変化率は同等である。

【００６２】また、第１と第２の感磁部１ａ、１ｂは同
等寸法であるから、外部磁界Ｈのｙ方向成分に対する第
１の感磁部１ａにおける磁気インピーダンス効果の変化
率と、外部磁界のｘ方向成分に対する第２の感磁部１ｂ
における磁気インピーダンス効果の変化率は同等であ
る。

【００６３】また、感磁部１に印加されたバイアス磁界
Ｈ_bは、第１と第２の感磁部１ａ、１ｂに同等に付与さ
れるから、外部磁界Ｈのｙ方向成分に対する出力電圧Ｅ
₁₂の依存性と外部磁界Ｈのｘ方向成分に対する出力電圧
Ｅ₂₃の依存性は、同等であり、共に線形である。

【００６４】図８、９は、それぞれ、外部磁界Ｈのｙ方
向成分に対する出力電圧Ｅ₁₂の依存性、外部磁界Ｈのｘ
方向成分に対する出力電圧Ｅ₂₃の依存性を模式的に示す
グラフである。外部磁界Ｈのｙ方向と成す角度をθとす
ると、外部磁界Ｈのｙ、ｘ方向成分は、Ｈ・cosθ、Ｈ
・sinθであるから、出力電圧Ｅ₁₂、Ｅ₂₃は、Ｅ₁₂＝α
・cosθ＋β、Ｅ₂₃＝α・sinθ＋β（α、β：定数）と
表すことができる。そして、出力電圧Ｅ₁₂、Ｅ₂₃を、検
出回路において演算することにより、感磁部１に対して
外部磁界Ｈが成す角度θを、全方位について一義的に導
き出すことができる。

【００６５】なお、第１の感磁部と第２の感磁部１ａ、
１ｂの寸法が異なり、第１、第２の感磁部１ａ、１ｂの
感度が異なるときでも、検出回路の演算手段により感度
のズレを補正することができる。しかし、第１の感磁部
と第２の感磁部の感度を揃えると、演算手段を単純なも
のとすることができる。

【００６６】なお、図１、図２、図５では、第１、第２
の感磁部１ａ、１ｂを、直交するように連結したが、磁
気インピーダンス効果素子を角度検出センサとして用い
るとき、外部磁界Ｈのｙ方向成分に対する出力電圧Ｅ₁₂
の依存性と外部磁界Ｈのｘ方向成分に対する出力電圧Ｅ
₂₃の依存性が共に線形である限り、第１、第２の感磁部
１ａ、１ｂが直交する必要はない。

【００６７】また、図１、図５では、感磁部１に印加す
るバイアス磁界Ｈ_bの方向が、第１の感磁部１ａの長手
方向と第２の感磁部１ｂの長手方向の成す角を等しく二
分する直線Ｔと平行、あるいは直交するようにしたが、
外部磁界Ｈのｙ方向成分に対する出力電圧Ｅ₁₂の依存性
と外部磁界Ｈのｘ方向成分に対する出力電圧Ｅ₂₃の依存
性が共に線形である限り、バイアス磁界Ｈ_bの方向は任
意である。

【００６８】

【発明の効果】本発明の磁気インピーダンス効果素子
は、軟磁性材料からなる感磁部は、線状に形成された第
１と第２の感磁部を、互いに交差するように連結して成
り、前記感磁部には、硬磁性材料からなる磁石により一
方向のバイアス磁界を印加する。このような磁気インピ
ーダンス効果素子は、磁石への磁束の導入を一度に行う
ことができるので、バイアス磁界印加手段とする磁石の
作成が容易である。

【００６９】また、本発明の磁気インピーダンス効果素
子は、前記バイアス磁界の方向が、前記第１の感磁部の
長手方向と、前記第２の感磁部の長手方向が成す角を等
しく二分する直線と平行、或いは垂直である。このよう
な磁気インピーダンス効果素子では、バイアス磁界の第
１の感磁部長手方向成分と、バイアス磁界の第２の感磁
部長手方向成分が等しいので、２軸センサとして用いた
とき、第１の感磁部の長手方向の外部磁界、及び、第２
の感磁部の長手方向の外部磁界を、出力電圧から一義的
に検出することができ、角度センサとして用いたとき、
外部磁界の感磁部に対する角度を全方位において一義的
に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気インピーダンス効果素子を示す説
明図。

【図２】本発明の他の実施の形態の磁気インピーダンス
効果素子を示す説明図。

【図３】図１の３−３線での断面図。

【図４】本発明の他の実施の形態の断面図。

【図５】本発明の他の実施の形態の磁気インピーダンス
効果素子を示す説明図。

【図６】本発明の磁気インピーダンス効果素子の出力電
圧の外部磁界依存性を模式的に示す説明図。

【図７】本発明の磁気インピーダンス効果素子の出力電
圧の外部磁界依存性を模式的に示す説明図。

【図８】本発明の磁気インピーダンス効果素子の出力電
圧の外部磁界依存性を模式的に示す説明図。

【図９】本発明の磁気インピーダンス効果素子の出力電
圧の外部磁界依存性を模式的に示す説明図。

【図１０】従来の磁気インピーダンス効果素子の平面
図。

【符号の説明】

１感磁部１ａ第１の感磁部１ｂ第２の感磁部２第１の電極３第２の電極４第３の電極５磁石６絶縁膜８基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｂ 7/30 １０１Ｇ０１Ｂ 7/30 １０１Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟磁性材料からなる感磁部は、線状に形
成された第１と第２の感磁部を、互いに交差するように
連結して成り、良導電材料からなる第１、第２、第３の
電極は、それぞれ、前記感磁部の一端部、前記第１と第
２の感磁部の連結部、前記感磁部の他端部に接続され、
前記感磁部には、硬磁性材料からなる磁石により一方向
のバイアス磁界が印加されて、前記第１、第３の電極か
ら前記感磁部に交流電流を印加して、前記第１、第２の
電極間の出力電圧と、前記第２、第３の電極間の出力電
圧から外部磁界を検出するようにしたことを特徴とする
磁気インピーダンス効果素子。
【請求項２】前記バイアス磁界の方向は、前記第１の
感磁部の長手方向と、前記第２の感磁部の長手方向が成
す角を等しく二分する直線と平行であることを特徴とす
る請求項１記載の磁気インピーダンス効果素子。
【請求項３】前記バイアス磁界の方向は、前記第１の
感磁部の長手方向と、前記第２の感磁部の長手方向が成
す角を等しく二分する直線と垂直であることを特徴とす
る請求項１記載の磁気インピーダンス効果素子。
【請求項４】前記感磁部には誘導磁気異方性が導入さ
れて、該誘導磁気異方性の方向は、前記バイアス磁界の
方向と平行であることを特徴とする請求項２乃至３のい
ずれかに記載の磁気インピーダンス効果素子。
【請求項５】前記磁石は、一つであることを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気インピーダン
ス効果素子。
【請求項６】前記第１と第２の感磁部は、同等寸法で
あることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
の磁気インピーダンス効果素子。
【請求項７】前記感磁部は、軟磁性材料薄膜からな
り、前記磁石は、前記感磁部上に積層された硬磁性薄膜
からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに
記載の磁気インピーダンス効果素子。