JP2004012262A - Magnetic element and magnetism detection element, manufacturing method thereof, and azimuth sensor using magnetic detection element - Google Patents
Magnetic element and magnetism detection element, manufacturing method thereof, and azimuth sensor using magnetic detection element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004012262A JP2004012262A JP2002165190A JP2002165190A JP2004012262A JP 2004012262 A JP2004012262 A JP 2004012262A JP 2002165190 A JP2002165190 A JP 2002165190A JP 2002165190 A JP2002165190 A JP 2002165190A JP 2004012262 A JP2004012262 A JP 2004012262A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic core
- conductor
- forming
- cores
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気あるいは磁界により検出導体のインピーダンスが変化する、磁気インピーダンス効果を利用する磁気検出素子、磁気検出素子に用いる磁性素子、磁性素子及び磁気検出素子の製造方法、及び磁気検出素子を用いた方位センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
微弱な磁気あるいは磁界を検出する磁気検出素子(磁気センサ)としては、従来から磁気抵抗効果型の磁気センサ(以下、MRセンサという)が知られている。MRセンサでは、磁界の強さに応じてMRセンサの導体の抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用して磁界を検出する。磁気抵抗効果による導体の抵抗値の変化量は、磁界の方向が正逆反転した場合でも同じであるので、磁界の極性(N又はS)を検出することができない。MRセンサにより磁界の極性を検出するためには、MRセンサにバイアス磁界を加えて、磁界による抵抗の変化が磁界の極性によって変化するようにする。バイアス磁界を加える方法としては、MRセンサの磁極の近傍に導体を設けてその導体にバイアス電流を流す方法や、永久磁石膜を磁極の両端に配置する方法などがある。MRセンサは、外部磁界による前記導体の直流抵抗の変化により磁界を検出するが、直流抵抗の変化は磁気材料により大きく影響を受ける。一般的な磁気材料を用いたMRセンサの磁界の検出感度は0.1%〜3%/Oe程度でありあまり高いとはいえない。
【0003】
MRセンサより高い検出感度を有する磁気センサとして、磁気インピーダンス効果を利用するものがある。この種の磁気センサでは軟磁性体の透磁率が磁気によって変化し、透磁率の変化により磁気回路内の導体のインピーダンスが変化する現象に基づいて磁界を検出する。この種の磁気センサの典型的なものの検出感度は6%/Oe以上である。
磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサの例が特開平7−63832号公報(以下従来例という)に示されている。図22は前記従来例の磁気センサ10の平面図である。図23は図22のXXIII−XXIII断面図である。図22、23において、基板4の上に形成された磁性体3は積層された2つの磁性膜3A、3Bを有し、両者の間に導体線2が挟まれている。導体線2の両端部にはそれぞれ端子1が配されている。前記導体線2に高周波電流を流し、外部磁界7による導体線2のインピーダンス変化に基づいて磁界7を検出する。磁気センサ10で磁界の極性(N又はS)を検出するには、前記のMRセンサと同様の方法でバイアス磁界を与える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例の磁気センサ10で方位の検出を行う場合、図24に示すように、基板4A上に2つの磁気センサ10A、10Bを、それぞれの磁性体3が互いに直角になるように配置して方位検出器12を構成する必要がある。図24に示す方位検出器12では、磁気センサ10AがX方向の磁界成分を検出し、磁気センサ10BがY方向の磁界成分を検出する。磁気センサ10A及び10Bの両検出出力を図示を省略した検出回路で合成することにより、方位検出器12は磁界の方位を検出することができる。磁界の方位を正確に検出するためには、磁気センサ10A、10Bの特性がそろっていることが重要である。また、基板4A上で、磁気センサ10Aの磁性体3と、磁気センサ10Bの磁性体3が互いに直角になるように配置されなければならない。
【0005】
図24に示す方位検出器12を作るには2つの方法がある。
第1の方法では、個別に作った磁気センサ10A及び10Bを基板4Aの上に接着剤などにより取り付ける。この方法では、接着するとき磁気センサ10Aの磁性体3と磁気センサ10Bの磁性体3が互いに正確な直角になるように取り付けなければならず高い組立精度が求められる。そのため組立作業に高い技能が要求されるが、方位検出器12が小型になればなるほど高い組立精度を保つのが困難になり、誤差が生じるのを避けられない。
【0006】
第2の方法では、基板4Aの上に磁気センサ10A、10Bの磁性体3、導体線2及び端子1をスパッタリング等の薄膜形成プロセスにより作る。薄膜形成プロセスによると、基板4A上の磁気センサ10A、10Bの相互の位置関係は高精度で保たれるので精度の点では問題はない。薄膜形成プロセスでは、通常大版の基板(ウエハー)上に複数個の方位検出器12を形成し、成膜後個々の方位検出器12を分離して一度に多数の方位検出器12を作る。しかしながら、図24の方位検出器12は基板4Aの上面に無駄なスペースが多く、方位検出器12の寸法が大きい。そのため1枚のウエハー上に形成できる方位検出器12の数が少なくなり、結果として製造コストが高くつく。基板4Aの上面の無駄なスペースは方位検出器12を小型化する上でも障害となり、小型の方位検出器に対する要求に対応することができなかった。
本発明は、小型かつ高精度の磁気インピーダンス効果による方位検出器を安価に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】
本発明の磁性素子は、非磁性の基板上に複数の短冊形の軟磁性膜を、前記短冊形の長手方向に順次所定の距離だけずらせて平行に配置した第1の磁性コア、及び前記基板上に、前記第1の磁性コアの長手方向と異なる方向に長手方向を有する複数の短冊形の軟磁性膜を、前記短冊形の長手方向に順次所定距離だけずらせて平行に配置した第2の磁性コアを有する。
本発明によれば、短冊形の軟磁性膜を長手方向に順次所定の距離だけずらせて平行に配置した第1の磁性コアと、前記第1の磁性コアと長手方向が異なる短冊形の軟磁性膜を長手方向に順次所定距離だけずらせて平行に配置した第2の磁性コアとを組合せている。これにより基板上に占める第1及び第2の磁性コアの面積が小さくなり、小型の磁性素子を得ることができる。
【0008】
本発明の他の観点の磁性素子は、非磁性の基板上に複数の短冊形の軟磁性膜を平行に配置した第1の磁性コア、及び前記第1の磁性コアに直交する複数の短冊形の軟磁性膜による第2の磁性コアを有する。
本発明によれば、第1の磁性コアと第2の磁性コアを直交させることにより、基板上に占める第1及び第2の磁性コアの面積が最小になり、磁性素子の更なる小型化が実現できる。
本発明の磁気検出素子は、非磁性の基板上に複数の短冊形の軟磁性膜を、前記短冊形の長手方向に順次所定の距離だけずらせて平行に配置した第1の磁性コア、前記基板上に、前記第1の磁性コアの長手方向と異なる方向に長手方向を有する複数の短冊形の軟磁性膜を、前記短冊形の長手方向に順次所定距離だけずらせて平行に配置した第2の磁性コア。前記複数の第1の磁性コアをそれぞれ貫通し、両端に電極端子を有する第1の導体線及び前記複数の第2の磁性コアをそれぞれ貫通し、両端に電極端子を有する第2の導体線を有する。
本発明によれば、短冊形の軟磁性膜を長手方向に順次所定の距離だけずらせて平行に配置した第1の磁性コアと、前記第1の磁性コアと長手方向が異なる短冊形の軟磁性膜を長手方向に順次所定距離だけずらせて平行に配置した第2の磁性コアとを組合せている。これにより基板上に占める第1及び第2の磁性コアの面積が小さくなる。第1及び第2の磁性コアに導体線を設けることにより小型の磁気検出素子が得られる。
【0009】
本発明の他の観点の磁気検出素子は、非磁性の基板上に複数の短冊形の軟磁性膜を平行に配置した第1の磁性コア、前記第1の磁性コアに直交する複数の短冊形の軟磁性膜による第2の磁性コア、前記第1の磁性コアを貫通し、両端に電極端子を有する第1の導体線及び前記第2の磁性コアを貫通し、両端に電極端子を有する第2の導体線を有する。
本発明によれば、第1の磁性コアと第2の磁性コアを直交させることにより、基板状に占める第1及び第2の磁性コアの面積が最小になる。第1及び第2の磁性コアにそれぞれ導体線を設けることに磁気検出素子の更なる小型化が実現できる。
【0010】
本発明の磁気検出素子の製造方法は、非磁性の基板上に軟磁性体の膜を形成し、イオンミリングにより短冊形の第1の磁性コアのパターンを形成する工程、第1の磁性コアの上に非磁性かつ非導電性の膜を形成し、イオンミリングにより、第1の絶縁膜のパターンを形成する工程、前記第1の絶縁膜の上に導電性の膜を形成し、イオンミリングにより少なくとも一つの所望の形状の第1の導体線を形成する工程、前記第1の導体線の上に非磁性かつ非導電性の膜を形成し、イオンミリングにより第2の絶縁膜のパターンを形成する工程、前記第2の絶縁膜の上に軟磁性体の膜を形成し、イオンミリングにより第2の磁性コアのパターンを形成する工程、及び基板の全面に非導電性の保護膜を所望の形状に形成する工程を有する。
本発明によれば、第1及び第2の磁性コア及び導体線をパターン形成方法で作製するので、特性のそろった磁気検出素子を安価に作ることができる。
【0011】
本発明の方位センサは、請求項7から17のいずれかに記載の磁気検出素子、前記磁気検出素子の第1の導体線及び第2の導体線に高周波電流を流す高周波電流源、第1の磁性コア及び第2の磁性コアに、それぞれの検出磁界の方向に平行な方向の直流バイアス磁界を印加する直流バイアス印加手段及び前記第1及び第2の導体線の電極端子に生じる高周波電圧を検出する高周波増幅器を有する。
本発明によれば、小型に形成された磁気検出素子を用いているので、方位センサの小型化が実現できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1から図21を参照して、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
【0013】
《第1実施例》
図1は本発明の第1実施例の磁性素子の平面図である。図1において、非磁性の基板100の上に、一方の対向辺が、他方の対向辺よりはるかに長い長方形(短冊形)の軟磁性体膜の磁性コア21、22、23、24、25、26及び27が一定の間隔を保ちかつ長手方向に順次所定の距離だけずらせて平行に配置されている。磁性コア21〜27は基板100の左側領域に設けられ、その長手方向は基板100の辺に対して例えば45°になされている。基板100の右側領域には、前記磁性コア21〜27と同様の形状の軟磁性体膜の磁性コア31、32、33、34、35、36及び37が一定の間隔を保ちかつ長手方向に順次所定の距離だけずらせて平行に配置されている。磁性コア31〜37の長手方向と前記の磁性コア21〜27の長手方向の角度は90度又はそれ以下になされている。基板100の中央領域において、磁性コア21〜27の先端は磁性コア31〜37の先端にそれぞれ近接するようになされている。磁性コア21〜27を磁性コア群20といい、磁性コア31〜37を磁性コア群30という。基板100上に形成されている磁性コア群20と磁性コア群30とで構成される図1に示す磁性部材を「磁性素子190」という。
【0014】
図2は、図1に示す磁性素子190の各磁性コア21〜27に斜めに交差する導体線81を設け、かつ磁性コア31〜37に斜めに交差する導体線82を設けて構成した磁気検出素子200の平面図である。導体線81、82は、例えば銅などの電気伝導性の膜である。導体線81の両端部は電極端子83及び84にそれぞれ接続されており、導体線82の両端部は電極端子85及び86にそれぞれ接続されている。図2の構成において、導体線81、82を、それぞれの磁性コア21〜27及び磁性コア31〜37の上に設けてもよい。また基板100の面に先に導体線81及び82を形成し、その上にそれぞれの磁性コア21〜27及び磁性コア31〜37を形成してもよい。さらに以下に図19を用いて説明するように、導体線81、82がそれぞれの磁性コア21〜27、31〜37を貫通するようにしてもよい。
【0015】
図19は、図2のXIX−XIX断面図である。図19に示す磁気検出素子200の構成では、磁性コア37の中を導体線82が貫通している。同様にして導体線82は磁性コア31〜36を貫通し、導体線81は磁性コア21〜27を貫通している。図19に示す磁気検出素子200を製作するときは、基板100の面にまず軟磁性体膜37Aを形成する。軟磁性体膜37Aの中央部に酸化シリコン膜等による絶縁膜87を形成する。絶縁膜87の上に銅などにより導体線82を形成し、さらに導体線82を覆うように絶縁膜88を形成する。最後に軟磁性体膜37A及び絶縁膜88の上に更に軟磁性体膜37Bを形成する。上記のように絶縁膜87、88により導体線82を軟磁性体膜37A、37Bから絶縁するのが望ましいが、構造を簡略化したいときは絶縁膜87、88を設けなくてもよい。後で詳しく説明するように本実施例の磁気検出素子200を用いて方位センサを構成するとき、導体線81、82をそれぞれ磁性コア21〜27、31〜37の上に形成したものでも方位センサの機能を得ることができる。しかし、高い感度を有する方位センサを得ようとするときは図19に示すように、導体線81、82がそれぞれの磁性コア21〜27、31〜37を貫通した構造にするのが望ましい。従って、以後の各実施例では導体線が磁性コアを貫通した構造を持つものについて説明する。
【0016】
図3は、本実施例の他の例の磁気検出素子200Aの平面図である。図3において、磁気検出素子200Aの磁性コア群20及び30は、図1のものと同じである。磁気検出素子200Aにおいては、磁気コア群20及び30にそれぞれ交差する導体線101及び102はともにジグザグ形状に形成されている。導体線101は、磁性コア群20と複数の位置で交差する、平行に配列された5本の導体線101A、101B、101C、101D及び101Eを有する。
【0017】
導体線101Aと101Bは、図における下端部で接続され、導体線101Bと101Cは上端部で接続されている。また、導体線101Cと101Dは、図において下端部で接続され、導体線101Dと101Eは上端部で接続されている。導体線101Aの上端は電極端子84に接続され、導体線101Eの下端は電極端子83に接続されている。導体線101A〜101Eは、磁性コア21〜27との交差部において、図19の断面図に示すものと同様に磁性コア21〜27を貫通している。
【0018】
磁性コア群30と交差する導体線102は、磁気検出素子200Aの中心線Cに関して導体線101に対称な形状を有し、導体線102と磁性コア群30との関係も前記導体線101と磁性コア群20との関係と同じである。導体線102の両端部はそれぞれの電極端子85及び86に接続されている。
【0019】
図4は本実施例のさらに他の例の磁気検出素子200Bの平面図である。図4において、磁気検出素子200Bの磁性コア群20及び30は図1のものと同じである。磁気検出素子200Bにおいて、磁性コア群20及び30にそれぞれ交差する導体線111及び112はともにジグザグ形状に形成されているが、磁性コア群20及び30との交差部が前記図3のものと異なっている。
【0020】
磁性コア群20の導体線111は、平行に配列された5本の導体線111A、111B、111C、111D及び111Eを有する。導体線111Aは磁性コア群20の磁性コア21〜27を貫通して、磁性コア21から下方へ導出され、導体線111Bの下端部に接続されている。導体線111Bは磁性コア群20の磁性コア21〜27を貫通することなく、磁性コア21〜27の上部を通って、磁性コア27の上方に達し、導体線111Cの上端部に接続されるリターンコイルを構成している。導体線111Cは磁性コア21〜27を貫通して磁性コア21から下方へ導出され、導体線111Dの下端部に接続されている。導体線111Dは、前記の導体線111Bと同様に磁性コア21〜27の上方を通って磁性コア27の上方に達し、導体線111Eの上端部に接続されている。導体線111Eは磁性コア21〜27を貫通して磁性コア21から下方へ導出され、電極素子83に接続されている。導体線111Aの上端は電極端子84に接続されている。図4の磁気検出素子では、導体線111及び112はそれぞれコイル構造を有していることになる。
【0021】
磁性コア群30と交差する導体線112は、磁性検出素子200Bの中心線Cに関して導体線111に対称な形状を有し、導体線112と磁性コア群30との関係も、前記導体線111と磁性コア群20との関係と同じである。導体線111及び112は、磁性コア21〜27及び31〜37との貫通部で、磁性コア21〜27及び31〜37と電気的に絶縁されているのが望ましい。
【0022】
第1実施例の磁気検出素子200、200A及び200Bのいずれかを用いた、磁気又は磁界の強さと方向を検出する方位センサの構成例とその動作を図5及び図20を参照して説明する。
図5の例では、図4に示す磁気検出素子200Bを用いている。磁気検出素子200Bを図20に示すように検出回路に接続することによって方位センサが構成される。図20において、磁気検出素子200Bの電極端子84、86、83及び85を、検出回路の端子311、312、313及び314にそれぞれ接続する。この接続により、導体線111はスイッチ311A、313Aを介して検出回路の接続点320及び330間に接続される。同様にして、導体線112はスイッチ312A、314Aを介して接続点320及び330間に接続される。接続点320及び330には、並列に接続された高周波電流源241(周波数は例えば10MHz)と直流電源248が抵抗242を介して接続されている。
【0023】
直流電源248を交流電流源の高周波電流源241に並列に接続することによって交流キャリア信号である高周波電流に直流電流を重畳している。直流電流を重畳した高周波電流を磁気検出素子の導体線に流すことにより磁性コア群20及び30に直流バイアス磁界を印加することができる。接続点320と330は、高周波増幅器247の両入力端に接続されている。
図5において、磁気検出素子200Bを、矢印210で方向を示し、矢印210の長さでその強さを表す磁界Hの中に置く。磁界Hを図の紙面上にあるx、y直角座標のx成分とy成分に分け、それぞれを磁界成分Hx、Hyと表す。磁束は反磁界の少ない磁性コアの長手方向に通りやすいため、磁気検出素子200Bの磁気コア群20には磁界成分Hxによる磁束Bxが流入し、磁性コア群30には磁界成分Hyによる磁束Byが流入する。
図20において、まずスイッチ311A、313Aを閉にし、スイッチ3122A、314Aを開にする。その結果、導体線111が接続点320と接続点330間に接続される。
【0024】
図5において、磁性コア群20に流入する磁束Bxによって、磁性コア21〜27の透磁率が変化し、磁気インピーダンス効果によって導体線111のインピーダンスが変化する。導体線111のインピーダンス変化により、端子320と端子330間の高周波電圧が変化する。この高周波電圧の変化を高周波増幅器247で検出することにより磁束密度すなわち磁界成分Hxの強さを表す検出信号を得ることができる。磁界成分Hxの強さを表す検出信号は方位磁界強度検出回路248に入力され、内部のメモリに一旦記憶される。
次に、スイッチ311A、313Aを開にし、スイッチ312A、314Aを閉にする。これにより、導体線111は端子320、330から切り離され、代わりに導体線112が端子320、330間に接続される。その結果、図5に示すように、磁界成分Hyによる磁束Byが磁性コア群30に流入し、前記導体線111の場合と同様の磁気インピーダンス効果により、磁束密度すなわち磁界成分Hyの強さが検出される。磁界成分HxとHyから磁界Hの方位及び磁界強度が求められる。方位及び磁界強度は必要に応じて例えば表示装置249に表示される。本実施例の磁気検出素子200、200A及び200Bでは磁性コア群20及び30がそれぞれ7つの磁性コア21〜27、31〜37を有しているが、磁性コア群20、30の磁性コアの数は7つに限定されるものではなくさらに多くの数にしてもよい。
【0025】
磁性コアの数を多くするほど導体線が貫通する箇所が多くなるので方位センサとしての検出感度が高くなるが、外形寸法は大きくなる。また、磁気検出素子200Aにおいて、ジグザグに配列された導体線101A〜101Eの数も図3に示す数に限定されるものではなく、さらに多くの導体線を平行に配列してもよい。外部磁界による導体線101及び102のインピーダンス変化は導体線と磁性コアとの交差部の数にほぼ比例する。従って導体線と磁性コアとの交差部を増やすほど磁界の検出感度が高くなる。図20の検出回路ではスイッチ311A、312A、313A及び314Aにより、導体線111と112を交互に切替えて方位を検出しているが、高周波電流源241、直流電源248及び高周波増幅器247をそれぞれ2つずつ設けて、導体線111、112のそれぞれに専用する構成にしてもよい。
【0026】
図1に示す磁性素子190は、磁性コア群20の、一方の対向辺が他方の対向辺より長い長方形の磁性コア21〜27のそれぞれを、長方形の長手方向に所定距離だけ順次ずらして並行配置している。同様に磁性コア群30の磁性コア31〜37はそれぞれを長方形の長手方向に所定距離だけ順次ずらして、前記長手方向が磁性コア21〜27の長手方向と直角になるよう並行配置している。そのため、磁性コア21〜27のそれぞれの一方の端部と、磁性コア31〜37のそれぞれの一方の端部が近接するように、磁性コア群20と磁性コア群30を基板上に配置したとき、磁性コア群20と30の基板上での占有面積が最少になる。さらに、長方形の基板100上に磁性コア群20及び30を形成したとき生じる略三角形の領域に導体線の電極端子83〜86を配置することにより、基板100の表面を有効利用することができる。これにより磁気検出素子を小型化することが可能となる。
【0027】
《第2実施例》
本発明の第2実施例の磁性素子290を図6を参照して説明する。
図6に示す磁性素子290は、非磁性の基板100の左側領域に、帯状の軟磁性体膜の磁性コア41、42、43、44、45、46及び47を、一定の間隔を保ちかつ長手方向に順次所定の距離だけずらせて平行に配置している。磁気コア41〜47を磁性コア群40という。基板100の右側の領域には、基板100の中心線Cの近傍で磁気コア41〜47にそれぞれ連結された帯状の軟磁性体膜の磁性コア51、52、53、54、55、56及び57が、一定の間隔を保ちかつ長手方向に順次所定距離だけずらせて平行に配置されている。磁性コア51〜57を磁性コア群50という。磁性コア51〜57の長手方向は、前記磁性コア41〜47の長手方向に対して90°又はそれ以下になされている。
【0028】
図7は、図6に示す磁性素子290に導体線81、82を設けて構成した磁気検出素子300の平面図である。導体線81の両端部に電極端子83、84を設け、導体線82の両端部に電極端子85、86を設けている。導体線81、82は前記図2の磁気検出素子の導体線81、82と同じように、それぞれ磁性コア41〜47、51〜57を貫通している。
図8は第2実施例の他の例の磁気検出素子300Aの平面図である。図8において、導体線101、102及び電極端子83、84、85、86の構成は前記図3のものと同じである。
【0029】
図9は第2実施例の更に他の例の磁気検出素子300Bの平面図である。図9において、導体線111、112及び電極端子83、84、85、86の構成は、前記図5のものと同じである。
第2実施例の磁気検出素子300、300A及び300Bにおいては、磁性コア41〜47と磁性コア51〜57がそれぞれ連結されているので、磁性コア41〜47、及び磁性コア51〜57の長さが前記第1実施例の磁性コア21〜27、31〜37より若干長くなる。一般に磁性コアの長さが長い程、同一磁界中において磁性コアに流入する磁束Bx、By(図5)の密度が増加し、結果として磁界の検出感度が高くなる。本実施例では磁性コア41〜47と磁性コア51〜57をそれぞれ連結して各磁性コアの長さを第1実施例のものより長くしたことにより、検出感度をさらに向上させることができる。
【0030】
《第3実施例》
本発明の第3実施例の磁性素子350及び360を、それぞれ図10の(a)及び図10の(b)を参照して説明する。
図10の(a)において、非磁性体の基板340の上に、一方の対向辺が他方の対向辺よりはるかに長い長方形(短冊形)の軟磁性膜の磁性コア61、62、63、64、65及び66(磁性コア群60)が所定の間隔を保って平行に形成されている。さらに磁性コア61〜66に直交して、磁性コア61〜66と同様の形状の磁性コア71、72、73、74、75及び76(磁性コア群70)が形成されている。磁性コア61〜66と磁性コア71〜76との重なった部分(例えば領域61A)は両磁性コア61〜66と71〜76とで共有している。磁性コア61〜66及び磁性コア71〜76の厚さはすべての部分で同じでもよく、また重なった部分の厚さが厚くてもよい。
【0031】
図10の(b)は磁性コア63と64との間隔、及び磁性コア73と74との間隔が他の部分より広くなされた磁性素子320の例の平面図である。図10の(a)及び(b)の磁性コア群60及び68は図1の磁性コア群20に相当し、磁性コア群70及び78は磁性コア群30に相当する。
図11は、図10の(b)の磁性素子360に導体線141、142及び電極端子83、84、85、86を設けた磁気検出素子361の平面図である。電極端子83、84に両端が接続されている導体線141は、磁性コア群68の磁性コア61〜66(図10に示す)を図19に示す導体線82と同様の構成で貫通している。電極端子85、86に両端が接続された導体線142は、同様に磁性コア群78の磁性コア71〜76(図10に示す)を貫通している。
【0032】
図12は本実施例の他の例の磁気検出素子351の平面図である。磁気検出素子351は、図10の(a)の磁性素子350に類似のものに導体線151、152及び電極端子83、84、85、86を設けたものである。両端がそれぞれ電極端子83及び84に接続された導体線151は、ジグザグに形成され、各磁性コア71〜76と5箇所で交差している。交差部では、導体151は、図19の導体線82と同様に、磁性コア71〜76を貫通している。同様にして、両端がそれぞれ電極端子85、86に接続された導体線152は、ジグザグに形成され、各磁性コア61〜66と5箇所で交差している。交差部では導体線152は各磁性コア61〜66を貫通している。
【0033】
導体線151と導体線152との交差部は、絶縁膜を間に介して重ねており、導体線151と導体線152は電気的に絶縁されている。
図11に示す本実施例の磁気センサ361を用いた方位センサの構成例とその動作を図13と図21を参照して説明する。
図11に示す磁気検出素子361を図21に示すように検出回路に接続する。すなわち、磁気検出素子361の電極端子83、84、85、86をそれぞれ端子314、311、312、313に接続する。図13において、磁気検出素子361を矢印210で示す磁界H中に置くと、磁界Hのx軸成分Hxによる磁束Bxが磁性コア群78を通り、y軸成分Hyによる磁束Byが磁性コア群68を通る。図21において、まずスイッチ311A、314Aを閉にし、スイッチ312A、313Aを開にすると、導体線141が接続点320と接続点330間に接続される。これにより、磁性コア群68を通る磁界Hのy軸成分Hyの強さが検出される。次にスイッチ311A、314Aを開にし、スイッチ312A、313Aを閉にすると、導体線142が接続点320、330間に接続される。これにより磁性コア群78を通るx軸成分Hxの強さが検出される。検出結果に基づいて方位及び磁界強度を求める処理は前記第1実施例の場合と同じである。
【0034】
本実施例によれば、例えば図10の(a)に示すように、磁性コア群60と磁性コア群70とを直交させているので、磁性コア群60と70の占有面積が前記第1及び第2の実施例のものより大幅に少なくなる。その結果、磁気検出素子の小型化が図れる。本実施例のように磁性コア群60と70を直交させても、磁性コアに流入する磁束は、反磁界の少ない長手方向に通りやすいので、x軸成分Hxによる磁束は磁性コア群68の方を通り、y軸成分Hyによる磁束は磁性コア群78の方を通る。従って方位センサとしての機能は前記第1及び第2実施例のものと同様である。
【0035】
《第4実施例》
本発明の第4実施例は、図8に示す本発明の第2実施例の磁気検出素子300Aの製造方法であり、以下図14を参照して説明する。
図14の(a)、(b)、(c)及び(d)は製造の各工程における磁気検出素子の平面図である。
図14の(a)において、NiTiMgで表される非磁性セラミックの基板100を用意する。図14の(b)において、基板100の全面にアモルファスの第1の軟磁性膜を形成し、所定の熱処理を施して磁気特性を調整した後、半導体処理プロセスに使用されるイオンミリング処理により、図14の(b)に示す逆V字形の軟磁性膜を残して他の部分を除去して、磁性コア271〜277を形成する。
【0036】
磁性コア271〜277の上に絶縁膜としての第1の酸化シリコン膜を成膜する(図示省略)。第1の酸化シリコン膜の上に銅の膜を形成し、図14の(c)に示すように、銅の膜のパターン形成により、ジグザグの導体線101及び導体線101の両端につながる電極端子83、84、及びジグザグの導体線102及び導体線102の両端につながる電極端子85、86を成膜する。このとき、第1の酸化シリコン膜はパターン形成をせず全面に残す。次に全面に第2の酸化シリコン膜を形成し(図示省略)、導体線101、102の上の酸化シリコン膜を残して、第1及び第2の酸化シリコン膜をパターン形成で除く。第1及び第2の酸化シリコン膜の残部のパターンは導体線101、102の近傍のみとし、あまり大きくしないようにするのが望ましい。これは、次工程で形成する第2磁性コアと、先に形成した第1の磁性コアとの間に存在する酸化シリコン膜の面積がなるべく少ない方が検出出力の増加に望ましいからである。上記の構成により導体線と磁性コアの間は電気的に絶縁される。
【0037】
図14の(d)において、酸化シリコン膜を含む磁性コア271〜277の上に第2の軟磁性膜を形成し、イオンミリング処理により磁性コア281〜287を形成する。磁性コア271〜277と磁性コア281〜287によって、図8に示す磁性コア群40及び50が形成される。
最後に全面に表面保護膜としてアルミナの膜を成膜し(図示省略)、イオンミリング処理により電極端子83〜86の部分のアルミナ膜を除去して、磁気検出素子300Aが完成する。
【0038】
本実施例の製造方法によれば、磁性コア271〜277、281〜287、導電線101、102及び電極端子83〜86を、半導体素子製造用の加工装置を用いて製造することができる。半導体素子の製造では大きなウエハーに多数の素子をパターン形成して、一度に多数の特性のそろった素子を作ることができる。本実施例の製造方法によれば大きなウエハー上に多数の磁気検出素子のパターンを形成して処理することにより、特性のそろった磁気検出素子の大量生産をすることができるので、高品質の磁気検出素子を安価に提供することができる。
第4実施例では、図8に示す磁気検出素子300Aの製造方法について説明したが、本実施例の製造方法は図2、図3、図7に示すそれぞれの磁気検出素子200、200A、300の製造にも同様に適用できる。
【0039】
《第5実施例》
本発明の第5実施例は図9に示す本発明の第2実施例の磁気検出素子300Bの製造方法であり、以下、図15を参照して説明する。図15の(a)から(e)は製造の各工程における磁気検出素子の平面図である。
非磁性のセラミック(NiTiMg)の基板100の全面にアモルファスの軟磁性膜を形成する。軟磁性膜に所定の熱処理を施して磁気特性を調整した後、イオンミリング処理により図15の(b)に示す逆V字形の軟磁性膜を残し、磁性コア271〜277を形成する。磁性コア271〜277の上に第1の酸化シリコン膜を成膜する。第1の酸化シリコン膜の処理は前記第4実施例と同様である。
図15の(c)に示すように、銅の膜により導体線111A、111B、111C及び導体線112A、112B、112Cを形成するとともに、電極端子83〜86を形成する。導体線111Aの上端は電極端子84につながっており、導体線111Cの下端は電極端子83につながっている。導体線112Aの上端は電極端子86につながっており、導体線112Cの下端は電極端子85につながっている。
【0040】
導体線111B、112Bはこの段階ではどこにもつながっていない。磁性コア271〜277の上に設けられる導体線111A〜111C及び112A〜112Cは第1の酸化シリコン膜の上に形成される。
次に基板100の全面に第2の酸化シリコンの膜を成膜し、イオンミリングにより、導体線111A〜111C及び導体線112A〜112Cの領域以外の酸化シリコン膜を除去する。残った酸化シリコン膜のパターンは導体線111A〜111C及び112〜112Cの領域よりあまり大きすぎないようにする。図15の(d)において、前記磁性コア271〜276の上に他の磁性コア281〜287をアモルファスの軟磁性膜により形成し、熱処理により磁気特性を調整する。
磁性コア271〜277と磁性コア281〜287によって図9に示す磁性コア群40及び50が形成される。磁性コア281〜287の上に第3の酸化シリコン膜を形成する。第3の酸化シリコン膜に、イオンミリングにより、導体線111A、111B、111Cの各端部と次に形成する導体線111D、111Eの各端部が接続されてコイル状になるように、接続部としての窓を形成する。
【0041】
図5の(e)において、第3の酸化シリコン膜の上に銅の膜による導体線111D、111E及び121D、121Eをパターン形成する。このとき、導体線111Dの下端は導体線111Aの下端につながり、導体線111Dの上端は導体線111Bの上端につながるように成膜される。
また導体線111Eの下端は導体線111Bの下端につながり、導体線111Eの上端は導体線111Cの上端につながるようになされる。導体線121D及び121Eについても同様に導体線112A、112B、112Cにそれぞれつながるよう成膜される。これにより、電極端子83から電極端子84に至るコイル状の導体線111が形成され、かつ電極端子85から86に至るコイル状の導体線112が形成される。
最後に保護膜としてアルミナ膜を全面に成膜し、イオンミリングにより電極端子83〜36の部分のアルミナ膜を除去して完成する。
【0042】
《第6実施例》
本発明の第6実施例は、第3実施例で説明した図11の磁気検出素子361の製造方法であり、以下、図16を参照して説明する。
図16の(a)に示すNiTiMgのセラミックを用いた非磁性基板340の上にアモルファスの第1の軟磁性膜を製膜し、熱処理により磁気特性を制御した後、半導体プロセスのイオンミリングにより図11の(b)に示すように、井げた形状の集合体である第1の磁性コア140Aをパターン形成する。第1の磁性コア140Aの上に絶縁膜として第1の酸化シリコン膜を製膜し(図示省略)、その上に第1の銅膜を形成して、イオンミリングにより図11の(c)に示すように導体線142、及び電極端子85、86をパターン形成する。このとき第1の酸化シリコン膜はパターン形成せずに残す。
【0043】
次に基板340の全面に第2の酸化シリコン膜(図示省略)を製膜する。第2の酸化シリコン膜の上に第2の銅膜を形成し、図16の(d)に示すように、導体線141、及び電極端子83、84をパターン形成する。このとき、第2の酸化シリコン膜はパターン形成せずに残す。さらに全面に第3の酸化シリコン膜を形成し(図示省略)、導体線141、142と次に形成する磁性コアが接触しないように第1第2第3の酸化シリコン膜をパターン形成する。ここで重要なことは酸化シリコンのパターンを導体線141,142のパターンより大きくしすぎないことである。この後に形成する第2の磁性コアと先に形成した第1の磁性コアの間に存在する絶縁層の面積が少ない方が出力が向上する。次にアモルファスの第2の軟磁性膜を形成し、熱処理により磁気特性を制御した後、半導体プロセスのイオンミリングにより第2の磁性コア140Bをパターン形成する。最後に全面に保護膜としてのアルミナ膜を製膜し、イオンミリングにより電極端子83から86の部分に窓を開けて磁気検出素子361が完成する。
【0044】
磁気検出素子361の他の製造方法を図17を用いて説明する。図17の(a)に示すNiTiMgのセラミックの非磁性基板340の上にアモルファスの軟磁性膜を製膜し、熱処理により磁気特性を制御した後、半導体プロセスのイオンミリングにより図17の(b)に示す、多数の井げた形状の集合体の第1の磁性コア140Aをパターン形成する。その上の全面に絶縁膜として第1の酸化シリコン膜を製膜する(図示省略)。さらにその上に銅膜を製膜し、導体線141、142、及び電極端子83から86をパターン形成する。このとき、第1の酸化シリコン膜はパターン形成せずに残す。次に第2の酸化シリコン膜を全面に製膜し(図示省略)、導体線141、142と次に形成する磁性コアとが接触しないように第1及び第2の酸化シリコン膜をパターン形成する。ここで重要なことは酸化シリコンのパターンを導体線141、142のパターンより大きくしすぎないことである。これは、次に形成する第2の磁性コアと先に形成した第1の磁性コアの間に存在する絶縁層の面積が少ない方が出力が向上するからである。次にアモルファスの第2の軟磁性膜を製膜し、熱処理により磁気特性を制御した後、半導体プロセスのイオンミリングにより第2の磁性コア140Bをパターン形成する。最後に保護膜として全面にアルミナ膜を製膜し(図示省略)、イオンミリングにより電極端子83から86の部分に窓を開けて磁気検出素子361Aが完成する。
本実施例の磁気検出素子361Aは、導体線141と導体線142が電気的につながっている。従って図21に示すように、スイッチ311A、312A、313A、314Aで切替えて導体線141と142に交互に通電する構成において使用するのに適している。
【0045】
図18は、図12に示す磁気検出素子351の製造方法を示す。図18において、NiTiMgのセラミックの非磁性基板340の上にアモルファスの第1の軟磁性膜を製膜し、熱処理により磁気特性を制御した後、図18の(b)に示すように、半導体プロセスのイオンミリングにより多数の井げた形状の集合体の第1の磁性コア150Aをパターン形成する。その上の全面に絶縁膜として第1の酸化シリコン膜を製膜する。第1の酸化シリコン膜の上に導電体の銅膜を製膜し、導体線152、電極端子85、86をパターン形成する。このとき、第1の酸化シリコン膜はパターン形成せずに残す。全面に第2の酸化シリコン膜を製膜し、その上に導電体の第2の銅膜を製膜し、導体線151、及び電極端子83、84をパターン形成する。このとき、第2の酸化シリコン膜はパターン形成せずに残す。次に第3の酸化シリコン膜を製膜し、導体線151、152と次に形成する磁性コアとが接触しないように第1、第2、第3の酸化シリコン膜をパターン形成する。ここで重要なことは酸化シリコンのパターンを導体線151、152のパターンより大きくしすぎないことである。これは次に形成する第2の磁性コアと第1の磁性コアとの間に存在する絶縁層の面積は少ない方が出力が向上するからである。アモルファスの第2の軟磁性膜を製膜し、熱処理により磁気特性を制御した後、半導体プロセスのイオンミリングにより第2の磁性コア150Bをパターン形成する。最後に全面に保護膜としてアルミナ膜を製膜し、イオンミリングにより電極端子83から86に窓を開けて磁気検出素子351が完成する。
【0046】
前記の各実施例では、アモルファスの軟磁性体膜を用いたが、実効透磁率の優れたFe系、Co系の金属磁性体膜、酸化物磁性体膜等の磁性体も使用可能である。導電性金属膜としては銅を用いたが、比抵抗の小さな金(Au)、銀(Ag)などの金属膜でもよい。種類の異なる金属の膜を組合せてもよい。また、絶縁膜として酸化シリコンを用いたが、アルミナ、ガラスなどの無機質の誘電体膜でもよい。また、基板はNiTiMgのセラミック基板を用いたが、AlTiCなど他のセラミックやガラス系材料又はカーボン基板を用いてもよい。保護膜としてアルミナを用いたが、SiO2等の他の誘電体、樹脂等を用いてもよい。直流バイアス磁界を与える方法として直流をキャリア電流に重畳する方法を用いたが、永久磁石や外部コイルを用いてもよい。
製造方法において、エッチング方法として主としてイオンミリング処理を用いたが、ウェットエッチング等、他のエッチング方法を用いてもよい。製膜方法も主としてスパッタリングにより行ったが、蒸着、メッキ等の方法を用いてもよい。
磁性コアや導体線の本数等の構成を変えても問題ない。
また、本発明の磁気検出素子を方位センサ以外の磁気検出センサとして使用できるのはもちろんである。
【0047】
【発明の効果】
本発明は上記の各実施例の詳細な説明から明らかなように、MI磁気検出素子に用いる磁性素子を構成する際、磁性コアの長手方向の向きが異なる2組のコアを同一基板上に同時にパターン形成する。これにより磁気検出素子の小型化、構造の簡略化ができる。方位センサを構成する高周波発振器、高周波増幅器等を半導体製造プロセスにより磁気検出素子の基板上に同時に構成すれば、方位センサの1チップ化ができるのでさらに小型化低コスト化が可能となり実用的効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の磁性素子の平面図
【図2】本発明の第1実施例の磁性素子を用いた磁気検出素子の平面図
【図3】第1実施例の磁気検出素子他の例の平面図
【図4】第1実施例の磁気検出素子の更に他の例の平面図
【図5】第1実施例の磁気検出素子の動作を示す平面図
【図6】本発明の第2実施例の磁性素子の平面図
【図7】本発明の第2実施例の磁性素子を用いた磁気検出素子の平面図
【図8】第2実施例の他の例の磁気検出素子の平面図
【図9】第2実施例の磁気検出素子の更に他の例の平面図
【図10】(a)及び(b)は本発明の第3実施例の磁性素子の平面図
【図11】本発明の第3実施例の磁気検出素子の平面図
【図12】第3実施例の磁気検出素子の他の例の平面図
【図13】第3実施例の磁気検出素子の動作を示す平面図
【図14】(a)から(d)は本発明の第4実施例の磁気検出素子の製造方法を示す平面図
【図15】(a)から(e)は本発明の第5実施例の磁気検出素子の製造方法を示す平面図
【図16】(a)から(e)は本発明の第6実施例の磁気検出素子の製造方法を示す平面図
【図17】(a)から(d)は本発明の第6実施例の磁気検出素子の他の製造方法を示す平面図
【図18】(a)から(e)は、本発明の第6実施例の磁気検出素子の他の製造方法を示す平面図
【図19】本発明の第1から第6実施例に共通の、磁気検出素子の部分断面図
【図20】本発明の第1及び第2実施例の磁気検出素子を用いた方位センサの回路ブロック図
【図21】本発明の第3実施例の磁気検出素子を用いた方位センサの回路ブロック図
【図22】従来の磁気検出素子の平面図
【図23】図22のXXIII−XXIII断面図
【図24】従来の磁気検出素子の平面図
【符号の説明】
20,30,40,50,60,70,68,78: 磁性コア群
21〜27,31〜37,41〜47,51〜57,61〜66,71〜76,271〜277,281〜287: 磁性コア
81,82,101,102,111,112,141,142,151,152,: 導体線
83,84,85,86: 電極端子
100,340: 基板
190,290,350,360: 磁性素子
200,200A,200B,300,300A,300B,351,361,:磁気検出素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic sensing element utilizing the magnetic impedance effect, in which the impedance of a detection conductor is changed by magnetism or a magnetic field, a magnetic element used for the magnetic sensing element, a method for manufacturing the magnetic element and the magnetic sensing element, and a magnetic sensing element. Directional sensor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a magnetic detection element (magnetic sensor) for detecting a weak magnetism or a magnetic field, a magnetoresistance effect type magnetic sensor (hereinafter, referred to as an MR sensor) has been conventionally known. In an MR sensor, a magnetic field is detected using a magnetoresistance effect in which the resistance of a conductor of the MR sensor changes according to the strength of the magnetic field. Since the amount of change in the resistance value of the conductor due to the magnetoresistance effect is the same even when the direction of the magnetic field is reversed, the polarity (N or S) of the magnetic field cannot be detected. In order to detect the polarity of the magnetic field by the MR sensor, a bias magnetic field is applied to the MR sensor so that the change in resistance due to the magnetic field changes according to the polarity of the magnetic field. As a method of applying a bias magnetic field, there are a method of providing a conductor near the magnetic pole of the MR sensor and flowing a bias current through the conductor, and a method of disposing permanent magnet films at both ends of the magnetic pole. The MR sensor detects a magnetic field based on a change in DC resistance of the conductor due to an external magnetic field, and the change in DC resistance is greatly affected by a magnetic material. The magnetic field detection sensitivity of an MR sensor using a general magnetic material is about 0.1% to 3% / Oe, which is not very high.
[0003]
As a magnetic sensor having higher detection sensitivity than the MR sensor, there is a magnetic sensor that utilizes the magnetic impedance effect. In this type of magnetic sensor, a magnetic field is detected based on a phenomenon in which the magnetic permeability of a soft magnetic material changes due to magnetism, and the change in magnetic permeability changes the impedance of a conductor in a magnetic circuit. Typical detection sensitivity of this type of magnetic sensor is 6% / Oe or more.
An example of a magnetic sensor using the magnetic impedance effect is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-63832 (hereinafter referred to as a conventional example). FIG. 22 is a plan view of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the azimuth is detected by the conventional
[0005]
There are two methods for making the
In the first method, the
[0006]
In the second method, the
An object of the present invention is to provide an inexpensive azimuth detector based on a small and highly accurate magnetic impedance effect.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The magnetic element according to the present invention includes a first magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films are arranged on a non-magnetic substrate in parallel with each other by sequentially shifting a predetermined distance in a longitudinal direction of the strip, and the substrate. On the second, a plurality of strip-shaped soft magnetic films having a longitudinal direction in a direction different from the longitudinal direction of the first magnetic core are sequentially displaced by a predetermined distance in the longitudinal direction of the strip and arranged in parallel. It has a magnetic core.
According to the present invention, a first magnetic core in which strip-shaped soft magnetic films are sequentially shifted in the longitudinal direction by a predetermined distance and arranged in parallel, and a strip-shaped soft magnetic film whose longitudinal direction is different from the first magnetic core. The film is combined with a second magnetic core in which the films are sequentially shifted in the longitudinal direction by a predetermined distance and arranged in parallel. Thereby, the area of the first and second magnetic cores occupying the substrate is reduced, and a small-sized magnetic element can be obtained.
[0008]
A magnetic element according to another aspect of the present invention includes a first magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films are arranged in parallel on a non-magnetic substrate, and a plurality of strip-shaped orthogonal to the first magnetic core. Has a second magnetic core made of a soft magnetic film.
According to the present invention, since the first magnetic core and the second magnetic core are orthogonal to each other, the area of the first and second magnetic cores occupying on the substrate is minimized, and the size of the magnetic element can be further reduced. realizable.
The magnetic sensing element of the present invention is a first magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films are arranged on a non-magnetic substrate in parallel with each other by sequentially shifting a predetermined distance in the longitudinal direction of the strip and the substrate. On the second, a plurality of strip-shaped soft magnetic films having a longitudinal direction in a direction different from the longitudinal direction of the first magnetic core are sequentially displaced by a predetermined distance in the longitudinal direction of the strip and arranged in parallel. Magnetic core. A first conductor wire penetrating through the plurality of first magnetic cores, and a second conductor wire penetrating through the plurality of second magnetic cores and having electrode terminals at both ends, respectively. Have.
According to the present invention, a first magnetic core in which strip-shaped soft magnetic films are sequentially shifted in the longitudinal direction by a predetermined distance and arranged in parallel, and a strip-shaped soft magnetic film whose longitudinal direction is different from the first magnetic core. The film is combined with a second magnetic core in which the films are sequentially shifted in the longitudinal direction by a predetermined distance and arranged in parallel. Thereby, the area of the first and second magnetic cores occupying on the substrate is reduced. By providing conductor wires on the first and second magnetic cores, a small-sized magnetic sensing element can be obtained.
[0009]
According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic sensing element comprising: a first magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films are arranged in parallel on a non-magnetic substrate; a plurality of strip-shaped orthogonal to the first magnetic core; A second magnetic core made of a soft magnetic film, a first conductor line penetrating the first magnetic core, penetrating the second magnetic core at both ends, and a second conductor having electrode terminals at both ends. It has two conductor wires.
According to the present invention, since the first magnetic core and the second magnetic core are orthogonal to each other, the area of the first and second magnetic cores occupying the substrate shape is minimized. By providing the first and second magnetic cores with the conductor wires, further downsizing of the magnetic sensing element can be realized.
[0010]
The method for manufacturing a magnetic sensing element according to the present invention includes the steps of: forming a soft magnetic film on a non-magnetic substrate; forming a strip-shaped first magnetic core pattern by ion milling; Forming a non-magnetic and non-conductive film thereon and forming a pattern of a first insulating film by ion milling; forming a conductive film on the first insulating film by ion milling; Forming a first conductor line of at least one desired shape, forming a non-magnetic and non-conductive film on the first conductor line, and forming a pattern of a second insulating film by ion milling Forming a soft magnetic film on the second insulating film, forming a pattern of the second magnetic core by ion milling, and forming a non-conductive protective film on the entire surface of the substrate. Forming a shape.
According to the present invention, since the first and second magnetic cores and the conductor wires are manufactured by the pattern forming method, a magnetic sensing element having uniform characteristics can be manufactured at low cost.
[0011]
The azimuth sensor according to the present invention includes a magnetic detection element according to any one of claims 7 to 17, a high-frequency current source that supplies a high-frequency current to a first conductor wire and a second conductor wire of the magnetic detection element, DC bias applying means for applying a DC bias magnetic field in a direction parallel to the direction of the detected magnetic field to the magnetic core and the second magnetic core, and detecting a high frequency voltage generated at the electrode terminals of the first and second conductor wires. High-frequency amplifier.
According to the present invention, since the magnetic detection element formed small is used, the size of the direction sensor can be reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0013]
<< 1st Example >>
FIG. 1 is a plan view of a magnetic element according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, on a
[0014]
FIG. 2 shows a magnetic detection system in which each of the
[0015]
FIG. 19 is a sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. In the configuration of the magnetic detection element 200 shown in FIG. 19, the
[0016]
FIG. 3 is a plan view of a
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
FIG. 4 is a plan view of a
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
A configuration example and operation of an azimuth sensor that detects the strength and direction of a magnetic or magnetic field using any one of the
In the example of FIG. 5, the
[0023]
By connecting the
In FIG. 5, the
In FIG. 20, first, the
[0024]
5, the magnetic permeability of the
Next, the
[0025]
As the number of magnetic cores increases, the number of locations through which the conductor wire penetrates increases, so that the detection sensitivity as an azimuth sensor increases, but the outer dimensions increase. Further, in the
[0026]
In the magnetic element 190 shown in FIG. 1, each of the rectangular
[0027]
<< 2nd Example >>
A
In the
[0028]
FIG. 7 is a plan view of a
FIG. 8 is a plan view of a
[0029]
FIG. 9 is a plan view of a
In the
[0030]
<< 3rd Example >>
The
In FIG. 10A, on a
[0031]
FIG. 10B is a plan view of an example of the
FIG. 11 is a plan view of a
[0032]
FIG. 12 is a plan view of a
[0033]
The intersection of the
An example of the configuration of the azimuth sensor using the
The
[0034]
According to the present embodiment, for example, as shown in FIG. 10A, the
[0035]
<< 4th Example >>
The fourth embodiment of the present invention is a method for manufacturing the
(A), (b), (c) and (d) of FIG. 14 are plan views of the magnetic sensing element in each step of manufacturing.
In FIG. 14A, a nonmagnetic
[0036]
A first silicon oxide film as an insulating film is formed on the
[0037]
In FIG. 14D, a second soft magnetic film is formed on
Finally, an alumina film is formed as a surface protection film on the entire surface (not shown), and the alumina film at the
[0038]
According to the manufacturing method of this embodiment, the
In the fourth embodiment, the method of manufacturing the
[0039]
<< 5th Example >>
The fifth embodiment of the present invention is a method of manufacturing the
An amorphous soft magnetic film is formed on the entire surface of a nonmagnetic ceramic (NiTiMg)
As shown in FIG. 15C, the
[0040]
At this stage, the
Next, a second silicon oxide film is formed over the entire surface of the
The
[0041]
In FIG. 5E,
The lower end of the
Finally, an alumina film is formed on the entire surface as a protective film, and the alumina film in the
[0042]
<< Sixth Embodiment >>
The sixth embodiment of the present invention is a method of manufacturing the
An amorphous first soft magnetic film is formed on a
[0043]
Next, a second silicon oxide film (not shown) is formed on the entire surface of the
[0044]
Another manufacturing method of the
In the
[0045]
FIG. 18 shows a method of manufacturing the
[0046]
In each of the above embodiments, an amorphous soft magnetic film is used, but a magnetic material such as an Fe-based, Co-based metal magnetic film, or an oxide magnetic film having an excellent effective magnetic permeability can also be used. Although copper is used as the conductive metal film, a metal film such as gold (Au) or silver (Ag) having a small specific resistance may be used. Different kinds of metal films may be combined. Although silicon oxide is used as the insulating film, an inorganic dielectric film such as alumina or glass may be used. Although the substrate used was a NiTiMg ceramic substrate, another ceramic such as AlTiC, a glass-based material, or a carbon substrate may be used. Although alumina was used as the protective film,
In the manufacturing method, an ion milling process is mainly used as an etching method, but another etching method such as wet etching may be used. Although the film formation method was mainly performed by sputtering, a method such as vapor deposition or plating may be used.
There is no problem even if the configuration such as the number of magnetic cores and conductor wires is changed.
Further, it goes without saying that the magnetic detection element of the present invention can be used as a magnetic detection sensor other than the direction sensor.
[0047]
【The invention's effect】
As will be apparent from the detailed description of each of the above embodiments, when the present invention is configured with a magnetic element used for an MI magnetic detecting element, two sets of cores having different longitudinal directions of the magnetic cores are simultaneously formed on the same substrate. Form a pattern. Thus, the size and structure of the magnetic sensing element can be reduced. If the high-frequency oscillator, high-frequency amplifier, and other components of the azimuth sensor are simultaneously configured on the substrate of the magnetic sensing element by a semiconductor manufacturing process, the azimuth sensor can be made into one chip, which can further reduce the size and cost, resulting in practical effects. large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a magnetic element according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a magnetic detection element using the magnetic element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of another example of the magnetic sensing element of the first embodiment.
FIG. 4 is a plan view of still another example of the magnetic sensing element of the first embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing the operation of the magnetic sensor of the first embodiment.
FIG. 6 is a plan view of a magnetic element according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a magnetic sensing element using a magnetic element according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of another example of the magnetic sensing element of the second embodiment.
FIG. 9 is a plan view of still another example of the magnetic sensing element of the second embodiment.
FIGS. 10A and 10B are plan views of a magnetic element according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view of a magnetic sensing element according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view of another example of the magnetic sensor of the third embodiment.
FIG. 13 is a plan view showing the operation of the magnetic sensor of the third embodiment.
14 (a) to (d) are plan views showing a method for manufacturing a magnetic sensing element according to a fourth embodiment of the present invention.
FIGS. 15A to 15E are plan views showing a method for manufacturing a magnetic sensing element according to a fifth embodiment of the present invention.
16 (a) to (e) are plan views showing a method for manufacturing a magnetic sensing element according to a sixth embodiment of the present invention.
17 (a) to (d) are plan views showing another method for manufacturing the magnetic sensing element according to the sixth embodiment of the present invention.
FIGS. 18A to 18E are plan views showing another method for manufacturing the magnetic sensing element according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a partial sectional view of a magnetic sensing element common to the first to sixth embodiments of the present invention.
FIG. 20 is a circuit block diagram of a direction sensor using the magnetic detection elements according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 21 is a circuit block diagram of a direction sensor using a magnetic detection element according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a plan view of a conventional magnetic sensing element.
FIG. 23 is a sectional view taken along the line XXIII-XXIII of FIG. 22;
FIG. 24 is a plan view of a conventional magnetic sensing element.
[Explanation of symbols]
20, 30, 40, 50, 60, 70, 68, 78: magnetic core group
21 to 27, 31 to 37, 41 to 47, 51 to 57, 61 to 66, 71 to 76, 271-277, 281-287: Magnetic core
81, 82, 101, 102, 111, 112, 141, 142, 151, 152: conductor wire
83, 84, 85, 86: electrode terminals
100, 340: Substrate
190, 290, 350, 360: magnetic element
200, 200A, 200B, 300, 300A, 300B, 351, 361, magnetic detection element
Claims (23)
前記基板上に、前記第1の磁性コアの長手方向と異なる方向に長手方向を有する複数の短冊形の軟磁性膜を、前記短冊形の長手方向に順次所定距離だけずらせて平行に配置した第2の磁性コア
を有する磁性素子。A first magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films are sequentially arranged in parallel in the longitudinal direction of the strip by a predetermined distance on a non-magnetic substrate, and the first magnetic core on the substrate; A magnetic element having a second magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films having a longitudinal direction different from the longitudinal direction of the magnetic core are arranged in parallel in the longitudinal direction of the strip by being shifted sequentially by a predetermined distance.
前記第1の磁性コアに直交する複数の短冊形の軟磁性膜による第2の磁性コア
を有する磁性素子。A first magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films are arranged in parallel on a non-magnetic substrate; and a second magnetic core formed by a plurality of strip-shaped soft magnetic films orthogonal to the first magnetic core. Magnetic element.
前記基板上に、前記第1の磁性コアの長手方向と異なる方向に長手方向を有する複数の短冊形の軟磁性膜を、前記短冊形の長手方向に順次所定距離だけずらせて平行に配置した第2の磁性コア。
前記複数の第1の磁性コアをそれぞれ貫通し、両端に電極端子を有する第1の導体線及び
前記複数の第2の磁性コアをそれぞれ貫通し、両端に電極端子を有する第2の導体線
を有する磁気検出素子。A first magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films are arranged in parallel on a non-magnetic substrate by being sequentially shifted by a predetermined distance in the longitudinal direction of the strip,
On the substrate, a plurality of strip-shaped soft magnetic films having a longitudinal direction different from the longitudinal direction of the first magnetic core are arranged in parallel in such a manner that they are sequentially shifted by a predetermined distance in the longitudinal direction of the strip. 2 magnetic cores.
A first conductor wire penetrating through the plurality of first magnetic cores, and a second conductor wire penetrating through the plurality of second magnetic cores and having electrode terminals at both ends, respectively. Magnetic detecting element.
前記第2の導体線は、複数の第2の磁性コアのそれぞれを複数の場位置で貫通するとともに第2の磁性コアを巻回するコイルを形成することを特徴とする請求項7、8、9、10のいずれかに記載の磁気検出素子。The first conductor wire penetrates each of the plurality of first magnetic cores at a plurality of positions and forms a coil that winds the first magnetic core;
9. The coil according to claim 7, wherein the second conductor wire penetrates each of the plurality of second magnetic cores at a plurality of field positions and forms a coil that winds the second magnetic core. The magnetic sensing element according to any one of claims 9 and 10.
前記第1の磁性コアに直交する複数の短冊形の軟磁性膜による第2の磁性コア、
前記第1の磁性コアを貫通し、両端に電極端子を有する第1の導体線及び
前記第2の磁性コアを貫通し、両端に電極端子を有する第2の導体線
を有する磁気検出素子。A first magnetic core in which a plurality of strip-shaped soft magnetic films are arranged in parallel on a non-magnetic substrate;
A second magnetic core composed of a plurality of strip-shaped soft magnetic films orthogonal to the first magnetic core;
A magnetic sensing element having a first conductor line penetrating the first magnetic core and having electrode terminals at both ends and a second conductor line penetrating the second magnetic core and having electrode terminals at both ends.
第1の磁性コアの上に非磁性かつ非導電性の膜を形成し、イオンミリングにより、第1の絶縁膜のパターンを形成する工程、
前記第1の絶縁膜の上に導電性の膜を形成し、イオンミリングにより少なくとも一つの所望の形状の第1の導体線を形成する工程、
前記第1の導体線の上に非磁性かつ非導電性の膜を形成し、イオンミリングにより第2の絶縁膜のパターンを形成する工程、
前記第2の絶縁膜の上に軟磁性体の膜を形成し、イオンミリングにより第2の磁性コアのパターンを形成する工程、及び
基板の全面に非導電性の保護膜を所望の形状に形成する工程
を有する磁気検出素子の製造方法。Forming a film of a soft magnetic material on a non-magnetic substrate and forming a strip-shaped first magnetic core pattern by ion milling;
Forming a non-magnetic and non-conductive film on the first magnetic core and forming a pattern of the first insulating film by ion milling;
Forming a conductive film on the first insulating film and forming at least one first conductor line of a desired shape by ion milling;
Forming a non-magnetic and non-conductive film on the first conductor line, and forming a pattern of a second insulating film by ion milling;
Forming a soft magnetic film on the second insulating film, forming a pattern of the second magnetic core by ion milling, and forming a non-conductive protective film in a desired shape on the entire surface of the substrate; A method for manufacturing a magnetic sensing element, comprising:
前記第2の導体線の上に、非磁性かつ非導電性の膜を形成し第3の絶縁膜のパターンを形成する工程、及び
前記第3の絶縁膜の上に第2の軟磁性体の膜を形成し、イオンミリングにより第2の磁性コアのパターンを形成する工程
を更に有する請求項18記載の磁気検出素子の製造方法。Forming a conductive film on the second insulating film, and forming a second conductive line having a desired shape by ion milling;
Forming a non-magnetic and non-conductive film on the second conductor line to form a pattern of a third insulating film; and forming a second soft magnetic material on the third insulating film. 19. The method for manufacturing a magnetic sensing element according to claim 18, further comprising a step of forming a film and forming a pattern of the second magnetic core by ion milling.
前記磁気検出素子の第1の導体線及び第2の導体線にそれぞれ、検出磁界の方向と交わる方向に交流キャリア信号を流す交流電流源、
第1の磁性コア及び第2の磁性コアに、それぞれの検出磁界の方向に平行な方向の直流バイアス磁界を印加する直流バイアス印加手段及び
前記第1及び第2の導体線の電極端子に生じる高周波電圧を検出する高周波増幅器
を有する方位センサ。The magnetic detection element according to any one of claims 7 to 17,
An AC current source that supplies an AC carrier signal to each of the first conductor line and the second conductor line of the magnetic detection element in a direction intersecting the direction of the detection magnetic field;
DC bias applying means for applying a DC bias magnetic field in a direction parallel to the direction of the detection magnetic field to the first magnetic core and the second magnetic core, and a high frequency generated at the electrode terminals of the first and second conductor wires. A direction sensor having a high-frequency amplifier for detecting a voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002165190A JP2004012262A (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Magnetic element and magnetism detection element, manufacturing method thereof, and azimuth sensor using magnetic detection element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002165190A JP2004012262A (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Magnetic element and magnetism detection element, manufacturing method thereof, and azimuth sensor using magnetic detection element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004012262A true JP2004012262A (en) | 2004-01-15 |
Family
ID=30433088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002165190A Pending JP2004012262A (en) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Magnetic element and magnetism detection element, manufacturing method thereof, and azimuth sensor using magnetic detection element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004012262A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007093350A (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Canon Electronics Inc | Magnetic detection element |
-
2002
- 2002-06-06 JP JP2002165190A patent/JP2004012262A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007093350A (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Canon Electronics Inc | Magnetic detection element |
JP4625743B2 (en) * | 2005-09-28 | 2011-02-02 | キヤノン電子株式会社 | Magnetic detection element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1399748B1 (en) | Semimanufacture for a sensor for measuring a magnetic field | |
KR100645291B1 (en) | Magnetic sensor and method of producing the same | |
KR100698413B1 (en) | Magnetic sensor using giant magnetoresistive elements and method for manufacturing the same | |
CN104104376B (en) | Push-pull type chip overturns half-bridge reluctance switch | |
JP5174911B2 (en) | Magnetic sensor and magnetic sensor module | |
JP2008197089A (en) | Magnetic sensor element and method for manufacturing the same | |
CN107976645A (en) | Integrated multi-layer magnetoresistive sensor and its manufacture method | |
KR20080109683A (en) | Magnetic sensor and production method thereof | |
US20040150397A1 (en) | Magnetic sensor and method for manufacturing the same | |
JPH10256620A (en) | Giant magnetoresistive effect element sensor | |
US20220349921A1 (en) | Magnetic field detection apparatus and current detection apparatus | |
KR100438059B1 (en) | Plane magnetic sensor and plane magnetic sensor for multidimensional magnetic field analysis | |
US10816615B2 (en) | Magnetic sensor | |
JP2001159542A (en) | Rotation angle sensor and rotation angle sensor unit | |
JP2000338211A (en) | Magnetic sensor and its manufacture | |
JP2004012262A (en) | Magnetic element and magnetism detection element, manufacturing method thereof, and azimuth sensor using magnetic detection element | |
JP2003161770A (en) | Magnetism detecting element | |
JP4501858B2 (en) | Magneto-impedance element and current / magnetic field sensor | |
JP3835445B2 (en) | Magnetic sensor | |
JP4291455B2 (en) | Magnetic field sensor | |
JP2004184232A (en) | Magnetic sensing element, its manufacturing method and magnetic sensing device and azimuth sensor using the magnetic sensing element | |
WO2011033981A1 (en) | Magnetic sensor production method | |
JP2009302279A (en) | Method of manufacturing magnetic sensor | |
JP2004264215A (en) | Magnetic impedance element | |
JP2005326373A (en) | Magnetic sensing element and magnetic detector using the same |