JP2007227847A - Magnetic shield material, method of manufacturing magnetic shield material, and magnetic shield case - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁気センサや磁気ヘッド等の磁気デバイスを電磁環境における磁界から遮閉するための磁気シールド材に関する。 The present invention relates to a magnetic shield material for shielding magnetic devices such as a magnetic sensor and a magnetic head from a magnetic field in an electromagnetic environment.
電気機器や電子機器では、小型化とその機能の高性能化に伴い、これらの機器の内部には電磁現象による様々な方向及び強さの電磁界が輻輳している。このような電磁環境は、これらの機器内に設けられる、微弱な磁界を検出するための磁気センサや磁気ヘッドなど、磁性材料で構成された磁気デバイスに様々な影響を与える。特に磁気インピーダンス素子などの磁気センサは、電磁環境内の微弱な特定の磁界を検出するための磁気デバイスであるため、微弱な磁界にも反応するように構成されており、微弱な外部磁界によって生じる磁束を検出して電気信号として出力することができる。このように磁気センサに電磁環境から与えられる磁界は、磁気センサの検出出力の電気信号にノイズを生じさせて検出値のS/N比を悪化させるとともに誤差を生じさせる。また特に強い磁界は磁気センサの検出値に誤差を生じさせるだけではなく、磁気センサの動作及び磁気センサそのものに障害を与えるおそれがある。複雑な電磁環境を有する電子機器内に設置される磁気デバイスを、その電磁環境から保護して磁気による障害を防ぐために、磁気デバイスを磁気シールド材によって囲み、磁気デバイスに侵入する磁界を遮断する磁気シールド法が知られている。磁気シールド法では、磁気デバイスを高透磁率を有する磁気シールド材で囲み、電磁環境により磁気デバイスに侵入する磁界を磁気シールド材に導き内部への侵入する磁界を遮断または減少させている。高透磁率を有する磁気シールド材としては、ニッケルと鉄との合金であるパーマロイ(NiFe)、アモルファス磁性薄板等が知られている。特に高い透磁率を有する磁気シールド材としては、主要材料としてのNi及びFeに少量のマンガン(Mn)、シリコン(Si)、モリブデン(Mo)及び銅(Cu)を添加した、透磁率が20万を超える高透磁率磁性材料が特許文献1に示されている。この高透磁率磁性材料を用いた磁気ヘッド用のシールドケース内に磁気ヘッドを収納した例では良好なシールド効果が得られるとされている。
In electric equipment and electronic equipment, with miniaturization and higher performance of functions, electromagnetic fields of various directions and strengths due to electromagnetic phenomena are congested inside these equipment. Such an electromagnetic environment has various influences on a magnetic device made of a magnetic material such as a magnetic sensor or a magnetic head for detecting a weak magnetic field provided in these devices. In particular, a magnetic sensor such as a magneto-impedance element is a magnetic device for detecting a specific weak magnetic field in an electromagnetic environment, and therefore is configured to react to a weak magnetic field and is generated by a weak external magnetic field. Magnetic flux can be detected and output as an electrical signal. As described above, the magnetic field applied to the magnetic sensor from the electromagnetic environment causes noise in the electrical signal of the detection output of the magnetic sensor, thereby degrading the S / N ratio of the detection value and causing an error. Further, a particularly strong magnetic field not only causes an error in the detection value of the magnetic sensor, but also may cause an obstacle to the operation of the magnetic sensor and the magnetic sensor itself. To protect a magnetic device installed in an electronic device having a complicated electromagnetic environment from the electromagnetic environment and prevent damage due to magnetism, the magnetic device is surrounded by a magnetic shielding material to block a magnetic field entering the magnetic device. The shield method is known. In the magnetic shield method, a magnetic device is surrounded by a magnetic shield material having a high magnetic permeability, and a magnetic field entering the magnetic device due to an electromagnetic environment is guided to the magnetic shield material to block or reduce the magnetic field entering the inside. Known magnetic shield materials having high magnetic permeability include permalloy (NiFe), which is an alloy of nickel and iron, and an amorphous magnetic thin plate. As a magnetic shielding material having a particularly high magnetic permeability, a magnetic permeability of 200,000 is obtained by adding a small amount of manganese (Mn), silicon (Si), molybdenum (Mo) and copper (Cu) to Ni and Fe as main materials.
磁気シールド材の他の例として、一方向に磁化容易軸を有する複数の方向性電磁鋼板を、磁化容易軸を互いに直交させて積層した積層電磁鋼板が特許文献2に示されている。この積層電磁鋼板は、鉄にシリコン(Si)を添加した厚さ2mm以下の方向性電磁鋼板を積層して構成されており、相当の強磁界から地磁気程度の弱い直流磁界に対しても良好なシールド効果が得られるとされている。
As another example of the magnetic shield material,
図6の(a)及び(b)は、一定の方向に磁化容易軸をもつ磁性材を磁界中においたときの、磁界の強さと透磁率との関係を示すグラフである。磁性材は平板状であり、平板の面に沿う所定の方向Mに磁化容易軸を持っている。この磁性材を前記の方向Mの磁界中におき、磁界の強さを変えると、図6の(a)に示すように透磁率が変化する。図6(a)及び(b)の横軸の「+」、「−」は磁界の互に逆の方向を示す。磁界の強さが零又はその近傍では、透磁率は零又はそれに近い小さな値となる。磁界の強さが「+」または「−」の方向で零より大きくなると透磁率は増大し最大値μ1に達する。磁界の強さが「+」又は「−」の方向で更に大きくなると、透磁率は減少し最終的には零になる。
磁界の方向が、前記平板の面に沿う方向で方向Mに対して直角の方向(磁気困難軸)のとき、図6の(b)に示すように、磁界の強さが「+R」と「−R」の範囲では、透磁率は最大値μ1となる。磁界の強さが「+R」より大きい範囲及び「−R」より大きい範囲では透磁率は減少し最終的には零になる。以上の磁気特性から次のことが判る。外部磁界の方向が前記の方向Mのときは、強さが零又は零に近い磁界は磁性材を通過する。磁界の強さが、「+」又は「−」方向で大きくなるに従い、透磁率が増加して磁界は磁性材を通り難くなる。一方外部磁界の方向が方向Mに直角であるときは、強さが+Rより小さく−Rより大きい範囲の磁界は磁性材を透過しない。そのため、この磁性材で磁気シールドケースを作り内部に磁気センサを入れた場合、磁気センサは外部磁界を検出することができない。
When the direction of the magnetic field is a direction (hard magnetic axis) perpendicular to the direction M along the plane of the flat plate, the magnetic field strengths are “+ R” and “+” as shown in FIG. In the range of “−R”, the magnetic permeability is the maximum value μ1. In the range where the strength of the magnetic field is larger than “+ R” and the range larger than “−R”, the magnetic permeability decreases and finally becomes zero. The following can be seen from the above magnetic characteristics. When the direction of the external magnetic field is the direction M, the magnetic field whose strength is zero or close to zero passes through the magnetic material. As the strength of the magnetic field increases in the “+” or “−” direction, the magnetic permeability increases and the magnetic field becomes difficult to pass through the magnetic material. On the other hand, when the direction of the external magnetic field is perpendicular to the direction M, a magnetic field having a strength smaller than + R and larger than −R does not pass through the magnetic material. Therefore, when a magnetic shield case is made of this magnetic material and a magnetic sensor is inserted therein, the magnetic sensor cannot detect an external magnetic field.
前記の特許文献1及び2に示されている透磁率の高い磁気シールド材を用いて磁気センサや磁気ヘッド等の磁気デバイスに十分な磁気シールドを施すためには、磁気デバイスの周囲をすべて磁気シールド材で囲む必要がある。しかしながら磁気デバイスの周囲をすべて高透磁率の磁気シールド材で囲ったのでは、磁気デバイスで検出すべき磁界(被検出磁界)の磁束も磁気デバイスに到達できないので、被検出磁界を検出することができないことになる。被検出磁界の磁束が磁気デバイスに到達できるようにするためには、磁気シールド材の一部に開口を設ける必要がある。この開口からは、被検出磁界の磁束とともに、電磁環境による望まない磁束も侵入するので、被検出磁界の検出出力のSN比を悪化させる。特に強い電磁環境による磁界が生じるとき、磁気デバイス及びそれにつながる電子回路に障害を与えるおそれがある。
In order to provide a sufficient magnetic shield for a magnetic device such as a magnetic sensor or a magnetic head using the magnetic shielding material having a high magnetic permeability disclosed in
本発明は、磁気センサや磁気ヘッドなど、外部磁界を検出するための磁気デバイスの周囲をすべて磁気シールド材で覆っても、外部磁界の強さが所定値以下のときは所望の外部磁界を検出することができる磁気シールド材を提供することを目的とする。 The present invention detects a desired external magnetic field when the strength of the external magnetic field is below a predetermined value even if the magnetic device for detecting the external magnetic field, such as a magnetic sensor or a magnetic head, is entirely covered with a magnetic shield material. An object of the present invention is to provide a magnetic shield material that can be used.
本発明の磁気シールド材は、強磁性材料の層と反強磁性材料の層とを、それぞれの磁気異方性を示す方向が所定の角度で交差するように、非磁性材の層を介在させて積層している。 In the magnetic shield material of the present invention, the nonmagnetic material layer is interposed between the ferromagnetic material layer and the antiferromagnetic material layer so that the directions indicating the respective magnetic anisotropies intersect at a predetermined angle. Are stacked.
本発明の磁気シールド材は、非磁性基材の面上に、前記基材の面に沿う所定の方向に磁気異方性をもつように形成された第1の強磁性膜、前記第1の強磁性膜の上に、前記第1の強磁性膜の磁気異方性の方向に対して所定の角度異なる方向に磁気異方性をもつように形成された第1の反強磁性膜、第1の反強磁性膜の上に、前記第1の強磁性膜と同じ方向に磁気異方性をもつように形成された第2の強磁性膜、及び前記第2の強磁性膜の上に、磁気異方性の方向が、前記第1の反強磁性膜の磁気異方性の方向に対して180度異なるように形成された第2の反強磁性膜を有する。 The magnetic shield material of the present invention is a first ferromagnetic film formed on the surface of a nonmagnetic substrate so as to have magnetic anisotropy in a predetermined direction along the surface of the substrate. A first antiferromagnetic film formed on the ferromagnetic film so as to have magnetic anisotropy in a direction different from the direction of magnetic anisotropy of the first ferromagnetic film by a predetermined angle; On the first antiferromagnetic film, on the second ferromagnetic film formed so as to have magnetic anisotropy in the same direction as the first ferromagnetic film, and on the second ferromagnetic film And a second antiferromagnetic film formed so that the direction of magnetic anisotropy is 180 degrees different from the direction of magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic film.
本発明の他の観点の磁気シールド材は、非磁性基材の面上に、前記基材の面に沿う所定の方向に磁気異方性をもつように形成された第1の強磁性膜、前記第1の強磁性膜の上に、前記第1の強磁性膜の磁気異方性の方向に対して所定の角度異なる方向に磁気異方性をもつように形成された第1の反強磁性膜、第1の反強磁性膜の上に、前記第1の強磁性膜と同じ方向に磁気異方性をもつように形成された第2の強磁性膜、及び前記第2の強磁性膜の上に、磁気異方性の方向が、前記第1の反強磁性膜の磁気異方性の方向に対して180度異なるように形成された第2の反強磁性膜を有する積層体を、非磁性膜を介在させて複数積層したことを特徴とする。 A magnetic shield material according to another aspect of the present invention is a first ferromagnetic film formed on a surface of a nonmagnetic substrate so as to have magnetic anisotropy in a predetermined direction along the surface of the substrate. A first anti-strength formed on the first ferromagnetic film so as to have a magnetic anisotropy in a direction different from the direction of the magnetic anisotropy of the first ferromagnetic film by a predetermined angle. A second ferromagnetic film formed on the magnetic film, the first antiferromagnetic film, and having a magnetic anisotropy in the same direction as the first ferromagnetic film; and the second ferromagnetic film A laminate having a second antiferromagnetic film formed on the film so that the direction of magnetic anisotropy is 180 degrees different from the direction of magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic film A plurality of layers are laminated with a nonmagnetic film interposed.
本発明の磁気シールド材では、磁気シールド材に加えられる磁気の強さによって、前記磁気シールド材の透磁率が変化する。磁気シールド材に加えられる磁界の強さが所定値(以下、臨界磁界強度という)以下のときは、磁気シールド材の透磁率は低いので、被検出磁界は磁気シールド材を透過する。磁界の強さが前記臨界磁界強度を超えると、磁気シールド材の透磁率は急増するので磁界はこの磁気シールド材で遮断される。本発明の磁気シールド材で磁気デバイスの周囲をすべて覆う磁気シールド容器を構成し、この磁気シールド容器内に磁気デバイスを収納する。 In the magnetic shield material of the present invention, the magnetic permeability of the magnetic shield material changes depending on the strength of magnetism applied to the magnetic shield material. When the strength of the magnetic field applied to the magnetic shield material is equal to or less than a predetermined value (hereinafter referred to as critical magnetic field strength), the magnetic shield material has a low magnetic permeability, so that the detected magnetic field passes through the magnetic shield material. If the strength of the magnetic field exceeds the critical magnetic field strength, the magnetic shield material has a rapid increase in magnetic permeability, so that the magnetic field is blocked by the magnetic shield material. A magnetic shield container that covers the entire periphery of the magnetic device is configured with the magnetic shield material of the present invention, and the magnetic device is accommodated in the magnetic shield container.
前記臨界磁界強度を、磁気デバイスによって検出すべき被検出磁界の強さより大きな値に設定しておくと、電磁環境による磁界の強さが前記被検出磁界の強さより小さいときは、磁気シールド材の透磁率は低いので、被検出磁界の磁束は磁気シールド容器を透過して磁気デバイスに到達し検出される。 When the critical magnetic field strength is set to a value larger than the strength of the detected magnetic field to be detected by the magnetic device, when the strength of the magnetic field due to the electromagnetic environment is smaller than the strength of the detected magnetic field, Since the magnetic permeability is low, the magnetic flux of the detected magnetic field passes through the magnetic shield container and reaches the magnetic device and is detected.
電磁環境による磁界の強さが前記臨界磁界強度を超えると、磁気シールド材の透磁率が急増するので、被検出磁界及び電磁環境による磁界は磁気シールド容器によって遮断され、内部の磁気デバイスに到達しない。そのため、電磁環境による強い磁界が磁気デバイスに障害を与えるのを避けることができる。 If the strength of the magnetic field due to the electromagnetic environment exceeds the critical magnetic field strength, the magnetic shielding material's permeability increases rapidly, so that the magnetic field to be detected and the magnetic field due to the electromagnetic environment are blocked by the magnetic shield container and do not reach the internal magnetic device. . For this reason, it is possible to avoid a strong magnetic field due to the electromagnetic environment from damaging the magnetic device.
本発明の磁気シールド材の製造方法は、非磁性基材の面上に、前記基板の面に沿う第1の方向の磁界中において第1の強磁性膜を成膜する工程、前記第1の強磁性膜の上に、前記第1の方向と異なる第2の方向の磁界中において、第1の反強磁性膜を成膜する工程、前記第1の反強磁性膜の上に、前記第1の方向の磁界中において、第2の強磁性膜を成膜する工程、及び前記第2の強磁性膜の上に、前記第2の方向に対して180度異なる第3の方向の磁界中において、第2の反強磁性膜を成膜する工程を有する。 The method of manufacturing a magnetic shield material according to the present invention includes a step of forming a first ferromagnetic film on a surface of a nonmagnetic base material in a magnetic field in a first direction along the surface of the substrate, Forming a first antiferromagnetic film on the ferromagnetic film in a magnetic field in a second direction different from the first direction, and forming the first antiferromagnetic film on the first antiferromagnetic film. A step of forming a second ferromagnetic film in a magnetic field in one direction, and a magnetic field in a third direction that is 180 degrees different from the second direction on the second ferromagnetic film. And 2) forming a second antiferromagnetic film.
本発明の製造方法によれば、第1の強磁性膜、第1の反強磁性膜、第2の強磁性膜及び第2の反強磁性膜をそれぞれ異なる方向の磁界中において成膜する。磁界の方向を変えるという簡単な操作で2種類の膜を成膜することができるので製造コストが安い。 According to the manufacturing method of the present invention, the first ferromagnetic film, the first antiferromagnetic film, the second ferromagnetic film, and the second antiferromagnetic film are formed in different magnetic fields. Since two types of films can be formed by a simple operation of changing the direction of the magnetic field, the manufacturing cost is low.
本発明の磁気シールド材によると、外部磁界の強さが臨界磁界強度以下では、磁気シールド材の透磁率が低く外部磁界は磁気シールド材を透過する。従って外部磁界は磁気シールド材で囲まれた磁気検出部に到達する。臨界磁界強度を超える強い磁界があるときは、磁気シールド材の透磁率が急増するので、磁気シールド材でシールドされた磁気デバイスには、前記臨界磁界強度を超える強い外部磁界は印加されない。従って磁気デバイスが前記電磁環境における強い磁界によって障害をうけるおそれはない。 According to the magnetic shield material of the present invention, when the strength of the external magnetic field is less than or equal to the critical magnetic field strength, the magnetic shield material has a low magnetic permeability and the external magnetic field passes through the magnetic shield material. Accordingly, the external magnetic field reaches the magnetic detection unit surrounded by the magnetic shield material. When there is a strong magnetic field that exceeds the critical magnetic field strength, the magnetic permeability of the magnetic shield material increases rapidly. Therefore, a strong external magnetic field that exceeds the critical magnetic field strength is not applied to the magnetic device shielded by the magnetic shield material. Therefore, there is no risk that the magnetic device will be damaged by the strong magnetic field in the electromagnetic environment.
以下、本発明の磁気シールド材及びその製造方法の好適な実施例を図1から図5を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the magnetic shield material and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS.
《第1実施例》
本発明の第1実施例の磁気シールド材及びその製造方法を図1から図2を参照して説明する。
図1の(a)は、本発明の第1実施例の磁気シールド材の断面図であり、図1の(b)は前記磁気シールド材の分解斜視図である。
図2は本実施例の磁気シールド材を磁界中に置いたときの、磁界の強さ(横軸)と透磁率(縦軸)との関係を示すグラフである。
<< First Example >>
A magnetic shield material and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is a cross-sectional view of a magnetic shield material according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an exploded perspective view of the magnetic shield material.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the magnetic field strength (horizontal axis) and the magnetic permeability (vertical axis) when the magnetic shield material of this example is placed in a magnetic field.
図1を参照して本実施例の磁気シールド材の構成を説明する。図1の(a)及び(b)において、非磁性基板4の主面に第1の強磁性膜1を、矢印Ma1で示す方向の磁界中(以下、磁界Ma1という)においてNiFeのスパッタリングによって成膜する。強磁性膜1の厚みは5〜100nmである。厚みが5nmより薄くなったり、100nmより厚くなると、磁気特性が大幅に劣化する。基板4の材料としては、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、非磁性金属、ガラス、非磁性のセラミック等が用いられる。基板4の厚みは例えば、0.5mmである。次に強磁性膜1の上に第1の反強磁性膜2を、矢印Ma2で示す方向の磁界中(以下、磁界Ma2という)においてFeMn等のスパッタリングにより成膜する。反強磁性膜2の厚みは0.5〜50nmである。反磁性層2の厚みが0.5nmより薄いと強磁性膜との界面での交換力が弱まり、特性が劣化する。一方、50nmより厚くなると、強磁性膜間の磁気的な相互作用が弱まり、出力低下の原因となる。反強磁性膜2の材料としては、前記FeMnの他に、IrMn、PtMn、NiMn、NiOなどを用いることができる。磁界Ma2の方向は磁界Ma1の方向に対して90度異なっている。
With reference to FIG. 1, the structure of the magnetic shielding material of a present Example is demonstrated. 1 (a) and 1 (b), the first
反強磁性膜2の上に非磁性膜3を成膜する。非磁性膜3はTaのスパッタリングにより形成し、厚みは例えば、2nmである。
A
非磁性膜3の上に第2の強磁性膜1aを、矢印Ma3で示す方向の磁界(以下、磁界Ma3という)中においてNiFeのスパッタリングによって成膜する。磁界Ma3の方向は前記の磁界Ma1と同じである。また強磁性膜1aの厚さは、前記強磁性膜1とほぼ同じである。
A second ferromagnetic film 1a is formed on the
強磁性膜1aの上に第2の反強磁性膜5を、矢印Ma4で示す方向の磁界(以下、磁界Ma4という)中においてFeMn等のスパッタリングにより成膜する。磁界Ma4の方向は、磁界Ma2と逆方向(180度)である。最後に第2の反強磁性膜5の上に絶縁膜3を形成して板状の磁気シールド材が得られる。磁界Ma1、Ma2、Ma3及びMa4の発生手段としては永久磁石又は直流の電磁石を用い、磁界の強さは例えば500Oeである。スパッタリング装置には、三元マグネトロンスパッタリング装置を用い、真空中の連続処理でスパッタリング処理を行った。
A second
上記の処理によって強磁性膜1及び1a、反強磁性膜2及び5にはそれぞれ異なる方向の磁気異方性が付与される。強磁性膜1及び1aは軟磁気特性を示す。
By the above treatment, magnetic anisotropies in different directions are imparted to the
本実施例の磁気シールド材の臨界磁界強度は約1Oeである。すなわち、本実施例の磁気シールド材は外部磁界の磁界強度が1Oe以下では透磁率がほとんど零に近い。磁界強度が1Oeを超えると磁気シールド材の透磁率が急増し、磁気シールド材としての磁気遮閉機能を発生する。 The critical magnetic field strength of the magnetic shield material of this example is about 1 Oe. That is, the magnetic shielding material of the present example has a magnetic permeability almost close to zero when the magnetic field strength of the external magnetic field is 1 Oe or less. When the magnetic field strength exceeds 1 Oe, the magnetic permeability of the magnetic shield material increases rapidly, and a magnetic shielding function as a magnetic shield material is generated.
本発明の第1実施例の磁気シールド材の磁気特性について図2の(a)及び(b)を参照して説明する。例えば本実施例の磁気シールド材は平板状であり、平板の面に沿う所定の方向Mに磁化容易軸をもっている。磁化困難軸は、平板の面に沿う方向で前記磁化容易軸の方向Mに直角の方向にある。 The magnetic characteristics of the magnetic shield material according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. For example, the magnetic shield material of the present embodiment has a flat plate shape and has an easy axis of magnetization in a predetermined direction M along the plane of the flat plate. The hard axis of magnetization is in a direction perpendicular to the direction M of the easy axis of magnetization along the plane of the flat plate.
図2の(a)は、本実施例の板状の磁気シールド材にその磁化困難軸の方向に外部磁界を加えて測定した、外部磁界の強さと透磁率との関係を示し、同(b)は磁化容易軸の方向に外部磁界を加えたときの外部磁界の強さを透磁率との関係を示す。図2の(a)及び(b)はともに横軸が磁界の強さ(Oe)を示し、「+」、「−」は互いに逆方向の外部磁界を示す。また縦軸はともに透磁率(μ)を示す。 FIG. 2A shows the relationship between the external magnetic field strength and the magnetic permeability measured by applying an external magnetic field in the direction of the hard axis of magnetization to the plate-like magnetic shield material of this example. ) Shows the relationship between the permeability and the strength of the external magnetic field when an external magnetic field is applied in the direction of the easy axis. 2A and 2B, the horizontal axis indicates the magnetic field strength (Oe), and “+” and “−” indicate external magnetic fields in opposite directions. Both vertical axes represent magnetic permeability (μ).
図2の(a)において、外部磁界の強さが零から約±0.5Oeの範囲では透磁率は零に近い。外部磁界の強さが零から約±1Oeの範囲では透磁率は約600である。外部磁界の強さが1Oe(絶対値)を超えて大きくなると、透磁率も増加し、約10Oeで最大になる。 In FIG. 2A, the magnetic permeability is close to zero when the strength of the external magnetic field is in the range of zero to about ± 0.5 Oe. The magnetic permeability is about 600 when the strength of the external magnetic field ranges from zero to about ± 1 Oe. When the strength of the external magnetic field increases beyond 1 Oe (absolute value), the magnetic permeability increases and becomes maximum at about 10 Oe.
図2の(b)において、外部磁界の強さが零から約±0.5Oeの範囲にあるとき、透磁率は零に近い。従って被検出磁界及び外部磁界は磁気シールド材を透過するので、磁気シールド材で囲まれた磁気検出素子には被検出磁界が到達し、これを検出することができる。外部磁界の強さが零から約±1Oeの範囲では透磁率は約500である。透磁率が約500以下であれば、発明の磁気シールド材を磁界が透過するので被検出磁界を検出することができる。外部磁界の強さが1Oe(絶対値)を超えて大きくなると、透磁率はほぼ直線的に増加して約5Oeで最大値に達する。透磁率が500を超えると、磁気シールド材を透過する磁界が減少し始める。外部磁界の強さが5Oeを超えると透磁率は減少し、約10Oeで零になる。本実施例の磁気シールド材は±2Oe以上の外部磁界が加わると、透過する磁界は大幅に減少し、磁気シールドの効果が得られる。 In FIG. 2B, the magnetic permeability is close to zero when the strength of the external magnetic field is in the range from zero to about ± 0.5 Oe. Therefore, since the detected magnetic field and the external magnetic field are transmitted through the magnetic shield material, the detected magnetic field reaches the magnetic detection element surrounded by the magnetic shield material and can be detected. The magnetic permeability is about 500 when the strength of the external magnetic field is in the range of zero to about ± 1 Oe. If the magnetic permeability is about 500 or less, the magnetic field is transmitted through the magnetic shield material of the invention, so that the detected magnetic field can be detected. When the strength of the external magnetic field increases beyond 1 Oe (absolute value), the magnetic permeability increases almost linearly and reaches a maximum value at about 5 Oe. When the magnetic permeability exceeds 500, the magnetic field transmitted through the magnetic shield material starts to decrease. When the strength of the external magnetic field exceeds 5 Oe, the magnetic permeability decreases and becomes zero at about 10 Oe. When an external magnetic field of ± 2 Oe or more is applied to the magnetic shield material of this embodiment, the transmitted magnetic field is greatly reduced, and the magnetic shield effect can be obtained.
《第2実施例》
本発明の第2実施例の磁気シールド材を図3を参照して説明する。図において、本実施例の磁気シールド材は非磁性の基板4の主面に第1の磁性体10を設けている。第1の磁性体10は高透磁率を有し、磁性体10の原材料となる部材を機械加工により延伸したり、又は強い磁界中に置くことによって所定の方向に磁気異方性を付与した磁性薄帯である。第1の磁性体10の上に前記第1実施例におけるものと同様の第1の反強磁性膜2が、所定方向の磁界中におけるFeMnのスパッタリングにより成膜されている。
次に第1の反強磁性膜2の上に非磁性膜3を成膜する。非磁性膜3はTaのスパッタリングにより形成されている。
非磁性膜3の上に第2の磁性体10aを、その磁気異方性を示す方向が前記第1の磁性体10の磁気異方性を示す方向と同じになるように設ける。
<< Second Embodiment >>
A magnetic shield material according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the magnetic shield material of the present embodiment is provided with a first
Next, a
The second
第2の磁性体10aの上に第2の反強磁性膜5を、前記第1の反強磁性膜2の成膜時の磁界の方向とは逆方向の磁界中においてスパッタリングにより成膜する。
第2の反強磁性膜5の上に非磁性膜3を成膜し、更にその上に第1の磁性体10を設ける。以後反強磁性膜2、非磁性膜3、第2の磁性体10a、第2の反強磁性膜5及び非磁性膜3を順次前記と同様の工程で重ねて形成する。
本実施例では、第1及び第2の磁性体10及び10aを設けるときスパッタリングではなく既製の磁性薄帯を用いるので、前記第1実施例に比べて加工工程が簡略化されるとともに、加工時間が短縮される。
本実施例の磁気シールド材においても、図4の(a)及び(b)に示す特性が得られ、同様の磁気シールド効果が得られる。
A second
A
In this embodiment, when the first and second
Also in the magnetic shield material of the present embodiment, the characteristics shown in FIGS. 4A and 4B are obtained, and the same magnetic shield effect is obtained.
《第3実施例》
本発明の第3実施例は、本発明の前記第1及び第2実施例による磁気シールド材を用いて構成した磁気シールドケースに関するものである。図5は本実施例の磁気シールドケース20の断面図である。図において、磁気シールドケース20は前記第1又は第2実施例の磁気シールド材を用いて形成され、実質的に密閉容器である。磁気シールドケース20内には磁気シールドすべき対象物である磁気ヘッドなどの磁気センサ21が支持体22により支持されている。
<< Third embodiment >>
The third embodiment of the present invention relates to a magnetic shield case constructed using the magnetic shield material according to the first and second embodiments of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the
磁気シールドケース20の外部の磁界の強度が臨界磁界強度以下のときは、磁気センサ21によって検出されるべき被検出磁界及びそれ以外の電磁環境による磁界は、磁気シールドケース20の透磁率の低い磁気シールド材を透過して磁気センサ21により検出される。
When the strength of the magnetic field outside the
外部の磁界の強度が臨界磁界強度を超えると、シールドケース20の磁気シールド材の透磁率が高くなる。その結果外部の磁界により磁気シールドケース20に侵入しようとする磁束は透磁率が高くなった磁気シールド材の中を通る。そのため磁気シールドケース20内には侵入しない。すなわち外部の磁界に磁束は磁気シールドケース20によって遮断される。これにより、外部磁界が例えば放電や落雷など極めて大きな場合でも、それらによる磁界の影響が磁気シールドケース20内の磁気センサ21に及び、磁気センサ21及びこれにつながる電子回路に損傷を与えるのを防止することができる。
When the strength of the external magnetic field exceeds the critical magnetic field strength, the magnetic permeability of the magnetic shield material of the
本発明は、様々な方向及び強さの磁界が輻輳している電磁環境において用いる磁気センサなどのシールド材として利用可能である。 The present invention can be used as a shielding material for a magnetic sensor used in an electromagnetic environment in which magnetic fields of various directions and strengths are congested.
1、1a 強磁性膜
2、5 反強磁性膜
3 非磁性膜
4 基板
10、10a 磁性体
20 磁気シールドケース
21 磁気センサ
22 支持体
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の強磁性膜の上に、前記第1の強磁性膜の磁気異方性の方向に対して所定の角度異なる方向に磁気異方性をもつように形成された第1の反強磁性膜、
前記第1の反強磁性膜の上に、前記第1の強磁性膜と同じ方向に磁気異方性をもつように形成された第2の強磁性膜、及び
前記第2の強磁性膜の上に、磁気異方性の方向が、前記第1の反強磁性膜の磁気異方性の方向に対して180度異なるように形成された第2の反強磁性膜、
を有する磁気シールド材。 A first ferromagnetic film formed on the surface of the nonmagnetic substrate so as to have magnetic anisotropy in a predetermined direction along the surface of the substrate;
A first anti-strength formed on the first ferromagnetic film so as to have a magnetic anisotropy in a direction different from the direction of the magnetic anisotropy of the first ferromagnetic film by a predetermined angle. Magnetic film,
A second ferromagnetic film formed on the first antiferromagnetic film so as to have magnetic anisotropy in the same direction as the first ferromagnetic film; and A second antiferromagnetic film formed so that a direction of magnetic anisotropy is 180 degrees different from a direction of magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic film;
Magnetic shielding material having
前記第1の強磁性膜の上に、前記第1の強磁性膜の磁気異方性の方向に対して所定の角度異なる方向に磁気異方性をもつように形成された第1の反強磁性膜、
前記第1の反強磁性膜の上に、前記第1の強磁性膜と同じ方向に磁気異方性をもつように形成された第2の強磁性膜、及び
前記第2の強磁性膜の上に、磁気異方性の方向が、前記第1の反強磁性膜の磁気異方性の方向に対して180度異なるように形成された第2の反強磁性膜、
を有する積層体を、非磁性膜を介在させて複数積層したことを特徴とする磁気シールド材。 A first ferromagnetic film formed on the surface of the nonmagnetic substrate so as to have magnetic anisotropy in a predetermined direction along the surface of the substrate;
A first anti-strength formed on the first ferromagnetic film so as to have a magnetic anisotropy in a direction different from the direction of the magnetic anisotropy of the first ferromagnetic film by a predetermined angle. Magnetic film,
A second ferromagnetic film formed on the first antiferromagnetic film so as to have magnetic anisotropy in the same direction as the first ferromagnetic film; and A second antiferromagnetic film formed so that a direction of magnetic anisotropy is 180 degrees different from a direction of magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic film;
A magnetic shielding material comprising a plurality of laminated bodies each having a nonmagnetic film interposed therebetween.
前記第1の強磁性膜の上に、前記第1の方向と異なる第2の方向の磁界中において、第1の反強磁性膜を成膜する工程、
前記第1の反強磁性膜の上に、前記第1の方向の磁界中において、第2の強磁性膜を成膜する工程、及び
前記第2の強磁性膜の上に、前記第2の方向に対して180度異なる第3の方向の磁界中において、第2の反強磁性膜を成膜する工程、
を有する磁気シールド材の製造方法。 Forming a first ferromagnetic film on a nonmagnetic base material in a magnetic field in a first direction along the surface of the substrate;
Depositing a first antiferromagnetic film on the first ferromagnetic film in a magnetic field in a second direction different from the first direction;
Forming a second ferromagnetic film on the first antiferromagnetic film in a magnetic field in the first direction, and forming the second ferromagnetic film on the second ferromagnetic film. Forming a second antiferromagnetic film in a magnetic field in a third direction that is 180 degrees different from the direction;
The manufacturing method of the magnetic-shielding material which has.
A magnetic shield case for a magnetic sensor, comprising the magnetic shield material according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006050099A JP2007227847A (en) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | Magnetic shield material, method of manufacturing magnetic shield material, and magnetic shield case |
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- 2006-02-27 JP JP2006050099A patent/JP2007227847A/en active Pending
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