JP2809109B2 - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁界を作用させた時に
電気抵抗値が変化するという性質を利用して磁気の検
出、磁性体の存在や移動の検出を行なう磁気抵抗効果素
子及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、素子を磁性体に最近接させ、かつ
平行に設置できるようにリードを裏面から取り出す構造
の磁気抵抗効果素子が多用されている。さらに、品質の
向上と小型化を目的として、基板の表裏面間導通路を、
セラミック多層基板技術の、いわゆるビアホール電極と
するものが考えられている。

【０００３】一方、絶縁基板の表面粗度調整のために部
分ガラスグレーズの形成が行われているが、さらに、平
坦性と小型化を得るために、絶縁基板上にライン状のガ
ラスグレーズを形成することも考えられている。ライン
状のガラスグレーズの概念はサーマルヘッド等の製造方
法において公知である。磁気センサとしては特開平４−
１７９２９０号公報にその開示がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成では、 １）ビアホール電極の形成によって発生し得る基板のク
ラックを防止するため、基板の端から基板厚み以上離れ
た所にビアホールを形成することが要求される、 ２）表面粗度調整用のガラスグレーズがビアホール電極
に流れ込んだ場合に発生する電極内、及び周辺のガラス
グレーズ部のクラックを防止するために、ガラスグレー
ズをビアホール電極と離して形成する必要がある、 ３）基板の作製が構成材料の印刷、乾燥、焼成の繰り返
しによりなされるので、面方向の構成材料間の位置がず
れる、等のため、小型化しにくいという問題があった。

【０００５】本発明は上記課題に鑑み、構成材料間にク
ラック等がなく接合が良好であること、面方向の構成材
料間の位置精度が良好であること、サイズが小型である
こと、素子を磁性体に近接させ、かつ平行に設置できる
構造であることを特徴とした磁気抵抗効果素子及びその
製造方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の磁気抵抗効果素子は、ガラスとセラミックの
混合物からなる絶縁基板と、この絶縁基板の表面及び表
裏面間を結ぶように形成された導体メタライズ層と、前
記絶縁基板表面の導体メタライズ層と絶縁基板表面のそ
れぞれの一部分上に形成されたガラスとセラミックの混
合物からなる絶縁層と、前記絶縁基板表面及び絶縁層の
それぞれの一部分上に形成された所定の形状のガラスグ
レーズ層と、このガラスグレーズ層と前記絶縁層と前記
導体メタライズ層の上に形成された所定の形状の磁気抵
抗効果薄膜とで構成したものである。

【０００７】また、本発明の製造方法は、ガラスとセラ
ミックの原料粉とバインダと可塑剤からなる生シートを
作製する工程と、前記生シートにスルーホールを開口す
る工程と、前記生シートに導電ペーストを印刷及びスル
ーホールに充填し乾燥する工程と、前記生シートと前記
導電ペーストの一部表面にガラスとセラミックを主成分
とする絶縁体ペーストを印刷し乾燥する工程と、前記生
シートと絶縁体ペーストの一部表面にガラスペーストを
印刷する工程と、前記工程によって得られた生シート構
成物を高温で焼成する工程と、前記工程により得られた
基板のガラスグレーズ面側に磁気抵抗効果のある薄膜を
所定形状の感磁部として形成する工程とを有することを
特徴とするものである。

【０００８】

【作用】以上のように本発明によれば、 １）ガラスとセラミックの混合物からなる絶縁層と導体
メタライズ層の接合は、導体を焼成する際に発生する体
積変化が吸収できる構造にできる。 ２）絶縁基板の成分のガラスとガラスグレーズの接合
は、性質が同系統であり、拡散層を形成して良好な接着
を得ることができる。 ３）そして、絶縁層でカバーした導体メタライズ層の上
にガラスグレーズ層を形成するので、ガラスグレーズが
導体メタライズ層へ流入しなくなり、これにより 、ガラ
スグレーズがメタライズ電極に流れ込んだ場合に発生す
る電極内、及び周辺のガラスグレーズのクラックを防止
できる。

【０００９】また、上記構成によれば、絶縁基板表面と
導体メタライズ層のそれぞれの一部分上に絶縁層を形成
し、かつこの絶縁層の上からガラスグレーズ層を形成す
るので、ビアホール構造上の制限にとらわれず磁気抵抗
効果薄膜をビアホールの真上にも形成できる。即ち、省
スペースとなり絶縁基板面を有効使用できるので小型化
ができる。

【００１０】そしてまた、本発明の基板の製造では、生
シート状態での構成材料の印刷と乾燥を繰り返した後、
まとめて最後に焼成する、いわゆる同時焼成を行うた
め、従来基板収縮に起因していた印刷ずれ等の短所がな
くなるので、面方向の構成材料間の位置精度の向上が図
れる。

【００１１】

【実施例】（実施例１） 以下、本発明の実施例１の磁気抵抗効果素子及びその製
造方法について図面を参照しながら説明する。図１は本
発明の実施例１における磁気抵抗効果素子の断面図、図
２は上面図、図３は下面図である。

【００１２】図１、図２、図３において、１はガラスと
セラミックの組成物からなる絶縁基板、２はガラスとセ
ラミックの組成物からなる絶縁層、３は導体メタライズ
層、４はガラスグレーズ層、５は磁気抵抗効果を有する
強磁性体薄膜、６は電流供給端子（＋）、７はＧＮＤ、
８，９は出力端子（中間端子）である。

【００１３】本発明の実施例１における磁気抵抗効果素
子は、ガラスとセラミック、例えば、ほう珪酸ガラスと
アルミナを主成分とする絶縁基板１の内部と表裏面上
に、例えば、銀：パラジウムの比が８０：２０の導体メ
タライズ層３が形成され、絶縁基板１の表面側の導体メ
タライズ層３の一部を覆うように絶縁基板と同材料の絶
縁層２が形成され、ほう珪酸鉛系のガラスグレーズ層４
が絶縁基板１と絶縁層２の所定領域に形成され、絶縁層
２と基板表面側の導体メタライズ層３とガラスグレーズ
層４の上に、ニッケル、鉄、コバルトのうち一種以上を
主成分とする、例えば、パーマロイからなる、ストライ
プを折り返したような所定形状の磁気抵抗効果薄膜５が
形成され、基板裏面側の導体メタライズ層３は電流供給
端子（＋）６、ＧＮＤ７、出力端子（中間端子）８と９
となっている。

【００１４】導体メタライズ層３は上記銀：パラジウム
の比が８０：２０のもの以外にも、その組成比が異なる
ものや銀、金等でもかまわない。好ましくは、８００℃
〜１０００℃で焼成できるものがよい。

【００１５】次に、本発明の実施例１の具体例について
説明する。まず、ほう珪酸ガラス粉末とアルミナ粉末を
重量比で６０対４０となるように配合して無機成分と
し、有機バインダとしてポリビニルブチラール、ポリビ
ニルアルコール等、可塑剤としてジブチルフタレート
（ＤＢＰ）、溶剤としてトルエンとエタノールの混合液
（６０対４０比）を、無機成分１００部、有機バインダ
５部、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）１０部、トルエン
とエタノール３０部の割合で混合し、湿式微粉砕を行っ
てスラリーとした後、真空脱気処理によりスラリーから
気泡を除去し、粘度調整を行った。

【００１６】スラリーをドクターブレードを用いてポリ
エステル支持体上に塗布し、炉を通して乾燥し、０．３
ミリの厚さのグリーンシートを作製した。グリーンシー
トを支持体より取り外すと共に、パンチングにて開口し
てスルーホールを形成し、例えば、銀：パラジウムの比
が８０：２０である導体ペーストをスルーホール内に充
填し、さらに、表裏面上にパターンを印刷して乾燥し
た。次に、前述したスラリーを再び用いて印刷ペースト
状としグリーンシートと導体の上の所定面積・形状に印
刷し乾燥した。さらに、酸化物換算で酸化鉛６２ｗｔ％
と酸化珪素３０ｗｔ％と酸化ほう素３ｗｔ％と酸化アル
ミニウム３ｗｔ％を主な無機成分とする粘度調整後のガ
ラスペーストを所定パターンに印刷し乾燥した。次に、
８５０〜９００℃でインアウト１時間保持して焼成した
後、室温にて取り出し、基板を得た。基板を真空蒸着機
に設置し、所定の真空度に排気した後、基板表面にパー
マロイを０．１μｍの厚さで蒸着し、レジスト塗布、露
光、現像、エッチング、レジスト剥離を経て、幅が１０
μｍのパーマロイでストライプを繰り返し折り返したよ
うな形状の感磁パターンを得た。これを、所定のチップ
サイズに基板を分割した後、裏面電極にリードを取り付
けた。リード接続は半田付けにより行った。

【００１７】上記焼成温度は８００〜１０００℃の範囲
内であれば何℃でも構わない。なお８００℃未満はガラ
スグレーズの表面が粗く磁気抵抗効果素子には適さな
い。また、１０００℃より高くなると基板が反ったり、
割れたり、品質が落ちるので適さない。

【００１８】磁気抵抗効果素子の小型化には、面方向の
構成層の間に位置ずれがないことが必要であるが、同時
焼成ができる本発明の実施例１では位置ずれの少ない構
造ができる。また、磁気抵抗効果を得るには基板の表面
平滑性が必要である。本発明の実施例１では絶縁体と導
体と同時焼成できて表面平滑性に優れるガラスグレーズ
の開発ができた。以下にその具体効果を述べる。

【００１９】上記の製造により、サイズ２．７×１．８
（mm）で構成材料にクラック等がなく各構成材料の接合
状態が良好な磁気抵抗効果素子が得られた。

【００２０】このようにして得られた磁気抵抗効果素子
の品質面の確認として、１）構成材料間の接合状態をＳ
ＥＭ・ＸＭＡ観察、２）耐環境試験（ヒートサイクル、
高温放置、ＰＴＣ、恒温恒湿負荷、恒温恒湿放置）を行
った。その結果は、従来の当社規格をすべて満足するも
のであった。

【００２１】面方向の構成材料間の位置関係は、投影機
で測定した。その結果、公差±０．１mmと精度よくでき
上がっていた。

【００２２】次に、以上のように構成された磁気抵抗効
果素子について、従来例のビアホール電極品と比較す
る。

【００２３】比較のための従来例の磁気抵抗効果素子を
説明する。図４はその上面図である。

【００２４】図４において、１１は絶縁基板、１２は導
体メタライズ層、１３はガラスグレーズ、１４は磁気抵
抗効果薄膜である。

【００２５】従来例では導体メタライズ層１２へのガラ
スグレーズ１３の流入を防止するため両層間に隙間２０
を設けた。印刷精度、焼成後ガラスグレーズのダレ等に
対する設計上、出来上りの間隙２０の寸法は平均２００
μｍとなる。

【００２６】その結果、従来の磁気抵抗効果素子のサイ
ズは３．５×１．８（mm）となった。すなわち、本発明
の実施例１の磁気抵抗効果素子は、従来例に比べて長手
方向で０．８mm小さいということになる。

【００２７】また、従来の磁気抵抗効果素子の構成材料
間の位置関係は、公差±０．２５mmとなった。すなわ
ち、本発明の実施例１の磁気抵抗効果素子は、従来例に
比べて公差が０．１５mm小さくなった。

【００２８】以上より明らかなように、本発明の実施例
１の磁気抵抗効果素子は、 １）グレーズと電極が接触せず構成材料にクラックがな
い等接合が良好で品質に優れること、 ２）構成材料間の位置精度に優れること、 ３）サイズが従来例より小型であること、の効果をもっ
ている。

【００２９】（実施例２）本発明の実施例２の 磁気抵抗効果素子において実施例１
と異なる点は、ガラスグレーズを、酸化物換算で酸化鉛
５５ｗｔ％と酸化珪素３０ｗｔ％と酸化ほう素１０ｗｔ
％と酸化アルミニウム４ｗｔ％を主な無機成分とする粘
度調整したものをガラスペーストとして印刷し、乾燥し
た後、８００〜９００℃で焼成することにより得た点
と、導体メタライズ層として、銀を用いた点である。

【００３０】その他は、実施例１と同様にして行った。
本発明の実施例２においても、実施例１と同様の効果が
得られた。

【００３１】（実施例３）本発明の実施例３の 磁気抵抗効果素子において実施例１
および実施例２と異なる点は、ガラスグレーズを、酸化
物換算で酸化鉛１５ｗｔ％と酸化珪素６０ｗｔ％と酸化
ほう素５ｗｔ％と酸化アルミニウム１０ｗｔ％を主な無
機成分とする粘度調整したものをガラスペーストとして
印刷し、乾燥した後、９５０℃で焼成することにより得
た点と、導体メタライズ層として、金を用いた点であ
る。

【００３２】その他は、実施例１および実施例２と同様
にして行った。本発明の実施例３においても、実施例１
および２と同様の効果が得られた。

【００３３】（実施例４）本発明の実施例４の 磁気抵抗効果素子において上記各実
施例と異なる点は、絶縁基板および絶縁層として、組成
中のガラス成分が４５〜６５％の間とした絶縁材料を用
いた点と、導体メタライズ層として、組成比の異なる銀
パラ、銀、金からなる導電材料を、焼成温度が８００〜
１０００℃で焼成した点である。

【００３４】本発明の実施例４においても、上記各実施
例と同様の効果が得られた。以上のように本発明の各実
施例によれば、材料と構造の両面において物理的・化学
的に望ましい組み合わせとなり、クラック等の発生のな
い良好な構成材料間の接合を実現することができる。ま
た、生シート状態で構成材料４の印刷と乾燥を繰り返し
た後、一括同時焼成することによって、面方向の構成材
料間の良好な位置精度を実現したことがわかる。そし
て、絶縁基板表面の導体メタライズ層の一部分上への絶
縁層の形成により、ビアホールの真上にも磁気抵抗効果
薄膜をもってこれたので、従来のビアホール構造上の制
限から脱皮した無駄なスペースのない構造を得ることが
できた。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、絶縁基板
の表面及び表裏面間を結ぶように形成された導体メタラ
イズ層と、前記絶縁基板表面の導体メタライズ層と絶縁
基板表面のそれぞれの一部分上に形成されたガラスとセ
ラミックの混合物からなる絶縁層と、前記絶縁基板表面
及び絶縁層のそれぞれの一部分上に形成された所定の形
状のガラスグレーズ層と、このガラスグレーズ層と前記
絶縁層と前記導体メタライズ層の上に形成された所定の
形状の磁気抵抗効果薄膜とで構成しているため、１）ク
ラック等の発生がない、２）面方向の構成材料間の位置
精度が良い、３）無駄なスペースのない小型のリードを
裏面電極から取り出す構造であることにより、素子を磁
性体に近接させ、かつ平行に設置できる磁気抵抗効果素
子が実現できた。

【００３６】なお、絶縁層は従来存在していた導体メタ
ライズ層とガラスグレーズとの段差を緩和する効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の磁気抵抗効果素子の断面図

【図２】同磁気抵抗効果素子の上面図

【図３】同磁気抵抗効果素子の下面図

【図４】従来の磁気抵抗効果素子の上面図

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 絶縁層 ３ 導体メタライズ層 ４ ガラスグレーズ層 ５ 磁気抵抗効果薄膜

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラスとセラミックの混合物からなる絶
   縁基板と、この絶縁基板の表面及び表裏面間を結ぶよう
   に形成された導体メタライズ層と、前記絶縁基板表面の
   導体メタライズ層と絶縁基板表面のそれぞれの一部分上
   に形成されたガラスとセラミックの混合物からなる絶縁
   層と、前記絶縁基板表面及び絶縁層のそれぞれの一部分
   上に形成された所定の形状のガラスグレーズ層と、この
   ガラスグレーズ層と前記絶縁層と前記導体メタライズ層
   の上に形成された所定の形状の磁気抵抗効果薄膜とを有
   する磁気抵抗効果素子。
2. 【請求項２】 ガラスグレーズ層の組成が酸化物表示で
   ＰｂＯが１０〜７５ｗｔ％，ＳｉＯ₂が２０〜７０ｗｔ
   ％であって、両者の和が６０ｗｔ％以上１００ｗｔ％未
   満であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果
   素子。
3. 【請求項３】 ガラスとセラミックの原料粉とバインダ
   と可塑剤からなる生シートを作製する工程と、前記生シ
   ートにスルーホールを開口する工程と、前記生シートに
   導電ペーストを印刷及びスルーホールに充填し乾燥する
   工程と、前記生シートと前記導電ペーストの一部表面に
   ガラスとセラミックを主成分とする絶縁体ペーストを印
   刷し乾燥する工程と、前記生シートと絶縁体ペーストの
   一部表面にガラスペーストを印刷する工程と、前記工程
   によって得られた生シート構成物を高温で焼成する工程
   と、前記工程により得られた基板のガラスグレーズ面側
   に磁気抵抗効果のある薄膜を所定形状の感磁部として形
   成する工程とを有する磁気抵抗効果素子の製造方法。
4. 【請求項４】 構成物の焼成温度が８００〜１０００℃
   であることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果素
   子の製造方法。