JP2841658B2

JP2841658B2 - 磁気抵抗効果合金

Info

Publication number: JP2841658B2
Application number: JP2069327A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎矢萩; 安司金田; 真人西村
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JPH03267339A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は主として磁気センサーの素子として使用す
る、磁気抵抗効果をもった磁性合金の改良に関する。

【従来の技術】

磁気抵抗素子を用いた磁気センサーは、一般に回路パ
ターンを第１図に示し等価回路を第２図に示すようなブ
リッジに構成してあり、定電圧または定電流動作で使用
する。磁気抵抗素子のうち強磁性体を使用したものは、
一般に温度依存性が小さく高温（100℃以上）で使用で
きること、物理的および化学的に安定であること、低磁
界（2000e以下）でも感度が高いことなどの長所があ
り、用途が広がりつつある。従来、強磁性体の磁気抵抗合金としてはNi−Fe系（た
とえば82Ni−18Fe）の合金が多く使われて来た。この合
金は磁歪がゼロで、感度が高く、かつヒステリシスも小
さいという利点をもつが、出力が小さく、しかも抵抗の
温度係数および抵抗変化率の温度係数が大きいという欠
点があった。これに対し、Ni−Co系の合金は、大きな出
力が得られるのが長所であるが、他の性能（感度、ヒス
テリシス、特性の温度係数）はNi−Fe系より劣る。

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、Ni−Co系の高い感度と小さなヒステ
リシスに劣らない性能を示し、かつ抵抗の温度係数およ
び抵抗変化率の温度係数が小さく、従って使用温度範囲
がさらに広いというNi−Fe系の長所を保存した磁気抵抗
効果合金を提供すること、ならびにその合金の使用によ
り性能を向上させた磁気センサー素子を抵抗することに
ある。

【課題を解決するための手段】

本発明の磁気抵抗効果合金は、Ni−Fe系強磁性体合金
であって、式 Ni_1-x-y-zFe_zX_xY_y 〔Ｘは、Ti,V,Cr,Mn,Co,Cu,Ag,Zn,Zr,Nb,Hf,Mo,Taおよ
びＷからえらんだ遷移金属元素、Ｙは、B,C,Al,Si,Ge,G
a,InおよびSnからえらんだ半金属元素であり、x,yおよ
びｚは、いずれも原子％で、x:0.005〜10％、y:0.005〜
５％、かつｘ＋y:0.01〜10％、z:5〜60％である。〕の合金組成を有することを特徴とする。上記の合金組成において、遷移金属元素Ｘの量ｘは0.
05〜５％、半金属元素Ｙの量ｙは0.02〜３％が、とくに
好ましい。本発明の磁気抵抗効果素子は、上記いずれかの組成の
磁気抵抗合金を、薄膜のブリッジ形成回路にしたもので
ある。

【作用】

遷移金属元素Ｘは、合金の抵抗ρ（無磁場のとき）が
磁場中Ｘ−Ｙ方向で異なった値をとるときの差Δρの、
温度による変化を緩和する作用をする。Ｘの量が0.005
％以上ないとこの効果は得られず、0.05％以上で顕著に
なる。一方、ｘが大き過ぎるとΔρ自体が低下してしま
う。10％がその限界であり、とくに６％以下が好まし
い。半金属元素Ｙは、抵抗ρの温度による変化を改善する
はたらきがある。ｙが0.005％以上の微量の添加で効果
が認められるが、0.02％以上の添加が好ましい。しか
し、Ｙを多量に加えるとρが大きくなりすぎて抵抗変化
率Δρ／ρを低下させてしまい、磁気抵抗効果としては
小さくなる。ｙは上限は５％、好ましくは３％である。ＸとＹの合計量ｘ＋ｙとしては、0.01〜10％の範囲内
が好ましい。

【実施例】

表に示す組成の合金を溶製して鋳造し、機械加工によ
りターゲット形状にしたものを使用して、マグネトロン
スパッタ法により無アルカリガラス基板上に薄膜を形成
した。条件はつぎのとおりである。出力:400KW 基板温度:300℃ 雰囲気 :Ar,10^-2Torr 膜厚:1000Å この薄膜をエッチング加工して、第３図に示す形状
の、ガラス基板（２）上の測定試料（１）とした。その
両端に電極（3A,3B）をとりつけ、電磁石（4A,4B）を移
動させて印加磁界を変化させながら、常温〜250℃の範
囲で、合金の抵抗ρおよび磁場と平行および直角の方向
の抵抗の差Δρを測定した。測定結果から、下記の特性を算出した。抵抗変化率：Δρ／ρ 抵抗の温度係数：∂ρ／∂Ｔ抵抗変化率の温度係数：∂（Δρ／ρ）／∂Ｔ上記の試験において得られた第４図のような出力波形
から、横軸で−Haから＋Haに至る間の山形の面積に対す
る斜線部分の面積の割合を計算し、ヒステリシスの値と
した。以上の結果を、表にあわせて示す。本発明の実施例と
比較例No.1および２（遷移金属および半金属を含まない
合金）ならびに比較例No.3および４（Ni−Co合金）との
対比から、本発明の磁気抵抗合金は相対的に高い出力を
維持しながら、抵抗の温度係数、抵抗変化率の温度係数
およびヒステリシスが改善されていることが確認でき
る。

【発明の効果】

本発明の磁気抵抗合金は、強磁性磁気抵抗合金のひと
つの代表であるNi−Fe二元系合金の欠点とされている抵
抗および抵抗変化率の温度変化を大幅に改善するととも
に、比較的良好なヒステリシス特性をさらに向上させ、
いまひとつの代表であるNi−Co二元係合金の示す高い出
力に近づけた出力を与えられるようにしたものである。
従って、この合金を使用して磁気センサーの素子をつく
れば、従来品を使用できなかった低い温度または高い温
度の環境下でも信頼性の高い、性能の向上した製品が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁気抵抗合金で製作した磁気抵抗素子の回路
パターンを示す拡大図であり、第２図は、このパターン
の等価回路をあらわした図である。第３図は、磁気抵抗合金の抵抗を測定する方法を示す概
念的な斜視図である。第４図は、第３図の測定法により得られた磁気抵抗測定
片の、出力波形およびヒステリシスを示すグラフであ
る。１……磁気抵抗測定試料２……ガラス基板 3A,3B……電極 4A,4B……電磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭53−19919（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−26994（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−79342（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−182955（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−28082（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 19/00 - 19/07 H01F 10/08 - 10/16 G01R 33/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ni−Fe系強磁性体合金であって、式Ni
_1-x-y-zFe_zX_xY_y 〔Ｘは、Ti,V,Cr,Mn,Co,Cu,Ag,Zn,Zr,Nb,Hf,Mo,Taおよ
びＷからえらんだ遷移金属元素、Ｙは、B,C,Al,Si,Ge,G
a,InおよびSnからえらんだ半金属元素であり、x,yおよ
びｚは、いずれも原子％で、x:0.005〜10％、y:0.005〜
５％、かつｘ＋y:0.01〜10％、z:5〜60％である。〕の合金組成を有することを特徴とする磁気抵抗効果合
金。
【請求項２】x:0.05〜５％、y:0.02〜３％である請求項
１の磁気抵抗効果合金。
【請求項３】請求項１または２の磁気抵抗合金を、薄膜
のブリッジ形成回路にした磁気センサー用の磁気抵抗効
果素子。