JP3385501B2 - 磁気検出素子 - Google Patents
磁気検出素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は外部磁気に応じたイ
ンピーダンスを呈する磁気検出素子に関するもので、特
に各種磁気ヘッド、磁気センサ一として有用な磁気検出
素子およびこれを用いた磁気検出回路に関する。
ンピーダンスを呈する磁気検出素子に関するもので、特
に各種磁気ヘッド、磁気センサ一として有用な磁気検出
素子およびこれを用いた磁気検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型・高性能化が急速
に進み、特にコンピューター関連機器ではハードディス
クの小型・大容量化に伴って従来の磁束密度の変化を用
いたヘッドに代わり、磁気抵抗効果を利用したヘッド
（ＭＲヘッド）が読みとりに使用されつつある。しか
し、さらなる記録密度の増大にはこのＭＲヘッドでも十
分ではなく、外部磁界の変化に対してさらに電気特性の
変化の大きいヘッド用の素子が望まれている。
に進み、特にコンピューター関連機器ではハードディス
クの小型・大容量化に伴って従来の磁束密度の変化を用
いたヘッドに代わり、磁気抵抗効果を利用したヘッド
（ＭＲヘッド）が読みとりに使用されつつある。しか
し、さらなる記録密度の増大にはこのＭＲヘッドでも十
分ではなく、外部磁界の変化に対してさらに電気特性の
変化の大きいヘッド用の素子が望まれている。
【０００３】また、地磁気の測定、脳内磁界の測定等、
微小磁界の測定・検出を行なう場合にもＭＲヘッドでは
十分ではない。
微小磁界の測定・検出を行なう場合にもＭＲヘッドでは
十分ではない。
【０００４】このような点に鑑みて、軟磁性線に高周波
電流を通電し、外部磁界の変動に応じた軟磁性線の抵
抗、及びインダクタンスの変化、すなわちインピーダン
スの変化として捕らえる磁気検出素子（「磁気インピー
ダンス素子」ともいわれる。）が提案されている（特開
平６−１７６９３０、特開平７−２４８３６５、電気学
会論文誌Ｅ１１６巻１号ｐ７（１９９６）など）。この
ような磁気検出素子は、外部磁界の変化に伴うインピー
ダンスの変化が大きく、センサー、ヘッドとして優れた
特徴を持つているが、磁界変化に伴うインピーダンスの
変化率（すなわち検出磁界感度）は１０％／Ｏｅ程度に
とどまり、微細加工を行うには量産性に欠けるという欠
点がある。
電流を通電し、外部磁界の変動に応じた軟磁性線の抵
抗、及びインダクタンスの変化、すなわちインピーダン
スの変化として捕らえる磁気検出素子（「磁気インピー
ダンス素子」ともいわれる。）が提案されている（特開
平６−１７６９３０、特開平７−２４８３６５、電気学
会論文誌Ｅ１１６巻１号ｐ７（１９９６）など）。この
ような磁気検出素子は、外部磁界の変化に伴うインピー
ダンスの変化が大きく、センサー、ヘッドとして優れた
特徴を持つているが、磁界変化に伴うインピーダンスの
変化率（すなわち検出磁界感度）は１０％／Ｏｅ程度に
とどまり、微細加工を行うには量産性に欠けるという欠
点がある。
【０００５】このような欠点を改善するために、トラン
ジスタと軟磁性線を組み合わせて発振回路を構成し、Ｌ
Ｃ共振を利用することによって検出感度を向上させよう
とすることが提案されている（日本応用磁気学会誌、第
１９巻、４６９（１９９５）など）。しかし、この提案
による磁気検出素子は、能動部品を必要とするばかりで
なく、いくつかの抵抗器、コンデンサー、ダイオードな
どを必要とする。したがって、素子自体のコストアップ
は避けられないという欠点がある。
ジスタと軟磁性線を組み合わせて発振回路を構成し、Ｌ
Ｃ共振を利用することによって検出感度を向上させよう
とすることが提案されている（日本応用磁気学会誌、第
１９巻、４６９（１９９５）など）。しかし、この提案
による磁気検出素子は、能動部品を必要とするばかりで
なく、いくつかの抵抗器、コンデンサー、ダイオードな
どを必要とする。したがって、素子自体のコストアップ
は避けられないという欠点がある。
【０００６】他方で、アモルファス金属磁性単層膜を磁
気検出素子として用いることが検討されている（内山
他、電気学会論文誌、１１５−Ａ、９４９（１９９
５））。このような磁気検出素子では、磁性膜に直接通
電を行うことにより外部磁界によりインピーダンスが変
化する小型の磁気センサを実現できる。しかしながらア
モルファス金属磁性膜はＣｕ、Ａｌ、Ａｇなど、導体線
路として−般に用いられる金属に比べ、電気抵抗が大き
いため、励磁が効率よく行えず、かつインピーダンス変
化率が小さくなるという欠点を有しており、磁界感度は
８％／Ｏｅにとどまっている。しかもこの小型の磁気セ
ンサにおいてはコルピッツ型発振回路を併用したものが
提案されているが部品点数が大きいという欠点に加え、
磁界感度も２４８％／Ｏｅにとどまり期待する程得られ
ない。
気検出素子として用いることが検討されている（内山
他、電気学会論文誌、１１５−Ａ、９４９（１９９
５））。このような磁気検出素子では、磁性膜に直接通
電を行うことにより外部磁界によりインピーダンスが変
化する小型の磁気センサを実現できる。しかしながらア
モルファス金属磁性膜はＣｕ、Ａｌ、Ａｇなど、導体線
路として−般に用いられる金属に比べ、電気抵抗が大き
いため、励磁が効率よく行えず、かつインピーダンス変
化率が小さくなるという欠点を有しており、磁界感度は
８％／Ｏｅにとどまっている。しかもこの小型の磁気セ
ンサにおいてはコルピッツ型発振回路を併用したものが
提案されているが部品点数が大きいという欠点に加え、
磁界感度も２４８％／Ｏｅにとどまり期待する程得られ
ない。
【０００７】また、Ｃｕ膜を内包したストライプ状のパ
ーマロイスパッタ膜を磁気インピーダンス素子として用
いることが提案されている（千田他、電気学会マグネテ
ィックス研究会資料、ＭＡＧ−９５−１２６，９１（１
９９５）。さらに、−軸異方性を付与されたＣｏＳｉＢ
膜の間にＣｕ導電体層を挟んだ構造の磁気検出素子も提
案されている（森川他、日本応用磁気学会誌、２０、５
５３（１９９６））。これらの磁気検出素子では、その
インピーダンスの変化率が−５０〜＋１２０％程度を呈
するようなす外部印加磁界の変化範囲があるが、磁界感
度は−５〜＋１０％／Ｏｅ程度に留まり、また、磁気異
方性を制御しにくいという欠点がある。
ーマロイスパッタ膜を磁気インピーダンス素子として用
いることが提案されている（千田他、電気学会マグネテ
ィックス研究会資料、ＭＡＧ−９５−１２６，９１（１
９９５）。さらに、−軸異方性を付与されたＣｏＳｉＢ
膜の間にＣｕ導電体層を挟んだ構造の磁気検出素子も提
案されている（森川他、日本応用磁気学会誌、２０、５
５３（１９９６））。これらの磁気検出素子では、その
インピーダンスの変化率が−５０〜＋１２０％程度を呈
するようなす外部印加磁界の変化範囲があるが、磁界感
度は−５〜＋１０％／Ｏｅ程度に留まり、また、磁気異
方性を制御しにくいという欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、軟磁性薄膜
を用いた磁気検出素子では、検出磁界感度が期待できな
いという欠点がある。
を用いた磁気検出素子では、検出磁界感度が期待できな
いという欠点がある。
【０００９】上に述べた磁気検出素子の等価回路は図１
のような２端子回路となり、もっぱら磁界の変化分をＺ
＝Ｒ＋ｊωＬ（ωは素子に流す交流電流の角周波数）の
形のインピーダンスの変化として検出している。このよ
うな磁気検出素子では数ＭＨｚ程度の周波数帯域におい
ては比透磁率がほとんど１に近いため、外部磁界に対す
るインダクタンス分Ｌの変化は小さい。しかし、外部磁
界が異方性磁界の大きさと同じになるとき比透磁率が最
大をとるという性質を利用して、外部磁界の変化に対す
るインピーダンス変化分を大きくできる。ところが、数
１０〜数１００ＭＨｚ程度の周波数帯域では表皮効果の
影響、及び渦電流損失の増大のために、素子自体のイン
ピーダンスが増大し、相対的に外部磁界の変化に対する
インピーダンス変化分が小さくなるという欠点がある。
のような２端子回路となり、もっぱら磁界の変化分をＺ
＝Ｒ＋ｊωＬ（ωは素子に流す交流電流の角周波数）の
形のインピーダンスの変化として検出している。このよ
うな磁気検出素子では数ＭＨｚ程度の周波数帯域におい
ては比透磁率がほとんど１に近いため、外部磁界に対す
るインダクタンス分Ｌの変化は小さい。しかし、外部磁
界が異方性磁界の大きさと同じになるとき比透磁率が最
大をとるという性質を利用して、外部磁界の変化に対す
るインピーダンス変化分を大きくできる。ところが、数
１０〜数１００ＭＨｚ程度の周波数帯域では表皮効果の
影響、及び渦電流損失の増大のために、素子自体のイン
ピーダンスが増大し、相対的に外部磁界の変化に対する
インピーダンス変化分が小さくなるという欠点がある。
【００１０】さらに、従来提案されてきた上記の軟磁性
線、または軟磁性薄膜を用いた磁気検出素子では接地導
体を持たないため、素子周辺に存在する他の回路要素や
配線等との間に種々の浮遊容量（図１２（ｂ））が発生
する。この浮遊容量は値を予測できず、素子自体のイン
ピーダンス変化を積極的に利用できない。このために動
作が不安定になりがちであるという欠点がある。
線、または軟磁性薄膜を用いた磁気検出素子では接地導
体を持たないため、素子周辺に存在する他の回路要素や
配線等との間に種々の浮遊容量（図１２（ｂ））が発生
する。この浮遊容量は値を予測できず、素子自体のイン
ピーダンス変化を積極的に利用できない。このために動
作が不安定になりがちであるという欠点がある。
【００１１】さらには通電電流により発生する電界が、
素子外部に存在する導体、あるいは誘電体のために乱さ
れやすく、動作が不安定になりがちであるという欠点が
ある。
素子外部に存在する導体、あるいは誘電体のために乱さ
れやすく、動作が不安定になりがちであるという欠点が
ある。
【００１２】そこで、本発明の技術的課題は、検出磁界
感度を期待できるだけでなく、相対的に外部磁界の変化
に対するインピーダンス変化分が小さくて、動作を安定
にすることができる磁気検出素子を得ることである。
感度を期待できるだけでなく、相対的に外部磁界の変化
に対するインピーダンス変化分が小さくて、動作を安定
にすることができる磁気検出素子を得ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、予め定
められた方向に沿って上・下両面を持つ誘電体板状部材
と、この誘電体板状部材の上面の一部に所定の幅を持っ
て前記予め定められた方向に伸びるように積層され両端
が電流を流すための入・出力端である軟磁性薄膜とを備
え、この軟磁性薄膜の入・出力両端間に電流を流す一
方、前記軟磁性薄膜が前記予め定められた方向に交差す
る方向の外部磁界を受けたときに、磁気インピーダンス
効果によって生じるインピーダンスの変化を検出する磁
気検出素子であって、前記誘電体板状部材の下面に接地
導体層を更に積層したことを特微とする磁気検出素子が
得られる。
められた方向に沿って上・下両面を持つ誘電体板状部材
と、この誘電体板状部材の上面の一部に所定の幅を持っ
て前記予め定められた方向に伸びるように積層され両端
が電流を流すための入・出力端である軟磁性薄膜とを備
え、この軟磁性薄膜の入・出力両端間に電流を流す一
方、前記軟磁性薄膜が前記予め定められた方向に交差す
る方向の外部磁界を受けたときに、磁気インピーダンス
効果によって生じるインピーダンスの変化を検出する磁
気検出素子であって、前記誘電体板状部材の下面に接地
導体層を更に積層したことを特微とする磁気検出素子が
得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施の
形態による磁気検出素子９は、予め定められた方向に沿
って上下両面を持つ誘電体板状部材（ガラス基板）１１
と、この誘電体板状部材１１の上面の一部に所定の幅を
持って前記予め定められた方向に伸びるように積層され
両端が電流を流すための入出力端１３−１および１３−
２である線状軟磁性薄膜１３とを備える。この線状軟磁
性薄膜１３の入出力端１３−１および１３−２間に電流
を流す。一方、線状軟磁性薄膜１３が予め定められた方
向に交差する方向の磁界を受けたときに生じる電流の変
化をインピーダンスの変化として検出するものである。
磁気検出素子９は、誘電体板状部材１３の下面に接地導
体層１５を積層することにより、容量を積極的に構成し
たものである。
形態による磁気検出素子９は、予め定められた方向に沿
って上下両面を持つ誘電体板状部材（ガラス基板）１１
と、この誘電体板状部材１１の上面の一部に所定の幅を
持って前記予め定められた方向に伸びるように積層され
両端が電流を流すための入出力端１３−１および１３−
２である線状軟磁性薄膜１３とを備える。この線状軟磁
性薄膜１３の入出力端１３−１および１３−２間に電流
を流す。一方、線状軟磁性薄膜１３が予め定められた方
向に交差する方向の磁界を受けたときに生じる電流の変
化をインピーダンスの変化として検出するものである。
磁気検出素子９は、誘電体板状部材１３の下面に接地導
体層１５を積層することにより、容量を積極的に構成し
たものである。
【００１５】この線状軟磁性薄膜１３は、入出力端１３
−１および１３−２を備え、２端子素子を構成する。こ
の２端子素子は、図２に示すような等価回路をもってい
る。図２で、Ｃは接地導体層１３と線状軟磁性薄膜１３
との間に積極的に構成した容量分である。この等価回路
の抵抗Ｒ、リアクタンスＸ、およびインピーダンスＺ
は，それぞれ，下記数１中の式（１）〜（３）のように
表され、
−１および１３−２を備え、２端子素子を構成する。こ
の２端子素子は、図２に示すような等価回路をもってい
る。図２で、Ｃは接地導体層１３と線状軟磁性薄膜１３
との間に積極的に構成した容量分である。この等価回路
の抵抗Ｒ、リアクタンスＸ、およびインピーダンスＺ
は，それぞれ，下記数１中の式（１）〜（３）のように
表され、
【数１】
式（４）のような共振周波数をもつ。
【００１６】図１１、あるいは図２のような等価回路を
もつ素子では、素子のインピーダンスが外部磁界の変化
により変化するが、図２のような等価回路をもつ素子で
は共振周波数近傍でインピーダンスが急激に変化するこ
とから、共振周波数近傍でインピーダンスの変化を観測
することによって共振周波数よりもはるかに低周波側で
の観測よりも大きな出力変化が得ることができる。
もつ素子では、素子のインピーダンスが外部磁界の変化
により変化するが、図２のような等価回路をもつ素子で
は共振周波数近傍でインピーダンスが急激に変化するこ
とから、共振周波数近傍でインピーダンスの変化を観測
することによって共振周波数よりもはるかに低周波側で
の観測よりも大きな出力変化が得ることができる。
【００１７】さらに、この実施の形態の素子は、積極的
に構成した容量分Ｃを持つので、接地導体２をもたない
従来の検出素子よりも動作を安定化させることができ
る。従って、前記した従来の磁気検出素子のＬＣ共振に
よる共振周波数より低い周波数帯域で動作させた場合に
ついても安定に磁界検出を行わせることが可能である。
に構成した容量分Ｃを持つので、接地導体２をもたない
従来の検出素子よりも動作を安定化させることができ
る。従って、前記した従来の磁気検出素子のＬＣ共振に
よる共振周波数より低い周波数帯域で動作させた場合に
ついても安定に磁界検出を行わせることが可能である。
【００１８】図７および図８を参照して、評価試験用測
定系のＡｌ製治具容器内に試作した各素子を配し、ネッ
トワークアナライザ（Ｎｅｔ Ｗｏｒｋ Ａｎａｌｙｓ
ｅｒＨＰ社 ８７５２Ａ）のＳＭＡ雄コネクタとＡｌ製
治具容器のＳＭＡ雌コネクタ同士を接続して、インピー
ダンス測定を行った結果を以下述べる。
定系のＡｌ製治具容器内に試作した各素子を配し、ネッ
トワークアナライザ（Ｎｅｔ Ｗｏｒｋ Ａｎａｌｙｓ
ｅｒＨＰ社 ８７５２Ａ）のＳＭＡ雄コネクタとＡｌ製
治具容器のＳＭＡ雌コネクタ同士を接続して、インピー
ダンス測定を行った結果を以下述べる。
【００１９】（実施例１）高周波マグネトロンスパッタ
リングにより図１に示す構造の磁気検出素子９の製造方
法を説明する。
リングにより図１に示す構造の磁気検出素子９の製造方
法を説明する。
【００２０】(1) 厚さ２００μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２
０ｍｍのガラス基板１１を準備する。
０ｍｍのガラス基板１１を準備する。
【００２１】(2) ガラス基板１１の上面の一部に厚さ４
μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜１３を積層する。
μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜１３を積層する。
【００２２】(3) ガラス基板１１の下面に厚さ１μｍ、
幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕからなる接地導体層１
５を積層する。
幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕからなる接地導体層１
５を積層する。
【００２３】なお、線状軟磁性薄膜１３の組成は、ＥＰ
ＭＡにより、８３．７ａｔ％Ｃｏ−２．８ａｔ％Ｚｒ−
１３．５ａｔ％Ｎｂであった。
ＭＡにより、８３．７ａｔ％Ｃｏ−２．８ａｔ％Ｚｒ−
１３．５ａｔ％Ｎｂであった。
【００２４】この磁気検出素子９を５．０×１０−５Ｔ
ｏｒｒ以下、Ｈｅｘ＝５００Ｏｅの真空・回転磁界中で
４００℃、２時間熱加熱し、製膜中に導入された異方性
を緩和した後、同条件の真空・靜磁界中で熱処理し、磁
気検出素子の幅方向−軸方向磁気異方性を導入した。次
いで、この磁気検出素子９に４０ＭＨｚの通電電流を流
したところ、図９に示すようなインピーダンスのバイア
ス磁界依存性を示した。インピーダンス変化率は、１８
８％／７．６Ｏｅ、平均の磁界感度は、２４．７％／Ｏ
ｅであった。最大磁界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのとき
に、６５．８％／Ｏｅが得られた。
ｏｒｒ以下、Ｈｅｘ＝５００Ｏｅの真空・回転磁界中で
４００℃、２時間熱加熱し、製膜中に導入された異方性
を緩和した後、同条件の真空・靜磁界中で熱処理し、磁
気検出素子の幅方向−軸方向磁気異方性を導入した。次
いで、この磁気検出素子９に４０ＭＨｚの通電電流を流
したところ、図９に示すようなインピーダンスのバイア
ス磁界依存性を示した。インピーダンス変化率は、１８
８％／７．６Ｏｅ、平均の磁界感度は、２４．７％／Ｏ
ｅであった。最大磁界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのとき
に、６５．８％／Ｏｅが得られた。
【００２５】（比較例１）比較例１の素子として、ガラ
ス基板１１の下面に接地導体層１５を持たないものを試
作した。ガラス基板１１の上面にＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜１３を製膜する工程は、実施例１の
磁気検出素子９の製造時と同時に行った。また、線状軟
磁性薄膜１３の製膜後、実施例１の磁気検出素子９の製
造時と同時に熱処理を行った。線状軟磁性薄膜１３の組
成は、ＥＰＭＡにより、８３．６ａｔ％Ｃｏ−２．７ａ
ｔ％Ｚｒ−１３．７ａｔ％Ｎｂであった。この比較例１
の素子に４０ＭＨｚの通電電流を流したところ、図９に
示すようなインピーダンスのバイアス磁界依存性を示し
た。インピーダンス変化率は、３７％／８．６Ｏｅ、平
均の磁界感度は、４．３％／Ｏｅであった。最大磁界感
度は、Ｈｅｘ＝７０Ｏｅのときに、９．５％／Ｏｅが得
られた。
ス基板１１の下面に接地導体層１５を持たないものを試
作した。ガラス基板１１の上面にＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜１３を製膜する工程は、実施例１の
磁気検出素子９の製造時と同時に行った。また、線状軟
磁性薄膜１３の製膜後、実施例１の磁気検出素子９の製
造時と同時に熱処理を行った。線状軟磁性薄膜１３の組
成は、ＥＰＭＡにより、８３．６ａｔ％Ｃｏ−２．７ａ
ｔ％Ｚｒ−１３．７ａｔ％Ｎｂであった。この比較例１
の素子に４０ＭＨｚの通電電流を流したところ、図９に
示すようなインピーダンスのバイアス磁界依存性を示し
た。インピーダンス変化率は、３７％／８．６Ｏｅ、平
均の磁界感度は、４．３％／Ｏｅであった。最大磁界感
度は、Ｈｅｘ＝７０Ｏｅのときに、９．５％／Ｏｅが得
られた。
【００２６】（実施例２）マグネトロンスパッタリング
により図３に示す構造の磁気検出素子１７を参考にし
て、実施例１と異なる点を詳細に説明する。
により図３に示す構造の磁気検出素子１７を参考にし
て、実施例１と異なる点を詳細に説明する。
【００２７】(1) 厚さ２００μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２
０ｍｍのガラス基板１１を準備する。
０ｍｍのガラス基板１１を準備する。
【００２８】(2) ガラス基板１１の上面の一部に厚さ４
μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜１３の下部分を積層する。
μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜１３の下部分を積層する。
【００２９】(3) 線状軟磁性薄膜１３の下部分の中央線
上に厚さ１μｍ、幅２ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕ膜１９
を製膜する。
上に厚さ１μｍ、幅２ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕ膜１９
を製膜する。
【００３０】(4) 線状軟磁性薄膜１３の下部分およびＣ
ｕ膜１９の上面の一部に最大の厚さ４μｍ、幅４ｍｍ、
長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒからなる線状軟磁性薄
膜１３の上部分を積層する。
ｕ膜１９の上面の一部に最大の厚さ４μｍ、幅４ｍｍ、
長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒからなる線状軟磁性薄
膜１３の上部分を積層する。
【００３１】(5) 最後に、ガラス基板１１の下面に厚さ
１μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕからなる接地
導体層１５を積層する。
１μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕからなる接地
導体層１５を積層する。
【００３２】なお、線状軟磁性薄膜１３の組成は、ＥＰ
ＭＡにより、８３．４ａｔ％Ｃｏ−３．０ａｔ％Ｚｒ−
１３．６ａｔ％Ｎｂであった。
ＭＡにより、８３．４ａｔ％Ｃｏ−３．０ａｔ％Ｚｒ−
１３．６ａｔ％Ｎｂであった。
【００３３】この磁気検出素子１７を実施例１と同様の
方法で、磁気検出素子の幅方向−軸方向磁気異方性を導
入した。次いで、この磁気検出素子１７に８０ＭＨｚの
通電電流を流したところ、インピーダンス変化率は、８
５％／８．１Ｏｅ、平均の磁界感度は、１０．７％／Ｏ
ｅであった。最大磁界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのとき
に、２５．１％／Ｏｅが得られた。
方法で、磁気検出素子の幅方向−軸方向磁気異方性を導
入した。次いで、この磁気検出素子１７に８０ＭＨｚの
通電電流を流したところ、インピーダンス変化率は、８
５％／８．１Ｏｅ、平均の磁界感度は、１０．７％／Ｏ
ｅであった。最大磁界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのとき
に、２５．１％／Ｏｅが得られた。
【００３４】（比較例２）比較例２の素子として、ガラ
ス基板１１の下面の接地導体層１５を省き、それ以外は
実施例２と全く同じものを試作した。ガラス基板１１の
上面にＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒからなる線状軟磁性薄膜１３お
よびＣｕ膜１９のみを製膜したものを得た。
ス基板１１の下面の接地導体層１５を省き、それ以外は
実施例２と全く同じものを試作した。ガラス基板１１の
上面にＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒからなる線状軟磁性薄膜１３お
よびＣｕ膜１９のみを製膜したものを得た。
【００３５】また、実施例２の磁気検出素子１７と同じ
条件で熱処理し、磁気異方性を付与した後、８０ＭＨｚ
の通電電流を流したときのインピーダンスの磁界依存性
を測定した。インピーダンス変化率は、５０％／９Ｏ
ｅ、平均の磁界感度は、約６％／Ｏｅであった。最大磁
界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、１２．３％／Ｏｅ
が得られた。
条件で熱処理し、磁気異方性を付与した後、８０ＭＨｚ
の通電電流を流したときのインピーダンスの磁界依存性
を測定した。インピーダンス変化率は、５０％／９Ｏ
ｅ、平均の磁界感度は、約６％／Ｏｅであった。最大磁
界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、１２．３％／Ｏｅ
が得られた。
【００３６】（実施例３）マグネトロンスパッタリング
により図４および図５に示す構造の磁気検出素子２１の
製造方法を説明する。
により図４および図５に示す構造の磁気検出素子２１の
製造方法を説明する。
【００３７】(1) 厚さ２００μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２
０ｍｍのガラス基板１１を準備する。
０ｍｍのガラス基板１１を準備する。
【００３８】(2) ガラス基板１１の上面の一部に厚さ４
μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜２３−１を積層する。
μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜２３−１を積層する。
【００３９】(3) 線状軟磁性薄膜２３−１上に厚さ０．
５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍのＳｉＯ２膜３１を形
成する。
５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍのＳｉＯ２膜３１を形
成する。
【００４０】(4) ＳｉＯ２膜３１上に厚さ１μｍ、幅２
ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕ膜１９を製膜する。
ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕ膜１９を製膜する。
【００４１】(5) ＳｉＯ２膜３１およびＣｕ膜１９の上
に厚さ０．５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍのＳｉＯ２
膜３２を形成する。
に厚さ０．５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍのＳｉＯ２
膜３２を形成する。
【００４２】(6) 線状軟磁性薄膜２３−１およびＳｉＯ
２膜３２の上に厚さ４μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍの
線状軟磁性薄膜２３−２を形成する。
２膜３２の上に厚さ４μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍの
線状軟磁性薄膜２３−２を形成する。
【００４３】(7) 最後に、ガラス基板１１の下面に厚さ
１μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕからなる接地
導体層１５を積層する。
１μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕからなる接地
導体層１５を積層する。
【００４４】なお、線状軟磁性薄膜２３−１、２３−２
の組成は、ＥＰＭＡにより、８４．１ａｔ％Ｃｏ−２．
７ａｔ％Ｚｒ−１３．２ａｔ％Ｎｂであった。
の組成は、ＥＰＭＡにより、８４．１ａｔ％Ｃｏ−２．
７ａｔ％Ｚｒ−１３．２ａｔ％Ｎｂであった。
【００４５】この磁気検出素子２１を実施例１と同様の
方法で、磁気検出素子の幅方向−軸方向磁気異方性を導
入した。次いで、この磁気検出素子２１に１２０ＭＨｚ
の通電電流を流したところ、インピーダンス変化率は、
３５％／８．０Ｏｅ、平均の磁界感度は、４３．８％／
Ｏｅであった。Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、磁界に対する
インピーダンスの変化を表す曲線は最大の傾きを示し、
２０５％／Ｏｅが得られた。
方法で、磁気検出素子の幅方向−軸方向磁気異方性を導
入した。次いで、この磁気検出素子２１に１２０ＭＨｚ
の通電電流を流したところ、インピーダンス変化率は、
３５％／８．０Ｏｅ、平均の磁界感度は、４３．８％／
Ｏｅであった。Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、磁界に対する
インピーダンスの変化を表す曲線は最大の傾きを示し、
２０５％／Ｏｅが得られた。
【００４６】（比較例３）比較例３の素子として、図４
および図５の構造でガラス基板１１の下面の接地導体層
１５を省き、それ以外は実施例３と全く同じものを試作
した。また、実施例３の磁気検出素子２１と同じ条件で
熱処理し、磁気異方性を付与した後、１２０ＭＨｚの通
電電流を流したときのインピーダンスのバイアス磁界依
存性を測定した。インピーダンス変化率は、１２０％／
８．２Ｏｅ、平均の磁界感度は、約１４．６％／Ｏｅで
あった。最大磁界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、２
３％／Ｏｅが得られた。
および図５の構造でガラス基板１１の下面の接地導体層
１５を省き、それ以外は実施例３と全く同じものを試作
した。また、実施例３の磁気検出素子２１と同じ条件で
熱処理し、磁気異方性を付与した後、１２０ＭＨｚの通
電電流を流したときのインピーダンスのバイアス磁界依
存性を測定した。インピーダンス変化率は、１２０％／
８．２Ｏｅ、平均の磁界感度は、約１４．６％／Ｏｅで
あった。最大磁界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、２
３％／Ｏｅが得られた。
【００４７】（実施例４）
図４および図５に示す構造の磁気検出素子２１であっ
て、ＡｌＮ中間層で４層積層構造を持つもの（図６）を
説明する。図６は、図５の軟磁性薄膜２３−１の代わり
に絶縁層３３と軟磁性薄膜３５−１、３５−２、３５−
３、３５−４との積層構造に置き換えた実施例４の磁気
検出素子２１の部分断面図で、上部の軟磁性薄膜は省略
されている。
て、ＡｌＮ中間層で４層積層構造を持つもの（図６）を
説明する。図６は、図５の軟磁性薄膜２３−１の代わり
に絶縁層３３と軟磁性薄膜３５−１、３５−２、３５−
３、３５−４との積層構造に置き換えた実施例４の磁気
検出素子２１の部分断面図で、上部の軟磁性薄膜は省略
されている。
【００４８】(1) 厚さ２００μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２
０ｍｍのガラス基板１１を準備する。
０ｍｍのガラス基板１１を準備する。
【００４９】(2) ガラス基板１１の上面の一部に厚さ１
μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜３５−１を積層する。
μｍ、幅４ｍｍ、長さ１４ｍｍのＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒから
なる線状軟磁性薄膜３５−１を積層する。
【００５０】(3) 線状軟磁性薄膜３５−１上に厚さ０．
１μｍ、幅４ｍｍ、長さ１８ｍｍのＡｌＮ膜３３を形成
する。
１μｍ、幅４ｍｍ、長さ１８ｍｍのＡｌＮ膜３３を形成
する。
【００５１】(4) 上記およびの工程を繰り返し，４
層のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ３５−１、３５−２、３５−３、
３５−４、および３層のＡｌＮ膜３３を形成する。
層のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ３５−１、３５−２、３５−３、
３５−４、および３層のＡｌＮ膜３３を形成する。
【００５２】(5) Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ３５−１、３５−
２、３５−３、３５−４および３層のＡｌＮ膜３３の上
方側面上に厚さ０．５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍの
ＡｌＮ膜３１を製膜する。
２、３５−３、３５−４および３層のＡｌＮ膜３３の上
方側面上に厚さ０．５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍの
ＡｌＮ膜３１を製膜する。
【００５３】(6) ＡｌＮ膜３１の上に厚さ１μｍ、幅２
ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕ膜１９を形成する。
ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕ膜１９を形成する。
【００５４】(7) ＡｌＮ膜３１およびＣｕ膜１９の上に
厚さ０．５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍのＡｌＮ膜３
２を形成する。
厚さ０．５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍのＡｌＮ膜３
２を形成する。
【００５５】(8) ＡｌＮ膜３２の上に厚さ１μｍ、幅２
ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕ膜１９を形成する（図６には
以下の形成層は簡略のため示していない。）。
ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕ膜１９を形成する（図６には
以下の形成層は簡略のため示していない。）。
【００５６】(9) ＡｌＮ膜３２およびＣｕ膜１９の上に
厚さ０．５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍのＡｌＮ膜を
形成する。
厚さ０．５μｍ、幅３ｍｍ、長さ１８ｍｍのＡｌＮ膜を
形成する。
【００５７】(10)上記のＡｌＮ膜および〜で得た
Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ３５−１、３５−２、３５−３、３５
−４積層膜の上に別の４層のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ膜と３層
のＡｌＮ膜を形成する。
Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ３５−１、３５−２、３５−３、３５
−４積層膜の上に別の４層のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ膜と３層
のＡｌＮ膜を形成する。
【００５８】最後に、ガラス基板１１の下面に厚さ１μ
ｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕからなる接地導体
層１５を積層する。
ｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのＣｕからなる接地導体
層１５を積層する。
【００５９】なお、線状軟磁性薄膜３５−１、３５−
２、３５−３、３５−４積層膜の組成は、ＥＰＭＡによ
り、８３．５ａｔ％Ｃｏ−３．１ａｔ％Ｚｒ−１３．４
ａｔ％Ｎｂであった。
２、３５−３、３５−４積層膜の組成は、ＥＰＭＡによ
り、８３．５ａｔ％Ｃｏ−３．１ａｔ％Ｚｒ−１３．４
ａｔ％Ｎｂであった。
【００６０】この磁気検出素子２１を実施例１と同様の
方法で、磁気検出素子の幅方向−軸方向磁気異方性を導
入した。次いで、この磁気検出素子２１に１２０ＭＨｚ
の通電電流を流したところ、インピーダンス変化率は、
２１２％／８．０Ｏｅ、平均の磁界感度は、２６．５％
／Ｏｅであった。Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、最大磁性感
度は、１２８％／Ｏｅが得られた。
方法で、磁気検出素子の幅方向−軸方向磁気異方性を導
入した。次いで、この磁気検出素子２１に１２０ＭＨｚ
の通電電流を流したところ、インピーダンス変化率は、
２１２％／８．０Ｏｅ、平均の磁界感度は、２６．５％
／Ｏｅであった。Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、最大磁性感
度は、１２８％／Ｏｅが得られた。
【００６１】（比較例４）比較例４の素子として、図４
〜図６の構造でガラス基板１１の下面の接地導体層１５
を省き、それ以外は実施例３と全く同じものを試作し
た。また、実施例３の磁気検出素子２１と同じ条件で熱
処理し、磁気異方性を付与した後、１２０ＭＨｚの通電
電流を流したときのインピーダンスのバイアス磁界依存
性を測定した。インピーダンス変化率は、８３％／８．
５Ｏｅ、平均の磁界感度は、約９．８％／Ｏｅであっ
た。最大磁界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、２２．
５％／Ｏｅが得られた。
〜図６の構造でガラス基板１１の下面の接地導体層１５
を省き、それ以外は実施例３と全く同じものを試作し
た。また、実施例３の磁気検出素子２１と同じ条件で熱
処理し、磁気異方性を付与した後、１２０ＭＨｚの通電
電流を流したときのインピーダンスのバイアス磁界依存
性を測定した。インピーダンス変化率は、８３％／８．
５Ｏｅ、平均の磁界感度は、約９．８％／Ｏｅであっ
た。最大磁界感度は、Ｈｅｘ＝７Ｏｅのときに、２２．
５％／Ｏｅが得られた。
【００６２】（実施例５）図４および図５に示す構造の
実施例３のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒからなる線状軟磁性薄膜３
５−１の代わりにパーマロイを用いた磁気検出素子２１
を説明する。
実施例３のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒからなる線状軟磁性薄膜３
５−１の代わりにパーマロイを用いた磁気検出素子２１
を説明する。
【００６３】この磁気検出素子２１は真空中５．０×１
０−６Ｔｏｒｒ以下、Ｈｅｘ＝５００Ｏｅの真空・静磁
界中で５００℃、２時間熱加熱し、素子の幅方向−軸磁
気異方性を導入した。その後、４０ＭＨｚの通電電流を
流したところ、図８に示すようなインピーダンス、イン
ダクタンス、抵抗の磁界依存性を示した。このときのイ
ンピーダンス変化率は、７２％／４０Ｏｅ、平均の磁界
感度は、１８．０％／Ｏｅであった。最大磁界感度は、
Ｈｅｘ＝２．５Ｏｅのときに、４３％／Ｏｅが得られ
た。
０−６Ｔｏｒｒ以下、Ｈｅｘ＝５００Ｏｅの真空・静磁
界中で５００℃、２時間熱加熱し、素子の幅方向−軸磁
気異方性を導入した。その後、４０ＭＨｚの通電電流を
流したところ、図８に示すようなインピーダンス、イン
ダクタンス、抵抗の磁界依存性を示した。このときのイ
ンピーダンス変化率は、７２％／４０Ｏｅ、平均の磁界
感度は、１８．０％／Ｏｅであった。最大磁界感度は、
Ｈｅｘ＝２．５Ｏｅのときに、４３％／Ｏｅが得られ
た。
【００６４】（比較例５）比較例５の素子として、実施
例５に記載の磁気検出素子２１で接地導体層１５を省い
たものを試作した。また、実施例５と同様、４０ＭＨｚ
の通電電流を流したときのインピーダンス磁界依存性を
測定した。インピーダンス変化率は、３５％／４．１Ｏ
ｅ、平均の磁界感度は、約８．５％／Ｏｅであった。最
大磁界感度は、Ｈｅｘ＝２．５Ｏｅのときに、１６％／
Ｏｅが得られた。
例５に記載の磁気検出素子２１で接地導体層１５を省い
たものを試作した。また、実施例５と同様、４０ＭＨｚ
の通電電流を流したときのインピーダンス磁界依存性を
測定した。インピーダンス変化率は、３５％／４．１Ｏ
ｅ、平均の磁界感度は、約８．５％／Ｏｅであった。最
大磁界感度は、Ｈｅｘ＝２．５Ｏｅのときに、１６％／
Ｏｅが得られた。
【００６５】（本発明の実施例の効果）以上、説明した
ように、軟磁性薄膜を用いた外部磁界変化をインピーダ
ンス変化として検出する本発明の実施例の磁気検出素子
では、容量を積極的に持たせるように接地導体層（接地
電極）を形成したので、動作が安定すること、図２の等
価回路を持たしてＬＣ共振に伴うインピーダンスの急激
な変化を利用できることの２つ利点があり、上述した従
来の欠点を容易に解消できる。
ように、軟磁性薄膜を用いた外部磁界変化をインピーダ
ンス変化として検出する本発明の実施例の磁気検出素子
では、容量を積極的に持たせるように接地導体層（接地
電極）を形成したので、動作が安定すること、図２の等
価回路を持たしてＬＣ共振に伴うインピーダンスの急激
な変化を利用できることの２つ利点があり、上述した従
来の欠点を容易に解消できる。
【００６６】接地導体層（接地電極）の厚みを制御すれ
ば、図２の等価回路のＣの値を設計段階で、ある値に設
定できるという効果もある。ここで図示されたＲ０、な
らびにＬ０の値は外部磁界によって変化する。すなわ
ち、磁気検出素子に電流を通電することで導体の回りに
周回磁界が発生する。外部バイアス磁界が０の場合は磁
性体は容易軸方向に励磁され、磁壁移動による磁化過程
を辿るため、磁性体の比誘電率は上昇し、Ｈｅｘ＝Ｈｋ
（Ｈｋは異方性磁界である）で最大値を取る。更に、Ｈ
ｅｘ＞Ｈｋでは外部バイアス方向に磁化が固定されるた
め比誘電率は減少する。このため、インダクタンスＬ０
はＨｋ付近で最大値を取る。
ば、図２の等価回路のＣの値を設計段階で、ある値に設
定できるという効果もある。ここで図示されたＲ０、な
らびにＬ０の値は外部磁界によって変化する。すなわ
ち、磁気検出素子に電流を通電することで導体の回りに
周回磁界が発生する。外部バイアス磁界が０の場合は磁
性体は容易軸方向に励磁され、磁壁移動による磁化過程
を辿るため、磁性体の比誘電率は上昇し、Ｈｅｘ＝Ｈｋ
（Ｈｋは異方性磁界である）で最大値を取る。更に、Ｈ
ｅｘ＞Ｈｋでは外部バイアス方向に磁化が固定されるた
め比誘電率は減少する。このため、インダクタンスＬ０
はＨｋ付近で最大値を取る。
【００６７】抵抗Ｒ０は、数ＭＨｚ帯域ではほぼ導体の
直流抵抗で決まる値であるが、数１０ＭＨｚ以上の帯域
では、渦電流損失、表皮効果の影響により増大する。こ
れらの影響のうち表皮効果は数式（５）で表される値δ
で決まる値である。なお、数式（５）でρは抵抗率、ｆ
は周波数、μは透磁率である。式（５）により、表皮効
果が膜厚に対して無視できなくなる高周波では透磁率が
外部磁界により増大すると、表皮深さが小さくなり電気
抵抗は増大する。このため表皮深さを考慮しなければな
らないような高周波域では電気抵抗も外部磁界に対して
変化する。以上が、容量分を考慮しない場合の磁界の変
化に伴うインピーダンス変化である。
直流抵抗で決まる値であるが、数１０ＭＨｚ以上の帯域
では、渦電流損失、表皮効果の影響により増大する。こ
れらの影響のうち表皮効果は数式（５）で表される値δ
で決まる値である。なお、数式（５）でρは抵抗率、ｆ
は周波数、μは透磁率である。式（５）により、表皮効
果が膜厚に対して無視できなくなる高周波では透磁率が
外部磁界により増大すると、表皮深さが小さくなり電気
抵抗は増大する。このため表皮深さを考慮しなければな
らないような高周波域では電気抵抗も外部磁界に対して
変化する。以上が、容量分を考慮しない場合の磁界の変
化に伴うインピーダンス変化である。
【００６８】これに対し、本発明の実施例の磁気検出素
子では、容量分を考慮しない場合の磁界の変化に伴うイ
ンピーダンス変化に、接地導体層を形成して積極的に構
成したＬＣ共振等価回路の共振周波数近傍のインピーダ
ンス変化を組み合わせたので、電界は電流が流れる導体
と接地導体との間に集中し、外乱の影響を受けにくくな
る。
子では、容量分を考慮しない場合の磁界の変化に伴うイ
ンピーダンス変化に、接地導体層を形成して積極的に構
成したＬＣ共振等価回路の共振周波数近傍のインピーダ
ンス変化を組み合わせたので、電界は電流が流れる導体
と接地導体との間に集中し、外乱の影響を受けにくくな
る。
【００６９】また、図２の等価回路を持たしてＬＣ共振
に伴うインピーダンスの急激な変化を利用できる。すな
わち、式（１）〜（３）のインピーダンスを持つ回路
で、Ｒ＝３Ω、Ｃ＝２００ｐＦで一定としたときにＬの
値を様々変えた場合のインピーダンスを求めると図１０
に示すような計算値が得られる。既に述べた様に、本発
明の実施例の磁気検出素子では、外部磁界によって磁性
層の透磁率が変動するので、図１０に示したＬの変動は
実際には外部磁界によってなされる。例えば、通電電流
が７０ＭＨｚであったとき、外部磁界の印加によって透
磁率が増加し、Ｌが２０ｎＨから５０ｎＨになったとす
れば回路のインピーダンスは１２Ωから８０Ωに変化
し、６００％以上の変化率を示すことがわかる。実際に
は、表皮効果の影響のために電気抵抗が周波数により変
動するのでそれほど単純ではないが、図１１に示された
実施例３の磁気検出素子のインピーダンスの周波数依存
性から明かなように、実際値でもインピーダンスの周波
数依存性の傾向は、概ね図１０に示したものと同じであ
る。図１１で、実施例の磁気検出素子に磁界を印加した
ときにインピーダンスが変化することにより磁気検出素
子の共振周波数が変化することから、通電する電流の周
波数を最適化すれば、外部磁界の変動を非常に大きなイ
ンピーダンス変化率として検出できる。
に伴うインピーダンスの急激な変化を利用できる。すな
わち、式（１）〜（３）のインピーダンスを持つ回路
で、Ｒ＝３Ω、Ｃ＝２００ｐＦで一定としたときにＬの
値を様々変えた場合のインピーダンスを求めると図１０
に示すような計算値が得られる。既に述べた様に、本発
明の実施例の磁気検出素子では、外部磁界によって磁性
層の透磁率が変動するので、図１０に示したＬの変動は
実際には外部磁界によってなされる。例えば、通電電流
が７０ＭＨｚであったとき、外部磁界の印加によって透
磁率が増加し、Ｌが２０ｎＨから５０ｎＨになったとす
れば回路のインピーダンスは１２Ωから８０Ωに変化
し、６００％以上の変化率を示すことがわかる。実際に
は、表皮効果の影響のために電気抵抗が周波数により変
動するのでそれほど単純ではないが、図１１に示された
実施例３の磁気検出素子のインピーダンスの周波数依存
性から明かなように、実際値でもインピーダンスの周波
数依存性の傾向は、概ね図１０に示したものと同じであ
る。図１１で、実施例の磁気検出素子に磁界を印加した
ときにインピーダンスが変化することにより磁気検出素
子の共振周波数が変化することから、通電する電流の周
波数を最適化すれば、外部磁界の変動を非常に大きなイ
ンピーダンス変化率として検出できる。
【００７０】尚、実施例３および４ではアモルファスＣ
ｏ−Ｎｂ−Ｚｒ、実施例５ではパーマロイを用いたが軟
磁性効果に優れた材料であれば良い。Ｃｕ膜の導体とし
ては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど一般に低抵抗の電極金属で
あれば良く、絶縁膜としてはＳｉＯ２、ＡｌＮ以外にも
Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｏ４などの絶縁性に優れた化合物で
あれば有効である。
ｏ−Ｎｂ−Ｚｒ、実施例５ではパーマロイを用いたが軟
磁性効果に優れた材料であれば良い。Ｃｕ膜の導体とし
ては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど一般に低抵抗の電極金属で
あれば良く、絶縁膜としてはＳｉＯ２、ＡｌＮ以外にも
Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｏ４などの絶縁性に優れた化合物で
あれば有効である。
【００７１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気検出
素子では、容量を積極的に持たせるように接地導体層を
形成したので、検出磁界感度を期待できるだけでなく、
相対的に外部磁界の変化に対するインピーダンス変化分
が小さく動作の安定した容量を積極的に持たせた磁気検
出素子を得ることができる。
素子では、容量を積極的に持たせるように接地導体層を
形成したので、検出磁界感度を期待できるだけでなく、
相対的に外部磁界の変化に対するインピーダンス変化分
が小さく動作の安定した容量を積極的に持たせた磁気検
出素子を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態による磁気検出素子の斜視
図で、実施例１の磁気検出素子９の斜視図である。
図で、実施例１の磁気検出素子９の斜視図である。
【図２】図１の等価回路図である。
【図３】実施例２の磁気検出素子１７の斜視図である。
【図４】実施例３の磁気検出素子２１の斜視図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】図５の軟磁性薄膜２３−１の代わりに絶縁層３
３と軟磁性薄膜３５−１、３５−２、３５−３、３５−
４との積層構造に置き換えた実施例４の磁気検出素子２
１の部分断面図である。
３と軟磁性薄膜３５−１、３５−２、３５−３、３５−
４との積層構造に置き換えた実施例４の磁気検出素子２
１の部分断面図である。
【図７】ネットワークアナライザ（Ｎｅｔ Ｗｏｒｋ
Ａｎａｌｙｓｅｒ ＨＰ社 ８７５２Ａ）による評価試
験用測定系を示す図である。
Ａｎａｌｙｓｅｒ ＨＰ社 ８７５２Ａ）による評価試
験用測定系を示す図である。
【図８】図７のインピーダンス測定回路を示す図であ
る。
る。
【図９】インピーダンスＺ、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ
のバイアス磁界依存性を示す図である。
のバイアス磁界依存性を示す図である。
【図１０】実施例１に係る図２の等価回路のＬ０が種々
の値をとるときのインピーダンスの周波数依存性を示す
図である。
の値をとるときのインピーダンスの周波数依存性を示す
図である。
【図１１】実施例３のインピーダンスＺ、抵抗Ｒ、イン
ダクタンスＬの周波数依存性を示す図である。
ダクタンスＬの周波数依存性を示す図である。
【図１２】（ａ）従来の磁気インピーダンス型検出素子
の等価回路図で、浮遊容量を無視できる場合のものであ
る。（ｂ）従来の磁気インピーダンス型検出素子の等価
回路図で、浮遊容量を無視できない場合のものである。
の等価回路図で、浮遊容量を無視できる場合のものであ
る。（ｂ）従来の磁気インピーダンス型検出素子の等価
回路図で、浮遊容量を無視できない場合のものである。
９ 実施例１の磁気検出素子
１１ 誘電体板状部材（ガラス基板）
１３ 線状軟磁性薄膜
１３−１、１３−２ 入出力端
１５ 接地導体層
１７ 実施例２の磁気検出素子
１９ Ｃｕ膜
２１ 実施例３〜５の磁気検出素子
２３−１、２３−２ 線状軟磁性薄膜
３１ 絶縁膜（実施例３ではＳｉＯ２膜、実施例４で
はＡｌＮ膜） ３２ 絶縁膜（実施例３ではＳｉＯ２膜、実施例４で
はＡｌＮ膜） ３３ ＡｌＮ膜 ３５−１、３５−２、３５−３、３５−４ 軟磁性薄
膜
はＡｌＮ膜） ３２ 絶縁膜（実施例３ではＳｉＯ２膜、実施例４で
はＡｌＮ膜） ３３ ＡｌＮ膜 ３５−１、３５−２、３５−３、３５−４ 軟磁性薄
膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 荒井 賢一
宮城県仙台市泉区山の寺二丁目28番９号
(56)参考文献 特開 平９−270321（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−8473（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 33/00 - 33/18
Claims (4)
- 【請求項１】 予め定められた方向に沿って上・下両面
を持つ誘電体板状部材と、この誘電体板状部材の上面の
一部に所定の幅を持って前記予め定められた方向に伸び
るように積層され両端が電流を流すための入・出力端で
ある軟磁性薄膜とを備え、この軟磁性薄膜の入・出力両
端間に電流を流す一方、前記軟磁性薄膜が前記予め定め
られた方向に交差する方向の外部磁界を受けたときに、
磁気インピーダンス効果によって生じるインピーダンス
の変化を検出する磁気検出素子であって、前記誘電体板
状部材の下面に接地導体層を更に積層したことを特微と
する磁気検出素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁気検出素子であっ
て、前記接地導体層がＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、または
これらの少なくとも一種を主成分とする合金を含むこと
を特徴とする磁気検出素子。 - 【請求項３】 Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、またはこれら
のうち少なくとも一種を主成分とする合金を含み所定の
幅を持って予め定められた方向に伸びる第１の導体層
と、前記予め定められた方向に沿ってこの第１の導体層
の外周を覆うＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮのうち少な
くとも一種を含む絶縁層と、前記予め定められた方向に
沿ってこの絶縁層を覆う軟磁性薄膜と、この軟磁性薄膜
が積層される一面と、この積層された一面に対向する他
の一面を持つ誘電体板状部材を備え、該誘電体板状部材
の他の一面に接地導体からなる第２の導体層を更に積層
したことを特徴とする磁気検出素子。 - 【請求項４】 請求項１又は２のいずれかに記載の磁気
検出素子を用いた磁気検出回路であって、前記軟磁性薄
膜の入・出力両端間に電流を流す一方、前記軟磁性薄膜
が前記予め定められた方向に交差する方向の外部磁界を
受けたときに、ＲＬＣ共振等価回路の共振点近傍のイン
ピーダンス変化率の大きい点で測定することによって、
前記外部磁界の磁気検出をすることを特徴とする磁気検
出回路。
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|---|---|
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-
1996
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| JPH1090382A (ja) | 1998-04-10 |
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