JP3523834B2 - Magnetic field sensor and magnetic field sensing system - Google Patents
Magnetic field sensor and magnetic field sensing systemInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気インピー
ダンス効果素子で成る磁界センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic field sensor including a thin film magneto-impedance effect element.
【0002】[0002]
【従来の技術】 近年、電気・電子機器およびその構成
要素となるデバイス、基板、および素子から発生する磁
界計測、モーションキャプチャー、各種物品の非破壊検
査のための磁界計測や、制御や位置情報などの変位・角
度計測あるいは、磁気ヘッドなどの磁気記録などでは、
特に高感度化、広帯域化および小型化が強く求められて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, measurement of magnetic fields generated from electric / electronic devices and their constituent devices, substrates, and elements, motion capture, magnetic field measurement for nondestructive inspection of various articles, control and position information, etc. Displacement / angle measurement or magnetic recording such as magnetic head,
In particular, there is a strong demand for higher sensitivity, wider bandwidth, and smaller size.
【0003】従来の磁界センサとしては、ホール効果や
磁気抵抗(MR)効果を利用した素子および、空心コイル
を用いた素子が一般的であったが、これに加えて現在で
は、アモルファス・ワイヤや磁性薄膜を用いた磁気イン
ピーダンス効果を利用した素子の開発が進められてい
る。また、磁気インピーダンス素子において、キャリア
電流周波数の高い領域での使用を念頭に置き、素子のマ
イクロストリップライン化の検討がためされている。As a conventional magnetic field sensor, an element utilizing a Hall effect or a magnetoresistive (MR) effect and an element using an air-core coil are generally used. Development of an element using a magnetic impedance effect using a magnetic thin film is in progress. Further, in the magneto-impedance element, with consideration for use in a region where the carrier current frequency is high, studies are being made on making the element into a microstrip line.
【0004】上記「磁気インピーダンス素子」は磁性材
料の透磁率が外部印加磁界によって変化することに伴な
い、素子の電気的インピーダンスが変化する現象であ
り、これを利用したものが各種提案されている。例えば
図10には、上述のアモルファス・ワイヤを感受素子に
用い、これに直接高周波電流を流したときの素子両端の
電圧が外部磁界の強さに応じて変化するような従来の磁
界センサ構造が示されている。日本応用磁気学会誌(Vo
1.18,No.2,493,1994)によれば、磁界変化は素子インピ
ーダンスの変化を誘起し、この結果、高周波電流(但し
一定振幅)によるキャリア電圧が振幅変調されることで
磁界が検出される。The above-mentioned "magnetic impedance element" is a phenomenon in which the electrical impedance of the element changes as the magnetic permeability of the magnetic material changes due to an externally applied magnetic field, and various types utilizing this have been proposed. . For example, FIG. 10 shows a conventional magnetic field sensor structure in which the above-mentioned amorphous wire is used as a sensing element and the voltage across the element when a high-frequency current is directly applied to the sensing element changes according to the strength of an external magnetic field. It is shown. Journal of Applied Magnetics of Japan (Vo
1.18, No. 2, 493, 1994), a magnetic field change induces a change in element impedance, and as a result, the carrier voltage is amplitude-modulated by a high-frequency current (but a constant amplitude), so that the magnetic field is detected.
【0005】このセンサは、フラックスゲート型磁界セ
ンサ等にみられる巻き線が不要であるために素子構造が
単純であり、反磁界の無いワイヤ円周方向の磁束変化、
即ち透磁率の変化により素子インピーダンスが変化する
ため、低キャリア電力駆動が可能であるので、小型の高
感度なセンサが構築可能である。透磁率の変化は、キャ
リア周波数が10MHz程度までは表皮効果により、10
0MHz程度までは高周波電流磁界に追従して回転する磁
化成分が変化することによると考えられる。100MHz
程度以上では共鳴によりインピーダンス変化が小さい。
振幅変調で検出可能な磁界の周波数の上限はキャリア周
波数の10分の1程度であるので、この素子の検出帯域
は10MHz程度である。This sensor has a simple element structure because it does not require the windings found in fluxgate type magnetic field sensors and the like, and the magnetic flux changes in the circumferential direction of the wire without demagnetizing field,
That is, since the element impedance changes due to the change in magnetic permeability, it is possible to drive with low carrier power, so that a small and highly sensitive sensor can be constructed. The change in permeability is 10 due to the skin effect up to a carrier frequency of about 10 MHz.
It is considered that the magnetization component that rotates following the high-frequency current magnetic field changes up to about 0 MHz. 100MHz
Above a certain level, the impedance change due to resonance is small.
Since the upper limit of the frequency of the magnetic field that can be detected by amplitude modulation is about 1/10 of the carrier frequency, the detection band of this element is about 10 MHz.
【0006】一方、磁気記録装置に用いる磁気ヘッドと
しての磁界センサなどでは、素子の微細化を計り高い検
出分解能を実現する必要がある。このためには、薄膜技
術の適用が不可欠である。On the other hand, in a magnetic field sensor or the like as a magnetic head used in a magnetic recording apparatus, it is necessary to miniaturize the element and realize a high detection resolution. For this purpose, application of thin film technology is essential.
【0007】図11には、日本応用磁気学会第96回研究
会資料96-6,37,1996にも掲載されたIEEE Trans.Magn.V
o1.30,No.6,4611, 1994の磁性薄膜を用いた磁気-インピ
ーダンス効果を利用した磁界センサを例示する。この磁
界センサは、薄膜導体にこれを囲むように磁性薄膜を配
置し、この磁性薄膜が磁気ヘッドのコアとしてハードデ
ィスク等の記録媒体からの信号磁界によって磁化される
ことで、感磁部のインピーダンスが変化するものであ
る。素子と周辺回路とのインピーダンス整合をとりUH
F帯(数百MHz)の高周波信号をキャリアとすることによ
り、80MHz(50Ω整合、−3dB帯域)の帯域幅(信号周
波数帯域としては40MHz)と、スピンバルブ型巨大磁気
抵抗素子の10倍以上の信号出力(127mVpp/μm)を得
るものである。FIG. 11 shows the IEEE Trans.Magn.V, which was also published in the 96th Research Meeting Material 96-6, 37, 1996 of the Japan Society for Applied Magnetics.
The magnetic field sensor using the magnetic-impedance effect using the magnetic thin film of o1.30, No.6, 4611, 1994 is illustrated. In this magnetic field sensor, a magnetic thin film is arranged so as to surround the thin film conductor, and the magnetic thin film serves as a core of a magnetic head and is magnetized by a signal magnetic field from a recording medium such as a hard disk. It changes. UH for impedance matching between elements and peripheral circuits
By using a high frequency signal in the F band (several hundred MHz) as a carrier, the bandwidth of 80 MHz (50 Ω matching, -3 dB band) (40 MHz as the signal frequency band) and more than 10 times that of the spin valve giant magnetoresistive element Signal output (127 mVpp / μm).
【0008】またこの他にも、磁性薄膜に直接高周波電
流を通電する構造の素子(参照:日本応用磁気学会誌VO1.
19,No.2,481,1995)や、電気的共振現象を利用して高感
度化された素子(参照:日本応用磁気学会誌 Vol.10,No.
2,93 1986; 日本応用磁気学会学術講演概容集 20pB-11,
45, 1996)、高周波キャリア領域における高い効率での
使用を目的とし、マイクロストリップ線路型素子を用い
た磁界センサ(特許3001452号参照)などが在っ
た。In addition to this, an element having a structure in which a high frequency current is directly applied to a magnetic thin film (see: Journal of Japan Society for Applied Magnetics VO1.
19, No.2, 481, 1995) and a device with high sensitivity by using electric resonance phenomenon (see: Journal of Japan Society for Applied Magnetics Vol.10, No.
2,93 1986; Proceedings of the Japan Society for Applied Magnetics 20pB-11,
45, 1996), and a magnetic field sensor (see Japanese Patent No. 3001452) using a microstrip line type element for the purpose of highly efficient use in a high frequency carrier region.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】広帯域磁界センサを実
現するためには、素子に通電する高周波電流(キャリア
電流)の高周波化を図る必要がある。例えば、電気・電
子機器およびその構成要素となるデバイス、基板、およ
び素子から発生する磁界の計測では、これら構成要素の
駆動周波数がGHz帯へと移行しつつある。In order to realize a broadband magnetic field sensor, it is necessary to increase the frequency of the high frequency current (carrier current) that flows through the element. For example, in measurement of magnetic fields generated from electric / electronic devices and their constituent devices, substrates, and elements, the drive frequencies of these constituents are shifting to the GHz band.
【0010】また他の例として、磁気記録分野における
ハードディスク装置でもデータ転送速度は近い将来、GH
z帯となるものと考えられる。例えば、振幅変調等の手
法を用い、これらの高周波磁界の計測を実現するために
は、キャリア電流の周波数(キャリア周波数)は、これら
信号の周波数の数倍、つまり数GHzである必要がある。
そこで、GHz帯キャリア電流における磁気インピーダン
ス素子の基本特性が重要となる。As another example, even in a hard disk device in the field of magnetic recording, the data transfer rate will be GH in the near future.
It is considered to be the z band. For example, in order to realize the measurement of these high-frequency magnetic fields using a method such as amplitude modulation, the frequency of the carrier current (carrier frequency) needs to be several times the frequency of these signals, that is, several GHz.
Therefore, the basic characteristics of the magneto-impedance element at the carrier current in the GHz band are important.
【0011】日本応用磁気学会誌(Vol.21,789. 1997)に
よれば、膜面内に一軸性の異方性磁界強度Hkを有する
磁性薄膜に対し、容易軸方向を微小振幅で交流励磁し、
困難軸方向に直流磁界を印加した場合のキャリア角周波
数に対する共鳴磁界強度Hdcは、この印加磁界強度が異
方性磁界強度Hkより大きい場合、次式により表され
る。According to the Journal of Applied Magnetics of Japan (Vol. 21, 789. 1997), a magnetic thin film having a uniaxial anisotropic magnetic field strength Hk in the film plane is subjected to AC excitation with a small amplitude in the easy axis direction,
The resonance magnetic field strength Hdc with respect to the carrier angular frequency when a DC magnetic field is applied in the hard axis direction is represented by the following equation when the applied magnetic field strength is larger than the anisotropic magnetic field strength Hk.
【0012】
Hdc = (μ0・ω02 )/(γ 2 ・Ms ) + Hk …(式1)
但し、ω0は共鳴角周波数(キャリア角周波数)、γはジ
ャイロ磁気定数、Msは飽和磁化、Hkは異方性磁界、μ
0は真空中の透磁率であるとする。Hdc = (μ0 · ω0 2 ) / ( γ 2 · Ms ) + Hk (Equation 1) where ω0 is the resonance angular frequency (carrier angular frequency) , γ is the gyro magnetic constant, Ms is the saturation magnetization , Hk is the anisotropic magnetic field, and μ
It is assumed that 0 is the magnetic permeability in vacuum .
【0013】従来の磁気インピーダンス素子では、用い
られるキャリア電流周波数がMHz帯であったため、上記
(式1)の左辺第1項の影響は小さく、共鳴は左辺第2
項が重要であった。しかしながら、GHz帯キャリア電流
を用いた場合、上記(式1)左辺第1項がHdcを決定す
る主要因となることが予想される。In the conventional magneto-impedance element, since the carrier current frequency used is in the MHz band, the influence of the first term on the left side of (Equation 1) is small, and the resonance is on the second side of the left side.
The terms were important. However, when the GHz band carrier current is used, it is expected that the first term on the left-hand side of (Equation 1) becomes the main factor that determines Hdc.
【0014】図12に、NiFe薄膜磁気インピーダン
ス素子における磁性体総膜厚が1μm、線路幅が100
μmの素子の場合、センサとしての特性を表すS21パ
ラメータの絶対値(|S21|)の印加磁界依存性を、キ
ャリア電流周波数1,2,3,4,5GHzについて示
す。FIG. 12 shows a NiFe thin film magneto-impedance element having a total magnetic film thickness of 1 μm and a line width of 100.
In the case of an element of μm, the applied magnetic field dependence of the absolute value (| S21 |) of the S21 parameter representing the characteristics as a sensor is shown for carrier current frequencies 1, 2, 3, 4, and 5 GHz.
【0015】各周波数での磁界特性における窪みの底に
当る点での磁界(Hdip)は、上記(式1)のHdcに対応
するものである。図13は今回の実験結果と上記(式
1)から予想される値を示したものである。今回の素子
の特性は上記(式1)に概ね従う結果となった。また、
従来の素子ではHdipの値が大きくなるに連れ、図12
における特性曲線の傾きの急峻さに対応する、印加磁界
に対する応答が鈍くなることが避けられない。The magnetic field (Hdip) at the point of hitting the bottom of the depression in the magnetic field characteristics at each frequency corresponds to Hdc in (Equation 1) above. FIG. 13 shows the results of this experiment and the values expected from the above (Equation 1). The characteristics of the device this time were in accordance with the above (formula 1). Also,
As the value of Hdip increases in the conventional element, as shown in FIG.
It is unavoidable that the response to the applied magnetic field corresponding to the steepness of the characteristic curve in 1 becomes slow.
【0016】以上のことは、従来の素子にでは、GHz帯
のキャリア周波数を用いた場合、磁界に対する利用可能
な大きな信号を得るためには、非常に高い磁界領域で素
子を用いる必要があり、且つ大きな磁界変化が必要とな
ることを示す。As described above, in the conventional device, when a carrier frequency in the GHz band is used, it is necessary to use the device in a very high magnetic field region in order to obtain a large usable signal for the magnetic field. It also shows that a large magnetic field change is required.
【0017】言い換えれば、従来の素子で、GHz帯のキ
ャリア周波数を用いた場合、感度が低く、大きな変化を
得るためには非常に高いバイアス磁界を必要とする。ま
た、応答の直線性を得るためにも、同様に非常に高いバ
イアス磁界を必要とする。In other words, in the conventional element, when the carrier frequency in the GHz band is used, the sensitivity is low and a very high bias magnetic field is required to obtain a large change. In addition, a very high bias magnetic field is required to obtain linear response.
【0018】ただし、文献IEEE Trans.Magn.,Vo1.29,N
o.6,3867. 1993 には、Co-P1anar型導波路を用いた素子
により、2〜6GHzのキャリア周波数範囲で信号出力を
得ているものが提案されてはいる。しかしながらこの方
式では、導波路内の定在波を利用しているために、素子
サイズに関する制約が大きく、高密度ハードディスク装
置に応用できる程度に素子寸法を小さくできない等、小
型化を必要とする分野で実用上の不具合があった。However, the document IEEE Trans.Magn., Vo1.29, N
In o.6,3867.1993, it is proposed that a device using a Co-P1anar type waveguide obtains a signal output in a carrier frequency range of 2 to 6 GHz. However, in this method, since the standing wave in the waveguide is used, there are large restrictions on the element size, and the element size cannot be reduced to the extent that it can be applied to a high-density hard disk device. There was a practical problem.
【0019】そこで本発明の目的は、磁気インピーダン
ス素子に対しGHz帯の高周波キャリア用いる場合におい
て、低い磁界領域での動作、急峻なインピーダンス変化
の実現を可能とするようなGHz帯を含む高周波領域にお
ける高感度の磁界センサおよび磁界センシングシステム
を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to use a high frequency carrier in the GHz band for the magneto-impedance element in a high frequency region including the GHz band which enables operation in a low magnetic field region and realizes a sharp impedance change. A high-sensitivity magnetic field sensor and a magnetic field sensing system are provided.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明は上述の現状に鑑
みて成されたものであり、上記問題を解消し目的を達成
するため次のような手段を講じている。例えば、磁気イ
ンピーダンス効果を用いた磁界センサとしての磁気イン
ピーダンス素子のうち、磁性薄膜を用いた薄膜磁気イン
ピーダンス効果素子で成る磁界センサであって、通電す
る電流周波数が1GHz以上の場合に、磁界に対し、感
磁部磁性体の磁気共鳴の最も顕著な磁界強度が次式より
求まる共鳴磁界強度Hdcより下がる程度に、磁界センシ
ング方向に略垂直な方向の上記感磁部磁性体のサイズを
小さく形成したような磁界センサを提案する。Hdc = (μ0・ω0 2 )/(γ 2 ・Ms ) + Hk 但し、ω0は共鳴角周波数(キャリア角周波数)、γはジ
ャイロ磁気定数、Msは飽和磁化、Hkは異方性磁界、μ
0は真空中の透磁率
。そして、上記感磁部磁性体が軟磁
性材料によって形成されたような磁界センサを提案す
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned current situation, and takes the following means in order to solve the above problems and achieve the object. For example, a magnetic field sensor including a thin film magneto-impedance effect element using a magnetic thin film among magnetic impedance elements serving as a magnetic field sensor using the magneto-impedance effect, and when a current frequency to be conducted is 1 GHz or more, , The most remarkable magnetic field strength of the magnetic resonance of the magnetic sensitive part is
A magnetic field sensor is proposed in which the size of the magnetic body of the magnetic sensing section in the direction substantially perpendicular to the magnetic field sensing direction is made small to the extent that it falls below the obtained resonance magnetic field strength Hdc . Hdc = (μ0 · ω0 2 ) / (γ 2 · Ms ) + Hk where ω0 is the resonance angular frequency (carrier angular frequency) and γ is the
Gyro magnetic constant, Ms is saturation magnetization, Hk is anisotropic magnetic field, μ
0 is the magnetic permeability in vacuum . Then, a magnetic field sensor is proposed in which the magnetic body of the magnetic sensing section is made of a soft magnetic material.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の磁界センサおよび
これを利用した磁界センシングシステムについての複数
の実施形態および、それらの変形例を挙げて詳しく説明
する。なお、この説明では、素子評価に伝送線路を2開
口回路と見なした場合の電圧透過係数S21の絶対値|
S21|に対し、各磁界でのこの値と磁界ゼロの値の差
(△S21)を電圧透過係数の変化量として用いている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A plurality of embodiments of a magnetic field sensor according to the present invention and a magnetic field sensing system using the same and modifications thereof will be described in detail below. In this description, the absolute value of the voltage transmission coefficient S21 when the transmission line is regarded as a two-aperture circuit for element evaluation |
The difference between this value and the value of zero magnetic field for each magnetic field with respect to S21 |
(ΔS21) is used as the amount of change in the voltage transmission coefficient.
【0022】(第1実施形態)図1には本発明の第1実
施形態としての磁界センサの構造を示し、図2及び図3
に示す各グラフには、この磁界センサの特性が表わされ
ている。(First Embodiment) FIG. 1 shows the structure of a magnetic field sensor according to the first embodiment of the present invention.
The characteristics of this magnetic field sensor are shown in the graphs shown in FIG.
【0023】この第1実施形態の磁界センサは、図1の
如く感磁部として細長く細線化(細長いストライプパタ
ーン化)された磁性薄膜を用い、直接的に磁性薄膜に高
周波を通電する構造を特徴としたセンサである。具体的
構造は、例えばガラスから成る1mm厚の基板1の片面
に、磁性薄膜から成る磁性ストリップ6および、Cu導
体薄膜から成る導体電極パッド5a,5bを順次形成
し、他の片面には接地導体2となる厚さ1μmのCuを
スパッタ法によって被着した構造である。The magnetic field sensor of the first embodiment is characterized in that a magnetic thin film which is elongated and thinned (oblong stripe pattern) is used as a magnetic sensing part as shown in FIG. 1, and a high frequency is directly applied to the magnetic thin film. It is a sensor. The specific structure is that, for example, a magnetic strip 6 made of a magnetic thin film and conductor electrode pads 5a, 5b made of a Cu conductor thin film are sequentially formed on one surface of a substrate 1 made of glass and having a thickness of 1 mm, and a ground conductor is formed on the other surface. This is a structure in which Cu having a thickness of 2 μm and having a thickness of 2 is deposited by a sputtering method.
【0024】磁性ストリップ6を構成する磁性薄膜の細
長いストライプパターンの両端はそれぞれ導体電極パッ
ド5a,5bのCu導体薄膜に続いている。運用に際し
ては、これら導体電極パッド5a,5bがそれぞれ電極
3aと電極4aに接続され、一方の電極3bと電極4b
は接地導体2に接続される。そして所定電圧の供給によ
って磁化され、この時の電流・電圧の変化も検知され
る。Both ends of the elongated striped pattern of the magnetic thin film forming the magnetic strip 6 are connected to the Cu conductor thin films of the conductor electrode pads 5a and 5b, respectively. In operation, the conductor electrode pads 5a and 5b are connected to the electrodes 3a and 4a, respectively, and one of the electrodes 3b and 4b is connected.
Is connected to the ground conductor 2. Then, it is magnetized by the supply of a predetermined voltage, and changes in current and voltage at this time are also detected.
【0025】なお、前者の片面の具体的な形成方法は次
のような手順で行う。まず初めに、厚み5nmのTa層を
スパッタ法により製膜後、磁性薄膜としての厚み100
nmのNiFe磁性膜と5nmのCu膜を交互にスパッタ法
にて堆積させ、NiFe層の総膜厚を1μmに形成した
後、厚み5nmのTa層をスパッタ法により製膜し、、T
a層の間の9層のCu層で区切られた10層のNiFe
層を有する薄膜を作製し(工程S1)、フォトリソグラフ
ィック技術およびイオンミリング装置を用いて幅1μ
m、長さ1.6mmのストライプパターンにエッチングす
る(工程S2)。この際、幅方向が磁化容易軸となるよう
に設定する。The former method for forming one surface is performed as follows. First, a Ta layer having a thickness of 5 nm is formed by a sputtering method, and then a magnetic thin film having a thickness of 100 is formed.
The NiFe magnetic film of 5 nm and the Cu film of 5 nm are alternately deposited by a sputtering method to form a NiFe layer having a total film thickness of 1 μm, and then a Ta layer having a thickness of 5 nm is formed by the sputtering method.
Ten layers of NiFe separated by nine Cu layers between layers a
A thin film having a layer is formed (step S1), and the width is 1 μm using the photolithographic technique and the ion milling device.
Etching is performed on a stripe pattern having a length of m and a length of 1.6 mm (step S2). At this time, the width direction is set to be the easy axis of magnetization.
【0026】次に、フォトレジストを電極パッドの形状
にパターニングした上から膜厚1μmのCuを成膜し、リ
フトオフ法により不要な部分のCu薄膜を除去して導体
電極パッド5a,5bを形成する(工程S3)。このとき、
磁性ストリップと導体電極パッドは部分的に重畳して成
り、互いの電気的導通を確保している。また導体電極パ
ッド5aと5bの間隔は約1mmに設定されている。Next, a 1 μm thick Cu film is formed on the photoresist by patterning the photoresist into the shape of an electrode pad, and unnecessary portions of the Cu thin film are removed by a lift-off method to form conductor electrode pads 5a and 5b. (Step S3). At this time,
The magnetic strip and the conductor electrode pad are partially overlapped with each other to ensure electrical continuity. The distance between the conductor electrode pads 5a and 5b is set to about 1 mm.
【0027】図1で例示した線路にキャリア電流を流
し、磁性ストリップの長手方向(通電方向)に磁界を印加
すると、感磁部のインピーダンスが印加磁界の強度によ
り変化する。|S21|の変化量△S21はこの変化量
を反映した量であり、磁界の検出信号となる。When a carrier current is caused to flow in the line illustrated in FIG. 1 and a magnetic field is applied in the longitudinal direction (current-carrying direction) of the magnetic strip, the impedance of the magnetic sensing section changes depending on the strength of the applied magnetic field. The amount of change ΔS21 of | S21 | is a amount that reflects this amount of change and serves as a magnetic field detection signal.
【0028】図2のグラフは、キャリア周波数2GHz、
キャリア電力3.16mWでのこの磁界センサ及び前述し
た[発明が解決しようとする課題]で記載した同様な方
法で作製された線路幅100μmのセンサの△S21の
外部磁界の依存性である。同様に図3のグラフは、その
キャリア周波数3GHzの場合の結果である。The graph of FIG. 2 shows a carrier frequency of 2 GHz,
This is the dependence of the external magnetic field on ΔS21 of this magnetic field sensor at a carrier power of 3.16 mW and a sensor with a line width of 100 μm manufactured by the same method described in the above-mentioned [Problems to be solved by the invention]. Similarly, the graph of FIG. 3 is the result when the carrier frequency is 3 GHz.
【0029】(作用効果1)図2のグラフに表わされて
いる如く、線路幅100μmのセンサでは、Hdipが約5
0 Oeであり、磁界に対す曲線の傾きが全体に緩やかで
あり、これはセンサの磁界に対する感度の悪さを意味
し、比較的低い低磁界領域においてもこのことが確認さ
れる。(Effect 1) As shown in the graph of FIG. 2, Hdip is about 5 in a sensor having a line width of 100 μm.
It is 0 Oe, and the slope of the curve with respect to the magnetic field is gradual as a whole, which means poor sensitivity of the sensor to the magnetic field, and this is confirmed even in a relatively low magnetic field region.
【0030】一方、本実施形態の磁界センサにより20
Oe以下の低い且つ狭い印加磁界領域で0.1以上の高
い電圧透過係数の絶対値|S21|の変化を実現でき
る。On the other hand, according to the magnetic field sensor of this embodiment, 20
A change in absolute value | S21 | of the voltage transmission coefficient of 0.1 or more can be realized in a low and narrow applied magnetic field region of Oe or less.
【0031】また図3のグラフに表わされている如く、
線路幅100μmの従来型センサでは、Hdipが約100
Oeであり、磁界に対する感度が更に悪くなることが確
認される。一方、本実施形態の磁界センサでは、3GHz
と高いキャリア周波数においても、20 Oe以下の低く
且つ狭い印加磁界領域で0.1以上の高い|S21|の
変化を実現できる。Further, as shown in the graph of FIG.
With a conventional sensor with a track width of 100 μm, Hdip is about 100
It is Oe, and it is confirmed that the sensitivity to the magnetic field is further deteriorated. On the other hand, in the magnetic field sensor of this embodiment, 3 GHz
Even at a high carrier frequency, a high | S21 | change of 0.1 or more can be realized in a low and narrow applied magnetic field region of 20 Oe or less.
【0032】このように、感磁部の一部を成す磁性体の
磁気共鳴磁界と磁化変化を生ずる磁界を近づけるか又
は、略一致させることで、急峻な磁化変化に起因する急
峻なインピーダンス変化が得られる。比較的に低い低磁
界領域で磁化変化を生ずる磁性体を用いることで、上述
の条件(磁界の位置的条件)を満たした場合において
は、その低磁界領域での使用も可能となる。As described above, by bringing the magnetic resonance magnetic field of the magnetic material forming a part of the magnetic sensing part and the magnetic field causing the magnetization change close to or substantially matching with each other, a steep change in impedance due to a steep change in magnetization is caused. can get. By using a magnetic material that causes a change in magnetization in a relatively low magnetic field region, when the above-described condition (positional condition of magnetic field) is satisfied, use in the low magnetic field region is also possible.
【0033】なお、同様の構造を有し、NiFe磁性層
の1層当たりの厚みを100nmと固定したまま、磁性層
の総数を2層とし、磁性層の総膜厚200nmとした素子
における同様の測定においては、感磁部磁性体の磁気共
鳴の最も顕著な磁界(Hdip)の低下がほとんど見られ
ない。この原因としては、膜厚若しくはその総数の減少
の何れか、又はその両方の可能性が考えられる。In a similar device having the same structure, the total number of magnetic layers was 200 and the total thickness of the magnetic layers was 200 nm while the thickness of each NiFe magnetic layer was fixed at 100 nm. In the measurement, the most remarkable decrease in the magnetic field (Hdip) of the magnetic resonance of the magnetic material of the magnetically sensitive portion is hardly seen. The cause of this may be either the film thickness or the decrease in the total number of the film thicknesses, or both.
【0034】このことから、原因となる要因の減少に伴
ない、Hdipの顕著な低下をもたらすためには、線路幅
を低減する必要があると考えられる。逆に、この原因と
なる要因の増加に伴い、本実施形態よりも広い線路幅
で、Hdipの顕著な低下がもたらされる可能性が考えら
れる。From this, it is considered necessary to reduce the line width in order to bring about a remarkable decrease in Hdip along with the reduction of the causative factor. On the contrary, it is conceivable that with the increase of the factors that cause this, the line width wider than that of the present embodiment may cause a remarkable decrease in Hdip.
【0035】(変形例1)上述の第1実施形態は次のよ
うにも変形実施できる。例えば、本実施形態で例示した
磁界センサの長さを短縮して、この磁界センサ全体を所
定の電気・電子機器およびその構成要素となるデバイ
ス、基板、および素子に比べて充分小さくし、上記磁界
センサをその電気・電子機器およびその構成要素となる
デバイス、基板、および素子の直近に配置する。(Modification 1) The first embodiment described above can be modified as follows. For example, by shortening the length of the magnetic field sensor illustrated in the present embodiment, the magnetic field sensor as a whole is made sufficiently smaller than a predetermined electric / electronic device and a device, a substrate, and an element which are its constituent elements, and the magnetic field The sensor is arranged in the immediate vicinity of the electric / electronic device and its constituent devices, substrates, and elements.
【0036】そして上述のような磁界センサを、その電
気・電子機器およびその構成要素となるデバイス、基
板、および素子の発生する高周波近傍磁界の測定に運用
することにより、この磁界センサは高周波近傍磁界測定
用の主要なセンサとして磁界センシングシステムを構成
することができる。By applying the magnetic field sensor as described above to the measurement of the high-frequency near-field magnetic field generated by the electric / electronic device and the devices, substrates, and elements that are its constituent elements, the magnetic-field sensor can operate in the near-high-frequency field. A magnetic field sensing system can be configured as the primary sensor for measurement.
【0037】(第2実施形態)次に、本発明の第2実施
形態としての磁界センサについて説明する。図4及び図
5のグラフには、この第2実施形態の磁界センサの特性
が表わされている。第2実施形態の磁界センサは第1実
施形態と同様の構造を有し、工程S2においてストライプ
幅を特に2μmに形成したものである。(Second Embodiment) Next, a magnetic field sensor as a second embodiment of the present invention will be described. The graphs of FIGS. 4 and 5 show the characteristics of the magnetic field sensor of the second embodiment. The magnetic field sensor of the second embodiment has the same structure as that of the first embodiment, and has a stripe width of 2 μm in step S2.
【0038】図4のグラフは、キャリア周波数2GHz、
キャリア電力3.16mWでの本磁界センサ及び課題で触
れた同様の方法で作製された線路幅100μmの従来型
磁界センサの△S21の外部磁界の依存性が示されてい
る。同様に図5のグラフは、キャリア周波数3GHzの場
合の結果を示している。The graph of FIG. 4 shows that the carrier frequency is 2 GHz,
The dependence of the external magnetic field on ΔS21 of the present magnetic field sensor with a carrier power of 3.16 mW and a conventional magnetic field sensor with a line width of 100 μm manufactured by the same method as mentioned in the problem is shown. Similarly, the graph of FIG. 5 shows the result when the carrier frequency is 3 GHz.
【0039】(作用効果2)図4のグラフが表わす如
く、線路幅100μmの従来型センサと比較して、本実
施形態の磁界センサでは、Hdipの値は約50 0eと変化
はないが、磁性体内の磁気特性分散に起因する窪みの広
がりが大きく、低磁界領域で磁化変化により共鳴、非共
鳴の状態変化を実現し、20 0e以下の低く且つ狭い印
加磁界領域で約0.15の高い|S21|の変化を実現
できる。(Effect 2) As shown in the graph of FIG. 4, in comparison with the conventional sensor having a line width of 100 μm, the magnetic field sensor of this embodiment has a Hdip value of about 500 e, which is the same as that of the conventional sensor. The spread of the dent due to the dispersion of the magnetic characteristics in the body is large, and the resonance and non-resonance state changes are realized by the magnetization change in the low magnetic field region, and the low and narrow applied magnetic field region of 200 e or less has a high value of about 0.15. The change of S21 | can be realized.
【0040】また、図5のグラフが表わす如く、3GHz
と高いキャリア周波数においても同様の傾向が見られ、
20 0e以下の低く且つ狭い印加磁界領域で約0.1の高
い|S21|の変化を実現できる。As shown in the graph of FIG. 5, 3 GHz
The same tendency can be seen at high carrier frequencies,
A high | S21 | change of about 0.1 can be realized in a low and narrow applied magnetic field region of 200 e or less.
【0041】(第3実施形態)この第3実施形態の磁界
センサは前述の第1実施形態と同様の構造を有したもの
で、ここでは特に、感磁部磁性体として、硬質磁性材料
または半硬質磁性材料を用い、感磁部磁性体の抗磁力H
c周辺の磁界領域で磁気共鳴が実現されるキャリア周波
数において使用するものである。ただし、必ずしもスト
ライプは細線化されている必要はない。(Third Embodiment) The magnetic field sensor of the third embodiment has the same structure as that of the first embodiment described above, and here, in particular, a hard magnetic material or a semi-magnetic material is used as the magnetic sensing section magnetic body. Using a hard magnetic material, the coercive force H
It is used at a carrier frequency where magnetic resonance is realized in the magnetic field region around c. However, the stripe does not necessarily have to be thinned.
【0042】図6のグラフでは、この磁界センサにおい
て、磁界をHc以下の充分小さな値からHc以上の値ま
で増加させた場合の予想される測定結果を表わしてい
る。The graph of FIG. 6 shows an expected measurement result when the magnetic field is increased from a sufficiently small value of Hc or less to a value of Hc or more in this magnetic field sensor.
【0043】(作用効果3)この第3実施形態の磁界セ
ンサによれば、抗磁力Hc近傍の印加磁界に対し、磁化
反転の急峻さを反映した急峻な|S21|(電圧透過係
数)の変化の実現が期待できる。また、抗磁力と同等の
領域での微小な磁界変化の検知が可能となる。(Effect 3) According to the magnetic field sensor of the third embodiment, the steep | S21 | (voltage transmission coefficient) change reflecting the steepness of the magnetization reversal with respect to the applied magnetic field in the vicinity of the coercive force Hc. Can be expected to be realized. Further, it becomes possible to detect a minute magnetic field change in a region equivalent to the coercive force.
【0044】(第4実施形態)図7及び図8のグラフに
は、第4実施形態の磁界センサの特性が表わされてい
る。本実施形態の磁気センサは第2実施形態と同様の構
造を有する。ただし、磁性層部分は単層である。(Fourth Embodiment) The graphs of FIGS. 7 and 8 show the characteristics of the magnetic field sensor of the fourth embodiment. The magnetic sensor of this embodiment has the same structure as that of the second embodiment. However, the magnetic layer portion is a single layer.
【0045】図7には、キャリア周波数2GHz、キャリ
ア電力3.16mWでの本磁界センサ及び上述した課題で
触れた実施例1の方法で作製された線路幅100μmの
従来型磁界センサの△S21の外部磁界の依存性であ
る。同様に図8はキャリア周波数3GHzの場合の結果で
ある。FIG. 7 shows the present magnetic field sensor with a carrier frequency of 2 GHz and a carrier power of 3.16 mW and ΔS21 of a conventional magnetic field sensor with a line width of 100 μm manufactured by the method of Example 1 mentioned in the above-mentioned problem. It is the dependence of the external magnetic field. Similarly, FIG. 8 shows the result when the carrier frequency is 3 GHz.
【0046】(作用効果4)図7のグラフに表わされた如
く、線路幅100μmの従来型センサと比較して、第4
実施形態の磁界センサでは、Hdipの値が約50 0eから
約35 0eへと低下し、更に磁性体内の磁気特性分散に
起因する窪みの広がりが拡大し、この二つの効果の足し
合わせにより、低磁界領域で磁化変化により共鳴、非共
鳴の状態を実現し、10 Oe以下の、より低く且つ狭い
印加磁界領域で約0.1の高い|S21|の変化を実現
できる。(Operation and Effect 4) As shown in the graph of FIG. 7, the fourth sensor is compared with the conventional sensor having a line width of 100 μm.
In the magnetic field sensor of the embodiment, the value of Hdip is reduced from about 500e to about 350e, and further, the spread of the recess due to the dispersion of the magnetic characteristics in the magnetic body is expanded, and the addition of these two effects reduces the low value. Resonance and non-resonance can be realized by changing the magnetization in the magnetic field region, and a high | S21 |
【0047】また、図8のグラフに表わされている如
く、3GHzと高いキャリア周波数においても同様の傾向
が見られる。Further, as shown in the graph of FIG. 8, the same tendency is observed at a carrier frequency as high as 3 GHz.
【0048】なお、本発明の磁界センサ素子は、磁気イ
ンピーダンス効果を利用したセンサ素子の感磁部分磁性
に対し、検出対象となる方向に略垂直な方向の磁性体パ
ターンサイズを小さくしたものの使用、磁体部分の特性
分散を増加させたものの使用、共鳴磁界領域と同等の抗
磁力を有する硬質磁性材料の使用のいずれか若しくは、
これらの二つ以上を組み合わせることにより、感磁部磁
性体の共鳴磁界と磁化変化の生じる磁界とを近か付ける
事で、GHz帯高周波においても微小な磁界に対し高い感
度を実現することができる。In the magnetic field sensor element of the present invention, the magnetic element pattern size in the direction substantially perpendicular to the direction to be detected is reduced with respect to the magnetically sensitive partial magnetism of the sensor element utilizing the magnetic impedance effect. Either use of an increased characteristic dispersion of the magnetic body part, use of a hard magnetic material having coercive force equivalent to the resonance magnetic field region, or
By combining two or more of these, it is possible to realize high sensitivity to a minute magnetic field even in the GHz band high frequency by bringing the resonance magnetic field of the magnetic field sensing member and the magnetic field in which the magnetization change occurs close to each other. .
【0049】(第5実施形態)図9(a),(b)には、
本発明の第5実施形態としての磁界センサを例示する。
この第5実施形態の前述した第1〜第4実施形態と異な
るところは、磁性薄膜が導体ストリップの一部を構成せ
ず、磁性薄膜が導体ストリップから分離して配置された
点にある。(Fifth Embodiment) FIGS. 9A and 9B show
The magnetic field sensor as 5th Embodiment of this invention is illustrated.
The difference of the fifth embodiment from the above-described first to fourth embodiments is that the magnetic thin film does not form a part of the conductor strip, and the magnetic thin film is arranged separately from the conductor strip.
【0050】すなわち、図9(a)に例示する構成で
は、導体電極パッド7a,7bの片面に磁性薄膜10を
配置して導体ストリップの片面に磁性薄膜を配置したも
のであり、ここでは図1と同様な二層構造をもち、中央
に上から形成された磁性薄膜10aの両方向にはそれぞ
れ長手方向に細長く続く導体電極パッド7a,7bが形
成されている。そして、運用に際しこれら導体電極パッ
ド7(7a,7b)のそれぞれは電極3aと電極4aに接
続され、一方の電極3bと電極4bが接地導体2に接続
される。そして所定電圧の供給で磁化され、この時の電
流・電圧の変化も検知できる。That is, in the structure illustrated in FIG. 9A, the magnetic thin film 10 is arranged on one surface of the conductor electrode pads 7a and 7b and the magnetic thin film is arranged on one surface of the conductor strip. A two-layer structure similar to the above is formed, and conductor electrode pads 7a and 7b that are elongated in the longitudinal direction are formed in both directions of the magnetic thin film 10a formed from above in the center. During operation, each of these conductor electrode pads 7 (7a, 7b) is connected to the electrodes 3a and 4a, and one of the electrodes 3b and 4b is connected to the ground conductor 2. Then, it is magnetized by the supply of a predetermined voltage, and changes in current and voltage at this time can also be detected.
【0051】また、図9(b)に例示する構成は、上述
した構造に加えて更に、導体電極パッド7a,7bの両
面に磁性薄膜10a,10bを配置して周囲を囲んで成
る構造の一例である。そして、前述の第1〜第4実施形
態で磁性ストリップに施したことをこれら磁性体部分に
も施した構造である。The structure illustrated in FIG. 9B is an example of a structure in which the magnetic thin films 10a and 10b are arranged on both surfaces of the conductor electrode pads 7a and 7b in addition to the above-described structure and the circumference is surrounded. Is. The magnetic strips of the first to fourth embodiments have the same structure as those of the magnetic strips.
【0052】(作用効果5)前者(図9(a))は構成が極
めて簡単である特徴を有し、後者(図9(b))は高周波
電流の作る磁界に対して閉磁路構造となるために、高感
度が期待できる。(Function and Effect 5) The former (FIG. 9 (a)) has a characteristic that the structure is extremely simple, and the latter (FIG. 9 (b)) has a closed magnetic circuit structure against the magnetic field generated by the high frequency current. Therefore, high sensitivity can be expected.
【0053】(その他の変形例)なお、本発明は上述し
た複数実施形態の他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形実施が可能である。例えば、構造的には必ず
しもマイクロストリップ構造である必要はなく、例示し
た本発明に係わる磁性ストリップの磁気異方性の向きや
磁気特性、積層膜であるか単層膜であるか、外部磁界の
磁性ストリップに対する印加方向のみならず、各部位の
形状・寸法・材質ならびに磁性層の積層数等は、必要に
応じて種々の変更が可能であり、形状においては、直線
のみならず曲線も可能であると共に、他との適宜な組合
せも可能である。(Other Modifications) The present invention can be variously modified in addition to the above-described embodiments without departing from the scope of the invention. For example, the structure does not necessarily have to be a microstrip structure, and the magnetic anisotropy direction and magnetic characteristics of the exemplified magnetic strip according to the present invention, whether it is a laminated film or a single layer film, or an external magnetic field Not only the direction of application to the magnetic strip, but also the shape, size, material of each part, the number of laminated magnetic layers, etc. can be variously changed as necessary, and the shape can be a straight line or a curved line. In addition to being present, an appropriate combination with another is possible.
【0054】[0054]
【発明の効果】以上の説明の如く、本発明の磁界センサ
によれば、磁気インピーダンス効果を用い、特にGHz帯
レベルの高周波領域においても高い感度を発揮できると
いう効果が得られる。よって、低磁界領域を含む種々の
動作磁界点での利用が容易に実現できる高感度の磁界セ
ンサおよび磁界センシングシステムを提供することが可
能となる。As described above, according to the magnetic field sensor of the present invention, it is possible to obtain the effect of using the magneto-impedance effect and exhibiting high sensitivity especially in a high frequency region of GHz band level. Therefore, it is possible to provide a highly sensitive magnetic field sensor and magnetic field sensing system that can be easily used at various operating magnetic field points including a low magnetic field region.
【図1】図1は、本発明の第1実施形態に係わる磁界セ
ンサの外観と層構造を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an appearance and a layer structure of a magnetic field sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図2は、この第1実施形態としての磁界センサ
の特性を表わすグラフ。FIG. 2 is a graph showing characteristics of the magnetic field sensor according to the first embodiment.
【図3】図3は、同じくこの第1実施形態の磁界センサ
の特性グラフ。FIG. 3 is a characteristic graph of the magnetic field sensor of the first embodiment, similarly.
【図4】図4は、本発明の第2実施形態としての磁界セ
ンサの特性を表わすグラフ。FIG. 4 is a graph showing characteristics of a magnetic field sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図5】図5は、同じくこの第2実施形態の磁界センサ
の特性グラフ。FIG. 5 is a characteristic graph of the magnetic field sensor according to the second embodiment.
【図6】図6は、本発明の第3実施形態としての磁界セ
ンサの特性を表わすグラフ。FIG. 6 is a graph showing characteristics of a magnetic field sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図7】図7は、本発明の第4実施形態としての磁界セ
ンサの特性を表わすグラフ。FIG. 7 is a graph showing characteristics of a magnetic field sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】図8は、同じくこの第4実施形態の磁界センサ
の特性グラフ。FIG. 8 is a characteristic graph of the magnetic field sensor of the fourth embodiment.
【図9】 図9(a),(b)は本発明の第5実施形態
としての磁界センサを示し、図9(a)は、この磁界セ
ンサの外観と層構造を示す斜視図、図9(b)は、この
磁界センサの変形例としての外観と層構造を示す斜視
図。9 (a) and 9 (b) show a magnetic field sensor as a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 9 (a) is a perspective view showing the appearance and layer structure of the magnetic field sensor. FIG. 6B is a perspective view showing an appearance and a layer structure as a modified example of the magnetic field sensor.
【図10】図10は、従来の磁界センサの構成と大きさ
の概要を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration and size of a conventional magnetic field sensor.
【図11】図11は、従来の磁界センサの構成と大きさ
を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing the configuration and size of a conventional magnetic field sensor.
【図12】図12は、従来の磁界センサによる高周波領
域における磁界特性を示すグラフ。FIG. 12 is a graph showing magnetic field characteristics in a high frequency region by a conventional magnetic field sensor.
【図13】図13は、従来の磁界センサの磁界特性の実
測値と理論値とを示すグラフ。FIG. 13 is a graph showing measured values and theoretical values of magnetic field characteristics of a conventional magnetic field sensor.
1…基板(ガラス基板)、
2…接地導体、
3a,3b…電極(印加電極)、
4a,4b…電極(出力電極)、
5a,5b…導体電極パッド(Cu導体薄膜)、
6…磁性ストリップ(磁性薄膜:ストライプパター
ン)、
7…導体電極パッド(非磁性導体電極パッド)、
7a,7b…導体電極パッド(電極パッド部分)、
10…磁性薄膜。1 ... Substrate (glass substrate), 2 ... Ground conductor, 3a, 3b ... Electrode (application electrode), 4a, 4b ... Electrode (output electrode), 5a, 5b ... Conductor electrode pad (Cu conductor thin film), 6 ... Magnetic strip (Magnetic thin film: stripe pattern), 7 ... Conductor electrode pad (non-magnetic conductor electrode pad), 7a, 7b ... Conductor electrode pad (electrode pad portion), 10 ... Magnetic thin film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 一弘 秋田県秋田市新屋町字砂奴寄4−21 秋 田県高度技術研究所内 (72)発明者 山口 正洋 宮城県仙台市青葉区片平2丁目1番1号 東北大学電気通信研究所内 (72)発明者 荒井 賢一 宮城県仙台市青葉区片平2丁目1番1号 東北大学電気通信研究所内 (72)発明者 島田 寛 宮城県仙台市青葉区片平2丁目1番1号 東北大学科学計測研究所内 (56)参考文献 特開 平9−113590(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 33/02 - 33/10 H01L 43/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Kazuhiro Ouchi Inventor Kazuhiro Ouchi 4-21 Sunaya, Aya, Akita-shi, Akita Prefectural Institute of Advanced Technology (72) Masahiro Yamaguchi 2 Katahira, Aoba-ku, Sendai, Miyagi 1-1-1, Tohoku University Institute of Electrical Communication (72) Inventor Kenichi Arai 2-1-1, Katahira, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi Prefecture In-house Institute of Electrical Communication (72) Tohoku University Hiroshi Shimada Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi Prefecture 2-1-1 Katahira, Institute of Scientific Measurement, Tohoku University (56) Reference JP-A-9-113590 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01R 33/02- 33/10 H01L 43/00
Claims (7)
ンサとしての磁気インピーダンス素子のうち、磁性薄膜
を用いた薄膜磁気インピーダンス効果素子で成る磁界セ
ンサにおいて、 通電する電流周波数が1GHz以上の場合に、磁界に対
し、感磁部磁性体の磁気共鳴の最も顕著な磁界強度が次
式より求まる共鳴磁界強度Hdcより下がる程度に、磁界
センシング方向に略垂直な方向の上記感磁部磁性体のサ
イズを小さく形成して成ることを特徴とする磁界セン
サ。 Hdc = (μ0・ω02 )/(γ2・Ms) + Hk 但し、ωOは共鳴角周波数(キャリア角周波数)、γはジ
ャイロ磁気定数、Msは飽和磁化、Hkは異方性磁界、μ
0は真空中の透磁率。1. A magnetic field sensor comprising a thin film magneto-impedance effect element using a magnetic thin film among magnetic impedance elements as a magnetic field sensor using the magneto-impedance effect, when a current frequency to be conducted is 1 GHz or more, On the other hand, the size of the magnetic sensing portion magnetic body in the direction substantially perpendicular to the magnetic field sensing direction is made small so that the most remarkable magnetic field strength of the magnetic resonance of the magnetic sensing portion magnetic material is lower than the resonance magnetic field strength Hdc obtained by the following equation. A magnetic field sensor comprising: Hdc = (μ0 · ω0 2 ) / (γ 2 · Ms) + Hk where ωO is the resonance angular frequency (carrier angular frequency), γ is the gyromagnetic constant, Ms is the saturation magnetization, Hk is the anisotropic magnetic field, μ
0 is the magnetic permeability in vacuum.
とを特徴とする、請求項1に記載の磁界センサ。2. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein the magnetic body of the magnetic sensing section is made of a soft magnetic material.
磁界センサにおいて、 通電する電流周波数が1GHz以上の場合に、磁界に対
し、感磁部磁性体の磁化変化を反映したインピーダンス
変化が生ずる、硬質磁性材料または半硬質磁性材料が上
記感磁部磁性体として用いられて成ることを特徴とする
磁界センサ。3. A magnetic field sensor comprising a thin-film magneto-impedance effect element, wherein a hard magnetic material causes a change in impedance with respect to a magnetic field, which reflects a change in magnetization of a magnetic body of a magnetically sensitive portion, when a frequency of a current to be applied is 1 GHz or higher. Alternatively, a magnetic field sensor characterized in that a semi-hard magnetic material is used as the magnetic body of the magnetic sensing section.
磁界センサにおいて、 外部磁界により磁化変化を生じる磁性薄膜の配置された
感磁部分における共鳴磁界領域と磁化変化の生じる磁界
領域とを重ねるため、 検出対象となる方向に略垂直な方向の磁性体パターンサ
イズを小さくした素子を使用する形態か、 または、 上記共鳴磁界領域と実質的に同じ抗磁力を有する硬質磁
性材料から成る磁性薄膜を部分的に有する素子を使用す
る形態、 の何れかの使用形態で、構成されることを特徴とする磁
界センサ。4. A magnetic field sensor comprising a thin film magneto-impedance effect element, wherein a resonance magnetic field region in a magnetically sensitive portion in which a magnetic thin film that changes magnetization due to an external magnetic field is overlapped with a magnetic field region that changes magnetization. Or a part having a magnetic thin film made of a hard magnetic material having a coercive force substantially the same as the resonance magnetic field region. A magnetic field sensor, characterized in that it is configured in any one of a form using an element.
て複数の磁性薄膜が積層されて成ることを特徴とする、
請求項1又は3に記載の磁界センサ。5. The magnetic body of the magnetic sensing part is characterized in that a plurality of magnetic thin films are laminated with a non-magnetic thin film interposed therebetween.
The magnetic field sensor according to claim 1 .
ない単層磁性薄膜により構成されることを特徴とする、
請求項1又は3に記載の磁界センサ。6. The magnetic body of the magnetic sensing part is composed of a single-layer magnetic thin film without a non-magnetic thin film interposed therebetween.
The magnetic field sensor according to claim 1 .
eとCuとの多層膜、NiFeとTaとの多層膜、また
はNiFeとCuとTaの多層膜、の何れかにより形成
された磁性薄膜により構成されることを特徴とする、請
求項1又は3に記載の磁界センサ。7. The magnetic material of the magnetic sensing part is NiFe or NiF.
4. A magnetic thin film formed of either a multilayer film of e and Cu, a multilayer film of NiFe and Ta, or a multilayer film of NiFe, Cu and Ta. Magnetic field sensor according to.
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