JP3866498B2 - 磁気インピーダンス効果素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気インピーダンス効果を利用して外部磁界を検出する磁気インピーダンス効果素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図13は、この種の磁気インピーダンス効果素子の従来技術を説明するためのものであり、この磁気インピーダンス効果素子11は、高い透磁率を有する帯状の磁性薄膜13が形成された非磁性基板12上に、磁性薄膜13にバイアス磁界を磁性薄膜13の長手方向に沿った矢印B方向に付与するバイアス磁界付与手段としての、CoPt系合金、CoCrPt系合金等の導電性の硬磁性体で形成された導電硬磁性膜14が非磁性絶縁膜15を介して磁性薄膜13を被覆するように固着され、磁性薄膜13の両端部に一対の電極16,17が設けられた構造となっており、磁性薄膜13には、その膜面内で磁化容易軸の方向が磁性薄膜13の長手方向に対して垂直となるように、磁性薄膜13の幅方向(短手方向)に誘導磁気異方性が付与されている。
【0003】
そして、この磁気インピーダンス効果素子11は、磁性薄膜13の長手方向が図示せぬ被検知体から矢印H方向に発せられる外部磁界に沿うように配置されて、バイアス磁界の方向(矢印B方向)が外部磁界の方向(矢印H方向)に対して所定の向きとなるように合わせ込まれた状態で、一対の電極16,17を介して磁性薄膜13にMHz帯域の高周波電流を通電すると、磁性薄膜13の長手方向両端部間のインピーダンスが変化し、この変化を電気信号に変換して外部磁界の検出出力が得られるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の磁気インピーダンス効果素子11にあっては、外観から導電硬磁性膜14のバイアス磁界付与方向(矢印B方向)を視認することができないため、このバイアス磁界付与方向が外部磁界の方向(矢印H方向)に対して所定の向きとなるように磁気インピーダンス効果素子11を配置する作業は、導電硬磁性膜14のバイアス磁界付与方向を磁気測定器によって確認する作業を伴う極めて煩雑なものとなっていた。
【0005】
また、バイアス磁界付与手段を導線コイルで代替した場合には電流の印加方向を確認する形となって現れ、この確認作業は導電硬磁性膜14のそれと比較して若干簡単にはなるものの導電硬磁性膜14を用いた場合と同様の問題を有している。
【0006】
本発明は、上述した従来技術の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、バイアス磁界の方向が外部磁界の方向に対して所定の向きとなるように容易に配置することが可能な磁気インピーダンス効果素子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、前記バイアス磁界付与手段は前記磁性薄膜の長手方向に前記バイアス磁界を付与する硬磁性体で構成されて前記磁性薄膜が形成された非磁性基板上に非磁性絶縁膜を介して前記磁性薄膜を被覆するように設けられ、前記磁性薄膜の長手方向両端部にはそれぞれ電極が設けられている磁気インピーダンス効果素子において、
前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの一部を延設させて前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカとしたことを特徴とするものである。
【0008】
あるいは、本発明では、前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかに切欠部を設け、この切欠部を前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカとしてもよい。
【0009】
または本発明は、高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、前記バイアス磁界付与手段は前記磁性薄膜の長手方向に前記バイアス磁界を付与する硬磁性体で構成されて前記磁性薄膜が形成された非磁性基板上に非磁性絶縁膜を介して前記磁性薄膜を被覆するように設けられ、前記磁性薄膜の長手方向両端部にはそれぞれ電極が設けられている磁気インピーダンス効果素子の製造方法において、
前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの形成工程時に、前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの一部を延設させ、前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカを形成することを特徴とするものである。
【0010】
あるいは本発明では、前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの形成工程時に、前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかに切欠部を設け、この切欠部を前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカとしてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁気インピーダンス効果素子の第1の実施形態を図1乃至2に基づいて説明する。
【0014】
この磁気インピーダンス効果素子1は、高い透磁率を有する帯状の磁性薄膜3が形成された非磁性基板2に、導電硬磁性膜4が非磁性絶縁膜5を介して固着され、磁性薄膜3の両端部に一対の電極6,7が設けられた構造となっている。
【0015】
非磁性基板2は、Al2O3−TiCセラミック等の絶縁性を有する非磁性材料を矩形状に成形してなるものである。
【0016】
磁性薄膜3は、FeHfCを含みbcc構造のFe微結晶粒子とHfCの微結晶粒子とを主体とする軟磁性薄膜であって、その膜面内で磁化容易軸の方向が磁性薄膜3の長手方向に対して垂直となるように、磁性薄膜3の幅方向(短手方向)に誘導磁気異方性が付与されている。
【0017】
導電硬磁性膜4は、磁性薄膜3にバイアス磁界を磁性薄膜3の長手方向に沿った矢印B方向に付与するバイアス磁界付与手段であって、CoPt系合金あるいはCoCrPt系合金等導電性の硬磁性体の何れか1種で形成されて磁性薄膜3上に配置されている。
【0018】
非磁性絶縁膜5は、導電硬磁性膜4を磁性薄膜3から絶縁するためのもので、SiO2やAl2O3等の非磁性絶縁物からなり、非磁性基板2上に各電極6,7の一部分を被覆するように形成されて導電硬磁性膜4と磁性薄膜3との間に配置されている。
【0019】
一対の電極6,7は、Au,W,Cr,Ta等の電気抵抗の小さい非磁性導電膜からなり、硬磁性膜4を挟むように配置されて、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)に位置する一方の電極6には、その一部分を延長させてマーカ8が一体的に形成されている。このため、マーカ8は、一対の電極6,7を形成する製造工程で同時に作り込むことができ、手数を要することなく簡単に形成できるという特徴を有している。
【0020】
このように構成された磁気インピーダンス効果素子1は、磁性薄膜3の長手方向が図示せぬ被検知体から矢印H方向に発せられる外部磁界に沿うように配置されて、バイアス磁界の方向(矢印B方向)が外部磁界の方向(矢印H方向)に対して所定の向きとなるように合わせ込まれた状態で、一対の電極6,7を介して磁性薄膜3にMHz帯域の高周波電流を通電すると、磁性薄膜3の長手方向両端部間のインピーダンスが変化し、この変化を電気信号に変換して外部磁界の検出出力が得られるようになっている。
【0021】
そして、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)をその方向に配置されたマーカ8によって容易に視認することができるため、従来技術で述べた如きバイアス磁界付与方向を磁気測定器によって確認する作業を排除することができ、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)が外部磁界の方向(矢印H方向)に対して所定の向きとなるように磁気インピーダンス効果素子1を配置する作業の煩雑さが解消できる。
【0022】
尚、この第1の実施形態では、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)に位置する一方の電極6の一部分を延長させてマーカ8を形成したもので説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図3に示すように、非磁性基板2のバイアス磁界付与方向の端部を延設させてマーカ8としたり、図4に示すように、磁性薄膜3のバイアス磁界付与方向の端部を延設させてマーカ8としたり、あるいは、図5に示すように、非磁性絶縁膜5のバイアス磁界付与方向の角部を延設させてマーカ8としたり、図6に示すように、導電硬磁性膜4のバイアス磁界付与方向の角部を延設させてマーカ8とした構成としてもよく、このようにしても、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)をその方向に配置されたマーカ8によって容易に視認することができ、また、非磁性基板2、磁性薄膜3、非磁性絶縁膜5及び導電硬磁性膜4を形成する各々の製造工程でマーカ8を同時に作り込むことができる。
【0023】
また、バイアス磁界付与手段に導電硬磁性膜4を用いたが、この他にバイアス磁界付与手段にはフェライト磁石等の絶縁性の硬磁性体や液体急冷法により得られるRFeBM系薄帯(薄板)磁石(RはYを含む希土類元素のうちの1種または2種以上の元素、MはZr,Nb,Ta,Hfより選ばれる1種または2種以上の元素)や導電コイルで代替する等の種々の変更が可能である。
【0024】
次に、本発明の磁気インピーダンス効果素子の第2の実施形態を図7に基づいて説明する。
【0025】
この第2の実施形態の磁気インピーダンス効果素子9が第1の実施形態と異なる点は、一方の電極6の一部分を延長させる代わりに一方の電極6に切欠部を設け、この切欠部をマーカ8とした点が異なるのみで、他は第1の実施形態の磁気インピーダンス効果素子1と同じである。
【0026】
このように構成された磁気インピーダンス効果素子9にあっても、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)をその方向に配置されたマーカ8によって容易に視認することができるため、磁気インピーダンス効果素子9の配置作業の煩雑さを解消することができ、また、マーカ8は一対の電極6,7を形成する製造工程で同時に作り込むことができるため、手数を要することなく簡単に形成することができる。
【0027】
尚、この第2の実施形態では、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)に位置する一方の電極6に設けた切欠部をマーカ8としたもので説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図8に示すように、非磁性基板2のバイアス磁界付与方向の端部を切り欠いてマーカ8としたり、図9に示すように、磁性薄膜3のバイアス磁界付与方向の端部を切り欠いてマーカ8としたり、あるいは、図10に示すように、非磁性絶縁膜5のバイアス磁界付与方向の角部を切り欠いてマーカ8としたり、図11に示すように、導電硬磁性膜4のバイアス磁界付与方向の角部を切り欠いてマーカ8とした構成としてもよく、このようにしても、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)をその方向に配置されたマーカ8によって容易に視認することができ、また、非磁性基板2、磁性薄膜3、非磁性絶縁膜5及び導電硬磁性膜4を形成する各々の製造工程でマーカ8を同時に作り込むことができる。
【0028】
次に、本発明の磁気インピーダンス効果素子の第3の実施形態を図12に基づいて説明する。
【0029】
この第3の実施形態の磁気インピーダンス効果素子10が第1の実施形態と異なる点は、一方の電極6の一部分を延長させる代わりに、マーカ8を非磁性絶縁膜5あるいは一対の電極6,7と同一材料で形成して、磁性薄膜3、導電硬磁性膜4、非磁性絶縁膜5、非磁性基板2及び一対の電極6,7とは別体で構成し、一方の電極6の近傍に配設した点が異なるのみで、他は第1の実施形態の磁気インピーダンス効果素子1と同じである。
【0030】
このように構成された磁気インピーダンス効果素子10にあっても、バイアス磁界付与方向(矢印B方向)をその方向に配置されたマーカ8によって容易に視認することができるため、磁気インピーダンス効果素子10の配置作業の煩雑さを解消することができ、また、マーカ8は、非磁性絶縁膜5あるいは一対の電極6,7を形成する各々の製造工程で同時に作り込むことができるため、手数を要することなく簡単に形成することができる。また、マーカ8が非磁性材で形成されて導電硬磁性膜4及び磁性薄膜3から離間して配置されているため、磁気インピーダンス効果素子10の特性に与える磁気的な悪影響を抑制することができる。
【0031】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0032】
高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、
この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカを設けたので、前記バイアス磁界の付与方向を前記マーカによって容易に視認することができるため、前記バイアス磁界の付与方向が外部磁界の方向に対して所定の向きとなるように素子を配置する作業の煩雑さが解消でき、その配置作業を容易に行うことが可能となる。
【0033】
前記バイアス磁界付与手段は前記磁性薄膜の長手方向に前記バイアス磁界を付与する硬磁性体で構成されて前記磁性薄膜が形成された非磁性基板上に非磁性絶縁膜を介して前記磁性薄膜を被覆するように設けられ、前記磁性薄膜の長手方向両端部にはそれぞれ電極が設けられているので、前記バイアス磁界付与手段の小型化を図りつつ、前記バイアス磁界の付与方向が外部磁界の方向に対して所定の向きとなるように素子を配置する作業の煩雑さが大幅に解消できる。
【0034】
前記マーカが前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかに一体的に設けられているので、前記マーカを素子の一部に確実に設けることができる。
【0035】
前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの一部を延設させて前記マーカとしたので、前記マーカを手数を要することなく簡単に形成することができる。
【0036】
前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかに切欠部を設け、この切欠部を前記マーカとしたので、前記マーカを手数を要することなく簡単に形成することができる。
【0037】
前記マーカを前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極とは別体で構成し、前記マーカが前記非磁性絶縁膜あるいは前記電極と同一材料にて形成されて前記電極の近傍に配設されているので、前記マーカを手数を要することなく簡単に形成することができるとともに、前記マーカが素子の特性に与える磁気的な悪影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の斜視図。
【図2】図1の平面図。
【図3】本発明の第1の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の応用例を説明するための図であって、マーカを非磁性基板に設けた状態を示す平面図。
【図4】本発明の第1の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の応用例を説明するための図であって、マーカを磁性薄膜に設けた状態を示す平面図。
【図5】本発明の第1の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の応用例を説明するための図であって、マーカを非磁性絶縁膜に設けた状態を示す平面図。
【図6】本発明の第1の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の応用例を説明するための図であって、マーカを導電硬磁性膜に設けた状態を示す平面図。
【図7】本発明の第2の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の平面図。
【図8】本発明の第2の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の応用例を説明するための図であって、マーカを非磁性基板に設けた状態を示す平面図。
【図9】本発明の第2の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の応用例を説明するための図であって、マーカを磁性薄膜に設けた状態を示す平面図。
【図10】本発明の第2の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の応用例を説明するための図であって、マーカを非磁性絶縁膜に設けた状態を示す平面図。
【図11】本発明の第2の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の応用例を説明するための図であって、マーカを導電硬磁性膜に設けた状態を示す平面図。
【図12】本発明の第3の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の平面図。
【図13】従来の磁気インピーダンス効果素子の平面図。
【符号の説明】
1 磁気インピーダンス効果素子
2 非磁性基板
3 磁性薄膜
4 導電硬磁性膜
5 非磁性絶縁膜
6 電極
7 電極
8 マーカ
9 磁気インピーダンス効果素子
10 磁気インピーダンス効果素子
Claims (4)
- 高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、 前記バイアス磁界付与手段は前記磁性薄膜の長手方向に前記バイアス磁界を付与する硬磁性体で構成されて前記磁性薄膜が形成された非磁性基板上に非磁性絶縁膜を介して前記磁性薄膜を被覆するように設けられ、前記磁性薄膜の長手方向両端部にはそれぞれ電極が設けられている磁気インピーダンス効果素子において、
前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの一部を延設させて前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカとしたことを特徴とする磁気インピーダンス効果素子。 - 高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、前記バイアス磁界付与手段は前記磁性薄膜の長手方向に前記バイアス磁界を付与する硬磁性体で構成されて前記磁性薄膜が形成された非磁性基板上に非磁性絶縁膜を介して前記磁性薄膜を被覆するように設けられ、前記磁性薄膜の長手方向両端部にはそれぞれ電極が設けられている磁気インピーダンス効果素子において、
前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかに切欠部を設け、この切欠部を前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカとしたことを特徴とする磁気インピーダンス効果素子。 - 高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、 前記バイアス磁界付与手段は前記磁性薄膜の長手方向に前記バイアス磁界を付与する硬磁性体で構成されて前記磁性薄膜が形成された非磁性基板上に非磁性絶縁膜を介して前記磁性薄膜を被覆するように設けられ、前記磁性薄膜の長手方向両端部にはそれぞれ電極が設けられている磁気インピーダンス効果素子の製造方法において、
前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの形成工程時に、前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの一部を延設させ、前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカを形成することを特徴とする磁気インピーダンス効果素子の製造方法。 - 高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、前記バイアス磁界付与手段は前記磁性薄膜の長手方向に前記バイアス磁界を付与する硬磁性体で構成されて前記磁性薄膜が形成された非磁性基板上に非磁性絶縁膜を介して前記磁性薄膜を被覆するように設けられ、前記磁性薄膜の長手方向両端部にはそれぞれ電極が設けられている磁気インピーダンス効果素子の製造方法において、
前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかの形成工程時に、前記磁性薄膜、前記硬磁性体、前記非磁性絶縁膜、前記非磁性基板及び前記電極の何れかに切欠部を設け、この切欠部を前記バイアス磁界の付与方向を表示するマーカとすることを特徴とする磁気インピーダンス効果素子の製造方法。
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