JP4053088B2 - Ｇｍｒブリッジセンサの製造方法 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は、ＧＭＲブリッジセンサに関し、該ＧＭＲブリッジセンサにおいて、磁場の検出のために、磁気抵抗性抵抗がブリッジの形で一緒に接続されている（請求の範囲１の上位概念に記載されている）。
Ｆｉｒｍａ Ｎｏｎｖｏｌａｔｉｌｅ Ｉｎｃ．Ｅｄｅｎ Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ ５５３４４，ＵＳＡのＧＭＲブリッジセンサ（Ｆｉｒｍｅｎｐｒｏｓｐｅｋｔ、１９９５年８月刊にＮＶＳ５Ｂ５０としてＧＭＲブリッジセンサが記載されている）では、磁場の検出のために、ＧＭＲ材製の４つの抵抗がホイートストーンブリッジに接続されている。この公知ブリッジセンサの場合、４つの抵抗のうちの２つの抵抗が、固定抵抗基準値を有するために、厚い磁性材によって磁気的にシールドされており、別の２つの抵抗は、その抵抗値を印加磁場乃至被測定磁場に応じて変える。この両抵抗の抵抗値の変化は、印加電圧の約５−６％の電圧変化を生じることがある。磁場に曝された両抵抗（その抵抗値を変える）は、特別に構成された磁束コンセントレータ間に設けられている。そうすることによって、センサは、使用されたＧＭＲ材自体の飽和磁場よりも小さい磁場で飽和する。この公知の装置構成によると、ブリッジ回路の抵抗を、外部磁場に対して種々の感度となり、応動するように操作することが如何に困難であるか、どんなにか著しいコストを必要とするか分かる。
ＧＭＲとは、Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｔｉｏのことであり、即ち、この材料の磁気抵抗特性、つまり、この材料の磁気抵抗効果は、通常の磁気抵抗材の場合よりも本質的且つ著しく大きい。論文”Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｔ Ｌｏｗ Ｆｉｅｌｄｓ ｉｎ Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ＮｉＦｅ−Ａｇ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ”Ｔ．Ｌ．Ｈｙｌｔｏｎ，Ｋ．Ｒ．Ｃｏｆｆｅｙ，Ｍ．Ａ．Ｐａｒｋｅｒ，Ｊ．Ｋ．Ｈｏｗａｒｄ，ＳＣＩＥＮＣＥ，ＶＯＬ．２６１，１９９３年８月２０日、１０２１−１０２４頁に、それぞれ種々異なる膜厚のＮｉＦｅ／Ａｇの材料組み合わせから形成された種々の多層薄膜フィルム装置が記載されている。この材料では、所定温度、例えば、３３０℃での加熱又は可鍛化によって、著しく高い磁気抵抗感度が観測される。可鍛化過程で、不連続的な膜構造が形成され、それにより、ＧＭＲ効果が生じる。可鍛化は、通常のように材料を加熱して、続いて、冷却することにより行われる。この材料を特定の用途で特別に構成することについては、この刊行物には何ら言及されていない。
発明の効果
それに対して、請求の範囲１の特徴要件を備えた本発明のＧＭＲブリッジセンサの製造方法は、抵抗の、極めて簡単且つ非常に良好に制御及び調量可能に可鍛化することができるという利点を有している。その結果、ＧＭＲブリッジセンサのコスト上著しく有利な製造方法並びにコスト上有利な構成部品が得られる。
本発明によると、これは、原理的に、個別の抵抗の磁気抵抗感度を、可鍛化によって生じ、前記抵抗の可鍛化を、該可鍛化に必要な温度の達成に十分な電流の選択された給電によって、ブリッジ端子において行い、それにより、前記磁気抵抗性抵抗に、ＧＭＲ効果に必要な特性が与えられるようにして達成される。
別の方法クレームに記載されている手段によると、請求の範囲１記載の方法の有利な実施例と改善が可能である。
本発明の方法の特に有利な第１の実施例に応じて、各抵抗は、それぞれ、可鍛化にとって十分な電圧を、その直ぐ隣りのブリッジ端子に印加することによって、可鍛化のために十分な温度に加熱されて、その後、冷却される。
本発明の方法の特に有利な第２の実施例に応じて、種々のブロック分岐内のそれぞれ２つの抵抗が、それぞれ直ぐ隣りの２つの、同じ電位が印加されたブリッジ端子を介して電流給電が行われる。
本発明の方法の特に合目的的な別の構成では、それぞれの抵抗は、可鍛化の前には、それぞれ同じ抵抗値を有している。有利には、本発明の方法では、適切な電流給電は１回行われる。
本発明の方法は、特に合目的的な構成では、抵抗用の材料として、不連続的な多層材料、殊に、ＮｉＦｅ／Ａｇのクラスの材料が使用されている場合には、ＧＭＲ特性が所定温度の可鍛化によって形成することができるので、ＧＭＲブリッジセンサの製造に適している。
本発明の有利な構成及び実施例では、磁場の検出のために、抵抗がブリッジの形で接続されている磁気抵抗ブリッジセンサが提供され、前記抵抗は、ＧＭＲ効果を有している金属製であり、特徴的なやり方で、個別抵抗の磁気抵抗感度が可鍛化によって形成され、ブリッジ端子での制御された電流給電を用いて、可鍛化に必要な温度に加熱することによって可鍛化される。この磁気抵抗ＧＭＲブリッジセンサでは、抵抗用の材料として、１回の熱処理後、以前の、殊に、ＮｉＦｅ／Ａｇの材料組み合わせの多層構成での材料とは別のＧＭＲ効果を有している。
図面
本発明について、図示の実施例を用いて以下詳細に説明する。その際：
図１は、４つの抵抗のブリッジ回路と所属の４つのブリッジ端子の略図を示す。
実施例の説明
図１には、４つの抵抗１，２，３，４のブリッジ回路と所属の４つのブリッジ端子５，６，７及び８が略示されている。４つの抵抗１−４は、熱処理後所謂ＧＭＲ効果を有する材料から製造されている。そうすることによって、ブリッジ回路は、同一の磁気抵抗センサを形成し、この磁気抵抗センサは、磁場の測定のために、高い感度を有している。ＧＭＲ材料として、有利には、所定クラスの所謂不連続多層構成の１つが、薄膜技術で、殊に、ＮｉＦｅとＡｇとの材料の組み合わせから形成される。この材料の加熱処理のために、約３００℃又はそれ以上の温度が必要であり、それによって、持続的にＧＭＲ効果を示すように装置構成が変化される。加熱処理は、一回しか行わない。
本発明の方法に応じて、薄膜技術で、センサをブリッジ構成に完全に製造し終わった後初めて、加熱処理が行われる。つまり、可鍛化の前に、本来の構成素子は既に完成されている。可鍛化は、本発明によると、相応のブリッジ端子で電流給電によって行われる。その際、本発明によると、ブリッジ抵抗は、個別又は２つずつ種々のブリッジ分岐で可鍛化される。電流の強度は、それぞれの抵抗の位置で、可鍛化のために必要な温度を達成するために十分な電流密度に達するように選定される。
本発明の方法の第１の実施例では、各抵抗でそれぞれ可鍛化が行われる。そのために、各抵抗の、直ぐ隣の端子に、可鍛化のために十分な電圧が印加される。例えば、抵抗２の１回の可鍛化のために、電流給電が端子５及び８で行われる。十分な大きさの電流密度では、この場合、抵抗２が加熱される。と言うのは、抵抗２を介して、この構成の場合に直列接続された抵抗１，３及び４を流れる電流よりも極めて大きな電流が流れるからである。従って、選択的に、この抵抗２は、他の抵抗１，３及び４に比して、そのＧＭＲ−特性において所期のように変化する。有利には、４つの抵抗１−４の出力値は、同じ大きさである。こうすることによって、薄膜技術での製造も簡単になる。以下のテーブル１から、図１の構成及び接続のような個別抵抗１−４の可鍛化がどのように行われるのかについて分かる。

この方法によると、ブリッジ回路の各個別抵抗を可鍛化することができる。
実際に行う際に重要で特に有意義なことは、各ブリッジ分岐の直列接続された抵抗の１抵抗が、それぞれ正確に種々異なって外部磁場に応動することである。そのために、本発明の方法の特に有利な第２の実施例に相応して、電流給電は、それぞれ２つの直ぐ隣の、同じ電位が印加されたブリッジ端子を介して行われる。所定の場合には、電流給電は、同時に端子５及び７でも端子８及び６でも行われ、その際、端子５及び８並びに７及び６には、それぞれ同じ電位が印加されている。この場合には、電流は、種々のブリッジ分岐の、専ら抵抗１及び４を介して流れる。この両抵抗１及び４は、相応に加熱され、抵抗２及び３には、電流が流れない。後続のテーブル２から、図１に示した構成及び接続の種々のブリッジ分岐の個別抵抗の可鍛化がどのようにして行われるのか分かる。

本発明によると、簡単且つコスト上有利にＧＭＲブリッジセンサを利用することができる。本発明の製造方法によると、成長ステップ、リソグラフィステップ、エッチングステップの主要な製造ステップを行わないで済み、その結果、コストを著しく節約することができる。更に、個別抵抗又は各ブリッジ分岐の、それぞれの抵抗の温度処理は、制御された電流給電を用いて比較的容易に制御し、簡単に実行することができる。更に、本発明の特別な利点は、多層膜系が成長され、センサレイアウト、即ち、端子付のブリッジ回路がエッチングされ、その後初めて、その時点で存在しているレイアウトと共に、４つのブリッジ抵抗の２つを一緒に、又は、個別に可鍛化して、従って、外部磁場に対して高感度にすることができる点にある。

Claims (6)

1. ＧＭＲブリッジセンサの製造方法であって、磁場の検出のために、磁気抵抗性抵抗（１−４）がブリッジの形に接続されており、該ブリッジは、ＧＭＲ効果（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｔｉｏ Ｅｆｆｅｋｔ）を有する材料から形成されている方法において、
   個別の抵抗（１−４）の磁気抵抗特性を、可鍛化によって生じ、前記抵抗の可鍛化を、各ブリッジ抵抗に接続された各ブリッジ端子（５−８）での、前記可鍛化に必要な温度の達成に十分な電流の選択された給電によって行い、それにより、前記磁気抵抗性抵抗（１−４）に、ＧＭＲ特性が与えられるようにしたことを特徴とするＧＭＲブリッジセンサの製造方法。
2. 各抵抗（１；２；３；４）は、それぞれ、可鍛化にとって十分な電圧を、前記抵抗の直ぐ隣りのブリッジ端子（５，７；５，８；６，７；６，８）に印加することによって、可鍛化のために十分な温度に加熱し、その後、前記各抵抗（１；２；３；４）を冷却する請求の範囲１記載の方法。
3. 種々のブリッジ分岐内にあるそれぞれ２つの抵抗（２，３；１，４）を、直ぐ隣りの、それぞれ２つの、同じ電位が印加されたブリッジ端子を介して電流給電が行なわれるようにして可鍛化する請求の範囲１記載の方法。
4. それぞれの抵抗が可鍛化の前にそれぞれ同一抵抗値を有する請求の範囲１，２又は３記載の方法。
5. 適切な電流の給電を一回行う請求の範囲１〜４の何れか１記載の方法。
6. 抵抗用の材料として、所定クラスの不連続的な多層材料、例えば、ＮｉＦｅ／Ａｇを使用し、該材料で、ＧＭＲ特性を所定温度での可鍛化によって形成することができる請求の範囲１〜５の何れか１記載の方法。

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