JP4418986B2 - Magnetic field detection element and magnetic field detection method using the same - Google Patents

Magnetic field detection element and magnetic field detection method using the same Download PDF

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Description

本発明は、ステップ応答特性を有した磁気インピーダンス型磁界検出素子およびこれを利用した磁界検出方法に関するものである。   The present invention relates to a magnetic impedance type magnetic field detection element having step response characteristics and a magnetic field detection method using the same.

最近の情報機器や計測・制御機器の急速な発展に伴い、小型・低コストで高感度・高速応答の磁気センサの要求がますます大きくなっている。例えば、コンピュータの外部記憶装置であるハードディスク装置では、バルクタイプの誘導型磁気ヘッドから薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果(MR)ヘッドへと高性能化が進んできている。しかしながら、モーターの回転センサであるロータリーエンコーダではマグネットリングの磁極数が多くなり、従来用いられている磁気抵抗効果(MR)センサに代わり、より微弱な表面磁束を感度良く検出できる磁気センサが必要となってきている。また、非破壊検査や紙幣検査、さらに生体磁場計測に用いることができる高感度磁気センサの需要も大きくなっている。   With the recent rapid development of information equipment and measurement / control equipment, there is an increasing demand for small, low-cost, high-sensitivity, high-speed response magnetic sensors. For example, in a hard disk device that is an external storage device of a computer, performance is increasing from a bulk type induction magnetic head to a thin film magnetic head and a magnetoresistive (MR) head. However, the rotary encoder, which is a rotation sensor of the motor, has a large number of magnetic rings in the magnet ring, and instead of the conventionally used magnetoresistive effect (MR) sensor, a magnetic sensor that can detect a weak surface magnetic flux with high sensitivity is required. It has become to. There is also a growing demand for high-sensitivity magnetic sensors that can be used for nondestructive inspection, banknote inspection, and biomagnetic field measurement.

現在用いられている代表的な磁気検出素子としては、誘導型再生磁気ヘッド、磁気抵抗効果(MR)素子、フラックスゲートセンサ、ホール素子等がある。また、最近、アモルファスワイヤの磁気インピーダンス効果を利用した高感度の磁気センサが提案されており(下記特許文献1〜3参照)、また磁性薄膜の磁気インピーダンス効果を利用した高感度の磁気センサも提案されている(下記特許文献4、非特許文献1参照)。   Typical magnetic sensing elements currently used include inductive reproducing magnetic heads, magnetoresistive effect (MR) elements, fluxgate sensors, Hall elements, and the like. Recently, a highly sensitive magnetic sensor using the magnetic impedance effect of an amorphous wire has been proposed (see Patent Documents 1 to 3 below), and a highly sensitive magnetic sensor using the magnetic impedance effect of a magnetic thin film has also been proposed. (See Patent Document 4 and Non-Patent Document 1 below).

下記特許文献1〜3に記載されているように、磁気インピーダンス素子が提案され、大幅な磁界感度の向上を実現している。この磁気インピーダンス素子は時間的に変化する電流を磁性線に印加することによって生じる円周磁束の時間変化に対する電圧のみを外部印加磁界による変化として検出することを基本原理としている。この磁性線としてFeCoSiB等の零磁歪の直径30μm程度のアモルファスワイヤ(線引後、張力アニールしたワイヤ)が用いられており、長さ1mm程度の微小寸法のワイヤでも、1MHz程度の高周波電流を通電するとワイヤの電圧の振幅がMR素子の1000倍以上である約100%/Oeの高感度で変化する。   As described in Patent Documents 1 to 3 below, magneto-impedance elements have been proposed, and a significant improvement in magnetic field sensitivity has been realized. This magneto-impedance element has a basic principle of detecting only a voltage with respect to a time change of a circumferential magnetic flux generated by applying a time-varying current to a magnetic wire as a change caused by an externally applied magnetic field. As this magnetic wire, an amorphous wire having a diameter of about 30 μm with zero magnetostriction such as FeCoSiB (wire subjected to tension annealing after drawing) is used. Then, the amplitude of the voltage of the wire changes with a high sensitivity of about 100% / Oe which is 1000 times or more that of the MR element.

下記特許文献5〜6に記載されている薄膜型磁気インピーダンス素子は、基板上にスパッタ法またはめっき法により磁性体を含む薄膜構造体を形成し、ここに高周波電流を通電することにより磁気インピーダンス効果を得ている。   The thin film type magneto-impedance elements described in the following Patent Documents 5 to 6 are formed by forming a thin film structure containing a magnetic material on a substrate by sputtering or plating, and applying a high-frequency current to the magneto-impedance effect. Have gained.

ところで、モータ回転数検出のためのロータリーエンコーダ等においては、磁界変化を磁気センサで検出し、閾値検出回路を通しパルス信号に変換した後、パルス計数回路により回転数を検出する方法が一般的である。
特開平6−176930号公報 特開平7−181239号公報 特開平7−333305号公報 特開平8−75835号公報 特開平8−320362号公報 特開平11−109006号公報 特開2003−130932号公報 特開2003−282995号公報 日本応用磁気学会誌vol.20,553(1996)
By the way, in a rotary encoder or the like for detecting the number of rotations of a motor, a method in which a magnetic field change is detected by a magnetic sensor, converted into a pulse signal through a threshold detection circuit, and then detected by a pulse counting circuit. is there.
JP-A-6-176930 JP 7-181239 A JP 7-333305 A JP-A-8-75835 JP-A-8-320362 JP-A-11-109006 JP 2003-130932 A JP 2003-282959 A Journal of Japan Society of Applied Magnetics vol. 20,553 (1996)

しかしながら、上記した誘導型再生磁気ヘッドはコイル巻線が必要であるため磁気ヘッド自体が大型化し、また、小型化すると磁気ヘッドと媒体の相対速度が低い場合、検出感度が著しく低下するという問題がある。   However, the above-described inductive reproducing magnetic head requires a coil winding, so that the magnetic head itself becomes large, and if the magnetic head and the medium have a low relative speed when the size is reduced, the detection sensitivity is significantly lowered. is there.

これに対し、強磁性膜による磁気抵抗効果(MR)素子は磁束の時間変化ではなく磁束そのものを検出するものであり、これにより磁気ヘッドの小型化が進められてきた。しかし、現在のMR素子の電気抵抗の変化率は約2%、スピンバルブ素子を用いたMR素子でさえ電気抵抗の変化率が最大6%以下と小さく、また数%の抵抗変化を得るのに必要な外部磁界は1600A/m以上と大きい。従って磁気抵抗感度は0.001%/(A/m)以下の低感度である。また、最近、磁気抵抗変化率が数10%を示す人工格子による巨大磁気抵抗効果(GMR)が見い出されてきた。しかし、数10%の抵抗変化を得るためには、数万A/mの外部磁界が必要であり、磁気センサとしての実用化はされていない。   On the other hand, a magnetoresistive effect (MR) element using a ferromagnetic film detects a magnetic flux itself, not a change in magnetic flux with time, and the magnetic head has been miniaturized. However, the rate of change in electrical resistance of current MR elements is about 2%, and even in MR elements using spin valve elements, the rate of change in electrical resistance is as small as 6% or less, and a resistance change of several percent is obtained. The required external magnetic field is as large as 1600 A / m or more. Therefore, the magnetoresistive sensitivity is a low sensitivity of 0.001% / (A / m) or less. Recently, a giant magnetoresistance effect (GMR) using an artificial lattice having a magnetoresistance change rate of several tens of percent has been found. However, in order to obtain a resistance change of several tens of percent, an external magnetic field of tens of thousands of A / m is required, and it has not been put into practical use as a magnetic sensor.

また、他の従来の高感度磁気センサであるフラックスゲートセンサは、フェライト、パーマロイ等の高透磁率磁心の対称なB−H特性が外部磁界によって変化することを利用して磁気の測定を行うものであり、高分解能と±1°の高指向性を持つ。しかし、検出感度を上げるためには大型の磁心を必要とし、センサ全体の寸法を小さくすることが難しく、また、消費電力が大きいという問題点を持つ。   In addition, the flux gate sensor, which is another conventional high-sensitivity magnetic sensor, measures magnetism by utilizing the fact that the symmetric BH characteristics of a high-permeability magnetic core such as ferrite and permalloy are changed by an external magnetic field. It has high resolution and high directivity of ± 1 °. However, in order to increase detection sensitivity, a large magnetic core is required, and it is difficult to reduce the overall size of the sensor, and power consumption is high.

更に、ホール素子を用いた磁界センサは、電流の流れる面に垂直に磁界を印加すると、電流と印加磁界の両方向に対して垂直な方向に電界が生じてホール素子に起電力が誘起される現象を利用したセンサである。ホール素子はコスト的には有利であるが、磁界検出感度が低く、また、SiやGaAsなどの半導体で構成されるため、温度変化に起因する半導体内の格子の熱振動による散乱によって電子、または正孔の移動度が変化するため磁界感度の温度特性が悪いという欠点を持つ。   Furthermore, in a magnetic field sensor using a Hall element, when a magnetic field is applied perpendicularly to the surface through which current flows, an electric field is generated in a direction perpendicular to both the current and applied magnetic fields, and an electromotive force is induced in the Hall element. It is a sensor using Although the Hall element is advantageous in terms of cost, the magnetic field detection sensitivity is low, and since it is made of a semiconductor such as Si or GaAs, electrons are scattered by scattering due to thermal vibration of the lattice in the semiconductor due to temperature change, or Since the mobility of holes changes, the temperature characteristic of magnetic field sensitivity is poor.

本発明は、高感度な磁界検出素子である磁気インピーダンス素子において、閾値磁界を検出する機能を素子自体の特性として有した素子を提供することで、磁界変化の計数器や閾値磁界検出器を高感度化するとともに、従来は必要であった閾値検出回路の省略を可能とし、高感度低コストな検出回路を提供するものである。   The present invention provides an element having a function of detecting a threshold magnetic field as a characteristic of the element itself in a magneto-impedance element, which is a highly sensitive magnetic field detection element, thereby increasing a magnetic field change counter and a threshold magnetic field detector. In addition to increasing the sensitivity, it is possible to omit a threshold detection circuit that has been necessary in the past, and to provide a detection circuit with high sensitivity and low cost.

すなわち、本発明は、上記状況に鑑みて、閾値磁界においてインピーダンスが急激に変化するステップ現象が発生させる高感度の磁界検出素子およびこれを利用した磁界検出方法を提供することを目的とする。   That is, in view of the above situation, an object of the present invention is to provide a highly sensitive magnetic field detection element that generates a step phenomenon in which impedance changes abruptly in a threshold magnetic field, and a magnetic field detection method using the same.

本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕磁性体薄膜構造を有する素子に、高周波電源から交流電流を供給し、外部磁場に応じた電気的特性の変化を検出する磁界検出素子において、前記磁性体薄膜における磁気異方性の容易軸を検出磁界方向に対し直角方向から傾斜した方向に誘起し、これに起因するストライプ状磁区構造の磁壁に傾斜角度を付与することにより、閾値磁界においてインピーダンスが急激に変化するステップ現象を発生させるようにした磁界検出素子であって、前記高周波電源から供給される交流電流の通電方向と前記検出磁界方向を一致させた構造を有し、前記容易軸の方向を通電方向と一致しない方向とすることで形成した前記磁壁について、この磁壁の平均傾斜角が67°以上74°未満であり、素子の寸法が幅10μm以上20μm以下,膜厚2.4μm以上3.1μm以下であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a magnetic field detecting element for supplying an alternating current from a high-frequency power source to an element having a magnetic thin film structure and detecting a change in electrical characteristics in accordance with an external magnetic field, the magnetic anisotropy of the magnetic thin film is easily By inducing the axis in a direction inclined from a direction perpendicular to the direction of the detection magnetic field and giving a tilt angle to the domain wall of the stripe-like domain structure resulting from this, a step phenomenon in which the impedance rapidly changes in the threshold magnetic field is generated. The magnetic field detection element configured as described above has a structure in which an energization direction of an alternating current supplied from the high-frequency power supply is matched with the detection magnetic field direction, and the direction of the easy axis is a direction that does not coincide with the energization direction. for the domain wall formed by the average less than the inclination angle of 67 ° or more 74 ° of the domain wall, below 20μm size range 10μm or more elements, thickness 2.4 And characterized in that m or more 3.1μm or less.

〔2〕磁性体薄膜と導電体とから構成され、前記導電体に高周波交流電流を供給し、外部磁場に応じた電気的特性の変化を検出する磁界検出素子において、前記磁性体薄膜における磁気異方性の容易軸を検出磁界方向に対し直角方向から傾斜した方向に誘起し、これに起因するストライプ状磁区構造の磁壁に傾斜角度を付与することにより、閾値磁界において電気的特性あるいは磁気的特性が不連続に変化する特性を有し、この特性を有する前記磁性体薄膜と前記導電体が電気的あるいは磁気的に結合した位置に配置され、前記外部磁場によりインピーダンスが急激に変化するステップ現象を発生させるようにした磁界検出素子であって、前記検出磁界方向に対し直角方向を基準として、前記磁性体薄膜の磁壁の平均傾斜角が67°以上74°未満であり、素子の寸法が幅10μm以上20μm以下,膜厚2.4μm以上3.1μm以下であることを特徴とする。 [2] In a magnetic field detecting element that is composed of a magnetic thin film and a conductor, supplies a high-frequency alternating current to the conductor, and detects a change in electrical characteristics in accordance with an external magnetic field, the magnetic thin film in the magnetic thin film By inducing an easy axis of direction in a direction inclined from a direction perpendicular to the direction of the detected magnetic field, and by giving an inclination angle to the domain wall of the stripe-like domain structure resulting from this, an electrical characteristic or a magnetic characteristic in the threshold magnetic field A step phenomenon in which the magnetic thin film having this characteristic and the conductor are electrically or magnetically coupled to each other and the impedance is rapidly changed by the external magnetic field. A magnetic field detection element that is generated, wherein an average inclination angle of a magnetic wall of the magnetic thin film is 67 ° or more and 74 ° with respect to a direction perpendicular to the detection magnetic field direction . The element dimensions are a width of 10 μm to 20 μm and a film thickness of 2.4 μm to 3.1 μm.

〔3〕上記〔2〕記載の磁界検出素子において、ステップ状変化をする磁気特性を有した前記磁性体薄膜を、前記導電体の上下いずれか片面側あるいは両面に配置した。   [3] In the magnetic field detection element according to the above [2], the magnetic thin film having a magnetic property that changes in a step-like manner is disposed on one or both of the upper and lower sides of the conductor.

〔4〕上記〔3〕記載の磁界検出素子において、前記磁性体薄膜と組合わせる前記導電体を、つづら折り形状とした。   [4] In the magnetic field detection element according to [3], the conductor combined with the magnetic thin film has a zigzag shape.

〔5〕磁界検出方法であって、上記〔1〕から〔4〕のいずれか一項記載の磁界検出素子に、前記外部磁場の強度に応じたインピーダンスのステップ状変化を発生させるのに必要なバイアス磁界を印加し、素子インピーダンスが同方向に変化する異なるバイアス磁界で発生する2つのステップ状変化を利用して、これらバイアス磁界の相加平均により外部磁界を演算する。   [5] A magnetic field detection method, which is necessary for causing the magnetic field detection element according to any one of [1] to [4] to generate a step change in impedance according to the strength of the external magnetic field. By applying a bias magnetic field and using two step-like changes generated by different bias magnetic fields whose element impedances change in the same direction, an external magnetic field is calculated by an arithmetic average of these bias magnetic fields.

本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。   According to the present invention, the following effects can be achieved.

(A)磁気−インピーダンス効果を利用した磁気検出素子について、磁気異方性の容易軸を検出磁界方向である通電方向に対し直角方向から傾斜した方向に誘起し、これに起因する磁壁の傾斜角度を制御することで作製する、閾値磁界においてインピーダンスが急激に変化するステップ現象が発生する磁界検出素子を実現した。特に、電気回路を組み合せることなく、素子自体で閾値磁界を検出できるため、回路全体での小型化と閾値磁界検出装置の高感度化とを同時に実現可能である。   (A) With respect to a magnetic sensing element using the magneto-impedance effect, an easy axis of magnetic anisotropy is induced in a direction inclined from a direction perpendicular to the energizing direction as the detection magnetic field direction, and the inclination angle of the domain wall resulting from this is induced. A magnetic field detection element that produces a step phenomenon in which the impedance changes abruptly in a threshold magnetic field, which is produced by controlling the above, is realized. In particular, since the threshold magnetic field can be detected by the element itself without combining electric circuits, it is possible to simultaneously realize downsizing of the entire circuit and high sensitivity of the threshold magnetic field detection device.

本発明の磁界検出素子は、変動磁界の周波数計数や、閾値磁界を超過する磁界の有無を検出する際に有効である。   The magnetic field detection element of the present invention is effective when frequency frequency of a varying magnetic field is detected or presence / absence of a magnetic field exceeding a threshold magnetic field is detected.

(B)細線素子であるため、素子インピーダンスを高くして、駆動電力を小さくできる。また、小型化に有効である。   (B) Since it is a thin wire element, the element impedance can be increased and the drive power can be reduced. It is also effective for downsizing.

(C)素子自体に、閾値検出機能があるために、電気回路が簡略化でき、低コストで、かつ小型の磁気センサモジュールの実現を可能にする。例えば、モータ回転数計測装置、磁気式エンコーダ、過電流検出装置への応用が可能である。それにより、小型化・低消費電力化が可能である。   (C) Since the element itself has a threshold detection function, the electric circuit can be simplified, and a low-cost and small-sized magnetic sensor module can be realized. For example, the present invention can be applied to a motor rotation number measurement device, a magnetic encoder, and an overcurrent detection device. Thereby, downsizing and low power consumption are possible.

本発明は、磁性体薄膜構造を有する素子に、高周波電源から交流電流を供給し、外部磁場に応じた電気的特性の変化を検出する磁界検出素子において、前記磁性体薄膜における磁気異方性の容易軸を検出磁界方向に対し直角方向から傾斜した方向に誘起し、これに起因するストライプ状磁区構造の磁壁に傾斜角度を付与することにより、閾値磁界においてインピーダンスが急激に変化するステップ現象を発生させるようにした磁界検出素子であって、前記高周波電源から供給される交流電流の通電方向と前記検出磁界方向を一致させた構造を有し、前記容易軸の方向を通電方向と一致しない方向とすることで形成した前記磁壁について、この磁壁の平均傾斜角が67°以上74°未満であり、素子の寸法が幅10μm以上20μm以下,膜厚2.4μm以上3.1μm以下である。 The present invention provides a magnetic field detecting element for detecting a change in electrical characteristics in response to an external magnetic field by supplying an alternating current from a high-frequency power source to an element having a magnetic thin film structure. By inducing the easy axis in a direction inclined from the direction perpendicular to the direction of the detected magnetic field, and by giving an inclination angle to the domain wall of the striped domain structure, a step phenomenon in which the impedance rapidly changes in the threshold magnetic field is generated. A magnetic field detection element configured to have a structure in which an energization direction of an alternating current supplied from the high-frequency power supply is matched with a direction of the detection magnetic field, and the direction of the easy axis does not coincide with the energization direction; for the domain wall formed by the average less than the inclination angle of 67 ° or more 74 ° of the domain wall, below 20μm size range 10μm or more elements, thickness 2 4 is μm more than 3.1μm or less.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

まず、以下に本発明の原理について説明する。   First, the principle of the present invention will be described below.

ここでは、センサ素子における高周波電流の通電方向を長手方向、これと直交する方向を幅方向とする。磁性体は通電する高周波電流により励磁されるが、この際に重要なのは、通電電流の発生する磁界方向である幅方向の高周波透磁率である。薄膜幅方向の高周波透磁率が外部磁界により変化する現象を、バイアス磁化現象という。この場合、外部磁界に応じてセンサ素子のインピーダンスが大きく変化する。ワイヤ、リボン、薄膜と素子の形状に関わらず、従来型の磁気インピーダンス素子では、この特性が連続的に、かつ外部磁界の増化・減少の変化に対して対称的に変化する特性を利用していた。   Here, the energizing direction of the high-frequency current in the sensor element is the longitudinal direction, and the direction orthogonal thereto is the width direction. The magnetic material is excited by a high-frequency current that is energized, and what is important at this time is a high-frequency magnetic permeability in the width direction, which is the magnetic field direction in which the energizing current is generated. The phenomenon in which the high-frequency permeability in the thin film width direction is changed by an external magnetic field is called a bias magnetization phenomenon. In this case, the impedance of the sensor element changes greatly according to the external magnetic field. Regardless of the shape of the wire, ribbon, thin film and element, the conventional magneto-impedance element uses the characteristic that this characteristic changes continuously and symmetrically with the increase / decrease of the external magnetic field. It was.

薄膜磁性体のバイアス磁化における理論的解析によると、反磁界のために薄膜面内方向に磁化が拘束された磁性体において、幅方向から膜面内方向に傾斜した磁化容易軸を付与した場合、長手方向外部磁界の強度により薄膜磁性体の有する磁気的エネルギーに準安定状態が発生する。磁気的エネルギーの安定状態は、磁性体の高周波透磁率と関連しており、準安定状態と基底状態の間には、長手方向に通電する電流が発生する磁界に対する高周波透磁率の値に大きなギャップがある。   According to the theoretical analysis of the bias magnetization of the thin film magnetic material, in the magnetic material whose magnetization is constrained in the in-plane direction of the thin film due to the demagnetizing field, when an easy axis of magnetization inclined from the width direction to the in-plane direction is given A metastable state is generated in the magnetic energy of the thin film magnetic body due to the strength of the longitudinal external magnetic field. The stable state of magnetic energy is related to the high-frequency permeability of the magnetic material, and there is a large gap between the metastable state and the ground state in the value of the high-frequency permeability for the magnetic field generated by the current flowing in the longitudinal direction. There is.

本発明では、薄膜磁性体を微細加工し、ストライプ状磁区構造を有する小型磁気インピーダンスセンサとした際に、磁化容易軸の方向を幅方向から傾斜した方向に形成することで、理論的に予測された磁気的エネルギーの準安定状態と基底状態の混在状態であるストライプ状磁区構造から基底状態である単磁区構造に、外部磁界印加により転移する特性を有する素子を実現した。   In the present invention, when a thin film magnetic body is finely processed to form a small magneto-impedance sensor having a stripe-like magnetic domain structure, the direction of the easy magnetization axis is formed in a direction inclined from the width direction, which is theoretically predicted. In addition, an element having a characteristic of transition from a stripe-like magnetic domain structure in which a metastable state and a ground state of magnetic energy are mixed to a single domain structure in a ground state by applying an external magnetic field has been realized.

具体的な素子特性として、長手方向の外部磁界を0から増加させると、素子固有の閾値磁界Hthまでインピーダンスは小さく変化するが、外部磁界がHthを超えた段階でインピーダンスがステップ状に急増する。この現象を上記の原理に則り説明すると、以下のようになる。 As specific element characteristics, when the external magnetic field in the longitudinal direction is increased from 0, the impedance changes small up to the element-specific threshold magnetic field Hth, but when the external magnetic field exceeds Hth , the impedance rapidly increases in a stepped manner. To do. This phenomenon can be explained according to the above principle as follows.

外部磁界が閾値磁界Hth以下では準安定状態と基底状態が混在していた磁気的エネルギーが、外部磁界が閾値磁界Hthを超えた段階ですべて基底状態へと転移する。この際、素子幅方向の高周波透磁率もエネルギー状態の転移と共に急変し、これにより、インピーダンスにステップ特性を有した磁気インピーダンス素子が実現する。 When the external magnetic field is equal to or less than the threshold magnetic field H th , all of the magnetic energy in which the metastable state and the ground state are mixed is transferred to the ground state when the external magnetic field exceeds the threshold magnetic field H th . At this time, the high-frequency magnetic permeability in the element width direction also changes suddenly with the transition of the energy state, thereby realizing a magnetic impedance element having a step characteristic in impedance.

本発明では、磁気インピーダンス素子の磁化容易軸の傾斜角、観察可能な現象としては磁壁の傾斜角を制御することで、インピーダンスステップ特性を実現させた。   In the present invention, the impedance step characteristic is realized by controlling the tilt angle of the easy axis of the magnetic impedance element and, as an observable phenomenon, the tilt angle of the domain wall.

傾斜磁区の形成方法として、実施の容易な方法として、以下の2通りの方法がある。   As methods for forming the gradient magnetic domains, there are the following two methods as easy methods to implement.

(1)磁性膜に磁気異方性を誘導した後に、異方性の方向が傾斜する配置の磁界検出素子形状に加工する。   (1) After inducing magnetic anisotropy in the magnetic film, the magnetic film is processed into a magnetic field detection element shape in which the anisotropy direction is inclined.

(2)磁性体膜を磁界検出素子形状に加工した後に、傾斜磁区を形成する。   (2) After processing the magnetic film into the shape of the magnetic field detection element, a gradient magnetic domain is formed.

本発明の素子特性を磁界検出に応用する際は、一般の磁気インピーダンス素子の処理回路を簡略化することが可能になる。   When the element characteristics of the present invention are applied to magnetic field detection, it is possible to simplify the processing circuit of a general magnetic impedance element.

また、本発明は、高感度な閾値磁界検出を可能とし、さらには、検出回路モジュールの簡略化が可能であることから広い用途に応用可能である。   In addition, the present invention enables high-sensitivity threshold magnetic field detection, and further simplifies the detection circuit module, and thus can be applied to a wide range of applications.

図1は、本発明の実施例を示す磁気インピーダンス素子の構造図であり、図1(a)はその全体斜視図、図1(b)は図1(a)のA−A線断面模式図である。   FIG. 1 is a structural diagram of a magneto-impedance element showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is an overall perspective view, and FIG. 1 (b) is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. It is.

これらの図において、1は磁界検出素子、2は基板(例えばガラス)、3はその基板2上に形成される磁性膜(あるいは磁性体−非磁性体からなる積層膜)、4はその磁性膜3の両端に設けられる電極パッド、5は高周波電源、6は磁性膜3の幅、7は磁性膜3の厚さ、8は検出磁界方向、9はキャリア電流を示している。   In these drawings, 1 is a magnetic field detecting element, 2 is a substrate (for example, glass), 3 is a magnetic film (or a laminated film made of a magnetic material-nonmagnetic material) formed on the substrate 2, and 4 is a magnetic film thereof. Electrode pads provided at both ends of 3, 5 is a high frequency power source, 6 is the width of the magnetic film 3, 7 is the thickness of the magnetic film 3, 8 is the direction of the detected magnetic field, and 9 is the carrier current.

図2は、本発明における傾斜磁壁からなる素子面内の傾斜磁区構造の模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram of a gradient magnetic domain structure in the element plane composed of the gradient domain walls in the present invention.

この図において、磁壁は、180°磁壁11と還流磁区12の磁壁13に分類されるが、本発明の磁壁角度は、180°磁壁11の傾斜角度であり、磁壁種類の判別が困難な場合は、磁壁11の平均角度で定義する。磁化容易軸の傾斜角度も異方性分散等があるので実際は一意的に決定できないため、分散状態の平均値を磁壁(磁化容易軸)傾斜角度θと定義する。14は通電方向である。   In this figure, the domain wall is classified into the 180 ° domain wall 11 and the domain wall 13 of the return magnetic domain 12. However, the domain wall angle of the present invention is the inclination angle of the 180 ° domain wall 11 and it is difficult to determine the domain wall type. The average angle of the domain wall 11 is defined. Since the tilt angle of the easy magnetization axis also has anisotropic dispersion and the like and cannot be determined uniquely in practice, the average value of the dispersion state is defined as the domain wall (easy magnetization axis) tilt angle θ. Reference numeral 14 denotes an energization direction.

本発明の素子の有する磁化容易軸の傾斜角度θ、あるいは磁壁の平均傾斜角度は請求項に規定されるものとなる。
〔実施例1〕
磁界検出素子1の磁性膜3の材料組成は、Co85Nb12Zr3 であり、RFスパッタ(Ar雰囲気)にてガラス基板2上に成膜した。パターニングは、リフトオフ法あるいはイオンミリング法を用いた。磁性膜3は成膜後に磁界中熱処理を施し、面内方向に磁気異方性を付与した。磁界中熱処理条件は、(1)回転磁界中熱処理(40kA/m、400℃、2時間)、(2)静磁界中熱処理(40kA/m、400℃、1時間)である。
The tilt angle θ of the easy axis of the element of the present invention or the average tilt angle of the domain wall is defined in the claims.
[Example 1]
The material composition of the magnetic film 3 of the magnetic field detection element 1 was Co 85 Nb 12 Zr 3 , and was formed on the glass substrate 2 by RF sputtering (Ar atmosphere). For patterning, a lift-off method or an ion milling method was used. The magnetic film 3 was subjected to a heat treatment in a magnetic field after the film formation to give magnetic anisotropy in the in-plane direction. The heat treatment conditions in the magnetic field are (1) heat treatment in rotating magnetic field (40 kA / m, 400 ° C., 2 hours), and (2) heat treatment in static magnetic field (40 kA / m, 400 ° C., 1 hour).

本発明の重要なポイントである幅方向に傾斜した磁区構造を形成するために、静磁界中熱処理の際、磁界の方向を幅方向から1°傾斜させた。電極パッド4は、Ti/Cuで形成され、ウエハプローブをこの電極に接触させることによりインピーダンス測定を行なった。   In order to form a magnetic domain structure inclined in the width direction, which is an important point of the present invention, the direction of the magnetic field was inclined by 1 ° from the width direction during the heat treatment in the static magnetic field. The electrode pad 4 was made of Ti / Cu, and the impedance was measured by bringing the wafer probe into contact with this electrode.

磁界検出素子の磁界検出特性の評価はヘルムホルツコイルにより外部磁界Hexを印加した際の素子インピーダンス変化を測定することにより行なった。この測定はネットワークアナライザ(例えばHP4396B)を用いて反射法により測定した。 Evaluation of the magnetic field detection characteristic of the magnetic field detection element was performed by measuring a change in element impedance when an external magnetic field Hex was applied by a Helmholtz coil. This measurement was performed by a reflection method using a network analyzer (for example, HP4396B).

上記した製造方法により製造された磁界検出素子特性の測定結果について説明する。   The measurement result of the magnetic field detection element characteristic manufactured by the above manufacturing method will be described.

図3は本発明の実施例を示す磁界検出素子の外部磁界Hex(Oe)に対するインピーダンス(Ω:絶対値)の特性図である。ここでは、素子長1mm、素子幅20μm、膜厚3.1μmの磁界検出素子におけるキャリア周波数50MHzの磁気−インピーダンス特性を示している。 FIG. 3 is a characteristic diagram of impedance (Ω: absolute value) with respect to the external magnetic field H ex (Oe) of the magnetic field detecting element according to the embodiment of the present invention. Here, the magneto-impedance characteristics at a carrier frequency of 50 MHz in a magnetic field detection element having an element length of 1 mm, an element width of 20 μm, and a film thickness of 3.1 μm are shown.

図3に示すように、−2.7Oeから+2.7Oeに外部磁界が増加する場合と、+2.7Oeから−2.7Oeと外部磁界が減少する場合に、インピーダンスが増加するステップと減少するステップが各々1回ずつ発生する。   As shown in FIG. 3, when the external magnetic field increases from −2.7 Oe to +2.7 Oe and when the external magnetic field decreases from +2.7 Oe to −2.7 Oe, the steps of increasing and decreasing the impedance are performed. Occurs once each.

本発明の実施例を示す磁界検出素子における磁区構造を図4に示す。   FIG. 4 shows a magnetic domain structure in the magnetic field detection element showing the embodiment of the present invention.

この図において、20は磁界検出素子、21は180°磁壁、22は還流磁区、23は還流磁区22の磁壁、24は通電方向、θ1 は磁壁平均傾斜角(70°)である。 In this figure, 20 is a magnetic field detection element, 21 is a 180 ° domain wall, 22 is a return magnetic domain, 23 is a domain wall of the return magnetic domain 22, 24 is an energization direction, and θ 1 is a domain wall average inclination angle (70 °).

図4に示すように、180°磁壁21の平均傾斜角θ1 は70°となる。磁壁21の平均傾斜角θ1 は、静磁界中熱処理における磁界方向に比べ大きな傾斜角度になっているが、これは、素子幅が20μmと狭く、膜厚も3.1μmと厚いため反磁界の影響で磁性体内部の磁界方向が屈折させられているためと考えられる。なお、この反磁界による磁界屈折による磁壁傾斜角度についての詳細は実施例3に示す。 As shown in FIG. 4, the average inclination angle θ 1 of the 180 ° domain wall 21 is 70 °. The average inclination angle θ 1 of the domain wall 21 is larger than the magnetic field direction in the heat treatment in the static magnetic field, but this is because the element width is as narrow as 20 μm and the film thickness is as thick as 3.1 μm, so It is thought that the magnetic field direction inside the magnetic material is refracted by the influence. The details of the domain wall inclination angle due to magnetic field refraction by this demagnetizing field are shown in Example 3.

本磁界検出素子の磁区構造は、以下のようになる。すなわち、インピーダンスが一段低い部分では、ストライプ状磁壁が観察され、インピーダンスが一段高い部分では、ストライプ状磁壁が消滅する。これは、前述の動作原理の部分に説明した現象の実測的確認である。   The magnetic domain structure of this magnetic field detection element is as follows. That is, a stripe-shaped domain wall is observed in a portion where the impedance is one step lower, and the stripe-like domain wall disappears in a portion where the impedance is one step higher. This is an actual confirmation of the phenomenon described in the above-described operation principle.

本発明の磁界検出素子特性には、いくつかのバリエーションがある。   There are several variations in the magnetic field detection element characteristics of the present invention.

図5に、素子長2mm、素子幅20μm、膜厚3.1μmの素子におけるキャリア周波数50MHzの磁気−インピーダンス特性とストライプ状磁区構造の有無を測定した結果の対応図を示す。本条件の磁壁平均傾斜角は、65°である。   FIG. 5 shows a correspondence diagram of the results of measuring the magnetic-impedance characteristics at a carrier frequency of 50 MHz and the presence or absence of a stripe-shaped magnetic domain structure in an element having an element length of 2 mm, an element width of 20 μm, and a film thickness of 3.1 μm. The domain wall average inclination angle under this condition is 65 °.

図6に、素子長3mm、素子幅20μm、膜厚3.1μmの素子におけるキャリア周波数50MHzの磁気−インピーダンス特性とストライプ状磁区構造の有無を測定した結果の対応図を示す。本条件の磁壁平均傾斜角は、66°である。   FIG. 6 shows a correspondence diagram of the results of measuring the magnetic-impedance characteristics at a carrier frequency of 50 MHz and the presence or absence of a stripe-like magnetic domain structure in an element having an element length of 3 mm, an element width of 20 μm, and a film thickness of 3.1 μm. The domain wall average inclination angle under this condition is 66 °.

何れも、ストライプ状磁壁の出現・消失でインピーダンスがステップ状に変化していることがわかる。本発明の磁界検出素子には、さらに、図7、図8のようなバリエーションもある。すなわち、上記図5、図6と同様にインピーダンス増加あるいは減少の際にステップ状変化をするが、その状態から逆方向に回復する場合は、なだらかな連続的変化を示す特性である。図7の素子は、素子長5mm、素子幅10μm、膜厚2.4μmで作製されたものの磁気−インピーダンス特性とストライプ状磁区構造の有無を測定した結果の対応図である。本条件の磁壁平均傾斜角は、74°である。   In either case, it can be seen that the impedance changes stepwise due to the appearance and disappearance of the stripe-shaped domain wall. The magnetic field detection element of the present invention also has variations as shown in FIGS. That is, as in the case of FIGS. 5 and 6, a step-like change occurs when the impedance increases or decreases, but when recovering in the opposite direction from the state, the characteristic shows a gentle continuous change. The element of FIG. 7 is a correspondence diagram of the results of measuring the magneto-impedance characteristics and the presence or absence of a stripe-like magnetic domain structure of an element having an element length of 5 mm, an element width of 10 μm, and a film thickness of 2.4 μm. The domain wall average inclination angle under this condition is 74 °.

図8は、素子長2mm、素子幅10μm、膜厚3.0μmで作製されたものの磁気−インピーダンス特性とストライプ状磁区構造の有無を測定した結果の対応図である。本条件の磁壁平均傾斜角は、84°である。   FIG. 8 is a correspondence diagram of the results of measuring the magneto-impedance characteristics and the presence or absence of a stripe-shaped magnetic domain structure of a device manufactured with an element length of 2 mm, an element width of 10 μm, and a film thickness of 3.0 μm. The domain wall average inclination angle under this condition is 84 °.

薄膜磁気インピーダンス素子において、磁壁の傾斜角度、あるいは、これを制御する素子断面アスペクト比を調整することで、磁気−インピーダンス曲線が外部磁界零の点に極小値を持ちこの極小値の両側に2つの最大値を有する素子を実現することと、外部磁界零の点に唯一の最大値を有する単調減少型プロファイルの特性を有する素子を実現することが可能であることは、公知である(上記特許文献7、特許文献8参照)。本発明は、これら公知の条件において、インピーダンスステップ特性を実現する素子に関するものである。   In a thin-film magneto-impedance element, by adjusting the tilt angle of the domain wall or the cross-sectional aspect ratio of the element that controls the domain wall, the magneto-impedance curve has a minimum value at the point of zero external magnetic field and two values on both sides of this minimum value. It is known that it is possible to realize an element having a maximum value and an element having a monotonically decreasing profile characteristic having a single maximum value at the point of zero external magnetic field (the above-mentioned patent document). 7, Patent Document 8). The present invention relates to an element that realizes impedance step characteristics under these known conditions.

以上に示すように、本発明のインピーダンスステップ特性を有する磁界検出素子には、いくつかの特性バリエーションがあるが、いずれも原理的には同一であり、これらを排除するものではない。
〔実施例2〕
磁界検出素子1の磁性膜3の材料組成は、Co85Nb12Zr3 であり、RFスパッタ(Ar雰囲気)にてガラス基板2上に成膜した。パターニングは、リフトオフ法あるいはイオンミリング法を用いた。磁性膜3は成膜後に磁界中熱処理を施し、面内方向に磁気異方性を付与した。磁界中熱処理条件は、(1)回転磁界中熱処理(240kA/m、400℃、2時間)、(2)静磁界中熱処理(240kA/m、400℃、1時間)である。
As described above, the magnetic field detecting element having impedance step characteristics according to the present invention has several characteristic variations, but they are all the same in principle and do not exclude them.
[Example 2]
The material composition of the magnetic film 3 of the magnetic field detection element 1 was Co 85 Nb 12 Zr 3 , and was formed on the glass substrate 2 by RF sputtering (Ar atmosphere). For patterning, a lift-off method or an ion milling method was used. The magnetic film 3 was subjected to a heat treatment in a magnetic field after the film formation to give magnetic anisotropy in the in-plane direction. The heat treatment conditions in the magnetic field are (1) heat treatment in a rotating magnetic field (240 kA / m, 400 ° C., 2 hours), and (2) heat treatment in a static magnetic field (240 kA / m, 400 ° C., 1 hour).

本発明の重要なポイントである幅方向に傾斜した磁区構造を形成するために、静磁界中熱処理の際、磁界の方向を幅方向から60°傾斜させた。電極パッド4は、Ti/Cuで形成され、ウエハプローブをこの電極に接触させることによりインピーダンス測定を行なった。   In order to form a magnetic domain structure inclined in the width direction, which is an important point of the present invention, the direction of the magnetic field was inclined by 60 ° from the width direction during the heat treatment in the static magnetic field. The electrode pad 4 was made of Ti / Cu, and the impedance was measured by bringing the wafer probe into contact with this electrode.

磁界検出素子の磁界検出特性の評価はヘルムホルツコイルにより外部磁界Hexを印加した際の素子インピーダンス変化を測定することにより行なった。この測定はネットワークアナライザ(例えばHP4396B)を用いて反射法により測定した。 Evaluation of the magnetic field detection characteristic of the magnetic field detection element was performed by measuring a change in element impedance when an external magnetic field Hex was applied by a Helmholtz coil. This measurement was performed by a reflection method using a network analyzer (for example, HP4396B).

上記した製造方法により製造された磁界検出素子特性の測定結果について説明する。   The measurement result of the magnetic field detection element characteristic manufactured by the above manufacturing method will be described.

図9は本発明の実施例を示す磁界検出素子の外部磁界Hex(Oe)に対するインピーダンス(Ω:絶対値)の特性図である。ここでは、素子長1mm、素子幅20μm、膜厚2.1μmの磁界検出素子におけるキャリア周波数50MHzの磁気−インピーダンス特性を示している。 FIG. 9 is a characteristic diagram of impedance (Ω: absolute value) with respect to the external magnetic field H ex (Oe) of the magnetic field detection element according to the embodiment of the present invention. Here, the magneto-impedance characteristics at a carrier frequency of 50 MHz in a magnetic field detection element having an element length of 1 mm, an element width of 20 μm, and a film thickness of 2.1 μm are shown.

図9に示すように、−2.1Oeから+2.1Oeに外部磁界が増加する場合と、+2.1Oeから−2.1Oeと外部磁界が減少する場合に、インピーダンスが増加するステップと減少するステップが各々1回ずつ発生する。   As shown in FIG. 9, when the external magnetic field increases from −2.1 Oe to +2.1 Oe, and when the external magnetic field decreases from +2.1 Oe to −2.1 Oe, the steps of increasing and decreasing the impedance Occurs once each.

本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁区構造における180°磁壁の平均傾斜角θ1 は、65°となる。磁壁の平均傾斜角は、静磁界中熱処理の処理磁界が実施例1よりも大きいため、磁界方向とほぼ近いながらも、磁界方向に比べ大きな傾斜角度になっていることが示される。 The average inclination angle θ 1 of the 180 ° domain wall in the magnetic domain structure of the magnetic field detection element showing the embodiment of the present invention is 65 °. It is shown that the average inclination angle of the domain wall is larger than the magnetic field direction but is larger than the magnetic field direction because the processing magnetic field in the static magnetic field heat treatment is larger than that in the first embodiment.

本発明の磁界検出素子特性には、実施例1と作製条件が異なるものの、実施例1と共通したバリエーションがある。   The magnetic field detection element characteristics of the present invention have variations common to Example 1, although the production conditions are different from those of Example 1.

図10に、素子長2mm、素子幅20μm、膜厚2.1μmの素子におけるキャリア周波数50MHzの磁気−インピーダンス特性とストライプ磁区構造の有無を測定した結果の対応図を示す。本条件の磁壁平均傾斜角は、63°である。なお、製法は上記と同じである。   FIG. 10 shows a correspondence diagram of the measurement results of the magneto-impedance characteristics at a carrier frequency of 50 MHz and the presence or absence of a stripe magnetic domain structure in an element having an element length of 2 mm, an element width of 20 μm, and a film thickness of 2.1 μm. The domain wall average inclination angle under this condition is 63 °. The production method is the same as above.

図11に、素子長3mm、素子幅20μm、膜厚2.1μmの素子におけるキャリア周波数50MHzの磁気−インピーダンス特性とストライプ磁区構造の有無を測定した結果の対応図を示す。本条件の磁壁平均傾斜角は、62°である。なお、製法は上記と同じである。   FIG. 11 shows a correspondence diagram of the results of measuring the magnetic-impedance characteristics at a carrier frequency of 50 MHz and the presence or absence of a stripe magnetic domain structure in an element having an element length of 3 mm, an element width of 20 μm, and a film thickness of 2.1 μm. The domain wall average inclination angle under this condition is 62 °. The production method is the same as above.

本実施例に示すように、目標とする磁壁角度に近い、強い磁界を印加した静磁界中熱処理を施した場合も、インピーダンスステップ特性を実現することが示される。
〔実施例3〕
本発明の原理を述べる際に説明した、磁性体薄膜の特性を応用することで、以下の構造を有するインピーダンスステップ特性を有する磁界検出素子の実現が可能である。すなわち、本発明の原理に示したように、ストライプ状磁壁の出現・消失に伴い発生する、ステップ的に磁気特性が変化する磁性体薄膜と導電体を複合させた構造である。
As shown in the present embodiment, it is shown that the impedance step characteristic can be realized even when heat treatment in a static magnetic field to which a strong magnetic field close to the target domain wall angle is applied.
Example 3
By applying the characteristics of the magnetic thin film described when describing the principle of the present invention, it is possible to realize a magnetic field detection element having the following structure with impedance step characteristics. That is, as shown in the principle of the present invention, it is a structure in which a magnetic thin film whose magnetic characteristics change stepwise and which is generated with the appearance / disappearance of stripe-shaped domain walls is combined.

図12は、1片の磁性体薄膜と1本の導電路を組合せた構造である。   FIG. 12 shows a structure in which one piece of magnetic thin film and one conductive path are combined.

この図において、31は1片の磁性体薄膜、32は1本の導電路、33はその1本の導電路32の電極パッドである。   In this figure, 31 is a piece of magnetic thin film, 32 is a single conductive path, and 33 is an electrode pad of the single conductive path 32.

図13は、1本の導電路の上下に本発明の特性を有する磁性体薄膜を配置した構造である。   FIG. 13 shows a structure in which magnetic thin films having the characteristics of the present invention are arranged above and below one conductive path.

この図において、41は下部の磁性体薄膜、42は1本の導電路、43はその1本の導電路42の電極パッド、44は上部の磁性体薄膜である。   In this figure, 41 is a lower magnetic thin film, 42 is one conductive path, 43 is an electrode pad of the one conductive path 42, and 44 is an upper magnetic thin film.

また、磁界検出素子の抵抗値を大きく設定し、消費電力を小さくするのに有効な構造として、導電路をミアンダ構造化した構造を図14、図15に示す。   Further, FIGS. 14 and 15 show structures in which the conductive path is formed as a meander structure as an effective structure for setting the resistance value of the magnetic field detection element large and reducing the power consumption.

図14において、51は1片の磁性体薄膜、52はミアンダ構造化した導電路、53はその導電路52の電極パッドである。   In FIG. 14, 51 is a piece of magnetic thin film, 52 is a conductive path having a meander structure, and 53 is an electrode pad of the conductive path 52.

図15において、61は下部の磁性体薄膜、62はミアンダ構造化した導電路、63はその導電路62の電極パッド、64は上部の磁性体薄膜である。   In FIG. 15, 61 is a lower magnetic thin film, 62 is a conductive path having a meander structure, 63 is an electrode pad of the conductive path 62, and 64 is an upper magnetic thin film.

これら積層構造において、磁性体と導電体の間に絶縁層を配置するようにしても良い。このような構造にすることによっても、磁性体薄膜の磁気特性が外部磁場に応じてステップ的に変化すれば、導電体に電磁気的に影響を及ぼし、導電体のインピーダンスがステップ状に変化する素子となる。
〔実施例4〕
材料組成、製造方法は実施例1と同じであり、静磁界中熱処理の磁界方向も幅方向から1°傾斜として静磁界中熱処理を行ない、磁界検出素子を作製した。作製した素子寸法は、長さ2mm、膜厚2.1μmで一定とし、幅を変化させたものを作製した。
In these laminated structures, an insulating layer may be disposed between the magnetic body and the conductor. Even with such a structure, if the magnetic properties of the magnetic thin film change stepwise according to the external magnetic field, the electric conductor is affected electromagnetically, and the impedance of the conductor changes stepwise. It becomes.
Example 4
The material composition and the manufacturing method were the same as in Example 1. The magnetic field direction of the heat treatment in the static magnetic field was also inclined by 1 ° from the width direction, and the heat treatment in the static magnetic field was performed to produce a magnetic field detection element. The produced device dimensions were made constant with a length of 2 mm and a film thickness of 2.1 μm, and the width was changed.

なお、図16〜図18は本発明の第4実施例を示す磁界検出素子の素子面内の傾斜磁区構造を示す図であり、図16の素子幅は25μm、図17の素子幅は15μm、図18の素子幅は10μmである。   16 to 18 are diagrams showing a gradient magnetic domain structure in the element plane of the magnetic field detection element according to the fourth embodiment of the present invention. The element width in FIG. 16 is 25 μm, the element width in FIG. 17 is 15 μm, The element width in FIG. 18 is 10 μm.

作製した素子の磁区構造は、図16(磁壁平均傾斜角:17°)、図17(磁壁平均傾斜角:43°)、図18(磁壁平均傾斜角:81°)に示すように、素子幅が狭くなるに従い磁壁の平均傾斜角度が大きくなる。これらの磁界検出素子の磁気インピーダンス特性を測定すると、磁壁の傾斜角が増加するとともに、図19(図16に対応)、図20(図17に対応)、図21(図18に対応)のように、インピーダンス特性に現われる2ピークの間隔が小さくなり、最終的には外部磁界0におけるインピーダンスが底上げされ、谷底とピークのインピーダンス変化が小さなインピーダンス特性となる。   As shown in FIG. 16 (domain wall average tilt angle: 17 °), FIG. 17 (domain wall average tilt angle: 43 °), and FIG. 18 (domain wall average tilt angle: 81 °), As the angle becomes narrower, the average inclination angle of the domain wall becomes larger. When the magnetic impedance characteristics of these magnetic field detection elements are measured, the tilt angle of the domain wall increases, and as shown in FIG. 19 (corresponding to FIG. 16), FIG. 20 (corresponding to FIG. 17), and FIG. 21 (corresponding to FIG. 18). In addition, the interval between the two peaks appearing in the impedance characteristic is reduced, eventually the impedance in the external magnetic field 0 is raised, and the impedance change between the bottom and the peak becomes a small impedance characteristic.

本発明の特性を有する磁界検出素子は、外部磁界0におけるインピーダンスの底上げ現象が発生する直前のピーク間隔がもっとも狭くなった場合から、磁壁平均傾斜角を大きくした場合に実現する。   The magnetic field detecting element having the characteristics of the present invention is realized when the average domain wall inclination angle is increased from when the peak interval immediately before the occurrence of a rise in impedance in the external magnetic field 0 is minimized.

以上の結果および本発明の実施例に示される他の実施例を表にまとめると、表1となる。   Table 1 summarizes the above results and other examples shown in the examples of the present invention.

表1より、インピーダンスステップの発現は、磁壁の平均傾斜角が62°以上81°未満であり、素子の寸法が幅10μm以上20μm以下,膜厚2.1μm以上3.1μm以下で現れることがわかる。
〔実施例5〕
材料組成、製造方法は実施例1と同じであり、静磁界中熱処理の磁界方向も幅方向から1°傾斜として静磁界中熱処理を行った際に、素子幅および膜厚をパラメータとした場合の、磁壁傾斜角度について実験した結果を図22に示す。
From Table 1, it can be seen that the occurrence of the impedance step appears when the average inclination angle of the domain wall is 62 ° or more and less than 81 ° , the element size is 10 μm or more and 20 μm or less in width, and the film thickness is 2.1 μm or more and 3.1 μm or less. .
Example 5
The material composition and the manufacturing method are the same as those in Example 1. When the magnetic field direction of the static magnetic field heat treatment is inclined by 1 ° from the width direction and the static magnetic field heat treatment is performed, the element width and film thickness are used as parameters. FIG. 22 shows the results of experiments on the domain wall tilt angle.

図22においては、素子幅および膜厚を断面アスペクト比(幅/厚さ)というパラメータで統一して示した。断面アスペクト比は、静磁界中熱処理時に幅方向に発生する反磁界強度と密接に関係するパラメータであることから、素子側面に発生する磁極による反磁界に起因する磁性体内部の磁界方向の屈折強度を表現するパラメータであると推測できる。   In FIG. 22, the element width and the film thickness are uniformly shown by a parameter called a cross-sectional aspect ratio (width / thickness). The cross-sectional aspect ratio is a parameter closely related to the demagnetizing field strength generated in the width direction during heat treatment in a static magnetic field. It can be inferred that this is a parameter that expresses.

図22より、静磁界中熱処理の磁界方向を一定とした場合に、断面アスペクト比により磁壁傾斜角度を制御できることが分かる。このような磁区制御の手法により、磁壁傾斜角度を60°以上90°未満とすることで、実施例1に示すような本発明の素子特性が実現される。   FIG. 22 shows that the domain wall inclination angle can be controlled by the cross-sectional aspect ratio when the magnetic field direction of the heat treatment in the static magnetic field is constant. The element characteristics of the present invention as shown in Example 1 are realized by setting the domain wall inclination angle to 60 ° or more and less than 90 ° by such a magnetic domain control method.

本実施例は、傾斜磁区構造を有する磁界検出素子の製造方法の実施例である。
〔実施例6〕
インピーダンスステップを利用した磁界検出装置に有効な方法として、微分回路によるステップ点検出方法がある。
The present embodiment is an embodiment of a method for manufacturing a magnetic field detection element having a gradient magnetic domain structure.
Example 6
As an effective method for a magnetic field detection apparatus using an impedance step, there is a step point detection method using a differentiation circuit.

図23に磁界検出装置の電気回路の概略図を示す。   FIG. 23 shows a schematic diagram of an electric circuit of the magnetic field detection device.

この図において、71は磁界検出素子、72は抵抗、73は高周波電源、74は整流器+LPF(ローパスフィルタ)又はピークホールド回路、75は微分回路、76は出力端子である。   In this figure, 71 is a magnetic field detecting element, 72 is a resistor, 73 is a high frequency power source, 74 is a rectifier + LPF (low pass filter) or peak hold circuit, 75 is a differentiation circuit, and 76 is an output terminal.

この回路モジュールを振幅2Oeの交番的に変動する磁界中に置き、このときの出力電圧を微分回路75に通した波形を図24に示す。この図24は、一周期における出力電圧波形である。インピーダンスステップ現象が発生した時点で1パルスが発生し、交番磁界1周期で2パルスの発生となり、このパルス数の計数で交番磁界の周波数計数が実現される。
〔実施例7〕
磁界検出素子の磁性体材料組成は、Co85Nb12Zr3 であり、RFスパッタ(Ar雰囲気)にてガラス基板上に成膜した。素子寸法は長さ2mm、幅20μmであり、リフトオフ法あるいはイオンミリング法を用いてパターニングした。磁性膜は成膜後に磁界中熱処理を施し、磁気異方性を付与した。磁界中熱処理条件は、回転磁界中熱処理(40kA/m、400℃、2時間)静磁界中熱処理(40kA/m、400℃、1時間)である。
FIG. 24 shows a waveform in which this circuit module is placed in an alternating magnetic field having an amplitude of 2 Oe and the output voltage at this time is passed through the differentiating circuit 75. FIG. 24 shows an output voltage waveform in one cycle. One pulse is generated when the impedance step phenomenon occurs, and two pulses are generated in one cycle of the alternating magnetic field. By counting the number of pulses, frequency counting of the alternating magnetic field is realized.
Example 7
The magnetic material composition of the magnetic field detection element was Co 85 Nb 12 Zr 3 , and was formed on a glass substrate by RF sputtering (Ar atmosphere). The element dimensions were 2 mm in length and 20 μm in width, and patterning was performed using a lift-off method or an ion milling method. The magnetic film was subjected to heat treatment in a magnetic field after film formation to give magnetic anisotropy. The heat treatment conditions in the magnetic field are heat treatment in a rotating magnetic field (40 kA / m, 400 ° C., 2 hours) and heat treatment in a static magnetic field (40 kA / m, 400 ° C., 1 hour).

本発明の重要なポイントである幅方向に傾斜した磁区構造を形成するために、静磁界中熱処理の際、磁界の方向を幅方向から1°傾斜させ、静磁界中熱処理を行なった。電極はTi/Cuで形成され、ウエハプローブによりインピーダンス測定を可能とするためにコプレーナ形状の電極を設置した。   In order to form a magnetic domain structure inclined in the width direction, which is an important point of the present invention, the magnetic field direction was inclined by 1 ° from the width direction during the heat treatment in the static magnetic field, and the heat treatment in the static magnetic field was performed. The electrode was made of Ti / Cu, and a coplanar electrode was installed to enable impedance measurement with a wafer probe.

磁界検出素子の磁界検出特性の評価は、ヘルムホルツコイルにより、外部磁界Hexを印加した際の素子インピーダンス変化を測定することにより行なった。測定はネットワークアナライザ(例えば、HP4396B)を用いて反射法により測定した。 Evaluation of the magnetic field detection characteristics of the magnetic field detection element was performed by measuring a change in element impedance when an external magnetic field Hex was applied using a Helmholtz coil. The measurement was performed by a reflection method using a network analyzer (for example, HP4396B).

上記した磁界検出素子特性の測定結果について説明する。   The measurement results of the magnetic field detection element characteristics described above will be described.

図25は本発明の実施例を示す磁界検出素子の外部磁界Hex(Oe)に対するインピーダンス(絶対値)の特性図である。ここでは、膜厚3.1μmの素子におけるキャリア周波数500MHzの磁気−インピーダンス特性を示している。 FIG. 25 is a characteristic diagram of impedance (absolute value) with respect to the external magnetic field H ex (Oe) of the magnetic field detection element according to the embodiment of the present invention. Here, the magneto-impedance characteristics at a carrier frequency of 500 MHz in an element having a film thickness of 3.1 μm are shown.

ここで、磁界検出素子に−1.5Oeから+1.5Oeに変化するバイアス磁界と、+1.5Oeから−1.5Oeに変化するバイアス磁界を印加して、素子インピーダンスがステップ状に増加する瞬間のバイアス磁界をホールドする。この磁界をH+stepとH−stepとする。この様子を図26に示す。さらに、H+step+H−stepという演算処理を行ない、この出力をセンサ出力とする。   Here, a bias magnetic field changing from −1.5 Oe to +1.5 Oe and a bias magnetic field changing from +1.5 Oe to −1.5 Oe are applied to the magnetic field detecting element, and the moment when the element impedance increases stepwise. Hold the bias field. Let this magnetic field be H + step and H-step. This is shown in FIG. Further, a calculation process of H + step + H-step is performed, and this output is used as a sensor output.

なお、この演算処理は、バイアス磁界強度に対して行わずに、磁界を発生させるのに必要な電流あるいは電圧に対し行なっても良い。   Note that this calculation processing may be performed on the current or voltage required to generate the magnetic field, without performing on the bias magnetic field strength.

さらに、インピーダンスがステップ状に減少する部分を用いて、本実施例に示すのと同じ演算を行なっても、同様の結果が得られる。   Further, even if the same calculation as shown in the present embodiment is performed using the portion where the impedance decreases stepwise, the same result can be obtained.

図27に本手法により測定した外部磁界Hexと、校正された磁界測定器で測定した結果を示す。この図27において、ステップセンサの出力はバイアス磁界を発生させる電流値を用いて演算しているが、この測定に用いたヘルムホルツコイルの校正係数(約20)と、素子インピーダンスが同方向に変化する異なるバイアス磁界で発生する2つのステップ状変化を利用して、これらバイアス磁界の相加平均により外部磁界を演算する演算方法を用いると、若干のオフセット調整が必要ではあるが、地磁気レベルの外部磁界を精度良く測定できることが示される。つまり、●は実測磁界、□は本発明のステップセンサの出力値であり、ほぼ実測値と変わらないことが分かる。 FIG. 27 shows the external magnetic field Hex measured by this method and the result of measurement with a calibrated magnetic field measuring device. In FIG. 27, the output of the step sensor is calculated using a current value that generates a bias magnetic field, but the calibration coefficient (about 20) of the Helmholtz coil used for this measurement and the element impedance change in the same direction. Using an arithmetic method that calculates the external magnetic field by the arithmetic mean of these bias magnetic fields using two step changes generated by different bias magnetic fields, a slight offset adjustment is necessary, but the external magnetic field at the geomagnetic level is necessary. It is shown that can be measured with high accuracy. That is, it can be seen that ● is the actually measured magnetic field, and □ is the output value of the step sensor of the present invention, which is almost the same as the actually measured value.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

本発明の磁界検出素子は、ハードディスク装置をはじめ、非破壊検査や紙幣検査、さらに生体磁場計測に用いることができる。   The magnetic field detection element of the present invention can be used for hard disk devices, nondestructive inspection, banknote inspection, and biomagnetic field measurement.

本発明の実施例を示す磁界検出素子の構造図である。1 is a structural diagram of a magnetic field detection element showing an embodiment of the present invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子における傾斜磁壁からなる素子面内の傾斜磁区構造の模式図である。It is a schematic diagram of the gradient magnetic domain structure in the element surface which consists of the gradient domain wall in the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁気インピーダンス特性を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁区構造を示す図である。It is a figure which shows the magnetic domain structure of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁気インピーダンス特性(素子長2mm、素子幅20μm、膜厚3.1μm)とストライプ状磁区構造の有無を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (element length 2mm, element width 20micrometer, film thickness 3.1micrometer) of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention, and the presence or absence of a stripe-like magnetic domain structure. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁気インピーダンス特性(素子長3mm、素子幅20μm、膜厚3.1μm)とストライプ状磁区構造の有無を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (element length 3mm, element width 20micrometer, film thickness 3.1micrometer) of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention, and the presence or absence of a stripe-like magnetic domain structure. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁気インピーダンス特性(素子長5mm、素子幅10μm、膜厚2.4μm)とストライプ状磁区構造の有無を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (element length 5mm, element width 10micrometer, film thickness 2.4micrometer) of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention, and the presence or absence of a stripe-like magnetic domain structure. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁気インピーダンス特性(素子長2mm、素子幅10μm、膜厚3.0μm)とストライプ状磁区構造の有無を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (element length 2mm, element width 10micrometer, film thickness 3.0micrometer) of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention, and the presence or absence of a stripe-like magnetic domain structure. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁気インピーダンス特性(素子長1mm、素子幅20μm、膜厚2.1μm)を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (element length 1mm, element width 20micrometer, film thickness 2.1micrometer) of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁気インピーダンス特性(素子長2mm、素子幅20μm、膜厚2.1μm)を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (element length 2mm, element width 20micrometer, film thickness 2.1micrometer) of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁気インピーダンス特性(素子長3mm、素子幅20μm、膜厚2.1μm)を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (element length 3mm, element width 20micrometer, film thickness 2.1micrometer) of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁性体が片面の積層構造素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the laminated structure element of the single-sided magnetic body of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の磁性体が上下両面の積層構造素子を示す模式図である。It is a schematic diagram in which the magnetic body of the magnetic field detection element showing the embodiment of the present invention is a laminated structure element having upper and lower surfaces. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の導電路がミアンダ構造であり磁性体が片面の積層構造素子を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a laminated structure element in which a conductive path of a magnetic field detection element showing an embodiment of the present invention has a meander structure and a magnetic body is a single side. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の導電路がミアンダ構造であり磁性体が上下両面の積層構造素子を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a laminated structure element in which a conductive path of a magnetic field detection element showing an embodiment of the present invention has a meander structure and a magnetic body has upper and lower surfaces. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の素子面内の傾斜磁区構造(膜厚2.1μm、素子幅25μm)を示す図である。It is a figure which shows the gradient magnetic domain structure (film thickness 2.1 micrometers and element width 25 micrometers) in the element surface of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の素子面内の傾斜磁区構造(膜厚2.1μm、素子幅15μm)を示す図である。It is a figure which shows the gradient magnetic domain structure (film thickness 2.1 micrometers and element width 15 micrometers) in the element surface of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の素子面内の傾斜磁区構造(膜厚2.1μm、素子幅10μm)を示す図である。It is a figure which shows the gradient magnetic domain structure (film thickness 2.1 micrometers and element width 10 micrometers) in the element surface of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の素子の磁気インピーダンス特性(膜厚2.1μm、素子幅25μm)を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (film thickness 2.1 micrometers and element width 25 micrometers) of the element of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の素子の磁気インピーダンス特性(膜厚2.1μm、素子幅15μm)を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (film thickness 2.1 micrometers and element width 15 micrometers) of the element of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の素子の磁気インピーダンス特性(膜厚2.1μm、素子幅10μm)を示す図である。It is a figure which shows the magnetic impedance characteristic (film thickness of 2.1 micrometers, element width of 10 micrometers) of the element of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の素子断面アスペクト比と磁壁傾斜角度の実測関係図である。It is an actual measurement relation figure of element section aspect ratio of a magnetic field detection element and a domain wall inclination angle which shows an example of the present invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の微分回路と組合せた電気回路の概略図である。It is the schematic of the electric circuit combined with the differentiation circuit of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の交番磁界中の出力電圧を微分回路に通した波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform which passed the output voltage in the alternating magnetic field of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention to the differentiation circuit. 本発明の実施例を示す磁界検出素子の外部磁界Hex(Oe)に対するインピーダンス(絶対値)の特性図である。It is a characteristic view of the impedance (absolute value) with respect to the external magnetic field Hex (Oe) of the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示す磁界検出素子を用いたステップセンサの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the step sensor using the magnetic field detection element which shows the Example of this invention. 本発明の実施例を示すステップセンサの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the step sensor which shows the Example of this invention.

1 磁界検出素子
2 基板(例えばガラス)
3 磁性膜(あるいは磁性体−非磁性体からなる積層膜)
4,33,43,53,63 電極パッド
5 高周波電源
6 磁性膜の幅
7 磁性膜の厚さ
8 検出磁界方向
9 キャリア電流
11,21 180°磁壁
12,22 還流磁区
13,23 還流磁区の磁壁
14,24 通電方向
20,71 磁界検出素子
θ1 磁壁平均傾斜角
31,51 1片の磁性体薄膜
32,42 1本の導電路
41,61 下部の磁性体薄膜
44,64 上部の磁性体薄膜
52,62 ミアンダ構造化した導電路
72 抵抗
73 高周波電源
74 整流器+LPF(ローパスフィルタ)又はピークホールド回路
75 微分回路
76 出力端子
1 Magnetic field detection element 2 Substrate (for example, glass)
3 Magnetic film (or laminated film consisting of magnetic material and non-magnetic material)
4, 33, 43, 53, 63 Electrode Pad 5 High Frequency Power Supply 6 Magnetic Film Width 7 Magnetic Film Thickness 8 Detection Magnetic Field Direction 9 Carrier Current 11, 21 180 ° Domain Wall 12, 22 Reflux Domain 13, 23 Domain Wall of Reflux Domain 14, 24 Current-carrying direction 20, 71 Magnetic field detection element θ 1 Domain wall average inclination angle 31, 51 One piece of magnetic thin film 32, 42 One conductive path 41, 61 Lower magnetic thin film 44, 64 Upper magnetic thin film 52, 62 meander structured conductive path 72 resistor 73 high frequency power supply 74 rectifier + LPF (low pass filter) or peak hold circuit 75 differentiation circuit 76 output terminal

Claims (5)

磁性体薄膜構造を有する素子に、高周波電源から交流電流を供給し、外部磁場に応じた電気的特性の変化を検出する磁界検出素子において、前記磁性体薄膜における磁気異方性の容易軸を検出磁界方向に対し直角方向から傾斜した方向に誘起し、これに起因するストライプ状磁区構造の磁壁に傾斜角度を付与することにより、閾値磁界においてインピーダンスが急激に変化するステップ現象を発生させるようにした磁界検出素子であって、前記高周波電源から供給される交流電流の通電方向と前記検出磁界方向を一致させた構造を有し、前記容易軸の方向を前記通電方向と一致しない方向とすることで形成した前記磁壁について、該磁壁の平均傾斜角が67°以上74°未満であり、素子の寸法が幅10μm以上20μm以下,膜厚2.4μm以上3.1μm以下であることを特徴とする磁界検出素子。 An easy axis of magnetic anisotropy in the magnetic thin film is detected in a magnetic field detection element that detects a change in electrical characteristics according to an external magnetic field by supplying an alternating current from a high frequency power source to an element having a magnetic thin film structure. By inducing in a direction inclined from a direction perpendicular to the magnetic field direction and giving an inclination angle to the domain wall of the stripe-like domain structure resulting from this, a step phenomenon in which the impedance rapidly changes in the threshold magnetic field is generated. A magnetic field detection element having a structure in which an energization direction of an alternating current supplied from the high-frequency power source is matched with the detection magnetic field direction, and the direction of the easy axis is a direction that does not coincide with the energization direction. for forming the said domain wall is less than the mean inclination angle of 67 ° or more 74 ° of the magnetic wall, 20 [mu] m or less device dimensions width 10μm or more, thickness 2.4 [mu] m Magnetic field detecting element, characterized in that at most above 3.1 .mu.m. 磁性体薄膜と導電体とから構成され、前記導電体に高周波交流電流を供給し、外部磁場に応じた電気的特性の変化を検出する磁界検出素子において、前記磁性体薄膜における磁気異方性の容易軸を検出磁界方向に対し直角方向から傾斜した方向に誘起し、これに起因するストライプ状磁区構造の磁壁に傾斜角度を付与することにより、閾値磁界において電気的特性あるいは磁気的特性が不連続に変化する特性を有し、この特性を有する前記磁性体薄膜と前記導電体が電気的あるいは磁気的に結合した位置に配置され、前記外部磁場によりインピーダンスが急激に変化するステップ現象を発生させるようにした磁界検出素子であって、前記検出磁界方向に対し直角方向を基準として、前記磁性体薄膜の磁壁の平均傾斜角が67°以上74°未満であり、素子の寸法が幅10μm以上20μm以下,膜厚2.4μm以上3.1μm以下であることを特徴とする磁界検出素子。 A magnetic field detecting element, comprising a magnetic thin film and a conductor, supplying a high-frequency alternating current to the conductor and detecting a change in electrical characteristics in accordance with an external magnetic field, has a magnetic anisotropy in the magnetic thin film. By inducing the easy axis in a direction inclined from the direction perpendicular to the direction of the detected magnetic field and giving a tilt angle to the domain wall of the striped domain structure resulting from this, the electrical characteristics or magnetic characteristics are discontinuous in the threshold magnetic field. The magnetic thin film having this characteristic and the conductor are arranged at a position where they are electrically or magnetically coupled, and a step phenomenon in which the impedance changes suddenly by the external magnetic field is generated. The magnetic field detection element according to claim 1, wherein an average inclination angle of a domain wall of the magnetic thin film is 67 ° or more and less than 74 ° with respect to a direction perpendicular to the detection magnetic field direction. A magnetic field detecting element having a width of 10 μm to 20 μm and a film thickness of 2.4 μm to 3.1 μm. ステップ状変化をする磁気特性を有した前記磁性体薄膜を、前記導電体の上下いずれか片面側あるいは両面に配置した請求項2記載の磁界検出素子。   The magnetic field detection element according to claim 2, wherein the magnetic thin film having magnetic properties that change in a step-like manner is disposed on one or both of the upper and lower sides of the conductor. 前記磁性体薄膜と組合わせる前記導電体を、つづら折り形状とした、請求項3記載の磁界検出素子。   The magnetic field detection element according to claim 3, wherein the conductor combined with the magnetic thin film has a zigzag shape. 請求項1から4のいずれか一項記載の磁界検出素子に、前記外部磁場の強度に応じたインピーダンスのステップ状変化を発生させるのに必要なバイアス磁界を印加し、素子インピーダンスが同方向に変化する異なるバイアス磁界で発生する2つのステップ状変化を利用して、これらバイアス磁界の相加平均により外部磁界を演算する磁界検出方法。   A bias magnetic field required to generate a step change in impedance according to the intensity of the external magnetic field is applied to the magnetic field detection element according to any one of claims 1 to 4, and the element impedance changes in the same direction. A magnetic field detection method for calculating an external magnetic field by arithmetic mean of these bias magnetic fields using two step changes generated by different bias magnetic fields.
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