JP5375951B2 - 磁気インピーダンス素子およびそれを用いた磁気センサ - Google Patents
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Description
好ましくは、セラミックス素体が化学式Sr2-xBaxFeyMozO6(0.8≦x≦1.7,y+z=2,0.9≦y/z≦1.1)で示される。
好ましくは、外部電極端子間を短絡する導体をさらに備える。
図1は、この発明の実施の形態1に従った磁気インピーダンス素子の断面図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1に従った磁気インピーダンス素子は、セラミックス素体3と、セラミックス素体3の両側に設けられた端子電極1,2とを有する。セラミックス素体3は、化学式が式Sr2-xBaxFeyMozO6(0.8≦x≦2.0、好ましくは、0.8≦x≦1.7で、かつ0.9≦y/z≦1.1,y+z=2)で示される。
図2は、この発明の実施の形態2に従った磁気インピーダンス素子の断面図である。図2を参照して、この発明の実施の形態2に従った磁気インピーダンス素子では、電極端子1,2間に貫通導体4が設けられている点で、実施の形態1に従った磁気インピーダンス素子と異なる。図2で示すように、実施の形態2に従った磁気インピーダンス素子では、電極端子1,2間に貫通導体4が設けられているため、電極端子1,2間の容量を低減させることができ、容量成分を低減させることができる。
セラミックス材料は、固相反応法で作製し、磁気インピーダンス(MI)素子は、一般的なシート積層方法で作製した。
表1中の試料1の無磁場、1000G、500G中でのインピーダンス特性を代表して図3および図4で示す。
作製した試料はすべて、無磁場中では図3で示すように、低周波でインピーダンスが小さく、高周波にかけてインピーダンスが増大した。強磁性金属材料に特徴的なインピーダンス特性を示した。磁場を素子の長手方向に印加すると、高周波のインピーダンスが低下し、その変化率は試料番号1の素子で約80%(1000G)に達し、低磁場で非常に大きな変化率を得ることができる。ちなみに長手方向に直交する方向に磁場を印加してもインピーダンスはほとんど変化しない。この実施例では、磁場が1000G、500Gの2つの磁場中での磁気インピーダンス変化率を次式で算出し、磁場が500Gでの変化率が0%を超えるものをG判定とし、磁場が1000Gで20%以上の大きな変化率が得られても磁場が500Gで変化率が0%の場合はNGと判定した。
また強磁性転移温度(Tc)を調べるため、VSM(Vibrating Sample Magnetometer)を用いて、磁化率の温度依存性から大まかなTcを見積もった。
表1から明らかであるように、高いTcを有する式Sr2FeMoO6試料(試料番号1)では、1000Gと比較的大きな磁場中では78%に達する大きなMI変化率を得ることができているが、磁場が500G中の磁場中では変化率がほぼ0であり(図4参照)、低磁場の応答性に問題がある。SrサイトをBaで置換していくとSr:Baが1.2:0.8のときに急激に磁場が500GでのMI変化率が改善され、8%以上の大きな変化率を実現できる。したがって、セラミックスの組成が化学式Sr2-xBaxFeMoO6で示されるとき、xが0.8≦x≦2.0の範囲で磁場が1000Gで70%以上のMI変化率と磁場が500Gで8%以上のMI変化率を得ることができる。表において「*」は比較例であることを示している。
また、近年磁気センサも室温付近だけでなく、温度+85℃での保証が必要とされ、強磁性転移温度(Tc)もそれ以上が望まれるため、好ましくは0.8≦x≦1.7の範囲が好ましい。
強磁性体の場合、インダクタ(L)成分はその透磁率に比例し、磁気インピーダンス効果は、磁場中での透磁率の変化により発現している。しかし、上式から明らかであるように、抵抗(R)成分に周波数依存性がないために、十分小さい場合(つまり金属のように低抵抗)は高周波領域で影響しないが、Fe/Mo比が過度に大きい、または小さい場合には偏析した層が抵抗を上げてしまうためRの寄与が大きくなり、インダクタンス(L)の変化が見かけ上小さくなってインピーダンス変化率が小さくなるものと考えられる。
次に、セラミックス組成を実施例1で示す試料番号7と同じ組成で、試料形成の磁気インピーダンス特性への影響を調べた。実施例1と同じ方法で原料およびグリーンシートを作製し、焼成後表3に示す長さL、幅Wおよび厚みTになるようにシート積層、加工を行ない、焼成後に端子電極を形成して試料を得た。本実施例では、Lを2.0mm、Wを1.2mmと固定し、Tを変化させることによりL/Tを変化させ試料を実施例1と同様の方法で評価した。その結果を表3に示す。
次に、2端子の単板形状試料に2端子電極をショートする導体を挿入した試料の効果について調査を行なった。なお、この試料は図2の構造で示される。試料は実施例2と同様に実施例1の試料番号7と同じ組成のセラミックスを選択し、実施例1と同様の方法で試料を作製した。シート圧着行程で2つの外部電極端子をショートさせる貫通導体4を挿入し、長さLが2mm、幅Wが1.0mm、厚みTが0.8mmの寸法を有する試料を作製した。作製した貫通導体あり、なしの試料をそれぞれ30個、実施例1と同様の方法で評価し、500Gの磁場での磁気インピーダンス変化率を算出した。その結果を図6に示す。
Claims (6)
- 化学式Sr2-xBaxFeyMozO6(0.8≦x≦2.0,y+z=2)で表わされるセラミックス素体(3)と、
前記セラミックス素体に設けられた少なくとも2つの外部電極端子(1,2)とを備えた、磁気インピーダンス素子。 - 0.8≦x≦1.7である、請求の範囲第1項に記載の磁気インピーダンス素子。
- 前記セラミックス素体が化学式Sr2-xBaxFeyMozO6(0.8≦x≦1.7,y+z=2,0.9≦y/z≦1.1)で示される、請求の範囲第1項に記載の磁気インピーダンス素子。
- 前記セラミックス素体の長さLと厚みTとの比率(L/T)または長さLと幅Wの比率(L/W)のどちらか大きい方が1.5以上である、請求の範囲第1項に記載の磁気インピーダンス素子。
- 前記少なくとも2つの外部電極端子間を短絡する導体(4)をさらに備えた、請求の範囲第1項に記載の磁気インピーダンス素子。
- 請求の範囲第1項に記載の磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサ。
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