JP5509531B2 - Magnetic coupler - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜コイルと磁気抵抗効果素子とを備え、互いに絶縁された複数の電気回路間の信号伝達を非接触で行う磁気カプラに関する。   The present invention relates to a magnetic coupler that includes a thin film coil and a magnetoresistive effect element and performs signal transmission between a plurality of electric circuits insulated from each other in a non-contact manner.

従来、互いに絶縁された複数の電気回路間において一方の電気回路からの信号を非接触で他方へ伝達するデバイスとしては、フォトカプラやパルストランスなどが知られている。ところが、フォトカプラは発光ダイオード(LED)の消耗劣化や電流伝送率の低下などの経時変化が顕著であるうえ信号伝送の遅延が大きい。一方、パルストランスは、巻線コイルを使うので信号伝送の遅延は小さいものの、形状や重量が大きいうえ、動作可能な温度も低いという問題を抱えている。また、パルストランスの巻線コイルを薄膜コイルに置換したカプラも存在するが、磁界を受けるコイルの能率が悪いため、消費電力が大きい。   2. Description of the Related Art Conventionally, photocouplers, pulse transformers, and the like are known as devices that transmit signals from one electric circuit to the other in a non-contact manner between a plurality of electric circuits insulated from each other. However, the photocoupler has a remarkable change over time such as deterioration of light emitting diodes (LEDs) and a decrease in current transmission rate, and a large signal transmission delay. On the other hand, since the pulse transformer uses a winding coil, the signal transmission delay is small, but the shape and weight are large, and the operable temperature is low. There are also couplers in which the winding coil of the pulse transformer is replaced with a thin film coil, but the power consumption is large because the efficiency of the coil receiving the magnetic field is poor.

そこで、上記のような問題点を解決するものとして磁気カプラが開発されている(例えば特許文献1〜9参照)。この磁気カプラは、一方の電気回路系からの信号線を流れる電流の変化を、磁気抵抗効果素子により誘導磁界の変化として非接触で検出し、他方の電気回路系へ電気信号を伝達するものであり、簡素な構成でありながら優れた動作信頼性を有するものとして注目されている。
特表2003−526083号公報 特開2001−94174号公報 特開2001−135534号公報 特開2001−135535号公報 特開2001−135536号公報 特開2001−135537号公報 特開2001−196250号公報 特開2001−93763号公報 特開昭62−40786号公報
Therefore, magnetic couplers have been developed to solve the above problems (see, for example, Patent Documents 1 to 9). This magnetic coupler detects a change in current flowing through a signal line from one electric circuit system in a non-contact manner as a change in induced magnetic field by a magnetoresistive effect element, and transmits an electric signal to the other electric circuit system. However, it has been attracting attention as having excellent operational reliability with a simple configuration.
Japanese translation of PCT publication No. 2003-526083 JP 2001-94174 A JP 2001-135534 A JP 2001-135535 A JP 2001-135536 A JP 2001-135537 A JP 2001-196250 A JP 2001-93763 A JP 62-40786 A

このような磁気カプラとしては、例えば上記特許文献1にあるように、つづら折り(ミアンダ)状にパターニングされた平面形状の磁気抵抗効果膜を配置したものが提案されている。こうすることで、信号線(あるいはそれと接続された薄膜コイル)からの誘導磁界を効率的に検出すると共に検出精度を高めることが期待される。   As such a magnetic coupler, for example, as disclosed in Patent Document 1, a magnetic magnetoresistive film having a planar shape patterned in a meandering shape has been proposed. By doing so, it is expected that the induction magnetic field from the signal line (or the thin film coil connected thereto) can be efficiently detected and the detection accuracy can be improved.

しかしながら、つづら折り(ミアンダ)状の磁気抵抗効果膜では、屈曲部分において、その形状に起因して、あるいは磁壁の発生に起因して磁化自由層(フリー層)の磁化が回転しにくくなる。すなわち、屈曲部分では、磁化自由層の磁化が、印加される誘導磁界に沿った方向に揃いにくくなる。そのため、印加される誘導磁界に対する磁化自由層の磁化の大きさにヒステリシスが生じ、誘導磁界の検出感度や応答性が損なわれる可能性が懸念される。   However, in a zigzag magnetoresistive film, the magnetization of the magnetization free layer (free layer) is difficult to rotate at the bent portion due to its shape or due to the occurrence of a domain wall. That is, at the bent portion, the magnetization of the magnetization free layer is not easily aligned in the direction along the applied induced magnetic field. Therefore, there is a concern that hysteresis occurs in the magnitude of the magnetization of the magnetization free layer with respect to the applied induced magnetic field, and the detection sensitivity and responsiveness of the induced magnetic field may be impaired.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、より高感度かつ高精度に動作する磁気カプラを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a magnetic coupler that operates with higher sensitivity and higher accuracy.

本発明の磁気カプラは、コイルと、このコイルを流れる電流によって生ずる誘導磁界を検知する磁気抵抗効果素子とを備え、磁気抵抗効果素子が、帯状に延在すると共に自らの延在方向における端縁から所定距離の位置で連結部によって互いに接続された複数のサブ素子を有するようにしたものである。ここで、「延在方向における端縁から所定距離」とは、サブ素子の磁化自由層における磁化の配向乱れが生じている部分の延在方向における長さをいう。   A magnetic coupler according to the present invention includes a coil and a magnetoresistive effect element that detects an induced magnetic field generated by a current flowing through the coil. The magnetoresistive effect element extends in a band shape and has an edge in its extending direction. A plurality of sub-elements connected to each other at a predetermined distance from each other by a connecting portion. Here, the “predetermined distance from the edge in the extending direction” refers to the length in the extending direction of the portion where the magnetization orientation disorder occurs in the magnetization free layer of the sub-element.

本発明の磁気カプラでは、磁気抵抗効果素子における帯状の複数のサブ素子が、自らの延在方向における端縁から所定距離だけ離れた位置で連結部によって互いに接続されているので、磁気抵抗効果素子を流れるセンス電流は、サブ素子の端部を流れることがない。よって、センス電流は、サブ素子の端部における磁化自由層の磁化の配向乱れの影響を受けずに済み、印加される誘導磁界と磁化自由層の磁化の大きさとの関係におけるヒステリシスの発現が抑制される。   In the magnetic coupler of the present invention, the plurality of strip-like sub-elements in the magnetoresistive effect element are connected to each other by the connecting portion at a position separated by a predetermined distance from the edge in the extending direction of the magnetoresistive effect element. The sense current flowing through the sub-element does not flow through the end of the sub-element. Therefore, the sense current is not affected by the magnetization orientation disorder of the magnetization free layer at the end of the sub-element, and the occurrence of hysteresis in the relationship between the applied induced magnetic field and the magnetization magnitude of the magnetization free layer is suppressed. Is done.

本発明の磁気カプラでは、サブ素子の延在方向における端縁からの所定距離が、サブ素子の幅よりも大きくなるようにするとよい。磁化自由層における磁化の配向乱れが生じうる端部を十分に回避して複数のサブ素子同士を接続することができるからである。サブ素子の幅とは、その延在方向と直交する方向の寸法をいう。   In the magnetic coupler of the present invention, it is preferable that the predetermined distance from the edge in the extending direction of the sub element is larger than the width of the sub element. This is because a plurality of sub-elements can be connected to each other by sufficiently avoiding an end portion where the magnetization orientation disorder in the magnetization free layer may occur. The width of the sub element refers to a dimension in a direction perpendicular to the extending direction.

本発明の磁気カプラでは、サブ素子の、延在方向における端縁が、曲線からなる輪郭を有するようにするとよい。磁化自由層における磁化の配向乱れが生じにくくなり、サブ素子の延在方向における端縁からの所定距離を短くすることができるからである。すなわち、より端縁に近い位置でサブ素子同士を接続することができ、サブ素子のうち誘導磁界を検出する際に利用可能な領域(有効領域)が広がるからである。   In the magnetic coupler of the present invention, it is preferable that the edge of the sub element in the extending direction has a curved contour. This is because the magnetization orientation disorder in the magnetization free layer is less likely to occur, and the predetermined distance from the edge in the extending direction of the sub-element can be shortened. That is, the sub-elements can be connected to each other at a position closer to the edge, and an area (effective area) that can be used when detecting the induced magnetic field is expanded.

また、本発明の磁気カプラでは、サブ素子同士を接続する連結部は、非磁性導体からなることが望ましい。連結部が磁性体の場合、コイルからの誘導磁界によりセンス電流の誤差が生じるおそれがあるからである。   In the magnetic coupler of the present invention, it is desirable that the connecting portion that connects the sub elements is made of a nonmagnetic conductor. This is because if the coupling portion is a magnetic body, an error in the sense current may occur due to an induced magnetic field from the coil.

さらに、本発明の磁気カプラでは、複数のサブ素子が、自らの延在方向と直交する幅方向における両端面が傾斜したものであり、連結部が、サブ素子の幅方向に延在し、かつ、サブ素子の上面および両端面を覆うように形成されているとよい。サブ素子と連結部との接触面積が増え、抵抗値が減少し、動作時におけるセンス電流の変化が現れやすくなるからである。   Further, in the magnetic coupler of the present invention, the plurality of sub-elements have both end faces inclined in the width direction perpendicular to the extending direction of the sub-elements, and the connecting portion extends in the width direction of the sub-elements, and The sub-element may be formed so as to cover the upper surface and both end surfaces. This is because the contact area between the sub-element and the connecting portion increases, the resistance value decreases, and a change in the sense current during operation is likely to appear.

本発明の磁気カプラによれば、磁気抵抗効果素子を構成する帯状の複数のサブ素子を、その延在方向における端縁から所定距離の位置で互いに接続し、それら複数のサブ素子によってコイルからの誘導磁界を検知するようにしたので、センス電流を、複数のサブ素子のうち、磁化自由層の磁化の配向乱れの小さな領域に流すことができる。よって、例えば帯状の複数のサブ素子を端縁を含む部分において互いに接続した場合などと比べ、より高感度かつ高精度にコイルからの誘導磁界を検知することができる。   According to the magnetic coupler of the present invention, a plurality of strip-shaped sub-elements constituting the magnetoresistive effect element are connected to each other at a predetermined distance from the edge in the extending direction, and the plurality of sub-elements are used to Since the induced magnetic field is detected, the sense current can be passed to a region of the plurality of sub-elements in which the magnetization orientation disorder of the magnetization free layer is small. Therefore, for example, it is possible to detect the induced magnetic field from the coil with higher sensitivity and higher accuracy than when a plurality of strip-shaped sub-elements are connected to each other in the portion including the edge.

本発明の磁気カプラによれば、特に、サブ素子の延在方向における端縁からの所定距離を、サブ素子の幅よりも大きくなるようにすることで、サブ素子の端部における磁化自由層の磁化の配向乱れの影響を確実に回避することができる。また、サブ素子の延在方向における端縁の輪郭が曲線からなるようにすれば、サブ素子の端部の磁化自由層において磁壁の発生が抑制され、磁化の配向性を高めることができる。その結果、サブ素子のうち、誘導磁界を検出する際に利用可能な領域(有効領域)を広げることができ、検出感度を高めることができる。   According to the magnetic coupler of the present invention, in particular, by setting the predetermined distance from the edge in the extending direction of the sub element to be larger than the width of the sub element, the magnetization free layer at the end of the sub element is It is possible to reliably avoid the influence of the disorder of magnetization orientation. Further, if the contour of the edge in the extending direction of the sub-element is made of a curve, the occurrence of a domain wall is suppressed in the magnetization free layer at the end of the sub-element, and the orientation of magnetization can be enhanced. As a result, an area (effective area) that can be used when detecting the induced magnetic field among the sub-elements can be expanded, and the detection sensitivity can be increased.

さらに、本発明の磁気カプラによれば、複数のサブ素子を、自らの延在方向と直交する幅方向における両端面が傾斜したものとし、連結部を、サブ素子の幅方向に延在し、かつ、サブ素子の上面および両端面を覆うように形成することで、連結部とサブ素子との間の接触抵抗を低減することができ、省電力化に有利となる。   Furthermore, according to the magnetic coupler of the present invention, the plurality of sub-elements are assumed to be inclined at both end surfaces in the width direction perpendicular to the extending direction of the sub-elements, and the connecting portion extends in the width direction of the sub-elements. In addition, by forming the sub-element so as to cover the upper surface and both end faces, the contact resistance between the connecting portion and the sub-element can be reduced, which is advantageous for power saving.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
最初に、図1および図2を参照して、本発明における第1の実施の形態としての磁気カプラの構成について説明する。図1は、本実施の形態の磁気カプラの構成を表す平面図である。図2(A)は、図1に示した磁気カプラの要部を拡大した平面図であり、図2(B)は、図2(A)のIIB−IIB線に沿った矢視方向の断面図である。なお、図1に示した信号電流Im、誘導磁界Hmおよびバイアス磁界Hbのすべての矢印の方向は、磁気抵抗効果素子31〜34(後出)との相対的な方向を示している。この磁気カプラは、ある電気回路からの信号を、電気的に非接触な状態で他の電気回路へ伝達するデバイスであり、必要な信号を伝達しつつノイズを遮断するのに有効な手段である。
[First Embodiment]
First, the configuration of the magnetic coupler as the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the magnetic coupler of the present embodiment. 2A is an enlarged plan view of the main part of the magnetic coupler shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB in FIG. 2A. FIG. Note that the directions of all arrows of the signal current Im, the induction magnetic field Hm, and the bias magnetic field Hb shown in FIG. 1 indicate relative directions to the magnetoresistive elements 31 to 34 (described later). This magnetic coupler is a device that transmits a signal from an electric circuit to another electric circuit in an electrically non-contact state, and is an effective means for blocking noise while transmitting a necessary signal. .

図1および図2に示したように、本実施の形態の磁気カプラは、基体10上の、X−Y平面に沿って広がる第1の階層L1(図2(B))において巻回する薄膜コイル20と、第1の階層L1の上層である第2の階層L2において薄膜コイル20と対応する領域に位置する第1〜第4の磁気抵抗効果(MR;Magneto-Resistive effect)素子31〜34と、厚み方向において薄膜コイル20と第1〜第4のMR素子31〜34との間に位置する中間層13とを備えている。さらに、この磁気カプラは第2の階層L2において薄膜コイル20の巻回中心側および巻回外周側に配置されたヨーク41〜44を備えている。第1の階層L1において、薄膜コイル20の巻線体(例えば後出の直線パターン21)同士の隙間は絶縁層12によって充填されており、第2の階層L2において、ヨーク41〜44および第1〜第4のMR素子31〜34は共に絶縁層14によって覆われている(図2(B))。なお、図1および図2では、第1から第4のMR素子31〜34を繋ぐ配線パターンの図示は省略している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic coupler of the present embodiment is a thin film that is wound on the first layer L <b> 1 (FIG. 2B) that extends along the XY plane on the substrate 10. The first to fourth magneto-resistive effect (MR) elements 31 to 34 located in a region corresponding to the thin film coil 20 in the coil 20 and the second layer L2 that is an upper layer of the first layer L1. And an intermediate layer 13 positioned between the thin film coil 20 and the first to fourth MR elements 31 to 34 in the thickness direction. Further, the magnetic coupler includes yokes 41 to 44 disposed on the winding center side and the winding outer peripheral side of the thin film coil 20 in the second layer L2. In the first level L1, the gaps between the winding bodies (for example, the linear patterns 21 described later) of the thin film coil 20 are filled with the insulating layer 12, and in the second level L2, the yokes 41 to 44 and the first layer L1 are arranged. The fourth MR elements 31 to 34 are all covered with the insulating layer 14 (FIG. 2B). In FIG. 1 and FIG. 2, illustration of wiring patterns connecting the first to fourth MR elements 31 to 34 is omitted.

基体10は、磁気カプラ全体を支持する矩形状の基板であり、例えば、ガラス、硅素(Si)、酸化アルミニウム(Al)またはAlTiC(Al−TiC)などのセラミックスによって構成されている。なお、基体11を覆うように、例えば酸化硅素(SiO)やAlなどのセラミックスを含有する絶縁層11を設けるようにしてもよい。 The base 10 is a rectangular substrate that supports the entire magnetic coupler, and is made of, for example, ceramics such as glass, silicon (Si), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or AlTiC (Al 2 O 3 —TiC). ing. For example, an insulating layer 11 containing ceramics such as silicon oxide (SiO 2 ) or Al 2 O 3 may be provided so as to cover the substrate 11.

薄膜コイル20は、2つの端子20S,20Eを両端に備え、巻回中心側の端子20Sから巻回外周側の端子20Eへ向かうように、第2の階層L2の側から眺めた場合に例えば反時計回りに巻回した薄膜導電層であり、例えば銅(Cu)などの高導電性材料によって構成されている。薄膜コイル20が形成された領域は、一対の直線領域R21と、それらを繋ぐ一対の曲線領域R22とに分類される。直線領域R21は、X軸方向に沿って直線状に延在すると共にY軸方向において所定の間隔で配置された複数の直線パターン21によって占められた領域である。一方の曲線領域R22は、複数の直線パターン21の一端同士を繋ぐように形成された曲線状をなす曲線パターン22によって占められた領域である。ここで、複数の直線パターン21は、各々の断面積が長手方向(X軸方向)において均一であり、かつ互いに同一であると共に、互いに等間隔で配列されていることが望ましい。   The thin film coil 20 includes two terminals 20S and 20E at both ends. For example, when the thin film coil 20 is viewed from the second layer L2 side so as to go from the winding center side terminal 20S to the winding outer peripheral side terminal 20E, It is a thin film conductive layer wound clockwise, and is made of a highly conductive material such as copper (Cu). The region where the thin film coil 20 is formed is classified into a pair of linear regions R21 and a pair of curved regions R22 connecting them. The straight line region R21 is a region that extends linearly along the X-axis direction and is occupied by a plurality of straight line patterns 21 arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction. One curve region R22 is a region occupied by a curved curve pattern 22 formed so as to connect one ends of the plurality of linear patterns 21. Here, it is desirable that the plurality of linear patterns 21 have uniform cross-sectional areas in the longitudinal direction (X-axis direction), are the same as each other, and are arranged at equal intervals.

第1および第2のMR素子31,32は、積層方向において一方の直線領域R21と対応する位置に配置されており、第3および第4のMR素子33,34は、積層方向において他方の直線領域R21と対応する位置に配置されている(図1参照)。   The first and second MR elements 31 and 32 are arranged at positions corresponding to one linear region R21 in the stacking direction, and the third and fourth MR elements 33 and 34 are the other straight line in the stacking direction. It arrange | positions in the position corresponding to area | region R21 (refer FIG. 1).

図1および図2に示したように、第1のMR素子31は、一対の端子31S,31Eの間において互いに直列接続された複数の帯状パターン311を有している。帯状パターン311は、薄膜コイル20の径方向(Y軸方向)に延在すると共に薄膜コイル20の巻回方向(X軸方向)において互いに隣在し合うように配設されている。すなわち、第1のMR素子31は、端子31Sと端子31Eとの間で長手方向が薄膜コイル20の径方向となるように互いに平行配置された複数の帯状パターン311が、連結部312を介してつづら折り状に連なって構成されている。連結部312は、例えば金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)などの非磁性の高導電性材料からなるものである。第2〜第4のMR素子32〜34についてもこれと同様の構成である。すなわち、第2〜第4のMR素子32〜34は、それぞれ、一対の端子32S,32E、一対の端子33S,33Eまたは一対の端子34S,34Eの間において帯状パターン321,331,341が連結部(図示せず)を介してつづら折り状に連なるように直列接続された構成となっている。なお、図1および図2では、第1〜第4のMR素子31〜34がそれぞれ9つの帯状パターンを有する場合を示しているが、その数はそれに限定されるものではない。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first MR element 31 has a plurality of strip-like patterns 311 connected in series between a pair of terminals 31S and 31E. The strip pattern 311 extends in the radial direction (Y-axis direction) of the thin-film coil 20 and is disposed adjacent to each other in the winding direction (X-axis direction) of the thin-film coil 20. That is, the first MR element 31 includes a plurality of strip-like patterns 311 arranged in parallel so that the longitudinal direction is the radial direction of the thin film coil 20 between the terminal 31S and the terminal 31E. It is configured in a zigzag manner. The connecting portion 312 is made of a nonmagnetic highly conductive material such as gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu). The second to fourth MR elements 32 to 34 have the same configuration. That is, in the second to fourth MR elements 32 to 34, the band-like patterns 321, 331, and 341 are connected between the pair of terminals 32S and 32E, the pair of terminals 33S and 33E, or the pair of terminals 34S and 34E, respectively. It is configured to be connected in series so as to be connected in a zigzag manner via (not shown). 1 and 2 show the case where each of the first to fourth MR elements 31 to 34 has nine belt-like patterns, the number is not limited thereto.

第1〜第4のMR素子31〜34における帯状パターン311,321,331,341は、それぞれに一定のセンス電流(読出電流)を流したときに、いずれも薄膜コイル20を流れる信号電流Imにより生ずる誘導磁界Hmに応じた抵抗値の変化を発現する。その場合、帯状パターン311,321の抵抗値の変化と、帯状パターン331,341の抵抗値の変化とは互いに逆方向となる。すなわち、帯状パターン311,321の抵抗値が仮に増加したとすれば、帯状パターン331,341の抵抗値は減少するという関係となっている。より具体的には、信号電流Imが端子20Sから端子20Eへ向かうように薄膜コイル20を流れると、第1および第2のMR素子31,32に対しては誘導磁界Hmが+Y方向へ付与される一方、第3および第4のMR素子33,34に対しては誘導磁界Hmが−Y方向へ付与されることとなる。   The band-like patterns 311, 321, 331, and 341 in the first to fourth MR elements 31 to 34 are all caused by the signal current Im flowing through the thin film coil 20 when a constant sense current (readout current) flows. The resistance value changes according to the induced magnetic field Hm generated. In that case, the change in the resistance value of the belt-like patterns 311 and 321 and the change in the resistance value of the belt-like patterns 331 and 341 are in opposite directions. That is, if the resistance values of the band-shaped patterns 311 and 321 are increased, the resistance values of the band-shaped patterns 331 and 341 are decreased. More specifically, when the signal current Im flows through the thin film coil 20 so as to go from the terminal 20S to the terminal 20E, an induced magnetic field Hm is applied to the first and second MR elements 31 and 32 in the + Y direction. On the other hand, the induced magnetic field Hm is applied to the third and fourth MR elements 33 and 34 in the -Y direction.

第1〜第4のMR素子31〜34の構成について、図3(A),図3(B)を参照して、より詳細に説明する。ここでは、第1のMR素子31を代表して説明する。図3(A)は、第1のMR素子31の要部を拡大して表す平面図であり、図3(B)は、図3(A)に示したIIIB−IIIB線に沿った断面図である。図3(A)に示したように、接続部分312は、帯状パターン311の延在方向において、帯状パターン311の端縁311Tから所定の距離Lだけ離れた位置に設けられている。ここで、距離Lは、帯状パターン311の幅Wよりも大きいことが望ましい。帯状パターン311のうち、端縁311Tから所定の距離Lの位置までに含まれる部分(以下、単に帯状パターン311の端部311Zという。)においては、その形状等に起因して、磁化自由層61(後出)における磁化の配向乱れが生じ易い。そこで、帯状パターン311の端部以外の部分に接続部分312を設け、複数の帯状パターン311同士を接続するようにすることで、動作時において、磁化自由層61の磁化の配向乱れがセンス電流へ与える悪影響が低減される。   The configuration of the first to fourth MR elements 31 to 34 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B). Here, the first MR element 31 will be described as a representative. FIG. 3A is an enlarged plan view showing a main part of the first MR element 31, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB shown in FIG. It is. As shown in FIG. 3A, the connecting portion 312 is provided at a position separated from the edge 311T of the strip pattern 311 by a predetermined distance L in the extending direction of the strip pattern 311. Here, the distance L is preferably larger than the width W of the belt-like pattern 311. In the portion of the belt-like pattern 311 that is included between the edge 311T and the position of the predetermined distance L (hereinafter, simply referred to as the edge portion 311Z of the belt-like pattern 311), the magnetization free layer 61 is caused by its shape and the like. The magnetization orientation disorder (described later) is likely to occur. Therefore, by providing the connection portion 312 at a portion other than the end portion of the band-shaped pattern 311 and connecting the plurality of band-shaped patterns 311 to each other, the magnetization orientation disorder of the magnetization free layer 61 during operation is caused to the sense current. The adverse effect is reduced.

また、図3(B)に示したように、帯状パターン311の、延在方向と直交する幅方向(X軸方向)における両端面35は傾斜面となっている。連結部312は、帯状パターン311の幅方向に延在し、かつ、帯状パターン311の上面36および両端面35を覆うように形成されているとよい。帯状パターン311と連結部312との接触面積が増え、抵抗値が減少し、動作時におけるセンス電流の変化が現れやすくなるからである。   Further, as shown in FIG. 3B, both end surfaces 35 of the belt-like pattern 311 in the width direction (X-axis direction) orthogonal to the extending direction are inclined surfaces. The connecting portion 312 is preferably formed so as to extend in the width direction of the band-shaped pattern 311 and to cover the upper surface 36 and both end surfaces 35 of the band-shaped pattern 311. This is because the contact area between the belt-like pattern 311 and the connecting portion 312 increases, the resistance value decreases, and a change in the sense current during operation tends to appear.

次に、図4を参照して、帯状パターン311,321,331,341の構成について、より詳しく説明する。図3は、帯状パターン311,321,331,341の構成を分解して表す分解斜視図である。なお、帯状パターン311,321,331,341は全て同一の構成である。   Next, with reference to FIG. 4, the structure of the strip | belt-shaped patterns 311,321,331,341 is demonstrated in detail. FIG. 3 is an exploded perspective view showing the structure of the band-like patterns 311, 321, 331, 341 in an exploded manner. The band-like patterns 311, 321, 331, 341 all have the same configuration.

帯状パターン311,321,331,341はスピンバルブ構造をなすものであり、磁化自由層61と、中間層62と、磁化固定層63と、反強磁性層64と、保護膜65とが例えば中間層13の側から順に積層された構造となっている。   The band-shaped patterns 311, 321, 331, and 341 have a spin valve structure, and the magnetization free layer 61, the intermediate layer 62, the magnetization fixed layer 63, the antiferromagnetic layer 64, and the protective film 65 are, for example, intermediate. The layer 13 is laminated in order from the layer 13 side.

磁化自由層61は、誘導磁界Hmの大きさや向きに応じて磁化J61の向きが変化するものであり、ニッケル鉄合金(NiFe)などの軟磁性材料により構成されている。磁化自由層61は、Y軸と平行な磁化容易軸AE61を有している。また、磁化自由層61の下面(中間層62と反対側の面)を、図示しない保護膜によって保護するようにしてもよい。   The magnetization free layer 61 changes the direction of the magnetization J61 according to the magnitude and direction of the induction magnetic field Hm, and is made of a soft magnetic material such as nickel iron alloy (NiFe). The magnetization free layer 61 has an easy axis AE61 parallel to the Y axis. Further, the lower surface of the magnetization free layer 61 (the surface opposite to the intermediate layer 62) may be protected by a protective film (not shown).

中間層62は、特定の磁化を示さない銅(Cu)などの非磁性材料により構成され、上面が磁化固定層63と接すると共に下面が磁化自由層61と接している。中間層62は、銅のほか、金(Au)などの導電率の高い非磁性金属により構成することが望ましい。   The intermediate layer 62 is made of a nonmagnetic material such as copper (Cu) that does not exhibit specific magnetization, and has an upper surface in contact with the magnetization fixed layer 63 and a lower surface in contact with the magnetization free layer 61. The intermediate layer 62 is preferably made of a nonmagnetic metal having high conductivity such as gold (Au) in addition to copper.

磁化固定層63はコバルト(Co)やコバルト鉄合金(CoFe)などの強磁性材料によって構成されており、例えば+Y方向に固着された磁化J63を有している。   The magnetization fixed layer 63 is made of a ferromagnetic material such as cobalt (Co) or cobalt iron alloy (CoFe), and has a magnetization J63 fixed in the + Y direction, for example.

反強磁性層64は、白金マンガン合金(PtMn)やイリジウムマンガン合金(IrMn)などの反強磁性材料により構成されている。反強磁性膜65は、+X方向のスピン磁気モーメントと、それとは反対方向(−X方向)のスピン磁気モーメントとが完全に打ち消し合った状態にあり、磁化固定層63の磁化J63の向きを固定するように作用している。   The antiferromagnetic layer 64 is made of an antiferromagnetic material such as platinum manganese alloy (PtMn) or iridium manganese alloy (IrMn). The antiferromagnetic film 65 is in a state in which the spin magnetic moment in the + X direction and the spin magnetic moment in the opposite direction (−X direction) completely cancel each other, and the direction of the magnetization J63 of the magnetization fixed layer 63 is fixed. It works to do.

保護膜65は、タンタル(Ta)やハフニウム(Hf)などの比較的化学的に安定な非磁性材料からなり、磁化固定層5364や反強磁性層64などを保護するものである。但し、図3(B)に示したように、連結部312に覆われた部分においては、保護膜65が除去され、反強磁性層64と連結部312とが直接接するように構成されていることが望ましい。帯状パターン311と連結部312との接続抵抗を低減するためである。   The protective film 65 is made of a relatively chemically stable nonmagnetic material such as tantalum (Ta) or hafnium (Hf), and protects the magnetization fixed layer 5364, the antiferromagnetic layer 64, and the like. However, as shown in FIG. 3B, the protective film 65 is removed from the portion covered with the coupling portion 312 so that the antiferromagnetic layer 64 and the coupling portion 312 are in direct contact with each other. It is desirable. This is to reduce the connection resistance between the strip pattern 311 and the connecting portion 312.

なお、図4は、誘導磁界Hmを印加しない無負荷状態(すなわち、外部磁界が零の状態)を示している。この場合には、磁化自由層61の磁化J61は、磁化容易軸AE61と平行をなし、かつ、磁化固定層63の磁化J63とほぼ平行な状態となっている。また、磁化自由層61と磁化固定層63との間には磁化J63の方向に沿った交換バイアス磁界Hin(以下、単に「交換バイアス磁界Hin」と記す。)が生じており、中間層62を介して互いに作用し合っている。交換バイアス磁界Hinの強度は、磁化自由層61と磁化固定層63との相互間隔(すなわち中間層62の厚み)に応じて磁化自由層61のスピンが回転することにより変化する。したがって、交換バイアス磁界Hinを見かけ上、零とすることもできる。   FIG. 4 shows a no-load state in which the induction magnetic field Hm is not applied (that is, a state in which the external magnetic field is zero). In this case, the magnetization J61 of the magnetization free layer 61 is parallel to the easy axis AE61 and is substantially parallel to the magnetization J63 of the magnetization fixed layer 63. In addition, an exchange bias magnetic field Hin (hereinafter simply referred to as “exchange bias magnetic field Hin”) along the direction of the magnetization J63 is generated between the magnetization free layer 61 and the magnetization fixed layer 63, and the intermediate layer 62 is formed. Interact with each other. The intensity of the exchange bias magnetic field Hin changes as the spin of the magnetization free layer 61 rotates according to the mutual distance between the magnetization free layer 61 and the magnetization fixed layer 63 (that is, the thickness of the intermediate layer 62). Therefore, the exchange bias magnetic field Hin can be apparently zero.

また、図4では、下から(中間層13の側から)磁化自由層61、中間層62、磁化固定層63、反強磁性層64の順に積層された場合の構成例を示しているが、これに限定されず、反対の順序で構成するようにしてもよい。   FIG. 4 shows a configuration example in the case where the magnetization free layer 61, the intermediate layer 62, the magnetization fixed layer 63, and the antiferromagnetic layer 64 are laminated in this order from the bottom (from the side of the intermediate layer 13). However, the present invention is not limited to this, and it may be configured in the reverse order.

以上のような構造を有する帯状パターン311,321,331,341では、誘導磁界Hmの印加により磁化自由層61の磁化J61が回転し、それによって磁化J61と磁化J63との相対角度が変化する。その相対角度は、誘導磁界Hmの大きさや向きによって決まるものである。すなわち、帯状パターン311,321,331,341に対し、誘導磁界Hmの、磁化J63と平行または逆平行な成分(+Y方向または−Y方向の成分)が付与されると、図4に示した無負荷状態から磁化J61の向きが+Y方向または−Y方向へ傾き、帯状パターン311,321,331,341の抵抗値の増減が生じる。より具体的には、+Y方向の誘導磁界Hmが付与されると磁化J61は+Y方向に傾き、磁化J63と平行な状態に近づくので帯状パターン311,321,331,341の抵抗値は減少する。反対に、−Y方向の誘導磁界Hmが付与されると磁化J61は−Y方向に傾き、磁化J63と逆平行な状態に近づくので帯状パターン311,321,331,341の抵抗値は増大する。   In the belt-like patterns 311, 321, 331, and 341 having the above-described structure, the magnetization J61 of the magnetization free layer 61 is rotated by the application of the induction magnetic field Hm, and thereby the relative angle between the magnetization J61 and the magnetization J63 is changed. The relative angle is determined by the magnitude and direction of the induction magnetic field Hm. That is, if the strip-shaped patterns 311, 321, 331, and 341 are given a component of the induced magnetic field Hm that is parallel or anti-parallel to the magnetization J 63 (a component in the + Y direction or the −Y direction), there is no effect shown in FIG. From the load state, the direction of the magnetization J61 is inclined in the + Y direction or the −Y direction, and the resistance values of the band-like patterns 311, 321, 331, and 341 increase or decrease. More specifically, when the induction magnetic field Hm in the + Y direction is applied, the magnetization J61 is tilted in the + Y direction and approaches a state parallel to the magnetization J63, so that the resistance values of the band-like patterns 311 321 331 341 decrease. On the other hand, when the induced magnetic field Hm in the -Y direction is applied, the magnetization J61 is inclined in the -Y direction and approaches a state antiparallel to the magnetization J63, so that the resistance values of the strip patterns 311, 321, 331, and 341 increase.

中間層13は、例えば薄膜コイル20および第1〜第4のMR素子31〜34の双方と接するように設けられ、薄膜コイル20と第1〜第4のMR素子31〜34との電気的絶縁を図る絶縁部材として機能するものである。中間層13は、例えば図5(A)に表したように、導電膜131によって隔てられた複数の絶縁膜132を含む積層構造を有している。導電膜131は非磁性導電材料によって構成されており、絶縁膜132と比べて厚みが薄いものである。導電膜131の構成材料としては、銅(Cu),金(Au),銀(Ag)およびアルミニウム(Al)等よりも導電率の低い材料(例えば1×107 S/m以下の導電率を有する材料、特にチタン(Ti)などの3×106 S/m以下の導電率を有する材料)が好ましい。薄膜コイル20からの誘導磁界Hmに起因した渦電流が導電膜131の内部を流れるのを抑制するためである。渦電流は薄膜コイル20からMR素子第1〜第4のMR素子31〜34への磁界印加を妨げる作用をもたらすことから、この渦電流自体を抑制することで結果として磁気カプラ全体としての感度が向上する。導電膜131の構成材料の具体例としては、上述のチタン(Ti)のほか,クロム(Cr),白金(Pt),タンタル(Ta),ジルコニウム(Zr)等の金属それらの合金、あるいは、LaNiO3、ITO(錫ドープ酸化インジウム)等の導電性酸化物が挙げられる。一方、絶縁膜132は、酸化アルミニウム(AlOx )や酸化ジルコニウム(ZrO2 )窒化アルミニウム(AlN),窒化珪素(SiN),酸化硅素(SiO2 ),ポリイミドなどの非磁性絶縁材料によって構成されている。ここでは酸化アルミニウムをAlOx と記載したが、耐電圧の点で化学量論組成のAl2 3 により近い組成が好ましい。なお、中間層13が複数の導電膜131を含む場合、それらの厚みは互いに異なっていてもよい。そのうえ、複数の導電膜131は、厚み方向に等間隔で積層されていてもよいし、そうでなくともよい。すなわち、複数の絶縁膜132の厚みは、互いに同一であってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。 The intermediate layer 13 is provided, for example, so as to be in contact with both the thin film coil 20 and the first to fourth MR elements 31 to 34, and electrical insulation between the thin film coil 20 and the first to fourth MR elements 31 to 34. Functions as an insulating member. For example, as illustrated in FIG. 5A, the intermediate layer 13 has a stacked structure including a plurality of insulating films 132 separated by a conductive film 131. The conductive film 131 is made of a nonmagnetic conductive material and is thinner than the insulating film 132. As a constituent material of the conductive film 131, a material having a lower conductivity than copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), or the like (for example, a conductivity of 1 × 10 7 S / m or less). A material having a conductivity of 3 × 10 6 S / m or less, such as titanium (Ti). This is to suppress the eddy current caused by the induction magnetic field Hm from the thin film coil 20 from flowing inside the conductive film 131. Since the eddy current has an effect of preventing the magnetic field application from the thin film coil 20 to the MR element first to fourth MR elements 31 to 34, suppressing the eddy current itself results in the sensitivity of the magnetic coupler as a whole. improves. Specific examples of the constituent material of the conductive film 131 include the above-described titanium (Ti), metals such as chromium (Cr), platinum (Pt), tantalum (Ta), zirconium (Zr), alloys thereof, or LaNiO3. And conductive oxides such as ITO (tin-doped indium oxide). On the other hand, the insulating film 132 is made of a nonmagnetic insulating material such as aluminum oxide (AlOx), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2 ), or polyimide. . Although aluminum oxide is described as AlOx here, a composition closer to the stoichiometric composition Al 2 O 3 is preferable in terms of withstand voltage. When the intermediate layer 13 includes a plurality of conductive films 131, their thicknesses may be different from each other. In addition, the plurality of conductive films 131 may or may not be stacked at equal intervals in the thickness direction. That is, the thicknesses of the plurality of insulating films 132 may be the same or different from each other.

このような積層構造を有することにより、中間層13は、その厚みが一定である場合において絶縁材料からなる単層構造である場合よりも絶縁耐圧が向上することとなる。中間層13の態様は、2つの絶縁膜132が1つの導電膜131によって分離された3層構造に限定されるものではなく、例えば図5(B)に表したように3つの絶縁膜132を2つの導電膜131によって分離するようにした5層構造としてもよい。あるいは、さらに多くの導電膜131と絶縁膜132とが交互に積層されたものであってもよい。このように、より多数の導電膜131と絶縁膜132とが交互に積層されることで、中間層13全体としての絶縁耐圧がいっそう向上するからである。なお、図5(A),図5(B)は、図2に示した中間層13を拡大した断面の構成例をそれぞれ表すものである。   By having such a laminated structure, the intermediate layer 13 has a higher withstand voltage than a single layer structure made of an insulating material when the thickness is constant. The form of the intermediate layer 13 is not limited to the three-layer structure in which the two insulating films 132 are separated by one conductive film 131. For example, as shown in FIG. A five-layer structure in which the two conductive films 131 are separated may be employed. Alternatively, a larger number of conductive films 131 and insulating films 132 may be alternately stacked. This is because a greater number of conductive films 131 and insulating films 132 are alternately stacked in this manner, thereby further improving the withstand voltage of the intermediate layer 13 as a whole. 5A and 5B respectively show configuration examples of cross sections in which the intermediate layer 13 shown in FIG. 2 is enlarged.

ヨーク41〜44は、パーマロイ(NiFe)などの高い透磁率を有する軟磁性材料によって構成され、薄膜コイル20を流れる信号電流Imによって生じる誘導磁界Hmを、第1〜第4のMR素子31〜34に向かうようにガイドする機能を有するものである。ヨーク41,42は、薄膜コイル20の径方向(Y軸方向)において第1および第2のMR素子31,32を挟むように対向配置されている。同様に、ヨーク43,44は、薄膜コイル20の径方向(Y軸方向)において第1および第2のMR素子31,32を挟むように対向配置されている。   The yokes 41 to 44 are made of a soft magnetic material having a high magnetic permeability such as permalloy (NiFe), and the first to fourth MR elements 31 to 34 generate an induced magnetic field Hm generated by the signal current Im flowing through the thin film coil 20. It has a function to guide it toward. The yokes 41 and 42 are disposed to face each other so as to sandwich the first and second MR elements 31 and 32 in the radial direction (Y-axis direction) of the thin film coil 20. Similarly, the yokes 43 and 44 are disposed opposite to each other so as to sandwich the first and second MR elements 31 and 32 in the radial direction (Y-axis direction) of the thin film coil 20.

ここで、ヨーク41〜44は、積層方向において直線領域R21と重複する位置に設けられていてもよいし、重複しない位置に設けられていてもよい。但し、薄膜コイル20の巻回中心側のヨーク41,43は、薄膜コイルの巻回外周側のヨーク42,44よりも直線領域R21のY軸方向の中心位置CLの近くに設けられていることが望ましい。すなわちヨーク41とヨーク42との関係についていえば、図2(B)に示したように、Y軸方向において、薄膜コイル20の最内周端縁(最内周に位置する直線パターン21における巻回中心側の側面位置)21T1と最外周端縁(最外周に位置する直線パターン21における巻回外周側の側面位置)21T2との中心位置CLが、薄膜コイル20の巻回外周側のヨーク42よりも薄膜コイル20の巻回中心側のヨーク41に近いことが望ましい。第1および第2のMR素子31,32に及ぶ誘導磁界Hmの強度分布が、Y軸方向においてより平坦化された(偏りの小さな)ものとなるからである。ヨーク43とヨーク44との関係についても同様である。上記の場合、Y軸方向において、巻回中心側のヨーク41は最内周に位置する直線パターン21の側面位置21T1よりも巻回外周側に位置するようにするとよい。すなわち図2(B)に示したように、ヨーク41における巻回中心側の側面位置41T1が最内周の直線パターン21の側面位置21T1よりも巻回外周側に位置するようにするとよい。ヨーク43についても同様である。また、図2(B)に示したように、巻回外周側のヨーク42は、その巻回中心側の端縁42T1が、最外周に位置する直線パターン21の側面位置21T2よりも巻回中心側に位置することが望ましい。ヨーク44についても同様である。   Here, the yokes 41 to 44 may be provided at positions that overlap the linear region R21 in the stacking direction, or may be provided at positions that do not overlap. However, the yokes 41 and 43 on the winding center side of the thin film coil 20 are provided closer to the center position CL in the Y-axis direction of the linear region R21 than the yokes 42 and 44 on the winding outer periphery side of the thin film coil. Is desirable. That is, regarding the relationship between the yoke 41 and the yoke 42, as shown in FIG. 2B, in the Y-axis direction, the innermost peripheral edge of the thin film coil 20 (the winding in the linear pattern 21 located on the innermost periphery). The center position CL of the winding center side surface position 21T1 and the outermost peripheral edge (side surface position on the winding outer peripheral side in the linear pattern 21 positioned on the outermost outer periphery) 21T2 is the winding outer peripheral yoke 42 of the thin film coil 20. It is desirable that the yoke 41 is closer to the winding center side of the thin film coil 20 than the yoke 41. This is because the intensity distribution of the induction magnetic field Hm extending to the first and second MR elements 31 and 32 is flattened (smallly biased) in the Y-axis direction. The same applies to the relationship between the yoke 43 and the yoke 44. In the above case, in the Y-axis direction, the winding-side yoke 41 may be positioned closer to the winding outer periphery than the side surface position 21T1 of the linear pattern 21 located on the innermost periphery. That is, as shown in FIG. 2B, the side surface position 41T1 on the winding center side of the yoke 41 may be positioned on the outer periphery side of the winding with respect to the side surface position 21T1 of the linear pattern 21 on the innermost periphery. The same applies to the yoke 43. Further, as shown in FIG. 2B, the winding outer periphery side yoke 42 has an end 42T1 on the winding center side that is more winding center than the side surface position 21T2 of the linear pattern 21 located on the outermost periphery. It is desirable to be on the side. The same applies to the yoke 44.

さらに、ヨーク41〜44は、各々の磁化容易軸Meが薄膜コイル20の巻回方向(ここではX軸方向)に沿った向きとなっている。これにより、磁化容易軸Meが他の向きである場合と比べ、薄膜コイル20からの誘導磁界Hmによってヨーク41〜44が磁化されやすくなり、より効率的にその誘導磁界Hmが第1〜第4のMR素子31〜34へガイドされることとなる。特に、ヨーク41〜44は、その長手方向が薄膜コイル20の巻回方向と一致するように延在しているので、形状磁気異方性により磁化容易軸Meの向きが安定している。   Furthermore, in the yokes 41 to 44, each easy magnetization axis Me is oriented along the winding direction of the thin film coil 20 (here, the X-axis direction). Thereby, compared with the case where the easy magnetization axis Me is in another direction, the yokes 41 to 44 are easily magnetized by the induced magnetic field Hm from the thin film coil 20, and the induced magnetic field Hm is more efficiently converted into the first to fourth. The MR elements 31 to 34 are guided. In particular, since the yokes 41 to 44 extend such that the longitudinal direction thereof coincides with the winding direction of the thin film coil 20, the direction of the easy magnetization axis Me is stabilized by the shape magnetic anisotropy.

さらに、この磁気カプラでは、ヨーク41〜44に対し、各々の磁化容易軸Meに沿った向きのバイアス磁界を付与する一対の永久磁石層51〜54をさらに備えている。これにより、ヨーク41〜44が単磁区化する方向へ向かうことで残留磁化が低減され、ヨーク41〜44自体の磁気的な履歴(ヒステリシス)による悪影響が抑制される。一対の永久磁石層51〜54は、ヨーク41〜44と同じく第2の階層L2に位置することが望ましく、ヨーク41〜44および第1〜第4のMR素子31〜34と共に絶縁層13によって覆われている(図2(B)参照)。   Further, this magnetic coupler further includes a pair of permanent magnet layers 51 to 54 for applying a bias magnetic field in the direction along each easy magnetization axis Me to the yokes 41 to 44. Thereby, the remanent magnetization is reduced by moving the yokes 41 to 44 in the direction of making a single magnetic domain, and adverse effects due to the magnetic history (hysteresis) of the yokes 41 to 44 themselves are suppressed. The pair of permanent magnet layers 51 to 54 is desirably located on the second level L2 like the yokes 41 to 44, and is covered with the insulating layer 13 together with the yokes 41 to 44 and the first to fourth MR elements 31 to 34. (See FIG. 2B).

この磁気カプラでは、図6に示したように、第1〜第4のMR素子31〜34がブリッジ接続されている。具体的には、第1および第3のMR素子31,33の一端同士が第1の接続点P1において接続され、第2および第4のMR素子32,34の一端同士が第2の接続点P2において接続され、第1のMR素子31の他端と第4のMR素子34の他端とが第3の接続点P3において接続され、第3のMR素子33の他端と第2のMR素子32の他端とが第4の接続点P4において接続されている。なお図6は、本実施の形態の磁気カプラにおける回路構成を表したものである。   In this magnetic coupler, as shown in FIG. 6, the first to fourth MR elements 31 to 34 are bridge-connected. Specifically, one ends of the first and third MR elements 31, 33 are connected at the first connection point P1, and one ends of the second and fourth MR elements 32, 34 are connected to the second connection point. The other end of the first MR element 31 and the other end of the fourth MR element 34 are connected at the third connection point P3, and the other end of the third MR element 33 is connected to the second MR element. The other end of the element 32 is connected at the fourth connection point P4. FIG. 6 shows a circuit configuration of the magnetic coupler according to the present embodiment.

以下、図6を参照して、信号電流Imによって形成される誘導磁界Hmを検出する方法について説明する。   Hereinafter, a method for detecting the induced magnetic field Hm formed by the signal current Im will be described with reference to FIG.

図6において、まず、誘導磁界Hmが印加されていない状態を考える。ここで読出電流i0をこのブリッジ回路に流したときの第1〜第4のMR素子31〜34の各抵抗値をR1〜R4とする。電源Vccからの読出電流i0は、第2の接続点P2で読出電流i1および読出電流i2の2つに分流される。そののち、第2のMR素子32と第3のMR素子33とを通過した読出電流i1と、第4のMR素子34と第1のMR素子31とを通過した読出電流i2とが第1の接続点P1において合流する。この場合、第2の接続点P2と第1の接続点P1との間の電位差Vは、
V=i1×R2+i1×R3=i2×R4+i2×R1
=i1×(R2+R3)=i2×(R4+R1) ……(1)
と表すことができる。
また、第4の接続点P4における電位V3および第3の接続点P3における電位V4は、それぞれ、
V2=V−i1×R2
V4=V−i2×R4
と表せる。よって、第4の接続点P4と第3の接続点P3との電位差V0は、
V0=V4−V2
=(V−i2×R4)−(V−i1×R2)
=i1×R2−i2×R4 ……(2)
となる。ここで、(1)式および(2)式から、
V0=R2/(R2+R3)×V−R4/(R4+R1)×V
={R2/(R2+R3)−R4/(R4+R1)}×V ……(3)
となる。このブリッジ回路では、外部磁界である誘導磁界Hmが印加されたときに、上記の式(3)で表された第4の接続点P4と第3の接続点P3との電位差V0を測定することにより、抵抗変化量が得られる。ここで、誘導磁界Hmが印加されたときに、抵抗値R1〜R4がそれぞれ変化量ΔR1〜ΔR4だけ変化したとすると、すなわち、誘導磁界Hmを印加後の抵抗値R1〜R4が、それぞれ
R1=R1+ΔR1
R2=R2+ΔR2
R3=R3+ΔR3
R4=R4+ΔR4
であるとすると、誘導磁界Hmの印加時における電位差V0は、式(3)より、
V0={(R2+ΔR2)/(R2+ΔR2+R3+ΔR3)−(R4+ΔR4)/(R4+ΔR4+R1+ΔR1)}×V ……(4)
となる。この電流センサでは、第1および第2のMR素子31,32の抵抗値R1,R2と、第3および第4のMR素子33,34の抵抗値R3,R4とは互いに逆方向の変化を示すように構成されているので、変化量ΔR4と変化量ΔR1とが打ち消し合うと共に、変化量ΔR3と変化量ΔR2とが打ち消し合うこととなる。このため、誘導磁界Hmの印加前後を比較した場合、式(4)の各項における分母の増加はほとんど無い。一方、各項の分子については、変化量ΔR2と変化量ΔR4とが必ず反対の符号を有するので増減が現れることとなる。
In FIG. 6, first, a state where the induction magnetic field Hm is not applied is considered. Here, the resistance values of the first to fourth MR elements 31 to 34 when the read current i0 is passed through the bridge circuit are R1 to R4. Read current i0 from power supply Vcc is split into two, read current i1 and read current i2, at second connection point P2. After that, the read current i1 that has passed through the second MR element 32 and the third MR element 33 and the read current i2 that has passed through the fourth MR element 34 and the first MR element 31 are the first Join at the connection point P1. In this case, the potential difference V between the second connection point P2 and the first connection point P1 is
V = i1 * R2 + i1 * R3 = i2 * R4 + i2 * R1
= I1 * (R2 + R3) = i2 * (R4 + R1) (1)
It can be expressed as.
The potential V3 at the fourth connection point P4 and the potential V4 at the third connection point P3 are respectively
V2 = V−i1 × R2
V4 = V−i2 × R4
It can be expressed. Therefore, the potential difference V0 between the fourth connection point P4 and the third connection point P3 is
V0 = V4-V2
= (V-i2 * R4)-(V-i1 * R2)
= I1 * R2-i2 * R4 (2)
It becomes. Here, from the equations (1) and (2),
V0 = R2 / (R2 + R3) × V−R4 / (R4 + R1) × V
= {R2 / (R2 + R3) -R4 / (R4 + R1)} * V (3)
It becomes. In this bridge circuit, when an induction magnetic field Hm, which is an external magnetic field, is applied, the potential difference V0 between the fourth connection point P4 and the third connection point P3 expressed by the above equation (3) is measured. Thus, the resistance change amount is obtained. Here, when the induction magnetic field Hm is applied, the resistance values R1 to R4 are changed by the change amounts ΔR1 to ΔR4, that is, the resistance values R1 to R4 after the induction magnetic field Hm is applied are R1 = R1 + ΔR1
R2 = R2 + ΔR2
R3 = R3 + ΔR3
R4 = R4 + ΔR4
Assuming that, the potential difference V0 at the time of applying the induction magnetic field Hm is expressed by the following equation (3):
V0 = {(R2 + ΔR2) / (R2 + ΔR2 + R3 + ΔR3) − (R4 + ΔR4) / (R4 + ΔR4 + R1 + ΔR1)} × V (4)
It becomes. In this current sensor, the resistance values R1, R2 of the first and second MR elements 31, 32 and the resistance values R3, R4 of the third and fourth MR elements 33, 34 show changes in opposite directions. Thus, the variation ΔR4 and the variation ΔR1 cancel each other, and the variation ΔR3 and the variation ΔR2 cancel each other. For this reason, when comparing before and after application of the induction magnetic field Hm, there is almost no increase in the denominator in each term of Equation (4). On the other hand, for the numerator of each term, the change amount ΔR2 and the change amount ΔR4 always have opposite signs, so that an increase / decrease appears.

仮に、第1〜第4のMR素子31〜34の全てが完全に同一の特性を有するものとした場合、すなわち、R1=R2=R3=R4=R、かつ、ΔR1=ΔR2=−ΔR3=−ΔR4=ΔRであるとした場合、式(4)は、
V0={(R+ΔR)/(2×R)−(R−ΔR)/(2×R)}×V
=(ΔR/R)×V
となる。
If all of the first to fourth MR elements 31 to 34 have completely the same characteristics, that is, R1 = R2 = R3 = R4 = R and ΔR1 = ΔR2 = −ΔR3 = − When ΔR4 = ΔR, the equation (4) is
V0 = {(R + ΔR) / (2 × R) − (R−ΔR) / (2 × R)} × V
= (ΔR / R) × V
It becomes.

このように、ΔR/R等の特性値について既知である第1〜第4のMR素子31〜34を用いるようにすれば、誘導磁界Hmの大きさを検出することができ、その誘導磁界Hmを発生する信号電流Imの大きさを推定することができる。すなわち、この磁気カプラによれば、薄膜コイル20をある電気回路に接続して信号電流Imを流すと共に、第1〜第4のMR素子31〜34からなるブリッジ回路に読出電流i0を供給することで、信号電流Imの変化が読出電流i0の変化に現れることとなる。したがって、互いに絶縁された複数の電気回路間の信号伝達を非接触で行うことができる。   In this way, if the first to fourth MR elements 31 to 34 that are known with respect to characteristic values such as ΔR / R are used, the magnitude of the induced magnetic field Hm can be detected, and the induced magnetic field Hm. Can be estimated. That is, according to this magnetic coupler, the thin film coil 20 is connected to a certain electric circuit to flow the signal current Im, and the read current i0 is supplied to the bridge circuit composed of the first to fourth MR elements 31 to 34. Thus, the change in the signal current Im appears in the change in the read current i0. Therefore, signal transmission between a plurality of electric circuits insulated from each other can be performed without contact.

本実施の形態の磁気カプラでは、第1のMR素子31における複数の帯状パターン311が、それ自身の延在方向における端縁から所定距離だけ離れた位置で連結部312によって互いに接続されているので、第1のMR素子31を流れるセンス電流i2は、帯状パターン311の端部311Zを流れることがない(図3(A)参照)。よって、センス電流i2は、帯状パターン311の端部311Zにおける磁化自由層61の磁化J61の配向乱れの影響を受けずに済み、印加される誘導磁界Hmと磁化自由層61の磁化J61の大きさとの関係におけるヒステリシスの発現が抑制される。第2〜第4のMR素子32〜34についても同様の作用が得られる。その結果、帯状パターン311,321,331,341の端部同士を接続した場合などと比べ、より高感度かつ高精度にコイルからの誘導磁界を検知することができる。   In the magnetic coupler of the present embodiment, the plurality of band-like patterns 311 in the first MR element 31 are connected to each other by the connecting portion 312 at a position away from the edge in the extending direction of the first MR element 31 by a predetermined distance. The sense current i2 flowing through the first MR element 31 does not flow through the end portion 311Z of the strip pattern 311 (see FIG. 3A). Therefore, the sense current i2 is not affected by the disorder of the orientation of the magnetization J61 of the magnetization free layer 61 at the end 311Z of the band-shaped pattern 311, and the magnitude of the applied induced magnetic field Hm and the magnetization J61 of the magnetization free layer 61 The expression of hysteresis in the relationship is suppressed. Similar effects can be obtained for the second to fourth MR elements 32 to 34. As a result, it is possible to detect the induced magnetic field from the coil with higher sensitivity and higher accuracy than when the end portions of the band-like patterns 311, 321, 331, 341 are connected to each other.

本実施の形態では、特に、帯状パターン311の延在方向における端縁311Tからの距離Lを、幅Wよりも大きくなるようにすることで、帯状パターン311の端部311Zにおける磁化自由層61の磁化J61の配向乱れの影響を確実に回避することができる。   In the present embodiment, in particular, the distance L from the edge 311T in the extending direction of the belt-like pattern 311 is made larger than the width W, so that the magnetization free layer 61 of the end portion 311Z of the belt-like pattern 311 has The influence of the orientation disorder of the magnetization J61 can be reliably avoided.

さらに、複数の帯状パターン311の幅方向の断面における両端面35を傾斜面とし、連結部312を、帯状パターン311の上面36および両端面35を覆うように形成することで、連結部312と帯状パターン311との間の接触抵抗を低減することができ、省電力化を図ることができる。   Further, both end surfaces 35 in the cross section in the width direction of the plurality of strip-shaped patterns 311 are inclined surfaces, and the connecting portion 312 is formed so as to cover the upper surface 36 and both end surfaces 35 of the strip-shaped pattern 311. The contact resistance with the pattern 311 can be reduced, and power saving can be achieved.

さらに、薄膜コイル20と第1〜第4のMR素子31〜34との間に、導電膜131によって分離された複数の絶縁膜132を含む中間層13を配置するようにしたので、中間層13が単層構造である場合と比べ、その絶縁耐圧を向上させることができる。したがって、中間層13全体の厚みを減らし、第1〜第4のMR素子31〜34と薄膜コイル20との距離をより近づけたとしても従来と同等以上の絶縁耐圧を確保することも可能である。その結果、全体構成のコンパクト化が実現されると共に、より微小な信号電流Imを薄膜コイル20に流した場合であっても誘導磁界Hmを正確に検出可能であることから駆動時の消費電力低減も実現できる。   Further, since the intermediate layer 13 including the plurality of insulating films 132 separated by the conductive film 131 is disposed between the thin film coil 20 and the first to fourth MR elements 31 to 34, the intermediate layer 13 Compared with the case where has a single layer structure, the withstand voltage can be improved. Therefore, even if the thickness of the entire intermediate layer 13 is reduced and the distance between the first to fourth MR elements 31 to 34 and the thin film coil 20 is made closer, it is possible to ensure a dielectric breakdown voltage equal to or higher than the conventional one. . As a result, the overall configuration can be made compact, and the power consumption during driving can be reduced because the induced magnetic field Hm can be accurately detected even when a smaller signal current Im flows through the thin film coil 20. Can also be realized.

また、本実施の形態の磁気カプラでは、第1〜第4のMR素子31〜34を面内方向において挟むように、軟磁性材料からなるヨーク41〜44を薄膜コイル20の巻回中心側および巻回外周側の双方に配置したので、薄膜コイル20から発生する誘導磁界Hmの強度低下を抑制し、その誘導磁界Hmを第1〜第4のMR素子31〜34に対して効率的に及ぼすことができる。よって、より微小な信号電流Imであっても誘導磁界Hmを正確に検出することができる。したがって、駆動時において従来よりも省電力化を図ることができる。特に、ヨーク41〜44を、第1〜第4のMR素子31〜34と同じく第2の階層L2に配置するようにしたので、第2の階層L2以外にある場合と比べ、誘導磁界Hmが、より効率的に第1〜第4のMR素子31〜34に及ぶようになる。   Further, in the magnetic coupler of the present embodiment, the yokes 41 to 44 made of a soft magnetic material are arranged on the winding center side of the thin film coil 20 and the first to fourth MR elements 31 to 34 in the in-plane direction. Since they are arranged on both sides of the outer periphery of the winding, the strength reduction of the induction magnetic field Hm generated from the thin film coil 20 is suppressed, and the induction magnetic field Hm is efficiently applied to the first to fourth MR elements 31 to 34. be able to. Therefore, the induced magnetic field Hm can be accurately detected even with a smaller signal current Im. Therefore, power saving can be achieved as compared with the conventional case. In particular, since the yokes 41 to 44 are arranged on the second level L2 in the same manner as the first to fourth MR elements 31 to 34, the induction magnetic field Hm is smaller than that in the case other than the second level L2. Thus, the first to fourth MR elements 31 to 34 are more efficiently reached.

また、本実施の形態の磁気カプラでは、薄膜コイル20が複数の直線パターン21を含み、それらが占める直線領域R21と積層方向において対応する位置に第1〜第4のMR素子31〜34を設けるようにしたので、曲線パターン22が占める曲線領域R22に対応した位置に設けた場合と比べ、安定した検出動作が発揮される。   In the magnetic coupler of the present embodiment, the thin film coil 20 includes a plurality of linear patterns 21, and the first to fourth MR elements 31 to 34 are provided at positions corresponding to the linear regions R21 occupied by the thin film coils 21 in the stacking direction. Since it did in this way, compared with the case where it provided in the position corresponding to curve area | region R22 which the curve pattern 22 occupies, the stable detection operation is exhibited.

また、本実施の形態の磁気カプラでは、薄膜コイル20の径方向における薄膜コイル20の最内周端縁と最外周端縁との中心位置CLが、薄膜コイル20の巻回外周側のヨーク42,44よりも薄膜コイル20の巻回中心側のヨーク41,43に近いので、第1〜第4のMR素子31〜34に対し、径方向において強度分布の偏りの小さい誘導磁界Hmが及ぶようになる。したがって、薄膜コイル20の径方向に延びる帯状パターン311,321,331,341において、径方向の全ての部分に亘って磁化自由層61の磁化J61が誘導磁界Hmに応じてほぼ一定の向きとなり、より正確な信号伝達を行うことができる。   In the magnetic coupler of the present embodiment, the center position CL between the innermost peripheral edge and the outermost peripheral edge of the thin film coil 20 in the radial direction of the thin film coil 20 is the yoke 42 on the winding outer peripheral side of the thin film coil 20. , 44 is closer to the yokes 41, 43 on the winding center side of the thin film coil 20, so that the induction magnetic field Hm with a small intensity distribution in the radial direction reaches the first to fourth MR elements 31 to 34. become. Therefore, in the strip-like patterns 311, 321, 331, and 341 extending in the radial direction of the thin film coil 20, the magnetization J61 of the magnetization free layer 61 is in a substantially constant direction according to the induction magnetic field Hm over all radial portions. More accurate signal transmission can be performed.

また、本実施の形態の磁気カプラでは、第1から第4のMR素子31〜34を用いてそれらをブリッジ接続するようにしたので、薄膜コイル20を流れる信号電流Imの変化をより高精度に検出することができる。   Further, in the magnetic coupler of the present embodiment, the first to fourth MR elements 31 to 34 are used for the bridge connection, so that the change in the signal current Im flowing through the thin film coil 20 can be made with higher accuracy. Can be detected.

<第1の実施の形態の変形例>
上記実施の形態では、帯状パターン311の平面形状を矩形とし、延在方向における端縁311Tの輪郭を直線状とした。しかしながら、図7に示した本実施の形態の変形例のように、帯状パターン311の端縁311Tの輪郭を曲線状とすれば、帯状パターン311の端部の磁化自由層61において、延在方向(Y軸方向)と異なる方向の磁化J61(を有する磁区)の発生が抑制され、全体としての磁化J61の配向性を高めることができる。その結果、端縁311Tの輪郭が直線である場合と比べ、帯状パターン311のうち、誘導磁界Hmを検出する際に利用可能な有効領域を広げることができ、検出感度を高めることができる。
<Modification of the first embodiment>
In the above embodiment, the planar shape of the strip-shaped pattern 311 is rectangular, and the contour of the edge 311T in the extending direction is linear. However, as in the modification of the present embodiment shown in FIG. 7, if the contour of the edge 311T of the strip pattern 311 is curved, the extending direction in the magnetization free layer 61 at the end of the strip pattern 311 Generation of magnetization J61 (having magnetic domains) in a direction different from (Y-axis direction) is suppressed, and the orientation of magnetization J61 as a whole can be enhanced. As a result, compared with the case where the outline of the edge 311T is a straight line, the effective area that can be used when detecting the induced magnetic field Hm in the strip pattern 311 can be expanded, and the detection sensitivity can be increased.

[第2の実施の形態]
次に、図8および図9を参照して、本発明における第2の実施の形態としての磁気カプラについて説明する。図8(A)は、本実施の形態の磁気カプラの要部(第1のMR素子31の周辺)の平面構成を表しており、上記第1の実施の形態の図2(A)に対応するものである。また、図8(B)は、図8(A)のVIIIB−VIIIB線に沿った矢視方向の断面図であり、上記第1の実施の形態の図2(B)に対応するものである。
[Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the magnetic coupler as 2nd Embodiment in this invention is demonstrated. FIG. 8A shows the planar configuration of the main part (the periphery of the first MR element 31) of the magnetic coupler of the present embodiment, and corresponds to FIG. 2A of the first embodiment. To do. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line VIIIB-VIIIB in FIG. 8A, and corresponds to FIG. 2B of the first embodiment. .

この磁気カプラでは、上記第1の実施の形態の磁気カプラと異なり、第1〜第4のMR素子31〜34に含まれる帯状パターン311,321,331,341がY軸方向ではなくX軸方向に延在している。帯状パターン311,321,331,341では、図9に示したように、それぞれ、磁化固定層63の磁化J63が+Y方向を向き、無負荷状態での磁化自由層61の磁化J61は−X方向に向いている。なお、図9は、本実施の形態の帯状パターン311,321,331,341の構成を表す分解斜視図である。   In this magnetic coupler, unlike the magnetic coupler of the first embodiment, the band-like patterns 311, 321, 331, 341 included in the first to fourth MR elements 31 to 34 are not in the Y-axis direction but in the X-axis direction. It extends to. In the band-shaped patterns 311, 321, 331, and 341, as shown in FIG. 9, the magnetization J63 of the magnetization fixed layer 63 faces the + Y direction, and the magnetization J61 of the magnetization free layer 61 in the no-load state is in the −X direction. Suitable for FIG. 9 is an exploded perspective view showing the configuration of the belt-like patterns 311, 321, 331, 341 of the present embodiment.

本実施の形態の磁気カプラにおいても、上記第1の実施の形態と同様の効果(高感度化、高精度化などの効果)が得られる。特に、ヨーク41〜44の存在により、複数の帯状パターン311,321,331,341の各々に及ぶ誘導磁界Hmの強度が高まるだけでなく偏りも小さくなるので、隣り合う帯状パターン311,321,331,341同士の抵抗値のばらつきが低減される。よって、より正確な信号伝達を行うことができる。   Also in the magnetic coupler of the present embodiment, the same effects as the first embodiment (effects such as higher sensitivity and higher accuracy) can be obtained. In particular, the presence of the yokes 41 to 44 not only increases the intensity of the induced magnetic field Hm that extends to each of the plurality of strip patterns 311, 321, 331, and 341, but also reduces the bias. , 341, the variation in resistance value is reduced. Therefore, more accurate signal transmission can be performed.

以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、4つの磁気抵抗効果素子を備える例を挙げたが、その数は特に限定されるものではない。   Although the present invention has been described with reference to some embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, an example in which four magnetoresistive elements are provided has been described, but the number is not particularly limited.

また、上記実施の形態では、複数の帯状パターン311,321,331,341を互いに直列接続する場合について説明するようにしたが、例えば図10に示したように、それらを互いに並列接続するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the plurality of strip patterns 311, 321, 331, 341 are connected in series is described. However, for example, as shown in FIG. May be.

また、上記実施の形態では、薄膜コイルが存在する第1の階層と、MR素子が位置する第2の階層とを全面的に分離するように中間層を配設したが、これに限定されるものではない。すなわち、中間層は、厚み方向における薄膜コイルとMR素子との重複領域を少なくとも占めるように、第1および第2の階層に沿って延在していればよいのであって、面内方向において複数の領域に分割して配置されていてもよい。   In the above-described embodiment, the intermediate layer is disposed so as to completely separate the first layer in which the thin film coil exists and the second layer in which the MR element is located. However, the present invention is not limited to this. It is not a thing. That is, the intermediate layer only needs to extend along the first and second layers so as to occupy at least the overlapping region of the thin film coil and the MR element in the thickness direction. It may be divided and arranged in these areas.

また、上記実施の形態等では、例えば図2(B)に示したように、基体の側から第1の階層と、中間層と、第2の階層とを順に積層するようにしたが、その積層順序はこれに限定されるものではない。すなわち、基体10の側から第2の階層と、中間層と、第1の階層L1とを順に積層するようにしてもよい。   In the above-described embodiment and the like, for example, as shown in FIG. 2B, the first layer, the intermediate layer, and the second layer are sequentially stacked from the base side. The stacking order is not limited to this. That is, you may make it laminate | stack a 2nd hierarchy from the base | substrate 10 side, an intermediate | middle layer, and the 1st hierarchy L1 in order.

本発明の磁気カプラは、入出力間の電気的絶縁やノイズ遮断を行いつつ信号伝達を可能とするものであり、例えば通信用信号アイソレータとして用いることができる。具体的には、例えばスイッチング電源における1次側と2次側との間で、電気的に絶縁した状態で電気信号を伝達する部品としての使用が考えられる。この通信用信号アイソレータとしては、従来フォトカプラやパルストランスが用いられているが、本発明の磁気カプラは応答性に優れる(信号伝送の遅延が少ない)、使用可能温度範囲が広い、経年変化が小さいなどの利点を有することから、それらの代替品としての利用が期待できる。   The magnetic coupler of the present invention enables signal transmission while performing electrical insulation between input and output and noise shielding, and can be used as, for example, a communication signal isolator. Specifically, for example, use as a component that transmits an electrical signal in an electrically insulated state between a primary side and a secondary side in a switching power supply is conceivable. As this signal isolator for communication, a photocoupler and a pulse transformer are conventionally used. However, the magnetic coupler of the present invention has excellent responsiveness (low signal transmission delay), a wide usable temperature range, and a secular change. Since it has advantages such as being small, it can be expected to be used as a substitute for them.

本発明における第1の実施の形態としての磁気カプラの構成を表す平面図である。It is a top view showing the structure of the magnetic coupler as 1st Embodiment in this invention. 図1に示した磁気カプラの要部を拡大した平面図および断面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view and cross-sectional view of a main part of the magnetic coupler shown in FIG. 1. 図2に示した磁気抵抗効果素子の詳細な構成を表す平面図および断面図である。FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of the magnetoresistive effect element illustrated in FIG. 2. 図2に示した磁気抵抗効果素子における帯状パターンの詳細な構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the detailed structure of the strip | belt-shaped pattern in the magnetoresistive effect element shown in FIG. 図1に示した磁気カプラにおける中間層の詳細な構成を表す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a detailed configuration of an intermediate layer in the magnetic coupler illustrated in FIG. 1. 図1に示した磁気カプラにおける回路図である。It is a circuit diagram in the magnetic coupler shown in FIG. 図2に示した磁気抵抗効果素子の変形例としての帯状パターンにおける磁区構造を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the magnetic domain structure in the strip | belt-shaped pattern as a modification of the magnetoresistive effect element shown in FIG. 本発明における第2の実施の形態としての磁気カプラの要部構成を表す平面図および断面図である。It is the top view and sectional drawing showing the principal part structure of the magnetic coupler as 2nd Embodiment in this invention. 図8に示した磁気カプラにおける帯状パターンの構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the strip | belt-shaped pattern in the magnetic coupler shown in FIG. 図1に示した磁気カプラにおける変形例としての磁気抵抗効果素子の構成を表す平面図。The top view showing the structure of the magnetoresistive effect element as a modification in the magnetic coupler shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…基体、11,12,14…絶縁層、13…中間層、20…薄膜コイル、20S,20E…端子、R21…直線領域、21…直線パターン、R22…曲線領域、22…曲線パターン、31〜34…第1〜第4の磁気抵抗効果素子、35…端面、36…上面、311,321,331,341…帯状パターン、312…連結部、41〜44…ヨーク、51〜54…永久磁石層、61…磁化自由層、62…中間層、63…磁化固定層、64…反強磁性層、J61,J63…磁化。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Base | substrate, 11, 12, 14 ... Insulating layer, 13 ... Intermediate | middle layer, 20 ... Thin film coil, 20S, 20E ... Terminal, R21 ... Linear area | region, 21 ... Linear pattern, R22 ... Curve area | region, 22 ... Curve pattern, 31 34 ... First to fourth magnetoresistive effect elements 35 ... End face 36 ... Upper surface 311, 321, 331, 341 ... Strip pattern, 312 ... Connection part 41-44 ... Yoke 51-54 ... Permanent magnet Layer 61, magnetization free layer, 62 intermediate layer, 63 magnetization fixed layer, 64 antiferromagnetic layer, J61, J63 magnetization.

Claims (7)

コイルと、前記コイルを流れる電流によって生ずる誘導磁界を検知する磁気抵抗効果素子と、一対のヨークとを備え、
前記磁気抵抗効果素子は、帯状に延在すると共に自らの延在方向における端縁から所定距離の位置で連結部によって互いに接続された複数のサブ素子を有し、
前記複数のサブ素子は、積層方向において前記コイルの直線領域と対応する位置に配置されており、
前記コイルの巻回中心側に前記コイルの直線パターンと平行に積層方向に配置された前記一対のヨークのうち一方のヨークは、前記コイルの巻回外周側に前記コイルの直線パターンと平行に積層方向に配置された前記一対のヨークのうち他方のヨークよりも前記一対のヨークのうち一方のヨークと平行に積層方向に配置された前記コイルの最内周端縁である最内周に位置する直線パターンにおける巻回中心側の側面位前記一対のヨークのうち他方のヨークと平行に積層方向に配置された前記コイルの最外周端縁である最外周に位置する直線パターンにおける巻回外周側の側面位置との間に位置する第1の中心位置の近くに設けられていることにより、
前記一対のヨークのうち一方のヨークの巻回中心側の側面位置と前記一対のヨークのうち他方のヨークの巻回外周側の側面位置との間に位置する第2の中心位置が前記第1の中心位置より前記コイルの巻回外周側に位置することを特徴とする磁気カプラ。
A coil, a magnetoresistive effect element that detects an induced magnetic field generated by a current flowing through the coil, and a pair of yokes;
The magnetoresistive effect element has a plurality of sub-elements extending in a strip shape and connected to each other by a connecting portion at a predetermined distance from an edge in the extending direction of the magnetoresistive effect element
The plurality of sub-elements are arranged at positions corresponding to the linear regions of the coil in the stacking direction,
One yoke of the pair of yokes arranged in the stacking direction parallel to the linear pattern of the coil on the winding center side of the coil is stacked parallel to the linear pattern of the coil on the winding outer periphery side of the coil It is located in the innermost circumference which is the innermost circumference edge of the coil arranged in the lamination direction in parallel with one yoke of the pair of yokes rather than the other yoke of the pair of yokes arranged in the direction. wound periphery in the linear pattern located on the outermost periphery, which is the outermost edge of the coil disposed on the other yoke and parallel to the stacking direction of the winding center side of the side position location and the pair of yokes in the linear pattern By being provided near the first central position located between the side surface position on the side ,
A second center position located between a side position on the winding center side of one yoke of the pair of yokes and a side position on the winding outer periphery side of the other yoke of the pair of yokes is the first position. A magnetic coupler, wherein the magnetic coupler is located closer to the outer periphery of the coil than the center position of the coil .
前記複数のサブ素子は、互いに直列または並列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気カプラ。   The magnetic coupler according to claim 1, wherein the plurality of sub-elements are connected to each other in series or in parallel. 前記連結部は非磁性導体からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁気カプラ。   The magnetic coupler according to claim 1, wherein the connecting portion is made of a nonmagnetic conductor. 前記複数のサブ素子は、自らの延在方向と直交する幅方向における両端面が傾斜したものであり、
前記連結部は、前記サブ素子の幅方向に延在し、かつ、前記サブ素子の上面および前記両端面を覆うように形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の磁気カプラ。
The plurality of sub-elements are inclined at both end faces in the width direction perpendicular to the extending direction of the sub-element,
The connecting portion extends in the width direction of the sub-element, and is formed so as to cover the upper surface and the both end faces of the sub-element. The magnetic coupler according to item 1.
前記サブ素子の延在方向における端縁からの所定距離は、前記サブ素子の幅よりも大きい
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁気カプラ。
5. The magnetic coupler according to claim 1, wherein a predetermined distance from an end edge in the extending direction of the sub-element is larger than a width of the sub-element.
前記サブ素子は、スピンバルブ構造を有する積層体であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁気カプラ。   The magnetic coupler according to claim 1, wherein the sub-element is a stacked body having a spin valve structure. 前記サブ素子の、延在方向における端縁は、曲線からなる輪郭を有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の磁気カプラ。   7. The magnetic coupler according to claim 1, wherein an edge of the sub-element in an extending direction has a curved outline.
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