JP6924453B1

JP6924453B1 - Ｇｓｒセンサ素子の製造方法

Info

Publication number: JP6924453B1
Application number: JP2020142183A
Authority: JP
Inventors: 本蔵　義信; 義信本蔵; 栄喜菊池; 晋平本蔵; 淳一田辺
Original assignee: magnedesign cooperation
Current assignee: magnedesign cooperation
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2040-08-26
Also published as: JP2022037949A

Abstract

【課題】ＧＳＲセンサのＧＳＲ特性を実現するＧＳＲセンサ素子、アモルファス磁性ワイヤの張力熱処理方法およびＧＳＲセンサ素子の製造方法を提供する。【解決手段】ＧＳＲセンサ素子の製造方法は、磁性ワイヤを５０ｋｇ／ｍｍ２〜１００ｋｇ／ｍｍ２の大きさの張力で引き出し、溝が形成されている基板２１を把持・固定する基板ホルダー２２のテーパ部２２１に塗布した粘着剤で磁性ワイヤの両端を仮固定して、磁性ワイヤに１０ｋｇ／ｍｍ２〜６０ｋｇ／ｍｍ２程度の残存張力を保持し、感光性樹脂を基板全面に塗布した後、熱処理温度２５０℃〜３５０℃の張力熱処理を実施して、磁性ワイヤを基板に固定すると同時に、磁性ワイヤの磁気特性を回復し、かつ、ＧＳＲ特性を発現させる。【選択図】図２

Description

本発明は、アモルファス磁性ワイヤを感磁体とするＧＳＲセンサ素子にて、ＧＳＲ特性を改善したＧＳＲセンサ素子の製造方法に関する。

超高感度マイクロ磁気センサには、ＦＧセンサ（特許文献１）、ＭＩセンサ（特許文献２）およびＧＳＲセンサ（特許文献３）が知られている。それらの磁気センサの素子の構造は、アモルファス磁性ワイヤを感磁体として、その周りにコイルを巻いて、ワイヤ内部に生じる磁化の変化を検出するタイプの磁気センサである。

ＦＧセンサ、ＭＩセンサおよびＧＳＲセンサを比較すると、適用されているパルス周波数は、ＦＧセンサ、ＭＩセンサおよびＧＳＲセンサの順に、ＫＨｚ帯、ＭＨｚ帯、ＧＨｚ帯と順次高周波化してきている。高周波の表皮効果（非特許文献１）のために、磁気センサの特性はアモルファス磁性ワイヤ（以下、磁性ワイヤまたはワイヤという。）の表面近傍の磁化特性に左右されるようになってきている。

磁性ワイヤは、ＦＧセンサにおいては５００℃の高温で熱処理して、ワイヤの磁気特性、特に透磁率特性を改善して使用している。つまり、ワイヤの断面全体としての磁気特性を向上させている。
ＭＩセンサにおいては、２０ｋｇ／ｍｍ^２の張力を負荷して５００℃の温度で張力熱処理（非特許文献２）を施して、磁気特性はやや低下するが、重要なワイヤのＭＩ特性を改善して使用している。つまり、ワイヤの磁区構造を表面磁区とコア磁区の２相構造として、表面近傍に９０度磁壁を使って磁化回転を容易にしてＭＩ効果を実現している。
しかし、これらの熱処理方法をＧＳＲセンサに適用した場合、ひねり応力が強く残存し、かつ良好なＧＳＲ特性を得ることができないことが分かった。つまりコイル出力特性は、外部磁界に対して正弦関数関係からずれを示してしまうことが分かった。

ここで、本発明における素子の製造工程の概略を、図１〜３を用いて説明する。
図１に示す磁性ワイヤ整列装置（特許文献４）を使って、ワイヤを巻き付けたボビンからワイヤを引出クランプで掴み、５０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２程度の一定張力で基板上部に引き出して、基板の左側で停止する。なお、基板には溝が形成され、溝内には検出コイルを構成する下部コイルが形成されて絶縁性レジストが薄く塗布されている。また、基板は台座（基板ホルダー）に把持・固定されている。
次に、まず台座をワイヤ引き出し線まで上昇させて、基板の溝との位置合わせを行った後、図２に示すように、さらに台座を上昇させて、台座のテーパ部の接着剤に押し当てて仮止めする。ワイヤを台座の左側で切断してから、台座が下降し、次にワイヤ設置溝の幅だけ横方向に移動する。以上の動作を繰り返して、ワイヤを基板全面に整列させる。その後、装置から基板を台座ごと取り出して、低温張力処理を施す。続いて、台座から基板を取り出して、ワイヤに巻き付けるコイルを製作し、基板電極とコイル端子およびワイヤ端子を接続して、図３に示すようなウェハ状態の素子（素子の集合体）を製作する。最後に、基板から素子を切り出して（個片化という。）、ＧＳＲセンサ素子を製造する。

ＧＳＲ素子は、ＧＨｚパルスを通電するため、ＭＩセンサなどに比べて表面の磁気特性に敏感である。ＭＩセンサ素子ではワイヤの巻き癖による表面のひねり応力などの残留についてはほとんど無視しているが、ＧＳＲ素子では無視できない。

そこで、その製作工程において、ワイヤ内に残留する巻き癖とそれによって生じるひねり応力を解消するために、磁性ワイヤの弾性限界以上の一様な張力を負荷して、それを解消することにした。
ワイヤの引張試験を行った結果を図４に示す。引張の変位量と荷重について破断までの動きを破線で示し、比例限の直線は実線で示している。弾性限は４．０ｇから弾性限界の張力は、４０ｋｇ／ｍｍ^２であることが得られた。ワイヤを整列させる際に、５０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２程度の張力を負荷して、ワイヤを引き出して、ワイヤの巻き癖を解消することにした。

しかし、弾性限界以上で引っ張った場合、ワイヤ内部に張力が残り磁気特性が大幅に低下する。そこで、基板に整列させたワイヤを、接着剤で仮固定し、その後接着剤をキュアしてワイヤを本固定する際の熱処理において、ワイヤの張力をある程度積極的に残存させて、その張力を活用して、低温の張力熱処理をすれば、張力は解放され磁気特性が回復し、ＧＳＲ特性が出現することを見出した。もっともＧＳＲ特性を安定的に発現するためには、ワイヤの磁気特性とＧＳＲ効果の背反現象を踏まえた、適切な張力熱処理方法の確立が求められることとなった。

特開平１−１６３６８６号公報ＷＯ２００３／０７１２９９公報特開２０１６−１５１４１３号公報特開２０１９−２０３７６３号公報

毛利佳年雄著、「磁気センサ理工学」、ｐ２６、コロナ社(1998) 99 NAGOYA International Workshop on AMORPHOUS WIRES, FILMS & MICRO MAGNETIC SENSORS; S.Ueno, "Cold drawn and tension annealed amorphous wires"

ＧＳＲ素子の製造工程において、ワイヤに軸方向に弾性限界以上の一様な張力を負荷し、円周方向応力を負荷した場合、ワイヤの巻き癖に起因する表面に残留するひねり応力は低減できる。しかし、図５に示すように、応力負荷の場合はワイヤの透磁率が大幅に低下してしまう。また応力を開放したとしても磁気特性は十分回復することはできない。

さらに、応力を解放した状態（２ｋｇ／ｍｍ^２）で、３００℃×１ｈｒの熱処理をしても、図６に示すように、ＧＳＲ特性を得ることはできない。ＧＳＲ特性を実現するためには、ある程度の張力をワイヤに負荷した状態（４０ｋｇ／ｍｍ^２）で、適切な熱処理を行うことが必要である、そこで、基板に整列したワイヤを接着剤で仮止めして、張力を負荷する張力熱処理を見出すことにした。

また、磁気特性の回復に及ぼす張力と熱処理温度の影響を調査した。磁気特性とＧＳＲ特性を両立できる適切な張力熱処理条件を見出すことが本発明の課題である。

本発明者らは、基板に整列状態のワイヤの張力熱処理条件について、鋭意研究した。
基板に整列したワイヤに、張力を１０ｋｇ／ｍｍ^２程度から７０ｋｇ／ｍｍ^２程度残存させて、熱処理温度を２００℃から４００℃まで変化させて、ＧＳＲ特性の発現の有無を確認した。なお、熱処理時間は１ｈｒとした。その結果を表１に示す。
歪み率が低いほどＧＳＲ特性が発現することから、歪み率２％以下の場合は「〇」とし、１％を超える場合は「×」とした。

張力熱処理における張力と熱処理の影響を調査した結果（表１）より、
先ず、張力が負荷されていない場合（張力０ｋｇ／ｍｍ２）には、ＧＳＲ特性は発現しない。これは、十分な大きさを持つ表面磁区が形成されないためと考えられる。また、張力が負荷されていても、熱処理の加熱温度が２００℃では、内部張力が解消されず、内部歪みの大きな状態のままになっているものと考えられる。一方４００℃では、コア磁区の形成が進み、９０度磁壁がワイヤ表面近くに接近し、ＭＩ効果が生じやすい磁区構造になってしまうものと思われる。
さらに、張力が７０ｋｇ／ｍｍ^２の場合には、ＧＳＲ特性は発現するが、透磁率が低下して十分な磁気センサ感度を得ることができず、好ましくない。
以上の結果から、ＧＳＲ特性を実現できる張力熱処理条件としては、張力は１０〜６０ｋｇ／ｍｍ^２で、熱処理温度は２５０〜３５０℃での実施が望ましいことが得られた。

次に、ワイヤに張力を負荷した状態で、熱処理温度を変えて、ワイヤの磁気特性（透磁率）の変化を調査した。その結果を図７に示す。ここで、張力は０〜７０ｋｇ／ｍｍ^２、熱処理温度は２００〜５００℃にて熱処理時間は１ｈｒとした。

アモルファス磁性ワイヤの熱処理は、再結晶化温度５５０℃を考慮して５００℃の温度で実施される。張力を負荷すればするほど、磁気特性は大幅に低下する。大きな張力を負荷した場合、５００℃の温度域でも、再結晶化が進行し、磁気特性を大幅に低下させてしまうと考えられる。
３００℃で熱処理すると、張力が大きくなるにつれて磁気特性が向上し、４０ｋｇ／ｍｍ^２程度で最高値を示し、それ以上では磁気特性の低下が生じてくる。これは、張力の力を借りて、内部歪みの緩和が進行しやすくなったためと思われる、さらに弾性限界以上の４０ｋｇ／ｍｍ^２以上では、原子の拡散が生じて再結晶に近い現象が進行しているためと考えられる。
３５０℃では、両方の中間的挙動を示している。そして、２５０℃では、最適張力が５０ｋｇ／ｍｍ^２程度で最高値を示し、総じて３００℃に近い挙動を示している。
他方、２００℃では、５０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２の張力を負荷して低下した磁気特性の回復は見られなかった。温度が低すぎて、内部歪みの緩和が進まないためと思われる。

以上の結果から、磁気特性としては、張力が１０ｋｇ／ｍｍ^２程度の場合には３５０℃、張力が６０ｋｇ／ｍｍ^２程度の場合には２５０℃と低めの温度を採用した方がよいことが分かる。

ワイヤの熱処理温度は、温度が高い程、磁気特性、特に透磁率特性が向上し、センサの出力感度は向上するので、２５０℃以上が好ましいが、４００℃ではＧＳＲ特性が低下する。また基板上の電子回路を破損する危険が増大するので、３５０℃以下が好ましい。

ワイヤの張力については、ワイヤを基板に整列させる際に、弾性限界上の張力で引き出して、ワイヤの巻き癖を解消して、ワイヤ表面のひねり応力を消失させる。その上で、ワイヤを粘着剤で仮止めし、その後装置から取り出し基板全面に感光性樹脂を塗布して、熱処理をして基板に固定する。
熱処理の際張力が大きい程、ＧＳＲ特性、つまり良好な正弦関数関係が得られるので、１０ｋｇ／ｍｍ^２以上が好ましいが、７０ｋｇ／ｍｍ^２では磁気特性が低下してセンサ感度が小さくなるので、６０ｋｇ／ｍｍ^２以下がは好ましい。

熱処理の仕方は、一般的には温度を一定に管理した炉内で行うことが好ましい。簡易的にはオーブンの上で行ってもよい。

ワイヤを張力熱処理した後、基板のワイヤの周りに上部コイルを取り付けて下部コイルと一体化することによって検出コイルを形成し、また外部電子回路と接続する４個の電極、つまり電源用電極２個とコイル電圧取り出し用の電極２個、およびワイヤ端子、コイル端子との連結によりＧＳＲセンサ素子の集合体からなる素子基板を完成させる。次いで、余分なワイヤを切断して、台座（基板ホルダー）から素子基板を取り出し、それを素子単位に切断して個片化し、ＧＳＲセンサ素子が得られる。

本発明により、優れたＧＳＲ特性を有するＧＳＲセンサ素子が可能となる。

磁性ワイヤ整列装置の構成を示す概念図で、磁性ワイヤが一定の張力を負荷され、４個のチャックで固定されている状態を示す。磁性ワイヤが、粘着剤が塗布されている基板ホルダーのテーパ部に押し付けられて接着して固定されているとともに溝内に配置されている状態を示す。 1枚の基板に作製したＧＳＲセンサ素子の集合体とその単位素子の概念図である。アモルファス磁性ワイヤの引張試験結果と弾性限界を示す。張力負荷とそれを解放したときの磁性ワイヤの磁気特性の試験結果を示す。ＧＳＲ特性に及ぼす張力の影響を示す。磁性ワイヤの磁気特性（透磁率）に及ぼす張力と熱処理温度の影響を示す。ＧＳＲセンサ素子の概念図である。

本発明の実施形態は、
電極配線基板と、
歪み率１％以下のＧＳＲ特性を有する感磁体であるアモルファス磁性ワイヤと、
前記アモルファス磁性ワイヤの周りに巻回した検出コイルと、
前記アモルファス磁性ワイヤの端部および前記検出コイルの端部に外部の集積回路と連結するための４つの電極とを備えるＧＳＲセンサ素子において、
（１）前記電極配線基板の溝に下部コイルを形成し、前記下部コイルを感光性樹脂で被覆し、
（２）前記溝に、弾性限界以上の張力が負荷された前記アモルファス磁性ワイヤを整列し、
（３）前記電極配線基板を把持・固定する基板ホルダーの両端部にて、前記アモルファス磁性ワイヤは前記張力を残存させるために粘着剤で仮止めされ、
（４）前記アモルファス磁性ワイヤが整列配置された前記電極配線基板の全面に感光性樹脂を塗布し、
（５）前記アモルファス磁性ワイヤに２５０℃〜３５０℃の張力熱処理を施して前記アモルファス磁性ワイヤを固定し、
（６）前記電極配線基板上の前記アモルファス磁性ワイヤの上部に前記下部コイルと接続する上部コイルを形成し、
（７）前記アモルファス磁性ワイヤの両端部および前記下部コイルと前記上部コイルとからなる検出コイルの両端部に接続されている電極をそれぞれ形成し、
（８）前記アモルファス磁性ワイヤと前記検出コイルと前記電極とからなる素子の集合体を個片化することを特徴とするＧＳＲセンサ素子の製造方法。

これにより、ＧＳＲ特性の優れたＧＳＲセンサ素子の製造が可能となる。
以下、各製造工程について、図１〜３を用いて説明する。
工程（１）は、基板にアモルファス磁性ワイヤ（以下、ワイヤまたは磁性ワイヤという。）を整列させるための前工程である。
所定の大きさの基板の全面に、予めワイヤを整列するための多数の溝を加工し、それらの溝に下部コイルを形成する。下部コイルは感光性樹脂を塗布して被覆する。この基板を下部コイル付基板という。
次工程の磁性ワイヤ整列装置（図１）を使って下部コイル付基板にワイヤを整列するために、下部コイル付基板を基板固定台２２にセットする。このセットに先立って、ワイヤの整列方向にテーパ部を有する基板ホルダー２３に下部コイル付基板を把持・固定する。したがって、基板固定台２２には下部コイル付基板（以下、基板２１という。）を把持・固定した基板ホルダー２２がセットされる。

工程（２）は、下部コイルが形成されている溝に、弾性限界以上の張力が負荷されているワイヤを整列する工程である。すなわち、図１に示す磁性ワイヤ整列装置を用いて、下部コイルが形成されている基板２１の溝に磁性ワイヤ６１を整列する工程である。

工程（３）は、基板を把持・固定する基板ホルダーの両端部にて、磁性ワイヤの張力を残存させるために磁性ワイヤを粘着剤で仮止めする工程である。
前の工程からの一連の動作であって、所定の張力を負荷した磁性ワイヤを溝に整列させた後にその張力を残存させるための磁性ワイヤを仮止めする工程である。

図１において、磁性ワイヤ６０を巻き付けたワイヤボビン１１から磁性ワイヤ６０を引き出しチャック１５で掴み、図４に示す磁性ワイヤの弾性限界以上の張力、すなわち５０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２程度の一定張力で基板２１の上部に引き出して、基板固定台２３の右側で停止する。同時に、固定チャック１４、切断チャック（４１ａ、４１ｂ）により、磁性ワイヤ６０は掴まれる。
これにより、磁性ワイヤ６０には５０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２程度の張力が負荷される。

先ず、基板固定台２３をワイヤ引き出し線まで上昇させて、磁性ワイヤ６０を基準線にして基板２１の溝との位置合わせを行なう。その後、図２に示すように、さらに基板固定台２３を上昇させ、基板ホルダー２２のテーパ部２２１の粘着剤に押し当てて仮止めする。
次に、磁性ワイヤ６０を基板ホルダー２２の左側（切断チャック４１ａ、４１ｂの中間位置）で切断してから、切断チャック４１ｂおよび引き出しチャック１５は磁性ワイヤ６０を解放し、基板固定台２３を下降し、次の磁性ワイヤ６０を整列させるに一定の幅だけ横方向に移動する。以上の動作を繰り返して基板２１の全面に磁性ワイヤ６０を整列させる。

これにより、磁性ワイヤに負荷されていた５０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２程度の張力は、上記のチャックから解放されて低下されるが、磁性ワイヤ６０はテーパ部２２１に押し当てられた粘着剤の粘着力でもって上記張力が残存することになる。粘着剤の種類による粘着力の強弱、テーパ部の傾きなどにより１０〜６０ｋｇ／ｍｍ^２程度に制御することが好ましい。
一方、この状態におけるワイヤの磁気特性は、図５に示すように大きく低下したままである。

工程（４）は、アモルファス磁性ワイヤおよび基板に感光性樹脂を塗布する工程である。
工程（５）は、先に感光性樹脂を塗布したアモルファス磁性ワイヤを２５０℃〜３５０℃の張力熱処理を行う工程である。

磁性ワイヤ整列装置１から、残存張力が保持されている磁性ワイヤ６０が整列している基板２２を基板ホルダー２２ごと取り出して、磁性ワイヤ６０が整列配置している全面に感光性樹脂、例えば絶縁性と熱硬化性を有する感光性樹脂を塗布する。
次いで、熱処理を行う。熱処理温度は２５０℃〜３５０℃にて、熱処理時間は１ｈｒ程度でよい。
この低温張力熱処理により、図６に示すようにＧＳＲ特性を発現させることが可能となる。と同時に、磁性ワイヤ６０を基板２１に固定する。

工程（６）は、基板上のアモルファス磁性ワイヤの上部に下部コイルと接続する上部コイルを形成する工程である。
工程（７）は、アモルファス磁性ワイヤの両端部および下部コイルと上部コイルとからなる検出コイルの両端部と接続されている電極をそれぞれ形成する工程である。

張力熱処理後、基板２１と基板ホルダー２２を一体的に連結している磁性ワイヤ６０を基板２１の両側で切断し、基板ホルダー２２から基板２１を取り出す。
検出コイルを構成する下部コイルが形成され、感磁体の磁性ワイヤが整列されている基板２１に、
下部コイルに接続する上部コイルを形成して検出コイルを完成させ、外部の電子回路と接続する４個の電極、すなわち検出コイル用の電極２個と磁性ワイヤ用の電極２個を形成した単位素子を基板の全面に作製する（図３）。
なお、基板２１に塗布された感光性樹脂は、上部コイルや電極を形成するにあたって不要な場合は取り除いてもよい。あるいは、予め感光性樹脂の塗布を省略してもよい。

工程（８）は、基板と感磁体であるアモルファス磁性ワイヤとその周りに巻回する検出コイルおよび４個の電極からなる素子の集合体を個片化する工程である。

以上からなる最後の工程は、図３に示すように所定のサイズの基板上に整列配置されたアモルファス磁性ワイヤ、その周りに形成された検出コイルおよび外部の電子回路と接続するための４個の電極からなる単位素子の集合体を切り出し、ＧＳＲセンサ素子として完成させる。

なお、工程（７）における電極を作製する工程は、工程（１）の下部コイルを作製するとき、または作製後でもよい。

上記工程により作製したＧＳＲセンサ素子の特性について評価した。
先ず、ＧＳＲ特性は、ＧＳＲ回路に取付けて評価した。その結果は、表１に示すように、ＧＳＲ特性は正弦関数特性を示し、それらの歪みの程度は１％であった。また、ヒステリシスもないことが確認できた。

同時に、ワイヤの磁気特性はＢＨ特性評価装置で評価した。その結果は、図７に示すような透磁率２０００から３０００程度の優れた磁気特性が得られた。センサ感度は、ワイヤ長さ０．４５ｍｍ、コイル巻き数６６回のＧＳＲセンサ素子の場合、８０ｍＶ/Ｇあった。これは、同じワイヤ長さのＭＩセンサと比べると、４０倍程度も高い感度であった。

次に実施例について説明する。
［実施例１］
はじめに、ＧＳＲセンサ素子について図８を用いて説明する。
ＧＳＲセンサ素子１００は、電極配線基板（基板という。）１０１の上に、感磁体であるアモルファス磁性ワイヤ（以下、磁性ワイヤという。）１０２とその周りに巻回した検出コイル１０３およびそれらの端部に外部の集積回路と連結するための４つの電極（１０４、１０５）から構成され、特に磁性ワイヤ１０２は４０ｋｇ／ｍｍ^２程度の張力残存状態で３００℃の低温にて張力熱処理がされている。

基板１０１の大きさは、長さは０．４５０ｍｍ、幅は０．３００ｍｍ、厚さは０．２５０ｍｍである。その基板上の磁性ワイヤ１０２は、ＦｅＣｏ系のガラス被覆付きのアモルファスワイヤで、直径（金属体）は１０μｍにて急冷凝固したままで、その透磁率は３０００を有しており、長さは０．４５０ｍｍである。

検出コイル１０３は、下部コイルと上部コイルとからなっており、コイル巻き数は６６回、コイルピッチは５．５μｍ、コイル内径は１８μｍである。
磁性ワイヤ１０２の両端には引き出し線を介して電極１０４を有し、また検出コイル１０３の両端には引き出し線を介して電極１０５を有している。

このＧＳＲセンサ素子１００をＡＳＩＣ上に配置し、両者の電気的接続をしてＧＳＲセンサを作製し、性能を評価した。
ＧＳＲセンサの大きさは、長さ１．２ｍｍ×幅１．２ｍｍ×厚み１．５ｍｍである。
ＧＳＲセンサの性能は、良好な正弦関数特性を示し、歪み率は０．５％であった。センサ感度は８０ｍＶ／Ｇ、ヒステリシスは検知できなかった。磁性ワイヤの透磁率は２３００であった。

［実施例２］
次に、ＧＳＲセンサ素子の製造方法、およびアモルファス磁性ワイヤ（以下、磁性ワイヤという。）の熱処理方法について、図１〜３および８を用いて説明する。
まず、実施例で用いた基板、磁性ワイヤは次の通りである。
基板の大きさは、長さは２０．０ｍｍ、幅は２０．０ｍｍ、厚さは０．２５０ｍｍにて、基板上面に長さ方向に深さは８μｍ、幅は１６μｍの溝が全面に加工されている。溝の間隔（素子の幅）は、０．３００ｍｍである。

磁性ワイヤは、ＦｅＣｏ系のガラス被覆付きのアモルファスワイヤで、直径（金属体）は１０μｍにて急冷凝固したままで、その透磁率は３０００を有しており、その磁性ワイヤ６０はワイヤボビン１１に巻き付けてある。

まず、基板に加工されている溝に下部コイルを形成する。下部コイルとは、磁性ワイヤ１０２の周りに巻回する検出コイル１０３を構成し、磁性ワイヤ１０２の下部に形成されているコイル片をいう。下部コイルの幅は２．５μｍ、その間隔は３．０μｍである。
下部コイルを溝に形成した後、その下部コイルは感光性樹脂を塗布して被覆する。この下部コイルを形成した基板２１をワイヤの整列方向にテーパ部２２１を有する基板ホルダー２２に把持・固定する。テーパ部２２１には長さ１０ｍｍの両面粘着テープが貼り付けられている。
次工程の磁性ワイヤ整列装置（図１）を使って基板２１の溝に磁性ワイヤを整列するために、基板２１を基板固定台２３にセットする。

次に、図１に示す磁性ワイヤ整列装置を用いて、下部コイルが形成されている溝に、弾性限界以上の張力７６ｋｇ／ｍｍ^２が負荷されている磁性ワイヤを整列する。
磁性ワイヤの溝への整列は、ワイヤ供給装置部１０から、張力７６ｋｇ／ｍｍ^２が負荷されている磁性ワイヤ６０を引き出しチャック１５で基板ホルダー２２の右側まで引き出す。同時にこの張力下の磁性ワイヤ６０は、引き出しチャック１５、切断チャック（４１ａ、４１ｂ）および固定チャック１４で固定されている。
磁性ワイヤ６０を基準線として、基板が固定されている基板固定台２３を基板固定台送り装置３２により昇降、横送りおよび回転させて、基板２１の溝とをマイクロスコープ３１で観察しながら一致させる。

磁性ワイヤ６０と基板２１の溝が±１μｍ以下の精度で一致した後、基板固定台送り装置３２により基板固定台２３を上昇させ、図２に示すように、張力７６ｋｇ／ｍｍ^２が負荷されている磁性ワイヤ６０は基板ホルダー２２のテーパ部２２１の粘着テープに押圧されて仮止めされる。

次に、磁性ワイヤ６０を基板ホルダー２２の左側（切断チャック４１ａ、４１ｂの中間位置）で切断してから、切断チャック４１ｂおよび引き出しチャック１５は磁性ワイヤ６０を解放し、基板固定台２３を下降し、次の磁性ワイヤ６０を整列させるに一定の幅だけ横方向に移動する。以上の動作を繰り返して基板２１の全面に磁性ワイヤ６０を整列させる。

これにより、磁性ワイヤに負荷されていた７６ｋｇ／ｍｍ^２の張力は、上記のチャックから解放されて低下されるが、磁性ワイヤ６０はテーパ部２２１に押し当てられた粘着剤の粘着力でもって上記張力が残存することになる。強力な粘着強度を有する粘着テープにより、磁性ワイヤ６０には４０ｋｇ／ｍｍ^２程度の張力が残存している。
一方、この状態におけるワイヤの磁気特性は、透磁率６００程度と大きく低下している。

次の工程は、磁性ワイヤ６０が整列配置されている基板２１の全面に感光性樹脂を塗布し、磁性ワイヤを２５０℃〜３５０℃の張力熱処理を行う工程である。と同時に、磁性ワイヤを基板上の固定する工程である。
磁性ワイヤ整列装置１から、残存張力が保持されている磁性ワイヤ６０を整列している基板２１を基板ホルダー２２ごと取り出して、磁性ワイヤ６０の全面および基板２１の全面に絶縁性と熱硬化性を有する感光性樹脂を塗布する。
次いで、ホットプレート上で、温度は３００℃、時間は１ｈｒで熱処理を行なう。
この低温張力熱処理により、透磁率２８００と優れた磁気特性が得られた。また、磁性ワイヤを基板上に固定することができた。

次は、張力熱処理が行われた磁性ワイヤ６０の上部に下部コイルと接続する上部コイルを形成し、そして磁性ワイヤの両端部および下部コイルと上部コイルとからなる検出コイルの両端部と接続されている電極をそれぞれ形成する工程である。

張力熱処理後、基板２１と基板ホルダー２２を一体的に連結している磁性ワイヤ６０を基板２２の両側で切断し、基板ホルダー２２から基板２１を取り出す。
基板２１には、検出コイルを構成する下部コイルが形成され、感磁体の磁性ワイヤが整列されている。下部コイルに接続する上部コイルを形成して検出コイルを完成させる。なお、下部コイルの幅およびその間隔は上部コイルと同じである。
外部の電子回路と接続する４個の電極、すなわち検出コイル用の電極２個と磁性ワイヤ用の電極２個を形成した単位素子を基板の全面に作製する（図３）。
なお、基板２１に塗布された感光性樹脂は、上部コイルや電極を形成するにあたって不要なため、予め取り除いた。

最後は、基板と感磁体であるアモルファス磁性ワイヤとその周りに巻回する検出コイルおよび４個の電極からなる素子の集合体を個片化する工程である。

図３に示すように所定のサイズの基板上に整列配置されたアモルファス磁性ワイヤ、その周りに形成された検出コイルおよび外部の電子回路と接続するための４個の電極からなる単位素子の集合体を切り出し、図８のＧＳＲセンサ素子として完成させる。

ＧＳＲセンサ素子１００を構成する磁性ワイヤ１０２の特性は、ＢＨ特性評価装置で評価した結果、図７に示す透磁率２８００の優れた磁気特性を得ることができた。
また、ＧＳＲセンサ素子をＧＳＲセンサ回路に取り付けてＧＳＲ特性を評価した。その結果は、図６に示すように、正弦関数特性を得ることができた。また、歪みは０．８％と小さく、良好な結果である。ヒステリシスは無いことが確認した。

アモルファス磁性ワイヤに張力を残存させた状態で基板上に整列させ、それを２５０℃〜３５０℃の低温で張力熱処理を行なうことにより得られるＧＳＲセンサ素子は、優れたＧＳＲセンサを実現することができ、医療分野、自動車分野に広く普及することが期待できる。

１：磁性ワイヤ整列装置
１０：ワイヤ供給装置部
１１：ワイヤボビン、１２ａ：ワイヤ送り出しモータ、１３ａ：ワイヤ張力負荷装置、１３ｂ：張力測定装置、１４：固定チャック、１５：引き出しチャック
２０：ワイヤ整列装置部
２１：基板、２２：基板ホルダー、２２１：テーパ部、２３：基板固定台
３０：ワイヤ位置決め装置部
３１：マイクロスコープ、３２：基板固定台送り装置、３２１：昇降、３２２：横送り、３２３：回転
４０：切断装置部
４１ａ：切断チャック、４１ｂ：切断チャック、４２：切断機
５０：制御装置部
６０：磁性ワイヤ
６１：検出コイル、６２：電極（ワイヤ電極、コイル電極）、６３：素子（単位素子）、６４：素子の集合体

Claims

電極配線基板と、
歪み率１％以下のＧＳＲ特性を有する感磁体であるアモルファス磁性ワイヤと、
前記アモルファス磁性ワイヤの周りに巻回した検出コイルと、
前記アモルファス磁性ワイヤの端部および前記検出コイルの端部に外部の集積回路と連結するための４つの電極とを備えるＧＳＲセンサ素子において、
（１）前記電極配線基板の溝に下部コイルを形成し、前記下部コイルを感光性樹脂で被覆し、
（２）前記溝に、弾性限界以上の張力が負荷された前記アモルファス磁性ワイヤを整列し、
（３）前記電極配線基板を把持・固定する基板ホルダーの両端部にて、前記アモルファス磁性ワイヤは前記張力を残存させるために粘着剤で仮止めされ、
（４）前記アモルファス磁性ワイヤが整列配置された前記電極配線基板の全面に感光性樹脂を塗布し、
（５）前記アモルファス磁性ワイヤに２５０℃〜３５０℃の張力熱処理を施して前記アモルファス磁性ワイヤを固定し、
（６）前記電極配線基板上の前記アモルファス磁性ワイヤの上部に前記下部コイルと接続する上部コイルを形成し、
（７）前記アモルファス磁性ワイヤの両端部および前記下部コイルと前記上部コイルとからなる検出コイルの両端部に接続されている電極をそれぞれ形成し、
（８）前記アモルファス磁性ワイヤと前記検出コイルと前記電極とからなる素子の集合体を個片化することを特徴とするＧＳＲセンサ素子の製造方法。