JPH0266479A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- JPH0266479A JPH0266479A JP63219365A JP21936588A JPH0266479A JP H0266479 A JPH0266479 A JP H0266479A JP 63219365 A JP63219365 A JP 63219365A JP 21936588 A JP21936588 A JP 21936588A JP H0266479 A JPH0266479 A JP H0266479A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は磁界の印加方向及び強度検知に用いられる磁気
抵抗効果素子に関するものである。
抵抗効果素子に関するものである。
磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と呼ぶ）は、ＮｉＦ
ｅ、 ＮｉＣｏなどの強磁性体内において、流れる電流
と磁化の向きのなす角度によって抵抗が変化することを
利用して磁界検知を行う素子である。ＭＲ素子を用いた
磁界検知素子として、特開昭５０−２８９８９号には互
いに接続され、互いに直交した２個の電流通路を有する
磁電変換素子が開示されている。
ｅ、 ＮｉＣｏなどの強磁性体内において、流れる電流
と磁化の向きのなす角度によって抵抗が変化することを
利用して磁界検知を行う素子である。ＭＲ素子を用いた
磁界検知素子として、特開昭５０−２８９８９号には互
いに接続され、互いに直交した２個の電流通路を有する
磁電変換素子が開示されている。
この例においては、素子を飽和させるに充分な数１０〜
数１０００ｅの外部磁界を印加し、この外部磁界を２個
の電流通路を含む平面内で回転させると、角度変化に対
し正弦波状の抵抗変化を示すので、外部磁界印加角度が
検出できる。また、特開昭５０−５６２５０号には前記
磁電変換素子にバイアス磁界を加えた磁界検知素子が開
示されている。この例においては、バイアス磁界印加角
度から正負４５度の角度範囲の外部磁界印加角度に対し
て抵抗の直線的な変化が得られる。
数１０００ｅの外部磁界を印加し、この外部磁界を２個
の電流通路を含む平面内で回転させると、角度変化に対
し正弦波状の抵抗変化を示すので、外部磁界印加角度が
検出できる。また、特開昭５０−５６２５０号には前記
磁電変換素子にバイアス磁界を加えた磁界検知素子が開
示されている。この例においては、バイアス磁界印加角
度から正負４５度の角度範囲の外部磁界印加角度に対し
て抵抗の直線的な変化が得られる。
一方、強度１０ｅ程度の外部磁界に対してバイアス磁界
が印加された単独のＭＲｉ子では、磁界印加角度に対す
る素子抵抗は周期３６０度の正弦波型の変化を示す。よ
って電圧値が最大値から最小値まで変化する範囲内、あ
るいは、最小値から最大値まで変化する範囲内では、電
圧値と角度とが１対１に対応する。従って、この範囲内
で電圧値から外部磁界印加角度を検知することができる
。また、バイアス磁界が印加された単独のＭＲ素子に対
して外部磁界の印加角度が変化しない場合、 ＭＲ素子
の両端電圧は、外部磁界強度に比例する。よって、ＭＲ
素子両端電圧値から外部磁界強度を計算できる。
が印加された単独のＭＲｉ子では、磁界印加角度に対す
る素子抵抗は周期３６０度の正弦波型の変化を示す。よ
って電圧値が最大値から最小値まで変化する範囲内、あ
るいは、最小値から最大値まで変化する範囲内では、電
圧値と角度とが１対１に対応する。従って、この範囲内
で電圧値から外部磁界印加角度を検知することができる
。また、バイアス磁界が印加された単独のＭＲ素子に対
して外部磁界の印加角度が変化しない場合、 ＭＲ素子
の両端電圧は、外部磁界強度に比例する。よって、ＭＲ
素子両端電圧値から外部磁界強度を計算できる。
バイアス磁界の印加には、第３図のような永久磁石１４
が用いられることが多いが、永久磁石以外によるバイア
ス磁界発生手段として、特開昭４９−７４５２２号に開
示された磁気変換器のソフトフィルムバイアス法がある
。ソフトフィルムバイアス法によるＭＲ素子を第２図に
示す。腫素子部１は、基板３上に設けた磁気抵抗効果を
有する強磁性体膜（以後、磁気抵抗効果膜と呼ぶ）１０
の他に、磁気分離膜１１、ソフトフィルム１２の三層か
らなっている。
が用いられることが多いが、永久磁石以外によるバイア
ス磁界発生手段として、特開昭４９−７４５２２号に開
示された磁気変換器のソフトフィルムバイアス法がある
。ソフトフィルムバイアス法によるＭＲ素子を第２図に
示す。腫素子部１は、基板３上に設けた磁気抵抗効果を
有する強磁性体膜（以後、磁気抵抗効果膜と呼ぶ）１０
の他に、磁気分離膜１１、ソフトフィルム１２の三層か
らなっている。
磁気抵抗効果膜１０を流れるセンス電流６によって磁界
が発生し、ソフトフィルムの磁化１３を磁界方向に飽和
させる。ソフトフィルムの磁化はバイアス磁界５を発生
し、磁気抵抗効果膜の磁化４を回転させ、磁気抵抗効果
膜とソフトフィルムの磁気的結合によって効率よくバイ
アス磁界が発生する。
が発生し、ソフトフィルムの磁化１３を磁界方向に飽和
させる。ソフトフィルムの磁化はバイアス磁界５を発生
し、磁気抵抗効果膜の磁化４を回転させ、磁気抵抗効果
膜とソフトフィルムの磁気的結合によって効率よくバイ
アス磁界が発生する。
ソフトフィルムバイアス法では、素子の外部に第３図の
永久磁石１４のようなバイアス手段が必要ないので、小
型化、量産化に適している。
永久磁石１４のようなバイアス手段が必要ないので、小
型化、量産化に適している。
以上のようなＭＩ＋素子に用いられているＮｉＦｅやＮ
ｉＣｏでは、抵抗変化は最大でも数％程度である。よっ
て、高感度化のために抵抗変化の絶対値を大きくする必
要がある。特に、外部磁界の強度変化や角度変化が小さ
いときには、バイアス磁界の印加を行っても、抵抗変化
はＭＲ素子の抵抗値の１％以下であり、素子の抵抗値は
可能な限り大きくしなければならない。素子抵抗値を大
きくするためには、素子の幅と厚さを小さくし、長さを
大きくする。その場合、ＭＲ素子内での磁界分布の不均
一を抑えるために、特開昭５０−５６２５０号に見られ
るように第３図のようなジグザグ状のパターン化が行わ
れる。図中７は電流源、８は増幅器、９は外部磁界を示
している。
ｉＣｏでは、抵抗変化は最大でも数％程度である。よっ
て、高感度化のために抵抗変化の絶対値を大きくする必
要がある。特に、外部磁界の強度変化や角度変化が小さ
いときには、バイアス磁界の印加を行っても、抵抗変化
はＭＲ素子の抵抗値の１％以下であり、素子の抵抗値は
可能な限り大きくしなければならない。素子抵抗値を大
きくするためには、素子の幅と厚さを小さくし、長さを
大きくする。その場合、ＭＲ素子内での磁界分布の不均
一を抑えるために、特開昭５０−５６２５０号に見られ
るように第３図のようなジグザグ状のパターン化が行わ
れる。図中７は電流源、８は増幅器、９は外部磁界を示
している。
ところで、第３図のように、バイアス磁界印加手段とし
て永久磁石１４をジグザグ状パターンの外部に備える場
合には、ＭＲ素子部１には全て同じ方向にバイアス磁界
５が印加される。しかし、ソフトフィルムバイアス法は
、センス電流の向きによって磁気抵抗効果膜に印加され
るバイアス磁界の向きが規定される。よって、抵抗値を
大きく取るために、従来のようなジグザグ状にＭＲ素子
をパターン化したのでは、バイアス磁界５の向きが隣あ
った電流路で逆になるために、磁気抵抗効果膜の磁化４
の向きが逆になり、従って磁界変化に対する抵抗変化は
、一方で増、もう一方で減となる。
て永久磁石１４をジグザグ状パターンの外部に備える場
合には、ＭＲ素子部１には全て同じ方向にバイアス磁界
５が印加される。しかし、ソフトフィルムバイアス法は
、センス電流の向きによって磁気抵抗効果膜に印加され
るバイアス磁界の向きが規定される。よって、抵抗値を
大きく取るために、従来のようなジグザグ状にＭＲ素子
をパターン化したのでは、バイアス磁界５の向きが隣あ
った電流路で逆になるために、磁気抵抗効果膜の磁化４
の向きが逆になり、従って磁界変化に対する抵抗変化は
、一方で増、もう一方で減となる。
すなわち、素子全体としては抵抗の変化が起らないため
、磁界を検知できない。
、磁界を検知できない。
本発明の目的はこのような従来の欠点を除去した磁気抵
抗効果素子を提供することにある。
抗効果素子を提供することにある。
〔８題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の磁気抵抗効果素子に
おいては、磁気抵抗効果を有する複数個の強磁性体を電
気的に接続して平行に配列し、その強磁性体の各々に該
強磁性体、又は該強磁性体に隣接して設けられた電流路
を流れる電流によってバイアス磁界が発生するバイアス
磁界印加手段を備え、各々のバイアス磁界が平行、がっ
同じ向きになるように該強磁性体、又は該電流路を配置
したものである。
おいては、磁気抵抗効果を有する複数個の強磁性体を電
気的に接続して平行に配列し、その強磁性体の各々に該
強磁性体、又は該強磁性体に隣接して設けられた電流路
を流れる電流によってバイアス磁界が発生するバイアス
磁界印加手段を備え、各々のバイアス磁界が平行、がっ
同じ向きになるように該強磁性体、又は該電流路を配置
したものである。
本発明においては、複数の磁気抵抗効果膜を電気的に接
続するための導線部を置くことによって、全ての磁気抵
抗効果膜に、平行、かつ同方向にセンス電流を流すこと
が可能になる。よって、バイアス磁界印加手段としてソ
フトフィルムバイアス法を使用すると、センス電流の方
向が同じなので、各磁気抵抗効果膜とソフトフィルムの
磁気的結合は全て同じ向きで起こり、磁気抵抗効果膜に
生じるバイアス磁界は同方向、同強度になる。よって全
ての磁気抵抗効果膜で磁化の向きは等しくなる。
続するための導線部を置くことによって、全ての磁気抵
抗効果膜に、平行、かつ同方向にセンス電流を流すこと
が可能になる。よって、バイアス磁界印加手段としてソ
フトフィルムバイアス法を使用すると、センス電流の方
向が同じなので、各磁気抵抗効果膜とソフトフィルムの
磁気的結合は全て同じ向きで起こり、磁気抵抗効果膜に
生じるバイアス磁界は同方向、同強度になる。よって全
ての磁気抵抗効果膜で磁化の向きは等しくなる。
ここに外部磁界が印加されると、外部磁界による磁化の
回転方向と回転角度が等しいので、全ての素子の抵抗変
化は等しく増減する。よって小型化、量産化が可能なソ
フトフィルムバイアス法の利点を活かしつつ、抵抗変化
の絶対値を大きくでき。
回転方向と回転角度が等しいので、全ての素子の抵抗変
化は等しく増減する。よって小型化、量産化が可能なソ
フトフィルムバイアス法の利点を活かしつつ、抵抗変化
の絶対値を大きくでき。
外部磁界の高感度な検知が可能になる。
次に第１，２図を参照して本発明の実施例について説明
する。第３図と同一構成部分は同一番号を付して説明す
る。第１図において、基板３上に、幅２０μ口１のすだ
れ状にパターンを構成した。すだれ状のパターンの内、
ＭＲ素子部１は一方向のみ、導線部２と互い違いの構成
を取った。磁気抵抗効果膜１０には、異方性磁界５ｏｅ
、ＩＩＡ厚４００人のＮ ｉ Ｆｓを用いた。磁気抵抗
効果膜１０、磁気分離膜１１．ソフトフィルム１２から
なるＭＲ素子部１は長さ１画、幅２０μｍであり、それ
ら４本を導線部２で接続して、１つのＭＲｉ子を構成し
た。このときの素子抵抗は、約１にΩであった。導線部
２の両端は電流源８に接続し、１０ｍＡのセンス電流６
を供給した。第２図に示すように、センス電流６力謝Ｒ
素子部１を流れると、磁気＋１安抗効果膜１０とソフト
フィルム１２の磁気的結合が起こり、磁気抵抗効果膜１
０にバイアス磁界５が印加される。肝素子に外部磁界９
が印加されると、磁気抵抗効果膜の磁化４は回転し、抵
抗が変化する。したがって、ＭＲ素子の両端電圧が変わ
る。 ＭＲ素子の両端は増幅器８に接続され、電圧変化
によって、磁界変化が検知できる。
する。第３図と同一構成部分は同一番号を付して説明す
る。第１図において、基板３上に、幅２０μ口１のすだ
れ状にパターンを構成した。すだれ状のパターンの内、
ＭＲ素子部１は一方向のみ、導線部２と互い違いの構成
を取った。磁気抵抗効果膜１０には、異方性磁界５ｏｅ
、ＩＩＡ厚４００人のＮ ｉ Ｆｓを用いた。磁気抵抗
効果膜１０、磁気分離膜１１．ソフトフィルム１２から
なるＭＲ素子部１は長さ１画、幅２０μｍであり、それ
ら４本を導線部２で接続して、１つのＭＲｉ子を構成し
た。このときの素子抵抗は、約１にΩであった。導線部
２の両端は電流源８に接続し、１０ｍＡのセンス電流６
を供給した。第２図に示すように、センス電流６力謝Ｒ
素子部１を流れると、磁気＋１安抗効果膜１０とソフト
フィルム１２の磁気的結合が起こり、磁気抵抗効果膜１
０にバイアス磁界５が印加される。肝素子に外部磁界９
が印加されると、磁気抵抗効果膜の磁化４は回転し、抵
抗が変化する。したがって、ＭＲ素子の両端電圧が変わ
る。 ＭＲ素子の両端は増幅器８に接続され、電圧変化
によって、磁界変化が検知できる。
次にソフトフィルムバイアス法を用いた磁気抵抗効果素
子の製造方法を示す。まず、基板３上に、ＮｉＦｅ５＋
：磁気抵抗効果膜）、Ｔｉ膜（磁気分離膜）を蒸着法に
よって連続成膜し、続いてＲＦマグネトロンスパッタリ
ングによりＣｏＺｒＭｏ膜（ソフトフィルム）を成膜す
る。さらにＡｕ膜を蒸着法によって成膜し、フォトリソ
グラフィーとイオンエツチングによって、幅２０ｕｒｎ
のすだれ状のパターンに形成した後、化学エツチングに
より導線部２となる部分以外のＡｕ１ｌｌを除去し、腫
素子部１とする。その後、ＳｉＯ□ｊｊ莫を成膜し、阿
Ｒ素子部１を保護し、基板３を所定の形状に切断した。
子の製造方法を示す。まず、基板３上に、ＮｉＦｅ５＋
：磁気抵抗効果膜）、Ｔｉ膜（磁気分離膜）を蒸着法に
よって連続成膜し、続いてＲＦマグネトロンスパッタリ
ングによりＣｏＺｒＭｏ膜（ソフトフィルム）を成膜す
る。さらにＡｕ膜を蒸着法によって成膜し、フォトリソ
グラフィーとイオンエツチングによって、幅２０ｕｒｎ
のすだれ状のパターンに形成した後、化学エツチングに
より導線部２となる部分以外のＡｕ１ｌｌを除去し、腫
素子部１とする。その後、ＳｉＯ□ｊｊ莫を成膜し、阿
Ｒ素子部１を保護し、基板３を所定の形状に切断した。
ＮｉＦｅ膜厚は４００人、Ｔｉ膜厚は２００人、ＣｏＺ
ｒＭｏ ９ｑ Ｊ５６００人であり、ｌｏｍＡの電流を
流したとき、ＣｏＺｒＭｏ膜は飽和磁化し、ＮｉＦｅ膜
に印加されたバイアス磁界５で、磁気抵抗効果膜の磁化
４は長手方向から約４５度傾くように膜厚を設定した。
ｒＭｏ ９ｑ Ｊ５６００人であり、ｌｏｍＡの電流を
流したとき、ＣｏＺｒＭｏ膜は飽和磁化し、ＮｉＦｅ膜
に印加されたバイアス磁界５で、磁気抵抗効果膜の磁化
４は長手方向から約４５度傾くように膜厚を設定した。
以上の実施例では、最大感度ＩＶ１０ｅ、 ８＆界の最
小分解能２ｍ０ｅ、磁界の角度分解能では約０．５度の
良好な素子特性が得られた。
小分解能２ｍ０ｅ、磁界の角度分解能では約０．５度の
良好な素子特性が得られた。
以上の実施例はソフトフィルムバイアス法についての実
施例を述べた。しかし、ソフトフィルムバイアス法に限
らず、強磁性体の各々は、該強磁性体、又は該強磁性体
に隣接して設けられた電流路を流れる電流によってバイ
アス磁界が発生するバイアス磁界印加手段を備えたＭＲ
素子、例えば米国特許３，０１６，５０７号に示された
、強磁性体に絶縁体を介してバイアス磁界発生用の導体
を置いた腫素子でも本発明が有効であることはいうまで
もない。また、実施例では、腫素子を直列に接続したが
、並列に接続する場合においても、本発明は有効である
。
施例を述べた。しかし、ソフトフィルムバイアス法に限
らず、強磁性体の各々は、該強磁性体、又は該強磁性体
に隣接して設けられた電流路を流れる電流によってバイ
アス磁界が発生するバイアス磁界印加手段を備えたＭＲ
素子、例えば米国特許３，０１６，５０７号に示された
、強磁性体に絶縁体を介してバイアス磁界発生用の導体
を置いた腫素子でも本発明が有効であることはいうまで
もない。また、実施例では、腫素子を直列に接続したが
、並列に接続する場合においても、本発明は有効である
。
以上のように、本発明の磁気抵抗効果素子によれば、小
型化、量産化が容易であるソフトフィルムバイアス法の
利点を活かしたまま、ＭＲ素子の抵抗値、すなわち出力
を大きくできる効果がある。
型化、量産化が容易であるソフトフィルムバイアス法の
利点を活かしたまま、ＭＲ素子の抵抗値、すなわち出力
を大きくできる効果がある。
また、検知する外部磁界が小さくなればなるほど、素子
自体の出力を大きくすることは重要である。
自体の出力を大きくすることは重要である。
本発明の磁気抵抗効果素子はＭＲ素子内の磁界分布不均
一を抑えて抵抗を大きくでき、高感度な磁界検知が可能
になるという効果がある。
一を抑えて抵抗を大きくでき、高感度な磁界検知が可能
になるという効果がある。
第１図は本発明の実施例を表す図、第２図はソフトフィ
ルムバイアス法の原理を示す模式図、第３図は従来の磁
気抵抗効果素子を示す図である。 １・・・ＭＲ素子部 ２・・・導線部３・・
・基板 ４・・・磁気抵抗効果膜の磁化Ｓ・
・・バイアス磁界 ６・・・センス電流７・・・
電流源 ８・・・増幅器９・・・外部磁界
１０・・・磁気抵抗効果膜１１・・・磁気
分離膜 １２・・・ソフトフィルム１３・・・
ソフトフィルムの磁化
ルムバイアス法の原理を示す模式図、第３図は従来の磁
気抵抗効果素子を示す図である。 １・・・ＭＲ素子部 ２・・・導線部３・・
・基板 ４・・・磁気抵抗効果膜の磁化Ｓ・
・・バイアス磁界 ６・・・センス電流７・・・
電流源 ８・・・増幅器９・・・外部磁界
１０・・・磁気抵抗効果膜１１・・・磁気
分離膜 １２・・・ソフトフィルム１３・・・
ソフトフィルムの磁化
Claims (1)
- （１）磁気抵抗効果を有する複数個の強磁性体を電気的
に接続して平行に配列し、その強磁性体の各々に該強磁
性体、又は該強磁性体に隣接して設けられた電流路を流
れる電流によってバイアス磁界が発生するバイアス磁界
印加手段を備え、各々のバイアス磁界が平行、かつ同じ
向きになるように該強磁性体、又は該電流路を配置した
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63219365A JPH0266479A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63219365A JPH0266479A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266479A true JPH0266479A (ja) | 1990-03-06 |
Family
ID=16734283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63219365A Pending JPH0266479A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0266479A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0446565U (ja) * | 1990-08-22 | 1992-04-21 | ||
| JPH0526993A (ja) * | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Murata Mfg Co Ltd | 磁気センサ |
| US6075360A (en) * | 1993-09-02 | 2000-06-13 | Commissariat A L'energie Atomique | Magnetoresistive component having a multilayer strip with a geometrical pattern |
| JP2001028485A (ja) * | 1999-07-15 | 2001-01-30 | Ricoh Co Ltd | 機器の転倒防止装置 |
| WO2004055823A2 (en) | 2002-12-18 | 2004-07-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Hardware security device for magnetic memory cells |
| JP2014197588A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | Tdk株式会社 | 平面コイル、磁気検出装置および電子部品 |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63219365A patent/JPH0266479A/ja active Pending
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