JPH0314276A - 磁気センサおよびその製造方法 - Google Patents
磁気センサおよびその製造方法Info
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- JPH0314276A JPH0314276A JP1151471A JP15147189A JPH0314276A JP H0314276 A JPH0314276 A JP H0314276A JP 1151471 A JP1151471 A JP 1151471A JP 15147189 A JP15147189 A JP 15147189A JP H0314276 A JPH0314276 A JP H0314276A
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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
本発明は回転検出センサ等に用いられる磁電変換作用を
もつ半導体薄膜を利用した磁気センサ、特に耐熱性に優
れた磁気センサおよびその製造方法に関するものである
。
もつ半導体薄膜を利用した磁気センサ、特に耐熱性に優
れた磁気センサおよびその製造方法に関するものである
。
従来の技術
物体の回転や位置の変位を検出するセンサとして、磁電
変換作用をもつ半導体を使用したホール素子や磁気抵抗
素子などの磁電変換素子が多く用いられている。その検
出方式としては、永久磁石等の磁界発生源をもつ物体の
移動にともなう磁界の変化を磁電変換素子単独で検出す
る方式が一般的であるが、もう１つの検出方式として、
鉄などの軟質磁性材料をもった物体の移動を、永久磁石
でバイアス磁界を与えた磁電変換素子で検出する方式が
知られている。後者の検出方式の例としては、鉄製歯車
の回転数や回転角を検出するもので、このときの検出セ
ンサとしては磁電変換素子に永久磁石を接着剤で固定し
た第２図に示すような磁気センサ、ずなわち、アルミナ
などの基板７にエポキシ樹脂などの接着剤８を用いて半
導体薄膜または薄板９を貼りつけてその上に電極１０を
取り付けた磁電変換素子に、接着剤６を用いて永久磁石
５を貼りつけた構造の磁気センサが用いられる。このよ
うな磁気センサを用いた検出方式は、移動する物体に磁
界発生源をもたないため鉄粉などのゴミが付着しにくく
て環境性に優れるため、その使用が増加しつつあり、特
に最近では自動車の制御における回転変位検出センサと
してその利用が試みられている。
変換作用をもつ半導体を使用したホール素子や磁気抵抗
素子などの磁電変換素子が多く用いられている。その検
出方式としては、永久磁石等の磁界発生源をもつ物体の
移動にともなう磁界の変化を磁電変換素子単独で検出す
る方式が一般的であるが、もう１つの検出方式として、
鉄などの軟質磁性材料をもった物体の移動を、永久磁石
でバイアス磁界を与えた磁電変換素子で検出する方式が
知られている。後者の検出方式の例としては、鉄製歯車
の回転数や回転角を検出するもので、このときの検出セ
ンサとしては磁電変換素子に永久磁石を接着剤で固定し
た第２図に示すような磁気センサ、ずなわち、アルミナ
などの基板７にエポキシ樹脂などの接着剤８を用いて半
導体薄膜または薄板９を貼りつけてその上に電極１０を
取り付けた磁電変換素子に、接着剤６を用いて永久磁石
５を貼りつけた構造の磁気センサが用いられる。このよ
うな磁気センサを用いた検出方式は、移動する物体に磁
界発生源をもたないため鉄粉などのゴミが付着しにくく
て環境性に優れるため、その使用が増加しつつあり、特
に最近では自動車の制御における回転変位検出センサと
してその利用が試みられている。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、第２図に示すような従来の磁気センサを
自動車の制御など高温度での動作が要求される用途で使
用しようとすると、耐熱性が乏しいため使用できない。
自動車の制御など高温度での動作が要求される用途で使
用しようとすると、耐熱性が乏しいため使用できない。
すなわち、従来の磁気センサにはエポキシ樹脂などの接
着剤が使われているが、接着剤は耐熱性に乏しく、この
ため使用温度が１３０℃以上になると接着性の劣下や軟
化、熱膨張の大きいことによるクラック発生などが起り
、磁気センサとしての用を果さなくなる。したがって、
自動車の制御なと１３０℃以上、場合によっては１８０
℃の高温での動作が必要とされる応用分野では利用でき
ないという問題があった。
着剤が使われているが、接着剤は耐熱性に乏しく、この
ため使用温度が１３０℃以上になると接着性の劣下や軟
化、熱膨張の大きいことによるクラック発生などが起り
、磁気センサとしての用を果さなくなる。したがって、
自動車の制御なと１３０℃以上、場合によっては１８０
℃の高温での動作が必要とされる応用分野では利用でき
ないという問題があった。
このような従来の磁気センサが耐熱性に乏しいという課
題に対し、本発明は１３０℃以上の高温でも使用できる
耐熱性の良好な磁気センサおよびその製造方法を提供し
ようとするものである。
題に対し、本発明は１３０℃以上の高温でも使用できる
耐熱性の良好な磁気センサおよびその製造方法を提供し
ようとするものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明は永久磁石材料から
なる基板の表面上に電気的絶縁性をもつ薄膜を形成し、
その薄膜上に磁電変換作用をもつ半導体薄膜を形成し、
さらにその半導体薄膜上に導電性をもつ薄膜電極を形成
した構造としたものである。
なる基板の表面上に電気的絶縁性をもつ薄膜を形成し、
その薄膜上に磁電変換作用をもつ半導体薄膜を形成し、
さらにその半導体薄膜上に導電性をもつ薄膜電極を形成
した構造としたものである。
作用
この構成とすることにより、接着樹脂を全く使用せず、
永久磁石基板に各種薄膜を直接密着形成した構成となっ
ているため、１３０℃の高温においても破壊等の問題が
起らない。
永久磁石基板に各種薄膜を直接密着形成した構成となっ
ているため、１３０℃の高温においても破壊等の問題が
起らない。
実施例
第１図は本発明の磁気センサの基本構成を示す図で、以
下この磁気センサの作成手順に従って本発明の詳細な説
明する。
下この磁気センサの作成手順に従って本発明の詳細な説
明する。
まず、表面をラッピングなどの方法により平滑にした厚
さ数ｍｍの永久磁石板を準備し、基板１とする。基板材
料としては、Ｂａフェライト磁石やＳｒフェライト磁石
、アルニコ磁石、Ｓｍ−Ｃ０磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石
など市販の永久磁石材料を用いる。
さ数ｍｍの永久磁石板を準備し、基板１とする。基板材
料としては、Ｂａフェライト磁石やＳｒフェライト磁石
、アルニコ磁石、Ｓｍ−Ｃ０磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石
など市販の永久磁石材料を用いる。
次に、永久磁石の基板１の平滑な表面上に電気的絶縁性
のある薄膜２をスパッタリングや蒸着などの方法により
形成する。このような絶縁性薄膜２を形成する理由は、
本来永久磁石の基板１に直接半導体薄膜を形成する方が
磁界強度の点から望ましいが、市販の永久磁石は比抵抗
が約１０−４Ω−印と小さいか、またはＢａフェライト
磁石のように比抵抗が大きくても粉末焼結体であるため
多数のピンホールが存在し、このため良好な半導体薄膜
か形成できないことによる。絶縁性薄膜２の材料は酸化
ケイ素やアルミナ、ガラスなどが良い、絶縁性薄膜２の
厚さはあまり薄いと永久磁石の基板１のピンホールをな
くすることができず、あまり厚いと感磁部に加わる磁界
強度が弱くなるため０．５〜３μｍが望ましい。
のある薄膜２をスパッタリングや蒸着などの方法により
形成する。このような絶縁性薄膜２を形成する理由は、
本来永久磁石の基板１に直接半導体薄膜を形成する方が
磁界強度の点から望ましいが、市販の永久磁石は比抵抗
が約１０−４Ω−印と小さいか、またはＢａフェライト
磁石のように比抵抗が大きくても粉末焼結体であるため
多数のピンホールが存在し、このため良好な半導体薄膜
か形成できないことによる。絶縁性薄膜２の材料は酸化
ケイ素やアルミナ、ガラスなどが良い、絶縁性薄膜２の
厚さはあまり薄いと永久磁石の基板１のピンホールをな
くすることができず、あまり厚いと感磁部に加わる磁界
強度が弱くなるため０．５〜３μｍが望ましい。
次に絶縁性薄膜２上に磁電変換作用をもった厚さ１〜３
μｍの半導体薄膜３を真空蒸着などの方法により形成す
る。半導体材料としては移動度特性の大きいＩ ｎＳｂ
やＩ ｎ Ａ ｓ ＋ Ｇ ａ Ａ ｓなどの化合物が
望ましい。
μｍの半導体薄膜３を真空蒸着などの方法により形成す
る。半導体材料としては移動度特性の大きいＩ ｎＳｂ
やＩ ｎ Ａ ｓ ＋ Ｇ ａ Ａ ｓなどの化合物が
望ましい。
次に、半導体薄膜３上に磁電変換素子としての機能をも
たせるために、適切なパターンをもったＣ、ｕやＡｇ、
Ｎｉ、Ａｊｌ！なとの導電性のある薄膜電極４をマスク
蒸着やフォトレジストを用いた方法などで形成する。尚
、Ｃｕなど１３０℃以上の高温大気中に放置したときに
酸化され易い電極材料の場合は酸化ケイ素などの絶縁膜
を保護膜として被覆することが望ましい。
たせるために、適切なパターンをもったＣ、ｕやＡｇ、
Ｎｉ、Ａｊｌ！なとの導電性のある薄膜電極４をマスク
蒸着やフォトレジストを用いた方法などで形成する。尚
、Ｃｕなど１３０℃以上の高温大気中に放置したときに
酸化され易い電極材料の場合は酸化ケイ素などの絶縁膜
を保護膜として被覆することが望ましい。
第１表に各種永久磁石の基板１を用いて作成した本発明
の磁気センサの１５０℃における初期の出力電圧特性お
よび、さらに１５０℃で５００時間大気中に放置した後
の出力電圧特性を示す。ただし、これらの磁気センサは
次の方法で作成した。まず、厚さ５ ｍｍの各種永久磁
石の基板１上に膜厚が０．５〜３μｍの５ｉ０２の絶縁
性薄膜２をスパッタリング法で形成し、続いて基板１の
温度を４００℃に加熱した状態で膜厚２〜３μｍのＴ
ｎｓｂの半導体薄膜３を三温度法と呼ばれる真空蒸着法
で形成し、さらにＴｉ膜およびＣｕ膜を真空蒸着した後
フォトリジストとエツチングを用いた方法で磁気抵抗素
′子としての機能をもつようなパターンの薄膜電極４を
形成してその上にＳｉＯ３膜を保護膜として形成し、さ
らに基板１面に対して垂直な方向に着磁として磁気セン
サとした。
の磁気センサの１５０℃における初期の出力電圧特性お
よび、さらに１５０℃で５００時間大気中に放置した後
の出力電圧特性を示す。ただし、これらの磁気センサは
次の方法で作成した。まず、厚さ５ ｍｍの各種永久磁
石の基板１上に膜厚が０．５〜３μｍの５ｉ０２の絶縁
性薄膜２をスパッタリング法で形成し、続いて基板１の
温度を４００℃に加熱した状態で膜厚２〜３μｍのＴ
ｎｓｂの半導体薄膜３を三温度法と呼ばれる真空蒸着法
で形成し、さらにＴｉ膜およびＣｕ膜を真空蒸着した後
フォトリジストとエツチングを用いた方法で磁気抵抗素
′子としての機能をもつようなパターンの薄膜電極４を
形成してその上にＳｉＯ３膜を保護膜として形成し、さ
らに基板１面に対して垂直な方向に着磁として磁気セン
サとした。
尚、永久磁石の基板１のうち異方性タイプのものは薄膜
を形成する基板表面が磁化容易方向に対して垂直になる
ように切出したものを用いた。また第１表の出力電圧特
性は、３４個の突起をもつ鉄製歯車に対抗したギャップ
０．５ｍｍの位置に磁気センサを設置し、磁気センサに
５ｖ駆動電圧を印加して歯車を回転させたときの出力電
圧波形のピーク値を測定したものである。
を形成する基板表面が磁化容易方向に対して垂直になる
ように切出したものを用いた。また第１表の出力電圧特
性は、３４個の突起をもつ鉄製歯車に対抗したギャップ
０．５ｍｍの位置に磁気センサを設置し、磁気センサに
５ｖ駆動電圧を印加して歯車を回転させたときの出力電
圧波形のピーク値を測定したものである。
第１表に示すように、１５０℃の高温においても本発明
の磁気センサは破壊することなく良好な特性が得られる
。さらに１５０℃の温度でで５００時間の長期にわたっ
て放置した後での出力電圧の劣下は最も大きいものでも
１０％以内であり、極めて優れた耐熱性を示す。
の磁気センサは破壊することなく良好な特性が得られる
。さらに１５０℃の温度でで５００時間の長期にわたっ
て放置した後での出力電圧の劣下は最も大きいものでも
１０％以内であり、極めて優れた耐熱性を示す。
等方性タイプの永久磁石の基板を用いたものと異方性タ
イプの永久磁石の基板を用いたものとで出力電圧を比較
すると、第１表のＳｍ−Ｃｏ磁石基板ＦＣ＋と（ｄ）か
ら明らかなように、出力電圧は異方性タイプの永久磁石
を用いたほうが大幅に大きい。異方性タイプのほうが大
きいのは両タイプの永久磁石特性の差から当然のことで
はあるが、しかし両タイプの表面磁束密度の差が２．３
倍であるのに対して出力電力の差は２．８倍以上もある
。
イプの永久磁石の基板を用いたものとで出力電圧を比較
すると、第１表のＳｍ−Ｃｏ磁石基板ＦＣ＋と（ｄ）か
ら明らかなように、出力電圧は異方性タイプの永久磁石
を用いたほうが大幅に大きい。異方性タイプのほうが大
きいのは両タイプの永久磁石特性の差から当然のことで
はあるが、しかし両タイプの表面磁束密度の差が２．３
倍であるのに対して出力電力の差は２．８倍以上もある
。
このように異方性磁石基板を用いた磁気センサの出力電
圧が本来の永久磁石特性の差以上に大きくなる理由は、
まだ十分には解明できていないが、１つは鉄製歯車と組
合せたときに異方性タイプの方は磁化容易軸が揃ってい
るため磁極方向からはずれた方向への磁束のもれがより
少なくなって磁束が磁気センサの感磁部により集中する
こと、もう１つは異方性タイプの基板を用いた方がＩｎ
Ｓｂ膜の電子移動度特性が約１割大きいことから永久磁
石基板の結晶配向性がＩｎＳｂ膜の結晶配向性に好影響
を与えるためと考えられる。 したがって、磁気センサ
用基板としては異方性タイプの永久磁石材料の方が望ま
しい。
圧が本来の永久磁石特性の差以上に大きくなる理由は、
まだ十分には解明できていないが、１つは鉄製歯車と組
合せたときに異方性タイプの方は磁化容易軸が揃ってい
るため磁極方向からはずれた方向への磁束のもれがより
少なくなって磁束が磁気センサの感磁部により集中する
こと、もう１つは異方性タイプの基板を用いた方がＩｎ
Ｓｂ膜の電子移動度特性が約１割大きいことから永久磁
石基板の結晶配向性がＩｎＳｂ膜の結晶配向性に好影響
を与えるためと考えられる。 したがって、磁気センサ
用基板としては異方性タイプの永久磁石材料の方が望ま
しい。
Ｓｍ−Ｃｏ磁石基板を用いた磁気センサは、第１表に示
すように出力電圧が大きいばかりでなく、製造工程上の
利点もある。すなわち、薄膜を真空蒸着やスパッタリン
グで形成するときの基板のステンレス基板ホルダーへの
固定は、通常ピン止めや落し込みと呼ばれる方法で行う
が、いずれの方法もピン等の影となって基板の一部に薄
膜が形成されない部分ができる。これに対してＳｍ−Ｃ
０磁石基板の場合は最初に着磁しておけば磁力が強いの
で基板自身の磁力でホルダーに固定され、基板上の全面
に薄膜が形成できる。また、基板全体がホルダーと密着
して固定されるため基板を加熱して蒸着する場合にも基
板温度が均一となって基板全面にわたって均質な薄膜が
形成でき、基板全部を無駄なく製品として使用できる。
すように出力電圧が大きいばかりでなく、製造工程上の
利点もある。すなわち、薄膜を真空蒸着やスパッタリン
グで形成するときの基板のステンレス基板ホルダーへの
固定は、通常ピン止めや落し込みと呼ばれる方法で行う
が、いずれの方法もピン等の影となって基板の一部に薄
膜が形成されない部分ができる。これに対してＳｍ−Ｃ
０磁石基板の場合は最初に着磁しておけば磁力が強いの
で基板自身の磁力でホルダーに固定され、基板上の全面
に薄膜が形成できる。また、基板全体がホルダーと密着
して固定されるため基板を加熱して蒸着する場合にも基
板温度が均一となって基板全面にわたって均質な薄膜が
形成でき、基板全部を無駄なく製品として使用できる。
尚、前記実施例では永久磁石基板上に磁気抵抗素子とし
ての機能をもっ感磁部を形成した例について述べたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、ホール素子と
しての機能をもっ感磁部を］ ０ 形成してもよい。
ての機能をもっ感磁部を形成した例について述べたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、ホール素子と
しての機能をもっ感磁部を］ ０ 形成してもよい。
発明の効果
以上に述べたように、本発明の磁気センサは永久磁石材
料を基板として用い、その上に絶縁膜、半導体薄膜、薄
膜電極を直接形成した構造としているため耐熱性に優れ
、使用温度が１３０℃以上の高温環境でも使用すること
ができる。また、感磁部の半導体薄膜と永久磁石とは単
に絶縁膜を介しただけの近接状態にあって感磁部に作用
する磁界強度が大きくなり、磁気センサとしての検出感
度が向上する効果もある。
料を基板として用い、その上に絶縁膜、半導体薄膜、薄
膜電極を直接形成した構造としているため耐熱性に優れ
、使用温度が１３０℃以上の高温環境でも使用すること
ができる。また、感磁部の半導体薄膜と永久磁石とは単
に絶縁膜を介しただけの近接状態にあって感磁部に作用
する磁界強度が大きくなり、磁気センサとしての検出感
度が向上する効果もある。
第１図は本発明の磁気センサの構造を示す概略構成図、
第２図は従来の磁気センサの構造を示す概略構成図であ
る。 １・・・・・・永久磁石の基板、２・・・・・・絶縁性
薄膜、３・・・・・・半導体薄膜、４・・・・・・薄膜
電極、５・・・・・・永久磁石。
第２図は従来の磁気センサの構造を示す概略構成図であ
る。 １・・・・・・永久磁石の基板、２・・・・・・絶縁性
薄膜、３・・・・・・半導体薄膜、４・・・・・・薄膜
電極、５・・・・・・永久磁石。
Claims (4)
- （１）永久磁石材料からなる基板と、その基板の表面上
に形成された電気的絶縁性をもつ薄膜と、その薄膜上に
形成された磁電変換作用をもつ半導体薄膜と、その半導
体薄膜上に形成された導電性をもつ薄膜電極とから構成
される磁気センサ。 - （２）基板が異方性永久磁石材料からなり、その基板の
磁化容易方向に対して直角をなす表面上に電気的絶縁性
をもつ薄膜が形成された請求項（１）記載の磁気センサ
。 - （３）基板材料がＳｍ−Ｃｏ系の永久磁石材料からなる
請求項（１）または（２）記載の磁気センサ。 - （４）永久磁石材料からなる基板の表面上に電気的絶縁
性をもつ薄膜を形成する工程と、その薄膜上に磁電変換
作用をもつ半導体薄膜を形成する工程と、その半導体薄
膜上に導電性をもつ薄膜電極を形成する工程からなる磁
気センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151471A JPH0314276A (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 磁気センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151471A JPH0314276A (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 磁気センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0314276A true JPH0314276A (ja) | 1991-01-22 |
Family
ID=15519243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151471A Pending JPH0314276A (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 磁気センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0314276A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5995309A (en) * | 1995-03-06 | 1999-11-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic recording medium |
| JP2000088868A (ja) * | 1998-09-09 | 2000-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転数センサ |
| JP2002189069A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-05 | Murata Mfg Co Ltd | 磁気センサおよびその製造方法 |
| KR100389598B1 (ko) * | 2000-08-31 | 2003-06-27 | 티디케이가부시기가이샤 | 자기 저항 센서, 자기 저항 헤드, 및 자기 기록/재생 장치 |
| JP2004301743A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Denso Corp | 磁気検出装置及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-13 JP JP1151471A patent/JPH0314276A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5995309A (en) * | 1995-03-06 | 1999-11-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic recording medium |
| JP2000088868A (ja) * | 1998-09-09 | 2000-03-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 回転数センサ |
| KR100389598B1 (ko) * | 2000-08-31 | 2003-06-27 | 티디케이가부시기가이샤 | 자기 저항 센서, 자기 저항 헤드, 및 자기 기록/재생 장치 |
| JP2002189069A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-07-05 | Murata Mfg Co Ltd | 磁気センサおよびその製造方法 |
| JP2004301743A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Denso Corp | 磁気検出装置及びその製造方法 |
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