JPH073650Y2 - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、強磁性薄膜の磁気抵抗効果を利用して磁界や
磁気信号を検出する磁気抵抗効果素子に係り、特に、上
記強磁性薄膜に磁気バイアスを印加することによって磁
気歪を低減した磁気抵抗効果素子に関する。

（従来の技術） 近年、強磁性薄膜の磁気抵抗効果を利用して磁界や磁気
信号を検出する磁気抵抗効果素子が開発されており、回
転角や回転速度を検出するエンコーダ用の磁気センサ、
磁気効果型薄膜磁気ヘッド、磁気バブル検出素子等に広
く応用されている。

ところで、この強磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子は
強磁性体であるため、磁気抵抗変化にヒステリシス現象
を有しており、このため、検出すべき信号磁界が変化し
ていく過程で、同じ磁界強度であっても出力値が変動す
るという欠点を有している。これを磁気歪と呼ぶ。

そこで、強磁性薄膜を用いた磁気抵抗効果素子の上述し
た欠点を解消するため、第９図に示すように、強磁性薄
膜からなる磁気抵抗効果膜14の近傍に非接触で高透磁率
磁性膜16を設け、この高透磁率磁性膜に磁束を集束させ
て磁気抵抗効果膜16の長辺方向にバイアス磁界Ｈを印加
し磁気抵抗効果膜１の磁区構造を単磁区化することによ
って磁気歪の発生を防止し、変動の無い出力特性と検知
感度の向上とを図る技術が開示されている（例えば、特
開昭61-236177号公報参照）。

ここで、第10図は上記第９図に示す磁気抵抗効果膜14の
長手方向に磁界強度の異なるバイアス磁界を印加したと
きの夫々のH/R特性を示しており、同図より明らかなよ
うに、バイアス磁界強度が強い程、H/R特性の磁気歪を
なくすことができる。

（考案が解決しようとする課題） ところで、前述した技術では、磁気抵抗効果膜14の長手
方向にある程度以上の磁界強度のバイアス磁界を印加し
て、H/R特性の磁気歪を無くすものであるが、バイアス
磁界を強くすると、検出すべき磁界若しくは磁気信号と
バイアス磁界との強度差が小さくなり、このため、磁気
抵抗効果素子の出力が小さくなり、検出感度が低下する
という問題が生じる。

そこで、この問題を解決するためには、磁気歪が生じな
い最低限の弱いバイアス磁界を印加するようにすれば良
いわけであるが、このような弱い磁界を安定して得るこ
とは難しく、印加されるバイアス磁界強度にバラツキが
出てしまい、出力が安定しにくいという問題が生じる。

また、第９図に示すように、磁気抵抗効果膜14の近傍に
高透磁率磁性膜16を非接触で設ける構成では、磁気抵抗
効果膜14のストライプのピッチをある程度以上細かくす
ることができず、このため、高パルス化を図れず、エン
コーダ等のセンサとして用いた場合に分解能を高くでき
ないという問題も生じる。

また、第９図に示す構成では、磁気抵抗効果膜14と異な
った磁気特性を有する高透磁率膜16を薄膜プロセスで形
成しなければならず、磁気抵抗効果素子生産時の工程が
複雑となり、生産コストが増大するという問題も生じ
る。

本考案は上記事情に鑑みてなされたものであって、磁気
歪の発生が防止され、安定した出力を得ることができ、
しかも、生産が容易で且つ生産コストの低減をも図り得
る磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本考案では、磁気抵抗効果を
有するストライプ状の強磁性磁性膜に磁気バイアスを印
加してなる磁気抵抗効果素子において、素子の裏面側に
上記強磁性薄の長手方向にＮ・Ｓ極が順次配列するよう
に多極着磁された永久磁石を配設し、該永久磁石によっ
て上記強磁性膜に磁気バイアスを印加してなることを特
徴とする。

（作用） 上記構成からなる磁気抵抗効果素子では、多極着磁され
た永久磁石をバイアス磁界発生手段として用いたことに
より、比較的弱い磁界をバラツキ無く強磁性磁性膜に印
加することができる。

（実施例） 以下、本考案を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本考案による磁気抵抗効果素子の一構成例を示
す図であって、同図（ａ）は磁気抵抗効果素子の表面側
の概略構成を示す平面図、同図（ｂ）は磁気抵抗効果素
子のＩ−Ｉ線側断面図、同図（ｃ）は磁気抵抗効果素子
の裏面側の概略構成を示す平面図を夫々示している。

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）において、符号５は絶縁
材料からなる基板を示しており、この基板５の表面には
ストライプ状の強磁性磁性膜（以下、MRストライプと称
す）４が形成され、このMRストライプ４の端末に夫々電
極端子３が形成されて磁気抵抗効果素子１が構成され
る。

ここで、本考案では、磁気抵抗効果素子１の基板５の裏
面側に、上記MRストライプ４の長手方向にＮ・Ｓ極が順
次配列するように多極着磁されたシート状の永久磁石
（以下、マグネットと称す）２を配設し、該マグネット
２によって上記MRストライプ４に磁気バイアスを印加す
るようにしたことを特徴とするものである。

より詳しく説明すると、上記マグネット２は、強磁性粉
を樹脂バインダーと混合してシート状に形成したいわゆ
るボンド磁石からなり、このマグネット２は磁気抵抗効
果素子１のMRストライプ４形成位置の真裏に当る基板裏
面側に塗布や接着等により密着して配置される。

また、上記マグネット２の基板５と密着される面部に
は、第２図に示すように、MRストライプ４の長手方向に
向けて任意のピッチでＮ・Ｓ極が順次配列するように微
細着磁が施されている。

従って、本考案による磁気抵抗効果素子１においては、
基板５の裏面側にMRストライプ４の長手方向に向けて微
細着磁が施されたマグネット２を配置したことにより、
第３図に示すように、MRストライプ４にはマグネット２
によって発生される均一な弱磁界φが磁気バイアスとし
て印加される。

尚、マグネット２の着磁ピッチとMRストライプ４に印加
されるバイアス磁界との関係を第４図に示す。

また、マグネット２によって発生されるバイアス磁界を
変えてH/R特性を測定した結果を第５図乃至第８図に示
す。尚、第５図乃至第８図において、横軸は外部磁界の
強さＨを表し、縦軸は磁界Ｏの時の抵抗値を基準にした
抵抗変化率dRである。

以下、各図について簡単に説明する。

第５図はバイアス磁界をＯとし、外部磁界Ｈを−34.29
〜＋34.29［Oe］の範囲で複数回変化させたときの抵抗
変化率dR［％］を示し、この時の抵抗の最大値は776.92
［ohm］、最小値は757.3［ohm］であった。

第６図はバイアス磁界を１［Oe］とし、外部磁界Ｈを−
44.32〜＋44.32［Oe］の範囲で複数回変化させたときの
抵抗変化率dR［％］を示し、この時の抵抗の最大値は78
2.14［ohm］、最小値は762.42［ohm］であった。

第７図はバイアス磁界を３［Oe］とし、外部磁界Ｈを−
44.15〜＋44.15［Oe］の範囲で複数回変化させたときの
抵抗変化率dR［％］を示し、この時の抵抗の最大値は78
0.71［ohm］、最小値は762.36［ohm］であった。

第８図はバイアス磁界を12［Oe］とし、外部磁界Ｈを−
42.85〜＋42.85［Oe］の範囲で複数回変化させたときの
抵抗変化率dR［％］を示し、この時の抵抗の最大値は78
1.2［ohm］、最小値は766.46［ohm］であった。

第５図乃至第８図に示すH/R特性の測定結果から明らか
なように、バイアス磁界が１［Oe］以下のときは、大き
な磁気歪が発生したが、バイアス磁界が３［Oe］以上の
ときには、磁気歪が殆どみられなかった。

したがって、マグネット２によるバイアス磁界を２〜３
［Oe］程度に設定すれば、磁気抵抗効果素子１の感度を
低下すること無く、磁気歪の発生をほぼ無くすことがで
きる。

このように、本考案による磁気抵抗効果素子１において
は、基板５裏面に配置されたマグネット２を磁気バイア
スを得る手段として用いたことにより、弱いバイアス磁
界をバラツキ無くMRストライプ４に印加することがで
き、磁気抵抗効果素子１の磁気歪の発生の防止、出力の
安定化、検出感度の向上を図ることができる。

尚、上記マグネット２の着磁ピッチは一定の方が良い
が、必ずしも同一ピッチでなくともかわまず、MRストラ
イプに印加される磁場が略均一となれば良い。

また、図示の実施例では、基板５の表面側にMRストライ
プ４を形成し、裏面側にマグネット２を配置した例を示
したが、この構成に変えて、マグネット２の上に直接磁
気抵抗効果膜（MRストライプ）を形成しても良い。

（考案の効果） 以上、図示の実施例に基づいて説明したように、本考案
では、磁気抵抗効果素子の基板裏面に弱磁界を発生する
マグネットを配置し、このマグネットを磁気バイアスを
得る手段として用いたことにより、弱いバイアス磁界を
バラツキ無く磁気抵抗効果膜に印加することができ、磁
気抵抗効果素子のヒステリシス現象等、磁気歪の発生を
防止することができ、出力の安定化、検出感度の向上を
図ることができる。

また、本考案によれば、バイアス磁界の強さをマグネッ
トの着磁ピッチで簡単に調整することができるため、磁
気抵抗効果素子の感度を微調整することが可能となる。

また、本考案による磁気抵抗素子では、従来技術のよう
に磁気抵抗効果膜の近傍に高透磁率磁性膜を設ける必要
がないため、磁気信号検出の高パルス化が図れる。

また、本考案による磁気抵抗素子では、基板の裏面側に
マグネットを配置するという簡単な構成のため、生産が
容易であり、生産コストが増大することも無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による磁気抵抗効果素子の一構成例を示
し、同図（ａ）は磁気抵抗効果素子の表面側の概略構成
を示す平面図、同図（ｂ）は（ａ）図に示した磁気抵抗
効果素子のＩ−Ｉ線断面図、同図（ｃ）は磁気抵抗効果
素子の裏面側の概略構成を示す平面図である。また、第
２図は第１図（ｃ）に示す永久磁石の着磁状態を示すＭ
部拡大図、第３図は同上永久磁石によって発生されるバ
イアス磁界の印加状態を示す磁気抵抗効果素子の要部側
面視図、第４図は同上永久磁石の着磁ピッチと発生され
るバイアス磁界との関係を示す図、第５図乃至第８図は
本考案による磁気抵抗効果素子の磁気抵抗特性（H/R特
性）を永久磁石によるバイアス磁界の強さを夫々変えて
測定した図、第９図は従来技術による磁気抵抗効果素子
の一例を示す要部斜視図、第10図は同上磁気抵抗効果素
子のMRストライプ長手方向に種々の強さのバイアス磁界
を印加した時の磁気抵抗特性を示す図である。 １……磁気抵抗効果素子、２……永久磁石、３……電極
端子、４……強磁性磁性膜、５……基板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気抵抗効果を有するストライプ状の強磁
   性薄膜に磁気バイアスを印加してなる磁気抵抗効果素子
   において、素子の裏面側に上記強磁性薄膜の長手方向に
   Ｎ・Ｓ極が順次配列するように多極着磁された永久磁石
   を配設し、該永久磁石によって上記強磁性薄膜に磁気バ
   イアスを印加してなることを特徴とする磁気抵抗効果素
   子。