JPH08220204A - 磁電変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度特性を改善した磁電変換素子を提供する。 【構成】磁電変換素子の感磁部に形成される電気伝導膜
の間隔を変えることにより、常用温度域で感度が温度変
化に対して直線的に変化する磁電変換素子を製造するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁電変換素子とくにＩｎ
Ｓｂからなる感磁膜を有する磁電変換素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁界の変化を電気抵抗値の変
化に変換する磁電変換素子が測長素子、回転角度検知素
子などとして実用化されている。従来の磁電変換素子を
図４、図５、図６を用いて説明する。図４は従来の磁電
変換素子３０を構成する感磁部の平面図、図５は従来の
磁電変換素子を図４のＸ−Ｘ線で切断したときの断面
図、図６は磁電変換素子の感度と温度との関係を示す図
である。従来の磁電変換素子３０は、図４に示すように
磁気抵抗効果を呈する感磁部１が、例えばＩｎＳｂから
なる薄膜により、マイカ基板６に形成されたのち樹脂層
８ａにより磁性体基板２に接着されている。感磁部１の
上層には途中の何ヶ所かに、ショ−トバ−として作用す
る電気伝導膜３．．．３が多数個形成され、両端には電
気抵抗値の変化を出力するために、取出電極４、４が接
続されている。感磁部１に多数個の電気伝導膜３．．．
３が形成されることにより、電気伝導膜３．．．３が形
成されていない部分が、磁気抵抗効果を示す多数個の磁
電変換部１ａとして、直列に接続された構成となってい
る。さらに図５に示すように、感磁部１および取出電極
４、４を保護するための保護膜５が形成され、保護膜５
に樹脂層８ｂにより磁性体基板２ａが接着されている。
さらに取出電極４、４に外部接続電極７、７が接続され
ている。

【０００３】この磁電変換素子３０は、たとえば以下に
示す製造方法により製造される。

【０００４】まずマイカ基板６を準備し、スパッタリン
グによりＩｎＳｂ薄膜を、マイカ基板６表面に厚さが２
μｍとなるように形成し、フォトリソグラフィ−によ
り、幅が９０μｍの感磁部１として形成する。次に感磁
部１の上面に、まずＴｉ薄膜を０．１μｍの厚さに続い
てＡｌ薄膜を０．３μｍの厚さにスパッタリングにより
成膜し、さらにフォトリソグラフィ−により幅が５μｍ
でその形成間隔が１５μｍとなるように多数個の電気伝
導膜３．．．３を形成する。さらに同様の方法で感磁部
１の両端に接続する取出電極４、４を形成する。次に感
磁部１を保護するための保護膜５として、スパッタリン
グ、ＣＶＤ、ＰＶＤあるいはＳＯＧ法により、ＳｉＯ膜
を形成する。さらに取出電極４、４に接続するよう、ス
パッタリングにより外部接続電極７、７を形成し、保護
膜５に磁性体基板２ａを樹脂層８ｂで接着する。さらに
マイカ基板６に樹脂層８ａにより磁性体基板２を接着す
る。以上の工程により磁電変換素子３０が完成される。

【０００５】なお従来の磁電変換素子においては、感度
を向上するために電気伝導膜３．．．３は、その形成間
隔を小さくしてなるべく多く形成するように設計される
のが一般的であった。

【０００６】磁電変換素子３０は、ＳｍＣｏなどからな
る希土類磁石により形成される磁場に配置されてセンサ
を構成する。希土類などからなる磁石もしくはそれに並
設された軟磁性体と、磁電変換素子３０との位置関係が
変化すると、磁電変換素子３０に印加される磁界強度が
変化する。その変化量に対応して、磁電変換素子３０を
構成している感磁部１の抵抗値が変化し、磁電変換素子
３０の感度として検知される。

【０００７】この感度を、２．８５ｋＧの磁界強度の下
で、恒温槽を用いて−５０〜１２０℃の範囲で測定し
た。図６に従来の磁電変換素子３０の感度と温度の関係
を示す。図示するように、磁電変換素子３０の感度は、
０℃以下では温度の上昇とともに増加し、０℃以上では
温度の上昇とともに減少することがわかる。そして０℃
近傍における感度が最大となった。また０℃から８０℃
の温度域における感度の温度係数は１０×１０^-3であっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】 従来の磁電変換素子
は、ＩｎＳｂ薄膜からなる感磁部により構成されていた
ので、磁電変換素子の温度に対する感度が、低温側では
増加し高温側では減少し、０℃近傍で最大値を示す。こ
のような温度に対する感度の変化を補正するためには複
雑な温度補正回路を必要とした。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであり、電気伝導部を形成
する間隔を大きくすることにより、温度に対する感度の
変動が小さく、しかも常用温度域よりも低温側で感度が
最大となる磁電変換素子を提供するものである。

【００１０】すなわち本発明の請求項１に係る磁電変換
素子は、基板表面に磁気抵抗膜パタ−ンが形成され、前
記磁気抵抗膜パタ−ン上に断続的に電気伝導膜が形成さ
れ、前記磁気抵抗膜パタ−ンの両端に接続するように取
出電極が形成された磁電変換素子において、前記磁気抵
抗膜パタ−ンの幅寸法の１／３以上の大きさの間隔を有
して前記電気伝導膜が形成されていることを特徴とす
る。

【００１１】本発明の請求項２に係る磁電変換素子は、
前記電気伝導膜の間隔の寸法が１０μｍ以上であること
を特徴とする。

【００１２】本発明の請求項３に係る磁電変換素子は、
前記磁気抵抗膜パタ−ンの幅寸法が９０μｍであり、前
記電気伝導膜の間隔が、３０〜５５μｍの大きさで形成
されていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】 請求項１記載の磁電変換素子は、基板表面に
磁気抵抗膜パタ−ンが形成され、前記磁気抵抗膜パタ−
ン上に断続的に電気伝導膜が形成され、前記磁気抵抗膜
パタ−ンの両端に接続するように取出電極が形成された
磁電変換素子において、前記磁気抵抗膜パタ−ンの幅寸
法の１／３以上の大きさの間隔を有して前記電気伝導膜
が形成されているので、磁電変換素子の感度が常用温度
域において温度に対して直線的に変化するようになり、
かつ常用温度域より低温側で最大となった。

【００１４】請求項２記載の磁電変換素子は、前記電気
伝導膜の間隔の寸法が１０μｍ以上であるので、磁電変
換素子の感度として２．０以上が得られ、しかも常用温
度域において温度に対して直線的に変化するようになっ
た。

【００１５】請求項３記載の磁電変換素子は、前記磁気
抵抗膜パタ−ンの幅寸法が９０μｍであり、前記電気伝
導膜の間隔が、３０〜５５μｍの大きさで形成されてい
るので、−３０℃〜８０℃の温度範囲において磁電変換
素子の感度が２．７から３．５まで直線的に変化するよ
うになった。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例に係る磁電変換素子２０を図
１、図２、図３を用いて説明する。図１は磁電変換素子
２０の平面図、図２は磁電変換素子２０を図１に示すＸ
−Ｘで切断したときの断面図、図３は磁電変換素子の感
度と温度との関係を示す図である。

【００１７】本実施例における磁電変換素子２０は、図
１に示すような形状を有する感磁部１から構成されてい
る。感磁部１は、マイカ基板６に形成されたＩｎＳｂ薄
膜に、ＡｌとＴｉ薄膜からなる電気伝導膜３．．．３が
断続的に形成され、感磁部１の両端に接続するように取
出電極４、４が形成されている。さらに感磁部１がマイ
カ基板６とともに、２ヶの磁性体基板２、２の間に樹脂
層８ａ、８ｂにより接着された構造を有している。

【００１８】本実施例に係る磁電変換素子２０は、以下
に示す製造方法によって作ることができる。

【００１９】まずマイカ基板６に、スパッタリングによ
りＩｎＳｂ薄膜が形成され、フォトリソグラフィにより
幅が９０ミクロンの感磁部１に形成される。さらに感磁
部１の上には、Ａｌ薄膜が上層に、Ｔｉ薄膜が下層にな
るようにスパッタリングにより電気伝導性薄膜（図示せ
ず）が形成される。さらにフォトリソグラフィにより石
英ガラスで作られたフォトマスクを用いて、電気伝導性
薄膜（図示せず）が、感磁部１上にあって幅が５μｍ、
形成間隔が３０μｍになるような多数個の電気伝導膜
３．．．３に形成される。続いて同様の方法により、感
磁部１の両端に接続するように取出電極４、４が形成さ
れる。次にスパッタリングにより取出電極４、４に接続
するように外部接続電極７、７が形成される。さらに感
磁部１と取出電極４、４とを保護するために保護膜５が
形成される。つぎに保護膜５に樹脂層８ｂにより磁性体
基板２ａが接着され、マイカ基板６にも樹脂層８ａによ
り磁性体基板２が接着される。以上の工程により図２に
示す断面形状を有する磁電変換素子２０が完成する。

【００２０】上記磁電変換素子２０の感度の温度特性
を、ＳｍＣｏなどの希土類系磁石による磁場強度が２．
８５ｋＧのもとで、恒温槽を用いて−５０〜１２０℃の
範囲で測定した。その測定結果を図３に示す。図３にお
いて各曲線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ電気伝導膜
３．．．３の形成間隔を変えたときの磁電変換素子の感
度と温度との関係を示す。

【００２１】図３のＡに示すように、幅が５μｍ、形成
間隔が３０μｍの電気伝導膜３．．．３を有する磁電変
換素子２０の感度は、０℃から８０℃まで温度を変えた
ときに３．２から２．４まで変化し、その変化率は４．
５５×１０^-3である事がわかる。また温度が−３０℃の
時に、出力が最大となり、常用温度域では感度が温度に
対して直線的に変化する。

【００２２】さらに電気伝導膜３．．．３の間隔を３
５、４５、５５μｍと変化させて磁電変換素子を形成
し、その感度を測定した。図２のＢ、Ｃ、Ｄはそれぞれ
本発明に係る別の実施例の磁電変換素子の感度と温度と
の関係を示す図であり、Ｂは電気伝導膜３．．．３の間
隔が３５μｍの場合を、Ｃは電気伝導膜３．．．３の間
隔が４５μｍの場合を、Ｄは電気伝導膜３．．．３の間
隔が５５μｍの場合をそれぞれ示す。図示するように、
感度は、それぞれ−３５℃、−４０℃、−４５℃で最大
となり、常用温度域では直線的に変化する。また−２０
℃〜８０℃における温度係数はそれぞれ４．４９×１０
^-3、３．８８×１０^-3、４．０２×１０^-3となった。な
お電気伝導膜３．．．３の間隔を６０μｍ以上にする
と、感度が低下するので、磁電変換素子としての機能が
低下し実用的でない。

【００２３】以上のように電気伝導膜の間隔を、磁気抵
抗膜パタ−ンとの対比において大きくすると、感度の温
度に対する変化が小さくなると同時に最大値を示す温度
が低くなるので、常用温度域で感度が温度に対して直線
的に変化する磁気抵抗素子を製造する事ができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の磁電変換素子は、磁気抵抗膜パ
タ−ン上に形成する電気伝導膜の形成間隔を大きくする
ことにより、常用温度域で感度が温度に対して直線的に
変化するようにできた。さらに前記電気伝導膜の間隔の
寸法を１０μｍ以上にすると、感度を２．０以上にでき
た。さらにまた前記磁気抵抗膜パタ−ンの幅寸法を９０
μｍとし、前記電気伝導膜の間隔を３０〜５５μｍの大
きさで形成すると、−３０℃〜８０℃の温度範囲におい
て磁電変換素子の感度を２．７から３．５までより直線
的に変化するようにできた。

【００２５】したがって簡単な回路で容易に温度補正が
可能な磁電変換素子を製造する事ができると同時に、電
気伝導膜の形成間隔を変えることにより、所望の温度係
数を持った感度を有する磁電変換素子を製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の磁電変換素子の平面図
である。

【図２】本発明に係る一実施例の磁電変換素子の断面図
である。

【図３】本発明に係る一実施例の磁電変換素子の感度と
温度の関係を示す図である。

【図４】従来の磁電変換素子の平面図である。

【図５】従来の磁電変換素子の断面図である。

【図６】従来の磁電変換素子の感度と温度の関係を示す
図である。

【符号の説明】

１ 感磁部 １ａ 磁電変換部 ２、２ａ 磁性体基板 ３ 電気伝導膜 ４ 取出電極 ５ 保護膜 ６ マイカ基板 ７ 外部接続電極 ８ａ、８ｂ 樹脂層 ２０、３０ 磁電変換素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小木曽 美文 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面に磁気抵抗膜パタ−ンが形成さ
   れ、前記磁気抵抗膜パタ−ン上に断続的に電気伝導膜が
   形成され、前記磁気抵抗膜パタ−ンの両端に接続するよ
   うに取出電極が形成された磁電変換素子において、前記
   磁気抵抗膜パタ−ンの幅寸法の１／３以上の大きさの間
   隔を有して前記電気伝導膜が形成されていることを特徴
   とする磁電変換素子。
2. 【請求項２】 前記電気伝導膜の間隔の寸法が１０μｍ
   以上であることを特徴とする請求項１記載の磁電変換素
   子。
3. 【請求項３】 前記磁気抵抗膜パタ−ンの幅寸法が９０
   μｍであり、前記電気伝導膜の間隔が、３０〜５５μｍ
   の大きさで形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の磁電変換素子。