JPH0875570A - Dynamic quantity sensor - Google Patents

Dynamic quantity sensor

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Publication number
JPH0875570A
JPH0875570A JP15141295A JP15141295A JPH0875570A JP H0875570 A JPH0875570 A JP H0875570A JP 15141295 A JP15141295 A JP 15141295A JP 15141295 A JP15141295 A JP 15141295A JP H0875570 A JPH0875570 A JP H0875570A
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JP
Japan
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layer
magnetic
ferromagnetic
ferromagnetic layer
quantity sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP15141295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Saito
紳治 斎藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP15141295A priority Critical patent/JPH0875570A/en
Publication of JPH0875570A publication Critical patent/JPH0875570A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a dynamic quantity sensor wherein a thin film process is used, a sensor for minutely and planarly using a stress magnetic effect is formed, and miniaturization, integration and high sensitivity are contrived. CONSTITUTION: A ferromagnetic body layer 13 having magnetostriction, a ferromagnetic body layer 15 having a magnetic resistance effect, a magnetic field generation means 12, 14 for magnetizing these ferromagnetic body layers and a substrate 11 integrally supporting these are equipped. The change of a magnetic flux desity passing through the ferromagnetic body layer caused by the change of magnetic characteristic due to stress is detected at input and output terminals as the change of a resistance value caused by the magnetic resistance effect, so that a miniature and thin dynamic quantity sensor of high sensitivity capable of integration is formed. As the result, the miniature and thin dynamic quantity sensor, which utilizes the stress magnetic effect, of the high sensitivity can be made. In addition, strength of stress along a direction can be selectively detected on the basis of the anisotropy of detection sensitivity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は力学量検出センサに関
し、特に、応力または歪を高感度で検出することのでき
る力学量センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mechanical quantity sensor, and more particularly to a mechanical quantity sensor capable of detecting stress or strain with high sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、薄型化が進め
られるにつれ、電子機器に用いられる力学量センサに対
しても、より一層の小型化が求められている。応力磁気
効果を利用した力学量センサとしては、円筒上に正の飽
和磁歪定数を持つアモルファス磁性合金薄帯が接着さ
れ、印加される応力による薄帯の透磁率の変化をソレノ
イド状コイルで検出するセンサが実用化されている(例
えばSAE TECHNICAL PAPERSERIES 920700)。
2. Description of the Related Art In recent years, as electronic devices have become smaller and thinner, there has been a demand for further miniaturization of mechanical quantity sensors used in electronic devices. As a mechanical sensor utilizing the stress-magnetic effect, an amorphous magnetic alloy ribbon with a positive saturation magnetostriction constant is bonded on a cylinder, and the change in magnetic permeability of the ribbon due to applied stress is detected by a solenoid coil. Sensors have been put to practical use (eg SAE TECHNICAL PAPERSERIES 920700).

【0003】このような従来の力学量センサは、線材
(直径:20〜30μm以上)をソレノイド状に巻いて
作製したコイルと、強磁性体バルク(厚み:20〜30
μm)とを有している。
Such a conventional mechanical quantity sensor has a coil made by winding a wire (diameter: 20 to 30 μm or more) in a solenoid shape, and a ferromagnetic bulk (thickness: 20 to 30).
μm) and.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の力学量センサでは、線材をソレノイド状に巻いて作
製したコイルと強磁性体バルクとが用いられるため、セ
ンサの小型化、集積化が困難であるという問題がある。
また、コイルのインダクタンス変化を電圧に変換する必
要があり、抵抗変化を電圧に変換する場合に比べ、増幅
回路が複雑になるという課題がある。
However, in the above-mentioned conventional mechanical quantity sensor, a coil manufactured by winding a wire rod in a solenoid shape and a ferromagnetic bulk are used, so that miniaturization and integration of the sensor are difficult. There is a problem.
Further, it is necessary to convert the inductance change of the coil into a voltage, and there is a problem that the amplifier circuit becomes complicated as compared with the case where the resistance change is converted into a voltage.

【0005】小型化により適した平面状力学量センサと
しては、金属箔を用いた歪ゲージがあるが、感度が応力
磁気効果を用いたものに比べ、千分の1以下しかない。
本発明は、前記従来の問題を解決するため、小型かつ薄
型で、集積化が可能な高感度の力学量センサを提供する
ことを目的とする。
As a planar mechanical quantity sensor more suitable for miniaturization, there is a strain gauge using a metal foil, but the sensitivity is less than one thousandth as compared with the one using the stress magnetic effect.
An object of the present invention is to provide a small and thin mechanical sensor of high sensitivity that can be integrated, in order to solve the conventional problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の力学量センサは、磁歪を有する強磁性体層
と、磁気抵抗効果を有する強磁性体層と、これら強磁性
体層を励磁する磁場発生手段と、これらを一体的に支持
する基板を備え、応力による磁気特性の変化に起因する
前記強磁性体層を通る磁束密度の変化を、磁気抵抗効果
により抵抗値の変化として検出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a mechanical quantity sensor of the present invention comprises a ferromagnetic layer having magnetostriction, a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, and these ferromagnetic layers. A magnetic field generating means for exciting the magnetic field and a substrate integrally supporting the magnetic field generating means are provided, and a change in magnetic flux density passing through the ferromagnetic layer due to a change in magnetic characteristics due to stress is changed as a change in resistance value by a magnetoresistive effect. It is characterized by detecting.

【0007】前記構成においては、強磁性体層を励磁す
る磁場の方向が、応力の方向に対して実質的に平行であ
ることが好ましい。また前記構成においては、基板と磁
歪を有する強磁性体層との間に、さらに電気絶縁層を備
えたことが好ましい。
In the above structure, it is preferable that the direction of the magnetic field that excites the ferromagnetic layer is substantially parallel to the direction of stress. In the above structure, it is preferable that an electric insulating layer is further provided between the substrate and the ferromagnetic layer having magnetostriction.

【0008】また前記構成においては、磁歪を有する強
磁性体層と、磁気抵抗効果を有する強磁性体層との間
に、さらに電気絶縁層を備えたことが好ましい。また前
記構成においては、磁気抵抗効果を有する強磁性体層
が、電力入出力端子に接続していることが好ましい。
In the above structure, it is preferable that an electric insulating layer is further provided between the ferromagnetic layer having magnetostriction and the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect. Further, in the above structure, it is preferable that the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect is connected to the power input / output terminal.

【0009】また前記構成においては、磁歪を有する強
磁性体層と、磁気抵抗効果を有する強磁性体層との間
に、これらを磁気的に分離する非磁性層を備え、これら
強磁性体層の励磁が磁気抵抗効果を有する強磁性体層に
流れる電流によりなされることが好ましい。
Further, in the above structure, between the ferromagnetic layer having magnetostriction and the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, a nonmagnetic layer for magnetically separating these is provided, and these ferromagnetic layers are provided. Is preferably excited by a current flowing in a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect.

【0010】また前記構成においては、強磁性体層と非
磁性層が、気相成膜法または液相成膜法により形成され
ていることが好ましい。また前記構成においては、磁歪
を有する強磁性体層と、磁気抵抗効果を有する強磁性体
層と、さらにこれら強磁性体層に挟まれた位置に形成さ
れた非磁性導電層とこれらを電気的に絶縁するための非
磁性絶縁層を備え、これら強磁性体層の励起が導体層に
流れる電流によりなされることが好ましい。
In the above structure, it is preferable that the ferromagnetic layer and the non-magnetic layer are formed by a vapor phase film forming method or a liquid phase film forming method. Further, in the above structure, a ferromagnetic layer having magnetostriction, a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, and a nonmagnetic conductive layer formed at a position sandwiched between these ferromagnetic layers are electrically connected to each other. It is preferable to provide a non-magnetic insulating layer for insulation, and to excite these ferromagnetic layers by a current flowing through the conductor layer.

【0011】また前記構成においては、非磁性導電層
は、磁気抵抗効果を有する強磁性体層が接続している電
力入出力端子とは別の電力入出力端子に接続しているこ
とが好ましい。
Further, in the above structure, it is preferable that the nonmagnetic conductive layer is connected to a power input / output terminal different from the power input / output terminal connected to the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect.

【0012】また前記構成においては、強磁性体層と非
磁性導体層と非磁性絶縁層が、気相成膜法または液相成
膜法により形成されていることが好ましい。また前記構
成においては、磁歪を有する強磁性体層が断面方向から
見て実質的に平行状に2つ存在し、前記2つの強磁性体
層の間のギャップ部分に前記強磁性体層と実質的に平行
に配置された磁気抵抗効果を有する強磁性体層を備え、
前記磁歪を有する2つの強磁性体層の両方の外側にこれ
ら強磁性体層を励磁するための磁石層を備えたことが好
ましい。
Further, in the above structure, it is preferable that the ferromagnetic layer, the nonmagnetic conductor layer and the nonmagnetic insulating layer are formed by a vapor phase film forming method or a liquid phase film forming method. Further, in the above structure, there are two ferromagnetic layers having magnetostriction substantially parallel to each other when viewed from the cross-sectional direction, and the ferromagnetic layer and the ferromagnetic layer are substantially provided in a gap portion between the two ferromagnetic layers. A ferromagnetic material layer having a magnetoresistive effect arranged in parallel,
It is preferable that a magnet layer for exciting these ferromagnetic layers be provided outside both of the two ferromagnetic layers having magnetostriction.

【0013】また前記構成においては、強磁性体層と磁
石層が、気相成膜法または液相成膜法により形成されて
いることが好ましい。また前記構成においては、磁歪を
有する強磁性体層がアモルファス磁歪合金であることが
好ましい。
In the above structure, it is preferable that the ferromagnetic layer and the magnet layer are formed by a vapor phase film forming method or a liquid phase film forming method. Further, in the above structure, the ferromagnetic layer having magnetostriction is preferably an amorphous magnetostrictive alloy.

【0014】また前記構成においては、アモルファス磁
歪合金が、Fe−Cr−Si−B系,Fe−Nb−Si
−B系,Fe−V−Si−B系,Fe−Co−Si−B
系,Fe−W−Si−B系,Fe−Ni−Cr−Si−
B系,Fe−Ni−Nb−B系及びFe−Ni−Mo−
B系から選ばれる少なくとも一つであることが好まし
い。
In the above structure, the amorphous magnetostrictive alloy is Fe-Cr-Si-B type, Fe-Nb-Si type.
-B system, Fe-V-Si-B system, Fe-Co-Si-B
System, Fe-W-Si-B system, Fe-Ni-Cr-Si-
B system, Fe-Ni-Nb-B system and Fe-Ni-Mo-
It is preferably at least one selected from the B series.

【0015】また前記構成においては、アモルファス磁
歪合金が、Fe75Cr4 Si12.5 8.5 であることが好
ましい。また前記構成においては、磁気抵抗効果を有す
る強磁性体層が、NiFe合金膜であることが好まし
い。
In the above structure, the amorphous magnet is used.
Strain alloy is Fe75CrFourSi12.5B 8.5Like to be
Good Further, in the above structure, it has a magnetoresistance effect.
The ferromagnetic layer is preferably a NiFe alloy film.
Yes.

【0016】また前記構成においては、電気絶縁層がS
iO2 であることが好ましい。また前記構成において
は、基板が金属、ガラスまたはセラミックスから選ばれ
ることが好ましい。
In the above structure, the electrical insulating layer is S.
It is preferably iO 2 . Further, in the above structure, the substrate is preferably selected from metal, glass or ceramics.

【0017】[0017]

【作用】前記本発明の構成によれば、磁歪を有する強磁
性体層と、磁気抵抗効果を有する強磁性体層と、これら
強磁性体層を励磁する磁場発生手段と、これらを一体的
に支持する基板を備え、応力による磁気特性の変化に起
因する前記該強磁性体層を通る磁束密度の変化を、磁気
抵抗効果により抵抗値の変化として検出することによ
り、小型かつ薄型で、集積化が可能な高感度の力学量セ
ンサを実現できる。すなわち、薄膜プロセスにより微小
かつ平面状に応力磁気効果を用いた力学量センサを形成
でき、小型化、集積化、高感度化に容易に対応できる。
According to the structure of the present invention, a ferromagnetic layer having magnetostriction, a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, a magnetic field generating means for exciting these ferromagnetic layers, and these are integrally formed. A compact, thin, integrated device is provided that includes a supporting substrate and detects a change in magnetic flux density passing through the ferromagnetic layer due to a change in magnetic characteristics due to stress as a change in resistance value due to a magnetoresistive effect. It is possible to realize a highly sensitive mechanical quantity sensor capable of That is, it is possible to form a mechanical quantity sensor using the stress magnetic effect in a minute and planar shape by a thin film process, and it is possible to easily cope with miniaturization, integration, and high sensitivity.

【0018】前記において、強磁性体層を励磁する磁場
の方向が、応力の方向に対し、実質的に平行であるとい
う好ましい例によれば、応力方向に誘起される磁気異方
性に起因する磁束を有する強磁性体層の透磁率変化を、
最も感度よく検出することができる。
According to the preferable example in which the direction of the magnetic field for exciting the ferromagnetic layer is substantially parallel to the stress direction, the magnetic anisotropy is induced in the stress direction. Change the permeability of the ferromagnetic layer with magnetic flux,
It can be detected with the highest sensitivity.

【0019】また前記において、磁歪を有する強磁性体
層と、磁気抵抗効果を有する強磁性体層と、これらを磁
気的に分離する非磁性層を備え、これら強磁性体層の励
磁が磁気抵抗効果を有する強磁性体層に流れる電流によ
りなされるという好ましい例によれば、磁気抵抗効果を
有する強磁性体層が、磁場発生手段となっているので、
構造が簡単なものとなる。また、発生する磁力がその近
傍に小ループを形成するために、微小部分の歪を効率よ
く検出することができる。
Further, in the above description, a ferromagnetic layer having magnetostriction, a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, and a non-magnetic layer for magnetically separating these are provided, and the excitation of these ferromagnetic layers is magnetoresistive. According to a preferred example of being performed by a current flowing in the ferromagnetic layer having an effect, since the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect serves as a magnetic field generating means,
The structure is simple. Further, since the generated magnetic force forms a small loop in the vicinity thereof, it is possible to efficiently detect the strain of a minute portion.

【0020】また前記において、強磁性体層と非磁性層
が、気相成膜法または液相成膜法により形成されている
という好ましい例によれば、磁気回路の形状を正確に作
製でき、微細化及び固体化が可能となる。前記気相成膜
法は真空蒸着法またはスパッタ法で行うのが好ましい。
真空蒸着法による成膜は、10-5Torr以上の高真空中
で、目的物質を電子ビーム加熱または抵抗加熱で蒸発さ
せて行う。スパッタ法による成膜は、真空度10-2〜1
-5Torrのアルゴンを主成分とする雰囲気中で、イオン
化させたアルゴンにより目的物質をスパッタ蒸発させる
ことにより行う。液相成膜法はメッキにより行うことが
好ましい。
According to the preferable example in which the ferromagnetic layer and the non-magnetic layer are formed by the vapor phase film forming method or the liquid phase film forming method, the shape of the magnetic circuit can be accurately formed. It enables miniaturization and solidification. The vapor phase film forming method is preferably performed by a vacuum vapor deposition method or a sputtering method.
The film formation by the vacuum evaporation method is performed by evaporating the target substance by electron beam heating or resistance heating in a high vacuum of 10 −5 Torr or more. The film formation by the sputtering method has a vacuum degree of 10 -2 to 1
This is performed by sputter-evaporating a target substance with ionized argon in an atmosphere containing 0 -5 Torr of argon as a main component. The liquid phase film forming method is preferably performed by plating.

【0021】また前記において、磁歪を有する強磁性体
層と、磁気抵抗効果を有する強磁性体層と、これら強磁
性体層に夾まれた位置に形成された非磁性導体層と、こ
れらを電気的に絶縁するための非磁性絶縁層を備え、こ
れら強磁性体層の励磁が導体層に流れる電流によりなさ
れるという好ましい例によれば、強磁性体層を励起する
ための電流と、センシングのための電流を独立して制御
でき、磁気回路及び電気回路の設計の自由度が高くな
る。また、発生する磁束がその近傍に小ループを形成す
るために、微小部分の歪を効率よく検出することができ
る。
Further, in the above description, a ferromagnetic layer having magnetostriction, a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, a non-magnetic conductor layer formed at a position surrounded by these ferromagnetic layers, and an electrically conductive layer formed of these layers. According to a preferable example in which a non-magnetic insulating layer for electrically insulating the ferromagnetic layers is provided, the excitation of the ferromagnetic layers is performed by the current flowing in the conductor layer. Can independently control the electric current, and the degree of freedom in designing the magnetic circuit and the electric circuit is increased. Further, since the generated magnetic flux forms a small loop in the vicinity thereof, it is possible to efficiently detect the distortion of a minute portion.

【0022】また前記において、強磁性体層と非磁性導
体層と非磁性絶縁層が、気相成膜法または液相成膜法に
より形成されているという好ましい例によれば、磁気回
路の形状を正確に作製でき、微細化及び固体化が可能と
なる。
According to the preferable example in which the ferromagnetic layer, the non-magnetic conductor layer and the non-magnetic insulating layer are formed by a vapor phase film forming method or a liquid phase film forming method, the shape of the magnetic circuit is formed. Can be manufactured accurately, and miniaturization and solidification are possible.

【0023】また前記において、磁歪を有する強磁性体
層と、該強磁性体層のギャップ部分に該強磁性体層と実
質的に平行に配置された磁気抵抗効果を有する強磁性体
層と、これら強磁性体層を励磁する磁石層からなるとい
う好ましい例によれば、励起のための電流を流す必要が
なく、消費電力を小さくすることができる。
Further, in the above description, a ferromagnetic layer having magnetostriction, and a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, which is arranged in a gap portion of the ferromagnetic layer substantially in parallel with the ferromagnetic layer, According to the preferable example in which the ferromagnetic layers are composed of magnet layers for exciting the ferromagnetic layers, it is not necessary to supply a current for excitation, and power consumption can be reduced.

【0024】また前記において、強磁性体層と磁石層
が、気相成膜法または液相成膜法により形成されている
という好ましい例によれば、磁気回路の形状を正確に作
製でき、微細化及び固体化が可能となる。
According to the preferable example in which the ferromagnetic layer and the magnet layer are formed by the vapor phase film formation method or the liquid phase film formation method, the shape of the magnetic circuit can be accurately formed, and It becomes possible to solidify and solidify.

【0025】また前記において、磁歪金属薄帯がアモル
ファス磁歪合金であるという好ましい例によれば、力学
量の検出を正確に行える。とくに、アモルファス磁歪合
金が、Fe−Cr−Si−B系,Fe−Nb−Si−B
系,Fe−V−Si−B系,Fe−Co−Si−B系,
Fe−W−Si−B系,Fe−Ni−Cr−Si−B
系,Fe−Ni−Nb−B系及びFe−Ni−Mo−B
系から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。
とくにFe75Cr4 Si12.58.5 が好ましい。アモル
ファス磁歪合金薄帯の組成が、atom%でFe75Cr
4 Si12.58.5の場合、結晶化温度は460℃、飽和
磁歪定数は22ppmであった。
According to the preferable example in which the magnetostrictive metal ribbon is an amorphous magnetostrictive alloy, the mechanical quantity can be accurately detected. In particular, amorphous magnetostrictive alloys are Fe-Cr-Si-B type, Fe-Nb-Si-B type.
System, Fe-V-Si-B system, Fe-Co-Si-B system,
Fe-W-Si-B system, Fe-Ni-Cr-Si-B
System, Fe-Ni-Nb-B system and Fe-Ni-Mo-B
It is preferably at least one selected from the systems.
Fe 75 Cr 4 Si 12.5 B 8.5 is particularly preferable. The composition of the amorphous magnetostrictive alloy ribbon is Fe 75 Cr in atom%.
In the case of 4 Si 12.5 B 8.5 , the crystallization temperature was 460 ° C. and the saturation magnetostriction constant was 22 ppm.

【0026】本発明によれば、磁歪を有する強磁性体層
と、磁気抵抗効果を有する強磁性体層と、これら強磁性
体層を励磁する磁場発生手段と、これらを一体的に支持
する基板を備え、応力による磁気特性の変化に起因する
前記強磁性体層を通る磁束密度の変化を、磁気抵抗効果
により抵抗値の変化として検出することにより、小型か
つ薄型で、集積化が可能な高感度の力学量センサを実現
できる。その結果、応力磁気効果を利用した、小型かつ
薄型で高感度の力学量センサが提供できる。また、検出
感度の異方性に基づいて、ある方向に沿った応力の強さ
を選択的に検出できる。
According to the present invention, a ferromagnetic layer having magnetostriction, a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, a magnetic field generating means for exciting these ferromagnetic layers, and a substrate integrally supporting these layers. By detecting a change in magnetic flux density passing through the ferromagnetic layer due to a change in magnetic characteristics due to stress as a change in resistance value due to a magnetoresistive effect, the size is small and thin, and high integration is possible. A mechanical sensor with high sensitivity can be realized. As a result, it is possible to provide a small, thin, and highly sensitive mechanical quantity sensor that utilizes the stress magnetic effect. Further, the intensity of stress along a certain direction can be selectively detected based on the anisotropy of detection sensitivity.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。以
下の実施例においては、磁歪を有する強磁性体層は磁歪
層と省略し、磁気抵抗効果を有する強磁性体層は磁気抵
抗素子と省略する。
Embodiments of the present invention will be described below. In the following examples, the ferromagnetic layer having magnetostriction is abbreviated as a magnetostrictive layer, and the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect is abbreviated as a magnetoresistive element.

【0028】(実施例1)図1は、本実施例の力学量セ
ンサの構成を示す平面図である。図2は、図1のI-I 線
断面図である。以下、これらの図面を参照しながら、本
実施例の力学量センサの構成を説明する。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a plan view showing the structure of a mechanical quantity sensor of this embodiment. FIG. 2 is a sectional view taken along line II of FIG. Hereinafter, the configuration of the mechanical quantity sensor of the present embodiment will be described with reference to these drawings.

【0029】長辺10mm、短辺5mm、厚さ0.5m
mの基板11上の中央部に、縦2mm×横2mmの面積
(□2mmの面積)、厚さ1μmの磁歪を有する強磁性
体層である磁歪層13が形成されている。基板11の材
質は、非磁性体であれば、金属、セラミックスなどどの
ようなものであってもよく、本実施例においてはチタン
を用いている。基板表面は厚さ0.3μmのSiO2
絶縁層12で覆われている。基板11の形状は、図2に
示されるような平板状あるいは図1の絶縁層12の裏側
に存在するような長方形に限定されるものではない。図
2の磁歪層13は、スパッタ法により形成されたFe基
アモルファス合金膜からなり、Fe、Cr、Si、Bを
含んでいる。その組成はFe75Cr4 Si12.58.5
ある。1MHzにおける磁歪層13の比透磁率は100
0、飽和磁歪定数は+22ppmである。
Long side 10 mm, short side 5 mm, thickness 0.5 m
A magnetostrictive layer 13, which is a ferromagnetic layer having magnetostriction, has an area of 2 mm length × 2 mm width (area of 2 mm square) and a thickness of 1 μm is formed in the center of the substrate 11 of m. The material of the substrate 11 may be any material such as metal and ceramics as long as it is a non-magnetic material, and titanium is used in this embodiment. The substrate surface is covered with an insulating layer 12 of SiO 2 having a thickness of 0.3 μm. The shape of the substrate 11 is not limited to the flat plate shape shown in FIG. 2 or the rectangular shape existing on the back side of the insulating layer 12 of FIG. The magnetostrictive layer 13 in FIG. 2 is made of a Fe-based amorphous alloy film formed by a sputtering method and contains Fe, Cr, Si and B. Its composition is Fe 75 Cr 4 Si 12.5 B 8.5 . The relative permeability of the magnetostrictive layer 13 at 1 MHz is 100.
0, the saturation magnetostriction constant is +22 ppm.

【0030】この磁歪層13上には、スパッタ法により
作成されたSiO2 から成る絶縁層(厚さ:0.2μ
m)14が形成されている。絶縁層14上には、基板1
1の短辺方向に直線状(幅50μm、長さ3mm、厚さ
0.1μm)の磁気抵抗素子15が形成され、入出力端
子16aと16bにつながっている。絶縁層14は非磁
性体であり、磁歪層13と磁気抵抗素子15を磁気的に
分離する役割もはたしている。また、磁気抵抗素子15
は蒸着法で作成されたNiFe合金膜からなり、蒸着の
際は磁気抵抗素子15の長手方向に磁場をかけ、長手方
向を磁化容易軸とする1軸磁気異方性を与えてある。す
なわち、磁気抵抗素子15は異方性磁気抵抗効果を有す
る。
An insulating layer (thickness: 0.2 μm) made of SiO 2 formed by the sputtering method is formed on the magnetostrictive layer 13.
m) 14 is formed. The substrate 1 is provided on the insulating layer 14.
A linear magnetoresistive element 15 (width 50 μm, length 3 mm, thickness 0.1 μm) is formed in the short side direction of 1 and is connected to the input / output terminals 16a and 16b. The insulating layer 14 is a nonmagnetic material, and also serves to magnetically separate the magnetostrictive layer 13 and the magnetoresistive element 15. In addition, the magnetoresistive element 15
Is composed of a NiFe alloy film formed by a vapor deposition method. During vapor deposition, a magnetic field is applied in the longitudinal direction of the magnetoresistive element 15 to give uniaxial magnetic anisotropy with the longitudinal direction as the easy axis of magnetization. That is, the magnetoresistive element 15 has an anisotropic magnetoresistive effect.

【0031】次に本実施例による力学量センサの動作を
説明する。基板11の面内方向のうち基板長手方向をS
方向とし、磁気抵抗素子15の長手方向(磁気抵抗素子
15の磁化容易軸方向)をE方向とする。また、応力は
基板表面のS方向に生じるように印加して特性変化を測
定した。
Next, the operation of the mechanical quantity sensor according to this embodiment will be described. Of the in-plane directions of the substrate 11, the substrate longitudinal direction is S
The longitudinal direction of the magnetoresistive element 15 (the direction of the easy axis of magnetization of the magnetoresistive element 15) is the E direction. In addition, stress was applied so as to occur in the S direction on the substrate surface, and the characteristic change was measured.

【0032】磁場が印加されていないとき、磁気抵抗素
子15の磁化Ms は磁化容易軸方向(E方向)に揃って
いる。磁気抵抗素子15に電流を流すと磁場が発生し、
S方向に、磁気抵抗素子15と磁歪層13を通る図2の
ような磁束17が生じる。その結果、Ms はS方向に回
転し、E方向と角度θをなす。よく知られているよう
に、異方性磁気抵抗効果を有する磁気抵抗素子において
は磁化の回転により抵抗変化が生じ、その抵抗変化は下
記式(数1)のように表すことができる。ここで、Rは
抵抗値、R0 はθが0であるときの抵抗値、ΔRは異方
性磁気抵抗と呼ばれ抵抗変化分を示す定数である。
When no magnetic field is applied, the magnetization Ms of the magnetoresistive element 15 is aligned in the easy magnetization axis direction (E direction). When a current is applied to the magnetoresistive element 15, a magnetic field is generated,
A magnetic flux 17 as shown in FIG. 2 passing through the magnetoresistive element 15 and the magnetostrictive layer 13 is generated in the S direction. As a result, Ms rotates in the S direction and makes an angle θ with the E direction. As is well known, in a magnetoresistive element having an anisotropic magnetoresistive effect, a resistance change occurs due to rotation of magnetization, and the resistance change can be expressed by the following formula (Equation 1). Here, R is a resistance value, R 0 is a resistance value when θ is 0, and ΔR is called an anisotropic magnetic resistance and is a constant indicating a resistance change amount.

【0033】[0033]

【数1】 [Equation 1]

【0034】前記式(数1)から明らかなように、磁場
が強くなると抵抗値は減少し、MsがS方向を向いた時
点(θ=90°)で抵抗変化は飽和する。飽和時の磁場
を異方性磁界(Hk )と呼び、本実施例の磁気抵抗素子
のHk は480A/Mである。強磁性体による磁気抵抗
素子は、半導体磁気抵抗素子やホール素子に比べ低磁場
での感度が高く、励磁を低磁場で行うことができるとい
う利点がある。本実施例では応力を印加しない状態で、
抵抗がほぼR0 −1/2ΔRになるように電流を調整
し、抵抗変化の中間状態でセンサが動作するようにして
ある。
As is clear from the above equation (Equation 1), the resistance value decreases as the magnetic field becomes stronger, and the resistance change saturates when Ms points in the S direction (θ = 90 °). The magnetic field at saturation is called an anisotropic magnetic field (Hk), and Hk of the magnetoresistive element of this embodiment is 480 A / M. The magnetoresistive element made of a ferromagnetic material has the advantage that it has a higher sensitivity in a low magnetic field than a semiconductor magnetoresistive element or a Hall element and can be excited in a low magnetic field. In this embodiment, with no stress applied,
The current is adjusted so that the resistance becomes approximately R 0 -1 / 2ΔR, and the sensor operates in the intermediate state of the resistance change.

【0035】応力を印加したときの動作について説明す
ると、基板11に応力が印加されると、磁歪層13のS
方向に応力が生じる。磁歪を有する強磁性体層に応力が
加わると、磁気弾性エネルギーにより、応力方向に磁気
異方性が誘起され、応力方向の透磁率が変化する。磁束
17と応力の方向は一致しているので、磁束17の磁束
密度(磁場)が変化し、その結果、Ms が回転して磁気
抵抗素子15の抵抗値が変化する。本実施例においては
正の飽和磁歪定数を有する磁歪層を用いているので、引
っ張り応力の時は透磁率が増加し、圧縮応力の時は減少
する。よって、磁気抵抗素子15の抵抗値は引っ張り応
力のとき減少し、圧縮応力のとき増加する。応力ゼロの
時の動作点をR0 −1/2ΔRのところに持ってきてい
るのは、抵抗変化の直線性をよくするためである。ま
た、本実施例において、異方性磁気抵抗効果を有する磁
気抵抗素子の長手方向(磁化容易軸方向)が応力印加方
向に対し90゜をなすように磁気抵抗素子15を配置し
ているのは発生する磁束の方向と応力の方向を一致さ
せ、応力に対する感度を最大にするためである。磁束の
方向と応力の方向のずれた場合は、応力の磁束方向成分
だけ磁束密度が変化し、得られる抵抗変化Δrは下記式
(数2)のようになる。ここで、θ’は磁束方向と応力
方向がなす角、Δr0 はθ’が0の時のΔrの値であ
る。
The operation when stress is applied will be described. When stress is applied to the substrate 11, S of the magnetostrictive layer 13 is applied.
Stress is generated in the direction. When stress is applied to the ferromagnetic layer having magnetostriction, magnetic anisotropy is induced in the stress direction by the magnetoelastic energy, and the magnetic permeability in the stress direction changes. Since the magnetic flux 17 and the direction of the stress coincide with each other, the magnetic flux density (magnetic field) of the magnetic flux 17 changes, and as a result, M s rotates and the resistance value of the magnetoresistive element 15 changes. Since the magnetostrictive layer having a positive saturation magnetostriction constant is used in this embodiment, the magnetic permeability increases when the tensile stress is applied and decreases when the compressive stress is applied. Therefore, the resistance value of the magnetoresistive element 15 decreases when the tensile stress is applied and increases when the compressive stress is applied. The operating point when the stress is zero is brought to R 0 −1 / 2ΔR in order to improve the linearity of the resistance change. Further, in this embodiment, the magnetoresistive element 15 is arranged so that the longitudinal direction of the magnetoresistive element having the anisotropic magnetoresistive effect (the direction of the easy axis of magnetization) is 90 ° with respect to the stress applying direction. This is because the direction of the generated magnetic flux and the direction of the stress are made to coincide with each other to maximize the sensitivity to the stress. When the direction of the magnetic flux is deviated from the direction of the stress, the magnetic flux density is changed by the magnetic flux direction component of the stress, and the obtained resistance change Δr is expressed by the following formula (Equation 2). Here, θ ′ is the angle formed by the magnetic flux direction and the stress direction, and Δr 0 is the value of Δr when θ ′ is 0.

【0036】[0036]

【数2】 [Equation 2]

【0037】前記式(数2)よりθ’=90゜のとき応
力による変化は0になる。よって、温度補償を行う場合
はこの方向に温度補償用の磁気抵抗素子を形成すればよ
い。
From the above equation (Equation 2), when θ ′ = 90 °, the change due to stress becomes zero. Therefore, when temperature compensation is performed, a temperature-compensating magnetoresistive element may be formed in this direction.

【0038】最後に特性測定の結果について述べる。基
板11の表面に−50ppm 〜+50ppm の歪が生じるよ
うに応力を印加したところ、1.2%の抵抗変化が得ら
れた。
Finally, the result of characteristic measurement will be described. When stress was applied to the surface of the substrate 11 so as to generate strain of −50 ppm to +50 ppm, a resistance change of 1.2% was obtained.

【0039】(実施例2)図3は、本発明による力学量
センサ(第2実施例)の構成を示す平面図である。図4
は、図3のII-II線断面図である。以下、これらの図面
を参照しながら、本実施例の力学量センサについて説明
する。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a plan view showing the structure of a mechanical quantity sensor (second embodiment) according to the present invention. FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 3. Hereinafter, the mechanical quantity sensor of the present embodiment will be described with reference to these drawings.

【0040】本実施例の力学量センサの構成、材料、作
成プロセスは実施例1の力学量センサとほぼ同じであ
る。異なる点は、磁歪層13および磁気抵抗素子15を
励磁するための非磁性導線21が磁歪層13と磁気抵抗
素子15に夾まれる位置に絶縁層14a,14bを介し
て配置されていることである。非磁性導線21は端子2
2a及び22bにつながっている。非磁性導線21はス
パッタ法で作成したアルミニウム膜からなり、厚さは1
μm、幅は磁気抵抗素子15と同一である。この構成に
より、強磁性層を励磁するための電流と、センシングの
ための電流を独立して制御することができ、磁気回路上
あるいは電気回路上の自由度が高くなる。また、導電率
が高く膜厚の厚い導体層に励磁のための電流を流すの
で、磁気抵抗素子15の発熱による温度変化は小さくな
る。
The structure, material and manufacturing process of the mechanical quantity sensor of this embodiment are almost the same as those of the mechanical quantity sensor of the first embodiment. The difference is that the non-magnetic conductive wire 21 for exciting the magnetostrictive layer 13 and the magnetoresistive element 15 is arranged at a position sandwiched by the magnetostrictive layer 13 and the magnetoresistive element 15 via the insulating layers 14a and 14b. is there. The non-magnetic conductor 21 is the terminal 2
It is connected to 2a and 22b. The non-magnetic conducting wire 21 is made of an aluminum film formed by a sputtering method and has a thickness of 1
The μm and width are the same as those of the magnetoresistive element 15. With this configuration, the current for exciting the ferromagnetic layer and the current for sensing can be controlled independently, and the degree of freedom on the magnetic circuit or the electric circuit is increased. Further, since a current for excitation is passed through a conductor layer having a high conductivity and a large film thickness, a temperature change due to heat generation of the magnetoresistive element 15 is small.

【0041】動作は実施例1の場合と同様である。非磁
性導線21に電流を流すと磁場が発生し、S方向に、磁
気抵抗素子15と磁歪層13を通る図4のような磁束2
3が生じる。S方向に応力を印加すると、磁束23の磁
束密度が変化し、磁気抵抗素子15の抵抗値が変化す
る。本実施例においても応力の方向と励磁の方向を合わ
せるため、非磁性導線21はS方向に対し90度をなし
ている。
The operation is similar to that of the first embodiment. When a current is passed through the non-magnetic conductor 21, a magnetic field is generated, and a magnetic flux 2 passing through the magnetoresistive element 15 and the magnetostrictive layer 13 in the S direction as shown in FIG.
3 occurs. When stress is applied in the S direction, the magnetic flux density of the magnetic flux 23 changes and the resistance value of the magnetoresistive element 15 changes. Also in the present embodiment, the non-magnetic conductor wire 21 forms 90 degrees with respect to the S direction in order to match the stress direction and the excitation direction.

【0042】応力に対する抵抗値変化は、実施例1と同
様、基板11の表面に−50ppm 〜+50ppm の歪が生
じるように応力を印加したところ、1.2%であった。 (実施例3)図5は、本発明による力学量センサ(第3
実施例)の構成を示す平面図である。図6は、図5のII
I-III線断面図である。以下、これらの図面を参照しな
がら、本実施例の力学量センサの構成を説明する。
The change in resistance value with respect to the stress was 1.2% when the stress was applied so that strain of −50 ppm to +50 ppm was generated on the surface of the substrate 11 as in Example 1. (Third Embodiment) FIG. 5 shows a mechanical quantity sensor (third embodiment) according to the present invention.
It is a top view which shows the structure of (Example). FIG. 6 shows II of FIG.
It is a sectional view taken along the line I-III. Hereinafter, the configuration of the mechanical quantity sensor of the present embodiment will be described with reference to these drawings.

【0043】長辺10mm、短辺5mm、厚さ0.5m
mのガラス基板31上の中央部に、基板31の短辺方向
に直線状(幅50μm、長さ3mm、厚さ0.1μm)
の磁気抵抗素子32が形成され、入出力端子33aと3
3bにつながっている。そして、この磁気抵抗素子32
を覆うように絶縁層34が形成されている。絶縁層34
上には磁気抵抗素子32と一部重なるように直線状スリ
ットがもうけられた磁歪層35が形成されている。磁気
抵抗素子32と絶縁層34の形状、材料、作成プロセス
は実施例1と同一である。磁歪層35に関しては厚み及
び作成プロセスが同一である。これらの両側には□2m
mの面積、厚さ2μmの磁石層36a、36bが形成さ
れている。磁石層36a、36bはスパッタ法により作
成されたCoPt合金からなる磁石で、基板長手方向に
磁化が向くよう着磁されている。
Long side 10 mm, short side 5 mm, thickness 0.5 m
m in the central part on the glass substrate 31 in a straight line in the short side direction of the substrate 31 (width 50 μm, length 3 mm, thickness 0.1 μm)
The magnetoresistive element 32 is formed, and the input / output terminals 33a and 3a
It is connected to 3b. Then, the magnetoresistive element 32
An insulating layer 34 is formed so as to cover the. Insulating layer 34
A magnetostrictive layer 35 having a linear slit so as to partially overlap with the magnetoresistive element 32 is formed on the upper portion. The shapes, materials, and manufacturing processes of the magnetoresistive element 32 and the insulating layer 34 are the same as those in the first embodiment. The magnetostrictive layer 35 has the same thickness and the same manufacturing process. □ 2m on both sides of these
Magnet layers 36a and 36b having an area of m and a thickness of 2 μm are formed. The magnet layers 36a and 36b are magnets made of a CoPt alloy prepared by a sputtering method, and are magnetized so that the magnetization is oriented in the longitudinal direction of the substrate.

【0044】次に本実施例の力学量センサの動作を説明
する。基板31の面内方向のうち基板長手方向をS方向
とし、磁気抵抗素子32の長手方向(磁気抵抗素子32
の磁化容易軸方向)をE方向とする。また、応力は基板
表面のS方向に生じるように印加して特性変化を測定し
た。
Next, the operation of the mechanical quantity sensor of this embodiment will be described. Of the in-plane directions of the substrate 31, the substrate longitudinal direction is the S direction, and the longitudinal direction of the magnetoresistive element 32 (the magnetoresistive element 32
The direction of the easy axis of magnetization is defined as E direction. In addition, stress was applied so as to occur in the S direction on the substrate surface, and the characteristic change was measured.

【0045】磁石層36a、36bがS方向に着磁され
ているので、図6のようにそこから発生する磁束37は
S方向に沿って、磁歪層35および磁気抵抗素子32を
通る。また、磁石層36a、36bは、応力を印加して
いないときの磁気抵抗素子32の抵抗値がR0 −1/2
ΔRになるような形状及び配置にしてある。
Since the magnet layers 36a and 36b are magnetized in the S direction, the magnetic flux 37 generated therefrom passes through the magnetostrictive layer 35 and the magnetoresistive element 32 along the S direction as shown in FIG. The magnet layers 36a and 36b have a resistance value R 0 −1/2 of the magnetoresistive element 32 when no stress is applied.
The shape and arrangement are such that ΔR is achieved.

【0046】S方向に応力を加えると、実施例1と同様
の理由で、磁束37の磁束密度が変化し、磁気抵抗素子
32の抵抗値が変化する。本実施例でも励磁の方向と応
力の方向が合うように設計してある。応力と励磁の方向
がずれたときの出力は実施例1と同様になる。
When stress is applied in the S direction, the magnetic flux density of the magnetic flux 37 changes and the resistance value of the magnetoresistive element 32 changes for the same reason as in the first embodiment. Also in this embodiment, it is designed so that the direction of excitation matches the direction of stress. The output when the stress and the excitation direction are deviated is the same as that in the first embodiment.

【0047】応力に対する抵抗値変化は、基板31の表
面に−50ppm 〜+50ppm の歪が生じるように応力を
印加したところ、1.4%であった。以上実施例1〜3
においては磁歪層としてスパッタ法により作成したFe
基アモルファス合金を用いているが、他の磁歪を有する
強磁性体層でも同様のセンサを構成できるのは当然であ
る。
The change in resistance value with respect to the stress was 1.4% when the stress was applied so that strain of −50 ppm to +50 ppm was generated on the surface of the substrate 31. Above Examples 1-3
In the case of Fe, the magnetostrictive layer was formed by the sputtering method.
Although the base amorphous alloy is used, it goes without saying that a similar sensor can be constructed with other ferromagnetic layers having magnetostriction.

【0048】以上実施例1〜3においては磁気抵抗素子
として、蒸着法により作成した異方性磁気抵抗効果を示
すNiFe合金膜を用いたが、磁場により抵抗値が変化
する他の強磁性体層(例えば巨大磁気抵抗効果;日本応
用磁気学会誌16,pp614-635)でも同様のセンサが構成で
きるのは、本発明のセンサの磁気回路の構成から明らか
である。
Although the NiFe alloy film having an anisotropic magnetoresistive effect prepared by the vapor deposition method was used as the magnetoresistive element in the above Examples 1 to 3, another ferromagnetic layer whose resistance value changes with a magnetic field is used. It is clear from the configuration of the magnetic circuit of the sensor of the present invention that a similar sensor can be constructed (for example, giant magnetoresistive effect; Journal of Japan Applied Magnetics 16, pp 614-635).

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、磁歪
を有する強磁性体層と、磁気抵抗効果を有する強磁性体
層と、これら強磁性体層を励磁する磁場発生手段と、こ
れらを一体的に支持する基板を備え、応力による磁気特
性の変化に起因する前記該強磁性体層を通る磁束密度の
変化を、磁気抵抗効果により抵抗値の変化として検出す
ることにより、小型かつ薄型で、集積化が可能な高感度
の力学量センサを実現できる。すなわち、薄膜プロセス
により微小かつ平面状に応力磁気効果を用いた力学量セ
ンサを形成でき、小型化、集積化、高感度化に容易に対
応できる。
As described above, according to the present invention, a ferromagnetic layer having magnetostriction, a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, a magnetic field generating means for exciting these ferromagnetic layers, and these are provided. By providing a substrate that is integrally supported and detecting a change in magnetic flux density passing through the ferromagnetic layer due to a change in magnetic characteristics due to stress as a change in resistance value due to a magnetoresistive effect, a small and thin device can be obtained. A highly sensitive mechanical quantity sensor that can be integrated can be realized. That is, it is possible to form a mechanical quantity sensor using the stress magnetic effect in a minute and planar shape by a thin film process, and it is possible to easily cope with miniaturization, integration, and high sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 (a)は本発明の実施例1における力学量セ
ンサの平面図であり、(b)は同センサの検出磁気方向
を示す説明図である。
FIG. 1A is a plan view of a mechanical quantity sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an explanatory view showing a detected magnetic direction of the sensor.

【図2】 図1のI-I線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line I-I of FIG.

【図3】 (a)は本発明の実施例2における力学量セ
ンサの平面図であり、(b)は同センサの検出磁気方向
を示す説明図である。
FIG. 3A is a plan view of a mechanical quantity sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is an explanatory view showing a detected magnetic direction of the sensor.

【図4】 図3のII-II線断面図である。4 is a sectional view taken along line II-II of FIG.

【図5】 (a)は本発明の実施例3における力学量セ
ンサの平面図であり、(b)は同センサの検出磁気方向
を示す説明図である。
5A is a plan view of a mechanical quantity sensor according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is an explanatory view showing a detected magnetic direction of the sensor.

【図6】 図5のIII-III線断面図である。6 is a sectional view taken along line III-III in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,31 基板 12,14,34 絶縁層 13,35 磁歪層 15,32 磁気抵抗素子 16a,16b,33a,33b 入出力端子 17,23,37 磁束 21 非磁性導線 22a,22b 端子 36a,36b 磁石層 11, 31 Substrate 12, 14, 34 Insulating layer 13, 35 Magnetostrictive layer 15, 32 Magnetoresistive element 16a, 16b, 33a, 33b Input / output terminal 17, 23, 37 Magnetic flux 21 Non-magnetic lead wire 22a, 22b Terminal 36a, 36b Magnet layer

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁歪を有する強磁性体層と、磁気抵抗効
果を有する強磁性体層と、これら強磁性体層を励磁する
磁場発生手段と、これらを一体的に支持する基板を備
え、応力による磁気特性の変化に起因する前記強磁性体
層を通る磁束密度の変化を、磁気抵抗効果により抵抗値
の変化として検出することを特徴とする力学量センサ。
1. A method comprising: a ferromagnetic layer having magnetostriction; a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect; magnetic field generating means for exciting these ferromagnetic layers; A mechanical quantity sensor, which detects a change in magnetic flux density passing through the ferromagnetic layer due to a change in magnetic characteristics due to the change in resistance value due to a magnetoresistive effect.
【請求項2】 強磁性体層を励磁する磁場の方向が、応
力の方向に対して実質的に平行である請求項1に記載の
力学量センサ。
2. The mechanical quantity sensor according to claim 1, wherein the direction of the magnetic field that excites the ferromagnetic layer is substantially parallel to the direction of the stress.
【請求項3】 基板と磁歪を有する強磁性体層との間
に、さらに電気絶縁層を備えた請求項1に記載の力学量
センサ。
3. The mechanical quantity sensor according to claim 1, further comprising an electrical insulating layer between the substrate and the ferromagnetic layer having magnetostriction.
【請求項4】 磁歪を有する強磁性体層と、磁気抵抗効
果を有する強磁性体層との間に、さらに電気絶縁層を備
えた請求項1に記載の力学量センサ。
4. The mechanical quantity sensor according to claim 1, further comprising an electrically insulating layer between the ferromagnetic layer having magnetostriction and the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect.
【請求項5】 磁気抵抗効果を有する強磁性体層が、電
力入出力端子に接続している請求項1に記載の力学量セ
ンサ。
5. The mechanical sensor according to claim 1, wherein the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect is connected to the power input / output terminal.
【請求項6】 磁歪を有する強磁性体層と、磁気抵抗効
果を有する強磁性体層との間に、これらを磁気的に分離
する非磁性層を備え、これら強磁性体層の励磁が磁気抵
抗効果を有する強磁性体層に流れる電流によりなされる
請求項1に記載の力学量センサ。
6. A non-magnetic layer that magnetically separates a ferromagnetic layer having magnetostriction and a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, and the excitation of these ferromagnetic layers is magnetic. The mechanical sensor according to claim 1, which is made by a current flowing through a ferromagnetic layer having a resistance effect.
【請求項7】 強磁性体層と非磁性層が、気相成膜法ま
たは液相成膜法により形成されている請求項6に記載の
力学量センサ。
7. The mechanical quantity sensor according to claim 6, wherein the ferromagnetic layer and the non-magnetic layer are formed by a vapor phase film formation method or a liquid phase film formation method.
【請求項8】 磁歪を有する強磁性体層と、磁気抵抗効
果を有する強磁性体層と、さらにこれら強磁性体層に挟
まれた位置に形成された非磁性導電層とこれらを電気的
に絶縁するための非磁性絶縁層を備え、これら強磁性体
層の励起が導体層に流れる電流によりなされる請求項1
に記載の力学量センサ。
8. A ferromagnetic layer having magnetostriction, a ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect, a nonmagnetic conductive layer formed at a position sandwiched between these ferromagnetic layers, and these electrically A non-magnetic insulating layer for insulation is provided, and excitation of these ferromagnetic layers is performed by a current flowing through the conductor layer.
The mechanical quantity sensor described in.
【請求項9】 非磁性導電層は、磁気抵抗効果を有する
強磁性体層が接続している電力入出力端子とは別の電力
入出力端子に接続している請求項8に記載の力学量セン
サ。
9. The mechanical quantity according to claim 8, wherein the non-magnetic conductive layer is connected to a power input / output terminal different from the power input / output terminal to which the ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect is connected. Sensor.
【請求項10】 強磁性体層と非磁性導体層と非磁性絶
縁層が、気相成膜法または液相成膜法により形成されて
いる請求項8記載の力学量センサ。
10. The mechanical quantity sensor according to claim 8, wherein the ferromagnetic layer, the non-magnetic conductor layer and the non-magnetic insulating layer are formed by a vapor phase film forming method or a liquid phase film forming method.
【請求項11】 磁歪を有する強磁性体層が断面方向か
ら見て実質的に平行状に2つ存在し、前記2つの強磁性
体層の間のギャップ部分に前記強磁性体層と実質的に平
行に配置された磁気抵抗効果を有する強磁性体層を備
え、前記磁歪を有する2つの強磁性体層の両方の外側に
これら強磁性体層を励磁するための磁石層を備えた請求
項1記載の力学量センサ。
11. Two ferromagnetic layers having magnetostriction are present substantially parallel to each other when viewed from the cross-sectional direction, and the ferromagnetic layer and the ferromagnetic layer are substantially provided in a gap portion between the two ferromagnetic layers. A ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect arranged in parallel with the magnetic layer, and a magnet layer for exciting these ferromagnetic layers outside both of the two magnetostrictive ferromagnetic layers. 1. The mechanical quantity sensor according to 1.
【請求項12】 強磁性体層と磁石層が、気相成膜法ま
たは液相成膜法により形成されている請求項11記載の
力学量センサ。
12. The mechanical quantity sensor according to claim 11, wherein the ferromagnetic layer and the magnet layer are formed by a vapor phase film formation method or a liquid phase film formation method.
【請求項13】 磁歪を有する強磁性体層がアモルファ
ス磁歪合金である請求項1に記載の力学量センサ。
13. The mechanical quantity sensor according to claim 1, wherein the ferromagnetic layer having magnetostriction is an amorphous magnetostrictive alloy.
【請求項14】 アモルファス磁歪合金が、Fe−Cr
−Si−B系,Fe−Nb−Si−B系,Fe−V−S
i−B系,Fe−Co−Si−B系,Fe−W−Si−
B系,Fe−Ni−Cr−Si−B系,Fe−Ni−N
b−B系及びFe−Ni−Mo−B系から選ばれる少な
くとも一つである請求項13に記載の力学量センサ。
14. The amorphous magnetostrictive alloy is Fe—Cr.
-Si-B system, Fe-Nb-Si-B system, Fe-VS
i-B system, Fe-Co-Si-B system, Fe-W-Si-
B system, Fe-Ni-Cr-Si-B system, Fe-Ni-N
The mechanical quantity sensor according to claim 13, wherein the mechanical quantity sensor is at least one selected from b-B type and Fe-Ni-Mo-B type.
【請求項15】 アモルファス磁歪合金が、Fe75Cr
4 Si12.58.5 である請求項14に記載の力学量セン
サ。
15. The amorphous magnetostrictive alloy is Fe 75 Cr.
The mechanical quantity sensor according to claim 14, which is 4 Si 12.5 B 8.5 .
【請求項16】 磁気抵抗効果を有する強磁性体層が、
NiFe合金膜である請求項1に記載の力学量センサ。
16. A ferromagnetic layer having a magnetoresistive effect,
The mechanical quantity sensor according to claim 1, which is a NiFe alloy film.
【請求項17】 電気絶縁層がSiO2 である請求項1
または7に記載の力学量センサ。
17. The electrically insulating layer is SiO 2.
Alternatively, the mechanical quantity sensor described in 7.
【請求項18】 基板が金属、ガラスまたはセラミック
スから選ばれる請求項1に記載の力学量センサ。
18. The mechanical sensor according to claim 1, wherein the substrate is selected from metal, glass or ceramics.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006064565A (en) * 2004-08-27 2006-03-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Tire sensor unit, tire state detection device, and tire
CN104165714A (en) * 2014-08-06 2014-11-26 华中科技大学 Axial force detection method and device for ferromagnetic slender component

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006064565A (en) * 2004-08-27 2006-03-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Tire sensor unit, tire state detection device, and tire
JP4713863B2 (en) * 2004-08-27 2011-06-29 住友電気工業株式会社 TIRE SENSOR UNIT, TIRE STATE DETECTION DEVICE, AND TIRE
CN104165714A (en) * 2014-08-06 2014-11-26 华中科技大学 Axial force detection method and device for ferromagnetic slender component

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