JPH11174137A - 磁気インピーダンス素子を具える磁気センサのバイアス磁界印加方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気インピーダンス素子を可変インピーダン
ス素子として具え、この素子にバイアス磁界を正確かつ
容易に印加する方法を提供する。 【解決手段】 非磁性でかつ電気絶縁性の基板21の表面
に磁気インピーダンス素子22と、その両端に一端をそれ
ぞれ接続した一対の電極23および24を形成し、基板の裏
面に、一対のヨーク25および26を、それらの一端の間に
形成されるギャップ27が、前記磁気インピーダンス素子
22の位置と対向するような位置に来るように形成し、こ
れら一対のヨークの他端の間にマグネット28を配置す
る。前記ギャップ27間に生じる均一な磁界によってギャ
ップと対向する位置に配置された磁気インピーダンス素
子22をバイアスできる。１個のマグネット28を用いるだ
けであるので、磁気インピーダンス素子へのバイアス磁
界の印加は正確でしかも簡単に実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気インピーダン
ス素子を可変インピーダンス要素として具える磁気セン
サの磁気インピーダンス素子に対してバイアス磁気を印
加する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気検出センサとしては磁気抵抗
素子が広く用いられているが、検出感度の点で満足すべ
きものではなかった。また、磁気抵抗素子は応答周波数
が高々数十KHz 程度であり、高い周波数で変化する磁界
の検出ができなかった。この磁気抵抗素子に代わる高感
度磁気検出センサの代表的なものとしてフラックスゲー
ト(FG)があり、地磁気などの空間的に一様な磁界を検出
する場合には、10^-6Oeの非常に高い分解能を有してい
る。しかし、このFGセンサは、磁気記録やロータリエン
コーダなどの磁気ヘッドとして使用することはできな
い。その理由は、FGセンサのヘッドの寸法が、例えば±
2Oe フルスケールで28mmと長いので、記録媒体の表面磁
界のように微小空間に限定された磁界を検出することが
できないためである。例えば、磁気ヘッドの長さを2 〜
3mm と短くすると、反磁界が増大して感度が急激に低下
してしまい、地磁気の検出さえも困難となってしまう。

【０００３】上述したようなFGセンサの欠点を解消する
ものとして磁気インピーダンス素子(Magneto-Impedanc
e:MI 素子) が提案されている。このMI素子は、例えば
特開平6-176930号公報および同6-283344号公報に記載さ
れているように、アモルファス軟磁性のワイヤや薄膜な
どに微小高周波電流を通電し、その表皮効果によりイン
ピーダンスが外部印加磁界によって微小に変化する磁気
効果を利用した高感度および高速応答の素子である。こ
のようなMI素子では、磁性体ヘッドは通電電流で円周方
向に励磁されるので、ヘッドの長さ方向の検出磁界によ
る反磁界は非常に小さいものとなるため、ヘッド長を1m
m 以下としても磁界の検出感度は低下せず、きわめて高
いものとなる。

【０００４】このようなMI素子を用いて、特に高周波微
小磁界を検出する磁気センサとして、MI素子にバイアス
磁界を印加するようにしたものが提案されている。図１
はこのようなバイアス磁界を印加するようにした既知の
磁気センサを示すものである。検出すべき外部磁界Hex
に曝されるように配置されたMI素子11の両端を一対のマ
グネット12および13にそれぞれ連結し、これらマグネッ
トには一対の電極14および15の一端をそれぞれ連結し、
これら電極の他端を外部回路に接続するように構成され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１に示した従来の磁
気センサにおいては、磁気インピーダンス素子11、一対
のマグネット12および13および一対の電極14および15は
すべて非磁性で電気絶縁性の基板16の一方の表面に形成
されている。マグネット12および13は電極の一部を構成
するものであるから導電材料で形成されている。このよ
うな磁気センサを製造するに当たっては、基板上に全て
の要素を組み込んだ後に、マグネット12および13を着磁
しているが、２つのマグネットの磁気の強さや方向を合
わせるのが難しいという欠点がある。すなわち、これら
２つのマグネット12および13によって磁気インピーダン
ス素子11に均一なバイアス磁界を印加するためには、磁
気インピーダンス素子の両端に設けられているこれら２
つのマグネットの磁化の大きさおよび方向を揃える必要
があるが、これらのマグネットは磁気インピーダンス素
子のそれぞれの端部に格別に配置されているので、それ
らの磁化の強さと方向を揃えることは困難である。した
がって、従来の磁気センサにおいては、磁気インピーダ
ンス素子に均一なバイアス磁界を印加することが困難で
あり、したがってその特性がばらつく欠点がある。ま
た、磁気インピーダンス素子に均一なバイアス磁界を印
加しようとすると、着磁時の調整が非常に面倒なものと
なり、製造コストが上昇する欠点がある。

【０００６】本発明は上述した従来の磁気センサの欠点
を除去し、簡単な着磁操作によって磁気インピーダンス
素子に均一なバイアス磁界を印加することができる方法
を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるバイアス磁
界の印加方法は、磁気インピーダンス素子を可変インピ
ーダンス要素として具える磁気センサにバイアス磁界を
印加するに当たり、非磁性かつ電気絶縁性の基板の一方
の表面に形成した一対の電極の間に磁気インピーダンス
素子を配置し、前記基板の他方の表面に、前記磁気イン
ピーダンス素子と対向する位置にギャップが位置するよ
うに一対のヨークを形成し、これらヨークの他端にマグ
ネットを設けて基板を介して磁気インピーダンス素子に
バイアス磁界を印加することを特徴とするものである。

【０００８】このような本発明によるバイアス磁界の印
加方法においては、１個のマグネットを用い、その磁束
を一対のヨークを経て磁気インピーダンス素子に印加す
るようにしているので、着磁処理は１回で足り、したが
ってきわめて簡単かつ安価に実施することができるとと
もに磁気インピーダンス素子に均一なバイアス磁界を印
加することができ、したがって磁気検出特性を改善する
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図２は本発明による磁気インピー
ダンス素子を具える磁気センサへのバイアス磁界印加方
法を実施する磁気センサを示す側面図、図３および図４
は基板の表面および裏面の平面図である。本発明におい
ては、非磁性かつ電気絶縁性材料より成る基板、例えば
厚さが0.5 mm のアルミナ製基板21の一方の表面に、図
２に示すように磁気インピーダンス素子22の両端にそれ
ぞれの一端が連結された一対の電極23および24を形成す
る。本例では、磁気インピーダンス素子22として直径が
30μm で、長さが 5 mm のアモルファスワイヤを用い
る。このアモルファスワイヤの代わりに、膜厚が 4μm
程度で、幅が0.3 mm程度の薄膜を用いることもでき、ま
た、一対の電極23および24は、非磁性で導電性の材料で
ある銅を4 μm の膜厚で一様に堆積した後、所定のマス
クを用いるフォトリソグラフ処理によって形成すること
ができる。電極23および24の他方の端部は、磁気インピ
ーダンス素子22のインピーダンス変化を測定するための
外部回路に接続する。

【００１０】さらに、基板21の裏面には、図４に示すよ
うに、一対のヨーク25および26を、それらの一端の間に
形成されるギャップ27が、基板21の表面に設けた磁気イ
ンピーダンス素子22と対向する位置に来るように形成す
る。すなわち、磁気インピーダンス素子22と、一対のヨ
ーク25および26の先端間に形成されるギャップ27とが、
基板21に垂直な方向に見て重なるように形成する。この
ように構成するためには、一対の電極23および24のパタ
ーンと、一対のヨーク25および26のパターンとを同一の
ものとするのが好適である。これら一対のヨーク25およ
び26は、電極23および24と同様に、磁性材料膜を一様の
膜厚に堆積した後、所定のマスクを用いるフォトリソグ
ラフによってパターニングして形成することができる。
基板21の裏面に上述したように一対のヨーク25および26
を形成した後、これらのヨークの他端にはマグネット28
を設ける。このようにして、基板21の表裏に、磁気イン
ピーダンス素子22、一対の電極23, 24、一対のヨーク2
5, 26およびマグネット28を形成した後、マグネット28
を着磁して、マグネットからヨーク25、ギャップ27およ
びヨーク26を通る閉磁路を形成するようにする。この閉
磁路のギャップ27には均一な磁界が形成され、これが基
板21を介して磁気インピーダンス素子22へ作用するの
で、磁気インピーダンス素子を均一に磁気バイアスする
ことができる。

【００１１】上述したように、本発明によるバイアス磁
界印加方法においては、バイアス磁界を発生する閉磁路
には、１個のマグネット28が設けられているだけである
ので、その着磁は従来の２個のマグネットを用いる場合
に比べてきわめて容易となり、製造コストを下げること
ができるとともに磁気インピーダンス素子22に所望のバ
イアス磁界を印加することができるので、良好な特性を
有する磁気センサを得ることができる。

【００１２】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。上述し
た実施例においては、基板21の表面に形成した一対の電
極22および23のパターンと、裏面に形成した一対のヨー
ク25および26のパターンとを同一のものとしたが、これ
らのパターンを異ならせることもできる。だだし、同一
のパターンとした方が、マスクを共通に使用できるとと
もに磁気インピーダンス素子22とギャップ27との位置合
わせが容易となるので好適である。

【００１３】

【発明の効果】上述したように本発明による磁気インピ
ーダンス素子を具える磁気センサのバイアス印加方法に
おいては、磁気インピーダンス素子にバイアス磁界を印
加するのに１個のマグネットを使用するだけであるの
で、その着磁を容易かつ正確に行なうことができる。し
たがって、製造コストを下げることができるとともに良
好な特性を有する磁気センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来のバイアス磁界印加手段を具える
磁気センサの構成を示す平面図である。

【図２】図２は、本発明による磁界印加方法を実施した
磁気センサの構成を示す側面図である。

【図３】図３は、同じくその基板表面側の平面図であ
る。

【図４】図４は、同じくその基板裏面側の平面図であ
る。

【符号の説明】

21 基板、 22 磁気インピーダンス素子、 23, 24
電極、 25, 26 ヨーク 27 ギャップ、 28 マグネット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気インピーダンス素子を可変インピー
   ダンス要素として具える磁気センサにバイアス磁界を印
   加するに当たり、非磁性かつ電気絶縁性の基板の一方の
   表面に形成した一対の電極の間に磁気インピーダンス素
   子を配置し、前記基板の他方の表面に、前記磁気インピ
   ーダンス素子と対向する位置にギャップが位置するよう
   に一対のヨークを形成し、これらヨークの他端にマグネ
   ットを設けて基板を介して磁気インピーダンス素子にバ
   イアス磁界を印加することを特徴とする磁気インピーダ
   ンス素子を具える磁気センサのバイアス磁界印加方法。