JPH11211803A - 磁気インピーダンス素子を具える磁気センサ - Google Patents

磁気インピーダンス素子を具える磁気センサ

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JPH11211803A
JPH11211803A JP10009355A JP935598A JPH11211803A JP H11211803 A JPH11211803 A JP H11211803A JP 10009355 A JP10009355 A JP 10009355A JP 935598 A JP935598 A JP 935598A JP H11211803 A JPH11211803 A JP H11211803A
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JP
Japan
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magnetic
substrate
impedance
segments
magnetic impedance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10009355A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Miura
由則 三浦
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MAITEC KK
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MAITEC KK
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Publication date
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Publication of JPH11211803A publication Critical patent/JPH11211803A/ja
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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
ス素子として具える磁気センサの外部磁界検出感度を向
上する。 【解決手段】 非磁性でかつ電気絶縁性の基板21の少
なくとも一方の表面に、複数の磁気インピーダンスセグ
メント22a〜22eを設け、これらの磁気インピーダ
ンスセグメントを接続導体25〜28を介して電気的に
直列に接続し、この直列接続した磁気インピーダンスセ
グメント群を、電極23および24間に接続する。互い
に平行に配列された複数の磁気インピーダンスセグメン
ト22a〜22eは、検出すべき外部磁界の強い位置に
配置されるので、高い検出感度が得られる。複数の磁気
インピーダンスセグメントを、基板の両方の表面に配列
して設け、これらを電気的に直列に接続しても良い。基
板を可撓性を有するものとして所望の形状に変形しても
良い。

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。基板11の一方の表面
に、例えば磁気インク10によって発生される検出すべ
き外部磁界Hex に曝されるようにMI素子12を配置し、
このMI素子の両端を基板上にパターニングした導体13
および14によって外部回路に接続するように構成され
ている。MI素子12は、ワイヤ状のものとすることがで
きる。
【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、検出感度を上げるためには、磁気
インピーダンス素子12の長さは長い方が良いが、検出
すべき外部磁界Hex は、磁気インク10から遠去かるに
伴って急激に減少するので、長さを長くしても大きな検
出出力が得られないという欠点がある。すなわち、単に
長さを長くしただけでは、検出感度を向上することがで
きない。このために、磁気インピーダンス素子12その
ものの特性を改善してより大きな検出感度を得るための
研究がなされているが、これにも限界があり、現在の技
術では、磁気インク10から発生される微小の磁界を正
確に検出することは困難である。
【0006】本発明は上述した従来の磁気センサの欠点
を除去し、検出感度を向上することができるようにした
磁気インピーダンス素子を具える磁気センサを提供しよ
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
センサにおいて、非磁性かつ電気絶縁性の基板の少なく
とも一方の表面に、複数の磁気インピーダンスセグメン
トを並列に配置し、これらの磁気インピーダンスセグメ
ントを導体によって直列に接続して磁気インピーダンス
素子を構成した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磁気センサの一実
施例においては、複数の磁気インピーダンスセグメント
を、基板の一方の表面に形成することができる。また、
本発明の他の実施例においては、複数の磁気インピーダ
ンスセグメントを、基板の両方の表面に形成し、これら
の磁気インピーダンス素子群を基板を貫通する導体によ
って直列に接続することができる。さらに、本発明によ
る磁気センサの他の実施例においては、複数の磁気イン
ピーダンスセグメントを、可撓性を有するフィルム状の
基板の少なくとも一方の表面に形成し、このフィルム状
の基板を所望の形状、例えばコイル状に変形することが
できる。
【0009】上述した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においては、複数の磁気インピ
ーダンスセグメントを配列し、これらを直列に接続した
ので、これらの磁気インピーダンスセグメントは検出す
べき外部磁界を発生する、例えば磁気インクに接近して
配置されるので、強い磁界に曝されるようになるので、
きわめて高い検出感度が得られる。
【0010】
【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の一実施例を示す平面図
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、例えばガラスエポキシ基板やアルミナ基
板21の一方の表面に、複数本の磁気インピーダンスセ
グメント22a〜22eを互いに平行に配列する。本例
ではこれらの磁気インピーダンスセグメント22a〜2
2eの各々は、直径が数十ミクロンで、長さが約2mm
のワイヤで形成する。さらに、基板21の表面には、第
1および第2の電極23および24と、接続導体25〜
28を所定のパターンにしたがって形成する。これらの
電極23および24並びに接続導体25〜28は、周知
のフォトリソグラフ技術を用いて製造することができ
る。磁気インピーダンスセグメント22a〜22eと接
続導体25〜28との短絡を防止するために、接続導体
の両端を除いて、絶縁性のレジスト膜29〜32を堆積
する。図面を明瞭とするために、図2においては、これ
らのレジスト膜29〜32をハッチングを付けて示して
ある。
【0011】第1の磁気インピーダンスセグメント22
aの一端を電極23の一端に接続し、他端を接続導体2
5の一端に接続する。また、第2の磁気インピーダンス
セグメント22bの一端をこの接続導体端25の他端に
接続し、他端を接続導体26の一端に接続する。同様
に、第3の磁気インピーダンスセグメント22cの一端
をこの接続導体端26の他端に接続し、他端を接続導体
27の一端に接続し、第4の磁気インピーダンスセグメ
ント22dの一端をこの接続導体端27の他端に接続
し、他端を接続導体28の一端に接続する。第5の磁気
インピーダンスセグメント22eの一端を、この接続導
体28の他端に接続し、他端を他方の電極24の一端に
接続する。このようにして、互いに平行に配列した5本
の磁気インピーダンスセグメント22a〜22eを電極
23および24間に直列に接続する。これら磁気インピ
ーダンスセグメント22a〜22eと、電極23、24
および接続導体25〜28との接続は、例えば半田によ
る熔接で行なうことができるが、インジュームで固定し
て接着する方法や基板側から圧接する方法などを採用す
ることができる。電極23および24の他端は、リード
線を介して、直列に接続した磁気インピーダンスセグメ
ントMI素子22a〜22eより成る磁気インピーダンス
素子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。
【0012】図3および4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の第2の実施例を示す
ものである。前例では、基板21の一方の表面に磁気イ
ンピーダンスセグメント22a〜22eを設けたが、本
例では、基板21の両面に磁気インピーダンスセグメン
ト22a〜22jを設けたものである。ずなわち、図3
に示すように、基板21の一方の表面に磁気インピーダ
ンスセグメント22a〜22eを互いに平行に配列し、
これらを接続導体25a〜28aによって直列に接続す
るとともに図4に示すように、基板22の他方の表面に
も磁気インピーダンスセグメント22f〜22jを互い
に平行に配列し、これらを接続導体25b〜28bによ
って直列に接続する。磁気インピーダンスセグメント2
2a〜22jと接続導体25a〜28a、25b〜28
bとの間の短絡を防止するためのレジスト膜は図3およ
び4では省略してある。
【0013】本例においては、基板21の一方の表面に
形成した磁気インピーダンスセグメント22a〜22e
と、他方の表面に形成した磁気インピーダンスセグメン
ト22f〜22jとを直列に接続するために、基板の一
方の表面に設けた磁気インピーダンスセグメント22e
の他端を接続した接続導体29aを、基板21を貫通す
る導体プラグを介して基板の他方の表面に形成した接続
導体29bに接続する。さらに、基板21の他方の表面
に設けた磁気インピーダンスセグメント22jの他端を
接続導体30の一端に接続し、この接続導体の他端に形
成した接続導体31aを、基板を貫通する導体プラグを
介して基板の一方の表面に形成した電極24と一体に形
成した接続導体31bに接続する。
【0014】図5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の第3の実施例を示す斜視図であ
る。本例では、基板41として可撓性のあるものを使用
し、その表面に複数の磁気インピーダンスセグメント4
1を互いに並列に配列し、これらの磁気インピーダンス
セグメントを基板表面に形成した接続導体によって直列
に接続したものである。このような可撓性のある基板4
1を使用することにより、基板を比較的自由な形状に変
形することができる。図5に示す実施例では、基板41
をコイル状に巻回したものである。磁気センサの用途に
応じて、例えば折り畳んだ形状に変形することもでき
る。このように基板41を変形するに当たっては、磁気
インピーダンス素子や接続導体が短絡しないように、絶
縁膜を所望のパターンにしたがって形成しておくことも
できる。
【0015】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5本の磁気インピ
ーダンスセグメントを平行に配列したが、その本数は任
意であり、例えば10本の磁気インピーダンスセグメン
トを配列することもできる。また、上述した実施例で
は、磁気インピーダンスセグメントをワイヤ状のものと
したが、ストリップ状のものとしたり、基板上に成膜し
たパターンで形成することもできる。
【0016】
【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においては、複数の磁
気インピーダンスセグメントを配列し、これらを直列に
接続して磁気インピーダンス素子を構成するようにした
ので、これらを外部磁界の強い領域に配置することがで
き、大きな検出感度が得られる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来の磁気インピーダンス素子を具え
る磁気センサを示す平面図である。
【図2】図2は、本発明による磁気センサの第1の実施
例の構成を示す平面図である。
【図3】図3は、本発明による磁気センサの第2の実施
例の、基板の一方の表面の構成を示す平面図である。
【図4】図4は、同じく基板の他方の表面の構成を示す
平面図である。
【図5】図5は、本発明による磁気センサの第3の実施
例の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
21,41 基板 22a〜22j,42 磁気インピーダンス素子 23、24 電極 25〜28、25a,25b〜31a,31b 接続導

Claims (5)

    【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おいて、非磁性か
    つ電気絶縁性の基板の少なくとも一方の表面に、複数の
    磁気インピーダンスセグメントを並列に配置し、これら
    の磁気インピーダンスセグメントを導体によって直列に
    接続して磁気インピーダンス素子を構成したことを特徴
    とする磁気インピーダンス素子を具える磁気センサ。
  2. 【請求項2】 前記複数の磁気インピーダンスセグメン
    トを、基板の一方の表面に形成したことを特徴とする請
    求項1に記載の磁気インピーダンス素子を具える磁気セ
    ンサ。
  3. 【請求項3】 前記複数の磁気インピーダンスセグメン
    トを、基板の両方の表面に形成し、これらの磁気インピ
    ーダンス素子群を基板を貫通する導体によって直列に接
    続したことを特徴とする請求項1に記載の磁気インピー
    ダンス素子を具える磁気センサ。
  4. 【請求項4】 前記複数の磁気インピーダンスセグメン
    トを、可撓性を有するフィルム状の基板の少なくとも一
    方の表面に形成し、このフィルム状の基板を所望の形状
    に変形したことを特徴とする請求項1に記載の磁気イン
    ピーダンス素子を具える磁気センサ。
  5. 【請求項5】 前記フィルム状の可撓性基板をコイル状
    に巻回したことを特徴とする請求項4に記載の磁気イン
    ピーダンス素子を具える磁気センサ。
JP10009355A 1998-01-21 1998-01-21 磁気インピーダンス素子を具える磁気センサ Withdrawn JPH11211803A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006329855A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Uchihashi Estec Co Ltd 鉄系構造物の劣化診断装置
JP2007003509A (ja) * 2005-05-27 2007-01-11 Uchihashi Estec Co Ltd 鉄系構造物の劣化診断方法及び劣化診断装置

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