JPS59226882A - 磁気信号変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非晶質合金を使用した高周波特性にすぐれた磁
気信号変換素子に関するものである。

非晶質磁性合金を使用した磁気信号変換素子は、液相急
冷法によシ作製された厚さ１５μｍ以上の薄帯状合金を
使用したものが数多く提案されている。たとえば高透磁
率を利用した磁気センサーでは透磁率の印加磁界に対す
る非直線性を利用し、外部磁界に対するインダクタンス
の変化を検出するものであり、また、高感度にするため
フラックスゲート型に構成したものである。

こｎ以外に磁気特性の湛度変ｆヒを利用した飄度センサ
ー、磁気弾性効果を利用した歪みセンサー、変位センサ
ー、圧力センサー等がある。しかしながらこ九らの磁気
センサーにも利用できる周波数範囲に制約がある。ａち
、これら磁気センサーに使用する非晶質合金得体の厚さ
は１５μｍ以下のものは技術的に作製か困難であるが、
この程度の厚さではまだうず電流効果が大きく、また磁
壁の慣性のために使用周波数には限界があり、せいぜい
数１０　）Ｇ（ｚ以下である。また、低周波の領域で使
用する場合は、低周波域で発生しやすいバルクハウゼン
雑音や、外部雑音等の影響を受けやすぐ、信号のＳ／Ｎ
比を低下させ感度が良くならない原因となる。また、よ
り高周波の領域で使用する場合は、磁壁の移動に起因す
るエネルギー損失が増大するため、磁束の反転はスピン
回転に依存するようになシ、うず電流損失の急激な増大
がおこり磁気素子としての機能が低下する。

上記の問題を解決する方法として、非晶質磁性材料をス
パッタ法或は蒸着法等の気相成長法によって充分に薄い
薄膜状に形成することが提案されている。このようにす
れば渦電流を減少させることができる。さらに非磁性絶
縁物を介在させて複数層積層して磁芯として使用すれば
、１０　ＭＨｚ程度までは歪もなく使用可能である。し
かしながらこの場合も磁気信号変換素子として使用する
場合に、磁気信号を電流に変換して取出すための巻線が
必要となり、磁芯が小型化す九ばするほど、巻線の非対
象性に起因する歪の影響が無視てきなめ程度になってく
る。特に高周波領域になると巻線の歪に起因する信号電
流の乱ｆＬが顕著なものとなる。

この発明は上記事情に鑑みなされたものであり、非晶質
磁性材料に導体金属からなる薄膜を密着させて巻線を形
成せしめ、高周波域における周波数特性が一層優れた信
号変換素子を提供するものである。

以下本発明の信号変換素子を詳細に説明する。

本発明では非晶質磁性合金をコアーとし、該コアーの表
面に導電性金属を沈着させて薄膜となし、巻線を形成し
たものである。

非晶質磁性合金は薄帯でも薄膜でも良いが、スパッタ法
、蒸着法等の気相成長法により薄膜状に作成し、さらに
ＳｉＯ２等の非磁性薄膜からなる絶縁物を介して積層し
、多層体としたものがうず電流を抑制し、高周波帯域で
もスピン回転による磁化反転が容易に起こるため、Ｓ／
Ｎ比も高く、信号の乱れも軽微なものとなる。

非晶質合金の組成は特に制限されるものではなく、薄膜
加工後も安定して非晶質を保つものであｎば良い。特に
次式で示される組成の非晶質合金は、薄膜状に作成して
もすぐ九た軟磁性、即ち低保持力、高透磁率を示すもの
である。

好ましい合金組成は ＴＭ」−７（Ｍ＋　−ｙ　−ｚ　Ｑｙ　Ｒｚ　）ｘ　で
ありここでＴＭ　ｉｊ　Ｆｅ１Ｎ　ｉ、　Ｃｏのうち少
なくとも１種以上からなシ、ＭｉｊＣｕ、　Ｂｅ１Ｓｃ
１Ｙ、　Ｌａ、　Ｔｉ、Ｚ　ｒ、　Ｈｆ、　Ｃｒ、　Ｔ
　ａ、　Ｗ、　Ｎ　ｂ、　Ｖ、Ｍｏ、Ｍｎのうち少なく
とも１種からなり、ＧばＢ、　Ｓ　ｉ、　Ｃｓ　Ａｌ、
　Ｇｅ。

Ｓｎ、Ｓｂのうち少なくとも１種からなシ、ＲはＣｅ。

Ｐ　ｒｓ　Ｎｄ％Ｐｍ、Ｓｍ、　Ｅｕｓ　ＧｃＬ　Ｔｂ
、　Ｄｙ、　Ｈｏ１Ｅｒ。

Ｔｍ、　ｙｂ、　Ｌｒｕｓ　Ｔｈの少なくとも１種から
なり、かつ０．０１≦Ｘ≦０．５２．０≦ｙ≦１１０≦
２≦１を満足するものである。

これらのうち、ＴＭは室幅における飽和磁化を大きくす
るために必要であり、Ｍは磁歪効果の調整、ＧおよびＲ
は非晶質組成範囲の拡大、結晶化温度の調整のために必
要なものである。好ましい非晶質合金組成はＴＭによる
飽和磁束量の向上、Ｍによる磁歪調整によシ応力に対す
る不感性の改善、またＭ、、Ｇ、Ｒの元素を調整するこ
とにより化学的処理の容易さ、および高幅における磁気
的性質の安定化をはかったものである。本発明による組
成の非晶質合金を使用すれば、外部からの磁界の変ｆヒ
、熱の入力に起因する微弱な磁気豹変（５にも敏感かつ
迅速に応答する磁気変換素子が得られる。

次に、上記非晶質合金を磁芯として巻線をほどこし、磁
気変換素子とするが、本発明では導電性金属の薄膜によ
り巻線を形成する。この導電性金属薄膜による巻線は１
次巻線または２次巻線、或は両方の巻線に退嬰すること
ができる。薄膜により巻線と形成することｌｃ、Ｊニジ
、磁芯に密着ししかも規則的て対称性にすぐれた巻線と
することが可能となり、感度が良く、雑音の少ない信号
を得ることができる利点を有する。

本発明で使用する導電性金属は金、銀、銅、ニッケルな
どか使用てきる。こ九らの金属をスパッタ法、蒸着法、
イオンブレーティング法等通常の薄膜形成手段を利用し
て、厚さ０．０５〜０．２胡の薄膜に形成したのち、フ
ォトエツチング、プラズマエツチング等の手段を併用し
て不要部分を削除し、巻線を形成する。導電性金属薄膜
の上下には５ＩＯ２等の絶縁物質の薄膜を形成して巻線
の絶縁を維持する。

上記のごとく構成した磁気信号変換素子はうず電流を抑
制する構造であり、数１００ＫＨｚ〜数１００ＭＨｚの
高周波領域でも、スピン回転による磁ｆヒ反転が容易に
起こるため、Ｓ／Ｎ比も高く損失の増大も軽微である。

また本発明による素子は周辺の半導体集積回路との結合
のため、小型化、低電力化が必要てあり、更に製作、の
過程でｆヒ学処理、物理的加工に耐えるので量産が容易
になる。

本発明による磁気信号変換素子は外部から磁気的および
熱的な物理信号の変換素子として利用できる。たとえば
磁気的信号変換素子としては地磁気の測定、人体に携帯
された磁性体の検出等に使用するマグネットメーターが
ある。この場合は非Ｂ、Ｙ、Ｎ％　Ｎｄ２等の組成を有
する非晶質合金を利用することにより、高す感度が得ら
れる。

また、磁気記録装置に使用する磁気ヘッドに使用する場
合は、高い飽和磁ｆヒと高結晶ｆヒ湛度および低磁気歪
の特性の他に、耐食性と耐摩耗性にすぐｎた組成、例え
ばＣｏｇ５’Ｙ２Ｎｂ７Ｗ６、Ｃｏ８７　Ｚ　ｒ、　Ｎ
ｂ８、Ｃ００ｏＹ２Ｎｂ８等を選択すればよい。

また熱エネルギーの検出や常潟付近の温度センサーとし
て使用する場合は、飽和磁ｆヒの飄度変ｆヒが大きく、
結晶ｆヒ篇度の高い組成を選択すｎばよい。

次に実施例をあげて本発明を説明する。

第１図は本発明にもとづくマグネットメーターの外観を
示す説明図、第２図は構成を示すＡ−Ａ’に沿った断面
図である。このマグネットメーターｉ’［：　ｍ　ＭＨ
！、ｚで動作させるため、−次および二次の巻線の相互
インダクタンスを極力小さくして、−次入力の磁界が二
次出力に出るのを防ぐ必要があり、通常の機械的な巻線
ではバランスをとるのは困難であった。

そこでまず厚さ０．５　ｍｍ　、−辺１５咽の）尤トセ
ラムからなる基板■上に絶縁膜２を蒸着し、−次巻線の
半休となる銅薄尉琴０．１１厚さに絶縁膜２上に全面に
わたシスバッタ法により形成した。次に巾０．８陥の一
次巻線の半休部分３ａを残してプラズマエツチングによ
り銅薄みエツチング除去し、−次巻線の半体３ａを１０
本形成した。

次に上記で形成した一次巻線の半体３ａを含めて秀旅板
表面全面に５ＩＯ２絶縁膜２ａをスパッタ法にて形成し
た。そして非晶質磁性体から成るコアー４の部分以外を
マスキングで覆ったのち、非晶質合金４ａと５ＩＯ２絶
縁膜４ｂとをスパッタ法により順次形成して薄膜多層体
を得た。使用した非晶質合金の組成ばＣｏ７ｏＳｉ、ｏ
Ｂ５Ｙ４ＮｂｇＮｂ２であり、薄膜の厚さは０．００６
　ｍｍ　、薄膜の大きさｕ　１０　Ｘ　１０　ｍｍ、暦
数は１０層、またＳｉＯ□絶縁物層の厚さは２００大で
あった。

上記のごとく非晶質合金薄膜多層体を形成した再び一次
巻線の半体となる銅薄Ｈａ、　１　陶の厚さにスパッタ
法によシ形成した。さらに−次巻線の半休部分３ｂを残
してプラズマエツチングにより銅薄膜をエツチング除去
し、３ａ部で３ａと接続した一次巻線の半体３ｂを形成
し、−次巻線３を得た。最後に一次巻線も含めて全表面
に５ｉ０２保護膜５を形成した。

そして−次巻線３に直交させて直径０．０５ｍｍの銅線
を５０回巻線し二次巻線６とした。

このマグネツｉ・メーターに使用した非晶質合金は５６
０℃の高結晶化温度を備えかつ適度の被腐食性を有して
いるのでエツチングやスパッタ加工が容易なので大量生
産が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すマグネットメーターの
外観図Ｓ第２図はマグネットメーターの構成を説明する
Ａ　−Ａ’に沿った断面図である。 １・・・基板、３・・・−次巻線、４・・・非晶質合金
コアー、　　　　６・・・二次巻線。 特許出願人　　昭和電工株式会社 代理人弁理士　　菊　地　精　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）非晶質磁性合金よりなるコアーの表面に、絶縁物層
   を介して導電性金属の薄膜よシなる巻線をほどこしたこ
   とを特徴とする磁気信号変換素子。 ２）　コアーとなる非晶質磁性合金の組成がＴＭＩ−Ｘ
   （Ｍ＋−５Ｆ−ｚＧｙＲｚ）ｘ但し、ＴＭはＦｅ、Ｎｉ
   、Ｃｏのうち少なくとも１種以上からなり、ＭＵＣｕ、
   Ｂｅ％Ｓｃ、Ｙ、　Ｌａ。 Ｔｉ、　Ｚｒ、Ｈ’！（、Ｃｒ、Ｔａ、　Ｗ、　Ｎｂｓ
   　Ｖ、　Ｍｏ、　ＭＳ’のうち少なくとも１種以上から
   なり、ＧはＢ１５１、Ｃ％Ａｌ、Ｇｅｓ　Ｓｎ、　Ｓｂ
   のうち少なくとも１種からなり、ＲはＣｅ、　Ｐ　ｒ、
   　Ｎｄ、　Ｐｍ、　Ｓｍ。 Ｅｕｓ　Ｇｄ、　Ｔｂ、　Ｄｙ１Ｈｏ、　Ｅｒ、　Ｔｍ
   、　Ｙｂ、　Ｌｕ、　Ｔｈのうち少なくとも１種からな
   り、０．０１≦２Ｘ≦０．５．０≦ｙ≦１，０≦２≦１
   を満足する式で示されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の磁気信号変換素子。 ３）−次巻線が導電性金属の薄膜よりなり、二次巻線が
   導電線金属細線よりなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の磁気信号変換素子。 ４）　−次巻線と二次巻線が互に直角に交わっているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項記載
   の磁気信号変換素子。