KR100392677B1 - 자기 임피던스효과 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

구동교류전류를 부여하기 위한 전극부를 갖고, 연자성 박막 혹은 박대에 의해 형성된 감자부가 설치되어 이루어지고, 상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비, 즉 애스펙트비 (W/L) 를 0.1 이하로 함으로써, 외부자계에 대한 자계검출감도를 향상시키면서 또한 필요로 하는 바이어스 자계의 크기를 작게 할 수 있는 자기 임피던스효과 소자.

Description

자기 임피던스효과 소자 및 그 제조방법{A MAGNETO-IMPEDANCE EFFECT ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 자계센서로서 이용할 수 있는 자기 임피던스효과 소자에 관한 것으로서, 특히 바이어스 자계를 작게 하여도 양호한 자계검출감도를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 관한 것이다.
최근, 정보기기, 계측기기, 제어기기 등의 급속한 발전에 따라 종래의 자속검출형의 것보다 더욱 소형, 고감도 또한 고속응답성 (고주파동작) 의 자계센서가 요구되어, 자기 임피던스효과 (Magneto-Impedance-Effect) 를 갖는 소자 (자기 임피던스효과 소자) 가 주목받게 되었다.
와이어상으로 형성된 연자성 재료로 이루어지는 감자부 (magnatic sensing portion) 에 미소고주파전류를 통전하면, 상기 감자부의 양단에 임피던스에 의한 출력전압이 발생한다. 미소고주파전류를 통전한 연자성 재료로 이루어지는 감자부에 외부자계를 인가하면 감자부의 임피던스가 민감하게 변화하여 출력전압이 변화하는 것을 자기 임피던스효과라 한다.
자기 임피던스효과 소자란, 자기 임피던스효과를 이용하여 외부자계의 크기 또는 방향을 검출할 수 있는 소자를 말한다.
외부자계의 인가에 의한 연자성 재료로 이루어지는 감자부의 임피던스의 변화는, 자성재료에 교류전류를 통전하였을 때에 교류전류가 그 표면 가까이를 흐르도록 하는「표피효과」가 외부자계에 의해 변화하기 때문임이 알려져 있다.
구체적으로 자기 임피던스효과란, 도 22 에 나타내는 폐회로에 있어서, 와이어상의 감자부 (Mi) 에 전원 (Eac) 에서 ㎒ 대역의 교류전류 (Iac) 를 인가하고 있는 상태에서, 감자부 (Mi) 의 소자길이방향으로 외부자계 (Hex) 가 인가되면, 감자부 (Mi) 양단에 소자 고유의 임피던스에 의한 출력전압 (Emi) 이 발생하고, 출력전압 (Emi) 의 진폭이 외부자계 (Hex) 의 강도에 대응하여 수 10 % 의 범위에서 변화하는, 즉 임피던스변화를 일으키는 현상을 말한다.
또한, 자기 임피던스효과 소자는 8.0 ×10-4A/m 정도의 고분해능을 갖는 미약자계센서를 얻을 수 있다는 특성이나, 수 ㎒ 이상의 여자가 가능하기 때문에 수백 ㎒ 의 고주파 여자를 진폭변조의 캐리어로서 자유롭게 사용할 수 있고, 자계센서로서 사용할 때에 차단주파수를 10 ㎒ 이상으로 설정하는 것이 용이하다는 특성이나, 소비전력을 10 mW 이하로 할 수 있다는 특성을 갖는다.
자기 임피던스효과 소자의 감자부에는, 당초 아모르퍼스 와이어가 사용되었다. 그러나, 아모르퍼스 와이어는 재료로서의 생산성은 뛰어나지만, 자계센서로의 응용에는 부적당한 특성을 많이 갖는다.
예컨대, 기록파장이 수 ㎛ 이하인 기록매체에 대하여 수십 ㎛ 이하의 원형 선단에서는, 선단부에 있어서의 형상적 손실로 인해 자속을 소자에 흡수할 수 없는 점, 또한 교류전류를 흘려보내기 위한 배선재를 접속하기 위한 전극부의 형성이 어려운 점, 수십 ㎛ 직경의 와이어는 구부러지기 쉬워서 소자의 위치맞춤이 어려운 점, 또는 파손되기 쉬운 점의 문제점이 있었다.
따라서, 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 연자성 박막이나 연자성 박대로 구성함으로써, 상기 감자부를 임의의 두께나 폭, 길이로 형성할 수 있도록 하여 상기 문제점을 해결하는 것이 제안되어 있다.
그러나, 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 형상을 와이어에서 박막 혹은 박대로 변경하면, 자구구조 등의 자기특성이 변화하여 자기 임피던스효과 특성도 변화한다.
예컨대, 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 연자성 박막으로서 형성하였을때의 자계검출감도는, 감자부를 와이어로 형성하였을 때에 비하여 수십분의 1 로 저하된다.
또한, 종래의 자기 임피던스효과 소자는 감자부에 비교적 큰 바이어스 자계를 부여할 필요가 있었다.
도 23 은 종래의 자기 임피던스효과 소자의 자기 임피던스효과 특성을 나타내는 그래프이다.
종래의 자기 임피던스효과 소자를 사용하여 도 22 의 회로를 구성하였다. 감자부 (Mi) 에 구동교류전원 (Eac) 으로부터 구동교류전류 (Iac) 를 부여한 상태에서, 외부자계 (Hex) 를 자기 임피던스효과 소자 (Mi) 의 소자길이방향으로 인가한다. 인가한 외부자계 (Hex) 의 크기를 변화시키면서 출력전압 (Emi) 을 측정하면 도 23 과 같은 그래프가 얻어진다.
도 23 의 자기 임피던스효과 특성을 나타내는 그래프는, 외부자계 (Hex) 의 크기가 Hp+혹은 Hp-인 때의 출력전압 (Emi) 의 값을 나타내는 점을 정점으로 하는 쌍봉형상을 이루고 있다. 또한, Hp+와 Hp-의 절대값의 크기는 거의 동일하다.
도 23 을 보면, 외부자계 (Hex) 의 크기가 Hp+혹은 Hp-에 가까울수록 출력전압 (Emi) 의 변화율이 커지고 있다. 즉, 외부자계 (Hex) 의 검출감도는, 외부자계 (Hex) 의 크기가 Hp+혹은 Hp-부근에 있을 때에 양호해진다. 한편, 외부자계 (Hex) 의 크기가 0 부근일 때의 출력전압 (Emi) 의 변화율은 작고, 외부자계 (Hex) 의 검출감도가 낮다.
따라서, 자기 임피던스효과 소자를 자기센서로서 사용할 때에는, 외부자계 (Hex) = 0 부근에 있어서의 외부자계 (Hex) 의 검출감도를 양호하게 하기 위하여, 감자부 (Mi) 의 소자길이방향으로, 예컨대 크기 HB1혹은 HB2의 바이어스 자계를 인가하여 자기 임피던스효과 특성을 나타내는 그래프를 외부자계 (Hex) 의 축방향으로 시프트시켜 출력전압의 변화율이 큰 부분이 외부자계 (Hex) = 0 의 축상에 오도록 하였다.
감자부 (Mi) 에 바이어스 자계를 인가하는 방법으로서는, 도 24 와 같이 감자부 (Mi) 의 주위에 코일 (C) 을 적절한 권수만큼 감고, 이 코일 (C) 로 직류전류 (Idc) 를 흘려보냄으로써, 바이어스 자계 (HB) 를 발생시켜 감자부 (Mi) 의 소자길이방향으로 인가하였다.
종래의 자기 임피던스효과 소자에서는, 상술한 Hp+또는 Hp-의 크기가 약 400 ∼ 480 (A/m) 정도였다. 이 때, 외부자계 (Hex) = 0 부근에 있어서의 외부자계 (Hex) 의 검출감도를 양호하게 하기 위하여, 감자부 (Mi) 의 소자길이방향으로 인가하는 바이어스 자계 (HB) 의 크기는, 예컨대 HB1= 480 ∼ 560 (A/m) 이었다. 이와 같이 바이어스 자계 (HB) 의 크기가 480 ∼ 560 (A/m) 이나 필요하면, 코일 (C) 의 권회수도 증가하여 공정이 복잡해진다. 감자부 (Mi) 의 크기는 길이 수 ㎜, 폭 수백 ㎛ 로 미소하며, 이와 같은 미소한 감자부의 주위에 코일 (C) 을 감는 공정은 특히 복잡하다.
또한, 코일 (C) 의 권회수가 증가하면, 자기 임피던스효과 소자가 대형화한다는 문제도 생긴다. 따라서, 자기 임피던스효과 소자를 자기헤드나 미약자계 검출기에 적용할 때에 필요한 소형화의 장해로 된다.
그리고, 바이어스 자계 (HB) 를 발생시키기 위하여 코일 (C) 에 부여하는 직류전류 (Idc) 도 크게 할 필요가 있으므로, 자기 임피던스효과 소자의 전력절약화의 장해로 되었다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로서, 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 박막 혹은 박대로서 형성한 경우라도, 자계검출감도가 양호하고, 인가하는 바이어스 자계의 크기를 작게 할 수 있으며, 소형화 및 전력절약화가 용이한 자기 임피던스효과 소자 및 그 제조방법을 제공하는 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태를 나타내는 자기 임피던스효과 소자의 사시도.
도 2 는 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 애스펙트비와 자계검출감도의 관계를 나타내는 그래프.
도 3 은 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 애스펙트비와 감자부의 양단으로부터의 출력전압 (Emi) 을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값 (Hp) 의 관계를 나타내는 그래프.
도 4 는 본 실시형태의 자기 임피던스효과 소자의 자기 임피던스효과 특성을 나타내는 개념도.
도 5 는 종래의 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 자구구조를 나타내는 개념평면도.
도 6 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 자구구조를 나타내는 개념평면도.
도 7 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 자구구조를 나타내는 개념평면도.
도 8 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 실시형태로서, 바이어스 자계를 부여하는 경자성체층이 형성된 자기 임피던스효과 소자를 나타내는 단면도.
도 9 는 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 실시형태로서, 바이어스 자계를 부여하는 경자성체층이 형성된 자기 임피던스효과 소자를 나타내는 단면도.
도 10 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 실시형태로서, 바이어스 자계를 부여하는 반강자성층이 형성된 자기 임피던스효과 소자를 나타내는 단면도.
도 11 은 알루미나티탄카바이드 등의 비자성 재료로 이루어지는 기판상에 연자성 재료를 사용하여 감자부로 되는 연자성 박막을 형성한 상태를 나타내는 사시도.
도 12 는 도 11 의 연자성 박막을 포토리소그래피 및 에칭에 의해 패턴형성하여 감자부를 형성한 상태를 나타내는 사시도.
도 13 은 도 12 의 감자부의 양단에 전극부를 형성한 상태를 나타내는 사시도.
도 14 는 연자성 박대를 형성하기 위한 액체급랭장치를 나타내는 사시도.
도 15 는 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 커 효과 편광현미경에 의해 관찰하고, 사진촬영한 것의 모식도.
도 16 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 커 효과 편광현미경에 의해 관찰하고, 사진촬영한 것의 모식도.
도 17 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 커 효과 편광현미경에 의해 관찰하고, 사진촬영한 것의 모식도.
도 18 은 종래의 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 커 효과 편광현미경에의해 관찰하고, 사진촬영한 것의 모식도.
도 19 는 본 발명 및 종래의 자기 임피던스효과 소자의 자기 임피던스효과 특성의 실측치를 나타내는 그래프.
도 20 은 본 발명 및 종래의 자기 임피던스효과 소자의 자기 임피던스효과 특성의 실측치를 나타내는 그래프.
도 21 은 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 애스펙트비와 출력변화량의 관계를 나타내는 그래프.
도 22 는 자기 임피던스효과 소자에 구동교류전류를 부여하고, 외부자계를 인가하는 방법을 나타내는 개념도.
도 23 은 종래의 자기 임피던스효과 소자의 자기 임피던스효과 특성을 나타내는 그래프.
도 24 는 자기 임피던스효과 소자에 바이어스 자계를 인가하는 방법을 나타내는 개념도.
본 발명은 자기 임피던스효과를 갖는 연자성 박막 또는 박대를 갖는 감자부와, 상기 감자부에 구동교류전류를 부여하기 위한 전극부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 구동교류전류가 부여되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서는 구동교류전류가 부여되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값을 작게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 구동교류전류가 부여되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 상기 외부자계를 인가하고, 이 외부자계의 크기를 변화시켰을 때의 상기 감자부로부터의 출력전압의 변화율은 출력전압이 최대값으로 되는 부근에서 가장 커진다. 따라서, 상기 감자부로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 작아져 가면, 상기 외부자계의 크기가 0 부근인 때의 출력전압의 변화율이 커진다. 따라서, 감자부에 부여하는 바이어스 자계의 크기를 작게 할 수 있다.
특히, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하로 되면, 자기 임피던스효과 소자의 주변에 혹은 자기 임피던스효과 소자에 겹쳐서 형성된 자성재료로 이루어지는 자성체에서 발생하는 자계를 바이어스 자계로서 사용할 수 있게 된다.
또한, 바이어스 자계를 상기 감자부의 주위에 감는 코일에 의해 부여하는 경우라도, 상기 코일의 권회수가 작아지므로 감자부를 제조할 때의 공정을 간략화할 수 있게 된다.
또한, 자기 임피던스효과 소자를 자기헤드나 미약자계 검출기에 적용할 때에 필요한 소형화도 용이해진다.
그리고, 상기 바이어스 자계를 발생시키기 위하여 상기 코일에 부여하는 직류전류도 작게 할 수 있으므로, 자기 임피던스효과 소자의 전력절약화도 용이해진다.
그리고, 상기 감자부는 통상 대략 장방형상 혹은 직선상으로 형성되는데, U 자형이나 구불구불한 형상으로 형성하여도 된다. 이 때의 소자길이방향이란,상기 감자부중의 가장 긴 직선부분의 연장방향이며, 구동교류전류에 의해 발생하는 자계의 여자방향에 대하여 수직인 방향과 일치한다.
또한, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 320 (A/m) 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 160 (A/m) 이하인 것이다.
그리고, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값의 크기가 상술한 범위에 있는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 것, 또는 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 큰 것임이 바람직하다.
그리고, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값의 크기가 상술한 범위에 있는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.1 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 감자부가 U 자형, 구불구불한 형상으로 형성되는 경우에는, 상기 감자부의 소자길이방향을 향한 부위의 길이의 총합이 소자길이 (L) 로 된다.이 때의 소자길이방향이란, 상기 감자부중 가장 긴 직선부분의 연장방향이며, 구동교류전류에 의해 발생하는 자계의 여자방향에 대하여 수직인 방향과 일치한다.
또한 본 발명은, 자기 임피던스효과를 갖는 연자성 박막 또는 박대를 갖는 감자부와, 상기 감자부에 구동교류전류를 부여하기 위한 전극부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명과 같이 상기 연자성 박막 또는 박대가 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일해져 있으면, 상기 연자성 박막 또는 박대의 전체적인 자기이방성의 방향이 거의 등방적인 상태로 된다.
즉, 상기 연자성 박막 또는 박대의 자기 모멘트가 어느 한 방향으로 고정되기 어렵기 때문에, 상기 연자성 박막 또는 박대를 갖는 상기 감자부가 교류전류에 의해 여자되었을 때에, 연자성 박막 또는 박대의 자기 모멘트의 방향을 변화시키기 쉬워진다. 즉, 연자성 박막 또는 박대의 소자폭방향의 투자율 (μ) 이 증가하여, 상기 외부자계를 인가하지 않을 때에, 연자성 박막 또는 박대의 소자폭방향의 투자율 (μ) 이 최대값을 취한다. 연자성 박막 또는 박대의 소자폭방향의 투자율 (μ) 이 최대값을 취할 때, 연자성 박막 또는 박대의 임피던스의 크기 (Z) 가 최대로 되고, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압도 최대로 된다. 즉, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값이 0 에 가까와진다.
혹은 본 발명은, 자기 임피던스효과를 갖는 연자성 박막 또는 박대를 갖는 감자부와, 상기 감자부에 구동교류전류를 부여하기 위한 전극부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 큰 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 연자성 박막 또는 박대의 각 자구에 있어서, 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 큰 경우에도, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대의 자기이방성의 방향을 전체적으로 등방적인 상태에 가까운 상태로 할 수 있으며, 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 자구구조의 감자부를 갖는 자기 임피던스효과 소자와 동등한 자계검출감도를 얻을 수 있다.
또한, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대의 자기이방성의 방향이 전체적으로 등방적인 상태에 가까운 상태라면, 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계를 약간 인가하는 것만으로, 상기 연자성 박막 또는 박대의 자기이방성의 방향을 전체적으로 거의 등방적인 상태로 할 수 있으므로, 상기 감자부의 소자폭방향의 투자율 (μ) 을 최대로 할 수 있으며, 그리고 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 할 수 있다. 즉, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값을 작게 할 수 있다.
그리고, 상기 감자부는 통상 대략 장방형상 혹은 직선상으로 형성되는데, U 자형이나 구불구불한 형상으로 형성하여도 된다. 이 때의 소자길이방향이란, 상기 감자부중 가장 긴 직선부분의 연장방향이며, 구동교류전류에 의해 발생하는 자계의 여자방향에 대하여 수직인 방향과 일치한다.
그리고, 상술한 자구구조의 연자성 박막 또는 박대를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 구동교류전류가 부여되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 상술한 자구구조의 연자성 박막 또는 박대를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.1 이하인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 자기 임피던스효과를 갖는 연자성 박막 또는 박대를 갖는 감자부와, 상기 감자부에 구동교류전류를 부여하기 위한 전극부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 발명자는, 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 형성할 때에, 상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) (애스펙트비) (W/L) 를 작게 해 가면, 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도가 향상됨을 발견하였다. 특히, 상기 애스펙트비가 0.1 이하로 되면, 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도가 현저하게 향상됨을 발견하였다.
상기 감자부는 고주파수의 교류전류에 의해 여자되기 때문에, 표피효과가 강하게 나타난다. 이 때, 상기 감자부의 소자폭 (W), 소자길이 (L), 비저항 (ρ), 여자주파수 (ω), 소자폭방향의 투자율 (μ) 과 상기 감자부의 임피던스의 크기 |Z| 사이에는, 다음 수학식 1 로 표시되는 관계가 있다.
수학식 1 로부터, 상기 감자부의 소자폭 (W), 소자길이 (L), 비저항 (ρ), 여자주파수 (ω) 를 일정하게 하였을 때, 상기 감자부의 임피던스의 크기 |Z| 은 소자폭방향의 투자율 (μ) 의 1/2 승에 비례함을 알 수 있다. 소자길이방향으로 교류전류가 부여되고, 소자폭방향으로 여자되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계가 인가되면, 상기 감자부의 소자폭방향의 여자율 (μ) 이 변화하여 상기 감자부의 임피던스의 크기 |Z| 이 변화한다. 이 상기 감자부의 임피던스의 크기 |Z| 의 변화를 측정함으로써, 상기 감자부에 인가된 상기 외부자계를 검지한다.
애스펙트비 (W/L) 가 작아지면, 소자폭방향의 투자율 (μ) 의 변화에 대한 임피던스의 크기 |Z| 의 변화율이 커진다. 즉, 상기 감자부의 양단에서 인출되는 출력단자의 크기의 변화가 커져서 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도가 향상된다.
또한 본 발명에서는, 상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.05 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.03 이하인 것이다.
그리고, 상기 감자부가 U 자형, 구불구불한 형상으로 형성되는 경우에는, 상기 감자부의 소자길이를 향한 부위의 길이의 총합이 소자길이 (L) 로 된다. 이 때의 소자길이방향이란, 상기 감자부중 가장 긴 직선부분의 연장방향이며, 구동교류전류에 의해 발생하는 자계의 여자방향에 대하여 수직인 방향과 일치한다.
그리고, 상술한 애스펙트비의 감자부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 것, 또는 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 큰 것임이 바람직하다.
그리고, 상술한 애스펙트비의 감자부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서, 구동교류전류가 부여되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 자기 임피던스효과 소자가 상기 감자부의 소자길이방향과 평행한 방향으로 바이어스 자계를 인가하는 자성체를 갖는 것이라면, 제조공정을 간략화할 수 있고, 소형화가 쉽고, 또한 소비전력을 적게 할 수 있으므로 바람직하다.
상기 자기 임피던스소자의 감자부는, 연자기특성을 구비한 강자성체의 박막 또는 박대를 갖는 것이 필요하다. 또한, 1 ㎒ ∼ 수백 ㎒ 의 고주파영역에 있어서 투자율 (μ) 이 높아져서는 안된다. 그리고, 외부자계 (방송전파의 자계성분) 에 의해 연자성 박막에 응력이 가해져서 자기특성이 열화되지 않도록 자왜정수 (λ) 가 작은 것이 바람직하다.
상기 연자성 박막이 이와 같은 성질을 구비한 박막자성체로서 형성되기 때문에, 상기 연자성 박막이 이하에 나타내는 바와 같은 미결정 연자성 합금박막으로서 형성되는 것이 바람직하다.
1) 조성식이 FehMiOj로 표시되고, 아모르퍼스구조를 주체로 한 미결정 연자성 합금박막.
단, M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W 와 희토류원소에서 선택되는 1 종 혹은 2 종 이상의 원소이고, h, i, j 는 at% 로서 45 ≤h ≤70, 5 ≤i ≤30, 10 ≤j ≤40, h + i + j = 100 의 관계를 만족하는 것.
Fe 는 큰 포화자속밀도 (Bs) 를 얻기 위한 것이고, M 은 O 와 화합하여 비저항 (ρ) 을 크게 하기 위한 것이다. h, i, j 가 상기 범위이면, 포화자속밀도 (Bs), 비저항 (ρ), 투자율 (μ) 이 큰 연자성 합금을 얻을 수 있고, h, i, j 가 상기 범위를 벗어나면, 연자기특성이 열화된다.
그리고, 상기 조성에 있어서 원소 M 이 희토류원소에서 선택되는 1 종 혹은 2 종 이상의 원소인 경우에는, h, j 는 at% 로서 50 ≤h ≤70, 10 ≤j ≤30 인 것이 보다 바람직하다.
2) 조성식이 (Co1-CTc)xMyXzOw로 표시되는 미결정 연자성 합금박막.
단, 원소 T 는 Fe, Ni 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 원소 M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, P, C, W, B, Al, Ga, Ge 와 희토류원소에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, X 는 Au, Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Pd 에서 선택되는 1 종 혹은 2 종 이상의 원소이고, 조성비는 c 가 0 ≤c ≤0.7, x, y, z, w 는 원자% 로서 3 ≤y ≤30, 0 ≤z ≤20, 7 ≤w ≤40, 20 ≤y+z+w ≤60 의 관계를 만족하고, 잔부가 x 인 것.
그리고, 연자성 합금은 원소 M 의 산화물을 다량으로 함유하는 아모르퍼스상에 Co 와 원소 T 를 주체로 하는 미결정상이 혼재하며, 그리고 미결정상은 원소 M 의 산화물을 함유한 구조를 갖는 것이면 보다 바람직하다.
3) 조성식이 T100-d-e-f-gXdMeZfQg로 표시되고, bcc-Fe, bcc-FeCo, bcc-Co 의 1 종 또는 2 종 이상의 결정립을 주체로 한 미결정 연자성 합금박막.
단, 원소 T 는 Fe, Co 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 원소 X 는 Si, Al 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 원소 M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, 원소 Z 은 C, N 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, Q 는 Cr, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, Au 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, d, e, f, g 는 at% 로서 0 ≤d ≤25, 1 ≤e ≤10, 0.5 ≤f ≤15, 0 ≤g ≤10 의 관계를 만족하는 것.
d, e, f, g 가 상기 범위내에 있으면, 투자율 (μ) 이 크고, 보자력 (Hc) 도 낮고, 자왜정수 (λ) 도 작은 연자성 합금박막을 얻을 수 있다.
4) 조성식이 T100-p-q-e-f-gSipAlqMeZfQg로 표시되고, bcc-Fe, bcc-FeCo, bcc-Co 의 1 종 또는 2 종 이상의 결정립을 주체로 한 미결정 연자성 합금박막.
단, 원소 T 는 Fe, Co 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 원소 M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, 원소 Z 은 C, N 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, Q 는 Cr, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, Au 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, p, q, e, f, g 는 at% 로서 8 ≤p ≤15, 0 ≤q ≤10, 1 ≤e ≤10, 0.5 ≤f ≤15, 0 ≤g ≤10 의 관계를 만족하는 것.
p, q, e, f, g 가 상기 범위내에 있으면, 투자율 (μ) 이 크고, 보자력 (Hc) 도 낮고, 자왜정수 (λ) 도 작은 연자성 합금을 얻을 수 있다.
또한, 상기 감자부가 이하에 나타내는 비정질 연자성 합금박막 또는 박대로서 형성되어 있어도 된다.
5) 조성식이 (Fe1-aCoa)100-x-y(Si1-bBb)xMy로 표시되는 비정질 연자성 합금박막 또는 박대.
단, M 은 Cr, Ru 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 조성비를 나타내는 a, b 는 0.05 ≤a ≤0.1, 0.2 ≤b ≤0.8 이고, x, y 는 at% 로서 10 ≤x ≤35, 0 ≤y ≤7 의 관계를 만족하는 것.
상기 (Fe1-aCoa)100-x-y(Si1-bBb)xMy계의 연자성 합금박막 또는 박대에서는, a 가 0.05 ≤a ≤0.1 의 범위를 넘으면 자왜가 커지므로 바람직하지 못하다. 또한, b 가 0.2 ≤b ≤0.8 의 범위를 넘으면 비정질화가 어려워져서 바람직하지 못하다. 그리고, x 가 10 ≤x ≤35 의 범위를 넘으면 비정질화가 어려워져서 바람직하지 못하다. 또한, x ＞ 35 이면 자기특성이 열화되므로 바람직하지 못하다.
6) 조성식이 ColTamHfn으로 표시되고, 아모르퍼스구조를 주체로 한 비정질 연자성 합금박막.
단, l, m, n 은 at% 로서 70 ≤l ≤90, 5 ≤m ≤21, 6.6 ≤n ≤15, 1 ≤m/n ≤2.5 의 관계를 만족하는 것.
상기 ColTamHfn계의 연자성 합금박막에 있어서는, 포화자속밀도 (Bs) 는 Co 의 함유량에 의존하고 있으며, 높은 포화자속밀도 (Bs) 를 얻기 위해서는 70 ≤l 인 것이 필요하다. 그러나, l ＞ 90 이면, 비저항 (ρ) 이 낮아지므로 바람직하지 못하다.
Ta 및 Hf 는 연자기특성을 얻기 위한 원소로서, 5 ≤m ≤21, 6.6 ≤n ≤15로 함으로써, 포화자속밀도 (Bs) 가 크고, 비저항 (ρ) 도 큰 연자성 재료를 얻을 수 있다. 또한, Hf 는 Co-Ta 계에 있어서 발생하는 부의 자왜정수 (γ) 를 해소하기 위한 원소이기도 하다. 자왜정수 (γ) 는 Ta 의 함유량과 Hf 의 함유량의 비에 의존하며, 1 ≤m/n ≤2.5 의 범위내이면, 자왜정수 (γ) 를 양호하게 해소할 수 있다.
7) 조성식이 CoaZrbNbc로 표시되는 아모르퍼스구조를 주체로 한 비정질 연자성 함금박막.
단, a, b, c 는 at% 로서 78 ≤a ≤91, 0.5 ≤b/c ≤0.8 의 관계를 만족하는 것.
포화자속밀도 (Bs) 는 Co 의 농도에 의존하므로, Bs 를 크게 하기 위해서는 78 ≤a ≤91 로 할 필요가 있다. a ＞ 91 이면, 내식성이 저하됨과 동시에 아모르퍼스구조로 되기 어렵고, 결정화하기 시작하므로 바람직하지 못하다. 또한, a ＜ 78 이면, Co 끼리가 인접하는 비율이 줄고, 연자기특성을 나타내기 어려워지므로 바람직하지 못하다. 투자율 (μ) 도 Co 의 농도에 의존하므로, 78 ≤a ≤91 의 범위에서 높은 값을 나타낸다.
또한, 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 제조방법은, (a) 비자성 재료로 이루어지는 기판상에 연자성 박막을 일정방향의 정자장중에서 형성하는 공정과, (b) 상기 연자성 박막을 상기 (a) 의 공정에 있어서 정자장이 가해진 방향이 소자폭방향으로 되도록, 또한 자기 임피던스효과 소자의 형성후, 상기 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 소자길이방향으로 구동교류전류를 부여하면서 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하로 되도록, 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 를 설정하여 패턴형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 제조방법에서는, (a) 의 공정에 있어서 정자장중에서 상기 감자부를 형성하고, 그 후 (b) 의 공정에서 상기 감자부를 패턴형성함으로써, 상기 감자부의 소자길이방향으로 발생하여 감자부의 형상에 기인하는 자기이방성과 소자폭방향의 자기이방성을 거의 길항시킬 수 있다.
상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하로 되도록, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막의 애스펙트비를 설정하면, 상기 감자부에 바이어스 자계를 부여하기 위한 상기 감자부의 주위에 감는 코일의 권회수도 적어지므로, 자기 임피던스효과 소자를 제조할 때의 공정을 간략화할 수 있게 된다. 또한, 자기 임피던스효과 소자를 자기헤드나 미약자계 검출기에 적용할 때에 필요한 소형화도 용이해진다. 그리고, 상기 바이어스 자계를 발생시키기 위하여 상기 코일에 부여하는 직류전류도 작게 할 수 있으므로, 자기 임피던스효과 소자의 전력절약화도 용이해진다.
또한, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하이면, 자기 임피던스효과 소자의 주변에 혹은 자기 임피던스효과 소자에 겹쳐서 형성된 자성재료로 이루어지는 자성체에서 발생하는 자계를 바이어스 자계로서 사용할 수 있게 된다.
또한, 상기 (b) 의 공정후에, (c) 상기 (b) 의 공정에서 패턴형성된 연자성 박막을 이 감자부의 소자폭방향의 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중에서 열처리하는 공정을 가지면, 상기 감자부의 소자길이방향으로 발생하여 감자부의 형상에 기인하는 자기이방성과 소자폭방향의 자기이방성을 거의 길항시키기가 용이해지므로 바람직하다.
또한, 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 제조방법은, (d) 비자성 재료로 이루어지는 기판상에 연자성 박막을 일정방향의 정자장중에서 형성하는 공정과, (e) 상기 (d) 의 공정에서 형성된 연자성 박막을, 상기 연자성 박막에 대한 방향이 상기 (d) 의 공정에 있어서 가해진 정자장의 방향과 동일한 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중에서 열처리하는 공정과, (f) 상기 연자성 박막을, 상기 (d) 및/또는 (e) 의 공정에 있어서 가해진 정자장의 방향이 소자폭방향으로 되도록, 또한 자기 임피던스효과 소자의 형성후, 상기 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 소자길이방향으로 구동교류전류를 부여하면서 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하로 되도록, 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 를 설정하여 패턴형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
상술한 제조방법에서는 상기 연자성 박막의 형성을 정자장중에서 실시하고, 패턴형성한 후에 상기 연자성 박막을 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중에서 열처리하였으나, 본 발명과 같이 상기 연자성 박막의 형성을 정자장중에서 실시한 직후에 상기 연자성 박막을 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중에서 열처리하고, 그후 상기 연자성 박막을 패턴형성하도록 하여도, 상기 연자성 박막의 소자길이방향으로 발생하여 감자부의 형상에 기인하는 자기이방성과 소자폭방향의 자기이방성을 거의 길항시키는 것을 용이하게 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상기 (a) 또는 (d) 의 공정에 있어서의 정자장중 막형성 및 (c) 또는 (e) 의 공정에 있어서의 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중에서의 열처리는, 상기 연자성 박막의 소자길이방향으로 발생하여 감자부의 형상에 기인하는 자기이방성과 소자폭방향의 자기이방성을 거의 길항시켜, 상기 감자부의 자기이방성의 방향을 전체적으로 거의 등방적인 상태로 하기 위하여 실시된다.
즉, 본 발명에서 상기 자장중 막형성 및 열처리공정은, 애스펙트비 (W/L) 를 작게 하였을 때에도 소자폭방향의 투자율 (μ) 을 높게 유지하기 위하여 실시되는 것이며, 단지 연자성 박막의 소자폭방향으로 자기이방성을 부여하기 위한 것만은 아니다.
그리고, 상기 (a) 또는 상기 (d) 의 공정에 있어서, 상기 정자장 강도를 800 (A/m) 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 정자장강도를 4800 (A/m) 이상으로 설정하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 (b) 또는 상기 (f) 의 공정에 있어서, 상기 감자부의 애스펙트비를 0.1 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.1 이하인 감자부를 형성함으로써, 자계검출감도가 향상된 자기 임피던스효과 소자를 제조할 수 있다.
혹은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 제조방법은, (g) 연자성 재료의 용융합금을 냉각 롤상에 사출시켜 접촉급랭함으로써 연자성 박대를 형성하는 공정과, (h) 상기 (g) 의 공정에 의해 형성된 연자성 박대를 절단하고, 자기 임피던스효과 소자의 형성후, 상기 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 소자길이방향으로 구동교류전류를 부여하면서 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하로 되도록, 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 를 설정하여 패턴형성하는 공정과, (i) 상기 (h) 의 공정에 의해 형성된 연자성 박대를 기판상에 접착하는 공정과, (j) 상기 연자성 박대를 소자폭방향의 정자장중에서 열처리하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같이, 상기 감자부를 연자성 재료의 용융합금으로 형성된 연자성 박대를 사용하여 형성하여도 된다.
또한 상기 (h) 의 공정에 있어서, 상기 연자성 박대의 애스펙트비를 0.1 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
자기 임피던스효과 소자의 감자부를 1 ㎒ ∼ 수백 ㎒ 의 고주파영역에 있어서의 투자율 (μ) 이 높고, 자왜정수 (γ) 가 작은 연자기특성을 구비한 강자성체의 박막으로서 형성하기 위하여, 상기 (a) 또는 상기 (d) 의 공정에 있어서 상기 연자성 박막을 상술한 조성을 갖는 연자성 박막으로 하는 것이 바람직하다.'
발명의 실시형태
도 1 은 본 발명의 실시형태를 나타내는 자기 임피던스효과 소자의 사시도이다. 도 1 의 자기 임피던스효과 소자 (M) 는 알루미나티탄카바이드 등의 비자성 재료로 이루어지는 기판 (1) 상에 연자성 재료를 스패터법이나 증착법 등에 의해 박막형성함으로써 형성된 감자부 (2) 및 감자부 (2) 의 소자길이방향 (X 방향) 의 양단부에 Cu 등의 도전성 재료로 형성된 전극부 (3,3) 에 의해 구성되어 있다. 감자부 (2) 는 대략 장방형상 또는 선상으로 패턴형성되어 있다. 또는 감자부 (2) 는 U 자형이나 구불구불한 형상으로 형성되어도 된다.
감자부 (2) 는, 예컨대 조성식이 Fe71.4Al5.8Si13.1Hf3.3C4.5Ru1.9(at%) 로 표시되는 bcc-Fe 의 결정립을 주체로 하고, bcc-Fe 의 주위에 HfC 의 결정립이 존재하는 결정립경 5 ∼ 30 ㎚ 의 미결정 연자성 합금박막이다.
이 조성 이외의 T-X-M-Z-Q 계 (원소 T 는 Fe, Co 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, X 는 Si, Al 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 원소 M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, 원소 Z 은 C, N 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, Q 는 Cr, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, Au 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소) 의 미결정 연자성 합금박막이나, Co-T-M-X-O 계 (원소 T 는 Fe, Ni 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 원소 M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, P, C, W, B, Al, Ga, Ge 와 희토류원소에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, X 는 Au, Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Pd 에서 선택되는 1 종 혹은 2 종 이상의 원소) 의 조성을 갖고, bcc-Fe, bcc-FeCo, bcc-Co 등으로 이루어지는 결정립경 10 ∼ 30 ㎚ 의 결정상과 M 의 산화물을 포함하는 비정질상으로 이루어지고, 비정질상이 조직 전체의 50 % 이상을 차지하고 있는 미결정 연자성 합금박막이나, Fe-M-O 계 (M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W 와 희토류원소에서 선택되는 1 종 혹은 2 종 이상의 원소) 의 조성을 갖고, bcc-Fe 를 주체로 하는 결정립경 10 ∼ 30 ㎚ 의 결정상과 M 의 산화물을 포함하는 비정질상으로 이루어지고, 비정질상이 조직 전체의 50 % 이상을 차지하고 있는 미결정 연자성 합금박막으로서, 감자부 (2) 가 형성되어 있어도 된다.
혹은 Fe-Co-Si-B-M 계 (M 은 Cr, Ru 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소) 의 비정질 연자성 합금박막이나, Co-Ta-Hf 계의 비정질 연자성 합금박막이나, Co-Zr-Nb 계의 비정질 연자성 합금박막으로서, 감자부 (2) 가 형성되어 있어도 된다.
자기 임피던스효과 소자 (M) 에 전극부 (3,3) 에서 소자길이방향 (X 방향) 으로 구동교류전류를 부여하고, 감자부 (2) 를 소자폭방향 (Y 방향) 으로 여자한다. 이 상태에서 외부자계 (Hex) 가 소자길이방향으로 인가되면, 감자부 (2) 의 임피던스가 변화한다. 감자부 (2) 의 임피던스변화를 전극부 (3,3) 간의 전압의 변화로서 꺼낸다. 여기서, 소자길이방향은 구동교류전류에 의해 발생하는 자계의 여자방향에 대하여 수직인 방향과 일치한다.
또한, 감자부 (2) 가 U 자형이나 구불구불한 형상으로 형성되어 있을 때에는, 감자부중 가장 긴 직선부분의 연장방향이 소자길이방향으로 되며, 이 방향이 구동교류전류에 의해 발생하는 자계의 여자방향에 대하여 수직인 방향과 일치한다.
본 발명의 자기 임피던스효과 소자 (M) 에서는, 감자부 (2) 의 소자폭 (W)과 소자길이 (L) 의 비 (W/L) (애스펙트비) 가 0.1 이하로 설정되어 있다.
그리고, 감자부가 U 자형, 구불구불한 형상으로 형성되는 경우에는, 상기 감자부의 소자길이방향을 향한 부위의 길이의 총합이 소자길이 (L) 로 된다.
본 실시형태에서는, 감자부 (2) 는 소자폭 (W) 을 0.10 ㎜, 소자길이 (L) 를 6 ㎜ 로서 형성되어 있다. 이 때, 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 감자부 (2) 의 애스펙트비는 W/L = 0.017 이다.
그리고, 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 감자부 (2) 를 연자성 박막으로 구성할 수 있으면, 1 장의 기판상에 동시에 다수의 감자부 (2) 를 박막형성할 수 있기 때문에, 소자의 생산성이 비약적으로 향상된다는 효과도 얻을 수 있다. 단, 감자부 (2) 를 단롤법 등에 의해 형성된 박막에 의해 형성하여도 된다.
도 2 는 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 애스펙트비와 자계검출감도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 2 의 그래프에서는, 감자부의 소자길이 (L) 를 4 ㎜ 또는 6 ㎜ 로 고정하고, 소자폭 (W) 을 변경함으로써 감자부의 애스펙트비 (W/L) 를 변화시킨다. 도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 감자부의 애스펙트비 (W/L) 가 0.1 이하로 되면, 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도가 향상됨을 알 수 있다. 특히, 감자부의 소자길이 (L) 가 6 ㎜ 일 때에는, 감자부의 애스펙트비 (W/L) 가 약 0.08 이하로 되면, 더욱 급격하게 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도가 향상됨을 알 수 있다.
도 1 에 나타낸 본 실시형태의 자기 임피던스효과 소자 (M) 는, 소자길이 6 ㎜, 애스펙트비가 0.017 이었기 때문에, 도 2 의 그래프에서 약 2.5 (㎷·m/A) (약200 (㎷/Oe)) 나 되는 고감도를 갖고 있음을 알 수 있다.
도 3 은 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 애스펙트비 (W/L) 와, 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값 (Hp) 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3 의 그래프에서 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 애스펙트비 (W/L) 를 작게 하면, 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값 (Hp) 도 작아짐을 알 수 있다. 도 3 의 그래프에서는, 감자부의 소자길이를 4 ㎜ 또는 6 ㎜ 로 고정하고, 소자폭을 변경함으로써 감자부의 애스펙트비를 변화시키고 있다.
예컨대, 감자부의 소자길이가 6 ㎜ 일 때, 애스펙트비 (W/L) 를 약 0.1 이하로 하면, 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값 (Hp) 의 값은 320 (A/m) (4 (Oe)) 이하로 된다. 또한, 감자부의 소자길이가 4 ㎜ 일 때에도, 애스펙트비 (W/L) 를 약 0.1 이하로 하면, 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값 (Hp) 이 320 (A/m) (4 (Oe)) 이하로 된다.
또한, 감자부의 소자길이가 6 ㎜ 일 때, 애스펙트비 (W/L) 를 약 0.05 이하로 하면, 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값 (Hp) 이 160 (A/m) (2 (Oe)) 이하로 된다.
도 1 에 나타낸 본 실시형태의 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 감자부 (2) 는, 소자길이 6 ㎜, 애스펙트비가 0.017 이기 때문에, 도 3 의 그래프에서 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값이 약 0 ∼ 24 (A/m) (0.3 (Oe)) 의 범위에 있음을 알 수 있다.
도 4 는 본 실시형태의 자기 임피던스효과 소자의 자기 임피던스효과 특성을 설명하기 위한 개념도이다.
본 실시형태의 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 전극부 (3) 에서 감자부 (2) 의 양단부에 구동교류전류를 부여한 상태에서, 외부자계 (Hex) 를 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 소자길이방향으로 인가한다. 인가한 외부자계 (Hex) 의 크기를 변화시키면서 출력전압 (Emi) 을 측정하면, 도 4 와 같은 그래프를 얻을 수 있다.
도 4 의 자기 임피던스효과 특성을 나타내는 개념도는, 외부자계 (Hex) 의 크기가 Hp+혹은 Hp-인 때의 출력전압 (Emi) 의 값을 나타내는 점을 정점으로 하는 쌍봉형상을 이루고 있다. 또한, Hp+와 Hp-의 절대값의 크기는 거의 동일하게 약 0 ∼ 24 (A/m) (0.3 (Oe)) 이다.
도 4 를 보면, 외부자계 (Hex) 의 크기가 Hp+또는 Hp-에 가까와짐에 따라 출력전압 (Emi) 의 변화율이 커지고 있다. 즉, 외부자계 (Hex) 의 검출감도는 외부자계 (Hex) 의 크기가 Hp+또는 Hp-부근에 있을 때에 양호해진다.
Hp+또는 Hp-의 크기의 절대값이 약 0 ∼ 24 (A/m) (0.3 (Oe)) 일 때, 외부자계 (Hex) = 0 부근에 있어서의 외부자계 (Hex) 의 검출감도를 양호하게 하기 위하여, 감자부 (2) 의 소자길이방향으로 인가하는 바이어스 자계의 크기는, 예컨대 HB= 0 ∼ 80 (A/m) (1 (Oe)) 이면 충분하다. 그리고 후술하는 실시예에 있어서, 자기 임피던스효과 소자의 실측치에 의거한 자기 임피던스효과 특성의 그래프에 대하여 설명한다.
그리고, Hp+또는 Hp-의 크기의 절대값이 400 (A/m) (5 (Oe)) 이하, 바람직하게는 320 (A/m) (4 (Oe)) 이하, 보다 바람직하게는 160 (A/m) (2 (Oe)) 이하이면, 감자부 (2) 의 소자길이방향으로 인가하는 바이어스 자계의 크기를 400 (A/m) (5 (Oe)) 이하, 바람직하게는 320 (A/m) (4 (Oe)) 이하, 보다 바람직하게는 160 (A/m) (2 (Oe)) 이하로 할 수 있다.
감자부 (2) 의 소자길이방향으로 인가할 필요한 바이어스 자계의 크기를 400 (A/m) 이하로 할 수 있으면, 감자부 (2) 의 주변에 형성된 경자성 재료나 혹은 감자부 (2) 에 겹쳐서 형성된 경자성 재료나 반강자성 재료로 이루어지는 자성막에서 발생하는 자계를 바이어스 자계로서 사용할 수 있게 된다.
또한, 감자부 (2) 의 소자길이방향으로 인가하는 바이어스 자계의 크기를 400 (A/m) (5 (Oe)) 이하, 바람직하게는 320 (A/m) (4 (Oe)) 이하, 보다 바람직하게는 160 (A/m) (2 (Oe)) 이하로 할 수 있으면, 감자부 (2) 에 바이어스 자계를 부여하기 위하여 감자부 (2) 의 주위에 감는 코일의 권회수도 적어져서 자기 임피던스효과 소자를 제조할 때의 공정을 간략화할 수 있게 된다. 또한, 자기 임피던스효과 소자 (M) 를 자기헤드나 미약자계 검출기에 적용할 때에 필요한 소형화도 용이해진다. 그리고, 바이어스 자계를 발생시키기 위하여 코일에 부여하는 직류전류도 작게 할 수 있기 때문에, 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 전력절약화도 용이해진다.
상술한 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 를 작게 해 가면, 자기 임피던스효과 소자의 자게검출감도가 향상된다는 효과를 얻을 수 있음은 이하의 이유에 의한 것이다.
상기 감자부는 고주파수의 교류전류에 의해 여자되기 때문에, 표피효과가 강하게 나타난다. 이 때, 상기 감자부의 소자폭 (W), 소자길이 (L), 저항비 (ρ), 여자주파수 (ω), 소자폭방향의 투자율 (μ) 과 상기 감자부의 임피던스의 크기 |Z| 사이에는 다음 수학식 2 로 표시되는 관계가 있다.
수학식 2 로부터, 상기 감자부의 소자폭 (W), 소자길이 (L), 저항비 (ρ), 여자주파수 (ω) 를 일정하게 했을 때, 상기 감자부의 임피던스의 크기 |Z| 은 소자폭방향의 투자율 (μ) 의 1/2 승에 비례함을 알 수 있다.
소자길이방향으로 교류전류가 부여되고, 소자폭방향으로 여자되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계가 인가되면, 상기 감자부의 소자폭방향의 투자율 (μ) 이 변화하여 상기 감자부의 임피던스의 크기 |Z| 이 변화한다. 상기 감자부의 임피던스의 크기 |Z| 의 변화를 측정함으로써, 상기 감자부에 인가된 외부자계를 검지한다.
애스펙트비 (W/L) 가 작아지면, 소자폭방향의 투자율 (μ) 의 변화에 대한 임피던스의 크기 |Z| 의 변화율이 커진다. 즉, 상기 감자부의 양단에서 인출되는 출력전압의 크기의 변화가 커져서 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도가 향상된다.
또한 본 발명에 있어서, 구동교류전류가 부여되어 있는 감자부 (2) 에 외부자계 (Hex) 를 인가하였을 때에, 감자부 (2) 로부터의 출력전압 (Emi) 을 최대로 하는 외부자계 (Hex) 의 크기의 절대값 (Hp) 이 작아져 간다는 효과를 얻을 수 있는 것은, 상기 감자부가 소자길이방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구와, 소자폭방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구가 혼재하고 있는 자구구조를 가지는 것에서 기인한다.
도 5 는 종래의 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 자구구조를 나타내는 개념평면도이다.
도 5 에 나타난 종래의 자기 임피던스효과 소자의 감자부 (4) 는, 정자장중에서 형성되거나 혹은 이방성이 강한 연자성 재료를 사용하여 형성됨으로써, 소자폭방향의 자기이방성이 부여되어 있다. 따라서, 소자폭방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구 (4a) 가 형성되어 있다. 그리고, 도 5 의 감자부 (4) 의 소자폭을 W1 이라 한다.
한편, 감자부 (4) 의 형상에 기인하는 자기이방성에 의해 감자부 (4) 의 소자길이방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구 (4b) 가 형성된다.
종래의 자기 임피던스효과 소자와 같이 감자부 (4) 의 애스펙트비가 크면, 소자길이방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구 (4b) 의 총면적이 소자폭방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구 (4a) 의 총면적보다 현저하게 좁아진다.
도 6 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 감자부 (2) 의 자구구조를 나타내는 평면개념도이다.
예컨대, 감자부 (M) 의 소자폭을 W1 보다 작은 W2 로 함으로써, 감자부의 애스펙트비를 0.1 보다 작게 한다.
본 실시형태에서는 감자부 (2) 로 되는 연자성 박막이 다자구구조를 갖고 있다. 도 6 에 있어서, 자구 (2b) 는 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구이고, 자구 (2a) 는 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구이다. 도 6 에 있어서, 자구 (2b) 의 총면적은 도 5 의 자구 (4b) 의 총면적과 거의 변함이 없고, 자구 (2a) 의 총면적은 도 5 의 자구 (4a) 의 총면적보다 감소하여 자구 (2a) 와 자구 (2b) 의 총면적의 값이 동일해져 있다. 그러면, 감자부 (2) 의 전체적인 자기이방성의 방향이 거의 등방적인 상태로 된다.
소자길이방향의 성분측이 큰 자구인 자구 (2b) 의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구인 자구 (2a) 의 총면적이 길항하면, 즉 소자폭방향과 소자길이방향의 자기이방성 에너지가 균일해지면, 감자부 (2) 는 자기이방성의 방향이 전체적으로 거의 등방적인 상태로 된다. 즉, 감자부 (2) 의 자기 모멘트는 어느 한 방향으로 고정되기 어려워져서 교류전류에 의해 여자되었을 때에 자기 모멘트의 방향을 변화시키기 쉬워진다. 즉, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 투자율 (μ) 은 증가한다.
감자부 (2) 의 소자폭방향의 투자율 (μ) 이 최대값을 취할 때, 감자부 (2)의 임피던스의 크기 (Z) 가 최대로 되고, 감자부 (2) 의 양단으로부터의 출력전압도 최대로 된다.
본 발명에서는 외부자계를 인가하고 있지 않을 때에, 감자부 (2) 는 자기이방성의 방향이 전체적으로 등방적인 상태에 가까운 상태로 되어 있다.
따라서, 감자부 (2) 의 소자길이방향으로 외부자계 (Hex) 를 인가하지 않아도 혹은 약간 외부자계 (Hex) 를 인가하는 것만으로 감자부 (2) 의 자기이방성의 방향을 전체적으로 거의 등방적인 상태로 하여 감자부 (2) 의 소자폭방향의 투자율 (μ) 을 최대로 할 수 있으며, 그리고 감자부 (2) 의 양단으로부터의 출력전압 (Emi) 을 최대로 할 수 있다.
즉, 구동교류전류가 부여되어 있는 감자부 (2) 에 외부자계 (Hex) 를 인가하였을 때에, 감자부 (2) 로부터의 출력전압 (Emi) 을 최대로 하는 외부자계 (Hex) 의 크기의 절대값 (Hp) 을 작게 할 수 있다.
그리고, 감자부 (2) 가 단자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분이 균일해져 있어도 된다.
또한, 본 발명에서는 도 7 에 나타내는 바와 같이 소자길이방향의 성분측이 큰 자구인 자구 (2b) 의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구인 자구 (2a) 의 총면적보다 큰 경우에도, 감자부 (2) 의 자기이방성의 방향을 전체적으로 등방적인 상태에 가까운 상태로 할 수 있으므로, 자구 (2b) 의 총면적과 자구 (2a) 의 총면적과 길항하고 있는 자구구조의 감자부를 갖는 자기 임피던스효과 소자와 동등한 자계검출감도를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태의 자기 임피던스효과 소자에서는, 자계검출감도를 적어도 자계센서로서 실용가능한 범위인 0.3 (㎷·m/A) (25 ㎷/Oe) 이상으로 할 수 있다.
또한, 감자부 (2) 의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값을 작게 할 수 있다.
도 8 내지 도 10 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 실시형태로서, 바이어스 자계를 박막자성체에 의해 부여할 수 있는 자기 임피던스효과 소자의 종단면도이다.
도 8 의 자기 임피던스효과 소자는 기판 (11) 상에 연자성 박막인 감자부 (12) 가 형성되고, 감자부 (12) 의 소자길이방향의 양단부에 전극 (13,13) 이 형성되며, 그리고 감자부 (12) 의 양단부에 접촉하는 자성박막인 경자성체층 (14,14) 이 형성된 것이다. 경자성체층 (14,14) 은 CoPt 등의 경자성 재료에 의해 형성된다.
경자성체층 (14,14) 에 의해 부여할 수 있는 바이어스 자계의 크기는, 최대 400 A/m 정도인데, 본 발명의 자기 임피던스효과 소자에서는 감자부 (2) 의 소자길이방향으로 인가할 필요한 바이어스 자계의 크기를 400 (A/m) 이하로 할 수 있기 때문에, 도 8 과 같은 경자성체층 (14,14) 에 의해 감자부 (12) 에 충분한 바이어스 자계를 가할 수 있다. 즉, 바이어스 자계에 부여하기 위하여 직류전류가 흐르는 권선코일을 사용하지 않아도 되기 때문에, 자기 임피던스효과 소자의 소형화·저소비전력화를 달성할 수 있다.
또한 도 9 에 나타내는 바와 같이, 경자성체층 (14,14) 이 감자부 (12) 의소자길이방향의 양단부에 형성되고, 경자성체층 (14,14) 상에 전극 (13,13) 이 형성되어도 된다.
혹은 도 10 에 나타내는 바와 같이, 감자부 (12) 의 상층에 반강자성층 (15) 을 적층하고, 감자부 (12) 와 반강자성층 (15) 의 계면에 발생하는 교환이방성 자계에 의해 감자부 (12) 에 필요한 바이어스 자계를 부여할 수도 있다.
도 11 내지 도 13 은 도 1 의 자기 임피던스효과 소자의 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 11 은 알루미나티탄카바이드 (Al2O3-TiC), 유리, 세라믹, 결정화유리 등의 비자성 재료로 이루어지는 기판 (1) 상에, 연자성 재료를 사용하여 감자부 (2) 로 되는 연자성 박막 (5) 을 스패터법, 증착법 혹은 도금법 등에 의해 막형성한 상태를 나타내는 사시도이다.
연자성 박막 (5) 을 형성할 때에, 도 1 의 자기 임피던스효과 소자가 완성되었을 때에 소자폭방향으로 되는 도 11 의 화살표방향으로 정자장 (H1) 을 가하고, 후의 공정에서 연자성 박막 (5) 을 대략 장방형으로 패턴형성하였을 때에 소자길이방향의 형상 자기이방성 에너지와 소자폭방향의 자기이방성 에너지가 균일해지도록 한다.
연자성 박막 (5) 은, 예컨대 조성식이 Fe71.4Al5.8Si13.1Hf3.3C4.5Ru1.9로 표시되는 bcc-Fe 의 결정립을 주체로 한 미결정 연자성 합금박막이다.
이 조성 이외의 T-X-M-Z-Q 계 (원소 T 는 Fe, Co 중 어느 일측 혹은 양측을포함하는 원소이고, 원소 X 는 Si, Al 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 원소 M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, 원소 Z 은 C, N 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, Q 는 Cr, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, Au 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소) 의 미결정 연자성 합금박막이나, Co-T-M-X-O 계 (원소 T 는 Fe, Ni 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소이고, 원소 M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, P, C, W, B, Al, Ga, Ge 와 희토류원소에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소이고, X 는 Au, Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Pd 에서 선택되는 1 종 혹은 2 종 이상의 원소) 의 조성을 갖고, bcc-Fe, bcc-FeCo, bcc-Co 등으로 이루어지는 결정립경 10 ∼ 30 ㎚ 의 결정상과 M 의 산화물을 포함하는 비정질상으로 이루어지고, 비정질상이 조직 전체의 50 % 이상을 차지하고 있는 미결정 연자성 합금박막이나, Fe-M-O 계 (M 은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W 와 희토류원소에서 선택되는 1 종 혹은 2 종 이상의 원소) 의 조성을 갖고, bcc-Fe 를 주체로 하는 결정립경 10 ∼ 30 ㎚ 의 결정립과 M 의 산화물을 포함하는 비정질상으로 이루어지고, 비정질상이 조직 전체의 50 % 이상을 차지하고 있는 미결정 연자성 합금박막으로서, 감자부 (2) 가 형성되어 있어도 된다.
혹은 Fe-Co-Si-B-M 계 (M 은 Cr, Ru 중 어느 일측 혹은 양측을 포함하는 원소) 의 비정질 연자성 합금박막이나, Co-Ta-Hf 계의 비정질 연자성 합금박막이나, Co-Zr-Nb 계의 비정질 연자성 합금박막으로서, 연자성 박막 (5) 을 형성하여도 된다.
그리고, 본 실시형태에서는 연자성 박막 (5) 의 형성을 RF 마그네트론 스패터장치를 사용하여 실시한다. 막형성시의 조건은 다음 범위이다.
고주파전력 : 200 ∼ 400 (W)
Ar 가스압 : 50 (sccm)
막형성시 압력 : 3 ∼ 7 (mTorr)
막형성시 정자장강도 : 800 (A/m) (10 이상 (Oe))
막형성속도 : 10 ∼ 33.5 (㎚/분)
그리고, 표준조건은 고주파전력이 400 (W), Ar 가스압이 50 (sccm), 막형성시 압력이 7 (mTorr), 막형성시 정자장 강도가 60 (Oe), 막형성속도가 33.5 (㎚/분) 이다. 또한, 기판의 냉각은 간접냉각에 의해 실시한다.
이어서, 연자성 박막 (5) 을 포토리소그래피 및 에칭에 의해 도 12 에 나타내는 바와 같이 패턴형성하여 감자부 (2) 를 형성한다. 이 때, 감자부 (2) 를 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (W/L) (애스펙트비) 가 0.1 이하로 되도록 대략 장방형 또는 선상으로 패턴형성한다.
또는 감자부 (2) 를 U 자형 혹은 구불구불한 형상으로 패턴형성하여도 된다. 감자부 (2) 가 U 자형, 구불구불한 형상으로 형성되는 경우에는, 감자부 (2) 의 소자길이방향을 향한 부위의 길이의 총합이 소자길이 (L) 로 된다. 감자부 (2) 가 U 자형이나 구불구불한 형상으로 형성되어 있을 때에는, 감자부 (2) 중의 가장 긴 직선부분의 연장방향이 소자길이방향으로 되며, 이 방향이 구동교류전류에 의해 발생하는 자계의 여자방향에 대하여 수직인 방향과 일치한다.
그리고, 도 11 의 정자장 (H1) 의 방향을 감자부 (2) 의 소자폭방향 (Y 방향) 으로 한다. 본 실시형태에서는, 감자부 (2) 는 소자폭 (W) 을 0.10 ㎜, 소자길이 (L) 를 6 ㎜ 로서 형성된다. 따라서, 본 실시형태의 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 감자부 (2) 의 애스펙트비는 W/L = 0.017 이다.
이 때, 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 형성후, 감자부 (2) 의 소자길이방향으로 구동교류전류를 부여하면서 외부자계를 인가하였을 때에, 감자부 (2) 의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값은 400 (A/m) 이하로 된다.
그리고, 감자부 (2) 는 기판 (1) 상 전체에 형성되는데, 도 12 에서는 그 중 일부만을 나타낸다.
본 발명에서는, 연자성 박막 (5) 의 형성을 정자장 (H1) 중에서 실시함으로써, 연자성 박막 (5) 으로 패턴형성된 감자부 (2) 의 소자길이방향 (X 방향) 의 형상 자기이방성 에너지와 소자폭방향 (Y 방향) 의 자기이방성 에너지를 거의 균일하게 하고 있다. 즉, 감자부 (2) 의 소자길이방향 (X 방향) 의 자기이방성과 소자폭방향 (Y 방향) 의 자기이방성이 거의 길항하여, 도 6 에 나타내는 바와 같이 소자길이방향의 성분측이 큰 자구인 자구 (2b) 의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구인 자구 (2a) 의 총면적과 동일한 자구구조를 갖는 것, 혹은 도 7 에 나타내는 바와 같이 소자길이방향의 성분측이 큰 자구인 자구 (2b) 의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구인 자구 (2a) 의 총면적보다 큰 자구구조를 갖는 것을 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 감자부 (2) 를 패턴형성한 후, 다시 감자부 (2) 의 소자폭방향으로 정자장 (H2) 을 가하여 열처리를 실시한다. 이와 같이 연자성 박막 (5) 의 자장중 막형성후, 그리고 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중 열처리를 실시함으로써, 감자부 (2) 의 소자길이방향 (X 방향) 의 자기이방성과 소자폭방향 (Y 방향) 의 자기이방성을 거의 길항시키는 것이 용이해진다.
본 실시형태에 있어서의 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중 열처리의 조건은 다음의 범위이다.
정자장 강도 : 0 ∼ 80000 (A/m) (1 kOe)
열처리온도 : 540 ∼ 675 (℃)
열처리시간 : 20 ∼ 30 (분)
승온율 : 10 ∼ 14 (℃/분)
그리고, 표준조건은 정자장 강도가 80000 (A/m) (1 kOe), 열처리온도가 575 (℃), 열처리시간이 30 (분), 승온율이 13.6 (℃/분) 이다.
그리고 본 실시형태에서는, 도 11 과 같이 연자성 박막 (5) 을 자장중 형성한 후에, 도 12 와 같이 감자부 (2) 를 패턴형성한 후에 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중 열처리를 실시하고 있으나, 연자성 박막 (5) 의 자장중 막형성후, 감자부 (2) 를 패턴형성하기 전, 즉 도 11 의 상태에서 연자성 박막 (5) 을 형성할 때에 가한 정자장 (H1) 의 방향과 동일한 방향의 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중에서 열처리를 실시하고, 그 후 감자부 (2) 를 패턴형성하여도 된다. 그리고, 회전자장중에서 열처리를 실시할 때의 자장의 강도는, 정자장중에서 열처리를실시할 때의 자장의 강도와 동일하면 된다.
감자부 (2) 를 패턴형성하고, 자장중 열처리를 실시한 후에 도 13 과 같이 감자부 (2) 의 양단부에 Cu, Ni, Ti, Cr 등의 도전성 재료로 이루어지는 전극부 (3) 를 스패터법, 포토리소그래피 및 에칭에 의해 형성한다.
전극부 (3) 를 형성한 후, 기판 (1) 을 절단하여 도 1 과 같은 개개의 자기 임피던스효과 소자 (M) 로 한다.
또한, 감자부 (2) 를 연자성 박대로 형성할 경우에는, 예컨대 도 14 에 나타내는 액체급랭장치 (6) 를 사용한다.
우선, 연자성 재료가 석영으로 이루어지는 노즐 (8) 에 투입되며, 노즐 (8) 의 주위에 설치된 히터 (10) 에 의해 가열되어 용융된다. 이 용융합금 (9) 을 노즐의 상부에서 가해진 압력에 의해 고속회전하고 있는 냉각 롤 (R) 상에 사출시켜 접촉급랭함으로써 연자성 박대 (7) 를 형성한다.
얻어진 연자성 박대 (7) 를 절단하여 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.1 이하로 되도록 대략 장방형의 감자부 (2) 를 형성한다.
이어서, 감자부 (2) 를 기판상에 접착한 후, 감자부 (2) 를 소자폭방향의 정자장중에서 열처리를 실시한다.
그리고, 감자부 (2) 의 양단부에 전극부 (3) 를 형성하면, 도 1 과 같은 자기 임피던스효과 소자를 얻을 수 있다.
본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 제조방법에 의해 형성된 감자부 (2) 는 도 6 또는 도 7 에 나타낸 바와 같은 자구구조를 갖는다.
즉, 소자길이방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구 (2b) 의 총면적의 값과, 소자폭방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구 (2a) 의 총면적의 값이 가깝게 되어 있다. 즉, 감자부 (2) 의 소자길이방향의 자기이방성과 소자폭방향의 자기이방성이 거의 길항하고 있다.
본 실시형태에 의해 제조된 자기 임피던스효과 소자 (M) 는, 소자길이 6 ㎜, 애스펙트비가 0.017 이기 때문에, 도 3 의 그래프에서 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값이 약 24 (A/m) (약 0.3 (Oe)) 이다.
감자부 (2) 의 양단으로부터의 출력전압 (Emi) 을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값 (Hp) 이, 본 실시형태와 같이 400 (A/m) (5 (Oe)) 이하이면, 감자부에 바이어스 자계를 부여하기 위하여, 상기 감자부의 주위에 감는 코일의 권회수도 적어지므로, 자기 임피던스효과 소자를 제조할 때의 공정을 간략화할 수 있게 된다. 또한, 자기 임피던스효과 소자를 자기헤드나 미약자계 검출기에 적용할 때에 필요한 소형화도 용이해진다. 그리고, 상기 바이어스 자계를 발생시키기 위하여 상기 코일에 부여하는 직류전류도 작게 할 수 있기 때문에, 자기 임피던스효과 소자의 전력절약화도 용이해진다.
또한, 자기 임피던스효과 소자의 주변에 혹은 자기 임피던스효과 소자에 겹쳐서 형성된 자성재료로 이루어지는 자성막에서 발생하는 자계를 바이어스 자계로서 사용할 수도 있게 된다.
도 15 내지 도 17 은 본 발명의 자기 임피던스효과 소자의 감자부 (2) 를 커 효과 편광현미경에 의해 관찰하고, 사진촬영한 것의 모식도이다.
도 15 는 감자부 (2) 를 소자길이방향 (X 방향) 의 길이 (L) = 2 ㎜, 소자폭방향 (Y 방향) 의 길이 (W) = 100 ㎛, 즉 애스펙트비 (W/L) = 0.05 로서 형성한 것의 자구구조를 나타내고 있다. 또한, 도 16 및 도 17 은 감자부 (2) 를 소자길이방향의 길이 (L) = 4 ㎜, 소자폭방향의 길이 (W) = 100 ㎛, 즉 애스펙트비 (W/L) = 0.025 로서 형성한 것의 자구구조를 나타내고 있다.
도 15 및 도 16 에서는, 소자폭방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구의 총면적과 소자길이방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구의 총면적이 길항하고 있는 상태로 되어 있으며, 소자폭방향과 소자길이방향의 자기이방성 에너지가 균일해져서 자기이방성의 방향이 전체적으로 거의 등방적인 상태로 되어 있다.
또한 도 17 에서는, 소자길이방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구의 총면적이 소자폭방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구의 총면적보다 커져 있다. 그러나, 소자폭방향과 소자길이방향의 자기이방성 에너지가 균일해져서 자기이방성의 방향이 전체적으로 거의 등방적인 상태로 되어 있다.
즉, 도 15 내지 도 17 에 나타낸 모든 감자부 (2) 에 있어서, 자기 모멘트는 어느 한 방향으로 고정되기 어려워지므로, 교류전류에 의해 여자되었을 때에 자기 모멘트의 방향을 변화시키기 쉬워진다. 즉, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 투자율 (μ) 은 증가되어 있고, 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도가 커져 있다.
또한, 감자부 (2) 의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값을 작게 할 수 있으므로, 필요한 바이어스 자계의 크기를 작게 할 수 있다.
도 18 은 종래의 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 커 효과 편광현미경에 의해 관찰하고, 사진촬영한 모식도이다.
도 18 는 감자부를 소자길이방향 (X 방향) 의 길이 (L) = 4 ㎜, 소자폭방향 (Y 방향) 의 길이 (W) = 500 ㎛, 즉 애스펙트비 (W/L) = 0.125 로서 형성한 것의 자구구조를 나타내고 있다.
도 18 에서는, 소자폭방향으로 자기 모멘트가 배향되어 있는 자구가 대세를 이루고 있으며, 자기이방성의 방향이 소자폭방향을 향하고 있다.
즉, 감자부의 소자폭방향의 투자율 (μ) 은 작고, 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도는 작다. 또한, 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값도 크고, 필요한 바이어스 자계도 커진다.
그리고, 도 15 내지 도 18 의 모든 감자부는 FeAlSiHfCRu 계의 조성을 갖고, bcc-Fe 의 결정립을 주체로 한 미결정 연자성 합금박막에 의해 형성되며, 또한 감자부의 막두께는 4 ㎛ 로 형성되어 있다.
도 19 및 도 20 은 도 1 에 나타낸 자기 임피던스효과 소자를 사용하여 자기 임피던스효과 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 1 의 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 전극부 (3) 에서 감자부 (2) 의 양단부에 구동교류전류를 부여한 상태에서, 외부자계 (Hex) 를 자기 임피던스효과 소자 (M) 의 소자길이방향으로 인가한다. 인가한 외부자계 (Hex) 의 크기를 변화시키면서 출력전압 (Emi) 을 측정하였다.
도 19 는 감자부를 FeAlSiHfCRu 계의 조성을 갖고, bcc-Fe 의 결정립을 주체로 한 미결정 연자성 합금박막에 의해 형성하고, 감자부 (2) 의 소자길이방향의 길이를 4 ㎜, 두께를 4 ㎛ 로 하고, 소자폭방향의 길이를 변화시켰을 때의 결과이다.
도 19 을 보면, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 길이가 1000 ㎛ (W/L = 0.25) 및 500 ㎛ (W/L = 0.125) 일 때에는, 외부자계의 크기를 변화시켰을 때에 출력전압의 변화가 거의 보이지 않으며, 자계센서로서 기능하지 못함을 알 수 있다. 또한, 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값은 400 (A/m) 을 넘는다.
한편, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 길이가 100 ㎛ (W/L = 0.025) 일 때에는, 외부자계의 크기를 변화시켰을 때에 출력전압의 변화는 최대 200 ㎷ 이상으로 되어 고감도의 자계센서로서 기능함을 알 수 있다. 또한, 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값은 160 (A/m) 이다.
그리고, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 길이가 100 ㎛ (W/L = 0.025) 일 때, 감자부 (2) 를 구성하는 연자성 박막은 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고 있으며, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 것이거나 또는 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 커져 있다.
도 20 은 감자부 (20) 를 FeAlSiHfCRu 계의 조성을 갖고, bcc-Fe 의 결정립을 주체로 한 미결정 연자성 합금박막에 의해 형성하고, 감자부 (2) 의 소자길이방향의 길이를 6 ㎜, 두께를 4 ㎛ 로 하고, 소자폭방향의 길이를 변화시켰을 때의 결과이다.
도 20 을 보면, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 길이가 1000 ㎛ (W/L = 0.17) 일 때에는, 외부자계의 크기를 변화시켰을 때에 출력전압의 변화가 거의 보이지 않으며, 자계센서로서 기능하지 못함을 알 수 있다. 또한, 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값은 400 (A/m) 을 넘는다.
한편, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 길이가 500 ㎛ (W/L = 0.08) 일 때에는, 외부자계의 크기를 변화시켰을 때에 출력전압의 변화는 최대 50 ㎷ 이상으로 되어 자계센서로서 기능할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값은 320 (A/m) 이다. 그리고, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 길이가 100 ㎛ (W/L = 0.017) 일 때에는, 외부자계의 크기를 변화시켰을 때에 출력전압의 변화는 최대 600 ㎷ 이상으로 되어 매우 고감도의 자계센서로서 기능할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값은 0 ∼ 24 (A/m) 이다.
그리고, 감자부 (2) 의 소자폭방향의 길이가 500 ㎛ 또는 100 ㎛ 일 때, 감자부 (2) 를 구성하는 연자성 박막은 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고 있으며, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 것이거나 또는 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 커져 있다.
도 21 은, 감자부의 소자길이방향의 길이를 3 ㎜ 로 고정하고, 소자폭방향의 길이를 여러 가지로 변경한 자기 임피던스효과 소자를 사용하여 감자부의 애스펙트비와 외부자계를 인가하였을 때의 출력전압의 변화량의 관계를 조사한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 21 에 나타내는 출력전압의 변화량이란, 외부자계를 320 (A/m) 변화시켰을 때의 전압변화량이다.
자기 임피던스효과 소자를 자계센서로서 사용할 때에는, 도 21 의 그래프에 있어서의 출력변화량을 100 ㎷ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 감자부의 애스펙트비 (W/L) 를 0.004 이상으로 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
그리고, 도 21 에 있어서 출력변화량이 최대값을 취할 때의 감자부의 애스펙트비는 0.017 이다.
이상 상세하게 설명한 본 발명에서는, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값을 400 (A/m) (5 (Oe)) 이하로 함으로써, 상기 감자부에 바이어스 자계를 부여하기 위하여 상기 감자부의 주위에 감는 코일의 권회수를 적게 할 수 있으므로, 자기 임피던스효과 소자를 제조할 때의 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 자기 임피던스효과 소자를 자기헤드나 미약자계 검출기에 적용할 때에 필요한 소형화도 용이해진다. 그리고, 상기 바이어스 자계를 발생시키기 위하여 상기 코일에 부여하는 직류전류도 작게 할 수 있기 때문에, 자기 임피던스효과 소자의 전력절약화도 용이해진다.
그리고, 필요한 바이어스 자계가 작아지면, 자기 임피던스효과 소자의 주변에 혹은 자기 임피던스효과 소자에 겹쳐서 형성된 자성재료로 이루어지는 자성체에서 발생하는 자계를 바이어스 자계로서 사용할 수도 있게 된다.
또한, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 가지며, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 것, 또는 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 큰 것임으로써, 상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대의 자기이방성의 방향을 전체적으로 등방적인 상태에 가까운 상태로 할 수 있으므로, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 외부자계의 크기의 절대값을 작게 할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 자기 임피던스효과 소자의 감자부를 박막 혹은 박대로서 형성할 때에, 상기 감자부의 소자폭 (W) 와 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 를 0.1 이하로 함으로써, 자기 임피던스효과 소자의 자계검출감도를 향상시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. 자기 임피던스효과를 갖는 연자성 박막 또는 박대를 갖는 감자부; 및
    상기 감자부에 구동교류전류를 부여하기 위한 전극부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서,
    구동교류전류가 부여되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하인 것을 특징으로 하는 자기 임피던스효과 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 320 (A/m) 이하인 자기 임피던스효과 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 160 (A/m) 이하인 자기 임피던스효과 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 자기 임피던스효과 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 큰 자기 임피던스효과 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.1 이하인 자기 임피던스효과 소자.
  7. 자기 임피던스효과를 갖는 연자성 박막 또는 박대를 갖는 감자부; 및
    상기 감자부에 구동교류전류를 부여하기 위한 전극부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서,
    상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 크거나 또는 동일한 것을 특징으로 하는 자기 임피던스효과 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    구동교류전류가 부여되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하인 자기 임피던스효과 소자.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.1 이하 자기 임피던스효과 소자.
  10. 자기 임피던스효과를 갖는 연자성 박막 또는 박대를 갖는 감자부; 및
    상기 감자부에 구동교류전류를 부여하기 위한 전극부를 갖는 자기 임피던스효과 소자에 있어서,
    상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 자기 임피던스효과 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가0.05 이하인 자기 임피던스효과 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 감자부의 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 가 0.03 이하인 자기 임피던스효과 소자.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적과 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 동일한 자기 임피던스효과 소자.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 감자부를 구성하는 연자성 박막 또는 박대는 단자구구조 혹은 다자구구조를 갖고, 각 자구에 있어서 자기 모멘트의 소자길이방향의 성분과 소자폭방향의 성분을 비교하였을 때에, 상기 소자길이방향의 성분측이 큰 자구의 총면적이 상기 소자폭방향의 성분측이 큰 자구의 총면적보다 큰 자기 임피던스효과 소자.
  15. 제 10 항에 있어서,
    구동교류전류가 부여되어 있는 상기 감자부의 소자길이방향으로 외부자계를인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하인 자기 임피던스효과 소자.
  16. (a) 비자성 재료로 이루어지는 기판상에 연자성 박막을 일정방향의 정자장중에서 형성하는 공정; 및
    (b) 상기 연자성 박막을 상기 (a) 의 공정에 있어서 정자장이 가해진 방향이 소자폭방향으로 되도록, 또한 자기 임피던스효과 소자의 형성후, 상기 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 소자길이방향으로 구동교류전류를 부여하면서 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하로 되도록, 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 를 설정하여 패턴형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 임피던스효과 소자의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (b) 의 공정후에,
    (c) 상기 (b) 의 공정에서 패턴형성된 연자성 박막을 이 감자부의 소자폭방향의 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중에서 열처리하는 공정을 갖는 자기 임피던스효과 소자의 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 (a) 의 공정에 있어서,
    상기 정자장 강도를 800 (A/m) 이상으로 설정하는 자기 임피던스효과 소자의 제조방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 (b) 의 공정에 있어서,
    상기 감자부의 애스펙트비를 0.1 이하로 설정하는 자기 임피던스효과 소자의 제조방법.
  20. (d) 비자성 재료로 이루어지는 기판상에 연자성 박막을 일정방향의 정자장중에서 형성하는 공정;
    (e) 상기 (d) 의 공정에서 형성된 연자성 박막을, 상기 연자성 박막에 대한 방향이 상기 (d) 의 공정에 있어서 가해진 정자장의 방향과 동일한 정자장중, 회전자장중 또는 무자장중에서 열처리하는 공정; 및
    (f) 상기 연자성 박막을, 상기 (d) 및/또는 (e) 의 공정에 있어서 가해진 정자장의 방향이 소자폭방향으로 되도록, 또한 자기 임피던스효과 소자의 형성후, 상기 자기 임피던스효과 소자의 감자부의 소자길이방향으로 구동교류전류를 부여하면서 외부자계를 인가하였을 때에, 상기 감자부의 양단으로부터의 출력전압을 최대로 하는 상기 외부자계의 크기의 절대값이 400 (A/m) 이하로 되도록, 소자폭 (W) 과 소자길이 (L) 의 비 (애스펙트비) (W/L) 를 설정하여 패턴형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 임피던스효과 소자의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 (d) 의 공정에 있어서,
    상기 정자장 강도를 800 (A/m) 이상으로 설정하는 자기 임피던스효과 소자의 제조방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 (f) 의 공정에 있어서,
    상기 감자부의 애스펙트비를 0.1 이하로 설정하는 자기 임피던스효과 소자의 제조방법.
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