WO2004097441A1 - 制御素子と一体化した感磁素子 - Google Patents

Abstract

感磁素子が成膜プロセスまたは膜状体の貼り合せにより作動制御素子と一体化されている。作動制御素子は、単層又は複層にて与えられており、永久磁石や磁気回路形成部材を含む。また、ピックアップコイルも一体化されうる。感磁素子は、大バルクハウゼンジャンプ現象を起こしうる磁性素子である。

Description

明 細 書

制御素子と一体化した感磁素子 技術分野

本発明は、 大バルクハウゼンジャンプ現象を起こしうる磁性素子等の感磁素子 に関するものである。

背景技術

従来より、 大バルクハウゼンジャンプ現象を起こしうる磁性素子等の感磁素子 は、 この感磁素子を作動させたりその作動を制御したりする作動制御素子ととも に使用することにより、 種々な目的の機器または装置に応用されてきている。 そ して、 この種の感磁素子としては、 大バルクハウゼンジャンプ現象を起こしうる 磁性素子の他に、 ホール素子、 MR (磁気抵抗素子） 、 GMR (巨大磁気抵抗素 子） 、 TMR (トンネル磁気抵抗素子） 等もある。 近年、 特に大バルクハウゼン ジャンプ現象を起こしうる磁性素子は、 パルス発生装置や各種計測装置および各 種検知装置あるいは各種マーカー等広レ、範囲におレ、て利用されてきている。 従来においては、 これらの感磁素子を用いた機器または装置その他の作製にお いては、 先ず、 感磁素子と作動制御素子とを各々単独に作製し調整し、 次いで、 これら感磁素子および作動制御素子を基板あるいは何らかのベース等に配置し調 整し連結し固定することにより、 作製していた。

これら従来技術としては、 特開 2 0 0 0— 3 0 9 3 9号公報に開示されたもの がある。

しかしながら、 従来のこのような感磁素子を用いた機器または装置の作製方法 では、 これらの感磁素子と作動制御素子とを位置決めし連結し固定するために、 各種の部品ゃ部材 （ブラケット、 治具、 ハンダ、 接着剤等） が必要であったり、 位置 （絶対的 Z相対的） 精度の管理が難しく煩雑であった。 そして、 製造コスト も嵩み、 製品にバラツキが生じ易く、 高精度化や小型化、 安定化にも限界があつ た。

本発明の目的は、 前述したような従来技術の問題点を解消しうるような作動制 御素子やピックアップコィノレと一体化された感磁素子を提供することである。 発明の開示

本発明によれば、 作動制御素子と一体化されたことを特徴とする感磁素子が提 供される。

本発明の一つの実施の形態によれば、 前記作動制御素子と前記感磁素子とは、 成膜プロセスにより一体化されている。

本発明の別の実施の形態によれば、 前記作動制御素子と前記感磁素子とは、 膜 状体の貼り合せにより一体化されている。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、 前記作動制御素子は、 単層にて与え られている。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、 前記作動制御素子は、 複層にて与え られている。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、 前記作動制御素子は、 永久磁石を含 む。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、 前記作動制御素子は、 電磁石を含む。 本発明のさらに別の実施の形態によれば、 前記作動制御素子は、 磁気回路形成 部材を含む。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、 前記感磁素子は、 大バルクハウゼン ジャンプ現象を起こしうる磁性素子である。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、 前記感磁素子には、 ピックアップコ ィルが更に一体化されている。

以下に、 本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の第一実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。

図 2は、 本発明の第二実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。

図 3は、 本発明の第三実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。

図 4は、 本発明の第四実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子.の 構成を概略的に示す図である。

図 5は、 本発明の第五実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。

図 6は、 本発明の第六実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。

図 Ίは、 本発明の第七実施例としての作動制御素子およびピックァップコイル と一体化された感磁素子の構成を概略的に示す側面図である。

図 8は、 図 7の第七実施例を示す平面図である。

図 9は、 本発明の第八実施例としての作動制御素子と一体ィ匕された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。

図 1 0は、 本発明の第九実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子 の構成を概略的に示す図である。

発明を実施するための好ましい形態

図 1は、 本発明の第一実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。 この実施例においては、 基板 1 0の上に作動制御 素子 1 1と感磁素子 1 2とが一体化して形成されている。 ここで、 基板 1 0は、 薄膜を形成できるような基材であり、 シリコン、 ガラスのようなソリッドなもの に限らず、 フレキシブ /レな物でも、 液体等でも良い。 また、 基板 1 0は、 フリツ プチップや貼り合せ等各種の積層構造とすることもできる。 また、 感磁素子 1 2 は、 大バルクハウゼン素子、 ホール、 MR、 GMR、 TMR等でありうる。 さら にまた、 作動制御素子 1 1は、 感磁素子 1 1に磁界を及ぼすものを一般的に意味 しており、 具体的には、 永久磁石、 電磁石等であり、 感磁素子 1 2の近傍あるい は離間させた位置に配置したこれら各種磁石の磁界を感磁素子 1 2に適確に及ぼ させるべく磁界を案内または誘導するための磁気回路を形成する部材も含む場合 がある。 感磁素子 1 2に影響を及ぼす磁界を発生できる素子である。

この第一実施例においては、 基板 1 0の上に、 作動制御素子 1 1、 さらにこの 作動制御素子 1 1の上に感磁素子 1 2が重なるような構造となるように、 作動制 御素子 1 1と感磁素子 1 2とが薄膜作製プロセスにて一体ィ匕して形成されている。 なお、 図 1には示されていないが、 実際には、 基板 1 0と作動制御素子 1 1と の間、 また、 作動制御素子 1 1と感磁素子 1 2との間には、 必要に応じて、 絶縁 層や非磁性層等も薄膜作製プロセスにて与えられる。

この実施例では、 感磁素子 1 2は、 大バルクハウゼンジャンプ現象を起こしう る磁性素子であり、 作動制御素子 1 1は、 永久磁石である。 大バルクハウゼンジ ヤンプ現象を起こしうる磁性素子としては、 例えば、 鉄一ニッケル系合金あるい は鉄一コバルト系合金等を基材としたものや、 アモルファスを基材としたものが ある。 また、 構造としてはハード層とソフト層とを有する複層構造あるいは単層 構造としたものがある。 このような磁性素子に対し、 互いに異なる極性の外部磁 界を交互に作用させると、 急激な磁壁の移動により磁ィ匕の反転を起こし、 これに より近傍のピックアップコイルに急激なパルス電圧を誘起する。 この磁化の反転 は、 外部磁界の作用速度に依存せず、 外部磁界が一定の強さとなった際に起こる ものであり、 このような磁壁の急激な移動による反転現象を大バルクハウゼンジ ヤンプ現象と称している。 このような感磁素子および作動制御素子を薄膜にて形成するための成膜工程お よび作製条件としては、 次のようなものがある。

( 1 ) スパッタリング法

( 2 ) 真空蒸着法 （イオンプレーティングを含む）

( 3 ) メツキ法

( 4 ) C VD法

特開 2 0 0 0—3 0 9 3 9号公報に開示された発明のように、 このような各成 膜工程における種々の作業条件を成膜工程の途中において変更することにより、 同一組成材料で形成し、 組成比を実質的に同じとするにもかかわらず、 成膜によ り形成される磁性層の各々の結晶構造が互いに異なるように、 例えば、 結晶の粒 径、 方向性、 粗密性等を制御することにより、 各磁性層の保磁力や異方性を異な らしめて、 大バルタハウゼンジャンプ現象を起こしうる磁性素子を得ることもで さる。

また、 永久磁石となる作動制御素子については、 一般的な永久磁石材料に加え CoPtのような薄膜ならではの磁石材料で形成することもできる。

さらにまた、 基板上に感磁素子および作動制御素子を一体化して形成する方法 としては、 前述したような成膜工程に限らず、 基板上に膜状の作動制御素子およ び感磁素子を貼り合せていくようなことも考えられる。 '

図 2は、 本発明の第二実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。 この実施例においては、 基板 2 0の上に作動制御 素子 2 1と感磁素子 2 2とが一体化して形成されている。

この第二実施例においては、 基板 2 0の上に、 作動制御素子 2 1と感磁素子 2 2とが軸整列された構造となるように、 作動制御素子 2 1と感磁素子 2 2とが薄

)1莫作製プロセスにて一体化して形成されている。

この一体化の形成方法については、 第一実施例について前述したのと同様であ る。

図 3は、 本発明の第三実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。 この実施钶においては、 基板 3 0の上に作動制御 素子 3 1と感磁素子 3 2とが一体化して形成されている。

この第三実施例においては、 基板 3 0の上に、 作動制御素子 3 1と感磁素子 3 2とが並置された構造となるように、 作動制御素子 3 1と感磁素子 3 2とが薄膜 作製プロセスにて一体化して形成されている。

この一体ィ匕の形成方法については、 第一実施例について前述したのと同様であ る。

図 4は、 本発明の第四実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。 前述した第一実施例から第三実施例では、 感磁素 子に対して一体化される作動制御素子は、 単層にて与えられたものであつたので ある力 この第四実施例においては、 感磁素子に対して一体化される作動制御素 子が複層にて与えられる。 すなわち、 この第四実施例では、 基板 4 0の一方の面 上に、 感磁素子 4 2が与えられ、 この感磁素子 4 2の上に第一の作動制御素子 4 1が与えられ、 基板 4 0の反対側の面上に第二の作動制御素子 4 3が与えられる ようにして、 基板 4 0の上に第一の作動制御素子 4 1および第二の作動制御素子 4 3と感磁素子 4 2とが薄膜作製プロセスにて一体化して形成されている。 この一体化の形成方法については、 第一実施例について前述したのと同様であ る。

図 5は、 本発明の第五実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。 この第五実施例は、 前述の第四実施例と同様に、 感磁素子に対して作動制御素子を複層にて与えるものであり、 この第五実施例で は、 基板 5 0の一方の面上に、 感磁素子 5 2が与えられ、 この感磁素子 5 2と軸 整列させて第一の作動制御素子 5 1が与えられ、 基板 5 0の反対側の面上に第二 の作動制御素子 5 3が与えられるようにして、 基板 5 0の上に第一の作動制御素 子 5 1および第二の作動制御素子 5 3と感磁素子 5 2とが薄膜作製プロセスにて 一体化して形成されている。

この一体化の形成方法については、 第一実施例につレ、て前述したのと同様であ る。

図 6は、 本発明の第六実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。 この第六実施例も、 前述の第四実施例と同様に、 感磁素子に対して作動制御素子を複層にて与えるものであり、 この第六実施例で は、 基板 6 0の一方の面上に、 感磁素子 6 2が与えられ、 この感磁素子 6 2と並. 置させて第一の作動制御素子 6 1が与えられ、 基板 6 0の反対側の面上に第二の 作動制御素子 6 3が与えられるようにして、 基板 6 0の上に第一の作動制御素子 6 1および第二の作動制御素子 6 3と感磁素子 6 2とが薄膜作製プロセスにて一 体化して形成されている。

この一体化の形成方法については、 第一実施例について前述したのと同様であ る。

前述の第一実施例から第三実施例は、 交互に磁場を掛ける方法として、 一方の 極性の作動制御素子のみを予め備えた場合であり、 前述の第四実施例から第六実 施例は、 更に他方の極性の作動制御素子も予め備えた場合である。 また、 複層に 与える場合において、 基板の表裏に与えることに限らず、 基板の表面に二層でも 基板の裏面に二層に与えることもできる。

図 7は、 本発明の第七実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す側面図であり、 図 8は、 その平面図である。 この第七実施例 も、 前述の第四実施例と同様に、 感磁素子に対して作動制御素子を複層にて与え るものであり、 その上、 この第七実施例では、 感磁素子に対して施されるピック ァップコイルをも一体ィ匕して与えているものである。 図 7およぴ図 8に示される ように、 この第七実施例では、 基板 7 0の一方の面上に、 第一の作動制御素子 7 1と感磁素子 7 2とが軸整列させて与えられ、 基板 7 0の反対側の面上に、 薄膜 ピックアップコイル 7 4が与えられ、 この薄膜ピックアップコイル 7 4の上に重 ねて第二の作動制御素子 7 3が与えられるようにして、 基板 7 0の上に第一の作 動制御素子 7 1および第二の作動制御素子 7 3並びに薄膜ピックアップコイル 7 4と感磁素子 7 2とが薄膜作製プロセスにて一体化して形成されている。

この一体化の形成方法については、 第一実施例について前述したのと同様であ る。

図 9は、 本発明の第八実施例としての作動制御素子と一体化された感磁素子の 構成を概略的に示す図である。 この第八実施例は、 基板 8 0の上に、 永久磁石と なる作動制御素子 8 1と感磁素子 8 2とを並置させ、 さらに、 作動制御素子 8 1 としての永久磁石の磁界を感磁素子 8 2に、 より適確に及ぼさせるべく磁界を案 内または誘導するための磁気回路形成部材 8 5も一体化して与えているものであ る。 したがって、 本発明では、 このような磁気回路形成部材もまた、 作動制御素 子の一種としてとらえられる。 この第八実施例もまた、 基板 8 0上に、 作動制御 素子 8 1、 感磁素子 8 2および磁気回路形成部材 8 5が薄膜作製プロセスにて一 体ィ匕して形成されている。

この一体ィ匕の形成方法については、 第一実施例について前述したのと同様であ る。

図 1 0は、 本発明の第九実施例としての作動制御素子と一体ィヒされた感磁素子 の構成を概略的に示す図である。 この第九実施例は、 基板 9 0の上に、 永久磁石 となる作動制御素子 9 1と感磁素子 9 2とを軸整列させ、 さらに、 作動制御素子 9 1としての永久磁石の磁界を感磁素子 9 2に対して有効に作用させるため永久 磁石 9 1の間を接続する磁気回路形成部材 9 6も一体ィ匕して与えているものであ る。 したがって、 本発明では、 このような磁気回路形成部材もまた、 作動制御素 子の一種としてとらえられる。 この第九実施例もまた、 基板 9 0上に、 作動制御 素子 9 1、 感磁素子 9 2および磁気回路形成部材 9 6が薄膜作製プロセスにて一 体化して形成されている。

この一体化の形成方法については、 第一実施例について前述したのと同様であ る。

なお、 前述した実施例においては、 感磁素子としては、 特に、 大バルタハウゼ ンジャンプ現象を起こしうる磁性素子の場合であつたが、 本発明は、 このような 磁性素子に限らず、 ホール素子、 MR (磁気抵抗素子） 、 GMR (巨大磁気抵抗 素子） 、 TMR (トンネル磁気抵抗素子） 等のその他の磁性素子とこの磁性素子 の動作を制御するための作動制御素子との関係にも同様に適用して同様の効果の あるものである。 また、 前述した実施例では、 作動制御素子として永久磁石を与 えるものであつたが、 これに限らず、 電磁石を与えることもできる。

産業上の利用可能性

感磁素子に対して作動制御素子を一体化してヮンチップ化することにより、 ハ ンドリングゃ応用機器または装置類の設計自由度が増すことはもとより、 部品の 省略が可能となり、 小型化、 低価格ィ匕に寄与することができ、 また、 製造ライン を簡素化することも可能となるので、 量産 1"生に優れたものとすることもできる。 その上、 このようにワンチップィ匕することで、 ワンチップ内に磁界を形成する ことができ外来磁場に影響されないセンサを構成でき、 また、 製造上のバラツキ を抑えることもできる。 '

特に、 大バルクハウゼンジャンプ現象を起こしうる磁性素子と、 これを制御す る素子とにおいては、 磁力のバランスが極めて微妙であることから、 本発明は効 果のあるものである。

Claims

請求の範囲

1 . 作動制御素子と一体化されたことを特徴とする感磁素子。

2 . 前記作動制御素子と前記感磁素子とは、 成膜プロセスにより一体化されてい る請求項 1に記載の感磁素子。

3 . 前記作動制御素子と前記感磁素子とは、 膜状体の貼り合せにより一体化され ている請求項 1に記載の感磁素子。

4. 前記作動制御素子は、 単層にて与えられている請求項 1または 2または 3に 記載の感磁素子。

5 · 前記作動制御素子は、 複層にて与えられている請求項 1または 2または 3に 記載の感磁素子。

6 . 前記作動制御素子は、 永久磁石を含む請求項 1から 5のうちのレ、ずれか 1項 に記載の感磁素子。

7. 前記作動制御素子は、 電磁石を含む請求項 1カゝら 5のうちのいずれか 1項に 記載の感磁素子。

8 . 前記作動制御素子は、 磁気回路形成部材を含む請求項 6または 7に記載の感 磁素子。

9 . 前記感磁素子は、 大バルクハウゼンジャンプ現象を起こしうる磁性素子であ る請求項 1から 8のうちのいずれか 1項に記載の感磁素子。

1 0 . ピックアップコイルが更に一体化されている請求項 1から 9のうちのいず れか 1項に記載の感磁素子。

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