WO2010097932A1 - マグネトインピーダンスセンサ素子及びその製造方法 - Google Patents

マグネトインピーダンスセンサ素子及びその製造方法 Download PDF

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WO2010097932A1
WO2010097932A1 PCT/JP2009/053642 JP2009053642W WO2010097932A1 WO 2010097932 A1 WO2010097932 A1 WO 2010097932A1 JP 2009053642 W JP2009053642 W JP 2009053642W WO 2010097932 A1 WO2010097932 A1 WO 2010097932A1
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wire
pattern
planar
insulator
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PCT/JP2009/053642
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本蔵義信
山本道治
西畑克彦
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愛知製鋼株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
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    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/063—Magneto-impedance sensors; Nanocristallin sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0052—Manufacturing aspects; Manufacturing of single devices, i.e. of semiconductor magnetic sensor chips

Definitions

  • the present invention relates to a reduction in size and thickness of a magneto-impedance sensor element (hereinafter referred to as an MI element) incorporating an amorphous wire used in a magnetic sensor.
  • an MI element magneto-impedance sensor element
  • FIG. 12 shows the structure of a conventional MI element (Patent Document 1).
  • an amorphous wire 92 is fixed at the center of a substrate 91, and a detection coil 93 is wound around the periphery of the substrate.
  • the amorphous wire 92 has a length of 4 mm and a diameter of 30 ⁇ m, and the size of the MI element is generally 3 mm in width, 2 mm in height, and 4 mm in length.
  • MI sensor high-performance magnetic sensor
  • the amorphous wire that is the magnetic core of the MI element is crystallized by soldering by heating, electrical coupling is performed between the both ends of the amorphous wire and the electrode by ultrasonic bonding or the like. Since this electrical coupling part is required at both ends of the amorphous wire, the amorphous wire becomes long.
  • the magnetic properties of the amorphous wire are easily affected by distortion due to external stress, the amorphous wire is covered with a gel material.
  • the detection coil becomes thick because of the structure in which the amorphous wire covered with the gel substance on the substrate and the substrate are wound from the outer periphery. For this reason, the size of the MI element is large, and it is difficult to reduce the size. JP 2001-296127 A
  • FIG. 13 and 14 show the structure (concave type) of a groove-type MI element (Patent Document 2).
  • the groove-type MI element by microfabrication has achieved a significant downsizing of the conventional MI element.
  • the structure is such that the extending groove 11 (concave shape) is cut in a certain direction of the substrate 1, the amorphous wire 2, the insulator 4 and the first detection coil portion 31 are embedded in the extending groove, and the groove upper surface 112 is embedded.
  • the second detection coil part 32 is formed.
  • the amorphous wire 2 has a length of 1.5 mm and a diameter of 30 ⁇ m
  • the substrate 1 has a width of 0.5 mm, a thickness (height) of 0.5 mm, and a length of 1.5 mm.
  • the groove on the substrate has a depth of 0.05 mm and a width of 0.07 mm.
  • the current amorphous wire has a thickness of 30 ⁇ m, and the output of the detection coil is increased as close as possible, so that the width of the grooving blade is preferably as close to 30 ⁇ m as possible.
  • the width of the blade used for normal ceramic grooving is 100 ⁇ m or more, the size smaller than that is a special size, and 50 ⁇ m is the minimum grade.
  • grooving is performed with a blade width of 50 to 70 ⁇ m, which is the minimum grade.
  • the thinner the blade width the more likely the blade will wear and break.
  • both the blade and the wafer are used. It breaks. For this reason, in order to process without cracking, it was necessary to carry out a slow process with a negligible productivity.
  • the groove depth since the wire is covered with the insulating layer and the coil, a depth obtained by adding about 15 ⁇ m to the wire diameter is a minimum, and for a 30 ⁇ m wire, the groove depth needs to be about 50 ⁇ m. .
  • the groove structure has a groove width of 50 ⁇ m and a groove depth of 50 ⁇ m, the current product uses machinable ceramics with good workability but low strength, so the total thickness of the substrate is 0 to prevent cracking due to the grooves. About 6 mm was required.
  • the blade width of the grooving blade is narrow, so the blade wears quickly and the cost is high.
  • the groove depth of the substrate is increased to 50 ⁇ m or more, the effect of notching the groove to the substrate is increased, the substrate strength is lowered, and the substrate must be further thickened and enlarged. That is, for a wire having a diameter of 30 ⁇ m in the groove structure, the groove structure has a groove width of 50 to 70 ⁇ m, a groove depth of 50 ⁇ m, and a substrate thickness of 0.6 mm has been optimized in terms of output characteristics and miniaturization.
  • the groove width could not be reduced to 50 ⁇ m or less due to the limitation of the blade size. Even if the wire diameter is reduced and the groove width is 50 ⁇ m, it is conceivable to reduce the notch effect and reduce the substrate thickness by reducing the groove depth.
  • the detection coil is formed along the groove. Therefore, even if the wire diameter of the detection coil is reduced, the groove width is fixed, so that the groove width direction is 50 ⁇ m, and the wire diameter + approx. As the wire diameter becomes 15 ⁇ m and the wire diameter becomes smaller, the proximity winding becomes impossible.
  • the output characteristic as the MI element is that the wire diameter becomes small, and the detection coil is relatively separated from the wire diameter, so that the output is greatly reduced more than the reduction of the diameter.
  • the wire diameter is small with respect to the groove width, it is difficult to position the wire in the center of the detection coil, resulting in variations in output characteristics due to variations in the position of the wires.
  • the groove shape in the wafer varies, and if an insulating layer such as a resin is supplied on the premise of the same shape, a problem such as a resin overflowing from the groove occurs, and the manufacturability is greatly reduced.
  • the size of the substrate is reduced, in particular, the thickness is reduced while simultaneously maintaining the strength when the MI element is processed and assembled in the substrate groove and maintaining the output characteristics of the MI element. It was difficult. Further, the substrate is limited to a material with good machinability such as machinable ceramics for processing the extending groove, and the size of the wafer used for the substrate is also limited.
  • MI elements made of amorphous wires are not suitable for microfabrication, and it is difficult to make ultra-small magnetic sensing elements because coil winding and mounting technology are cumbersome, so a thin film magnetic core is provided on the substrate.
  • MI elements have been proposed (Patent Document 3 and Patent Document 4). Since the thin film magnetic core is formed of a sputtered film on the substrate, the MI element including the thin film magnetic core is easily disposed without causing a problem of stress in the thin film magnetic core itself.
  • an MI element using a thin film magnetic core having a rectangular film-like cross-sectional shape sufficiently exhibits a magneto-impedance effect in the width direction of the rectangular film compared to an MI element using an amorphous wire having a circular cross-sectional shape.
  • JP 2000-292506 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-270918
  • the present invention has been made in view of the above-described problems with respect to an MI element incorporating an amorphous wire having excellent magnetic impedance effect (mounted on a substrate) as an MI sensor, and is equivalent to a conventional MI element. It is intended to reduce the size and thickness while maintaining the output characteristics, and to increase the degree of freedom in selecting the substrate material and the size of the substrate wafer.
  • the magneto-impedance sensor element of the present invention includes a substrate made of a non-magnetic material, A planar pattern comprising a plurality of first conductor films arranged on a flat surface of the substrate surface; An amorphous wire disposed along the arrangement direction of the planar pattern so as to cross the plurality of first conductive films; An insulator for covering the outer peripheral surface of the amorphous wire and fixing the amorphous wire on the planar pattern; A three-dimensional pattern comprising a plurality of second conductor films formed across the outer surface of the insulator and the surface of the planar pattern and arranged to cross the amorphous wire; The planar pattern and the three-dimensional pattern are formed by joining a laminated joint portion formed by laminating an end portion of the first conductor film and an end portion of the second conductor film on the flat surface of the substrate surface.
  • a detection coil formed by integrating the planar pattern and the three-dimensional pattern is formed around the insulator, In the cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire, the insulator has a shape in which a width dimension in a direction parallel to the plane pattern increases as the plane pattern is approached.
  • the amorphous wire is fixed on the surface of the substrate by the insulator, it is not necessary to form an extending groove (see FIG. 14) in the substrate as in the prior art. As a result, it is possible to prevent problems such as breakage of the substrate when the extending groove is formed.
  • the strength of the substrate can be sufficiently secured, the substrate can be thinned, and as a result, the size of the entire sensor can be reduced. Further, the problem of fine workability is solved, and the choice of substrate material is expanded.
  • the choice of the material, thickness, and shape of the insulator that separates the amorphous wire and the detection coil is expanded, the diameter of the detection coil can be reduced to improve the sensitivity.
  • the insulator has a shape in which the width dimension in the direction parallel to the plane pattern becomes larger as it approaches the plane pattern in a cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire.
  • the pattern manufacturing method is usually performed by the following two methods.
  • a Cu layer is formed on the surface of an insulator on which a conductive pattern is to be placed, and a resist is placed thereon to form a plurality of conductive films arranged in a predetermined state. I do.
  • the Cu layer is removed by etching, and then the resist is removed.
  • a thin lower Ti / Cu seed layer is formed on the insulator surface on which the conductive pattern is to be placed, and a resist is placed thereon to form a plurality of conductive films arranged in a predetermined state. Patterning consisting of a development process is performed. Next, after removing the resist by copper plating, the lower Ti / Cu seed layer is removed by selective etching.
  • the problem is when forming a three-dimensional pattern. For example, the first method will be described. The problem is that the shape of the insulator does not have a shape in which the width dimension in the direction parallel to the plane pattern becomes larger as it approaches the plane pattern in the cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire as described above. As shown in FIG.
  • the portion with the smaller width dimension is referred to as a dent 90.
  • the Cu layer 96 is formed on the insulator 97
  • the Cu layer 96 is formed in a shape that follows the shape of the insulator 97.
  • a positive type resist is placed on the Cu layer 96 and the above patterning is performed. Thereby, the part which is not exposed at the time of patterning is masked by the remaining resist, and becomes a three-dimensional pattern which is a plurality of second conductive films arranged in a predetermined state in the future.
  • the resist is removed and the Cu layer 96 is exposed at the portion exposed at the time of patterning, and it is removed by etching in the next process to become a non-pattern portion without a conductive film.
  • the above-described indented portion 90 that should be exposed by etching becomes an unexposed portion and does not melt during development, so that the unexposed portion resist 98 remains. Therefore, at the time of etching, the Cu layer 96 under the remaining resist portion 98 remains without being etched. For this reason, the remaining Cu layer 96 is short-circuited between a plurality of adjacent second conductive films, and a detection coil cannot be formed. Also in the second method, as shown in FIG.
  • a Ti / Cu seed layer 96a is placed on an insulating layer 97 having a dent, and a resist is placed on the Ti / Cu seed layer 96a to form a plurality of layers arranged in a predetermined state.
  • patterning including exposure / development steps is performed. As a result, a portion not exposed at the time of patterning is masked by the remaining resist, and is not plated on the resist in the future by a plating process such as Cu, and is not patterned by the subsequent resist removal process and Ti / Cu seed layer removal etching process. Part is formed.
  • the exposed portions at the time of patterning are usually a plurality of second conductive films in which the resist is removed by development, and Cu or the like is plated on the Ti / Cu seed layer in the future, and arranged in a predetermined state.
  • This is a three-dimensional pattern.
  • the above-described indented portion 90 that should be exposed in the developing step becomes an unexposed portion and does not melt during development, so that the unexposed portion resist 98 remains. Therefore, when Cu 96 is plated, the upper portion of the remaining resist portion 98 is not plated. As a result, the plurality of second conductive films are disconnected at positions corresponding to the remaining resist portions 98, and the detection coil cannot be formed.
  • the positive type resist is used for the description.
  • the solubility at the time of development of the exposed portion of the resin is opposite.
  • the Cu layer 96 is formed in the non-pattern portion, and a short circuit occurs.
  • the shape of the insulator has a shape in which the width dimension in the direction parallel to the plane pattern becomes larger as it approaches the plane pattern in the cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire as described above. Since the above-mentioned dent portion does not exist and there is no unexposed portion resist, the Cu layer 96 is not formed in the non-pattern portion, and no disconnection occurs in the second conductive film, and a detection coil can be formed.
  • the structure of the present invention although it is an MI element incorporating a bulk amorphous wire, it is the same as the thin film magnetic core of a multilayer thin film magneto-impedance sensor element consisting only of a thin film such as a sputtered film or a plated film.
  • the thickness of the substrate can be reduced.
  • the thickness of the substrate can be reduced to a film-like thickness on which the insulator and the detection coil can be sequentially formed using a bulk amorphous wire as a core on the flat surface of the substrate. Thereby, the thickness can be further reduced.
  • FIG. 7 is a view taken along the line BB in FIG. 1 in Examples 1, 2, and 7. Explanatory drawing about the evaluation method of MI element in a present Example. Explanatory drawing about the evaluation method of MI element in a present Example.
  • FIG. 6 is a view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a view taken along the line BB in FIG. It is an arrow view of the magneto-impedance sensor element in Example 4, Comprising: The example which comprised the insulator only using liquid resin.
  • FIG. 6 is a view taken along the line BB in FIG. 1 in Example 5. It is a diagram which shows the characteristic in Example 5 and its comparative example.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a magneto-impedance sensor element in Example 8.
  • This is a conventional example (mechanical MI element) of Patent Document 1. It is a conceptual diagram which shows the front of the prior art example (groove type MI element) of patent document 2. It is a conceptual diagram which shows the cross section of the prior art example (groove type MI element) of patent document 2.
  • FIG. The figure for demonstrating the problem in the insulating layer shape of MI element. The figure for demonstrating the problem in the insulating layer shape of MI element.
  • the amorphous wire preferably has a circular cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire.
  • the reason why the cross section of the amorphous wire is circular is that when the wire cross section is polygonal, unnecessary magnetic domains are formed in the wire surface layer at the corners, and the MI characteristics deteriorate. Therefore, the circular shape in the present invention basically means that there are no corners. For this reason, there is no problem with the degree of variation in the processing of the wire surface, and an elliptical shape other than a perfect circle or an outer shape in which the circular outer periphery swells smoothly may be used. Even in such a shape, sufficient MI characteristics can be obtained. As for the manufacturing shape, a circular shape is easy to manufacture, and a polygonal shape is difficult to manufacture.
  • the insulator is L / d. Is preferably configured to fall within the range of 1.3 to 5.
  • the width dimension in the direction parallel to the plane pattern is increased as the plane pattern approaches the plane pattern in the cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire, which is one of the features of the present invention. Since the second conductor films adjacent to each other in the three-dimensional pattern are short-circuited or the second conductor film is disconnected, it is difficult to form the detection coil. On the other hand, if L / d exceeds 5, the width of the insulator becomes too large, which causes a problem that the element cannot be miniaturized.
  • the L / d is preferably in the range of 2-5. If L / d is 2 or more, a shape in which the width dimension in a direction parallel to the plane pattern becomes closer to the plane pattern in a cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire can be formed. A short circuit between the two conductor films and disconnection of the second conductor film can be reliably avoided, and the detection coil can be formed.
  • the insulator includes a planar insulating portion that covers a surface of the planar pattern, a wire fixing portion that is interposed between the planar insulating portion and the amorphous wire, and fixes the amorphous wire to the substrate, It has three parts, a three-dimensional insulating part that is interposed between the amorphous wire and the three-dimensional pattern and insulates between the two, and at least the wire fixing part is formed using a liquid resin before solidification Is preferred.
  • the insulating property of the amorphous wire can be ensured by the plane insulating portion and the three-dimensional insulating portion, and the wire fixing portion is made of the liquid resin, so that the amorphous wire is not subjected to a large stress.
  • a liquid resin can be disposed between the wire and the substrate. In this state, by solidifying the liquid resin and fixing the amorphous wire, it is possible to suppress a decrease in magnetic characteristics of the amorphous wire due to stress.
  • the planar insulating portion has a film-like shape formed separately from the wire fixing portion before the wire fixing portion is formed. In this case, since the planar insulating portion is formed in advance and the amorphous wire can be placed thereon, the insulation between the planar pattern and the amorphous wire can be enhanced.
  • the planar insulating portion is formed integrally with the wire fixing portion.
  • the planar insulating portion and the wire fixing portion are integrated to form a single portion having no boundary therebetween. And a manufacturing process can be simplified compared with the case where a plane insulation part is formed separately.
  • the said three-dimensional insulation part exhibits the film-like shape formed separately from the said wire fixing part. If it does in this way, after forming a wire fixing part, since a solid insulation part is formed separately, insulation of an amorphous wire and a solid pattern can be raised further.
  • the wire fixing portion and the planar insulating portion may be formed integrally or separately.
  • the said three-dimensional insulation part is integrally formed simultaneously with the said wire fixing part.
  • the three-dimensional insulating portion and the wire fixing portion are integrated to form a single portion having no boundary therebetween. If it does in this way, the manufacturing process of a magneto-impedance sensor element can be simplified compared with the case where a solid insulation part is formed separately.
  • the wire fixing portion and the planar insulating portion may be formed integrally or separately. If the planar insulating part, the wire fixing part, and the three-dimensional insulating part are integrally formed into one part, the manufacturing process can be most simplified.
  • the outer peripheral surface of the amorphous wire is covered with a glass coating, and the glass coating constitutes at least a part of the three-dimensional insulating portion. If it does in this way, it will become possible to improve the insulation of an amorphous wire with a glass coat. Further, for example, at the time of production, it is possible to simply fix the amorphous wire to the substrate surface while ensuring insulation by simply placing an amorphous wire with a glass coating on the substrate and dropping the liquid resin.
  • this structure enables further miniaturization of the MI element, and the three-dimensional pattern of the detection coil is formed on the outer periphery of the bulk amorphous wire and the insulating film (glass coating) formed so as to cover the outer peripheral surface thereof.
  • the equivalent circle diameter of the detection coil is reduced and the sensitivity can be improved.
  • the cross section perpendicular to the wire axis is preferably circular.
  • a perfect circle or an elliptical shape is preferable. This is because manufacturing with other shapes becomes more difficult.
  • the outer peripheral surface of the amorphous wire is covered with a glass coating, the glass coating forms at least a part of the three-dimensional insulating portion, and only the glass coating is the planar insulation. Parts.
  • the thickness of the insulator can be further reduced, the equivalent circle diameter of the detection coil can be further reduced, and the sensitivity can be improved.
  • the present invention provides a planar pattern forming step of forming the planar pattern on a flat surface of the substrate surface, An insulator forming step of arranging the amorphous wire on the planar pattern and forming the insulator; A three-dimensional pattern forming step for forming the three-dimensional pattern, In the insulator forming step, at least the wire fixing portion that fixes the amorphous wire to the substrate uses the liquid resin to adhere the amorphous wire on the planar pattern, and then solidifies the liquid resin. This is a method for manufacturing a magneto-impedance sensor element.
  • an amorphous wire having a circular cross section can be fixed to the substrate surface by performing the insulator forming step, so that it is not necessary to form an extending groove (see FIG. 14) in the substrate. . For this reason, it is possible to prevent problems such as breakage of the substrate when the extending groove is formed. In addition, since the strength of the substrate can be sufficiently secured, the substrate can be thinned, and as a result, the size of the entire sensor can be reduced. Furthermore, in the insulator forming step, since the wire fixing portion is formed using the liquid resin, it is not necessary to apply a large stress to the amorphous wire. Thereby, it can prevent that the magnetic characteristic of an amorphous wire falls.
  • the insulator forming step is performed, for example, by placing an amorphous wire on a planar pattern and dropping a liquid resin. As a result, the amorphous wire is fixed on the planar pattern. Thereafter, when the resin is cured, the amorphous wire is fixed on the planar pattern. As described above, since the fine-diameter amorphous wire is fixed using the liquid resin, the fine-diameter amorphous wire can be incorporated into the MI element without applying a large stress. In the insulator forming step, a plurality of steps can be added depending on the desired structure of the insulator.
  • a step of forming the planar insulating portion is added before the amorphous wire is disposed on the substrate.
  • a step of forming the three-dimensional insulating part after the amorphous wire is fixed by the wire fixing part is added.
  • the MI element of the present invention has a planar structure in which an insulator and a detection coil are sequentially formed on a substrate using a bulk amorphous wire as a core by fine processing.
  • a planar structure in which an insulator and a detection coil are sequentially formed on a substrate using a bulk amorphous wire as a core by fine processing.
  • a thin substrate for example, a substrate having a thickness of 0.010 mm to 0.45 mm can be used. If it is less than 0.010 mm, it is difficult to form an amorphous wire, an insulator, and a detection coil in a planar structure on the substrate. If it exceeds 0.45 mm, the MI element cannot be reduced in size and thickness.
  • a thickness of 0.015 mm to 0.30 mm is preferable from the viewpoint of the size and thinning of the silicon wafer.
  • the cutting process for forming the extending groove on the substrate is not necessary and the substrate material is not limited, insulating alumina ceramics, semiconductor silicon wafers, conductor metals, etc. can be used. Further, in the case of a silicon wafer for use as a substrate, the size can be from 6 inches to 12 inches in diameter.
  • the thickness of the substrate in order to achieve miniaturization and thinning, it is necessary to reduce the thickness of the substrate and reduce the size of the bulk amorphous wire disposed on the substrate. That is, it is to reduce the diameter of the bulk amorphous wire (meaning the equivalent circle diameter, hereinafter referred to as the diameter), and the currently manufactured diameter can be easily applied to 8 to 30 ⁇ m, and the length is 1 mm or less is preferable.
  • the diameter of the amorphous wire is increased, the height of the MI element is increased, and a reduction in thickness cannot be achieved.
  • the diameter of the amorphous wire is preferably 20 ⁇ m or less.
  • the bulk amorphous wire used in the planar MI element of the present invention can exhibit the MI effect, and is preferably made of a soft magnetic alloy having an amorphous main phase and zero magnetostriction.
  • a soft magnetic alloy having an amorphous main phase and zero magnetostriction.
  • the composition of the magnetosensitive wire is preferably a Co—Fe—Si—B alloy having zero magnetostriction.
  • the other composition may be a soft magnetic alloy made of a known alloy system such as a Co—Mn—Si—B system or an Fe—Si system and having a main phase of an amorphous phase.
  • This MI effect cannot be sufficiently exerted when an external stress is applied to the amorphous wire, and the magnetic characteristics such as the linearity of the output voltage detected with respect to the strength of the magnetic field and the sensitivity are deteriorated.
  • an insulator containing an amorphous wire a function of insulating an amorphous wire through which an exciting current is passed and a detection coil for detecting the strength of a magnetic field, and a function of fixing a small diameter and short amorphous wire on a substrate is required.
  • the insulator that electrically insulates the planar pattern constituting the lower part of the detection coil and the amorphous wire and the insulator that covers the amorphous wire must have a function of insulating.
  • the insulator include an inorganic insulating material such as aluminum oxide and silicon oxide, and an organic insulating material such as an epoxy resin. Further, as long as the insulator has both functions, an organic insulating material or an inorganic insulating material may be used.
  • a liquid epoxy resin is preferable as the organic insulating material having both functions.
  • an insulator even a SiO 2 film formed by a CVD method
  • a planar pattern composed of a plurality of conductor films constituting the lower portion of the detection coil on the substrate.
  • a flat insulating part made of an epoxy resin film by a coating method.
  • a straight amorphous wire is placed on the upper surface of the planar insulating portion without applying stress, and a liquid epoxy resin whose wettability is improved by solvent dilution is dropped between the planar insulating portion and the amorphous wire.
  • the surface of the amorphous wire including the lower portion of the amorphous wire and the planar insulating portion are wetted by the epoxy resin. Then, the surface tension acts between the planar insulating portion and the amorphous wire, and the amorphous wire is fixed on the upper surface of the insulator while maintaining a straight state.
  • the amorphous wire fixed by the epoxy resin is left as it is or baked, so that the epoxy resin is cured and fixed on the substrate.
  • the amorphous wire having a diameter of 8 to 30 ⁇ m can be disposed on the planar pattern of the substrate without applying a large stress. Therefore, it is not necessary to greatly affect the magnetic characteristics (MI effect) of the amorphous wire.
  • an insulator is formed in a film shape along the shape of the outer peripheral surface of the amorphous wire. It is included in a thin film insulator having a shape along the shape.
  • the detection coil formed on the outer peripheral surface of the insulator also has a shape that follows the cross-sectional shape of the amorphous wire compared to the conventional groove type detection coil, and the amorphous wire and the detection coil are close to each other through the insulator. Therefore, the detection sensitivity of the external magnetic field can be improved.
  • the thickness of the insulator having a shape along the cross-sectional shape of the amorphous wire can be further reduced, and the detection sensitivity of the external magnetic field can be further improved.
  • the insulation between the two is ensured by glass, so that the amorphous wire can be fixed and fixed on the flat pattern.
  • the function of the material only needs to be fixed. That is, the material selection is not limited to an insulating material, and is used for fixing the amorphous wire on the plane pattern of the substrate as described above without applying a large external stress that affects the MI effect of the amorphous wire. The degree of freedom increases.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the front of the planar MI element 1
  • FIG. 2 is a view taken along the line BB in FIG.
  • the magneto-impedance sensor element 1 of the present invention includes a substrate 11 made of a nonmagnetic material.
  • a planar pattern 31 composed of a plurality of first conductor films 311 arranged on a flat surface of the substrate surface is provided.
  • the amorphous wire 2 having a circular cross section disposed along the arrangement direction of the planar pattern 31 so as to cross the plurality of first conductor films 311 is provided.
  • an insulator 4 that covers the outer peripheral surface of the amorphous wire 2 and fixes the amorphous wire 2 on the planar pattern 31 is provided.
  • a three-dimensional pattern 32 including a plurality of second conductor films 321 formed across the outer surface of the insulator 4 and the surface of the planar pattern 31 and arranged so as to cross the amorphous wire 2 is provided.
  • the planar pattern 31 and the three-dimensional pattern 32 are formed on a flat surface of the substrate surface by a laminated junction formed by joining the end portion of the first conductor film 311 and the end portion of the second conductor film 321 in a laminated state.
  • the detection coil 3 in which the planar pattern 31 and the three-dimensional pattern 32 are integrated is formed around the insulator 4.
  • the insulator 4 has a flared shape in which the width dimension in the direction parallel to the plane pattern increases in the cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire 2 as it approaches the plane pattern.
  • the insulator 4 has a case where the maximum value of the width dimension in the direction parallel to the plane pattern 31 in the cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire 2 is L, and the diameter of the amorphous wire 2 is d. , L / d is configured to fall within the range of 1.3 to 5.
  • the insulator 4 is interposed between the planar insulating portion 41 that covers the surface of the planar pattern 31, the planar insulating portion 41 and the amorphous wire 2, and the amorphous wire 2 is attached to the substrate 11.
  • a wire fixing part 42 to be fixed and a three-dimensional insulating part 43 that is interposed between the amorphous wire 2 and the three-dimensional pattern 32 and insulates between them.
  • At least the wire fixing part 42 is liquid before solidification. It is formed using resin.
  • planar insulating portion 41 has a film-like shape that is formed separately from the wire fixing portion 42 before the wire fixing portion 42 is formed.
  • the three-dimensional insulating portion 43 has a film shape formed separately from the wire fixing portion 42.
  • the substrate 11 is a nonmagnetic and insulating alumina substrate having a width of 0.3 mm, a thickness of 0.3 mm, and a length of 1.0 mm.
  • the amorphous wire 2 has zero magnetostriction, the alloy composition is (Co 94 Fe 6 ) 72.5 Si 12.5 B 15 ), the main phase is made of an amorphous phase, and has a diameter of 30 ⁇ m and a length of 0.9 mm. .
  • This amorphous wire 2 was produced by spinning in a rotating liquid.
  • the amorphous wire 2 is an upper surface of the planar insulating portion 41 that is an insulating layer formed on the upper surface of the first conductor film 311 along the arrangement direction of the planar pattern 31 so as to cross the first conductor film 311 described below. It is arranged.
  • the amorphous wire used for other examples other than the glass-coated wire was also produced in the same manner.
  • the detection coil 3 includes a planar pattern 31 and a three-dimensional pattern 32 and is formed in a spiral shape.
  • the planar pattern 31 15 ribbon-shaped first conductor films 311 having a width of 15 ⁇ m and a thickness of 2 ⁇ m are arranged on the flat surface of the substrate 11.
  • the three-dimensional pattern 32 is formed across the outer surface of the three-dimensional insulating portion 43 formed so as to enclose the amorphous wire 2 and the surface of the planar pattern 31 and is arranged in the same direction as the first conductor film 311.
  • the second conductive film 321 is a ribbon-like conductor having a width of 15 ⁇ m and a thickness of 2 ⁇ m.
  • planar pattern 31 and the three-dimensional pattern 32 are formed on the both sides of the amorphous wire 2 with a laminated joint portion formed by joining the end portions of the first conductor film 311 and the end portions of the second conductor film 321 together.
  • the planar pattern 31 and the three-dimensional pattern 32 are integrated to form the spiral detection coil 3 having 15 turns.
  • the 1st electrically conductive film 311 which comprises the plane pattern 31 is produced by the above-mentioned two types of methods used normally.
  • the first method is to form a thin lower Ti / Cu seed layer of 0.1 ⁇ m on the flat surface of the substrate 11 and form a plurality of conductive films arranged in a predetermined state by placing a resist on the layer. Patterning is performed including exposure and development processes. Next, after removing the resist by copper plating, the lower Ti / Cu seed layer is removed by selective etching.
  • a Cu layer is formed on the flat surface of the substrate 11, and a resist is placed thereon, and patterning including exposure and development processes is performed to form a plurality of conductive films arranged in a predetermined state. .
  • the Cu layer is removed by etching, and then the resist is removed.
  • the three-dimensional pattern 32 is similarly formed on the insulating layer.
  • the insulator 4 includes a planar insulating portion 41 formed on the upper surface of the planar pattern 31 for insulation between the planar pattern 31 formed on the flat surface of the substrate surface 11 and the amorphous wire 2 and an amorphous surface on the upper surface of the planar insulating portion.
  • a wire fixing part 42 for fixing the wire 2 and a three-dimensional insulating part 43 for enclosing the amorphous wire 2 for insulation between the amorphous wire 2 disposed on the upper surface of the wire fixing part 42 and the three-dimensional pattern 32 are formed. .
  • the planar insulating portion 41 having a thickness of 2 ⁇ m is formed on the upper surface of the planar pattern 31 with a photosensitive epoxy resin.
  • the amorphous wire 2 is placed straight on the upper surface of the planar insulating portion 41 in the longitudinal direction, and a solvent-diluted liquid epoxy resin that becomes the wire fixing portion 42 is dropped between the planar insulating portion 41 and the amorphous wire 2.
  • the longitudinal direction along the gap between the surface of the amorphous wire 2 and the planar insulating portion 41 gets wet with the epoxy resin, and the amorphous wire 2 is fixed to the upper surface of the planar insulating portion 41 by the action of surface tension.
  • the epoxy resin diluted with the solvent is baked at 100 ° C. for about 30 minutes, the amorphous wire 2 is fixed to the upper surface of the planar insulating portion 41 by the wire fixing portion 42.
  • a three-dimensional insulating portion 43 made of an insulating layer having a thickness of about 2 ⁇ m is formed by a photosensitive epoxy resin so as to enclose the amorphous wire 2.
  • an insulator is formed in a film shape along the shape of the outer peripheral surface of the amorphous wire by applying a liquid resin utilizing surface tension.
  • This insulator is made of an insulating layer close to a thin film wire having a shape along the cross-sectional shape of the amorphous wire as compared with the shape of the insulating layer in the groove structure.
  • the second conductor film 321 is formed from the outer surface of the three-dimensional insulating portion 43 to the surface of the planar pattern 31. Then, the three-dimensional pattern 31 is formed with many portions along the cross-sectional shape of the amorphous wire via the thin three-dimensional insulating portion 43.
  • the electrode 5 has a total of four terminals, the terminal 51 of the amorphous wire 2 and the terminal 52 of the detection coil 3 baked on the flat surface of the substrate 11. Both ends of the amorphous wire 2 and both ends of the detection coil 3 are connected to the electrode.
  • the size of the MI element configured as described above is as follows: the width of the substrate 11 is 0.3 mm, the length is 1.0 mm, and the thickness of the substrate 11 is 0.3 mm.
  • the diameter is about 0.35 mm, which is the sum of the diameter of 30 ⁇ m, the length of 0.9 mm, the thickness of the planar insulating portion 41 of 2 ⁇ m, the thickness of the three-dimensional insulating portion 43 of 2 ⁇ m, and the thickness of the planar pattern 31 and the three-dimensional pattern 32.
  • the number of windings of the detection coil is 15 times.
  • the MI sensor 6 includes the MI element 1, a pulse oscillation circuit 61, and a signal processing circuit 62.
  • the operation of the sensor is as follows.
  • a high-frequency pulse current corresponding to about 200 MHz generated by the pulse oscillation circuit 61 is supplied to the magnetosensitive wire 2 in the MI element 1, an external magnetic field is applied to the detection coil 3 by the action of an external magnetic field and a magnetic field in the wire circumferential direction by the pulse current.
  • a voltage corresponding to the magnetic field is generated. As shown in FIG.
  • the frequency here is the rise or fall time ⁇ t of the pulse in the pulse current waveform 7, and the ⁇ t is obtained as shown in FIG. 4 (b). It is obtained as equivalent to a quarter period of the wave.
  • the analog switch 622 is turned on and off for a short time at a predetermined timing. As a result, the analog switch 622 samples the voltage corresponding to the external magnetic field generated in the detection coil 3 and transmits it to the amplifier 623. The same can be done when the pulse current is cut off (at the fall). This configuration is an example, and the same effect can be obtained in a known MI sensor electronic circuit. In this specification, the falling time is measured.
  • a 170 mA pulse signal corresponding to 200 MHz was input to the amorphous wire 2, and the voltage generated by the external magnetic field in the detection coil 3 was measured.
  • the size of the substrate in the groove type MI element is 0.5 mm in width, 0.5 mm in thickness (height), and 1.0 mm in length.
  • the groove on the substrate has a depth of 0.05 mm and a width of 0.07 mm.
  • the amorphous wire has a length of 0.9 mm and a diameter of 30 ⁇ m, which is the same as in the first embodiment, and the number of windings of the detection coil is 15 times as in the first embodiment.
  • this embodiment can be made thinner than the grooved substrate is that there is no need for a concave extending groove, so there is no risk of damage during the processing of the extending groove, and when assembling an MI element in the substrate groove or wafer This is because it is not necessary to increase the thickness of the substrate in order to maintain the strength when the substrate is cut out from the substrate or during transportation. Further, in this embodiment, since it is not necessary to use a machinable ceramic having low strength, the thickness can be reduced from 0.5 mm of the conventional example to 0.3 mm. In the present embodiment, the above-mentioned alumina substrate which is inexpensive and has sufficient strength and excellent chemical resistance is used.
  • the thickness can be easily reduced to 0.1 to 0.2 mm, but a substrate having a thickness of 0.3 mm that is easily available is used here.
  • the overall size of the MI element of the conventional example is 0.5 mm in width, 0.5 mm in thickness (height), and 1.0 mm in length, which is the size of the substrate.
  • the overall size of the element is 0.3 mm in width, 0.35 mm in thickness, and 1.0 mm in length, and can be greatly reduced in size.
  • the circle equivalent diameter of the detection coil of Example 1 is about 43 ⁇ m.
  • the equivalent circle diameter is The diameter of a circle having the same area as the cross section surrounded by the center of the detection coil thickness.
  • the circle equivalent diameter of the detection coil in the conventional example is 67 ⁇ m.
  • L / d is in the range of 2.2 and 1.3-5.
  • the capability of the MI element was evaluated by the sensitivity obtained from the ⁇ output when a ⁇ 3 G alternating magnetic field was applied.
  • the sensitivity of the MI element in Example 1 was 51 mV / Gauss.
  • the sensitivity of the conventional groove type MI element was 40 mV / Gauss. From the above results, the sensitivity of the embodiment of the present invention was higher than that of the conventional MI element, despite being downsized and thinned.
  • the effect of the magneto-impedance sensor element of this example will be described.
  • the amorphous wire 2 is fixed on the substrate 11 by the insulator 4, it is not necessary to form an extending groove in the substrate 11 as in the prior art. As a result, it is possible to prevent problems such as damage to the substrate 11 when the extending groove is formed. Further, since the strength of the substrate 11 can be sufficiently secured, the height of the substrate 11 can be reduced by 30% compared to the conventional example, and the overall size of the sensor can be reduced.
  • the insulator 4 has a shape in which the width dimension in the direction parallel to the plane pattern 31 becomes larger as it approaches the plane pattern 31 in the cross section perpendicular to the axis of the amorphous wire 2. By doing in this way, it can form without making the 2nd conductor films which the solid pattern which is a conductor layer adjoins, and making the 2nd conductor film break, and forms a coil along a groove wall surface. Compared to the groove structure, the detection coil can be formed close to the wire, and the output of the same wire can be improved.
  • L / d is 2.2
  • a three-dimensional pattern can be formed, a small detection coil can be formed, and the element can be downsized.
  • the insulator 4 has three parts of a plane insulating part 41, a wire fixing part 42, and a three-dimensional insulating part 43, and at least the wire fixing part 42 is made of a liquid resin before solidification. It is formed using.
  • the insulating property of the amorphous wire 2 can be secured by the planar insulating portion 41 and the three-dimensional insulating portion 43, and the wire fixing portion 42 is made of the liquid resin, so that a large stress is applied to the amorphous wire 2. Absent. For this reason, the magnetic characteristics of the amorphous wire 2 are unlikely to deteriorate.
  • the planar insulating portion 41 has a film-like shape that is formed separately from the wire fixing portion 42 before the wire fixing portion 42 is formed. In this way, the planar insulating portion 41 is formed in advance, and the amorphous wire 2 can be placed thereon, so that the insulation between the planar pattern 31 and the amorphous wire 2 can be enhanced.
  • the three-dimensional insulating portion 43 has a film shape formed separately from the wire fixing portion 42. In this way, since the three-dimensional insulating portion 43 is formed separately after the wire fixing portion 42 is formed, the insulation between the amorphous wire 2 and the three-dimensional pattern 32 can be enhanced.
  • Example 2 In Example 2, the material of the amorphous wire of Example 1 and the conventional example remains the same, the diameter of the wire is reduced from 30 ⁇ m to 10 ⁇ m, the length is changed from 0.9 mm to 0.57 mm, and accordingly, The length of the substrate is also shortened from 1.0 mm to 0.6 mm. Other conditions are the same as those in the first embodiment. As a result, the circle-equivalent diameter of the detection coil of Example 2 is about 19 ⁇ m, which can be significantly reduced compared to about 43 ⁇ m of Example 1, and the overall substrate height can be further reduced.
  • Example 2 shows that the magnetosensitive wire itself has a superior sensitivity exceeding the conventional MI element despite the fact that the magnetosensitive wire itself is smaller in diameter and shorter than the conventional example. It was possible to greatly reduce the size of 1. Usually, the wire diameter is reduced, so that the volume of the magnetic sensitive body is reduced and the output is reduced.
  • the amorphous wire diameter is preferably 30 ⁇ m or less. More preferably, it is 25 ⁇ m or less. More preferably, it is 15 ⁇ m or less.
  • Example 3 the configuration of the insulator 4 is changed. As shown in FIG. 5, in this example, the planar insulating portion 41 is formed integrally with the wire fixing portion 42. In this case, since the process of forming the planar insulating portion 41 can be omitted, the manufacturing process of the magneto-impedance sensor element 1 is simplified.
  • Example 4 the configuration of the insulator 4 is changed.
  • the three-dimensional insulating portion 43 is formed integrally with the wire fixing portion 42. This simplifies the manufacturing process of the magneto-impedance sensor element 1 as compared to the case where the three-dimensional insulating portion 43 is separately formed.
  • the planar insulating portion 41, the wire fixing portion 42, and the three-dimensional insulating portion 43 may be integrally formed. In this case, the manufacturing process of the insulator 4 can be simplified most.
  • the outer peripheral surface of the amorphous wire 2 is covered with the glass coating 44, the glass coating 44 constitutes at least a part of the three-dimensional insulating portion 43, and only the glass coating 44 is provided. Constitutes the planar insulating portion 41.
  • the outer peripheral surface of the amorphous wire 2 is covered with a 2 ⁇ m thick SiO 2 glass coating having insulating properties.
  • the glass-coated amorphous wire has zero magnetostriction
  • the alloy composition is Co71.2Fe4.8Si11.8B12.2 (at%)
  • the main phase is an amorphous phase.
  • the glass-coated wire was produced by the modified Taylor method.
  • cover is removed by ammonium hydrogen fluoride for the side surface from the both ends of the amorphous wire 2 for the connection with an electrode.
  • the glass-coated amorphous wire 2 is directly placed on the upper surface of the planar pattern 31 and fixed by an epoxy resin wire fixing portion 42.
  • the second conductor film 321 is formed across the glass film 44 made of SiO 2 of the amorphous wire 2, the epoxy resin wire fixing portion 42, and the end portion of the first conductor film 311, thereby forming the three-dimensional pattern 32.
  • the detection coil 3 having the above configuration further expands the range of the detection coil 3 having a shape along the outer peripheral shape of the amorphous wire 2 and can improve output and sensitivity.
  • the formation method of the second conductor film 321 is the same as that of the first embodiment.
  • the insulating property of the amorphous wire 2 can be further enhanced by the glass coating 44.
  • the amorphous wire 2 with the glass coating 44 is disposed on the substrate 11 and only the liquid resin is dropped, so that the amorphous wire 2 can be easily fixed to the substrate surface while ensuring insulation. Become.
  • the detection coil 3 has a simple structure that can be insulated from the wire 2 by the glass coating 44 and can be fixed to the plane pattern of the wire 2 by the wire fixing portion as compared with the first embodiment. . Furthermore, the detection coil 3 can be brought closer to the wire 2 by making the glass film thinner. Therefore, the output and sensitivity of the magnetoimpedance sensor element can be improved.
  • the MI element of the present invention has a diameter of 10 ⁇ m, a length of 0.93 mm, and a glass coating thickness of 2 ⁇ m on the flat surface of the substrate 1 having a width of 0.3 mm, a length of 1.0 mm, and a thickness of 0.3 mm.
  • the amorphous wire 2 and the detection coil 3 having 15 turns are configured.
  • the equivalent circle diameter of the detection coil at this time (referred to as the diameter of a circle having the same area as the cross section surrounded by the central portion of the detection coil thickness) is about 18 ⁇ m.
  • an extended groove having a depth of 50 ⁇ m and a width of 70 ⁇ m is cut on a substrate having a width of 0.5 mm, a length of 1.0 mm, and a thickness of 0.5 mm.
  • An amorphous wire having the same diameter of 10 ⁇ m and a length of 0.93 mm as in Example 5 was used in the groove, the insulator and the first detection coil portion were embedded, and the second detection coil portion was formed on the upper surface of the groove.
  • the thickness of the coil portion is 2 ⁇ m.
  • the number of windings of the detection coil is 15 and the equivalent circle diameter is about 67 ⁇ m.
  • the output voltage was measured when a 200 mA pulse current corresponding to 200 MHz was applied to change the external magnetic field.
  • the result is shown in FIG.
  • the example 5 and the comparative example here are the same when the smaller diameter 10 ⁇ m wire is used compared to the example 1 and the comparative example in which the effect of the difference in the structure of the detection coil was evaluated using the same 30 ⁇ m wire. This is for evaluating the effect of the difference in the structure of the detection coil.
  • the equivalent circular diameter of Example 5 is reduced to about 1 ⁇ 4 of about 18 ⁇ m, thereby reducing the overall element thickness to 0.502 mm of the comparative example.
  • n 6.7, which is significantly less than the conventional winding. From this, it can be seen that the structure of the present invention is a structure suitable for reducing the diameter of the wire.
  • the horizontal axis represents the magnitude of the external magnetic field
  • the vertical axis represents the output voltage of the sensor.
  • the sensitivity of the MI element of Example 5 is 50 mV / Gauss, and the sensitivity of the comparative example based on the conventional example is 41 mV / Gauss. Therefore, when the diameter of the magnetosensitive wire is reduced, the size can be further reduced compared to the case of Example 1, and the sensitivity is equivalent to that of Example 1 in which the wire diameter is 30 ⁇ m. Furthermore, a 22% improvement in sensitivity can be seen compared to the comparative example.
  • FIG. 10 is a BB arrow view of FIG. 1 in the sixth embodiment.
  • a part of the second conductor film 321 constituting the three-dimensional pattern 32 in the first embodiment has a three-dimensional insulating portion 43 formed in a film shape on the outer peripheral surface of the amorphous wire 2. It is formed in a shape along the shape of the outer peripheral surface of the amorphous wire 2. Further, the second conductor film 321 is formed in a planar shape from the arcuate portion to the first conductor film, not in a curved shape separated from the amorphous wire 2.
  • the amorphous wire 2 is disposed on the upper surface of the 1.5 ⁇ m-thick planar insulating portion 41 formed using SiO 2 by the CVD method, and the amorphous wire 2 is fixed by a wire fixing portion 42 made of an epoxy resin diluted with a solvent. To do.
  • a three-dimensional insulating portion 43 made of a SiO 2 film is formed using SiO 2 from the outer peripheral surface of the amorphous wire 2 to the upper surface of the planar insulating portion 41 by CVD.
  • the three-dimensional insulating portion 43 is formed as a thin film having a thickness of 1.5 ⁇ m in an arc shape along the outer peripheral surface of the amorphous wire 2 on the outer peripheral surface of the amorphous wire 2 and then perpendicular to the substrate on the side surface of the wire. It is formed in a planar shape.
  • the second conductor film 321 is formed from the three-dimensional insulating portion 43 formed along the shape of the outer peripheral surface of the amorphous wire 2 to the end portion of the first conductor film 311, thereby forming the three-dimensional pattern 32.
  • the detection coil 3 is formed from a three-dimensional pattern 32 formed on the amorphous wire 2 and the planar pattern 31. As a result, the detection coil 3 forms an arc shape with the amorphous wire 2 from the side surface to the upper side, the circle-equivalent diameter of the detection coil becomes small, and the detection coil 3 and the amorphous wire 2 can be made very close to each other.
  • L / D at this time is 1.3, indicating a critical proximity state.
  • planar pattern 31 and the three-dimensional pattern 32 here are formed by the same method as described above. Note that the method of manufacturing the detection coil is not limited to the method described in this specification, and other known methods can be used.
  • the size of the MI element configured as described above is as follows: the width of the substrate 11 is 0.3 mm, the length is 0.6 mm, and the thickness of the substrate 11 is 0.3 mm. About 0.32 mm, which is the sum of diameter 10 ⁇ m, length 0.57 mm, planar insulating portion 41 thickness 1.5 ⁇ m, three-dimensional insulating portion 43 thickness 1.5 ⁇ m and planar pattern 31 and three-dimensional pattern 32 thickness 2 ⁇ m. It is.
  • the characteristics of the ultra-small MI element of the present invention were evaluated.
  • a 170 mA pulse signal corresponding to 200 MHz was input to the amorphous wire 2, and a voltage generated by an external magnetic field in the detection coil 3 was measured.
  • the equivalent circle diameter of the sixth embodiment is 16 ⁇ m, which is further reduced from the 19 ⁇ m of the second embodiment.
  • the sensitivity of the MI element of this example is 53 mV / Gauss, and the sensor characteristics are improved from the sensitivity of 49 mV / Gauss of Example 2 which is a comparison target.
  • Example 7 A seventh embodiment of the planar MI element of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the substrate 11 has a width of 0.3 mm, a length of 0.6 mm, and a thickness of 0.3 mm, and the amorphous wire 2 has a diameter of 20 ⁇ m and a length of 0.57 mm.
  • the number of turns of the detection coil is 15 turns, and the configuration and forming method such as the width and thickness of the detection coil are the same as those in the first embodiment.
  • the amorphous wire 2 having a diameter of 20 ⁇ m and a length of 0.57 mm is formed by placing the amorphous wire 2 straight on the upper surface of the planar insulating portion in the longitudinal direction in the same manner as in the first embodiment, and connecting the planar insulating portion 41 and the amorphous wire 2 to each other.
  • a solvent-diluted liquid epoxy resin that becomes the wire fixing part 42 is dropped between them.
  • the longitudinal direction along the gap between the surface of the amorphous wire 2 and the planar insulating portion 41 gets wet with the epoxy resin, and the amorphous wire 2 is fixed to the upper surface of the planar insulating portion 41 by the action of surface tension.
  • the epoxy resin diluted with the solvent is baked at 100 ° C. for about 30 minutes, the amorphous wire 2 is fixed to the upper surface of the planar insulating portion 41 by the wire fixing portion 42.
  • the formation of the three-dimensional insulating portion 43 and the formation of the electrode 5 are the same as in the first embodiment.
  • the size of the MI element configured as described above is as follows: the width of the substrate 11 is 0.3 mm, the length is 0.6 mm, and the thickness of the substrate 11 is 0.3 mm. About 0.33 mm which consists of the sum of 20 ⁇ m in diameter, 0.57 mm in length, 1.5 ⁇ m in thickness of the planar insulating portion 41, 1.5 ⁇ m in thickness of the three-dimensional insulating portion 43 and 2 ⁇ m in thickness of the planar pattern 31 and the three-dimensional pattern 32. It is.
  • Example 7 After changing only the diameter of the amorphous wire of Example 2 which is a modification of Example 1 from 10 ⁇ m to 20 ⁇ m, the same conditions and conditions are used, and the influence of the wire diameter is observed. .
  • the overall size of the MI element in Example 7 is slightly larger by 0.011 mm than in Example 2, but the thickness is 0.327 mm, the width is 0.3 mm, and the length is 0.6 mm. Therefore, the size is greatly reduced compared to the conventional example.
  • the equivalent circle diameter of the seventh embodiment is 31 ⁇ m, which is larger than the 19 ⁇ m of the second embodiment
  • the sensitivity of Example 2 is 49 mV / Gauss
  • the sensitivity of Example 7 is 36 mV / Gauss. Even with the sensitivity of the present embodiment, it can be sufficiently used as a magneto-impedance sensor element.
  • Example 8 a method for manufacturing the magneto-impedance sensor element of this example will be described with reference to FIG.
  • a planar pattern forming process is performed for forming a planar pattern 31 on a flat surface of a substrate surface.
  • an amorphous wire 2 is disposed on the planar pattern 31 and an insulator forming step for forming the insulator 4 is performed.
  • the solid pattern formation process which forms the solid pattern 32 is performed.
  • the wire fixing portion 42 for fixing the amorphous wire 2 to the substrate 11 is formed by attaching the amorphous wire 2 on the planar pattern 31 using a liquid resin. It is formed by solidifying a liquid resin.
  • the amorphous wire 2 can be fixed to the substrate surface using the insulator 4, it is not necessary to form an extending groove (see FIG. 14) in the substrate 11. Therefore, it is possible to prevent problems such as the substrate 11 being damaged when the extended groove is formed.
  • the strength of the substrate 11 can be sufficiently secured, the substrate 11 can be thinned, and the size of the entire sensor can be reduced.
  • the wire fixing portion 42 is formed using a liquid resin in the insulator 4 forming step, it is not necessary to apply a large stress to the amorphous wire 2. Thereby, it can prevent that the magnetic characteristic of the amorphous wire 2 falls.
  • the insulator 4 forming step is performed, for example, by placing the amorphous wire 2 on the planar pattern 31 and dropping the liquid resin. Thereby, the amorphous wire 2 is fixed on the planar pattern 31. Thereafter, when the resin is cured, the amorphous wire 2 is fixed on the planar pattern 31.
  • the planar ultra-small magneto-impedance sensor element according to the present invention is very small, thin and highly sensitive, and can be applied to ultra-small magnetic sensors for small electronic devices such as mobile phones.

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Abstract

　マグネトインピーダンスセンサ素子は、基板上にアモルファスワイヤを組み込んだ平面型構造からなり、非磁性体の基板と、検出コイルを形成する平面パターンの配列方向に配設されたアモルファスワイヤと、アモルファスワイヤの外周に平面パターンと立体パターンとからなる螺旋状の検出コイルと、平面パターンとアモルファスワイヤを絶縁する平面絶縁部と、平面絶縁部の上面にアモルファスワイヤを固定するためのワイヤ固定部と、立体パターンとアモルファスワイヤを絶縁する立体絶縁部とから構成されている。

Description

マグネトインピーダンスセンサ素子及びその製造方法
　本発明は、磁気センサに用いられるアモルファスワイヤを組み込んだマグネトインピーダンスセンサ素子（以下、ＭＩ素子という。）の小型化、薄型化に関する。
　図１２に、従来のＭＩ素子の構造を示す（特許文献１）。
　ＭＩ素子９は、基板上９１の中心部にアモルファスワイヤ９２を固定し、その基板周辺を検出コイル９３が巻きつけられている。アモルファスワイヤ９２は長さ４mm、直径３０μmを使用し、ＭＩ素子の大きさは幅３mm、高さ２mm、長さ４mmなどが一般的である。
　上記従来のＭＩ素子は、磁気センサとして適用すると高感度化、小型化はある程度達成したが、高性能磁気センサ（以下、ＭＩセンサという。）として小型化は必ずしも十分ではなかった。
　ＭＩ素子の磁性体コアであるアモルファスワイヤは加熱によるはんだ接合では結晶化がおこるために、アモルファスワイヤの両端と電極との間には超音波ボンディングなどによる電気的結合を行っている。アモルファスワイヤの両端にこの電気的結合部を必要とするためにアモルファスワイヤは長くなる。
　また、アモルファスワイヤの磁気的性質は外部応力による歪みの影響を受けやすいのでアモルファスワイヤをゲル状物質で被覆している。そして、検出コイルは基板の上にてゲル状物質で被覆したアモルファスワイヤと基板とを外周から巻く構造のため太くなる。
そのためにＭＩ素子のサイズは大きなものとなり、小型化には困難であった。
特開２００１－２９６１２７号公報
　ＭＩ素子の小型化のためには、アモルファスワイヤ自体を短くするとともに検出コイルが基板を外周から巻くことなく、基板上でアモルファスワイヤのみを巻くことが必要である。しかし、応力がかかっていないアモルファスワイヤを基板の検出コイルパターン上に配置することは難しい。アモルファスワイヤに応力がかかると磁気特性に影響を及ぼし、ＭＩ効果を十分に発揮することができないためＭＩ素子としての信頼性に欠けるからである。
　そこで、基板に溝加工を施して溝内にアモルファスワイヤを埋設すればアモルファスワイヤ自体に何らの応力もかからず、信頼性のあるＭＩ素子が期待できる。
　図１３および図１４に、溝方式のＭＩ素子の構造（凹型）を示す（特許文献２）。
　微細加工による溝方式のＭＩ素子は、上記従来のＭＩ素子の大幅な小型化を達成したものである。その構造は、基板１のある方向に延在溝１１（凹形状）を切削加工し、延在溝内にアモルファスワイヤ２、絶縁体４および第１検出コイル部３１を埋設し、溝上面１１２に第２検出コイル部３２を形成したものである。これにより、アモルファスワイヤ２は長さ１．５mm、直径３０μmを使用し、基板１の大きさは幅０．５mm、厚さ（高さ）０．５mm、長さ１．５mmである。なお、基板上の溝の深さ０．０５mm、幅０．０７mmである。
　しかし、上記溝方式の構造（凹型）によるＭＩ素子は、基板に延在溝加工を行うことから、延在溝加工時における破損のおそれがある。現状のアモルファスワイヤは３０μｍであり、検出コイルはできるだけ近接捲きした方が出力があがるため、溝加工の刃の幅はできるかぎり３０μｍに近いサイズが好ましい。
　しかしながら、通常のセラミックスの溝加工に用いる刃の幅は１００μｍ以上であり、それ未満のサイズは特殊サイズであり、５０μｍが最小グレードである。そのため、現状は、刃の幅は最小グレードの５０～７０μｍで溝加工が行われている。しかし、刃の幅が薄いほど、刃の磨耗及び破損の恐れがある。
　特に、ワイヤを載せる基板の母材であるウエハにおいて、通常の広く用いられているアルミナセラミックス基板使って、上記の幅の刃で、工業ベースの加工速度で上記溝加工を行うと刃及びウエハ共に割れてしまう。
　そのため、割れないように加工するには生産性を度外視したゆっくりとした加工をしなければならなかった。そこで、実際は、ウエハ用のセラミックス基板としては材質が通常のアルミナより柔らかいマシナブルセラミックスを用いなければならなかった。
　溝深さは、ワイヤを絶縁層とコイルで覆うため、ワイヤ径に約１５μｍを加えた深さが最低限必要となっており、３０μｍのワイヤにおいては溝深さは５０μｍ程度が必要であった。溝構造が溝幅５０μｍで溝深さ５０μｍの場合、現行品は加工性の良いものの強度の低いマシナブルセラミックスを使用しているため、溝による割れを防止するために基板全体の厚さは０．６ｍｍ程度が必要であった。また、マシナブルセラミックスを使用しても、溝加工刃の刃幅が狭いため刃の磨耗は早く、コスト高となっていた。
　また、基板の溝深さを５０μｍ以上に深くすると、溝の基板への切り欠き効果が大きくなり、基板強度の低下を招き、更に基板を厚く、大型化しなければならなくなっていた。
　すなわち、溝構造において３０μｍ径のワイヤにおいては、溝構造が溝幅５０～７０μｍで溝深さ５０μｍで、基板厚さ０．６ｍｍが、出力特性と小型化の面で最適化されていた。
　この延在溝構造で、素子全体の更なる小型化のため、溝構造を小さくしようとしても、溝幅は刃のサイズの制限から５０μｍ以下にはできないため困難であった。
　また、ワイヤ径を細くして、溝幅は５０μｍであっても、溝深さを浅くすることで、切り欠き効果を低減し基板厚さを薄くすることも考えられる。
　溝構造の場合、検出コイルは溝に沿って形成されるため、検出コイルはワイヤ径が小さくなっても、溝幅が固定されているため溝幅方向で５０μｍ、深さ方向でもワイヤ径＋約１５μｍとなり、ワイヤ径が小さくなればなる程、近接捲きでなくなる。そのため、ＭＩ素子としての出力特性はワイヤ径が小さくなることで、相対的にワイヤ径に対し検出コイルが離れることとなり、径の減少以上に出力が大幅に低下することとなっていた。
　また、溝幅に対して、ワイヤ径が小さいと、検出コイルの中央にワイヤを位置させることが困難なため、ワイヤの位置のバラツキに伴い出力特性にバラツキを生じることとなっていた。
　更に、マシナブルセラミックスを深さ方向に薄く加工することは困難であり、加工速度を遅くする必要があり、そのため刃のエッジの磨耗が激しくなる。そのため、ウエハ内での溝形状にバラツキが生じ、同じ形状を前提として樹脂等の絶縁層を供給すると、樹脂が溝からあふれる等の問題を生じることとなり、製造性も大きく低下していた。
　以上のように、溝構造方式において基板溝内にＭＩ素子の加工、組み立てする際等の強度の保持とＭＩ素子の出力特性の維持を両立しつつ、基板のサイズの小型化、特に薄型化することは困難であった。
　また、基板は延在溝を加工するためマシナブルセラミックスのような切削性のよい材質に制限され、基板に使われるウェハの大きさも制限されていた。
再公表特許ＷＯ２００３／０７１２９９号公報
　一方、アモルファスワイヤからなるＭＩ素子は微細加工に適しておらず、コイル巻きや実装技術が面倒であるとの理由から超小型の磁気検出素子は困難であるため、基板上に薄膜磁気コアを設けたＭＩ素子が提案されている（特許文献３および特許文献４）。
　薄膜磁気コアからなるＭＩ素子は、基板上にて薄膜磁気コアはスパッタ膜により形成されるため薄膜磁気コア自体に応力が問題となることもなく容易に配置されている。
　しかし、円形状の断面形状を有するアモルファスワイヤを用いたＭＩ素子に比べて矩形膜状の断面形状を有する薄膜磁気コアを用いたＭＩ素子は、矩形膜の幅方向の磁気インピーダンス効果が十分に発揮できない。
特開２０００－２９２５０６号公報 特開２００２－２７０９１８号公報
　本発明は、ＭＩセンサとして磁気インピーダンス効果の優れている（基板上に載せられる）アモルファスワイヤを組み込んだＭＩ素子について、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、従来のＭＩ素子と同等の出力特性を維持したまま、小型化、薄型化を図るものであり、また基板材質の選択の自由度を図ること、基板用ウェハの大きさの自由度を図ることを目的とする。
　本発明のマグネトインピーダンスセンサ素子は、非磁性体からなる基板と、
　前記基板表面の平坦面に配列された複数の第１導体膜からなる平面パターンと、
　前記複数の第１導体膜を横断するように前記平面パターンの配列方向に沿って配設されたアモルファスワイヤと、
　該アモルファスワイヤの外周面を覆うとともに、該アモルファスワイヤを前記平面パターン上に固定する絶縁体と、
　前記絶縁体の外表面と前記平面パターンの表面とに渡って形成されると共に前記アモルファスワイヤを横断するように配列された複数の第２導体膜からなる立体パターンとを有し、
　前記平面パターンと前記立体パターンとは、前記第１導体膜の端部と前記第２導体膜の端部とを積層した状態で接合してなる積層接合部を前記基板表面の平坦面上における前記アモルファスワイヤの両脇に形成することにより、前記平面パターンと前記立体パターンとが一体化してなる検出コイルを前記絶縁体の周囲に形成してなり、
　前記絶縁体は、前記アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面において、前記平面パターンに平行な方向の幅寸法が、該平面パターンに近づくほど大きくなる形状を呈していることを特徴とする。
　本発明では、絶縁体によって、基板表面上にアモルファスワイヤを固定するため、従来のように基板に延在溝（図１４参照）を形成する必要がない。これにより、延在溝形成時に基板が破損する等の不具合を防止することが可能となる。また、基板の強度を充分に確保できるため、基板を薄型化でき、ひいてはセンサ全体の大きさを小型化できる。
　また、微細加工性の問題が解消して基板材質の選択肢が拡がる。さらに、アモルファスワイヤと検出コイルとを隔離する絶縁体の材質、厚さ、形状の選択肢が拡がるので検出コイルを小径化して感度を向上することができる。
　また、絶縁体は、アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面において、平面パターンに平行な方向の幅寸法が、平面パターンに近づくほど大きくなる形状を呈している。このようにすることで、導体層である立体パターンの隣接する第２導体膜同士を短絡させたり、第２導体膜の断線をさせることなく形成でき、かつ、溝壁面に沿ってコイルを形成する溝型構造に比べ、ワイヤに近接して検出コイルが形成でき、同一ワイヤでの出力の向上が図れる。
　絶縁体の形状を、このように特定することで、なぜ、第二導電膜同士を短絡させること無く形成できるのかを説明する。
　ここで、複数の第一導電膜からなる平面パターンと複数の第二導電膜からなる立体パターンの製法について述べる。上記パターンの製造方法は、通常、以下の２種類の方法で行われる。
　一つ目の方法は、導電パターンを載せたい絶縁体面上にＣｕ層を作成し、その上にレジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。次に、Ｃｕ層をエッチングにより除去し、その後、レジストを除去することにより形成される。
　二つ目の方法は、導電パターンを載せたい絶縁体面上に薄い下部Ｔｉ／Ｃｕシード層を作成し、その上にレジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。次に、銅メッキ処理して、レジストを除去後、選択エッチングにより下部Ｔｉ／Ｃｕシード層を除去することにより形成される。
　問題となるのは立体パターンを形成するときである。
　例えば、一つ目の方法で説明する。問題となるのは絶縁体の形状が、前述のようにアモルファスワイヤの軸線に垂直な断面において、前記平面パターンに平行な方向の幅寸法が、該平面パターンに近づくほど大きくなる形状を有さず、図１５に示すように、平面パターンに近づいたときに絶縁体９７の平面パターンに平行な方向の幅寸法が小さくなるような形状（以下、幅寸法が小さくなる部分をへこみ部９０と称す）の場合である。
　この場合、その絶縁体９７の上にＣｕ層９６を作成すると、その絶縁体９７の形状になぞった形でＣｕ層９６が形成される。そのＣｕ層９６の上にポジタイプのレジストをのせ上記のパターニングを行う。これにより、パターニング時に露光されない部分は、残ったレジストによりマスクされ、将来、所定状態に配列された複数の第二導電膜である立体パターンとなる。一方、パターニング時に露光される部分は、レジストが取り除かれてＣｕ層９６が表出することとなり、次工程でエッチングで除去され、導電膜のない非パターン部となる。
　しかし、パターニングの露光される部分において、エッチングで表出するはずの上記のへこみ部９０は、未露光部となり現像時に溶け出さないため、未露光部レジスト９８は残存することとなる。
　そのため、エッチング時に、残存したレジスト部９８の下層のＣｕ層９６はエッチングされず残存することとなる。そのため、隣接する複数の第二導電膜をこの残存Ｃｕ層９６が短絡することなり、検出コイルを形成することが出来なくなる。
　また、二つ目の方法においても、図１６に示すごとく、へこみ部を持つ絶縁層９７の上にＴｉ／Ｃｕシード層９６ａを載せ、その上部に、レジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。
　これにより、パターニング時に露光されない部分は、残ったレジストによりマスクされ、将来、Ｃｕ等のメッキ工程でレジスト上にはメッキされず、その後のレジスト除去工程、Ｔｉ／Ｃｕシード層除去エッチング工程によって非パターン部が形成される。
　一方、パターニング時に露光される部分は、通常は、現像によりレジストが取り除かれ、将来、メッキ工程でＴｉ／Ｃｕシード層上にＣｕ等がメッキされ、所定状態に配列された複数の第二導電膜である立体パターンとなる。
　しかし、パターニングの露光される部分において、現像工程で表出するはずの上記のへこみ部９０は、未露光部となり現像時に溶け出さないため、未露光部レジスト９８は残存することとなる。そのため、Ｃｕ９６をメッキする時に、残存したレジスト部９８の上部にはメッキされないこととなる。その結果、複数の第二導電膜は、この残存レジスト部９８に対応したところで断線することなり、検出コイルを形成することが出来なくなる。
　ここでは、ポジタイプのレジストを用いて説明したが、ネガタイプの場合は、樹脂の露光部の現像時の溶解性が反対のため、第一の方法で行う場合は第二導電膜が断線し、第二の方法で行う場合は、非パターン部においてＣｕ層９６が形成され短絡が生じることとなる。
　それに対し、本発明では絶縁体の形状が、前述のようにアモルファスワイヤの軸線に垂直な断面において、前記平面パターンに平行な方向の幅寸法が、該平面パターンに近づくほど大きくなる形状を有するため、上記のへこみ部は存在せず、未露光部レジストはないため、非パターン部にＣｕ層９６は形成されず、第二導電膜において断線も生じず、検出コイルを形成することが出来る。
　さらに、本発明の構造においては、バルク状のアモルファスワイヤを組み込んだＭＩ素子であるにもかかわらず、スパッタ膜やメッキ膜などの薄膜のみからなる多層薄膜マグネトインピーダンスセンサ素子の薄膜磁気コアと同様に、基板の厚さを薄くすることができる。その基板の厚さは、基板の平坦面においてバルクのアモルファスワイヤをコアとして絶縁体及び検出コイルの形成を順次行うことができるフィルム状の厚さまで薄くできる。これにより、一層の薄型化ができる。
本発明のマグネトインピーダンスセンサ素子の正面を示す概念図である。 実施例１、２及び７における、図１のＢ－Ｂ矢視図である。 本実施例における、ＭＩ素子の評価方法についての説明図。 本実施例における、ＭＩ素子の評価方法についての説明図。 実施例３における、図１のＢ－Ｂ矢視図。 実施例４における、図１のＢ－Ｂ矢視図。 実施例４における、マグネトインピーダンスセンサ素子の矢視図であって、液状樹脂のみを用いて絶縁体を構成した例。 実施例５における、図１のＢ－Ｂ矢視図である。 実施例５とその比較例における、特性を示す線図である。 実施例６における、図１のＢ－Ｂ矢視図である。 実施例８における、マグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法説明図。 特許文献１の従来例（機械式ＭＩ素子）である。 特許文献２の従来例（溝型のＭＩ素子）の正面を示す概念図である。 特許文献２の従来例（溝型ＭＩ素子）の断面を示す概念図である。 ＭＩ素子の絶縁層形状における問題点を説明するための図。 ＭＩ素子の絶縁層形状における問題点を説明するための図。
　本発明において、前記アモルファスワイヤは、前記アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面が円形状であることが好ましい。
　前記アモルファスワイヤが断面が円形状とするのは、ワイヤ断面が多角形であると、角部のワイヤ表層に不要な磁区が形成されるため、ＭＩ特性が劣化するためである。よって、本発明における円形状は、基本的に角部を有さないという意味である。そのため、ワイヤ表面の加工のばらつきの範囲の程度は問題がなく、真円以外の楕円形状や、円形外周が滑らかにうねるような外形状でもよい。そのような形状においても、十分なＭＩ特性が得られる。製造状は、円形状が製造しやすく、多角形形状は製造がしにくい。
　本発明において、前記絶縁体は、前記アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面における前記平面パターンに平行な方向の幅寸法の最大値をＬとし、前記アモルファスワイヤの直径をｄとした場合、Ｌ／ｄが１．３～５の範囲内に収まる形状に構成されていることが好ましい。
　Ｌ／ｄが１．３未満であると、本発明の特徴の一つである、アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面において、前記平面パターンに平行な方向の幅寸法が該平面パターンに近づくほど大きくなる形状を構成できず、立体パターンの隣接する第２導体膜同士が短絡する、若しくは、第２導体膜が断線するため、検出コイルの形成が困難となる。また、Ｌ／ｄが５を超えると、絶縁体の幅が大きくなりすぎるため、素子を小型化できないという問題が生じる。
　また、前記Ｌ／ｄは２～５の範囲内であることが好ましい。
　Ｌ／ｄが２以上であれば、アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面において、前記平面パターンに平行な方向の幅寸法が該平面パターンに近づくほど大きくなる形状を構成でき、立体パターンの隣接する第２導体膜同士の短絡や、第２導体膜の断線を確実に回避し、検出コイルの形成ができる。
　また、前記絶縁体は、前記平面パターンの表面を覆う平面絶縁部と、該平面絶縁部と前記アモルファスワイヤとの間に介在し、該アモルファスワイヤを前記基板に対して固定するワイヤ固定部と、前記アモルファスワイヤと前記立体パターンとの間に介在し両者の間を絶縁する立体絶縁部との３部分を有し、少なくとも前記ワイヤ固定部は、固化前において液状樹脂を用いて形成してあることが好ましい。
　このようにすると、平面絶縁部と立体絶縁部とによりアモルファスワイヤの絶縁性を確保できるとともに、ワイヤ固定部が上記液状樹脂により構成されているため、アモルファスワイヤに大きな応力を加えることなく、該アモルファスワイヤと基板との間に液状樹脂を配置することができる。そして、その状態で液状樹脂を固化してアモルファスワイヤを固定することによって、応力によるアモルファスワイヤの磁気特性低下を抑制することができる。
　また、前記平面絶縁部は、前記ワイヤ固定部形成前に該ワイヤ固定部とは別個に形成された膜状形状を呈することが好ましい。
　このようにすると、平面絶縁部が予め形成されており、その上にアモルファスワイヤを載置できるので、平面パターンとアモルファスワイヤとの絶縁性を高めることができる。
　また、前記平面絶縁部は、前記ワイヤ固定部と同時に一体的に形成されていることが好ましい。
　この場合には、前記平面絶縁部とワイヤ固定部とが一体化して両者の境界がない一つの部分となる。そして、平面絶縁部を別途形成する場合と比較して、製造工程を簡単にすることができる。
　また、前記立体絶縁部は、前記ワイヤ固定部とは別個に形成された膜状形状を呈することが好ましい。
　このようにすると、ワイヤ固定部を形成した後に立体絶縁部を別個に形成するため、アモルファスワイヤと立体パターンとの絶縁性をさらに高めることができる。
　なお、この場合、ワイヤ固定部と平面絶縁部とは一体に形成されていてもよく、別個に形成されていてもよい。
　また、前記立体絶縁部は、前記ワイヤ固定部と同時に一体的に形成されていることが好ましい。
　この場合には、前記立体絶縁部とワイヤ固定部とが一体化して両者の境界がない一つの部分となる。このようにすると、立体絶縁部を別個に形成する場合と比較して、マグネトインピーダンスセンサ素子の製造工程を簡単にすることができる。
　また、この場合、ワイヤ固定部と平面絶縁部とが一体に形成されていてもよく、別個に形成されていてもよい。
　平面絶縁部とワイヤ固定部と立体絶縁部とを一体に形成して一つの部分とすれば、製造工程を最も簡略化できる。
　また、前記アモルファスワイヤはその外周面がガラス被膜により覆われており、該ガラス被膜が前記立体絶縁部の少なくとも一部を構成していることが好ましい。
　このようにすると、ガラス被膜により、アモルファスワイヤの絶縁性を高めることが可能となる。また、例えば、製造時には、ガラス被膜付きのアモルファスワイヤを基板上に配置して液状樹脂を滴下するだけで、絶縁性を確保しつつ簡単にアモルファスワイヤを基板表面に固定することも可能になる。
　また、この構造により、ＭＩ素子のさらなる小型化が可能となり、かつ、検出コイルの立体パターンがバルク状のアモルファスワイヤとその外周面を覆うように形成された絶縁膜（ガラス被膜）の外周に形成されることにより検出コイルの円相当径が小径化して感度の向上が可能となる。なお、この場合においても、ワイヤの軸線に垂直な断面が円形状であることが好ましい。特に、真円もしくは楕円形状が好ましい。それ以外の形状では、より製造が困難となるからである。
　さらに、好ましくは、前記アモルファスワイヤは、その外周面がガラス被膜により覆われており、該ガラス皮膜が、前記立体絶縁部の少なくとも一部を構成し、かつ、該ガラス被膜のみが、前記平面絶縁部を構成する。これにより、絶縁体の厚みをさらに薄くでき、検出コイルの円相当径をさらに小型化して、感度の向上が図れる。
　また、本発明は、前記基板表面の平坦面に前記平面パターンを形成する平面パターン形成工程と、
　前記平面パターン上に前記アモルファスワイヤを配置するとともに、前記絶縁体を形成する絶縁体形成工程と、
　前記立体パターンを形成する立体パターン形成工程と、を有し、
　前記絶縁体形成工程において、少なくとも前記アモルファスワイヤを前記基板に対して固定するワイヤ固定部は、液状樹脂を用いて該アモルファスワイヤを前記平面パターン上に付着させた後、前記液状樹脂を固化することにより形成することを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法である。
　上記マグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法によると、絶縁体形成工程を行うことにより、断面円形状のアモルファスワイヤを基板表面に固定できるので、基板に延在溝（図１４参照）を形成する必要がなくなる。そのため、延在溝形成時に基板が破損する等の不具合を防止することが可能となる。また、基板の強度を充分に確保できるため、基板を薄型化でき、ひいてはセンサ全体の大きさを小型化できる。
　さらに、絶縁体形成工程において、液状樹脂を用いてワイヤ固定部を形成するため、アモルファスワイヤに大きな応力を加えなくてすむ。これにより、アモルファスワイヤの磁気特性が低下することを防止できる。
　絶縁体形成工程は例えば、平面パターン上にアモルファスワイヤを載置して液状樹脂を滴下することにより行う。これにより、アモルファスワイヤは平面パターン上に定着される。その後、樹脂が硬化するとアモルファスワイヤは平面パターン上に固定される。
　このように液状樹脂を用いて微小径のアモルファスワイヤを固定するため、大きな応力を加えずにこの微小径アモルファスワイヤをＭＩ素子に組み込むことができる。
　また、上記絶縁体形成工程では、所望の絶縁体の構造に応じて、複数の工程を追加することができる。例えば上述した平面絶縁部を前記ワイヤ固定部と別個に形成する場合には、前記アモルファスワイヤを基板上に配置する前に平面絶縁部を形成する工程を追加する。また、例えば、上述した立体絶縁部を前記ワイヤ固定部と別個に形成する場合には、前記アモルファスワイヤをワイヤ固定部により固定した後に立体絶縁部を形成する工程を追加する。
　以上のように、本発明のＭＩ素子は、微細加工にて基板上にバルクのアモルファスワイヤをコアとして絶縁体及び検出コイルの形成を順次行うという平面型構造からなるものである。以下に各部の形態等についてさらに詳しく説明する。
　前記基板としては、凹形状からなる延在溝を必要としないので薄い基板、例えば、０．０１０ｍｍ～０．４５ｍｍの厚さの基板が使用できる。０．０１０ｍｍ未満では基板上に平面型構造にてアモルファスワイヤ、絶縁体及び検出コイルの形成が難しくなり、０．４５ｍｍを超えるとＭＩ素子の小型化、薄型化を図ることができない。シリコンウェハを用いる場合には、シリコンウェハの大きさと薄型化の点から０．０１５ｍｍ～０．３０ｍｍの厚さが好ましい。
　また、基板上の延在溝を形成するための切削加工が不要となり基板材質の制限がなくなるので、絶縁性のアルミナ系セラミックス、半導体のシリコンウェハ、導体の金属などが使用できる。さらに、基板用としてシリコンウェハの場合には、その大きさは直径６インチから直径１２インチまで可能となる。
　本発明のＭＩ素子は、小型化、薄型化を達成するために基板の厚さを薄くするとともに基板上に配設されるバルクのアモルファスワイヤの大きさを小さくする必要がある。
　すなわち、バルクのアモルファスワイヤの直径（円相当直径を意味するが、以下、直径と記す）を小さくすることであり、現在製造されている直径としては８～３０μｍが容易に適用でき、長さは１ｍｍ以下が好ましい。アモルファスワイヤの直径を大きくするとＭＩ素子の高さが高くなり、薄型化が達成できない。
　また、ＭＩセンサのヒステリシスは少ない方が好ましいためにアモルファスワイヤの直径は２０μｍ以下とすることがよい。
　次に、本発明の平面型ＭＩ素子に用いられるバルクのアモルファスワイヤは、ＭＩ効果を発揮できるものであり、主相がアモルファスであり、零磁歪の軟磁性合金からなることが好ましい。例えば、コロナ社出版の磁気センサ理工学、Ｐ１３には、（ＣｏＦｅ）８０（ＳｉＢ）２０において、Ｆｅ／Ｃｏが約０．０７のとき、磁歪の絶対値が１０－６未満となり、そのレベルの磁歪を零磁歪と記述されている。本発明の零磁歪もそのレベルとする。
　感磁ワイヤの組成は、Ｃｏ－Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系の零磁歪を有する合金が好ましい。その他の組成は、Ｃｏ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｂ系やＦｅ－Ｓｉ系等の公知の合金系からなり、主相がアモルファス相である軟磁性合金でもよい。
　そして、このＭＩ効果はアモルファスワイヤに外部応力がかかると十分に発揮できなくなり、磁界の強さに対して検出される出力電圧の直線性、感度の低下など磁気特性が劣化する。
　したがって、アモルファスワイヤを内包する絶縁体としては、励磁電流が通電されるアモルファスワイヤと磁界の強さを検出する検出コイルとを絶縁する機能と、微小径かつ短いアモルファスワイヤを基板上に固定する機能が必要である。
　ここで、検出コイルの下部を構成する平面パターンとアモルファスワイヤとを電気的に絶縁する絶縁体およびアモルファスワイヤを被覆する絶縁体は、絶縁する機能が必要である。絶縁体の例として、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などの無機質の絶縁材料やエポキシ系樹脂などの有機質の絶縁材料である。
　また、両者の機能を有する絶縁体であれば、有機質の絶縁性材料でも無機の絶縁性材料でもよい。
　両者の機能を有する有機質の絶縁性材料として液状のエポキシ系樹脂がよい。例えば、上述した平面絶縁部をワイヤ固定部と別個に有する場合には、基板上において、検出コイルの下部を構成する複数の導体膜からなる平面パターン上に絶縁体（ＣＶＤ法によるＳｉＯ２膜でも、塗布方法によるエポキシ系樹脂膜でもよい。）からなる平面絶縁部を形成する。次いで、その平面絶縁部の上面に真っ直ぐなアモルファスワイヤを応力がかからない状態で載置し、平面絶縁部とアモルファスワイヤとの間に溶剤希釈により濡れ性が向上した液状のエポキシ樹脂を滴下する。すると、アモルファスワイヤの下方部分を含むアモルファスワイヤ表面と平面絶縁部がエポキシ系樹脂に濡れる。そして、平面絶縁部とアモルファスワイヤの間には表面張力が作用して真っ直ぐな状態のままでアモルファスワイヤは絶縁体の上面に定着される。
　次に、エポキシ樹脂により定着されているアモルファスワイヤは、そのまま放置したり、ベークすることによりエポキシ樹脂が硬化するため基板上に固定される。
　これにより、直径８～３０μｍのアモルファスワイヤは大きな応力がかかることなく基板の平面パターン上に配設することができる。そのため、アモルファスワイヤの磁気特性（ＭＩ効果）に大きな影響を与えなくてすむ。
　さらに、平面パターン上に固定されたアモルファスワイヤに表面張力を活用した液状樹脂を塗布するとアモルファスワイヤの外周面の形状に沿って膜状に絶縁体が形成されるため、アモルファスワイヤはアモルファスワイヤの断面形状に沿った形状からなる薄膜の絶縁体に内包される。
　また、平面パターン上に固定されたアモルファスワイヤの外周面にＣＶＤ法によるＳｉＯ２膜を生成すると、膜状の絶縁層が形成されるとともにアモルファスワイヤの断面形状に沿った形状の絶縁層となる。
　これにより、絶縁体の外周面に形成する検出コイルも従来の溝型方式の検出コイルに比べアモルファスワイヤの断面形状に沿った形状となって、アモルファスワイヤと検出コイルとが絶縁体を介して近接した形状となるため、外部磁場の検出感度の向上が図れる。
　また、アモルファスワイヤの外周の一部又は全部にガラス被膜による絶縁を行なうこともできる。これにより、アモルファスワイヤの断面形状に沿った形状の絶縁体の厚さは一層薄くすることができ、さらに外部磁場の検出感度の向上が図れる。
　さらに、絶縁性のガラス被膜を有するアモルファスワイヤを直接平面パターン上に載置しても両者の間はガラスにより絶縁性は確保されているので、アモルファスワイヤを平面パターン上に定着・固定するための材料の機能は固定する機能のみ必要となる。すなわち、絶縁性の材料に限られることなく、上記のようにアモルファスワイヤを基板の平面パターン上にアモルファスワイヤのＭＩ効果に影響を与えるような大きな外部応力を与えずに固定するための材料選択の自由度が拡がる。
　（実施例１）
　本発明の平面型ＭＩ素子の第１実施例について、図１および図２を用いて説明する。図１は、平面型ＭＩ素子１の正面を示す概念図であり、図２は、第１図のＢ－Ｂ矢視図である。
　図１、図２に示すごとく、本発明のマグネトインピーダンスセンサ素子１は、非磁性体からなる基板１１を備える。また、基板表面の平坦面に配列された複数の第１導体膜３１１からなる平面パターン３１を備える。そして、複数の第１導体膜３１１を横断するように平面パターン３１の配列方向に沿って配設された断面円形状のアモルファスワイヤ２を備える。さらに、アモルファスワイヤ２の外周面を覆うとともに、アモルファスワイヤ２を平面パターン３１上に固定する絶縁体４を備える。
　また、絶縁体４の外表面と平面パターン３１の表面とに渡って形成されると共にアモルファスワイヤ２を横断するように配列された複数の第２導体膜３２１からなる立体パターン３２を備える。
　また、平面パターン３１と立体パターン３２とは、第１導体膜３１１の端部と第２導体膜３２１の端部とを積層した状態で接合してなる積層接合部を基板表面の平坦面上におけるアモルファスワイヤ２の両脇に形成することにより、平面パターン３１と立体パターン３２とが一体化してなる検出コイル３を絶縁体４の周囲に形成してなる。
　絶縁体４は、アモルファスワイヤ２の軸線に垂直な断面において、平面パターンに平行な方向の幅寸法が、平面パターンに近づくほど大きくなる裾広がり形状を呈している。
　また、図２に示すごとく、絶縁体４は、アモルファスワイヤ２の軸線に垂直な断面における平面パターン３１に平行な方向の幅寸法の最大値をＬとし、アモルファスワイヤ２の直径をｄとした場合、Ｌ／ｄが１．３～５の範囲内に収まる形状に構成されている。
　また、図２に示すごとく、絶縁体４は、平面パターン３１の表面を覆う平面絶縁部４１と、平面絶縁部４１とアモルファスワイヤ２との間に介在し、アモルファスワイヤ２を基板１１に対して固定するワイヤ固定部４２と、アモルファスワイヤ２と立体パターン３２との間に介在し両者の間を絶縁する立体絶縁部４３との３部分を有し、少なくともワイヤ固定部４２は、固化前において液状樹脂を用いて形成されている。
　また、平面絶縁部４１は、ワイヤ固定部４２形成前にワイヤ固定部４２とは別個に形成された膜状形状を呈する。
　また、立体絶縁部４３は、ワイヤ固定部４２とは別個に形成された膜状形状を呈する。
　図１、図２に示すごとく、基板１１は、非磁性かつ絶縁性を有するアルミナ基板にて幅０．３ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、長さ１．０ｍｍの大きさからなる。
　アモルファスワイヤ２は零磁歪であり、合金組成は（Ｃｏ９４Ｆｅ６）７２．５Ｓｉ１２．５Ｂ１５）であって、主相がアモルファス相からなり、直径３０μｍ、長さ０．９ｍｍである。このアモルファスワイヤ２は回転液中紡糸法で作製した。アモルファスワイヤ２は、下記に説明する第１導体膜３１１を横断するように平面パターン３１の配列方向に沿って、第１導体膜３１１の上面に形成された絶縁層である平面絶縁部４１の上面に配設されている。なお、ガラス被覆付きワイヤ以外の他の実施例等に用いられるアモルファスワイヤも同様に作製した。
　検出コイル３は、平面パターン３１と立体パターン３２とからなり螺旋状に形成されている。
　平面パターン３１は、基板１１の平坦面上に導電性を有する幅１５μｍ、厚さ２μｍのリボン状の第１導体膜３１１を１５本配列されている。
一方、立体パターン３２はアモルファスワイヤ２を内包するように形成された立体絶縁部４３の外表面と平面パターン３１の表面に渡って形成されると共に第１導体膜３１１と同じ方向に配列された１５本の導電性を有する幅１５μｍ、厚さ２μｍのリボン状の第２導体膜３２１からなる。
　すなわち、平面パターン３１と立体パターン３２とは、第１導体膜３１１の端部と第２導体膜３２１の端部とを積層した状態で接合してなる積層結合部をアモルファスワイヤ２の両脇に形成することにより、平面パターン３１と立体パターン３２とが一体となって１５回の巻数からなる螺旋状の検出コイル３を形成する。
　ここで、平面パターン３１を構成する第１導電膜３１１は、通常用いられる前述の２種類の方法で作成される。一つ目の方法は、基板１１の平坦面上に０．１μｍの薄い下部Ｔｉ／Ｃｕシード層を作成し、その上にレジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。次に、銅メッキ処理して、レジストを除去後、選択エッチングにより下部Ｔｉ／Ｃｕシード層を除去することにより形成される。
　二つ目の方法は、基板１１の平坦面上にＣｕ層を作成し、その上にレジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。次に、Ｃｕ層をエッチングにより除去し、その後、レジストを除去することにより形成される。立体パターン３２も絶縁層上に同様に形成される。
　絶縁体４は、基板表面１１の平坦面上に形成された平面パターン３１とアモルファスワイヤ２との絶縁のために平面パターン３１の上面に形成する平面絶縁部４１と、平面絶縁部の上面にアモルファスワイヤ２を固定するワイヤ固定部４２と、ワイヤ固定部４２の上面に配設したアモルファスワイヤ２と立体パターン３２との絶縁のためにアモルファスワイヤ２を内包する立体絶縁部４３とから形成されている。
　すなわち、基板１１の平坦面上に平面パターン３１を形成した後に、平面パターン３１の上面に感光性エポキシ樹脂により厚さ２μｍの平面絶縁部４１を形成する。
　次いで、平面絶縁部４１の上面にアモルファスワイヤ２を長手方向に真っ直ぐに載置し、平面絶縁部４１とアモルファスワイヤ２との間にワイヤ固定部４２となる溶剤希釈した液状のエポキシ樹脂を滴下する。アモルファスワイヤ２の表面と平面絶縁部４１との間隙に沿っている長手方向がエポキシ樹脂に濡れ、アモルファスワイヤ２は平面絶縁部４１の上面に表面張力の作用によって定着する。定着後に、溶剤希釈したエポキシ樹脂を１００℃にて約３０分間ベーキングすると、アモルファスワイヤ２は平面絶縁部４１の上面にワイヤ固定部４２により固定する。
　アモルファスワイヤ２が平面絶縁部の上面に固定した後、アモルファスワイヤ２を内包するように感光性エポキシ樹脂により厚さ約２μｍの絶縁層からなる立体絶縁部４３が形成される。この立体絶縁部４３は、表面張力を活用した液状樹脂を塗布することによりアモルファスワイヤの外周面の形状に沿って膜状に絶縁体が形成される。この絶縁体は溝形構造時の絶縁層の形状に比べアモルファスワイヤの断面形状に沿った形状からなる薄膜状のワイヤに近接した絶縁層からなる。
　次に、上述のようにこの立体絶縁部４３の外表面から平面パターン３１の表面に渡って第２導体膜３２１を形成する。
　すると、立体パターン３１は薄膜の立体絶縁部４３を介してアモルファスワイヤの断面形状に沿った部分が多く形成される。
　電極５は基板１１の平坦面上にアモルファスワイヤ２の端子５１と検出コイル３の端子５２の計４個が焼き付けられている。その電極にはアモルファスワイヤ２の両端と検出コイル３の両端とが接続されている。
　前記のように構成されているＭＩ素子の大きさは、基板１１の大きさである幅０．３ｍｍ、長さ１．０ｍｍと、厚さは基板１１の厚さ０．３ｍｍにアモルファスワイヤ２の直径３０μｍ、長さ０．９ｍｍ、平面絶縁部４１の厚さ２μｍ、立体絶縁部４３の厚さ２μｍと平面パターン３１および立体パターン３２の厚さ２μｍの和からなる約０．３５ｍｍである。検出コイルの捲線数は１５回である。
　本発明のマグネトインピーダンスセンサ素子（ＭＩ素子）を使用したＭＩセンサ６の電子回路を図３を用いて説明する。ＭＩセンサ６は、ＭＩ素子１、パルス発振回路６１、信号処理回路６２からなる。センサの動作は以下のようである。パルス発振回路６１により発生した約２００ＭＨｚ相当の高周波のパルス電流をＭＩ素子１中の感磁ワイヤ２へ供給すると、検出コイル３に外部磁場とパルス電流によるワイヤ円周方向の磁場との作用による外部磁場に対応した電圧が発生する。ここでの周波数は、図４（ａ）にしめすようにパルス電流波形７中のパルスの立ち上がり、若しくは、立り下りの時間Δｔを求め、そのΔｔを、図４（ｂ）に示すように、波の４分の１周期に相当するとして求めたものである。次に、サンプルタイミング調整回路６２１により前記パルス電流が立ち上がったあと、所定のタイミングでアナログスイッチ６２２を短時間スイッチをオンーオフする。これによりアナログスイッチ６２２は、検出コイル３に発生した外部磁場に対応した電圧をサンプリングし増幅器６２３に伝える。パルス電流を遮断するとき（立ち下がりのとき）も同様のことが行える。この構成は一例であり、公知のＭＩセンサの電子回路においても同様の効果を得ることができる。本明細書においては、立下り時を測定している。
　本例においてはアモルファスワイヤ２に２００ＭＨｚに相当する１７０ｍＡのパルス信号を入力し、検出コイル３に外部磁界により発生する電圧を測定した。
　なお、溝方式のＭＩ素子における基板の大きさは、基板の大きさは幅０．５mm、厚さ（高さ）０．５mm、長さ１．０mmである。なお、基板上の溝の深さ０．０５mm、幅０．０７mmである。そして、アモルファスワイヤは長さ０．９mm、直径３０μmと実施例１と同じ物を使用し、検出コイルの巻線数は実施例１と同じ１５回である。
　本実施例が溝付き基板より薄くできるのは、凹形状からなる延在溝を必要としないので、延在溝加工時における破損の恐れが無く、基板溝内にＭＩ素子を組み立てする際やウエハから基板を切り出すときや搬送時の強度を保持するため基板厚さを厚くする必要がないためである。また、本実施例は強度の低いマシナブルセラミックスを使用する必要が無いので従来例の０．５ｍｍより０．３ｍｍへと薄くできる。本実施例では安価で十分な強度を有し、耐薬品性にも優れる上述のアルミナ基板を用いた。アルミナの変わりに比較的高価なシリコンウエハ、耐薬品性が要求されない場合はガラエポ等も用いることができる。なお、通常は、０．１～０．２ｍｍへも容易にできるが、ここでは入手しやすい０．３ｍｍの厚さの基板を使用した。
　このことより従来例のＭＩ素子全体の大きさは、基板の大きさである幅０．５ｍｍ、厚さ（高さ）０．５ｍｍ、長さ１．０ｍｍであるのに対し、実施例１の発明は、素子全体の大きさは、幅０．３ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍ、長さ１．０ｍｍであり、大幅に小型化できる。
　ここで、実施例１の検出コイルの円相当径は約４３μｍである。ここで円相当径は、
検出コイル厚さの中心部で囲まれる断面と同一面積となる円の直径をいう。また、アモルファスワイヤに対する検出コイルの近接度を示す近接指数ｎ＝検出コイルの円相当径／アモルファスワイヤ直径は、実施例１において、ｎ＝１．４となった。
　一方、従来例においての検出コイルの円相当径は６７μｍである。アモルファスワイヤに対する検出コイルの近接度を示す近接指数ｎ＝検出コイルの円相当径／アモルファスワイヤ直径は、従来例において、ｎ＝２．２となった。
　両者を比較すると本発明は従来例に比べ非常に近接して巻くことできた。更に、本実施例においては、Ｌ／ｄは２．２と１．３～５の範囲内である。
　本明細書において、ＭＩ素子の能力は、±３Ｇの交番磁界を印加したときの±の出力から求めた感度で評価した。
　実施例１におけるＭＩ素子の感度は５１ｍＶ／Ｇａｕｓｓであった。一方、従来例の溝型のＭＩ素子の感度は４０ｍＶ／Ｇａｕｓｓであった。
　以上の結果より、本発明の実施例は、小型化・薄型化しているにも係わらず従来のＭＩ素子以上の感度が得られた。
　次に、本例のマグネトインピーダンスセンサ素子の作用効果につき説明する。
　図２に示すごとく、本例では、絶縁体４によって、基板１１上にアモルファスワイヤ２を固定するため、従来のように基板１１に延在溝を形成する必要がない。これにより、延在溝形成時に基板１１が破損する等の不具合を防止することが可能となる。また、基板１１の強度を充分に確保できるため、基板１１を従来例と比べ、高さを３０％薄型化でき、ひいてはセンサ全体の大きさを小型化できる。
　また、絶縁体４は、アモルファスワイヤ２の軸線に垂直な断面において、平面パターン３１に平行な方向の幅寸法が、平面パターン３１に近づくほど大きくなる形状を呈している。このようにすることで、導体層である立体パターンの隣接する第２導体膜同士を短絡させたり、第２導体膜の断線をさせることなく形成でき、かつ、溝壁面に沿ってコイルを形成する溝型構造に比べ、ワイヤに近接して検出コイルが形成でき、同一ワイヤでの出力の向上が図れる。
　また、本例では、Ｌ／ｄが２．２のため、立体パターンが形成でき、小型の検出コイルを形成でき、素子を小型化できる。
　また、図２に示すごとく、絶縁体４は、平面絶縁部４１と、ワイヤ固定部４２と、立体絶縁部４３との３部分を有し、少なくともワイヤ固定部４２は、固化前において液状樹脂を用いて形成してある。
　このようにすると、平面絶縁部４１と立体絶縁部４３とによりアモルファスワイヤ２の絶縁性を確保できるとともに、ワイヤ固定部４２が上記液状樹脂により構成されているため、アモルファスワイヤ２に大きな応力が加わらない。そのため、アモルファスワイヤ２の磁気特性が低下しにくくなる。
　また、図２に示すごとく、平面絶縁部４１は、ワイヤ固定部４２形成前にワイヤ固定部４２とは別個に形成された膜状形状を呈する。
　このようにすると、平面絶縁部４１が予め形成されており、その上にアモルファスワイヤ２を載置できるので、平面パターン３１とアモルファスワイヤ２との絶縁性を高めることができる。
　また、図２に示すごとく、立体絶縁部４３は、ワイヤ固定部４２とは別個に形成された膜状形状を呈する。
　このようにすると、ワイヤ固定部４２を形成した後に立体絶縁部４３を別個に形成するため、アモルファスワイヤ２と立体パターン３２との絶縁性を高めることができる。
（実施例２）
　実施例２は、実施例１及び従来例のアモルファスワイヤの材質は同じまま、ワイヤの直径を３０μｍから１０μｍと小径化し、長さを０．９ｍｍから０．５７ｍｍへと短く変更し、それに伴い、基板の長さも１．０ｍｍから０．６ｍｍへと短くしたものである。その他の条件は実施例１と同じである。
　その結果、実施例２の検出コイルの円相当径は約１９μｍと、実施例１の約４３μｍに比べ大幅に小型化でき、全体としての基板高さを更に小型化できる。また、近接指数ｎ＝検出コイルの円相当径／アモルファスワイヤ直径は、実施例１において、ｎ＝１．９となり、実施例１よりは劣るものの、従来例のｎ＝２．２に比べ近接巻きとなっている。
　更に、Ｌ／ｄ＝２．８と１．３～５の範囲内である。
　また、実施例２におけるＭＩ素子の感度は４９ｍＶ／Ｇａｕｓｓであり、従来例の溝型のＭＩ素子の感度の４０ｍＶ／Ｇａｕｓｓを超える優れた特性が得られた。
　実施例１を実施例２へ変形したことによる効果は、従来例を超える優れた感度を有しながら、素子サイズにおいては、素子高さが実施例１の約０．３５ｍｍに対して実施例２は約０．３２ｍｍへ低くなり、素子長さが実施例１の１ｍｍに対して実施例２は０．６ｍｍへと短くなり、センサ全体が体積で、従来例に比べ約７５％減少し、実施例１に対して約４５％減少するという大幅な小型化ができることにある。
　以上の結果より、本実施例２は、感磁ワイヤ自体が、従来例より、小径で短く小型化しているにも関わらず従来のＭＩ素子を超える優れた感度を得つつ、従来例、実施例１に対しても大幅に小型化することができた。
　通常、ワイヤ径が小さくなることで、感磁体の体積が減って出力が減ると思われる。
　しかしながら、本例の場合は、ワイヤ長さが短くなるもののワイヤ径が小さくなることでトータルとしてワイヤの軸方向の反磁界が小さくなり、更に、検出コイルを近接捲きすることで高出力化することにより、感磁体の体積の減少を補う高感度を得ることが出来たと思われる。
　アモルファスワイヤ径は３０μｍ以下が好ましい。より好ましくは２５μｍ以下が好ましい。更に好ましくは、１５μｍ以下が好ましい。
　（実施例３）
　本例は、絶縁体４の構成を変えた例である。図５に示すごとく、本例では、平面絶縁部４１は、ワイヤ固定部４２と同時に一体的に形成されている。
　この場合には、平面絶縁部４１を形成する工程を省略できるので、マグネトインピーダンスセンサ素子１の製造工程が簡単になる。
　（実施例４）
　本例は、絶縁体４の構成を変えた例である。図６に示すごとく、本例では、立体絶縁部４３は、ワイヤ固定部４２と同時に一体的に形成されている。
　このようにすると、立体絶縁部４３を別途形成する場合と比較して、マグネトインピーダンスセンサ素子１の製造工程が簡単になる。
　また、図７に示すごとく、平面絶縁部４１とワイヤ固定部４２と立体絶縁部４３とを一体に形成してもよい。この場合には、絶縁体４の製造工程を最も簡略化できる。
　（実施例５）
　本発明の平面型ＭＩ素子の第５実施例について、図８を用いて説明する。
　本例においては、図８に示すごとく、アモルファスワイヤ２はその外周面がガラス被膜４４により覆われており、ガラス被膜４４が立体絶縁部４３の少なくとも一部を構成し、かつ、ガラス被膜４４のみが平面絶縁部４１を構成している。
　すなわち、アモルファスワイヤ２は、その外周面は絶縁性を有する厚さ２μｍのＳｉＯ２系ガラス被膜によって覆われている。ここでガラス被覆付きアモルファスワイヤは零磁歪であり、合金組成がＣｏ７１．２Ｆｅ４．８Ｓｉ１１．８Ｂ１２．２組成（ａｔ％）で主相がアモルファス相からなる。ガラス被覆付きワイヤは、改良テイラー法により作製した。なお、アモルファスワイヤ２の両端部よりの側面は電極との接続のためにガラス被覆がフッ化水素アンモニウムにより除去されている。
　このガラス被覆されたアモルファスワイヤ２は、平面パターン３１の上面に直接載置され、エポキシ樹脂のワイヤ固定部４２で固定される。次いで、アモルファスワイヤ２のＳｉＯ２系からなるガラス被膜４４とエポキシ樹脂のワイヤ固定部４２と第１導体膜３１１の端部とに渡って第２導体膜３２１を形成し、立体パターン３２を構成する。
　以上の構成からなる検出コイル３は、第１実施例に比べると一層アモルファスワイヤ２の外周形状に沿った形状となる検出コイル３の範囲が拡がって出力及び感度の向上が図れる。
　ここで、第２導体膜３２１の形成方法は第１実施例と同じである。
　上記構成にすると、ガラス被膜４４により、アモルファスワイヤ２の絶縁性を更に高めることが可能となる。また、製造時には、ガラス被膜４４付きのアモルファスワイヤ２を基板１１上に配置して液状樹脂を滴下するだけで、絶縁性を確保しつつ簡単にアモルファスワイヤ２を基板表面に固定することが可能になる。
　また、この検出コイル３は、第１実施例に比べると、ワイヤ２との絶縁はガラス被膜４４によって達成され、ワイヤ２の平面パターンへの固定は、ワイヤ固定部で達成できる簡潔な構造である。更に、ガラス被膜を薄くすることで、ワイヤ２に対して、検出コイル３を更に近接させることができる構造である。そのため、マグネトインピーダンスセンサ素子としての出力及び感度の向上が図れる。
　次に、本例における特性を評価した。本発明のＭＩ素子としては、幅０．３ｍｍ、長さ１．０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍからなる基板１の平坦面上に、直径１０μｍ、長さ０．９３ｍｍ、ガラス被膜の厚さ２μｍからなるアモルファスワイヤ２と、巻数は１５ターンの検出コイル３から構成されている。また、このときの検出コイルの円相当径（検出コイル厚さの中心部で囲まれる断面と同一面積となる円の直径をいう。）は、約１８μｍである。
　比較例の従来構造である溝型ＭＩ素子としては、幅０．５ｍｍ、長さ１．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍからなる基板に深さ５０μｍ、幅７０μｍの延在溝を切削加工し、その溝内に実施例５と全く同じ直径１０μｍ、長さ０．９３ｍｍからなるアモルファスワイヤを用い、絶縁体及び第１検出コイル部を埋設し、溝上面に第２検出コイル部を形成した。ここで、コイル部の厚さは２μｍである。このときの検出コイルの巻線数は１５回にて円相当径は約６７μｍである。
　両者について２００ＭＨｚに相当する２００ｍＡのパルス電流を通電して外部磁場を変化させたときの出力電圧を測定した。
　その結果を図９に示す。
　ここでの実施例５と比較例は、同じ３０μのワイヤを用いて検出コイルの構造の差による効果を評価した実施例１と比較例に対して、より小径の１０μｍのワイヤを用いたときの検出コイルの構造の差による効果を評価するためのものである。
　比較例の検出コイルの円相当径である約６７μｍに比べ、実施例５の円相当径を約１８μｍと約１／４に小さくすることで、全体としての素子厚さを比較例の０．５０２ｍｍから０．３１８ｍｍへ大幅に小型化している。
　更に、検出コイルの近接指数ｎ＝検出コイルの円相当径／アモルファスワイヤ直径は、実施例５において、１０μｍの非常に細いワイヤにおいてもｎ＝１．８と従来例のｎ＝２．２に対して近接巻きできているのに対し、比較例においては、ｎ＝６．７と従来例よりも著しく近接巻きでなくなっている。
　このことから、本発明の構造は、ワイヤの細径化に適した構造であることがわかる。図９の横軸は外部磁場の大きさ、縦軸はセンサの出力電圧である。
　実施例５のＭＩ素子の感度は、５０ｍＶ／Ｇａｕｓｓであり、従来例に基づく比較例の感度は、４１ｍＶ／Ｇａｕｓｓである。
　よって、感磁ワイヤを小径化した場合、実施例１の場合に比べ、更に大幅な小型化が可能となり、更に、感度においてもワイヤ径が３０μｍである実施例１と同等の感度を有し、更に、比較例と比べても２２％の感度の向上が見られる。
（実施例６）
　本発明の平面型ＭＩ素子の第６実施例について、図１０を用いて説明する。図１０は、第６実施例における図１のＢ－Ｂ矢視図である。
　本例においては、図１０に示すように第１実施例における立体パターン３２を構成する第２導体膜３２１の一部は、アモルファスワイヤ２の外周面に膜状に形成された立体絶縁部４３を介してアモルファスワイヤ２の外周面の形状に沿った形状に形成されている。
　また、第２導体膜３２１の円弧状の部分から第１導体膜に渡って、アモルファスワイヤ２から離れる曲面状ではなく平面状に形成されている。
　すなわち、ＣＶＤ法によりＳｉＯ２を用いて形成した厚さ１．５μｍの平面絶縁部４１の上面にアモルファスワイヤ２を配設し、アモルファスワイヤ２を溶剤希釈したエポキシ樹脂からなるワイヤ固定部４２で固定する。アモルファスワイヤ２の外周面から平面絶縁部４１の上面に渡ってＣＶＤ法によりＳｉＯ２を用いてＳｉＯ２膜からなる立体絶縁部４３を形成する。この結果、この立体絶縁部４３はアモルファスワイヤ２の外周面の上部にはアモルファスワイヤ２の外周面に沿った円弧状に厚さ１．５μｍの薄膜に形成され、次いでワイヤの側面において基板に垂直で平面状に形成される。
　次に、アモルファスワイヤ２の外周面の形状に沿って形成されている立体絶縁部４３から第１導体膜３１１の端部に渡って第２導体膜３２１が形成され、立体パターン３２を構成する。検出コイル３はアモルファスワイヤ２に形成されている立体パターン３２と前記平面パターン３１とから形成される。その結果、検出コイル３はその側面から上側にかけてアモルファスワイヤ２と円弧状となり、検出コイルの円相当径が小さくなって、検出コイル３とアモルファスワイヤ２とは非常に近接させることができる。このときのＬ／Ｄは、１．３となり、臨界的近接状態を示す。
　ここでの平面パターン３１及び立体パターン３２は、上述したのと同様の方法で形成される。
　なお、検出コイルの作製方法は、本明細書で記載した方法に限られず、他の公知の手法を用いることができる。
　前記のように構成されているＭＩ素子の大きさは、基板１１の大きさである幅０．３ｍｍ、長さ０．６ｍｍと、厚さは基板１１の厚さ０．３ｍｍにアモルファスワイヤ２の直径１０μｍ、長さ０．５７ｍｍ、平面絶縁部４１の厚さ１．５μｍ、立体絶縁部４３の厚さ１．５μｍと平面パターン３１および立体パターン３２の厚さ２μｍの和からなる約０．３２ｍｍである。
　次に、本発明の超小型ＭＩ素子の特性を評価した。アモルファスワイヤ２に２００ＭＨｚに相当する１７０ｍＡのパルス信号を入力し、検出コイル３に外部磁界により発生する電圧を測定した。
　本実施例６は、実施例１を変形した実施例２の絶縁部の材質、厚さ、形状を変化させ、その他は同一緒元、同一条件であり、検出コイルを最近接構造としたものである。本実施例６の円相当径は１６μｍと、実施例２の１９μｍに対して更に小径化され、検出コイルの近接指数ｎは、実施例６において、ｎ＝１．６と実施例２のｎ＝１．９に対して近接巻きできている。
　その結果、本実施例のＭＩ素子の感度は５３ｍＶ／Ｇａｕｓｓであり、比較対象である実施例２の感度４９ｍＶ／Ｇａｕｓｓよりセンサ特性が向上している。
（実施例７）
　本発明の平面型ＭＩ素子の第７実施例について、図１および図２を用いて説明する。
　基板１１の大きさは幅０．３ｍｍ、長さ０．６ｍｍ、厚さ０．３ｍｍを用い、アモルファスワイヤ２は直径２０μｍ、長さ０．５７ｍｍを用いる。
　検出コイルのターン数は１５ターンとし、その検出コイルの幅、厚さなどの構成と形成方法は実施例１と同じである。
　直径２０μｍ、長さ０．５７ｍｍのアモルファスワイヤ２は、実施例１と同じように平面絶縁部の上面にアモルファスワイヤ２を長手方向に真っ直ぐに載置し、平面絶縁部４１とアモルファスワイヤ２との間にワイヤ固定部４２となる溶剤希釈した液状のエポキシ樹脂を滴下する。アモルファスワイヤ２の表面と平面絶縁部４１との間隙に沿っている長手方向がエポキシ樹脂に濡れ、アモルファスワイヤ２は平面絶縁部４１の上面に表面張力の作用によって定着する。定着後に、溶剤希釈したエポキシ樹脂を１００℃にて約３０分間ベーキングすると、アモルファスワイヤ２は平面絶縁部４１の上面にワイヤ固定部４２により固定する。
　立体絶縁部４３の形成および電極５の形成なども実施例１と同じである。
　前記のように構成されているＭＩ素子の大きさは、基板１１の大きさである幅０．３ｍｍ、長さ０．６ｍｍと、厚さは基板１１の厚さ０．３ｍｍにアモルファスワイヤ２の直径２０μｍ、長さ０．５７ｍｍ、平面絶縁部４１の厚さ１．５μｍ、立体絶縁部４３の厚さ１．５μｍと平面パターン３１および立体パターン３２の厚さ２μｍの和からなる約０．３３ｍｍである。
　次に、本発明の超小型ＭＩ素子の特性を評価した。アモルファスワイヤ２に２００ＭＨｚに相当する１７０ｍＡのパルス信号を入力し、検出コイル３に外部磁界により発生する電圧を測定した。
　本実施例７は、実施例１を変形した実施例２のアモルファスワイヤの直径のみを１０μｍから２０μｍに変化させあとは、同一緒元、条件のものであり、ワイヤ径の影響をみたものである。
　本実施例７の全体のＭＩ素子の大きさは、実施例２に比べ、厚さが０．０１１ｍｍ分若干大きくなっているが、厚さ０．３２７ｍｍ、幅０．３ｍｍ、長さ０．６ｍｍであり、従来例に比べ大幅に小型化している。
　本実施例７の円相当径は３１μｍと、実施例２の１９μｍに対して大きくなったものの、検出コイルの近接指数ｎは、実施例７においてｎ＝１．６と実施例２のｎ＝１．９に対して近接巻きできている。
　その結果、実施例２の感度は４９ｍＶ／Ｇａｕｓｓに対し、本実施例７の感度は３６ｍＶ／Ｇａｕｓｓとなる。本実施例の感度でも、マグネトインピーダンスセンサ素子として十分使用可能である。
（実施例８）
　次に、本例のマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法につき、図１１を用いて説明する。
　本発明のマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法は、まず図１１（ａ）に示すごとく、基板表面の平坦面に平面パターン３１を形成する平面パターン形成工程を行う。その後、図１１（ｂ）に示すごとく、平面パターン３１上にアモルファスワイヤ２を配置するとともに、絶縁体４を形成する絶縁体形成工程を行う。そして、図１１（ｃ）に示すごとく、立体パターン３２を形成する立体パターン形成工程を行う。
　図１１（ｂ）に示す絶縁体形成工程において、少なくともアモルファスワイヤ２を基板１１に対して固定するワイヤ固定部４２は、液状樹脂を用いてアモルファスワイヤ２を平面パターン３１上に付着させた後、液状樹脂を固化することにより形成される。
　上記製造方法によると、絶縁体４を用いて、アモルファスワイヤ２を基板表面に固定できるので、基板１１に延在溝（図１４参照）を形成する必要がなくなる。そのため、延在溝形成時に基板１１が破損する等の不具合を防止することが可能となる。また、基板１１の強度を充分に確保できるため、基板１１を薄型化でき、ひいてはセンサ全体の大きさを小型化できる。
　さらに、絶縁体４形成工程において、液状樹脂を用いてワイヤ固定部４２を形成するため、アモルファスワイヤ２に大きな応力を加えなくてすむ。これにより、アモルファスワイヤ２の磁気特性が低下することを防止できる。
　絶縁体４形成工程は例えば、平面パターン３１上にアモルファスワイヤ２を載置して液状樹脂を滴下することにより行う。これにより、アモルファスワイヤ２は平面パターン３１上に定着される。その後、樹脂が硬化するとアモルファスワイヤ２は平面パターン３１上に固定される。
　本発明による平面型超小型マグネトインピーダンスセンサ素子は、非常に小型かつ薄型で高感度であるため、携帯電話をはじめとする小型電子機器用の超小型磁気センサに適用が可能である。

Claims (7)

  1. 　非磁性体からなる基板と、
    　前記基板表面の平坦面に配列された複数の第１導体膜からなる平面パターンと、
    　前記複数の第１導体膜を横断するように前記平面パターンの配列方向に沿って配設されたアモルファスワイヤと、
    　該アモルファスワイヤの外周面を覆うとともに、該アモルファスワイヤを前記平面パターン上に固定する絶縁体と、
    　前記絶縁体の外表面と前記平面パターンの表面とに渡って形成されると共に前記アモルファスワイヤを横断するように配列された複数の第２導体膜からなる立体パターンとを有し、
    　前記平面パターンと前記立体パターンとは、前記第１導体膜の端部と前記第２導体膜の端部とを積層した状態で接合してなる積層接合部を前記基板表面の平坦面上における前記アモルファスワイヤの両脇に形成することにより、前記平面パターンと前記立体パターンとが一体化してなる検出コイルを前記絶縁体の周囲に形成してなり、
    　前記絶縁体は、前記アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面において、前記平面パターンに平行な方向の幅寸法が、該平面パターンに近づくほど大きくなる形状を呈していることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
  2. 　請求項１において、前記アモルファスワイヤは、前記アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面が円形状であることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
  3. 　請求項１又は請求項２において、前記絶縁体は、前記アモルファスワイヤの軸線に垂直な断面における前記平面パターンに平行な方向の幅寸法の最大値をＬとし、前記アモルファスワイヤの直径をｄとした場合、Ｌ／ｄが１．３～５の範囲内に収まる形状に構成されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
  4. 　請求項３において、前記Ｌ／ｄは２～５の範囲内であることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
  5. 　請求項１～請求項４のいずれか１項において、前記絶縁体は、前記平面パターンの表面を覆う平面絶縁部と、該平面絶縁部と前記アモルファスワイヤとの間に介在し、該アモルファスワイヤを前記基板に対して固定するワイヤ固定部と、前記アモルファスワイヤと前記立体パターンとの間に介在し両者の間を絶縁する立体絶縁部との３部分を有し、少なくとも前記ワイヤ固定部は、固化前に液状樹脂を用いて形成してあることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
  6. 　請求項５において、前記アモルファスワイヤはその外周面がガラス被膜により覆われており、該ガラス被膜が前記立体絶縁部の少なくとも一部を構成していることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
  7. 　請求項１～請求項６のいずれか１項のマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法であって、
    　前記基板表面の平坦面に前記平面パターンを形成する平面パターン形成工程と、
    　前記平面パターン上に前記アモルファスワイヤを配置するとともに、前記絶縁体を形成する絶縁体形成工程と、
    　前記立体パターンを形成する立体パターン形成工程と、を有し、
    　前記絶縁体形成工程において、少なくとも前記アモルファスワイヤを前記基板に対して固定するワイヤ固定部は、液状樹脂を用いて該アモルファスワイヤを前記平面パターン上に付着させた後、前記液状樹脂を固化することにより形成することを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法。
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