WO2018230262A1 - 超高感度マイクロ磁気センサ - Google Patents

超高感度マイクロ磁気センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2018230262A1
WO2018230262A1 PCT/JP2018/019392 JP2018019392W WO2018230262A1 WO 2018230262 A1 WO2018230262 A1 WO 2018230262A1 JP 2018019392 W JP2018019392 W JP 2018019392W WO 2018230262 A1 WO2018230262 A1 WO 2018230262A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
coil
wire
voltage
magnetic field
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/019392
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
本蔵　義信
晋平 本蔵
Original Assignee
朝日インテック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 朝日インテック株式会社 filed Critical 朝日インテック株式会社
Priority to CN201880039861.7A priority Critical patent/CN110832336B/zh
Priority to EP18818060.8A priority patent/EP3640658B1/en
Priority to CA3067330A priority patent/CA3067330C/en
Priority to SG11201911920VA priority patent/SG11201911920VA/en
Priority to KR1020197036711A priority patent/KR102393394B1/ko
Priority to IL271080A priority patent/IL271080B2/en
Priority to BR112019024956-7A priority patent/BR112019024956B1/pt
Priority to AU2018284779A priority patent/AU2018284779B2/en
Priority to RU2019138531A priority patent/RU2746978C1/ru
Publication of WO2018230262A1 publication Critical patent/WO2018230262A1/ja
Priority to US16/714,830 priority patent/US10989768B2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • 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
    • G01R33/07—Hall effect devices
    • G01R33/072—Constructional adaptation of the sensor to specific applications
    • G01R33/075—Hall devices configured for spinning current measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0023—Electronic aspects, e.g. circuits for stimulation, evaluation, control; Treating the measured signals; calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1284—Spin resolved measurements; Influencing spins during measurements, e.g. in spintronics devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/82—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of the magnetic field applied to the device
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a technique for improving sensitivity characteristics of a GSR sensor by employing rising pulse detection.
  • the GSR sensor is an ultrasensitive micromagnetic sensor based on an ultrafast spin rotation effect (English notation; GHz Spin Rotation effect).
  • High-sensitivity micro magnetic sensors include horizontal FG sensors, vertical FG sensors, Hall sensors, GMR sensors, TMR sensors, MI sensors, GSR sensors, and high frequency carrier sensors.
  • these sensors are widely used in smartphones, automobiles, medicine, robots and the like.
  • the GSR sensor is excellent in sensitivity and size, and has attracted the most attention.
  • GSR sensor detection There are two methods of GSR sensor detection: rising pulse detection and falling pulse detection.
  • the former has about 2.5 times higher magnetic field sensitivity than the latter, and can reduce the power consumption by shortening the pulse time, but the linearity is about 1-2%, which is lower than the latter 0.5%.
  • An object of the present invention is to bring out the advantages of rising pulse detection by setting the linearity of rising pulse detection to 0.5% or less.
  • the coil output voltage (hereinafter referred to as coil voltage) of the GSR sensor is composed of two voltages, an induced voltage (referred to as a voltage) that depends on the pulse current and a voltage that depends on an external magnetic field (referred to as voltage b). Yes.
  • a voltage an induced voltage
  • voltage b a voltage that depends on an external magnetic field
  • the two pulse peaks are closer to each other in the case of the falling pulse detection, and are strongly influenced by the pulse current.
  • the pulse time can be reduced to 1 ns (1 nanosecond) or less because detection is performed simultaneously with the rising edge.
  • falling pulse detection since it is necessary to perform falling pulse detection after the rising coil voltage has been attenuated, it is necessary to maintain a pulse time of about 10 ns. Therefore, if rising pulse detection is employed, the pulse current consumption can be reduced to 1/10 or less.
  • the coil voltage of the element composed of two magnetic wires of the present invention is twice that of the element composed of one magnetic wire.
  • the coil voltage for rising pulse detection is 2.5 times the coil voltage for falling pulse detection (FIG. 10).
  • the GSR sensor described in Patent Document 1 five times the coil voltage can be obtained in the case of elements of the same size.
  • Vs is a coil voltage
  • Vo is a wire constant
  • L is the length of the wire
  • D is the diameter of the wire
  • P is the skin depth of the pulse current
  • Nc is the number of turns of the coil
  • f is the pulse frequency
  • H is the external magnetic field
  • Hm is the external magnetic field strength at which the coil output voltage has the maximum value.
  • H can be obtained from the equation (3).
  • V ′ varies linearly with respect to the magnetic field H from ⁇ Hm to + Hm.
  • the measurement range is Hm, which is about 4 times larger than when no inverse sine conversion is performed.
  • the linearity is less than 0.5% which is the deviation amount of the falling pulse of the GSR sensor. It was confirmed that it was excellent at 2% (FIG. 12).
  • the GSR sensor strengthens the electromagnetic coupling between the magnetic wire and the coil by setting the distance between the magnetic wire and the coil inner diameter to 3 ⁇ m or less. In the present invention, the same relationship is maintained except for two magnetic wires.
  • the same circuit as the electronic circuit described in Patent Document 1 is employed as the electronic circuit.
  • the conversion frequency of the pulse current applied to the magnetic wire is 0.2 GHz to 4 GHz, and the strength of the pulse current is the strength necessary to generate a circumferential magnetic field 1.5 times or more of the anisotropic magnetic field on the surface of the magnetic wire.
  • the coil voltage generated at the time of pulse energization is sent to the sample hold circuit via the pulse corresponding buffer circuit. When the number of turns Nc of the coil is small, it can be sent directly to the sample and hold circuit.
  • the rise pulse is detected by an electronic switch, but the detection timing is at the peak timing of the coil output waveform. Since the a voltage does not exist, the temporal timing of the peak voltage does not depend on the magnetic field H and is constant. However, since the peak timing time changes depending on the magnetic field H when the voltage a is present, it cannot be strictly matched with the peak timing of the coil output waveform. This is the cause of non-linearity.
  • the capacitor capacity of the sample and hold circuit is 4 pF to 100 pF. Desirably, the on-off of the electronic switch is as fine as possible, and the capacitance of the capacitor is reduced to 4 pF to 8 pF. As a result, the peak timing voltage is held in the capacitor as an instantaneous voltage value. The held capacitor voltage is output via a programming amplifier.
  • Rising pulse detection type GSR sensor can achieve magnetic field detection sensitivity 5 times and pulse power consumption of 1/10 or less with the same element size, greatly reducing the size of magnetic sensors equipped with motion devices in vivo. Make it possible.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the GSR sensor element taken along line A1-A2 in FIG. It is an electronic circuit diagram in an embodiment and an example.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between pulse time and application of pulse current in the embodiment and examples.
  • FIG. 6 is a waveform diagram of coil voltage when a pulse current is applied in the embodiment and examples. It is an output waveform figure in an embodiment and an example.
  • FIG. 4 is a relationship diagram between an external magnetic field H and an impedance Z.
  • FIG. 3 is an output diagram of coil voltages for rising pulse detection and falling pulse detection in one and two magnetic wires. It is explanatory drawing of the linearity P in the relationship between the change of an external magnetic field, and an output.
  • FIG. 4 is a relationship diagram between a magnetic field Hx and a deviation amount in a rising pulse of a GSR sensor.
  • Embodiments of the present invention are as follows. Note that one or two or more configurations arbitrarily selected from the present specification can be added to the configuration of the present invention. Which embodiment is best depends on the object and the required characteristics.
  • the GSR sensor which is an ultra-sensitive micro magnetic sensor of the present invention
  • Two magnetic wires for magnetic field detection having electrical conductivity are arranged close to each other on the substrate, and a winding coil with two magnetic wires wound together, two electrodes for wire conduction, and two electrodes for coil voltage detection are installed.
  • the magnetic wire has an anisotropic magnetic field of 20 G or less and has a two-phase magnetic domain structure of a surface magnetic domain having a circumferential spin arrangement and a central core magnetic domain having an axial spin arrangement.
  • the pulse current applied to the magnetic wire has a frequency of 0.2 GHz to 4.0 GHz and a current intensity higher than that required to generate a circumferential magnetic field 1.5 times or more of the anisotropic magnetic field on the wire surface.
  • the coil has a coil pitch of 10 ⁇ m or less.
  • the average coil inner diameter is preferably 35 ⁇ m or less.
  • the GSR sensor which is an ultra-sensitive micro magnetic sensor of the present invention is By applying a pulse current to the magnetic wire, the circumferential spins tilted in the axial direction by the magnetic field in the axial direction of the wire in the surface magnetic domain are simultaneously rotated at a high speed, and the wire is caused by the ultra-high speed spin rotation phenomenon that occurs at that time. Only the magnetization change in the axial direction is taken out as a coil output and converted into the magnetic field H using the relational expression (1).
  • Vs Vo ⁇ 2L ⁇ ⁇ D ⁇ p ⁇ Nc ⁇ f ⁇ sin ( ⁇ H / 2Hm) (1)
  • Vs is a coil output voltage
  • Vo is a proportional constant
  • a control factor constant is L: wire length
  • D wire diameter
  • p skin depth of pulse current
  • Nc number of coil turns
  • Hm is the external magnetic field strength when the coil output voltage takes the maximum value.
  • the electronic circuit of the GSR sensor which is an ultra-sensitive micro magnetic sensor of the present invention
  • a pulse transmission circuit for transmitting a pulse current an input circuit for inputting a coil voltage, a buffer circuit corresponding to a pulse, an electronic switch for detecting a peak voltage of an output waveform of the coil voltage, and a capacitor having a capacity of 4 to 100 pF for storing the peak voltage
  • AD analog-digital
  • a GSR sensor element (hereinafter referred to as element) 1 includes two magnetic wires (21 and 22) on a substrate 10, one coil 3 that circulates the two magnetic wires, and two electrodes for wire conduction. (24 and 25) and two electrodes (33 and 34) for detecting the coil voltage, a connecting portion between the magnetic wire and the wire energizing electrode, and a connecting portion between the coil and the coil voltage detecting electrode.
  • the element 1 comprises means 23 for applying a reverse pulse current to two magnetic wires (21 and 22). And it is comprised from the circuit 5 which detects the coil voltage which arises when a pulse current is sent, and the means to convert a coil voltage into an external magnetic field.
  • the external magnetic field H and the coil voltage Vs are expressed by a mathematical relationship such as the above equation (1).
  • the structure of the element 1 is as shown in FIGS.
  • the size of the element 1 is the width of 0.07 mm to 0.4 mm and the length of 0.25 mm to 1 mm, which are the size of the substrate 10.
  • a groove having a width of 20 to 60 ⁇ m and a depth of 2 to 20 ⁇ m is formed in the substrate 10 so that two magnetic wires (21 and 22) can be arranged in parallel.
  • the two magnetic wires (21 and 22) are close to each other, and the distance between the magnetic wires is 1 to 5 ⁇ m.
  • the magnetic wires (21 and 22) are separated from each other by an insulating material, for example, an insulating separation wall is provided. preferable.
  • the magnetic wire 2 is a CoFeSiB amorphous alloy having a diameter of 5 to 20 ⁇ m.
  • the periphery of the magnetic wire 2 is preferably covered with an insulating material such as insulating glass.
  • the length is 0.07 to 1.0 mm.
  • the anisotropic magnetic field of the magnetic wire 2 is 20 G or less, and has a two-phase magnetic domain structure of a surface magnetic domain having a circumferential spin arrangement and a central core magnetic domain having an axial spin arrangement.
  • the coil 3 preferably has 6 to 180 coil turns and a coil pitch of 5 ⁇ m.
  • the distance between the coil 3 and the magnetic wire 2 is preferably 3 ⁇ m or less.
  • the average inner diameter of the coil is preferably 10 to 35 ⁇ m.
  • Electrode wiring is performed on the lower coil 31 and the substrate surface along the groove 11 formed in the substrate 10. Thereafter, an insulating separation wall 41 is formed at the center of the groove 11 to form two grooves, and two glass-coated magnetic wires 21 and 22 are arranged and arranged there. Next, an insulating resist is applied to the entire surface of the substrate. Thus, the magnetic wires 21 and 22 are fixed in the groove 11. During this application, the upper portions of the magnetic wires 21 and 22 are applied thinly. The upper coil 32 is formed there by photolithography. In addition, when using the magnetic wire 2 which is not glass-coated, it is applying the insulating material 4 beforehand so that the lower coil 31 and the magnetic wires 21 and 22 may not make an electrical contact.
  • a concave lower coil 31 is formed along the groove surface of the groove 11 formed in the substrate 10 and both sides of the groove 11.
  • the convex upper coil 32 is electrically joined to the lower coil via the joint portion 33 to form a spiral coil 3.
  • the insulating coating glass is removed so that electrical connection can be made by metal vapor deposition.
  • the wire input electrode (+) 24 is connected to the upper part of the magnetic wire 21, and the lower part of the magnetic wire 21 is connected to the lower part of the magnetic wire 22 via the wire connecting portion 23. Connected with.
  • the upper part of the magnetic wire 22 is connected to the wire output electrode ( ⁇ ) 25.
  • the coil output electrode (+) 33 is connected to the lower end portion of the coil 3, and the upper end portion of the coil 3 is connected to the coil ground electrode (-) 34.
  • the electronic circuit 5 includes a pulse transmission circuit 51 for transmitting a pulse current, an input circuit 53 for inputting a coil voltage, a pulse-compatible buffer circuit 54, an electronic switch 56 for detecting the peak voltage of the output waveform of the coil voltage, and holding the peak voltage. Amplification is performed by a sample-and-hold circuit composed of a 4 to 100 pF capacitor and a programming amplifier of the amplifier 58 to perform AD conversion. Further, a GSR sensor element that outputs a coil voltage of the electronic circuit 5 is connected.
  • the conversion frequency of the pulse current is 0.2 to 4 GHz
  • the intensity of the pulse current is 50 to 200 mA
  • the pulse time is 0 to 2 nsec.
  • FIG. 4 shows the relationship between the passage of energization time and the application of the pulse current when the pulse current is applied to the GSR sensor element.
  • energization when energization is started, it rises at 0.5 nsec, maintains a predetermined pulse time of 0.5 nsec in the applied state, and when energization is interrupted, it falls at 0.5 nsec.
  • FIG. 5 shows a waveform diagram of the coil voltage when the pulse current is applied.
  • the timing of the peak voltage is detected.
  • the electronic switch is on-off, and the opening and closing time is repeated at 0.1 to 1.5 nsec.
  • the capacitor capacity of the sample and hold circuit is 4 to 100 pF, and AD conversion of the electronic circuit is 14 to 16 bits. In order to make the electronic switch on-off fine, the capacitor capacity is preferably 4 to 8 pF.
  • the coil output is a sine wave output with a measurement range of 3 to 100 G, and its sensitivity is 50 mG / G to 3 V / G. Linearity is 0.3% or less.
  • the GSR sensor of the present invention includes two magnetic wires (21 and 22), one coil 3 that circulates the two magnetic wires together, two electrodes (24 and 25) for energizing the wires, and coil voltage detection.
  • GSR sensor element 1 composed of a plurality of electrodes (33 and 34), means for applying a pulse current to the magnetic wire 2, a circuit for detecting a coil voltage generated when the pulse current is supplied, and converting the coil voltage into an external magnetic field H Means.
  • the external magnetic field H and the coil voltage are expressed by the mathematical relationship shown in the equation (1).
  • the element 1 has a length of 0.12 mm and a width of 0.20 mm, and the groove 11 of the substrate 10 has a width of 40 ⁇ m and a depth of 8 ⁇ m.
  • the wire interval is 3 ⁇ m.
  • the magnetic wires (21 and 22) are coated with a glass of CoFeSiB amorphous alloy having a diameter of 10 ⁇ m and a thickness of 1 ⁇ m or less, and are wires having a length of 0.12 mm.
  • the anisotropic magnetic field is 15G.
  • the coil 3 has a coil pitch of 5 ⁇ m, the number of turns is 14, the average inner diameter of the coil 3 is 30 ⁇ m, and the distance between the coil 3 and the magnetic wire 2 is 2 ⁇ m.
  • the structure of the element is such that about half of the diameter of the glass-coated magnetic wires (21 and 22) is embedded in the groove 11 formed in the substrate 10, and the lower coil 31 is formed on the inner surface of the groove 11.
  • the upper coil 32 was placed on the top of the magnetic wire, fixed between them with an insulating resin, and joined at the joint portion 33 on the substrate plane. Both ends of the coil 3 were electrically connected with coil electrodes by conductive metal vapor deposition films.
  • the magnetic wire 2 and the electrode were formed by removing the glass coating material on the upper surface of the end portion of the magnetic wire, and then providing an electrical joint with a conductive metal deposition film between the coated wire surface and the electrode.
  • the connecting portion 23 between the two magnetic wires 21 and the magnetic wires 22 was also electrically connected by the same process.
  • the GSR sensor element 1 was mounted on the electronic circuit 5 and energized from the pulse transmission circuit 51 with a conversion frequency of 1 GHz and a pulse current intensity of 120 mA with a pulse width of 0.8 nnsec.
  • the on-off interval of the electronic switch at that time is 0.2 nsec.
  • the capacitor capacity of the sample and hold circuit is 6 pF.
  • the sine wave output has a sensitivity of 200 mV in the measurement range 90G.
  • the power consumption at that time was 0.3 mW, and the linearity was 0.2%.
  • the present invention realizes further enhancement of sensitivity and low power consumption of a GSR sensor, and is expected to be used in applications that require ultra-small size and high performance such as in-vivo motion devices.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

立上がりパルス検波の直線性を０．５％以下に改善し、立上がりパルス検波の長所である磁界感度と直線性を引き出すため、本発明の磁気センサは、１個のコイル（３）に２本の磁性ワイヤ（２１、２２）を設置して逆向きにパルス電流を流す構成を備え、２０Ｇ以下の異方性磁界を有し、円周方向スピン配列を持つ表面磁区と軸方向にスピン配列を持つ中央部コア磁区の２相の磁区構造からなる磁性ワイヤ（２１、２２）に、周波数が０．２～４．０ＧＨｚで、磁性ワイヤ（２１、２２）表面に異方性磁界の１．５倍以上の円周方向磁界を発生させるに必要な強度のパルス電流を印加する。また、コイル（３）のコイルピッチは１０μｍ以下とする。

Description

超高感度マイクロ磁気センサ
　本発明は、立上がりパルス検波を採用することによりＧＳＲセンサの感度特性を改善する技術に関するものである。
　ここで、ＧＳＲセンサとは超高速スピン回転効果（英語表記；ＧＨｚ　Ｓｐｉｎ　Ｒｏｔａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ）を基礎にした超高感度マイクロ磁気センサという。
　高感度マイクロ磁気センサは、横型ＦＧセンサ、縦型ＦＧセンサ、ホールセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＭＩセンサ、ＧＳＲセンサ、高周波キャリアセンサなどがある。現在、これらのセンサはスマートフォン、自動車、医療、ロボットなどに広く採用されている。その中でもＧＳＲセンサは、感度面とサイズ面において優れており、最も注目されている。
　現在、生体内モーションデバイスのリモートコントロール実現のためにＧＳＲセンサを活用する３次元磁気センサを搭載して位置や方位を求める研究が進んでいる。
　モーションデバイスに搭載するためには、センササイズは小さければ小さいほど望ましいが、それに反比例して検出感度が低下する。さらに供給電源の制約もあって測定中の消費電力の低減が求められている。
特許第５８３９５２７号
　ＧＳＲセンサの検波方法には、立上がりパルス検波と立下りパルス検波の２通りの方法がある。前者は、磁界感度が後者の２．５倍ほど大きく、パルス時間を短くして消費電力を低減することができるが、直線性は１～２％程度で、後者の０．５％以下に比べて劣る。
　本発明の課題は、立上がりパルス検波の直線性を０．５％以下にして立上がりパルス検波の長所を引き出すことである。
ＧＳＲセンサのコイル出力電圧（以下、コイル電圧という。）は、パルス電流に依存する誘導電圧（ａ電圧という。）と外部の磁界に依存する電圧（ｂ電圧という。）の２つの電圧からなっている。立上がりパルス検波と立下りパルス検波の両者を比較した場合、立下りパルス検波の場合の方が２つの電圧のピークが近接していてパルス電流の影響を強く受ける。しかもａ電圧は、ＭＩ効果により磁界の影響で磁性ワイヤのインピーダンスが変化し、その結果、パルス電流に依存するａ電圧にも磁界の影響が重なるので簡単にキャンセルできない。
つまり、ａ電圧が磁界の影響を受けないのであれば、Ｈ＝０Ｇでａ電圧を測定し、それをキャンセルすれば正味のｂ電圧を検出することができる。
　立上がりパルス検波をしたコイル電圧からパルス電流に依存する誘起電圧を取り除く研究は、２０年前から取り組まれているが、いまだに解決しない難しい課題である。
　本発明者は、１個のコイルに２本の磁性ワイヤを設置して逆向きにパルス電流を流すと、Ｈ＝０Ｇのとき立上がりパルス検波のコイル誘導電圧が０になることを見出した（図７）。磁界Ｈがある場合において、電流を逆向きに流すと、コイル電圧は変化せず、ｂ電圧のみを検出していることがわかる（図８）。つまりａ電圧が消失しているように見える。
さらに、磁界を変化させてｂ電圧を測定したところ、磁界の正負に対して対称的に電圧が直線的に出力して、０．３％以下の優れた直線性が得られることを見出した。　
　磁界Ｈがゼロから変化した場合においても、ａ電圧が消失する理由は、２本ワイヤのインピーダンスの変化は電流の向きにかかわらず、磁界Ｈに対称的に変化するため両者のインピーダンスは常に同じで、両者に流れるパルス電流は同じとなり両者のコイルへの影響は磁場が変化してもキャンセルされることになるからであると考えられる（図９）。
　立上がりパルス検波の場合、立上がりと同時に検波するのでパルス時間を１ｎｓ（１ナノ秒）以下にすることができる。一方、立下りパルス検波の場合、立上がりコイル電圧が減衰し終わってから、立下りパルス検波を行なう必要があるのでパルス時間を１０ｎｓ程度維持する必要がある。よって立上がりパルス検波を採用するとパルス消費電流を１／１０以下にすることができる。
　本発明の磁性ワイヤ２本からなる素子のコイル電圧は、磁性ワイヤ１本からなる素子のコイル電圧に比べて２倍である。また、立上がりパルス検波のコイル電圧は、立下りパルス検波のコイル電圧の２．５倍である（図１０）。特許文献１に記載のＧＳＲセンサに比べて、同一サイズの素子の場合には５倍のコイル電圧が得られる。
　コイル電圧と外部磁界との関係については、特許文献１に記載のＧＳＲセンサにおける関係式と同じであることを確認している。すなわち、
　Ｖｓ＝Ｖｏ・２Ｌ・πＤ・ｐ・Ｎｃ・ｆ・ｓｉｎ（πＨ／２Ｈｍ）　（１）
　ここで、Ｖｓはコイル電圧、Ｖｏはワイヤ透磁率、飽和磁束密度のワイヤ素材の磁気特性およびパルス電流等で決まる比例定数、制御因子定数としては、Ｌはワイヤの長さ、Ｄはワイヤの直径、ｐはパルス電流の表皮深さ、Ｎｃはコイルの巻き数、ｆはパルス周波数、Ｈは外部磁界、Ｈｍはコイル出力電圧が最大値をとる外部磁界強度である。
　この式（１）の両辺を逆正弦変換して、その値を換算電圧Ｖ’とすると、
Ｖ’＝ａｒｃｓｉｎ（Ｖｓ／Ｖｏ・２Ｌ・πＤ・ｐ・Ｎｃ・ｆ）＝（π・１／２Ｈｍ）・Ｈ　（２）
Ｈ＝２Ｈｍ／π×Ｖ’　　（３）
として、式（３）からＨを求めることができる。
　Ｖ’は、磁界Ｈに対して－Ｈｍから＋Ｈｍまで直線的に変化する。測定レンジはＨｍとなり、逆正弦変換しない場合に比べると４倍程度拡大する。なお直線性Ｐは、Ｖｘ＝ａ（１－Δ）Ｈｘとして、Ｐ＝１００×Δ（％）と定義する（図１１）。
すなわち、Δ＝０の時の関係式Ｖｘ＝ａＨｘからのずれ量Δで直線性を定義する。
さらに直線性についてもＧＳＲセンサの立下りパルスのずれ量である０．５％よりも０．
２％と優れていることを確認した（図１２）。
ＧＳＲセンサは、磁性ワイヤとコイル内径との間隔を３μｍ以下として磁性ワイヤとコイルとの電磁結合を強化している。本発明においても磁性ワイヤ２本の間を除いて同様の関係を保つものとする。
電子回路は、特許文献１に記載の電子回路と同じ回路を採用する。磁性ワイヤに通電するパルス電流の換算周波数は０．２ＧＨｚ～４ＧＨｚ、パルス電流の強度は磁性ワイヤ表面に異方性磁界の１．５倍以上の円周方向磁界を発生させるのに必要な強度とする。
パルス通電時に発生するコイル電圧は、パルス対応型バッファー回路を介してサンプルホールド回路に送られる。コイルの巻き数Ｎｃが小さい場合には、直接サンプルホールド回路に送ることも可能である。
立上がりパルスの検波は電子スイッチにて行なうが、検波タイミングはコイル出力波形のピークタイミングで行なう。ａ電圧が存在しないので、ピーク電圧の時間的タイミングは磁界Ｈに依存せず一定である。しかしピークのタイミング時間は、ａ電圧が存在する場合、磁界Ｈに依存して変化するので、コイル出力波形のピークタイミングに合わせることは厳密にはできない。これが非直線性の原因となっている。
サンプルホールド回路のコンデンサ容量は４ｐＦ～１００ｐＦとする。望ましく電子スイッチのｏｎ－ｏｆｆはできる限り細かくしてコンデンサ容量も４ｐＦ～８ｐＦと小さくすることである。これによりピークタイミングの電圧を瞬時の電圧値としてコンデンサにホールドする。このホールドされたコンデンサ電圧はプログラミングアンプを介して出力される。
　立上がりパルス検波タイプのＧＳＲセンサは、同一素子サイズで５倍の磁界検出感度と１／１０以下のパルス消費電力を実現することができ、生体内のモーションデバイス搭載の磁気センサの大幅な小型化を可能とする。
実施形態および実施例におけるＧＳＲセンサ素子の平面図である。 図１におけるＡ１－Ａ２線に沿うＧＳＲセンサ素子の断面図である。 実施形態および実施例における電子回路図である。 実施形態および実施例におけるパルス時間とパルス電流の印加との関係　　図である。 実施形態および実施例におけるパルス電流を印加したときのコイル電圧の　　波形図である。 実施形態および実施例における出力波形図である。 外部磁界Ｈ＝０における２本の磁性ワイヤに逆向き（＋向きと－向き）にパ　　ルス電流を流したときの出力Ｖの図である。 外部磁界Ｈ＝－２Ｇ～＋２Ｇと変化させたときの出力Ｖの図である。 外部磁界ＨとインピーダンスＺとの関係図である。 磁性ワイヤ１本および２本における立上がりパルス検波および立下りパル　　ス検波のコイル電圧の出力図である。 外部磁界の変化と出力との関係における直線性Ｐの説明図である。 ＧＳＲセンサの立上がりパルスにおける磁界Ｈｘとずれ量との関係図であ　　る。
　本発明の実施形態は次の通りである。
なお、本発明の構成に、本明細書中から任意に選択した一つ又は二つ以上の構成を付加し得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求諸特性によって異なる。
本発明の超高感度マイクロ磁気センサであるＧＳＲセンサは、
基板上に導電性を有する磁界検出用磁性ワイヤ２本を近接配置し、磁性ワイヤ２本を一緒に巻回した周回コイルとワイヤ通電用の電極２個とコイル電圧検出用の電極２個を設置した磁界検出素子および磁性ワイヤにパルス電流を流す手段と２本の磁性ワイヤに逆向きにパルス電流を流した時に生じるコイル電圧を検知する回路とコイル電圧を外部磁界Ｈに変換する手段とからなり、
磁性ワイヤは、２０Ｇ以下の異方性磁界を有し、かつ円周方向スピン配列を持つ表面磁区と軸方向にスピン配列を持つ中央部コア磁区の２相の磁区構造を有してなり、
磁性ワイヤに通電するパルス電流は、該周波数は０．２ＧＨｚ～４．０ＧＨｚで、該ワイヤ表面に異方性磁界の１．５倍以上の円周方向磁界を発生させるのに必要な電流強度以上とし、
コイルはコイルピッチ１０μｍ以下である。コイル平均内径を３５μｍ以下が望ましい。
また、複数の対のワイヤを配置する場合は、コイルと磁性ワイヤとの間隔は１μｍ～５μｍとすることが望ましい。
また、本発明の超高感度マイクロ磁気センサであるＧＳＲセンサは、
磁性ワイヤにパルス電流を通電することによって、表面磁区内のワイヤ軸方向の磁界により軸方向に傾斜した円周方向スピンを超高速に一斉回転させて、その時に生じる超高速スピン回転現象による前記ワイヤの軸方向の磁化変化のみをコイル出力として取り出し、関係式（１）を使って磁界Ｈに変換するものである。
Ｖｓ＝Ｖｏ・２Ｌ・πＤ・ｐ・Ｎｃ・ｆ・ｓｉｎ（πＨ／２Ｈｍ）　（１）
ここで、Ｖｓはコイル出力電圧、Ｖｏは比例定数、制御因子定数としては、Ｌはワイヤの長さ、Ｄはワイヤの直径、ｐはパルス電流の表皮深さ、Ｎｃはコイルの巻き数、ｆはパルス周波数、Ｈｍはコイル出力電圧が最大値を取る時の外部磁界強度。
さらに、本発明の超高感度マイクロ磁気センサであるＧＳＲセンサの電子回路は、
パルス電流を発信するパルス発信回路、コイル電圧を入力する入力回路、パルス対応型バッファー回路およびコイル電圧の出力波形のピーク電圧を検波する電子スイッチとピーク電圧を保存する容量４～１００ｐＦのコンデンサとからなるサンプルホールド回路から構成され、プログラミングアンプにて増幅し、ＡＤ（アナログデジタル）変換する電子回路に接続するものである。
本発明の実施形態について、図１～図６を用いて詳細に説明する。
ＧＳＲセンサ素子（以下、素子という。）１は、基板１０の上に磁性ワイヤ２本（２１および２２）とその磁性ワイヤ２本を周回する１個のコイル３およびワイヤ通電用の２個の電極（２４およびと２５）とコイル電圧検出用の２個の電極（３３および３４）ならびに磁性ワイヤとワイヤ通電用電極との接続部、コイルとコイル電圧検出用電極との接続部からなる。また、素子１には磁性ワイヤ２本（２１および２２）に逆向きのパルス電流を流す手段２３からなる。そして、パルス電流を流した時に生じるコイル電圧を検知する回路５とコイル電圧を外部磁界に変換する手段から構成されている。外部磁界Ｈとコイル電圧Ｖｓは、上記の式（１）のような数学的関係で表される。
　＜素子の構造＞
　素子１の構造は、図１～図２に示す通りである。
　素子１のサイズは、基板１０のサイズである幅０．０７ｍｍ～０．４ｍｍ、長さ０．２５ｍｍ～１ｍｍからなる。素子１の中央部は、磁性ワイヤ２本（２１および２２）が平行に整列配置できるように幅２０～６０μｍ、深さ２～２０μｍの溝が基板１０に形成されている。２本の磁性ワイヤ（２１および２２）は近接しており磁性ワイヤの間隔は１～５μｍであり、磁性ワイヤ（２１および２２）同士は絶縁材料で隔離されていること、例えば絶縁性分離壁が好ましい。
　＜磁性ワイヤ＞
　磁性ワイヤ２は、ＣｏＦｅＳｉＢアモルファス合金の直径５～２０μｍである。磁性ワイヤ２の周囲は絶縁性材料、例えば絶縁性ガラスで被覆されていることが好ましい。長さは０．０７～１．０ｍｍである。
　磁性ワイヤ２の異方性磁界は２０Ｇ以下で、円周方向スピン配列を持つ表面磁区と軸方向にスピン配列を持つ中央部コア磁区の２相の磁区構造を有する。
　＜コイル＞
　コイル３は、コイル巻き数は６～１８０回、コイルピッチは５μｍが好ましい。コイル３と磁性ワイヤ２との間隔は３μｍ以下が好ましい。コイル平均内径は１０～３５μｍが好ましい。
　＜素子の製造方法＞
　素子の製造方法は、図２を用いて説明する。
　基板１０に形成されている溝１１に沿って下コイル３１と基板面上に電極配線を行なう。その後、溝１１の中央部に絶縁性分離壁４１を形成して２つの溝形状として、そこに２本のガラス被覆した磁性ワイヤ２１および２２をそれぞれ整列配置する。次いで、基板全面に絶縁性レジストを塗布する。こうして磁性ワイヤ２１および２２は溝１１内に固定される。この塗布の際に磁性ワイヤ２１および２２の上部は薄く塗布する。そこに上コイル３２をフォトリソ技術で形成する。
　なお、ガラス被覆していない磁性ワイヤ２を用いる場合には、下コイル３１と磁性ワイヤ２１および２２とが電気的な接触が生じないように予め絶縁性材料４を塗布しておくことである。
　コイルの作製は、基板１０内に形成された溝１１の溝面および溝１１の両側に沿って凹形状の下コイル３１が形成されている。凸形状の上コイル３２はジョイント部３３を介して下コイルと電気的接合がされ、らせん状のコイル３となる。
　２本の磁性ワイヤ２１および２２の端部については、絶縁被膜のガラスを除去して金属蒸着による電気的接続ができるようにする。
　＜磁性ワイヤおよびコイルの配線構造＞
　磁性ワイヤ２の配線構造は、図１に示すように、ワイヤ入力電極（＋）２４は磁性ワイヤ２１の上部と接続され、磁性ワイヤ２１の下部はワイヤ連結部２３を介して磁性ワイヤ２２の下部と接続されている。磁性ワイヤ２２の上部はワイヤ出力電極（－）２５と接続されている。このワイヤ連結部２３により、磁性ワイヤ２１では上部から下部への下向きのパルス電流が流れ、磁性ワイヤ２２では下部から上部への上向き（磁性ワイヤ２１とは逆向きになる。）のパルス電流を流すことができる。
　コイル３の配線構造は、図１に示すように、コイル出力電極（＋）３３はコイル３の下端部と接続され、コイル３の上端部はコイルグランド電極（－）３４と接続されている。
　＜電子回路＞
　電子回路５は、パルス電流を発信するパルス発信回路５１、コイル電圧を入力する入力回路５３、パルス対応型バッファー回路５４、コイル電圧の出力波形のピーク電圧を検波する電子スイッチ５６とピーク電圧を保持する容量４～１００ｐＦのコンデンサとからなるサンプルホールド回路、および増幅器５８のプログラミングアンプにて増幅してＡＤ変換を行なう。
　また、電子回路５のコイル電圧を出力するＧＳＲセンサ素子が接続されている。
　パルス電流の換算周波数は０．２～４ＧＨｚにて、パルス電流の強度は５０～２００ｍＡ、パルス時間は０～２ｎｓｅｃである。図４には、ＧＳＲセンサ素子にパルス電流を通電した時の通電時間の経過とパルス電流の印加の関係を表している。この図４の例では、通電を開始すると０．５ｎｓｅｃで立上がり、その印加状態で所定のパルス時間０．５ｎｓｅｃを保持し、通電を遮断すると０．５ｎｓｅｃで立ち下がる。
　＜コイル電圧の波形＞
　図５には、上記のパルス電流を通電した際のコイル電圧の波形図を示す。
　本発明では、ピーク電圧のタイミングを検波する。電子スイッチはｏｎ－ｏｆｆからなりその開閉時間は０．１～１．５ｎｓｅｃで繰り返す。
　サンプルホールド回路のコンデンサ容量は４～１００ｐＦとし、電子回路のＡＤ変換は１４～１６ビットである。なお、電子スイッチのｏｎ－ｏｆｆを細かくするためにはコンデンサ容量は４～８ｐＦが好ましい。
　コイル出力は、図６に示すように正弦波出力にて測定レンジ３～１００Ｇで、その感度は５０ｍＧ／Ｇ～３Ｖ／Ｇである。直線性は０．３％以下である。
実施例に係るＧＳＲセンサ素子の平面図を図１に示し、その断面図を図２に示す。また電子回路を図５に示す。本発明のＧＳＲセンサは、磁性ワイヤ２本（２１および２２）と磁性ワイヤ２本をまとめて周回する１個のコイル３およびワイヤ通電用の２個の電極（２４および２５）とコイル電圧検出用の電極（３３および３４）から構成されるＧＳＲセンサ素子１と、磁性ワイヤ２にパルス電流を流す手段とパルス電流を流した時に生じるコイル電圧を検知する回路とコイル電圧を外部磁界Ｈに変換する手段とから構成されている。外部磁界Ｈとコイル電圧は、式（１）に示す数学的関係で表される。
素子１のサイズは、長さ０．１２ｍｍ、幅０．２０ｍｍにて基板１０の溝１１の幅は４０μｍ、深さ８μｍである。ワイヤ間隔は３μｍである。
磁性ワイヤ（２１および２２）は、ＣｏＦｅＳｉＢアモルファス合金の直径１０μｍ、厚み１μｍ以下のガラス被覆がされており、長さ０．１２ｍｍのワイヤである。
異方性磁界は１５Ｇである。
コイル３は、コイルピッチ５μｍにて巻き数は１４回、コイル３の平均内径は３０μｍでコイル３と磁性ワイヤ２との間隔は２μｍである。
素子の構造は、図２に示すように、ガラス被覆された磁性ワイヤ（２１および２２）の直径の半分程度を基板１０に形成された溝１１に埋設し、溝１１の内面には下コイル３１を配置し、磁性ワイヤの上部に上コイル３２を配置し、両者の間には絶縁性樹脂で固定して基板平面上でジョイント部３３にて接合した。
コイル３の両端部は、それぞれコイル電極との間は導電性金属蒸着膜で電気的接続部を設けた。
磁性ワイヤ２と電極は、磁性ワイヤの端部の上面部のガラス被覆材料を除去した後、被覆除去されたワイヤ面と電極との間を導電性金属蒸着膜で電気的接合部を設けた。
また、２本の磁性ワイヤ２１と磁性ワイヤ２２との連結部２３も同様の処理により電気的接続を行なった。
ＧＳＲセンサ素子１を電子回路５に搭載して、パルス発信回路５１から換算周波数１ＧＨｚ、パルス電流の強度１２０ｍＡにてパルス幅０．８ｎｎｓｅｃで通電した。その際の電子スイッチのｏｎ－ｏｆｆの間隔は０．２ｎｓｅｃである。サンプルホールド回路のコンデンサ容量は６ｐＦである。
ＡＤ変換により１６ビットが得られた。また、正弦波出力は、測定レンジ９０Ｇにて感度は２００ｍＶを得ることができた。その時の消費電力は０．３ｍＷで、直線性は０．２％が得られた。
本発明は、ＧＳＲセンサのさらなる高感度化、低消費電力化を実現するもので、生体内のモーションデバイスのように超小型で高性能を要求される用途で使用が期待される。
１：ＧＳＲセンサ素子、１０：基板、１１：溝、
２：磁性ワイヤ、２１：磁性ワイヤ２本のうちの１本、２２：磁性ワイヤ２本のうちの他の１本、２３：ワイヤ連結部、２４：ワイヤ入力電極（＋）、２５：ワイヤ出力電極（－）、３：コイル、３１：下コイル、３２：上コイル、３３：ジョイント部、３４：コイル出力
電極（＋）、３５：コイルグランド電極（－）、
４：絶縁性樹脂、４１：絶縁性分離壁、
５：電子回路、５１：パルス発信回路、５２：ＧＳＲセンサ素子、５３：入力側回路、５４：バッファー回路、５５：サンプルホールド回路、５６：電子スイッチ、５７：コンデンサ、５８：増幅器

Claims (3)

  1. 基板上に導電性を有する磁界検出用磁性ワイヤ２本を近接配置し、前記磁性ワイヤ２本を一緒に巻回した周回コイルとワイヤ通電用の電極２個とコイル電圧検出用電極２個を設置した磁界検出素子および前記磁性ワイヤにパルス電流を流す手段と前記２本の磁性ワイヤに逆向きにパルス電流を流した時に生じるコイル電圧を検知する回路とコイル電圧を外部磁界Ｈに変換する手段とからなる磁気センサにおいて、
    前記磁性ワイヤは、２０Ｇ以下の異方性磁界を有し、かつ円周方向スピン配列を持つ表面磁区と軸方向にスピン配列を持つ中央部コア磁区の２相の磁区構造を有してなり、
    前記磁性ワイヤに通電するパルス電流は、該周波数は０．２ＧＨｚ～４．０ＧＨｚで、該ワイヤ表面に異方性磁界の１．５倍以上の円周方向磁界を発生させるのに必要な電流強度以上とし、
    前記コイルはコイルピッチ１０μｍ以下とすることを特徴とする超高感度マイクロ磁気センサ。
  2. 請求項１に記載の超高感度マイクロ磁気センサにおいて、
    前記磁性ワイヤに前記パルス電流を通電することによって、前記表面磁区内のワイヤ軸方向の磁界により軸方向に傾斜した円周方向スピンを超高速に一斉回転させて、その時に生じる超高速スピン回転現象による前記ワイヤの軸方向の磁化変化のみをコイル出力として取り出し、関係式（１）を使って磁界Ｈに変換することを特徴とする超高感度マイクロ磁気センサ。
    Ｖｓ＝Ｖｏ・２Ｌ・πＤ・ｐ・Ｎｃ・ｆ・ｓｉｎ（πＨ／２Ｈｍ）　（１）
    ここで、Ｖｓはコイル出力電圧、Ｖｏは比例定数、制御因子定数としては、Ｌはワイヤの長さ、Ｄはワイヤの直径、ｐはパルス電流の表皮深さ、Ｎｃはコイルの巻き数、ｆはパルス周波数、Ｈｍはコイル出力電圧が最大値を取る時の外部磁界強度。
  3. 請求項１に記載の超高感度マイクロ磁気センサにおいて、
    電子回路は、前記パルス電流を発信するパルス発信回路、入力側回路、前記コイル電圧を入力するパルス対応型バッファー回路および前記コイル電圧の出力波形のピーク電圧を検波する電子スイッチと前記ピーク電圧を保存する容量４～１００ｐＦのコンデンサとからなるサンプルホールド回路から構成され、プログラミングアンプにて増幅し、ＡＤ変換する電子回路に接続することを特徴とする超高感度マイクロ磁気センサ。
PCT/JP2018/019392 2017-06-16 2018-05-18 超高感度マイクロ磁気センサ WO2018230262A1 (ja)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880039861.7A CN110832336B (zh) 2017-06-16 2018-05-18 超灵敏微磁传感器
EP18818060.8A EP3640658B1 (en) 2017-06-16 2018-05-18 Ultra high-sensitivity micro magnetic sensor
CA3067330A CA3067330C (en) 2017-06-16 2018-05-18 Ultra high-sensitivity micro magnetic sensor
SG11201911920VA SG11201911920VA (en) 2017-06-16 2018-05-18 Super high-sensitivity micro magnetic sensor
KR1020197036711A KR102393394B1 (ko) 2017-06-16 2018-05-18 초고감도 마이크로 자기 센서
IL271080A IL271080B2 (en) 2017-06-16 2018-05-18 Magnetic micro sensor with very high sensitivity
BR112019024956-7A BR112019024956B1 (pt) 2017-06-16 2018-05-18 Microssensor magnético com ultra alta sensibilidade
AU2018284779A AU2018284779B2 (en) 2017-06-16 2018-05-18 Ultra high-sensitivity micro magnetic sensor
RU2019138531A RU2746978C1 (ru) 2017-06-16 2018-05-18 Сверхвысокочувствительный магнитный микродатчик
US16/714,830 US10989768B2 (en) 2017-06-16 2019-12-16 Ultra high-sensitivity micro magnetic sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-119171 2017-06-16
JP2017119171A JP7262885B2 (ja) 2017-06-16 2017-06-16 超高感度マイクロ磁気センサ

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/714,830 Continuation US10989768B2 (en) 2017-06-16 2019-12-16 Ultra high-sensitivity micro magnetic sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018230262A1 true WO2018230262A1 (ja) 2018-12-20

Family

ID=64660401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/019392 WO2018230262A1 (ja) 2017-06-16 2018-05-18 超高感度マイクロ磁気センサ

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10989768B2 (ja)
EP (1) EP3640658B1 (ja)
JP (1) JP7262885B2 (ja)
KR (1) KR102393394B1 (ja)
CN (1) CN110832336B (ja)
AU (1) AU2018284779B2 (ja)
CA (1) CA3067330C (ja)
IL (1) IL271080B2 (ja)
RU (1) RU2746978C1 (ja)
SG (1) SG11201911920VA (ja)
WO (1) WO2018230262A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021032875A (ja) * 2019-08-15 2021-03-01 ナノコイル株式会社 応力インピーダンスセンサ素子および応力インピーダンスセンサ
JP2021056155A (ja) * 2019-10-01 2021-04-08 ナノコイル株式会社 ひねり応力センサ素子およびひねり応力センサ

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7262886B2 (ja) * 2017-07-21 2023-04-24 朝日インテック株式会社 超小型高感度磁気センサ

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5839527B2 (ja) 1977-04-20 1983-08-30 東京光学機械株式会社 離隔式検眼装置
WO2009044820A1 (ja) * 2007-10-02 2009-04-09 Aichi Steel Corporation マグネトインピーダンス素子およびマグネトインピーダンスセンサ
WO2010102376A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Quantec Geoscience Limited Very low noise magnetometer
WO2014115765A1 (ja) * 2013-01-25 2014-07-31 マグネデザイン株式会社 磁気検出装置
WO2015060344A1 (ja) * 2013-10-22 2015-04-30 国立大学法人九州大学 勾配磁界センサ
JP5839527B1 (ja) * 2015-02-16 2016-01-06 マグネデザイン株式会社 超高感度マイクロ磁気センサ
JP2016003866A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 マグネデザイン株式会社 Ｚ軸用ｇｍｉ素子および超薄型３次元ｇｍｉセンサ
WO2017061513A1 (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 愛知製鋼株式会社 微小磁性体検知センサおよび異物検知装置
WO2017213003A1 (ja) * 2016-06-09 2017-12-14 愛知製鋼株式会社 マグネトインピーダンスセンサ

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3911389A (en) * 1974-03-21 1975-10-07 Us Transport Magnetic gradient vehicle detector
DE3240478A1 (de) * 1982-11-02 1984-05-03 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Sensor zum erfassen von magnetfeldverzerrungen bzw. aus diesen ableitbaren messgroessen
US5442283A (en) * 1993-09-03 1995-08-15 Allegro Microsystems, Inc. Hall-voltage slope-activated sensor
EP0892276A3 (en) * 1997-07-14 2001-05-30 Alps Electric Co., Ltd. Magnetic sensor
JP4007464B2 (ja) * 1997-10-06 2007-11-14 Ｔｄｋ株式会社 磁気探知装置
JP2001296127A (ja) * 2000-04-13 2001-10-26 Aichi Steel Works Ltd 磁場検出装置
JP2003004831A (ja) * 2001-04-17 2003-01-08 Hitachi Metals Ltd 直交フラックスゲート型磁気センサ
US7145331B2 (en) * 2001-07-19 2006-12-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic sensor having a closed magnetic path formed by soft magnetic films
JP4529783B2 (ja) * 2005-04-25 2010-08-25 愛知製鋼株式会社 マグネト・インピーダンス・センサ素子
US8027714B2 (en) * 2005-05-27 2011-09-27 Magnetecs, Inc. Apparatus and method for shaped magnetic field control for catheter, guidance, control, and imaging
EP1746430A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-24 Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. Orthogonal fluxgate magnetic field sensor
US7755360B1 (en) * 2005-10-24 2010-07-13 Seektech, Inc. Portable locator system with jamming reduction
US7535221B2 (en) * 2006-03-17 2009-05-19 Citizen Holdings Co., Ltd. Magnetic sensor element and electronic directional measuring device
CN101568847B (zh) * 2006-11-27 2012-02-01 Nxp股份有限公司 磁场传感器电路
JP4650591B2 (ja) * 2008-03-28 2011-03-16 愛知製鋼株式会社 感磁ワイヤ、マグネトインピーダンス素子およびマグネトインピーダンスセンサ
JP4725600B2 (ja) * 2008-06-10 2011-07-13 愛知製鋼株式会社 マグネトインピーダンスセンサ素子
CN101320081B (zh) * 2008-07-09 2010-08-11 东南大学 一种微机电系统磁场传感器及测量方法
US9222992B2 (en) * 2008-12-18 2015-12-29 Infineon Technologies Ag Magnetic field current sensors
JP4655247B2 (ja) * 2009-04-23 2011-03-23 愛知製鋼株式会社 超高感度マグネトインピーダンスセンサ
US20130142566A1 (en) * 2010-06-08 2013-06-06 Min-Feng Yu Electrochemical methods for wire bonding
US9551772B2 (en) * 2011-01-06 2017-01-24 University Of Utah Research Foundation Organic magnetic field sensor
CN102426344B (zh) * 2011-08-30 2013-08-21 江苏多维科技有限公司 三轴磁场传感器
WO2013040446A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York High-precision ghz clock generation using spin states in diamond
EP2748623B1 (en) * 2011-12-02 2016-09-07 Koninklijke Philips N.V. Coil arrangement for mpi
JP2013205308A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Hioki Ee Corp 磁界センサ
CN103730569A (zh) * 2014-01-20 2014-04-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种纵向驱动式磁阻抗元件
CN104049224B (zh) * 2014-06-25 2016-08-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种磁力矩器标定线圈及方法
CN204241670U (zh) * 2014-12-17 2015-04-01 王国安 基于非晶态合金材料的高灵敏度磁场传感器
RU2582488C1 (ru) * 2015-03-05 2016-04-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Двухпроводной дифференциальный магнитоимпедансный датчик
JP6021238B1 (ja) * 2015-10-11 2016-11-09 マグネデザイン株式会社 グラジオセンサ素子およびグラジオセンサ
CN105911487B (zh) * 2016-04-14 2018-12-14 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种超导磁传感器探测线圈及探测器
CN106154187B (zh) * 2016-06-22 2019-01-11 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种三阶梯度线圈及探测器
JP6864413B2 (ja) * 2017-06-05 2021-04-28 朝日インテック株式会社 Ｇｓｒセンサ素子

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5839527B2 (ja) 1977-04-20 1983-08-30 東京光学機械株式会社 離隔式検眼装置
WO2009044820A1 (ja) * 2007-10-02 2009-04-09 Aichi Steel Corporation マグネトインピーダンス素子およびマグネトインピーダンスセンサ
WO2010102376A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Quantec Geoscience Limited Very low noise magnetometer
WO2014115765A1 (ja) * 2013-01-25 2014-07-31 マグネデザイン株式会社 磁気検出装置
WO2015060344A1 (ja) * 2013-10-22 2015-04-30 国立大学法人九州大学 勾配磁界センサ
JP2016003866A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 マグネデザイン株式会社 Ｚ軸用ｇｍｉ素子および超薄型３次元ｇｍｉセンサ
JP5839527B1 (ja) * 2015-02-16 2016-01-06 マグネデザイン株式会社 超高感度マイクロ磁気センサ
WO2017061513A1 (ja) * 2015-10-06 2017-04-13 愛知製鋼株式会社 微小磁性体検知センサおよび異物検知装置
WO2017213003A1 (ja) * 2016-06-09 2017-12-14 愛知製鋼株式会社 マグネトインピーダンスセンサ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021032875A (ja) * 2019-08-15 2021-03-01 ナノコイル株式会社 応力インピーダンスセンサ素子および応力インピーダンスセンサ
JP2021056155A (ja) * 2019-10-01 2021-04-08 ナノコイル株式会社 ひねり応力センサ素子およびひねり応力センサ

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018284779A1 (en) 2020-01-02
AU2018284779B2 (en) 2021-09-09
JP7262885B2 (ja) 2023-04-24
US10989768B2 (en) 2021-04-27
RU2746978C1 (ru) 2021-04-22
JP2019002851A (ja) 2019-01-10
IL271080A (en) 2020-01-30
EP3640658B1 (en) 2023-08-09
EP3640658A1 (en) 2020-04-22
CN110832336B (zh) 2022-02-25
KR20200007886A (ko) 2020-01-22
IL271080B1 (en) 2023-05-01
KR102393394B1 (ko) 2022-05-02
CN110832336A (zh) 2020-02-21
IL271080B2 (en) 2023-09-01
SG11201911920VA (en) 2020-01-30
CA3067330A1 (en) 2018-12-20
CA3067330C (en) 2022-07-19
EP3640658A4 (en) 2021-03-24
BR112019024956A2 (pt) 2020-06-23
US20200116803A1 (en) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9857436B2 (en) High sensitive micro sized magnetometer
JP6864413B2 (ja) Ｇｓｒセンサ素子
JP4655162B2 (ja) マグネトインピーダンス素子およびマグネトインピーダンスセンサ
WO2018230262A1 (ja) 超高感度マイクロ磁気センサ
CN104297548B (zh) 电流传感器
JP7062216B2 (ja) 超薄型高感度磁気センサ
US20160116551A1 (en) Magneto-impedance sensor element with electromagnetic coil and magneto-impedance sensor with electromagnetic coil
CN109444513A (zh) 一种双磁芯低温漂霍尔电流传感器
US11262419B2 (en) Ultra-small and high-sensitivity magnetic sensor
JP6106909B2 (ja) 電流センサ
US20120019241A1 (en) Magnetic field sensor device, corresponding production method, and magnetic field measuring method
WO2017126397A1 (ja) 磁気センサー
JP6451362B2 (ja) 磁気抵抗効果デバイス
JP2011053160A (ja) 磁気検出センサ
BR112019024956B1 (pt) Microssensor magnético com ultra alta sensibilidade
RU2015133734A (ru) Комбинированный магниторезистивный датчик
JP2015187584A (ja) 電流センサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18818060

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112019024956

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197036711

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3067330

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018284779

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20180518

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018818060

Country of ref document: EP

Ref document number: 2019138531

Country of ref document: RU

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018818060

Country of ref document: EP

Effective date: 20200116

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112019024956

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20191127