(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスとセラミックの原料粉を主成分とする絶縁層用の生シートを作製する工程と、ハード磁性粉を主成分とするハード磁性層用の生シートを作製する工程と、前記２種類の生シートを張り合わせる工程と、前記張り合わせた生シートの絶縁層用の生シート上に導電ペーストとガラスグレーズ用ガラスペーストを印刷し乾燥する工程と、高温で焼成する工程と、得られた基板のガラスグレーズ面側に磁気抵抗効果薄膜を所定形状の感磁部として形成する工程と、この基板を個片に分割する工程と、この個片を磁場中に保持する工程とを有する磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２】
２種類の生シートを張り合わせる工程が、ハード磁性粉を主成分とするハード磁性層用の生シートを、ガラスとセラミックの原料粉を主成分とする絶縁層用の生シートで挟持して張り合わせる工程である請求項１記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項３】
ハード磁性粉を主成分とするハード磁性層用の生シートを作製する工程が、ハード磁性粉を主成分とするペーストを印刷する工程である請求項１記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項４】
ガラスとセラミックの原料粉を主成分とする絶縁層用の生シートを作製する工程と、ハード磁性粉を主成分とするハード磁性層用の生シートを作製する工程と、前記２種類の生シートを張り合わせる工程と、前記張り合わせた生シートの絶縁層用の生シート上に導電ペーストとガラスグレーズ用ガラスペーストを印刷し乾燥する工程と、高温かつ磁場中で焼成する工程と、得られた基板のガラスグレーズ面側に磁気抵抗効果薄膜を所定形状の感磁部として形成する工程と、この基板を個片に分割する工程とを有する磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項５】
２種類の生シートを張り合わせる工程が、ハード磁性粉を主成分とするハード磁性層用の生シートを、ガラスとセラミックの原料粉を主成分とする絶縁層用の生シートで挟持して張り合わせる工程である請求項４記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項６】
ハード磁性粉を主成分とするハード磁性層用の生シートを作製する工程が、ハード磁性粉を主成分とするペーストを印刷する工程である請求項４記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁場を作用させた時に電気抵抗値が変化するという性質を利用して磁気の検出、磁性体の存在や移動の検出を行なう磁気抵抗効果素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗効果素子には、磁気抵抗効果薄膜がパーマロイなどであってバイアス磁場を必要としないタイプと、同薄膜がニッケルコバルトなどであってバイアス磁場を必要とするタイプがある。
【０００３】
以下、後者のタイプについて述べる。
バイアス磁場は、１）測定しようとする磁場の極性を判別すること、２）磁場変化を検出する領域にヒステリシスを持たせずかつ直線性を得ること、を目的として、動作点を移動させるために印加される。
【０００４】
バイアス印加方法としては、古くは電流線からの磁場による電流方式、永久磁石による磁石方式があり、新しくは、たとえば、特開昭５７−１３１０７８号公報、特開平１−２７４１７５号公報に示すように、ハード磁性粉を樹脂などのバインダーで分散したものを塗布固着する方式（以下、磁石粉樹脂方式という）が考えられている。
【０００５】
出力の大きさは、基本的には磁気抵抗変化率で決まる。主要因は材料組成であるが、パターン構造、下地基板材質、工法などにも影響される。高出力の要求に対しては、工法的には磁場印加状態で磁気抵抗効果薄膜を蒸着するいわゆる磁場中蒸着がよく行われる。磁場印加方法には、電流方式や、磁石方式などがある。一方、高出力よりコストを優先する場合は、磁場印加を行わない蒸着（以下、通常の蒸着という）で磁気抵抗効果薄膜が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来のバイアス磁場の構成では、電流方式においては、１）消費電力が大きい、２）サイズが大きい、などの問題がある。磁石方式においては、１）素子との接着を接着剤などで行う場合、特に熱衝撃や耐湿性などの環境変化に対して、その接着強度が小さい、２）接着剤の耐熱性により素子使用温度の上限が低くなる、３）機械的方法で固定した場合、接続箇所分のサイズが大きくなる、などの問題がある。磁石粉樹脂方式においては、１）磁石粉量が少ないため、小形では強磁場が得られない、２）樹脂の耐熱性により素子使用温度の上限が低くなる、などの問題がある。さらに、いずれの方式においても、個片にしてから磁場を取り付ける工程が必要となるのでコストがかかるという問題がある。
【０００７】
また、上記のような従来の高出力化に対する製造方法の構成では、真空蒸着機と磁場印加装置との組み合わせが必要なため、合成した設備は大がかりで複雑になる。従って、１）装置代そのものが高価になる、２）真空蒸着機中の薄膜蒸着域に磁場印加装置を置くことになるので、製品の蒸着スペースが減り製品の取り数が少なくなる、などにより高出力の引き換えに高コストになるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、バイアス磁場の構成については、１）素子駆動に対して電力が不必要、２）サイズが小さい、３）素子とバイアス磁場との接着強度が大きい、４）素子使用温度の上限が高い、５）強磁場が得られる、６）低コストである、を満足する磁気抵抗効果素子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、高出力化に対する製造方法の構成については、１）低コストである、２）磁気抵抗変化率が大きい、を満足する磁気抵抗効果素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のバイアス磁場を有する磁気抵抗効果素子の製造方法は、ガラスとセラミックの原料粉を主成分とする絶縁層用の生シートを作製する工程と、ハード磁性粉を主成分とするハード磁性層用の生シートを作製する工程と、前記２種類の生シートを張り合わせる工程と、前記張り合わせた生シートの絶縁層用の生シート上に導電ペーストとガラスグレーズ用ガラスペーストを印刷し乾燥する工程と、高温で焼成する工程と、得られた基板のガラスグレーズ面側に磁気抵抗効果薄膜を所定形状の感磁部として形成する工程と、この基板を個片に分割する工程と、この個片を磁場中に保持する工程とを有するものである。
【００１２】
さらに、本発明の高出力を有する磁気抵抗効果素子の製造方法は、ガラスとセラミックの原料粉を主成分とする絶縁層用の生シートを作製する工程と、ハード磁性粉を主成分とするハード磁性層用の生シートを作製する工程と、前記２種類の生シートを張り合わせる工程と、前記張り合わせた生シートの絶縁層用の生シート上に導電ペーストとガラスグレーズ用ガラスペーストを印刷し乾燥する工程と、高温かつ磁場中で焼成する工程と、得られた基板のガラスグレーズ面側に磁気抵抗効果薄膜を所定形状の感磁部として形成する工程と、この基板を個片に分割する工程とを有するものである。
【００１３】
【作用】
本発明のバイアス磁場を有する磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、１）バイアス磁場としてハード磁性体を使用するため、素子駆動に対して電力が不必要となる。２）バイアス磁性体の製法上、磁性焼結体とバインダー中に磁性粉が存在するものとの構造差を発生する、即ち、磁性体の密度が大きくなるので磁石粉樹脂方式より強磁場が得られる。３)絶縁体と磁性体が焼成反応におけるガラス拡散によって接合するので、（１）別途接着手段・工程や固定のための治具が不必要となるので小形化と低コスト化ができる。（２）基板と磁性体との接着強度が大きくなる。（３）接着部はガラス転移点より低温では熱的に安定であるので、素子使用温度が高くなる。
【００１４】
また、高出力を有する磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、１）下地基板が従来の磁場印加設備のかわりとなり、その磁場が蒸着中の強磁性体金属へ印加されながら薄膜が形成されるので、磁気抵抗効果薄膜中のスピンの磁気的配向が向上したものが得られて磁気抵抗変化率が大きくなる。２）蒸着機中に磁場印加設備を必要とせず、設備代分が低コストになる。３）同様に、蒸着機中に磁場印加設備のためのスペースを必要としないので１バッチ当たりの製品の取り数が増加して低コストになる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１の磁気抵抗効果素子の製造方法およびこの製造方法によって得られた磁気抵抗効果素子について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１、図２において、本実施例における磁気抵抗効果素子は、ほう珪酸ガラスとアルミナを主成分とする絶縁層１の下面にバリウム、ストロンチウム、鉄などを主元素とするフェライト系の、たとえば、バリウムフェライトからなるハード磁性層２が形成され、絶縁層１の上面にほう珪酸系のガラスグレーズ層３が形成され、ガラスグレーズ層３の上に、ニッケル、コバルトを主成分とする二種以上の元素からなる、たとえば、ニッケル鉄コバルトからなる、細いストライプを繰り返し折り返したような所定形状の磁気抵抗効果薄膜４が形成され、絶縁層１の内部と表裏面上に、たとえば、白金の導体メタライズ層５が磁気抵抗効果薄膜４と接続して形成され、導体メタライズ層５は電流供給端子（＋）６、ＧＮＤ７、出力端子（中間端子）８と９となっている。
【００１７】
絶縁層１は、ほう珪酸ガラスとアルミナの比が１０：９０〜７０：３０であれば良い。ガラスが１０未満であると絶縁層１とハード磁性層２の接着強度が不十分となり、ガラスが７０より多いと基板強度が弱くなり、いずれも製品として成り立たない。
【００１８】
ガラスグレーズ層３は、表面粗度Ｒａが０．２０μｍ未満であれば良い。表面粗度Ｒａが０．２０μｍ以上の場合、十分な磁気抵抗変化が得られない。
【００１９】
導体メタライズ層５は、上記白金以外にも、銀、パラジウム、金などの単体や、上記金属の組み合わせであって組成比が異なるものでも構わない。
【００２０】
次に本発明の実施例１の製造方法について説明する。
ほう珪酸ガラス粉末とアルミナ粉末を配合して無機成分とし、有機バインダとしてポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなど、可塑剤としてジブチルフタレート（ＤＢＰ）、溶剤としてトルエンとエタノールの混合液、分散剤としてオレイン酸を混合し、湿式微粉砕を行ってスラリーとした後、真空脱気処理によりスラリーから気泡を除去し、粘度調整を行った。スラリーをドクターブレードを用いてポリエステル支持体上に塗布し、炉を通して乾燥し、０．３ミリの厚さの絶縁層用の生シートを作製した。さらに、所定位置にパンチ、金型などでスルーホールを形成した（以下、シートＡという）。
【００２１】
バリウムと鉄の塩を主な出発原料に、共沈法、水熱合成法などで超微粒子粉を得た後、７００〜１０００℃で焼成してバリウムフェライト粉を得た。これを無機成分として、上記有機バインダと可塑剤と分散剤と溶剤と共に湿式微粉砕を行ってスラリーを得た。スラリーから気泡を除去し、粘度調整を行った。スラリーをドクターブレードを用いてポリエステル支持体上に塗布し、炉を通して乾燥し、１ミリの厚さのバリウムフェライトのハード磁性層用の生シートを作製した。さらに、所定形状に切断加工した（以下、シートＢという）。
【００２２】
シートＡとシートＢを張り合わせ８０℃、２００kg／cm2で圧着して一枚のシートを得た（以下、シートＣという）。
【００２３】
シートＣの絶縁層側にほう珪酸ガラスを無機成分とするガラスペーストを所定パターンに印刷し乾燥し、さらに、たとえば白金を無機成分とする導体ペーストを所定パターンに印刷し乾燥し、シートを焼成し基板を得た。焼成温度は、そのピーク温度が８００〜１３００℃であれば構わない。欲しいバイアス量、基板強度などに応じて変更される。
【００２４】
また、焼成の時期と回数は上記に限定されず、たとえばシートＣ焼成後、導体ペースト、ガラスペーストの印刷と乾燥を行って再度焼成しても構わない。
【００２５】
なお、各生シートの厚みは上記で固定のものではない。欲しいバイアス量、サイズ、基板強度などに応じて変更される。
【００２６】
得られた基板を真空蒸着機に設置し、所定の真空度に排気した後、基板表面にニッケル鉄コバルトを０．１μｍの厚さで蒸着し、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離を経て、幅が１０μｍのニッケル鉄コバルトでストライプを折り返したような形状の感磁パターンを得た。所定のチップサイズに基板を分割した後、チップを着磁機にセットし、強磁場を印加し着磁した。
【００２７】
以上のように構成された磁気抵抗効果素子について、従来例の磁気抵抗効果素子を比較対象に、絶縁層とハード磁性層との接着強度として当社規格の信頼性試験後の剥離数、素子使用限界温度、バイアス量を評価した。従来例には、磁石方式（永久磁石と基板を接着剤でとめたもの）と磁石粉樹脂方式を用いた。
【００２８】
結果を（表１）に示す。
【００２９】
【表１】
0003728766.tif 000002
【００３０】
（表１）より明らかなように、本発明の磁気抵抗効果素子は従来例の磁気抵抗効果素子より、絶縁層とハード磁性層の接着強度、素子使用限界温度にすぐれ、バイアス量が同等以上であることがわかる。
【００３１】
以上のように本実施例によれば、１）バイアス磁場印加に対して電力が不必要、２）強磁場が得られる、３）サイズが小さい、４）素子とバイアス磁場との接着強度が大きい、５）素子使用限界温度が高い、６）低コストである、を満足する磁気抵抗効果素子およびその製造方法が実現できた。
【００３２】
（実施例２）
以下、本発明の実施例２の磁気抵抗効果素子の製造方法およびこの製造方法によって得られた磁気抵抗効果素子について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図３、図４において、本実施例における磁気抵抗効果素子は、ほう珪酸ガラスとアルミナを主成分とする絶縁層１の下面にバリウム、ストロンチウム、鉄などを主元素とするフェライト系の、たとえば、バリウムフェライトからなるハード磁性層２が形成され、さらにハード磁性層２の下面にも絶縁層１がハード磁性層２を挟持するように形成されている。そして絶縁層１の上にほう珪酸系のガラスグレーズ層３が形成され、ガラスグレーズ層３の上に、ニッケル、コバルトを主成分とする二種以上の元素からなる、たとえば、ニッケルコバルトからなる、細いストライプを繰り返し折り返したような所定形状の磁気抵抗効果薄膜４が形成され、絶縁層１の表面上に、たとえば、銀：パラジウムの比が８０：２０の導体メタライズ層５が磁気抵抗効果薄膜４と接続して形成され、導体メタライズ層５は電流供給端子（＋）６、ＧＮＤ７、出力端子（中間端子）８と９となっている。
【００３４】
絶縁層１は、ほう珪酸ガラスとアルミナの比が１０：９０〜７０：３０であれば良い。
【００３５】
ガラスグレーズ層３は、表面粗度Ｒａが０．２０μｍ未満であれば良い。
導体メタライズ層５は、ガラスが上記銀とパラジウムの比が８０：２０のもの以外にも、その組成比が異なるものや、銀、パラジウム、金などでも構わない。
【００３６】
上記磁気抵抗効果素子の製造方法では、上記実施例１での絶縁層用のシートＡとハード磁性層用のシートＢを張り合わせる工程を、シートＢをシートＡで挟持して張り合わせる工程とした。
【００３７】
その他は、上記実施例１と同様である。
本例においても、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【００３８】
（実施例３）
以下、本発明の実施例３の磁気抵抗効果素子の製造方法では、バリウムフェライト磁性粉を主成分とする生シートを作製する工程を、前記磁性粉を主成分とするペーストを印刷する工程とした。
【００３９】
その他は、上記実施例１と同様である。
本例においても、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【００４０】
（実施例４）
以下、本発明の実施例４の磁気抵抗効果素子の製造方法について説明する。
【００４１】
ほう珪酸ガラス粉末とアルミナ粉末を配合して無機成分とし、有機バインダとしてポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなど、可塑剤としてジブチルフタレート（ＤＢＰ）、溶剤としてトルエンとエタノールの混合液、分散剤としてオレイン酸を混合し、湿式微粉砕を行ってスラリーとした後、真空脱気処理によりスラリーから気泡を除去し、粘度調整を行った。スラリーをドクターブレードを用いてポリエステル支持体上に塗布し、炉を通して乾燥し、０．２ミリの厚さの絶縁層用の生シートを作製した（以下、シートＤという）。
【００４２】
ストロンチウムと鉄の塩を主な出発原料に、共沈法、水熱合成法などで超微粒子粉を得た後、８００〜１１００℃で焼成してストロンチウムフェライト粉を得た。これを無機成分として、上記有機バインダと可塑剤と分散剤と溶剤と共に湿式微粉砕を行ってスラリーを得た。スラリーから気泡を除去し、粘度調整を行った。スラリーをドクターブレードを用いてポリエステル支持体上に塗布し、炉を通して乾燥し、２ミリの厚さのストロンチウムフェライトのハード磁性層用の生シートを作製した（以下、シートＥという）。
【００４３】
なお、ストロンチウムフェライト磁性粉を主成分とする生シートを作製する工程を、前記磁性粉を主成分とするペーストを印刷する工程としてもよい。
【００４４】
シートＤとシートＥを挟持して張り合わせ８０℃、２００kg／cm2で圧着して一枚のシートを得た（以下、シートＦという）。
【００４５】
次に、シートＦの磁場を印加しながら焼成した。焼成温度は、そのピーク温度が１０００〜１４００℃であれば構わない。
【００４６】
続いて、基板の表面側にほう珪酸ガラスを無機成分とするガラスペーストを所定パターンに印刷し乾燥し、さらに、たとえば銀：パラジウムの比が８０：２０である導体ペーストを所定パターンに印刷し乾燥し、再度焼成した。焼成温度は８００〜１０００℃であれば構わない。
【００４７】
なお、各生シートの厚みは上記で固定のものではない。欲しいバイアス量、サイズ、基板強度などに応じて変更される。
【００４８】
得られた基板を真空蒸着機に設置し、所定の真空度に排気した後、基板表面にニッケルコバルトを０．１μｍの厚さで蒸着し、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離を経て、幅が１０μｍのニッケルコバルトでストライプを折り返したような形状の感磁パターンを得た。所定のチップサイズに基板を分割した。
【００４９】
以上のように構成された磁気抵抗効果素子について、従来例の磁気抵抗効果素子と磁気抵抗変化率の比較を行なった。従来例の磁気抵抗効果素子は、通常の蒸着により得られたものである。即ち、製造コストは同等とした。
【００５０】
比較結果を（表２）に示す。
【００５１】
【表２】
0003728766.tif 000003
【００５２】
（表２）より明らかなように、本発明の磁気抵抗効果素子は従来例の磁気抵抗効果素子より、磁気抵抗変化率に優れることがわかる。
【００５３】
以上のように本実施例によれば、磁場中蒸着設備を用いず低コストに、磁気配向の向上による磁気抵抗変化率が大きい磁気抵抗効果素子が実現できた。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、バイアス磁場の構成については、１）素子駆動に対して電力が不必要、２）サイズが小さい、３）素子とバイアス磁場との接着強度が大きい、４）素子使用温度の上限が高い、５）強磁場が得られる、６）低コストである、を満足する磁気抵抗効果素子を得ることができる製造方法が実現できる。
【００５５】
また、高出力化に対する製造方法においては、１）低コストである、２）磁気抵抗変化率が大きい、を満足する磁気抵抗効果素子を得ることができる製造方法も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の磁気抵抗効果素子の断面図
【図２】同磁気抵抗効果素子の上面図
【図３】本発明の実施例２の磁気抵抗効果素子の断面図
【図４】同磁気抵抗効果素子の上面図
【符号の説明】
１  絶縁層
２  ハード磁性層
３  ガラスグレーズ層
４  磁気抵抗効果薄膜
５  導体メタライズ層
【図１】
0003728766.tif 000004
【図２】
0003728766.tif 000005
【図３】
0003728766.tif 000006
【図４】
0003728766.tif 000007