(57)【要約】【課題】外部磁場を高感度に検出可能な磁気デバイスを提供する。【解決手段】機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ帯状の磁性体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを有している。磁性体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、それぞれの長辺方向Ｌが互いに同一方向をなすように配されている。このうち、磁性体１２Ａ，１２Ｃは、帯状の磁性体の長辺方向Ｌに沿って磁化容易軸Ｅａが形成されている。また、磁性体１２Ｂ，１２Ｄは、帯状の磁性体の短辺方向Ｓに沿って磁化容易軸Ｅａが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の磁性体からなる４つの機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有し、前記機能素子ＡおよびＣは、前記機能素子ＢまたはＤを介して互いに電気的に接続されるホイートストンブリッジ回路を成す磁気デバイスであって、
前記機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれの長辺方向が同一方向をなすように配され、
前記機能素子ＡおよびＣは、それぞれの長辺方向に沿って磁化容易軸が形成され、
前記機能素子ＢおよびＤは、それぞれの短辺方向に沿って磁化容易軸が形成されてなることを特徴とする磁気デバイス。
【請求項２】
前記機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各長辺方向に対して磁界を印加する手段が配されていることを特徴とする請求項１記載の磁気デバイス。
【請求項３】
前記機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、全てメアンダ形状であることを特徴とする請求項１または２記載の磁気デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能素子を備えた磁気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コスト低減やチップ部品の削減を目的に、磁気インピーダンス素子等の機能素子を、例えば半導体などの基板に集積化したものが提案されている。このような磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）を磁気センサとして利用するものとしては、アモルファスワイヤを用いたＭＩ素子が知られている。このアモルファスワイヤを用いたＭＩ素子は、アモルファスワイヤをコイルで取り囲んだ構造を成し、外部磁場によって生じるアモルファスワイヤの出力変動をコイルで検出するものである。しかし、このアモルファスワイヤを用いたＭＩ素子は、アモルファスワイヤとコイルとの位置合わせが困難であることや、形状が複雑であるなどの理由によって、量産が困難である。
【０００３】
こうしたアモルファスワイヤを用いたＭＩ素子に代わって、薄膜を用いたＭＩ素子が提案されている。この薄膜を用いたＭＩ素子は、基板上に磁性体薄膜をメアンダ（つづら折り）形状に形成したものである。そして、この磁性体に高周波電流を流すと、外部磁場に応じてその透磁率が変化し、この透磁率の変化によるインピーダンスの変動を検出することによって、外部磁場を検出する磁気センサとして機能する。こうした薄膜を用いたＭＩ素子は、基板上に磁性体をめっき、スパッタなどによって形成すれば良く、小型、軽量で生産性にも優れている。例えば、特許文献１には、帯状の磁性体の長辺方向を磁化容易軸とした薄膜を用いたＭＩ素子を２つと、短辺方向を磁化容易軸とした薄膜を用いたＭＩ素子を２つ備え、このうち同じ方向に磁化容易軸を持った２つを対向する２辺とし、これら２辺ずつを、磁性体の長辺方向が互いに直交するように配して、ホイートストンブリッジ回路を形成した磁気センサが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２７０７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１の磁気センサでは、例えば一方向に外部磁界が印加された際に、実際にインピーダンスが有効に変化するのは４つの薄膜ＭＩのうちのいずれか２つだけであり、磁場検出感度を高めることには限界があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外部磁場を高感度に検出可能な磁気デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の磁気デバイスは、帯状の磁性体からなる４つの機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有し、前記機能素子ＡおよびＣは、前記機能素子ＢまたはＤを介して互いに電気的に接続されるホイートストンブリッジ回路を成す磁気デバイスであって、
前記機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれの長辺方向が同一方向をなすように配され、前記機能素子ＡおよびＣは、それぞれの長辺方向に沿って磁化容易軸が形成され、前記機能素子ＢおよびＤは、それぞれの短辺方向に沿って磁化容易軸が形成されてなることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の磁気デバイスは、請求項１において、前記機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各長辺方向に対して磁界を印加する手段が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の磁気デバイスは、請求項１または２において、前記機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、全てメアンダ形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の磁気デバイスによれば、帯状をなす４つの機能素子Ａ〜Ｄを、それぞれの長辺方向が互いに同一方向をなすように配すとともに、機能素子Ａ，Ｃの磁化容易軸を長辺方向に沿って形成し、かつ機能素子Ｂ，Ｄの磁化容易軸を短辺方向に沿って形成することによって、磁気デバイスに外部磁場が加わった際に、４つの機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが同じ方向の外部磁場の影響を受けることになる。
【０００８】
これにより、ホイートストンブリッジ回路を成す磁気デバイスに外部磁場が印加された際に、出力電圧の変化を大きくとることができるため、例えば、帯状の４つの磁性体のうち、２つずつを長辺方向が互いに直交するように配した従来の磁気デバイスと比較して、より一層、高感度に外部磁場の検出をすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る磁気デバイスの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明の磁気デバイス（磁気センサ）の一例を示す平面図である。本発明の磁気デバイス１０は、４つの機能素子Ａ〜Ｄを備えている。これら機能素子Ａ〜Ｄは、磁気インピーダンス素子（ＭＩ）を構成している。
【００１０】
磁気インピーダンス素子を成す機能素子ＡおよびＣは、それぞれ機能素子ＢまたはＤを介して互いに接続され、これら４つの機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによってホイートストンブリッジ回路を成している。
【００１１】
機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ帯状の磁性体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを有している。磁性体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、それぞれの長辺方向Ｌが互いに同一方向をなすように配されている。
【００１２】
このうち、磁性体１２Ａ，１２Ｃは、帯状の磁性体の長辺方向Ｌに沿って磁化容易軸Ｅａが形成されている。また、磁性体１２Ｂ，１２Ｄは、帯状の磁性体の短辺方向Ｓに沿って磁化容易軸Ｅａが形成されている。この構成により、磁性体１２Ａ，１２Ｃと磁性体１２Ｂ，１２Ｄとは、磁化容易軸Ｅａが互いに直交するように形成される。
【００１３】
このような構成の磁気デバイス１０は、例えば、ホイートストンブリッジ回路を成す磁気デバイス１０の接点ａ−ｃ間に電流、例えば高周波パルス電流１５を流し、接点ｂ−ｄ間で電圧の変化を電圧検出回路１６によって検出することで、帯状の磁性体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの長辺方向Ｌに対する磁気デバイス１０に加わる外部磁場の強度を測定することができる。
【００１４】
そして、磁性体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを、それぞれの長辺方向Ｌが互いに同一方向をなすように配すとともに、磁性体１２Ａ，１２Ｃの磁化容易軸Ｅａを長辺方向Ｌに沿って形成し、かつ磁性体１２Ｂ，１２Ｄの磁化容易軸Ｅａを短辺方向Ｓに沿って形成することによって、磁気デバイス１０に外部磁場が加わった際に、４つの機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが同じ方向の外部磁場の影響を受けることになる。
【００１５】
これにより、ホイートストンブリッジ回路を成す磁気デバイス１０の接点ｂ−ｄ間における電圧の変化を大きくとることができるため、例えば、帯状の４つの磁性体のうち、２つずつを長辺方向が互いに直交するように配した従来の磁気デバイスと比較して、より一層、高感度に外部磁場の検出をすることが可能な磁気デバイス１０を実現できる。
【００１６】
機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを構成する磁性体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、磁性体、例えばＣｏＮｂＺｒ，ＣｏＴｉ，ＣｏＺｒなどのアモルファス薄膜から形成されていれば良い。また、こうした磁性体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、例えば、絶縁性の樹脂基板や、表面に酸化膜を形成した半導体基板などに形成すればよい。
【００１７】
磁性体１２Ａ，１２Ｃと、磁性体１２Ｂ，１２Ｄは、それぞれ別々に磁化容易軸Ｅａを形成する必要がある。例えば、磁性体１２Ａ，１２Ｃは、磁化容易軸Ｅａが長辺方向Ｌに沿って形成されるように磁場をかけて熱処理を行い、また、磁性体１２Ｂ，１２Ｄは、磁化容易軸Ｅａが短辺方向Ｓに沿って形成される方向に磁場をかけて熱処理を行えばよい。
【００１８】
こうした、長辺方向を互いに揃えて配された帯状の４つの磁性体に対して、互いに直交する方向に磁化容易軸Ｅａを形成する具体的な方法としては、例えば、熱処理温度が２００〜４００℃の条件下で、回転磁場中の熱処理および、静磁場中の熱処理を行う。この時、磁性体１２Ａ，１２Ｃと磁性体１２Ｂ，１２Ｄとを別々に、印加磁界が０．１〜１０ｋＧ程度になるように処理すればよい。その後、ワイヤボンド等により４つの磁性体を接続して形成すればよい。
【００１９】
このような、磁性体１２Ａ，１２Ｃ、および磁性体１２Ｂ，１２Ｄの磁気特性の一例として、磁性体１２Ｂ，１２Ｄのような、磁化容易軸Ｅａが短辺方向Ｓに沿って形成された磁性体における、外部磁場に対するインピーダンス変化を図４に示す。また、磁性体１２Ａ，１２Ｃのような、磁化容易軸Ｅａが長辺方向Ｌに沿って形成された磁性体における、外部磁場に対するインピーダンス変化を図３に示す。
【００２０】
図４に示すグラフによれば、磁化容易軸Ｅａが短辺方向Ｓに沿って形成された磁性体では、外部磁場が強くなるに従ってインピーダンスが急激に上昇し、その後、途中で緩やかに低下していく特性を示す。一方、図３に示すグラフによれば、磁化容易軸Ｅａが長辺方向Ｌに沿って形成された磁性体では、外部磁場が強くなるに従ってインピーダンスは右肩下がりに緩やかに低下していく特性を示す。
【００２１】
次に、本発明に係る磁気デバイスの他の一実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、本発明の磁気デバイス（磁気センサ）の他の一例を示す平面図である。磁気デバイス２０は、４つの機能素子Ａ〜Ｄを備えている。これら機能素子Ａ〜Ｄは、磁気インピーダンス素子（ＭＩ）を構成している。磁気インピーダンス素子を成す機能素子ＡおよびＣは、それぞれ機能素子ＢまたはＤを介して互いに接続され、これら４つの機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによってホイートストンブリッジ回路を成している。
【００２２】
機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ磁性体２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを有している。これら磁性体２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは、帯状の磁性体細片を複数並べて端部どうしを接続したメアンダ（つづら折れ）形状を成している。そして、磁性体２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは、それぞれの長辺方向Ｌが互いに同一方向をなすように配される。また、磁性体２２Ａ，２２Ｃの磁化容易軸Ｅａは長辺方向Ｌに沿って形成され、磁性体２２Ｂ，２２Ｄの磁化容易軸Ｅａは短辺方向Ｓに沿って形成される。
【００２３】
磁気デバイス２０は、磁性体２２Ａ〜２２Ｄと接近した状態で、磁場印加手段２５が形成される。この磁場印加手段２５は、磁性体２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの長辺方向Ｌに沿ったバイアス磁界Ｍを形成し、磁性体２２Ａ〜２２Ｄに対して磁場を印加する。この磁場印加手段２５は、例えば、スパイラルコイル、ソレノイドコイル、薄膜永久磁石などであればよい。
【００２４】
さらに、磁気デバイス２０には、ホイートストンブリッジ回路を成す磁気デバイス２０の接点ａ−ｃ間に電流、例えば高周波パルス電流を流す電源回路２７と、接点ｂ−ｄ間で電圧の変化を検出する電圧検出回路２８とが形成される。
【００２５】
このような磁気デバイス２０によれば、４つの機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを構成する磁性体２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを、それぞれメアンダ形状に形成したので、外部磁場の変化に対応した出力電圧の変化を大きくできるので、より一層、高感度に外部磁場の検出をすることができる。
【００２６】
そして、メアンダ形状をなす磁性体２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを、それぞれの長辺方向Ｌが互いに同一方向をなすように配すとともに、磁性体２２Ａ，２２Ｃの磁化容易軸Ｅａを長辺方向Ｌに沿って形成し、かつ磁性体２２Ｂ，２２Ｄの磁化容易軸Ｅａを短辺方向Ｓに沿って形成することによって、磁場印加手段２５によるバイアス磁界は、４つの機能素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの全てに対して、長辺方向Ｌに沿って印加される。
【００２７】
これにより、ホイートストンブリッジ回路を成す磁気デバイス２０の接点ｂ−ｄ間における電圧の変化を大きくとることができるため、例えば、帯状の４つの磁性体のうち、２つずつを長辺方向が互いに直交するように配した従来の磁気デバイスと比較して、より一層、高感度に外部磁場の検出をすることが可能な磁気デバイス２０を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の磁気デバイスの一例を示す平面図である。
【図２】本発明の磁気デバイスの他の一例を示す平面図である。
【図３】磁化容易軸が長辺方向に沿って形成された磁性体の磁気特性を示すグラフである。
【図４】磁化容易軸が短辺方向に沿って形成された磁性体の磁気特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ〜Ｄ  機能素子、１０  磁気デバイス、１２Ａ〜１２Ｄ  磁性体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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