(57)【要約】【課題】磁気インピーダンス特性に優れた高感度で高精度な磁気デバイスを提供する。【解決手段】磁気デバイス１０は、例えば基板１１の一面に配された、第一感磁体１２を有する磁場検出部１３と、第二感磁体１４とからなる。第一感磁体１２は、長手方向Ｌに沿って延びる長さＳ１の帯状に形成された磁性体からなる。第二感磁体１４は、長手方向Ｌに沿って延び、第一感磁体１２に対して離間距離Ｔで離間して帯状に形成された磁性体からなる。この第二感磁体１４は、第一感磁体１２の長さＳ１よりも短い長さＳ２に形成され、第一感磁体１２に対して離間しつつ、磁気的に繋がった状態にされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状に形成された少なくとも１つ以上の第一感磁体を有する磁場検出部と、
前記第一感磁体の長手方向の一端または両端に、前記第一感磁体に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体を備え、
前記第二感磁体は前記長手方向に沿って延び、前記第一感磁体の長手方向の長さよりも短いことを特徴とする磁気デバイス。
【請求項２】
前記磁場検出部は、前記第一感磁体が複数並列して配され、長手方向の端部どうしが電気的に接続されたメアンダ形状を成す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】
互いに隣り合う前記第二感磁体は、少なくとも２つ以上連なって形成されていることを特徴とする請求項２記載の磁気デバイス。
【請求項４】
前記磁場検出部の端部近傍には電気的に接続された電極を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に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、磁気センサなどに適用可能な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）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ＭＩが知られている。このアモルファスＭＩ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ＭＩ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ＭＩに代わって、薄膜ＭＩが提案されている。この薄膜ＭＩは、基板上に磁性体薄膜などからなる帯状の感磁体（導電体）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、この感磁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磁気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ＭＩは、基板上に導電体をめっき、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。
【０００４】
しかし、このような薄膜ＭＩにおいても、帯状の感磁体に外部磁場がかかると、感磁体の長手方向における端部に反磁界が生じ、感磁体の端部の磁区が乱されるために、磁気インピーダンス特性が低下するという課題があった。このため、例えば特許文献１においては、感磁体に電流を流すための電極を、感磁体の両端部を外して配置した磁界検出素子が記載されている。こうした特許文献１に記載の磁界検出素子では、強い反磁界が生じる感磁体の両端部を避けて電極を形成することによって、磁気インピーダンス特性の低下を防止できるとされている。
【特許文献１】特開２００４−３９８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたような磁界検出素子では、感磁体の両端部を避けて電極を形成することによって、感磁体の電極より端部側の領域では電気的な反射が生じたり、隣り合う感磁体のこうした領域どうしの間で浮遊キャパシタンス成分が生じたりして、かえって磁気インピーダンス特性の低下を招くという課題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、磁気インピーダンス特性に優れた高感度で高精度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】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の磁気デバイスは、帯状に形成された少なくとも１つ以上の第一感磁体を有する磁場検出部と、前記第一感磁体の長手方向の一端または両端に、前記第一感磁体に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体を備え、前記第二感磁体は前記長手方向に沿って延び、前記第一感磁体の長手方向の長さよりも短いことを特徴とする。
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、前記磁場検出部は、前記第一感磁体が複数並列して配され、長手方向の端部どうしが電気的に接続されたメアンダ形状を成すことを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の磁気デバイスは、請求項２において、互いに隣り合う前記第二感磁体は、少なくとも２つ以上連なって形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の磁気デバイスは、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記磁場検出部の端部近傍には電気的に接続された電極を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の磁気デバイスによれば、第一感磁体に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体を、第一感磁体の端部に形成することによって、高周波電流の反射や浮遊キャパシタンスを発生させることなく、磁気デバイスの特性が劣化する要因となる反磁界が強く発生する部位を第一感磁体から切り離してしまうことができる。よって、磁気インピーダンス特性に優れた高感度で高精度な磁気デバイスを得ることができる。
【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。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１０】
図１は、本発明の磁気デバイスの一例を示す斜視図である。また、図２は図に示す磁気デバイスの平面図である。本発明の磁気デバイス（磁気センサ）１０は、例えば基板１１の一面１１ａに配された、第一感磁体１２を有する磁場検出部１３と、第二感磁体１４とからなる。
【００１１】
第一感磁体１２は、長手方向Ｌに沿って延びる長さＳ１の帯状に形成された磁性体からなる。第二感磁体１４は、長手方向Ｌに沿って延び、第一感磁体１２に対して離間距離Ｔで離間して帯状に形成された磁性体からなる。この第二感磁体１４は、第一感磁体１２の長さＳ１よりも短い長さＳ２に形成され、第一感磁体１２に対して離間しつつ、磁気的に繋がった状態にされる。
【００１２】
この磁気的に繋がった状態とは、即ち、第一感磁体１２の磁場と第二感磁体１４の磁場とが、離間距離Ｔを越えて一体の磁場として作用する状態である。そして離間距離Ｔは、こうした第一感磁体１２と第二感磁体１４とが磁気的に繋がった状態を維持できる範囲に設定される。
【００１３】
このような構成の磁気デバイス１０によれば、長手方向Ｌに沿った感磁方向の磁場を検出する磁気センサとして、磁気インピーダンス特性の向上を図ることができる。即ち、本発明の磁気デバイス１０のように、第一感磁体１２に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体１４を、第一感磁体１２の端部に形成することによって、高周波電流の反射や浮遊キャパシタンスを発生させることなく、磁気デバイスの特性が劣化する要因となる反磁界が強く発生する部位を第一感磁体１２から切り離してしまうことができる。よって、電気的な反射や浮遊キャパシタンス成分など、磁場の高精度な検出を阻害する要因が、磁場検出部１３を構成する第一感磁体１２に生じることを防止でき、磁気インピーダンス特性に優れた高感度で高精度な磁気デバイス１０を実現できる。
【００１４】
基板１１は、例えば半導体基板の一面に絶縁膜を形成したものや、樹脂などの絶縁性基板が用いられればよい。第一感磁体１２は、例えば、ＣｏＮｂＺｒ，ＣｏＴｉ，ＣｏＺｒなどのアモルファス薄膜からなる磁性体が好ましく用いられる。同様に、第二感磁体１４も、例えば、ＣｏＮｂＺｒ，ＣｏＴｉ，ＣｏＺｒなどのアモルファス薄膜からなる磁性体が好ましく用いられる。なお、第一感磁体１２と第二感磁体１４とは、必ずしも同じ部材で構成される必要は無く、互いに別な部材（磁性体）で構成されていても良い。
【００１５】
第一感磁体１２の長手方向に沿った長さＳ１と、第二感磁体１４の長手方向に沿った長さＳ２との長さの比は、例えば、１：１〜６：１程度に形成されるのが好ましい。また、第一感磁体１２と第二感磁体１４との離間距離Ｔは、第一感磁体１２の幅の例えば１〜５０％程度になるように形成されればよい。
【００１６】
なお、こうした第二感磁体１４は、第一感磁体１２の少なくとも一端に形成されていれば良く、好ましくは両端に形成されているのがよい。また、長手方向Ｌに直交する第二感磁体１４の幅は、第一感磁体１２の幅と必ずしも同じである必要は無く、第一感磁体１２よりも幅広に形成されていても、あるいは幅狭に形成されていても良い。
【００１７】
図３（ａ）は、本発明の磁気デバイスの他の一例を示す平面図である。この磁気デバイス２０では、磁場検出部２３は、帯状の第一感磁体２２を複数（３つ）並列して配し、かつ、この第一感磁体２２の長手方向Ｌの端部どうしを電気的に接続したメアンダ（つづら折り）形状を成している。これら第一感磁体２２の両端部には、それぞれの第一感磁体２２に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体２４が、互いに並列して配されている。
【００１８】
このように、磁場検出部２３として、複数の第一感磁体２２をメアンダ形状に接続したものを用いることによって、長手方向Ｌに沿った感磁方向の磁場を小さな面積でより高感度に検出することができる。そして、それぞれの第一感磁体２２の端部に、第一感磁体２２に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体２４を形成することによって、電気的な反射や、浮遊キャパシタンス成分など、磁場の高精度な検出を阻害する悪要因が、磁場検出部２３を構成する第一感磁体２２に生じることを防止できる。
【００１９】
以下、磁気デバイスの好ましい実施形態を列記する。図３（ｂ）に示す磁気デバイス３０では、磁場検出部３３は、並列して配された複数（３つ）の第一感磁体３２の端部どうしを電気的に接続したメアンダ形状を成している。そして、これら第一感磁体３２の両端部には、それぞれの第一感磁体３２に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体３４が配されている。こうした第二感磁体３４は、隣接する第二感磁体どうしが繋がった形状を成し、複数の第一感磁体３２の端部を横断する大きさの幅をもつ。
【００２０】
図３（ｃ）に示す磁気デバイス４０では、メアンダ形状を成す磁場検出部４３を構成する第一感磁体４２の一方の端部には、それぞれの第一感磁体４２の幅と同じ幅で形成された第二感磁体４４ａが離間して形成される。また、第一感磁体４２の他方の端部には、複数の第一感磁体４２の間を横断する大きさの幅をもつ第二感磁体４４ｂが離間して形成される。
【００２１】
図３（ｄ）に示す磁気デバイス５０では、メアンダ形状を成す磁場検出部５３を構成する第一感磁体５２の両端部には、１つの第一感磁体５２の幅と同じ幅で形成された第二感磁体５４ａと、２つの第一感磁体５２の間を横断する大きさの幅をもつ第二感磁体５４ｂとがそれぞれ離間して形成される。
【００２２】
図４（ａ）に示す磁気デバイス６０では、磁場検出部６３は、並列して配された複数（５つ）の第一感磁体６２の端部どうしを電気的に接続したメアンダ形状を成している。そして、これら第一感磁体６２の両端部には、それぞれの第一感磁体６２に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体６４が配されている。
【００２３】
図４（ｂ）に示す磁気デバイス７０では、メアンダ形状を成す磁場検出部７３を構成する第一感磁体７２の両端部には、複数の第一感磁体７２の間を横断する大きさの幅をもつ第二感磁体７４がそれぞれ離間して形成される。
【００２４】
図４（ｃ）に示す磁気デバイス８０では、メアンダ形状を成す磁場検出部８３を構成する第一感磁体８２の両端部には、１つの第一感磁体８２の幅と同じ幅で形成された第二感磁体８４ａと、２つの第一感磁体８２の間を横断する大きさの幅をもつ第二感磁体８４ｂとがそれぞれ離間して形成される。
【００２５】
本発明の磁気デバイスでは、磁場検出部の端部近傍に電気的に接続された電極を備えることも好ましい。図５は、本発明の他の実施形態を示す平面図である。この実施形態の磁気デバイス９０は、基板９１に形成され、長手方向Ｌに沿って延びる、磁場検出部９３を成す第一感磁体９２と、この第一感磁体９２に対して離間しつつ磁気的に繋がった第二感磁体９４とを備える。
【００２６】
そして、磁場検出部９３の両端部には、それぞれ電極９５が電気的に接続される。こうした電極９５から第一感磁体９２に高周波電流を流し、磁場検出部９３に印加される磁場によって生じるインピーダンスの変化を測定することによって、長手方向Ｌに沿った感磁方向における外部磁場の強度を検出することができる。
【００２７】
このような構成の磁気デバイス９０においても、電気的な反射や、浮遊キャパシタンス成分など、磁場の高精度な検出を阻害する悪要因が、磁場検出部９３を構成する第一感磁体９２に生じることを防止することで、磁気インピーダンス特性に優れた高感度で高精度な磁気デバイス９０を得ることができる。
【００２８】
このような磁場検出部の端部近傍に電気的に接続された電極を備える磁気デバイスにおいても、磁場検出部をメアンダ形状にするなど、磁場検出精度を高める構造にするのが好ましい。例えば、図６（ａ）に示す磁気デバイス１０１では、磁場検出部１０３は、並列して配された複数（３つ）の第一感磁体１０２の端部どうしを電気的に接続したメアンダ形状を成している。また、これら第一感磁体１０２の両端部には、それぞれの第一感磁体１０２に対して離間させつつ磁気的に繋がった第二感磁体１０４が配されている。そして、磁場検出部１０１の両端部には、それぞれ電極１０５が電気的に接続される。
【００２９】
また、例えば、図６（ｂ）に示す磁気デバイス１１１では、磁場検出部１１３は、並列して配された複数（５つ）の第一感磁体１１２の端部どうしを電気的に接続したメアンダ形状を成している。また、これら第一感磁体１１２の両端部には、複数の第一感磁体１１２の間を横断する大きさの幅をもつ第二感磁体１１４がそれぞれ離間して形成される。そして、磁場検出部１１１の両端部には、それぞれ電極１１５が電気的に接続される。
【００３０】
本発明の磁気デバイスの製造方法としては、例えば、基板の一面に磁性膜を形成し、この磁性膜をエッチングによって、第一感磁体や第二感磁体を象った形状に形成すればよい。また、基板の一面に第一感磁体や第二感磁体の外形を象った形状のレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとして磁性膜を積層する方法も好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の磁気デバイスの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の磁気デバイスの一例を示す平面図である。
【図３】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４】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５】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６】本発明の磁気デバイスの他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  磁気デバイス、１１  基板、１２  第一感磁体、１３  磁場検出部、１４  第二感磁体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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