(57)【要約】【課題】高周波電流を流すことによって生ずるうず電流損を防ぎ、高い透磁率を維持させて磁気感度を高めた多層型ＭＩ素子を提供すること。【解決手段】基板４１の面上に、導電性の磁性材膜４２と非導電性の磁性材膜４３とを交互に成膜形成した第１の磁性体４４と、この第１の磁性体４４の面上に導電性の磁性材膜４５と非導電性の磁性材膜４６とを交互に成膜形成した第２の磁性体４７とを設け、さらに、第１の磁性体４４には角度α°方向に磁化容易軸Ｊｍ１を形成し、第２の磁性体４７には角度−α°方向に磁化容易軸Ｊｍ２を形成した構成となっている。【選択図】　　　　図１
2004103970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面に磁性体を成膜形成すると共に、磁性体に磁化容易軸を形成した多層型ＭＩ素子において、
導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した磁性体を備えて構成したことを特徴とする多層型ＭＩ素子。
【請求項２】
基板面に磁性体を成膜形成すると共に、磁性体に磁化容易軸を形成した多層型ＭＩ素子において、
基板面に導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した第１の磁性体と、この第１の磁性体の上に導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した第２の磁性体とを設け、
第１、第２の磁性体には互いに交差させた磁化容易軸を形成して構成したことを特徴とする多層型ＭＩ素子。
【請求項３】
基板面に磁性体を成膜形成すると共に、磁性体に磁化容易軸を形成した多層型ＭＩ素子において、
基板面に導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した第１の磁性体と、この第１の磁性体の上に成膜形成した金属材等からなる導電体と、当該導電体の上に導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜を交互に成膜形成した第２の磁性体とを設けて構成したことを特徴とする多層型ＭＩ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気センサ−の磁気検出素子や磁気ヘッドなどの磁気感応素子、磁界の強さに応じて電流を検出する電流センサ−などに利用する多層型ＭＩ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＩ素子は、磁性体に高周波電流を流した場合に表皮効果によってそのインピ−ダンスが外部磁界によって顕著に変化する現象（ＭＩ効果）を利用した磁気感応素子である。
【０００３】
図７は交差型ＭＩ素子１０の構成例を示す。
このＭＩ素子１０は磁場中スパッタ法によって基板（例えば、ガラス基板）１１の板面に第１の磁性体１２を薄膜形成し、さらに、この第１の磁性体１２の上面に第２の磁性体１３を薄膜形成した後、フォトリソ法でパタ−ニングして細長の薄形形状に構成したものとなっている。
なお、第１、第２の磁性体１２、１３は、アモルファス磁性材料、パ−マロイ、微結晶材料などの軟磁性材料（導電性の磁性材料）で構成されている。
【０００４】
また、このＭＩ素子１０は、電流通路方向となる基準線０ｏに対し、第１の磁性体１２の磁化容易軸Ｊｍ１をα°の角度に、第２の磁性体１３の磁化容易軸Ｊｍ２を−α°の角度に各々設けた構成となっており、磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２を交差して設けることから交差型ＭＩ素子と称されている。
【０００５】
このように構成したＭＩ素子１０は、高周波電流Ｉａｃを流すことにより、ＭＩ素子１０の基準線０ｏ方向（素子の長手方向）に加えられた外部磁界Ｈｅｘを感知する。
つまり、外部磁界Ｈｅｘによって磁化ベクトルが傾き幅方向の透磁率が変化するため、インピ−ダンスが変化する。
【０００６】
今少し具体的に述べれば、図８に示すように、ＭＩ素子１０に高周波電流Ｉａｃを流すことにより、磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２によって偏平のスパイラル状となった磁化が素子の長手方向に沿って生じ、この磁化の磁化ベクトルが外部磁界Ｈｅｘによって変化することから、ＭＩ素子１０のインピ−ダンスに変化が生ずる。
【０００７】
図９は上記した交差型ＭＩ素子１０がインピ−ダンス変化によって生ずる電圧（素子端部間電圧の測定値）と外部磁界Ｈｅｘの関係を示す特性図である。
図示するように、このＭＩ素子１０は、正負の外部磁界Ｈｅｘに対し非対称のインピ−ダンス特性（ＭＩ特性）を示す。
【０００８】
なお、この特性図において、実線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを負側から正側に変化させたときのＭＩ特性、点線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを正側から負側に変化させたときのＭＩ特性である。
【０００９】
図１０は、上記したＭＩ素子１０と同様の２つのＭＩ素子３０ａ、３０ｂを備えた磁界センサ−回路のブロック図である。
この磁界センサ−回路は、高周波パルス電源３１から高周波パルス電流Ｉｐｃを出力させ、この高周波パルス電流ＩｐｃをＭＩ素子３０ａには一方向きに流れるように、ＭＩ素子３０ｂには他方向きに流れるように各々供給する。
【００１０】
そして、外部磁界Ｈｅｘに応じてインピ−ダンス変化したＭＩ素子３０ａの一方端部Ｐから高周波パルス電圧を検波器３２ａによって検波し、同様にＭＩ素子３０ｂの他方端部Ｑから高周波パルス電圧を検波器３２ｂによって検波し、ＭＩ素子３０ａ、３０ｂのインピ−ダンス変化成分が検出される。
【００１１】
さらに、検波器３２ａの検波電圧が積分され、積分電圧Ｖａとして差動増幅器３３に入力され、同様に、検波器３２ｂの検波電圧も積分され、積分電圧Ｖｂとして差動増幅器３３に入力される。
【００１２】
したがって、積分電圧Ｖａ、Ｖｂの差電圧が増幅され磁界検出電圧ＰＯとして出力される。
なお、この磁界センサ−回路は、磁界検出電圧ＰＯの一部を負帰還コイル３４にフィ−ドバックすることにより、リニアな磁界検出特性を得る構成となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した交差型ＭＩ素子１０は、磁場中スパッタ法を用いて基板１１に第１、第２の磁性体１２、１３を薄膜形成する。
つまり、第１、第２の磁性体１２、１３が同じ磁性材料のスパッタリングによって成膜形成されている。
【００１４】
具体的には、基板１１に対し磁化容易軸Ｊｍ１（α°）の角度方向から磁化用磁界を加えながら磁性材料をスパッタリングし、基板１１の面上に第１の磁性体１２を薄膜形成した後、磁界を加える方向を変え、磁化容易軸Ｊｍ２（−α°）の角度方向から磁界を加えながら同じ磁性材料をスパッタリングし、第１の磁性体１２の面上に第２の磁性体１３を薄膜形成する。
そして、フォトリソ法によってパタ−ンニングして細長の薄形形状の交差型ＭＩ素子１０が製造される。
【００１５】
このような交差型ＭＩ素子１０は、バイアス用の永久磁石やコイルなどを備えないで正負の外部磁界Ｈｅｘに対して非対称のインピ−ダンス特性を得ることができ、また、リニアな磁界検出特性を得ることができるから、極めて小形にして高感度の磁気感応素子となる。
【００１６】
しかしながら、この交差型ＭＩ素子１０は、第１の磁性体１２と第２の磁性体１３とが単一層として成膜形成されているため、高周波電流を流すことにより、第１、第２の磁性体にうず電流損が発生する。
そして、このうず電流損が透磁率を減少させることから、ＭＩ素子１０の感度が劣化すると言う問題があった。
【００１７】
本発明は上記した実情にかんがみ、高周波電流を流すことによって発生するうず電流損を減少させることにより、磁気感度を可能なるかぎり高めることができる多層型ＭＩ素子を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明では、第１の発明として、基板面に磁性体を成膜形成すると共に、磁性体に磁化容易軸を形成した多層型ＭＩ素子において、導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した磁性体を備えて構成したことを特徴とする多層型ＭＩ素子を提案する。
【００１９】
この第１の発明の多層型ＭＩ素子は、導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とが交互に成膜形成されていることから、高周波電流を流すことによって発生するうず電流が非導電性の磁性材膜によって遮断される。
この結果、うず電流損が極めて少なく、透磁率の減少を防ぐことができることから、高い磁気感度の多層型ＭＩ素子となる。
【００２０】
第２の発明としては、基板面に磁性体を成膜形成すると共に、磁性体に磁化容易軸を形成した多層型ＭＩ素子において、基板面に導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した第１の磁性体と、この第１の磁性体の上に導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した第２の磁性体とを設け、第１、第２の磁性体には互いに交差させた磁化容易軸を形成して構成したことを特徴とする多層型ＭＩ素子を提案する。
【００２１】
この第２の発明の多層型ＭＩ素子は、第１、第２の磁性体とが導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成したものとなっており、また、第１、第２の磁性体の磁化容易軸を交差させた交差型のＭＩ素子構成となっている。
【００２２】
この結果、この多層型ＭＩ素子は、バイアス用の永久磁石やコイルなどを備えないで非対称のインピ−ダンス特性を得ることができ、また、うず電流損が少なく磁気感度の高い多層型ＭＩ素子となる。
【００２３】
第３の発明は、基板面に磁性体を成膜形成すると共に、磁性体に磁化容易軸を形成した多層型ＭＩ素子において、基板面に導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した第１の磁性体と、この第１の磁性体の上に成膜形成した金属材等からなる導電体と、当該導電体の上に導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜を交互に成膜形成した第２の磁性体とを設けて構成したことを特徴とする多層型ＭＩ素子を提案する。
【００２４】
この第３の発明の多層型ＭＩ素子は、第１の磁性体と第２の磁性体との間に金属材等からなる導電体を設けたので、ＭＩ素子の抵抗が下がり、表皮効果の影響が少なくなってインダクタンス変化分が主要因となるので、磁性層の膜厚を小さくすることができる。
【００２５】
この結果、この多層型ＭＩ素子は、膜厚が薄い分だけ形成が容易となり、また、上記同様にうず電流が発生しないことから、磁気感度の高いものとなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は本発明の第１実施形態として示した多層型ＭＩ素子の斜視図、図２は同多層型ＭＩ素子を長手方向に沿って切断して示した一部拡大断面図である。
【００２７】
この多層型ＭＩ素子４０は、基板（例えば、ガラス基板）４１の面上に、導電性の磁性材膜４２と非導電性の磁性材膜４３とを交互に成膜形成して第１の磁性体４４を形成し、さらに、この第１の磁性体４４の面上に導電性の磁性材膜４５と非導電性の磁性材膜４６とを交互に成膜形成して第２の磁性体４７を形成した構成となっている。
【００２８】
そして、第１の磁性体４４には角度α°方向の磁化容易軸Ｊｍ１を形成し、第２の磁性体４７には角度−α°方向の磁化容易軸Ｊｍ２を形成した交差型のＭＩ素子となっている。
【００２９】
上記した多層型ＭＩ素子４０は、磁場中スパッタ法によって構成することができる。
具体的には、角度α°方向から磁化用磁界を加えながら導電性の磁性材料（アモルファス、パ−マロイ、微結晶材料などの軟磁性材料）を基板４１の面上にスパッタリングして第１の磁性体４４の第１層として磁性材膜４２を形成し、続いて、磁性材膜４２の上に非導電性の磁性材料をスパッタリングして非導電性の磁性材膜４３を形成する。
【００３０】
以後、同様にして磁性材膜４２と非導電性の磁性材膜４３とを交互に形成し第１の磁性体４４を構成する。
なお、本実施形態の第１の磁性体４４は、各々２層の導電性の磁性材膜４２と非導電性の磁性材膜４３とで構成してあるが、それらの層数については適宜増減することができる。
【００３１】
次に、磁化用磁界を加える方向を変えて第２の磁性体４７を構成する。
すなわち、角度−α°方向から磁化用磁界を加えながら導電性の磁性材料（アモルファス、パ−マロイ、微結晶材料などの軟磁性材料）を第１の磁性体４４の上面にスパッタリングして第２の磁性体の第１層として磁性材膜４５を形成し、続いて、磁性材膜４５の上に非導電性の磁性材料をスパッタリングして非導電性の磁性材膜４６を形成する。
【００３２】
以後、同様にして導電性の磁性材膜４５と非導電性の磁性材膜４６とを交互に形成し第２の磁性体４７を構成する。
なお、この第２の磁性体４７についても磁性材膜４５、４６の層数は適宜増減することができる。
【００３３】
このように構成した多層型ＭＩ素子４０は、図１に示したように、高周波電流Ｉａｃを素子の長手方向に流すことにより、外部磁界Ｈｅｘに感応してインピ−ダンス変化し、また、外部磁界Ｈｅｘの正負に対して非対称のインピ−ダンス特性を示す。
【００３４】
さらに、この多層形ＭＩ素子４０は、高周波電流Ｉａｃが導電性の磁性材膜４２、４５を流れることにより生ずるうず電流の電流路が非導電性の磁性材膜４３、４６によって遮断されることから、うず電流損が極めて少ない。
このことから、高い透磁率を維持し高感度の多層型ＭＩ素子となる。
【００３５】
上記した多層型ＭＩ素子４０の具体例を述べると、磁性材膜４２、４５の各層はアモルファスＣｏＺｒＮｂ系又はＦｅＣｏＢ系の導電性磁性材料を０．３μｍ堆積させ、また、非導電性の磁性材膜４３、４６の各層は、非導電性材膜としてＳｉＯ２を０．０１μｍ堆積させてある。
そして、導電性の磁性材膜４２、４５と非導電性の磁性材膜４３、４６との８層構成とし、約２．５μｍの磁性体４４、４７となっている。
【００３６】
図３は第２の実施形態として示した多層型ＭＩ素子の斜視図、図４は同多層型ＭＩ素子の一部を示す図２同様の部分拡大断面図である。
本実施形態の多層型ＭＩ素子５０は、基板４１の面上に導電性の磁性材膜４２と非導電性の磁性材膜４３とを交互に成膜形成した一つの磁性体５１を備えた構成となっている。
【００３７】
そして、多層型ＭＩ素子５０は、上記同様に磁場中スパッタ法によって角度α°方向の磁化容易軸Ｊｍ１を形成し、外部磁界Ｈｅｘに感応してインピ−ダンス変化するようになっている。
このように構成しても磁性体５１のうず電流が防止されるから、磁気感度を高めることができる。
【００３８】
図５は第３の実施形態として示した多層型ＭＩ素子の斜視図、図６は同多層型ＭＩ素子の一部を示す図２同様の部分拡大断面図である。
本実施形態の多層型ＭＩ素子６０は、第１の磁性体４４と第２の磁性体４７との間に、非磁性材の導電体６１を設けたことが特徴となっている。
この導電体６１は、例えば、金属である銅Ｃｕを２μｍ程度に成膜形成して構成する。
その他は図１、図２に示した多層型ＭＩ素子４０と同構成であるので、同一部材については同符号を付してその説明は省略する。
【００３９】
このように構成した多層型ＭＩ素子６０は、抵抗が下がり表皮効果の影響が少なくなってインダクタンス変化分が主要因となるので、磁性層の膜厚を小さくすることができる。
なお、本実施形態の多層型ＭＩ素子６０は、磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２を同方向の角度に傾けても実施することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ＭＩ素子の両端には導電性の磁性材料４２、４５を一括して接続した電流入出力端子を設けるようにする。
また、製造に際しては、第１、第２の磁性体４４、４７又は磁性体５１を磁化用磁界を加えないで成膜形成した後、焼鈍工程において磁化用磁界を加えて焼鈍処理して磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２を形成することができるし、或いは、磁場中スパッタ法によって磁化容易軸Ｊｍ１のみを形成し、焼鈍工程において磁界を加えて磁化容易軸Ｊｍ２を形成することもできる。
【００４１】
【発明の効果】
上記した通り、本発明の多層型ＭＩ素子は、導電性の磁性材膜と非導電性の磁性材膜とを交互に成膜形成した磁性体を備えたことから、うず電流損によって透磁率が減少することがなく、磁気感度の高い多層型ＭＩ素子となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１実施形態として示した多層型ＭＩ素子の斜視図である。
【図２】
図１に示した多層型ＭＩ素子を長手方向に沿って切断して示した一部拡大断面
図である。
【図３】本発明の第２実施形態として示した多層型ＭＩ素子の斜視図である。
【図４】図３に示した多層型ＭＩ素子の一部を示す図２同様の一部拡大断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態として示した多層型ＭＩ素子の斜視図である。
【図６】図５に示した多層型ＭＩ素子の一部を示す図２同様の一部拡大断面図である。
【図７】従来例として示した交差型ＭＩ素子の一部材切欠き斜視図である。
【図８】従来例として示した上記交差型ＭＩ素子に高周波電流を供給したときの磁化状態を示す説明図である。
【図９】従来例として示した上記交差型ＭＩ素子のＭＩ特性図である。
【図１０】２つの交差型ＭＩ素子を備える磁界センサ−回路のブロック図である。
【符号の説明】
４０　多層型ＭＩ素子
４１　基板
４２　導電性の磁性材膜
４３　非導電性の磁性材膜
４４　第１の磁性体
４５　導電性の磁性材膜
４６　非導電性の磁性材膜
４７　第２の磁性体
【図１】
2004103970.tif 000003
【図２】
2004103970.tif 000004
【図３】
2004103970.tif 000005
【図４】
2004103970.tif 000006
【図５】
2004103970.tif 000007
【図６】
2004103970.tif 000008
【図７】
2004103970.tif 000009
【図８】
2004103970.tif 000010
【図９】
2004103970.tif 000011
【図１０】
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