(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板と、この非磁性基板に形成された磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、このバイアス磁界付与手段を硬磁性バルク材からなる永久磁石で構成し、
前記永久磁石は前記磁性薄膜の長手方向における前記非磁性基板の端面に固着されて、前記磁性薄膜の短手方向における前記非磁性基板の幅内に配置されており、
前記磁性薄膜に高周波電流を通電して外部磁界により前記磁性薄膜に発生するインピーダンスの変化を電気信号に変換して出力せしめるようにしたことを特徴とする磁気インピーダンス効果素子。
【請求項２】
非磁性基板と、この非磁性基板に形成された磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、このバイアス磁界付与手段を硬磁性バルク材からなる永久磁石で構成し、
前記非磁性基板の一面に前記磁性薄膜が形成され、前記磁性薄膜の長手方向両端部には電極が設けられ、前記磁性薄膜の長手方向と平行な前記非磁性基板の少なくとも一側面に前記永久磁石が固着され、
前記磁性薄膜に高周波電流を通電して外部磁界により前記磁性薄膜に発生するインピーダンスの変化を電気信号に変換して出力せしめるようにしたことを特徴とする磁気インピーダンス効果素子。
【請求項３】
前記永久磁石は、フェライト磁石、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、Ｒ−Ｆｅ−Ｍ−Ｂ系磁石（ＲはＹを含む希土類元素のうちの１種または２種以上 の元素、ＭはＺｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆより選ばれる１種または２種以上の元素）の何れかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気 インピーダンス効果素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気インピーダンス効果を利用して外部磁界を検出する磁気インピーダンス効果素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の磁気インピーダンス効果素子の一例を示すもので、この磁気インピーダンス素子は、非磁性基板２１が一対の配線パターン２２，２３を形成した絶縁基板２４に固定され、非磁性基板２１の一面に形成された高い透磁率を有する磁性薄膜２５の長手方向両端部に設けられた電極２６，２７が上記一対の配線パターン２２，２３とそれぞれ半田２８によって接続されている。そして、非磁性基板２１には、磁性薄膜２５にバイアス磁界を磁性薄膜２５の長手方向に付与するバイアス磁界付与手段としての導線コイル２９が絶縁基板２４を含めた形で巻回されて装着され、その巻回部２９ａ内に磁性薄膜２５が位置した状態となっている。
【０００３】
このように構成された従来の磁気インピーダンス効果素子は、磁性薄膜２５の長手方向が図示せぬ被検出体から発せられる外部磁界Ｈに沿うように配置され、一対の配線パターン２２，２３が図示せぬ外部電源に接続された状態で、一対の配線パターン２２，２３を介して上記外部電源から磁性薄膜２５にＭＨｚ帯域の高周波電流を通電すると、磁性薄膜２５の長手方向両端部間のインピーダンスが変化し、この変化を電気信号に変換して外部磁界Ｈの検出出力が得られるようになっている。
【０００４】
この高周波電流の通電時に、直流電流を導線コイル２９に通電して磁性薄膜２５の長手方向に平行な方向に一定方向のバイアス磁界を印加すると、磁性薄膜２５の長手方向両端部間のインピーダンスが外部磁界Ｈの変化に対して直線的に変化するように、磁性薄膜２５の長手方向両端部間のインピーダンスの変化にリニアリティを持たせることが可能となり、外部磁界Ｈの強さをリニアリティ良く検出することが可能となる。
【０００５】
尚、バイアス磁界付与手段としては、導線コイル２９を用いる他に、図９に示すように、スパッタリング法により非磁性基板２１上に磁性薄膜２５を被覆するように設けられた硬磁性薄膜３０を用いるものや、同じくスパッタリング法により磁性薄膜２５と交叉するように非磁性基板２１上に形成される薄膜コイル（不図示）を用いるものが既に提供されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の磁気インピーダンス効果素子にバイアス磁界付与手段として用いられている導線コイル２９は、充分なバイアス磁界を得るのにより多くの巻回数を必要とするため、非磁性基板２１および絶縁基板２４に巻回して装着する作業が極めて煩雑なものとなり生産コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
また、バイアス磁界付与手段に硬磁性薄膜３０を用いると、スパッタリング法によって形成される硬磁性薄膜３０はその膜厚を厚くするのに限界があるため、この膜厚の制約を受けてバイアス磁界が充分にとれないという不具合があった。そして、硬磁性薄膜３０の膜厚が厚くなるにつれ硬磁性薄膜３０が磁性薄膜２５に及ぼす応力が次第に大きくなるため、この応力が要因となって外部磁界検出感度の低下をきたす虞があった。
【０００８】
また、バイアス磁界付与手段として前述の薄膜コイル（不図示）を用いる場合には、薄膜コイルと磁性膜膜２５との絶縁性を確保するために、これら薄膜コイルと磁性膜膜２５との間に絶縁膜を設ける必要があることから、非磁性基板２１に薄膜コイルの装着が完了するまでに多くの手数がかかり製造工程が長くなるという欠点を有している。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、非磁性基板への装着作業を簡素化でき、充分なバイアス磁界を得ることのできるバイアス磁界付与手段を備えた磁気インピーダンス効果素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気インピーダンス効果素子は、非磁性基板と、この非磁性基板に形成された磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、このバイアス磁界付与手段を硬磁性バルク材からなる永久磁石で構成し、
前記永久磁石は前記磁性薄膜の長手方向における前記非磁性基板の端面に固着されて、前記磁性薄膜の短手方向における前記非磁性基板の幅内に配置されており、
前記磁性薄膜に高周波電流を通電して外部磁界により前記磁性薄膜に発生するインピーダンスの変化を電気信号に変換して出力せしめるようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
または、本発明は、前記非磁性基板の一面に前記磁性薄膜が形成され、前記磁性薄膜の長手方向両端部には電極が設けられ、前記磁性薄膜の長手方向と平行な前記非磁性基板の少なくとも一側面に前記永久磁石が固着され、
前記磁性薄膜に高周波電流を通電して外部磁界により前記磁性薄膜に発生するインピーダンスの変化を電気信号に変換して出力せしめるようにしたことを特徴とする磁気インピーダンス効果素子である。
【００１６】
さらにまた、上記構成において、前記永久磁石は、フェライト磁石、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、Ｒ−Ｆｅ−Ｍ−Ｂ系磁石（ＲはＹを含む希土類元素のうちの１種または２種以上の元素、ＭはＺｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆより選ばれる１種または２種以上の元素）の何れかである構成とした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、磁気インピーダンス効果素子の第１の参考例を図１に基づいて説明する。
【００１８】
この磁気インピーダンス効果素子１は、高い透磁率を有する帯状の磁性薄膜３が形成された非磁性基板２の一面に、永久磁石４が磁性薄膜３に重ね合わされ磁性薄膜３を被覆した状態で固着され、磁性薄膜３の長手方向両端部に一対の電極５，５が設けられた構造となっている。
【００１９】
非磁性基板２は、Ａｌ2Ｏ3-ＴｉＣセラミックやＳｉＯ2等の絶縁性を有する非磁性材料を矩形状に成形してなるものである。
【００２０】
磁性薄膜３は、ＦｅＨｆＣを含みｂｃｃ構造のＦｅ微結晶粒子とＨｆＣの微結晶粒子とを主体とする軟磁性薄膜であって、その膜面内で磁化容易軸の方向が磁性薄膜３の長手方向に対して垂直となるように、磁性薄膜３の幅方向（短手方向）に誘導磁気異方性が付与されている。
【００２１】
永久磁石４は、磁性薄膜３にバイアス磁界を磁性薄膜３の長手方向に付与するバイアス磁界付与手段であって、フェライトや金属間化合物等の硬磁性バルク材からなっており、幅Ａが１ｍｍ程度、奥行きＢが３ｍｍ程度、厚さＣが１０〜１０００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ程度のチップ状を有している。このような永久磁石４としては、フェライト磁石、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、あるいはＲ−Ｆｅ−Ｍ−Ｂ系磁石（ＲはＹを含む希土類元素のうち１種または２種以上の元素、ＭはＺｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆより選ばれる１種または２種以上の元素）が挙げられる。尚、ここで言うバルクとは、薄膜や粉体と異なり、例えばインゴット（鋳塊）や圧密体、液体急冷法等により作成された薄板状の形状等のある一定の体積を有する塊状の物質を指す。
【００２２】
電極５は、Ａｕ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔａ等の電気抵抗の小さい非磁性導電膜からなり、非磁性基板２上に永久磁石４を挟むように配置されている。
【００２３】
このように構成された磁気インピーダンス効果素子１は、磁性薄膜３の長手方向が図示せぬ被検知体から発せられる外部磁界Ｈに沿うように配置された状態で、一対の電極５，５を介して磁性薄膜３にＭＨｚ帯域の高周波電流を通電すると、磁性薄膜３の長手方向両端部間のインピーダンスが変化し、この変化を電気信号に変換して外部磁界Ｈの検出出力が得られるようになっている。
【００２４】
しかして、この磁気インピーダンス効果素子１にあっては、バイアス磁界付与手段を硬磁性バルク材からなるチップ状の永久磁石４で構成して非磁性基板２に固着するようにしたので、永久磁石４を非磁性基板２に接着等の適宜手段によって簡単に装着することが可能となり、従来バイアス磁界付与手段を装着するのに要していた導線コイル２９を巻回する作業やスパッタリング法による成膜プロセスを不要となすことができるため、非磁性基板２へのバイアス磁界付与手段の装着作業の簡素化を図ることができる。
【００２５】
また、チップ状の永久磁石４は、磁性薄膜３に大きな応力を及ぼすことなく、その厚さＣを従来技術に示した如き硬磁性薄膜３０に比して遙かに厚くすることができるため、これにより磁性薄膜３にバイアス磁界を充分に付与することができるようになり外部磁界検出感度を向上させることが可能となる。
【００２６】
尚、この第１の参考例では、永久磁石４を非磁性基板２に直に固着させたもので説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２に示すように、磁性薄膜３と永久磁石４との間に非磁性スペーサ６を介在させるようにしてもよく、このようにすると磁性薄膜３に付与されるバイアス磁界の強さが強すぎる場合にその強さを弱めることができ、非磁性スペーサ６の厚みを種々変更することによりバイアス磁界の所望の強さに制御することができる。
【００２７】
また、この際、非磁性スペーサ６を両面テープ等の粘着性を有するシート材で構成し、その粘着性によって永久磁石４を非磁性基板２に固着するようにすると、永久磁石４を非磁性基板２により簡単に装着することが可能となり、非磁性基板２へのバイアス磁界付与手段の装着作業性を一層向上させることができる。
【００２８】
次に、本発明の磁気インピーダンス効果素子の第２の参考例を図３に基づいて説明する。
【００２９】
この第２の参考例の磁気インピーダンス効果素子７が第１の参考例と異なる点は、永久磁石４の固着面を磁性薄膜３が形成された非磁性基板２の一面から、この一面の反対側の非磁性基板２の他面に変更した点が異なるのみで、他は第１の参考例の磁気インピーダンス効果素子１と同じである。
【００３０】
このようにすると磁性薄膜３に付与されるバイアス磁界の強さが強すぎる場合にその強さをより簡単に弱めることができバイアス磁界の所望の強さに制御することができる。
【００３１】
尚、図４に示すように、磁性薄膜３と永久磁石４との間に非磁性スペーサ６を介在させると、磁性薄膜３に付与されるバイアス磁界の強さを一層弱めることができ、バイアス磁界の強さをより緻密に制御することが可能となる。
【００３２】
次に、本発明の磁気インピーダンス効果素子の第１の実施形態を図５に基づいて説明する。
【００３３】
この第１の実施形態の磁気インピーダンス効果素子８が第１の参考例と異なる点は、永久磁石４の固着面を磁性薄膜３が形成された非磁性基板２の一面から、磁性薄膜３の長手方向における非磁性基板２の端面に変更し、磁性薄膜３の短手方向における非磁性基板２の幅内に永久磁石４を配置した点が異なるのみで、他は第１の参考例の磁気インピーダンス効果素子１と同じである。
【００３４】
このようにすると磁性薄膜３に付与されるバイアス磁界の強さが強すぎる場合にその強さをより簡単に弱めることができバイアス磁界の所望の強さに制御することができるとともに、磁性薄膜３の短手方向への大型化を招来することなく磁性薄膜３の膜厚方向に磁気インピーダンス効果素子の寸法を小さくすることができる。
【００３５】
次に、本発明の磁気インピーダンス効果素子の第２の実施形態を図６乃至図７に基づいて説明する。
【００３６】
この第２の実施形態は磁気インピーダンス効果素子の回路基板への取付構造の一例を示すものであって、この第２の実施形態の磁気インピーダンス効果素子９が第１の参考例と異なる点は、磁性薄膜３の長手方向と平行な非磁性基板３の一側面に永久磁石４が固着されている点であり、回路基板１０に磁性薄膜２の長手方向が平行となるように、非磁性基板２の他側面を回路基板１０に当接させて非磁性基板２の磁性薄膜３が形成された一面を回路基板１０に交叉させた状態で、非磁性基板２を回路基板１０上に配置し、回路基板１０から電極５を介して磁性薄膜３にＭＨｚ帯域の高周波電流を通電できるように、電極５を半田１１によって回路基板１０の配線パターン１２に接続されている。この他は第１の参考例の磁気インピーダンス効果素子１と同じである。
【００３７】
このように構成された磁気インピーダンス効果素子９にあっては、回路基板１０上における実装面積を小さくすることができるとともに、電極５が半田１１によって回路基板１０の配線パターン１２に接続されて非磁性基板２が回路基板１０に支持された後に、永久磁石４を非磁性基板２に簡単に装着することが可能となる。
【００３８】
尚、回路基板１０の配置を磁性薄膜３の長手方向両端に位置する側面とすれば、永久磁石４は非磁性基板２の磁性薄膜３の長手方向と平行な一側面のみではなく、両側面に配置してもよい。このとき、両側面の永久磁石４の磁性薄膜３の長手方向における極性を同一に揃えておく必要がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４０】
非磁性基板と、この非磁性基板に形成された磁性薄膜と、この磁性薄膜にバイアス磁界を付与するバイアス磁界付与手段とを備え、このバイアス磁界付与手段を硬磁性バルク材からなる永久磁石で構成して前記非磁性基板に固着し、前記磁性薄膜に高周波電流を通電して外部磁界により前記磁性薄膜に発生するインピーダンスの変化を電気信号に変換して出力せしめるようにしたので、前記非磁性基板への前記バイアス磁界付与手段の装着作業の簡素化を図ることができるとともに、前記永久磁石はその厚さを厚くとることができるため、前記磁性薄膜にバイアス磁界を充分に付与することができるようになり外部磁界検出感度を向上させることが可能となる。
【００４４】
また、前記永久磁石は、前記磁性薄膜の長手方向における前記非磁性基板の端面に固着されて、前記磁性薄膜の短手方向における前記非磁性基板の幅内に配置されているので、前記磁性薄膜に付与されるバイアス磁界の強さが強すぎる場合にその強さをより簡単に弱めることができバイアス磁界の所望の強さに制御することができるとともに、前記磁性薄膜の短手方向への大型化を招来することなく前記磁性薄膜の膜厚方向に磁気インピーダンス効果素子の寸法を小さくすることができる。
【００４５】
また、前記非磁性基板の一面に前記磁性薄膜が形成され、前記磁性薄膜の長手方向両端部には電極が設けられ、前記磁性薄膜の長手方向と平行な前記非磁性基板の少なくとも一側面に前記永久磁石が固着されているので、回路基板上における実装面積を小さくすることができるとともに、前記電極が半田によって前記回路基板に接続されて前記非磁性基板が前記回路基板に支持された後に、前記永久磁石を前記非磁性基板に簡単に装着することが可能となる。
【００４６】
さらにまた、前記永久磁石は、フェライト磁石、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、Ｒ−Ｆｅ−Ｍ−Ｂ系磁石（ＲはＹを含む希土類元素のうちの１種または２種以上の元素、ＭはＺｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｈｆより選ばれる１種または２種以上の元素）の何れかであるので、最適なバイアス磁界を得ることができ良好な外部磁界検出感度を有する磁気インピーダンス効果素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の参考例に係わる磁気インピーダンス効果素子の斜視図。
【図２】本発明の第１の参考例に係わる磁気インピーダンス効果素子の他の応用例を示す斜視図。
【図３】本発明の第２の参考例に係わる磁気インピーダンス効果素子の斜視図。
【図４】本発明の第２の参考例に係わる磁気インピーダンス効果素子の他の応用例を示す斜視図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の斜視図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係わる磁気インピーダンス効果素子の正面図。
【図７】図６の平面図。
【図８】従来の磁気インピーダンス効果素子の斜視図。
【図９】従来の他の磁気インピーダンス効果素子の斜視図。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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