(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、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、
反強磁性膜と、この反強磁性膜との交換結合により磁化方向が固定された被磁化方向固定膜とが順次積層された積層体が２つ以上重ね合わされて前記バイアス磁界付与手段が構成され、
前記磁性薄膜上に前記積層体が絶縁膜を介して積層され、この絶縁膜によって前記被磁化方向固定膜と前記磁性薄膜とが電気的に絶縁されている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】
前記被磁化方向固定膜をＦｅ−Ｎｉ合金からなる軟磁性膜としたことを特徴とする請求項１に記載の磁気インピーダンス効果素子。
【請求項３】
前記反強磁性膜はＸ−Ｍｎ合金からなり、ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｒのいずれか１つからな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。
【請求項４】
前記反強磁性膜は、α−Ｆｅ2Ｏ3あるいはＮｉＯからな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】
従来のこの種の磁気インピーダンス効果素子は、例えば、図６に示すように、高い透磁率を有する帯状の磁性薄膜２１が形成された非磁性基板２２上に、磁性薄膜２１にバイアス磁界を磁性薄膜２１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電硬磁性薄膜２３が磁性薄膜２１を被覆するように固着され、磁性薄膜２１の両端部に導電膜からなる一対の電極２４，２４が設けられた構造となっており、磁性薄膜２１には、その膜面内で磁化容易軸の方向が磁性薄膜２１の長手方向に対して垂直となるように、磁性薄膜２１の幅方向（短手方向）に磁気異方性が付けられている。
【０００３】
そして、この磁気インピーダンス効果素子は、磁性薄膜２１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２４，２４を介して磁性薄膜２１にＭＨｚ帯域の高周波電流を通電すると、磁性薄膜２１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おり、導電硬磁性薄膜２３が付与するバイアス磁界によって外部磁界Ｈが高精度に検出できるようになっている。
【０００４】
この従来の磁気インピーダンス効果素子の製造は、スパッタリング法を用い真空中で非磁性基板２２上に磁性薄膜２１、一対の電極２４，２４及び導電硬磁性薄膜２３をそれぞれ成膜した後、大気中で導電硬磁性薄膜２３に着磁を施しこれを永久磁石にすることによって製造される。
【０００５】
【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あっては、導電硬磁性薄膜２３をバイアス磁界付与手段として機能させるのに、これに着磁を施し導電硬磁性薄膜２３を永久磁石にする必要があることから、真空中で磁性薄膜２１、一対の電極２４，２４及び導電硬磁性薄膜２３を成膜する成膜工程の他に、大気中で導電硬磁性薄膜２３に着磁する着磁工程を要するため、製造工程が複雑なものになるという問題を有していた。
【０００６】
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、着磁工程を廃止でき、製造工程の簡素化を図ることの可能な磁気インピーダンス効果素子を提供することにある。
【０００７】
【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、高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、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、
反強磁性膜と、この反強磁性膜との交換結合により磁化方向が固定された被磁化方向固定膜とが順次積層された積層体が２つ以上重ね合わされて前記バイアス磁界付与手段が構成され、
前記磁性薄膜上に前記積層体が絶縁膜を介して積層され、この絶縁膜によって前記被磁化方向固定膜と前記磁性薄膜とが電気的に絶縁されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記構成において、前記被磁化方向固定膜をＦｅ−Ｎｉ合金からなる軟磁性膜とした構成とした。
【００１１】
またさらに、上記構成において、前記反強磁性膜はＸ−Ｍｎ合金からなり、ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｒのいずれか１つからなる構成とした。
【００１２】
また、上記構成において、前記反強磁性膜は、α−Ｆｅ2Ｏ3あるいはＮｉＯからなる構成とした。
【００１３】
【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乃至図３に基づいて説明する。
【００１４】
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、反強磁性膜５及び被磁化方向固定膜６を備えてなる積層体８が絶縁膜４を介して固着され、磁性薄膜３の長手方向両端部に一対の電極７，７が設けられた構造となっており、積層体８で磁性薄膜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が構成されている。
【００１５】
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。
【００１６】
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）に磁気異方性が付けられている。
【００１７】
絶縁膜４は、被磁化方向固定膜６を磁性薄膜３から絶縁するためのもので、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の非磁性絶縁物からなり、非磁性基板２上に磁性薄膜３及び各電極７，７の一部分を被覆するように形成されている。
【００１８】
反強磁性膜５は、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｒのいずれか１つの元素とＭｎとを含む合金、または、α−Ｆｅ2Ｏ3あるいはＮｉＯからなるもので、耐熱性及び耐食性に優れるという特徴を有し、被磁化方向固定膜６上に積層されて被磁化方向固定膜６とで積層体８を形成している。尚、反強磁性膜５には、耐食性に劣るが熱処理が不要なＦｅ−Ｍｎ合金を用いることも可能である。
【００１９】
被磁化方向固定膜６は、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の軟磁性膜で形成されて絶縁膜４上に設けられ、反強磁性膜５と磁気交換結合により結合して磁化方向が磁性薄膜３の長手方向に固定されている。これにより、磁性薄膜３には、被磁化方向固定膜６と反強磁性膜５との磁気交換結合によって発生する交換結合磁界がバイアス磁界として磁性薄膜３の長手方向に付与された状態となっている。尚、被磁化方向固定膜６は、Ｃｏ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ合金等の他の軟磁性膜やＡｌ等からなる常磁性膜で形成してもよいが、被磁化方向固定膜６にＦｅ−Ｎｉ合金からなる軟磁性膜を用いると、大きな交換結合磁界を発生させることができ外部磁界の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
一対の電極７，７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、硬磁性膜４を挟むように配置されている。
【００２１】
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７，７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おり、積層体８を形成する被磁化方向固定膜６と反強磁性膜５との交換結合によって発生する交換結合磁界が磁性薄膜３にバイアス磁界として付与されて外部磁界Ｈが高精度に検出できるようになっている。
【００２２】
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、真空中で非磁性基板２上にスパッタリング法を用い磁性薄膜３、一対の電極７，７、絶縁膜４、被磁化方向固定膜６及び反強磁性膜５をそれぞれ成膜するだけで、バイアス磁界付与手段として機能する積層体８を形成することができるため、従来技術に示した如き着磁工程を廃止することができ、製造工程が複雑なものになるという不具合を解消することができる。
【００２３】
また、非磁性基板２上に磁性薄膜３、絶縁膜４、被磁化方向固定膜６及び反強磁性膜５がこの順番に積層され、磁性薄膜３と被磁化方向固定膜６とが絶縁膜４によって電気的に絶縁された状態となっているため、一対の電極７，７を介して磁性薄膜３に通電される上記高周波電流が被磁化方向固定膜６に分流するのを防ぐことができ、この分流に起因する外部磁界検出感度の低下を防止することができる。
【００２４】
図４は本発明の実施の形態を示す図であって、絶縁膜４上に積層体８を２つ重ね合わせて積層したものであり、このようにすると一層大きな交換結合磁界をバイアス磁界として磁性薄膜に付与することができる。尚、積層体８を３つ以上重ね合わせて絶縁層４上に積層するようにしてもよく、重ね合わされる積層体８の数が増える程より一層大きなバイアス磁界を得ることができる。この場合、積層体８をいくつ重ね合わせるかは必要なバイアス磁界の大きさに応じて適宜選択すればよい。
【００２５】
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５に基づいて説明する。
【００２６】
この第２の参考例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、積層体８に代えて反強磁性膜５と被磁化方向固定膜６とをこの順番に積層してなる積層体１０を非磁性膜１１を介して絶縁膜４上に固着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。
【００２７】
ここで、非磁性膜１１は、反強磁性膜５と磁性薄膜３とが磁気交換結合によって結合するのを確実に抑制し、これら両膜の結合に起因する外部磁界Ｈの検出感度の低下を防止するように機能する。また、非磁性膜１１の膜厚を適宜調整することにより、磁性薄膜３における交換結合磁界の強さを調整でき、適切なバイアス磁界を磁性薄膜３に付与できる。
【００２８】
このように構成された磁気インピーダンス効果素子９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７，７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おり、積層体１０を形成する被磁化方向固定膜６と反強磁性膜５との交換結合によって発生する交換結合磁界が磁性薄膜３にバイアス磁界として付与されて外部磁界Ｈが高精度に検出できるようになっている。
【００２９】
しかして、この磁気インピーダンス効果素子９にあっても、真空中で非磁性基板２上にスパッタリング法を用い磁性薄膜３、一対の電極７，７、絶縁膜４、非磁性膜１１、反強磁性膜５及び被磁化固方向定膜６をそれぞれ成膜するだけで、積層体８と同じくバイアス磁界付与手段として機能する積層体１０を形成することができるため、従来技術に示した如き着磁工程を廃止することができ、製造工程が複雑なものになるという不具合を解消することができる。
【００３０】
【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。
【００３１】
高周波電流を通電して外部磁界によりインピーダンスの変化を発生する磁性薄膜と、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、反強磁性膜と、この反強磁性膜との交換結合により磁化方向が固定された被磁化方向固定膜とを備えてなる積層体で前記バイアス磁界付与手段が構成されているので、スパッタリング法を用い前記被磁化方向固定膜及び前記反強磁性膜をそれぞれ成膜するだけで、前記バイアス磁界付与手段として機能する前記積層体を形成することができるため、着磁工程を廃止でき、製造工程の簡素化を図ることが可能となる。
【００３２】
また、前記積層体は前記被磁化方向固定膜と前記反強磁性膜とが順次積層された構造を有し、前記磁性薄膜上に前記積層体が絶縁膜を介して積層され、この絶縁膜によって前記被磁化方向固定膜と前記磁性薄膜とが電気的に絶縁されているので、前記磁性薄膜に通電される前記高周波電流が前記被磁化方向固定膜に分流するのを防ぐことができ、この分流に起因する外部磁界検出感度の低下を防止することができる。
【００３３】
前記絶縁膜上に前記積層体が２つ以上重ね合わされて積層されているので、一層大きな交換結合磁界をバイアス磁界として磁性薄膜に付与することができる。
【００３４】
また、前記被磁化方向固定膜をＦｅ−Ｎｉ合金からなる軟磁性膜としたので、大きな交換結合磁界を発生させることができ外部磁界の検出精度を向上させることができる。
【００３５】
さらにまた、前記反強磁性膜はＸ−Ｍｎ合金からなり、ＸはＰｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｒのいずれか１つからなるので耐熱性及び耐食性にすぐれた磁気インピーダンス効果素子を得ることができる。
【００３６】
また、前記反強磁性膜は、α−Ｆｅ2Ｏ3あるいはＮｉＯからなるので、耐熱性及び耐食性に優れた磁気インピーダンス効果素子を得ることができる。
【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】図１の平面図。
【図３】図２の３−３線に沿う断面図。
【図４】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を示す断面図。
【図５】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断面図。
【図６】従来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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