JP2003008099A - 磁気検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で検出感度の高い磁気検出素子を
得ること。 【解決手段】 絶縁基板上に第１の軟磁性膜を形成し、
第１の軟磁性膜の上に絶縁膜を介して第２の軟磁性膜を
形成する。第２の軟磁性膜の一部分に高周波電流を流す
電流路を設ける。第２の磁性膜の上にはさらに絶縁膜を
介して第３の磁性膜を形成する。第１から第３の磁性膜
から成る磁極を外部磁界中におき、前記電流路に高周波
電流を流すと、外部磁界により電流路のインピーダンス
が変化する。このインピーダンス変化から磁界の強さと
方向を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微弱な磁気及び磁界を検
出する磁気検出素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】微弱な磁気あるいは磁界を検出する磁気
検出素子（磁気センサ）としては、従来から磁気抵抗効
果型磁気センサ（以下、ＭＲセンサ）が知られている。
ＭＲセンサでは、磁界の強さに応じてＭＲセンサの抵抗
値が変化する磁気抵抗効果を利用して磁界を検出する。
磁気抵抗効果による抵抗の変化は反転磁界に対して対称
である。従ってＭＲセンサにより磁界の極性（Ｎ又は
Ｓ）を検出するためには、ＭＲセンサにバイアス磁界を
与えて、磁界による抵抗の変化が磁界の極性に対して非
対称になるようにする。バイアス磁界を与えるために、
ＭＲセンサの磁極の下もしくは上に導体を設けて、その
導体にバイアス電流を流す方式や永久磁石膜を磁極両端
に配置する方式などがある。ＭＲセンサは外部磁界によ
る導体の直流抵抗の変化により磁界を検出するが、直流
抵抗の変化は磁気材料により大きく影響を受ける。磁界
の検出感度は０．１％〜３％／Ｏｅ程度でありあまり高
いとはいえない。ＭＲセンサより高い検出感度を有する
磁気検出素子として、磁気インピーダンス効果を利用す
るものがある。この種の磁気センサでは軟磁性体の透磁
率の変化による磁気回路内の導体のインピーダンスの変
化に基づいて磁界を検出する。この種の磁気センサの典
型的なものの感度は６％／Ｏｅ以上である。

【０００３】このような磁気インピーダンス効果利用型
の磁気センサの例が特開平７−６３８３２号公報（以下
従来例という）に示されている。図１６は前記従来例の
磁気センサの部分断面図である。図１６の（ａ）の構成
では、２つの磁性体３Ａ、３Ｂを張り合わせて磁極３を
形成し、磁性体３Ａ、３Ｂ間に導体２をはさんでいる。
磁性体３Ｂには階段状部３Ｄが存在する。図１６の
（ｂ）の構成では、平板状の磁性体４Ａ上に絶縁材５を
設け、絶縁材５の中央部を貫通するように導体２を配置
している。絶縁材５を囲むように磁性体４Ｂを形成し、
磁性体４Ｂの上下の端部は磁性体４Ａに張り合わせて磁
極４を形成している。前記導体２に高周波電流を流し、
導体２のインピーダンスの外部磁界による変化に基づい
て磁界を検出する。バイアス磁界は導体２に直流バイア
ス電流を流すことにより与えるとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１６の（ａ）の構成
において、導体２に直流電流を流すと、磁性体３Ａ及び
３Ｂには矢印６及び７で示す、互いに逆方向の直流バイ
アス磁界が発生する。矢印１で示す外部磁界がある場
合、磁性体３Ａの直流バイアス磁界６は外部磁界１と逆
方向のため、弱められてしまう。従って磁極３に有効に
直流バイアス磁界を与えることができない。また、図１
６の（ｂ）に示す構成では、右側の磁性体４Ｂが絶縁材
５を乗り越えるために山状になされている。そのため山
状の頂部の両側には階段状部４Ｄが形成される。発明者
の種々の実験の結果、階段状部３Ｄを有する磁極３や、
階段状部４Ｄを有する磁極４は透磁率が低く、外部磁化
が印加されたときの導体のインピーダンスも低い。従っ
て磁気センサとしての感度も低いことが判明した。本発
明は上記先行例に比べて感度の高い磁気インピーダンス
効果利用のセンサを得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気検出素子
は、電気絶縁性を有する部材上に形成された第１の軟磁
性膜、前記第１の軟磁性膜の上に電気絶縁性の膜を介し
て形成され、１対の電気接続部を有する第２の軟磁性
膜、前記第２の軟磁性膜の上に電気絶縁性の膜を介して
形成された第３の軟磁性膜、及び前記第１対電気接続線
を外部の高周波電源に接続するための電極を有する。本
発明によればその素子は、以下の作用と効果を有する。
３つの軟磁性膜を電気的絶縁膜を介して積み重ねて磁極
を形成し、磁極の中央の軟磁性膜の一部分の電流路に高
周波電流を流す。この高周波電流によって、前記電流路
の周囲の軟磁性膜内に電流路を囲む磁界が生じる。この
状態で磁極を外部磁界中におくと、外部磁界による磁束
が前記電流路の周囲の磁界を変化させ、電流路のインピ
ーダンスを変化させる。インピーダンスは磁界の強さに
逆比例するので、このインピーダンス変化を検出するこ
とにより、外部磁界の大きさを検出することができる。

【０００６】外部磁界の方向が電流路を流れる電流の方
向に垂直のときインピーダンス変化は極大となる。従っ
てインピーダンスの極小値を求めることにより、外部磁
界の方向を検出することができる。磁極の磁性膜に大き
な凹凸がないので、透磁率は最も高い状態に保たれ、イ
ンピーダンスの変化も最も大きい状態にある。従って検
出感度の高い磁気検出素子が実現できる。

【０００７】本発明の他の観点の磁気検出素子は、電気
絶縁性を有する部材の上に形成された第１の軟磁性膜、
前記第１の軟磁性膜の上の一部分に電気絶縁性の膜を介
して形成された導体、前記第１の軟磁性膜の上の前記導
体が形成された部分を除く他の部分に電気絶縁性の膜を
介して形成された第２の軟磁性膜、前記導体及び第２の
軟磁性膜の上に電気絶縁性の膜を介して形成された第３
の軟磁性膜、及び前記導体の両端に接続部を経て接続さ
れ、前記導体を外部の高周波電源に接続するための電極
を有する。この素子によれば、前記の作用効果に加え
て、電流路が導体であるので直流抵抗が低く電流路を流
れる高周波電流を増加させることができる。これにより
磁気検出の感度が更に向上する。さらに外部磁界によっ
て生じる磁極内の磁束密度が導体周辺で高くなるので、
実質的に実際の磁界よりも強い磁界を与えられることに
なり、検出感度が更に向上する。

【０００８】本発明の他の観点の磁気検出素子は、電気
絶縁性を有する部材の上に並行して形成された複数の第
１の軟磁性膜、前記第１の軟磁性膜のそれぞれの上に電
気絶縁性の膜を介して所定の離間距離を保って形成され
た少なくとも２つの導体、前記第１の軟磁性膜のそれぞ
れの上の前記導体が形成された部分を除く他の部分に電
気絶縁性の膜を介して形成された第２の軟磁性膜、前記
導体及び第２の軟磁性膜の上に電気絶縁性の膜を介して
形成された第３の軟磁性膜、前記第１の軟磁性膜のそれ
ぞれの上に形成された前記少なくとも２つの導体を直列
に接続する接続部、及び前記接続部の両端末に接続され
高周波電源に接続するための電極を有する。この素子に
よれば、複数の導体が直列に接続されているので、導体
のインピーダンスの変化が、直列に接続された導体の数
に比例して増加する。その結果、外部磁界の検出感度を
大幅に高くすることができる。

【０００９】本発明の磁気検出素子の製造方法は、絶縁
基板の上に、長方形の第１の軟磁性膜を形成するステッ
プ、前記第１の軟磁性膜の上に電気絶縁膜を形成するス
テップ、前記電気絶縁膜の上面を含む絶縁基板の全面に
軟磁性膜を形成するステップ、前記軟磁性膜にエッチン
グ処理を施して、長方形の第２の軟磁性膜及び前記第２
の軟磁性膜と後のステップで形成される電極との間を接
続するための一対の接続部を残して他の部分を除去する
ステップ、前記第２の軟磁性膜の上に電気絶縁膜を形成
するステップ、前記電気絶縁膜の上に第３の軟磁性膜を
形成するステップ、及び前記絶縁基板の上に所定の距離
を隔てて前記第２の軟磁性膜の接続部にそれぞれ接続さ
れるように一対の電極を形成するステップ、を有する。

【００１０】本発明の他の観点の磁気検出素子の製造方
法は、絶縁基板の上に、長方形の第１の軟磁性膜を形成
するステップ、前記第１の軟磁性膜の上に電気絶縁膜を
形成するステップ、前記電気絶縁膜の上に導電体の膜を
形成するステップ、前記電気絶縁膜上の中央部にのみ前
記導電体の膜を残し、かつ前記残した中央部の導電体か
ら、前記長方形の第１の軟磁性膜に略垂直に延び、後の
ステップで形成される電極に接続されるための一対の接
続部を残して他をエッチング処理により除去して導体と
一対の接続部を形成するステップ、前記導体の上に電気
絶縁膜を形成するステップ、前記電気絶縁膜の上に軟磁
性膜を形成するステップ、前記導体の近傍の軟磁性膜を
エッチングにより除去するステップ、前記導体及び軟磁
性膜の上に電気絶縁膜を形成するステップ、前記絶縁膜
の上に第３の軟磁性膜を形成するステップ、及び前記絶
縁基板の上に所定距離を隔てて前記一対の接続部にそれ
ぞれ電気的に接続されるように一対の電極を形成するス
テップ、を有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気検出素子の実
施例を図１から図１５を参照して説明する。

【００１２】《第１実施例》図１は本発明の第１実施例
の磁気検出素子の斜投影図である。図２は図１のII−II
線で示す断面での断面図である。図１において示すよう
に、セラミックとして好ましくはＴｉＮｉＭｇＯｘの非
磁性物の絶縁基板１０の上に、互いに所定距離隔てて並
行する帯状の導電体好ましくは銅系のスパッタ膜の電極
１１、１２が設けられている。セラミック材料としては
上記ＴｉＮｉＭｇＯｘの他にＴｉＣａＯｘなども用いう
る。電極１１、１２としては上記銅系スパッタ膜の他に
アルミニウム（Ａｌ）系、または金（Ａｕ）系のスパッ
タ膜、メッキ膜、蒸着膜なども用いうる。絶縁基板１０
の厚さは約０．５ｍｍであり、電極１１、１２の厚さは
約２．０μｍである。電極１１と電極１２の間には、本
磁気検出素子の主要部をなす磁極２０が設けられてい
る。磁極２０は、第１の磁性膜１３、第２の磁性膜１４
及び第３の磁性膜１５の積層構造を有し、各磁性膜１３
〜１５の間には厚さ０．１μｍのＳｉＯ_２膜の非磁性絶
縁膜２１が設けられている。磁性膜１３〜１５はＦｅＴ
ａＮなどの軟磁性体の膜であり、その厚さは約０．５μ
ｍである。磁性膜１４は、その長手方向に直交する接続
部１６、１７を有する。接続部１６、１７は、磁性膜１
４と同じ材料を用いて絶縁基板１０の上に設けられてい
る。接続部１６、１７の基板面１０に対して斜めに形成
された部分のそれぞれの端面１８は磁性膜１４に電気的
に接続されている。また接続部１６、１７の絶縁基板１
０に接する部分のそれぞれの端面１９は電極１１、１２
にそれぞれ電気的に接続されている。電極１１、１２間
に高周波電源１００により高周波電圧を印加すると、電
極１１、接続部１６、磁性膜１４、接続部１７及び電極
１２に至る電流路を高周波電流が流れる。この高周波電
流により、図２の断面図において、図１の接続部１６に
接続された磁性膜１４内の電流路１６Ａの周囲に矢印で
示す高周波磁界が生じる。

【００１３】図１に示す磁気検出素子では、電極１１、
１２間に１つの磁極２０が設けられた形が示されている
が、磁極２０は１つに限られるものではない。図３の平
面図で示す本実施例の他の例では、４つの磁極２０Ａ、
２０Ｂ、２０Ｃ及び２０Ｄを設けている。磁極２０の数
は４個に限られるものではなく任意の数にすることがで
きる。４つの磁極２０Ａ〜２０Ｄは接続部２５によって
電気的に直列に接続されている。直列接続体の両端部は
それぞれ電極１１と１２に接続されている。本実施例の
図１に示す磁気検出素子に磁気バイアスを与えるために
は、磁極２０の近傍に直流バイアス磁界を発生させる導
体（図示省略）等を配置すればよい。

【００１４】本実施例の磁気検出器の電極１１と電極１
２間に例えば周波数１０ＭＨＺの高周波電流を流し、地
磁気などの、矢印３０で示す外部磁界におくと、磁性膜
１４内の電流路１６Ａのインピーダンスが変化する。こ
のインピーダンス変化を検出することにより、磁界の強
さを検出することができる。インピーダンスの変化の検
出方法としては、高周波電源１００と、電極１１又は１
２との間に直列に抵抗を接続し、抵抗の両端子間の高周
波電圧の振幅変化を検出するのが最も簡単である。他の
方法としては電流路１６Ａの両端の高周波電圧の振幅変
化を検出してもよい。インピーダンスの変化は磁極２０
の長手方向が外部磁界の方向と一致するとき最大とな
る。これにより外部磁界の方向を検出することができ
る。

【００１５】本実施例の磁気検出素子では、磁極２０の
表面（図１における２０の上面）が平坦であり、従来技
術の図１６の（ｂ）の階段状部４Ｄのような段部がない
ので、磁性膜１５の磁気特性が悪化することはなく、高
い透磁率を得ることができる。従って外部磁界３０の変
化に対する電流路１６Ａのインピーダンスの変化が大き
く、高い検出感度を有する磁気検出素子が実現できる。
接続部１６、１７でつながっている磁性膜１４の断面形
状と、磁性膜１４をはさむ上下の磁性膜１３、１５の断
面形状が実質的に等しいので、外部磁界３０による磁束
は磁性膜１３、１４、１５を均等に通る。そのため、外
部磁界の強さに対するインピーダンスの変化の直線性が
良い磁気検出素子が得られる。

【００１６】図３の例では４つの磁極２０Ａ〜２０Ｄの
接続部２５が互いに直列に接続されているので、外部磁
界によるインピーダンスの変化量が、図１のものに比べ
て４倍になる。従って磁気検出素子の検出感度も４倍に
なり、高感度の磁気検出素子を得ることができる。磁極
２０Ａ〜２０Ｄの数を増やすほど検出感度が高くなる
が、インピーダンスも高くなるので高周波電流を流す高
周波電源の電圧も高くする必要がある。磁極の数は使用
目的に応じて適当に設定すればよい。

【００１７】《第２実施例》本発明の第２実施例の磁気
検出素子について図４及び図５を参照して説明する。図
４は第２実施例の磁気検出素子の斜投影図であり、図５
は図４のＶ−Ｖ断面図である。以下の実施例において実
施例１と同様の部分は同様の材料により構成されてい
る。図４において、セラミック等の非磁性の絶縁基板１
０の上に所定距離離れて並行する帯状の導電体の電極１
１、１２が設けられている。絶縁基板１０の厚さは約
０．５ｍｍであり、電極１１、１２の厚さは約２．０μ
ｍである。電極１１と１２の間には、磁極４０が設けら
れている。磁極４０は、絶縁基板１０の上に順次形成さ
れた、帯状の磁性膜３３、３４、３５を有している。磁
性膜３４は図５の断面図に示すように、中央部が銅等の
導体３６により分断されている。導体３６と、磁性膜３
３、３４、３５とはそれぞれ絶縁膜２１、２１Ａにより
電気的に絶縁されている。図４に示す磁性膜３４の両側
面において、導体３６はそれぞれの斜面部３６Ａを経
て、絶縁基板１０の表面に形成されたそれぞれの平坦部
３６Ｂにつながっている。両平坦部３６Ｂのそれぞれの
端面３６Ｃは電極１１と１２にそれぞれ接続されてい
る。磁性膜３３と３４の間、及び磁性膜３４と３５の間
はそれぞれ絶縁膜２１、２１Ａによって電気的に絶縁さ
れている。磁性膜３３及び３５は、例えばＦｅＴａＮの
膜であり、厚さは共に約０．５μｍである。磁性体３４
もＦｅＴａＮの膜であり、厚さは約１．０μｍである。
絶縁膜２１、２１Ａは例えばＳｉＯ_２の膜であり、厚さ
は約０．１μｍである。

【００１８】本実施例の磁気検出素子の製造方法につい
て、図４、図５及び図６を参照して説明する。図６の
（ａ）から（ｄ）は、図５と同じ断面で示す製造の各工
程の断面図である。基板１０上に軟磁性膜を形成し、エ
ッチングにより、図６の（ａ）の磁性膜３３となる帯状
の部分を残して他を除去する。磁性膜３３の上に厚さ約
０．１μｍのＳｉＯ_２の絶縁膜２１を形成する。絶縁膜
２１の上に銅等の導体の膜３６Ｆを形成し、エッチング
により図６の（ｂ）に示すように導体３６を残して他を
除去する。

【００１９】導体３６の上に絶縁膜２１Ａ（好ましくは
ＳｉＯ_２膜）を形成した後、絶縁膜２１と２１Ａの上
に、導体３６とほぼ同じ厚さの磁性膜３４Ａを形成す
る。図６の（ｃ）に示すように、磁性膜３４Ａの突出部
を除去すると、導体３６で分断された磁性膜３４が得ら
れる。磁性膜３４の上に更にＳｉＯ_２膜の絶縁膜２１Ａ
を形成し、更に絶縁膜２１Ａの上に図６の（ｄ）に示す
ように磁性膜３５を形成する。前記磁性膜３５の両端の
少し離れた位置でかつ導体３６Ｂと接続される様に図６
では図示を省略した、図４に示す電極１１、１２となる
厚さ約２．０μｍの銅などの導体膜を形成する。導体膜
のエッチングにより、電極１１、１２の部分を残して他
の部分を除去して、本実施例の磁気検出素子が完成す
る。

【００２０】本実施例では、図５に示すように、磁気検
出素子が外部磁界３０内にあるとき、磁極４０の端部領
域４０Ａでは、磁束は矢印で示すように磁性膜３３、３
４及び３５を厚さ方向の断面積当たりの磁束密度が均一
になるように分散して通る。なお矢印の長さは磁束密度
を表示している。磁性膜３４の厚さは、磁性膜３３及び
３５の厚さの２倍であるので、磁性膜３４を通る磁束
は、磁性膜３３及び３５を通る磁束の合計とほぼ同じに
なる。磁極４０の中央領域４０Ｂでは、磁性膜３４の磁
束は２つに分かれて、磁性膜３３と３５に流入するの
で、磁性膜３３と３５の磁束密度は倍増する。すなわち
導体３６の近傍においては、外部磁界の強さが見かけ上
倍増する。その結果、電極１１、１２間に高周波電源１
００により高周波電圧を印加し、導体３６に高周波電流
を流したときの外部磁界３０によるインピーダンスの変
化が大きくなり、高い検出感度が得られる。

【００２１】第２の実施例の図５の各磁性膜３３、３４
又は３５は、必ずしも図示したような単一層の膜である
必要はない。たとえば使用する周波数の帯域や、望まれ
る磁極の形状によって適宜図７の（ａ）又は図７の
（ｂ）及び図８で詳細を示すような多層構造を採っても
良い。たとえば図７の（ａ）のように、絶縁膜２１、２
１Ａで電気的に絶縁された磁性膜３３、３４、３５を、
例えば厚み５ｎｍの非常に薄い非磁性絶縁膜１２０（ハ
ッチングを施して示した各磁性膜中の細い水平の線で示
した５ｎｍ厚のＳｉＯ _２絶縁膜）で厚さ方向（図７の
（ａ）での上下方向）に磁気的に切断する。こうする
と、切断されてできた磁性膜の上下層間には静磁気的な
結合が生まれ、磁性膜表面に還流磁区が生じにくくな
り、磁区構造が安定するという効果がある。このことに
より、磁極の幅（図７の（ａ）では紙面の手前から背後
への方向の寸法）を狭めた場合に、単一層の場合より磁
区が乱れないため、安定して高い透磁率が得やすくな
る。その結果反磁界の小さな狭幅磁極においても高い感
度を有する磁気検出素子を得ることができる。

【００２２】一方図７の（ｂ）の変形例のように、上記
構成の上下にさらに厚め（電気的な絶縁が可能な厚み）
の非磁性絶縁膜ＥＩ２、ＥＩ１を介して、磁性膜３３
１、３５２を設けて、磁性膜３３１、３３２、３４１、
３４２、３５１、３５２による磁極を構成してもよい。
各磁性膜を絶縁膜１２１で電気的に絶縁することにより
いわゆるエディカレント損失を防ぐことが可能になる。
磁性膜３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５
２はそれぞれ、非磁性絶縁膜１０７ｂ、１０６ｂ、１０
５ｂ、１０３ｂ、１０２ｂ、１０１ｂで磁気的に分離さ
れている。なお導体１０４ａ、１０４ｂは図５の導体３
６に相当する。その結果、上記したような反磁界の小さ
な狭幅磁極をより高い周波数で駆動させることができ
る。インピーダンスはその周波数に比例して増大するの
で、この場合は、上記例よりもさらに高い感度を得るこ
とができる。

【００２３】図８は、図７の（ｂ）にVIIIで示した領域
の部分を拡大して、好適実施例としての各部の寸法の例
を示した。また各部分には図７の（ｂ）に対応する符号
を付して示した。磁性膜３３Ｆ、３４Ｆ、３５Ｆは、そ
れぞれ図５の磁性膜３３、３４、３５に対応している。
絶縁膜２１Ｅ及び２１Ｆはそれぞれ絶縁膜２１及び２１
Ａに対応している。図８に示したように磁性膜３３Ｆ、
３４Ｆ及び３５Ｆは、それぞれ非常に薄い５ｎｍのＳｉ
Ｏ_２の磁区安定用の非磁性絶縁膜１０１ｂ〜１０７ｂで
上下２層に分けられている。また貫通電気導体１０４ｂ
の上下に追加して設けた、電気的絶縁が可能な厚み
（０．１μｍ）の上下の非磁性絶縁膜ＥＩ２、ＥＩ１は
エディカレント損失を防止する効果が大きい。さらに下
から２番目の第１の絶縁膜２１と上から２番目の第２の
絶縁膜２１Ａは何れも０．１μｍ厚のＳｉＯ_２ 膜で貫
通導体１０４ｂの絶縁を行う。本実施例では、図５に示
すように、磁性膜３４の厚さと導体３６の厚さがほぼ同
じであるので、最上層の磁性膜３５の表面には小さな凹
み３５Ａがある以外はほぼ平坦である。すなわち従来技
術の図１６の（ｂ）に示す階段状部４Ｄのような大きな
凹凸はないので、それによる透磁率の低下を避けること
ができ、透磁率の高い磁気検出素子が実現できる。磁極
４０の透磁率が高いほど、同じ外部磁界においても、中
央領域４０Ｂの磁束密度が高くなる。従って導体３６の
インピーダンス変化も大きくなり検出感度も高くなる。

【００２４】第２実施例の磁極４０を、図３の磁極２０
Ａ〜２０Ｄのように、複数個並列して配置してもよい。
このようにすると、複数の磁極４０のそれぞれの導体３
６が直列に接続されることになり、外部磁界によるイン
ピーダンス変化が磁極４０の数に比例して大きくなる。

【００２５】《第３実施例》本発明の第３実施例の磁気
検出素子１００について図９及び図１０を参照して説明
する。図９は本実施例の磁気検出素子の平面図である。
図１０は図９の１つの磁極、例えば磁極５１のＸ−Ｘ線
で示す断面での断面図である。図９において示すよう
に、セラミック等の非磁性絶縁基板１０の上に厚さ約
２．０μｍの導電体の電極４３及び４４が所定の間隔を
もって設けられている。電極４３と４４の間には、例え
ば６つの磁極５１、５２、５３、５４、５５、５６が一
定の間隔を保って並行配置されている。磁極５１〜５６
はすべて実質的に同一の形状を有し、その中の１つ例え
ば磁極５１の断面図を図１０に示す。

【００２６】図１０において、磁極５１は２箇所に導体
４７Ａ及び４８Ａを有する。導体４７Ａ及び４８Ａ及び
その近傍の磁性膜５０、５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ及び５
８の構造は、図５の導体３６及びその近傍の構造と実質
的に同じである。各電極５１〜５６の右側の導体４７Ａ
は接続導体４７で数個互いに直列に接続されている。ま
た各電極５１〜５６の左側の導体４８Ａは接続導体４８
で数個互いに直列に接続されている。電極５１の導体４
７Ａと電極５６の導体４８Ａは接続導体４５により接続
されている。接続導体４５、４７、４８により、電極４
３から電極４４に至る電流路が形成される。図９に示し
た磁極５１〜５６の数は６つに限定されるものではなく
６つより少なくてもよく多くてもよい。

【００２７】本実施例の動作について以下に説明する。
図９において、電極４３、４４間に高周波電源１００か
らの高周波電圧を印加すると、電極４３から各導体４
７、各導体４７Ａ、接続導体４５、各導体４８、各導体
４８Ａを経て電極４４に至る電流路を、電流路のインピ
ーダンスに反比例する電流が流れる。

【００２８】本実施例の磁気検出素子１１０で検出する
磁界を図９に白く太い矢印３０で代表して示す。磁気検
出素子１１０全体をほぼ均一な外部磁界３０の中におく
と、磁極５１〜５６を前記第２実施例の図５に示すもの
と同じように磁束が通る。これにより各磁極５１〜５６
の導体４７Ａ、４８Ａのインピーダンスが減少する。そ
の結果、電極４３と電極４４間のインピーダンスが減少
して外部磁界を検出することができる。

【００２９】本実施例では、各磁極５１〜５６の２箇所
に導体４７Ａ、４８Ａを設け、かつ各磁極５１〜５６の
導体４７Ａ及び導体４８Ａを直列に接続しているので、
外部磁界３０によるインピーダンスの変化が大幅に増加
する。図９の例では、図４のものに比べて１２倍（６×
２）になる。その結果、磁気検出の感度も１２倍にな
る。

【００３０】《第４実施例》本発明の第４実施例の磁気
検出素子を図１１を参照して説明する。本実施例の磁気
検出素子の実質的な構成は前記第２実施例の図４のもの
と同じである。図１１は本実施例の磁気検出素子の磁極
６０の断面図であり、図５の断面図に相当する。本実施
例は、磁極６０に直流バイアス磁界を与えるために直流
電流を流す方法に関する。図１１の（ａ）に示す方法で
は、導体３６の直下の磁性膜３３に直流電流を流す。直
流電流を流すために、導体３６の直下の磁性膜３３の給
電点６１を直流電源の正極に接続し、同図では見えない
磁性膜３３の裏側（紙の背面の位置）の給電点を負極に
接続する。これにより紙面の手前から奥へ向かって電流
を流す。給電点６１に接続する導線は、磁性膜３３を形
成するエッチング工程で、給電点６１に続く磁性膜の部
分を導体３６の図の左右方向の幅と同じ程度の幅で絶縁
基板１０の上に残すことにより容易かつ簡単に作ること
ができる。給電点６１が磁性膜３３に１つのみなので構
造が簡単である。しかし、磁極６０に与えられる直流バ
イアス磁界はやや不均一である。

【００３１】図１１の（ｂ）に示す方法では、磁性膜３
３の、導体３６からやや離れた２つの給電点６２、６３
を直流電源の正極に接続し、図では見えない磁性膜３３
の裏側の２つの給電点を負極に接続する。これにより給
電点６２、６３に紙面の手前から奥に向かって電流を流
す。その結果磁極６０に与えられる直流バイアス磁界
は、前記図１１の（ａ）の場合より均一になる。図１１
の（ｃ）に示す方法では、図１１の（ｂ）の給電点６
２、６３に加えて、磁性膜３５にも２つの給電点６４、
６５を設ける。給電点６２、６３に、紙面の手前から奥
に向かって電流を流し、給電点６４、６５に紙面の奥か
ら手前に向かって電流を流す。図１１の（ｃ）の方法に
よると、直流バイアス磁界は、図１１の（ｂ）の方法よ
りもはるかに均一になる。本実施例によると、比較的少
ない直流電流によって大きな直流バイアス磁界を磁極に
与えることができる。

【００３２】《第５実施例》本発明の第５実施例の磁気
検出素子を図１２、図１３を参照して説明する。図１２
は本実施例の磁気検出素子の斜投影図であり、図１３は
図１２のXIII−XIII断面図である。図１０及び図１１に
おいて、非磁性絶縁基板１０の上に所定距離を隔てて電
極１１及び１２が設けられている。電極１１及び１２の
間には、磁極７０が設けられている。磁極７０は、絶縁
基板１０の上に形成された厚さ約０．５μｍの磁性膜３
３、及び磁性膜３３の上に厚さ約０．１μｍの絶縁膜２
１を介して形成された厚さ約１．０μｍの磁性膜３４
Ａ、３４Ｂを有する。磁性膜３４Ａと磁性膜３４Ｂとの
間に導体３６が磁性膜３４Ａ、３４Ｂと間に絶縁を保っ
て設けられている。磁性膜３４Ａ、３４Ｂ及び導体３６
の上に絶縁膜２１Ａを介して厚さ約０．５μｍの磁性膜
７２が設けられている。導体３６は、絶縁基板１０の上
に形成された接続導体７４及び７５を経て、それぞれ電
極１１及び１２に電気的に接続されている。本実施例で
は磁性膜７２は導体３６の近傍にのみ形成されている。

【００３３】一般に、磁気検出素子の磁性膜が外部磁界
中に置かれると、磁性膜に反磁界が生じる。反磁界は磁
性膜の総厚に比例することが知られている。本実施例で
は、最上層の磁性膜７２を導体３６の近傍にのみ設けた
ことにより、導体３６近傍以外の部分では磁性膜３３及
び磁性膜３４Ａ、３４Ｂのみとなり磁性膜の総厚が前記
の各実施例のものより薄い。これにより、反磁界の強さ
も減少し、外部磁界による導体３６近傍の磁束が増加す
る。その結果導体３６のインピーダンス変化も大きくな
り、磁気検出の感度が向上する。導体３６近傍の磁性膜
７２には大きな凹凸がないので、透磁率も高く保たれ、
この点からも検出感度が向上する。

【００３４】《第６実施例》本発明の第６実施例の磁気
検出素子を図１４を参照して説明する。図１４は前記第
５実施例の図１３と同じ断面を示す断面図である。図に
おいて、非磁性絶縁基板１０の中央領域に厚さ約０．５
μｍの磁性膜８１を形成している。磁性膜８１の上に厚
さ０．１μｍの絶縁膜８２を形成した後、中央部に導体
３６を形成している。絶縁膜８２上の、前記導体３６の
部分を除く部分に磁性膜８３Ａ、８３Ｂを形成し、導体
３６及び磁性膜８３Ａ、８３Ｂの上に絶縁膜８５を形成
している。導体３６近傍の絶縁膜８５の上に磁性膜８６
を形成している。

【００３５】本実施例によれば、導体３６の近傍では、
磁性膜８１、８３Ａ、８３Ｂ及び８６が積層されている
ので、磁性膜の総厚は約２μｍである。しかし、図の左
右両端部では磁性膜８３Ａ及び８３Ｂのみなので厚さは
約１μｍである。磁極８０の大部分で磁性膜の厚さが１
μｍと薄いので、反磁界の強さが前記第５実施例のもの
より更に小さくなる。これにより外部磁界が実効的に大
きくなり、磁気検出の感度が向上する。さらに８３Ａ及
び８３Ｂの膜厚が磁性膜８１と８６の膜厚の総和よりも
大きければ磁束密度は導体３６近傍で大きくなるので高
感度になる。図１５は、本実施例の磁極８０に直流バイ
アス磁界を与えるための、直流電流の給電点を示す断面
図である。磁性膜８１では、２つの給電点８８に、紙面
の手前から奥に向かって電流を流し、磁性膜８６では２
つの給電点８９に紙面の奥から手前に向かって電流を流
す。これにより磁極８０に均一な直流バイアス磁界を与
えることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上の各実施例で詳細に説明したよう
に、本発明によれば、３つの磁性膜を絶縁膜を介して積
層し磁極を形成する。磁極の中央の磁性膜に形成した電
流路に高周波電流を流し、磁極を外部磁界中におくと、
電流路のインピーダンスが変化する。インピーダンスの
変化は外部磁界の強さに対応しているので外部磁界の強
さを検出することができる。磁極の表面に大きな凹凸が
ないので、透磁率高く保たれ、外部磁界による電流路の
インピーダンス変化が大きくなる。その結果検出感度の
高い磁気検出素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の磁気検出素子の斜投影図

【図２】図１のII−II断面図

【図３】前記第１実施例の磁気検出素子の他の例の平面
図

【図４】本発明の第２実施例の磁気検出素子の斜投影図

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図

【図６】（ａ）から（ｄ）は第２実施例の磁気検出素子
の製造工程を示す断面図

【図７】（ａ）図５の実施例の変形実施例の断面図 （ｂ）図の実施例の更に他の変形実施例の断面図

【図８】図７の（ｂ）の実施例の断面の詳細構造を示す
拡大断面図

【図９】本発明の第３実施例の磁気検出素子の平面図

【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図

【図１１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は第４実施例の磁
気検出素子に直流磁気バイアスを与えるための直流電流
の種々の給電方法を示す断面図

【図１２】本発明の第５実施例の磁気検出素子の斜投影
図

【図１３】図１２のXIII−XIII断面図

【図１４】第６実施例の変形例を示す断面図

【図１５】第６実施例の更に他の変形例を示す断面図

【図１６】（ａ）及び（ｂ）は従来技術の磁気センサの
部分断面図

【符号の説明】

１０ 絶縁基板 １１、１２ 電極 １３、１４、１５、３３、３４、３５ 磁性膜 １６、１７ 電気接続部 ２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、４０、５１、
５２、５３、５４、５５、５６、６０、７０、８０ 磁
極 ２１、２１Ａ、２１Ｅ、２１Ｆ、８２、８５、１２１
絶縁膜 ３６ 導体 ３６Ａ、３６Ｂ 接続部 １００ 高周波電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒江 章郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高橋 健 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AD51 AD65 5E049 BA16 CB01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性を有する部材上に形成された
   第１の軟磁性膜、 前記第１の軟磁性膜の上に第１の電気絶縁性の膜を介し
   て形成され、１対の電気接続部を有する第２の軟磁性
   膜、 前記第２の軟磁性膜の上に第２の電気絶縁性の膜を介し
   て形成された第３の軟磁性膜、及び前記１対の電気接続
   部を外部の高周波電源に接続するための１対の電極を有
   する磁気検出素子。
2. 【請求項２】 電気絶縁性を有する部材の上に形成され
   た第１の軟磁性膜、 前記第１の軟磁性膜の上の一部分に第１の電気絶縁性の
   膜を介して形成された導体、 前記第１の軟磁性膜の上の前記導体が形成された部分を
   除く他の部分に電気絶縁性の膜を介して形成された第２
   の軟磁性膜、 前記導体及び第２の軟磁性膜の上に第２の電気絶縁性の
   膜を介して形成された第３の軟磁性膜、及び前記導体の
   両端に接続部を経て接続され、前記導体を外部の高周波
   電源に接続するための１対の電極を有する磁気検出素
   子。
3. 【請求項３】 前記第１の軟磁性膜、第２の軟磁性膜及
   び第３の軟磁性膜を有する磁極の複数のものを、それぞ
   れ前記電気接続部で互いに連結して直列に接続したこと
   を特徴とする請求項１記載の磁気検出素子。
4. 【請求項４】 前記第１の軟磁性膜、第２の軟磁性膜、
   導体３６及び第３の軟磁性膜を有する磁極の複数のもの
   を、それぞれの前記導体を互いに連結して直列に接続し
   たことを特徴とする請求項２記載の磁気検出素子。
5. 【請求項５】 電気絶縁性を有する部材の上に並行して
   形成された複数の第１の軟磁性膜、 前記第１の軟磁性膜のそれぞれの上に電気絶縁性の膜を
   介して所定の離間距離を保って形成された少なくとも２
   つの導体、 前記第１の軟磁性膜のそれぞれの上の前記導体が形成さ
   れた部分を除く他の部分に電気絶縁性の膜を介して形成
   された第２の軟磁性膜、 前記導体及び第２の軟磁性膜の上に電気絶縁性の膜を介
   して形成された第３の軟磁性膜、 前記第１の軟磁性膜のそれぞれの上に形成された前記少
   なくとも２つの導体を直列に接続する接続部、及び前記
   接続部の両端末に接続された電極を有する磁気検出素
   子。
6. 【請求項６】 前記第３の軟磁性膜が前記電気接続部の
   近傍のみに形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の磁気検出素子。
7. 【請求項７】 前記第１の軟磁性膜が、前記電気接続部
   の近傍のみに形成されていることを特徴とする請求項１
   記載の磁気検出素子。
8. 【請求項８】 前記第３の軟磁性膜が前記導体の近傍に
   のみ形成されていることを特徴とする請求項２又は５記
   載の磁気検出素子。
9. 【請求項９】 前記第１の軟磁性膜が、前記導体の近傍
   にのみ形成されていることを特徴とする請求項２又は５
   記載の磁気検出素子。
10. 【請求項１０】 前記第１及び第３の軟磁性膜の厚さが
    前記第２の軟磁性膜の厚さの約２分の１であることを特
    徴とする請求項１、２又は５記載の磁気検出素子。
11. 【請求項１１】 前記第１、第２及び第３の軟磁性膜
    が、それぞれ複数の軟磁性膜と電気絶縁性の膜とを交互
    に積層した膜であることを特徴とする請求項１、２又は
    ５記載の磁気検出素子。
12. 【請求項１２】 絶縁基板の上に、長方形の第１の軟磁
    性膜を形成するステップ、 前記第１の軟磁性膜の上に電気絶縁膜を形成するステッ
    プ、 前記電気絶縁膜の上面を含む絶縁基板の全面に軟磁性膜
    を形成するステップ、 前記軟磁性膜にエッチング処理を施して、長方形の第２
    の軟磁性膜及び前記第２の軟磁性膜と後のステップで形
    成される電極との間を接続するための一対の接続部を残
    して他の部分を除去するステップ、 前記第２の軟磁性膜の上に電気絶縁膜を形成するステッ
    プ、 前記電気絶縁膜の上に第３の軟磁性膜を形成するステッ
    プ、及び前記絶縁基板の上に所定の距離を隔てて前記第
    ２の軟磁性膜の接続部にそれぞれ接続されるように一対
    の電極を形成するステップ、 を有する磁気検出素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 絶縁基板の上に、長方形の第１の軟磁
    性膜を形成するステップ、 前記第１の軟磁性膜の上に電気絶縁膜を形成するステッ
    プ、 前記電気絶縁膜の上に導電体の膜を形成するステップ、 前記電気絶縁膜上の中央部にのみ前記導電体の膜を残
    し、かつ前記残した中央部の導電体から、前記長方形の
    第１の軟磁性膜に略垂直に延び、後のステップで形成さ
    れる電極に接続されるための一対の接続部を残して他を
    エッチング処理により除去して導体と一対の接続部を形
    成するステップ、 前記導体の上に電気絶縁膜を形成するステップ、 前記電気絶縁膜の上に軟磁性膜を形成するステップ、 前記導体の近傍の軟磁性膜をエッチングにより除去する
    ステップ、 前記導体及び軟磁性膜の上に電気絶縁膜を形成するステ
    ップ、 前記絶縁膜の上に第３の軟磁性膜を形成するステップ、
    及び前記絶縁基板の上に所定距離を隔てて前記一対の接
    続部にそれぞれ電気的に接続されるように一対の電極を
    形成するステップ、 を有する磁気検出素子の製造方法。