JPH0435076A - 磁気抵抗素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁気抵抗素子及びその製造方法に関し、更に
詳しくは、磁気エンコーグ用の保護膜で被覆された磁気
抵抗素子及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、磁気抵抗素子は、第２図に示される構造になって
いる。すなわち、ガラス、アルミナなどのセラミックス
などの基板」二に、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎ　ｉ　−Ｃｏ合
金などからなる強磁性薄ｌＩ＠２が形成され、その強磁
性薄膜２の」二に保護膜３が形成されている。保護膜３
としては、ケイ素酸化物をＣＶＤ法、スパッタリングな
どによって形成された１０〜３０１１ｍの膜厚のケイ素
酸化物層、あるいは、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂ま
たはポリアミド樹脂などの非透水性樹脂からなる膜厚５
〜１０μｍの薄膜が一般に広（用いられている。そして
強磁性薄膜２の端部には、半田４によりリード線５が接
続され、半田４による取付部は樹脂６で被覆されている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ケイ素酸化物からなる保護膜３には、微
細なりラックやピンホールが存在するため、これらのク
ラックやピンホールを通して水分が侵入し、Ｎｉ−Ｃｏ
合金などからなる強磁性薄膜２が腐食されるという問題
があった。このため従来では保護膜３の膜厚な１０〜３
０μｍに厚くして微細なりラックやピンホールを減少さ
せて耐湿性を向上させることが行われているが、クラッ
クやピンホールを完全になくすことはできず依然として
水分により強磁性薄膜２が腐食されるという問題があっ
た。

また、保護膜３の膜厚を厚くすることは、強磁性薄膜２
と検知しようとする発磁体との距離が広がることになり
、検出出力が低下したり、金属からなる強磁性薄膜２と
セラミックスからなる基板１や保護膜３とは熱膨張率が
大きく異なるので熱衝撃により基板や保護膜３にクラッ
クが発生し易くなるなどの問題もあった。

また、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはボッアミド
樹脂などの非透水性樹脂からなる保護膜３を強磁性薄膜
２上に形成させる場合には、大気中で樹脂を塗布するた
め、強磁性薄膜２上に吸着した水分子が樹脂により封入
され、その水分子によりまたは樹脂中に微量台まれる水
により、強磁性薄膜２が腐食されるという問題があった
。

本発明は、上記問題点を解決し、耐湿性に優れ、保護膜
の膜厚を薄くすることによって検出出力を増大し、熱衝
撃によるクラックが発生しない磁気抵抗素子及びその製
造方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明の磁気抵抗素子は、基板と、該基板上に形成され
た強磁性薄膜と、該強磁性薄膜上に形成されたケイ素酸
化物（Ｓ　ｉ　Ｏ、、ただし０．５≦ｘ≦２）からなる
第一保護膜と、該第一保護膜上に形成された合成樹脂か
らなる第二保護膜とからなることを特徴とする。

本発明の磁気抵抗素子の製造方法は、強磁性薄膜が形成
された基板を真空中で１５０〜３５０℃で加熱する第一
工程と、該基板の該強磁性薄膜の上にケイ素酸化物（Ｓ
　ｉ　Ｏ，、ただし０．５≦ｘ≦２）の第一保護膜を形
成する第二工程と、該第一保護膜上に合成樹脂からなる
第二保護膜を形成する第三工程とからなることを特徴と
する。

本発明の磁気抵抗素子を第１図に基づいて説明する。ガ
ラス、アルミナなどのセラミックスなどからなる基板１
１上に、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｆｅ合金などからなる
強磁性薄膜１２が形成されている。強磁性薄膜１２の端
部には、半田１４によりリード線１３が接続され、半田
１４による取付部は、樹脂で被覆されている。強磁性薄
膜１２の上には、ケイ素酸化物（Ｓ　ｉ　Ｏ、、ただし
０．５≦ｘ≦２）からなる第一保護膜１５が形成され、
強磁性薄膜１２を保護する。Ｘが０．５より小さい場合
には導電性を有するのでようになり、２より大きい場合
には酸素過剰となり好ましくない。好ましくは０．８≦
ｘ≦１．５である。

また、第一保護膜Ｉ５の膜厚としては０．１〜１０μｍ
が好ましい。膜厚が０．１μｍより薄い場合には薄すぎ
て水分子が自由に透過するようになり、１０μｍより厚
い場合には強磁性薄膜１２と発磁体との距離が太き（な
るからである。

更に好ましくは０．５〜２ｕｍである。

また第一保護層１５の上には、ポリイミド樹脂、エポキ
シ樹脂、ポリエーテルアミド樹脂またはナイロンなどの
ポリアミド樹脂等の合成樹脂からなる第二保護膜１６が
形成され、第一保護膜１５に生じた微細なりラックやピ
ンホールを被覆する。第二保護膜１６の膜厚は１〜１０
μｍが好ましい。膜厚がｌＬＬｍより薄い場合には耐水
性が悪くなり、１０μｍより厚い場合には強磁性薄膜１
２と発磁体との距離が大きくなるからである。

更に好ましくは１．５〜５ＬＬｍである。

本発明の磁気抵抗素子は、次のようにして製造される。

第一工程として、先ず、強磁性薄膜１２が形成された基
板を、真空中において１５０〜３５０°Ｃて３０〜１２
０分間加熱して強磁性薄膜１２の表面に吸着している水
分子を脱着させる。次に、第二工程として、基板１１に
ＣＶＤ法あるいはスパッタリングにより、強磁性薄膜１
２上にケイ素酸化物（Ｓ　ｉ　Ｏ，、ただし０．５≦ｘ
≦２）からなる膜厚０１〜１０μｍの第一保護膜１５を
形成する。

ＣＶＤ法によるケイ素酸化物（Ｓ　１０ｘ、ただし０．
５≦ｘ≦２）からなる第一保護膜１５の製造は、第一工
程により得られた基板１１を反応炉中に載置し、ここに
原料ガスとしてシラン（Ｓ　ｉ　Ｈ、）と酸素（０２）
の混合ガス及びアルゴン（Ａｒ）などのキャリヤガスを
流し、反応させればよい。

スパッタリングによるケイ素酸化物（Ｓｉｎ、、ただし
０．５≦ｘ≦２）からなる第一保護膜１５の製造は、第
一工程により得られた基板１１と蒸着原材料としてケイ
素酸化物（Ｓ　ｉ　Ｏｙただし０．９＜ｙ＜１．１）を
容器内の所定位置に載置した後、ｌ　Ｘ　Ｉ　Ｏ−３〜
Ｉ　Ｘ　１０−７Ｔｏｒｒの圧力まで排気し、スパッタ
リングを行えばよい。スパッタ電圧は５００〜３０００
Ｖ、スパッタ電流は５０〜３００ｍＡ、時間は０．１〜
２ｈｒである。

次に、第三工程として、第二工程により得られた第一保
護膜１５上にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエー
テルアミド樹脂またはナイロンなどのポリアミド樹脂等
の非透水性樹脂からなる膜厚ｌ〜１０μｍの第二保護膜
１６を均一に塗布または、薄膜を接着することにより形
成すればよい。

（作用） 第一工程において、強磁性薄膜１２が形成された基板１
１を加熱することにより、強磁性薄膜１２上に吸着した
水分子を脱着させることで、従来の強磁性薄膜層１２上
に吸着された水分による強磁性薄膜層１２の腐食が防止
できる。

また、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリエーテルアミド
樹脂またはポリアミド樹脂などの非透水性樹脂からなる
第二保護膜１６を第一保護膜１５上に形成したので、第
一保護膜１５の微細なりラックやピンホールを被覆でき
るので、大気中の水分子がクラックやピンホールを通し
て侵入することはな（、強磁性薄膜１２が腐食されるこ
とはない。また、樹脂中に含まれる微量の水分により強
磁性薄膜１２が腐食されることはない。

また、第一保護膜１５の膜厚と第二保護膜１６の膜厚を
従来の磁気抵抗素子の保護膜の膜厚をより薄くしても従
来以上の耐湿性が得られるので、強磁性薄膜１２と検知
しようとする発磁体との距離が短くなり、大きな検出出
力が得られるようになる。

更に、５ｉＯＸからなる第一保護膜１５を薄くし、その
外側に樹脂からなる第二保護膜１６を形成させることに
より熱衝撃により発生する熱応力を緩和し、基板１１や
第一保護膜１５のクラック発生を防止できる。

（実施例） 実施例１ 膜厚がＯ，ｌｕｍのＮ１８７重量％、Ｆｅ１３重量％か
らなるＮｉ−Ｆｅ合金からなる強磁性薄膜が形成された
ガラスからなる基板を反応容器に入れ、Ｉ　Ｘ　ｌ　０
−５Ｔｏｒｒの圧力下で、３００°Ｃで６０分間加熱し
て加熱処理を行なった。

次に、反応容器中にＳ　ｉ　Ｈ４と０□の混合ガスとキ
ャリヤガスとしてＡｒを送り込み、２５０℃、圧力１　
ｘ　１００−３ａｔで１時間反応を行なわせ、強磁性薄
膜層上に膜厚１μｍのＳｉＯからなる第一保護膜をＣＶ
Ｄ法で形成した。

次に、第一保護膜が形成された基板を反応容器から取出
し、ポリエーテルアミド樹脂（日立化成工業■製、商品
名ＨＩＭＡＬ　　ＨＬ−１２１０）を厚さ２ＬＬｍに塗
布し、１８０°Ｃ１１時間で硬化させた。

上記方法により得られた磁気抵抗素子を３個用意し、８
０°Ｃ１相対湿度８０％で耐湿性試験をしたところ、強
磁性薄膜層が腐食されたものは０個であった。また、得
られた磁気抵抗素子を磁気エンコーダとして使用したと
ころ、検出出力は５６ｍＶであった。

更に、得られた磁気抵抗素子３個を用意し、１５０°Ｃ
の恒温槽から室温に引き出して熱衝撃を加えたところ、
クラックが生じたものは０個であった。

また、得られた磁気抵抗素子３を２０００時間放置し、
基板上に吸着されていた水分や樹脂中の水分による強磁
性薄膜層の腐食の有無を試験したところ、強磁性薄膜層
が腐食されたものは０個であった。

実施例２ 第一保護膜をＣＶＤ法の代わりに、ケイ素酸化物（Ｓｉ
ｎ）をターゲットとして、圧力１×１０−３Ｔｏｒｒ、
電圧２５　’００　ｖ、電流１５０ｍＡ、時間１時間で
スバ・ンクリングをして０５ＬＬｍのＳｉＯからなる第
一保護膜を形成したことを除いては、実施例１と同様に
して磁気抵抗素子を製造した。

得られた磁気抵抗素子を実施例１と同様にして試験した
ところ、耐湿性試験で強磁性薄膜層が腐食されたものは
３細巾Ｏ個であった。熱衝撃を加えて、クラックが生じ
たものは、３個中０個であった。検出出力は６３ｍＶで
あった。

また、得られた磁気抵抗素子の、基板上に吸着されてい
た水分や樹脂中の水分による強磁性薄膜層の腐食の有無
を実施例１と同様にして試験したところ、強磁性薄膜層
が腐食されたものは３細巾Ｏ個であった。

（比較例１） 実施例１で使用した基板上に、５１０４と０２の混合ガ
スとＡｒのキャリヤガスを反応容器に送り込み、温度２
５０″Ｃ１圧力Ｉ　Ｘ　１０−”ａｔｍで１時間反応さ
せて強磁性薄膜層上に膜厚１μｍのＳｉＯからなる保護
膜をＣＶＤ法で形成した。

得られた磁気抵抗素子を実施例１と同様にして耐湿性試
験をしたところ、強磁性薄膜層が腐食されたものは３個
中３個であった。熱衝撃を加えてクラックが生したもの
は、３個中２個であった。

検出出力は５３ｍＶであった。

（比較例２） 加熱処理を行なわずに、実施例１で使用した基板上に、
ポリエーテルアミド樹脂（日立化成工業■製、商品名Ｈ
ＩＭＡＬ　　ＨＬ−１２１０）を塗布し、硬化させて２
ＬＬｍの保護膜を形成した。

得られた磁気抵抗素子を実施例１と同様にして耐湿性試
験をしたところ、強磁性薄膜層が腐食されたのは１個で
あった。また、得られた磁気抵抗素子を磁気エンコーダ
として使用したところ、検出出力は５９ｍＶであった。

（比較例３） 実施例１で使用した基板上に、ケイ素酸化物（Ｓ　ｉ　
Ｏ）をターゲットとして圧力１×１０Ｔｏｒｒ、電圧２
５００Ｖ、時間２時間でスパッタリングをして１５ｕｍ
のＳｉＯからなる保護膜を形成した。

得られた磁気抵抗素子を実施例１と同様にして試験した
ところ、耐湿性試験で強磁性薄膜層が腐食されたものは
３個中２個であった。熱衝撃によリフラックが生じたも
のは３個中３個であった。

検出出力は２０ｍＶであった。

（比較例４） 加熱処理を施さない実施例１の基板上にポリエーテルア
ミド樹脂（日立化成工業■製、ＨＩＭＡＬ　　ＨＬ−１
２１０）を塗布し、硬化させて５μｍの保護膜を形成し
た。

また得られた磁気抵抗素子の、基板上に吸着されていた
水分や樹脂中の水分による強磁性薄膜層の腐食の有無を
実施例１と同様にして試験したところ、強磁性薄膜層が
腐食されたものは３個中３個であった。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の磁気抵抗素子は
耐湿性に優れ、また保護膜の膜厚を薄くすることができ
るので強磁性薄膜層と発６Ｒ体との距離が短（なり、し
たがって検出出力が増大する。更にケイ素酸化物からな
る第一保護膜を薄（し、その」二に樹脂からなる第二保
護膜を形成したので、熱衝撃によって生じる熱応力を緩
和することがてきる。したがって基板や第一・保護膜に
クラックが発生しにくくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の磁気抵抗素子の断面図、第２図は本発
明の磁気抵抗素子の断面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、該基板上に形成された強磁性薄膜と、該
   強磁性薄膜上に形成されたケイ素酸化物（ＳｉＯ＿ｘ、
   ただし０．５≦ｘ≦２）からなる第一保護膜と、該第一
   保護膜上に形成された合成樹脂からなる第二保護膜とか
   らなることを特徴とする磁気抵抗素子。
2. （２）該合成樹脂がポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポ
   リエーテルアミド樹脂またはポリアミド樹脂である請求
   項１記載の磁気抵抗素子。
3. （３）該第一保護膜の膜厚が、０．１〜１０μｍである
   請求項１記載の磁気抵抗素子。
4. （４）該第二保護膜の膜厚が、１〜１０μｍである請求
   項１記載の磁気抵抗素子。
5. （５）強磁性薄膜が形成された基板を真空中で１５０〜
   ３５０℃で加熱する第一工程と、該基板の該強磁性薄膜
   の上にケイ素酸化物（ＳｉＯ＿ｘ、ただし０．５≦ｘ≦
   ２）の第一保護膜を形成する第二工程と、該第一保護膜
   上に合成樹脂からなる第二保護膜を形成する第三工程と
   からなることを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。