JPH05281319A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

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JPH05281319A
JPH05281319A JP4080087A JP8008792A JPH05281319A JP H05281319 A JPH05281319 A JP H05281319A JP 4080087 A JP4080087 A JP 4080087A JP 8008792 A JP8008792 A JP 8008792A JP H05281319 A JPH05281319 A JP H05281319A
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JP
Japan
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thin film
magnets
magnetic field
magnetoresistive element
sensor
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JP4080087A
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English (en)
Inventor
Michiko Endou
みち子 遠藤
Mieko Kawamoto
美詠子 川元
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強磁性薄膜の磁気抵抗効果を利用した磁界の
変化を検出する磁気センサに関し、検出精度が高く、且
つ小形化し得ることを目的とする。 【構成】 基板1の表面にミアンダー状にパターン形成
した強磁性薄膜よりなる磁気抵抗素子10と、配列したそ
れぞれの磁気抵抗素子10を挟むように、基板1の表面に
配列形成したバイアス磁界を発生する硬質磁性膜よりな
る短冊形の薄膜磁石20とを、備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強磁性薄膜の磁気抵抗
効果を利用した磁界の変化を検出する磁気センサに関す
るものである。
【0002】強磁性薄膜よりなる磁気抵抗素子は、ホー
ル素子, 半導体型磁気抵抗素子に較べ、微小磁界に対す
る感度が高く且つ分解能が優れているので、位置セン
サ, 電流センサ, ロータリーエンコーダ等に広く利用さ
れている。
【0003】
【従来の技術】図4は従来例の図で、(A) は平面図、
(B) は(A) の円A部分の詳細図、 図5は他の従来例の
図で、(A) は平面図、(B) は(A) の円A部分の詳細図で
ある。
【0004】図4において、1はシリコン又はガラス等
の薄い矩形状の基板である。5は、基板1の表面にミア
ンダー状にパターン形成した強磁性薄膜(例えばパーマ
ロイ膜)よりなる磁気抵抗素子である。
【0005】なお、それぞれの細長い短冊形の磁気抵抗
素子5は、詳細を図4の(B) に図示したように、45度傾
斜した平行四辺形の強磁性薄膜5A片と45度傾斜した平行
四辺形の導体薄膜(例えば金膜)5B 片とを交互に配列し
た、所謂バーバーポール型の磁気抵抗素子である。
【0006】上述のようなミアンダー状にパターン形成
した4つの磁気抵抗素子5を、フルブリッジに接続し、
要所要所からリードパターン7-1,7-2,7-3,7-4 を引き出
し、それぞれのリードパターンの端末に、パッド8-1,8-
2,8-3,8-4 を設けて、磁気検出体が構成されている。
【0007】2-1,2-2 は、磁気抵抗素子5にバイアス磁
界Hb を印加すべく、上述の磁気検出体を挟んで対向配
置するように、基板1の表面に形成した平面視が矩形状
の薄膜磁石である。
【0008】磁気センサは上述のように構成されている
ので、バイアス磁界Hb 方向に直交する方向の検出磁界
exが変動すると、その変動に比例した電圧を出力とし
て取り出すことができる。即ち磁気センサの機能を有す
る。
【0009】一方図5においては、第5図(A) の点線で
示すように磁気抵抗素子パターン全面より大きい面積の
薄膜磁石を基板の裏面又はパターン下面又はパターン表
面に形成したものである。
【0010】ところで、一般に磁気抵抗素子を用いた磁
気センサの特性は、図6の(A) に図示したように、検出
磁界と出力との関係がリニアでない。よって、バイアス
磁界を印加して、図6の(B) の点線P2 に示すように、
検出磁界と出力との関係がリニアであるところを採用し
ている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ように、磁気検出体の両側に、広面積の矩形状の薄膜磁
石を配置した磁気センサは、磁気検出体の両側に広面積
の薄膜磁石を配置したものであるから、磁気センサが大
形になるという問題点があった。
【0012】一方、第5図(A) の点線で示すように磁気
抵抗素子パターン全面より大きい面積の薄膜磁石を基板
の裏面又はパターン下面又はパターン表面に形成する場
合は、薄膜磁石そのものの磁化方向の分散があるので、
磁気抵抗素子に対する所定の望ましいバイアス磁界方向
と、薄膜磁石の発生磁界とを完全に一致させることが困
難である。
【0013】したがって、上記従来の磁気センサの特性
は、図6の(B) の点線P2 に図示したように、正負の磁
界(検出磁界) に対して出力が非対称になることに起因
して、検出精度が劣るという問題点があった。
【0014】本発明はこのような点に鑑みて創作された
もので、検出精度が高く、且つ小形の磁気センサを提供
することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、図1に例示したように、基板1の表面に
ミアンダー状にパターン形成した強磁性薄膜よりなる磁
気抵抗素子10と、配列したそれぞれの磁気抵抗素子10を
挟むように、基板1の表面に配列形成した、バイアス磁
界を発生する硬質磁性膜よりなる細長い短冊形の薄膜磁
石20とを備えたものとする。
【0016】そして、薄膜磁石20によるバイアス磁界H
b は、磁気抵抗素子10の長手方向に対して直交する方向
に印加されており、磁気抵抗素子10の検出磁界Hexを、
バイアス磁界Hb 方向と同方向又は直交する方向とした
構成とする。
【0017】或いはまた、図3に例示したように、磁気
抵抗素子30をバーバーポール型とし、ミアンダー状にパ
ターン形成したそれぞれの磁気抵抗素子30を挟むよう
に、バイアス磁界を発生する硬質磁性膜よりなる細長い
短冊形の薄膜磁石25を配列形成する。
【0018】そして、その薄膜磁石25によるバイアス磁
界Hb は、磁気抵抗素子30の長手方向に印加されてお
り、磁気抵抗素子30の検出磁界Hex方向を、バイアス磁
界方向に直交する方向とした構成とする。
【0019】
【作用】本発明は、ミアンダー状にパターン形成したそ
れぞれの磁気抵抗素子を挟むように、細長い短冊形の薄
膜磁石を設けているので、磁気抵抗素子とバイアス磁界
発生用の薄膜磁石との位置合わせ精度が高精度であり、
また薄膜磁石そのものの磁化方向の分散の恐れが少ない
ので、磁気抵抗素子に対する所定の望ましいバイアス磁
界方向と、薄膜磁石の発生磁界方向とが高精度に一致す
る。
【0020】よって、正負の検出磁界に対して出力が対
称になるので検出精度が向上する。なお、薄膜磁石が磁
気抵抗素子に極めて近いところにあるので、薄膜磁石の
発生磁界が有効に磁気抵抗素子に印加される。
【0021】一方、ミアンダー状に形成された磁気抵抗
素子の細長い間隙に、それぞれ薄膜磁石を設けたもので
あるから、基板の表面積が有効に利用されている。した
がって、磁気センサの小形化が推進される。
【0022】
【実施例】以下図を参照しながら、本発明を具体的に説
明する。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示
す。
【0023】図1は、本発明の実施例の図で、(A) は平
面図、(B) は要所の詳細図あり、図2は本発明の実施例
の断面図、図3は本発明の他の実施例の要所平面図であ
る。図1において、1はシリコン又はガラス等の薄い矩
形状の基板である。10は、基板1の表面にミアンダー状
(正確には横長のコ字形パターンと横長の逆コ字形のパ
ターンを連続接続したミアンダー状)にパターン形成し
た強磁性薄膜(例えばパーマロイ膜)よりなる磁気抵抗
素子である。
【0024】なお、それぞれの磁気抵抗素子10は、詳細
を図1の(B) に図示したように、パーマロイ等を蒸着し
パターン化した細長い短冊形の強磁性薄膜11を、導体パ
ターン(金等をコ形に蒸着したパターン)17で接続した
ものである。
【0025】上述のようなミアンダー状にパターン形成
した4つの磁気抵抗素子10を、フルブリッジに接続し、
要所要所からリードパターン7-1,7-2,7-3,7-4 を引き出
し、それぞれのリードパターンの端末に、パッド8-1,8-
2,8-3,8-4 を設けて、磁気検出体を構成している。
【0026】20は、前述のようにミアンダー状にパター
ン形成したそれぞれの磁気抵抗素子10を挟むように、基
板1の表面に配列形成した、バイアス磁界を発生する硬
質磁性膜よりなる細長い短冊形の薄膜磁石である。
【0027】なお、薄膜磁石20は、PtーCo合金等等を蒸
着,スパッタリング等しパターン化したものである。図
1の薄膜磁石20の磁化容易軸Pは、長手方向に直交する
方向である。したがって、磁気抵抗素子10には、長手方
向に対して直交する方向にバイアス磁界Hbが印加され
ている。
【0028】上述のように構成された磁気センサの検出
磁界Hexの方向は、図1の(B) に実線で示すように、バ
イアス磁界Hb 方向に直交する方向でも良く、また点線
で示すように、バイアス磁界Hb 方向に平行する方向で
も良い。
【0029】本発明の磁気センサは上述のように構成さ
れているので、検出磁界Hexが、変動するとその変動に
リニアに比例した電圧を出力として取り出すことができ
る。この際、ミアンダー状にパターン形成したそれぞれ
の磁気抵抗素子10を挟むように、細長い短冊形の薄膜磁
石20を設けているので、磁気抵抗素子10とバイアス磁界
発生用の薄膜磁石20との位置合わせ精度が高精度であ
り、且つ薄膜磁石20そのものの磁化方向の分散がない。
【0030】したがって、磁気抵抗素子に対する所定の
望ましいバイアス磁界方向と、薄膜磁石の発生磁界方向
とが高精度に一致する。よって、図6の(B) の実線P1
に図示したように、正負の検出磁界に対して出力が対称
になるので、検出精度が向上する。
【0031】また、ミアンダー状に形成された磁気抵抗
素子10の細長い間隙に、それぞれ薄膜磁石20を設けたも
のであるから、基板1表面積が有効に利用されている。
したがって、磁気センサの小形化が推進される。
【0032】以下図2を参照しながら本発明の製造方法
を説明する。基板1の表面の全面に薄膜磁石材料(Ptー
Co合金等)を蒸着又はスパッタリング等して成膜した後
に、エッチングして細長い短冊形の薄膜磁石20のパター
ンを配列する。
【0033】次に、薄膜磁石20の膜厚のほぼ1/2 の厚
さで絶縁膜(SiN,SiO2等)16を形成して、薄膜磁石20を
含む基板1の全表面を被覆する。そして、絶縁膜16の表
面に強磁性体(例えばパーマロイ)を蒸着し、エッチン
グして、それぞれの薄膜磁石20の間に細長い短冊形の磁
気抵抗素子10を形成し、さらにそれぞれの磁気抵抗素子
10を金膜等でミアンダー状に連結する。
【0034】次に、ミアンダー状の磁気抵抗素子10を含
む基板1の全表面に、保護膜(SiN,SiO2等)17を形成し
て、磁気抵抗素子10を被覆することで、磁気センサが製
造される。
【0035】図3を参照しながら、バーバーポール型の
磁気抵抗素子を有する磁気センサについて説明する。図
3において、30は、基板1の表面にミアンダー状(正確
には横長のコ字形パターンと横長の逆コ字形のパターン
を連続接続したミアンダー状)にパターン形成した磁気
抵抗素子である。
【0036】なお、それぞれの細長い短冊形の磁気抵抗
素子30は、細長い短冊状の強磁性薄膜(例えばパーマロ
イ膜)31の上に45度傾斜した平行四辺形の導体薄膜(例
えば金膜) 32片を繰り返し等間隔で配列した、所謂バー
バーポール型の磁気抵抗素子としている。
【0037】そして上述のようなそれぞれのバーバーポ
ール型の磁気抵抗素子30を、コ形の導体パターン(金等
をコ形に蒸着したパターン)37で接続することで、ミア
ンダー状に連結接続している。
【0038】25は、前述のようにミアンダー状にパター
ン形成したそれぞれの磁気抵抗素子30を挟むように、基
板1の表面に配列形成した、バイアス磁界を発生する硬
質磁性膜よりなる細長い短冊形の薄膜磁石である。
【0039】この薄膜磁石25は、PtーCo合金等等を蒸
着,スパッタリング等しパターン化したものである。図
3に図示した薄膜磁石25の磁化容易軸Pは、長手方向に
一致している。したがって、磁気抵抗素子30には長手方
向ににバイアス磁界Hb が印加されている。
【0040】上述の磁気センサの検出磁界Hexの方向
は、バイアス磁界Hb 方向に直交する方向である。一
方、本発明のようにバーバーポール型の磁気抵抗素子の
長手方向に一致するバイアス磁界Hb が印加された磁気
センサは、図4に図示した従来のバーバーポール型の磁
気抵抗素子を備えたものに比較して、薄膜磁石が磁気抵
抗素子パターン10の細長い間隙に設けられているので、
基板1の表面積が有効に利用されて、磁気センサの小型
化が可能となり、また、バイアス発生用薄膜磁石が磁気
抵抗素子パターンのすぐ近くにあって、磁石からの発生
磁界を有効に使うことができるので、磁気抵抗素子の出
力が安定なものとなる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明の磁気センサ
は、ミアンダー状にパターン形成した磁気抵抗素子を挟
むように、バイアス磁界を発生する細長い短冊形の薄膜
磁石を配列形成したことにより、正負の検出磁界に対し
て出力が対称になるので検出精度が高く、且つ磁気セン
サの小形化が推進されるという、実用上で優れた効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の図で、 (A) は平面図 (B) は要所の詳細図
【図2】 本発明の実施例の断面図
【図3】 本発明の他の実施例の要所平面図
【図4】 従来例の図で、 (A) は平面図 (B) は(A) の円A部分の詳細図
【図5】 他の従来例の図で、 (A) は平面図 (B) は(A) の円A部分の詳細図
【図6】 (A),(B)はそれぞれ磁気センサの特性を示す
【符号の説明】
1 基板 2-1,2-2, 20,25 薄膜磁石 5,10,30 磁気抵抗素子 5A,11,31 強磁性薄膜 5B,32 導体薄膜 7-1,7-2,78-3,7-4 リードパターン 17,37 導体パターン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1) の表面にミアンダー状にパター
    ン形成した強磁性薄膜よりなる磁気抵抗素子(10)と、 配列したそれぞれの磁気抵抗素子(10)を挟むように、該
    基板(1) の表面に配列形成した、バイアス磁界を発生す
    る硬質磁性膜よりなる細長い短冊形の薄膜磁石(20)と
    を、備えたことを特徴とする磁気センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の薄膜磁石(20)によるバイ
    アス磁界は、請求項1記載の磁気抵抗素子(10)の長手方
    向に対して直交する方向に印加されており、該磁気抵抗
    素子(10)の検出磁界方向を、バイアス磁界方向と同方向
    又は直交する方向としたことを特徴とする磁気センサ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の磁気抵抗素子はバーバー
    ポール型であり、 ミアンダー状にパターン形成されたそれぞれの該磁気抵
    抗素子(30)を挟むように配列した硬質磁性膜よりなる細
    長い短冊形の薄膜磁石(25)によるバイアス磁界は、該磁
    気抵抗素子(30)の長手方向に印加されており、 該磁気抵抗素子(30)の検出磁界方向を、バイアス磁界方
    向に直交する方向としたことを特徴とする磁気センサ。
JP4080087A 1992-04-02 1992-04-02 磁気センサ Withdrawn JPH05281319A (ja)

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