JPH01214784A

JPH01214784A - 磁気検出装置及びそのバイアス磁界設定方法

Info

Publication number: JPH01214784A
Application number: JP63040084A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Kurashima; 茂美倉島; Shinkichi Shimizu; 信吉清水; Noboru Wakatsuki; 昇若月
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-02-23
Filing date: 1988-02-23
Publication date: 1989-08-29

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】〔概要〕磁気検出装置及びそのバイアス磁界設定方法。

特に、磁気カードの透磁率等の磁気を検出する磁気抵抗
素子とその動作点を設定するバイアス（は界を与える方
法に関し、該磁気抵抗素子の信号処理回路及びバイアス磁界に係る
占有面積を少なくして、小型化、軽量化を図ることを目
的とし、その装置をバイアス磁界を作る磁性体を含む基板上に、
磁気抵抗素子と、導体パターンとを具備することを含み
構成し、その方法を磁気抵抗素子の動作点を設定するバイアス磁
界に、磁性体を外部磁界により磁化して成ることを含み
構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は磁気検出装置及びそのバイアス磁界設定方法に
関するものであり、磁気カードの透磁率等の磁気を検出
する磁気抵抗素子とその動作点を設定するバイアス磁界
を与える方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第７図は、従来例の磁気抵抗素子のバイアス磁界に係る
説明図である。

同図（ａ）は、磁気検出装置の模式図であり、図におい
て、１は強磁性薄膜を利用したバーバーポール型磁気抵
抗素子、２ａ、２ｂは該磁気抵抗素子ｌにバイアス磁界
Ｌ＋を与える磁石であり、永久磁石や電磁石等である。

なお、バイアス磁界Ｈｂｌは数〔０，〕を越える検出方
向に垂直な磁界（被測定対象の検出方向磁界Ｈ，８）に
より磁気抵抗素子の出力が反転するのを防止し、その動
作点を設定するための磁界である。３は磁気を帯びてい
る被測定対象であり、例えば透磁率を有する磁気カード
等である。なお、磁気検出装置は磁気検出原理を利用し
て位置を検出したり、電流を検出したりする機能を存し
ている。

また、同図中の円内は磁気抵抗素子１の磁界分布を示す
ベクトル図である。図において、Ｍｏは磁気抵抗素子ｌ
の自発磁化、Ｈｂ　Ｉは磁石２ａ、２ｂの作るバイアス
磁界、Ｈ−は、被測定対象の作る検出方向磁界を示して
いる。なお、バイアス磁界Ｈ、、は自発磁化Ｍ０に対し
て平行（χ軸方向）に与えられる。

また、磁気抵抗素子の原理は、自発磁化と電流のなす角
度により抵抗値が変化するもので、検出方向は界Ｈ，＊
に略比例する電圧を出力するものである。

同図（ｂ）は、別の磁気検出装置の模式図であり、図に
おいて、４は半導体素子のホール効果を利用した一対の
磁気抵抗素子、５は磁石、６は被測定対象である。また
、同図の円内において、Ｈ，、は検出方向磁界、ＨｂＲ
はバイアス磁界である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで従来例によれば第７図に示すように磁気抵抗素
子１や４の動作点を設定するバイアス磁界Ｈｂｌ＋　Ｈ
ｂＲは磁石２ａ、２ｂ又は５により与えられ、磁気抵抗
素子１や４の信号処理は別に設けられた信号処理回路に
より行っている。

このため、磁気抵抗素子にバイアス磁界Ｈｂ　＋　＋Ｉ
（ｂｚを与える磁石やその信号処理回路の占を面積が多
くなり、全体として磁気検出装置の大型化。

重量化を招く。

これにより、従来例の構造では薄片化、軽量化ができな
いという問題がある。

本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたもの
であり、磁気抵抗素子の信号処理回路及びバイアス磁界
に係る占有面積を少なくして、小型化、軽量化を図るこ
とを可能とする磁気検出装置及びそのバイアス磁界設定
方法の堤供を目的とする。

〔課題を解決するための手段］本発明の磁気検出装置及びそのバイアス磁界設定方法は
その原理図を第１図、その一実施例を第２〜６図に示す
ようにその装置をバイアス磁界Ｈ，，，Ｈ，，又はＨｂ
Ｓを作る磁性体２０を含む基板１２上に、磁気抵抗素子
１１と、導体パターン１３とを具備することを特徴とし
、その方法を磁気抵抗素子１１の動作点を設定するバイア
ス磁界Ｈｂｘ＊　Ｈｈａ又はＨｂＳに磁性体２０を外部
磁界Ｈ０により磁化して成ることを特徴とし、上記目的
を達成する。

〔作用〕

本発明の磁気検出装置によれば、磁気抵抗素子とその信
号処理回路等の導体パターンとは、バイアス磁界を作る
磁性体を含む基板上に設けられている。

このため、従来のバイアス磁界を与える永久磁石に比べ
てその占有面積を少なくすること、また磁性体を薄片化
することができる。これにより磁気検出装置を小型化、
軽量化することが可能となる。

また本発明のバイアス磁界設定方法によれば、バイアス
磁界は、磁性体を外部磁界によって磁化している。

このため、薄く形成された磁性体に初ａｍ化をすること
や、外部磁界を固定化することにより従来と同様な所望
のバイアス磁界を得ることが可能となる。

〔実施例〕

次に図を参照しながら本発明の実施例について説明をす
る。

第１〜６図は、本発明の実施例に係る磁気検出装置及び
そのバイアス磁界設定方法の説明図であり、第１図は本
発明の実施例に係る磁気検出装置の原理図を示している図において、１１は磁気抵抗素子であり、パーマロイ（
ＮｉＦｅ）等の強磁性薄膜を利用したバーバーポール型
磁気抵抗素子やＴｎＳｂ、　ＧａＡｓ等の半導体素子の
ホール効果を利用した一対の磁気抵抗素子等である。

１２は、ｔＩＡ縁層２２、放熱層２１及び磁気抵抗素子
の動作点を設定するバイアス磁界を与える磁性体２０か
ら成る基板である。１３は導体パターンであり、これ等
により磁気検出装置の原理を構成する。

第２図は本発明の第１の実施例に係る磁気検出装置の構
造図を示している。

図において、基板１２は絶縁性を有する熱酸化膜等の絶
縁Ｉｔ’！２２と、放熱層２１として熱伝達性の良いア
ルミ系材料２１１等と、薄く形成した磁性体２０にフェ
ライト材料２００　（保磁力１Ｉｃ３ｋｏｅ程度）を積
層することにより構成されている。なお他に磁性２０に
は酸化鉄にＢａやＳｒを含有したものがある。

またアルミ系材料２１１は熱膨張等の関係からフェライ
ト材料２００ｔ−挟み込むサイドゥイチ構造を成し、磁
気抵抗素子１１の抵抗体からの発熱に対する放熱特性の
向上を図っている。

また、導体パターンＢは、磁気抵抗素子１１の信号処理
回路１３１等であり、例えば磁気抵抗の変化分を増幅す
る電圧増幅回路やその保護回路、その自発磁化Ｍ、を形
成する定電流回路、既知量と被測定量とを比較する比較
演算回路、温度等の測定条件を校正する校正回路等であ
る。

これ等により第１の実施例に係る磁気検出装置を構成す
る。

第３図は、本発明の第２の実施例に係る磁気検出装置の
構成図を示している。

図において、１１は第１の実施例と同様に磁気抵抗素子
である。また、基Ｆｉ、１２は第１の実施例と異なり、
磁性体２０及び放熱層２１の両性質を兼ね備えた鉄系材
料１２１と、信号処理回路１３１を絶縁する絶縁Ｍ２２
と、バイアス磁界を与える固定磁石１４とにより構成さ
れている。なお、鉄系材料１２１と絶縁層２２との二層
構造は、ホーロー材のような構造等である。

また、固定磁石１４は圧延性の良いＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ磁
石や加工性の良いＡｊ２−Ｎｉ−Ｃｏ磁石等である。な
お、信号処理回路１３１の機能は第１の実施例と同様で
ある。また、基板面積を調整することにより一様々なバ
イアス磁界を発生することができる。これ等により第２
の実施例に係る磁気検出装置を構成する。

このようにして、磁気抵抗素子１１とその信号処理回路
１３１等の導体パターン１３とをバイアス磁界を作る磁
性体２０を含む基板１２上に設けている。

このため磁性体２０を薄片化することによって、従来の
バイアス磁界を与える永久磁石に比べて占有面積を少な
くすることができ、磁気検出装置を小型化、軽量化する
ことが可能となる。

第４図は、本発明の第１の実施例に係る磁気検出装置の
第１のバイアス磁界設定方法の説明図である。

図において、磁気抵抗素子１１のバイアス磁界Ｈｂ＋は
まず、外部磁界１１゜を有する磁石、例えば電６１コイ
ル等に電流を通じて形成する電磁石等により例えば、Ｉ
ｆｆｆｆ抗抵抗素子発磁化Ｍ０と平行（Ｘ軸方向）に磁
性体２０を初期磁化する（同図（ａ））。

その後、電磁石等を取り去って、磁性体２ｏの保磁力Ｈ
０、すなわち磁気抵抗素子１１に対するバイアス磁界Ｈ
ｂ３とする。なお、ＨＩＩＭは例えば透磁率μを有する
被測定対象１５の作る検出方向磁界である。これにより
、磁気抵抗素子に従来と同様にバイアス磁界Ｈｂ３を与
えることができる。

第５図は本発明の第１の実施例に係る磁気検出装置の第
２のバイアス磁界設定方法の説明図である。

図において、第２のバイアス磁界設定方法は、第１のバ
イアス磁界設定方法と異なり、共通基板１６上に設けら
れた固定磁石１７により外部磁界Ｈ０を取り去ることな
く永続的に供給し、磁気抵抗素子１１のバイアス磁界Ｈ
ｂ４を得ている。これは、磁性体２０の保磁力Ｈ０が小
さい場合に有効な手段である。

これにより第１のバイアス磁界設定方法と同様に、磁気
抵抗素子１にバイアス磁界Ｈ４４を与えることができる
。

第６図は本発明の第２の実施例に係る磁気検出装置のバ
イアス磁界設定方法の説明図である。

図において、例えばＩｎＳｂ等の半導体素子のホール効
果を利用した一対の磁気抵抗素子１１の場合は被測定対
象１５の検出方向磁界ＨＩＩＸに対して、平行にバイア
ス磁界Ｈ□を与えている。なお、バイアス磁界）（ｂｓ
は、圧延可能なＦｅ−Ｃｒ７Ｃ。

磁石等を薄片化し、磁性体２０を有する基板１２に積層
して固定磁化することにより与えられる。

これにより、磁気抵抗素子１１にバイアス磁界Ｈいを与
えることが可能となる。

このようにして、バーバーポール型磁性ＦＩＩ＋’２や
ＩｎＳｂの半導体素子の磁気抵抗素子１１とその信号処
理回路等の導体パターン１３とはバイアス磁界ｌ（１，
〜Ｈいを作るＣｎ性体２０を含む基板１２上に設けられ
ている。

このため、例えばフェライト２００や鉄系材料１２１等
の磁性体２０を薄片化することによって、従来のバイア
ス磁界を与える永久Ｉｎ石に比べて、その占有面積を少
なくすることができ、磁気検出装置を小型化、軽量化す
ることが可能となる。

また、本発明のバイアス磁界設定方法によれば、バイア
ス磁界Ｈｂ３〜Ｈいは磁性体２０を外部磁界Ｈ０によっ
て磁化している°。

このため、藩く形成された磁性体２０に初期磁化をする
ことや外部磁界Ｈ０を固定化することにより、従来と同
様な所望のバイアス磁界Ｈｂ３〜１１５．を得ることが
可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、磁気抵抗素子のバ
イアス磁界を導体パターンと磁性体とを含む基板により
与えることが可能となる。

このため、磁気抵抗素子や信号処理回路を同一基板に構
成でき、これにより磁気検出装置の軽量化、小型化及び
薄片化を図ることが可能となる。

また本発明によれば放熱層にアルミ系材料を用いている
ので磁気抵抗素子の信号処理回路等の放熱特性を向上さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る磁気検出装置の原理図
、第２図は、本発明の第１の実施例に係る磁気検出装置の
構造図、第３図は、本発明の第２の実施例に係るＣ〃磁気検出装
置構造図、第４図は、本発明の第１の実施例の磁気検出装置の第１
のバイアス磁界設定方法に係る説明図、第５図は、本発
明の第１の実施例の磁気検出装置の第２のバイアス磁界
設定方法に係る説明図、第６図は、本発明の第２の実施
例の磁気検出装置のバイアス磁界設定方法に係る説明図
、第７図は、従来例の６ｎ気抵抗素子のバイアス磁界に
係る説明図である。（符号の説明）１．４．１１・・・磁気抵抗素子、２ａ、２ｂ、５，１４．Ｌ７・・・Ｉｎ石（固定（ｎ石
）、３．６．１５・・・被測定対象、１２・・・基板、１３・・・導体パターン、２０・・・磁性体、２１・・・放熱層、２２・・・絶縁層、１２１・・・鉄系材料、１３１・・・信号処理回路、２００・・・フェライト材料、２１１・・・アルミ系材料、１６・・・共通基板、Ｈい〜Ｌｓ・・・バイアス磁界、Ｍｏ・・・自発磁化、Ｈｏ・・・検出方向磁界、Ｈｏ・・・外部磁界。侃ろ私５１Ｐ１図　　　　　　当４４　　図〔ニド−１
５０ニー５１でへろあ押固　　　　　＝４　６　　　固在ｔｑこｉ
’！ｆＣ！乞にへ４６−Ｔ％ｆ’、３ｆｆｉベイ１７ス
ＪＸｋ−＊＋＝（ｋ　’１ＳｉＥ”ｌ’ＥＡ第７図　′

Claims

【特許請求の範囲】

（１）バイアス磁界（Ｈ＿ｂ＿３、Ｈ＿ｂ＿４又はＨ＿
ｂ＿５）を作る磁性体（２０）を含む基板（１２）上に
、磁気抵抗素子（１１）と、導体パターン（１３）とを
具備することを特徴とする磁気検出装置。
（２）前記基板（１２）が絶縁層（２２）と、磁性体（
２０）と、放熱層（２１）から構成され、導体パターン
（１３）が前記磁気抵抗素子（１１）の信号処理回路（
１３１）であることを特徴とする請求項１記載の磁気検
出装置。
（３）前記磁性体（２０）が基板（１２）を兼用し、該
基板（１２）が鉄系材料（１２１）であり、固定磁石（
１４）により磁化されていることを特徴とする請求項１
記載の磁気検出装置。
（４）磁気抵抗素子（１１）の動作点を設定するバイア
ス磁界（Ｈ＿ｂ＿３、Ｈ＿ｂ＿４又はＨ＿ｂ＿５）に磁
性体（２０）を外部磁界（Ｈ＿０）により磁化して成る
ことを特徴とする磁気検出装置のバイアス磁界設定方法
。