JPH0499006A - 磁歪式アクチュエータ用磁歪膜 - Google Patents
磁歪式アクチュエータ用磁歪膜Info
- Publication number
- JPH0499006A JPH0499006A JP2169629A JP16962990A JPH0499006A JP H0499006 A JPH0499006 A JP H0499006A JP 2169629 A JP2169629 A JP 2169629A JP 16962990 A JP16962990 A JP 16962990A JP H0499006 A JPH0499006 A JP H0499006A
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- magnetostrictive
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- magnetostriction
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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。
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］
本発明は磁歪効果を利用した磁歪式アクチュエータに用
いられる磁歪薄膜に関する。
いられる磁歪薄膜に関する。
［従来の技術］
今日のマイクロエレクトロニクスの発展ｊこよる電気素
子の小形化・マイクロ化は、単にコンパクトな機械の実
現という外観的な問題だけでなく、従来到底不可能であ
った機能的、質的な進歩をもたらしており、このような
メカニズムのマイクロ化に対する重要な課題として小形
で高出力の磁歪式アクチュエータの開発が要求されてい
る。
子の小形化・マイクロ化は、単にコンパクトな機械の実
現という外観的な問題だけでなく、従来到底不可能であ
った機能的、質的な進歩をもたらしており、このような
メカニズムのマイクロ化に対する重要な課題として小形
で高出力の磁歪式アクチュエータの開発が要求されてい
る。
磁歪式アクチュエータは、磁性材料に磁界を印加すると
材料の寸法が変化するジュール効果を利用したものであ
り、従来、その磁性薄膜としては、希土類とＦｅとの合
金を中心にして研究が行われており、たとえばＳｍＦａ
ｈ ＴｂＦｅ＊などがその例である。
材料の寸法が変化するジュール効果を利用したものであ
り、従来、その磁性薄膜としては、希土類とＦｅとの合
金を中心にして研究が行われており、たとえばＳｍＦａ
ｈ ＴｂＦｅ＊などがその例である。
［発明が解決しようとする課題〕
磁歪式アクチエエータの磁歪膜に要求される特性として
は、 ■磁気変化に対する変位量を大きくし、特性を向上させ
るために飽和磁歪定数（λＳ）が大きい。
は、 ■磁気変化に対する変位量を大きくし、特性を向上させ
るために飽和磁歪定数（λＳ）が大きい。
■小形化のために動作磁界が小さい。
■温度変化に対する影響を小さくするため、熱膨張係数
（α）が小さい。
（α）が小さい。
ことが必要である。
ところで、現状の磁歪材料合金として知られているｒｔ
ｐｅｓ（Ｒは希土類元素）の磁界に対する磁歪定数は、
第３図の磁界−磁歪定数特性曲線に示すように大きな値
を得ることができるが、磁界の強さとして数１０にθ、
を要し、低磁界で動作するＤｙＦｅ５でも、２３０ＸＩ
Ｏ−”の飽和磁歪定数を得るにはＩＫθ、の磁界を必要
とし、これでは機器の小形化が望めない。マイクロ領域
で使うためには少なくとも十数θ、で２００Ｘ１０−’
以上の磁歪定数を必要とする。さらに、希土類元素を含
む材料の熱膨張係数は１０〜２０×１０−＠／℃と大き
く、前述の要求を満たすことができなかった。
ｐｅｓ（Ｒは希土類元素）の磁界に対する磁歪定数は、
第３図の磁界−磁歪定数特性曲線に示すように大きな値
を得ることができるが、磁界の強さとして数１０にθ、
を要し、低磁界で動作するＤｙＦｅ５でも、２３０ＸＩ
Ｏ−”の飽和磁歪定数を得るにはＩＫθ、の磁界を必要
とし、これでは機器の小形化が望めない。マイクロ領域
で使うためには少なくとも十数θ、で２００Ｘ１０−’
以上の磁歪定数を必要とする。さらに、希土類元素を含
む材料の熱膨張係数は１０〜２０×１０−＠／℃と大き
く、前述の要求を満たすことができなかった。
このため、前述の要件を満たし、製造が容易な磁歪材料
が望まれている。
が望まれている。
［課題を解決するための手段］
本発明者は、上記の課題に対して研究を重ね、アクチュ
エータ材料に真空技術を用いて低熱膨張係数を有するイ
ンバー形合金を３５０℃以上で厚さ２μｍ以下に薄膜形
成し、または、３５０℃未満で厚さ２μｍ以下に薄膜形
成し、これを３５０℃以上でアニールすることにより、
１０ θ、で飽和磁歪定数の絶対値が２００ＸＩ０１を
超える磁歪膜を形成させた。
エータ材料に真空技術を用いて低熱膨張係数を有するイ
ンバー形合金を３５０℃以上で厚さ２μｍ以下に薄膜形
成し、または、３５０℃未満で厚さ２μｍ以下に薄膜形
成し、これを３５０℃以上でアニールすることにより、
１０ θ、で飽和磁歪定数の絶対値が２００ＸＩ０１を
超える磁歪膜を形成させた。
［作用コ
磁歪材料を薄膜化することにより、飽和磁歪定数の絶対
値をバルク材の場合に比して著しく増大させることがで
きる理由は明らかでないが、磁歪は磁性材料に磁界を加
えると材料の寸法が変化する現象であり、磁化をになっ
ているＦｅ、Ｃ。
値をバルク材の場合に比して著しく増大させることがで
きる理由は明らかでないが、磁歪は磁性材料に磁界を加
えると材料の寸法が変化する現象であり、磁化をになっ
ているＦｅ、Ｃ。
Ｎｉなどの原子の配置いわゆる結晶構造が関係している
が、バルク材と薄膜では結晶構造が同してあっても、薄
膜になると圧倒的に欠陥の量が多くなり、その結果、平
均的原子間隔が異なり、このようなミクロ的な構造の相
違により磁歪の増大を生じるものではないかと考えられ
る。
が、バルク材と薄膜では結晶構造が同してあっても、薄
膜になると圧倒的に欠陥の量が多くなり、その結果、平
均的原子間隔が異なり、このようなミクロ的な構造の相
違により磁歪の増大を生じるものではないかと考えられ
る。
なお、膜作製時の温度が３５０℃未満であると膜の結晶
化が不十分で保磁力が大きくなり、動作磁界を大きくす
る必要がある。
化が不十分で保磁力が大きくなり、動作磁界を大きくす
る必要がある。
また、真空技術による薄膜の形成で膜の保磁力を小さく
することができ、低磁界で磁歪定数を大きくするととも
に、薄膜材料として熱膨張係数の小さい合金を用いるの
で、磁歪の温度変化が小さく検出精度が向上する。
することができ、低磁界で磁歪定数を大きくするととも
に、薄膜材料として熱膨張係数の小さい合金を用いるの
で、磁歪の温度変化が小さく検出精度が向上する。
［実施例コ
以下、本発明を実施例について詳述する。
熱膨張係数が５ｘｔＯ−＠／”Ｃ以下の特性をもつイン
バー形合金、たとえば３２Ｎｉ−Ｆｅ、３４Ｎｉ−Ｆｅ
、３９Ｎｉ−Ｆｅ、６３Ｆｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏ合金を
用い、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング
法により磁歪薄膜を作製し、飽和磁歪定数を測定した。
バー形合金、たとえば３２Ｎｉ−Ｆｅ、３４Ｎｉ−Ｆｅ
、３９Ｎｉ−Ｆｅ、６３Ｆｅ−３２Ｎｉ−５Ｃｏ合金を
用い、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング
法により磁歪薄膜を作製し、飽和磁歪定数を測定した。
たとえば、３９Ｎｉ−Ｆｅをスパッタ法によって薄膜化
した例を示すと、石英基板をトリクレンおよび純水で洗
浄して二極式スパッタ装置内にセットし、真空槽内を３
ＸＩＯ−＠Ｔｏｒｒ以下に排気したあと、石英基板を１
５０〜６００℃の範囲でそれぞれ異なる温度に加熱した
状態に保持し、ｓｘ １ （Ｉ’Ｔｏ ｒ ｒのアルゴ
ンガスを導入して、ターゲット電圧−４００Ｖ、電流０
．９Ａでスパッタリングを行い、スパッタ時間を制御し
て種々の厚さの試料を作製した。
した例を示すと、石英基板をトリクレンおよび純水で洗
浄して二極式スパッタ装置内にセットし、真空槽内を３
ＸＩＯ−＠Ｔｏｒｒ以下に排気したあと、石英基板を１
５０〜６００℃の範囲でそれぞれ異なる温度に加熱した
状態に保持し、ｓｘ １ （Ｉ’Ｔｏ ｒ ｒのアルゴ
ンガスを導入して、ターゲット電圧−４００Ｖ、電流０
．９Ａでスパッタリングを行い、スパッタ時間を制御し
て種々の厚さの試料を作製した。
このようにして得られた磁性膜の飽和磁歪定数を測定し
た結果、基板温度３５０℃以上で作製した膜については
、第１図の曲線ａに示すように膜厚が４μｍまでは１５
×ｌＯ−＠であり、バルク材での飽和磁歪定数と殆ど変
わらなかったが、膜厚が３μｍ以下になると飽和磁歪定
数が急激に大きくなり、２μｍ以下では２００×１０−
’以上の値が得られた。
た結果、基板温度３５０℃以上で作製した膜については
、第１図の曲線ａに示すように膜厚が４μｍまでは１５
×ｌＯ−＠であり、バルク材での飽和磁歪定数と殆ど変
わらなかったが、膜厚が３μｍ以下になると飽和磁歪定
数が急激に大きくなり、２μｍ以下では２００×１０−
’以上の値が得られた。
この膜厚１．８μｍの磁歪膜を選んで磁界を加え、磁歪
定数と磁界との関係を調へた結果は、第２図に示すよう
に１００．で飽和している。
定数と磁界との関係を調へた結果は、第２図に示すよう
に１００．で飽和している。
また、３００℃以下で作製した膜については、保磁力が
大きいため、再び真空中４００℃で３０分アニールした
結果、同様の特性を得ることができた。
大きいため、再び真空中４００℃で３０分アニールした
結果、同様の特性を得ることができた。
他の材料についても実験した結果同様の傾向が得られ、
付表に膜厚を異にした各材料のｌＯθ。
付表に膜厚を異にした各材料のｌＯθ。
における磁歪定数を測定した結果を示しており、膜厚が
薄い程大きい値が得られた。
薄い程大きい値が得られた。
付表
［発明の効果］
本発明は上述のように、磁歪アクチュエータ用磁歪膜を
、熱膨張係数の絶対値が５ ｘ Ｉ Ｏ−”／℃以下の
インバー合金を３５０℃以上で厚さ２μｍ以下に真空薄
膜形成し、あるいは３５０℃未満で厚さ２μｍ以下に真
空薄膜形成して３５０℃以上でアニールするようにしで
あるから、低磁界で大きな飽和磁歪定数の絶対値が得ら
れ、変位を大きくとることができ、希土類元素を含まな
いので安価である。また小さな磁界で飽和するので、こ
の磁歪膜を利用するアクチュエータを小形化することが
でき、熱膨張係数が小さく、磁歪膜の温度補償を必要と
しないで検出精度の高い磁歪式アクチュエータを得られ
る効果がある。
、熱膨張係数の絶対値が５ ｘ Ｉ Ｏ−”／℃以下の
インバー合金を３５０℃以上で厚さ２μｍ以下に真空薄
膜形成し、あるいは３５０℃未満で厚さ２μｍ以下に真
空薄膜形成して３５０℃以上でアニールするようにしで
あるから、低磁界で大きな飽和磁歪定数の絶対値が得ら
れ、変位を大きくとることができ、希土類元素を含まな
いので安価である。また小さな磁界で飽和するので、こ
の磁歪膜を利用するアクチュエータを小形化することが
でき、熱膨張係数が小さく、磁歪膜の温度補償を必要と
しないで検出精度の高い磁歪式アクチュエータを得られ
る効果がある。
第１図は本発明による実施例磁歪膜の膜厚と飽和磁歪定
数との関係を示す特性曲線図、第２図は磁界に対する磁
歪定数の関係を示す特性曲線図、第３図は従来の磁歪材
料の磁界に対する磁歪定数の関係を示す特性曲線図であ
る。 第３図 膜厚（μｍ） 磁 界Ｈ（ＫＯｅ） 磁界ＣＯｅ）
数との関係を示す特性曲線図、第２図は磁界に対する磁
歪定数の関係を示す特性曲線図、第３図は従来の磁歪材
料の磁界に対する磁歪定数の関係を示す特性曲線図であ
る。 第３図 膜厚（μｍ） 磁 界Ｈ（ＫＯｅ） 磁界ＣＯｅ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱膨張係数の絶対値が５×１０＾−＾６／℃以下の
インバー合金を３５０℃以上で厚さ２μｍ以下に真空薄
膜形成したことを特徴とする磁歪式アクチュエータ用磁
歪膜。 ２ 熱膨張係数の絶対値が５×１０＾−＾６／℃以下の
インバー合金を３５０℃未満で厚さ２μｍ以下に真空薄
膜形成し、３５０℃以上でアニールしたことを特徴とす
る磁歪式アクチュエータ用磁歪膜。 ３ 前記合金が、Ｎｉを３２〜３９ｗｔ％含むＮｉ−Ｆ
ｅ系合金である請求項１または２記載の磁歪式アクチュ
エータ用磁歪膜。 ４ 前記真空薄膜が、スパッタ法、真空蒸着法、イオン
プレーティング法のいずれかで形成される請求項１また
は２記載の磁歪式アクチュエータ用磁歪膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2169629A JPH0499006A (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 磁歪式アクチュエータ用磁歪膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2169629A JPH0499006A (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 磁歪式アクチュエータ用磁歪膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499006A true JPH0499006A (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=15890045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2169629A Pending JPH0499006A (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | 磁歪式アクチュエータ用磁歪膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0499006A (ja) |
-
1990
- 1990-06-26 JP JP2169629A patent/JPH0499006A/ja active Pending
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