JPH05145142A - 磁気抵抗素子 - Google Patents
磁気抵抗素子Info
- Publication number
- JPH05145142A JPH05145142A JP3303021A JP30302191A JPH05145142A JP H05145142 A JPH05145142 A JP H05145142A JP 3303021 A JP3303021 A JP 3303021A JP 30302191 A JP30302191 A JP 30302191A JP H05145142 A JPH05145142 A JP H05145142A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- thin film
- nickel alloy
- magnetoresistive element
- ferromagnetic thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強磁性磁気抵抗素子において、２００℃にて
３０００時間以上の連続使用を可能にし、抗折強度が大
きく、安価で信頼性の高い素子を提供するものである。 【構成】 基板表面に形成されたニッケル合金の強磁性
薄膜１と、前記強磁性薄膜を保護する保護膜４から構成
されるものであり、前記基板としてジルコニア基板２に
ガラスグレーズ３を施したものを使用するものである。 【効果】 グレーズドジルコニア基板を使用することに
よって、２００℃での連続使用が可能となり、更に基板
強度を向上させるとともに、基板を薄くして被検出体と
のエアギャップを小さくして出力向上をも可能にする。
３０００時間以上の連続使用を可能にし、抗折強度が大
きく、安価で信頼性の高い素子を提供するものである。 【構成】 基板表面に形成されたニッケル合金の強磁性
薄膜１と、前記強磁性薄膜を保護する保護膜４から構成
されるものであり、前記基板としてジルコニア基板２に
ガラスグレーズ３を施したものを使用するものである。 【効果】 グレーズドジルコニア基板を使用することに
よって、２００℃での連続使用が可能となり、更に基板
強度を向上させるとともに、基板を薄くして被検出体と
のエアギャップを小さくして出力向上をも可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，位相や変位量等の位置
情報を検出する位置検出に用いられるニッケル合金の強
磁性薄膜からなる磁気抵抗素子に関するものである。
情報を検出する位置検出に用いられるニッケル合金の強
磁性薄膜からなる磁気抵抗素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在おもに用いられている回転検出装置
の中で、光半導体を用いた光式回転検出装置や、ホール
ＩＣを用いた磁気式回転検出装置は、耐熱温度がが１２
５℃以下であり、産業機器を体対して使用する際には大
きな障害となっているのが現状である。そこで２００℃
以上の耐熱温度のある強磁性磁気抵抗素子の産業機器へ
の利用がますます高まってきている。特に電装品分野で
は、１８０℃以上の耐熱性を要求される電子部品が多
く、検出体の物性から見て、強磁性磁気抵抗素子以外の
回転検出装置は使用できないことは明らかであり、その
期待度は高まる一方である。
の中で、光半導体を用いた光式回転検出装置や、ホール
ＩＣを用いた磁気式回転検出装置は、耐熱温度がが１２
５℃以下であり、産業機器を体対して使用する際には大
きな障害となっているのが現状である。そこで２００℃
以上の耐熱温度のある強磁性磁気抵抗素子の産業機器へ
の利用がますます高まってきている。特に電装品分野で
は、１８０℃以上の耐熱性を要求される電子部品が多
く、検出体の物性から見て、強磁性磁気抵抗素子以外の
回転検出装置は使用できないことは明らかであり、その
期待度は高まる一方である。
【０００３】一方強磁性磁気抵抗素子はガラスまたはア
ルミナ基板上などにニッケル合金からなる膜厚約５００
Åの強磁性薄膜をパターニングし、その上に保護膜Ｓｉ
Ｎなどをコーティングすることによって構成される。強
磁性薄膜は、あらゆる方向に対し強い形状異方性を示す
ため、パターンの長手方向に異方性を生じせしめて使用
する磁気抵抗素子の場合、その基板の表面状態は鏡面に
せねばならない。また、磁気抵抗素子を磁気センサとし
て使用する場合、５Ｖ連続使用において、抵抗値変化率
で２％以下、中点電位変化量で１ｍＶ以下に抑えなけれ
ば使用することが極めて困難である。
ルミナ基板上などにニッケル合金からなる膜厚約５００
Åの強磁性薄膜をパターニングし、その上に保護膜Ｓｉ
Ｎなどをコーティングすることによって構成される。強
磁性薄膜は、あらゆる方向に対し強い形状異方性を示す
ため、パターンの長手方向に異方性を生じせしめて使用
する磁気抵抗素子の場合、その基板の表面状態は鏡面に
せねばならない。また、磁気抵抗素子を磁気センサとし
て使用する場合、５Ｖ連続使用において、抵抗値変化率
で２％以下、中点電位変化量で１ｍＶ以下に抑えなけれ
ば使用することが極めて困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式は、図４に
示すごとくニッケル合金からなる強磁性薄膜磁電変換素
子の基板に、アルカリガラス、ほう珪酸ガラス、グレー
ズドアルミナを用いたものである。ここで、１は強磁性
薄膜抵抗素子、５は基板、４は保護膜である。
示すごとくニッケル合金からなる強磁性薄膜磁電変換素
子の基板に、アルカリガラス、ほう珪酸ガラス、グレー
ズドアルミナを用いたものである。ここで、１は強磁性
薄膜抵抗素子、５は基板、４は保護膜である。
【０００５】従来方式の２００℃での連続使用による中
点電位変化量を図２に示すが、どの方式も２０ｍＶ以上
マイナス側にずれていることが判る。つぎに従来方式の
２００℃での連続使用による抵抗値変化率を図３に示す
が、いずれの方式も１０％以上増大していることが判
る。また現在おもに使用している基板は、産業機器に於
て使用する際の機械的強度が不足している。さらに、現
在使用しているアルミナ基板は、線膨張係数が６ｐｐｍ
／℃前後であるのに対し、ニッケル合金である強磁性磁
気抵抗薄膜の線膨張係数は１０〜１２ｐｐｍ／℃であ
り、この値の差が２００℃に於ける連続使用の抵抗値変
化や中点電位の変化を引き起こしている。またこれらの
欠点を満たすことができ得るサファイア基板は、現在使
用されている基板の約７０倍以上のコストがかかるた
め、工業化は不可能であった。
点電位変化量を図２に示すが、どの方式も２０ｍＶ以上
マイナス側にずれていることが判る。つぎに従来方式の
２００℃での連続使用による抵抗値変化率を図３に示す
が、いずれの方式も１０％以上増大していることが判
る。また現在おもに使用している基板は、産業機器に於
て使用する際の機械的強度が不足している。さらに、現
在使用しているアルミナ基板は、線膨張係数が６ｐｐｍ
／℃前後であるのに対し、ニッケル合金である強磁性磁
気抵抗薄膜の線膨張係数は１０〜１２ｐｐｍ／℃であ
り、この値の差が２００℃に於ける連続使用の抵抗値変
化や中点電位の変化を引き起こしている。またこれらの
欠点を満たすことができ得るサファイア基板は、現在使
用されている基板の約７０倍以上のコストがかかるた
め、工業化は不可能であった。
【０００６】以上より従来方式の基板での問題点は以下
のものが考えられる。 １．基板中に含まれるアルカリ成分またはハロゲン分子
の、電気泳動によるニッケル合金中への拡散 ２．基板材料と強磁性薄膜の界面の熱による移動 ３．基板材料の機械的強度不足 ４．基板材料と強磁性薄膜との線膨張係数の相違 以上の問題を鑑みて、２００℃で３０００時間以上の使
用に於て中点電位変化量１ｍＶ以下、抵抗値変化率０．
５％以下、出力特性の変化率０．５％以下の磁気抵抗素
子を安価に提供することを目的とする。
のものが考えられる。 １．基板中に含まれるアルカリ成分またはハロゲン分子
の、電気泳動によるニッケル合金中への拡散 ２．基板材料と強磁性薄膜の界面の熱による移動 ３．基板材料の機械的強度不足 ４．基板材料と強磁性薄膜との線膨張係数の相違 以上の問題を鑑みて、２００℃で３０００時間以上の使
用に於て中点電位変化量１ｍＶ以下、抵抗値変化率０．
５％以下、出力特性の変化率０．５％以下の磁気抵抗素
子を安価に提供することを目的とする。
【０００７】
【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、ジルコニア基板上にガラスグレーズを施
した基板と、この基板の表面に形成されたニッケル合金
からなる強磁性薄膜と、保護膜とを備えたものである。
めに本発明は、ジルコニア基板上にガラスグレーズを施
した基板と、この基板の表面に形成されたニッケル合金
からなる強磁性薄膜と、保護膜とを備えたものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、アルミナより３倍以上機械的
強度が大きく、熱膨張係数がニッケル合金とほぼ同じ値
である１０．６ｐｐｍ／℃のジルコニア基板上に、熱に
よるニッケル合金薄膜内へのＮａ+、Ｃｌ-などの拡散を
なくすため、無アルカリで、また熱的に非常に安定な１
２００℃以上の高温焼成用グレーズを用いてガラス面を
形成することにより、２００℃で３０００時間以上の連
続通電試験に於て、強磁性薄膜であるニッケル合金薄膜
に全く変化が起こらないものとなる。
強度が大きく、熱膨張係数がニッケル合金とほぼ同じ値
である１０．６ｐｐｍ／℃のジルコニア基板上に、熱に
よるニッケル合金薄膜内へのＮａ+、Ｃｌ-などの拡散を
なくすため、無アルカリで、また熱的に非常に安定な１
２００℃以上の高温焼成用グレーズを用いてガラス面を
形成することにより、２００℃で３０００時間以上の連
続通電試験に於て、強磁性薄膜であるニッケル合金薄膜
に全く変化が起こらないものとなる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例の磁気抵抗素子につ
いて図面を用いて説明する。
いて図面を用いて説明する。
【００１０】図１は、本発明の一実施例の磁気センサを
示したものであり、１はニッケル合金の強磁性薄膜、２
はジルコニア基板、３はガラスグレーズ、４は保護膜の
ＳｉＮである。ジルコニア基板２上にガラスグレーズ３
を施してなる基板上にニッケル合金の強磁性薄膜１が形
成され、その上に保護膜４が形成されている。
示したものであり、１はニッケル合金の強磁性薄膜、２
はジルコニア基板、３はガラスグレーズ、４は保護膜の
ＳｉＮである。ジルコニア基板２上にガラスグレーズ３
を施してなる基板上にニッケル合金の強磁性薄膜１が形
成され、その上に保護膜４が形成されている。
【００１１】図２は本実施例の素子と従来例１〜３の素
子を用いて２００℃での連続使用を行った後の中点電位
ドリフト量の結果であり、横軸は時間、縦軸は中点電位
のドリフト量を示している。ここで従来例１〜３はそれ
ぞれほう珪酸ガラス、アルカリガラス、グレーズドアル
ミナを基板に用いている。これによると、アルカリガラ
ス、無アルカリガラス、グレーズドアルミナ基板と比較
して全く中点がドリフトしていないことが判る。これは
ガラスグレーズが熱的に非常に安定であり、また熱膨張
係数がニッケル合金と近似しているために前記ニッケル
合金薄膜に対して熱的なストレスを与えず、しかも原材
料にアルカリなどの不純物をほとんど含んでいないこと
によるものである。
子を用いて２００℃での連続使用を行った後の中点電位
ドリフト量の結果であり、横軸は時間、縦軸は中点電位
のドリフト量を示している。ここで従来例１〜３はそれ
ぞれほう珪酸ガラス、アルカリガラス、グレーズドアル
ミナを基板に用いている。これによると、アルカリガラ
ス、無アルカリガラス、グレーズドアルミナ基板と比較
して全く中点がドリフトしていないことが判る。これは
ガラスグレーズが熱的に非常に安定であり、また熱膨張
係数がニッケル合金と近似しているために前記ニッケル
合金薄膜に対して熱的なストレスを与えず、しかも原材
料にアルカリなどの不純物をほとんど含んでいないこと
によるものである。
【００１２】また図３は本実施例の素子と従来例１〜３
の素子を用いて２００℃での連続使用を行った後の抵抗
値変化率の結果であり、横軸は時間、縦軸は抵抗値変化
率を示している。これによると従来例と比較して本実施
例によるところのグレーズドジルコニア基板を用いた素
子は、全く変化していないことが判る。これはニッケル
合金薄膜とジルコニア基板の線膨張係数がほぼ同一であ
るために、ニッケル合金薄膜が、基板からの機械的スト
レスによる応力の影響を受けないためであると判断でき
る。
の素子を用いて２００℃での連続使用を行った後の抵抗
値変化率の結果であり、横軸は時間、縦軸は抵抗値変化
率を示している。これによると従来例と比較して本実施
例によるところのグレーズドジルコニア基板を用いた素
子は、全く変化していないことが判る。これはニッケル
合金薄膜とジルコニア基板の線膨張係数がほぼ同一であ
るために、ニッケル合金薄膜が、基板からの機械的スト
レスによる応力の影響を受けないためであると判断でき
る。
【００１３】なお、以下に示す（表１）は同一の基板厚
に於ける素子の抗折強度と線膨張係数を比較したもので
あるが本実施例が最も優れていることが判る。
に於ける素子の抗折強度と線膨張係数を比較したもので
あるが本実施例が最も優れていることが判る。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、２００℃での連続通電使用に於て、中点電位のドリ
フト抵抗値変化が全く無く、素子の機械的強度が大き
く、高性能な素子を低コストにて提供することができ
る。
ば、２００℃での連続通電使用に於て、中点電位のドリ
フト抵抗値変化が全く無く、素子の機械的強度が大き
く、高性能な素子を低コストにて提供することができ
る。
【図１】本発明の一実施例による磁気抵抗素子の断面図
【図２】本実施例と従来例の中点電位変化量を示す特性
図
図
【図３】本実施例と従来例の抵抗値変化率を示す特性図
【図４】従来の磁気抵抗素子の断面図
１ ニッケル合金の強磁性薄膜 ２ ジルコニア基板 ３ ガラスグレーズ ４ 保護膜
Claims (1)
- 【請求項１】ジルコニア基板上にガラスグレーズを施し
た基板と、この基板の表面に形成されたニッケル合金か
らなる強磁性薄膜と、保護膜とを備えた磁気抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303021A JPH05145142A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 磁気抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303021A JPH05145142A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 磁気抵抗素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05145142A true JPH05145142A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=17915985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3303021A Pending JPH05145142A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 磁気抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05145142A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019065744A1 (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| US11543308B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| US11542590B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| US11543309B2 (en) | 2017-12-22 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge and sensor module |
| US11692806B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-07-04 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability |
| US11747225B2 (en) | 2018-04-05 | 2023-09-05 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability and stress reduction |
| US11774303B2 (en) | 2018-10-23 | 2023-10-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Accelerator, steering wheel, six-axis sensor, engine, bumper and the like |
| US12411000B2 (en) | 2020-03-30 | 2025-09-09 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP3303021A patent/JPH05145142A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019065744A1 (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| JP2019066312A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| US11454488B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-09-27 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability |
| US11543308B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| US11542590B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| US11692806B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-07-04 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability |
| US11702730B2 (en) | 2017-09-29 | 2023-07-18 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
| JP2023101718A (ja) * | 2017-09-29 | 2023-07-21 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
| US11543309B2 (en) | 2017-12-22 | 2023-01-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge and sensor module |
| US11747225B2 (en) | 2018-04-05 | 2023-09-05 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge with improved stability and stress reduction |
| US11774303B2 (en) | 2018-10-23 | 2023-10-03 | Minebea Mitsumi Inc. | Accelerator, steering wheel, six-axis sensor, engine, bumper and the like |
| US12411000B2 (en) | 2020-03-30 | 2025-09-09 | Minebea Mitsumi Inc. | Strain gauge |
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