JPH05335654A - 強磁性磁気抵抗素子 - Google Patents
強磁性磁気抵抗素子Info
- Publication number
- JPH05335654A JPH05335654A JP4142328A JP14232892A JPH05335654A JP H05335654 A JPH05335654 A JP H05335654A JP 4142328 A JP4142328 A JP 4142328A JP 14232892 A JP14232892 A JP 14232892A JP H05335654 A JPH05335654 A JP H05335654A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- thin film
- ferromagnetic
- ferromagnetic magnetoresistive
- protective film
- Prior art date
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- 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、保護膜の密着強度が大きい信頼性の高い素子を安
価に提供するものである。 【構成】 アルミナ焼結体基板１表面に形成されたニッ
ケル合金の強磁性磁気抵抗薄膜２と、この強磁性磁気抵
抗薄膜２を覆う保護膜３とを備えたものである。 【効果】 ２００℃での連続使用において、中点電位の
ドリフトが全く無く、抵抗値の変化も無くなる。その上
保護膜の密着性が大きく、素子の抗折強度も上がり、素
子の信頼性が著しく向上する。
３０００時間以上の連続使用を可能にし、抗折強度が大
きく、保護膜の密着強度が大きい信頼性の高い素子を安
価に提供するものである。 【構成】 アルミナ焼結体基板１表面に形成されたニッ
ケル合金の強磁性磁気抵抗薄膜２と、この強磁性磁気抵
抗薄膜２を覆う保護膜３とを備えたものである。 【効果】 ２００℃での連続使用において、中点電位の
ドリフトが全く無く、抵抗値の変化も無くなる。その上
保護膜の密着性が大きく、素子の抗折強度も上がり、素
子の信頼性が著しく向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル合金の強磁性
薄膜を用いた強磁性磁気抵抗素子に関するものである。
薄膜を用いた強磁性磁気抵抗素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在主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Ｉ
Ｃを用いた磁気式回転検出装置は、耐熱温度が１２５℃
以下であり、産業機器に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。
中で、光半導体を用いた光式回転検出装置や、ホールＩ
Ｃを用いた磁気式回転検出装置は、耐熱温度が１２５℃
以下であり、産業機器に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。
【０００３】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。
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。
【０００４】一方、強磁性磁気抵抗素子はガラスまたは
セラミック基板上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表面粗
度でＲａ０．０５μｍ以下の鏡面にせねばならない。
セラミック基板上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表面粗
度でＲａ０．０５μｍ以下の鏡面にせねばならない。
【０００５】また、強磁性磁気抵抗素子を磁気センサと
して使用する場合、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。従来は、図５に示すよ
うに、ニッケル合金からなる強磁性磁気抵抗薄膜を形成
する基板に、例えばアルカリガラス、ほう珪酸ガラス、
グレーズドアルミナを用いていた。
して使用する場合、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。従来は、図５に示すよ
うに、ニッケル合金からなる強磁性磁気抵抗薄膜を形成
する基板に、例えばアルカリガラス、ほう珪酸ガラス、
グレーズドアルミナを用いていた。
【０００６】ここでは、２は強磁性磁気抵抗薄膜、３は
保護膜、４は基板である。
保護膜、４は基板である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来強磁性磁
気抵抗素子について、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。図において従来例１，
２，３はそれぞれグレーズドアルミナ基板、アルカリガ
ラス基板、無アルカリガラス基板を用いた場合を示して
いる。
気抵抗素子について、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。図において従来例１，
２，３はそれぞれグレーズドアルミナ基板、アルカリガ
ラス基板、無アルカリガラス基板を用いた場合を示して
いる。
【０００８】また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
ていることがわかる。
化率を図３に示すが、いずれの方式も１０％以上増大し
ていることがわかる。
【０００９】以上のような従来使用していた基板の有す
る問題点の原因としては以下のものが考えられる。
る問題点の原因としては以下のものが考えられる。
【００１０】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。
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。
【００１１】２．基板材料とニッケル合金薄膜の界面の
熱による移動。 ３．基板材料とニッケル合金薄膜の密着強度不足。
熱による移動。 ３．基板材料とニッケル合金薄膜の密着強度不足。
【００１２】４．ＳｉＮ保護膜との密着力不足。 これらの問題を解決するために、現在では単結晶サファ
イア基板が用いられているが、無アルカリガラス基板の
３０倍以上のコストがかかるために、ごく一部の高付加
価値製品にしか適応されていないのが現状である。また
アルミナ焼結体を研磨して基板に使用する試みも行われ
てきたが、以下の理由により使用が不可能であった。
イア基板が用いられているが、無アルカリガラス基板の
３０倍以上のコストがかかるために、ごく一部の高付加
価値製品にしか適応されていないのが現状である。また
アルミナ焼結体を研磨して基板に使用する試みも行われ
てきたが、以下の理由により使用が不可能であった。
【００１３】１．結晶の粒度が１００Å〜１０μｍまで
ばらついており、このため基板の表面粗度がＲａで０．
２μｍ以上になるため強磁性磁気抵抗薄膜の形状異方性
が損なわれ、磁気抵抗特性が著しく劣化する。
ばらついており、このため基板の表面粗度がＲａで０．
２μｍ以上になるため強磁性磁気抵抗薄膜の形状異方性
が損なわれ、磁気抵抗特性が著しく劣化する。
【００１４】２．Ｎａ+やＫａ+等の不純物が多く含まれ
ており、高温時での連続使用が困難である。
ており、高温時での連続使用が困難である。
【００１５】以上の問題を鑑みて、２００℃で３０００
時間以上の使用において中点電位変化量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
でしかも安価な強磁性磁気抵抗素子を提供することを目
的とする。
時間以上の使用において中点電位変化量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
でしかも安価な強磁性磁気抵抗素子を提供することを目
的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、結晶の粒径を１〜１０μｍ以内に抑えたア
ルミナ焼結体からなる基板の表面に形成されたニッケル
合金の強磁性薄膜と、この強磁性薄膜を覆う保護膜とを
備えたものである。
に本発明は、結晶の粒径を１〜１０μｍ以内に抑えたア
ルミナ焼結体からなる基板の表面に形成されたニッケル
合金の強磁性薄膜と、この強磁性薄膜を覆う保護膜とを
備えたものである。
【００１７】
【作用】本発明によれば、アルミナ焼結体からなる基板
を用いることで熱によるニッケル合金薄膜内へのＮ
ａ+，Ｋａ+，Ｃｌ-などの拡散をなくすことができる。
これは９９．９％以上の高純度の原料を用い、また熱的
に安定なアルミナを用いて、アルミナ焼結体基板を形成
することによるもので、２００℃で３０００時間以上に
おいてニッケル合金の強磁性薄膜に全く変化を起こさな
いものである。さらにアルミナの結晶粒径を１〜１０μ
ｍ以内にすることにより、基板の表面粗度をＲａ０．０
１μｍ以下に抑えて磁気抵抗特性が劣化しない。
を用いることで熱によるニッケル合金薄膜内へのＮ
ａ+，Ｋａ+，Ｃｌ-などの拡散をなくすことができる。
これは９９．９％以上の高純度の原料を用い、また熱的
に安定なアルミナを用いて、アルミナ焼結体基板を形成
することによるもので、２００℃で３０００時間以上に
おいてニッケル合金の強磁性薄膜に全く変化を起こさな
いものである。さらにアルミナの結晶粒径を１〜１０μ
ｍ以内にすることにより、基板の表面粗度をＲａ０．０
１μｍ以下に抑えて磁気抵抗特性が劣化しない。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例の強磁性磁気抵抗素
子について説明する。図１において１はアルミナ焼結体
基板、２はニッケル合金の強磁性磁気抵抗薄膜、３はＳ
ｉＮからなる保護膜である。ここで使用したアルミナ焼
結体基板は、鏡面研磨を行っている。
子について説明する。図１において１はアルミナ焼結体
基板、２はニッケル合金の強磁性磁気抵抗薄膜、３はＳ
ｉＮからなる保護膜である。ここで使用したアルミナ焼
結体基板は、鏡面研磨を行っている。
【００１９】図２は本実施例の素子を用いて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。これによると、従来例のアルカリガラス、無アル
カリガラス、グレーズドセラミックと比較して全く中点
がドリフトしていないことが判る。これはアルミナが熱
的に非常に安定であり、しかも原材料に不純物をほとん
ど含んでいないことによるものである。
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。これによると、従来例のアルカリガラス、無アル
カリガラス、グレーズドセラミックと比較して全く中点
がドリフトしていないことが判る。これはアルミナが熱
的に非常に安定であり、しかも原材料に不純物をほとん
ど含んでいないことによるものである。
【００２０】図３は本実施例の素子を用いて２００℃で
の連続使用した後の抵抗値変化率の結果であり、横軸は
時間、縦軸は抵抗値の変化率を示している。これによる
と、抵抗値の変化は全く無いことがわかる。
の連続使用した後の抵抗値変化率の結果であり、横軸は
時間、縦軸は抵抗値の変化率を示している。これによる
と、抵抗値の変化は全く無いことがわかる。
【００２１】このことはアルミナ焼結体と強磁性磁気抵
抗薄膜との密着強度が非常に大きいことを示している。
（表１）は同一の基板厚における各素子の抗折強度及び
保護膜として使用するＳｉＮと基板との密着強度を測定
したものであるが、これによるとアルミナ焼結体が最も
優れていることがわかる。
抗薄膜との密着強度が非常に大きいことを示している。
（表１）は同一の基板厚における各素子の抗折強度及び
保護膜として使用するＳｉＮと基板との密着強度を測定
したものであるが、これによるとアルミナ焼結体が最も
優れていることがわかる。
【００２２】
【表１】
【００２３】図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の実
施例と従来例の素子の磁気抵抗効果を表す抵抗値変化率
Δρ／ρを示す特性図であるが、ここで横軸は磁界強
度、縦軸は抵抗値変化率を示している。これによると従
来例のアルミナ焼結体と比較してヒステリシスが大幅に
減少していることが判る。これは基板の表面粗度を１／
２０以下にすることにより、磁気抵抗効果を確保したこ
とによるものである。
施例と従来例の素子の磁気抵抗効果を表す抵抗値変化率
Δρ／ρを示す特性図であるが、ここで横軸は磁界強
度、縦軸は抵抗値変化率を示している。これによると従
来例のアルミナ焼結体と比較してヒステリシスが大幅に
減少していることが判る。これは基板の表面粗度を１／
２０以下にすることにより、磁気抵抗効果を確保したこ
とによるものである。
【００２４】また基板に係るコストは単結晶サファイア
基板の１／３０以下、無アルカリガラス基板とほぼ同じ
であった。
基板の１／３０以下、無アルカリガラス基板とほぼ同じ
であった。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、次のよう
な効果が得られる。
な効果が得られる。
【００２６】１．２００℃での連続使用において、中点
電位のドリフトが全く無い。 ２．２００℃での連続使用において、抵抗値変化が全く
無い。
電位のドリフトが全く無い。 ２．２００℃での連続使用において、抵抗値変化が全く
無い。
【００２７】３．素子の機械的強度が大きくなる。 ４．保護膜の密着性が大きいため、信頼性を確保でき
る。
る。
【００２８】５．上記の特性を備えた素子を従来の無ア
ルカリガラスを用いた素子とほぼ同じコストで供給でき
る。
ルカリガラスを用いた素子とほぼ同じコストで供給でき
る。
【図１】本発明の一実施例による強磁性磁気抵抗素子の
断面図
断面図
【図２】同実施例及び従来例の中点電位の変化量を示し
た特性図
た特性図
【図３】同実施例及び従来例の抵抗値変化率を示した特
性図
性図
【図４】（ａ），（ｂ）は同実施例及び従来例の磁気抵
抗特性を示した特性図
抗特性を示した特性図
【図５】従来の強磁性磁気抵抗素子の断面図
１ アルミナ焼結体基板 ２ 強磁性磁気抵抗薄膜 ３ 保護膜
Claims (1)
- 【請求項１】アルミナ焼結体からなる基板の表面に形成
されたニッケル合金の強磁性磁気抵抗薄膜と、この強磁
性磁気抵抗薄膜を覆う保護膜とを備えた強磁性磁気抵抗
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142328A JPH05335654A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 強磁性磁気抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142328A JPH05335654A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 強磁性磁気抵抗素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335654A true JPH05335654A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15312796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4142328A Pending JPH05335654A (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 強磁性磁気抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335654A (ja) |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP4142328A patent/JPH05335654A/ja active Pending
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