JPH06268281A - Magneto resistive element - Google Patents
Magneto resistive elementInfo
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- JPH06268281A JPH06268281A JP5049746A JP4974693A JPH06268281A JP H06268281 A JPH06268281 A JP H06268281A JP 5049746 A JP5049746 A JP 5049746A JP 4974693 A JP4974693 A JP 4974693A JP H06268281 A JPH06268281 A JP H06268281A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 外部磁界の変化を検出するリニア出力型磁気
抵抗素子に関し、バイアス磁界の発生またはバイアス磁
界安定化用の磁石を不要にする。
【構成】 シリコン等にてなる基板1の表面には、外部
磁界を磁電変換する第1の磁性体パターン2を形成し、
磁性体パターン2の上の絶縁層3の上に、外部磁界を磁
電変換する第2の磁性体パターン4を設ける。磁性体パ
ターン2,4に磁石を使用しないでバイアス磁界が印加
させるため、磁性体パターン2,4には逆方向の電流が
通じるようにする。磁性体パターン2,4に逆方向の電
流が通じるようにするため、磁性体パターン2,4をそ
の同側端で接続する。
(57) [Abstract] [Purpose] A linear output type magnetoresistive element that detects changes in an external magnetic field does not require a magnet for generating a bias magnetic field or for stabilizing a bias magnetic field. [Structure] A first magnetic material pattern 2 for magnetoelectrically converting an external magnetic field is formed on a surface of a substrate 1 made of silicon or the like,
On the insulating layer 3 on the magnetic material pattern 2, the 2nd magnetic material pattern 4 which carries out magnetoelectric conversion of the external magnetic field is provided. Since a bias magnetic field is applied to the magnetic material patterns 2 and 4 without using a magnet, currents in opposite directions are applied to the magnetic material patterns 2 and 4. The magnetic material patterns 2 and 4 are connected at the same side ends thereof so that the currents in the opposite directions can flow to the magnetic material patterns 2 and 4.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、強磁性膜の磁気抵抗効
果を利用して外部磁界を磁電変換し、外部磁界の変動を
検出する磁気抵抗素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive element which utilizes the magnetoresistive effect of a ferromagnetic film to magnetoelectrically convert an external magnetic field to detect fluctuations in the external magnetic field.
【0002】強磁性体パターンを利用する磁気抵抗素子
は、ホール素子,磁気半導体素子に比べ、微小磁界に対
する感度が高く,分解能に優れるため、位置センサ,角
度センサ,ロータリーエンコーダ等に利用されている。
特に、アナログ的な出力を要求される用途においては、
出力特性のリニアリティが必要になる。A magnetoresistive element utilizing a ferromagnetic pattern is used in a position sensor, an angle sensor, a rotary encoder, etc. because it has a higher sensitivity to a minute magnetic field and an excellent resolution as compared with a Hall element or a magnetic semiconductor element. .
Especially in applications requiring analog output,
Output characteristic linearity is required.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、出力特性がリニアである磁気抵抗
素子には、永久磁石を利用して磁性体パターンにバイア
ス磁界を印加するもの、磁性体パターンの長さ方向に傾
斜する多数の導体層を縞状に形成し一般にバーバーポー
ル型と呼ばれるものが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetoresistive element having a linear output characteristic is one which applies a bias magnetic field to a magnetic material pattern by using a permanent magnet, and a large number of conductor layers inclined in the length direction of the magnetic material pattern. There is known a barber pole type which is formed into a striped pattern.
【0004】図6は出力がリニアである従来の磁気抵抗
素子の説明図であり、(イ) は磁石を利用したフルブリッ
ジ型磁気抵抗素子の外観図、(ロ) と(ハ) はバーバーポー
ル型と呼ばれる磁気検出パターンの平面図と断面図であ
る。FIG. 6 is an explanatory view of a conventional magnetoresistive element having a linear output. (A) is an external view of a full-bridge type magnetoresistive element using a magnet, and (b) and (c) are barber poles. 3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view of a magnetic detection pattern called a mold.
【0005】図6(イ) において、フルブリッジ型の磁気
抵抗素子は、シリコン等にてなる基板21の表面に磁性体
パターン22, 外部接続用パッド23を形成し、基板21の裏
面には磁性体パターン22にバイアス磁界を印加する永久
磁石24を貼着してなる。In FIG. 6 (a), the full-bridge type magnetoresistive element has a magnetic material pattern 22 and an external connection pad 23 formed on the surface of a substrate 21 made of silicon or the like, and a magnetic material pattern on the back surface of the substrate 21. A permanent magnet 24 for applying a bias magnetic field is attached to the body pattern 22.
【0006】磁性体パターン22は、パーマロイ等の強磁
性体薄膜の不要部を除去して形成し、傾斜方向が時計方
向の一対のA群と反時計方向の一対のB群とを接続し構
成したものであり、永久磁石24によって図の上方から下
方に向けたバイアス磁界が印加され、そのバイアス磁界
に直交する外部磁界の変動を検出する。The magnetic material pattern 22 is formed by removing unnecessary portions of a ferromagnetic thin film such as permalloy, and connects a pair of group A whose inclination direction is clockwise and a pair of group B counterclockwise. The permanent magnet 24 applies a bias magnetic field from the upper side to the lower side in the figure, and detects the fluctuation of the external magnetic field orthogonal to the bias magnetic field.
【0007】図6(ロ),(ハ) において、シリコン等の基板
25に形成したバーバーポール状の磁気検出パターン26
は、パーマロイ等の強磁性体よりなる帯状パターン27の
上に、45度傾斜する縞状に例えば金にて多数の導体層28
を形成して構成する。In FIGS. 6B and 6C, a substrate made of silicon or the like is used.
Barber pole-shaped magnetic detection pattern formed on 25
Is a striped pattern 27 made of a ferromagnetic material such as permalloy, and a large number of conductor layers 28 made of gold, for example, in stripes inclined at 45 degrees.
Are formed and configured.
【0008】磁性体パターン27には、その長さ方向に内
部磁化の方向を揃えるためのイニシャライズ処理が施さ
れ、印加された電流iは導体層27の形成間において導体
層27に対し直角方向に通じ、磁性体パターン27の幅方向
に印加された外部磁界の変動を検出する。The magnetic pattern 27 is subjected to an initialization process for aligning the direction of internal magnetization in the lengthwise direction, and the applied current i is applied in a direction perpendicular to the conductor layer 27 during the formation of the conductor layer 27. Accordingly, the fluctuation of the external magnetic field applied in the width direction of the magnetic material pattern 27 is detected.
【0009】かかる磁気検出パターン26は、前記磁性体
パターン22と異なり、永久磁石が不要となる。Unlike the magnetic pattern 22, the magnetic detection pattern 26 does not require a permanent magnet.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】磁性薄膜から形成した
磁性体パターン22を使用する従来の磁気抵抗素子は、バ
イアス磁界を印加させる磁石24を必要とし、その磁石24
を正確に位置合わせして素子基板25に貼着させる工程が
必要であると共に、磁石の磁気力,磁石の位置合わせ精
度によって出力特性にばらつきが生じる、という難点が
あった。A conventional magnetoresistive element using a magnetic material pattern 22 formed of a magnetic thin film requires a magnet 24 for applying a bias magnetic field.
However, there is a problem that the step of accurately aligning and attaching the element to the element substrate 25 is required, and the output characteristics vary depending on the magnetic force of the magnet and the alignment accuracy of the magnet.
【0011】磁性薄膜から形成した磁性体パターン27に
導体層28を縞状に形成したバーバーポール型の従来の磁
気抵抗素子は、磁性体パターン27の内部磁化の向きを揃
えるイニシャライズ工程が必要であり、使用前に必ず磁
石あるいはコイル等によって一定方向の磁界を印加しな
ければならないため、その使用に際して面倒である。A conventional barber pole type magnetoresistive element in which a conductor layer 28 is formed in stripes on a magnetic material pattern 27 formed of a magnetic thin film requires an initializing step for aligning the directions of internal magnetization of the magnetic material pattern 27. However, since it is necessary to apply a magnetic field in a fixed direction by using a magnet or a coil before use, it is troublesome to use.
【0012】しかも、磁界検出中の素子にイニシャライ
ズ方向と逆向きの磁界が印加されると、出力が反転する
という問題点がある。かかる出力の反転回避のため、従
来はイニシャライズ方向にバイアス磁界を印加する磁石
を配設しているが、その磁石の配設には、バイアス磁石
によりリニア出力を得る前記磁気抵抗素子と同様に、製
造工程(永久磁石の貼着)が複雑となり、外部磁界の検
出精度が良くないという問題点が発生する。Moreover, there is a problem that the output is inverted when a magnetic field in the direction opposite to the initializing direction is applied to the element during magnetic field detection. In order to avoid such output reversal, conventionally, a magnet that applies a bias magnetic field in the initializing direction is arranged, but in the arrangement of the magnet, like the magnetic resistance element that obtains a linear output by the bias magnet, The manufacturing process (sticking of the permanent magnet) becomes complicated, and the accuracy of detecting the external magnetic field is poor.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】図1は本発明による磁気
抵抗素子の基本構成の平面図(イ) とその側面図(ロ) 、図
2は磁性体パターンの出力とバイアス磁界との関係の説
明図である。FIG. 1 is a plan view (a) and a side view (b) of a basic structure of a magnetoresistive element according to the present invention, and FIG. 2 shows a relationship between an output of a magnetic material pattern and a bias magnetic field. FIG.
【0014】図1において、シリコン(Si)またはガ
ラス等にてなる基板1の表面には、外部磁界を磁電変換
する第1の磁性体パターン2を形成し、磁性体パターン
2の上の絶縁層(例えば窒化シリコン;SiN)3の上
に、外部磁界を磁電変換する第2の磁性体パターン4を
設ける。In FIG. 1, a first magnetic material pattern 2 for magnetoelectrically converting an external magnetic field is formed on the surface of a substrate 1 made of silicon (Si) or glass, and an insulating layer on the magnetic material pattern 2 is formed. A second magnetic material pattern 4 that magnetoelectrically converts an external magnetic field is provided on (eg, silicon nitride; SiN) 3.
【0015】絶縁層3の厚さ方向に対向する磁性体パタ
ーン2と4は同一幅の帯状であり、長さ方向の右端で磁
性体パターン2と4が接続し、磁性体パターン2の左端
に導体パッド5を接続し、磁性体パターン4の左端に導
体パッド6を接続させたとき、導体パッド5から流入し
導体パッド6より流出する電流iは、磁性体パターン2
と4とでは流れ方向が逆となる。そのため、図中に白矢
印で示す如く、磁性体パターン2,4の幅方向にバイア
ス磁界が印加されるようになる。The magnetic material patterns 2 and 4 facing each other in the thickness direction of the insulating layer 3 are strips of the same width, and the magnetic material patterns 2 and 4 are connected at the right end in the length direction, and at the left end of the magnetic material pattern 2. When the conductor pad 5 is connected and the conductor pad 6 is connected to the left end of the magnetic material pattern 4, the current i flowing in from the conductor pad 5 and flowing out from the conductor pad 6 is
The flow directions are opposite between # 4 and # 4. Therefore, as shown by the white arrow in the figure, the bias magnetic field is applied in the width direction of the magnetic material patterns 2 and 4.
【0016】かかるバイアス磁界は、磁石によってバイ
アス磁界を印加するのと同様にリニアリテイを改善する
効果がある。即ち、図2(イ) に示す如き1本の磁性体パ
ターン2′にバイアス磁界を印加しないとき、磁性体パ
ターン2′の幅方向(感磁界方向)の外部磁界Hexに対
する磁気抵抗変化ΔRは、図2(ロ) に示す如く山形にな
る反面、磁性体パターン2′にその幅方向のバイアス磁
界を印加したとき、バイアス磁界と逆方向の外部磁界H
exに対する磁気抵抗変化ΔRは、図2(ハ) に示す如く直
線的に変化するようになる。Such a bias magnetic field has an effect of improving linearity as in the case of applying the bias magnetic field by a magnet. That is, when no bias magnetic field is applied to one magnetic material pattern 2'as shown in FIG. 2A, the magnetic resistance change ΔR with respect to the external magnetic field Hex in the width direction (magnetic field sensitive direction) of the magnetic material pattern 2'is: As shown in FIG. 2B, the magnetic field is applied in the width direction to the magnetic pattern 2'while the external magnetic field H in the direction opposite to the bias magnetic field H is applied to the magnetic pattern 2 '.
The magnetic resistance change ΔR with respect to ex comes to change linearly as shown in FIG.
【0017】[0017]
【作用】前記手段で説明したように、一対の磁性体パタ
ーンが対向し、かつ、逆方向の電流が通じるようにした
磁気抵抗素子は、その駆動電流によって磁性体パターン
の幅方向のバイアス磁界が生じ、そのバイアス磁界を利
用することによって、磁石なしでリニア出力が得られる
ようになる。As described in the above means, in a magnetoresistive element in which a pair of magnetic material patterns are opposed to each other and a current in the opposite direction is passed, a bias magnetic field in the width direction of the magnetic material pattern is generated by the driving current. Occurs, and by utilizing that bias magnetic field, a linear output can be obtained without a magnet.
【0018】[0018]
【実施例】図3は本発明の実施例になる磁気抵抗素子の
磁性体パターンを示す平面図(イ)とその等価回路図(ロ)
である。FIG. 3 is a plan view (a) showing the magnetic material pattern of a magnetoresistive element according to an embodiment of the present invention and its equivalent circuit diagram (b).
Is.
【0019】図3(イ) において、シリコン(Si)やガ
ラス等にてなる基板の絶縁性表面には、駆動電流を印加
する入力パッド(第1の端子)11と、グランドに接続す
るグランドパッド(第2の端子)12と、外部磁界の変動
信号を出力する出力パッド(第3の端子)13と、基板表
面に形成し前後方向 (図の上下方向) に整列する複数の
第1の磁性体パターン2と、磁性体パターン2の所定部
を露呈させた絶縁膜(図示せず)と、該絶縁膜を介して
磁性体パターン2のそれぞれに対向する複数の第2の磁
性体パターン4と、磁性体パターン2と4とを接続する
導体パターン14,15,16,17 とを有する。In FIG. 3 (a), an input pad (first terminal) 11 for applying a drive current and a ground pad connected to the ground are provided on an insulating surface of a substrate made of silicon (Si), glass or the like. (Second terminal) 12, output pad (third terminal) 13 for outputting a fluctuation signal of the external magnetic field, and a plurality of first magnets formed on the substrate surface and aligned in the front-back direction (vertical direction in the figure). A body pattern 2, an insulating film (not shown) exposing a predetermined portion of the magnetic body pattern 2, and a plurality of second magnetic body patterns 4 facing the magnetic body pattern 2 via the insulating film. , And conductor patterns 14, 15, 16 and 17 for connecting the magnetic material patterns 2 and 4.
【0020】入力パッド11は、最前位置 (図の最上位)
の磁性体パターン2の左端部に接続する。グランドパッ
ド12は、最前位置から二番目の磁性体パターン4の右端
部に接続する。The input pad 11 is at the frontmost position (the highest position in the figure)
To the left end of the magnetic material pattern 2. The ground pad 12 is connected to the right end of the second magnetic body pattern 4 from the frontmost position.
【0021】出力パッド13は、最後位置(図の最下位)
の磁性体パターン2の右端部と、最後位置から二番目の
磁性体パターン4の左端部とに接続する。導体パターン
14は、磁性体パターン2の右端部と磁性体パターン4の
右端部とを接続する。The output pad 13 is at the last position (at the bottom of the figure)
To the right end of the magnetic material pattern 2 and the left end of the second magnetic material pattern 4 from the last position. Conductor pattern
Reference numeral 14 connects the right end of the magnetic material pattern 2 and the right end of the magnetic material pattern 4.
【0022】導体パターン15は、磁性体パターン2の左
端部と磁性体パターン4の左端部とを接続する。導体パ
ターン16は、磁性体パターン4の左端部とそれより一つ
飛んで離れた磁性体パターン2の左端部とを接続する。The conductor pattern 15 connects the left end of the magnetic material pattern 2 and the left end of the magnetic material pattern 4. The conductor pattern 16 connects the left end portion of the magnetic material pattern 4 and the left end portion of the magnetic material pattern 2 which is one distance away from the magnetic material pattern 4.
【0023】導体パターン17は、磁性体パターン2の右
端部とそれより一つ飛んで離れた磁性体パターン4の右
端部とを接続する。ただし、導体パターン14と15は、磁
性体パターン2,4の整列方向の一つ置きの交互に形成
する。The conductor pattern 17 connects the right end portion of the magnetic material pattern 2 and the right end portion of the magnetic material pattern 4 which is one distance away from it. However, the conductor patterns 14 and 15 are alternately formed in the arrangement direction of the magnetic material patterns 2 and 4.
【0024】そこで、入力パッド11から最前位置(一番
目)の磁性体パターン2に所定の駆動電流iを入力する
と、その電流iは一番目の磁性体パターン4→三番目の
磁性体パターン2→三番目の磁性体パターン4→・・・
・・・→最後位置(最後)から二番目の磁性体パターン
2→最後から二番目の磁性体パターン4→出力パッド13
→最後の磁性体パターン2→最後の磁性体パターン4→
・・・・・・→二番目の磁性体パターン4→グランドパ
ッド12へと通じる。Therefore, when a predetermined drive current i is input from the input pad 11 to the frontmost (first) magnetic material pattern 2, the current i is the first magnetic material pattern 4 → the third magnetic material pattern 2 → Third magnetic material pattern 4 → ...
-> The second magnetic material pattern 2 from the last position (last) → the second magnetic material pattern 4 from the last → the output pad 13
→ Last magnetic material pattern 2 → Last magnetic material pattern 4 →
---> It leads to the second magnetic material pattern 4-> ground pad 12.
【0025】このような電流iが通じると、入力パッド
11と出力パッド13との間に接続された磁性体パターン
2,4には、その幅方向かつ図の下方に向けたバイアス
磁界Hb1が発生し、出力パッド13とグランドパッド12と
の間に接続された磁性体パターン2,4には、その幅方
向かつ図の上方に向けたバイアス磁界Hb2が発生するよ
うになる。When such a current i is passed, the input pad
In the magnetic material patterns 2 and 4 connected between the output pad 13 and the output pad 13, a bias magnetic field Hb 1 directed in the width direction and downward in the drawing is generated, so that the output pad 13 and the ground pad 12 are connected to each other. A bias magnetic field Hb 2 is generated in the connected magnetic patterns 2 and 4 in the width direction thereof and in the upward direction of the drawing.
【0026】そこで、バイアス磁界Hb1が発生する磁性
体パターン2,4をA群とし、バイアス磁界Hb2が発生
する磁性体パターン2,4をB群としたとき、入力パッ
ド11と出力パッド13との間に接続された磁性体パターン
2,4がA群であり、出力パッド13とグランドパッド12
との間に接続された磁性体パターン2,4がB群とな
る。Therefore, when the magnetic material patterns 2 and 4 which generate the bias magnetic field Hb 1 are group A and the magnetic material patterns 2 and 4 which generate the bias magnetic field Hb 2 are group B, the input pad 11 and the output pad 13 are used. The magnetic patterns 2 and 4 connected between the output pad 13 and the ground pad 12 are group A.
The magnetic material patterns 2 and 4 connected between and form the B group.
【0027】従って、図3(イ) の磁気抵抗素子の等価回
路は図3(ロ) に示す如く、磁性体パターン群Aと磁性体
パターン群Bパターン群とを接続したハーフブリッジ構
成であり、バイアス磁界Hb1またはHb2の方向を検出す
べき外部磁界の方向に一致させることにより、その外部
磁界の変動を検出するようになる。Therefore, the equivalent circuit of the magnetoresistive element of FIG. 3A has a half-bridge structure in which the magnetic substance pattern group A and the magnetic substance pattern group B are connected as shown in FIG. 3B. By matching the direction of the bias magnetic field Hb 1 or Hb 2 with the direction of the external magnetic field to be detected, the fluctuation of the external magnetic field can be detected.
【0028】図4は本発明の他の実施例になる磁気抵抗
素子の磁性体パターンを示す平面図(イ) とその等価回路
図(ロ) である。図4(イ) において、シリコン(Si)や
ガラス等にてなる基板の絶縁性表面には、駆動電流を印
加する入力パッド(第1の端子)11と、グランドに接続
するグランドパッド(第2の端子)12と、外部磁界の変
動信号を出力する出力パッド(第3,第4の端子)1
3-1, 13-2と、基板表面に形成し前後方向 (図の上下方
向)に整列する複数の第1の磁性体パターン2と、磁性
体パターン2の所定部を露呈させた絶縁膜(図示せず)
と、該絶縁膜を介して磁性体パターン2のそれぞれに対
向する複数の第2の磁性体パターン4と、磁性体パター
ン2と4とを接続する導体パターン14,15,16,17 とを有
する。FIG. 4 is a plan view (a) showing the magnetic pattern of a magnetoresistive element according to another embodiment of the present invention and its equivalent circuit diagram (b). In FIG. 4 (a), an input pad (first terminal) 11 for applying a driving current and a ground pad (second terminal) for applying a driving current are formed on the insulating surface of a substrate made of silicon (Si) or glass. Terminal) 12 and an output pad (third and fourth terminals) 1 for outputting a fluctuation signal of the external magnetic field
3 -1 , 13 -2 , a plurality of first magnetic material patterns 2 formed on the surface of the substrate and aligned in the front-back direction (vertical direction in the figure), and an insulating film exposing a predetermined portion of the magnetic material pattern 2 ( (Not shown)
And a plurality of second magnetic material patterns 4 facing each of the magnetic material patterns 2 through the insulating film, and conductor patterns 14, 15, 16, 17 connecting the magnetic material patterns 2 and 4 to each other. .
【0029】入力パッド11は、最前位置 (図の最上位)
の磁性体パターン2の左端部に接続する。グランドパッ
ド12は、最後位置(図の最下位)の磁性体パターン2の
左端部と、最後位置から二番目の磁性体パターン4の右
端部に接続する。The input pad 11 is at the frontmost position (the highest position in the figure)
To the left end of the magnetic material pattern 2. The ground pad 12 is connected to the left end of the magnetic material pattern 2 at the last position (the lowest in the figure) and the right end of the second magnetic material pattern 4 from the last position.
【0030】出力パッド13-1は、前記整列の中央部に隣
接する一対の磁性体パターン2の右端部に接続する。出
力パッド13-2は、出力パッド13-1を接続した磁性体パタ
ーン2の前後に位置する一対の磁性体パターン4の左端
部に接続する。The output pad 13 -1 is connected to the right ends of the pair of magnetic material patterns 2 adjacent to the center of the alignment. The output pad 13 -2 is connected to the left end portion of the pair of magnetic material patterns 4 located before and after the magnetic material pattern 2 to which the output pad 13 -1 is connected.
【0031】導体パターン14は、磁性体パターン2の右
端部と磁性体パターン4の右端部とを接続する。導体パ
ターン15は、磁性体パターン2の左端部と磁性体パター
ン4の左端部とを接続する。The conductor pattern 14 connects the right end of the magnetic material pattern 2 and the right end of the magnetic material pattern 4. The conductor pattern 15 connects the left end of the magnetic material pattern 2 and the left end of the magnetic material pattern 4.
【0032】導体パターン16は、磁性体パターン4の左
端部とそれより一つ飛んで離れた磁性体パターン2の左
端部とを接続する。導体パターン17は、磁性体パターン
2の右端部とそれより一つ飛んで離れた磁性体パターン
4の右端部とを接続する。The conductor pattern 16 connects the left end portion of the magnetic material pattern 4 and the left end portion of the magnetic material pattern 2 which is one distance away from the magnetic material pattern 4. The conductor pattern 17 connects the right end portion of the magnetic material pattern 2 and the right end portion of the magnetic material pattern 4 which is one distance away from the right end portion.
【0033】導体パターン14と15は、磁性体パターン
2,4の整列方向の一つ置きの交互に形成する。ただ
し、該整列方向の中央部では磁性体パターン2,4の同
一端を接続するため、同一側に導体パターン14(または
15) を連続形成させる。The conductor patterns 14 and 15 are alternately formed in the arrangement direction of the magnetic material patterns 2 and 4. However, since the same ends of the magnetic material patterns 2 and 4 are connected at the central portion in the alignment direction, the conductor patterns 14 (or
15) is continuously formed.
【0034】そこで、入力パッド11から最前位置(一番
目)の磁性体パターン2と前から二番目の磁性体パター
ン4に所定の駆動電流iを入力する。すると、その電流
iの一方は、一番目の磁性体パターン4→三番目の磁性
体パターン2→三番目の磁性体パターン4→・・・・・
・→出力パッド13-2→・・・・・・→最後位置(最後)
の磁性体パターン4→最後の磁性体パターン2→グラン
ドパッド12へと通じると共に、電流iの他方は、二番目
の磁性体パターン2→四番目の磁性体パターン4→四番
目の磁性体パターン2→・・・・・・→出力パッド13-1
→・・・・・・→最後から二番目の磁性体パターン2→
最後から二番目の磁性体パターン4→グランドパッド12
へと通じる。Therefore, a predetermined drive current i is input from the input pad 11 to the frontmost (first) magnetic material pattern 2 and the second magnetic material pattern 4 from the front. Then, one of the currents i is the first magnetic material pattern 4 → the third magnetic material pattern 2 → the third magnetic material pattern 4 →
・ → Output pad 13 -2 → ・ ・ ・ ・ ・ ・ → Last position (Last)
Magnetic material pattern 4 → the last magnetic material pattern 2 → the ground pad 12, and the other side of the current i is the second magnetic material pattern 2 → the fourth magnetic material pattern 4 → the fourth magnetic material pattern 2 → ・ ・ ・ ・ ・ ・ → Output pad 13 -1
→ ・ ・ ・ ・ ・ ・ → The second-to-last magnetic material pattern 2 →
The penultimate magnetic material pattern 4 → ground pad 12
Lead to.
【0035】このような電流iが通じると、入力パッド
11と出力パッド13-2との間に接続された磁性体パターン
2,4には、その幅方向かつ図の下方に向けたバイアス
磁界Hb1が発生し、出力パッド13-2とグランドパッド12
との間に接続された磁性体パターン2,4には、その幅
方向かつ図の上方に向けたバイアス磁界Hb2が発生し、
入力パッド11と出力パッド13-1との間に接続された磁性
体パターン2,4には、その幅方向かつ図の上方に向け
たバイアス磁界Hb2が発生し、出力パッド13-1とグラン
ドパッド12との間に接続された磁性体パターン2,4に
は、その幅方向かつ図の下方に向けたバイアス磁界Hb1
が発生するようになる。When such a current i is passed, the input pad
In the magnetic material patterns 2 and 4 connected between the output pad 13 -2 and the output pad 13 -2 , a bias magnetic field Hb 1 directed in the width direction and downward in the figure is generated, and the output pad 13 -2 and the ground pad 12 are connected.
A bias magnetic field Hb 2 directed in the width direction and upward in the drawing is generated in the magnetic patterns 2 and 4 connected between
In the magnetic material patterns 2 and 4 connected between the input pad 11 and the output pad 13 -1 , a bias magnetic field Hb 2 is generated in the width direction and upward in the figure, and the output pad 13 -1 and the ground are provided. The magnetic patterns 2 and 4 connected between the pad 12 and the pad 12 have a bias magnetic field Hb 1 directed in the width direction and downward in the drawing.
Will occur.
【0036】そこで、バイアス磁界Hb1が発生する磁性
体パターン2,4をA群とし、バイアス磁界Hb2が発生
する磁性体パターン2,4をB群としたとき、入力パッ
ド11と出力パッド13-2との間に接続された磁性体パター
ン2,4はA群となり、出力パッド13-2とグランドパッ
ド12との間に接続された磁性体パターン2,4はB群と
なり、入力パッド11と出力パッド13-1との間に接続され
た磁性体パターン2,4はB群となり、出力パッド13-1
とグランドパッド12との間に接続された磁性体パターン
2,4はA群に分類される。Therefore, when the magnetic material patterns 2 and 4 which generate the bias magnetic field Hb 1 are group A and the magnetic material patterns 2 and 4 which generate the bias magnetic field Hb 2 are group B, the input pad 11 and the output pad 13 are used. magnetic pattern 2 and 4 connected between -2 becomes group a, magnetic pattern 2 and 4 which are connected between the output pad 13 -2 and the ground pad 12 becomes group B, the input pad 11 The magnetic material patterns 2 and 4 connected between the output pad 13 -1 and the output pad 13 -1 are group B, and the output pad 13 -1
The magnetic material patterns 2 and 4 connected between the ground pad 12 and the ground pad 12 are classified into the A group.
【0037】従って、図4(イ) の磁気抵抗素子は、それ
ぞれ一対のAパターン群とBパターン群とを接続したフ
ルブリッジ構成であり、その等価回路が図4(ロ) であ
る。なお、上記実施例において、磁性体パターン2,4
はパーマロイ等の強磁性体にてなる厚さ 500〜1000Åの
薄膜よりホトリソ法により形成し、絶縁膜は酸化シリコ
ン, ポリイミド樹脂等にて厚さ数千Å〜1μm 程度に形
成し、各種パッド,導体パターンには金, アルミニウム
を使用した。Therefore, the magnetoresistive element of FIG. 4 (a) has a full bridge structure in which a pair of A pattern group and B pattern group are connected, and its equivalent circuit is shown in FIG. 4 (b). In the above embodiment, the magnetic patterns 2, 4
Is formed by a photolithography method from a thin film made of a ferromagnetic material such as permalloy and having a thickness of 500 to 1000Å. The insulating film is made of silicon oxide or polyimide resin to have a thickness of several thousand Å to 1 μm, Gold and aluminum were used for the conductor pattern.
【0038】図5は本発明の実施例による磁気抵抗素子
の磁性体パターンの磁気抵抗変化の説明図(イ) とその磁
気抵抗素子の出力特性の説明図(ロ) である。図5(イ) に
おいて、外部磁界Hexの変化に対応する磁性体パターン
Aの磁気抵抗変化ΔR-1,磁性体パターンBの磁気抵抗
変化ΔR-2は、図示する如く傾斜方向が逆となり、図3
(ロ),図4(ロ) に示す如く磁性体パターンAとBを、ハー
フブリッジまたはフルブリッジに接続した磁気抵抗素子
の出力は、磁石を使用することなく、図5(ロ) に示す如
く従来のバーバーポール型素子と同様にリニア出力が得
られる。FIG. 5 is an explanatory diagram (a) of the magnetoresistance change of the magnetic material pattern of the magnetoresistive element according to the embodiment of the present invention and an explanatory diagram (b) of the output characteristic of the magnetoresistive element. In FIG. 5A, the magnetic resistance change ΔR −1 of the magnetic material pattern A and the magnetic resistance change ΔR −2 of the magnetic material pattern B corresponding to the change of the external magnetic field Hex are reversed in the tilt direction as shown in the figure. Three
(B), The output of the magnetoresistive element in which the magnetic material patterns A and B are connected to the half bridge or the full bridge as shown in FIG. 4 (b) is as shown in FIG. 5 (b) without using a magnet. A linear output can be obtained similarly to the conventional barber pole type element.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、駆動電流
によってバイアス磁界が発生し、そのバイアス磁界によ
ってリニア出力が得られるようになる。As described above, according to the present invention, the bias magnetic field is generated by the driving current, and the linear output can be obtained by the bias magnetic field.
【0040】そのため、バイアス磁界印加用磁石および
バイアス磁界安定化用の磁石と、バイアス磁石を素子基
板に貼着する工程が不要となり、バイアス磁界を印加す
るため磁石を使用する従来の磁気抵抗素子および、イニ
シャライズ工程,バイアス磁界安定化のために磁石を必
要とする従来のバーバーポール型の磁気抵抗素子に比
べ、出力特性が安定かつ高感度となるのみならず、安価
に提供されるようにした効果がある。Therefore, the step of attaching the bias magnetic field applying magnet, the bias magnetic field stabilizing magnet, and the bias magnet to the element substrate becomes unnecessary, and the conventional magnetoresistive element using the magnet for applying the bias magnetic field and Compared to the conventional barber pole type magnetoresistive element that requires a magnet for the initialization process and bias magnetic field stabilization, the output characteristics are not only stable and highly sensitive, but also provided at a low cost. There is.
【図1】 本発明による磁気抵抗素子の基本構成の説明
図FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of a magnetoresistive element according to the present invention.
【図2】 磁性体パターンの出力とバイアス磁界との関
係の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of a relationship between an output of a magnetic material pattern and a bias magnetic field.
【図3】 本発明の実施例になる磁気抵抗素子の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a magnetoresistive element according to an embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の他の実施例になる磁気抵抗素子の説
明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a magnetoresistive element according to another embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の実施例による磁気抵抗素子の磁気抵
抗変化と出力特性の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of magnetoresistance change and output characteristics of a magnetoresistive element according to an embodiment of the present invention.
【図6】 従来の磁気抵抗素子の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional magnetoresistive element.
1は素子基板 2,4は磁性体パターン 3は絶縁膜 11は第1の端子 (入力パッド) 12は第2の端子 (グランドパッド) 13, 13-1は第3の端子(出力パッド) 13-2は第4の端子(出力パッド) 14は対向する磁性体パターンの一端接続用導体パターン 16,17 は導体パターン iは駆動電流1 is an element substrate 2, 4 is a magnetic material pattern 3 is an insulating film 11 is a first terminal (input pad) 12 is a second terminal (ground pad) 13, 13 -1 is a third terminal (output pad) 13 -2 is the fourth terminal (output pad) 14 is the conductor pattern for connecting one end of the opposing magnetic material pattern 16, 17 is the conductor pattern i is the drive current
Claims (4)
磁電変換する第1の磁性体パターン(2) と、該第1の磁
性体パターンに積層させた絶縁膜(3) と、該絶縁膜を介
してその厚さ方向に該第1の磁性体パターンに対向し該
第1の磁性体パターンとは逆方向の電流を通じて外部磁
界を磁電変換する第2の磁性体パターン(4) とを具えた
こと、を特徴とする磁気抵抗素子。1. A first magnetic material pattern (2) for magnetoelectrically converting an external magnetic field through a current (i) in a predetermined direction, an insulating film (3) laminated on the first magnetic material pattern, and the insulation. A second magnetic material pattern (4) which opposes the first magnetic material pattern in the thickness direction through the film and which magnetoelectrically converts an external magnetic field through a current in a direction opposite to the first magnetic material pattern. A magnetoresistive element characterized by being provided.
(2) の長さ方向の一端と、請求項1記載の第2の磁性体
パターン(4) の長さ方向の一端とを接続し、該第1の磁
性体パターンと該第2の磁性体パターンとに逆方向の電
流(i) が通じるようにしたこと、を特徴とする請求項1
記載の磁気抵抗素子。2. The first magnetic material pattern according to claim 1.
The one end in the length direction of (2) and the one end in the length direction of the second magnetic material pattern (4) according to claim 1 are connected, and the first magnetic material pattern and the second magnetic material are connected. 2. The current (i) in the opposite direction to the pattern is made to flow to the pattern.
The magnetoresistive element described.
2の磁性体パターン(2,4) がその幅方向に整列し、その
整列方向の一つ置きに第2の磁性体パターンの他端と第
1の磁性体パターンの他端とが導体パターン(16,17) で
接続し、該整列方向の1番目の第1の磁性体パターンの
他端にはそれら第1,第2の磁性体パターンに電流を通
じるための第1の端子(11)が接続し、該整列方向に2番
目の第2の磁性体パターンの他端にはそれら第1,第2
の磁性体パターンに電流を通じるための第2の端子(12)
が接続し、該整列方向の最後の第1の磁性体パターンの
他端と該整列方向に最後から二番目の第2の磁性体パタ
ーンの他端とには、それら第1,第2の磁性体パターン
の磁電変換信号を出力する第3の端子(13)が接続するこ
と、を特徴とする磁気抵抗素子。3. A plurality of the first and second magnetic material patterns (2, 4) connected at one end are aligned in the width direction, and the second magnetic material pattern is arranged every other in the alignment direction. And the other end of the first magnetic material pattern are connected by a conductor pattern (16, 17), and the other ends of the first magnetic material pattern which is the first in the alignment direction are connected to the first and second The first terminal (11) for passing an electric current is connected to the magnetic material pattern of the second magnetic material pattern, and the second terminal of the second magnetic material pattern which is second in the alignment direction is connected to the first and second terminals.
Second terminal (12) for passing current through the magnetic material pattern of
Are connected to the other end of the last first magnetic material pattern in the alignment direction and the other end of the penultimate second magnetic material pattern in the alignment direction. A magnetoresistive element, characterized in that a third terminal (13) for outputting a magnetoelectrically converted signal of the body pattern is connected.
2の磁性体パターン(2,4) がその幅方向に整列し、その
整列方向の一つ置きに第2の磁性体パターンの他端と第
1の磁性体パターンの他端とが導体パターン(16,17) で
接続し、該整列方向の1番目の第1の磁性体パターンの
他端と該整列方向に2番目の第2の磁性体パターンの他
端とにはそれら第1,第2の磁性体パターンに電流を通
じるための第1の端子(11)が接続し、該整列方向の最後
の第1の磁性体パターンの他端と該整列方向の最後から
2番目の第2の磁性体パターンの他端とにはそれら第
1,第2の磁性体パターンに電流を通じるための第2の
端子(12)が接続し、該整列方向に中央の一対の第1の磁
性体パターンの他端にはそれら第1,第2の磁性体パタ
ーンの磁電変換信号を出力する第3の端子 (13-1) が接
続し、該第3の端子が接続する第1の磁性体パターンの
前後の一対の第2の磁性体パターンにはそれら第1,第
2の磁性体パターンの磁電変換信号を出力する第4の端
子(13-2) が接続すること、を特徴とする磁気抵抗素
子。4. A plurality of the first and second magnetic material patterns (2, 4) connected at one end are aligned in the width direction, and the second magnetic material pattern is arranged every other in the alignment direction. And the other end of the first magnetic material pattern are connected by a conductor pattern (16, 17), and the other end of the first magnetic material pattern which is the first in the alignment direction and the second end of the first magnetic material pattern in the alignment direction. A first terminal (11) for passing a current through the first and second magnetic material patterns is connected to the other end of the second magnetic material pattern, and is the last first magnetic material in the alignment direction. The other end of the pattern and the other end of the penultimate second magnetic material pattern in the alignment direction are provided with a second terminal (12) for passing a current through the first and second magnetic material patterns. They are connected to each other, and the magnetoelectric conversion signals of the first and second magnetic material patterns are output to the other ends of the pair of first magnetic material patterns at the center in the alignment direction. Third terminal (13 -1) is connected, the first first them to a pair of second magnetic pattern before and after magnetic pattern, a second magnetic pattern to the terminal of the third is connected A magnetoresistive element characterized by being connected to a fourth terminal (13 -2 ) for outputting the magnetoelectrically converted signal of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5049746A JPH06268281A (en) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | Magneto resistive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5049746A JPH06268281A (en) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | Magneto resistive element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268281A true JPH06268281A (en) | 1994-09-22 |
Family
ID=12839757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5049746A Withdrawn JPH06268281A (en) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | Magneto resistive element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06268281A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009501931A (en) * | 2005-07-21 | 2009-01-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Device having a magnetoresistive system |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP5049746A patent/JPH06268281A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009501931A (en) * | 2005-07-21 | 2009-01-22 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Device having a magnetoresistive system |
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