JPH07210835A - 磁気抵抗磁気センサ - Google Patents
磁気抵抗磁気センサInfo
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- JPH07210835A JPH07210835A JP6310489A JP31048994A JPH07210835A JP H07210835 A JPH07210835 A JP H07210835A JP 6310489 A JP6310489 A JP 6310489A JP 31048994 A JP31048994 A JP 31048994A JP H07210835 A JPH07210835 A JP H07210835A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 感度を改良した磁気抵抗磁気センサを提供す
る。 【構成】 磁気抵抗素子と２つの磁極片とを備え、磁気
抵抗素子の抵抗値が加えられた磁界の関数として変化
し、前記磁極片は、検出すべき磁界を磁気抵抗素子中に
集中するようにその磁界を集め、各磁極片は磁気抵抗素
子に部分的に重なる位置にあり、電流Ｉが磁気抵抗素子
を流れ、磁気抵抗素子を流れる電流が２つの磁極片の間
の空隙中の領域に集まるように、磁気抵抗素子磁極片が
重なっている領域が切り欠かれている。
る。 【構成】 磁気抵抗素子と２つの磁極片とを備え、磁気
抵抗素子の抵抗値が加えられた磁界の関数として変化
し、前記磁極片は、検出すべき磁界を磁気抵抗素子中に
集中するようにその磁界を集め、各磁極片は磁気抵抗素
子に部分的に重なる位置にあり、電流Ｉが磁気抵抗素子
を流れ、磁気抵抗素子を流れる電流が２つの磁極片の間
の空隙中の領域に集まるように、磁気抵抗素子磁極片が
重なっている領域が切り欠かれている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗磁界センサに
関するものであり、とくに、検出すべき磁界を磁極片で
集めなければならない磁気抵抗磁界センサに関するもの
である。それらのセンサは、たとえば、読出しヘッドま
たは磁力計として使用される。それらは単一層型または
多層型とすることができる。本発明をとくに単一層型セ
ンサについて説明することにする。しかし、後で明らか
になるであろうが、本発明は多層型センサにも関するも
のである。
関するものであり、とくに、検出すべき磁界を磁極片で
集めなければならない磁気抵抗磁界センサに関するもの
である。それらのセンサは、たとえば、読出しヘッドま
たは磁力計として使用される。それらは単一層型または
多層型とすることができる。本発明をとくに単一層型セ
ンサについて説明することにする。しかし、後で明らか
になるであろうが、本発明は多層型センサにも関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗磁界センサは、本明細書におい
ては磁気抵抗センサと呼ぶが、ある物質の純抵抗値がそ
れらの物質に加えられる磁界の強さの関数として変化す
るという現象を利用する。抵抗値の変化は通常の方法に
よって検出でき、磁界の変化を測定するために使用され
ている。
ては磁気抵抗センサと呼ぶが、ある物質の純抵抗値がそ
れらの物質に加えられる磁界の強さの関数として変化す
るという現象を利用する。抵抗値の変化は通常の方法に
よって検出でき、磁界の変化を測定するために使用され
ている。
【０００３】一般に、本発明の磁気抵抗センサは電流を
流す磁気抵抗素子と、２つの磁極片とを含む。
流す磁気抵抗素子と、２つの磁極片とを含む。
【０００４】上記のように、それら２つの磁極片は検出
すべき磁界を集める。
すべき磁界を集める。
【０００５】当業者に周知のように、磁気抵抗効果に敏
感な物質の抵抗率ρの変化は、この物質を流れる電流Ｉ
の向きと、物質の磁化の向きとの間の角度αの関数であ
って、次式で与えられる。
感な物質の抵抗率ρの変化は、この物質を流れる電流Ｉ
の向きと、物質の磁化の向きとの間の角度αの関数であ
って、次式で与えられる。
【０００６】ρ＝ρ0 （１＋Δρ／ρ0 ｃｏｓ2 α）こ
こで、ρ0 は磁界が存在しない時のその物質の抵抗率で
ある。
こで、ρ0 は磁界が存在しない時のその物質の抵抗率で
ある。
【０００７】抵抗率の変化、したがって抵抗値の変化は
α＝４５°で最大である。
α＝４５°で最大である。
【０００８】それらは磁界の変化に対する高い検出感度
を持つように設計された磁気抵抗センサの使用条件であ
る。
を持つように設計された磁気抵抗センサの使用条件であ
る。
【０００９】従来技術においては、２つの磁極片が磁気
抵抗素子に部分的に重なり合う。
抵抗素子に部分的に重なり合う。
【００１０】この重なり合いは磁気抵抗素子の磁束の透
過を最適にするために行われる。
過を最適にするために行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の装置
にはいくつかの欠点がある。磁界は磁気抵抗素子の２つ
の磁極片の空隙の間に主として集中するが、磁気抵抗素
子を流れる電流はそこに一様に分布する。その結果、感
度は希望するほど高くない。
にはいくつかの欠点がある。磁界は磁気抵抗素子の２つ
の磁極片の空隙の間に主として集中するが、磁気抵抗素
子を流れる電流はそこに一様に分布する。その結果、感
度は希望するほど高くない。
【００１２】本発明はこの欠点を持たない。
【００１３】本発明の目的は、磁気抵抗素子の磁極片と
重なり合う領域が切り欠かれて、磁気抵抗素子を流れる
電流を２つの磁極片の間の空隙の内側の区域の内部に集
中させることである。
重なり合う領域が切り欠かれて、磁気抵抗素子を流れる
電流を２つの磁極片の間の空隙の内側の区域の内部に集
中させることである。
【００１４】したがって、本発明の利点は、検出すべき
磁界を磁極片を用いて集める磁気抵抗センサに必要な感
度を高めることである。
磁界を磁極片を用いて集める磁気抵抗センサに必要な感
度を高めることである。
【００１５】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面を参照しながら好適な製作方法を読めば明らかにな
るであろう。
図面を参照しながら好適な製作方法を読めば明らかにな
るであろう。
【００１６】
【実施例】各図において同じ要素に対して同じ参照番号
を使用する。
を使用する。
【００１７】図１Ａと図１Ｂはそれぞれ従来の磁気抵抗
センサの断面図と平面図を示す。それらの図では、磁気
抵抗素子２は物質支持体１の上に配置される。この素子
は、たとえば陰極スパッタリングによって付着できる。
センサの断面図と平面図を示す。それらの図では、磁気
抵抗素子２は物質支持体１の上に配置される。この素子
は、たとえば陰極スパッタリングによって付着できる。
【００１８】磁気抵抗素子の厚さは、たとえば２５ナノ
メートル程度でよい。絶縁層３、たとえば金属酸化物の
層が、磁気抵抗素子と物質支持体で構成されている組立
体全体を覆う。２つの磁極片４、５が絶縁層３の上に付
着される。磁極片は低保磁力の磁性物質、たとえば、セ
ンダスト合金で製造することが好ましい。先に説明した
ように、この素子の磁束の透過を改善するために、２つ
の磁極片のそれぞれが磁気抵抗素子を距離ｒで部分的に
覆う。２つの磁極片は長方形が好ましく、相互に平行に
置かれる。ｅで示されている、それらの磁極片の間の距
離が磁気抵抗センサの空隙を構成する。電流Ｉが磁気抵
抗素子２を流れる。この電流は、空隙を決定する線Ａ
Ａ’の方向に沿って循環する。磁界が変動しない場合に
は、磁気抵抗素子２の抵抗値はＲに等しい。そうすると
検出電圧はＶ＝ＲＩと書かれる。磁界が変化すると、磁
気抵抗素子の抵抗値も変化する。したがって、検出電圧
の変化は式ΔＶ＝ΔＲ×Ｉによって与えられる。ここ
に、ΔＲは磁気抵抗素子の抵抗値の変化を表す。
メートル程度でよい。絶縁層３、たとえば金属酸化物の
層が、磁気抵抗素子と物質支持体で構成されている組立
体全体を覆う。２つの磁極片４、５が絶縁層３の上に付
着される。磁極片は低保磁力の磁性物質、たとえば、セ
ンダスト合金で製造することが好ましい。先に説明した
ように、この素子の磁束の透過を改善するために、２つ
の磁極片のそれぞれが磁気抵抗素子を距離ｒで部分的に
覆う。２つの磁極片は長方形が好ましく、相互に平行に
置かれる。ｅで示されている、それらの磁極片の間の距
離が磁気抵抗センサの空隙を構成する。電流Ｉが磁気抵
抗素子２を流れる。この電流は、空隙を決定する線Ａ
Ａ’の方向に沿って循環する。磁界が変動しない場合に
は、磁気抵抗素子２の抵抗値はＲに等しい。そうすると
検出電圧はＶ＝ＲＩと書かれる。磁界が変化すると、磁
気抵抗素子の抵抗値も変化する。したがって、検出電圧
の変化は式ΔＶ＝ΔＲ×Ｉによって与えられる。ここ
に、ΔＲは磁気抵抗素子の抵抗値の変化を表す。
【００１９】図２は本発明の磁気抵抗センサの平面図を
示す。
示す。
【００２０】この磁気抵抗素子２は多層塔状に形成され
る。距離ｒをおいて磁極片上に重なり合う磁極片の２つ
の部分が、それぞれ一連の多層塔状要素６で構成され
る。
る。距離ｒをおいて磁極片上に重なり合う磁極片の２つ
の部分が、それぞれ一連の多層塔状要素６で構成され
る。
【００２１】本発明によれば、多層塔状要素６は、電流
Ｉが磁気抵抗素子の空隙内に位置する部分だけを流れる
ように配置される。多層塔状要素の幅はＬで、連続する
２つの多層塔状要素の間隔もＬであることが好ましい。
しかし、磁気抵抗素子の空隙内に位置する部分に電流を
閉じ込める他の任意の形状にも本発明は適用できる。
Ｉが磁気抵抗素子の空隙内に位置する部分だけを流れる
ように配置される。多層塔状要素の幅はＬで、連続する
２つの多層塔状要素の間隔もＬであることが好ましい。
しかし、磁気抵抗素子の空隙内に位置する部分に電流を
閉じ込める他の任意の形状にも本発明は適用できる。
【００２２】したがって、本発明の装置は磁界が集中し
ている領域のみに電流を限定する。
ている領域のみに電流を限定する。
【００２３】磁気抵抗センサの感度が高くなれば有用で
ある。たとえば、空隙の幅が１００ミクロンで、重なり
合いｒが１０ミクロンである本発明の磁気抵抗センサの
感度利得は、従来の磁気抵抗センサ、いいかえると、多
層塔状要素のない磁気抵抗センサに対して２０％程度改
良されている。電流の別の利点は、重なりあっている領
域ｒを電流が流れないため、磁界を一層良く集めるよう
にそれらの領域を拡張できることである。
ある。たとえば、空隙の幅が１００ミクロンで、重なり
合いｒが１０ミクロンである本発明の磁気抵抗センサの
感度利得は、従来の磁気抵抗センサ、いいかえると、多
層塔状要素のない磁気抵抗センサに対して２０％程度改
良されている。電流の別の利点は、重なりあっている領
域ｒを電流が流れないため、磁界を一層良く集めるよう
にそれらの領域を拡張できることである。
【００２４】好ましくは、本発明の装置の製造方法は次
の主なステップを含む。
の主なステップを含む。
【００２５】−磁気抵抗物質を陰極スパッタリングによ
って支持体１の表面に付着する。先に説明したように、
付着の厚さは、たとえば２５ナノメートルでよい。
って支持体１の表面に付着する。先に説明したように、
付着の厚さは、たとえば２５ナノメートルでよい。
【００２６】たとえば、感光樹脂製のマスクを磁気抵抗
物質の層上に取り付ける。このマスクの形は最終的な磁
気抵抗素子の形と同じである。幅Ｌは、たとえば、１０
ミクロンにできる。
物質の層上に取り付ける。このマスクの形は最終的な磁
気抵抗素子の形と同じである。幅Ｌは、たとえば、１０
ミクロンにできる。
【００２７】−磁気抵抗層のうち不要なものを除去す
る。
る。
【００２８】−マスクを除去する。
【００２９】−絶縁層３、たとえば金属酸化物層を当業
者に周知の任意の方法によって付着する。たとえば、絶
縁層の厚さは２００ナノメートルでよい。
者に周知の任意の方法によって付着する。たとえば、絶
縁層の厚さは２００ナノメートルでよい。
【００３０】−低保磁力物質又はセンダスト合金の層
を、既に付着されている絶縁層の全ての上に付着する。
を、既に付着されている絶縁層の全ての上に付着する。
【００３１】−磁極片の寸法と同じ寸法のマスクを取り
付ける。
付ける。
【００３２】−磁極片を削る。
【００３３】読出しヘッドを製造する際には、テープに
記録した磁界を最適な条件の下に読出すことができるよ
うに、磁極片を製作するために取り付けたマスクを除去
する。しかし、磁力計を製作する場合は、検出する磁界
が周囲の空間全体に存在するので、マスクをその場所に
置いたままで良い。
記録した磁界を最適な条件の下に読出すことができるよ
うに、磁極片を製作するために取り付けたマスクを除去
する。しかし、磁力計を製作する場合は、検出する磁界
が周囲の空間全体に存在するので、マスクをその場所に
置いたままで良い。
【００３４】先に述べたように、本発明は多層磁気抵抗
センサにも関するものである。当業者に周知のように、
非磁性層によって分離されている最低２つの磁性層を積
み重ねることによって磁気抵抗素子を製造する。上記製
造法の最初のステップは、磁気抵抗素子を製造するため
に必要な一連の層を付着することである。
センサにも関するものである。当業者に周知のように、
非磁性層によって分離されている最低２つの磁性層を積
み重ねることによって磁気抵抗素子を製造する。上記製
造法の最初のステップは、磁気抵抗素子を製造するため
に必要な一連の層を付着することである。
【００３５】上記好適な製造法においては、磁気抵抗素
子が磁極片と重なっている部分のみを多層塔状に形成す
る。他の製造法においては、磁気抵抗素子を空隙中のあ
る部分まで多層塔状に形成する。
子が磁極片と重なっている部分のみを多層塔状に形成す
る。他の製造法においては、磁気抵抗素子を空隙中のあ
る部分まで多層塔状に形成する。
【図１Ａ】従来の磁気抵抗センサの断面図である。
【図１Ｂ】従来の磁気抵抗センサの平面図である。
【図２】本発明の磁気抵抗センサの平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テイエル・バレ フランス国、78220・ビロフレ、リユ・ア ルテユール・プテイ、９
Claims (5)
- 【請求項１】 磁気抵抗素子と２つの磁極片とを備え、
磁気抵抗素子の抵抗値は加えられた磁界の関数として変
化し、前記磁極片は、検出すべき磁界を磁気抵抗素子中
に集中するように集め、各磁極片は磁気抵抗素子に部分
的に重なり合う位置にあり、電流Ｉが磁気抵抗素子を流
れ、磁気抵抗素子を流れる電流が２つの磁極片の間の空
隙中の領域に集まるように、磁気抵抗素子の磁極片が重
なっている領域が切り欠かれていることを特徴とする磁
気抵抗磁気センサ。 - 【請求項２】 ２つの領域が一連の多層塔状部分から構
成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項３】 多層塔状部分（６）と２つの多層塔状部
分を分離する間隔が同じ幅であることを特徴とする請求
項２に記載の磁気抵抗センサ。 - 【請求項４】 磁気抵抗素子が単一の材料で製造される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載
の磁気抵抗センサ。 - 【請求項５】 非磁性層によって分離された少なくとも
２つの層を積み重ねることによって磁気抵抗素子が製造
されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項
に記載の磁気抵抗センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9314992 | 1993-12-14 | ||
| FR9314992A FR2713782B1 (fr) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | Capteur magnétique à effet magnéto-résistif. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07210835A true JPH07210835A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=9453899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6310489A Pending JPH07210835A (ja) | 1993-12-14 | 1994-12-14 | 磁気抵抗磁気センサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5696447A (ja) |
| EP (1) | EP0658772B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07210835A (ja) |
| KR (1) | KR950019763A (ja) |
| DE (1) | DE69430107T2 (ja) |
| FR (1) | FR2713782B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017204151A1 (ja) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | Tdk株式会社 | 磁気センサ |
| JP2019219182A (ja) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | Tdk株式会社 | 磁気センサ |
| JP2023155954A (ja) * | 2022-04-12 | 2023-10-24 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 磁気センサ |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2774207B1 (fr) | 1998-01-27 | 2000-04-28 | Thomson Csf | Dispositif d'inscription/lecture optique d'un support d'information |
| BRPI0615753A2 (pt) * | 2005-08-30 | 2011-05-24 | John R Jackson | pesquisa, aparelhos e métodos de impulsos eletromagnéticos utilizando um componente magnético antena magnética |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2169434B (en) * | 1984-11-24 | 1989-09-20 | Magnetic Components Limited | Magnetoresistive sensors |
| JPS61214205A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Sony Corp | ヨ−ク型磁気抵抗効果型磁気ヘツド |
| US4649447A (en) * | 1985-08-15 | 1987-03-10 | International Business Machines | Combed MR sensor |
| US5119025A (en) * | 1990-07-26 | 1992-06-02 | Eastman Kodak Company | High-sensitivity magnetorresistive magnetometer having laminated flux collectors defining an open-loop flux-conducting path |
| JPH06500203A (ja) * | 1990-07-26 | 1994-01-06 | イーストマン・コダック・カンパニー | 小形高感度磁気抵抗式磁力計 |
| JP2857286B2 (ja) * | 1991-09-27 | 1999-02-17 | シャープ株式会社 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
-
1993
- 1993-12-14 FR FR9314992A patent/FR2713782B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-12-09 DE DE69430107T patent/DE69430107T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-09 EP EP94402841A patent/EP0658772B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-13 KR KR1019940033843A patent/KR950019763A/ko not_active Withdrawn
- 1994-12-14 US US08/355,893 patent/US5696447A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-14 JP JP6310489A patent/JPH07210835A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017204151A1 (ja) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | Tdk株式会社 | 磁気センサ |
| JPWO2017204151A1 (ja) * | 2016-05-24 | 2019-03-22 | Tdk株式会社 | 磁気センサ |
| US10890630B2 (en) | 2016-05-24 | 2021-01-12 | Tdk Corporation | Magnetic sensor |
| JP2019219182A (ja) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | Tdk株式会社 | 磁気センサ |
| JP2023155954A (ja) * | 2022-04-12 | 2023-10-24 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 磁気センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69430107D1 (de) | 2002-04-18 |
| US5696447A (en) | 1997-12-09 |
| EP0658772A1 (fr) | 1995-06-21 |
| EP0658772B1 (fr) | 2002-03-13 |
| DE69430107T2 (de) | 2002-11-28 |
| FR2713782A1 (fr) | 1995-06-16 |
| KR950019763A (ko) | 1995-07-24 |
| FR2713782B1 (fr) | 1996-01-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040525 |