JPH10326919A

JPH10326919A - 磁気抵抗効果素子

Info

Publication number: JPH10326919A
Application number: JP9199353A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shinoura; 治篠浦; Yuichi Sato; 雄一佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】安価な基板を用い、かつ磁界検出部である磁
性膜の形成されている表面に磁界検出の妨げとなる突出
部分（凸部分）が一切生じることがない構造を可能なら
しめ、さらに耐候性に優れた磁気抵抗効果素子を簡単な
工程により作製できる磁気抵抗効果素子を提供する。さ
らに可撓性基体の上に形成された磁性膜に対して、基体
変形とともに、適宜応力を加え、磁気弾性効果を利用し
て各々の製品仕様にあわせた磁気特性の最適化を容易に
実現できる磁気抵抗効果素子を提供する。さらには、少
なくとも２つ以上の磁性膜を所定間隔に配置させた、い
わゆる、差動動作型検出の磁気抵抗効果素子であって、
上記の磁性膜間隔を任意に変化させて最適な種々の測定
仕様を設定できる磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】磁界検出のための磁気抵抗効果を有する
磁性膜と、該磁性膜に電流を流すための導電体電極膜と
が、それぞれ、可撓性基体の上に、配置形成されてなる
よう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素
子、特に、回転検出や位置検出に用いられる磁界センサ
等の磁界検出素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果素子は、強磁性体金属の電
気抵抗が外部の磁界の変化により変化する現象（磁気抵
抗効果、ＭＲ効果）を利用して磁界強度を測定する素子
である。単層磁性膜としては、古くから知られている磁
気異方性磁気抵抗効果が利用されていたが、最近では、
例えば特開平５−２５９５３０号公報や、特開平７−７
７５３１号公報に開示されているように、多層構造から
なる磁性膜による巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を用
いた素子も開発されている。

【０００３】また、ナショナルテクニカルレポート，４
２巻，４号，４６５〜４７２ページには、（ＮｉＦｅＣ
ｏ／Ｃｕ）多層膜を巨大磁気抵抗効果素子として用いた
ＶＴＲキャプスタンモータ回転検出センサが紹介されて
いる。この磁界センサは、多極着磁された回転体からの
磁界の変化を検出することで、結果として非接触で回転
速度を検出している。従って、このような磁界センサに
おいては、検出部である磁気抵抗効果膜と着磁された回
転体からの距離（ギャップ）を小さくすることが非常に
重要である。このため、当該テクニカルレポートでは、
アルミナ基体に、貫通孔を設け、この貫通孔内部にＡｇ
Ｐｄをスルホール印刷・焼成して、基板の裏面側に電極
引き出し部を形成する構造が開示されている。また、ナ
ショナルテクニカルレポート，４２巻，４号，４８０〜
４８８ページに紹介されているホール素子を用いた磁界
センサでは、表面実装厚さ２００μｍ以下を実現するた
めに、磁界検出素子が形成されている基板にＴＡＢ（テ
ープ自動ボンディング）実装を行い、Ｃｕ箔リードを用
いた電極引き出しを行っている。しかしながら、このよ
うな従来の方法では、工程が複雑化し、コスト高の原因
となっていた。

【０００４】また、日本応用磁気学会誌，１９９２年，
Ｖｏｌ．１６，６４３〜６４８ページには、硬い基板の
上に磁性薄膜を形成してなる従来の磁界検出素子では、
基板や保護膜からの不可避の応力による磁気弾性効果に
より磁性膜の磁気特性が変化するために、これを考慮し
た様々な工夫が必要となる旨の記載がなされている。特
に、熱応力は磁気特性を左右する重要な要因であり、成
膜温度や使用温度を十分に考慮し磁気素子の設計を行う
必要がある。また、磁気抵抗効果膜の磁気特性は、様々
な製品仕様に応じて細かく最適化する必要が有ることが
多く、結果として多品種化を招き、工程管理の複雑化を
招いていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような実状のもと
に、本発明は創案されたものであって、その目的は、安
価な基板を用い、かつ磁界検出部である磁性膜の形成さ
れている表面に磁界検出の妨げとなる突出部分（凸部
分）が一切生じることがない構造を可能ならしめ、、さ
らに耐候性に優れた磁気抵抗効果素子を簡単な工程によ
り作製できる磁気抵抗効果素子を提供することにある。
さらに可撓性基体の上に形成された磁性膜に対して、基
体変形とともに、適宜応力を加え、磁気弾性効果を利用
して各々の製品仕様にあわせた磁気特性の最適化を容易
に実現できる磁気抵抗効果素子を提供するものである。

【０００６】さらには、少なくとも２つ以上の磁性膜を
所定間隔に配置させた、いわゆる、差動動作型検出の磁
気抵抗効果素子であって、上記の磁性膜間隔を任意に変
化させて最適な種々の測定仕様を設定できる磁気抵抗効
果素子を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁界検出のた
めの磁気抵抗効果を有する磁性膜と、該磁性膜に電流を
流すための導電体電極膜とが、それぞれ、可撓性基体の
上に、配置形成されてなるように構成される。

【０００８】また、本発明のより好ましい態様として、
前記可撓性基体は、ポリイミドフィルムから構成され
る。

【０００９】また、本発明の変形態様として、前記磁性
膜および前記導電体電極膜は、同一材質から一体的に形
成されているように構成される。

【００１０】また、本発明のより好ましい態様として、
前記磁気抵抗効果を有する磁性膜は、巨大磁気抵抗効果
を示す磁性膜から構成される。

【００１１】また、本発明のより好ましい態様として、
前記磁気抵抗効果を有する磁性膜は、アンチフェロ（結
合）型の巨大磁気抵抗効果を示す磁性膜であるように構
成される。

【００１２】また、本発明のより好ましい態様として、
前記可撓性基体は、磁界検出のための磁性膜と導電体電
極膜に形成された外部接続部とが、互いに同一平面内に
存在しないように曲げ加工により形成された湾曲部を備
えてなるように構成される。

【００１３】また、本発明のより好ましい態様として、
前記可撓性基体は、磁性膜に外部から応力を加えて、磁
気特性を任意に変化させるための曲げ加工により形成さ
れた湾曲部を備えてなるように構成される。

【００１４】また、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁界
検出のための磁気抵抗効果を有する少なくとも２つ以上
の磁性膜と、該磁性膜に電流を流すための導電体電極膜
とが、それぞれ、可撓性基体の上に、配置形成されてな
るように構成される。

【００１５】また、本発明のより好ましい態様として、
前記少なくとも２つ以上の磁性膜は、所定間隔に配置さ
れており、前記可撓性基体を湾曲または折り曲げするこ
とにより、前記磁性膜間隔を任意に変化させてなるよう
に構成される。

【００１６】また、本発明のより好ましい態様として、
前記磁性膜の上には、ポリイミド樹脂またはノボラック
樹脂を熱処理した保護膜が形成される。

【００１７】また、本発明の磁気抵抗効果素子は、より
好ましい態様として、回転検出用の素子として用いられ
るように構成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を参照しつつ説明する。

【００１９】図１には、本発明の磁気抵抗効果素子１の
好適な実施の一形態としての斜視図が示されている。

【００２０】図１に示されるように本発明の磁気抵抗効
果素子１は、同一の可撓性基体１０の面上に、磁界検出
のための磁気抵抗効果を有する磁性膜１５と、該磁性膜
１５に接続されこれに電流を流すための導電体電極膜２
１，２５とが、それぞれ、配置形成されて構成されてい
る。ここで、配置形成とは、磁性膜１５、導電体電極膜
２１，２５の各々の少なくとも一部が可撓性基体１０の
上に形成されている状態を示す。

【００２１】磁性膜１５は、通常、磁界検出のために所
定のパターン形状で形成されており（図１の例では線状
パターン形状）、その両端部１５ａ，１５ａは、導電体
電極膜２１，２５の一部とそれぞれ接続されている。導
電体電極膜２１，２５もまた、所定の電極パターン形状
を備え、通常、導電体電極膜２１，２５の一端には、図
示のごとく外部接続部（電極パッド部）２１ａ，２５ａ
が形成される。この外部接続部２１ａ，２５ａを介し
て、ハンダ付け、ワイヤーボンディング等により導電体
電極膜２１，２５と外部回路との接合が行われる。図１
にはハンダ付けによる接合の例が示されており、ハンダ
３１，３５により接続線３２，３６がそれぞれ、外部接
続部２１ａ，２５ａに接合されている。

【００２２】本発明の磁気抵抗効果素子は、そのベース
をなす可撓性基体１０を強制的に曲げることなく用いる
ことももちろんできるが、ベースをなす基体が可撓性基
体１０である特徴を生かし、適宜、可撓性基体１０を強
制的に曲げて使用することにより、素子の用途範囲およ
び発現する効果は多大なものとなる。

【００２３】図１に示される例では、可撓性基体１０を
湾曲部９ａ，９ａを備える平板形状の補助部材９を用い
て湾曲させたものであり、磁性膜１５が形成されている
場所はフラットなままの状態にある。なお、図３には、
図１のごとく可撓性基体１０を湾曲させる前の状態を模
式的に示す平面図が示されている。図３に示される平板
状の磁気抵抗効果素子をＸ−Ｘ’線で湾曲させることに
より、図１に示される状態の磁気抵抗効果素子が得られ
る。

【００２４】図２は、図１に示される磁気抵抗効果素子
の具体的使用状況を示す断面図であり、磁界検出部であ
る磁性膜１５は、例えば、外部からの磁界発生部４０ま
たは磁界変化を引き起こす強磁性体４０から距離ｄの位
置に設置され使用される。

【００２５】距離ｄが大きくなると、磁界強度や検出分
解能の低下を引き起こすことから、磁界検出部である磁
性膜１５のパターンが形成されている平面上には、磁界
検出の妨げとなる突出部分（凸部分）が無いことが重要
である。本発明の磁気抵抗効果素子１は、図１および図
２に示されるように、磁性膜１５が形成されていない箇
所を曲げて湾曲部１１を形成するという好適な態様を採
択することによって、磁性膜１５が形成されている表面
に磁界検出の妨げとなる突出部分（凸部分）が一切生じ
ないので、距離ｄを極めて小さくすることができる。

【００２６】本発明に用いられる可撓性基体１０は、い
わゆる可撓性に優れ、薄くて軽いものを用いることが好
ましく、例えば、印刷配線板等として広く使用されてい
るプラスチックフィルムと同様の基板が使用可能であ
る。より具体的には、プラスチックフィルム材質として
公知の各種の材料、例えば、ポリイミド、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリポロピレン（ＰＰ）、
テフロン等が利用可能である。なかでも特に、導電体電
極膜の端部でのハンダによる接合を考慮して、耐熱性の
高いポリイミドフィルムを用いるのが好ましい。

【００２７】可撓性基体１０の厚さは、特に限定される
ものではないが、通常、１〜２００μｍの厚さのものが
好ましく、特に好ましくは、１０〜１５０μｍである。
この厚さが１μｍ未満となり、薄くなり過ぎると、基板
（基体）としての強度が不足してしまうことがある。ま
た、この厚さが２００μｍを超えて、厚くなり過ぎる
と、可撓性が悪くなり所望の曲げ作業を行うのが困難と
なることがある。

【００２８】本発明で用いられる上記可撓性基体１０
は、薄い板厚であったとしても破損する危険がない。こ
のため、表面側に感磁素子（磁気抵抗効果素子）を形成
し、裏面側に外部からの磁界発生部４０または磁界の変
化を引き起こす強磁性体４０を配置する構造（以下、単
に『基体１０介在配置構造』と称す）を採択することが
できる。この場合、可撓性基体１０の厚み分が、上記の
距離ｄに加わることになるが、可撓性基体１０の厚みは
薄いので、基体１０が感磁作用に及ぼす悪影響はほとん
どない。例えば、上記距離ｄ＝１ｍｍの場合であって、
可撓性基体１０の厚さが５０μｍの場合、それらの合計
値はたかだか１．０５ｍｍになるにすぎない。特に、磁
気抵抗効果素子に耐食性が要求される場合、『基体１０
介在配置構造』は、基体１０が実質的な保護膜となり好
ましい。また、感磁素子面から大きく凸となる外部電極
を設けることも可能になる。このような『基体１０介在
配置構造』を有効なものとするためには、可撓性基体１
０の厚さは２００μｍ以下、特に７５μｍ以下とするこ
とが好ましい。『基体１０介在配置構造』は、本発明の
可撓性基体１０を用いてこそ実現できるのであって、従
来より用いられているガラス、シリコン、セラミック等
の可撓性のない基板では製造工程において破損する可能
性が高く、実現困難であった。

【００２９】また、可撓性基体１０として用いられるプ
ラスチックフィルムは、アルミナ基板やガラス基板に比
べて安価であり、かつ素子形態を形成するに際し、切断
ないし分離加工が容易であり、製品の低価格化に大きく
貢献するというメリットもある。

【００３０】本発明で用いられる磁界検出用の磁性膜１
５は、磁気抵抗効果を有する膜であり、単層膜構造、多
層膜構造のいずれであってもよい。磁気抵抗効果とは、
磁場の変化によって電気抵抗が変化する現象をいう。磁
性膜１５は、異方性磁気抵抗効果を示す強磁性体膜（異
方性磁気抵抗効果膜）であっても問題は無いが、特に検
出感度が高くて検出する磁界強度を大きく変化させるこ
とが可能な巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）を用いるこ
とが好ましい。巨大磁気抵抗効果膜は、金属人工格子
（藤森啓安、アグネ技術センター、１９９５年発行）３
４７ページに紹介されているように、強磁性体膜と非磁
性体膜との多層膜であり、その多層膜の界面散乱変化に
より抵抗が変化することが知られている。

【００３１】巨大磁気抵抗効果膜としては、（強磁性
体／非磁性導電体）構造のアンチフェロ（結合）型、
（高保磁力強磁性体／非磁性導電体／低保磁力強磁性
体）構造の誘導フェリ（非結合）型、（半強磁性体／
強磁性体／非磁性導電体／強磁性体）構造のスピンバル
ブ型、Ｃｏ／Ａｇ系統の非固溶系グラニュラー型に大
別される。

【００３２】これらの各巨大磁気抵抗効果膜は、その構
造や組成により、検出可能な磁界強度、すなわち、磁気
抵抗効果の飽和磁界強度が大きく異なる。例えば、（Ｆ
ｅ／Ｃｒ）系アンチフェロ型では１０ＫＯｅ以上、（Ｃ
ｏＮｉＦｅ／Ｃｕ）系アンチフェロ型では、０．１Ｏｅ
から１ＫＯｅ、（ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ）系誘導
フェリ型では、５Ｏｅから２０Ｏｅ程度、（ＦｅＭｎ／
ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ）系スピンバルブ型では、数
Ｏｅ、そして、グラニュラー型では１００Ｏｅから５Ｋ
Ｏｅ程度までの磁界検出が可能である。磁界感度は、最
大磁気抵抗変化率を飽和磁界強度で割り算したものであ
り、最大磁気抵抗変化率が大きくても、飽和磁界が大き
い場合には磁界感度は悪い。反対に、最大磁気抵抗変化
率が小さくても、飽和磁界が非常に小さい場合には磁界
感度は良い。このため、検出すべき磁界強度により最高
の磁界感度が得られるように、上記の各種の巨大磁気抵
抗効果膜から、基本系を選択し、さらに組成系の変更や
細かな構造を最適化して用いる。

【００３３】なお、上記の巨大磁気抵抗効果膜は、面内
平行方向磁界により、抵抗が変化する。そして、従来の
異方性磁気抵抗効果膜が面内の特定方向の磁界のみを検
出するのに対して、巨大磁気抵抗効果膜は、基本的に面
内磁界であれば方向に依らない。しかしながら、巨大磁
気抵抗効果膜の中でスピンバルブ型のみ従来の異方性磁
気抵抗効果膜と同様に特定方向の磁界しか検出できな
い。本発明では可撓性基体上に形成することから、容易
に曲げ加工が可能である。しかし曲げ加工を行った場合
には平面では直線であった感磁組成部分が曲線に変形す
る場合がある。このため、等方に面内磁界を検出する構
造が好ましい。また、一般に回転検出のための磁気抵抗
効果素子においては、５０Ｏｅから５００Ｏｅ程度の磁
界を検出することから、アンチフェロ（結合）型巨大磁
気抵抗効果膜を可撓性基体と組み合わせて形成させたも
のが特に好適である。

【００３４】このような磁気抵抗効果膜（磁性膜１５）
は、真空成膜法、例えば、蒸着法、スパッタ法などによ
り成膜される。より具体的には、可撓性基体１０の全面
に磁気抵抗効果膜を成膜した後、所望のパターン形状に
パターニングして磁界検出用の磁性膜１５とし、さら
に、この磁性膜１５に接合され電流を流すための導電体
電極膜２１，２５（電極）を所定のパターンに形成す
る。導電体電極膜２１，２５は、磁気抵抗効果膜である
磁性膜１５部分に比べて小さな抵抗を有することが重要
である。このため導電体電極膜２１，２５は、導電性の
高い金属、例えば銅、金、アルミニウム等を用いて比較
的厚い仕様、例えば、０．３から５．０μｍ厚に成膜さ
れる。導電体電極膜２１，２５の形成には、真空成膜法
に加えて湿式成膜法も利用可能である。また、最初に、
導電体電極膜２１，２５導電層を形成してから磁性膜１
５（磁気抵抗効果膜）を形成しても差し支えない。ま
た、このように磁性膜１５および導電体電極膜２１，２
５を個別に異種の材料から構成するのではなくて、磁性
膜１５および導電体電極膜２１，２５をすべて同一材質
から一体的に形成（成膜）させてもよい。ただし、この
場合には磁性膜１５および導電体電極膜２１，２５の各
々の機能が発揮できる範囲内での同一材質とすることが
必要である。磁性膜の部分は感磁パターン部であり、導
電体電極膜の部分は、感磁パターン部である必要はな
い。そこで、感磁パターン部と電極部の電流密度を変化
させるために、電極部の幅は感磁パターン部の幅よりも
広く設計される。すなわち、同一材質で構成されたパタ
ーンの両端部分の幅を広くすることで導電体電極膜とし
ての機能を付与できる。同一材質から構成することによ
り、１回のパターニング工程で感磁部分である磁性膜１
５と電極部である導電体電極膜２１，２５が同時に形成
でき、極めて高い生産性を実現することができる。この
ことは後述するすべての実施の態様においても同様に適
用される。

【００３５】磁性膜１５（磁気抵抗効果膜）は、一般
に、２００ｎｍ以下の薄膜として形成されるために、使
用環境における耐食性が問題となることが多い。このた
め、少なくとも磁性膜１５の上層に保護膜を設け、周囲
の雰囲気から磁性層１５を保護することが好ましい。保
護膜の材質としては、特にポリイミド樹脂またはノボラ
ック樹脂を用いることが好ましい。特に、可撓性基体１
０としてポリイミドフィルムを用いた場合には、保護膜
としてポリイミド樹脂を用いることが好ましい。また、
保護膜として形成する樹脂層の厚さを変化させること
で、磁性膜１５（磁気抵抗効果膜）に加わる応力を変化
させることも可能である。さらに保護膜として形成する
樹脂層の下に、ＳｉＯ₂ やＡｌ₂ Ｏ₃ 等の薄膜を設けて
磁性膜１５（磁気抵抗効果膜）を２重に保護することも
可能である。これにより保護膜としての機能はさらに強
固なものとなる。なお、前記ポリイミド樹脂やノボラッ
ク樹脂は、磁性膜１５の表面に（例えば、スピンコート
法を用いて）コーティングされた後に熱硬化される。ノ
ボラック樹脂は、熱処理によりベークライトに近い構造
となり高い耐食性を保証する。

【００３６】すでに上述したように、本発明の磁気抵抗
効果素子１は、可撓性基体１０の上に、磁気抵抗効果を
有する磁性膜１５と、磁性膜１５に電流を流すための導
電体電極膜２１，２５とが、配置形成されてなる構成を
採択しているために、可撓性基体１０に外部から力を加
えることで容易に曲げ変形が可能である。すなわち、図
１および図２に示されるように磁界検出のための磁性膜
１５が形成されている部分（Ａ）が、導電体電極膜２
１，２５の少なくとも一部分（例えば、外部接続部２１
ａ，２５ａが形成される部分）（Ｂ）と同じ平面に無い
構造が容易に形成できる。このため、従来行われていた
複雑な基板のスルホール工程やＴＡＢ工程等を行うこと
なく外部との電気的接続が可能となり大幅なコストの低
減が達成される。

【００３７】上述してきた本発明の磁気抵抗効果素子１
の変形例が図４および図５に示される。図４は、可撓性
基体１０を湾曲させる前の状態を模式的に示す平面図で
あり、図５は、図４に示される平板状の磁気抵抗効果素
子をＸ−Ｘ’線およびＹ−Ｙ’線の２箇所でそれぞれ湾
曲させることにより形成した磁気抵抗効果素子の斜視図
である。図５において、磁性膜１５の成膜部分は平坦部
を構成している。図５に示される２つの湾曲部を備える
磁気抵抗効果素子においても、前記図１に示される磁気
抵抗効果素子と同様な効果が得られる。なお、本発明の
図面中において、同一符号は実質的に同一な部材を示し
ている。

【００３８】上述してきた実施の態様では、磁性膜１５
が１つの場合のみを例にとって説明したきたが、検出し
たい外部磁界の種類によっては図６に示されるように磁
界検出用の磁性膜１５（強磁性体膜パターン部）を２個
以上設け（図示の例では２個）、それらの抵抗の差を検
出するいわゆる差動動作型とすることも可能である。な
お、図６において、符号２６は導電体電極膜を、符号２
６ａは外部接続部（電極パッド部）を示している。

【００３９】ところで、磁性膜１５としての磁気抵抗効
果膜あるいは巨大磁気抵抗効果多層膜は、前述したよう
に強磁性体薄膜から構成されている。強磁性体は、磁気
弾性効果により、その磁気異方性が変化する。磁性体の
磁歪と加わる応力の積による磁気弾性効果異方性は他の
異方性、例えば、誘導磁気異方性や形状異方性と同様に
磁性膜の磁気異方性を大きく変化させる。この磁気異方
性の程度は、磁気抵抗効果膜において、飽和磁界を決定
する重要な要因の１つとなる。単純には、磁性膜の異方
性磁界が磁気抵抗効果における飽和磁歪となる。

【００４０】このため、本発明の磁気抵抗効果素子にお
ける磁性膜１５の設計を行う際、低磁場の磁界測定を行
う場合には小さな異方性磁界の膜を用い、比較的大きな
磁場の磁界測定を要する場合には、大きな異方性磁界の
膜を用いることが好ましい。従来の磁気抵抗効果素子で
は、磁気抵抗効果膜（磁性膜）の成膜の誘導磁気異方性
や形状異方性による異方性磁界の管理を行っていた。こ
のため、磁性膜の成膜後ないしはパターニング後には、
磁性膜の異方性磁界を変化させることが困難であった。

【００４１】これに対して、本発明の磁気抵抗効果素子
は、前述したように可撓性のある基体上に成膜された薄
膜素子の構造を採択しているがゆえに、容易に基体（基
板）を変形させることができ、その結果として基体上の
磁性膜に外部から任意に応力を加えることが出来る。し
かも、変形の程度の大きさ、変形の方向（基板を凸状態
にするか、あるいは凹状態にするか）をかえることで、
応力の大きさや、圧縮、引張の応力の方向も任意に変化
させることができる。これらの具体的な構成例が、図７
〜図９に、それぞれ示される。

【００４２】図７は、図３に示される平板状の磁気抵抗
効果素子を、Ｚ−Ｚ’線が湾曲部の頂部となるように曲
率半径Ｒの湾曲部（凸形状）を形成させた斜視図であ
る。図７に示される状態から明確に分かるように、磁性
膜１５も曲率半径Ｒの湾曲部に沿って湾曲されており、
その結果、磁性膜１５内に応力が加えられている。この
応力の程度、すなわち、曲率半径Ｒの大きさの程度を任
意に変えることにより、磁性膜１５の磁気特性を任意に
選定することが可能になる。このことは、同一の素子で
あっても曲げによる外部からの磁性膜１５に付与する応
力を変えることにより、検出飽和磁界を変化させること
が可能であることを意味する。磁性体の磁界による抵抗
変化率（Δρ）は構造、材料等によりほぼ決定されるた
めに、検出したい磁界強度（Ｈ）に合わせて飽和磁界を
設定することで、より大きな磁界感度（Δρ／Ｈ）を得
ることが出来る。また、外部磁界に対して小さな飽和磁
界を有する磁気抵抗効果素子では、外部磁界変化（特に
減少）が小さな位置変化で急激にかつパルス的に短時間
のみ起こる場合には磁気抵抗効果膜のパターン面積が点
ではなく、有限な面積を持っているために、そのパルス
的な最小磁界部分のみを検出できないことが多く、素子
としての出力も低下する。

【００４３】本発明の磁気抵抗効果素子は、上記のよう
な湾曲部の形成が可能であるので、製品仕様に合わせて
製造の最終段階の変更のみで（例えば、湾曲部の大きさ
の変更）、検出したい磁界強度に合わせた素子が容易に
製造可能になる。

【００４４】なお、図８は、図４に示される平板状の磁
気抵抗効果素子を、Ｚ−Ｚ’線が湾曲部の頂部となるよ
うに曲率半径Ｒの湾曲部（凸形状）を形成させた斜視図
である。磁性膜１５も曲率半径Ｒの湾曲部に沿って湾曲
されており、その結果、磁性膜１５内に応力が加えられ
ている。図９は、図６に示される平板状の磁気抵抗効果
素子を、Ｚ−Ｚ’線が湾曲部の底部となるように曲率半
径Ｒの湾曲部（凹形状）を形成させた断面図である。磁
性膜１５も曲率半径Ｒの湾曲部に沿って湾曲されてお
り、その結果、磁性膜１５，１５内にそれぞれ応力が加
えられている。図９に示される例は、磁性膜１５を２個
備えたいわゆる差動動作型の磁気抵抗効果素子であっ
て、回転体５の回転数を検出する回転検出センサとして
の実施態様を示したものである。

【００４５】ところで、前記磁性膜１５を２個以上備え
る差動動作型の磁気抵抗効果素子では、複数の磁界検出
部間のピッチを最適化する必要がある。例えば、着磁さ
れた歯車構造の被検出物の磁界発生のピッチをＰとする
と、検出素子の磁界検出部間のピッチは、Ｐ／２やＰ／
４となる。そのため、検出すべき磁界発生部のピッチが
異なると、それに合わせて種々の仕様の素子をそれぞれ
作製する必要がある。例えば、同じ４８極着磁のギヤを
磁界発生部とした回転センサでもギヤの径（ｍｍ）は、
５０、６７、７０、８９、９６と何種類もあるのが通常
である。これに対して、本発明の磁気抵抗効果素子で
は、素子そのものを容易に曲げることができるために、
磁界検出部間のピッチを変更させることのみで対応をと
ることが可能である。この状況を図１０（ａ）〜（ｄ）
を参照しつつ説明する。

【００４６】図１０（ａ）は、本発明の磁気抵抗効果素
子（差動動作型）の平面図であり、前記図６に相当する
図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の断面図であ
るが、発明の理解を容易にするために導電体電極膜は省
略して記載されている。図１０（ａ）および図１０
（ｂ）に示されるように、素子に変形が加えられてない
時は、２つの磁性膜１５，１５のピッチは（Ｐ１）であ
る。そして、このピッチは（Ｐ１）は容易に変更可能で
ある。すなわち、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）に記
載されているように、２つの磁界検出部である磁性膜１
５，１５の間で可撓性の基体１０を湾曲または折り曲げ
することにより、磁界検出部間のピッチを（Ｐ２），
（Ｐ３）といった具合に変更させることができる。この
場合の曲げ方向は、折りしろ部分が凹または凸のいずれ
の場合でも可能である。また、さらに折りしろを増やす
ことで、中央部分の折りしろが凹であっても、さらに中
央部分と磁界検出部（磁性膜１５）の中間を凸折りする
ことで、磁界検出部が磁界発生部に近接可能となる。ま
た、磁界検出部以外の部分を折り畳んでしまうことで、
磁界検出部のピッチを小さくすることも可能である。

【００４７】このように本発明の磁気抵抗効果素子で
は、素子そのものを容易に曲げることができるために、
磁界検出部間のピッチを変更させることが可能となり、
製品仕様に合わせて製造の最終段階の変更のみで（例え
ば、曲げや、折り畳みの程度の変更）、検出対象に合わ
せた素子が容易に製造可能になる。

【００４８】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。

【００４９】宇部興産株式会社製のポリイミドフィルム
であるユーピレックス（厚さ１２．５μｍ、７５μｍ、
および１２５μｍの３種類）を準備し、これらのフィル
ムを本発明の可撓性基体（基板）として用いた。また、
比較例として、３インチ径，厚さ０．７ｍｍのガラス基
板も比較用の基体として用いた。これらの各基体（基
板）上に、イオンビームスパッタ装置にて、下記表１に
示すような巨大磁気抵抗効果膜（磁性膜１５）をそれぞ
れ成膜した。表１における多層膜構造の表記は、成膜の
順に厚さ−組成を、それぞれ示している。表１に表示さ
れているものではないが、例えば、『５０Å−Ｔａ／
（１０Å−ＮｉＦｅ／５Å−Ｃｕ）×１０』とは、最初
に５０ÅのＴａを、次に１０ÅのＮｉＦｅ合金と５Åの
Ｃｕを順に各々１０層づつ積層した全厚２００Åの２１
層からなる磁性多層膜を示す。

【００５０】

【表１】巨大磁気抵抗効果膜の成膜に際して用いたターゲット
は、いずれも純度９９．９％以上のターゲット組成と
し、到達圧力として４×１０^-7Ｔｏｒｒまで真空引きし
た後にアルゴンガスを導入し、成膜中の真空度は１．４
×１０^-4Ｔｏｒｒとした。なお、表１に示される膜構造
Ｃ（表１：膜Ｃ）の誘導フェリ型多層膜のみ、超高真空
蒸着装置にて成膜した。いずれの膜の成膜も基板の水冷
を行った。基板全面に多層膜巨大磁気抵抗効果膜を成膜
した後に、フォトレジストをマスクを通じて露光、現像
して所望の磁性膜パターンを形成した後、さらにイオン
ミリング装置にて不要部分を除去した。その後、導電体
電極膜以外の部分（磁界検出部となる磁性膜パターンを
含む）をポリイミドレジストでカバーし、電気めっき法
にて導電体電極膜としての銅膜を３μｍ厚さに形成し
た。この銅膜の上に無電解ニッケルめっきを０．２μｍ
厚さに、さらにこの上に無電解金めっきを０．５μｍ厚
さに成膜した。これらのめっき後に、真空中、３００℃
で１時間の熱処理を行い、ポリイミドレジストを硬化処
理した後、個々の磁気抵抗効果素子に分離した。

【００５１】この磁気抵抗効果素子の導電体電極膜の端
部にある外部接続部（電極パッド部）に、ハンダ付けに
て錫めっき銅線を接合した。この接合部は基体表面より
約１ｍｍ盛り上がった。さらに、錫めっき銅線の引き回
しでは、最大約３ｍｍ基体表面より離れた位置まで銅線
が離れることがあった。

【００５２】このような導電体電極膜付き磁気抵抗効果
素子を、各種の補助部材（テフロン）に張り付けて、下
記表２に示すような種々の変形形態を有する素子サンプ
ルを作製した。

【００５３】

【表２】これらの各変形形態を備える素子サンプルを、４８極着
磁した直径９６ｍｍのギヤから１ｍｍ、３ｍｍおよび４
ｍｍの位置で、５〜５０ｍＡの電流を加えながら、その
電圧変化を測定した。測定結果を表３に示す。

【００５４】

【表３】

【００５５】

【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁界検
出のための磁気抵抗効果を有する磁性膜と、該磁性膜に
電流を流すための導電体電極膜とが、それぞれ、可撓性
基体の上に、配置形成されてなるように構成されている
ので、素子そのものを変形させることが可能になる。そ
のため、磁界検出部である磁性膜の形成されている表面
に磁界検出の妨げとなる突出部分（凸部分）が一切生じ
ることがない構造が可能になる。さらに耐候性に優れた
磁気抵抗効果素子を簡単な工程により作製できる。さら
に可撓性基体の上に形成された磁性膜に対して、基体変
形とともに、適宜応力を加え、磁気弾性効果を利用して
各々の製品仕様にあわせた磁気特性の最適化を容易に実
現できる。さらには、少なくとも２つ以上の磁性膜を所
定間隔に配置させた、いわゆる、差動動作型検出の磁気
抵抗効果素子において、磁性膜間隔を任意に変化させて
最適な測定仕様を設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果素子の好適な実施の一形
態としての斜視図である。

【図２】磁気抵抗効果素子の具体的使用状況を示す断面
図である。

【図３】可撓性基体を湾曲させる前の状態を模式的に示
す平面図である。

【図４】可撓性基体を湾曲させる前の状態を模式的に示
す平面図である。

【図５】図４に示される平板状の磁気抵抗効果素子をＸ
−Ｘ’線およびＹ−Ｙ’線の２箇所でそれぞれ湾曲させ
ることにより形成した磁気抵抗効果素子の斜視図であ
る。

【図６】磁界検出用の磁性膜（強磁性体膜パターン部）
を２個以上設け、それらの抵抗の差を検出するいわゆる
差動動作型の磁気抵抗効果素子の平面図である。

【図７】図３に示される平板状の磁気抵抗効果素子を、
Ｚ−Ｚ’線が湾曲部の頂部となるように曲率半径Ｒの湾
曲部（凸形状）を形成させた斜視図である。

【図８】図４に示される平板状の磁気抵抗効果素子を、
Ｚ−Ｚ’線が湾曲部の頂部となるように曲率半径Ｒの湾
曲部（凸形状）を形成させた斜視図である。

【図９】図６に示される平板状の磁気抵抗効果素子を、
Ｚ−Ｚ’線が湾曲部の底部となるように曲率半径Ｒの湾
曲部（凹形状）を形成させた断面図である。

【図１０】（ａ）は本発明の磁気抵抗効果素子（差動動
作型）の平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面図、
（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ素子に変形が加えられた
後の断面図である。

【符号の説明】

１０…可撓性基体１５…磁性膜２１，２５，２６…導電体電極膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界検出のための磁気抵抗効果を有する
磁性膜と、該磁性膜に電流を流すための導電体電極膜と
が、それぞれ、可撓性基体の上に、配置形成されてなる
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】前記可撓性基体が、ポリイミドフィルム
である請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】前記磁性膜および前記導電体電極膜は、
同一材質から一体的に形成されている請求項１または請
求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】前記磁気抵抗効果を有する磁性膜が、巨
大磁気抵抗効果を示す磁性膜である請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】前記磁気抵抗効果を有する磁性膜が、ア
ンチフェロ（結合）型の巨大磁気抵抗効果を示す磁性膜
である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気
抵抗効果素子。
【請求項６】前記可撓性基体は、磁界検出のための磁
性膜と導電体電極膜に形成された外部接続部とが、互い
に同一平面内に存在しないように曲げ加工により形成さ
れた湾曲部を備えてなる請求項１ないし請求項５のいず
れかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】前記可撓性基体は、磁性膜に外部から応
力を加えて、磁気特性を任意に変化させるための曲げ加
工により形成された湾曲部を備えてなる請求項１ないし
請求項５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】磁界検出のための磁気抵抗効果を有する
少なくとも２つ以上の磁性膜と、該磁性膜に電流を流す
ための導電体電極膜とが、それぞれ、可撓性基体の上
に、配置形成されてなることを特徴とする磁気抵抗効果
素子。
【請求項９】前記少なくとも２つ以上の磁性膜は、所
定間隔に配置されており、前記可撓性基体を湾曲または
折り曲げすることにより、前記磁性膜間隔を任意に変化
させてなる請求項８に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】前記磁性膜および前記導電体電極膜
は、同一材質から一体的に形成されている請求項８また
は請求項９に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】前記磁性膜の上には、ポリイミド樹脂
またはノボラック樹脂を熱処理した保護膜が形成されて
いる請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の磁気
抵抗効果素子。
【請求項１２】回転検出用の素子として用いられる請
求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の磁気抵抗効
果素子。