JPS61232687A - 磁気抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ１発明の目的 イー１．産業上の利用分野 この発明は強磁性体の異方性磁気抵抗効果を利用した磁
気抵抗素子に関する。

イー２．従来技術 磁気抵抗素子は、平な絶縁性基板上に強磁性体の薄膜を
真空蒸着法やスパッタ法により蒸着し、これをポトリソ
グラフィー、エツチングにより抵抗体パターンに形成し
、更に、抵抗体パターンを形成するのと同様の方法で電
極を形成したものである。　この磁気抵抗素子は素子に
か−る磁界の方向に応じてその電気抵抗が変化するため
、磁石の回転や移動等、物理量の計測に利用されている
。

強磁性抵抗効果は、Ｎｔ、Ｇｏ　、Ｆｅ又はこれらの合
金など磁気抵抗効果を有する強磁性体Ｔ４ＩＩＩ　ｆｌ
）に第４図に示すように電流（＋）を流し、薄膜の面内
に磁気抵抗効果が充分に飽和する大きな磁界（Ｂ）を電
流（ｉ）と角度θをなすようにかげると、強磁性体の抵
抗値Ｒがθに応じて変化する現象である。　角度θが４
５のときの抵抗値をＲｏ＋磁界の回転により生じる抵抗
変化分をΔＲとすると、抵抗Ｒは次の（１）式で示され
る。

Ｒ＝Ｒｏ＋％ΔＲＣＯ３２θ　・・・・（１）磁界（Ｂ
）の方向、即ち角度θと抵抗Ｒのこの関係は第５図に示
すように、１８０６毎に繰返す波形で、電流（ｉ）や磁
界ＣＢ）が逆向きになっても抵抗値Ｒは同じ値となる。

実用的な磁気抵抗素子は、素子の抵抗値を大きくするた
めに、平行に配列した多数の長片と、これらの長片を直
列に接続する多数の短片とでジグザク状（折返し状）の
抵抗体パターンを形成していて、特開昭５０−２８９８
９や相開昭５４−１′４８５’７７号公報に開示されて
いる。　このジグザク状抵抗体パターンの一部を第６図
に示すが、長片（２）と短片（：（）　（４）とは直角
に配置され、短片（３）と（４）は平行である。　抵抗
値がＲの長片（２）と、抵抗値がｒの短片（３）が夫々
ｎ個接続されて素子が形成されていると、素子の全抵抗
値はｎ（Ｒ→ｒ）となる。

長片の抵抗値Ｒは Ｒ＝Ｒｏ＋％ΔＲｃｏｓ　２θ で、短片の抵抗値ｒは ｒ　−ｒ、　　十％△ｒｃｏｓ　２　（θ→−９０）で
あるから、 Ｒ’＋ｒ＝Ｒｏ　→−ｒ、ｌ十Ｖ２（△Ｒ−Δｒ）ｃｏ
ｓ２θ・・・・（２） となり、この素子の磁気抵抗変化の割合は（ΔＲ−Δｒ
）　／　（Ｒｏ　−１−ｒｏ　）で１、第４図に示す材
料自体のもつ磁気抵抗変化の割合ΔＲ／Ｒより小さくな
る。　そして、小さくなる原因は短片が長片にと直角に
配置されているため、磁界の方向θに応じて、長片の抵
抗変化を減殺する方向に短片の抵抗値が変化するからで
ある。

上記従来技術は長片と短片が直角であるが、米国特許３
４０□５３５５号明細書には、し片と４５°又は１３５
Ｄの角度に配置された短片とでジグザク状の抵抗体パタ
ーンを構成する磁気抵抗素子が示されている。　このも
のはすべての短片が平行であるため、やはり、短片の抵
抗変化分が長片の抵抗変化を減殺し、材料自体のもつ感
度よりも感度が小さくなる。

イー３．　本発明が解決しよ・うとする問題点−ト述の
ように、従来技術では、抵抗体パターンを構成する短片
の抵抗変化が、長片の抵抗変化を減殺するように働らき
、しかもすべての短片が平行であるため、減殺の効果が
加算され、全部が悪い方向に働らく。

そのため素子の感度が小さくなる欠点があった。

この発明は主な磁気抵抗変化を生じる長片に対する短片
の配置を工夫することにより、短片による抵抗変化を短
片同志で打消し合うようにして、従来技術の欠点を低減
することが目的である。

口１発明の構成 ロー１．　問題点を解決するための手段この発明の磁気
抵抗素子は、平行に配列した複数の長片と、この長片を
直列に接続する複数の短片とで形成されたジグザグ状抵
抗体バク−ンの、長片と短片との接続部における両者間
の角度を順次交互には’Ａ’４５’と１３５°に定めた
ことを特徴とするものである。

０−２゜作　用 この発明によると、磁気抵抗素子を構成する抵抗体パタ
ーンの一つの長片の両端に位置する短片は相互に９０の
角をなす。　従って、磁界が素子面内で回転するとき、
両端に位置する短片同志の抵抗変化が逆向きになって打
消し合うため、素子の感度が減殺されない。

長片自体の磁界による抵抗変化は従来技術と同じである
。

ロー３．実施例 第１図の実施例において、（５）は絶縁性基板、（６）
は抵抗体パターン、（７）は抵抗体パターン＋６１を構
成する長片と直角に配置された長片を有する別の抵抗体
パターン、＋８１．　（９１及び００）は電極である。

抵抗体パターン（６）は、平行に配列された複数の長片
（］Ｉ）　、　　（１２）　、　　（１３）　、　　（
＋４）・・・と、これらの長片を直列接続するための複
数の短片（１５）、　　（１６）　、　　（１７）　、
　　・・・より構成されている。

この抵抗体パターン（６）は第２図に示すように、長片
（１１）と短片（１５）との間の角Ａが４５°短片（１
５）と長片（１２）との間の角Ｂが１３５１長片（１２
）と短片（１６）との間の角Ｃが４５７短片（１６）と
長片（１３）との間の角りが１３５’長片（１３）ど短
片（１７）との間の角Ｅが４５′：短片（１７）と長片
（１４）との間の川下が１３５′に、角Ａ、Ｂ、Ｃ，・
・・Ｆの順に交互に４５と１３５に定められている。　
そのため、一つの長片（１２）の両端の短片（１５）と
（１６）は相互に直角に配置されることになる。

なお、第２図は説明の便のため長片や短片を巾のない線
（直線）で表現しているが、実際には第３図に示すよう
に一定のｌ］をもっている。

第３図において、短片（１５）　、　　（１，６）の抵
抗値ｒ、は ｒ、−ｒ。−Ｌ　’ＡΔｒｃｏｓ　２　（０月３５°）
である。　ただし、ｒＤは短片（１６）と磁界Ｉ３とが
４５の角度のときの短片（１６）の抵抗値、Δｒは磁界
が回転したときの短片（１６）の抵抗変化である。

又、短片（１７）について、その抵抗値ｒＬはｒｚ””
　ｒ、十’ＡΔｒｃｏｓ　　２　　（θ→−４５らであ
る。

又、長片（ＩＩ）　、　　（１２）　、　　（１，３）
の抵抗値ＲばＲ＝Ｒｏ＋’ＡΔＲｃｏｓ２θ であるから、長片（１２）の抵抗Ｒと短片（１６）の抵
抗ｒ７の和Ｒ′しは ＲＴ、＝Ｒ＋ｒ、＝Ｒｏ　十ｒ。＋２ΔＲｃｏｓ２θ−
（２Δｒｓｉｎ２　　θ 同様に、長片（１３）の抵抗Ｒと短片（ＩＩ）の抵抗ｒ
よの和ＲＴ、ば ＲＴ、−Ｒ＋ｒ、＝　Ｒｏ　　→　ｒ、＋　’ＡΔＲｃ
ｏｓ２　　θ−２Δｒｓｉｎ２　　θ となる。　抵抗体パターン（６）全体についての長片と
短片の数を夫々ｎとすると、その全抵抗は（Ｒ”［”、
　＋Ｒ″ｒ２）　　ｎ／２＝ｎ　　（Ｒｏ　　＋ｒｏ）
　　−１−−７−ΔＲｃｏｓ２　θ−−−！３）　　　
。

、２、 となり、短片の磁気抵抗変化は短片州庁に相殺され、抵
抗体パターン（６）からなる素子の磁気抵抗変化の割合
はΔＲ／　（Ｒｏ　十ｒ、、）となり、従来技術の第６
図のものの（ΔＲ−Δｒ）　／　（Ｒｏ　十ｒ。）より
大きくなる。

通常材料自体のもつ磁気抵抗変化の割合ΔＲ／Ｒｏは約
５％であるが、第６図の従来技術ではＲとｒの比を１０
：］とすると、磁気抵抗変化の割合は（ΔＲ−Δｒ　）
　／　（Ｒｏ　＋ｒ、）　＝０．０４０９　　即ち、４
．０９％となる。　これに対し、本発明の場合、同じ基
板寸法に抵抗体パターンを形成するとして、第３図のＲ
とｒｚ（又はｒよ）の比が９　：］、４１４　トｆ、ｒ
るので、素子としての磁気抵抗変化の割合はΔＲ／　（
Ｒｏ　　＋　ｒ、）　　＝０．０５ｘ９　／　（９＋１
．４１４　）−〇、０４３２ 即ち４．３２％となり、従来素子の４．０９％より０．
２３％だけ大きな値となる。

ハ１発明の効果 この発明によれば、直列接続された短片が隣り同志で直
角となり、磁気抵抗変化が相殺されるため、素子の感度
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の平面図で、表面の絶縁被膜
を省略した図である。　第２図は、第１図の抵抗体パタ
ーン（６）を説明する図、第３図（ａ）　（ｂ＋は第１
図の抵抗体パターンの一部拡大図と磁界Ｂと長片、短片
との角度関係を示す図、第４図は磁気抵抗効果を説明す
る斜面図、第５図は第４図のもの＼磁界の方向θと抵抗
Ｒの関係線図、第６図は従来技術の抵抗体パターンの一
部拡大平面図である。 （５）・・・絶縁性基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平行に配列した複数の長片と、この長片を直列に接続す
   る複数の短片とで形成されたジグザグ状抵抗体パターン
   の、長片と短片との接続部における両者間の角度を順次
   交互にほゞ４５°と１３５°に定めたことを特徴とする
   磁気抵抗素子。