JPS6311672Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は微小な磁極間隙内における磁界の検出
あるいは測定にも適するような磁気センサを提供
することを目的としてなされたものである。

微小な磁極間隙を備えて構成されている機器に
おいて、その微小な磁極間隙内の磁界の状態によ
り、機器の特性が大きく左右されてしまうような
ものでは、磁極間隙内の磁界の状態が所望のもの
となるように磁極の構造を定めたり、あるいは磁
極間隙と協働する構成部材の構造を定めることが
必要とされるが、そのためには微小な磁極間隙内
の磁界の状態は、それを正確、かつ、容易に検出
あるいは測定することのできる磁気センサ（磁気
検出器、磁気感知器）によつて、予め正確に把握
されていなければならない。

前記のように微小な磁極間隙を備えて構成され
ている機器として動電型の、電気音響変換器ある
いは動電型の音響電気変換器を例に挙げて上記の
点を具体的に説明すると次のとおりである。すな
わち、電動型の電気音響変換器あるいは動電型の
音響電気変換器は、微小な磁極間隙内に可動線輸
あるいは導電体製のリボン、もしくは導体パター
ンが変位可能な状態で支持されている構成となさ
れており、例えばいわゆる平板型のもの、すなわ
ち、微小な磁極間隙中に所要の導体パターンを施
こした高分子膜を展張して設けた構成の変換器に
おいては、導体パターンとの関連において磁極間
隙内の磁界分布が適切なものとなるように磁極構
造が設計されるようになされたり、あるいは前記
とは逆に、磁極間隙内の磁界分布に応じて導体パ
ターンを適切なものに定めるなどして、所望の特
性を有する変換器が構成されるようになされるの
であるが、前述のように、所望の特性を有する変
換器の構成に当つては、何れにしても微小な磁極
間隙内における磁界の分布状態を知ることが必要
とされる。

ところで、微小な磁極間隙内における磁界の分
布を検出あるいは測定するのには、測定の対象と
される微小な磁極間隙内に容易に挿入可能な形態
を有する磁気センサが必要とされるのであり、そ
のために、従来、例えばインジユーム・アンチモ
ンのような半導体薄膜よりなるホール効果素子を
用いて微小な磁極間隙内における磁界の分布を検
出あるいは測定することが試みられた。

しかしながら、ホール効果素子はそれの膜面に
対して垂直な方向の磁界に対して最大感度を示す
が、磁界の方向が膜面に対して垂直な方向の近傍
におけるある範囲においても前記した最大感度と
大差のない感度を示すので、ホール効果素子によ
つて磁界の方向に決定することは困難である。特
に、測定の対象とされる磁界が、微小な磁極間隙
内に存在する場合には、微小な磁極間隙内に挿入
されたホール効果素子を、その膜面の向きが微小
な磁極間隙内で自由に変化される状態で変位させ
ることはできないから、ホール効果素子を用いて
も微小な磁極間隙内における磁界分布を正確に検
出、あるいは測定することができなかつた。

本考案は、半導体薄膜よりなるホール効果素子
と、強磁性金属薄膜よりなる磁気抵抗効果素子と
を、同一の磁場に対して前記それぞれの素子にお
ける最大感度を示す方向が互に直交し、かつ、前
記それぞれの素子の膜面を平行な状態とし、前記
の膜面間に絶縁層を介在させた状態において前記
の両素子を一体化してなる磁気センサを提供し
て、前記した従来の問題点を解消したものであ
り、以下、添付図面を参照して本考案の磁気セン
サの具体的な内容について詳細に説明する。

第１図及び第２図は、本考案の磁気センサの各
異なる実施態様のものの側面図であり、各図にお
いて、１は基板、２は半導体よりなるホール効果
素子、３は強磁性体よりなる磁気抵抗効果素子で
あり、また、第２図において４は絶縁膜である。
基板１は所定の機械的強度を有する非磁性材料製
の薄板で構成されるものであり、例えばガラスの
薄板が基板として用いられてもよい。基板１とし
て薄い非磁性金属板が用いられる場合には、その
表面に絶縁材料による被膜を予め施こしておくと
よい。

第１図示の実施例で示す磁気センサは、基板１
の一方の面にホール効果素子２が固定され、ま
た、基板１の他方の面には磁気抵抗効果素子３が
固着されている。この第１図示の磁気センサで
は、基板１における表裏両面の各一面に、それぞ
れホール効果素子２と磁気抵抗効果素子３との各
一方のものを固着させているものであるから、ホ
ール効果素子２と磁気抵抗効果素子３との各膜面
が互いに平行な状態となされるために、基板１は
それの表裏両面が平行なものとして作られている
ことが必要である。

第１図示の磁気センサの製作法の１例を述べる
と次のとおりである。まず、基板１として表裏両
面が平行なガラスの薄板、または、表裏両面が平
行な非磁性金属の薄板の表裏両面に絶縁材層を被
着形成させたものを用意する。

そして、基板１の片面上にインジユーム・アン
チモン、またはインジユーム砒素などの半導体薄
膜を蒸着させ、ついで前記の蒸着膜を例えばフオ
トエツチング法によりフオトエツチングして、適
当な４端子パターンを有するホール効果素子２が
基板１の片面上に形成されるようにする。

次に、基板１の他面上にニツケル・コバルト合
金、あるいは鉄・ニツケル合金などの強磁性材料
の薄膜を蒸着により形成させ、ついで、前記の蒸
着膜を例えばフオトエツチング法によりフオトエ
ツチングして適当なパターンを有する磁気抵抗効
果素子３が基板１の他面上に形成されるようにす
る。

このようにして、第１図示の実施例に示される
磁気センサは容易に作られ得るのであるが、前記
の製作に得つて行なわれる各蒸着工程、各フオト
エツチング工程などにおいては、他の部分に対し
て悪影響を及ぼさぬように、被加工部分以外の部
分に例えば保護膜を施こすなどの考慮がなされる
べきことは当然である（この点は、後述する第２
図示の磁気センサの製作時でも同じである）。

次に、第２図示の磁気センサの製作法の１例に
ついて述べる。まず、基板１としてガラスの薄
板、または非磁性金属の薄板における少なくとも
一方の面に絶縁材層を被着形成させたものを用意
する。

そして、基板１の一方の面（絶縁面）上にイン
ジユーム・アンチモン、またはインジユーム砒素
などの半導体薄膜を蒸着させ、次いで、前記の蒸
着膜を例えばフオトエツチング法によりフオトエ
ツチングして適当な４端子パターンを有するホー
ル効果素子２が基板の一方の面上に形成されるよ
うにする。

次に、前記したホール効果素子２の膜面上に、
例えば蒸着法により絶縁物質を蒸着して絶縁膜４
を被着させる。次いで、前記した絶縁膜４上にニ
ツケル・コバルト合金、あるいは鉄・ニツケル合
金などの強磁性材料の薄膜を蒸着により形成させ
次に、前記の強磁性材料の薄膜を例えばフオトエ
ツチング法によりフオトエツチングして適当なパ
ターンを有する磁気抵抗効果素子３が前記した絶
縁膜４上に形成されるようにする。

以上のようにして作られた本考案の磁気センサ
は、半導体薄膜よりなるホール効果素子２と、強
磁性金属薄膜よりなる磁気抵抗効果素子３とを、
同一の磁場に対して前記それぞれの素子における
最大感度を示す方向が互に直交し、かつ、前記そ
れぞれの素子の膜面間に絶縁層（第１図示の実施
例における絶縁体製の基板１自体または基板１の
表面に施した絶縁材料による被膜、第２図示の実
施例における絶縁膜４）を介在させた状態のもの
として一体化されているから、この本考案の磁気
センサの特性、すなわち、磁気センサを被測定磁
界中に挿入した時に、ホール効果素子２と磁気抵
抗効果素子３とにそれぞれ現われる出力は第３図
に示すようなものとなる。

すなわち、第３図において、横軸は基板１の面
と垂直な方向と磁界の方向とのなす角θであり、
また、縦軸はホール効果素子２と磁気抵抗効果素
子３の出力の大きさ（ホール効果素子２と磁気抵
抗効果素子３との感度）である。第３図中の曲線
２ａはホール効果素子２の感度特性を示し、ま
た、第３図中の曲線３ａは磁気抵抗効果素子３の
感度特性を示している。

前記した第３図で示されるような感度特性を有
する本考案の磁気センサは、測定の対象とされる
磁界の方向が基板１の面と垂直な方向に近い場合
には、ホール効果素子２の出力の変化が大きくな
く、ホール効果素子２の出力によつては磁界の方
向を正確に知ることは困難であるが、測定の対象
とされる磁界の方向が基板１の面と垂直な方向に
近い場合には、基板１の面の僅かな角度変化によ
つても、磁気抵抗効果素子３の出力が急激大巾に
変化するので、磁気抵抗効果素子３の出力が零と
なつた状態で、かつ、ホール効果素子２には出力
があるという状態は、その時の磁気センサの面と
垂直な方向が被測定磁界の方向であり、その時の
ホール効果素子２の出力が磁界の強さを示す、と
いうことになる。

また、基板１の面に平行な磁界中に磁気センサ
が挿入された時には、磁気抵抗効果素子３の出力
は最大となり、ホール効果素子２の出力は零とな
るが、基板１の面が磁界の方向と平行に近い場合
には、基板１の面の僅かな角度の変化によつても
磁気抵抗効果素子３の出力の変化は大きくなく、
磁気抵抗効果素子３の出力によつても磁界の方向
を正確に知ることはできないが、この場合にはホ
ール効果素子２の出力が零となる時の磁気抵抗効
果素子３の出力によつて、磁界の強さを正確に知
ることができる。

このように、本考案の磁気センサでは基板１の
面の垂直方向と磁界の方向とのなす角θに対し
て、ホール効果素子２の出力は正弦曲線状に変化
し、また磁気抵抗効果素子３の出力は余弦曲線状
に変化しており、したがつて、磁気センサにおけ
るホール効果素子２からの出力は、被測定磁界に
おける基板１の面の垂直方向成分を表わし、ま
た、磁気センサにおける磁気抵抗効果素子３から
の出力は、被測定磁界における基板１の面と平行
な方向の成分を表わすことになるから、本考案の
磁気センサを被測定磁界中に挿入した場合にホー
ル効果素子２及び磁気抵抗効果素子３からそれぞ
れ得られる出力は、被測定磁界における基板１の
面に垂直な方向における成分と、被測定磁界にお
ける基板１の面と平行な方向の成分となる。

それで、本考案の磁気センサはそれを任意の向
きで被測定磁界中に挿入しても、その時にホール
効果素子２と磁気抵抗効果素子３とからそれぞれ
得られる各出力に基づいて被測定磁界の方向と強
度とは容易に求めることができるから、本考案の
磁気センサによればそれが挿入できるだけの間隙
寸法を有している磁極間隙ならば、その間隙内に
磁気センサを任意の向きで挿入するだけで磁極間
隙内の磁界の方向と強度とを容易、かつ、正確に
検出または測定することができる。

以上のとおりであつて、本考案の磁気センサに
よれば、既述した従来の磁気センサにおける問題
点を良好に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の磁気センサの各異
なる実施態様のものの側面図、第３図は特性曲線
例図である。 １……基板、２……ホール効果素子、３……磁
気抵抗効果素子、４……絶縁層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半導体薄膜よりなるホール効果素子と、強磁性
   金属薄膜よりなる磁気抵抗効果素子とを、同一の
   磁場に対して前記それぞれの素子における最大感
   度を示す方向が互に直交し、かつ、前記それぞれ
   の素子の膜面を平行な状態とし、前記の膜面間に
   絶縁層を介在させた状態において前記の両素子を
   一体化してなる磁気センサ。