專利名稱：磁性阻抗元件和磁性阻抗傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直線性優(yōu)良的磁性阻抗元件和磁性阻抗傳感器。
背景技術(shù)：
至今為止，作為使用磁性阻抗元件(下面也記作MI元件)的磁性傳感器(下面也記作MI傳感器)，已知有例如在非結(jié)晶線的外周卷繞有檢測線圈的結(jié)構(gòu)。專利文獻1公開 了一種MI傳感器，其通過向非結(jié)晶線通以脈沖電流，并測定從檢測線圈輸出的感應(yīng)電壓的 第1脈沖，從而能夠高靈敏度地對外部磁場Hex檢測。MI元件也稱為巨型磁性阻抗元件或 GMI元件。而且，MI傳感器也稱為巨型磁性阻抗傳感器或GMI傳感器。專利文獻1 日本特開2000-258517號公報。這里，利用圖10對采用MI元件的磁場檢測原理進行說明。如圖所示，當(dāng)在非結(jié)晶磁性線91中流過脈沖電流I時，由該脈沖電流I在環(huán)繞方 向產(chǎn)生磁場H。并且，從檢測線圈95輸出感應(yīng)電壓(dH/dt)。接下來，如果在流過脈沖電流 I的狀態(tài)下施加外部磁場Hx的話，則配列在非結(jié)晶磁性線91的圓周方向的自旋產(chǎn)生共振并 產(chǎn)生θ擺動。由該自旋共振θ所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(dMe/dt)向檢測線圈95輸出并與感 應(yīng)電壓(dH/dt)重疊。即，在施加外部磁場Hx的狀態(tài)下，輸出感應(yīng)電壓(dH/dt+dM θ/dt)。圖11是表示使用了 MI元件的MI傳感器對于脈沖電流的感應(yīng)電壓的輸出的波形 圖。其是表示感應(yīng)電壓的時間上的變化的波形圖101，該感應(yīng)電壓由在施加外部磁場Hx的 狀態(tài)下非結(jié)晶磁性線91中流過脈沖電流I時的檢測線圈輸出，并進行衰減振動。接下來，在圖12中，對于最初的脈沖峰值特性，波形圖102表示該波形圖101中的 未施加外部磁場Hx時僅由脈沖電流I引起的時間上的變化，波形103、波形圖104表示該波 形圖101中的施加有外部磁場Hx (+Hx和-Hx)的時間上的變化。從圖12可知，在波形圖102 波形圖104中，最初的脈沖衰減、感應(yīng)電壓零交的時 間(t)不同并產(chǎn)生相位差。未施加外部磁場時僅由脈沖電流I引起的零交時間為tl，而當(dāng) 施加外部磁場+Hx時，零交時間變?yōu)閠l+ Δ ta而延遲Δ ta,當(dāng)施加外部磁場-Hx時零交時間 變?yōu)閠l-Atb而變快Atb0根據(jù)該結(jié)果可知，當(dāng)外部磁場的極性從+Hx變?yōu)?Hx(圖12)時零交時間產(chǎn)生變 動，并且檢測線圈的輸出電壓達到峰值的時間也產(chǎn)生變動。本申請的發(fā)明人等對其原因進 行了認真的研究，得出以下觀點。源于脈沖電流的成分dH/dt所引起的輸出電壓的時間變化波形與隨著外部磁場 的變化而變化的成分dM θ /dt所引起的輸出電壓的時間變化波形在峰值時間上存在相位 差。因此，作為兩個波形的合成即產(chǎn)生于檢測線圈的感應(yīng)電壓波形，相對于源于脈沖電流的 成分dH/dt所引起的輸出電壓的峰值時間存在相位差。而且，隨著外部磁場的變化而變化 的成分dM θ /dt所引起的輸出電壓的時間變化波形，其峰值電壓隨著外部磁場的增大而上 升。因此，可以認為作為兩個波形的合成即產(chǎn)生于檢測線圈的感應(yīng)電壓波形，相對于dH/dt 所引起的輸出電壓的峰值時間的相位差隨著外部磁場的變化而變化。
如后所述，公知的磁性阻抗傳感器(下面適當(dāng)記作MI傳感器)是利用了如下原理 的構(gòu)件檢測線圈的輸出電壓的峰值相對于與磁性阻抗元件(下面，適當(dāng)記作MI元件)所 使用的感磁體平行的外部磁場成比例關(guān)系。在目前的使用了 MI元件的MI傳感器中，如后述的圖6所示，從脈沖電流上升的時間tl開始，在認為在產(chǎn)生于檢測線圈的感應(yīng)電壓波形中獲取峰值的規(guī)定時間t2，對模擬開 關(guān)進行短時間的開閉，從而對與外部磁場對應(yīng)的產(chǎn)生于檢測線圈的輸出電壓的峰值進行檢 測。這里，當(dāng)存在規(guī)定的輸入電流波形和與其相對應(yīng)的輸出電壓波形時，取樣時間At是從 認為在輸出電壓波形中獲取峰值的規(guī)定時間t2中減去脈沖電流上升的時間tl而得到的 值。(At = t2-tl)通常，也在將沒有外部磁場時(圖12中的102)的取樣時間Δ t固定且施加有外 部磁場時進行測定。因此，如圖12所示，當(dāng)檢測線圈的輸出電壓達到峰值的時間隨著外部磁場的變動 而變動時，如果施加外部磁場的話，則在與此時輸出電壓達到峰值的時間錯開后對電壓進 行取樣，由于輸出電壓下降，因此靈敏度降低，直線性也下降。而且，由于隨著溫度變化所產(chǎn)生的感磁體的電阻等材料特性的變化，流過感磁體 的脈沖電流也產(chǎn)生變化。如果脈沖電流變化，由脈沖電流產(chǎn)生的環(huán)繞磁場H當(dāng)然也產(chǎn)生變 動。因此，由于溫度變化，與感磁體的磁化(M)無關(guān)的脈沖電流所產(chǎn)生的環(huán)繞磁場H產(chǎn)生變 化，由此，也產(chǎn)生了直線性降低、傳感器的原點(在該例中是指無施加磁場的狀態(tài)下的輸出 電壓的峰值)漂移的問題。發(fā)明所要解決的課題但是，以往的磁性傳感器存在如下問題為了提高直線性，需要卷繞在非結(jié)晶磁性 線91上的反饋線圈(未圖示)和用于向該反饋線圈供給電流的反饋電路(未圖示)。結(jié) 果，可能使電路構(gòu)成變得復(fù)雜且大型化。如果省略上述反饋電路，則有時無法獲得足夠的檢 測精度。而且，還存在為了驅(qū)動反饋線圈和反饋電路而使電力消耗增大的問題。尤其，作為組裝在手機等上的方位測量用磁性傳感器，既需要通過提高直線性而 高精度地檢測磁場，又需要通過簡化電路構(gòu)成而降低電力消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述以往的磁性阻抗傳感器的問題點而做成，其目的在于提供一種不 使用反饋電路且直線性和溫度特性優(yōu)良的磁性阻抗元件和磁性阻抗傳感器。用于解決課題的手段第1發(fā)明是一種磁性阻抗原件，其特征在于，具有感磁體，其形成為線狀，電磁特性隨著從外部作用的磁場的變化而變化，并且從軸 向的一端側(cè)向另一端側(cè)流過脈沖電流；導(dǎo)電層，其隔著絕緣層設(shè)在上述感磁體的外表面上；連接部，其設(shè)在上述感磁體的上述軸向的另一端部，將上述感磁體與上述導(dǎo)電層 電連接；以及檢測線圈，其卷繞在上述導(dǎo)電層的外周，當(dāng)上述脈沖電流流過上述感磁體時，輸出 與作用于該感磁體的上述外部磁場強度相對應(yīng)的感應(yīng)電壓，
流過上述感磁體的上述脈沖電流的方向與流過上述導(dǎo)電層的該脈沖電流的方向相反。發(fā)明的效果下面，對本發(fā)明的效果進行說明。在本發(fā)明中，在感磁體的外周形成有導(dǎo)電層，感磁體與導(dǎo)電層由上述連接部連接。由此，感磁體中流動的脈沖電流的方向與導(dǎo)電層中流動的脈沖電流的方向相反，所以，由流過感磁體的脈沖電流產(chǎn)生的感磁體外部的磁場，與由流過導(dǎo)電層的脈沖電流產(chǎn) 生的導(dǎo)電層外部的磁場抵消。由此，在從檢測線圈輸出的感應(yīng)電壓中，被認為是直線性等降 低的原因的源于脈沖電流的成分dH/dt被削弱，可以僅對隨外部磁場變化的成分dM θ /dt 進行檢測。因此，能夠提高外部磁場與感應(yīng)電壓的直線性。而且，由于不需要設(shè)置反饋線圈和 反饋電路，因此電力消耗少。像上述說明的那樣，采用本發(fā)明，能夠提供一種不使用反饋電路且直線性優(yōu)良的 磁性阻抗元件。


圖1是表示實施例1的磁性阻抗元件的概要圖。圖2是實施例1的磁性阻抗元件的概要剖視圖。圖3是表示實施例1的流過感磁體和導(dǎo)電層的脈沖電流的方向的概要圖。圖4是僅從圖3取出感磁體的圖。圖5是僅從圖3取出導(dǎo)電層的圖。圖6是表示實施例1的流過感磁體的脈沖電流與向檢測線圈輸出的感應(yīng)電壓的關(guān) 系圖。圖7是實施例1的磁性阻抗傳感器的電路圖。圖8是表示實施例1的檢測線圈對于脈沖電流的輸出特性的波形圖。圖9是表示實施例1的磁性阻抗元件的制作過程的圖。圖10是表示以往例的磁性阻抗元件的動作原理的圖。圖11是表示以往例的檢測線圈對于脈沖電流的輸出特性的波形圖。圖12是以往例的從檢測線圈輸出的第1脈沖的波形圖，是將外部磁場設(shè)為+Hx、 0、-Hx (G)時的圖。
具體實施例方式對上述本發(fā)明的最佳實施形態(tài)進行說明。在本發(fā)明中最好是，上述感磁體形成為剖面呈圓形，上述導(dǎo)電層形成為圓筒形，上 述導(dǎo)電層相對上述感磁體同心地設(shè)置。此時，與感磁體的剖面為非圓形時、或感磁體與導(dǎo)電層未設(shè)成同心的情況相比，能 夠使向?qū)щ妼油鈧?cè)放射的、由脈沖電流產(chǎn)生的磁場幾乎為0。由此，在向檢測線圈輸出的感 應(yīng)電壓中，dH/dt幾乎消失，可僅對隨外部磁場變化的成分dM θ /dt進行檢測。而且，上述感磁體最好是由非結(jié)晶磁性體形成。
非結(jié)晶磁性體，由于其顯示出電磁特性隨著從外部作用的磁場大小的變化而變化 的性質(zhì)(磁性阻抗效應(yīng))，因此可適于作為本發(fā)明的感磁體使用。而且，作為上述非結(jié)晶磁性體，存在由CoFeSiB系合金構(gòu)成的非結(jié)晶磁性體。CoFeSiB系合金，由于是磁性特性隨著從外部作用的磁場大小的變化而顯著變化 的軟磁性材料，且存在低磁致伸縮，因此可適于作為本發(fā)明的感磁體使用。另外，感磁體只要是具有上述特性的公知材料即可，也可以是CoMSiB系或Fe-Si 系等的非結(jié)晶合金。此外，上述導(dǎo)電層最好是由銅或鋁構(gòu)成的鍍膜或濺射膜。此時，利用電鍍法或濺射法，可簡單地形成薄導(dǎo)電層。而且，本發(fā)明的磁性阻抗元件包括供給脈沖電流的非結(jié)晶磁性線、隔著絕緣層設(shè) 在非結(jié)晶磁性線外周的導(dǎo)電層、以及在上述非結(jié)晶磁性線的一側(cè)的端面將非結(jié)晶磁性線與 導(dǎo)電層短路的由導(dǎo)電體構(gòu)成的連接部。本發(fā)明的特征在于，相對于以往的在非結(jié)晶磁性線的外周卷繞檢測線圈的結(jié)構(gòu)， 在該非結(jié)晶磁性線的外周隔著絕緣層設(shè)置導(dǎo)電層，通過將作為導(dǎo)體的非結(jié)晶磁性線與導(dǎo)電 層短路且電連接，從而構(gòu)成為，流過上述非結(jié)晶磁性線的脈沖電流的方向與流過上述導(dǎo)電 層的脈沖電流的方向相反。由此獲得上述(發(fā)明的效果)所記載的效果。而且，本發(fā)明的磁性阻抗傳感器的特征在于，包括上述磁性阻抗元件；脈沖電流 發(fā)生器，其產(chǎn)生輸入到上述感磁體中的脈沖電流；以及取樣保持電路，其與上述檢測線圈連 接，對上述脈沖電流流過時從上述檢測線圈輸出的上述感應(yīng)電壓進行取樣并保持。此時，不需要像以往的磁性阻抗傳感器那樣的用于抵消外部磁場的反饋線圈和反 饋電路，因此能夠減少電力消耗。本發(fā)明的巨型磁性阻抗元件(磁性阻抗元件)的特征在于，包括由非磁性體構(gòu)成 的基板、以施加脈沖電流的非結(jié)晶磁性線(感磁體)為軸的同軸型磁芯、以及形成在所述同 軸型磁芯的外周的檢測線圈。作為由非磁性體構(gòu)成的基板，可適當(dāng)?shù)厥褂媒^緣性的氧化鋁系陶瓷、半導(dǎo)體的硅 片和導(dǎo)體的金屬等。同軸型磁芯是這樣一種結(jié)構(gòu)具有非結(jié)晶磁性線(感磁體)和導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層隔 著絕緣體(絕緣層)設(shè)在該非結(jié)晶磁性線(感磁體)的外周，并且，在同軸型磁芯的一側(cè)的 端面，非結(jié)晶磁性線(感磁體)與導(dǎo)電層由導(dǎo)電體(連接部)短路。輸入用的電極端子包括與非結(jié)晶磁性線(感磁體)連接的電極端子和與導(dǎo)電層連 接的電極端子。采用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)向非結(jié)晶磁性線(感磁體)通以脈沖電流時，流過非結(jié)晶磁性線 (感磁體)的脈沖電流在流過同軸型磁芯的端面的導(dǎo)電體(連接部)后，在非結(jié)晶磁性線 (感磁體)的外周的導(dǎo)電層向與非結(jié)晶磁性線(感磁體)相反的方向使脈沖電流流過導(dǎo)電層。因此，脈沖電流I流過非結(jié)晶磁性線(感磁體)而產(chǎn)生的環(huán)繞方向的磁場+H被流 過導(dǎo)電層而產(chǎn)生的環(huán)繞方向的磁場-H抵消。其結(jié)果，在檢測線圈5中不會產(chǎn)生由脈沖電壓 I引起的感應(yīng)電壓(dH/dt)。同軸型磁芯的絕緣體是用于確保非結(jié)晶磁性線與導(dǎo)電層的絕緣，包括覆蓋非結(jié)晶磁性線的玻璃被膜、由CVD法形成的SiO2膜等無機材料、有絕緣性的環(huán)氧樹脂等有機材 料。同軸型磁芯的導(dǎo)電層，包括鍍銅、鍍鋁等鍍膜，銅等的濺射膜，由PVD法或CVD法 等形成的薄膜。最好是，該導(dǎo)電層由非磁性材料構(gòu)成。如果具有磁性，則導(dǎo)電層自身因通過 該導(dǎo)電層產(chǎn)生電流的環(huán)繞方向磁場而被磁化，產(chǎn)生噪聲，導(dǎo)致傳感器的直線性降低、S/N比 降低。除了上述鍍膜或濺射膜以外，將同軸型磁芯的一側(cè)的端面短路的連接部也可以是 金等的接合結(jié)構(gòu)。檢測線圈包括下線圈，其由排列在基板的平坦面上的多個下部導(dǎo)體膜構(gòu)成；以 及上線圈，其由多個上部導(dǎo)體膜構(gòu)成，該上部導(dǎo)體膜形成在絕緣體的表面并與下部導(dǎo)體膜 同方向地排列，所述絕緣體配設(shè)在下線圈的表面并形成為將同軸型磁芯包在內(nèi)部。檢測線圈的兩端與輸出用電極端子連接。下部導(dǎo)體膜和上部導(dǎo)體膜，由銅或鋁等的導(dǎo)電性金屬的濺射膜、通過PVD法或CVD 法而形成的薄膜、鍍膜等形成。而且，將同軸型磁芯包在內(nèi)部的絕緣體，包括由CVD法形成的SiO2膜等無機材料、 有絕緣性的環(huán)氧樹脂等有機材料。實施例(實施例1)接下來，利用圖1 圖9對本發(fā)明的實施例的磁性阻抗元件和磁性阻抗傳感器進 行說明。圖1是磁性阻抗元件10的概要圖，圖2是剖視圖。圖3是表示脈沖電流I流動方 向的概要圖。如圖1所示，本實施例的磁性阻抗元件10形成為線狀，電磁特性隨著從外部作用 的磁場變化而變化，并且具有脈沖電流I從軸向的一端Ia側(cè)向另一端Ib側(cè)流動的感磁體
Io而且，感磁體1的外表面上隔著絕緣層2設(shè)有導(dǎo)電層3。而且，在感磁體1的軸向的另一端lb，設(shè)有將感磁體1和導(dǎo)電層3電連接的連接部 4。此外，在導(dǎo)電層3的外周卷繞有檢測線圈6，脈沖電流I流過感磁體1時，該檢測線 圈6輸出與作用于感磁體1的外部磁場強度相對應(yīng)的感應(yīng)電壓。如圖3所示，流過感磁體1的脈沖電流I的方向與流過導(dǎo)電層3的脈沖電流I的 方向相反。如圖1所示，磁性阻抗元件10具有與感磁體1的一端部Ia連接的第1電極7a、 以及與導(dǎo)電層3連接的第2電極7b。在第1電極7a與第2電極7b之間施加有脈沖電壓。 并且，在第2電極7b和導(dǎo)電層3接觸的接觸部7c、與上述連接部4之間卷繞有檢測線圈6。圖1是表示巨型磁性阻抗元件10(磁性阻抗元件10)的概要圖。在由非磁性的硅片構(gòu)成的基板9的平坦面，包括同軸型磁芯20，其由具有絕緣性的玻璃被膜2 (絕緣層2)覆蓋的非結(jié)晶磁性線1 (感磁體1)、通過鍍銅形成的導(dǎo)電層3、以及 將非結(jié)晶磁性線1(感磁體1)與導(dǎo)電層3短路的由鍍銅形成的導(dǎo)電體4 (連接部4)構(gòu)成；絕緣體5 (外側(cè)絕緣層5)，其由形成為將同軸型磁芯20包在內(nèi)部的環(huán)氧樹脂構(gòu)成；以及檢測線圈6，其從基板9的平坦面至絕緣體5 (外側(cè)絕緣層5)的外表面而形成。輸入用電極端子包括向非結(jié)晶磁性線1(感磁體1)供給脈沖電流I的電極端子 7A、以及從導(dǎo)電層3返回的電極端子7B。還具有輸出電極端子8。這里，感磁體1(非結(jié)晶磁性線)的直徑為7 μ m、長度為1. 5_，非結(jié)晶磁性線的組 成使用CoFeSiB合金，由玻璃被膜構(gòu)成的絕緣層2的厚度為1 μ m。外側(cè)絕緣層5的厚度為 2 μ m，檢測線圈6由環(huán)氧樹脂覆蓋。導(dǎo)電層3和連接部4的厚度為2m μ。檢測線圈6的匝數(shù)為30圈。另外，如上所述，感磁體1形成為直徑為7 μ m、長度為1.5mm的線狀，但在圖1中， 表示了將軸向長度縮短后的概念圖。而且，除了非結(jié)晶磁性線以外的構(gòu)件，基于與導(dǎo)電層相同的理由，最好是非磁性材 料。如圖2所示，感磁體形成為截面呈圓形，導(dǎo)電層3形成為圓筒形，導(dǎo)電層3相對感 磁體1設(shè)成同心。 更具體地說，感磁體1的外周面12覆蓋有絕緣層2，該絕緣層2進一步覆蓋有導(dǎo)電 層3。而且，導(dǎo)電層3被外側(cè)絕緣層5覆蓋，在其外周卷繞有檢測線圈6。利用圖4和圖5對做成這種構(gòu)造的理由進行說明。圖4是僅從圖3中取出感磁體 1的圖，圖5是僅取出導(dǎo)電層3的圖。如圖4所示，在感磁體1中流過電流I從而在感磁體 外部產(chǎn)生磁場HI。在離感磁體1中心距離為r的位置，由脈沖電流I所產(chǎn)生的磁場Hl的強 度，由于將感磁體1的截面做成圓形，故可表示為Hl = μ0Ι/2πΓο而且，如圖5所示，流過導(dǎo)電層3的脈沖電流I的大小與流過感磁體1的脈沖電 流I的大小相同，流過導(dǎo)電層3的脈沖電流I的方向與流過感磁體1的脈沖電流I的方向 相反。因此，在離導(dǎo)電層3中心距離為r的位置，由脈沖電流I產(chǎn)生的磁場H2，由于將導(dǎo)電 層3做成圓筒形，并相對感磁體1設(shè)成同心，故可表示為H2 = - μ 0I/2 Jir0因此，如圖3所 示，當(dāng)在導(dǎo)電層3的內(nèi)側(cè)存在感磁體1時，由流過感磁體1的脈沖電流I產(chǎn)生的感磁體1外 側(cè)的磁場HI、與由流過導(dǎo)電層3的脈沖電流I產(chǎn)生的導(dǎo)電層外側(cè)的磁場H2互相抵消，成為 H1+H2 = 0。而且，如圖5所示，在導(dǎo)電層3內(nèi)側(cè)，由脈沖電流I產(chǎn)生的磁場Hin為0。因此，如 圖3所示，存在于導(dǎo)電層3內(nèi)側(cè)的感磁體1不受導(dǎo)電層3所產(chǎn)生的磁場的影響。S卩，通過做成圖3的構(gòu)造，感磁體1不受導(dǎo)電層3所產(chǎn)生的磁場的影響，在導(dǎo)電層 3的外側(cè)，不會放射由脈沖電流I產(chǎn)生的磁場。如上所述，由流過感磁體1的脈沖電流I產(chǎn)生的感磁體1外側(cè)的磁場Hl被由流過 導(dǎo)電層3的脈沖電流I產(chǎn)生的導(dǎo)電層3外側(cè)的磁場H2抵消(參考圖4、圖5)。因此，由脈 沖電流I產(chǎn)生的磁場H( = H1+H2)所引起的成分dH/dt不會從檢測線圈6輸出，檢測線圈 6僅輸出由自旋s產(chǎn)生的磁化M θ所引起的成分dM θ /dt。圖6表示從檢測線圈6輸出的感應(yīng)電壓的波形例。這樣，當(dāng)在感磁體1中流過脈 沖電流I時，磁化M θ發(fā)生大的變化，因此向檢測線圈6輸出如圖所示的感應(yīng)電壓dM θ /dt。另外，本例的感磁體1由非結(jié)晶磁性體構(gòu)成，該非結(jié)晶磁性體由CoFeSiB系合金形成。下面，對使用本例的磁性阻抗元件10的磁性阻抗傳感器11進行說明。如圖7所示，磁性阻抗傳感器11包括磁性阻抗元件10 ；脈沖電流發(fā)生器200，其產(chǎn)生輸入到感磁體1中的脈沖電流I ；以及取樣保持電路400，其與檢測線圈6連接，對脈沖 電流I流過時由檢測線圈6輸出的感應(yīng)電壓dM θ /dt進行取樣并保持。另外，檢測時間可 以設(shè)為與脈沖電流I上升時或下降時對應(yīng)的、圖6的電壓波形P1、P1'中的時間t2、t5?？?在該時間進行檢測作為電壓VI、Vl'。而且，磁性阻抗元件中的R11，將感磁體1的電阻成分表示為等價電阻。圖8是使用本例的磁性阻抗傳感器11而對上述第1脈沖Pl進行測定時的波形圖。 作用于磁性阻抗傳感器11的外部磁場Hex為+2G時的波形為112，0G時的波形為111。Hex 為-2G時的波形為113。另外，測定時的脈沖電流為180mA，脈沖寬度時間為50ns。上升時 間和下降時間為5ns。從圖8可知，當(dāng)外界磁場Hex = 0時，如波形圖111所示，檢測線圈6的輸出電壓 幾乎以O(shè)mV推移。由此可知，向感磁體1通以脈沖電流I而形成的環(huán)繞磁場H所產(chǎn)生的干 擾電壓完全消失。外部磁場Hex = +2G的波形圖112與外部磁場Hex = -2G的波形圖113為對稱波 形，零交時間t也相同。結(jié)果，可以獲得輸出電壓對外部磁場優(yōu)良的直線性。接下來，利用圖9對磁性阻抗元件10的制作過程進行說明。圖9是圖1所示的磁性阻抗元件10的制造工序圖，且是從長度方向看的剖視圖。首先，在由氧化鋁系陶瓷構(gòu)成的基板9的平坦面上，利用鍍銅形成由2μπι左右的 下部導(dǎo)體膜構(gòu)成的下線圈61。為了使下線圈61與同軸型磁芯20的導(dǎo)電層3絕緣，利用CVD法形成由SiO2膜層 構(gòu)成的絕緣層51。接下來，涂布形成由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的絕緣層52。接著，將由感磁體1 (非結(jié)晶磁性線)、絕緣層2 (玻璃被膜)、導(dǎo)電層3 (鍍銅)構(gòu) 成的同軸型磁芯20固定安裝在絕緣層52上。然后，為了使感磁體1 (非結(jié)晶磁性線)與導(dǎo)電層3短路，在同軸型磁芯20的端面 由銅濺射膜形成連接部4，并進一步利用CVD法形成SiO2膜層的絕緣層53。在同軸型磁芯20的上部，利用CVD法形成SiO2膜層的絕緣層54，進一步利用鍍銅 形成由2 μ m左右的上部導(dǎo)體膜構(gòu)成的上線圈62，由下線圈61和上線圈62形成螺旋狀的檢 測線圈6。將上線圈62用由CVD法形成的SiO2膜的絕緣層55覆蓋。接下來，對本例的磁性阻抗元件10和磁性阻抗傳感器11的作用效果進行說明。在本例中，如圖1所示，在感磁體1的外周形成有導(dǎo)電層3，感磁體1與導(dǎo)電層3由 連接部4連接。由此，與流過感磁體1的脈沖電流大小相同、方向相反的脈沖電流流過導(dǎo)電 層3。因此，流過感磁體1的脈沖電流I所產(chǎn)生的感磁體1外側(cè)的磁場HI、與流過導(dǎo)電層3 的脈沖電流I所產(chǎn)生的導(dǎo)電層3外側(cè)的磁場H2，在導(dǎo)電層3的外側(cè)互相抵消，在感磁體內(nèi)部 磁場被保持。由此，從檢測線圈輸出的感應(yīng)電壓中，源于脈沖電流的成分dH/dt被削弱，可 僅以隨外部磁場變化的成分dM θ /dt為主進行檢測。因此，能夠提高外部磁場與感應(yīng)電壓的直線性及溫度特性。而且，由于不需要設(shè)置反饋線圈和反饋電路，因此電力消耗少。而且，如圖2所示，感磁體1形成為截面呈圓形，導(dǎo)電層3形成為圓筒形，導(dǎo)電層3相對感磁體1同心地設(shè)置。此時，與感磁體1的截面為非圓形時、或感磁體1與導(dǎo)電層3未同心設(shè)置時的情況 相比，能夠使放射到導(dǎo)電層3外側(cè)的、由脈沖電流I產(chǎn)生的磁場幾乎為0。由此，在向檢測 線圈6輸出的感應(yīng)電壓中，dH/dt幾乎消失，可僅對隨外部磁場變化的成分dM θ /dt進行檢 測。此外，導(dǎo)電層3是由銅或鋁構(gòu)成的鍍膜或濺射膜。此時，利用電鍍法或濺射法，可簡單地形成薄導(dǎo)電層3。而且，本例的磁性阻抗傳感器如圖7所示，具有上述磁性阻抗元件10、脈沖電流發(fā) 生器200、取樣保持電路400。此時，不需要像以往的磁性阻抗傳感器那樣的用于抵消外部磁場的反饋線圈和反 饋電路，因此能夠減少電力消耗。這里，磁性阻抗元件被表述為MI元件。而且，基于相同的結(jié)構(gòu)的元件稱為巨型磁 性阻抗元件或GMI元件。磁性阻抗傳感器也稱為MI傳感器、巨型磁性阻抗傳感器或GMI傳感器。
權(quán)利要求
一種磁性阻抗元件，其特征在于，具有感磁體，其形成為線狀，電磁特性隨著從外部作用的磁場的變化而變化，并且從軸向的一端側(cè)向另一端側(cè)流過脈沖電流；導(dǎo)電層，其隔著絕緣層設(shè)在上述感磁體的外表面上；連接部，其設(shè)在上述感磁體的上述軸向的另一端部，將上述感磁體與上述導(dǎo)電層電連接；以及檢測線圈，其卷繞在上述導(dǎo)電層的外周，當(dāng)上述脈沖電流流過上述感磁體時，輸出與作用于該感磁體的上述外部磁場強度相對應(yīng)的感應(yīng)電壓，流過上述感磁體的上述脈沖電流的方向與流過上述導(dǎo)電層的該脈沖電流的方向相反。
2.一種如權(quán)利要求1所述的磁性阻抗元件，其特征在于，上述感磁體形成為截面呈圓形，上述導(dǎo)電層形成為圓筒形，上述導(dǎo)電層相對上述感磁 體設(shè)成同心。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的磁性阻抗元件，其特征在于，上述感磁體由非結(jié)晶磁性體構(gòu)成。
4.一種如權(quán)利要求1 3中任一項所述的磁性阻抗元件，其特征在于，上述導(dǎo)電層是由銅或鋁構(gòu)成的鍍膜或濺射膜。
5.一種磁性阻抗元件，其特征在于，具有供給有脈沖電流的非結(jié)晶磁性線、隔著絕緣層設(shè)在非結(jié)晶磁性線外周的導(dǎo)電層、 以及由在上述非結(jié)晶磁性線的一側(cè)的端面將非結(jié)晶磁性線與導(dǎo)電層短路的導(dǎo)電體構(gòu)成的 連接部。
6.一種磁性阻抗傳感器，其特征在于，具有如權(quán)利要求1 5中任一項所述的磁性阻抗元件；脈沖電流發(fā)生器，其產(chǎn)生輸入到上述感磁體中的上述脈沖電流；以及取樣保持電路，其與上述檢測線圈連接，對上述脈沖電流流過時從上述檢測線圈輸出 的上述感應(yīng)電壓進行取樣并保持。
全文摘要
一種磁性阻抗元件和磁性阻抗傳感器，該磁性阻抗元件具有感磁體(1)，感磁體(1)形成為線狀，電磁特性隨著從外部作用的磁場的變化而變化，并且從軸向的一端(1a)側(cè)向另一端(1b)側(cè)流過脈沖電流。導(dǎo)電層(3)隔著絕緣層(2)設(shè)在感磁體(1)的外表面上。而且，在感磁體(1)的軸向的另一端部(1b)，設(shè)有將感磁體(1)與導(dǎo)電層(3)電連接的連接部(4)。在導(dǎo)電層(3)的外周卷繞有檢測線圈，當(dāng)脈沖電流流過感磁體(1)時，該檢測線圈輸出與作用于感磁體(1)的外部磁場強度相對應(yīng)的感應(yīng)電壓。并且，流過感磁體(1)的脈沖電流的方向與流過導(dǎo)電層(3)的脈沖電流的方向相反。
文檔編號H01L43/00GK101815953SQ20088011050
公開日2010年8月25日 申請日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月2日
發(fā)明者山本道治, 本藏義信 申請人:愛知制鋼株式會社