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公開番号2025118312
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013566
出願日2024-01-31
発明の名称磁気センサ
出願人TDK株式会社
代理人インフォート弁理士法人,弁理士法人イトーシン国際特許事務所
主分類H10N 50/80 20230101AFI20250805BHJP()
要約【課題】ヨークに対して安定したバイアス磁界を印加できるようにした磁気センサを実現する。
【解決手段】磁気センサ1は、MR素子50と、2つのヨーク90と、2つの磁界発生体70とを備えている。2つのヨーク90の各々は、軟磁性材料よりなる磁性層を含み、MR素子50に対して所定の間隔を開けて隣接する。2つの磁界発生体70の各々は、強磁性材料よりなる強磁性部72と、反強磁性材料よりなり強磁性部72と交換結合する反強磁性部73とを含み、2つのヨーク90に印加される磁界を発生するように構成されている。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
磁気抵抗効果素子と、
軟磁性材料よりなる磁性層を含み、前記磁気抵抗効果素子に対して所定の間隔を開けて隣接する少なくとも１つのヨークと、
強磁性材料よりなる強磁性部と、反強磁性材料よりなり前記強磁性部と交換結合する反強磁性部とを含み、前記少なくとも１つのヨークに印加される磁界を発生するように構成された少なくとも１つの磁界発生体とを備えたことを特徴とする磁気センサ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの磁界発生体は、２つの磁界発生体であり、
前記磁気抵抗効果素子および前記少なくとも１つのヨークは、前記２つの磁界発生体の間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのヨークは、２つのヨークであり、
前記磁気抵抗効果素子は、前記２つのヨークの間に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの磁界発生体が発生する前記磁界は、前記磁気抵抗効果素子に印加されることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの磁界発生体の一部は、前記磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つのヨークが並ぶ方向に直交する直交方向から見たときに、前記少なくとも１つのヨークと重なることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記強磁性部は、強磁性材料よりなり、前記磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つのヨークが並ぶ方向に直交する方向から見たときにその一部が前記少なくとも１つのヨークと重なるように配置された強磁性層を含み、
前記反強磁性部は、反強磁性材料よりなり、前記強磁性層に接する反強磁性層を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記強磁性部は、強磁性材料よりなり、前記磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つのヨークが並ぶ方向に直交する方向から見たときにその一部が前記少なくとも１つのヨークと重なるように配置された強磁性層を含み、
前記磁気センサは、更に、強磁性材料よりなり、前記磁気抵抗効果素子、前記少なくとも１つのヨークおよび前記強磁性層の上に配置された反強磁性層を備え、
前記反強磁性層は、前記強磁性層に対向する対向部分と、前記磁気抵抗効果素子および前記少なくとも１つのヨークには対向するが前記強磁性層には対向しない非対向部分とを含み、
前記反強磁性部は、前記対向部分を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項８】
更に、前記強磁性層と前記反強磁性層との間に介在する下地層を備えたことを特徴とする請求項７記載の磁気センサ。
【請求項９】
更に、それぞれ導電材料よりなる下部電極および上部電極を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記下部電極の上に配置され、
前記上部電極は、前記磁気抵抗効果素子、前記少なくとも１つのヨークおよび前記少なくとも１つの磁界発生体の上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記磁気抵抗効果素子は、積層された複数の磁性膜を含み、
前記少なくとも１つの磁界発生体の一部は、前記複数の磁性膜の積層方向から見たときに、前記少なくとも１つのヨークの一部と重なっていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子に隣接するヨークとを備えた磁気センサに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサとしては、基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いたものが知られている。スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、対象磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。
【０００３】
磁気センサには、磁気センサの感度を向上させるために、磁気抵抗効果素子に測定対象の磁界を収束させる軟磁性体を備えたものがある。このような磁気センサでは、出力信号のヒステリシスを低減するために、軟磁性体にバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生体が設けられている場合がある。
【０００４】
特許文献１には、磁気抵抗効果素子と、軟磁性材料よりなり磁気抵抗効果素子を挟むように配置された２つの磁気収束部と、２つの磁気収束部に対して磁界を印加する２つまたは４つのハードバイアス部とを備えた磁気センサが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、磁気抵抗効果素子と、軟磁性材料よりなり磁気抵抗効果素子を挟むように配置された２つのヨーク部と、２つのヨーク部に対して磁界を印加する２つのバイアス磁界発生部とを備えた磁気センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－１９４５３４号公報
特開２０２２－０３８８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されているような、バイアス磁界を発生する手段として硬磁性材料よりなるバイアス磁界発生部を用いた磁気センサでは、以下のような問題点がある。このような磁気センサは、通常、検出対象の磁界の強度が硬磁性材料の保磁力を超えないという条件の下で使用される。しかし、磁気センサは、様々な環境で使用され得るため、硬磁性材料の保磁力を超える強度の外部磁界が、一時的にバイアス磁界発生部に印加されることが起こり得る。このような外部磁界が一時的にバイアス磁界発生部に印加されると、バイアス磁界発生部の磁化の方向が、当初の方向から変化し、外部磁界がなくなっても当初の方向から変化したままになる場合がある。この場合、バイアス磁界の方向が所望の方向から変化してしまう。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ヨークに対して安定したバイアス磁界を印加できるようにした磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果素子と、軟磁性材料よりなる磁性層を含み、磁気抵抗効果素子に対して所定の間隔を開けて隣接する少なくとも１つのヨークと、強磁性材料よりなる強磁性部と、反強磁性材料よりなり強磁性部と交換結合する反強磁性部とを含み、少なくとも１つのヨークに印加される磁界を発生するように構成された少なくとも１つの磁界発生体とを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の磁気センサでは、少なくとも１つの磁界発生体は、強磁性材料よりなる強磁性部と、反強磁性材料よりなり強磁性部と交換結合する反強磁性部とを含み、少なくとも１つのヨークに印加される磁界を発生するように構成されている。これにより、本発明によれば、ヨークに対して安定したバイアス磁界を印加することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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