磁检测元件、磁检测器及其制造方法技术

磁检测元件通过在软磁性膜的第１磁铁心与垂直于磁路的剖面积部分地为较小的第２磁铁心之间夹有导线而构成，在导线上流有产生直流偏置磁场的直流电流和高频载频信号。选定直流电流选定以使得上述第２磁铁心的剖面积小的部分为适当直流偏置磁场强度。当将该磁检测元件置于外部磁场中时，因外部磁场强度，直流偏置磁场强度发生变化，导线的载频信号电平也发生变化。以电气信号的变化来获取载频信号电平的变化，以检测磁场的强度和方向。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁检测元件及其制造方法，该磁检测元件利用了检测导体的阻抗随磁性发生变化的磁阻抗效应。
技术介绍
作为检测微弱的磁性或者磁场的磁检测元件(磁传感器)，过去众所周知的是磁电阻效应型磁传感器(以下称为MR传感器)。在MR传感器中，利用MR传感器的检测导体的电阻值对应于磁场强度发生变化的磁电阻效应来检测磁场。即使在将磁场的方向反转的反转磁场的情况下，因磁电阻效应产生的检测导体的电阻的变化也与原方向的磁场的情况相同，所以不能检测磁场的极性(N或S)。为了利用MR传感器检测磁场的极性，在MR传感器上加偏置磁场，以便使得磁场产生的电阻变化因磁场的极性而不同。加偏置磁场的方式有将导体设置在MR传感器的磁极的附近以使该导体流过直流偏流的方式、或将永久磁铁配置在磁极的两端的方式等。MR传感器根据因外部磁场产生的导体的直流电阻的变化来检测磁场，因此，直流电阻的变化受磁极的磁性材料的影响很大，磁场的检测灵敏度为0.1％～3％/Oe左右而不是很高。作为比MR传感器具有更高的灵敏度的磁传感器，有利用“磁阻抗效应”的磁传感器。在该种磁传感器中，是根据下述现象的磁阻抗效应来检测磁场，即软磁体的导磁率随着磁场强度(磁通密度)发生变化，由于导磁率的变化产生磁电路内的导体的电感发生变化，结果使阻抗发生变化。这种磁传感器的典型的情况是灵敏度为6％/Oe以上。以下说明利用磁阻抗效应的磁传感器的现有例。参照图30和图31来说明第1现有例的磁传感器。图31是磁检测装置的电路图，图30是组入在磁检测装置中的第1现有例的磁传感器的剖面图。在含有图30的所有的图中，为了便于看清图面，在剖面上没有添加剖面线。在图30中，使2个磁体1和2互相对立来形成磁极，在磁体1与2之间夹有导线14。将图30的导线14连接至图31所示的直流电源132，如用有黑点的圆印4所示那样，当直流电流垂直于纸面从里面向面前流过时，在磁体1，2产生箭头5，6所示的磁通，成为直流偏置磁场。在该状态中，当将磁传感器置于以箭头100表示方向的外部磁场(以下，称为外部磁场100)中时，则分别用箭头7和8表示的磁通(以下，分别称为磁通7和8)通过磁体1和2。穿过磁体1的磁通7与直流偏置磁场的磁通5同方向，所以穿过导线14的下部的磁通的密度增加。另一方面，穿过磁体2的磁通8与直流偏置磁场的磁通6反方向，所以穿过磁体2的导线14的上部的磁通的密度减小。其结果，在导线14的附近，磁体1的导磁率下降，在磁体2的导磁率上升。如果外部磁场100的方向为相反方向，则磁体1和2的导磁率的变化也分别相反。在第1现有例的磁传感器中，理论上不能检测外部磁场100的方向。但是在实验中虽然检测灵敏度很低，但是能够检测外部磁场100的方向。其理由推测如下。即，根据外部磁场100的方向，磁体1和2的、导线14的附近的导磁率发生变化。导线14的电感随着该导磁率的变化而变化。将图31所示的高频振荡器131连接到导线14上，当流过高频电流时，则随着上述电感的变化，导线14的阻抗发生变化。随着阻抗的变化，导线14的两端子134、137之间的电压发生变化，从该电压变化能够检测外部磁场的强度和方向。图32表示第2现有例的磁传感器的剖面图。图中，在非磁体的衬底9上设置与上述图30所示的第1现有例相同的磁体1和2、以及导线14。为了保护磁体2，设置有保护膜2a。将具有该结构的磁传感器插入流有直流电流的线圈10以提供直流偏置磁场。图33是第3现有例的磁传感器的剖面图。图中，具有衬底9、磁体1和2、导线14以及保护膜2a的磁传感器的结构与图32的相同。在第3现有例中，由永久磁铁18供给直流偏置磁场。在图32和图33所示的磁传感器中，直流偏置磁场的磁通以相同方向穿过磁体1和2。当将图32的磁传感器置于外部磁场100中时，则磁体1和2内的、直流偏置磁场产生的磁通5和6的方向与外部磁场100产生的磁通7和8的方向相反，所以磁通5和6的密度减小。其结果，磁体1和2的导磁率增加，导线14的阻抗也增加。相反，当将该磁传感器置于与箭头相反的方向的外部磁场100中时，外部磁场产生的磁通的方向变为与图中的箭头7和8相反的方向，与直流偏置磁场产生的磁通5和6相同的方向。其结果，磁通5和6的密度增加，所以磁体1和2的导磁率下降，导线14的阻抗也下降。根据随着外部磁场100的方向的磁通5和6的密度的增减，能够与上述第1现有例相同地判别外部磁场100的强度和方向。在图33所示的磁传感器中的外部磁场100的方向判别的原理也与图32中的相同。在图30所示的第1现有例的磁传感器中，在外部磁场100的方向在为箭头方向的情况与为相反方向的情况下的磁通密度的变化较少，因而导线14的阻抗变化也较少。因此，外部磁场100的方向的检测灵敏度较低，并且外部磁场的强度的检测灵敏度也较低。在图32所示的第2现有例的磁传感器中，检测灵敏度虽然高，但是作成直流偏置磁场的线圈7较大、并且其功耗也较大。因此不能实现小型低耗电的磁传感器。图33所示的第3现有例的磁传感器由于使用永久磁铁，不容易调整偏置磁场的强度。而且由于安装了永久磁铁，在增加了重量的同时，还需要留有安装永久磁铁的空间，所以不能使磁传感器小型轻量化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能高灵敏度地检测外部磁场的强度和方向的小型轻量的磁检测元件。本专利技术的磁检测元件具有软磁性膜的第1磁铁心；形成在上述第1磁铁心的一部分上的导线；以及在上述第1磁铁心以及导线上夹着上述导线形成的、垂直于磁路的剖面的面积部分地不同的软磁性膜的第2磁铁心。在本专利技术的磁检测元件中，通过在导线流过磁性偏置用的直流电流和高频载频电流来构成磁检测器。在该磁检测器中，设定上述直流电流以使得上述第2磁铁心的剖面积不同的部分的磁场强度为“适当直流偏置磁场强度”。适当直流偏置磁场强度是指，在表示通过磁检测元件的第1和第2磁铁心的偏置磁通产生的磁场强度与导磁率的关系的特性曲线中，用相对磁场强度变化的导磁率的变化为最大的磁场强度来定义。将第2磁铁心的剖面积不同的部分的磁场强度设定为上述的适当直流偏置磁场强度，由此，相对外部磁场产生的上述剖面积不同的部分的磁场强度的变化量的导磁率的变化量增加。由此，能得到磁场强度的检测灵敏度高的磁检测器。导磁率的变化的方向(增加或减少)由外部磁场的方向决定，所以由导磁率变化的方向能够检测外部磁场的方向。本专利技术的其它观点的磁检测元件具有垂直于磁路的剖面的面积部分地不同的软磁性膜的第1磁铁心；形成在上述第1磁铁心的一部分上的导线；以及软磁性膜的第2磁铁心，夹着上述导线形成在上述第1磁铁心以及导线上，并且垂直于上述导线的边缘部附近的磁路的剖面的面积比其它部分小。根据本专利技术，设定磁性偏置用的直流电流以使得上述第2磁铁心的剖面积小的部分的磁场强度为适当直流偏置磁场强度。将该磁检测元件置于外部磁场中时，随着外部磁场产生的磁铁心的磁场强度的变化，导磁率变化，能够检测外部磁场的强度和方向。本专利技术的其它观点的磁检测元件具有软磁性膜的第1磁铁心；形成在上述第1磁铁心上的一部分上的导线；以及软磁性膜的第2磁铁心，夹着上述导线形成在上述第1磁铁心上，并且厚度比上述第1磁铁心薄。根据本专利技术，通过使得2个磁铁心中的一个比另一个薄，较薄的磁铁心的直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁检测元件，其特征在于，具有：软磁性膜的第１磁铁心；形成在所述第１磁铁心的一部分上的导线；以及软磁性膜的第２磁铁心，夹着所述导线形成在所述第１磁铁心上并且垂直于磁路的剖面的面积部分地不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：村松小百合，高橘健，戶崎善博，村田明夫，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]