JP2923871B2 - 磁気センサ装置 - Google Patents
磁気センサ装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の磁気抵抗素
子を備えた磁気センサ装置の構造に関する。
子を備えた磁気センサ装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、室温での磁場の測定にはループプ
ローブやホール素子が良く使われている。ループプロー
ブ１は、図３に例示するように、一端に電極であるＢＮ
Ｃコネクタ２が位置するとともに他端にコイル部３が位
置しており、このコイル部３の位置での磁場の変化がＢ
ＮＣコネクタ２に電力として発生する。ホール素子１１
は、図４に例示するように、矩形の薄膜状の半導体から
なり、対向する二辺の電極１２にバイアス電流Ｉｃが供
給された状態で、他の二辺の電極１３に発生する電圧Ｖ
Hが磁場Ｂの変化に対応して変化する。
ローブやホール素子が良く使われている。ループプロー
ブ１は、図３に例示するように、一端に電極であるＢＮ
Ｃコネクタ２が位置するとともに他端にコイル部３が位
置しており、このコイル部３の位置での磁場の変化がＢ
ＮＣコネクタ２に電力として発生する。ホール素子１１
は、図４に例示するように、矩形の薄膜状の半導体から
なり、対向する二辺の電極１２にバイアス電流Ｉｃが供
給された状態で、他の二辺の電極１３に発生する電圧Ｖ
Hが磁場Ｂの変化に対応して変化する。
【０００３】例えば、複数のループプローブ１を一次元
状に配列した検出ヘッドを測定対象に対して走査させた
り、複数のホール素子１１を二次元状に配列して測定対
象に対向させれば、プリント基板の配線や電子部品の周
囲の磁場の二次元分布を測定することができる。
状に配列した検出ヘッドを測定対象に対して走査させた
り、複数のホール素子１１を二次元状に配列して測定対
象に対向させれば、プリント基板の配線や電子部品の周
囲の磁場の二次元分布を測定することができる。
【０００４】ホール素子１１は、材料としてＩｎＡｓ，
ＩｎＳｂ，ＧａＡｓ，Ｇｅ等の半導体が用いられてお
り、リソグラフィ技術により小型化して空間分解能を上
げることができる。ちなみにＦ．Ｗ．Ｂｅｌｌ社のホー
ル素子の場合、素子の直径は０．２〜４（ｍｍ）程度で
ある（Ｆ．Ｗ．Ｂｅｌｌ社のカタログ，ＨＡＬＬ ＧＥ
ＮＥＲＡＴＯＲＳ，Ｆ．Ｗ．Ｂｅｌｌ，Ｄｉｖｉｓｉｏ
ｎ ｏｆ Ｂｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎ
ｃ．）。
ＩｎＳｂ，ＧａＡｓ，Ｇｅ等の半導体が用いられてお
り、リソグラフィ技術により小型化して空間分解能を上
げることができる。ちなみにＦ．Ｗ．Ｂｅｌｌ社のホー
ル素子の場合、素子の直径は０．２〜４（ｍｍ）程度で
ある（Ｆ．Ｗ．Ｂｅｌｌ社のカタログ，ＨＡＬＬ ＧＥ
ＮＥＲＡＴＯＲＳ，Ｆ．Ｗ．Ｂｅｌｌ，Ｄｉｖｉｓｉｏ
ｎ ｏｆ Ｂｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎ
ｃ．）。
【０００５】また、図５に例示するように、特開平１−
２５４８８０号公報に開示された磁気パターンの検出装
置２１では、粒界を持つ超電導性の磁気抵抗素子（例、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の酸化膜）２２が二次元のマトリ
クス状に配置されている。磁気抵抗素子２２は、同図
（ｂ）に示すように、超電導薄膜に切断線２３を入れた
蛇行形状に形成されており、抵抗値が大きく誘導電流が
発生しにくい構造とされている。磁気抵抗素子２２は、
一端に負荷抵抗２４を介して両端にバイアス電圧が印加
される共通の電極２５が接続されており、負荷抵抗２４
との間に出力信号が検出される個別の電極２６が接続さ
れている。
２５４８８０号公報に開示された磁気パターンの検出装
置２１では、粒界を持つ超電導性の磁気抵抗素子（例、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の酸化膜）２２が二次元のマトリ
クス状に配置されている。磁気抵抗素子２２は、同図
（ｂ）に示すように、超電導薄膜に切断線２３を入れた
蛇行形状に形成されており、抵抗値が大きく誘導電流が
発生しにくい構造とされている。磁気抵抗素子２２は、
一端に負荷抵抗２４を介して両端にバイアス電圧が印加
される共通の電極２５が接続されており、負荷抵抗２４
との間に出力信号が検出される個別の電極２６が接続さ
れている。
【０００６】磁気抵抗素子２２の動作温度は７７（Ｋ）
として設定されており、その磁気抵抗特性は、図６に示
すように、略２０（Ｏｅ）まで約７（μＶ／Ｏｅ）と、
急な立ち上がり特性を有している。上述のような検出装
置２１では、電極２５から磁気抵抗素子２２の両端にバ
イアス電圧が印加され、磁場の強度に応じた信号電圧が
電極２６から検出される。磁気抵抗素子２２は，前述の
ように蛇行形状に形成されているので、発生磁場が極め
て少なく周囲の素子に誘導電流が発生しにくい。
として設定されており、その磁気抵抗特性は、図６に示
すように、略２０（Ｏｅ）まで約７（μＶ／Ｏｅ）と、
急な立ち上がり特性を有している。上述のような検出装
置２１では、電極２５から磁気抵抗素子２２の両端にバ
イアス電圧が印加され、磁場の強度に応じた信号電圧が
電極２６から検出される。磁気抵抗素子２２は，前述の
ように蛇行形状に形成されているので、発生磁場が極め
て少なく周囲の素子に誘導電流が発生しにくい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、複数
のループプローブ１を一次元状に配列した検出ヘッドを
測定対象に対して走査させれば、磁場の二次元分布を測
定することが可能である。しかし、このようにループプ
ローブ１を用いた測定では、感度と空間分解能および帯
域を同時に満足させることが困難である。つまり、ルー
ププローブ１の感度を上げるためには、コイル部３の直
径の拡大や巻数の増加が必要となるが、コイル部３の直
径を拡大すると高密度な配列が困難となり空間分解能が
低下することになり、コイル部３の巻数を増加させると
測定できる磁場の帯域が特性的に減少することになる。
のループプローブ１を一次元状に配列した検出ヘッドを
測定対象に対して走査させれば、磁場の二次元分布を測
定することが可能である。しかし、このようにループプ
ローブ１を用いた測定では、感度と空間分解能および帯
域を同時に満足させることが困難である。つまり、ルー
ププローブ１の感度を上げるためには、コイル部３の直
径の拡大や巻数の増加が必要となるが、コイル部３の直
径を拡大すると高密度な配列が困難となり空間分解能が
低下することになり、コイル部３の巻数を増加させると
測定できる磁場の帯域が特性的に減少することになる。
【０００８】また、前述のようにホール素子１１を二次
元状にアレイ化しても、磁場の二次元分布を測定するこ
とが可能であるが、この場合も高い空間分解能を実現す
ることは困難である。つまり、ホール素子１１は、バイ
アス電流の印加と出力電圧の測定のために４個の電極が
必要なので、高密度に配列することが困難である。同様
に、特開平１−２５４８８０号公報にも、磁気抵抗素子
２２をマトリクス状に配置するとしか記載されておら
ず、その高密度な配列は困難である。
元状にアレイ化しても、磁場の二次元分布を測定するこ
とが可能であるが、この場合も高い空間分解能を実現す
ることは困難である。つまり、ホール素子１１は、バイ
アス電流の印加と出力電圧の測定のために４個の電極が
必要なので、高密度に配列することが困難である。同様
に、特開平１−２５４８８０号公報にも、磁気抵抗素子
２２をマトリクス状に配置するとしか記載されておら
ず、その高密度な配列は困難である。
【０００９】特に、上記公報には、磁気抵抗素子２２と
してＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化膜を利用することが記載
されているが、その磁気抵抗特性のダイナミックレンジ
は高々３０（Ｏｅ）しかないため、磁場を広いダイナミ
ックレンジで測定することが困難である。また、Ｙ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化膜は、超電導体として機能する臨界
温度が約９０（Ｋ）と低いため、室温での使用が困難で
ある。
してＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化膜を利用することが記載
されているが、その磁気抵抗特性のダイナミックレンジ
は高々３０（Ｏｅ）しかないため、磁場を広いダイナミ
ックレンジで測定することが困難である。また、Ｙ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化膜は、超電導体として機能する臨界
温度が約９０（Ｋ）と低いため、室温での使用が困難で
ある。
【００１０】さらに、前述のように磁気抵抗素子２２は
切断線２３のパターニング加工において微細加工技術が
必要なので、その生産性の向上が困難である。
切断線２３のパターニング加工において微細加工技術が
必要なので、その生産性の向上が困難である。
【００１１】そのパターニングの加工精度が高くないと
切断線の形状の対称性が崩れ、周囲の素子に誘導電流が
発生して正確な磁場測定ができなくなる。
切断線の形状の対称性が崩れ、周囲の素子に誘導電流が
発生して正確な磁場測定ができなくなる。
【００１２】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、磁場の二次元分布を高い空間分解能かつ
広いダイナミックレンジで正確に測定すること、装置の
生産性を向上させること、等を目的とする。
たものであり、磁場の二次元分布を高い空間分解能かつ
広いダイナミックレンジで正確に測定すること、装置の
生産性を向上させること、等を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気センサ装置
は、表面に電極が位置する複数の磁気抵抗素子が所定形
状に配列された第一の基板と、該第一の基板の電極に個
々に対応する位置に電極が位置して前記磁気抵抗素子の
出力信号を個々に検出する信号検出回路が形成された第
二の基板と、前記第一の基板の磁気抵抗素子と前記第二
の基板の信号検出回路との電極を電気的に個々に導通さ
せる導電部材とを有する。
は、表面に電極が位置する複数の磁気抵抗素子が所定形
状に配列された第一の基板と、該第一の基板の電極に個
々に対応する位置に電極が位置して前記磁気抵抗素子の
出力信号を個々に検出する信号検出回路が形成された第
二の基板と、前記第一の基板の磁気抵抗素子と前記第二
の基板の信号検出回路との電極を電気的に個々に導通さ
せる導電部材とを有する。
【００１４】従って、第一の基板に配列された磁気抵抗
素子と、第二の基板に配列された信号検出回路とが、導
電部材により個々に接続されるので、磁気抵抗素子の周
囲に配線を配置する必要がなく、磁気抵抗素子を高密度
に配列させることができる。なお、本発明で言う導電部
材とは、一対の基板の対向する複数の電極を個々に導通
させることができる部材であれば良く、例えば、金属製
のバンプを所定形状に配列したバンプアレイや、絶縁性
の接着剤に金属粉を混入させた異方導電性の接着剤を許
容する。
素子と、第二の基板に配列された信号検出回路とが、導
電部材により個々に接続されるので、磁気抵抗素子の周
囲に配線を配置する必要がなく、磁気抵抗素子を高密度
に配列させることができる。なお、本発明で言う導電部
材とは、一対の基板の対向する複数の電極を個々に導通
させることができる部材であれば良く、例えば、金属製
のバンプを所定形状に配列したバンプアレイや、絶縁性
の接着剤に金属粉を混入させた異方導電性の接着剤を許
容する。
【００１５】本発明の他の形態による磁気センサ装置で
は、導電部材は、第一の基板と第二の基板とを機械的に
一体に接合する。従って、磁気抵抗素子と信号検出回路
との電極を導通させる導電部材により第一の基板と第二
の基板とが機械的にも接合されるので、この接合のため
の専用の手段を要しない。
は、導電部材は、第一の基板と第二の基板とを機械的に
一体に接合する。従って、磁気抵抗素子と信号検出回路
との電極を導通させる導電部材により第一の基板と第二
の基板とが機械的にも接合されるので、この接合のため
の専用の手段を要しない。
【００１６】本発明の他の形態による磁気センサ装置で
は、磁気抵抗素子は、個別の電極が中心に位置し、該個
別の電極の周囲に共通の電極が所定の間隙を介して位置
し、該間隙に磁気抵抗効果を発生する部材が位置する。
従って、磁気抵抗素子が対称性に優れた形状に形成され
るので、その周囲の素子に誘導電流を発生させにくく、
このような特性を実現するために高精度な微細加工技術
を要しない。なお、上述のような磁気抵抗素子の構造
は、例えば、同心円状であれば良く、いわゆるコルビノ
構造を許容する。
は、磁気抵抗素子は、個別の電極が中心に位置し、該個
別の電極の周囲に共通の電極が所定の間隙を介して位置
し、該間隙に磁気抵抗効果を発生する部材が位置する。
従って、磁気抵抗素子が対称性に優れた形状に形成され
るので、その周囲の素子に誘導電流を発生させにくく、
このような特性を実現するために高精度な微細加工技術
を要しない。なお、上述のような磁気抵抗素子の構造
は、例えば、同心円状であれば良く、いわゆるコルビノ
構造を許容する。
【００１７】本発明の他の形態による磁気センサ装置で
は、磁気抵抗効果を発生する部材が、ゼロバンドギャッ
プ半導体である。従って、ゼロバンドギャップ半導体に
より、室温でも大きなダイナミックレンジで高感度に磁
場を測定できる。なお、ゼロバンドギャップ半導体と
は、バンドギャップがゼロの半導体である。
は、磁気抵抗効果を発生する部材が、ゼロバンドギャッ
プ半導体である。従って、ゼロバンドギャップ半導体に
より、室温でも大きなダイナミックレンジで高感度に磁
場を測定できる。なお、ゼロバンドギャップ半導体と
は、バンドギャップがゼロの半導体である。
【００１８】本発明の他の形態による磁気センサ装置で
は、ゼロバンドギャップ半導体が、ＨｇＣｄＴｅ，Ｈｇ
ＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＭｎＴｅ，の少
なくとも一つを材料として作製されている。従って、磁
気抵抗効果が極めて良好な材料によりゼロバンドギャッ
プ半導体が作製される。
は、ゼロバンドギャップ半導体が、ＨｇＣｄＴｅ，Ｈｇ
ＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＭｎＴｅ，の少
なくとも一つを材料として作製されている。従って、磁
気抵抗効果が極めて良好な材料によりゼロバンドギャッ
プ半導体が作製される。
【００１９】本発明の他の形態による磁気センサ装置で
は、導電部材が、Ｉｎからなる。従って、磁気抵抗素子
を高温に加熱することなく信号検出回路の電極に接続で
きるので、ゼロバンドギャップ半導体のＨｇの揮発を防
止することができる。
は、導電部材が、Ｉｎからなる。従って、磁気抵抗素子
を高温に加熱することなく信号検出回路の電極に接続で
きるので、ゼロバンドギャップ半導体のＨｇの揮発を防
止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１および
図２を参照して以下に説明する。なお、図１（ａ）は第
一の基板の平面図、同図（ｂ）は磁気センサ装置の側面
図、図２は磁気抵抗素子の磁気抵抗特性のグラフであ
る。
図２を参照して以下に説明する。なお、図１（ａ）は第
一の基板の平面図、同図（ｂ）は磁気センサ装置の側面
図、図２は磁気抵抗素子の磁気抵抗特性のグラフであ
る。
【００２１】まず、本実施の形態の磁気センサ装置３１
は、図１に例示するように、第一の基板３２と第二の基
板３３とを有しており、これらの基板３２，３３は、導
電部材であるバンプアレイ３４により機械的に一体に接
合されている。
は、図１に例示するように、第一の基板３２と第二の基
板３３とを有しており、これらの基板３２，３３は、導
電部材であるバンプアレイ３４により機械的に一体に接
合されている。
【００２２】前記第一の基板３２は、絶縁基板（例え
ば、Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ基板）３
５を有しており、この絶縁基板３５の表面に複数の磁気
抵抗素子３６が二次元のマトリクス状に配列されてい
る。この磁気抵抗素子３６は、薄膜によりコルビノ構造
に形成されており、個別の中心電極３７と共通の周囲電
極３８とが同心円状に形成され、これらの電極３７，３
８の間隙に、磁気抵抗効果を発生する部材であるゼロバ
ンドギャップ半導体（例えば、ＨｇＣｄＴｅ，ＨｇＺｎ
Ｔｅ，ＨｇＣｄＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＭｎＴｅ）３９が位
置している。
ば、Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ基板）３
５を有しており、この絶縁基板３５の表面に複数の磁気
抵抗素子３６が二次元のマトリクス状に配列されてい
る。この磁気抵抗素子３６は、薄膜によりコルビノ構造
に形成されており、個別の中心電極３７と共通の周囲電
極３８とが同心円状に形成され、これらの電極３７，３
８の間隙に、磁気抵抗効果を発生する部材であるゼロバ
ンドギャップ半導体（例えば、ＨｇＣｄＴｅ，ＨｇＺｎ
Ｔｅ，ＨｇＣｄＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＭｎＴｅ）３９が位
置している。
【００２３】前記中心電極３７は、複数の前記磁気抵抗
素子３６の各々に個別に形成されており、前記第一の基
板３２の表面に位置している。前記周囲電極３８は、全
部の前記磁気抵抗素子３６で共通に形成されており、前
記第一の基板３２の表面の側方まで形成されている。
素子３６の各々に個別に形成されており、前記第一の基
板３２の表面に位置している。前記周囲電極３８は、全
部の前記磁気抵抗素子３６で共通に形成されており、前
記第一の基板３２の表面の側方まで形成されている。
【００２４】前記第二の基板３３も、絶縁基板４０を有
しており、この絶縁基板４０の表面に信号検出回路（図
示せず）がプリント配線により形成されている。この信
号検出回路は、前記磁気抵抗素子３６の出力信号を個々
に検出するもので、その電極４１，４２は、前記第一の
基板３２の電極３７，３８に対応した位置に形成されて
いる。つまり、前記電極４１は、前記磁気抵抗素子３６
の中心電極３７に対応して前記絶縁基板４０の表面に二
次元のマトリクス状に配列されており、前記電極４２
は、前記磁気抵抗素子３６の周囲電極３８に対応して前
記絶縁基板４０の表面の側方に配置されている。
しており、この絶縁基板４０の表面に信号検出回路（図
示せず）がプリント配線により形成されている。この信
号検出回路は、前記磁気抵抗素子３６の出力信号を個々
に検出するもので、その電極４１，４２は、前記第一の
基板３２の電極３７，３８に対応した位置に形成されて
いる。つまり、前記電極４１は、前記磁気抵抗素子３６
の中心電極３７に対応して前記絶縁基板４０の表面に二
次元のマトリクス状に配列されており、前記電極４２
は、前記磁気抵抗素子３６の周囲電極３８に対応して前
記絶縁基板４０の表面の側方に配置されている。
【００２５】前記バンプアレイ３４は、導電性が良好で
融点が低い金属であるＩｎからなり、前記基板３２，３
３を機械的に一体に接合しているとともに、前記磁気抵
抗素子３６の電極３７，３８と前記信号検出回路の電極
４１，４２とを電気的に個々に導通させている。
融点が低い金属であるＩｎからなり、前記基板３２，３
３を機械的に一体に接合しているとともに、前記磁気抵
抗素子３６の電極３７，３８と前記信号検出回路の電極
４１，４２とを電気的に個々に導通させている。
【００２６】上述のような構成において、本実施の形態
の磁気センサ装置３１は、磁場の二次元分布を測定する
ことができる。その場合、磁気センサ装置３１を測定す
る磁場の位置に配置し、第二の基板３３の信号検出回路
から第一の基板３１の磁気抵抗素子３６にバンプアレイ
３４を介してバイアス電流を時系列に順次供給する。磁
気抵抗素子３６は、磁場により抵抗値が変化するので、
この変化を第二の基板３３の信号検出回路が電気信号と
して順次検出する。
の磁気センサ装置３１は、磁場の二次元分布を測定する
ことができる。その場合、磁気センサ装置３１を測定す
る磁場の位置に配置し、第二の基板３３の信号検出回路
から第一の基板３１の磁気抵抗素子３６にバンプアレイ
３４を介してバイアス電流を時系列に順次供給する。磁
気抵抗素子３６は、磁場により抵抗値が変化するので、
この変化を第二の基板３３の信号検出回路が電気信号と
して順次検出する。
【００２７】このように順次検出される電気信号は磁場
の二次元分布に対応しているので、この時系列の信号電
圧に対してオフセットとゲイン補正を行った後、これを
デジタル信号に変換すれば、ディスプレイ（図示せず）
上に磁場の二次元分布を表示させるようなことができ
る。
の二次元分布に対応しているので、この時系列の信号電
圧に対してオフセットとゲイン補正を行った後、これを
デジタル信号に変換すれば、ディスプレイ（図示せず）
上に磁場の二次元分布を表示させるようなことができ
る。
【００２８】本実施の形態の磁気センサ装置３１は、上
述のように磁場の二次元分布を測定することができる。
そして、本実施の形態の磁気センサ装置３１は、第一の
基板３２には磁気抵抗素子３６のみ配列しており、これ
を第二の基板３３の信号検出回路にバンプアレイ３４で
接続しているので、磁気抵抗素子３６を高密度に集積し
て磁場の二次元分布を高い空間分解能で測定することが
できる。
述のように磁場の二次元分布を測定することができる。
そして、本実施の形態の磁気センサ装置３１は、第一の
基板３２には磁気抵抗素子３６のみ配列しており、これ
を第二の基板３３の信号検出回路にバンプアレイ３４で
接続しているので、磁気抵抗素子３６を高密度に集積し
て磁場の二次元分布を高い空間分解能で測定することが
できる。
【００２９】また、磁気抵抗素子３６がコルビノ構造に
形成されているので、その対称性が良好で周囲の素子に
誘導電流を発生させにくく、磁場の二次元分布を正確に
測定することができる。さらに、このような特性を実現
するために高精度な微細加工技術を要しないので、磁気
センサ装置３１は生産性も良好である。
形成されているので、その対称性が良好で周囲の素子に
誘導電流を発生させにくく、磁場の二次元分布を正確に
測定することができる。さらに、このような特性を実現
するために高精度な微細加工技術を要しないので、磁気
センサ装置３１は生産性も良好である。
【００３０】しかも、磁気抵抗効果を発生する部材がゼ
ロバンドギャップ半導体３９なので、図２に例示するよ
うに、室温でも大きなダイナミックレンジで高感度に磁
場を測定できる。特に、ゼロバンドギャップ半導体３９
を、ＨｇＣｄＴｅ，ＨｇＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＺｎＴｅ，
ＨｇＣｄＭｎＴｅ，等から作製しているので、ゼロバン
ドギャップ半導体３９の磁気抵抗効果が極めて良好であ
る。
ロバンドギャップ半導体３９なので、図２に例示するよ
うに、室温でも大きなダイナミックレンジで高感度に磁
場を測定できる。特に、ゼロバンドギャップ半導体３９
を、ＨｇＣｄＴｅ，ＨｇＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＺｎＴｅ，
ＨｇＣｄＭｎＴｅ，等から作製しているので、ゼロバン
ドギャップ半導体３９の磁気抵抗効果が極めて良好であ
る。
【００３１】このような材料からなるゼロバンドギャッ
プ半導体３９は、高温に加熱されるとＨｇの揮発により
磁気抵抗効果が阻害されるが、バンプアレイ３４は融点
が低いので高温の加熱を要することなく磁気抵抗素子３
６と信号検出回路とを接続することができる。しかも、
このバンプアレイ３４は、磁気抵抗素子３６と信号検出
回路とを電気的に接続するとともに基板３２，３３を機
械的にも接合するので、この接合に専用の手段を要する
ことがなく、磁気センサ装置３１は生産性が良好であ
る。
プ半導体３９は、高温に加熱されるとＨｇの揮発により
磁気抵抗効果が阻害されるが、バンプアレイ３４は融点
が低いので高温の加熱を要することなく磁気抵抗素子３
６と信号検出回路とを接続することができる。しかも、
このバンプアレイ３４は、磁気抵抗素子３６と信号検出
回路とを電気的に接続するとともに基板３２，３３を機
械的にも接合するので、この接合に専用の手段を要する
ことがなく、磁気センサ装置３１は生産性が良好であ
る。
【００３２】ここで、本発明者が試作した磁気センサ装
置３１での実験結果を以下に説明する。まず、室温でゼ
ロバンドギャップ半導体３９となるＨｇ1-xＣｄxＴｅ
（ｘ＝０．１）の薄膜を、膜厚１０００（Å）までＭＢ
Ｅ法で成長させ、磁気抵抗素子３６をピッチ１００（μ
ｍ）で１２８×１２８のマトリクス状に形成した。この
ように作製した第一の基板３２に対し、一般的な手法で
信号検出回路を作製した第二の基板３３をＩｎ製のバン
プアレイ３４により接合させ、ハイブリッド型の磁気セ
ンサ装置３１を試作した。
置３１での実験結果を以下に説明する。まず、室温でゼ
ロバンドギャップ半導体３９となるＨｇ1-xＣｄxＴｅ
（ｘ＝０．１）の薄膜を、膜厚１０００（Å）までＭＢ
Ｅ法で成長させ、磁気抵抗素子３６をピッチ１００（μ
ｍ）で１２８×１２８のマトリクス状に形成した。この
ように作製した第一の基板３２に対し、一般的な手法で
信号検出回路を作製した第二の基板３３をＩｎ製のバン
プアレイ３４により接合させ、ハイブリッド型の磁気セ
ンサ装置３１を試作した。
【００３３】上述のように作製した磁気抵抗素子３６
は、図２に例示するように、室温でも広いダイナミック
レンジの磁気抵抗特性を示すことが確認された。そこ
で、第二の基板３３の信号検出回路から第一の基板３２
の磁気抵抗素子３６に２５（ｍＡ）のバイアス電流を供
給したところ、約１３（ｍｍ）四方の磁場分布を、空間
分解能１００（μｍ），感度１２（μＶ／Ｏｅ），精度
２．５×１０-4（Ｏｅ），ダイナミックレンジ０〜３×
１０4（Ｏｅ），なる性能で室温で測定することができ
た。
は、図２に例示するように、室温でも広いダイナミック
レンジの磁気抵抗特性を示すことが確認された。そこ
で、第二の基板３３の信号検出回路から第一の基板３２
の磁気抵抗素子３６に２５（ｍＡ）のバイアス電流を供
給したところ、約１３（ｍｍ）四方の磁場分布を、空間
分解能１００（μｍ），感度１２（μＶ／Ｏｅ），精度
２．５×１０-4（Ｏｅ），ダイナミックレンジ０〜３×
１０4（Ｏｅ），なる性能で室温で測定することができ
た。
【００３４】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形
を許容する。例えば、上記形態では磁気抵抗素子３６を
二次元状に配列させることを例示したが、これを一次元
状に配列させることも可能である。
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形
を許容する。例えば、上記形態では磁気抵抗素子３６を
二次元状に配列させることを例示したが、これを一次元
状に配列させることも可能である。
【００３５】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００３６】請求項１記載の発明によれば、表面に電極
が位置する複数の磁気抵抗素子が所定形状に配列された
第一の基板と、該第一の基板の電極に個々に対応する位
置に電極が位置して前記磁気抵抗素子の出力信号を個々
に検出する信号検出回路が形成された第二の基板と、前
記第一の基板の磁気抵抗素子と前記第二の基板の信号検
出回路との電極を電気的に個々に導通させる導電部材と
を有することにより、第一の基板に磁気抵抗素子を高密
度に配列させることができるので、磁場分布を高い空間
分解能で測定することができる。
が位置する複数の磁気抵抗素子が所定形状に配列された
第一の基板と、該第一の基板の電極に個々に対応する位
置に電極が位置して前記磁気抵抗素子の出力信号を個々
に検出する信号検出回路が形成された第二の基板と、前
記第一の基板の磁気抵抗素子と前記第二の基板の信号検
出回路との電極を電気的に個々に導通させる導電部材と
を有することにより、第一の基板に磁気抵抗素子を高密
度に配列させることができるので、磁場分布を高い空間
分解能で測定することができる。
【００３７】請求項２記載の発明によれば、導電部材
は、第一の基板と第二の基板とを機械的に一体に接合す
ることにより、第一の基板と第二の基板とを接合する専
用の手段を要しないので、磁気センサ装置の生産性が良
好である。
は、第一の基板と第二の基板とを機械的に一体に接合す
ることにより、第一の基板と第二の基板とを接合する専
用の手段を要しないので、磁気センサ装置の生産性が良
好である。
【００３８】請求項３記載の発明によれば、磁気抵抗素
子は、個別の電極が中心に位置し、該個別の電極の周囲
に共通の電極が所定の間隙を介して位置し、該間隙に磁
気抵抗効果を発生する部材が位置することにより、磁気
抵抗素子の対称性が良好で周囲の素子に誘導電流が発生
しにくいので、磁場分布を正確に測定することができ、
このような特性を実現するために高精度な微細加工技術
を要しないので、磁気センサ装置の生産性が良好であ
る。
子は、個別の電極が中心に位置し、該個別の電極の周囲
に共通の電極が所定の間隙を介して位置し、該間隙に磁
気抵抗効果を発生する部材が位置することにより、磁気
抵抗素子の対称性が良好で周囲の素子に誘導電流が発生
しにくいので、磁場分布を正確に測定することができ、
このような特性を実現するために高精度な微細加工技術
を要しないので、磁気センサ装置の生産性が良好であ
る。
【００３９】請求項４記載の発明によれば、磁気抵抗効
果を発生する部材が、ゼロバンドギャップ半導体である
ことにより、室温でも大きなダイナミックレンジで高感
度に磁場を測定できるので、実用的で高性能な磁気セン
サ装置を提供することができる。
果を発生する部材が、ゼロバンドギャップ半導体である
ことにより、室温でも大きなダイナミックレンジで高感
度に磁場を測定できるので、実用的で高性能な磁気セン
サ装置を提供することができる。
【００４０】請求項５記載の発明によれば、ゼロバンド
ギャップ半導体が、ＨｇＣｄＴｅ，ＨｇＺｎＴｅ，Ｈｇ
ＣｄＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＭｎＴｅ，の少なくとも一つを
材料として作製されていることにより、ゼロバンドギャ
ップ半導体を磁気抵抗効果が極めて良好な材料により作
製することができるので、磁気センサ装置の性能が良好
である。
ギャップ半導体が、ＨｇＣｄＴｅ，ＨｇＺｎＴｅ，Ｈｇ
ＣｄＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＭｎＴｅ，の少なくとも一つを
材料として作製されていることにより、ゼロバンドギャ
ップ半導体を磁気抵抗効果が極めて良好な材料により作
製することができるので、磁気センサ装置の性能が良好
である。
【００４１】請求項６記載の発明によれば、導電部材
が、Ｉｎからなることにより、磁気抵抗素子を高温に加
熱することなく信号検出回路の電極に接続できるので、
ゼロバンドギャップ半導体のＨｇの揮発を防止すること
ができ、その磁気抵抗効果を良好に発生させることがで
きる。
が、Ｉｎからなることにより、磁気抵抗素子を高温に加
熱することなく信号検出回路の電極に接続できるので、
ゼロバンドギャップ半導体のＨｇの揮発を防止すること
ができ、その磁気抵抗効果を良好に発生させることがで
きる。
【図１】本発明の磁気センサ装置を示し、（ａ）は第一
の基板の平面図、（ｂ）は磁気センサ装置の側面図であ
る。
の基板の平面図、（ｂ）は磁気センサ装置の側面図であ
る。
【図２】磁気抵抗素子の磁気抵抗特性を示すグラフであ
る。
る。
【図３】従来技術のループプローブを示す正面図であ
る。
る。
【図４】従来技術のホール素子を示す模式図である。
【図５】一従来例の磁気センサ装置を示し、（ａ）は全
体の回路図、（ｂ）は要部の模式図である。
体の回路図、（ｂ）は要部の模式図である。
【図６】磁気抵抗素子の磁気抵抗特性を示すグラフであ
る。
る。
３１ 磁気センサ装置 ３２ 第一の基板 ３３ 第二の基板 ３４ 導電部材であるバンプアレイ ３５ 絶縁基板 ３６ 磁気抵抗素子 ３７ 個別の電極 ３８ 共通の電極 ３９ 磁気抵抗効果を発生する部材であるゼロバンド
ギャップ半導体 ４０ 絶縁基板 ４１，４２ 電極
ギャップ半導体 ４０ 絶縁基板 ４１，４２ 電極
Claims (6)
- 【請求項１】 表面に電極が位置する複数の磁気抵抗素
子が所定形状に配列された第一の基板と、 該第一の基板の電極に個々に対応する位置に電極が位置
して前記磁気抵抗素子の出力信号を個々に検出する信号
検出回路が形成された第二の基板と、 前記第一の基板の磁気抵抗素子と前記第二の基板の信号
検出回路との電極を電気的に個々に導通させる導電部材
と、を有することを特徴とする磁気センサ装置。 - 【請求項２】 導電部材は、第一の基板と第二の基板と
を機械的に一体に接合することを特徴とする請求項１記
載の磁気センサ装置。 - 【請求項３】 磁気抵抗素子は、個別の電極が中心に位
置し、該個別の電極の周囲に共通の電極が所定の間隙を
介して位置し、該間隙に磁気抵抗効果を発生する部材が
位置することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装
置。 - 【請求項４】 磁気抵抗効果を発生する部材が、ゼロバ
ンドギャップ半導体であることを特徴とする請求項３記
載の磁気センサ装置。 - 【請求項５】 ゼロバンドギャップ半導体が、ＨｇＣｄ
Ｔｅ，ＨｇＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＺｎＴｅ，ＨｇＣｄＭｎ
Ｔｅ，の少なくとも一つを材料として作製されているこ
とを特徴とする請求項４記載の磁気センサ装置。 - 【請求項６】 導電部材が、Ｉｎからなることを特徴と
する請求項５記載の磁気センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8306580A JP2923871B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 磁気センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8306580A JP2923871B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 磁気センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10148664A JPH10148664A (ja) | 1998-06-02 |
| JP2923871B2 true JP2923871B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=17958778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8306580A Expired - Fee Related JP2923871B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 磁気センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923871B2 (ja) |
-
1996
- 1996-11-18 JP JP8306580A patent/JP2923871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10148664A (ja) | 1998-06-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |