磁敏線、磁阻抗元件及磁阻抗傳感器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種磁敏線、磁阻抗元件及磁阻抗傳感器，該磁敏線具有渦流自旋結(jié)構(gòu)，因此在其內(nèi)部不存在磁疇壁，具有磁滯大致為零的優(yōu)良的磁滯特性。因此，與使用了現(xiàn)有的磁敏線的MI傳感器相比，大幅度地提高了在MI傳感器的測量范圍內(nèi)的相對于外加磁場的輸出電壓特性的直線性。采用該磁敏線，能夠提供一種與現(xiàn)有的相比更高精度的磁阻抗（MI）元件以及使用了該MI元件的傳感器。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)提供一種磁敏線、磁阻抗元件及磁阻抗傳感器，該磁敏線具有渦流自旋結(jié)構(gòu)，因此在其內(nèi)部不存在磁疇壁，具有磁滯大致為零的優(yōu)良的磁滯特性。因此，與使用了現(xiàn)有的磁敏線的MI傳感器相比，大幅度地提高了在MI傳感器的測量范圍內(nèi)的相對于外加磁場的輸出電壓特性的直線性。采用該磁敏線，能夠提供一種與現(xiàn)有的相比更高精度的磁阻抗（MI）元件以及使用了該MI元件的傳感器?！緦＠f明】磁敏線、磁阻抗元件及磁阻抗傳感器本申請是申請?zhí)枮?00980111118.9(國際申請?zhí)枮镻CT/JP2009/001316)、中國國家階段進入日為2010年9月27日(國際申請日為2009年3月25日)、專利技術(shù)名稱為“磁敏線、磁阻抗元件及磁阻抗傳感器”的中國專利技術(shù)專利申請的分案申請。
本專利技術(shù)涉及磁滯特性優(yōu)良的磁敏線、使用了該磁敏線的磁阻抗元件(以下記作“MI元件”)及磁阻抗傳感器(以下記作“MI傳感器”)。
技術(shù)介紹
公知在高頻率的脈沖電流流過CoFeSiB類合金的非晶絲時，由于該非晶絲的集膚效應(yīng)使阻抗根據(jù)磁場而發(fā)生變化的磁阻抗效應(yīng)(以下記作“MI效應(yīng)”)。利用由纏繞在非晶絲上的檢測線圈檢測出該阻抗變化的MI元件的高感度磁傳感器，即MI傳感器，現(xiàn)在被用于手機等。但是，現(xiàn)有的傳感器存在磁滯特性差的問題。該問題是由作為磁敏線的非晶絲的磁疇結(jié)構(gòu)引起的。例如在再公表特許W02005/019851號公報中公開了作為現(xiàn)有的MI傳感器所使用的磁敏線。在該公報中公開了有進行了張力退火的長為20 pm的非晶絲和使用了該非晶絲的長為Imm以下、高為0.5mm的MI元件。但是，在該公報中公開的非晶絲的磁滯特性大大約有2%左右。圖6是示意性地表示構(gòu)成這種現(xiàn)有的磁敏線的非晶絲內(nèi)部的磁疇結(jié)構(gòu)的立體圖。磁敏線9根據(jù)磁疇結(jié)構(gòu)的不同分為表層部91和芯部92兩層。在表層部91內(nèi)，自旋朝向固定的圓周方向。因此，自旋整體作為圓周形成為閉合狀態(tài)，表層部91內(nèi)完全不存在磁疇壁。另一方面,在位于表層部91內(nèi)周側(cè)的芯部92內(nèi)具有多磁疇結(jié)構(gòu)，并存在較多的磁疇壁。另外，在表層部91和芯部92的界面處，由于各自旋的方向不連續(xù)地變化，因此也存在磁疇壁。這種現(xiàn)有的磁敏線9在表層部91內(nèi)具有自旋朝向一定的圓周方向的自旋結(jié)構(gòu)(排列)，芯部92內(nèi)具有多磁疇結(jié)構(gòu)，整體為磁復(fù)合結(jié)構(gòu)。而且，存在于芯部92的多磁疇結(jié)構(gòu)部分的磁疇壁和存在于表層部91與芯部92的界面處磁疇壁成為使磁敏線9或使用該磁敏線9的傳感器的磁滯特性劣化的原因。專利文獻1:再公表特許W02005/019851號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種適用于磁傳感器等的磁滯特性優(yōu)良的磁敏線和使用了該磁敏線的MI元件及MI傳感器。磁滯的發(fā)現(xiàn)起因于當(dāng)外加磁場時，具有多磁疇結(jié)構(gòu)的磁敏線內(nèi)部的磁疇壁會進行移動。因此本專利技術(shù)人首先想到了使具有磁疇壁的多磁疇結(jié)構(gòu)變成完全沒有磁疇壁的渦流自旋(vortex-spin)結(jié)構(gòu),并首次成功地得到了潤流自旋結(jié)構(gòu)的磁敏線。通過發(fā)展該成果,完成了以下所述的一系列的本專利技術(shù)。磁敏線( I)本專利技術(shù)的磁敏線的特征在于具有渦流自旋結(jié)構(gòu)。在此“渦流自旋結(jié)構(gòu)”是指，在非晶絲表層部各自旋沿一定的圓周方向連續(xù)地排列，并且在作為該表層部的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)側(cè)部成為隨著靠近非晶絲的中心各自旋逐漸地從圓周方向向著軸向旋轉(zhuǎn)，并在該非晶絲的中心處朝向軸向的、連續(xù)的自旋排列的結(jié)構(gòu)。其中，在此所說的“自旋”是指單位原子的磁矩。另外，渦流自旋結(jié)構(gòu)也可以僅由上述內(nèi)側(cè)部的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。根據(jù)非晶絲的組成、內(nèi)部應(yīng)力、形狀的不同，內(nèi)側(cè)部所占有的區(qū)域或大、或小。(2)圖1是對具有渦流自旋結(jié)構(gòu)的磁敏線進行示意性說明的立體剖視圖。剖面A是與磁敏線的軸向垂直的面，剖面B是在沿磁敏線的軸向的中央部切斷的面。磁敏線I由自旋排列不同的表層部11和內(nèi)側(cè)部12兩層構(gòu)成。首先對表層部11進行說明。在剖面A的表層部11內(nèi)自旋朝向一定的圓周方向。因此，自旋作為整體連續(xù)地排列，在圓周方向上呈閉合(循環(huán)或環(huán)流)，表層部11內(nèi)完全不存在磁疇壁。而且，在構(gòu)成表層部11的剖面B的X1-X2-X3-Y1區(qū)域(在圖1中，作為代表例由線X1-X5表示)內(nèi)存在的各自旋是與表層部11的最外側(cè)表面相同的自旋排列。接下來對內(nèi)側(cè)部12的自旋排列進行說明。在剖面B上的Y1-X3-X6-Y3區(qū)域(在圖1中，作為代表例由線X5-X6表示)內(nèi)，在表層部11和內(nèi)側(cè)部12的邊界(X5)處的自旋與表層部11的自旋是相同方向。隨著從X5向X6靠近，即隨著靠近軸中心，自旋的方向逐漸地從圓周方向向軸向傾斜，并在軸中心(X6)處與軸向(磁敏線I的中心線方向)的方向一致。像這樣的自旋傾斜排列也同樣地存在于剖面B上的線Y1-Y2上，而且同樣地存在于剖面B的Y1-X3-X6-Y3區(qū)域內(nèi)的任意部分。這樣一來,在本專利技術(shù)的磁敏線I的內(nèi)側(cè)部12不存在磁疇壁。另外,在表層部11和內(nèi)側(cè)部12的邊界處，自旋連續(xù)地排列，也不存在磁疇壁。在本專利技術(shù)中，稱這樣的自旋排列整體為渦流自旋結(jié)構(gòu)。其中，在本說明書中所說的“自旋排列”主要是指各自旋的磁矩的分布狀況，也適當(dāng)?shù)睾喎Q“自旋排列”為“自旋”。(3)本專利技術(shù)的磁敏線例如用于MI傳感器。MI傳感器的概略如下。根據(jù)作為所施加磁場的外加磁場的大小，所有的自旋向該外加磁場的方向傾斜。如果脈沖電流流過磁敏線，則由于該脈沖電流而在磁敏線的圓周方向上形成磁場，使磁敏線內(nèi)的自旋朝向圓周方向。MI傳感器通過拾取線圈檢測該磁敏線的由自旋的旋轉(zhuǎn)引起的變化、或檢測該磁敏線的阻抗變化。磁敏線的附加結(jié)構(gòu)對使本專利技術(shù)進一步具體化的附加結(jié)構(gòu)進行說明。另外，以下所述的內(nèi)容不僅適用于本專利技術(shù)的磁敏線，而且還適用于使用了該磁敏線的MI元件或MI傳感器。而且對于本專利技術(shù)的磁敏線而言，從下述的內(nèi)容中任意選出的一個或兩個以上的結(jié)構(gòu)都能得到上述的結(jié)構(gòu)。另外，每一種實施方式是否最好，根據(jù)對象、要求性能等的不同而不同。(I)在此內(nèi)側(cè)部的厚度(圖1的內(nèi)側(cè)部11的“d”)最大能夠取到磁敏線的半徑。本專利技術(shù)的渦流自旋結(jié)構(gòu)不是薄膜等的二維的結(jié)構(gòu)(納米點的區(qū)域)，而是三維的結(jié)構(gòu)。與該三維的渦流自旋結(jié)構(gòu)相關(guān)的想法本專利技術(shù)是首例。與不僅檢測自旋的旋轉(zhuǎn)而且檢測磁疇壁的移動的現(xiàn)有的三維的結(jié)構(gòu)不同，本專利技術(shù)的渦流自旋結(jié)構(gòu)中不存在磁疇壁(磁疇)。因此，本專利技術(shù)的MI傳感器只完全檢測出自旋的旋轉(zhuǎn)、具有磁滯為零的優(yōu)良的效果。因此，本專利技術(shù)也是沒有磁疇壁(磁疇)的磁敏線。另外，優(yōu)選本專利技術(shù)的磁敏線由主相為非晶質(zhì)、零磁致伸縮的軟磁性合金構(gòu)成。由此，能夠得到具有渦流自旋結(jié)構(gòu)的磁敏線，或沒有磁疇壁(磁疇)的磁敏線。在此“零磁致伸縮”是指磁致伸縮的絕對值小于10_6。例如，在科羅納(CORONA)社出版的《磁傳感器理工學(xué)》(磁気七 >寸理工學(xué))的第13頁中記述有:“(C0Fe)8。(SiB)20耔 ,Fe/Co力5約0.07乃i務(wù)、磁歪D絶対値力5 1(T6未満t & V、子乃I《瓜乃磁歪奩零磁歪七+石(在(CoFe)8tl (SiB)20中，在Fe/Co為約0.07時，磁致伸縮的絕對值小于10_6，將該程度的磁致伸縮稱為零磁致伸縮。)”因此，如上所述，本專利技術(shù)的零磁致伸縮也是該程度。優(yōu)選本專利技術(shù)的磁敏線由零磁致伸縮的Co-Si類合金構(gòu)成，更加優(yōu)選由Co-S1-B類合金構(gòu)成，特別優(yōu)選由Co-Fe-S本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種磁敏線，由零磁致伸縮的Co?Fe?Si?B類軟磁性合金的非晶絲構(gòu)成，其特征在于，通過在對所述非晶絲施加30～2000MPa的張力的同時實施在未完全結(jié)晶化的溫度內(nèi)對所述非晶絲進行加熱的熱處理而得到，所述磁敏線的直徑為0.5～15μm。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：本藏義信，山本道治，濱田典彥，下出晃宏，
申請(專利權(quán))人：愛知制鋼株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：