[發明專利]磁阻效應元件

在審

• 申請號: 201380068791.5
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104919611A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 辻本浩章
• 申請（專利權）人: 株式會社SIRC
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G01R33/09
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 龔敏;王剛

技術領域

本發明涉及適用于電流測量或電能測量的磁阻效應元件。

背景技術

近年來，以環境問題為背景，太陽能發電、風力發電等自然能量的利用、或燃料電池等新能源的開發、或包含汽車、家電的各種節能化非常盛行。能量消耗的降低化、電能消耗的降低化是今后的日本及全世界的重要的課題。認為其解決方法之一是實現電氣設備、電子設備各自的“消耗電能的可視化”、及電能的蓄電·消耗的管理控制功能的強化。

近年來，在利用網絡等的環境完備中，正在進行包含電能量計的遠距離探針的電能管理系統的開發。最近，附加測量已有的積算電能量計的旋轉的傳感器、或新附加電流計(CT)、電壓計(PT)進行基于電子電路或微處理機的乘法計算等，對住宅、工廠等綜合進行宏觀消耗電能的測量。

但是，這些測量裝置大且價格高昂，另外，還可能會消耗浪費的大量的能量。另外，新的測量裝置對已設設備的追加很難考慮到最近密集設計制造的已設設備的空余空間。因此，期望小型集成化了的電能傳感器件的開發。

為測量電能，使用電能表或被稱作簡式表的積算電能量的表。最近常用的是感應型電能量計。其利用阿拉哥圓盤。使鋁制的圓盤以與電能成比例的速度旋轉，通過積算該旋轉速度，測量電能量。但是，在測量電路的所希望部位的消耗電能時，這樣的電能表過大。

專利文獻1中公開有使用利用磁阻效應的磁傳感器來測量電能的裝置。該磁傳感器由于利用磁性膜檢測電流，所以考慮也可以搭載于較小型的電路。

另外，專利文獻1的電能計分別測定電壓和電流進行運算。但是，專利文獻2中公開了僅測定利用磁阻效應的磁傳感器的兩端電壓來測量電能?的電能計。無論如何，只要能夠將利用磁阻效應的磁傳感器制造為小型，就產生了能夠測量所期望部位的消耗電能的可能性。

磁阻效應是電阻因從外部施加的磁場而變化的現象。該現象因磁性膜中流通的電流、和形成于磁性膜中的磁化的方向改變而產生。因此，相對于來自外部的磁場具有偶函數的特性。因此，為得到線形性，需要預先施加與來自外部的磁場處于相同方向的程度的偏置磁場。

這成為難以實現磁傳感器的小型化的要因。但是，專利文獻1中公開有在磁性薄膜上配置螺旋條紋電極，即使外觀上不作用偏置磁場也能夠利用磁阻效應的線形部分的磁阻效應元件。圖12表示配置有螺旋條紋電極的磁阻效應元件100的結構。

磁性膜112通常在基板111上短片狀地形成。該磁性膜112在短片狀的長度方向上感應易磁化軸EA。磁性膜112例如適合使用鐵和鎳的合金即坡莫合金等。在該磁性膜112上形成被稱為螺旋條紋(Barber's?pole)電極114的電極。螺旋條紋電極114為相對于短片狀的長度方向具有傾斜邊114p的帶狀的良導電性膜。材質由銅、鋅、鎳、鋁、銀之類的材料或它們的合金形成。

就該螺旋條紋電極114而言，如果在磁阻效應元件100的兩端的連接電極116a、116b中流過電流I₂，則從一傾斜邊114p向另一傾斜邊114p流通電流。于是，在與短片狀的磁性膜112的長度方向(磁性膜112的磁化方向)不同的方向上流過電流I₂，因此，即使沒有偏置也能夠利用磁阻效應的線形部分。

現有技術文獻?

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007－187530號公報

專利文獻2：WO2012/105459

發明所要解決的課題

專利文獻1中公開的螺旋條紋電極114相對于短片狀的磁性膜112的長度方向具有傾斜角θ為45度的傾斜邊114p而形成。這認為是因為，由于相對于外部磁場的磁阻效應為偶函數，所以在磁化和電流的角度為45度時，最能夠高效地利用線形部分。

但是，由于螺旋條紋電極114和磁性膜112為不同的材質，所以不限于電流以由螺旋條紋電極114的形狀決定的角度θ流動。關于這一點幾乎沒有詳細研究的報告例。使用螺旋條紋電極114的磁阻效應元件在不需要另外準備偏置磁場這一點上構成小型的電流計或電能計，因此，認為其是重要的器件。為了提高靈敏度，該螺旋條紋電極114的最佳形狀是非常重要的參數。

發明內容

用于解決課題的技術方案

本發明是鑒于上述那樣的課題而創立的，是探討用于提高具有螺旋條紋電極的磁阻效應元件的效率的螺旋條紋電極的形狀的結果而想到的發明。

更具體而言，本發明的磁阻效應元件的特征在于，具有在長度方向感應易磁化軸的短片狀的磁性膜、和相對于所述長度方向以傾斜角θ形成于所述磁性膜上的螺旋條紋電極，所述傾斜角θ小于45度。

發明效果