[發明專利]磁傳感器及電流傳感器

有效

• 申請號: 201780051693.9
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN109643755B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 井出洋介
• 申請（專利權）人: 阿爾卑斯阿爾派株式會社
• 主分類號: H10N50/10
• 分類號: H10N50/10;G01R15/20;G01R33/09;H10N50/85
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 李默;陳林

作為具有即使在被長時間保存在高溫環境下的情況下也難以發生靈敏度下降的現象的磁阻效應元件的磁傳感器，本發明提供一種磁傳感器(1)，該磁傳感器(1)具備磁阻效應元件(GMR11)，該磁阻效應元件(GMR11)在特定方向上具有靈敏度軸，其中，磁阻效應元件(GMR11)在自由磁性層(23)的與非磁性材料層(21b)相向一側的相反側具有第一反鐵磁性層(24)，自由磁性層(23)具有失配減小層(23b)和鐵磁性層(23a)，該失配減小層(23b)以與第一反鐵磁性層(24)相接的方式設置來減小自由磁性層23相對于第一反鐵磁性層(24)的晶格失配，該鐵磁性層(23a)設置在失配減小層(23)的與第一反鐵磁性層(24)相向一側的相反側并且由強磁性材料構成，鐵磁性層(23a)具有NiFeM層(231a)(M由從Ta、Cr、Nb、Rh、Zr、Mo、Al、Au、Pd、Pt及Si中選出的一種或兩種以上元素組成)。

技術領域

本發明涉及一種磁傳感器以及具有該磁傳感器的電流傳感器。

背景技術

在電動汽車或混合動力汽車中的馬達驅動技術等領域中，由于要處理較大的電流，因此尋求一種能夠通過非接觸的方式測定大電流的電流傳感器。作為這種電流傳感器，已知一種利用了磁傳感器的電流傳感器，該磁傳感器用于檢測來自被測定電流的感應磁場。作為磁傳感器用的磁檢測元件，例如，舉出GMR(Giant?Magneto?Resistive：巨磁阻)元件等磁阻效應元件。

GMR元件將固定磁性層與自由磁性層隔著非磁性材料層層疊而成的層疊結構作為基本結構。固定磁性層通過由反鐵磁性層與鐵磁性層的層疊結構產生的交換耦合偏置、或者由兩個鐵磁性層隔著非磁性中間層層疊而成的防自釘扎(Self-Pin)結構所產生的RKKY(Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida)相互作用(間接交換相互作用)，將磁化方向固定在一個方向。自由磁性層的磁化方向能夠根據外部磁場變化。

在用具有GMR元件的磁傳感器制成的電流傳感器中，通過向GMR元件施加來自被測定電流的感應磁場，自由磁性層的磁化方向發生變化。由于GMR元件的電阻值根據該自由磁性層的磁化方向與固定磁性層的磁化方向間的相對角度而變動，因此能夠通過測定該電阻值，來檢測自由磁性層的磁化方向。此外，能夠基于由磁傳感器檢測出的磁化方向，求出產生感應磁場的被測定電流的大小及其方向。

需要說明的是，電動汽車或混合動力汽車中，存在基于電流值來控制馬達的驅動的情況，此外，也存在根據流入電池的電流值來調節電池的控制方法的情況。因此，作為利用磁傳感器的電流傳感器，尋求提高磁傳感器的測定精度，以便能夠更準確地檢測電流值。

為了提高磁傳感器的測定精度，期望實現偏移(Offset)的減小、輸出信號的偏差的降低、以及線性(輸出線性)的提高等。作為用于回應這些要求的優選的一種方案，舉出使磁傳感器所具有的GMR元件的磁滯減小的方案。作為使GMR元件的磁滯減小的方案的具體例，舉出對自由磁性層施加偏置磁場，在未施加來自被測定電流的感應磁場的狀態下也能使自由磁性層的磁化方向一致的例子。

作為對自由磁性層施加偏置磁場的方法，專利文獻1中公開了一種使反鐵磁性層與自由磁性層層疊的方法，該反鐵磁性層能夠在與自由磁性層之間發生交換耦合偏置從而使自由磁性層的磁化方向在能夠進行磁化變動的狀態下統一為規定方向。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2012-185044號公報

發明內容

發明所要解決的問題

與在GMR元件的周圍配置永磁鐵來產生偏置磁場的方法相比，由上述的反鐵磁性層來產生交換耦合偏置的方法具有偏置磁場的均勻性等優點。然而，在將GMR元件長時間保存在高溫環境下的情況下，自由磁性層中產生的交換耦合偏置導致偏置磁場變大，結果，有時呈現GMR元件的檢測靈敏度下降的趨勢。