[发明专利]磁阻效应元件

说明书

技术领域

本发明涉及适用于电流测量或电能测量的磁阻效应元件。

背景技术

近年来，以环境问题为背景，太阳能发电、风力发电等自然能量的利用、或燃料电池等新能源的开发、或包含汽车、家电的各种节能化非常盛行。能量消耗的降低化、电能消耗的降低化是今后的日本及全世界的重要的课题。认为其解决方法之一是实现电气设备、电子设备各自的“消耗电能的可视化”、及电能的蓄电·消耗的管理控制功能的强化。

近年来，在利用网络等的环境完备中，正在进行包含电能量计的远距离探针的电能管理系统的开发。最近，附加测量已有的积算电能量计的旋转的传感器、或新附加电流计(CT)、电压计(PT)进行基于电子电路或微处理机的乘法计算等，对住宅、工厂等综合进行宏观消耗电能的测量。

但是，这些测量装置大且价格高昂，另外，还可能会消耗浪费的大量的能量。另外，新的测量装置对已设设备的追加很难考虑到最近密集设计制造的已设设备的空余空间。因此，期望小型集成化了的电能传感器件的开发。

为测量电能，使用电能表或被称作简式表的积算电能量的表。最近常用的是感应型电能量计。其利用阿拉哥圆盘。使铝制的圆盘以与电能成比例的速度旋转，通过积算该旋转速度，测量电能量。但是，在测量电路的所希望部位的消耗电能时，这样的电能表过大。

专利文献1中公开有使用利用磁阻效应的磁传感器来测量电能的装置。该磁传感器由于利用磁性膜检测电流，所以考虑也可以搭载于较小型的电路。

另外，专利文献1的电能计分别测定电压和电流进行运算。但是，专利文献2中公开了仅测定利用磁阻效应的磁传感器的两端电压来测量电能 的电能计。无论如何，只要能够将利用磁阻效应的磁传感器制造为小型，就产生了能够测量所期望部位的消耗电能的可能性。

磁阻效应是电阻因从外部施加的磁场而变化的现象。该现象因磁性膜中流通的电流、和形成于磁性膜中的磁化的方向改变而产生。因此，相对于来自外部的磁场具有偶函数的特性。因此，为得到线形性，需要预先施加与来自外部的磁场处于相同方向的程度的偏置磁场。

这成为难以实现磁传感器的小型化的要因。但是，专利文献1中公开有在磁性薄膜上配置螺旋条纹电极，即使外观上不作用偏置磁场也能够利用磁阻效应的线形部分的磁阻效应元件。图12表示配置有螺旋条纹电极的磁阻效应元件100的结构。

磁性膜112通常在基板111上短片状地形成。该磁性膜112在短片状的长度方向上感应易磁化轴EA。磁性膜112例如适合使用铁和镍的合金即坡莫合金等。在该磁性膜112上形成被称为螺旋条纹(Barber's pole)电极114的电极。螺旋条纹电极114为相对于短片状的长度方向具有倾斜边114p的带状的良导电性膜。材质由铜、锌、镍、铝、银之类的材料或它们的合金形成。

就该螺旋条纹电极114而言，如果在磁阻效应元件100的两端的连接电极116a、116b中流过电流I₂，则从一倾斜边114p向另一倾斜边114p流通电流。于是，在与短片状的磁性膜112的长度方向(磁性膜112的磁化方向)不同的方向上流过电流I₂，因此，即使没有偏置也能够利用磁阻效应的线形部分。

现有技术文献 

专利文献

专利文献1：日本特开2007－187530号公报

专利文献2：WO2012/105459

发明所要解决的课题

专利文献1中公开的螺旋条纹电极114相对于短片状的磁性膜112的长度方向具有倾斜角θ为45度的倾斜边114p而形成。这认为是因为，由于相对于外部磁场的磁阻效应为偶函数，所以在磁化和电流的角度为45度时，最能够高效地利用线形部分。

但是，由于螺旋条纹电极114和磁性膜112为不同的材质，所以不限于电流以由螺旋条纹电极114的形状决定的角度θ流动。关于这一点几乎没有详细研究的报告例。使用螺旋条纹电极114的磁阻效应元件在不需要另外准备偏置磁场这一点上构成小型的电流计或电能计，因此，认为其是重要的器件。为了提高灵敏度，该螺旋条纹电极114的最佳形状是非常重要的参数。

发明内容

用于解决课题的技术方案

本发明是鉴于上述那样的课题而创立的，是探讨用于提高具有螺旋条纹电极的磁阻效应元件的效率的螺旋条纹电极的形状的结果而想到的发明。

更具体而言，本发明的磁阻效应元件的特征在于，具有在长度方向感应易磁化轴的短片状的磁性膜、和相对于所述长度方向以倾斜角θ形成于所述磁性膜上的螺旋条纹电极，所述倾斜角θ小于45度。

发明效果