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磁気センサ用途に使われる磁性膜めっき技術について



こんにちは、営業部のTZです。


弊社のめっき技術は磁性膜めっきから始まっており、最も得意とする技術ですが、近年磁気センサを扱うお客様からのお引合いが急増しています。今回は、磁性薄膜を電解めっきで成膜するプロセス用途の磁性めっき装置が使われている電子デバイス製品分野についてご紹介します。



磁気センサの種類とその原理、用途について

「磁気センサ」は磁場の変化を検出し、それを電気信号に変換するデバイスで、それぞれの特性に応じて異なるアプリケーションで使用されています。センサの選択は、具体的な要件や環境に依存します。


1. ホール効果センサ

   - 原理: ホール効果センサは、電流が流れる導体に垂直な方向に磁場がかかるとその導体に生じるホール効果(電荷の偏向)を検出する原理を利用しています。

   - 用途: モーターコントロール、位置検出、磁場の測定などの用途で使用されます。


2.磁気抵抗センサ (GMR, TMR)

   - 原理: 磁気抵抗センサは、磁場が変化するとセンサの抵抗が変化する原理を利用しています。巨大磁気抵抗(GMR)およびトンネル磁気抵抗(TMR)があります。

   - 用途: 磁気記録ヘッド、角度センシング、磁気抵抗メモリ、地磁気検出などの用途で利用されます。


3. 磁気インピーダンスセンサ(MI素子)

   - 原理: 磁気インピーダンスセンサは、コイルに流れる電流に対する磁気インピーダンスの変化を検知する原理を利用しています。

   - 用途: 金属の検出、非破壊検査、液体レベルセンシングなどに使用されます。


4.フラックスゲートセンサ

   - 原理: フラックスゲートセンサは、磁場が変化するとコイルの中の磁束が変化し、それを検知する原理を利用しています。

   - 用途: 航空機および船舶の方向センシング、生体磁気測定などに使用されます。


5. 磁気リードスイッチ

   - 原理: 磁気リードスイッチは、内部に小さな磁石があり、外部の磁場の影響でスイッチの状態が変化する原理を利用しています。

   - 用途: ドアセンサー、セキュリティアラーム、磁気スイッチなどで利用されます。



磁性めっき装置の製品分野

このような方式の中で、ウエハプロセスが採用され、微細パターンに均一な薄膜を形成するめっきプロセスが必要とされる主な用途は、HDD磁気ヘッドと、スマートフォンやドローンなど搭載デバイスの小型化が求められる磁気センサの2つの用途があります。


1. HDD磁気ヘッド

HDD磁気ヘッド製造プロセスでは、GMR、TMR磁気ヘッド(現在はTMR方式が主流です)の磁性薄膜の形成用途に、弊社は長年にわたって、磁性めっき装置を提供してまいりました。


磁気ヘッドでは、求められる磁気特性に応じて、NiFe、FeCo、NiFeCoなどの合金めっきが利用されます。


磁気ヘッドでは、膜厚が1μm以下と非常に薄く、ウエハ面内の膜厚バラツキが±5%以下の均一な膜厚分布と同時に、合金めっきにおいて重要となる均一な組成分布を得るためのめっき液の濃度分析管理を含めた高度なプロセス技術が求められます。


2.磁気センサ

磁気センサにおいて、めっきプロセスが採用される工程は、「磁気収束板」です。磁気収束板は、磁場をセンサに集中させる役割を果たす構成部品です。


スマホやドローンに搭載される磁気コンパスを例にとると、非常に弱い地磁気を検出するために、磁気収束板を用いて、地磁気を増幅させることにより、感度を向上させています。


磁気収束板に求められる特性は、磁気の通しやすさを示す透磁率です。

透磁率が高い材料ほど、磁気を集めやすい、集磁作用が高い、といえます。


透磁率が高く、かつ電解めっきでミクロンオーダーの厚さで均一に成膜できる磁性材料がパーマロイ(NiFe合金)です。


ウエハプロセスで製造される磁気センサの磁気収束板の成膜工程では、フォトリソグラフィーによりレジストパターニングされたウエハ上にめっき膜を成膜することで、寸法精度の高い均一な形状が得られます。





弊社の取り組み

弊社は過去30年以上にわたりHDD磁気ヘッドメーカーや磁気センサメーカーに量産用途の自動めっき装置を納入してまいりました。


現在は、メーカーの研究開発部門や大学研究機関にもウエハめっきプロセスの支援をさせていただいています。今後も磁性合金薄膜めっきプロセス、装置技術のプロフェッショナルとして貢献してまいります。


磁性めっきを必要とする電子デバイス製品の研究開発、試作、量産用途の電解めっき装置についてはぜひ弊社にご相談ください。



磁性膜めっき技術といえば「東設」と覚えてください!

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