KR101056751B1 - Non-destructive Sensor for Magnetic Leak Detection and Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기누설탐상용 비파괴센서 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자로 형성부를 구성하는 자기박막부와 서브 자기박막부의 구조가 자성층과 절연층이 교대로 반복 배열된 형태를 이룸으로써, 와전류의 발생을 줄일 수 있고, 자기박막부와 서브 자기박막부가 자성층과 절연층이 교번 배열된 구조를 채용함으로써, 고주파에서의 와전류가 감소되므로 피검체의 결함 특성을 보다 고감도로 검출할 수 있으며, 비파괴센서를 이용하여 비파괴 진단 시스템을 구축할 수 있어 일반인까지도 쉽게 진단할 수 있는 실제 이미징 시스템을 구성한다면 검사 및 진단 시간이 단축되고, 인력 및 검사비용의 획기적인 절감을 가져올 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a non-destructive sensor for magnetic leakage inspection and a manufacturing method, and more particularly, the magnetic thin film portion and the sub magnetic thin film portion constituting the magnetic path forming portion is formed by alternately arranged magnetic layers and insulating layers, The generation of the eddy current can be reduced, and the magnetic thin film portion and the sub magnetic thin film portion adopt a structure in which the magnetic layer and the insulating layer are alternately arranged, so that the eddy current at high frequency is reduced, so that the defect characteristic of the subject can be detected with high sensitivity. If the non-destructive diagnostic system can be built using the non-destructive sensor, and the actual imaging system can be easily diagnosed by the general public, the inspection and diagnosis time can be shortened, and the manpower and inspection cost can be drastically reduced.
상기 본 발명인 자기누설탐상용 비파괴센서는 미세한 크랙을 검출하기 위해 자기장을 발생시키도록 전루가 인가되는 코일 및 상기 코일에 의해 발생한 자기장의 자로를 형성하는 자로 형성부를 구비하되, 상기 자로 형성부의 적어도 일부 영역은 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조로 된 것을 특징으로 한다.The non-destructive sensor for magnetic leak detection of the present invention includes a coil to which an electrophoresis is applied to generate a magnetic field to detect a minute crack, and a magnetic path forming unit for forming a magnetic path of the magnetic field generated by the coil, wherein at least a part of the magnetic field forming unit The region is characterized in that the magnetic layer and the insulating layer are laminated alternately.
비파괴센서, 자로 형성부, 주 자기박막부, 서브 자기박막부, 자성층, 절연층, 교번 배열, 와전류 감소, 피검체 결함, 고감도 검출. Non-destructive sensor, magnetic path forming part, main magnetic thin film part, sub magnetic thin film part, magnetic layer, insulating layer, alternating arrangement, eddy current reduction, object defect, high sensitivity detection.
Description
본 발명은 자로 형성부를 구성하는 자기박막부와 서브 자기박막부의 구조가 자성층과 절연층이 교대로 반복 배열된 형태를 이룸으로써, 와전류의 발생을 줄일 수 있고, 자기박막부와 서브 자기박막부가 자성층과 절연층이 교번 배열된 구조를 채용함으로써, 고주파에서의 와전류가 감소되므로 피검체의 결함 특성을 보다 고감도로 검출할 수 있으며, 비파괴센서를 이용하여 비파괴 진단 시스템을 구축할 수 있어 일반인까지도 쉽게 진단할 수 있는 실제 이미징 시스템을 구성한다면 검사 및 진단 시간이 단축되고, 인력 및 검사비용의 획기적인 절감을 가져올 수 있는 자기누설탐상용 비파괴센서 및 제조방법에 관한 기술이다.According to the present invention, the magnetic thin film portion and the sub magnetic thin film portion constituting the magnetic path forming portion have a form in which the magnetic layer and the insulating layer are alternately arranged alternately, thereby reducing the generation of eddy currents, and the magnetic thin film portion and the sub magnetic thin film portion are magnetic layers. By adopting a structure in which the insulating layers are alternately arranged, the eddy current at high frequency is reduced, so that the defect characteristic of the subject can be detected with high sensitivity, and the non-destructive diagnostic system can be constructed using the non-destructive sensor to easily diagnose even the general public. It is a technology related to non-destructive sensor for magnetic leak detection and a manufacturing method that can reduce inspection and diagnosis time and drastically reduce manpower and inspection cost if an actual imaging system is configured.
도 1은 종래의 홀 센서를 사용한 자기누설 탐상용 비파괴센서를 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 자기누설탐상용 비파괴센서는 자기부와 코일부를 포함하는 형상으로 코일은 자기부를 솔레노이드 형태로 둘러싼 구조를 가지며, 코일에 전류가 인가되면 자기부는 자기장의 자로를 형성한다. 자기부에서 피검체를 향한 자로는 피검체를 자화시킨 후 다시 자기부로 돌아오는 경로를 형성하며, 이에 의한 기록으로 피검체의 결함을 탐지한다.1 is a view showing a non-destructive sensor for magnetic leakage inspection using a conventional Hall sensor, as shown in FIG. 1, a conventional non-destructive sensor for magnetic leakage inspection includes a magnetic portion and a coil portion, the coil is magnetic It has a structure surrounding the portion in the form of a solenoid, the magnetic portion forms a magnetic field of the magnetic field when a current is applied to the coil. The magnetic field from the magnetic part toward the subject forms the path back to the magnetic part after magnetizing the subject, thereby recording the defect of the subject.
또한 감도가 높아짐에 따라 코일에는 고주파의 전류가 인가되는데, 주 자기박막부, 상부 자기박막부, 서브 자기박막부는 일반적으로 비저항이 대략 20~40마이크로 오옴/cm의 비교적 작은 값을 가지는 자성물질로 이루어지기 때문에 고주파에서 와전류가 발생한다. 이 와전류는 민감도에 대한 자기장의 반응시간을 커지게 하고 고주파에서 자성물질의 투자율을 낮아지게 하여 고주파 민감도의 특성을 저해하는 요인이 된다. In addition, as the sensitivity is increased, a high frequency current is applied to the coil. The main magnetic thin film portion, the upper magnetic thin film portion, and the sub magnetic thin film portion are generally magnetic materials having relatively small values of about 20 to 40 micro ohms / cm. As a result, eddy currents occur at high frequencies. This eddy current increases the response time of the magnetic field to the sensitivity and lowers the magnetic permeability of the magnetic material at the high frequency, thereby inhibiting the characteristics of the high frequency sensitivity.
상기 자기누설탐상용 센서는 피검체의 크렉을 검출하는데 사용된다. 비파괴 센서 등에 오랜 연구 역사와 커다란 기술 시장을 갖고 있는 선진국 기술에 경쟁력을 갖게 되는 계기가 되어 새로운 첨단기술 보유국으로서 관련 센서에 대한 국제 표준화를 선점할 수 있다. 경제적 기대 효과는 95%를 차지하는 장비의 수입 의존도를 크게 낮춤으로서 수입대체의 효과를 가져 올 수 있고, 높은 생산성으로 인한 생산 비용의 절감 가격 경쟁력이 있으며, 새로운 스마트 비파괴 진단 시스템을 구축함으로써 일반인까지도 쉽게 진단할 수 있는 실제 이미징 시스템을 구성한다면 검 사 및 진단 시간이 단축되고, 인력 및 검사비용의 획기적인 절감을 가져올 수 있을 것이다.The magnetic leak detection sensor is used to detect cracks in a subject. As a chance to become competitive in developed countries with long research history and large technology market for non-destructive sensors, we can preoccupy international standardization of related sensors as a new high technology holder. The economic expectation effect can greatly reduce the import dependence of equipment, which accounts for 95%, resulting in import substitution effect, reduce the production cost due to high productivity, and be competitive in price, and make the new smart non-destructive diagnosis system easier for the general public. Configuring a real imaging system that can be diagnosed can reduce inspection and diagnostic time and drastically reduce manpower and inspection costs.
따라서 고감도의 센싱을 구현하기 위해서는 고주파에서 와전류의 발생을 최소화할 수 있는 자기누설탐상용 비파괴센서의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in order to realize high-sensitivity sensing, the development of a non-destructive sensor for magnetic leak detection that can minimize the generation of eddy current at high frequency is urgently required.
이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 자로 형성부를 구성하는 자기박막부와 서브 자기박막부의 구조가 자성층과 절연층이 교대로 반복 배열된 형태를 이룸으로써, 와전류의 발생을 줄일 수 있는 자기누설탐상용 비파괴센서 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been conceived to solve the above problems, the structure of the magnetic thin film portion and the sub magnetic thin film portion constituting the magnetic path forming portion is formed by alternatingly arranged magnetic layer and insulating layer, it is possible to reduce the occurrence of eddy current The purpose of the present invention is to provide a non-destructive sensor and a manufacturing method for magnetic leak detection.
다른 본 발명의 목적은 자기박막부와 서브 자기박막부가 자성층과 절연층이 교번 배열된 구조를 채용함으로써, 고주파에서의 와전류가 감소되므로 피검체의 결함 특성을 보다 고감도로 검출할 수 있는 자기누설탐상용 비파괴센서 및 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to adopt a structure in which the magnetic thin film portion and the sub magnetic thin film portion are alternately arranged with the magnetic layer and the insulating layer, so that the eddy current is reduced at a high frequency, so that magnetic leakage inspection can detect the defect characteristic of the subject with higher sensitivity. To provide a non-destructive sensor and a manufacturing method.
또 본 발명의 다른 목적은 비파괴센서를 이용하여 비파괴 진단 시스템을 구축할 수 있어 일반인까지도 쉽게 진단할 수 있는 실제 이미징 시스템을 구성한다면 검사 및 진단 시간이 단축되고, 인력 및 검사비용의 획기적인 절감을 가져올 수 있는 자기누설탐상용 비파괴센서 및 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to build a non-destructive diagnostic system using a non-destructive sensor to configure a real imaging system that can be easily diagnosed even to the general public, the inspection and diagnosis time is reduced, bringing a drastic reduction in manpower and inspection costs The present invention provides a non-destructive sensor and a manufacturing method for magnetic leakage inspection.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서는 미세한 크랙을 검출하기 위해 자기장을 발생시키도록 전류가 인가되는 코일 및 상기 코일에 의해 발생한 자기장의 자로를 형성하는 자로 형성부를 구비하되, 상기 자로 형성부의 일부 영역은 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조로 된 것을 특징으로 한다.Non-destructive sensor for magnetic leak detection in accordance with a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is to form a magnetic field of the magnetic field generated by the coil and the coil to which the current is applied to generate a magnetic field to detect a minute crack Although the forming portion is provided, the region of the magnetic path forming portion is characterized in that the magnetic layer and the insulating layer is laminated structure alternately.
상기 본 발명에 있어서, 상기 자로 형성부는 상기 미세크렉을 검출하기 위한 자기장을 인가하는 자성층을 구비한 주 자기박막부와; 상기 주 자기박막부와 함께 자로를 형성하는 것으로 소정 간극을 사이에 두고 상부 자기박막부와 마주하는 단부를 가진 자기박막부와; 상기 자기박막부에 자기장이 접속되도록 자기박막부로부터 상기 미세 크렉을 가진 피검체와 멀어지는 방향으로 이격된 서브 자기박막부; 를 포함함을 특징으로 한다.In the present invention, the magnetic path forming portion and the main magnetic thin film portion having a magnetic layer for applying a magnetic field for detecting the microcracks; Forming a magnetic path together with the main magnetic thin film portion, the magnetic thin film portion having an end portion facing the upper magnetic thin film portion with a predetermined gap therebetween; A sub magnetic thin film portion spaced apart from the magnetic thin film portion in a direction away from the subject having the microcracks so that a magnetic field is connected to the magnetic thin film portion; Characterized by including.
상기 본 발명에 있어서, 상기 서브 자기박막부는 주 자기박막부의 상면 또는 하면에 형성된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the sub magnetic thin film portion is formed on the upper or lower surface of the main magnetic thin film portion.
상기 본 발명에 있어서, 상기 주 자기박막부는 상부 자기박막부와; 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조로 된 자기 박막부; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In the present invention, the main magnetic thin film portion and the upper magnetic thin film portion; A magnetic thin film unit having a structure in which a magnetic layer and an insulating layer are alternately stacked; Characterized in that comprises a.
상기 본 발명에 있어서, 상기 서브 자기박막부는 자성층과 교번 적층된 구조로 된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the sub-magnetic thin film portion is characterized in that the structure is alternately laminated with the magnetic layer.
상기 본 발명에 있어서, 상기 절연층은 Al2O3, SiO2, SiN, MgO 중에서 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the insulating layer is characterized in that formed of any one of Al 2 O 3 , SiO 2 , SiN, MgO.
상기 본 발명에 있어서, 상기 자성층은 CoFe, CoNiFe, FeTaN, NiFe 중에서 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the magnetic layer is formed of any one of CoFe, CoNiFe, FeTaN, NiFe.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 제조방법은 자기박막부 및 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조로 된 요크부로 이루어진 주 자기박막부를 구비하되, 자성재료층을 형성하는 단계(가)와; 상기 자기박막부의 형상에 따라 상기 자성재료층을 패터닝 및 식각하는 단계(나)와; 상기 식각된 영역에 자성층과 절연층을 교번 적층 하는 단계(다); 를 포함함을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a non-destructive sensor for magnetic leakage inspection according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is provided with a main magnetic thin film portion consisting of a magnetic thin film portion and a yoke portion having a structure in which a magnetic layer and an insulating layer are alternately stacked, Forming a magnetic material layer (A); Patterning and etching the magnetic material layer according to the shape of the magnetic thin film portion (b); Alternately stacking a magnetic layer and an insulating layer on the etched region; .
상기 본 발명에 있어서, 상기 (나)단계는 바이레이어 포토 리지스트 패턴을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the step (b) is characterized in that it is performed using a bi-layer photo resist pattern.
상기 본 발명에 있어서, 상기 자성층은 CoFe, CoNiFe, FeTaN, NiFe 중에서 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the magnetic layer is formed of any one of CoFe, CoNiFe, FeTaN, NiFe.
상기 본 발명에 있어서, 상기 절연층은 Al2O3, SiO2, SiN, MgO 중에서 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the insulating layer is characterized in that formed of any one of Al 2 O 3 , SiO 2 , SiN, MgO.
상기 본 발명에 있어서, 상기 자성층(ML)과 절연층(IL)의 두께나 교번 적층된 회수는 자성층(ML)의 비저항 값, 코일(C)에 인가되는 전류의 주파수를 고려하여 적절히 결정할 수 있는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the thickness of the magnetic layer ML and the insulating layer IL, or the number of alternating stacks may be appropriately determined in consideration of the specific resistance value of the magnetic layer ML and the frequency of the current applied to the coil C. It is characterized by.
본 발명에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서 및 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.Non-destructive sensor for magnetic leak detection and the manufacturing method according to the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명은 자로 형성부를 구성하는 자기박막부와 서브 자기박막부의 구조가 자성층과 절연층이 교대로 반복 배열된 형태를 이룸으로써, 와전류의 발생을 줄일 수 있다. First, the present invention forms a structure in which the magnetic thin film portion and the sub magnetic thin film portion constituting the gyro forming portion are arranged repeatedly alternately with the magnetic layer and the insulating layer, thereby reducing the generation of eddy currents.
둘째, 본 발명은 자기박막부와 서브 자기박막부가 자성층과 절연층이 교번 배열된 구조를 채용함으로써, 고주파에서의 와전류가 감소되므로 피검체의 결함 특성을 보다 고감도로 검출할 수 있다.Second, the present invention employs a structure in which the magnetic thin film portion and the sub magnetic thin film portion are alternately arranged with the magnetic layer and the insulating layer, so that the eddy current at the high frequency is reduced, so that the defect characteristic of the subject can be detected with high sensitivity.
셋째, 본 발명은 비파괴센서를 이용하여 비파괴 진단 시스템을 구축할 수 있어 일반인까지도 쉽게 진단할 수 있는 실제 이미징 시스템을 구성한다면 검사 및 진단 시간이 단축되고, 인력 및 검사비용의 획기적인 절감을 가져올 수 있다. Third, the present invention can build a non-destructive diagnostic system using a non-destructive sensor to configure a real imaging system that can be easily diagnosed even by the general public can reduce the inspection and diagnosis time, it can bring a drastic reduction in manpower and inspection cost .
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 자기누설탐상용 비파괴센서 및 제조방법을 설명하는 본 명세 서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Looking at the preferred embodiment of the present invention together with the accompanying drawings as follows, when it is determined that the detailed description of the known art or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention The description will be omitted, and the following terms are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator, and the definition thereof is the present invention. It should be based on the content throughout this specification that describes
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자성층과 절연층이 반복 배열된 구조에서 와전류가 감소하는 것을 설명하는 개념도이며, 도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 제조방법의 주요 단계를 설명하는 도면이다. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the magnetic leakage detection non-destructive sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a eddy current is reduced in a structure in which the magnetic layer and the insulating layer is repeatedly arranged in accordance with an embodiment of the present invention 4 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a magnetic leak detection non-destructive sensor according to another embodiment of the present invention, Figure 5a to 5e is a magnetic leakage according to an embodiment of the present invention It is a figure explaining the main steps of the manufacturing method of a flaw detection non-destructive sensor.
도 2 내지 도 5e에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서 및 제조방법은 서브 자기박막부(130), 주 자기박막부(140), 자기팁부(145), 자성재료층(145'), 자기박막부(148), 상부 자기박막부(150), 포토레지스트(160), 자성층(ML), 절연층(IL), 포토레지스트(160), 인입된 측면(160a), 오염물질(170, 171) 등으로 구성된다.As shown in Figure 2 to 5E, non-destructive sensor for magnetic leakage detection and manufacturing method according to an embodiment of the present invention is a sub-magnetic
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 자기누설탐상용 비파괴센서는 피검체의 미세 크렉에서 자기장을 발생시키도록 전류가 인가되는 코일 및 상기 코일에 의해 발생한 자기장의 자로를 형성하는 자로 형성부를 포함한다. 상기 자로 형성부는 센서면으로브터 소정 거리 이격된(lift off)된 피검체의 미세 크렉을 검출하기 위해서 피검체를 향해 자기장을 인가하는 주 자기박막부(140)와 함께 자기장의 자로를 형성하는 상부 자기박막부(150)와, 주 자기박막부(140)의 센서면 끝단에 자기장이 접속되도록 돕는 서브 자기박막부(130)를 포함한다. 자기누설탐상 을 위한 비파괴센서는 피검체의 미세 크렉의 정보를 읽기 위한 센서부를 구비하는 일반적인 부분으로 설명된다. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the non-destructive sensor for magnetic leakage inspection according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the magnetic leak detection non-destructive sensor generates a magnetic field in the micro-cracks of the subject And a magnetic path forming portion for forming a magnetic path of a magnetic field generated by the coil and a coil to which a current is applied. The magnetic path forming unit has an upper portion which forms a magnetic path of the magnetic field together with the main magnetic
상기 자기누설탐상용 비파괴센서의 구조에서는 고감도의 검출을 위해 코일에 고주파의 전류가 인가될 때 발생하는 와전류를 줄이기 위하여 자로 형성부의 적어도 일부 영역에 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조를 채용하고 있는데, 즉, 주 자기박막부(140), 상부 자기박막부(150)에 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조가 채용될 수 있다. 또한 주 자기박막부(140)와, 자기팁부(145)와, 자기박막부(148)로 이루어지며 자기박막부(148)는 자성층과 절연층이 교번 적층되어 형성될 수 있다.In the structure of the non-destructive sensor for magnetic leak detection, a magnetic layer and an insulating layer are alternately stacked in at least a portion of the magnetic path forming part to reduce the eddy current generated when a high frequency current is applied to the coil for high sensitivity detection. That is, a structure in which a magnetic layer and an insulating layer are alternately stacked on the main magnetic
상기 서브 자기박막부(130)는 주 자기박막부(140)의 하면에 형성되어 있으며, 일단이 센서면에서 멀어지는 방향으로 이격되어 있다. 또한 서브 자기박막부(130)는 자성층과 절연층이 교번 적층되어 형성될 수 있다.The sub magnetic
상기 자성층으로는 포화자속밀도가 1.0~2.4 T인 물질이 채용되며, 예를 들어 CoFe, CoNiFe, CoFeN, FeTaN, FeAlN, NiFe 중에서 어느 하나가 채용될 수 있다. 또한 상기 절연층(IL)으로는 예를 들어, Al2O3, AlN, SiO2, SiN, TaO, MgO 중에서 어느 하나가 채용될 수 있다. 상기 자성층(ML)과 절연층(IL)의 두께나 교번 적층된 회수는 자성층(ML)의 비저항값, 코일(C)에 인가되는 전류의 주파수 등을 고려하여 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어, 적층수는 대략 2~16이 될 수 있고, 적층된 자성층(ML)의 총 두께는 대략, 0.2~1.5가 되도록 하며, 절연층(IL) 각각의 두께는 10~50Å 범위로 할 수 있다.As the magnetic layer, a material having a saturation magnetic flux density of 1.0 to 2.4 T may be used. For example, any one of CoFe, CoNiFe, CoFeN, FeTaN, FeAlN, and NiFe may be employed. In addition, for example, any one of Al 2 O 3 , AlN, SiO 2 , SiN, TaO, and MgO may be employed as the insulating layer IL. The thickness or the number of alternating layers of the magnetic layer ML and the insulating layer IL may be appropriately determined in consideration of the specific resistance value of the magnetic layer ML, the frequency of the current applied to the coil C, and the like. For example, the number of laminations may be approximately 2 to 16, and the total thickness of the stacked magnetic layers ML may be approximately 0.2 to 1.5, and the thickness of each of the insulating layers IL may be in a range of 10 to 50 microseconds. Can be.
상술한 바와 같이, 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조를 자기누설탐상을 이용한 비파괴센서에 채용하는 것은 고주파에서 발생하는 와전류를 줄이기 위한 것이다. 절연막을 사이에 두고 자성막을 라미네이트한 구조에서 자성물질의 고주파 특성이 개선되는 것은 알려져 있다. 즉, 주파수가 어느 정도 이상이 되면 투자율이 급격이 떨어지는 현상이 나타나며, 이 주파수를 롤 오프 주파수라고 하는데, 라미네이트 된 자성막의 경우 단일층으로 된 자성막에 비해 롤 오프 주파수가 높게 나타난다.As described above, employing a structure in which the magnetic layer and the insulating layer are alternately stacked in the non-destructive sensor using magnetic leakage inspection is to reduce the eddy current generated at the high frequency. It is known to improve the high frequency characteristics of a magnetic material in a structure in which a magnetic film is laminated with an insulating film interposed therebetween. In other words, when the frequency is more than a certain degree, the permeability drops rapidly, and this frequency is called a roll-off frequency. In the case of a laminated magnetic film, the roll-off frequency is higher than that of a single-layer magnetic film.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자성층과 절연층이 반복 배열된 구조에서 와전류가 감소하는 것을 설명하는 개념도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 고주파의 전류가 인가됨에 따라 주 자기박막부(140)나 서브 자기박막부(130) 내부에서의 자기장은 +Y 및 -Y방향으로 계속적으로 바뀌게 된다. 자속의 시간 변화가 있는 경우 이러한 변화를 저지하는 방향으로 자속이 발생하도록 하는 와전류(le)가 생기게 된다. 예를 들어, 자기장이 +Y방향에서 -Y방향으로 바뀌는 경우라면 변화를 저지하는 방향 즉 +Y방향의 자기장이 생기도록 자성층의 표면 쪽 영역을 따라 시계 방향으로 도는 와전류가 발생한다. 비저항이 큰 절연층에서 와전류는 발생하지 않으며, 절연층을 사이에 두고 각각의 자성층에서 같은 현상이 일어난다. 3 is a conceptual diagram illustrating a reduction in eddy current in a structure in which a magnetic layer and an insulating layer are repeatedly arranged according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the main magnetic thin film unit is applied as a high frequency current is applied. The magnetic field inside the 140 or the sub magnetic
따라서 각 자성층의 인접 영역에서 와전류에 의한 자속은 서로 상쇄되는 방향이 되어 실질적으로 와전류가 감소한 것과 같은 효과를 갖는 것이다.Therefore, the magnetic flux due to the eddy current in the adjacent region of each magnetic layer is in a direction to cancel each other, and has the effect that the eddy current is substantially reduced.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 서브 자 기박막부(130)가 주 자기박막부(140)의 상면에 형성된 점에서만 도 2의 실시예와 차이가 있으며, 도 2의 실시예와 마찬가지로 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조를 채용함으로써 고주파 기록 특성이 향상되게 된다.4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the magnetic leak detection non-destructive sensor according to another embodiment of the present invention, as shown in Figure 4, the present embodiment is a sub-magnetic
상기 자기누설탐상용 비파괴센서는 자기누설탐상을 이용한 비파괴센서에서 자로 형성부의 역할을 하는 구성요소의 적어도 일부 영역에 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조가 채용되는 점에 특징이 있으며, 나머지는 예시적인 것이다. 즉, 주 자기박막부(140)의 자기박막부(148)와, 서브 자기박막부(130)에 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조가 채용된 것으로 설명하였지만, 주 자기박막부(140)의 자기박막부(148)나 서브 자기박막부(130) 중에서 어느 하나에만 상기 구조를 채용하는 것도 가능할 것이다. 또한 경우에 따라서는 상부 자기박막부(150)에 이를 적용하거나 자기팁부(145)에 이를 적용할 수도 있을 것이다. 또한 코일은 주 자기박막부(140)를 솔레노이드 형태로 둘러싼 구조로 도시되어 있으나, 주 자기박막부(140)의 자기팁부(145)에서 기록매체를 향해 기록 자기장을 인가할 수 있는 구성이라면 어떤 구조이든지 가능하며, 예를 들어 상부 자기박막부(150)를 평면 스파이럴 형태로 둘러싸는 구조가 될 수도 있다.The non-destructive sensor for magnetic leak detection is characterized in that a magnetic layer and an insulating layer are alternately stacked in at least a part of a component that serves as a magnetic path forming part in the non-destructive sensor using magnetic leakage inspection, and the rest are examples. It is an enemy. That is, although the magnetic
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 제조방법을 설명하고자 한다.Hereinafter will be described a method of manufacturing a non-destructive sensor for magnetic leakage inspection according to an embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 제조방법의 주요 단계를 설명하는 도면이다. 5A to 5E are views illustrating main steps of a method of manufacturing a non-destructive sensor for magnetic leakage inspection according to an embodiment of the present invention.
이하에서 설명하고자 하는 자기누설탐상용 비파괴센서는 주 자기박막부(140) 의 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조를 포함하는 점에 특징이 있으므로 주 자기박막부(140)의 제조방법에 대해서만 설명한다. 즉 후술하는 공정들은 자기기록헤드의 일반적인 제조방법으로 제조되어지는 것이다. 이러한 기판의 도시는 생략하였다. 도 5a에 도시한 바를 참조하면, 먼저 자성재료층(145')를 형성한다. 자성재료층(145')은 주 자기박막부(140)의 자기팁부(145)를 만들기 위한 재료로서 형성되는 것이며, 포화자속밀도가 높은 물질을 증착 또는 도금하여 형성된다. 예를 들어, CoFe, CoNiFe, FeTaN, NiFe 등이 채용될 수 있으며, 각 성분의 조성비를 적절히 조절하여 높은 Bs값을 갖도록 구현할 수 있다. Since the non-destructive sensor for magnetic leakage inspection to be described below is characterized in that it includes a structure in which the magnetic layer and the insulating layer of the main magnetic
다음으로 도 5b에 도시한 바를 참조하면, 자성재료층(145') 위에 자기팁부(145)의 형상에 따른 소정 패턴의 포토레지스트(160)를 형성한다. 예를 들어, 상기 포토레지스트(160)의 패턴은 도시된 바와 같이, 바이 레이어 포토레지스트 패턴이 될 수 있다. 이와 같이 바이 레이어 형태로 포토레지스트를 형성하는 것은 식각 공정에서 식각되는 물질이 포토레지스트(160)를 오염시켜 포토레지스트(160)의 제거를 어렵게 하는 것을 막기 위한 것이다. 포토레지스트(160)를 마스크로 하여 이온 밀링 등의 방법으로 자성재료층(145')의 일부를 식각하여 도 5c에 도시한 바와 같이, 자기팁부(145)를 형성한다. 식각시 포토레지스트(160)의 상면 측면에 오염물질(170)이 형성되나 포토레지스트(160)의 인입된 측면(160a)에는 오염이 생기지 않는다. Next, referring to FIG. 5B, a
도 5d에 도시한 바를 참조하면, 상기 식각된 영역에 자기박막부(148)를 스티치 한다. 즉, 자성층과 절연층을 자기팁부(145)와 연결하는 형태로 교번 적층한다. 자성층으로 포화자속밀도가 1.0~2.4 T인 물질을 사용하며, 예를 들어, CoFe, CoNiFe, FeTaN, NiFe 중에서 어느 하나 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 절연층으로는 Al2O3, SiO2, SiN, MgO 중에서 어느 하나 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 절연층의 두께는 대략 10~50Å으로 하며, 자성층의 두께는 기록된 전류의 주파수 및 자성층으로 채용된 재료의 비저항 값 등을 고려하여 적절히 결정한다. 자성층과 절연층이 교번 적층된 수가 많아질수록 일반적으로 와전류의 감소 효과는 커지나, 재료의 선택이나 주파수에 따라 적은 횟수로도 충분한 효과를 나타낼 수도 있다. 상기 적층수는 대략 2~16회 정도로 한다. 적층된 자성층들의 총 두께는 대략 0.2~1.5로 한다. 교번 적층시 포토레지스트(160)의 상면 및 측면에 오염물질(171)이 형성되나 포토레지스트(160)의 인입된 측면(160a)에는 오염이 생기지 않는다. 적층 공정이 끝나고 리프트 오프공정이 수행된다. 이때, 포토레지스트(160)의 인입된 측면(160b)쪽으로 포토레지스트(160)를 리프트 오프하기 위한 용액이 잘 스며들 수 있어 포토레지스트(160) 및 오염물질(170, 171)이 잘 제거될 수 있다. 이와 같은 과정에 의해 도 5e에 도시한 바와 같이, 자기팁부(145) 및 자성층과 절연층이 교번 적층된 구조의 자기박막부(148)를 가지는 주 자기박막부(140)가 형성된다.Referring to FIG. 5D, the magnetic
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니 다. As described above, various substitutions, modifications, and changes can be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention, and thus, the embodiments and the accompanying drawings are limited. It is not.
도 1은 종래의 홀 센서를 사용한 자기누설 탐상용 비파괴센서를 나타낸 도면. 1 is a view showing a non-destructive sensor for magnetic leakage inspection using a conventional Hall sensor.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the non-destructive sensor for magnetic leakage inspection in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자성층과 절연층이 반복 배열된 구조에서 와전류가 감소하는 것을 설명하는 개념도.3 is a conceptual diagram illustrating the reduction of the eddy current in the structure in which the magnetic layer and the insulating layer are repeatedly arranged in accordance with an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the non-destructive sensor for magnetic leakage inspection in accordance with another embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일실시예에 따른 자기누설탐상용 비파괴센서의 제조방법의 주요 단계를 설명하는 도면.Figures 5a to 5e is a view for explaining the main steps of the method of manufacturing a non-destructive sensor for magnetic leak detection in accordance with an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
130: 서브 자기박막부 140: 주 자기박막부130: sub magnetic thin film part 140: main magnetic thin film part
145 : 자기팁부 145‘ : 자성재료층 145: magnetic tip portion 145 ': magnetic material layer
148: 자기박막부 150: 상부 자기박막부 148: magnetic thin film portion 150: upper magnetic thin film portion
160: 포토레지스트 ML: 자성층 160: photoresist ML: magnetic layer
IL: 절연층 160: 포토레지스트 IL: insulating layer 160: photoresist
160a : 인입된 측면 170, 171 : 오염물질 160a: drawn
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