CN105143902A - 磁传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以更少的耗电、尤其是更少的反馈电流工作的磁传感器。该磁传感器的特征在于，具有：在宽度方向上依次互相平行地配置并被串联地电连接的第1电流线、第2电流线以及第3电流线；和磁阻效应元件，配置于该第2电流线的下部，沿着该第2电流线延伸的方向而延伸，通过在上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线中流动的电流所产生的感应磁场，电阻发生变化；宽度方向上的从上述第1电流线的外侧到上述第3电流线的外侧为止的长度Ls和上述磁阻效应元件在宽度方向上的长度Wg满足下述(1)式：Ls/Wg≤5？？？(1)。

Description

磁传感器
技术领域
本发明涉及磁传感器以及采用了磁阻效应元件的磁传感器。
背景技术
为了在混合动力机动车以及电动车的电流控制、电池的充放电控制、功率电子领域的电力转换装置、智能输电线路等较多的领域中，以非接触的方式测量电流，或者测量节气门位置、加速器位置或电动助力转向扭矩等的磁场强度，使用磁传感器。
作为这种磁传感器，公知如下的磁传感器，即，该磁传感器具备：具有环形状以包围电流线等导电体的周围，并在环形状的一部分设置了间隙的磁芯(C型形状的磁芯)；配置于间隙部中的霍尔元件等磁检测元件；和卷绕于磁芯的周围的绕组(线圈)。
在该磁传感器中，配置于间隙中的磁检测元件对通过在导电体中流动的电流而在磁芯内感应出的磁场进行检测，在绕组中流动着反馈电流以使磁芯内的磁场变为零，通过检测电阻对该电流值进行电压换算，根据该电压值来求出在导电体中流动的电流的大小。
但是，由于具有上述磁芯的磁传感器形成为磁芯包围导电体的周围，因此在磁芯内产生的感应磁场会变大。因此，作为反馈电流而流动的电流量变大，其结果，存在耗电变大的问题。
因此，例如，在通过蓄电池供电的装置中，会产生1次充电后可使用的时间变短等诸多问题。
例如如专利文献1所示那样，公知有以下的磁传感器(电流传感器)，该磁传感器具有：包括以直线状延伸的多个电流线被平行地配置的直线部的平面线圈；和在与直线部的电流线延伸的方向相同的方向上延伸的1个或2个以上的磁阻效应元件。
采用了该磁阻效应元件的磁传感器通过磁阻效应元件，检测在测量对象的导电体中流动的电流(检测对象电流)所产生的感应磁场中的一部分(包围测量对象的导电体的圆周方向的一部分)磁场，在电流线(平面线圈)中流动着反馈电流，以抵消检测出的磁场(向磁阻效应元件施加方向与通过检测对象电流施加到磁阻效应元件的外部磁场相反、但大小相同的磁场)，根据该反馈电流的大小来求出检测对象电流的大小。
具有这种结构的磁传感器与形成磁芯以包围作为测量对象的导电体周围的上述磁传感器相比，具有能够减小耗电的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2011-196798号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，目前，对各种装置的小型化、轻量化的期望逐渐在增加，例如期望将更小型且小容量的蓄电池充电到最大容量后使用时，想使用次数或使用时间与现有技术相同。此外，期望将与现有技术相同的蓄电池充电到最大容量后使用时，想使用更长时间或者想增加使用次数。另外，即便在不采用蓄电池而是使用商用电源的装置中，也强烈期望可实现进一步的节能。
并且，这些期望无非全部都是要求以更少的耗电发挥功能的磁传感器。
因而，本发明的目的在于，提供一种在更少的耗电、特别少的反馈电流下工作的磁传感器。
用于解决课题的手段
本发明者们发现了以下内容，从而实现了本发明，即，1个磁阻效应元件不仅能够被通过最接近该磁阻效应元件的1个电流线所产生的感应磁场来进行驱动的方式，而且1个磁阻效应元件能够被通过串联连接的多个电流线所产生的感应磁场来实用地进行驱动的方式。
本发明的方式1的磁传感器，其特征在于，具有：在宽度方向上依次互相平行地配置并被串联地电连接的第1电流线、第2电流线以及第3电流线；和磁阻效应元件，配置于该第2电流线的下部，沿着该第2电流线延伸的方向而延伸，通过在上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线中流动的电流所产生的感应磁场，电阻发生变化，宽度方向上的从上述第1电流线的外侧到上述第3电流线的外侧为止的长度Ls和上述磁阻效应元件在宽度方向上的长度Wg满足下述(1)式
Ls/Wg≤5(1)。
本发明的方式2是方式1的磁传感器，其特征在于，上述第2电流线在宽度方向上的长度Wp和上述磁阻效应元件在宽度方向上的长度Wg满足下述(2)式
Wp≤Wg(2)。
本发明的方式3是方式1或2所述的磁传感器，其特征在于，配置多个上述磁阻效应元件。
本发明的方式4是方式1～3中任一项所述的磁传感器，其特征在于，上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线为平面线圈的一部分。
本发明的方式5为方式1～4中任一项所述的磁传感器，其特征在于，覆盖上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线的磁轭层被配置在该第1电流线、第2电流线以及第3电流线之上。
本发明的方式6是方式1～5中任一项所述的磁传感器，其特征在于，上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线分别在上下方向上形成2层以上。
本发明的方式7是方式1～6中任一项所述的磁传感器，其特征在于，还具有：多个偏置磁场施加用电流线，在与上述第2电流线延伸的方向相垂直的方向上延伸，且每个偏置磁场施加用电流线通过流动的电流所产生的感应磁场来向上述磁阻效应元件施加偏置磁场。
本发明的方式8是方式7所述的磁传感器，其特征在于，上述多个偏置磁场施加用电流线被配置成比上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线更靠上部。
本发明的方式9是方式7所述的磁传感器，其特征在于，上述多个偏置磁场施加用电流线被配置在上述第2电流线与上述磁阻效应元件之间。
本发明的方式10是方式7所述的磁传感器，其特征在于，上述多个偏置磁场施加用电流线被配置成比上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线更靠下部。
本发明的方式11是方式1～10中任一项所述的磁传感器，其特征在于，上述磁阻效应元件为自旋阀巨磁阻效应元件。
本发明的方式12是方式1～11中任一项所述的磁传感器，其特征在于，还包括：第4电流线，与上述第1电流线平行地延伸，并且被配置成比上述第1电流线更靠外侧；第5电流线，与上述第3电流线平行地延伸，并且被配置成比上述第3电流线更靠外侧；第1磁轭层，配置在上述第4电流线的下部，构成为包括软磁性材料，且不与上述第1～第5电流线以及上述磁阻效应元件电连接；和第2磁轭层，配置在上述第5电流线的下部，构成为包括软磁性材料，且不与上述第1～第5电流线以及上述磁阻效应元件电连接。
本发明的方式13是方式1～12中任一项所述的磁传感器，其特征在于，配置2个以上的上述磁阻效应元件，该2个以上的磁阻效应元件被电连接成形成桥式电路。
本发明的方式14是方式13所述的磁传感器，其特征在于，上述桥式电路为半桥电路。
本发明的方式15是方式13的磁传感器，其特征在于，配置4个以上的上述磁阻效应元件，并且上述桥式电路为采用了该4个以上的磁阻效应元件的全桥电路。
发明效果
本发明的磁传感器适当使用了流过反馈电流的电流线、和通过在电流线中流动的电流所产生的感应磁场(反馈磁场)而电阻发生变化的磁阻效应元件的配置。由此，能够提供一种能够以较少的耗电工作的磁传感器。
附图说明
图1为表示用于使反馈电流流动的1根电流线20和磁阻效应元件10的图。图1(a)为立体图，图1(b)为截面图，图1(c)为俯视图。
图2为表示包括图1所示的电流线20的平面线圈70的俯视图。
图3(a)为本发明的实施方式1的磁传感器100的俯视图，图3(b)为表示图3(a)的1b-1b截面的截面图。
图4为例示长度Ls和磁阻效应元件10的长度Wg的关系的截面图。
图5为例示配置有多个磁阻效应元件10的形态的俯视图。
图6为表示为了研究电流线的个数的影响而采用的模型的图。
图7为表示仿真结果的图表。
图8为表示为了研究磁阻效应元件的个数的影响而采用的模型的图。
图9为表示仿真结果的图表。
图10为表示仿真结果的图表。
图11为表示与图10不同的仿真结果的图表。
图12表示上述的实施方式1的变形例的磁传感器120，图12(a)为磁传感器120的俯视图，图12(b)为放大了图12(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图12(c)为表示图12(b)的2c-2c截面的截面图。
图13表示本发明的实施方式2的磁传感器130，图13(a)为磁传感器130的俯视图，图13(b)为放大了图13(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图13(c)为表示图13(b)的3c-3c截面的截面图。
图14为表示仿真结果的图表。
图15表示本发明的实施方式3的磁传感器140，图15(a)为磁传感器140的俯视图，图15(b)为放大了图15(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图15(c)为表示图15(b)的4c-4c截面的截面图。
图16为表示仿真结果的图表。
图17表示本发明的实施方式4的磁传感器150，图17(a)为磁传感器150的俯视图，图17(b)为放大了图17(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图17(c)为表示图17(b)的5c-5c截面的截面图。
图18表示与实施方式4的变形例相关的磁传感器160，图18(a)为磁传感器160的俯视图，图18(b)为放大了图18(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图18(c)为表示图18(b)的6c-6c截面的截面图。
图19表示本发明的实施方式5的磁传感器170，图19(a)为磁传感器170的俯视图，图19(b)为放大了图19(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图19(c)为表示图19(b)的7c-7c截面的截面图。
图20表示本发明的实施方式6的磁传感器180，图20(a)为磁传感器180的俯视图，图20(b)为放大了图20(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图20(c)为表示图20(b)的8c-8c截面的截面图。
图21表示实施方式6的变形例的磁传感器190，图21(a)为磁传感器190的俯视图，图21(b)为放大了图21(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图21(c)为表示图21(b)的9c-9c截面的截面图。
图22表示本发明的实施方式7的磁传感器200，图22(a)为磁传感器200的俯视图，图22(b)为放大了图22(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图22(c)为表示图22(b)的10c-10c截面的截面图。
图23表示实施方式7的变形例的磁传感器210，图23(a)为磁传感器210的俯视图，图23(b)为放大了图23(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图23(c)为表示图23(b)的11c-11c截面的截面图。
图24表示本发明的实施方式8的磁传感器220，图24(a)为磁传感器220的俯视图，图24(b)为放大了图24(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图24(c)为表示图24(b)的12c-12c截面的截面图。
图25表示实施方式8的变形例的磁传感器230，图25(a)为磁传感器230的俯视图，图25(b)为放大了图25(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图25(c)为表示图25(b)的13c-13c截面的截面图。
图26为表示本发明的实施方式9的磁传感器240的俯视图。
图27为表示磁传感器电路(反馈电路)的例子的示意电路图。
图28为表示采用4个磁阻效应元件10来构成全桥电路的例子的示意电路图。
图29为表示实施例样品1的截面的截面图。
具体实施方式
以下，基于附图，详细地说明本发明的实施方式。此外，在以下的说明中，根据需要，采用表示特定的方向或位置的用语(例如、“上”、“下”、“右”、“左”以及包括这些用语在内的其他用语)，但这些用语的使用是为了参照附图而容易理解发明，并不是通过这些用语的意思限制本发明的技术范围。此外，在多个附图中表示的同一符号的部分只要没有特别限定的情况下，表示相同的部分或者部件。
为了容易理解本发明，首先，采用图1以及图2来说明通过利用了磁阻效应元件的磁传感器检测磁性和/或电流的结构概要。
图1为表示用于使反馈电流流动的1根电流线20和磁阻效应元件10的图。图1(a)为立体图，图1(b)为截面图，图1(c)为俯视图。图2为表示包括图1所示的电流线20的平面线圈70的俯视图。
如图1(以下，有时将如图1(a)～图1(c)这样表示图的序号相同、仅序号之后的字母不同的多个图总称为“图1”这样仅采用图的序号的称呼)所示那样，隔着根据需要而配置的绝缘层12，在电流线20的下部配置磁阻效应元件10。磁阻效应元件10与电流线20延伸的方向平行地延伸(即，磁阻效应元件10沿着电流线20延伸的方向而延伸)。磁阻效应元件10是电阻随着从外部施加的磁场(外部磁场)的朝向和强度而发生变化的元件，优选GMR元件(巨大磁阻效应元件)，更优选SVGMR元件(spinvalvegiantmagneticresistance(自旋阀巨磁阻效应元件))。
电流线20为直线延伸的导电体，例如，是被配置成与图2所示的平面线圈70的俯视下(从图2的-Z方向观察时)的长方形形状外观中的长边方向(Y方向)平行地延伸且配置了多个传导体的部分(图2所示的直线部B)的导电体之一。
磁阻效应元件10以及电流线20(例如线圈70)被连接到图1以及2中没有示出的反馈电路(磁传感器电路)。
如图1(a)所示，若测量对象的导电体所产生的感应磁场的一部分、即外部磁场32被施加到磁阻效应元件10，则磁阻效应元件10的电阻发生变化。若磁阻效应元件10的电阻发生变化，则从反馈电路向电流线20供给反馈电流34，以形成抵消外部磁场32(即，大小与外部磁场32相同但方向相反)的反馈磁场30。
通过求出该反馈电流34的大小(或者用于使电流34流动的电压的大小)，从而能够求出外部磁场32的大小。然后，能够根据外部磁场32的大小，求出在检测对象导体中流动的电流的大小。
此外，在本说明书中，用语“外部磁场”意味着在检测对象中流动的电流(成为测量对象的电流)所产生的感应磁场。
在根据这种测量原理而能够测量磁场的大小及电流的大小的、采用了磁阻效应元件10的磁传感器中，由于反馈电流34占据传感器整体的耗电的相当大的部分，因此减少反馈电流这一点与降低传感器整体的耗电相关。
本申请发明者发现了以下的内容来实现本发明，即，如在后面叙述的详细内容那样，在具备沿着宽度方向依次互相平行地配置且被串联地电连接的3根电流线(依次为第1电流线、第2电流线、第3电流线)20、和在第2电流线(中央的电流线)的下部被配置成沿着与第2电流线延伸的方向平行的方向延伸的磁阻效应元件10的磁传感器中，通过将第1～第3电流线和磁阻效应元件配置成，宽度方向上的从上述第1电流线的外侧到上述第3电流线的外侧为止的长度Ls(即、Ls为宽度方向上的、第1电流线的长度、第1电流线与第2电流线之间的距离(间隙)、第2电流线的长度、第2电流线与第3电流线之间的距离、第3电流线的长度的总和)和上述磁阻效应元件在宽度方向上的长度Wg满足以下的(1)式，从而除了由第2电流线形成的反馈磁场以外，还将第1电流线形成的馈送磁场和第3电流线形成的反馈磁场有效地施加到磁阻效应元件，能够以较小的电流将期望的反馈磁场施加到磁阻效应元件上。
Ls/Wg≤5(1)
以下说明本发明的详细内容。
1.实施方式1
1-1.磁传感器100的结构
图3(a)为本发明的实施方式1的磁传感器100的俯视图，图3(b)为表示图3(a)的1b-1b截面的截面图。
磁传感器100具有在相同方向上延伸且被串联地电连接的多个电流线20。在优选的一个实施方式中，电流线20为构成图2所示的平面线圈70的直线部B的电流线。这是因为，通过在平面线圈的两端部施加电压，能够使反馈电流在所有的电流线20中流动。
在图3(a)所示的实施方式中，配置11根电流线20，但只要是3根以上即可，可配置3根以上的任意根数的电流线20。
同样地，在图2所示的平面线圈70的直线部B中只描述了7根电流线20，但通过改变线圈70的匝数，直线部B的电流线20的数目只要是3根以上即可，可以设置3根以上的任意根数。
图3中，为了单独识别电流线20，从而对电流线20分别赋予符号“20a”～“20k”中的任一个。
磁传感器100具有1个或者多个磁阻效应元件10。为了更高精度地检测外部磁场，磁阻效应元件10的个数较多为好。此外，若具有多个磁感应轴方向，则由于没有外带电阻等，且仅通过包括磁阻效应元件的传感器芯片获得差动输出，因此优选至少配置两个以上的磁阻效应元件10。
若在与上述2个磁阻效应元件的延伸方向平行的方向的两侧存在磁阻效应元件10，则磁阻效应元件的磁通密度被放大，因此更优选配置4个以上的磁阻效应元件10。在图3所示的实施方式中，磁传感器100具有5个磁阻效应元件10。
以下，利用图3，说明磁阻效应元件10和电流线20的位置关系。在图3中，为了单独地识别磁阻效应元件，分别对每个磁阻效应元件10赋予符号“10a”～“10e”中的任一个。
如图3(a)所示，沿着其宽度方向(X方向)依次互相平行地配置电流线(第1电流线)20a、电流线(第2电流线)20b、电流线(第3电流线)20c、…电流线20k。图3的实施方式中，如图3(b)所示，电流线20a～20k的宽度方向(X方向)上的长度分别为Wp，相邻的电流线20相隔距离(电流线20彼此之间的间隙)d2。
磁阻效应元件10a被配置成，在电流线(第2电流线)20b的下部(电流线的高度方向(图3的Z方向)上的下部(或者正下方))其延伸方向与电流线20b的延伸方向平行。
为了更可靠地执行电流线20(20b)与磁阻效应元件10(10a)之间的绝缘，也可如图3所示那样，在电流线20(20b)与磁阻效应元件10(10a)之间配置绝缘层12(12a)。
磁阻效应元件10a在宽度方向(X方向)上的长度为Wg(图3的实施方式中其他磁阻效应元件10b～10e在宽度方向上的长度也为Wg)。
图3(b)所示的长度Ls是从宽度方向上的上述第1电流线20a的外侧(图3(b)中第1电流线20a的左侧的端部)到上述第3电流线的外侧(图3(b)中第3电流线20c的右侧的端部)为止的长度。
换句话说，长度Ls是宽度方向上的、第1电流线20a的长度、第1电流线20a与第2电流线20b之间的距离(间隙)、第2电流线20b的长度、第2电流线20b与第3电流线20c之间的距离(间隙)、第3电流线20c的长度的总和，在图3的实施方式中Ls是3Wp+2d2。
并且，磁传感器100构成为长度Ls与长度Wg满足(1)式。
Ls/Wg≤5(1)
满足(1)式这一点意味着，相对于电流线20(电流线20a～20c)在宽度方向上的长度，磁阻效应元件10a具有足够的宽度方向的长度，从而对磁阻效应元件10a除了施加位于其正上方的电流线20b引起的反馈磁场之外，还有效地施加位于电流线20b的两侧的电流线20a和电流线20c产生的反馈磁场。
并且，这一点意味着，由于电流线20a、电流线20b以及电流线20c被串联连接成朝相同的方向流过相同的电流，因此在磁传感器100中，能够以比在1根电流线中流动的电流更少量的电流量，对磁阻效应元件10施加更强的反馈磁场。
此外，更优选长度Ls与长度Wg满足(1A)式。这是因为，能够以更少的电流更可靠地向磁阻效应式元件10施加较强的反馈磁场。
Ls/Wg≤3(1A)
满足(1)式以及(1A)式而得到的效果会在后述的仿真结果中变得更加明确。
优选长度Ls的中心和磁阻效应元件10的长度Wg的中心(磁阻效应元件10在宽度方向上的中心)一致。这是因为，磁阻效应元件10能够有效地接受来自位于第2电流线20b的两侧的第1电流线20a以及第3电流线20c的反馈磁场。
此外，优选磁阻效应元件10在宽度方向上的长度Wg和电流线20在宽度方向上的长度Wp满足以下所示的(2)式。(2)式意味着磁阻效应元件10在宽度方向上的长度比电流线20(特别是电流线20b)在宽度方向上的长度长。由此，磁阻效应元件10内的反磁场变小，容易提高灵敏度。因此，即使较少的消耗电流也可得到高的输出。此外，满足(2)式这一点意味着，磁阻效应元件10在宽度方向上的端部靠近第1电流线20a或者第3电流线20c。由此，能够对磁阻效应元件10可靠地施加电流线20a以及电流线20c所产生的反馈磁场。
Wp≤Wg(2)
此外，满足(1)式的磁阻效应元件10的长度Wg的形式并不限于图3(b)所示的实施方式，可以有多种形式。
图4为例示长度Ls与磁阻效应元件10的长度Wg的关系的截面图。图4(a)表示Wg≤Wp+2d2的情况，图4(b)表示Wg≥Wp+2d2的情况，图4(c)表示Wg＝Ls的情况，图4(d)表示Wg＞Ls的情况。
图4(a)与图3(b)的实施方式相同，在宽度方向上的位置中，磁阻效应元件10a的端部(两方的端部)位于第1电流线20a与第2电流线20b之间以及第2电流线20b与第3电流线20c之间的任一个位置处。
图4(b)的情况下，在宽度方向上的位置中，磁阻效应元件10a的端部(两方的端部)与第1电流线20a及第3电流线20c中的任一个重合。
此外，图4(b)的实施方式可包括Wg＝2Wp的情况。
图4(c)的情况下，在宽度方向的位置上，磁阻效应元件10a的端部(两方的端部)与第1电流线20a的外侧端部(图4(c)中为左侧端部)以及第3电流线20c的外侧端部(图4(c)中为右侧端部)中的任一个一致。
图4(d)的情况下，在宽度方向的位置上，磁阻效应元件10a的端部(两方的端部)与第1电流线20a的外侧端部(图4(d)中为左侧端部)以及第3电流线20c的外侧端部(图4(d)中为右侧端部)中的任一个相比，都是位于更靠外侧的位置上。
在图3所示的实施方式中，磁阻效应元件(第2磁阻效应元件)10b被配置成隔着绝缘层12b而在电流线20d的下部其延伸方向与电流线20d的延伸方向平行。此时，第1电流线为电流线20c，第2电流线为电流线20d，第3电流线为电流线20e，满足(1)式。
另外，磁阻效应元件(第3磁阻效应元件)10c被配置称隔着绝缘层12c而在电流线20f的下部其延伸方向与电流线20f的延伸方向平行。此时，第1电流线为电流线20e，第2电流线为电流线20f，第3电流线为电流线20g，满足(1)式。
此外，磁阻效应元件(第4磁阻效应元件)10d被配置成隔着绝缘层12d而在电流线20h的下部其延伸方向与电流线20h的延伸方向平行。此时，第1电流线为电流线20g，第2电流线为电流线20h，第3电流线为电流线20i，满足(1)式。
此外，磁阻效应元件(第5磁阻效应元件)10e被配置成隔着绝缘层12e而在电流线20j的下部其延伸方向与电流线20j的延伸方向平行。此时，第1电流线为电流线20i，第2电流线为电流线20j，第3电流线为电流线20k，满足(1)式。
在图3所示的实施方式中，例如，电流线20c是将配置有磁阻效应元件10a的电流线20b设为第2电流线时的第3电流线，并且也是将在其下部配置有磁阻效应元件10b的电流线20d设为第2电流线时的第1电流线(电流线20e、20g、20i也是同样的)。如上那样，也可使1根电流线同时起到第1～第3电流线中的两个的作用。
此外，例如，通过在电流线20b与电流线20d之间、电流线20d与电流线20f之间、电流线20f与电流线20h之间、以及电流线20h与电流线20j之间，分别配置2根以上在其下部没有配置磁阻效应元件的电流线，从而电流线也可仅起到第1～第3电流线中的任一个电流线的作用。
此外，配置多个磁阻效应元件10的形式不限于图3的形式。图5为例示配置多个磁阻效应元件10的形式的俯视图。
图5(a)为与图3相同的形式，并且每隔依次排列的电流线20a～20d中的一个电流线，在其下部配置磁阻效应元件10。
在图5(b)中，在相邻的电流线20b与电流线20c这两者中配置磁阻效应元件10。此时，对于磁阻效应元件10a而言，电流线20b为第2电流线，电流线20c为第3电流线，而对于磁阻效应元件10b而言，电流线20c为第2电流线，电流线20b为第1电流线。
图5(c)中，在1根电流线的下部配置有多个磁阻效应元件10(图5(c)中为磁阻效应元件10a、10b这两个)。
能使图5中所示的任一个形式均满足(1)式。
图3所示的电流线20(电流线20a～20k)如上述那样，具有相同的宽度Wp，并以等间隔d1配置。由于能够使所形成的反馈磁场均匀，因此该形式是优选的。但是，并不限于这种形式。只要满足(1)式，第1电流线、第2电流线以及第3电流线在宽度方向上的长度中至少一个长度也可不同于其他。此外，在宽度方向上第1电流线与第2电流线之间的距离、第2电流线与第3电流线之间的距离也可不同。
此外，如图3所示，优选电流线20b在宽度方向(X方向)上的中心(图3(a)中通过电流线20b的单点划线36以及图3(b)中通过电流线20b的单点划线38)与磁阻效应端子10a在宽度方向(X方向)上的中心一致(即，通过电流线20b的单点划线36、38也可为磁阻效应元件10a在宽度方向上的中心线)。这是因为，由电流线20产生的反馈磁场被更均匀地施加到磁阻效应元件10a。
同样地、电流线20d、电流线20f、电流线20h以及电流线20j在宽度方向上的中心分别与磁阻效应元件10b、磁阻效应元件10c、磁阻效应元件10d以及磁阻效应元件10e的宽度方向的中心一致。
1-2.仿真结果
接下来，说明为了使本发明的效果更明确而进行的仿真的结果。
[电流线个数的影响]
图6为表示为了研究电流线个数的影响而采用的模型的图，图6(a)的模型中，具有1根电流线20和在其下隔着绝缘层12(未图示)配置的1个磁阻效应元件10；图6(b)的模型中，除了图6(a)模型的结构之外，在下部配置有磁阻效应元件10的电流线20的两侧分别配置1根在下方没有配置磁阻效应元件的电流线20，在图6(c)的模型中，除了图6(a)模型的结构之外，在下部配置有磁阻效应元件10的电流线20的两侧，分别配置2根在下方没有配置磁阻效应元件的电流线20。
即，图6(a)的模型中电流线20总计为1根，图6(b)的模型中电流线20总计为3根，图6(c)的模型中电流线20总计为5根。
仿真中，设由铜构成电流线20的宽度(X方向长度)为4μm、厚度(Z方向的长度)为0.8μm的截面是长方形形状的导体，电流线20中分别流动10mA的电流。此外，相邻的电流线20彼此的距离(间隙)为4μm。
绝缘层12的厚度为1μm。
假设磁阻效应元件10是SVGMR元件。通常，SVGMR元件具有固定了旋转方向且例如包括CoFe层等的1层或多层构成的固定层、和因外部磁场而旋转方向容易改变且例如由NiFe层等构成的自由层，但为了简化说明，以磁阻效应元件10是饱和磁通密度Bs为1.4T、长度为100μm、宽度为10μm、厚度为20nm的NiFe的单层膜情况为例进行仿真。
采用这些模型以及参数，仿真采用株式会社JSOL公司制的磁场分析软件J-MAG来进行。
图7为表示仿真结果的图表。
此外，图7的图表的横轴“X方向位置”表示磁阻效应元件10在宽度方向上的位置，0μm为磁阻效应元件10在宽度方向上的中心，关于距宽度方向上的中心的距离，用正来表示X方向，用负来表示-X方向。
根据图7可知，与电流线20为1根的情况相比，通过设电流线20为3根来使磁阻效应元件10内的磁通密度显著地增加。另一方面，在电流线20为3根和5根的情况下，5根时磁阻效应元件10内的磁通密度大，其差较小。
[磁阻效应元件的个数的影响]
图8为表示为了研究磁阻效应元件的个数的影响而采用的模型的图，任一个模型都具有与图3相同的11根电流线20，但在图8(a)的模型中，在中央(图中从上数第6根)的电流线20之下隔着绝缘层12(未图示)而仅配置一个磁阻效应元件10，图8(b)的模型中，在图中从上开始第4根、第6根以及第8根电流线20下隔着绝缘层12而配置总计3根磁阻效应元件10，图8(c)的模型具有与图3所示的磁传感器100相同的结构，因此配置了总计5根磁阻效应元件10。
采用这种模型在上述的[电流线个数的影响]所示的相同的条件下进行了仿真。
图9为仿真结果。图9的图表的横轴“X方向位置”表示各个模型中宽度方向的中央的磁阻效应元件10(图8(a)中被唯一图示的磁阻效应元件10、图8(b)中图示了3个的磁阻效应元件10中、从纸面上开始第2个磁阻效应元件10、图8(c)中图示了5个的磁阻效应元件10中、从纸面上开始第3个磁阻效应元件10)内的宽度方向的位置，0μm为该磁阻效应元件10在宽度方向上的中心，关于距宽度方向的中心的距离，用正表示X方向，用负表示-X方向。
根据图9可知，通过配置多个磁阻效应元件10，磁阻效应元件10内的磁通密度显著地增加。另一方面，在磁阻效应元件10为3个和5个的情况下，不能识别出磁阻效应元件10内的磁通密度的大小有较大的差异。
接下来，表示对Ls/Wg与施加到磁阻效应元件的磁场(磁通密度)的关系进行了仿真所得到的结果。
[Ls/Wg与施加到磁阻效应元件的磁场(磁通密度)的关系]
采用作为图3(b)所示的结构的一部分的、由电流线(第1电流线)20a、电流线(第2电流线)20b和电流线(第3电流线)20c以及隔着绝缘层12a配置在电流线20b的下部的磁阻效应元件10a构成的结构来进行了仿真。
电流线20a、20b、20c分别具有宽度Wp，相邻的电流线之间的距离(间隙)为d2。因此，在此，电流线20a～20c的宽度(总计：3×Wp)、电流线20a与电流线20b之间的距离d2、电流线20b与电流线20c之间的距离d2的总计3Wp+2d2为长度Ls。
磁阻效应元件10a具有宽度Wg。
通过仿真求出了改变长度Ls与宽度Wg的比率、即Ls/Wg时的磁阻效应元件10a内的磁通密度。通过将Wp在2μm～10μm之间改变，将Wg在5μm～20μm之间改变，将d2在2μm～10μm之间改变，从而改变了Ls/Wg。仿真的其他条件与上述的[电流线的个数的影响]中所示的情况相同。
图10表示仿真结果。图表上的各点为计算值，曲线为根据这些图表上的点(计算值)而求出的幂曲线。
根据图10可知，若Ls/Wg为5以下，则可判断出磁阻效应元件内的磁通密度为0.15(T)以上这样足够大的值。尤其是可知，若Ls/Wg为3以下，则能够提供磁阻效应元件内的磁通密度为0.26以上这样显著大的反馈磁场。
图11为表示与图10不同的仿真结果的图表。
根据图10，若Ls/Wg为5以下，则反馈电流所产生的磁阻效应元件内的磁通密度为0.15(T)以上。图10为反馈电流10mA的结果，因此若测量对象的外部磁场(例如通过测量对象的电流感应到的外部磁场)的施加引起的磁阻效应元件内的磁通密度为0.15(T)，则可由反馈电流10mA将其抵消并能处于磁平衡状态。
图11(a)表示对宽度Wg为5μm的磁阻效应元件10施加与宽度方向平行的外部磁场时的磁阻效应元件10内的磁通密度。可知，在50Oe的外部磁场下，该磁通密度约为0.6T，在相同的20Oe的测量对象磁场下该磁通密度约为0.2T。图10为反馈电流10mA的结果，因此可知能够以约13mA的反馈电流抵消20Oe的测量对象磁场。此外，可知，即使施加例如50Oe的干扰磁场，若瞬间施加复位电流39mA，则能够使磁阻效应元件10的磁性变为初始状态。这些消耗电流均为明显比现有磁传感器低的消耗电流。现有磁平衡型电流传感器之一如上述那样，测量对象的电流线在C型芯体内产生感应磁场，在绕组中为了抵消其感应磁场而使反馈电流流过，通过测量其电流值或者与其成正比的电压值，从而对测量对象电流进行测量。测量电流线的匝数N1除以反馈绕组的匝数N2后乘以测量电流值I而得到的数值、I×(N1/N2)成为在反馈所需的消耗电流值。要求传感器自身的大小比较小型(例如用于车载)，由于电流线的允许电流值的限制等，增加N2是有界限的，其结果，消耗电流会变大。
在此，作为Ls/Wg＝5的例子，可列举Wp＝5μm、Wg＝5μm、d2＝5μm等Wp＝Wg＝d2的条件。
此外，图11(b)为将电流线为3根时的磁阻效应元件内磁通密度与电流线为1根时的磁阻效应元件内的磁通密度的比率设为放大率后，表示该放大率与Ls/Wg的关系的图表。磁阻效应元件的宽度方向长度Wg为5μm。根据图11(b)可知，若Ls/Wg为5以下，则能够提供明显大的反馈磁场。即，优选Wg为5μm的情况下，Ls为25μm以下。
此外，在本发明中，优选电流线20的厚度为0.4μm～5μm、宽度Wp为2μm～10μm、相邻的电流线20间的距离(间隙)为2μm～10μm。电流线20例如由铜、银或者铝这样的导电性优良的材料形成。
此外，磁阻效应元件10的宽度Wg优选为4μm～20μm。若考虑绝缘耐压，则优选磁阻效应元件10的长度(沿着电流线20的方向的长度)为500μm以上。
以下，对本发明的其他实施方式进行说明。在这些实施方式中，只要没有特别限定的部分的结构，可与实施方式1相同。此外，只要没有特别限定，具有相同符号的要素在不同实施方式中也具有相同的结构。
在说明各个实施方式之前，为了容易与在这些实施方式的说明中所使用的图进行比较，先说明磁传感器120。
图12表示实施方式1的变形例的磁传感器120，图12(a)为磁传感器120的俯视图，图12(b)为放大了图12(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图12(c)为表示图12(b)的2c-2c截面的截面图。
在磁传感器120中，与磁传感器100不同的是，配置于线圈70的直线部中的电流线20的数目为9根，磁阻效应元件10的数目为4个。除此之外的结构与磁传感器100相同。
2.实施方式2
图13表示本发明的实施方式2的磁传感器130，图13(a)为磁传感器130的俯视图，图13(b)为放大了图13(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图13(c)为表示图13(b)的3c-3c截面的截面图。
与实施方式1的磁传感器120不同的是，磁传感器130在电流线20的上部具有磁轭层16。
磁轭层16配置在电流线20上，以覆盖包括在其下部配置有磁阻效应元件10的1个电流线20和配置在该电流线20的两侧的两个电流线的这3个电流线(即，第1～第3电流线)的组合中的至少一个组。优选是2组以上，更优选如图13所示那样在电流线20上(上部)设置磁轭层16，以覆盖所有组的电流线20(图13表示了4个电流线在其下部配置有磁阻效应元件10，在电流线20各自的两侧配置的电流线20全部是5根，共计9根电流线20)。
此外，在图13(b)、(c)所示的实施方式中，位于最外侧的2根电流线20(图13(b)中最上侧的电流线20和最下侧的电流线20)只有宽度方向(X方向)的一部分未被磁轭层16覆盖，但是，也可以如上那样，对在下部没有配置磁阻效应元件的电流线20，在其宽度方向上仅覆盖一部分。
此外，为了可靠地进行磁轭层16和电流线20之间的绝缘，如图13(c)所示，也可在磁轭层16与电流线20之间形成绝缘层12。
此外，磁轭层16等的磁轭层也可由已知的任意软磁性材料构成，作为优选的软磁性材料的例子，可举出坡莫合金(Ni-Fe合金)。磁轭层例如可通过溅射或者镀覆软磁性材料来构成。
通过将这种磁轭层16配置在电流线20上，在电流线20的周围形成的反馈磁场中经过电流线20之上的磁场(即，夹着电流线20而经过与磁阻效应元件10所处的一侧相反的一侧的磁场)经过磁轭层16，从而该部分的磁通密度变大，与位于电流线20下侧的磁阻效应元件10一起高效地形成磁电路，因而在电流线20中流过相同大小的电流的情况下，更多的反馈磁场被施加到磁阻效应元件10。
磁轭层16优选具有0.2μm以上的厚度。此外，如图13所示，优选磁轭层在俯视时具有能够在长度方向上覆盖磁阻效应元件10的长度(Y方向长度)。
此外，如图13(c)所示，在电流线20与磁轭层16之间形成绝缘层12，并且磁轭层有导电性的情况下，优选绝缘层12的厚度为1μm以上。
[仿真结果]
接下来，说明为了更加明确本实施方式的效果而进行的仿真的结果。
以具有图12所示的结构的磁传感器120和具有图13所示的结构的磁传感器130作为模型进行了仿真。
仿真中，设由铜构成电流线20的宽度(X方向长度)为4μm、厚度为(Z方向长度)1μm的截面成为长方形形状的导体。此外，相邻的电流线20之间的距离(间隙)为4μm。
配置于电流线20与磁阻效应元件10之间的绝缘层12是长度(Y方向长度)为100μm、宽度为4μm、厚度为1μm。
磁阻效应元件10假设了SVGMR元件。通常SVGMR元件具有固定了旋转的方向且例如由包括CoFe层等的1层或多层构成的固定层、和由于外部磁场而旋转的朝向容易发生变化且例如由NiFe层等构成的自由层，但为了简化说明，设磁阻效应元件10是饱和磁通密度Bs为1.4T、总磁化量为28、长度为100μm、宽度为10μm、厚度为20nm的NiFe的单层膜。
进而，针对磁传感器130，如图13所示那样配置了长度为(Y方向)100μm、宽度为(X方向)10μm、厚度为0.2μm的磁轭层16。
配置于电流线20与磁轭层16之间的绝缘层12其长度为100μm、宽度为4μm、厚度为1μm。
采用这些模型以及参数，仿真采用上述的磁场分析软件J-MAG来进行。
图14为表示仿真结果的图表。
图14的图表的横轴表示在电流线中流动的电流(反馈电流)的大小，纵轴表示施加到磁阻效应元件10的磁场(磁通密度)的大小。在图14中，用负值表示磁场的大小，但绝对值越大表示施加了越大的磁场。
根据图14的结果可知，在流过相同的电流的情况下，与不具备软磁性材料16的磁传感器120相比，具备磁轭层16的磁传感器130能够将更大的反馈磁场施加到磁阻效应元件10。
3.实施方式3
图15表示本发明的实施方式3的磁传感器140，图15(a)为磁传感器140的俯视图，图15(b)为放大了图15(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图15(c)为表示图15(b)的4c-4c截面的截面图。
与实施方式1的磁传感器120不同的是，由于线圈70具有2层结构，因此如图15(c)所示，磁传感器140在高度方向(Z方向)上成为第1电流线20A和在其上隔着绝缘层12而配置的第2电流线20B这样的2层。
即，在本实施方式中，电流线20由隔着绝缘层12而层叠的第1电流线20A和第2电流线20B构成。
在磁传感器140中，第1电流线20A以及磁阻效应元件10具有与磁传感器120相同的结构。并且，在各个第1电流线20A上隔着绝缘层12而配置有第2电流线20B。
如上那样，通过使电流线成为2层，从而由电流线20A和电流线20B这两者形成的反馈磁场被施加到磁阻效应元件10，因而能够用相同的电流值将更多的反馈磁场施加到磁阻效应元件10。
第1电流线20A以及第2电流线20B其尺寸、构成的材料等可与电流线20相同。
在优选的实施方式中，如图15(a)所示，由第1电流线20A构成的线圈70的第1层、和由第2电流线20B构成的线圈70B的第2层俯视时是一致的。此外，优选线圈70的第1层、和线圈70的第2层等被串联连接，第1电流线20A和第2电流线20B中流动相同大小的电流。
此外，流过反馈电流的电流线也可形成为3层以上(高度方向上的3层以上)。
[仿真结果]
接下来，说明为了更加明确本实施方式的效果而进行的仿真的结果。
以具有图15所示的结构的磁传感器140作为模型来进行了仿真。
仿真中，设由铜构成第1电流线20A的宽度(X方向长度)为4μm、厚度(Z方向长度)为1μm的截面是长方形形状的导体。此外，相邻的电流线20A之间的距离(间隙)为4μm。
设配置于第1电流线20A与磁阻效应元件10之间的绝缘层12其长度(Y方向长度)为100μm、宽度为4μm、厚度为1μm。
第2电流线20B也设成由铜构成的宽度为4μm、厚度为1μm的截面是长方形形状的导体。此外，相邻的电流线20B之间的距离(间隙)为4μm。
设配置于第1电流线20A与第2电流线20B之间的绝缘层12其长度为100μm、宽度为4μm、厚度为1μm。
除此之外的条件与实施方式2中所示的磁传感器120的仿真条件相同。
图16为表示仿真结果的图表。
图16的图表的横轴表示在第1电流线20A与第2电流线20B中流动的电流(反馈电流)的大小，纵轴表示施加到磁阻效应元件10的磁场(磁通密度)的大小。
图16再次表现出了实施方式2所示的磁传感器120的仿真结果。
图16中，用负值表示磁场的大小，绝对值越大表示施加越大的磁场。
根据图16的结果可知，在流过相同的电流的情况下，与电流线为1层结构的磁传感器120相比，电流线为2层结构的磁传感器140通过磁阻效应元件10施加大的反馈磁场。
4.实施方式4
图17表示本发明的实施方式4相关的磁传感器150，图17(a)为磁传感器150的俯视图，图17(b)为放大了图17(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图17(c)为表示图17(b)的5c-5c截面的截面图。
与实施方式1的磁传感器120不同的是，磁传感器150在电流线20上隔着绝缘层12而具有偏置磁场施加用电流线22。
作为磁阻效应元件10而采用例如SVGMR元件的情况下，对于通过外部磁化而旋转的朝向发生变化的自由层，为了得到更高的测量精度，优选施加偏置磁场并预先使磁畴一致。因此，在本实施方式的磁传感器中，除了电流线20之外，还具有用于对磁阻效应元件10施加偏置磁场的偏置磁场施加用电流线22。
偏置磁场施加用电流线22在与磁阻效应元件10的延伸方向(Y方向)垂直的方向(即与电流线20的延伸方向垂直的方向)上延伸。
优选偏置磁场施加用电流线22如图17所示那样横跨磁阻效应元件10的延伸方向而被平行地配置多个，以能够横跨磁阻效应元件10的全长而施加偏置磁场。图17的实施方式中配置了11根。
优选偏置磁场施加用电流线22为平面线圈72的一部分。这是因为，通过在平面线圈72的两端施加电压，从而能够使电流流过多个偏置磁场施加用电流线22。
此外，偏置磁场施加用电流线22的尺寸以及构成材料可与电流线20相同。
图18表示与实施方式4的变形例相关的磁传感器160，图18(a)为磁传感器160的俯视图，图18(b)为放大了图18(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图18(c)为表示图18(b)的6c-6c截面的截面图。
与实施方式1的磁传感器120不同的是，磁传感器160在磁阻效应元件10与电流线20之间隔着绝缘层12(也可在与磁阻效应元件之间以及电流线20之间都配置绝缘层12)而具有偏置磁场施加用电流线22。其他的磁传感器160的结构可与磁传感器150的结构相同。
即，磁传感器150中，配置成与偏置磁场施加用电流线22相比电流线20更靠近磁阻效应元件10，在磁传感器160中，配置成与电流线20相比偏置磁场施加用电流线22更靠近磁阻效应元件10。
在想要增大被测量磁场范围的情况下，即想要增大反馈磁场的情况下，优选磁传感器150的配置，在需要更高精度的测量的情况下，优选磁传感器160的配置。
5.实施方式5
图19表示本发明的实施方式5的磁传感器170，图19(a)为磁传感器170的俯视图，图19(b)为放大了图19(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图19(c)为表示图19(b)的7c-7c截面的截面图。
磁传感器170在上述的磁传感器130中，电流线20具有变更为由上述的磁传感器140所示的第1电流线20A和第2电流线20B构成的2层结构的构成。
6.实施方式6
图20表示本发明的实施方式6的磁传感器180，图20(a)为磁传感器180的俯视图，图20(b)为放大了图20(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图20(c)为表示图20(b)的8c-8c截面的截面图。
磁传感器180在上述的磁传感器150中，具有在偏置磁场施加用电流线上隔着绝缘层12而设置有上述的磁传感器130中所示的磁轭层16的结构。
图21表示与实施方式6的变形例相关的磁传感器190，图21(a)为磁传感器190的俯视图，图21(b)为放大了图21(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图21(c)为表示图21(b)的9c-9c截面的截面图。
磁传感器190在上述的磁传感器160中，具有在电流线20上隔着绝缘层12而设置有上述的磁传感器130中所示的磁轭层16的结构。
7.实施方式7
图22表示本发明的实施方式7的磁传感器200，图22(a)为磁传感器200的俯视图，图22(b)为放大了图22(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图22(c)为表示图22(b)的10c-10c截面的截面图。
磁传感器200具有在上述的磁传感器140中，在第2电流线20B上隔着绝缘层12而设置有上述的磁传感器150中所示的偏置磁场施加用电流线22的结构。
图23表示实施方式7的变形例的磁传感器210，图23(a)为磁传感器210的俯视图，图23(b)为放大了图23(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图23(c)为表示图23(b)的11c-11c截面的截面图。
磁传感器210具有以下的结构，即，在上述的磁传感器140中，在磁阻效应元件10与第1电流线20A之间隔着绝缘层12(也可在与磁阻效应元件10之间以及与电流线20之间都配置绝缘层12)而设置了上述的磁传感器160中所示的偏置磁场施加用电流线22的结构。
8.实施方式8
图24表示本发明的实施方式8的磁传感器220，图24(a)为磁传感器220的俯视图，图24(b)为放大了图24(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图24(c)为表示图24(b)的12c-12c截面的截面图。
磁传感器220具有以下结构，即，在上述的磁传感器200中，在偏置磁场施加用电流线22上隔着绝缘层12而设置有上述的磁传感器130所示的磁轭层16。
图25表示实施方式8的变形例的磁传感器230，图25(a)为磁传感器230的俯视图，图25(b)为放大了图25(a)所示的平面线圈70的直线部B的俯视图，图25(c)为表示图25(b)的13c-13c截面的截面图。
磁传感器230具有以下的结构，即，在上述的磁传感器210中，在第2电流线20B上隔着绝缘层12而设置有上述的磁传感器130中所示的磁轭层16。
9.实施方式9
图26为表示本发明的实施方式9的磁传感器240的俯视图。
在磁传感器240中具备：在下部配置有磁阻效应元件10的第2电流线20；在该电流线20的两侧配置的第1电流线(从第2电流线起位于X方向上)和第3电流线(从第2电流线起位于-X方向上)；位于比第1电流线更靠外侧(X方向)的位置上，且在下部具备磁轭层14的电流线(第4电流线)20；和位于比第3电流线更靠外侧(-X方向)的位置上，且在下部具备磁轭层14的电流线(第5电流线)20。
第4电流线20以及第5电流线20与第1电流线20平行地延伸(即第2以及第3电流线均平行地延伸)。
如上那样，通过配置第4电流线、第5电流线以及磁轭层，从而电流线生成的磁场通过磁轭层和磁阻效应元件而形成磁电路，因此能够以相同的电流将更高的磁场施加到磁阻效应元件10。
优选第4电流线以及第5电流线与第1～第3电流线被串联地电连接。
此外，磁轭层14包括软磁性材料，不与第1～第5电流线20以及磁阻效应元件10电连接。
作为磁轭层14，也可形成例如坡莫合金等合金膜。此外，也可以是包括软磁性材料层的多层膜。作为这种多层膜的磁轭层14的一个形式，可例示形成没有被电连接的磁阻效应元件(虚拟磁阻效应元件)(例如图26中，可将磁轭层14设为虚拟磁阻效应元件)。
另外，例如，在图3所示的磁传感器中，也可以不将磁阻效应元件10a、10b、10d、10e电连接(不用作磁阻效应元件)，而是用作磁轭层14，作为磁阻效应元件也可仅使用磁阻效应元件10c。
此外，也可将使用该第4电流线、第5电流线以及磁轭层的结构与上述的实施方式1～8的1个以上的结构相结合。
此外，以上所示的本发明的磁传感器100、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240例如可通过溅射、光刻、蚀刻、镀覆这样的已知的工序形成。
此外，本发明的磁传感器通过将例如线圈70的两端以及磁阻效应元件10与磁传感器电路(反馈电路)连接，从而可被用作磁传感器和/或电流传感器。
磁传感器电路也可具有已知的任意的结构。
图27为表示磁传感器电路(反馈电路)的例子的示意电路图。
图27所示的磁传感器电路是所谓的磁平衡型电路，例如可用作电流传感器。该磁传感器电路被连接成磁阻效应元件10(也可为2个以上的磁阻效应元件10)的一端侧从直流的恒流源Icc或者恒压源Vcc接收电流的供给，而且被连接到比较器314的负极(-)端子。此外，磁阻效应元件10的另一端侧经由固定电阻而与公共端子(GND)连接。在磁阻效应元件10的固定层具有相反朝向的两种种类的情况下，上述固定电阻部分是两种种类中的一种。此外，比较器314的正极(+)端子经由基准电源315而与公共端子(GND)连接。基准电源315的输出电位成为没有磁场的位置处的磁阻效应元件10的电位。
该比较器314的输出经由波形整形部341和低通滤波器(LPF)342而与线圈313的一端侧连接，而且还与输出端子OUT连接。另外，线圈313(其成为反馈线圈20)的另一端侧经由固定电阻器316而与公共端子(GND)连接。
具备图27所示的电路的磁传感器通过比较器314、波形整形部341以及LPF342而获得磁阻效应元件10输出的电压信号。经由该LPF342而得到的输出成为与基准电源的电位和磁阻效应元件10输出的电压信号的电位之差成正比的电压信号。
在此，若将该磁传感器配置在流动着被测量电流的导体(例如汇流条)的附近，则通过由该被测量电流产生的感应磁场，磁阻效应元件10的电阻值发生变化。于是，该输出电位从没有磁场时的电位(如上述那样基准电源的电位预先与该电位相等)偏离(offset)，通过比较器314、波形整形部341以及LPF342而得到的输出成为与该电位的偏移量相应的大小的电压信号。该电压信号表示由被测量电流(在汇流条内流动的电流)产生的感应磁场的强度。
该电压信号被供给到线圈313的一端侧，通过使电流流过线圈313，从而产生反馈磁场(抵消磁场)。然后，该抵消磁场所产生的磁通量与由被测量电流产生的感应磁场一起被施加到磁阻效应元件10。然后，取出(OUT)与经过磁阻效应元件10的磁通量为零时(磁阻效应元件10的输出电压与基准电位315相同时)提供给线圈313的电流量成正比的电压信号V，作为固定电阻器316的两端电压。于是，该电压信号V成为与被测量电流(上述的例中在汇流条内流动的电流)的电流量成正比的输出信号。
如图27的“低电压的情况(2)”所示那样，将2个磁阻效应元件10配置成极性相反(即，磁阻效应元件10的固定层的磁化方向相反)，通过构成半桥电路，能够将反馈线圈整体的尺寸(因此是磁传感器整体的尺寸)构成地较小，还能使电阻变小。此外，叠加两个检测信号，从而输出得以提高。
但是，将2个以上的磁阻效应元件10电连接来形成桥式电路的结构并不限于此，也可采用已知的任意结构。
图28为表示使用4个磁阻效应元件10来构成全桥电路的例子的示意电路图。
如图28所示，在1个磁传感器中配置4个磁阻效应元件10，通过设置成全桥结构，磁阻效应元件10抵消共态噪声等的电压变化，可提高测量精度。
在该情况下，通过将磁阻效应元件10在反馈线圈的1个电流线上沿着该电流线的电流流动的方向而配置两个，从而与在1个电流线上配置了1个磁阻效应元件10的情况相比，能够减少反馈线圈的匝数。其结果，能够缩短反馈线圈的长度，反馈线圈的电阻降低，因此能够降低反馈电压，能以低电压工作。
另外，考虑磁感应轴的朝向而配置磁阻效应元件10，也能期待磁性噪声的抵消。例如，若是由2个半桥式电路构成了全桥电路的情况，则在由相同的电流线产生的感应磁场的朝向相反的位置上，分别配置半桥式电路，从而可抵消均匀的外部磁场所产生的噪声。
此外，如上所述，全桥电路除了采用4个或者4个以上的磁阻效应元件10来构成以外，也可采用例如3个磁阻效应元件10来构成。
实施例
接下来，制作与上述的实施方式4、7以及8相关的具有反馈线圈以及偏置线圈的结构的实施例样品，根据作为每耗电1mA时检测出的磁场的强度的检测效率，进行了评价。
以下，进行详细说明。
表1表示所制作的样品的详细情况以及所得到的检测效率的结果。
[表1]
“FB”意味着反馈线圈，“Bias”意味着偏置线圈，“NiFe”意味着磁轭层。
在表1中，表示各样品相对应的实施方式。但是，这表示最近的实施方式，并且应当注意，这并不意味着不满足表1记载的实施方式以外的实施方式的构成要件。
此外，“图”栏表示与各样品相同的结构的图，更具体而言，在“图”栏中记载了表示反馈线圈、偏置线圈、磁轭层(仅在被配置的情况下)的层叠顺序的图。
此外，在“图”栏中，将反馈线圈、偏置线圈、磁轭层(仅在被配置的情况下)之中位于最下侧(靠近磁阻效应元件10的一侧)的部分记载于左，将层叠的反馈线圈、偏置线圈、磁轭层以层叠顺序从左到右进行记载。
图29为表示实施例样品1的截面的截面图。图29的截面为相当于图22c的截面、即相当于图22b的10c-10c截面的截面。
利用图29来说明实施例样品的细节。以下所说明的尺寸均为设计值(目标值)，应注意，由于制造上的精度的问题，存在实际的尺寸在确认本发明的效果方面毫无问题的范围内与该设计值有一些偏差的可能性。
任一个样品都形成于由作为非磁性的硅构成的基板40上。具体地来说，在对基板40的表面进行氧化而形成的SiO2的绝缘层12上，配置了2个磁阻效应元件10。所使用的磁阻效应元件10是GMR感磁膜(SVGMR感磁膜)的SVGMR元件。此外，根据图29可知，2个磁阻效应元件10中的一个(图29的左侧)是在上述的SiO2的绝缘层12上还形成厚度为0.03μm的绝缘层12之后，形成在了该厚度为0.03μm的绝缘层12上。磁阻效应元件10的GMR感磁膜的宽度(X方向上的长度)Wg以各个Ls/Wg成为表1所记载的条件的方式适当选择，磁阻效应元件10的GMR感磁膜的长度(Y方向上的长度)根据宽度而选择长度，以使在所有的条件中电阻恒定。
在形成厚度为0.2μm的绝缘层12之后，还形成厚度为1.3μm的绝缘层12，以覆盖2个磁阻效应元件10。
然后，还在该绝缘层12上以表1的“结构”栏中所示的顺序设置了反馈线圈以及偏置线圈，在表1中有记载的情况下还设置磁轭层。
在任一个实施例样品中，反馈线圈均为7匝的平面线圈，在图29所示的截面上针对1各反馈线圈形成了7个电流线20。
电流线20的宽度Wp为4μm(宽度可通过例如计量俯视下的端部间的距离来测量)，相邻的电流线20间的距离d2为4μm，厚度为0.8μm。
因此，从第1电流线的外侧到上述第3电流线的外侧的长度Ls为20μm。
此外，在任一个实施例样品中，偏置线圈为16匝的平面线圈，电流线22的宽度为4μm，相邻的电流线22间的距离为4μm，厚度为0.8μm。
反馈线圈、偏置线圈以及配线通过溅射而形成了Al-Cu。
此外，在设置磁轭层的情况下，通过镀敷由Ni-Fe形成了宽度为52μm、长度为138μm、厚度为1μm的磁轭层。
将反馈线圈、偏置线圈、磁轭层中的任一个层叠，进而作为其他反馈线圈、偏置线圈、磁轭层的任一个的情况下，在其间设置了厚度为1.3μm的绝缘层12。此外，在反馈线圈、偏置线圈、磁轭层的任一个中的位于最上侧的一个上，还设置厚度为1.3μm的绝缘层12。
因此，在图29所示的样品1的情况下，在作为第1个反馈线圈的电流线的第1电流线20A上形成有厚度为1.3μm的绝缘层12，在该绝缘层12上形成有作为第2个反馈线圈的电流线的第2电流线20B。并且，在第2电流线20B上形成有绝缘膜12，在该绝缘层12上形成有偏置线圈的电流线22。另外，在电流线22上还形成有绝缘层12。
此外，在实施例样品中使用的绝缘层12是从SiO2膜、Al2O3膜、硬烤抗蚀剂中适当选择而形成的。
针对如上那样制作的实施例样品1～18中的每一个实施例样品，在流动着偏置电流的状态下，施加了磁场。将相对于磁场被线性输出的范围设为工作范围，进行了反馈所需的最大电流的测量。将所得到的最大反馈电流(表1的最大FB电流)示于表1中。
作为比较例样品，制作不满足Ls/Wg≤5的条件的样品，并与实施例进行了比较。将最大反馈电流(表1的最大FB电流)表示于表1中。
消耗电流的比较通过在工作范围内的反馈所需的电流量的检测效率来进行了比较。更具体地来说，采用以下的式子，工作范围的一半的磁场强度除以最大反馈电流而得到的值作为检测效率。
检测效率＝(工作范围/2)/最大反馈电流
如表1所示，相对于比较例，能够确认在本发明的实施例中反馈电流平均的检测效率变大，消耗电流变小。此外，可知通过设置磁轭层，还可进一步提高检测效率。
符号说明
10磁阻效应元件
12绝缘层
14、16磁轭层
20电流线
20A第1电流线
20B第2电流线
20C第3电流线
22偏置磁场施加用电流线
36、38中心线
70、72平面线圈
100、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240磁传感器

Claims (15)

1.一种磁传感器，其特征在于，具有：
在宽度方向上依次互相平行地配置且被串联地电连接的第1电流线、第2电流线以及第3电流线；和
磁阻效应元件，配置于该第2电流线的下部，沿着该第2电流线延伸的方向而延伸，通过在上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线中流动的电流所产生的感应磁场，电阻发生变化，
宽度方向上的从上述第1电流线的外侧到上述第3电流线的外侧为止的长度Ls和上述磁阻效应元件在宽度方向上的长度Wg满足下述(1)式：
Ls/Wg≤5(1)。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，
上述第2电流线在宽度方向上的长度Wp和上述磁阻效应元件在宽度方向上的长度Wg满足下述(2)式
Wp≤Wg(2)。
3.根据权利要求1或2所述的磁传感器，其特征在于，
配置多个上述磁阻效应元件。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的磁传感器，其特征在于，
上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线为平面线圈的一部分。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的磁传感器，其特征在于，
覆盖上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线的磁轭层被配置在该第1电流线、第2电流线以及第3电流线之上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的磁传感器，其特征在于，
上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线分别在上下方向上形成2层以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的磁传感器，其特征在于，还具有：
多个偏置磁场施加用电流线，在与上述第2电流线延伸的方向相垂直的方向上延伸，每个偏置磁场施加用电流线通过流动的电流所产生的感应磁场而向上述磁阻效应元件施加偏置磁场。
8.根据权利要求7所述的磁传感器，其特征在于，
多个上述偏置磁场施加用电流线被配置成比上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线更靠上部。
9.根据权利要求7所述的磁传感器，其特征在于，
多个上述偏置磁场施加用电流线被配置在上述第2电流线与上述磁阻效应元件之间。
10.根据权利要求7所述的磁传感器，其特征在于，
多个上述偏置磁场施加用电流线被配置成比上述第1电流线、第2电流线以及第3电流线更靠下部。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的磁传感器，其特征在于，
上述磁阻效应元件为自旋阀巨磁阻效应元件。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的磁传感器，其特征在于，还包括：
第4电流线，与上述第1电流线平行地延伸，并且被配置成比上述第1电流线更靠外侧；
第5电流线，与上述第3电流线平行地延伸，并且被配置成比上述第3电流线更靠外侧；
第1磁轭层，配置在上述第4电流线的下部，构成为包括软磁性材料，且不与上述第1～第5电流线以及上述磁阻效应元件电连接；和
第2磁轭层，配置在上述第5电流线的下部，构成为包括软磁性材料，且不与上述第1～第5电流线以及上述磁阻效应元件电连接。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的磁传感器，其特征在于，
配置2个以上的上述磁阻效应元件，该2个以上的磁阻效应元件被电连接成形成桥式电路。
14.根据权利要求13所述的磁传感器，其特征在于，
上述桥式电路为半桥电路。
15.根据权利要求13所述的磁传感器，其特征在于，
上述桥式电路为全桥电路。
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