CN108627782B - 磁传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁传感器,具备磁场转换部和磁场检测部。磁场转换部接受包含与Z方向平行的方向的输入磁场成分的输入磁场,产生包含与X方向平行的方向的输出磁场成分的输出磁场。磁场检测部接受输出磁场,生成与输入磁场成分对应的输出信号。磁场检测部包含第一磁检测元件和第二磁检测元件。当产生磁场转换部与磁场检测部的错位时,第一磁检测元件接受的输出磁场成分的部分的强度和第二磁检测元件接受的输出磁场成分的部分的强度的一方增加且另一方减少。
Description
技术领域
本发明涉及使用磁检测元件能够检测磁检测元件具有灵敏度的方向以外的方向的磁场的磁传感器。
背景技术
近年来,有时在手机等的移动体通信设备中装入地磁传感器。这种用途的地磁传感器中,要求小型且能够检测外部磁场的三维的方向。这种地磁传感器使用例如磁传感器实现。作为磁传感器,已知有使用了设置于基板上的多个磁检测元件的磁传感器。作为磁检测元件,例如使用磁阻效应元件。
设置于基板上的磁检测元件大多情况下以检测与基板的面平行的方向的磁场的方式构成。在使用磁传感器实现地磁传感器的情况下,需要能够检测与基板的面垂直的方向的磁场的磁传感器。
日本国专利申请公开2013-32989号公报中记载有一种磁传感器,使用检测与基板的面平行的方向的磁场的磁阻效应元件,能够检测与基板的面垂直的方向的磁场。该磁传感器具备将与基板的面垂直的方向的垂直磁场成分转换成与基板的面平行的方向的水平磁场成分,并将该水平磁场成分赋予给磁阻效应元件的软磁性体。
在如日本国专利申请公开2013-32989号公报所记载的磁传感器那样具备磁阻效应元件等的磁检测元件和将垂直磁场成分转换成水平磁场成分的软磁性体的磁传感器中,通过磁检测元件和软磁性体的错位,从垂直磁场成分向水平磁场成分的转换效率容易大幅变化,其结果,存在输出信号容易大幅变化的问题点。
此外,日本国专利申请公开2013-32989号公报中记载有一种技术,即使在软磁性体与磁阻效应元件间产生偏移,也能够缩小干扰灵敏度。日本国专利申请公开2013-32989号公报中记载了如下内容,干扰灵敏度是指向与灵敏度轴向平行的方向的干扰磁场的探测。另外,日本国专利申请公开2013-32989号公报中记载了如下内容,在现有的磁传感器中,特别是在相对于磁阻效应元件不进行磁场施加的状态下,也具有干扰灵敏度。但是,日本国专利申请公开2013-32989号公报中未考虑由于磁阻效应元件与软磁性体的错位,从垂直磁场成分向水平磁场成分的转换效率进行变化。另外,日本国专利申请公开2013-32989号公报所记载的技术中,难以抑制磁阻效应元件与软磁性体的错位所引起的上述转换效率的变化。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种磁传感器,能够使用磁检测元件,检测磁检测元件具有灵敏度的方向以外的方向的磁场,且能够抑制错位引起的输出信号的变化。
本发明的第一~第三观点提供一种磁传感器,其具备磁场转换部和磁场检测部。磁场转换部由软磁性体构成,接受包含与第一假想的直线平行的方向的输入磁场成分的输入磁场,产生输出磁场。磁场检测部接受输出磁场,生成与输入磁场成分对应的输出信号。输出磁场包含根据输入磁场成分进行变化的输出磁场成分,该输出磁场成分是与交叉于第一假想的直线的第二假想的直线平行的方向的输出磁场成分。
本发明的第一观点的磁传感器中,磁场转换部具有位于与第一假想的直线平行的方向的一方的端的端面。在与第一假想的直线交叉且包含第二假想的直线的假想的平面上存在第一元件配置区域和第二元件配置区域。将能够在假想的平面上垂直投影磁场转换部的端面的区域设为端面投影区域时,第一及第二元件配置区域各自仅存在于端面投影区域的内部和外部的一方。
将假想的平面内的任意点的输出磁场成分的强度相对于输入磁场成分的强度的比率设为该任意点的转换效率,且使任意点向与第二假想的直线平行的一方向移动时的、任意点的转换效率的变化量相对于任意点的位置的变化量的比率设为任意点的转换效率的斜率时,第一元件配置区域内的任意第一点的转换效率的斜率和第二元件配置区域内的任意第二点的转换效率的斜率的一方为正值,另一方为负值。
磁场检测部包含各自接受输出磁场成分的一部分的第一磁检测元件及第二磁检测元件。第一磁检测元件以不与第二元件配置区域交叉而与第一元件配置区域交叉的方式配置。第二磁检测元件以不与第一元件配置区域交叉而与第二元件配置区域交叉的方式配置。第一磁检测元件生成与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第一检测值。第二磁检测元件生成与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第二检测值。输出信号依赖于合成第一检测值和第二检测值而得到的合成值。
本发明的第一观点的磁传感器中,第一及第二磁检测元件各自也可以具有在正交于第二假想的直线的假想的平面上的第三假想的直线平行的方向上较长的形状。
另外,本发明的第一观点的磁传感器中,第一磁检测元件也可以是第一磁阻效应元件,第二磁检测元件也可以第二磁阻效应元件。在该情况下,第一检测值也可以是第一磁阻效应元件的电阻值,第二检测值也可以是第二磁阻效应元件的电阻值。另外,合成值也可以是第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件的合成电阻值。第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件也可以并联地连接,也可以串联地连接。
另外,本发明的第一观点的磁传感器中,第二假想的直线也可以与第一假想的直线正交。
另外,本发明的第一观点的磁传感器也可以还具备保持第一磁检测元件和第二磁检测元件的基板。
另外,本发明的第一观点的磁传感器中,将第一元件配置区域中与第一磁检测元件交叉的部分的重心设为第一重心,且将第二元件配置区域中与第二磁检测元件交叉的部分的重心设为第二重心时,第二重心的转换效率的斜率的绝对值相对于第一重心的转换效率的斜率的绝对值的比率也可以在0.48~2.1的范围内。
另外,本发明的第一观点的磁传感器中,第一元件配置区域也可以仅存在于端面投影区域的外部,第二元件配置区域仅存在于端面投影区域的内部。在该情况下,端面投影区域也可以具有位于第一元件配置区域与第二元件配置区域之间的端缘,即与第二假想的直线正交的端缘。
另外,本发明的第一观点的磁传感器中,磁场转换部也可以包含磁轭。磁轭也可以具有位于与第一假想的直线平行的方向的一方的端的磁轭端面。另外,端面投影区域也可以包含能够在假想的平面上垂直投影磁轭端面的磁轭端面投影区域。
在该情况下,第一元件配置区域和第二元件配置区域也可以仅存在于端面投影区域的外部,且夹持磁轭端面投影区域而位于与第二假想的直线平行的方向上的相互相反侧。
或,第一元件配置区域和第二元件配置区域也可以仅存在于磁轭端面投影区域的内部。另外,磁轭端面投影区域也可以具有位于与第二假想的直线平行的方向上的相互相反侧的端的第一端缘和第二端缘。第一元件配置区域也可以位于第一端缘与第二元件配置区域之间,第二元件配置区域也可以位于第二端缘与第一元件配置区域之间。
另外,本发明的第一观点的磁传感器中,磁场转换部也可以包含第一磁轭及第二磁轭。第一磁轭具有位于与第一假想的直线平行的方向的一方的端的第一磁轭端面。第二磁轭具有位于与第一假想的直线平行的方向的一方的端的第二磁轭端面。第一元件配置区域与第二磁轭端面相比更接近第一磁轭端面,第二元件配置区域与第一磁轭端面相比更接近第二磁轭端面。第一磁轭端面具有最接近第一元件配置区域的第一端缘。第二磁轭端面具有最接近第二元件配置区域的第二端缘。将第一元件配置区域内的第一点与第一端缘之间的距离设为第一距离,且将第二元件配置区域内的第二点与第二端缘之间的距离设为第二距离时,使第一点和第二点向与第二假想的直线平行的一方向变化时,第一距离和第二距离的一方减少,且另一方增加。
本发明的第二观点的磁传感器中,磁场检测部包含具有分别根据输入磁场成分变化的电阻值的第一电阻部及第二电阻部。第一电阻部和第二电阻部以串联地连接且进行通电的方式构成。输入磁场成分变化时,第一电阻部的电阻值和第二电阻部的电阻值的一方增加,且另一方减少。输出信号依赖于第一电阻部和第二电阻部的连接点的电位。第一及第二电阻部各自包含分别接受输出磁场成分的一部分的第一磁阻效应元件及第二磁阻效应元件。
本发明的第三观点的磁传感器中,磁场检测部包含具有电源端口、接地端口、第一输出端口、第二输出端口、具有分别根据输入磁场成分变化的电阻值的第一电阻部、第二电阻部、第三电阻部及第四电阻部。第一电阻部设置于电源端口与第一输出端口之间。第二电阻部设置于第一输出端口与接地端口之间。第三电阻部设置于电源端口与第二输出端口之间。第四电阻部设置于第二输出端口与接地端口之间。磁场检测部以向电源端口与接地端口之间通电的方式构成。输入磁场成分变化时,第一~第四电阻部各自的电阻值以如下方式变化,随着第一及第四电阻部的电阻值增加,第二及第三电阻部的电阻值减少,或随着第一及第四电阻部的电阻值减少,第二及第三电阻部的电阻值增加。输出信号依赖于第一输出端口与第二输出端口之间的电位差。第一~第四电阻部各自包含分别接受输出磁场成分的一部分的第一磁阻效应元件及第二磁阻效应元件。
本发明的第二及第三观点的磁传感器中,磁场转换部具有位于与第一假想的直线平行的方向的一方的端的端面。在与第一假想的直线交叉且包含第二假想的直线的假想的平面上存在第一元件配置区域和第二元件配置区域。将能够在假想的平面上垂直投影磁场转换部的端面的区域设为端面投影区域时,第一及第二元件配置区域各自仅存在于端面投影区域的内部和外部的一方。
将假想的平面内的任意点的输出磁场成分的强度相对于输入磁场成分的强度的比率设为该任意点的转换效率,且使任意点向与第二假想的直线平行的一方向移动时的、任意点的转换效率的变化量相对于任意点的位置的变化量的比率设为任意点的转换效率的斜率时,第一元件配置区域内的任意第一点的转换效率的斜率和第二元件配置区域内的任意第二点的转换效率的斜率的一方为正值,另一方为负值。
本发明的第二及第三观点的磁传感器中,第一磁阻效应元件以不与第二元件配置区域交叉,而与第一元件配置区域交叉的方式配置。第二磁阻效应元件以不与第一元件配置区域交叉,而与第二元件配置区域交叉的方式配置。第一磁阻效应元件具有与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第一电阻值。第二磁阻效应元件具有与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第二电阻值。第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件并联或串联地连接。
本发明的第一观点的磁传感器中,当产生磁场转换部与磁场检测部的错位时,第一磁检测元件接受的输出磁场成分的部分的强度和第二磁检测元件接受的输出磁场成分的部分的强度的一方增加且另一方减少。另外,本发明的第二及第三观点的磁传感器中,当产生磁场转换部与磁场检测部的错位时,第一磁阻效应元件接受的输出磁场成分的部分的强度和第二磁阻效应元件接受的输出磁场成分的部分的强度的一方增加且另一方减少。据此,根据本发明的第一~第三观点的磁传感器,能够使用磁检测元件,检测磁检测元件具有灵敏度的方向以外的方向的磁场,且能够抑制磁场转换部与磁场检测部的错位引起的输出信号的变化。
本发明的其它目的、特征及优点根据以下的说明将充分清晰。
附图说明
图1是示意性地表示本发明第一实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图2是表示本发明第一实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图;
图3是表示本发明第一实施方式的磁传感器的一部分的侧面图;
图4是表示本发明第一实施方式中的磁场检测部的电路结构的电路图;
图5是表示本发明第一实施方式的第一磁阻效应元件的立体图;
图6是表示包含本发明第一实施方式的磁传感器的磁传感器单元的立体图;
图7是表示本发明第一实施方式的磁轭与第一及第二磁检测元件的位置关系的说明图;
图8是表示本发明第一实施方式的第二假想的直线上的位置与转换效率的关系的一例的特性图;
图9是示意性地表示本发明第二实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图10是表示本发明第二实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图;
图11是示意性地表示本发明第三实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图12是表示本发明第三实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图;
图13是表示本发明第三实施方式的磁轭与第一及第二磁检测元件的位置关系的说明图;
图14是示意性地表示本发明第四实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图15是表示本发明第四实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图;
图16是表示本发明第四实施方式中的磁轭与第一及第二磁检测元件的位置关系的说明图;
图17是示意性地表示本发明第五实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图18是示意性地表示本发明第六实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图19是表示本发明第六实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图;
图20是表示本发明第六实施方式的磁轭与第一及第二磁检测元件的位置关系的说明图;
图21是示意性地表示本发明第七实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图22是示意性地表示本发明第八实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图23是表示本发明第八实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图;
图24是表示本发明第八实施方式的磁轭与第一及第二磁检测元件的位置关系的说明图;
图25是示意性地表示本发明的第九实施方式的磁传感器的结构的说明图;
图26是表示本发明第九实施方式中的磁轭与第一及第二磁检测元件的位置关系的说明图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下,参照附图详细地说明本发明的实施方式。首先,参照图6说明包含本发明第一实施方式的磁传感器的磁传感器单元的结构。图6是表示磁传感器单元100的立体图。磁传感器单元100具备:具有上表面101a的基板101、本实施方式的磁传感器1、与该磁传感器1不同的两个磁传感器2、3。磁传感器1~3以在基板101的上表面101a上排列成一列的方式配置。
在此,如图6所示,定义X方向、Y方向、Z方向。X方向、Y方向、Z方向相互正交。本实施方式中,将从磁传感器3朝向磁传感器1的方向设为X方向,将与基板101的上表面101a垂直的一方向设为Z方向。另外,将X方向的相反的方向设为-X方向,将Y方向的相反的方向设为-Y方向,将Z方向的相反的方向设为-Z方向。另外,以下,将相对于基准的位置处于Z方向的前方的位置称为“上方”,将相对于基准的位置处于“上方”的相反侧的位置称为“下方”。
本实施方式的磁传感器1以检测Z方向的磁场的方式构成。磁传感器2以检测Y方向的磁场的方式构成。磁传感器3以检测X方向的磁场的方式构成。
磁传感器单元100还具备以在X方向上排列的方式配置于基板101的上表面101a上的多个电极垫102。多个电极垫102与磁传感器1~3电连接。
接着,参照图1~图3详细地说明本实施方式的磁传感器1的结构。图1是示意性地表示磁传感器1的结构的说明图。图2是表示磁传感器1的一部分的分解立体图。图3是表示磁传感器1的一部分的侧面图。
在此,如下定义第一假想的直线Lz、第二假想的直线Lx、第三假想的直线Ly及假想的平面P。如图2所示,第一假想的直线Lz为与Z方向平行的直线。第二假想的直线Lx为与第一假想的直线Lz交叉的直线。本实施方式中,特别是第二假想的直线Lx为与第一假想的直线Lz正交,且与X方向平行的直线。假想的平面P为与第一假想的直线Lz交叉,且包含第二假想的直线Lx的平面。本实施方式中,特别是假想的平面P为XY平面。第三假想的直线Ly为与第二假想的直线Lx正交的假想的平面P上的直线。本实施方式中,特别是第三假想的直线Ly为与Y方向平行的直线。
与第一假想的直线Lz平行的方向包含Z方向和-Z方向。与第二假想的直线Lx平行的方向包含X方向和-X方向。与第三假想的直线Ly平行的方向包含Y方向和-Y方向。
如图1及图2所示,磁传感器1具备磁场转换部10和磁场检测部20。磁场转换部10由软磁性体构成,接受包含与第一假想的直线Lz平行的方向的输入磁场成分的输入磁场,产生输出磁场。磁场检测部20接受输出磁场,生成与输入磁场成分对应的输出信号。输出磁场包含与第二假想的直线Lx平行的方向的输出磁场成分即根据输入磁场成分变化的输出磁场成分。
本实施方式中,磁场转换部10为相互分离的多个要素的集合体。本实施方式中,特别是磁场转换部10包含多个磁轭11作为作为上述多个要素。多个磁轭11各自具有与第三假想的直线Ly平行的方向上较长的长方体形状。在后面,详细说明多个磁轭11的配置。
如图1所示,磁场检测部20包含分别具有根据输入磁场成分变化的电阻值的第一电阻部21、第二电阻部22、第三电阻部23及第四电阻部24。本实施方式中,第一电阻部21和第三电阻部23按照X方向依次排列。第二电阻部22和第四电阻部24处于从第一及第三电阻部21、23向-Y方向偏离的位置,并且按照X方向依次排列。
第一~第四电阻部21~24各自包含分别接受输出磁场成分的一部分的第一磁检测元件及第二磁检测元件。此外,第一~第四电阻部21~24为磁场检测部20的一部分,因此,也可以说磁场检测部20包含第一及第二磁检测元件。第一磁检测元件生成与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第一检测值。第二磁检测元件生成与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第二检测值。
本实施方式中,第一电阻部21包含多个第一磁检测元件21A及多个第二磁检测元件21B。第二电阻部22包含多个第一磁检测元件22A及多个第二磁检测元件22B。第三电阻部23包含多个第一磁检测元件23A及多个第二磁检测元件23B。第四电阻部24包含多个第一磁检测元件24A及多个第二磁检测元件24B。
以下,第一磁检测元件21A、22A、23A、24A中的任意的第一磁检测元件以符号20A表示,第二磁检测元件21B、22B、23B、24B中的任意的第二磁检测元件以符号20B表示。如图1及图2所示,第一及第二磁检测元件20A、20B各自具有与第三假想的直线Ly平行的方向上较长的形状。
另外,本实施方式中,第一~第四电阻部21~24各自包含多个磁检测元件列120。多个磁检测元件列120各自包含多个第一磁检测元件20A按照Y方向排列的第一部分和多个第二磁检测元件20B按照Y方向排列的第二部分。第一~第四电阻部21~24各自中,多个磁检测元件列120按照X方向排列。
第一电阻部21和第四电阻部24中,磁检测元件列120的第一部分和第二部分按照X方向依次排列。第二电阻部22和第三电阻部23中,磁检测元件列120的第一部分和第二部分按照-X方向依次排列。
磁传感器1还具备保持第一及第二磁检测元件20A、20B的基板和将第一及第二磁检测元件20A、20B电连接的配线层30。本实施方式中,图6所示的基板101兼作磁传感器1的上述基板。如图1所示,从Z方向观察的配线层30的整体的形状为蜿蜒形状。配线层30包含多个下部电极31和多个上部电极32。此外,图1中,省略下部电极31及上部电极32,仅表示配线层30的整体的形状。
多个下部电极31配置于图6所示的基板101的上表面101a上。第一及第二磁检测元件20A、20B配置于多个下部电极31上。本实施方式中,第一及第二磁检测元件20A、20B经由多个下部电极31,由基板101保持。多个上部电极32配置于第一及第二磁检测元件20A、20B上。多个磁轭11配置于多个上部电极32的上方。此外,图2中,将磁轭11及上部电极32在Z方向上离开磁检测元件20A、20B及下部电极31地描绘。图2中,虚线表示上部电极32的下表面的位置。此外,与其以后的说明中使用的图2同样的分解立体图中,磁轭及上部电极使用与图2相同的表达方式。在后面,详细说明第一及第二磁检测元件20A、20B与下部电极31及上部电极32的连接关系。
在此,参照图4说明磁场检测部20的电路结构。图4是表示磁场检测部20的电路结构的电路图。磁场检测部20还包含:电源端口V、接地端口G、第一输出端口E1、第二输出端口E2。第一电阻部21设置于电源端口V与第一输出端口E1之间。第二电阻部22设置于第一输出端口E1与接地端口G之间。第三电阻部23设置于电源端口V与第二输出端口E2之间。第四电阻部24设置于第二输出端口E2与接地端口G之间。
磁场检测部20以向电源端口V与接地端口G之间通电的方式构成。磁场检测部20内的第一电阻部21和第二电阻部22以串联地连接且通电的方式构成。磁场检测部20内的第三电阻部23和第四电阻部24也以串联地连接且通电的方式构成。电源端口V和接地端口G与图6所示的多个电极垫102中、对其之间施加预定大小的电源电压的两个电极垫102电连接。此外,第一及第二输出端口E1、E2与多个电极垫102中、其它两个电极垫102电连接。如后面进行的说明,磁场检测部20将依赖于第一输出端口E1与第二输出端口E2之间的电位差的信号作为输出信号进行生成。输出信号依赖于第一电阻部21与第二电阻部22的连接点即第一输出端口E1的电位,并且依赖于第三电阻部23与第四电阻部24的连接点的第二输出端口E2的电位。
接着,参照图2说明第一及第二磁检测元件20A、20B与下部电极31及上部电极32的连接关系。本实施方式中,第一磁检测元件20A为第一磁阻效应元件,第二磁检测元件20B为第二磁阻效应元件。以下,将第一磁检测元件20A均记载为第一磁阻效应元件20A,将第二磁检测元件20B均记载为第二磁阻效应元件20B。在此,以第一电阻部21或第四电阻部24的一个磁检测元件列120为例进行说明。图2中表示第一电阻部21或第四电阻部24的一个磁检测元件列120。
如图2所示,多个下部电极31各自具有Y方向上细长的形状。在Y方向上相邻的两个下部电极31之间形成有间隙。各下部电极31的上表面上中,在Y方向的两端各自的附近配置有X方向上相邻的一对第一及第二磁阻效应元件20A、20B。以下,将该一对第一及第二磁阻效应元件20A、20B称为元件对。第一及第四电阻部21、24中,构成一个元件对的第一及第二磁阻效应元件20A、20B按照X方向依次排列。
多个上部电极32各自将构成一个元件对的第一及第二磁阻效应元件20A、20B进行电连接。由此,构成一个元件对的第一及第二磁阻效应元件20A、20B并联地连接。另外,多个上部电极32各自配置于Y方向上相邻的两个下部电极31上且将相邻的两个元件对进行电连接。由此,多个元件对进行串联地连接。
第二电阻部22或第三电阻部23的一个磁检测元件列120中的、第一及第二磁检测元件20A、20B与下部电极31及上部电极32的连接关系与参照图2说明的连接关系基本相同。但是,第二及第三电阻部22、23中,构成一个元件对的第一及第二磁阻效应元件20A、20B按照-X方向依次排列。
配线层30还包含多个连接电极。多个连接电极以第一~第四电阻部21~24各自中、多个磁检测元件列120串联地连接的方式电连接多个下部电极31。通过这种结构,第一~第四电阻部21~24各自包含串联地连接的多个元件对。
接着,参照图2及图5,说明第一及第二磁阻效应元件20A、20B的结构的一例。图5是表示第一磁阻效应元件20A的立体图。该例中,第一磁阻效应元件20A包含:固定磁化方向的磁化固定层202、磁化方向根据输出磁场成分的方向及强度进行变化的磁性层即自由层204、配置于磁化固定层202与自由层204之间的非磁性层203、反铁磁性层201。反铁磁性层201、磁化固定层202、非磁性层203及自由层204从下部电极31侧依次叠层。反铁磁性层201由反铁磁性材料构成,在磁化固定层202之间产生交换耦合,并固定磁化固定层202的磁化方向。
第一磁阻效应元件20A也可以是TMR元件,也可以是GMR元件。TMR元件中,非磁性层203为隧道势垒层。GMR元件中,非磁性层203为非磁性导电层。
第一磁阻效应元件20A具有与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第一电阻值。第一电阻值根据自由层204的磁化方向相对于磁化固定层202的磁化方向构成的角度进行变化,该角度为0°时,第一电阻值成为最小值,角度为180°时,第一电阻值成为最大值。
第二磁阻效应元件20B的结构与第一磁阻效应元件20A的结构相同。因此,以下的说明中,对于第二磁阻效应元件20B的结构要素,使用与第一磁阻效应元件20A的结构要素相同的符号。第二磁阻效应元件20B具有与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第二电阻值。第二电阻值根据自由层204的磁化方向相对于磁化固定层202的磁化方向构成的角度进行变化,该角度为0°时,第二电阻值成为最小值,角度为180°时,第二电阻值成为最大值。
本实施方式中,第一磁阻效应元件20A的磁化固定层202的磁化方向和第二磁阻效应元件20B的磁化固定层202的磁化方向均为-X方向。图2中,带符号41的箭头表示第一磁阻效应元件20A的磁化固定层202的磁化方向,带符号42的箭头表示第二磁阻效应元件20B的磁化固定层202的磁化方向。
本实施方式中,如上述,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自具有在与第三假想的直线Ly平行的方向上较长的形状。由此,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自的自由层204具有易磁化轴方向成为与第三假想的直线Ly平行的方向的形状各向异性。因此,在不存在输出磁场成分的状态下,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自的自由层204的磁化方向成为与第三假想的直线Ly平行的方向。在存在输出磁场成分的情况下,根据输出磁场成分的方向及强度,自由层204的磁化方向进行变化。因此,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自中,自由层204的磁化方向相对于磁化固定层202的磁化方向构成的角度根据第一或第二磁阻效应元件20A、20B接受的输出磁场成分的部分的方向及强度进行变化。因此,第一及第二电阻值与输出磁场成分对应。
本实施方式中,构成一个元件对的第一及第二磁阻效应元件20A、20B接受的输出磁场成分各自的部分的方向相同。另外,第四电阻部24内的第一及第二磁阻效应元件24A、24B接受的输出磁场成分各自的部分的方向与第一电阻部21内的第一及第二磁阻效应元件21A、21B接受的输出磁场成分各自的部分的方向相同。另一方面,第二电阻部22内的第一及第二磁阻效应元件22A、22B接受的输出磁场成分的部分的方向和第三电阻部23内的第一及第二磁阻效应元件23A、23B接受的输出磁场成分的部分的方向与第一电阻部21内的第一及第二磁阻效应元件21A、21B接受的输出磁场成分的部分的方向相反。
在此,将第一磁阻效应元件20A的第一电阻值以记号Ra表示,将第二磁阻效应元件20B的第二电阻值以记号Rb表示,将构成一个元件对的第一及第二磁阻效应元件20A、20B的合成电阻值以记号Rc表示。合成电阻值Rc为RaRb/(Ra+Rb)。另外,当将第一~第四电阻部21~24各自的元件对的数设为n时,第一~第四电阻部21~24各自的电阻值为nRc=nRaRb/(Ra+Rb)。
第一电阻值Ra与第一磁检测元件20A的第一检测值进行对应。第二电阻值Rb与第二磁检测元件20B的第二检测值进行对应。合成电阻值Rc与所述合成值进行对应。如后面进行的说明,输入磁场成分变化时,第一及第二电阻值Ra、Rb及合成电阻值Rc变化,其结果,第一~第四电阻部21~24各自的电阻值变化。
此外,第一及第二磁阻效应元件20A、20B的结构不限于参照图2及图5说明的例子。例如,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自也可以是不包含反铁磁性层201的结构。该结构也可以是例如代替反铁磁性层201及磁化固定层202,而包含人工反铁磁性结构的磁化固定层的结构,人工反铁磁性结构的磁化固定层包含两个铁磁性层和配置于该两个铁磁性层之间的非磁性金属层。另外,第一及第二磁检测元件20A、20B也可以是霍尔元件、磁阻抗元件等检测磁阻效应元件以外的检测磁场的元件。
接着,说明磁轭11与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系。首先,参照图7说明限定第一磁检测元件20A的位置的第一元件配置区域和限定第二磁检测元件20B的位置的第二元件配置区域。图7是表示磁轭11与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系的说明图。图7中,记号P表示上述假想的平面。假想的平面P位于与第一及第二磁检测元件20A、20B交叉的位置。第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2存在于假想的平面P上。
磁场转换部10具有位于与第一假想的直线Lz平行的方向的一方的端的端面。本实施方式中,磁场转换部10的端面位于-Z方向的端。另外,如上述,磁场转换部10是相互分离的多个要素即多个磁轭11的集合体。磁场转换部10的端面包含相互分离的多个部分端面。多个部分端面是位于多个磁轭11各自的-Z方向的端的多个端面。
如图7所示,将能够在假想的平面P上垂直投影磁场转换部10的端面的区域设为端面投影区域R3。虽然未图示,但端面投影区域R3包含能够在假想的平面P上垂直投影多个部分端面的多个部分区域。第一及第二元件配置区域R1、R2各自仅存在于端面投影区域R3的内部和外部的一方。本实施方式中,第一元件配置区域R1仅存在于端面投影区域R3的外部。第二元件配置区域R2仅存在于端面投影区域R3的内部。第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2以不跨过端面投影区域R3的内部和外部的方式存在。
如图7所示,第一磁检测元件20A以不与第二元件配置区域R2交叉,而与第一元件配置区域R1交叉的方式配置。第二磁检测元件20B以不与第一元件配置区域R1交叉,而与第二元件配置区域R2交叉的方式配置。
本实施方式中,端面投影区域R3具有位于第一元件配置区域R1与第二元件配置区域R2之间的端缘,即与第二假想的直线Lx正交的端缘R3a。另外,本实施方式中,第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2相互接触。端面投影区域R3的端缘R3a与第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2的分界一致。
接着,说明一个磁轭11与第一及第二元件配置区域R1、R2的位置关系。如图1所示,磁场转换部10的多个磁轭11以从Z方向观察,与第一~第四电阻部21~24的多个磁检测元件列120的第二部分(多个第二磁阻效应元件20B)重合的方式配置。在此,以与第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120重合的一个磁轭11为例进行说明。图7中表示有第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120和磁轭11。
如图7所示,磁轭11具有位于与第一假想的直线Lz平行的方向的一方的端的磁轭端面11a。本实施方式中,磁轭端面11a位于磁轭11的-Z方向的端。磁轭端面11a为所述多个部分端面中的一个。端面投影区域R3包含能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面11a的磁轭端面投影区域R31。图7所示的与磁轭端面11a对应的磁轭端面投影区域R31为端面投影区域R3的上述多个部分区域中的一个。如图7所示,第一元件配置区域R1仅存在于磁轭端面投影区域R31的外部。第二元件配置区域R2仅存在于磁轭端面投影区域R31的内部。
另外,磁轭端面11a具有位于与第二假想的直线Lx平行的方向的两端的第一端缘11a1及第二端缘11a2、位于与第三假想的直线Ly平行的方向的两端的第三端缘11a3及第四端缘11a4。与第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120重合的磁轭11中,第一端缘11a1位于磁轭端面11a的-X方向的端,第二端缘11a2位于磁轭端面11a的X方向的端,第三端缘11a3位于磁轭端面11a的-Y方向的端,第四端缘11a4位于磁轭端面11a的Y方向的端。
磁轭端面投影区域R31具有与第二假想的直线Lx正交的第一端缘R31a。第一端缘R31a是能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面11a的第一端缘11a1的端缘。本实施方式中,第一端缘R31a与端面投影区域R3的端缘R3a一致。
此外,与第二电阻部22或第三电阻部23的磁检测元件列120重合的磁轭11、与第二电阻部22或第三电阻部23的第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系与参照图7说明的位置关系基本相同。但是,与第二电阻部22或第三电阻部23的磁检测元件列120重合的磁轭11中,第一端缘11a1位于磁轭端面11a的X方向的端,第二端缘11a2位于磁轭端面11a的-X方向的端。
接着,更详细地说明第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2。首先,将假想的平面P内的任意点的输出磁场成分的强度相对于输入磁场成分的强度的比率定义为该任意点的转换效率。图8是表示第二假想的直线Lx上的位置与转换效率的关系的一例的特性图。图8中特别表示与第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120重合的一个磁轭11所相关的转换效率。图8中,横轴表示第二假想的直线Lx上的位置,纵轴表示转换效率。图8中,将第二假想的直线Lx与磁轭端面投影区域R31的第一端缘R31a(参照图7)的交点设为横轴的原点,将位于比原点靠-X方向的前方的位置以负值表示,将比原点靠X方向的前方的位置以正值表示。
在此,将使任意点向与第二假想的直线Lx平行的一方向移动时的、任意点的转换效率的变化量相对于任意点的位置的变化量的比率设为任意点的转换效率的斜率。第一元件配置区域R1内的任意第一点的转换效率的斜率和第二元件配置区域R2内的任意第二点的转换效率的斜率的一方为正值,另一方为负值。图8中,带符号51的虚线的直线表示第一元件配置区域R1内的某点的转换效率的斜率。另外,带符号52的虚线的直线表示第二元件配置区域R2内的某点的转换效率的斜率。本实施方式中,与上述第二假想的直线Lx平行的一方向设为X方向。在该情况下,第一元件配置区域R1内的任意第一点的转换效率的斜率(例如带符号51的虚线的直线的斜率)成为正值,第二元件配置区域R2内的任意第二点的转换效率的斜率(例如带符号52的虚线的直线的斜率)成为负值。
另外,如图7所示,将第一元件配置区域R1中与第一磁检测元件20A交叉的部分的重心设为第一重心C1,将第二元件配置区域R2中与第二磁检测元件20B交叉的部分的重心设为第二重心C2。第二重心C2的转换效率的斜率的绝对值相对于第一重心C1的转换效率的斜率的绝对值的比率优选在0.48~2.1的范围内。
此外,如图8所示,转换效率在横轴的原点的附近成为最大。如上述,横轴的原点为第二假想的直线与磁轭端面投影区域R31的第一端缘R31a的交点,第一端缘R31a为能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面11a的第一端缘11a1的端缘。图8表示随着假想的平面P上的磁轭11的附近的任意点与第一端缘11a1之间的距离减少,任意点的转换效率增加,随着该距离增加,任意点的转换效率减少。
接着,说明由第一~第四电阻部21~24的电阻值和磁场检测部20生成的输出信号。本实施方式中,在不存在输出磁场成分的状态下,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自的自由层204的磁化方向成为与第三假想的直线Ly平行的方向。在输入磁场成分的方向为Z方向的情况下,第一及第四电阻部21、24内的第一及第二磁阻效应元件20A、20B接受的输出磁场成分的部分的方向成为X方向,第二及第三电阻部22、23内的第一及第二磁阻效应元件20A、20B接受的输出磁场成分的部分的方向成为-X方向。在该情况下,第一及第四电阻部21、24内的第一及第二磁阻效应元件20A、20B的自由层204的磁化方向从与第三假想的直线Ly平行的方向朝向X方向倾斜。其结果,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb增加,第一及第四电阻部21、24的电阻值也增加。第二及第三电阻部22、23内的第一及第二磁阻效应元件20A、20B的自由层204的磁化方向从与第三假想的直线Ly平行的方向朝向-X方向倾斜。其结果,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb减少,第二及第三电阻部22、23的电阻值也减少。
就输出磁场成分的部分的方向和第一~第四电阻部21~24的电阻值的变化而言,输入磁场成分的方向为-Z方向的情况与上述的输入磁场成分的方向为Z方向的情况相反。
第一及第二电阻值Ra、Rb的变化量分别依赖于第一及第二磁阻效应元件20A、20B接受的输出磁场成分的部分的强度。输出磁场成分的它们的部分的强度变大时,第一及第二电阻值Ra、Rb的增加量或其减少量分别向变大的方向变化。输出磁场成分的它们的部分的强度变小时,第一及第二电阻值Ra、Rb的增加量或其减少量分别向变小的方向变化。输出磁场成分的强度依赖于输入磁场成分的强度。
这样,输入磁场成分的方向和强度变化时,第一~第四电阻部21~24各自的电阻值以如下方式变化,第一及第四电阻部21、24的电阻值增加并且第二及第三电阻部22、23的电阻值减少,或者,第一及第四电阻部21、24的电阻值减少并且第二及第三电阻部22、23的电阻值增加。由此,图4所示的第一输出端口E1与第二输出端口E2之间的电位差变化。磁场检测部20将依赖于第一输出端口E1与第二输出端口E2之间的电位差的信号设为输出信号进行生成。
此外,如上述,第一及第二电阻值Ra、Rb变化时,合成电阻值Rc也进行变化。第一~第四电阻部21~24各自的电阻值依赖于合成电阻值Rc,因此,可以说输出信号也依赖于合成电阻值Rc。
接着,说明本实施方式的磁传感器1的作用及效果。首先,说明比较例的磁传感器。比较例的磁传感器包含串联地连接的多个磁检测元件,来代替本实施方式的第一及第二磁检测元件20A、20B。比较例中,所有的磁检测元件以与端面投影区域R3的端缘R3a(参照图7)交叉的方式,跨过端面投影区域R3的内部和外部进行配置。
比较例中,所有的磁检测元件以例如设计上、假想的平面P中与磁检测元件交叉的部分的重心与端面投影区域R3的端缘R3a一致的方式配置。在该情况下,当产生磁场转换部10与磁场检测部20的错位时,上述重心成为从端面投影区域R3的端缘R3a偏离的位置。在磁轭11的转换效率为图8所示的例子的情况下,上述重心向-X方向偏离0.5μm时,转换效率降低约15%。这样,比较例的磁传感器中,当产生磁场转换部10与磁场检测部20的错位时,转换效率大幅变化,其结果,输出信号大幅变化。
与之相对,本实施方式中,第一磁检测元件20A以不与第二元件配置区域R2交叉,而与第一元件配置区域R1交叉的方式配置。第二磁检测元件20B以不与第一元件配置区域R1交叉,且与第二元件配置区域R2交叉的方式配置。第一及第二元件配置区域R1、R2各自仅存在于端面投影区域R3的内部和外部的一方。本实施方式中,特别是第一元件配置区域R1仅存在于端面投影区域R3的外部,第二元件配置区域R2仅存在于端面投影区域R3的内部。
在此,考虑将图7所示的第一重心C1设为第一元件配置区域R1内的第一点,且将图7所示的第二重心C2设为第二元件配置区域R2内的第二点的情况。另外,将第一点与磁轭11的磁轭端面11a的第一端缘11a1之间的距离设为第一距离,且将第二点与第一端缘11a1之间的距离设为第二距离。当产生磁场转换部10与磁场检测部20的错位时,第一距离和第二距离进行变化。
当使第一点和第二点向与第二假想的直线Lx平行的一方向变化时,第一距离和第二距离的一方减少,另一方进行增加。当第一距离减少时,第一点的转换效率增加,其结果,第一点的输出磁场成分的强度增加。当第一距离增加时,第一点的转换效率减少,其结果,第一点的输出磁场成分的强度减少。当第二距离减少时,第二点的转换效率增加,其结果,第二点的输出磁场成分的强度增加。当第二距离增加时,第二点的转换效率减少,其结果,第二点的输出磁场成分的强度减少。
例如,第一及第四电阻部21、24中,当使第一点和第二点向X方向变化时,第一距离减少,第二距离增加。其结果,第一点的转换效率和输出磁场成分的强度增加,第二点的转换效率和输出磁场成分的强度减少。另外,当使第一点和第二点向-X方向变化时,第一距离增加,第二距离减少。其结果,第一点的转换效率和输出磁场成分的强度减少,第二点的转换效率和输出磁场成分的强度增加。即使在它们的任一情况下,以第一及第四电阻部21、24各自的整体观察时,与比较例相比,错位所引起的转换效率的变化量和输出磁场成分的强度的变化量变小,其结果,错位所引起的第一及第四电阻部21、24的电阻值的变化量也变小。
上述的关于第一及第四电阻部21、24的说明也适用于第二及第三电阻部22、23。此外,第二及第三电阻部22、23中,当使第一点和第二点向X方向变化时,第一距离增加,第二距离减少。另外,当使第一点和第二点向-X方向变化时,第一距离减少,第二距离增加。
由于以上,根据本实施方式,能够抑制错位引起的输出信号的变化。
但是,为了缩小错位所引起的第一~第四电阻部21、22、23、24各自的电阻值的变化量,优选第一重心C1的转换效率的斜率的绝对值和第二重心C2的转换效率的斜率的绝对值接近。从该观点来看,第二重心C2的转换效率的斜率的绝对值相对于第一重心C1的转换效率的斜率的绝对值的比率更优选为0.83~1.20的范围内。
在此,日本国专利申请公开2013-32989号公报所记载的技术中,对难以抑制磁阻效应元件与软磁性体的错位所引起的转换效率的变化的原因进行说明。日本国专利申请公开2013-32989号公报中,所有的磁阻效应元件以如下方式配置,磁阻效应元件的中心位于相当于端面投影区域R3的软磁性体的端面投影区域的外部,且磁阻效应元件的整体跨过软磁性体的端面投影区域的内部和外部。日本国专利申请公开2013-32989号公报中,两个磁阻效应元件串联地连接而构成元件组。当产生磁阻效应元件与软磁性体的错位时,构成元件组的两个磁阻效应元件的一方的中心远离端面投影区域的内部和外部的分界,构成元件组的两个磁阻效应元件的另一方的中心接近端面投影区域的内部和外部的分界。在该情况下,中心远离端面投影区域的内部和外部的分界的磁阻效应元件中,转换效率的减少量较大,磁阻效应元件的中心接近投影区域的内部和外部的分界的磁阻效应元件中,转换效率的增加量较小。因此,日本国专利申请公开2013-32989号公报所记载的技术中,在产生磁阻效应元件与软磁性体的错位时,元件组的转换效率的变化量变大。
接着,简单地说明图6所示的磁传感器单元100的磁传感器2、3的结构。磁传感器2、3的结构与本实施方式的磁传感器1的结构基本相同。但是,磁传感器2、3中,未设置磁场转换部10。磁传感器2以检测Y方向的磁场的方式构成。具体而言,例如,磁传感器2中,将第一及第四电阻部21、24所包含的第一及第二磁检测元件20A、20B的磁化固定层202的磁化方向设为Y方向,将磁传感器2的第二及第三电阻部22、23所包含的第一及第二磁检测元件20A、20B的磁化固定层202的磁化方向设为-Y方向。
另外,磁传感器3以检测X方向的磁场的方式构成。具体而言,例如,磁传感器3中,将第一及第四电阻部21、24所包含的第一及第二磁检测元件20A、20B的磁化固定层202的磁化方向设为X方向,将磁传感器3的第二及第三电阻部22、23所包含的第一及第二磁检测元件20A、20B的磁化固定层202的磁化方向设为-X方向。
[第二实施方式]
接着,说明本发明的第二实施方式。首先,参照图9及图10说明本实施方式的磁传感器的结构。图9是示意性地表示本实施方式的磁传感器的结构的说明图。图10是表示本实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图。本实施方式的磁传感器1在以下的点与第一实施方式不同。本实施方式的磁传感器1具备配线层130来代替第一实施方式的配线层30。配线层130将第一及第二磁检测元件20A、20B进行电连接。从Z方向观察的配线层130的整体的形状为蜿蜒形状。配线层130包含多个下部电极131和多个上部电极132。此外,图9中,省略下部电极131及上部电极132,仅表示有配线层130的整体的形状。
多个下部电极131配置于第一实施方式的图6所示的基板101的上表面101a上。本实施方式中,第一及第二磁检测元件20A、20B配置于多个下部电极131上。多个上部电极132配置于第一及第二磁检测元件20A、20B上。本实施方式中,多个磁轭11配置于多个上部电极132的上方。
本实施方式中,第一磁检测元件20A为第一磁阻效应元件,第二磁检测元件20B为第二磁阻效应元件。以下,将第一磁检测元件20A均记载为第一磁阻效应元件20A,将第二磁检测元件20B均记载为第二磁阻效应元件20B。以下,说明第一及第二磁检测元件20A、20B与下部电极131及上部电极132的连接关系。在此,以第一电阻部21或第四电阻部24的一个磁检测元件列120为例进行说明。图10中表示有第一电阻部21或第四电阻部24的一个磁检测元件列120。
如图10所示,多个下部电极131包含多个第一电极131A和多个第二电极131B。第一及第二电极131A、131B各自具有Y方向上细长的形状。在Y方向上相邻的两个第一电极131A之间形成有间隙。各第一电极131A的上表面上中,在Y方向的两端的附近配置有两个第一磁阻效应元件20A。另外,在Y方向上相邻的两个第二电极131B之间形成有间隙。各第二电极131B的上表面上,在Y方向的两端的附近配置有两个第二磁阻效应元件20B。
另外,如图10所示,多个上部电极132包含多个第三电极132A和多个第四电极132B。多个第三电极132A各自配置于Y方向上相邻的两个第一电极131A上且将相邻的两个第一磁阻效应元件20A电连接。多个第四电极132B各自配置于Y方向上相邻的两个第二电极131B上且将相邻的两个第二磁阻效应元件20B电连接。
第二电阻部22或第三电阻部23的一个磁检测元件列120中的、第一及第二磁检测元件20A、20B与下部电极131及上部电极132的连接关系与参照图10说明的连接关系基本相同。
配线层130还包含多个第一连接电极和多个第二连接电极。第一连接电极以多个磁检测元件列120各自中第一部分和第二部分串联地连接的方式,将第一电极131A和第二电极131B电连接。第二连接电极以第一~第四电阻部21~24各自中多个磁检测元件列120串联地连接的方式,将第一电极131A和第二电极131B电连接。通过这种结构,第一~第四电阻部21~24各自包含串联地连接的多个第一磁阻效应元件20A及多个第二磁阻效应元件20B。
本实施方式中,第一~第四电阻部21~24各自中串联地连接的第一及第二磁阻效应元件20A、20B分别接受的输出磁场成分的部分的方向相同。
在此,将第一~第四电阻部21~24各自所包含的多个第一磁阻效应元件20A的数设为n。第一~第四电阻部21~24各自所包含的多个第二磁阻效应元件20B的数也为n。在该情况下,将第一磁阻效应元件20A的第一电阻值以记号Ra表示,将第二磁阻效应元件20B的第二电阻值以记号Rb表示时,第一~第四电阻部21~24各自的电阻值为n(Ra+Rb)。
本实施方式中的其它的结构、作用及效果与第一实施方式一样。
[第三实施方式]
接着,说明本发明的第三实施方式。首先,参照图11及图12,说明本实施方式的磁传感器的结构。图11是示意性地表示本实施方式的磁传感器的结构的说明图。图12是表示本实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图。本实施方式的磁传感器1在以下的点与第一实施方式不同。本实施方式中,磁场检测部20的第一~第四电阻部21~24各自包含一个磁检测元件列220,来代替第一实施方式中的多个磁检测元件列120。
磁检测元件列220包含多个第一磁检测元件20A按照Y方向排列的第一部分和多个第二磁检测元件20B按照Y方向排列的第二部分。第一电阻部21和第二电阻部22中,磁检测元件列220的第一部分和第二部分按照X方向依次排列。第三电阻部23和第四电阻部24中,磁检测元件列220的第一部分和第二部分按照-X方向依次排列。
另外,本实施方式中,磁场转换部10包含两个磁轭12,来代替第一实施方式中的多个磁轭11。两个磁轭12各自具有与第三假想的直线Ly平行的方向上较长的长方体形状。两个磁轭12中的一方以与第一及第三电阻部21、23的磁检测元件列220的第二部分重合的方式配置。两个磁轭12中的另一方以与第二及第四电阻部22、24的磁检测元件列220的第二部分重合的方式配置。另外,两个磁轭12按照Y方向排列。
另外,本实施方式中,磁场检测部20的第一及第三电阻部21、23所包含的第一及第二磁检测元件20A、20B即第一及第二磁阻效应元件20A、20B的磁化固定层202(参照图5)的磁化方向为-X方向。磁场检测部20的第二及第四电阻部22、24所包含的第一及第二磁检测元件20A、20B即第一及第二磁阻效应元件20A、20B的磁化固定层202的磁化方向为X方向。图12中,带符号41的箭头表示第一及第三电阻部21、23所包含的第一磁阻效应元件20A的磁化固定层202的磁化方向,带符号42的箭头表示第一及第三电阻部21、23所包含的第二磁阻效应元件20B的磁化固定层202的磁化方向。
本实施方式中,第二电阻部22内的第一及第二磁阻效应元件22A、22B接受的输出磁场成分的部分的方向与第一电阻部21内的第一及第二磁阻效应元件21A、21B接受的输出磁场成分的部分的方向相同。另一方面,第三电阻部23内的第一及第二磁阻效应元件23A、23B接受的输出磁场成分的部分的方向和第四电阻部24内的第一及第二磁阻效应元件24A、24B接受的输出磁场成分的部分的方向与第一电阻部21内的第一及第二磁阻效应元件21A、21B接受的输出磁场成分的部分的方向相反。
接着,参照图13说明磁轭12与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系。图13是表示磁轭12与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系的说明图。在此,以与第一电阻部21的磁检测元件列220及第三电阻部23的磁检测元件列220重合的磁轭12为例进行说明。图13中表示第一电阻部21的磁检测元件列220及第三电阻部23的磁检测元件列220和磁轭12。
如图13所示,磁轭12具有位于与第一假想的直线Lz平行的方向的一方的端的磁轭端面12a。本实施方式中,磁轭端面12a位于磁轭12的-Z方向的端。如第一实施方式中进行的说明那样,端面投影区域R3是能够在假想的平面P上垂直投影磁场转换部10的端面的区域。端面投影区域R3包含能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面12a的磁轭端面投影区域R32。在此,将第一元件配置区域R1中、限定第一电阻部21的第一磁检测元件21A的位置的部分称为第一元件配置区域R11,将限定第三电阻部23的第一磁检测元件23A的位置的部分称为第一元件配置区域R13。另外,将第二元件配置区域R2中、限定第一电阻部21的第二磁检测元件21B的位置的部分称为第二元件配置区域R21,将限定第三电阻部23的第二磁检测元件23B的位置的部分称为第二元件配置区域R23。如图13所示,第一元件配置区域R11、R13仅存在于磁轭端面投影区域R32的外部。第二元件配置区域R21、R23仅存在于磁轭端面投影区域R32的内部。
另外,磁轭端面12a具有:位于与第二假想的直线Lx平行的方向的两端的第一端缘12a1及第二端缘12a2、位于与第三假想的直线Ly平行的方向的两端的第三端缘12a3及第四端缘12a4。第一端缘12a1位于磁轭端面12a的-X方向的端,第二端缘12a2位于磁轭端面12a的X方向的端,第三端缘12a3位于磁轭端面12a的-Y方向的端,第四端缘12a4位于磁轭端面12a的Y方向的端。
磁轭端面投影区域R32具有位于与第二假想的直线Lx平行的方向上的相互相反侧的端的第一端缘R32a和第二端缘R32b。第一端缘R32a位于磁轭端面投影区域R32的-X方向的端。第二端缘R32b位于磁轭端面投影区域R32的X方向的端。第一端缘R32a是能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面12a的第一端缘12a1的端缘。第二端缘R32b是能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面12a的第二端缘12a2的端缘。
第一端缘R32a与端面投影区域R3的端缘R3a一致。端面投影区域R3还具有与第二假想的直线Lx正交的端缘R3b。磁轭端面投影区域R32的第二端缘R32b与端面投影区域R3的端缘R3b一致。
本实施方式中,第一元件配置区域R11和第二元件配置区域R21相互接触。端面投影区域R3的端缘R3a及磁轭端面投影区域R32的第一端缘R32a与第一元件配置区域R11和第二元件配置区域R21的分界一致。另外,本实施方式中,第一元件配置区域R13和第二元件配置区域R23相互接触。端面投影区域R3的端缘R3b及磁轭端面投影区域R32的第二端缘R32b与第一元件配置区域R13和第二元件配置区域R23的分界一致。
第一磁检测元件21A以不与第二元件配置区域R21交叉,而与第一元件配置区域R11交叉的方式配置。第二磁检测元件21B以不与第一元件配置区域R11交叉,而与第二元件配置区域R21交叉的方式配置。
第一磁检测元件23A以不与第二元件配置区域R23交叉,而与第一元件配置区域R13交叉的方式配置。第二磁检测元件23B以不与第一元件配置区域R13交叉,而与第二元件配置区域R23交叉的方式配置。
磁轭12与磁检测元件22A、22B、24A、24B的位置关系与参照图13说明的位置关系基本一样。在此,将第一元件配置区域R1中、限定第二电阻部22的第一磁检测元件22A的位置的部分称为第一元件配置区域R12,将限定第四电阻部24的第一磁检测元件24A的位置的部分称为第一元件配置区域R14。另外,将第二元件配置区域R2中、限定第三电阻部23的第二磁检测元件23B的位置的部分称为第二元件配置区域R23,将限定第四电阻部24的第二磁检测元件24B的位置的部分称为第二元件配置区域R24。如果将参照图13说明的位置关系的说明中的磁检测元件21A、21B、23A、23B及元件配置区域R11、R21、R13、R23置换成磁检测元件22A、22B,24A、24B及元件配置区域R12、R22、R14、R24,则成为磁轭12与磁检测元件22A、22B、24A、24B的位置关系的说明。
接着,说明本实施方式中的第一~第四电阻部21~24的电阻值。以下,将第一磁阻效应元件20A的第一电阻值以记号Ra表示,将第二磁阻效应元件20B的第二电阻值以记号Rb表示。如第一实施方式中进行的说明那样,在不存在输出磁场成分的状态下,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自的自由层204(参照图5)的磁化方向成为与第三假想的直线Ly平行的方向。在输入磁场成分的方向为Z方向的情况下,第一及第二电阻部21、22内的第一及第二磁阻效应元件20A、20B接受的输出磁场成分各自的部分的方向成为X方向,第三及第四电阻部23、24内的第一及第二磁阻效应元件20A、20B接受的输出磁场成分各自的部分的方向成为-X方向。在该情况下,第一电阻部21中,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb增加,第一电阻部21的电阻值也增加。第二电阻部22中,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb减少,第二电阻部22的电阻值也减少。第三电阻部23中,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb减少,第三电阻部23的电阻值也减少。第四电阻部24中,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb增加,第四电阻部24的电阻值也增加。
就输出磁场成分的部分的方向和第一~第四电阻部21~24的电阻值的变化而言,输入磁场成分的方向为-Z方向的情况与上述的输入磁场成分的方向为Z方向的情况相反。
本实施方式中的其它的结构、作用及效果与第一实施方式一样。
[第四实施方式]
接着,说明本发明的第四实施方式。首先,参照图14及图15说明本实施方式的磁传感器的结构。图14是示意性地表示本实施方式的磁传感器的结构的说明图。图15是表示本实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图。
本实施方式的磁传感器1在以下的点与第一实施方式不同。本实施方式中,第二磁阻效应元件20B的磁化固定层202(参照图5)的磁化方向为X方向。此外,第一磁阻效应元件20A的磁化固定层202的磁化方向与第一实施方式一样,为-X方向。图15中,带符号41的箭头表示第一磁阻效应元件20A的磁化固定层202的磁化方向,带符号42的箭头表示第二磁阻效应元件20B的磁化固定层202的磁化方向。
另外,本实施方式中,磁场转换部10的磁轭11与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系与第一实施方式不同。以下,参照图14及图16,说明磁轭11与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系。图16是表示磁轭11与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系的说明图。
图14所示,多个磁轭11以从Z方向观察与第一~第四电阻部21~24的多个磁检测元件列120的第一部分(多个第一磁检测元件20A)及第二部分(多个第二磁检测元件20B)不重合的方式配置。在此,以第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120与磁轭11的位置关系为例进行说明。图16中表示有第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120和磁轭11。
如第一实施方式中进行的说明那样,第一元件配置区域R1是限定第一磁检测元件20A的位置的区域,第二元件配置区域R2是限定第二磁检测元件20B的位置的区域,端面投影区域R3是能够在假想的平面P上垂直投影磁场转换部10的端面的区域,磁轭端面投影区域R31是能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面11a的区域。如图16所示,本实施方式中,第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2仅存在于端面投影区域R3的外部,且夹持磁轭端面投影区域R31而位于与第二假想的直线Lx平行的方向上的相互相反侧。
另外,如第一实施方式中进行的说明那样,磁轭端面投影区域R31具有第一端缘R31a。磁轭端面投影区域R31还具有与第二假想的直线Lx正交的第二端缘R31b。第一端缘R31a和第二端缘R31b位于磁轭端面投影区域R31的、与第二假想的直线平行的方向上的相互相反侧的端。第一端缘R31a位于磁轭端面投影区域R31的-X方向的端。第二端缘R31b位于磁轭端面投影区域R31的X方向的端。第二端缘R31b是能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面11a的第二端缘11a2的端缘。
第一端缘R31a与端面投影区域R3的端缘R3a一致。端面投影区域R3还具有位于第一元件配置区域R1与第二元件配置区域R2之间的端缘,即与第二假想的直线Lx正交的端缘R3b。磁轭端面投影区域R31的第二端缘R31b与端面投影区域R3的端缘R3b一致。
第一元件配置区域R1与磁轭端面投影区域R31的第一端缘R31a接触。第二元件配置区域R2与磁轭端面投影区域R31的第二端缘R31b接触。
第一磁检测元件20A以不与第二元件配置区域R2交叉,而与第一元件配置区域R1交叉的方式配置。第二磁检测元件20B以不与第一元件配置区域R1交叉,且与第二元件配置区域R2交叉的方式配置。
此外,第二电阻部22或第三电阻部23的第一及第二磁检测元件20A、20B与磁轭11的位置关系与参照图16说明的位置关系基本相同。但是,与第二及第三电阻部22、23关联的磁轭11中,第一端缘11a1位于磁轭端面11a的X方向的端,第二端缘11a2位于磁轭端面11a的-X方向的端。另外,能够在假想的平面P上垂直投影该磁轭11的磁轭端面11a的磁轭端面投影区域R31中,第一端缘R31a位于磁轭端面投影区域R31的X方向的端,第二端缘R31b位于磁轭端面投影区域R31的-X方向的端。
在此,说明本实施方式中的输出磁场成分的方向。本实施方式中,构成一个元件对的第一及第二磁检测元件20A、20B分别接受的输出磁场成分的部分的方向为相互相反方向。另外,第一磁检测元件24A接受的输出磁场成分的部分的方向与第一磁检测元件21A接受的输出磁场成分的部分的方向相同,第二磁检测元件24B接受的输出磁场成分的部分的方向与第二磁检测元件21B接受的输出磁场成分的部分的方向相同。另一方面,第一磁检测元件22A、23A接受的输出磁场成分的部分的方向与第一磁检测元件21A接受的输出磁场成分的部分的方向相反,第二磁检测元件22B、23B接受的输出磁场成分的部分的方向与第二磁检测元件21B接受的输出磁场成分的部分的方向相反。
接着,说明本实施方式中的第一~第四电阻部21~24的电阻值。以下,将第一磁阻效应元件20A的第一电阻值以记号Ra表示,将第二磁阻效应元件20B的第二电阻值以记号Rb表示。如第一实施方式中进行的说明那样,在不存在输出磁场成分的状态下,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自的自由层204(参照图5)的磁化方向成为与第三假想的直线Ly平行的方向。在输入磁场成分的方向为Z方向的情况下,第一及第四电阻部21、24内的第一磁阻效应元件20A以及第二及第三电阻部22、23内的第二磁阻效应元件20B接受的输出磁场成分各自的部分的方向成为X方向,第一及第四电阻部21、24内的第二磁阻效应元件20B以及第二及第三电阻部22、23内的第一磁阻效应元件20A接受的输出磁场成分各自的部分的方向成为-X方向。在该情况下,第一及第四电阻部21、24中,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb增加,第一及第四电阻部21、24的电阻值也增加。第二及第三电阻部22、23中,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb减少,第二及第三电阻部22、23的电阻值也减少。
就输出磁场成分的部分的方向和第一~第四电阻部21~24的电阻值的变化而言,输入磁场成分的方向为-Z方向的情况与上述的输入磁场成分的方向为Z方向的情况相反。
本实施方式的磁传感器1也可以具备第二实施方式中说明的配线层130来代替配线层30。本实施方式中的其它的结构、作用及效果与第一或第二实施方式一样。
[第五实施方式]
接着,参照图17说明本发明的第五实施方式。图17是示意性地表示本实施方式的磁传感器的结构的说明图。本实施方式的磁传感器1在以下的点与第四实施方式不同。本实施方式的磁传感器1中,未设置第四实施方式中的第三及第四电阻部23、24。另外,磁场检测部20包含一个输出端口E,来代替第四实施方式中的第一及第二输出端口E1、E2。
本实施方式中,第一电阻部21和第二电阻部22以串联地连接且进行通电的方式构成。具体而言,第一电阻部21和第二电阻部22在电源端口V与接地端口G之间依次设置。第一电阻部21与第二电阻部22的连接点与输出端口E电连接。
依赖于输入磁场成分的第一电阻部21的电阻值和第二电阻部22的电阻值的变化的方式与第四实施方式一样。即,当输入磁场成分变化时,第一电阻部21的电阻值和第二电阻部22的电阻值的一方增加,另一方减少。由此,第一电阻部21与第二电阻部22的连接点的电位变化。磁场检测部20将依赖于第一电阻部21与第二电阻部22的连接点即输出端口E的电位的信号作为输出信号进行生成。
另外,本实施方式中,磁场检测部20的第一及第二电阻部21、22各自包含第三实施方式中说明的一个磁检测元件列220,来代替第四实施方式中的多个磁检测元件列120。磁检测元件列220包含多个第一磁检测元件20A按照Y方向排列的第一部分、和多个第二磁检测元件20B按照Y方向排列的第二部分。第一电阻部21中,磁检测元件列220的第一部分和第二部分按照X方向依次排列。第二电阻部22中,磁检测元件列220的第一部分和第二部分按照-X方向依次排列。
另外,本实施方式中,磁场转换部10包含第三实施方式中说明的两个磁轭12,来代替第四实施方式中的多个磁轭11。如图17所示,两个磁轭12以从Z方向观察,不与第一及第二电阻部21、22的磁检测元件列220的第一及第二部分重合的方式配置。磁检测元件21A、21B、22A、22B与磁轭12的位置关系与第四实施方式中的磁检测元件21A、21B、22A、22B与磁轭11的位置关系一样。
本实施方式中的其它的结构、作用及效果与第四实施方式一样。
[第六实施方式]
接着,说明本发明的第六实施方式。首先,参照图18~图20说明本实施方式的磁传感器的结构。图18是示意性地表示本实施方式的磁传感器的结构的说明图。图19是表示本实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图。图20是表示磁轭11与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系的说明图。
本实施方式的磁传感器1在以下的点与第四实施方式不同。如图18所示,本实施方式中,多个磁轭11以从Z方向观察,与第一~第四电阻部21~24的多个磁检测元件列120的第一部分(多个第一磁检测元件20A)及第二部分(多个第二磁检测元件20B)重合的方式配置。在此,以第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120与磁轭11的位置关系为例进行说明。图20中表示有第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120与磁轭11。
如第四实施方式(第一实施方式)中进行的说明,第一元件配置区域R1是限定第一磁检测元件20A的位置的区域,第二元件配置区域R2是限定第二磁检测元件20B的位置的区域,端面投影区域R3是能够在假想的平面P上垂直投影磁场转换部10的端面的区域,磁轭端面投影区域R31是能够在假想的平面P上垂直投影磁轭端面11a的区域。磁轭端面投影区域R31具有第一端缘R31a和第二端缘R31b。
如图20所示,本实施方式中,第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2仅存在于磁轭端面投影区域R31的内部。第一元件配置区域R1位于第一端缘R31a与第二元件配置区域R2之间。第二元件配置区域R2位于第二端缘R31b与第一元件配置区域R1之间。本实施方式中,特别是第一元件配置区域R1与第一端缘R31a接触。第二元件配置区域R2与第二端缘R31b接触。此外,本实施方式中,第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2不接触。
第一磁检测元件20A以不与第二元件配置区域R2交叉,而与第一元件配置区域R1交叉的方式配置。第二磁检测元件20B以不与第一元件配置区域R1交叉,而与第二元件配置区域R2交叉的方式配置。
此外,第二电阻部22或第三电阻部23的第一及第二磁检测元件20A、20B与磁轭11的位置关系与参照图20说明的位置关系基本相同。但是,与第二及第三电阻部22、23相关的磁轭11中,第一端缘11a1位于磁轭端面11a的X方向的端,第二端缘11a2位于磁轭端面11a的-X方向的端。另外,能够在假想的平面P上垂直投影该磁轭11的磁轭端面11a的磁轭端面投影区域R31中,第一端缘R31a位于磁轭端面投影区域R31的X方向的端,第二端缘R31b位于磁轭端面投影区域R31的-X方向的端。
本实施方式的磁传感器1也可以具备第二实施方式中说明的配线层130,来代替配线层30。本实施方式中的其它的结构、作用及效果与第二或第四实施方式一样。
[第七实施方式]
接着,参照图21说明本发明的第七实施方式。图21是示意性地表示本实施方式的磁传感器的结构的说明图。本实施方式的磁传感器1在以下的点与第五实施方式不同。本实施方式的磁传感器1中,第一电阻部21的第一及第二磁检测元件21A、21B与磁轭11的位置关系、和第六实施方式中的第一电阻部21或第四电阻部24的第一及第二磁检测元件20A、20B与磁轭11的位置关系相同。另外,第二电阻部22的第一及第二磁检测元件22A、22B与磁轭11的位置关系和第六实施方式中的第二电阻部22或第三电阻部23的第一及第二磁检测元件20A、20B与磁轭11的位置关系相同。
本实施方式中的其它的结构、作用及效果与第五或第六实施方式一样。
[第八实施方式]
接着,说明本发明的第八实施方式。首先,参照图22~图24说明本实施方式的磁传感器的结构。图22是示意性地表示本实施方式的磁传感器的结构的说明图。图23是表示本实施方式的磁传感器的一部分的分解立体图。图24是表示磁轭与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系的说明图。
本实施方式的磁传感器1在以下的点与第四实施方式不同。本实施方式中,第一磁阻效应元件20A的磁化固定层202(参照图5)的磁化方向为X方向,第二磁阻效应元件20B的磁化固定层202的磁化方向为-X方向。图23中,带符号41的箭头表示第一磁阻效应元件20A的磁化固定层202的磁化方向,带符号42的箭头表示第二磁阻效应元件20B的磁化固定层202的磁化方向。
另外,本实施方式中,磁场转换部10具备多个磁轭13来代替第四实施方式中的多个磁轭11。多个磁轭13各自具有与第三假想的直线Ly平行的方向上较长的长方体形状。
图22所示,多个磁轭13以从Z方向观察与第一~第四电阻部21~24的多个磁检测元件列120不重合的方式配置。一个磁检测元件列120配置于按照X方向排列的两个磁轭13之间。在此,以第一电阻部21或第四电阻部24的一个磁检测元件列120与两个磁轭13的位置关系为例进行说明。图24中表示有第一电阻部21或第四电阻部24的一个磁检测元件列120和两个磁轭13。
本实施方式中,配置于一个磁检测元件列120的X方向的两侧的两个磁轭13与本发明中的“第一磁轭”及“第二磁轭”对应。图23及图24中,将处于磁检测元件列120的-X方向的前方的磁轭13以符号13A表示,将处于磁检测元件列120的X方向的前方的磁轭13以符号13B表示。磁轭13A、13B分别与“第一磁轭”及“第二磁轭”对应。
磁轭13A具有位于与第一假想的直线Lz平行的方向的一方的端的第一磁轭端面13Aa。本实施方式中,第一磁轭端面13Aa位于磁轭13A的-Z方向的端。另外,磁轭13B具有位于与第一假想的直线Lz平行的方向的一方的端的第二磁轭端面13Ba。本实施方式中,第二磁轭端面13Ba位于磁轭13B的-Z方向的端。
如第四实施方式(第一实施方式)中进行的说明,第一元件配置区域R1是限定第一磁检测元件20A的位置的区域,第二元件配置区域R2是限定第二磁检测元件20B的位置的区域,端面投影区域R3是能够在假想的平面P上垂直投影磁场转换部10的端面的区域。本实施方式中,端面投影区域R3包含能够在假想的平面P上垂直投影第一磁轭端面13Aa的第一磁轭端面投影区域R33A和能够在假想的平面P上垂直投影第二磁轭端面13Ba的第二磁轭端面投影区域R33B,来代替第四实施方式中的磁轭端面投影区域R31。此外,本实施方式中,端面投影区域R3也可以具有第一实施方式的端缘R3a。
如图24所示,第一元件配置区域R1与第二磁轭端面13Ba相比更接近第一磁轭端面13Aa。第二元件配置区域R2与第一磁轭端面13Aa相比更接近第二磁轭端面13Ba。本实施方式中,特别是第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2仅存在于端面投影区域R3的外部,且位于第一磁轭端面投影区域R33A与第二磁轭端面投影区域R33B之间。
另外,第一磁轭端面13Aa具有最接近第一元件配置区域R1的第一端缘13Aa1。第一磁轭端面投影区域R33A具有与第二假想的直线Lx正交的第一端缘R33Aa。第一端缘R33Aa是能够在假想的平面P上垂直投影第一磁轭端面13Aa的第一端缘13Aa1的端缘。另外,第二磁轭端面13Ba具有最接近第二元件配置区域R2的第二端缘13Ba1。第二磁轭端面投影区域R33B具有与第二假想的直线正交的第二端缘R33Ba。第二端缘R33Ba是能够在假想的平面P上垂直投影第二磁轭端面13Ba的第二端缘13Ba1的端缘。
本实施方式中,第一元件配置区域R1与第一磁轭端面投影区域R33A的第一端缘R33Aa接触。第二元件配置区域R2与第二磁轭端面投影区域R33B的第二端缘R33Ba接触。此外,本实施方式中,第一元件配置区域R1和第二元件配置区域R2未接触。
第一磁检测元件20A以不与第二元件配置区域R2交叉,且与第一元件配置区域R1交叉的方式配置。第二磁检测元件20B以不与第一元件配置区域R1交叉,且与第二元件配置区域R2交叉的方式配置。
此外,第二电阻部22或第三电阻部23的第一及第二磁检测元件20A、20B与磁轭13A、13B的位置关系与参照图24说明的位置关系基本相同。但是,与第二及第三电阻部22、23相关的磁轭13A处于磁检测元件列120的X方向的前方,与第二及第三电阻部22、23相关的磁轭13B处于磁检测元件列120的-X方向的前方。
但是,图24表示有第一元件配置区域R1中与第一磁检测元件20A交叉的部分的重心即第一重心C1、和第二元件配置区域R2中与第二磁检测元件20B交叉的部分的重心即第二重心C2。本实施方式的第一及第二距离的定义如下。第一距离是第一元件配置区域R1内的第一点与第一磁轭端面13Aa的第一端缘13Aa1之间的距离。第二距离是第二元件配置区域R2内的第二点与第二磁轭端面13Ba的第二端缘13Ba1之间的距离。以下,考虑将第一重心C1设为上述第一点,将第二重心C2设为上述第二点的情况。
当产生磁场转换部10与磁场检测部20的错位时,第一距离和第二距离进行变化。当使第一点和第二点向与第二假想的直线Lx平行的一方向变化时,第一距离和第二距离的一方减少,另一方进行增加。例如,第一及第四电阻部21、24中,当使第一点和第二点向X方向变化时,第一距离增加,第二距离减少。另外,当使第一点和第二点向-X方向变化时,第一距离减少,第二距离增加。第一距离的增减与第一点的转换效率及输出磁场成分的强度的增减的关系、和第二距离的增减与第二点的转换效率及输出磁场成分的强度的增减的关系与第一实施方式相同。
此外,第二及第三电阻部22、23中,当使第一点和第二点向X方向变化时,第一距离减少,第二距离增加。另外,当使第一点和第二点向-X方向变化时,第一距离增加,第二距离减少。
接着,说明本实施方式中的第一~第四电阻部21~24的电阻值。以下,将第一磁阻效应元件20A的第一电阻值以记号Ra表示,将第二磁阻效应元件20B的第二电阻值以记号Rb表示。如第四实施方式(第一实施方式)中进行的说明,在不存在输出磁场成分的状态下,第一及第二磁阻效应元件20A、20B各自的自由层204(参照图5)的磁化方向成为与第三假想的直线Ly平行的方向。在输入磁场成分的方向为Z方向的情况下,第一及第四电阻部21、24内的第一磁阻效应元件20A以及第二及第三电阻部22、23内的第二磁阻效应元件20B接受的输出磁场成分各自的部分的方向成为-X方向,第一及第四电阻部21、24内的第二磁阻效应元件20B以及第二及第三电阻部22、23内的第一磁阻效应元件20A接受的输出磁场成分各自的部分的方向成为X方向。在该情况下,第一及第四电阻部21、24中,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb增加,第一及第四电阻部21、24的电阻值也增加。第二及第三电阻部22、23中,与不存在输出磁场成分的状态相比,第一及第二电阻值Ra、Rb减少,第二及第三电阻部22、23的电阻值也减少。
就输出磁场成分的部分的方向和第一~第四电阻部21~24的电阻值的变化而言,输入磁场成分的方向为-Z方向的情况与上述的输入磁场成分的方向为Z方向的情况相反。
本实施方式的磁传感器1具备第二实施方式中说明的配线层130来代替配线层30。本实施方式中的其它的结构、作用及效果与第一或第四实施方式一样。
[第九实施方式]
接着,说明本发明的第九实施方式。首先,参照图25及图26,说明本实施方式的磁传感器的结构。图25是示意性地表示本实施方式的磁传感器的结构的说明图。图26是表示磁轭13与第一及第二磁检测元件20A、20B的位置关系的说明图。
本实施方式的磁传感器1在以下的点与第八实施方式不同。本实施方式中,多个磁轭13各自以从Z方向观察,与一个磁检测元件列120的第一部分(多个第一磁检测元件20A)或第二部分(多个第二磁检测元件20B)重合的方式配置。在此,以第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120和磁轭13A、13B为例进行说明。图26中表示有第一电阻部21或第四电阻部24的磁检测元件列120和磁轭13A、13B。
如第八实施方式中进行的说明,第一元件配置区域R1是限定第一磁检测元件20A的位置的区域,第二元件配置区域R2是限定第二磁检测元件20B的位置的区域,端面投影区域R3是能够在假想的平面P上垂直投影磁场转换部10的端面的区域,第一磁轭端面投影区域R33A是能够在假想的平面P上垂直投影第一磁轭端面13Aa的区域,第二磁轭端面投影区域R33B是能够在假想的平面P上垂直投影第二磁轭端面13Ba的区域。本实施方式中,特别是第一元件配置区域R1仅存在于第一磁轭端面投影区域R33A的内部,第二元件配置区域R2仅存在于第二磁轭端面投影区域R33B的内部。
本实施方式的磁传感器1具备第二实施方式中说明的配线层130来代替配线层30。本实施方式中的其它的结构、作用及效果与第二或第八实施方式一样。
此外,本发明不限定于上述各实施方式,能够进行各种变更。例如,只要满足权利要求的主要条件,磁轭、第一磁检测元件及第二磁检测元件的数、形状及配置就不限于各实施方式所示的例子,是任意的。例如,第一及第二磁检测元件的平面形状也可以是圆形。在该情况下,磁场检测部20也可以包含相对于第一及第二磁检测元件,施加与第三假想的直线Ly平行的方向的偏磁场的多个磁铁。
另外,磁场转换部10也可以在配置于多个上部电极的上方的多个磁轭的基础上,包含配置于多个下部电极的下方的多个磁轭。配置于下部电极的下方的多个磁轭为了增大转换效率,以相对于配置于上部电极的上方的多个磁轭,向与第二假想的直线Lx平行的方向偏离的方式配置。
另外,第三及第七实施方式中,磁场转换部10也可以包含将两个磁轭12按照Y方向连结的一个磁轭,来代替两个磁轭12。
基于以上的说明,揭示能够实施本发明的各种方式及变形例。因此,在以下权利要求的均等的范围内,即使是上述的最佳形式以外的形式,也能够实施本发明。
Claims (14)
1.一种磁传感器,其特征在于,
具备磁场转换部和磁场检测部,
所述磁场转换部由软磁性体构成,接受包含与第一假想的直线平行的方向的输入磁场成分的输入磁场,并产生输出磁场,
所述磁场检测部接受所述输出磁场,生成与所述输入磁场成分对应的输出信号,
所述输出磁场包含根据所述输入磁场成分进行变化的输出磁场成分,该输出磁场成分是与交叉于所述第一假想的直线的第二假想的直线平行的方向的输出磁场成分,
在与所述第一假想的直线交叉且包含所述第二假想的直线的假想的平面上存在第一元件配置区域和第二元件配置区域,
所述磁场转换部具有位于所述磁场转换部的与所述第一假想的直线平行的方向的两端中的靠近所述假想的平面的一端的端面,
将能够在所述假想的平面上垂直投影所述磁场转换部的所述端面的区域设为端面投影区域时,所述第一及第二元件配置区域各自仅存在于所述端面投影区域的内部和外部的一方,
将所述假想的平面内的任意点的所述输出磁场成分的强度相对于所述输入磁场成分的强度的比率设为该任意点的转换效率,且将使所述任意点向与所述第二假想的直线平行的一方向移动时的、所述任意点的所述转换效率的变化量相对于所述任意点的位置的变化量的比率设为所述任意点的转换效率的斜率时,所述第一元件配置区域内的任意第一点的所述转换效率的斜率和所述第二元件配置区域内的任意第二点的所述转换效率的斜率的一方为正值,另一方为负值,
所述磁场检测部包含各自接受输出磁场成分的一部分的第一磁检测元件及第二磁检测元件,
所述第一磁检测元件以不与所述第二元件配置区域交叉而与所述第一元件配置区域交叉的方式配置,
所述第二磁检测元件以不与所述第一元件配置区域交叉而与所述第二元件配置区域交叉的方式配置,
所述第一磁检测元件生成与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第一检测值,
所述第二磁检测元件生成与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第二检测值,
所述输出信号依赖于合成所述第一检测值和所述第二检测值而得到的合成值。
2.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一及第二磁检测元件各自具有在与正交于第二假想的直线的所述假想的平面上的第三假想的直线平行的方向上较长的形状。
3.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一磁检测元件为第一磁阻效应元件,
所述第二磁检测元件为第二磁阻效应元件,
所述第一检测值为所述第一磁阻效应元件的电阻值,
所述第二检测值为所述第二磁阻效应元件的电阻值,
所述合成值为所述第一磁阻效应元件与所述第二磁阻效应元件的合成电阻值。
4.根据权利要求3所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一磁阻效应元件和所述第二磁阻效应元件并联地连接。
5.根据权利要求3所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一磁阻效应元件和所述第二磁阻效应元件串联地连接。
6.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第二假想的直线与所述第一假想的直线正交。
7.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
还具备基板,该基板保持所述第一磁检测元件和所述第二磁检测元件。
8.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
将所述第一元件配置区域中与所述第一磁检测元件交叉的部分的重心设为第一重心,且将所述第二元件配置区域中与所述第二磁检测元件交叉的部分的重心设为第二重心时,所述第二重心的所述转换效率的斜率的绝对值相对于所述第一重心的所述转换效率的斜率的绝对值的比率在0.48~2.1的范围内。
9.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一元件配置区域仅存在于所述端面投影区域的外部,
所述第二元件配置区域仅存在于所述端面投影区域的内部,
所述端面投影区域具有位于所述第一元件配置区域与所述第二元件配置区域之间的端缘,该端缘为与所述第二假想的直线正交的端缘。
10.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述磁场转换部包含磁轭,
所述磁轭具有位于所述磁轭的与所述第一假想的直线平行的方向的两端中的靠近所述假想的平面的一端的磁轭端面,
所述端面投影区域包含能够在所述假想的平面上垂直投影所述磁轭端面的磁轭端面投影区域,
所述第一元件配置区域和所述第二元件配置区域仅存在于所述端面投影区域的外部,且夹持所述磁轭端面投影区域而位于与所述第二假想的直线平行的方向上的相互相反侧。
11.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述磁场转换部包含磁轭,
所述磁轭具有位于所述磁轭的与所述第一假想的直线平行的方向的两端中的靠近所述假想的平面的一端的磁轭端面,
所述端面投影区域包含能够在所述假想的平面上垂直投影所述磁轭端面的磁轭端面投影区域,
所述第一元件配置区域和所述第二元件配置区域仅存在于所述磁轭端面投影区域的内部,
所述磁轭端面投影区域具有位于与所述第二假想的直线平行的方向上的相互相反侧的端的第一端缘和第二端缘,
所述第一元件配置区域位于所述第一端缘与所述第二元件配置区域之间,
所述第二元件配置区域位于所述第二端缘与所述第一元件配置区域之间。
12.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述磁场转换部包含第一磁轭及第二磁轭,
所述第一磁轭具有位于所述第一磁轭的与所述第一假想的直线平行的方向的两端中的靠近所述假想的平面的一端的第一磁轭端面,
所述第二磁轭具有位于所述第二磁轭的与所述第一假想的直线平行的方向的两端中的靠近所述假想的平面的一端的第二磁轭端面,
所述第一元件配置区域与所述第二磁轭端面相比更接近所述第一磁轭端面,
所述第二元件配置区域与所述第一磁轭端面相比更接近所述第二磁轭端面,
所述第一磁轭端面具有最接近所述第一元件配置区域的第一端缘,
所述第二磁轭端面具有最接近所述第二元件配置区域的第二端缘,
将所述第一元件配置区域内的所述第一点与所述第一端缘之间的距离设为第一距离,且将所述第二元件配置区域内的所述第二点与所述第二端缘之间的距离设为第二距离时,使所述第一点和所述第二点向与所述第二假想的直线平行的一方向变化时,所述第一距离和所述第二距离的一方减少,且另一方增加。
13.一种磁传感器,其特征在于,
具备磁场转换部和磁场检测部,
所述磁场转换部由软磁性体构成,接受包含与第一假想的直线平行的方向的输入磁场成分的输入磁场,并产生输出磁场,
所述磁场检测部接受所述输出磁场,生成与所述输入磁场成分对应的输出信号,
所述输出磁场包含根据所述输入磁场成分进行变化的输出磁场成分,该输出磁场成分是与交叉于所述第一假想的直线的第二假想的直线平行的方向的输出磁场成分,
所述磁场检测部包含分别具有根据所述输入磁场成分进行变化的电阻值的第一电阻部及第二电阻部,
所述第一电阻部和所述第二电阻部以串联地连接且通电的方式构成,
当所述输入磁场成分变化时,所述第一电阻部的电阻值和所述第二电阻部的电阻值的一方增加,另一方减少,
所述输出信号依赖于所述第一电阻部和所述第二电阻部的连接点的电位,
所述第一及第二电阻部各自包含分别接受输出磁场成分的一部分的第一磁阻效应元件及第二磁阻效应元件,
在与所述第一假想的直线交叉且包含所述第二假想的直线的假想的平面上存在第一元件配置区域和第二元件配置区域,
所述磁场转换部具有位于所述磁场转换部的与所述第一假想的直线平行的方向的两端中的靠近所述假想的平面的一端的端面,
将能够在所述假想的平面上垂直投影所述磁场转换部的所述端面的区域设为端面投影区域时,所述第一及第二元件配置区域各自仅存在于所述端面投影区域的内部和外部的一方,
将所述假想的平面内的任意点的所述输出磁场成分的强度相对于所述输入磁场成分的强度的比率设为该任意点的转换效率,且将使所述任意点向与所述第二假想的直线平行的一方向移动时的、所述任意点的所述转换效率的变化量相对于所述任意点的位置的变化量的比率设为所述任意点的转换效率的斜率时,所述第一元件配置区域内的任意第一点的所述转换效率的斜率和所述第二元件配置区域内的任意第二点的所述转换效率的斜率的一方为正值,另一方为负值,
所述第一磁阻效应元件以不与所述第二元件配置区域交叉而与所述第一元件配置区域交叉的方式配置,
所述第二磁阻效应元件以不与所述第一元件配置区域交叉而与所述第二元件配置区域交叉的方式配置,
所述第一磁阻效应元件具有与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第一电阻值,
所述第二磁阻效应元件具有与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第二电阻值,
所述第一磁阻效应元件和所述第二磁阻效应元件并联或串联地连接。
14.一种磁传感器,其特征在于,
具备磁场转换部和磁场检测部,
所述磁场转换部由软磁性体构成,接受包含与第一假想的直线平行的方向的输入磁场成分的输入磁场,并产生输出磁场,
所述磁场检测部接受所述输出磁场,生成与所述输入磁场成分对应的输出信号,
所述输出磁场包含根据所述输入磁场成分进行变化的输出磁场成分,该输出磁场成分是与交叉于所述第一假想的直线的第二假想的直线平行的方向的输出磁场成分,
所述磁场检测部包含电源端口、接地端口、第一输出端口、第二输出端口、分别具有根据所述输入磁场成分变化的电阻值的第一电阻部、第二电阻部、第三电阻部及第四电阻部,
所述第一电阻部设置于所述电源端口与所述第一输出端口之间,
所述第二电阻部设置于所述第一输出端口与所述接地端口之间,
所述第三电阻部设置于所述电源端口与所述第二输出端口之间,
所述第四电阻部设置于所述第二输出端口与所述接地端口之间,
所述磁场检测部以在所述电源端口与所述接地端口之间通电的方式构成,
当所述输入磁场成分变化时,所述第一~第四电阻部各自的电阻值以如下方式变化,所述第一及第四电阻部的电阻值增加且所述第二及第三电阻部的电阻值减少,或者,所述第一及第四电阻部的电阻值减少且所述第二及第三电阻部的电阻值增加,
所述输出信号依赖于所述第一输出端口与所述第二输出端口之间的电位差,
所述第一~第四电阻部各自包含分别接受输出磁场成分的一部分的第一磁阻效应元件及第二磁阻效应元件,
在与所述第一假想的直线交叉且包含所述第二假想的直线的假想的平面上存在第一元件配置区域和第二元件配置区域,
所述磁场转换部具有位于所述磁场转换部的与所述第一假想的直线平行的方向的两端中的靠近所述假想的平面的一端的端面,
将能够在所述假想的平面上垂直投影所述磁场转换部的所述端面的区域设为端面投影区域时,所述第一及第二元件配置区域各自仅存在于所述端面投影区域的内部和外部的一方,
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所述第一磁阻效应元件具有与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第一电阻值,
所述第二磁阻效应元件具有与自身接受的输出磁场成分的部分对应的第二电阻值,
所述第一磁阻效应元件和所述第二磁阻效应元件并联或串联地连接。
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