CN109154640B - 磁传感器 - Google Patents

Abstract

[技术问题]提高将四个磁敏元件桥接而成的磁传感器的检测精度。[解决方案]具备设置于传感器基板(20)的表面的磁性体层(41～43)和桥接的磁敏元件(R1～R4)。磁性体层(41)包含主区域(M1)和随着远离主区域(M1)而宽度变窄的收敛区域(S1)，磁性体层(42)包含主区域(M2)和随着远离主区域(M2)而宽度变窄的收敛区域(S5、S7)，磁性体层(43)包含主区域(M3)和随着远离主区域(M3)而宽度变窄的收敛区域(S6、S8)。收敛区域(S1～S4)的端部和收敛区域(S5～S8)的端部分别隔着间隙(G1～G4)而相对，磁敏元件(R1～R4)分别配置于由间隙(G1～G4)形成的磁路上。根据本发明，因为由在各磁敏元件中流通的电流而产生的磁通不对其它磁敏元件带来影响，所以检测精度得到了提高。

Description

磁传感器

技术领域

本发明涉及磁传感器，特别是涉及将四个磁敏元件桥接而成的磁传感器。

背景技术

使用磁敏元件的磁传感器被广泛用于电流计或磁编码器等。如专利文献1所记载，往往在磁传感器上设置用于在磁敏元件上收集磁通的外部磁性体。但是，在专利文献1所记载的磁传感器中，应检测的磁通不能充分集中在磁敏元件上，因此，难以提高检测精度。

另一方面，专利文献2所记载的磁传感器中，在形成磁敏元件的传感器基板上设置有磁性体层，由此，使应检测的磁通集中于磁敏元件。在专利文献2所记载的磁传感器中，使用三个磁性体层形成两个间隙，通过在这两个间隙分别配置两个磁敏元件，构成由合计四个磁敏元件实现的电桥电路。

[现有技术文献]

专利文献

专利文献1：日本特许第5500785号公报

专利文献2：日本特许第4964301号公报

发明内容

[发明所要解决的技术问题]

但是，在专利文献2所记载的磁传感器中，因为由磁性体层形成的间隙的数量是两个，所以将构成电桥电路的两个磁敏元件配置于同一间隙内。流经这两个磁敏元件的电流因为处于一方减少时另一方增加的关系，所以由流经一方磁敏元件的电流产生的磁通对另一方磁敏元件带来不能忽视的影响，其结果是检测精度可能会降低。

因此，本发明的目的在于，提供一种将四个磁敏元件桥接而成的经改良的磁传感器。

[用于解决问题的技术方案]

本发明提供一种磁传感器，其特征在于，具备：传感器基板；设置于传感器基板上的第一磁性体层、第二磁性体层及第三磁性体层；和桥接的第一磁敏元件、第二磁敏元件、第三磁敏元件及第四磁敏元件，其中，所述第一磁性体层包含：第一主区域；和随着远离所述第一主区域而宽度变窄的第一收敛区域、第二收敛区域、第三收敛区域及第四收敛区域，所述第二磁性体层包含：第二主区域；和随着远离所述第二主区域而宽度变窄的第五收敛区域及第七收敛区域，所述第三磁性体层包含：第三主区域；和随着远离所述第三主区域而宽度变窄的第六收敛区域及第八收敛区域，所述第一收敛区域、所述第二收敛区域、所述第三收敛区域及所述第四收敛区域的端部与所述第五收敛区域、所述第六收敛区域、所述第七收敛区域及所述第八收敛区域的端部分别隔着第一间隙、第二间隙、第三间隙及第四间隙而相对，所述第一磁敏元件、所述第二磁敏元件、所述第三磁敏元件及所述第四磁敏元件分别配置于由所述第一间隙、所述第二间隙、所述第三间隙及所述第四间隙形成的磁路上。

根据本发明，因为将四个磁敏元件配置在利用互不相同的间隙形成的磁路上，所以由流经各磁敏元件的电流产生的磁通不会对其它磁敏元件带来影响。由此，能够提供检测精度更高的磁传感器。

优选的是，本发明的磁传感器还具备：以覆盖所述第一主区域的方式设置于所述传感器基板上的第一外部磁性体。据此，能够提高在相对于传感器基板的垂直方向上的磁通的选择性。

该情况下，优选的是：第一方向上的所述第一外部磁性体的宽度比所述第一主区域的所述第一方向上的宽度宽，由此，所述第一主区域的所述第一方向上的全部宽度被所述第一外部磁性体覆盖，其中，所述第一方向是所述第一～第四间隙的延伸方向。据此，能够抑制因第一外部磁性体上的错位而产生的检测精度的降低。

优选的是，本发明的磁传感器还具备：设置于所述第二主区域的附近的第二外部磁性体；和设置于所述第三主区域的附近的第三外部磁性体。据此，能够得到更高的检测精度。

在本发明中，优选的是：所述第一收敛区域和所述第四收敛区域以沿第一方向延伸的第一直线为对称轴呈线对称，所述第二收敛区域和所述第三收敛区域以所述第一直线为对称轴呈线对称，其中，所述第一方向是所述第一～第四间隙的延伸方向。据此，提高对第一磁敏元件及第四磁敏元件施加的磁通的平衡、以及对第二磁敏元件及第三磁敏元件施加的磁通的平衡，因此，能够得到更高的检测精度。

在本发明中，优选的是；所述第一收敛区域和所述第三收敛区域以沿与所述第一～第四间隙的延伸方向正交的第二方向延伸的第二直线为对称轴呈线对称，所述第二收敛区域和所述第四收敛区域以所述第二直线为对称轴呈线对称，所述第五收敛区域和所述第七收敛区域以所述第二直线为对称轴呈线对称，所述第六收敛区域和所述第八收敛区域以所述第二直线为对称轴呈线对称。据此，提高对第一磁敏元件及第三磁敏元件施加的磁通的平衡、以及对第二磁敏元件及第四磁敏元件施加的磁通的平衡，因此，能够得到更高的检测精度。

在本发明中，也可以是：所述第一磁敏元件及所述第三磁敏元件与所述第一磁性体层及所述第二磁性体层具有重叠部分，所述第二磁敏元件及所述第四磁敏元件与所述第一磁性体层及所述第三磁性体层具有重叠部分。据此，降低了泄漏磁通，因此，能够得到更高的检测精度。

在本发明中，优选的是：在所述第一磁性体层上设置有具有环状的外周的切口部。据此，因为第一磁性体层的残留磁通环绕切口部的外周，所以能够防止因残留磁通导致的检测精度的降低。

在本发明中，也可以是：将分别配置于由所述第一间隙、所述第二间隙、所述第三间隙及所述第四间隙形成的磁路上的多个磁敏元件串联连接而构成所述第一磁敏元件、所述第二磁敏元件、所述第三磁敏元件及所述第四磁敏元件。据此，能够得到更高的检测精度。

该情况下，优选的是：本发明的磁传感器还具备第四磁性体层，在第四磁性体层在俯视图中被配置于分别构成所述第一磁敏元件、所述第二磁敏元件、所述第三磁敏元件及所述第四磁敏元件的所述多个磁敏元件之间。据此，能够降低多个磁敏元件之间的泄漏磁通。进一步，该情况下，也可以是：所述第四磁性体层与分别构成所述第一磁敏元件、所述第二磁敏元件、所述第三磁敏元件及所述第四磁敏元件的所述多个磁敏元件具有重叠部分。据此，能够更进一步降低多个磁敏元件之间的泄漏磁通。另外，也可以是：所述第四磁性体层在第一方向上被分割，其中，所述第一方向是所述第一～第四间隙的延伸方向。据此，因为第四磁性体层具有磁性各向异性，所以能够得到更高的检测精度。

在本发明中，优选的是，所述第一～第四磁敏元件均为磁阻元件。该情况下，优选的是，构成所述第一～第四磁敏元件的磁阻元件的灵敏度方向彼此相同，并且，优选的是，构成所述第一～第四磁敏元件的磁阻元件为自旋阀型GMR元件。

[发明效果]

根据本发明，因为将四个磁敏元件配置在由互不相同的间隙形成的磁路上，所以通过将这四个磁敏元件桥接，能够构成检测精度高的磁传感器。

附图说明

图1是表示本发明优选的实施方式的磁传感器100的外观的概略立体图。

图2是磁传感器100的概略分解立体图。

图3是沿着图1所示的A－A线的概略剖视图。

图4是用于说明传感器基板20的元件形成面21的构造的概略俯视图。

图5是沿着图4所示的B－B线的概略剖视图。

图6是用于说明均等地分配磁通φ的情况的图。

图7是用于说明磁敏元件R1～R4和接合焊盘51～54的连接关系的电路图。

图8是用于说明第一变形例的磁传感器101的主要部分的结构的概略剖视图。

图9是用于说明第二变形例的磁传感器102的主要部分的结构的概略剖视图。

图10是用于说明第三变形例的磁传感器103的主要部分的结构的概略剖视图。

图11是用于说明第四变形例的磁传感器104的主要部分的结构的概略剖视图。

图12是用于说明第五变形例的磁传感器105的主要部分的结构的概略剖视图。

图13是用于说明第六变形例的磁传感器106的主要部分的结构的概略剖视图。

图14是用于说明第七变形例的磁传感器107的主要部分的结构的概略俯视图。

图15是用于说明第八变形例的磁传感器108的主要部分的结构的概略俯视图。

图16是用于说明第九变形例的磁传感器109的主要部分的结构的概略俯视图。

图17是用于说明第十变形例的磁传感器110的主要部分的结构的概略俯视图。

图18是用于说明第十一变形例的磁传感器111的主要部分的结构的概略俯视图。

图19是用于说明第十二变形例的磁传感器112的主要部分的结构的概略俯视图。

图20是用于说明第八变形例的磁传感器108的主要部分的结构的概略俯视图。

图21是用于说明第十四变形例的磁传感器114的主要部分的结构的概略剖视图。

图22是用于说明第十五变形例的磁传感器115的主要部分的结构的概略俯视图。

图23是用于说明第十六变形例的磁传感器116的主要部分的结构的概略剖视图。

图24是用于说明第十七变形例的磁传感器117的主要部分的结构的概略剖视图。

图25是用于说明第十八变形例的磁传感器118的主要部分的结构的概略剖视图。

图26是用于说明第十九变形例的磁传感器119的主要部分的结构的概略立体图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选的实施方式。

图1是表示本发明的优选的实施方式的磁传感器100的外观的概略立体图。另外，图2是磁传感器100的概略分解立体图，图3是沿着图1所示的A－A线的概略剖视图。

如图1～图3所示，本实施方式的磁传感器100具备：具有开口部11的电路基板10、配置于开口部11的传感器基板20、固定于传感器基板20的第一～第四外部磁性体31～34。传感器基板20是比电路基板10小的片状零件，具有后述的磁敏元件。另外，第一～第四外部磁性体31～34是由铁氧体等导磁率高的软磁性材料构成的块。

传感器基板20具有大致长方体形状，在构成xy平面的元件形成面21上配置有第一外部磁性体31。作为传感器基板20的制作方法，通常的方法是在集合基板同时形成多个传感器基板20，通过将它们分离而取出多个的方法，但是，本发明不限于此，也可以个别地制作各传感器基板20。详情后述，但在元件形成面21上形成有四个磁敏元件R1～R4及三个磁性体层41～43。另外，在元件形成面21上设置有四个接合焊盘51～54，经由对应的接合线BW与设置于电路基板10的接合焊盘61～64分别连接。

进一步，第二及第三外部磁性体32、33分别配置于传感器基板20的x方向上的两侧。第二及第三外部磁性体32、33经由位于传感器基板20的底部的第四外部磁性体34连接，由此，第二～第四外部磁性体32～34构成单一的磁性块35。而且，将该磁性块35以插入于电路基板10的开口部11的方式进行配置。在磁性块35上设置有用于收容传感器基板20的凹部36，在凹部36收容传感器基板20时，传感器基板20的元件形成面21和第二及第三外部磁性体32、33的前端是接近的，构成大致同一平面。

其次，详细说明形成于传感器基板20的元件形成面21的各构成要素。

图4是用于说明传感器基板20的元件形成面21的构造的概略俯视图。另外，图5是沿着图4所示的B－B线的概略剖视图。

如图4及图5所示，在传感器基板20的元件形成面21形成有第一～第三磁性体层41～43。第一磁性体层41位于元件形成面21的大致中央，在其x方向上的两侧配置第二及第三磁性体层42、43。虽然没有特别限定，但作为磁性体层41～43，可以是由在樹脂材料中分散有磁性填料的复合磁性材料构成的膜，也可以是由镍或坡莫合金等软磁性材料构成的薄膜或箔，也可以是由铁氧体等构成的薄膜或块状片。

第一磁性体层41包含：位于中央的第一主区域M1；和随着沿x方向远离第一主区域M1而y方向上的宽度变窄的第一～第四收敛区域S1～S4。第一主区域M1是被第一外部磁性体31覆盖的部分。虽然没有特别限定，但第一外部磁性体31的y方向上的宽度比第一主区域M1的y方向上的宽度宽，由此，第一主区域M1的y方向上的全部宽度优选被第一外部磁性体31覆盖。据此，即使在制造时第一外部磁性体31与第一外部磁性体31的相对的位置关系产生错位，检测精度也不会大幅降低。作为错位，除xy方向上的错位之外，也有旋转错位。

如上所述，第一～第四收敛区域S1～S4是随着沿x方向远离第一主区域M1而在y方向上的宽度变窄的锥形形状部分，在本实施方式中，第一及第三收敛区域S1、S3相对于第一主区域M1位于x方向负侧(左侧)，第二及第四收敛区域S2、S4相对于第一主区域M1位于x方向正侧(右侧)。

在此，第一磁性体层41具有二次对称形状。因此，以沿y方向延伸的假想的直线L1为对称轴，第一收敛区域S1和第四收敛区域S4呈线对称，并且，第二收敛区域S2和第三收敛区域S3呈线对称。进一步，以沿x方向延伸的假想的直线L2为对称轴，第一收敛区域S1和第三收敛区域S3呈线对称，并且，第二收敛区域S4和第四收敛区域S4呈线对称。因为是这种对称形状，所以当经由第一外部磁性体31取入的磁通入射到第一主区域M1时，如图6所示，该磁通φ相对于第一～第四收敛区域S1～S4被大致均等地分配。而且，所分配的磁通φ通过具有锥形形状的第一～第四收敛区域S1～S4，由此，磁通密度得到提高。

另一方面，第二磁性体层42包含：第二主区域M2；和随着沿x方向(正侧)远离第二主区域M2而y方向上的宽度变窄的第五及第七收敛区域S5、S7。同样，第三磁性体层43包含：第三主区域M3；和随着沿x方向(负侧)远离第三主区域M3而y方向上的宽度变窄的第六及第八收敛区域S6、S8。第二主区域M2位于传感器基板20的x方向负侧的端部附近，由此，与第二外部磁性体32接近。另一方面，第三主区域M3位于传感器基板20的x方向正侧的端部附近，由此，与第三外部磁性体33接近。

第五收敛区域S5的前端部隔着第一间隙G1与第一收敛区域S1的前端部而相对。另外，第七收敛区域S7的前端部隔着第三间隙G3与第三收敛区域S3的前端部而相对。在此，以沿x方向延伸的假想的直线L2为对称轴，第五收敛区域S5和第七收敛区域S7呈线对称。因为是这种对称形状，所以当经由第二外部磁性体32取入的磁通入射到第二主区域M2时，该磁通相对于第五及第七收敛区域S5、S7被大致均等地分配。

第六收敛区域S6的前端部隔着第二间隙G2与第二收敛区域S2的前端部而相对。另外，第八收敛区域S8的前端部隔着第四间隙G4与第四收敛区域S4的前端部而相对。在此，以沿x方向延伸的假想的直线L2为对称轴，第六收敛区域S6和第八收敛区域S8呈线对称。因为是这种对称形状，所以当经由第三外部磁性体33取入的磁通入射到第三主区域M3时，该磁通相对于第六及第八收敛区域S6、S8被大致均等地分配。

如图4所示，在第一～第四间隙G1～G4分别配置有沿y方向延伸的第一～第四磁敏元件R1～R4。第一～第四间隙G1～G4的x方向上的宽度相互相同。第一～第四磁敏元件R1～R4不与第一～第三磁性体层41～43相接。

关于磁敏元件R1～R4，只要是根据磁通密度而发生物理特性的变化的元件就没有特别的限定，优选是根据磁场的方向而发生电阻变化的磁阻元件，特别优选为自旋阀型GMR元件。在本实施方式中，磁敏元件R1～R4的灵敏度方向(固定磁化方向)与图4及图5中的箭头C所示的方向(x方向上的正侧)完全一致。

如图5所示，第一外部磁性体31实现汇集z方向的磁通φ且将其向第一磁性体层41的第一主区域M1放出的作用。关于第一外部磁性体31的z方向上的高度，没有特别的限定，但通过使其z方向上的高度更高，能够提高z方向的磁通的选择性。但是，当第一外部磁性体31的z方向上的高度过高时，第一外部磁性体31的支承可能不稳定，因此，优选在能够确保稳定的支承的范围内提高其高度。

如图6所示，经由第一外部磁性体31汇集于第一主区域M1的磁通φ在相对于第一～第四收敛区域S1～S4被大致均等地分配后，经由第一～第四磁敏元件R1～R4分别向第五～第八收敛区域S5～S8放出。由此，对磁敏元件R1、R3和磁敏元件R2、R4赋予相互反方向的磁通。如上所述，磁敏元件R1～R4的磁化固定方向朝向箭头C所示的x正方向，因此，对于磁通的x方向上的分量具有灵敏度。

到达第五及第七收敛区域S5、S7的磁通经由第二主区域M2被第二外部磁性体32回收。同样，到达第六及第八收敛区域S6、S8的磁通经由第三主区域M3被第三外部磁性体33回收。

图7是用于说明磁敏元件R1～R4和接合焊盘51～54的连接关系的电路图。

如图7所示，从电路基板10侧向接合焊盘51、54分别供给接地电位Gnd及电源电位Vdd。另外，在接合焊盘51、54之间串联连接磁敏元件R1、R2，并且串联连接磁敏元件R4、R3。而且，磁敏元件R3、R4的连接点与接合焊盘52连接，磁敏元件R1、R2的连接点与接合焊盘53连接。通过这种桥接(bridge connecting)，参照接合焊盘53上表现的电位Va和接合焊盘52上表现的电位Vb，由此，能够高灵敏度地检测到与磁通密度对应的磁敏元件R1～R4的电阻的变化。

具体而言，因为磁敏元件R1～R4具有完全相同的磁化固定方向，所以在从第一外部磁性体31观察时位于一侧的磁敏元件R1、R3的电阻变化量和从第一外部磁性体31观察时位于另一侧的磁敏元件R2、R4的电阻变化量之间产生差。该差通过图7所示的差分电桥电路被放大2倍，在接合焊盘52、53表现。在电路基板10上设置有未图示的电圧检测电路，通过检测接合焊盘52、53上表现的电位Va、Vb的差，能够测定磁通密度。

而且，本实施方式的磁传感器100中，在传感器基板20的元件形成面21设置有第一～第三磁性体层41～43，且在由这些磁性体层41～43形成的四个间隙G1～G4中分别配置有磁敏元件R1～R4，因此，由流经某磁敏元件的电流产生的磁通不会对其它磁敏元件带来影响。由此，能够得到与现有技术相比更高的检测精度。

而且，构成间隙G1～G4的八个收敛区域S1～S8均具有宽度朝向对应的磁敏元件R1～R4变窄的锥形形状，因此，对磁敏元件R1～R4赋予的磁通的密度得到了提高。进一步，第一磁性体层41中包含的第一主区域M1具有与四个收敛区域S1～S4的全部根部分连接的宽的面积，因此，经由第一外部磁性体31的磁通φ的聚磁效应高，由此，也能够得到高的检测精度。

另外，本实施方式的磁传感器100具备第一外部磁性体31，因此，能够选择性地检测z方向的磁通。而且，本实施方式的磁传感器100中，第二外部磁性体32和第三外部磁性体33是一体化的，所以，还能够降低绕入传感器基板20的背后的磁通的磁阻。

以下，说明本实施方式的磁传感器100的几个变形例。

图8是用于说明第一变形例的磁传感器101的主要部分的结构的概略剖视图。在图8所示的例子中，在传感器基板20的表面依次层叠有绝缘层22、23，绝缘层22的表面构成元件形成面21。而且，在作为元件形成面21的绝缘层22的表面设置有磁敏元件R1～R4，在位于上层的绝缘层23的表面设置有磁性体层41～43。这样，在第一变形例的磁传感器101中，磁敏元件R1～R4和磁性体层41～43位于不同的层，在俯视图中与由磁性体层41、42形成的间隙G1(G3)重叠的位置配置有磁敏元件R1(R3)，且在俯视图中与由磁性体层41、43形成的间隙G4(G2)重叠的位置配置磁敏元件R4(R2)。如第一变形例的磁传感器101所示，在本发明中，磁敏元件R1～R4和磁性体层41～43的z方向上的位置也可以互不相同。该情况下，磁敏元件R1～R4在严格意义上并不位于间隙G1～G4之间，但因为配置在由间隙G1～G4形成的磁路上，所以能够正确地检测通过间隙G1～G4的磁通。

图9是用于说明第二变形例的磁传感器102的主要部分的结构的概略剖视图。在图9所示的例子中，磁敏元件R1(R3)的一部分与磁性体层41、42在z方向上具有重叠部分，并且，磁敏元件R4(R2)的一部分与磁性体层41、43在z方向上具有重叠部分。在本例中，磁敏元件R1～R4在严格意义上也并不位于间隙G1～G4之间，但被配置于由间隙G1～G4形成的磁路上。这样，在磁敏元件R1～R4和磁性体层41～43的z方向上的位置互不相同的情况下，如果在间隙G1～G4的附近，以两者的一部分在z方向上重叠的方式进行配置，则能够降低泄漏磁通，因此，能够得到更高的检测精度。

图10是用于说明第三变形例的磁传感器103的主要部分的结构的概略剖视图。在图10所示的例子中，在传感器基板20的表面依次层叠有绝缘层24、25、26，绝缘层25的表面构成元件形成面21。而且，在作为元件形成面21的绝缘层25的表面设置有磁敏元件R1～R4，在位于下层的绝缘层24的表面设置有磁性体层42、43，在位于上层的绝缘层26的表面设置有磁性体层41。这样，在第三变形例的磁传感器103中，磁性体层41和磁性体层42、43位于不同的层，通过使它们的一部分重叠，而形成立体的间隙G1～G4。而且，具有在这些间隙G1～G4之间配置磁敏元件R1～R4的结构。如第三变形例的磁传感器103所示，间隙G1～G4无需是平面的间隙，也可以是立体的间隙。

图11是用于说明第四变形例的磁传感器104的主要部分的结构的概略剖视图。在图11所示的例子中，磁性体层41和磁性体层42、43位于不同的层，且不具有相互重叠的部分。因此，通过磁性体层41和磁性体层42、43形成斜方向的间隙G1～G4，在相当于这些间隙G1～G4的位置配置有磁敏元件R1～R4。该情况下，对于磁敏元件R1～R4和磁性体层41～43而言，可以具有重叠部分，也可以不具有重叠部分。

图12是用于说明第五变形例的磁传感器105的主要部分的结构的概略剖视图。在图12所示的例子中，第二外部磁性体32和第三外部磁性体33未一体化而相互分离。在这种结构中，尽管绕入传感器基板20的背后的磁通的磁阻稍微增加，但也能够获得与上述的磁传感器100大致相同的效果。

图13是用于说明第六变形例的磁传感器106的主要部分的结构的概略剖视图。在图13所示的例子中，省略了第二及第三外部磁性体32、33。在这种结构中，尽管没有第二及第三外部磁性体32、33带来的聚磁效应，但也能够得到与上述的磁传感器100大致相同的效果。

图14是用于说明第七变形例的磁传感器107的主要部分的结构的概略俯视图。在图14所示的例子中，在磁性体层41～43设置有缝隙，通过缝隙将磁性体层41～43分别分割成多个。具体而言，在磁性体层41设置有十字型的缝隙，由此，第一～第四收敛区域S1～S4是相互分离的。另外，在磁性体层42、43上设置有沿x方向延伸的缝隙，由此，第五及第七收敛区域S5、S7是相互分离的，并且第六及第八收敛区域S6、S8是相互分离的。虽然这种缝隙会成为磁间隙，但只要该宽度充分窄，则就能够充分确保检测精度。如第七变形例的磁传感器107所示，在本发明中，各个磁性体层41～43未必是完全一体的。

图15是用于说明第八变形例的磁传感器108的主要部分的结构的概略俯视图。在图15所示的例子中，在第一～第三磁性体层41～43设置有几个切口部71。切口部71是具有环状的外周的独立的空间图案，均为以y方向为长轴方向的椭圆形。所谓“独立的空间图案”是指其外周是封闭的。在图15所示的例子中，在第一磁性体层41设置有四个切口部71，在第二及第三磁性体层42、43分别设置有两个切口部71。在第一磁性体层41上，以避开第一主区域M1的方式配置有切口部71，由此，防止第一主区域M1上的聚磁效应的降低。如果设置这种切口部71，则第一～第三磁性体层41～43的残留磁通环绕切口部71的外周，因此，能够防止残留磁通导致的检测精度的降低。

图16是用于说明第九变形例的磁传感器109的主要部分的结构的概略俯视图。在图16所示的例子中，在切口部71的内径区域设置有岛状的独立图案72，并且在这一点上与图15所示的例子不同。独立图案72经由切口部71与第一～第三磁性体层41～43分离。如果追加这种独立图案72，则能够将因形成切口部71而引起的磁阻的增加抑制在最小值。

图17是用于说明第十变形例的磁传感器110的主要部分的结构的概略俯视图。在图17所示的例子中，在第一磁性体层41设置有两个切口部73，并且在这一点上与图15所示的例子不同。切口部73也是具有环状的外周的独立的空间图案，均为以x方向为长轴方向的椭圆形。通过这种结构，也能够得到与图15所示的例子相同的效果。

图18是用于说明第十一变形例的磁传感器111的主要部分的结构的概略俯视图。在图18所示的例子中，在切口部73的内径区域设置有岛状的独立图案74，并且在这一点上与图17所示的例子不同。独立图案74经由切口部73与第一磁性体层41分离。如果追加这种独立图案74，则能够将因形成切口部73而引起的磁阻的增加抑制在最小值。

图19是用于说明第十二变形例的磁传感器112的主要部分的结构的概略俯视图。在图19所示的例子中，第一～第八收敛区域S1～S8的边缘是曲线形。如果是这种结构，则第一～第八收敛区域S1～S8中的磁通的流动将更加顺畅，磁阻会降低。

图20是用于说明第十三变形例的磁传感器113的主要部分的结构的概略俯视图。在图20所示的例子中，第一～第四磁敏元件R1～R4分别由配置于第一～第四间隙G1～G4的两个磁敏元件构成。具体而言，由串联连接的两个磁敏元件R11、R12构成第一磁敏元件R1，由串联连接的两个磁敏元件R21、R22构成第二磁敏元件R2，由串联连接的两个磁敏元件R31、R32构成第三磁敏元件R3，由串联连接的两个磁敏元件R41、R42构成第四磁敏元件R4。据此，能够得到更大的磁阻效应，因此，能够在不用将传感器基板20的尺寸大型化的情况下得到高的检测精度。此外，在串联连接的两个磁敏元件(例如R11和R12)之间，也可以追加第四磁性体层44。另外，也可以由串联连接的3个以上的磁敏元件来构成各个磁敏元件R1～R4。

图21是用于说明第十四变形例的磁传感器114的主要部分的结构的概略剖视图。在图21所示的例子中，磁敏元件R1由两个磁敏元件R11、R12构成，并且，磁敏元件R11的一部分与磁性体层41、44具有重叠部分，且磁敏元件R12的一部分与磁性体层42、44具有重叠部分。未图示的其它磁敏元件R2～R4也具有同样的结构。这样，如果设置第四磁性体层44，并且将各磁敏元件R1～R4和磁性体层41～44以重叠的方式配置，则能够降低泄漏磁通，因此，能够得到更高的检测精度。

图22是用于说明第十五变形例的磁传感器115的主要部分的结构的概略俯视图。在图22所示的例子中，第四磁性体层44在间隙G1的延伸方向即y方向上被分割成多个。在未图示的其它间隙G2～G4中也具有同样的结构。这样，如果在y方向上分割第四磁性体层44，则经由间隙G1～G4的磁通的流动在磁感应方向即x方向上被限制，在y方向上几乎不流动。即，通过在y方向上分割第四磁性体层44而产生磁各向异性，因此，能够得到更高的检测精度。

图23是用于说明第十六变形例的磁传感器116的主要部分的结构的概略剖视图。在图23所示的例子中，具有第一～第三磁性体层41～43的膜厚朝向间隙G1～G4连续地减薄的构造。如果设为这种结构，则磁通更向第一～第四磁敏元件R1～R4集中，因此，能够提高检测精度。

图24是用于说明第十七变形例的磁传感器117的主要部分的结构的概略剖视图。在图24所示的例子中，具有第一～第三磁性体层41～43的膜厚在间隙G1～G4的附近减薄的台阶构造。即使是这种结构，磁通也会更向第一～第四磁敏元件R1～R4集中，因此，能够提高检测精度。

图25是用于说明第十八变形例的磁传感器118的主要部分的结构的概略剖视图。在图25所示的例子中，具有第一～第三磁性体层41～43的膜厚朝向间隙G1～G4阶段性地减薄的阶梯状构造。即使是这种结构，磁通也会更向第一～第四磁敏元件R1～R4集中，因此，能够提高检测精度。

图26是用于说明第十九变形例的磁传感器119的结构的概略立体图。在图26所示的例子中，在具有xy平面的电路基板10的表面以横倒的方式搭载有传感器基板20。即，传感器基板20的元件形成面21构成xz面，第一外部磁性体31沿y方向延伸。如果设为这种结构，则无需在电路基板10上设置开口部11，并且能够选择性地检测与电路基板10的主面平行的方向的磁通。另外，即使加长第一外部磁性体31的高度(y方向上的长度)，也不会引起第一外部磁性体31的支承的不稳定。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变更，这些不用说也包含在本发明的范围内。

符号说明

10 电路基板

11 开口部

20 传感器基板

21 元件形成面

22～26 绝缘层

31～34 外部磁性体

35 磁性块

36 凹部

41～44 磁性体层

51～54、61～64 接合焊盘

71、73 切口部

72、74 独立图案

100～119 磁传感器

BW 接合线

G1～G4 间隙

L1、L2 直线

M1～M3 主区域

R1～R4 磁敏元件

S1～S8 收敛区域

φ 磁通

Claims (10)

1.一种磁传感器，其特征在于，

具备：传感器基板；第一外部磁性体、第二外部磁性体及第三外部磁性体；设置于所述传感器基板上的第一磁性体层、第二磁性体层及第三磁性体层；和设置于所述传感器基板上的桥接的第一磁敏元件、第二磁敏元件、第三磁敏元件及第四磁敏元件，

所述第一磁性体层包含：第一主区域；和随着远离所述第一主区域而宽度变窄的第一收敛区域、第二收敛区域、第三收敛区域及第四收敛区域，

所述第二磁性体层包含：第二主区域；和随着远离所述第二主区域而宽度变窄的第五收敛区域及第七收敛区域，

所述第三磁性体层包含：第三主区域；和随着远离所述第三主区域而宽度变窄的第六收敛区域及第八收敛区域，

所述第一收敛区域、所述第二收敛区域、所述第三收敛区域及所述第四收敛区域的端部与所述第五收敛区域、所述第六收敛区域、所述第七收敛区域及所述第八收敛区域的端部分别隔着第一间隙、第二间隙、第三间隙及第四间隙而相对，

所述第一磁敏元件、所述第二磁敏元件、所述第三磁敏元件及所述第四磁敏元件分别配置于由所述第一间隙、所述第二间隙、所述第三间隙及所述第四间隙形成的磁路上，

所述第一外部磁性体以覆盖所述第一主区域的方式设置，

第一方向上的所述第一外部磁性体的宽度比所述第一主区域的所述第一方向上的宽度宽，由此，所述第一主区域的所述第一方向上的全部宽度被所述第一外部磁性体覆盖，

其中，所述第一方向是所述第一～第四间隙的延伸方向，

所述第二外部磁性体设置于所述第二主区域的附近，

所述第三外部磁性体设置于所述第三主区域的附近，

所述第一收敛区域和所述第四收敛区域以沿第一方向延伸的第一直线为对称轴呈线对称，

所述第二收敛区域和所述第三收敛区域以所述第一直线为对称轴呈线对称，

所述第一收敛区域和所述第三收敛区域以沿与所述第一～第四间隙的延伸方向正交的第二方向延伸的第二直线为对称轴呈线对称，

所述第二收敛区域和所述第四收敛区域以所述第二直线为对称轴呈线对称，

所述第五收敛区域和所述第七收敛区域以所述第二直线为对称轴呈线对称，

所述第六收敛区域和所述第八收敛区域以所述第二直线为对称轴呈线对称。

2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，

所述第一磁敏元件及所述第三磁敏元件与所述第一磁性体层及所述第二磁性体层具有重叠部分，

所述第二磁敏元件及所述第四磁敏元件与所述第一磁性体层及所述第三磁性体层具有重叠部分。

3.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，

在所述第一磁性体层上设置有具有环状的外周的切口部。

4.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，

将分别配置于由所述第一间隙、所述第二间隙、所述第三间隙及所述第四间隙形成的磁路上的多个磁敏元件串联连接而构成所述第一磁敏元件、所述第二磁敏元件、所述第三磁敏元件及所述第四磁敏元件。

5.根据权利要求4所述的磁传感器，其特征在于，

还具备第四磁性体层，该第四磁性体层被配置于分别构成所述第一磁敏元件、所述第二磁敏元件、所述第三磁敏元件及所述第四磁敏元件的所述多个磁敏元件之间。

6.根据权利要求5所述的磁传感器，其特征在于，

所述第四磁性体层与分别构成所述第一磁敏元件、所述第二磁敏元件、所述第三磁敏元件及所述第四磁敏元件的所述多个磁敏元件具有重叠部分。

7.根据权利要求5所述的磁传感器，其特征在于，

所述第四磁性体层在第一方向上被分割，其中，所述第一方向是所述第一～第四间隙的延伸方向。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的磁传感器，其特征在于，

所述第一～第四磁敏元件均为磁阻元件。

9.根据权利要求8所述的磁传感器，其特征在于，

构成所述第一～第四磁敏元件的磁阻元件的灵敏度方向彼此相同。

10.根据权利要求8所述的磁传感器，其特征在于，

构成所述第一～第四磁敏元件的磁阻元件为自旋阀型GMR元件。

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