CN110296720B - 磁传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁传感装置，其具备第一磁传感器、第二磁传感器、软磁性构造体。第一磁传感器生成与外部磁场的平行于X方向的方向的分量对应的检测值。第二磁传感器生成与外部磁场的平行于Y方向的方向的分量对应的检测值。在软磁性构造体上存在X方向的剩余磁化的状态下，对第一磁传感器施加基于软磁性构造体的剩余磁化的磁场即包含‑X方向的分量的磁场。在软磁性构造体上存在Y方向的剩余磁化的状态下，对第二磁传感器施加基于软磁性构造体的剩余磁化的磁场即包含‑Y方向的分量的磁场。

Description

磁传感装置

技术领域

本发明涉及包含磁传感器和软磁性构造体的磁传感装置。

背景技术

近年来，在种种用途中都在利用磁传感器。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，例如可使用磁阻效应元件。

国际公开第2011/068146号记载了在支承体上设有X轴磁传感器、Y轴磁传感器及Z轴磁传感器的地磁传感器。在该地磁传感器中，Z轴磁传感器具备磁阻效应元件和软磁性体。软磁性体将平行于Z轴的方向的垂直磁场分量转换为垂直于Z轴的方向的水平磁场分量，并将该水平磁场分量赋予磁阻效应元件。

然而，一直以来，在使用如磁阻效应元件那样包含磁性层的磁检测元件的磁传感器中，检测值会因磁性层的磁滞特性而具有磁滞特性，其结果，存在检测精度降低等的问题点。下面，对该问题点进行详细说明。在磁检测元件所含的磁性层具有磁滞特性的情况下，在通过外部磁场而磁性层暂时具有磁化以后，即使外部磁场变成零，也会在磁性层上残余某种大小的磁化。其结果，通过该残余的磁化，导致外部磁场为零时的磁传感器的检测值与理想值不同。另外，在外部磁场变成了零时，磁性层上残余的磁化的方向或大小会因外部磁场变成零之前的外部磁场的方向或大小而不同。因此，导致外部磁场变成了零时的磁传感器的检测值因外部磁场变成零之前的外部磁场的方向及大小而不同。这样，检测值就会具有磁滞特性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种磁传感装置，其能够抑制由检测值的磁滞特性引起的检测精度的降低。

本发明的磁传感装置具备：至少一个第一种磁传感器、和由软磁性材料构成的软磁性构造体。至少一个第一种磁传感器包含至少一个磁检测元件，并生成对应于外部磁场的检测值。

软磁性构造体具有在使外部磁场发生了变化时的磁化的磁滞曲线表示剩余磁化的磁特性。至少一个第一种磁传感器和软磁性构造体以在软磁性构造体存在剩余磁化的状态下对至少一个第一种磁传感器施加基于剩余磁化的磁场的方式构成。

至少一个第一种磁传感器在单独时，具有在使外部磁场发生了变化时的检测值的磁滞曲线中，在外部磁场为零时的检测值和理想值之差成为零以外的第一值的特性。组装于磁传感装置的状态下的至少一个第一种磁传感器具有在使外部磁场发生了变化时的检测值的磁滞曲线中，在外部磁场为零时的检测值和理想值之差成为第二值的特性。第二值的绝对值比第一值的绝对值小。

在本发明的磁传感装置中，至少一个第一种磁传感器也可以生成与外部磁场的平行于第一方向的方向的分量对应的检测值。在这种情况下，至少一个第一种磁传感器和软磁性构造体也可以沿与第一方向交叉的方向并排配置。

另外，在本发明的磁传感装置中，施加于至少一个第一种磁传感器的基于剩余磁化的磁场也可以包含与剩余磁化的方向相反的方向的分量。

另外，在本发明的磁传感装置中，至少一个磁检测元件也可以包含至少一个磁性层。

另外，在本发明的磁传感装置中，至少一个第一种磁传感器也可以是生成与外部磁场的平行于第一方向的方向的分量对应的检测值的第一磁传感器、和生成与外部磁场的平行于第二方向的方向的分量对应的检测值的第二磁传感器。第一方向和第二方向相互正交。磁传感装置也可以还具备支承第一及第二磁传感器和软磁性构造体的支承部。支承部也可以具有与第一及第二方向都平行的基准平面。基准平面也可以包含相互不同的第一区域、第二区域和第三区域。第一区域是将第一磁传感器垂直投影到基准平面上而形成的区域。第二区域是将第二磁传感器垂直投影到基准平面上而形成的区域。第三区域是将软磁性构造体垂直投影到基准平面上而形成的区域。在将位于基准平面内，并穿过第三区域的重心且相互正交的两条直线设为第一直线和第二直线时，第一区域的至少一部分也可以位于与第一直线交叉的位置，第二区域的至少一部分也可以位于与第二直线交叉的位置。第一直线也可以与第二方向平行。

另外，第一区域的任何部分也可以都不与第二直线交叉，第二区域的任何部分也可以都不与第一直线交叉。

另外，磁传感装置也可以还具备用于检测外部磁场的平行于第三方向的方向的分量的第二种磁传感器。第三方向与第一方向及第二方向正交。在这种情况下，软磁性构造体也可以包含磁场转换部，所述磁场转换部接收外部磁场的平行于第三方向的方向的分量，输出垂直于第三方向的方向的输出磁场分量。输出磁场分量的强度也可以与外部磁场的平行于第三方向的方向的分量的强度具有对应关系。第二种磁传感器也可以检测输出磁场分量的强度。

另外，软磁性构造体也可以还具备至少一个软磁性层。

另外，支承部也可以包含具有上表面的基板。第一及第二磁传感器、第二种磁传感器以及软磁性构造体也可以配置于基板的上表面上或上方。基准平面也可以为基板的上表面。

在本发明的磁传感装置中，通过具备如上所述规定的至少一个第一种磁传感器和软磁性构造体，能够抑制由检测值的磁滞特性引起的检测精度的降低。

本发明的其它目的、特征及利益通过以下说明即可明白。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的磁传感装置的概略结构的俯视图；

图2是表示本发明的一个实施方式的磁传感装置的电路结构的一个例子的电路图；

图3是表示本发明的一个实施方式的第一及第二磁传感器的结构和与第一磁传感器有关的配线的说明图；

图4是表示本发明的一个实施方式的第一及第二磁传感器的结构和与第二磁传感器有关的配线的说明图；

图5是表示本发明的一个实施方式的与第三磁传感器有关的配线的说明图；

图6是表示本发明的一个实施方式的磁阻效应元件的立体图；

图7是表示本发明的一个实施方式的一个电阻部的一部分的立体图；

图8是表示本发明的一个实施方式的磁场转换部的结构的一个例子的说明图；

图9是表示本发明的一个实施方式的第一～第三磁传感器和软磁性构造体各自的一部分的截面图；

图10是表示本发明的一个实施方式的软磁性构造体的磁滞曲线的特性图；

图11是放大表示图10所示的磁滞曲线的一部分的特性图；

图12是表示本发明的一个实施方式的第一种磁传感器的检测值的磁滞曲线的特性图；

图13是放大表示图12所示的磁滞曲线的一部分的特性图；

图14是用于说明本发明的一个实施方式的磁传感装置的效果的说明图；

图15是用于说明本发明的一个实施方式的磁传感装置的效果的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。首先，参照图1对本发明的一个实施方式的磁传感装置的概略结构进行说明。本实施方式的磁传感装置1是检测外部磁场的、相互正交的三个方向的分量的装置。

磁传感装置1具备至少一个第一种磁传感器。至少一个第一种磁传感器包含至少一个磁检测元件，生成与外部磁场对应的检测值。至少一个磁检测元件包含至少一个磁性层。在本实施方式中，至少一个第一种磁传感器是生成与外部磁场的平行于第一方向的方向的分量对应的检测值的第一磁传感器10、和生成与外部磁场的平行于第二方向的方向的分量对应的检测值的第二磁传感器20。第一方向和第二方向相互正交。

磁传感装置1还具备用于检测外部磁场的平行于第三方向的方向的分量的第二种磁传感器即第三磁传感器30。第三磁传感器30包含至少一个磁检测元件。第三方向与第一方向及第二方向正交。

磁传感装置1还具备由软磁性材料构成的软磁性构造体40。软磁性构造体40包含磁场转换部42和至少一个软磁性层。此外，磁场转换部42表示在后面说明的图8及图9中。磁场转换部42接收外部磁场的平行于第三方向的方向的分量，输出垂直于第三方向的方向的输出磁场分量。以下，称外部磁场的平行于第三方向的方向的分量为输入磁场分量。输出磁场分量的强度与输入磁场分量的强度具有对应关系。第三磁传感器30通过检测输出磁场分量的强度，来检测输入磁场分量的强度。关于软磁性构造体40，在后面进行详细说明。

磁传感装置1还具备支承部50。支承部50是支承第一～第三磁传感器10、20、30和软磁性构造体40的构造体。支承部50包含具有彼此位于相反侧的下表面和上表面51a的基板51。

这里，如图1所示，定义了X方向、Y方向、Z方向。X方向、Y方向、Z方向相互正交。X方向和Y方向是与基板51的上表面51a平行的方向。Z方向是与基板51的上表面51a垂直的方向，且是从基板51的下表面朝向上表面51a的方向。另外，设与X方向相反的方向为-X方向，设与Y方向相反的方向为-Y方向，设与Z方向相反的方向为-Z方向。以下，称相对于基准位置位于Z方向的前端的位置为“上方”，称相对于基准位置位于与“上方”相反侧的位置为“下方”。另外，关于磁传感装置1的构成要素，称位于Z方向一端的面为“上表面”，称位于-Z方向一端的面为“下表面”。

在本实施方式中，特别是第一方向与X方向一致，第二方向与Y方向一致，第三方向与Z方向一致。

第一～第三磁传感器10、20、30和软磁性构造体40配置于基板51的上表面51a上或上方。第一磁传感器10和软磁性构造体40沿与第一方向即X方向交叉的方向并排配置。第二磁传感器20和软磁性构造体40沿与第二方向即Y方向交叉的方向并排配置。

支承部50具有与第一及第二方向(X方向及Y方向)平行的基准平面RP。基准平面RP与第三方向(Z方向)正交。在本实施方式中，特别是基准平面RP是基板51的上表面51a。

基准平面RP包含相互不同的第一区域A10、第二区域A20、和第三区域A40。第一区域A10是将第一磁传感器10垂直投影到基准平面RP上而形成的区域。第二区域A20是将第二磁传感器20垂直投影到基准平面RP上而形成的区域。第三区域A40是将软磁性构造体40垂直投影到基准平面RP上而形成的区域。此外，将第三磁传感器30垂直投影到基准平面RP上而形成的区域与第三区域A40一致或大致一致。

这里，将位于基准平面PR内并穿过第三区域A40的重心C40且相互正交的两条直线设为第一直线L1和第二直线L2。第一区域A10的至少一部分位于与第一直线L1交叉的位置，第二区域A20的至少一部分位于与第二直线L2交叉的位置。在本实施方式中，特别是第一直线L1与Y方向平行，第二直线L2与X方向平行。

在本实施方式中，第一磁传感器10包含彼此配置于不同位置的第一部分11和第二部分12。第一区域A10包含将第一部分11垂直投影到基准平面RP上而形成的区域A11、和将第二部分12垂直投影到基准平面RP上而形成的区域A12。区域A11、A12位于与第一直线L1平行的方向上的第三区域A40的两侧。

另外，第二磁传感器20包含彼此配置于不同位置的第一部分21和第二部分22。第二区域A20包含将第一部分21垂直投影到基准平面RP上而形成的区域A21、和将第二部分22垂直投影到基准平面RP上而形成的区域A22。区域A21、A22位于与第二直线L2平行的方向上的第三区域A40的两侧。

此外，在第一区域A10仅由一个区域构成的情况下，第一区域A10位于与第一直线L1交叉的位置。同样，在第二区域A20仅由一个区域构成的情况下，第二区域A20位于与第二直线L2交叉的位置。

第一区域A10的一部分位于与第一直线L1交叉的位置的情况是指第一区域A10由相互分开的多个区域构成的情况，且是并非该多个区域全部，而是一个以上的区域位于与第一直线L1交叉的位置的情况。

在本实施方式中，第一区域A10由两个区域A11、A12构成，该两个区域A11、A12都位于与第一直线L1交叉的位置。

第二区域A20的一部分位于与第二直线L2交叉的位置的情况是指第二区域A20由相互分开的多个区域构成的情况，且是并非该多个区域全部，而是一个以上区域位于与第二直线L2交叉的位置的情况。

在本实施方式中，第二区域A20由两个区域A21、A22构成，该两个区域A21、A22都位于与第二直线L2交叉的位置。

另外，不管第一区域A10是由一个区域构成还是由多个区域构成，第一区域A10的任何部分都优选不与第二直线L2交叉。同样，不管第二区域A20是由一个区域构成还是由多个区域构成，第二区域A20的任何部分都优选不与第一直线L1交叉。

在本实施方式中，在从第三方向(Z方向)看时，特别是第一区域A10和第二区域A20是处于当使第一区域A10以第三区域A40的重心C40为中心而旋转90°时就与第二区域A20重叠的位置关系。在图1中，当使区域A11、A12以重心C40为中心而沿逆时针方向旋转90°时，区域A11、A12分别与区域A21、A22重叠。

如图1所示，磁传感装置1还具备配置于基板51的上表面51a上或上方的多个端子。该多个端子包含：对应于第一磁传感器10的电源端子Vx及输出端子Vx+、Vx-、对应于第二磁传感器20的电源端子Vy及输出端子Vy+、Vy-、对应于第三磁传感器30的电源端子Vz及输出端子Vz+、Vz-、第一～第三磁传感器10、20、30共同使用的接地端子G。

接着，参照图2对磁传感装置1的电路结构的一个例子进行说明。在该例中，第一磁传感器10包含构成惠斯通电桥(Wheatstone bridge)电路的四个电阻部Rx1、Rx2、Rx3和Rx4。电阻部Rx1、Rx2、Rx3和Rx4分别具有按照外部磁场的平行于第一方向(X方向)的方向的分量而变化的电阻值。电阻部Rx1设置于电源端子Vx和输出端子Vx+之间。电阻部Rx2设置于输出端子Vx+和接地端子G之间。电阻部Rx3设置于电源端子Vx和输出端子Vx-之间。电阻部Rx4设置于输出端子Vx-和接地端子G之间。

第二磁传感器20包含构成惠斯通电桥电路的四个电阻部Ry1、Ry2、Ry3和Ry4。电阻部Ry1、Ry2、Ry3和Ry4分别具有按照外部磁场的平行于第二方向(Y方向)的方向的分量而变化的电阻值。电阻部Ry1设置于电源端子Vy和输出端子Vy+之间。电阻部Ry2设置于输出端子Vy+和接地端子G之间。电阻部Ry3设置于电源端子Vy和输出端子Vy-之间。电阻部Ry4设置于输出端子Vy-和接地端子G之间。

第三磁传感器30包含构成惠斯通电桥电路的四个电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4。电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4分别具有按照从磁场转换部42输出的输出磁场分量而变化的电阻值。电阻部Rz1设置于电源端子Vz和输出端子Vz+之间。电阻部Rz2设置于输出端子Vz+和接地端子G之间。电阻部Rz3设置于电源端子Vz和输出端子Vz-之间。电阻部Rz4设置于输出端子Vz-和接地端子G之间。

以下，将电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Ry1、Ry2、Ry3、Ry4、Rz1、Rz2、Rz3和Rz4中的任意一个都称为电阻部R。电阻部R包含至少一个磁检测元件。至少一个磁检测元件包含至少一个磁性层。在本实施方式中，特别是至少一个磁检测元件为至少一个磁阻效应元件。以下，将磁阻效应元件表述为MR元件。

在本实施方式中，特别是MR元件是自旋阀型MR元件。该自旋阀型MR元件具有：具有固定了方向的磁化的磁性层即磁化固定层、具有方向可按照施加磁场的方向而变化的磁化的磁性层即自由层、配置于磁化固定层和自由层之间的间隙层。自旋阀型MR元件可以为TMR(隧道磁阻效应)元件，也可以为GMR(巨磁阻效应)元件。在TMR元件中，间隙层为隧道势垒层。在GMR元件中，间隙层为非磁性导电层。在自旋阀型MR元件中，电阻值按照自由层的磁化方向相对于磁化固定层的磁化方向所成的角度而变化，在该角度为0°时，电阻值成为最小值，在角度为180°时，电阻值成为最大值。在各MR元件中，自由层具有易磁化轴方向成为与磁化固定层的磁化方向正交的方向的形状各向异性。

在图2中，涂黑箭头表示的是MR元件的磁化固定层的磁化方向。在图2所示的例子中，电阻部Rx1、Rx4各自的MR元件的磁化固定层的磁化方向为X方向。电阻部Rx2、Rx3各自的MR元件的磁化固定层的磁化方向为-X方向。

另外，电阻部Ry1、Ry4各自的MR元件的磁化固定层的磁化方向为Y方向。电阻部Ry2、Ry3各自的MR元件的磁化固定层的磁化方向为-Y方向。关于电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4各自的MR元件的磁化固定层的磁化方向，后面进行说明。

外部磁场的平行于第一方向(X方向)的方向的分量的检测值与输出端子Vx+和输出端子Vx-之间的电位差具有对应关系。外部磁场的平行于第二方向(Y方向)的方向的分量的检测值与输出端子Vy+和输出端子Vy-之间的电位差具有对应关系。外部磁场的平行于第三方向(Z方向)的方向的分量即输入磁场分量的检测值与输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差具有对应关系。例如，各检测值也可以是对对应的电位差实施了振幅或偏移的调节的值。

接下来，参照图3及图4对电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Ry1、Ry2、Ry3和Ry4的配置的一个例子进行说明。在该例子中，第一磁传感器10的第一部分11包含电阻部Rx1和Rx4，第一磁传感器10的第二部分12包含电阻部Rx2和Rx3。另外，第二磁传感器20的第一部分21包含电阻部Ry1和Ry4，第二磁传感器20的第二部分22包含电阻部Ry2和Ry3。图3也示出了与第一磁传感器10有关的配线。另外，图4也示出了与第二磁传感器20有关的配线。

在图3及图4中，涂黑箭头表示了MR元件中的磁化固定层的磁化方向。在图3及图4所示的例子中，在第一磁传感器10的第一部分11、第一磁传感器10的第二部分12、第二磁传感器20的第一部分21和第二磁传感器20的第二部分22各者中，分别包含于其中的多个MR元件的磁化固定层的磁化方向成为相同的方向。因此，根据该例，多个MR元件的磁化固定层的磁化方向的设定变得容易。

图5示出了与第三磁传感器30有关的配线。

接着，参照图6对MR元件的结构的一个例子进行说明。图6所示的MR元件100包含从基板51侧起依次层叠的反铁磁性层101、磁化固定层102、间隙层103及自由层104。反铁磁性层101由反铁磁性材料构成，在与磁化固定层102之间产生交换耦合，从而将磁化固定层102的磁化方向固定。

此外，MR元件100中的层101～104的配置也可以是上下与图6所示的配置相反。另外，MR元件100也可以采用不包含反铁磁性层101的结构。该结构例如也可以为包含人工反铁磁性构造的磁化固定层来代替反铁磁性层101及磁化固定层102的结构，该人工反铁磁性构造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，磁检测元件如果是包含磁性层且检测磁场的元件，则也可以为MR元件以外的元件，例如也可以为磁阻抗元件。

接着，参照图7对电阻部R的结构的一个例子进行说明。在该例子中，电阻部R包含串联连接的多个MR元件100。电阻部R还包含将在电路结构上相邻的两个MR元件100电连接的一个以上的连接层，以使多个MR元件100串联连接。在图7所示的例子中，电阻部R包含一个以上的下部连接层111和一个以上的上部连接层112作为一个以上的连接层。下部连接层111与在电路结构上相邻的两个MR元件100的下表面接触，将该两个MR元件100电连接。上部连接层112与在电路结构上相邻的两个MR元件100的上表面接触，将该两个MR元件100电连接。

接下来，参照图8对软磁性构造体40的磁场转换部42的结构的一个例子进行说明。在该例子中，磁场转换部42包含：对应于电阻部Rz1的下部磁轭42B1及上部磁轭42T1、对应于电阻部Rz2的下部磁轭42B2及上部磁轭42T2、对应于电阻部Rz3的下部磁轭42B3及上部磁轭42T3、对应于电阻部Rz4的下部磁轭42B4及上部磁轭42T4。

下部磁轭42B1、42B2、42B3和42B4及上部磁轭42T1、42T2、42T3和42T4分别具有在垂直于Z方向的方向上长的长方体形状。

下部磁轭42B1及上部磁轭42T1配置于电阻部Rz1的附近。下部磁轭42B1配置于比电阻部Rz1更接近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T1配置于比电阻部Rz1更远离基板51的上表面51a的位置。在从上方看时，电阻部Rz1位于下部磁轭42B1和上部磁轭42T1之间。

下部磁轭42B2及上部磁轭42T2配置于电阻部Rz2的附近。下部磁轭42B2配置于比电阻部Rz2更接近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T2配置于比电阻部Rz2更远离基板51的上表面51a的位置。在从上方看时，电阻部Rz2位于下部磁轭42B2和上部磁轭42T2之间。

下部磁轭42B3及上部磁轭42T3配置于电阻部Rz3的附近。下部磁轭42B3配置于比电阻部Rz3更接近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T3配置于比电阻部Rz3更远离基板51的上表面51a的位置。在从上方看时，电阻部Rz3位于下部磁轭42B3和上部磁轭42T3之间。

下部磁轭42B4及上部磁轭42T4配置于电阻部Rz4的附近。下部磁轭42B4配置于比电阻部Rz4更接近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T4配置于比电阻部Rz4更远离基板51的上表面51a的位置。在从上方看时，电阻部Rz4位于下部磁轭42B4和上部磁轭42T4之间。

磁场转换部42输出的输出磁场分量包含：由下部磁轭42B1及上部磁轭42T1生成并施加于电阻部Rz1的磁场分量、由下部磁轭42B2及上部磁轭42T2生成并施加于电阻部Rz2的磁场分量、由下部磁轭42B3及上部磁轭42T3生成并施加于电阻部Rz3的磁场分量、由下部磁轭42B4及上部磁轭42T4生成并施加于电阻部Rz4的磁场分量。

在图8中，在输入磁场分量的方向为Z方向时，四个白色箭头分别表示的是施加于电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4的磁场分量的方向。另外，在图8中，四个涂黑箭头分别表示的是电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4的MR元件100的磁化固定层102的磁化方向。在输入磁场分量的方向为Z方向时，电阻部Rz1、Rz4的MR元件100的磁化固定层102的磁化方向分别与施加于电阻部Rz1、Rz4的磁场分量的方向相同。在输入磁场分量的方向为Z方向时，电阻部Rz2、Rz3的MR元件100的磁化固定层102的磁化方向分别与施加于电阻部Rz2、Rz3的磁场分量的方向相反。

这里，对第三磁传感器30的作用进行说明。在不存在输入磁场分量的状态下，电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4的MR元件100的自由层104的磁化方向相对于磁化固定层102的磁化方向垂直。

在输入磁场分量的方向为Z方向时，在电阻部Rz1、Rz4的MR元件100中，自由层104的磁化方向从相对于磁化固定层102的磁化方向垂直的方向向磁化固定层102的磁化方向倾斜。这时，在电阻部Rz2、Rz3的MR元件100中，自由层104的磁化方向从相对于磁化固定层102的磁化方向垂直的方向向与磁化固定层102的磁化方向相反的方向倾斜。其结果，与不存在输入磁场分量的状态相比，电阻部Rz1、Rz4的电阻值减小，电阻部Rz2、Rz3的电阻值增大。

在输入磁场分量的方向为-Z方向的情况下，与上述的情况相反，与不存在输入磁场分量的状态相比，电阻部Rz1、Rz4的电阻值增大，电阻部Rz2、Rz3的电阻值减小。

电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4的电阻值的变化量依赖于输入磁场分量的强度。

当输入磁场分量的方向和强度都发生了变化时，电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4各自的电阻值就以电阻部Rz1、Rz4的电阻值增大，并且电阻部Rz2、Rz3的电阻值减小，或者电阻部Rz1、Rz4的电阻值减小，并且电阻部Rz2、Rz3的电阻值增大的方式发生变化。由此，输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差发生变化。因此，基于该电位差，能够检测输入磁场分量。

接着，参照图9对第一～第三磁传感器10、20、30和软磁性构造体40的构造的一个例子进行说明。图9表示的是第一～第三磁传感器10、20、30和软磁性构造体40各自的一部分。在该例子中，第一～第三磁传感器10、20、30和软磁性构造体40配置于基板51上。基板51具有上表面51a和下表面51b。

第一磁传感器10除包含电阻部Rx1、Rx2、Rx3和Rx4以外，还包含分别由绝缘材料构成的绝缘层66A、67A和68A。绝缘层66A配置于基板51的上表面51a上。电阻部Rx1、Rx2、Rx3和Rx4配置于绝缘层66A上。图9表示的是电阻部Rx1、Rx2、Rx3和Rx4所含的多个MR元件100中的一个和与之连接的下部连接层111及上部连接层112。绝缘层67A在基板51的上表面51a上配置于电阻部Rx1、Rx2、Rx3和Rx4的周围。绝缘层68A覆盖电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4及绝缘层67A。

第二磁传感器20的构造与第一磁传感器10同样。即，第二磁传感器20除包含电阻部Ry1、Ry2、Ry3和Ry4以外，还包含分别由绝缘材料构成的绝缘层66B、67B和68B。绝缘层66B配置于基板51的上表面51a上。电阻部Ry1、Ry2、Ry3和Ry4配置于绝缘层66B上。图9表示的是电阻部Ry1、Ry2、Ry3和Ry4所含的多个MR元件100中的一个和与之连接的下部连接层111及上部连接层112。绝缘层67B在基板51的上表面51a上配置于电阻部Ry1、Ry2、Ry3和Ry4的周围。绝缘层68B覆盖电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4及绝缘层67B。

第三磁传感器30除包含电阻部Rz1、Rz2、Rz3和Rz4以外，还包含分别由绝缘材料构成的绝缘层61、62、63和64。在图9所示的例子中，软磁性构造体40包含磁场转换部42和两个软磁性层41、43。

磁场转换部42包含图8所示的下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4及上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4。在图9中，用符号42B表示下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4中的一个，用符号42T表示与之对应的上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4中的一个。

软磁性层41配置于基板51的上表面51a上。下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4配置于软磁性层41上。绝缘层61在软磁性层41上配置于下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4的周围。

电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4配置于绝缘层61上。图9表示的是电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4所含的多个MR元件100中的一个和与之连接的下部连接层111及上部连接层112。绝缘层62在下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4及绝缘层61上配置于电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的周围。

上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4配置于绝缘层62上。绝缘层63在电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4及绝缘层62上配置于上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4的周围。

软磁性层43配置于上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4及绝缘层63上。绝缘层64覆盖软磁性层43。

在从上方看时，软磁性层41、43遍及第三磁传感器30的整个区域或大致整个区域而存在。将软磁性层41垂直投影到基板51的上表面51a即基准平面RP上而形成的区域、和将软磁性层43垂直投影到基准平面RP上而形成的区域都与第三区域A40一致。将第三磁传感器30垂直投影到基准平面RP上而形成的区域与第三区域A40一致或大致一致。

在图9所示的例子中，第一～第三磁传感器10、20和30所含的所有磁检测元件即MR元件100都配置于距基板51的上表面51a即基准平面RP等距离的位置。

此外，磁场转换部42也可以仅包含下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4中的一方。另外，软磁性构造体40也可以仅包含软磁性层41、43中的一方。

接下来，对本实施方式的磁传感装置1的作用及效果进行说明。在本实施方式的磁传感装置1中，第一磁传感器10生成与外部磁场的平行于第一方向(X方向)的方向的分量对应的检测值。另外，第二磁传感器20生成与外部磁场的平行于第二方向(Y方向)的方向的分量对应的检测值。以下，将平行于第一方向(X方向)的方向也称为第一磁传感器10的磁敏(magnetosensitive)方向，将平行于第二方向(Y方向)的方向也称为第二磁传感器20的磁敏方向。在本实施方式中，第一直线L1相对于第一磁传感器10的磁敏方向垂直，第二直线L2相对于第二磁传感器20的磁敏方向垂直。

第一磁传感器10具有由磁检测元件所含的磁性层引起的磁滞特性。在本实施方式中，特别是第一磁传感器10包含第一部分11和第二部分12，第一及第二部分11、12分别具有磁滞特性。第一磁传感器10检测外部磁场的平行于X方向的方向的分量。因此，在第一磁传感器10的第一及第二部分11、12各自的磁滞特性中，特别成为问题的是与平行于X方向的方向的磁场有关的磁滞特性。当第一及第二部分11、12分别具有与平行于X方向的方向的磁场有关的磁滞特性时，输出端子Vx+、Vx-各自的电位就具有磁滞特性，其结果是，第一磁传感器10的检测值也具有磁滞特性。

同样，第二磁传感器20具有由磁检测元件所含的磁性层引起的磁滞特性。在本实施方式中，特别是第二磁传感器20包含第一部分21和第二部分22，第一及第二部分21、22分别具有磁滞特性。第二磁传感器20检测外部磁场的平行于Y方向的方向的分量。因此，在第二磁传感器20的第一及第二部分21、22各自的磁滞特性中，特别成为问题的是与平行于Y方向的方向的磁场有关的磁滞特性。当第一及第二部分21、22分别具有与平行于Y方向的方向的磁场有关的磁滞特性时，输出端子Vy+、Vy-各自的电位就具有磁滞特性，其结果是，第二磁传感器20的检测值也具有磁滞特性。

在本实施方式中，在磁传感装置1上设有软磁性构造体40。软磁性构造体40包含磁场转换部42和两个软磁性层41、43。软磁性构造体40具有磁滞特性。即，软磁性构造体40具有使外部磁场发生了变化时的磁化的磁滞曲线表示剩余磁化的磁特性。

图10是表示软磁性构造体40的磁滞曲线的特性图。图11是放大表示图10所示的磁滞曲线的一部分的特性图。图10及图11是通过一边使平行于X方向或Y方向的方向的外部磁场在规定的范围内变化一边对软磁性构造体40施加而求出的图。在图10及图11中，横轴表示的是根据外部磁场求出的对应于外部磁场的磁通密度。在横轴中，用正值表示与X方向或Y方向的外部磁场对应的磁通密度，用负值表示与-X方向或-Y方向的外部磁场对应的磁通密度。另外，纵轴表示的是软磁性构造体40的磁化。横轴的单位为mT，纵轴的单位为任意单位(a.u.)。如图10及图11所示，软磁性构造体40具有使外部磁场发生了变化时的磁化的磁滞曲线表示剩余磁化的磁特性。

在本实施方式中，第一磁传感器10和软磁性构造体40以在软磁性构造体40存在剩余磁化的状态下，对第一磁传感器10施加基于软磁性构造体40的剩余磁化的磁场的方式构成。

图12是表示第一磁传感器10的检测值的磁滞曲线的特性图。图13是放大表示图12所示的磁滞曲线的一部分的特性图。图12及图13是通过一边使平行于X方向的方向的外部磁场在规定的范围内变化一边对第一磁传感器10施加而求出的图。在图12及图13中，横轴表示的是对应于外部磁场的磁通密度，纵轴表示的是第一磁传感器10的检测值。在横轴中，用正值表示与X方向的外部磁场对应的磁通密度，用负值表示与-X方向的外部磁场对应的磁通密度。横轴的单位为mT，纵轴的单位为mV。另外，符号81表示的是单独的状态即未组装入磁传感装置1的状态下的第一磁传感器10的检测值的磁滞曲线。符号82表示的是组装入磁传感装置1的状态时的第一磁传感器10的检测值的磁滞曲线。

在外部磁场为零时，理想的是第一磁传感器10的检测值变成零。但是，如上所述，第一磁传感器10具有磁滞特性。因此，在图13中，如符号81所示，在使外部磁场发生了变化时的检测值的磁滞曲线中，第一磁传感器10在单独时，具有在外部磁场为零时的检测值和理想值之差成为零以外的第一值的特性。

在本实施方式中，在图13中，如符号82所示，在使外部磁场发生了变化时的检测值的磁滞曲线中，组装于磁传感装置1的状态下的第一磁传感器10具有在外部磁场为零时的检测值和理想值之差成为第二值的特性。第二值的绝对值比第一值的绝对值小。这是以在软磁性构造体40存在剩余磁化的状态下，对第一磁传感器10施加基于软磁性构造体40的剩余磁化的磁场的方式构成第一磁传感器10和软磁性构造体40的值。第二值也可以为零。

与第一磁传感器10和软磁性构造体40的关系同样，第二磁传感器20和软磁性构造体40以在软磁性构造体40存在剩余磁化的状态下，对第二磁传感器20施加基于软磁性构造体40的剩余磁化的磁场的方式构成。

对第二磁传感器20施加了平行于Y方向的方向的外部磁场时的、第二磁传感器20的检测值的磁滞曲线与图12及图13所示的第一磁传感器10的检测值的磁滞曲线同样。即，在使外部磁场发生了变化时的检测值的磁滞曲线中，第二磁传感器20在单独时，具有在外部磁场为零时的检测值和理想值之差成为零以外的第一值的特性。另外，在使外部磁场发生了变化时的检测值的磁滞曲线中，组装于磁传感装置1的状态下的第二磁传感器20具有在外部磁场为零时的检测值和理想值之差成为第二值的特性。第二值的绝对值比第一值的绝对值小。这是以在软磁性构造体40存在剩余磁化的状态下，对第二磁传感器20施加基于软磁性构造体40的剩余磁化的磁场的方式构成第二磁传感器20和软磁性构造体40所得到的值。第二值也可以为零。

下面，参照图14及图15对本实施方式的磁传感装置1的效果进一步进行说明。图14表示的是在对磁传感装置1施加了X方向的外部磁场以后外部磁场变成为零的状态。在该状态下，第一磁传感器10的第一及第二部分11、12分别具有X方向的磁化11M、12M。另外，软磁性构造体40也具有X方向的磁化40XM。

软磁性构造体40通过磁化40XM，产生磁场。通过磁化40XM而产生的磁场的一部分即部分磁场40XH1被施加于第一部分11。通过磁化40XM而产生的磁场的另一部分即部分磁场40XH2被施加于第二部分12。部分磁场40XH1包含与磁化11M的方向相反的方向即-X方向的分量。部分磁场40XH2包含与磁化12M的方向相反的方向即-X方向的分量。在第一部分11中，通过磁化11M而产生的磁场和部分磁场40XH1相互抵消，其结果是，与无部分磁场40XH1的情况相比，作用于第一部分11的磁场的绝对值变小。同样，在第二部分12中，通过磁化12M而产生的磁场和部分磁场40XH2相互抵消，其结果是，与无部分磁场40XH2的情况相比，作用于第二部分12的磁场的绝对值变小。

在对磁传感装置1施加了-X方向的外部磁场以后，在外部磁场变成零的状态下，第一磁传感器10的第一及第二部分11、12和软磁性构造体40各自的磁化方向与上述的状态相反。在这种情况下，如上所述，在第一部分11中，与无部分磁场40XH1的情况相比，作用于第一部分11的磁场的绝对值也变小，在第二部分12中，与无部分磁场40XH2的情况相比，作用于第二部分12的磁场的绝对值变小。

由以上可知，在本实施方式中，与无部分磁场40XH1、40XH2的情况相比，外部磁场为零时的第一磁传感器10的检测值和其理想值之差变小。

图15表示的是在对磁传感装置1施加了Y方向的外部磁场以后，外部磁场变成了零的状态。在该状态下，第二磁传感器20的第一及第二部分21、22分别具有Y方向的磁化21M、22M。另外，软磁性构造体40也具有Y方向的磁化40YM。

软磁性构造体40通过磁化40YM，产生磁场。通过磁化40YM而产生的磁场的一部分即部分磁场40YH1被施加于第一部分21。通过磁化40YM而产生的磁场的另一部分即部分磁场40YH2被施加于第二部分22。部分磁场40YH1包含与磁化21M的方向相反的方向即-Y方向的分量。部分磁场40YH2包含与磁化22M的方向相反的方向即-Y方向的分量。在第一部分21中，通过磁化21M而产生的磁场和部分磁场40YH1相互抵消，其结果，与无部分磁场40YH1的情况相比，作用于第一部分21的磁场的绝对值变小。同样，在第二部分22中，通过磁化22M而产生的磁场和部分磁场40YH2相互抵消，其结果是，与无部分磁场40YH2的情况相比，作用于第二部分22的磁场的绝对值变小。

在对磁传感装置1施加了-Y方向的外部磁场以后，外部磁场变成为零的状态下，第二磁传感器20的第一及第二部分21、22和软磁性构造体40各自的磁化方向与上述的状态相反。在这种情况下，如上所述，在第一部分21中，与无部分磁场40YH1的情况相比，作用于第一部分21的磁场的绝对值也变小，在第二部分22中，与无部分磁场40YH2的情况相比，作用于第二部分22的磁场的绝对值变小。

由以上可知，在本实施方式中，与无部分磁场40YH1、40YH2的情况相比，外部磁场为零时的第二磁传感器20的检测值和其理想值之差变小。

如上所述，根据本实施方式，在第一种磁传感器即第一及第二磁传感器10、20中，能够抑制由检测值的磁滞特性引起的检测精度的降低。

此外，本发明不局限于上述实施方式，可进行种种变更。本发明的第一种磁传感器和软磁性构造体只要满足权利要求书的必要条件即可。例如，本发明的磁传感装置也可以具备一个第一种磁传感器和软磁性构造体。另外，软磁性构造体不局限于如实施方式的磁场转换部42那样具有与第二种磁传感器相关联的功能，也可以具有其它功能，还可以为仅满足权利要求书的必要条件的构造体。

基于以上的说明，显而易见能够实施本发明的种种方式及变形例。因此，在以下权利要求书的均等范围内，即使是上述最佳方式以外的方式，也能够实施本发明。

Claims (9)

1.一种磁传感装置，其特征在于，

具备：

至少一个第一种磁传感器，其包含至少一个磁检测元件，生成对应于外部磁场的检测值；和

软磁性构造体，其由软磁性材料构成，

所述软磁性构造体具有作为在使所述外部磁场发生了变化时的磁化的磁滞曲线的第一磁滞曲线表示剩余磁化的磁特性，

所述至少一个第一种磁传感器和所述软磁性构造体以在所述软磁性构造体存在所述剩余磁化的状态下对所述至少一个第一种磁传感器施加基于所述剩余磁化的磁场的方式构成，

所述至少一个第一种磁传感器在单独时具有在作为使所述外部磁场发生了变化时的所述检测值的磁滞曲线的第二磁滞曲线中，在所述外部磁场为零时的检测值和理想值之差成为零以外的第一值的特性，

组装于所述磁传感装置的状态下的所述至少一个第一种磁传感器具有在作为使所述外部磁场发生了变化时的所述检测值的磁滞曲线的第三磁滞曲线中，在所述外部磁场为零时的检测值和理想值之差成为第二值的特性，

所述第二值的绝对值比所述第一值的绝对值小。

2.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于，

所述至少一个第一种磁传感器生成与所述外部磁场的平行于第一方向的方向的分量对应的检测值，

所述至少一个第一种磁传感器和所述软磁性构造体以沿与所述第一方向交叉的方向并排的方式配置。

3.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于，

施加于所述至少一个第一种磁传感器的基于所述剩余磁化的磁场包含与所述剩余磁化的方向相反方向的分量。

4.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于，

所述至少一个磁检测元件包含至少一个磁性层。

5.根据权利要求1所述的磁传感装置，其特征在于，

所述至少一个第一种磁传感器是生成与所述外部磁场的平行于第一方向的方向的分量对应的检测值的第一磁传感器、和生成与所述外部磁场的平行于第二方向的方向的分量对应的检测值的第二磁传感器，

所述第一方向和第二方向相互正交，

所述磁传感装置还具备支承所述第一磁传感器及第二磁传感器和所述软磁性构造体的支承部，

所述支承部具有与所述第一方向和第二方向都平行的基准平面，

所述基准平面包含相互不同的第一区域、第二区域和第三区域，

所述第一区域是将所述第一磁传感器垂直投影到所述基准平面上而形成的区域，

所述第二区域是将所述第二磁传感器垂直投影到所述基准平面上而形成的区域，

所述第三区域是将所述软磁性构造体垂直投影到所述基准平面上而形成的区域，

在将位于所述基准平面内，并穿过所述第三区域的重心且相互正交的两条直线设为第一直线和第二直线时，所述第一区域的至少一部分位于与所述第一直线交叉的位置，所述第二区域的至少一部分位于与所述第二直线交叉的位置，

所述第一直线与所述第二方向平行。

6.根据权利要求5所述的磁传感装置，其特征在于，

所述第一区域的任何部分都不与所述第二直线交叉，所述第二区域的任何部分也都不与所述第一直线交叉。

7.根据权利要求5所述的磁传感装置，其特征在于，

还具备用于检测所述外部磁场的平行于第三方向的方向的分量的第二种磁传感器，

所述第三方向与所述第一方向及所述第二方向正交，

所述软磁性构造体包含磁场转换部，所述磁场转换部接收所述外部磁场的平行于第三方向的方向的分量，输出垂直于所述第三方向的方向的输出磁场分量，

所述输出磁场分量的强度与所述外部磁场的平行于第三方向的方向的分量的强度具有对应关系，

所述第二种磁传感器检测所述输出磁场分量的强度。

8.根据权利要求7所述的磁传感装置，其特征在于，

所述软磁性构造体还包含至少一个软磁性层。

9.根据权利要求7所述的磁传感装置，其特征在于，

所述支承部包含具有上表面的基板，

所述第一磁传感器及第二磁传感器、所述第二种磁传感器以及所述软磁性构造体配置于所述基板的上表面上或上方，

所述基准平面为所述基板的上表面。

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