CN110573895A - 磁传感器 - Google Patents

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Abstract

一种磁传感器，抑制各磁阻元件的检测位置以及检测时刻的偏移，并以高精度并且以高空间分辨率进行测定。磁传感器100在与第一磁阻元件1以及第二磁阻元件2的平面正交的方向上排列有多个磁阻元件单元10，该磁阻元件单元10中以第一方向为检测轴的平面型的第一磁阻元件1与以和第一方向不同的第二方向为检测轴的平面型的第二磁阻元件2对置配置，与测定样品6对置的面是与磁阻元件单元10的排列方向平行的面103。

Description

磁传感器
技术领域
本发明涉及磁传感器。
背景技术
作为非破坏地测定有导电性的结构物或者生物体内部的功能的技术，已知有测定通过在内部流过的电流产生的微小磁场的强度分布的方法。这样的测定方法使用能够检测微小磁场的磁传感器，例如能够使用利用了线圈的磁传感器、对磁性体进行薄膜形成的磁传感器(磁阻元件)等。
这里，在使用上述磁阻元件测定三维(X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向)的磁场强度的情况下，一般而言对于各测定轴需要磁阻元件。另外，虽然也能够根据其它的两个轴的磁场强度计算三轴中一轴的磁场强度，但至少需要检测两轴的磁场强度的磁阻元件。不得不以在物理性分离的状态配置这些检测不同的轴方向的磁场强度的磁阻元件，并基于各磁阻元件的检测结果获取特定的坐标上的三维的磁场强度(例如，参照专利文献1)。
然而，测定样品越小，相对而言各磁阻元件彼此的位置的不同越明显，所以有它们的位置偏移，即检测位置的偏移成为问题的情况。对于这样的问题，例如，能够列举通过使用移动工作台等使各磁阻元件依次移动到同一位置进行测定，来修正磁阻元件彼此的位置偏移的方法(例如，参照专利文献2)。
并且，在使用上述磁阻元件对测定样品的磁场分布进行测定的情况下，例如，需要在平板状的基板上分别与基板平行地排列多个磁阻元件，并在较宽的区域检测磁场强度(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2017－26312号公报
专利文献2：日本专利第5626678号公报
然而，根据上述以往的技术，由于在使磁阻元件移动的同时进行测定所以到测定完成为止花费时间，并且由于不能够检测同一时刻的各成分的磁场强度所以不能够获取高精度的磁场信息。
另外，根据上述以往的技术，虽然在基板上平行地排列有多个磁阻元件，但由于磁阻元件在其面方向具有一定的面积，所以基板的每单位面积的磁阻元件的配置数量有限，不能够以较高的空间分辨率获取磁场信息。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供能够抑制各磁阻元件的检测位置以及检测时刻的偏移，以高精度并且以高空间分辨率进行测定的磁传感器。
为了解决以上的课题，技术方案1所述的发明是磁传感器，
在与第一磁阻元件以及第二磁阻元件的平面正交的方向上排列多个磁阻元件单元，在上述磁阻元件单元中，以第一方向为检测轴的平面型的上述第一磁阻元件与以和上述第一方向不同的第二方向为检测轴的平面型的上述第二磁阻元件对置配置，
与测定样品对置的面是与上述磁阻元件单元的排列方向平行的面。
技术方案2所述的发明是在技术方案1所述的磁传感器中，
在上述第一磁阻元件与上述第二磁阻元件之间设置有绝缘层。
技术方案3所述的发明是在技术方案1或者2所述的磁传感器中，
在上述排列方向上相邻的上述磁阻元件单元彼此相互接触。
技术方案4所述的发明是在技术方案1～3中任意一项所述的磁传感器中，
构成上述磁阻元件单元的基板的一部分、和构成相邻的上述磁阻元件单元的基板的一部分在与上述排列方向正交的方向上重合配置。
技术方案5所述的发明是在技术方案1～3中任意一项所述的磁传感器中，
在基板的两面分别设置以上述第一方向为检测轴的第一磁性薄膜和以上述第二方向为检测轴的第二磁性薄膜，构成上述第一磁阻元件以及上述第二磁阻元件，
多个上述基板以使上述第一磁性薄膜侧的面与上述第二磁性薄膜侧的面对置的方式排列而构成多个上述磁阻元件单元。
技术方案6所述的发明是在技术方案1～5中任意一项所述的磁传感器中，
具备运算部，上述运算部基于多个上述磁阻元件单元的检测结果，导出上述排列方向的磁场强度。
技术方案7所述的发明是在技术方案1～6中任意一项所述的磁传感器中，具备：
外部磁阻元件，其检测外部的磁场强度；以及
确定部，其基于上述外部磁阻元件的检测结果，确定基于外部环境的噪声成分。
技术方案8所述的发明是在技术方案1～7中任意一项所述的磁传感器中，
具备多个周边磁阻元件，上述多个周边磁阻元件在多个上述磁阻元件单元的周围分散配置。
根据本发明，能够提供能够抑制各磁阻元件的检测位置以及检测时刻的偏移，并以高精度并且以高空间分辨率进行测定的磁传感器。
附图说明
图1是表示第一实施方式的磁传感器的概略结构图。
图2A是表示磁阻元件单元的概略结构的主视图。
图2B是表示磁阻元件单元的概略结构的分解立体图。
图3是表示第一磁阻元件的层叠构成的示意图。
图4是表示第一实施方式的磁传感器的概略结构的俯视图。
图5是表示第二实施方式的磁传感器的概略结构图。
图6A是表示第二实施方式的磁传感器的概略结构的俯视图。
图6B是表示第二实施方式的磁传感器的概略结构的侧视图。
图7是表示第三实施方式的磁传感器的概略结构图。
图8是表示第四实施方式的磁传感器的概略结构的俯视图。
图9是表示第五实施方式的磁传感器的概略结构的俯视图。
具体实施方式
以下，使用附图对用于实施本发明的方式进行说明。但是，虽然对以下叙述的实施方式附加了为了实施本发明而在技术上优选的各种限定，但并不将发明的范围限定于以下的实施方式以及图示例。
《第一实施方式》
参照图1～图4，对第一实施方式的磁传感器100进行说明。图1是表示第一实施方式的磁传感器100的概略结构图。图2A、2B是磁阻元件单元10的概略结构图，图2A是从磁阻元件单元10的面方向观察的主视图，图2B是磁阻元件单元10的分解立体图。图3是表示第一磁阻元件1的层叠构成的示意图。图4是表示磁传感器100以及测定样品6的概略结构的俯视图。此外，在图1中，省略参照传感器104的图示，在图4中，省略控制部102的图示。
如图1所示，磁传感器100具备：层叠体101，在与第一以及第二磁阻元件1、2的平面正交的方向排列有多个磁阻元件单元10，在该磁阻元件单元10中，以第一方向为检测轴的平面型的第一磁阻元件1与以和第一方向不同的第二方向为检测轴的平面型的第二磁阻元件2对置配置；参照传感器104，设置在与测定样品6分离的位置；控制部102，基于第一以及第二磁阻元件1、2的检测结果导出排列方向的磁场强度，并基于参照传感器104的检测结果确定基于外部环境的噪声成分。另外，在磁传感器100中与测定样品6对置的面是与层叠体101的排列方向平行的面103。
这里，在以下的说明中，将第一以及第二磁阻元件1、2的面内的特定方向设为X方向，将该面内的与X方向正交的方向设为Y方向，并将与该X方向以及Y方向正交的方向(第一以及第二磁阻元件1、2的排列方向)设为Z方向。
如图1所示，多个磁阻元件单元10被排列成在排列方向上相邻的磁阻元件单元10彼此相互接触。另外，如图2A、2B所示，磁阻元件单元10通过层叠第一磁阻元件1、第二磁阻元件2以及设置在它们之间的绝缘层3而构成。第一磁阻元件1构成为具有硅基板12、第一磁性薄膜140以及电极层14等，第二磁阻元件2构成为具有硅基板22、第二磁性薄膜240、以及电极层24等。第一以及第二磁阻元件1、2被配置成使第一磁性薄膜140侧的面与第二磁性薄膜240侧的面相互对置。
如图3所示，第一磁阻元件1是通过磁化的方向被固定的固定磁性层110、受到来自外部的磁场的影响而磁化的方向变化的自由磁性层130、以及配置在固定磁性层110与自由磁性层130之间的绝缘层120形成磁隧道结，并根据固定磁性层110的磁化的方向与自由磁性层130的磁化的方向的角度差利用隧道效应使绝缘层120的电阻变化的隧道磁阻元件(TMR元件)。
第一磁阻元件1例如具有层叠结构，在硅基板(Si、SiO2)12上形成基底层(Ta)13，并在其上从下至上层叠反强磁性层(IrMn)111、强磁性层(CoFe)112、磁耦合层(Ru)113以及强磁性层(CoFeB)114作为固定磁性层110，隔着绝缘层(MgO)120，在其上从下至上层叠强磁性层(CoFeB)131、软磁性层(NiFe或者CoFeSi)133作为自由磁性层130。通过这些基底层13、固定磁性层110、绝缘层120以及自由磁性层130构成第一磁性薄膜140。其中，第一磁阻元件1的层构成以及各层的材料并不限定于这些方式，也可以是公知的任意的层构成以及材料，例如也可以在强磁性层131与软磁性层133之间进一步层叠磁耦合层(Ru)。
这样构成的第一磁阻元件1在检测磁场为零的状态下，固定磁性层110的磁化的方向与自由磁性层130的磁化的方向在大致90度的扭曲的位置稳定。这是因为在各个易磁化轴的方向进行磁化。即，第一磁阻元件1形成在自由磁性层130的易磁化轴的方向A2相对于固定磁性层110的易磁化轴的方向A1大致扭曲90度的位置。
例如，若对第一磁阻元件1施加与固定磁性层110的磁化的方向相反方向的外部磁场，则自由磁性层130的磁化的方向朝固定磁性层110的磁化的方向的相反方向侧旋转，并利用隧道效应而绝缘层120的电阻增大。另一方面，若对第一磁阻元件1施加与固定磁性层110的磁化的方向同方向的外部磁场，则自由磁性层130的磁化的方向朝与固定磁性层110的磁化的方向同方向侧旋转，且利用隧道效应而绝缘层120的电阻减少。通过借助电极层14电读出这样地从外部施加的磁场强度作为电阻值的变化量，能够通过第一磁阻元件1检测磁场强度。
第二磁阻元件2除了检测轴的方向不同以外均与第一磁阻元件1同样地构成。具体而言，如图2A、2B所示，第一磁阻元件1的固定磁性层110的磁化的方向为X方向，所以以X方向为检测轴，而第二磁阻元件2的固定磁性层(图示省略)的磁化的方向为Y方向，所以以Y方向为检测轴。
通过根据这些第一以及第二磁阻元件1、2的检测结果求出向量成分，从而磁阻元件单元10作为对第一以及第二磁阻元件1、2的面方向具有灵敏度的磁传感器发挥作用。另外，第一以及第二磁阻元件1、2被配置成使第一磁性薄膜140侧的面与第二磁性薄膜240侧的面对置，所以能够使第一以及第二磁阻元件1、2的磁场检测部分接近，能够抑制第一以及第二磁阻元件1、2的检测位置的偏移。由此，磁传感器100能够同时捕捉第一以及第二磁阻元件1、2的各检测轴的磁场强度，能够高速并且准确地获取二维磁场信息。
绝缘层3构成为设置在第一磁阻元件1与第二磁阻元件2之间，并在由绝缘材料(例如SiO2等)构成的绝缘性薄片的两面设置用于分别与第一以及第二磁阻元件1、2粘合的粘合剂层。由此，能够防止第一磁阻元件1的第一磁性薄膜140侧的面与第二磁阻元件2的第二磁性薄膜240侧的面的直接接触，并且能够将两者粘合成为一体。另外，由于能够使第一磁阻元件1与第二磁阻元件2接近至数μm量级，所以能够准确并且高速地检测两个成分的磁场强度。作为粘合剂层，例如能够使用热固化性树脂构成。其中，绝缘层3也可以不具备绝缘性薄片，而由绝缘性的粘合剂层构成。
参照传感器104构成为隔着绝缘层(图示省略)对置配置检测测定样品6的外部环境中的磁场强度的外部磁阻元件104a、104b。外部磁阻元件104a与第一磁阻元件1相同地构成，外部磁阻元件104b与第二磁阻元件2相同地构成。换句话说，参照传感器104如图4所示那样除了设置在分别与层叠体101以及测定样品6分离的位置以外均与上述磁阻元件单元10相同地构成。
控制部102能够获取通过各磁阻元件单元10检测出的X方向以及Y方向的磁场强度，并基于获取的各磁场强度的单元间的差分，计算排列方向(Z方向)的磁场强度。由此，磁传感器100能够导出测定样品6的三维磁场信息。
另外，控制部102基于构成参照传感器104的外部磁阻元件104a、104b的检测结果，确定基于外部环境的噪声成分。具体而言，例如，在产生了以测定样品6的外部为发信源的基于外部环境的噪声(环境噪声)的情况下，由于该环境噪声由全部的磁阻元件单元10以及参照传感器104以大致相等的相位和强度检测出，所以控制部102能够确定这些检测结果中相同的信号波形为环境噪声。因此，控制部102能够通过从在各磁阻元件单元10检测出的磁场强度(测定样品6的磁场信息与作为环境噪声的磁场信息混合)减去环境噪声而得到更高精度的磁场信息。
另外，在接近测定样品6的位置存在环境噪声的发信源的情况下，在各磁阻元件单元10以及参照传感器104检测出的环境噪声的强度不同。该情况下，控制部102能够基于多变量分析(例如主成分分析等)，对各磁阻元件单元10以及参照传感器104的输出进行加权，确定环境噪声成分，并通过从测定结果减去该环境噪声而得到更高精度的磁场信息。
这里，若环境噪声的强度较大，则有利用放大器(图示省略)放大各磁阻元件单元10以及参照传感器104的输出信号时信号饱和而不能够进行测定或者精度降低的情况。因此，优选构成为较宽地设定参照传感器104的动态范围(具体而言减小放大器的增益)，使强度较强的环境噪声也收纳在测定范围，能够把握混合何种程度的环境噪声。另外，优选控制部102基于参照传感器104的检测结果，对磁阻元件单元10的放大器的增益施加反馈，再设定为适当的放大率。
在使用如上述那样构成的磁传感器100检测测定样品6的磁场强度时，使与磁阻元件单元10的排列方向平行的面103接近测定样品6来进行。由此，与使各个第一磁性薄膜140侧的面以及第二磁性薄膜240侧的面与测定样品6对置地配置第一以及第二磁阻元件1、2相比，能够对测定样品6较密地配置多个第一以及第二磁阻元件1、2。由此，能够以高空间分辨率同时测定从测定样品6产生的磁场的分布。因此，这样的磁传感器100例如在测定样品6为平面型的薄型锂离子电池等的情况下，对在测定样品6内部产生的金属异常物61的检测非常有用。
这里，一般而言对于第一以及第二磁阻元件1、2的磁场检测部分的大小来说，面内方向的一边的长度例如在数十μm～数mm的范围内。磁场检测部分的大小对第一以及第二磁阻元件1、2的S/N比、空间分辨率带来影响。
另一方面，在测定样品6的大小为平板状的情况下，例如一般而言一边的长度在数cm～数m的范围内。另外，一般而言测定样品6的厚度在数百μm～数cm的范围内。另外，在测定样品6例如为层压型的锂离子电池的情况下，一般而言一边的长度在10～30cm的范围内。另外，在测定样品6例如为铝板、碳钢板的测试样本的情况下，一般而言一边的长度在20～100cm的范围内，也有数m的情况。
第一磁阻元件1单体的空间分辨率测取决于相对于存在于定样品6中的金属异常物61的相对大小。例如，在检测直径Φ为100μm左右的大致球形状的金属异常物61的大致的位置的情况下，优选第一磁阻元件1的一边的长度设定在从与金属异常物61的直径同等程度(大约100μm)到金属异常物61的直径的100倍左右(大约10mm)为止的范围内。另外，例如，在准确地检测直径Φ为100μm左右的金属异常物61的位置的情况下，优选第一磁阻元件1的一边的长度设定在从与金属异常物61的直径同等程度(大约100μm)到金属异常物61的直径的10倍左右(大约1mm)的范围内。此外，第二磁阻元件2也相同。
另外，如图4所示，在使用磁传感器100进行测定时，也可以使层叠体101以及测定样品6相对移动。例如，能够通过使层叠体101向图4所示的方向B1以规定距离为单位进行扫描，并分别检测每隔该规定距离的测定位置处的磁场强度，来获取测定样品6的Y方向整个区域的磁场分布。该情况下，能够通过缩短各测定位置间的距离，使Y方向的空间分辨率提高。另外，通过使层叠体101向方向B1扫描并对测定样品6的Y方向整个区域进行测定之后，使其向图4所示的方向B2扫描规定距离，之后再次使其向方向B1扫描并进行测定，能够测定更宽的磁场分布，并且也能够使Z方向的空间分辨率提高。并且，通过使层叠体101向X方向扫描规定距离，之后再次使其向方向B1以及B2扫描并进行测定，能够更详细地对测定样品6的磁场分布进行测定。
此外，也可以使用多个磁传感器100进行测定，也可以使这些多个磁传感器100分别相对于测定样品相对移动。另外，也可以固定磁传感器100的位置，使测定样品6移动。
以上，根据第一实施方式，磁传感器100在与第一磁阻元件1以及第二磁阻元件2的平面正交的方向排列有多个磁阻元件单元10，该磁阻元件单元10中以第一方向为检测轴的平面型的第一磁阻元件1与以和第一方向不同的第二方向为检测轴的平面型的第二磁阻元件2对置配置，由于与测定样品6对置的面是与磁阻元件单元10的排列方向平行的面103，所以能够对测定样品较密地排列多个磁阻元件。由此，能够抑制各磁阻元件的检测位置的偏移，并且通过这些排列的各磁阻元件同时检测磁场强度所以也能够抑制检测时刻的偏移。由此，能够以高精度并且以高空间分辨率进行测定。
另外，由于在第一磁阻元件1与第二磁阻元件2之间设置绝缘层3，所以能够使第一磁阻元件1和第二磁阻元件2接近至数μm量级，能够准确并且高速地检测磁场强度。
另外，由于在排列方向上相邻的磁阻元件单元10彼此相互接触，所以能够以更高空间分辨率进行测定。
另外，由于具备基于多个磁阻元件单元10的检测结果导出排列方向的磁场强度的控制部102，所以能够获取三维磁场信息。
另外，由于具备检测外部的磁场强度的外部磁阻元件104a、104b、和基于外部磁阻元件104a、104b的检测结果确定基于外部环境的噪声成分的控制部102，所以能够从通过多个磁阻元件单元10检测出的磁场强度除去噪声成分，能够得到更高精度的磁场信息。
此外，虽然在上述的第一实施方式中，磁阻元件单元10构成为使第一磁阻元件1的第一磁性薄膜140侧的面与第二磁阻元件2的第二磁性薄膜240侧的面对置，但并不限定于此。即，磁阻元件单元也可以构成为使第一磁阻元件1的与第一磁性薄膜140相反侧的面与第二磁阻元件2的第二磁性薄膜240侧的面对置。此时，将第一磁阻元件1的第一磁性薄膜140侧的面与第二磁阻元件2的第二磁性薄膜240侧的面排列为朝向同一方向来构成层叠体。
另外，虽然在上述的第一实施方式中，在排列方向上相邻的磁阻元件单元10彼此相互接触，但并不限定于此，也可以相邻的磁阻元件单元10彼此不相互接触而隔着缝隙排列。该情况下，从以更高空间分辨率进行测定的观点来看，该缝隙越小越优选。
另外，虽然在上述的第一实施方式中，第一以及第二磁阻元件1、2为隧道磁阻元件，但只要是平面型的磁阻元件则并不限定于此，例如也可以是各向异性磁阻元件(AMR(Anisotropic Magneto Resistive effect)元件)，或者巨大磁阻元件(GMR(GiantMagneto Resistive effect)元件)等。
另外，虽然在上述的第一实施方式中，第一磁阻元件1以X方向为检测轴，第二磁阻元件2以Y方向作为检测轴，即，第一磁阻元件1的检测轴的方向与第二磁阻元件2的检测轴的方向在第一以及第二磁阻元件1、2的面方向扭曲90度，但并不限定于此。例如，也可以第一磁阻元件1以Y方向为检测轴，第二磁阻元件2以X方向为检测轴，也可以第一磁阻元件1的检测轴的方向与第二磁阻元件2的检测轴的方向所成的角度小于90度。
另外，虽然在上述的第一实施方式中，在对置配置的第一磁阻元件1与第二磁阻元件2之间设置绝缘层3，但也可以不设置绝缘层3。该情况下，优选第一磁阻元件1与第二磁阻元件2以设置缝隙的状态固定以便它们不相互接触。另外，从抑制各磁阻元件的检测位置的偏移的观点来看，该缝隙越小越优选。
另外，虽然在上述的第一实施方式中，层叠体101构成为在Z方向排列有多个磁阻元件单元10，但也可以构成为还在与排列方向正交的方向(Y方向)也排列相同朝向的磁阻元件单元，面103在该方向上变大。该情况下，通过更小地形成第一以及第二磁阻元件1、2的面方向的大小，能够进一步提高与排列方向正交的方向(Y方向)的空间分辨率。
另外，虽然在上述的第一实施方式中，与磁阻元件单元10相同地构成参照传感器104，但并不限定于此。例如，由于只要能够通过各磁阻元件单元10以及参照传感器104，提取环境噪声的特征量即可，所以也可以仅由外部磁阻元件104a、104b中任意一方构成，外部磁阻元件104a、104b也可以分别为与第一以及第二磁阻元件1、2不同的构成。
另外，虽然在上述的第一实施方式中，以进行环境噪声的除去为目的设置参照传感器104，但并不限定于此，例如，也可以在以下的情况下不设置参照传感器104。
例如，在测定样品6的磁场强度较微小且环境噪声为测定的阻碍要素的情况下，也可以利用圆筒形状或者箱型形状的磁屏蔽件(图示省略)覆盖层叠体101，从而使通过层叠体101检测出的环境噪声的强度降低。作为该磁屏蔽件，例如组合含有透磁率较高的NiFe、CoFeSiB等铁混合系的板状或者片状部件构成。
另外，例如若能够对测定样品6施加电流，则能够通过以与环境噪声不同的频带对测定样品6施加电流并测定通过该电流产生的磁场，从而根据频率来区分环境噪声和测定样品6的磁场强度。例如，能够作为环境噪声良好地列举的商用电源的频率为50Hz、60Hz以及它们倍数，例如70Hz与这些频带不重叠，所以能够列举对测定样品6施加70Hz的电流。
另外，例如，在环境噪声总是恒定的情况下，能够预先作为参考而在不设置测定样品6的状态下通过磁传感器100进行测定后，在设置了测定样品6的状态下进行测定，并通过从其测定结果减去参考成分来除去环境噪声。
《第二实施方式》
以下参照图5以及图6A、6B对本发明的磁传感器的第二实施方式进行说明。以下说明的以外的构成与上述第一实施方式的磁传感器100大致相同，所以对相同的构成附加相同的附图标记，并省略其详细的说明。
图5是表示第二实施方式的磁传感器200的概略结构图。图6A、6B是表示磁传感器200的概略结构图，图6A是从X方向观察磁传感器200的俯视图，图6B是从Z方向观察磁传感器200的侧视图。此外，在图5以及图6A、6B中，省略控制部102以及参照传感器104的图示。
在第二实施方式的磁传感器200中，磁阻元件单元10A～10E排列而构成层叠体201，构成磁阻元件单元10A～10E的硅基板12b～12e、22a～22d的一部分与构成相邻的磁阻元件单元10A～10E的硅基板12b～12e、22a～22d的一部分在与磁阻元件单元10A～10E的排列方向正交的方向(XY方向)重合地配置。另外，磁传感器200中与测定样品6对置的面是与磁阻元件单元10A～10E的排列方向平行的面203。
第一磁阻元件1a～1e以及第二磁阻元件2a～2e除了分别从与面方向正交的方向观察形成为长方形以外，与上述第一实施方式的第一以及第二磁阻元件1、2相同地构成。
第一磁阻元件1a～1e被配置成面方向上的长边方向沿着X方向。另外，第一磁阻元件1b、1c被配置成在Y方向排列且它们面方向相互平行。因此，第一磁阻元件1b、1c在Z方向上设置在相同的位置，但使第一磁性薄膜140b、140c朝相互相反侧配置。同样地，第一磁阻元件1d、1e被配置成在Y方向排列且它们的面方向相互平行。因此，第一磁阻元件1d、1e在Z方向上设置在相同的位置，但使第一磁性薄膜140d、140e朝相互相反侧配置。
第二磁阻元件2a～2e被配置成面方向上的长边方向沿着Y方向。另外，第二磁阻元件2a、2b被配置成在X方向排列且它们的面方向相互平行。因此，第二磁阻元件2a、2b在Z方向设置在相同的位置，但使第二磁性薄膜240a、240b朝相互相反侧配置。同样地，第二磁阻元件2c、2d被配置成在X方向排列且它们的面方向相互平行。因此，第二磁阻元件2c、2d在Z方向设置在相同的位置，但使第二磁性薄膜240c、240d朝相互相反侧配置。
而且，这些第一以及第二磁阻元件1a～1e、2a～2e隔着绝缘层3a～3e在Z方向上排列。具体而言，如图5以及图6A、6B所示，在Z方向上，依次配置有第一磁阻元件1a/绝缘层3a/第二磁阻元件2a、2b/绝缘层3b/第一磁阻元件1b、1c/绝缘层3c/第二磁阻元件2c、2d/绝缘层3d/第一磁阻元件1d、1e/绝缘层3e/第二磁阻元件2e。由此，通过第一磁阻元件1a、绝缘层3a以及第二磁阻元件2a构成磁阻元件单元10A，通过第二磁阻元件2b、绝缘层3b以及第一磁阻元件1b构成磁阻元件单元10B，通过第一磁阻元件1c、绝缘层3c以及第二磁阻元件2c构成磁阻元件单元10C，通过第二磁阻元件2d、绝缘层3d以及第一磁阻元件1d构成磁阻元件单元10D，通过第一磁阻元件1e、绝缘层3e以及第二磁阻元件2e构成磁阻元件单元10E。
以上，根据第二实施方式，磁传感器200由于在与排列方向正交的方向上重合地配置构成磁阻元件单元10A～10E的硅基板12b～12e、22a～22d的一部分和构成相邻的磁阻元件单元10A～10E的硅基板12b～12e、22a～22d的一部分，所以能够更密地对测定样品排列多个磁阻元件。由此，能够抑制各磁阻元件的检测位置的偏移，并且通过这些排列的各磁阻元件同时检测磁场强度所以也能够抑制检测时刻的偏移。由此，能够以更高精度并且以更高空间分辨率进行测定。
此外，虽然在上述的第二实施方式中，层叠体201构成为排列五个磁阻元件单元10A～10E，但并不限定于此，排列的磁阻元件单元的数量也可以是2～4个，也可以在6个以上。
《第三实施方式》
以下参照图7对本发明的磁传感器的第三实施方式进行说明。以下说明的以外的构成与上述第一实施方式的磁传感器100大致相同，所以对相同的构成附加相同的附图标记，并省略其详细的说明。
图7是表示第三实施方式的磁传感器300的概略结构图。此外，在图7中，省略控制部102以及参照传感器104的图示。
在第三实施方式的磁传感器300中，在硅基板12的两面分别设置有以第一方向(X方向)为检测轴的第一磁性薄膜140和以第二方向(X方向)为检测轴的第二磁性薄膜240，构成一体形成的第一以及第二磁阻元件301、302。另外，像那样构成的硅基板12以使第一磁性薄膜140侧的面与第二磁性薄膜240侧的面对置的方式排列多个，构成多个磁阻元件单元310。另外，在相邻的硅基板12彼此之间设置有绝缘层3，由此多个硅基板12成为一体而构成层叠体320。另外，磁传感器300中与测定样品6对置的面是与层叠体320的排列方向平行的面303。另外，在硅基板12设置有用于将通过第一以及第二磁性薄膜140、240检测出的磁场强度取出到外部的电极层14、24。
以上，根据第三实施方式，磁传感器300在硅基板12的两面分别设置有以第一方向为检测轴的第一磁性薄膜140和以第二方向为检测轴的第二磁性薄膜240，构成第一磁阻元件301以及第二磁阻元件302，通过将多个硅基板12排列为使第一磁性薄膜140侧的面与第二磁性薄膜240侧的面对置，构成多个磁阻元件单元310，所以能够更密地对测定样品排列多个磁阻元件。由此，能够抑制各磁阻元件的检测位置的偏移，并且通过这些排列的各磁阻元件同时检测磁场强度所以也能够抑制检测时刻的偏移。由此，能够以更高精度并且以更高空间分辨率进行测定。
《第四实施方式》
以下参照图8对本发明的磁传感器的第四实施方式进行说明。以下说明的以外的构成与上述第一实施方式的磁传感器100大致相同，所以对相同的构成附加相同的附图标记，并省略其详细的说明。
图8是表示第四实施方式的磁传感器400以及测定样品6的概略结构的俯视图。此外，在图8中，省略控制部102的图示。
第四实施方式所涉及的磁传感器400构成为具备排列磁阻元件单元10构成的层叠体401、参照传感器104以及分散地配置在层叠体401的周围的多个单元405等。层叠体401构成为在Y方向以相互接触的方式设置两列在Z方向排列多个的磁阻元件单元10。
单元405构成为隔着绝缘层(图示省略)对置配置周边磁阻元件405a、405b，周边磁阻元件405a、405b分别构成为与上述第一以及第二磁阻元件1、2相同。因此，单元405与磁阻元件单元10相同地构成。
如图8所示，多个单元405在从X方向观察时在层叠体401的周围分散地配置在测定样品6的与层叠体401对置的面的整体及其周边。另外，在性价比这一点优选从X方向观察时在纵向横向各配置5～20个单元405。例如，若在纵向横向各配置五个单元405则得到共计25个位置的信号输出，若在纵向横向各配置20个单元405则得到共计400个位置的信号输出。另外，虽然单元405彼此之间的间隔对磁场分布的检测精度造成影响，但与较密地进行配置相比，在某种程度上较粗地配置的话性价比更高。例如，在测定样品6为20cm的四方形的情况下，若在该测定样品6的测定面内在纵向横向以等间隔各配置20个单元405，则各单元405彼此之间的距离大约为1cm左右。在这样配置构成的情况下，若为直径Φ为100μm左右的球形形状的金属异常物61，则能够确定出大致的位置。
另外，在与构成层叠体401的磁阻元件单元10相同的方向，即单元405的面方向与XY平面平行的方向配置多个单元405。
这些多个单元405分别构成为能够独立地移动，能够根据测定样品6的尺寸，调整单元405彼此之间的距离、与层叠体401之间的距离、与测定样品6之间的距离等任何。
在使用磁传感器400进行测定时，在配置成单元405的与测定样品6对置的面与层叠体401的与测定样品6对置的面成为同一平面的基础上，以使它们接近测定样品6的状态进行。这样能够在通过层叠体401以及单元405获取测定样品6整体的大致的磁场分布信息之后，确定测定样品6中应该进行更详细的测定的部分，并使层叠体401移动以使其与该部分对置，来再次进行测定。由此，能够容易地确定测定样品6的内部缺陷的位置，并且获取该内部缺陷的详细的磁场信息。
另外，也能够以与参照传感器104相同的目的使用单元405。即，由于单元405构成为能够独立地移动，所以也可以在使单元405移动到规定位置之后检测磁场强度，并基于其检测结果确定基于外部环境的噪声成分。
以上，根据第四实施方式，具备分散地配置在由多个磁阻元件单元10构成的层叠体401的周围的多个周边磁阻元件405a、405b，所以能够容易地确定出测定样品6的内部缺陷的位置，并且能够获取该内部缺陷的详细的磁场信息。
此外，虽然在上述的第四实施方式中，单元405构成为与磁阻元件单元10相同，但并不限定于此。例如，单元405也可以是与磁阻元件单元10不同的尺寸以及形状。因此，周边磁阻元件405a、405b也可以是与第一以及第二磁阻元件1、2不同的构成。
另外，虽然在上述的第四实施方式中，构成单元405的周边磁阻元件405a、405分别以X方向以及Y方向为检测轴，但并不限定于此。例如，也可以进一步设置将Z方向作为检测轴的周边磁阻元件。
《第五实施方式》
以下参照图9对本发明的磁传感器的第五实施方式进行说明。以下说明的以外的构成与上述第四实施方式的磁传感器400大致相同，所以对相同的构成附加相同的附图标记，并省略其详细的说明。
图9是表示第五实施方式的磁传感器500以及测定样品6的概略结构的俯视图。此外，在图9中，省略控制部102的图示。
在第五实施方式的磁传感器500中，参照传感器504以及分散地配置在层叠体401的周围的多个单元505的面方向分别配置在与构成层叠体401的磁阻元件单元10不同的方向，即与YZ平面平行的方向。参照传感器504以及单元505除了配置的方向不同以外与上述的参照传感器104以及单元405相同地构成。另外，参照传感器504也可以配置成使参照传感器504的两面中任意面朝向X方向侧。另外，虽然单元505也可以配置成使单元505的两面中任意面朝向X方向侧，但优选在多个单元505中相互相同。
以上，根据第五实施方式，由于具备分散地配置在由多个磁阻元件单元10构成的层叠体401的周围的多个单元505，所以能够容易地确定出测定样品6的内部缺陷的位置，并且能够获取该内部缺陷的详细的磁场信息。
本发明能够利用于磁传感器。
附图标记说明
1、1a～1e、301…第一磁阻元件，2、2a～2e、302…第二磁阻元件，3、3a～3e…绝缘层，10、10A～10E…磁阻元件单元，12、12a～12e、22a～22e…硅基板(基板)，100、200、300、400、500…磁传感器，102…控制部(运算部、确定部)，103、203、303…面，104a、104b…外部磁阻元件，140、140a～140e…第一磁性薄膜，240、240a～240e…第二磁性薄膜，310…磁阻元件单元，405a、405b…周边磁阻元件。

Claims (8)

1.一种磁传感器，其中，
在与第一磁阻元件以及第二磁阻元件的平面正交的方向上排列有多个磁阻元件单元，在上述磁阻元件单元中，以第一方向为检测轴的平面型的上述第一磁阻元件与以和上述第一方向不同的第二方向为检测轴的平面型的上述第二磁阻元件对置配置，
与测定样品对置的面是与上述磁阻元件单元的排列方向平行的面。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，
在上述第一磁阻元件与上述第二磁阻元件之间设置有绝缘层。
3.根据权利要求1或者2所述的磁传感器，其中，
在上述排列方向上相邻的上述磁阻元件单元彼此相互接触。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其中，
构成上述磁阻元件单元的基板的一部分、和构成相邻的上述磁阻元件单元的基板的一部分在与上述排列方向正交的方向上重合配置。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其中，
在基板的两面分别设置以上述第一方向为检测轴的第一磁性薄膜和以上述第二方向为检测轴的第二磁性薄膜，构成上述第一磁阻元件以及上述第二磁阻元件，
多个上述基板以使上述第一磁性薄膜侧的面与上述第二磁性薄膜侧的面对置的方式排列而构成多个上述磁阻元件单元。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的磁传感器，其中，
具备运算部，上述运算部基于多个上述磁阻元件单元的检测结果，导出上述排列方向的磁场强度。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的磁传感器，其中，具备：
外部磁阻元件，其检测外部的磁场强度；以及
确定部，其基于上述外部磁阻元件的检测结果，确定基于外部环境的噪声成分。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的磁传感器，其中，
具备多个周边磁阻元件，所述多个周边磁阻元件在多个上述磁阻元件单元的周围分散配置。
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