DE102020125701A1 - Magnetische Sensorvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Magnetsensorvorrichtung enthält einen Magnetfeldwandler, der ein Eingangsmagnetfeld empfängt, das entlang einer ersten Richtung eingegeben wird, und ein Ausgangsmagnetfeld entlang einer zweiten Richtung ausgibt, die orthogonal zu der ersten Richtung ist; einen Magnetfelddetektor, der an einer Position vorgesehen ist, an der das Ausgangsmagnetfeld angelegt werden kann; und eine magnetische Abschirmung, die externe Magnetfelder entlang einer dritten Richtung abschirmt, die orthogonal sowohl zu der ersten Richtung als auch zu der zweiten Richtung ist. Bei Betrachtung entlang der ersten Richtung hat der Magnetfeldwandler eine solche Form, dass die Länge in der dritten Richtung länger ist als die Länge in der zweiten Richtung. Entlang der ersten Richtung gesehen, ist die magnetische Abschirmung an einer Stelle vorgesehen, die den Magnetfeldwandler und den Magnetfelddetektor überlappt, und der Magnetfelddurchlassgrad des externen Magnetfeldes beträgt 1~30%.

Description

• [TECHNISCHES GEBIET]
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Sensorvorrichtung.
• [HINTERGRUND]
• In den letzten Jahren wurden in einer Vielzahl von Anwendungen Geräte zur Erfassung physikalischer Größen (Positionserfassungsgeräte) zur Erfassung physikalischer Größen (z.B. Position und Bewegungsbetrag (Änderungsbeträge) o.ä., die durch Rotationsbewegung oder lineare Bewegung eines sich bewegenden Körpers verursacht werden) eingesetzt. Als eine solche Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen, die mit einem Magnetsensor, der in der Lage ist, Änderungen in einem externen Magnetfeld zu erfassen, und einem Magnetfeldgenerator (z.B. einem Magneten), dessen Position relativ zum Magnetsensor verändert werden kann, ausgestattet ist, ist bekannt, und ein Sensorsignal in Übereinstimmung mit der Änderung des externen Magnetfeldes wird vom Magnetsensor ausgegeben.
• Als magnetisches Sensorelement ist eines bekannt, bei dem ein magnetisches Sensorelement zur Detektion des detektierten Magnetfeldes auf einem Substrat vorgesehen ist. Als ein solches magnetisches Sensorelement wird ein Element mit magnetoresistivem Effekt (GMR-Element, TMR-Element oder ähnliches) verwendet, bei dem sich der Widerstand entsprechend der Änderung des äußeren Magnetfeldes ändert, oder ähnliches.
• Ein Element mit magnetoresistivem Effekt besteht aus einer Schichtstruktur mit mindestens einer freien Schicht, deren Magnetisierungsrichtung sich in Abhängigkeit von einem äußeren Magnetfeld ändern kann, einer magnetisierungsfesten Schicht, deren Magnetisierungsrichtung fest ist, und einer nichtmagnetischen Schicht, die zwischen der freien Schicht und der magnetisierungsfesten Schicht angeordnet ist. In einem Element mit magnetoresistivem Effekt, das diese Art von Struktur aufweist, wird der Widerstandswert des Elements mit magnetoresistivem Effekt durch den Winkel bestimmt, der durch die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht und die Magnetisierungsrichtung der magnetisierungsfesten Schicht gebildet wird. Darüber hinaus ändert sich die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht in Abhängigkeit vom äußeren Magnetfeld, und der Winkel, der durch die Magnetisierungsrichtungen der freien Schicht und der magnetisierungsfesten Schicht gebildet wird, ändert sich dadurch. Entsprechend ändert sich der Widerstandswert des magnetoresistiven Effekt-Elements. Durch die Änderung dieses Widerstandswertes wird ein Sensorsignal ausgegeben, das der Änderung des äußeren Magnetfeldes entspricht. Das auf einem Substrat vorgesehene Element mit magnetoresistivem Effekt ist oft so konfiguriert, dass es eine Empfindlichkeit gegenüber einem Magnetfeld in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats aufweist.
• Andererseits besteht bei einem Magnetsensor auch der Wunsch, ein Magnetfeld in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats mit Hilfe des auf dem Substrat vorgesehenen Elements mit magnetoresistivem Effekt zu erfassen (siehe Patentliteratur 1). Wie der oben beschriebene Magnetsensor wird ein Sensor verwendet, der zur Erfassung der Position eines Magneten verwendet wird. Bei diesem Magnetsensor befindet sich ein Magnet über dem Substrat, auf dem das Element mit magnetoresistivem Effekt angebracht ist, und zwischen dem Magneten und dem Element mit magnetoresistivem Effekt befindet sich ein weichmagnetisches Material. Dieses weichmagnetische Material wandelt die senkrecht zur Substratoberfläche verlaufende Magnetfeldkomponente der Komponenten des vom Magneten erzeugten Magnetfeldes in eine Magnetfeldkomponente um, die parallel zur Substratoberfläche verläuft, auf die das Element mit magnetoresistivem Effekt empfindlich ist, und die umgewandelte Magnetfeldkomponente wird an das Element mit magnetoresistivem Effekt angelegt.
• [WEITERFÜHRENDE LITERATUR]
• [PATENTLITERATUR]
• [PATENTLITERATUR 1] offengelegte JP Patentanmeldung Nr. 2015-129697
• [ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG]
• [DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM]
• Bei dem oben beschriebenen Magnetsensor werden die Stärke und Richtung des vom Magneten erzeugten und an das Element mit magnetoresistivem Effekt angelegten Magnetfeldes durch die Länge (d.h. den Spalt) zwischen dem Magneten und dem Element mit magnetoresistivem Effekt bestimmt. Während der Montage des oben beschriebenen Magnetsensors gibt es Zeiten, in denen Schwankungen im oben beschriebenen Spalt auftreten, so dass es Zeiten gibt, in denen ein Magnetfeld der vorgesehenen Stärke und Richtung nicht an das Element mit magnetoresistivem Effekt angelegt wird. Wenn sich die Stärke und Richtung des an das Element mit magnetoresistivem Effekt angelegten Magnetfelds von der Konstruktion her ändert, kommt es zu Rauschen oder Versatz im Ausgangssignal des Magnetsensors, und es ist zu befürchten, dass die Empfindlichkeit des Magnetsensors schwanken könnte. Um das Auftreten dieser Art von Rauschen oder Offset im Ausgang und Schwankungen in der Empfindlichkeit zu kontrollieren, ist im Allgemeinen ein Treiber-IC im Magnetsensor vorgesehen, um dem Element mit magnetoresistivem Effekt einen Vorspannungsstrom aufzuprägen. Durch die Steuerung durch diesen Treiber-IC kann ein innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs eingestellter Vorspannungsstrom an das Element mit magnetoresistivem Effekt angelegt werden, aber da der Bereich, innerhalb dessen der Vorspannungsstrom eingestellt werden kann, begrenzt ist, kann es Zeiten geben, in denen es schwierig sein kann, das oben beschriebene Auftreten von Rauschen oder Offset oder Schwankungen in der Empfindlichkeit allein durch Einstellung des Vorspannungsstroms zu kontrollieren. Darüber hinaus kann es Fälle geben, in denen der oben beschriebene Spalt schwankt, während ein Anwender eine Anwendung verwendet, in der der oben beschriebene Magnetsensor eingebaut ist. Es ist praktisch unmöglich, Änderungen in den Eigenschaften des Magnetsensors, die durch diese Art von Fluktuation im Spalt verursacht werden, durch einen vom Treiber-IC gesteuerten Bias-Strom zu korrigieren.
• In Anbetracht des Vorstehenden ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine magnetische Sensorvorrichtung mit verbesserter Detektionsgenauigkeit bereitzustellen.
• [MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS]
• Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, bietet die vorliegende Erfindung eine Magnetsensorvorrichtung mit einem Magnetfeldwandler, der ein Eingangsmagnetfeld entlang einer ersten Richtung empfängt und ein Ausgangsmagnetfeld entlang einer zweiten Richtung ausgibt, die orthogonal zur ersten Richtung ist; einen Magnetfelddetektor, der an einer Stelle vorgesehen ist, an der das Ausgangsmagnetfeld angelegt werden kann; und eine magnetische Abschirmung, die externe Magnetfelder entlang einer dritten Richtung abschirmt, die orthogonal sowohl zur ersten als auch zur zweiten Richtung ist. Bei Betrachtung entlang der ersten Richtung hat der Magnetfeldwandler eine solche Form, dass die Länge in der dritten Richtung größer ist als die Länge in der zweiten Richtung. Entlang der ersten Richtung gesehen, ist die magnetische Abschirmung an einer Stelle vorgesehen, die den Magnetfeldwandler und den Magnetfelddetektor überlappt, und der Magnetfelddurchlassgrad des externen Magnetfeldes beträgt 1~30%.
• In der oben beschriebenen Magnetsensorvorrichtung, wobei bei Betrachtung entlang der ersten Richtung die magnetische Abschirmung eine solche Form haben sollte, dass die maximale Länge in der dritten Richtung kleiner als die maximale Länge in der zweiten Richtung ist, sollte die Linearität eines von der Magnetsensorvorrichtung ausgegebenen Sensorsignals in Übereinstimmung mit der magnetischen Feldstärke des ausgegebenen Magnetfeldes 1 % oder weniger betragen, und die Länge eines Spaltes zwischen dem Magnetfelddetektor und der magnetischen Abschirmung in der ersten Richtung sollte 0~10 betragen µm.
• In der oben beschriebenen Magnetsensorvorrichtung kann eine Vielzahl der magnetischen Abschirmungen parallel entlang der dritten Richtung angeordnet sein, und die magnetische Abschirmung sollte eine erste magnetische Abschirmung und eine zweite magnetische Abschirmung umfassen, der Magnetfeldwandler und der Magnetfelddetektor sollten in einem Spalt zwischen der ersten magnetischen Abschirmung und der zweiten magnetischen Abschirmung in der ersten Richtung vorgesehen sein, und die Länge des Spaltes zwischen der ersten magnetischen Abschirmung und der zweiten magnetischen Abschirmung in der ersten Richtung sollte 1~40 betragen µm.
• In der oben beschriebenen Magnetsensorvorrichtung kann bei Betrachtung entlang der ersten Richtung die magnetische Abschirmung an der Vorderseite oder der Rückseite des Magnetfeldwandlers und des Magnetfelddetektors positioniert sein, und die Vorrichtung kann ferner eine Vielzahl von Magnetfelddetektoren enthalten, wobei bei Betrachtung entlang der ersten Richtung die Vielzahl von Magnetfelddetektoren an einer Position vorgesehen ist, die sich auf einer Achse befindet, die durch die Mitte des Magnetfeldwandlers in der kurzen Richtung verläuft, und die liniensymmetrisch um die Achse entlang der Längsrichtung des Magnetfeldwandlers ist.
• In der oben beschriebenen Magnetsensorvorrichtung kann der Magnetfelddetektor ein Element mit magnetoresistivem Effekt enthalten, und das Element mit magnetoresistivem Effekt kann eine Schicht mit fester Magnetisierung, in der die Magnetisierung fest ist, und eine Schicht ohne Magnetisierung enthalten, deren Magnetisierungsrichtung sich entsprechend dem angelegten Ausgangsmagnetfeld ändert, und der Magnetfelddetektor kann ein TMR-Element oder ein GMR-Element enthalten.
• [WIRKSAMKEIT DER ERFINDUNG].
• Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine magnetische Sensorvorrichtung mit verbesserter Erkennungsgenauigkeit bereitzustellen.
• Figurenliste
• BILD 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Kameramoduls zeigt, das eine magnetische Sensorvorrichtung gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung enthält.
• 2 ist eine schematische Darstellung, die den inneren Aufbau des in 1 gezeigten Kameramoduls schematisch zeigt.
• 3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Antriebsvorrichtung des in 1 gezeigten Kameramoduls zeigt.
• 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vielzahl von Spulen der in 3 gezeigten Antriebsvorrichtung zeigt.
• 5A ist eine Querschnittsansicht, die die Hauptteile der in 3 gezeigten Antriebseinrichtung zeigt.
• 5B ist eine Querschnittsansicht, die die in 3 gezeigten Hauptteile der Antriebsvorrichtung zeigt.
• 6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Hauptteile der Magnetsensorvorrichtung gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• BILD 7 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Änderung der Magnetfeldstärke der ersten Magnetfeldkomponente aufgrund von Fluktuationen der relativen Positionen des Magnetsensors und des Magneten, die durch Unterschiede in der Länge des Spalts zum Magnetsensor und zum Magneten verursacht werden.
• BILD 8 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Beziehung zwischen dem Eingangsspannungsbereich der Impedanzabgleichvorrichtung und der Änderung der Ausgangsspannung des Magnetsensors, die durch Unterschiede in der Länge des Spaltes zum Magnetsensor und zum Magneten verursacht wird.
• 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Magnetsensors gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Magnetsensors gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Magnetsensors gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Magnetsensors gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 13 ist eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration eines Magnetsensors nach einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 14 ist eine Seitenansicht, die eine schematische Konfiguration eines Magnetsensors nach einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 15 ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Elements mit magnetoresistivem Effekt gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 16 ist eine perspektivische Ansicht, die die schematische Konfiguration des Magnetfelddetektors gemäß einer Verkörperung der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 17 ist ein Schaltplan, der die Schaltungskonfiguration des Magnetfelddetektors nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 18 ist ein erläuterndes Diagramm zur Erläuterung der Magnetisierungsrichtungen im Ausgangszustand der freien Schicht und der magnetisierungsfesten Schicht des Elements mit magnetoresistivem Effekt nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 19 ist ein erläuterndes Diagramm zur Erläuterung der Magnetisierungsrichtungen der freien Schicht und der magnetisierungsfesten Schicht beim Anlegen einer dritten Magnetfeldkomponente an das Element mit magnetoresistivem Effekt nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• BILD 20 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse des Testbeispiels 1 zeigt.
• 21 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse des Testbeispiels 2 zeigt.
• 22 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse des Testbeispiels 3 zeigt.
• [VERKÖRPERUNG(EN) DER ERFINDUNG]
• Eine Verkörperung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
• Bei einer magnetischen Sensoreinrichtung nach dieser Verkörperung werden in einigen der Zeichnungen die „X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung“ als notwendig angegeben. Dabei sind die X-Richtung und die Y-Richtung zueinander orthogonale Richtungen innerhalb einer Ebene, die im wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche 104Aund einer zweiten Oberfläche 104B (siehe 2) eines Substrats 104 in dieser Ausführungsform liegt, und die Z-Richtung ist die Richtung der Tiefe des Substrats 104 (die Richtung orthogonal zur ersten Oberfläche 104A und zur zweiten Oberfläche 104B des Substrats 104).
• Das Kameramodul 100 nach dieser Ausführungsform ist z.B. ein Teil einer Smartphone-Kamera, die einen optischen Bildstabilisierungsmechanismus und einen Autofokus-Mechanismus enthält und in Kombination mit einem Bildsensor 200 mit CMOS o.ä. verwendet wird (siehe BILD 1 und BILD 2).
• Das Kameramodul 100 umfasst eine Antriebsvorrichtung, ein Objektiv 102, ein Gehäuse 103 und das Substrat 104 (siehe BILD 1 und BILD 2). Die Antriebsvorrichtung hat die Funktion, das Objektiv 102 in Bewegung zu versetzen. Die Antriebseinrichtung enthält eine magnetische Sensoreinrichtung entsprechend dieser Ausführungsform. Das Gehäuse 103 hat die Funktion, die Antriebsvorrichtung zu schützen. Das Substrat 104 umfasst die erste Fläche 104A und die zweite Fläche 104B, die der ersten Fläche 104A gegenüberliegt.
• Die Linse 102 ist über der ersten Oberfläche 104A des Substrats 104 in einer solchen Lage positioniert, dass die Richtung ihrer optischen Achse parallel zur Z-Richtung verläuft. Das Substrat 104 hat eine Blende (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die Licht durchlässt, das durch die Linse 102 hindurchgegangen ist. Das Kameramodul 100 ist so auf den Bildsensor 200 ausgerichtet, dass Licht, das durch das Objektiv 102 und die Blende des Substrats 104 hindurchgegangen ist, auf den Bildsensor 200 fällt.
• Die Antriebsvorrichtung umfasst ein erstes Halteelement 105, ein zweites Halteelement 106, eine Vielzahl von ersten Drähten 107 und eine Vielzahl von zweiten Drähten 108 (siehe 2). Das zweite Halteelement 106 hält die Linse 102 und kann zum Beispiel eine zylindrische Form haben, in der die Linse 102 montiert werden kann.
• Das zweite Halteelement 106 ist so vorgesehen, dass seine Position in Bezug auf das erste Halteelement 105 in einer Richtung veränderbar ist, insbesondere in der Richtung parallel zur Richtung der optischen Achse (der Z-Richtung) des Objektivs 102. In dieser Ausführung hat das erste Halteelement 105 eine kastenartige Form, die in der Lage ist, auf ihrer Innenseite die Linse 102 und das zweite Halteelement 106 aufzunehmen. Die Mehrzahl von zweiten Drähten 108 verbindet das erste Halteelement 105 und das zweite Halteelement 106 und hält das zweite Halteelement 106 so, dass das zweite Halteelement 106 relativ zum ersten Halteelement 105 entlang der Z-Richtung beweglich ist.
• Das erste Halteelement 105 ist oberhalb der ersten Oberfläche 104Ades Substrats 104 vorgesehen, so dass dessen Position in Bezug auf das Substrat 104 in mindestens einer der Richtungen X und Y veränderbar ist. Die Vielzahl der ersten Drähte 107 verbindet das Substrat 104 und das erste Halteelement 105 und hält das erste Halteelement 105 so, dass das erste Halteelement 105 relativ zum Substrat 104 entlang mindestens einer der X-Richtung und der Y-Richtung beweglich ist. Wenn sich die Position des ersten Halteelements 105 relativ zu dem Substrat 104 ändert, ändert sich auch die Position des zweiten Halteelements 106 relativ zu dem Substrat 104.
• Die Antriebsvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Magneten (erster bis achter Magnet 21 ~ 28) und eine Vielzahl von Spulen (erste bis sechste Spule 31 ~ 36) (siehe BILD 1 und BILD 3). Der erste Magnet 21 und der zweite Magnet 22 sind so positioniert, dass sich die Linse 102 in Y-Richtung zwischen dem ersten Magneten 21 und dem zweiten Magneten 22 befindet. Der dritte Magnet 23 und der vierte Magnet 24 sind so positioniert, dass sich die Linse 102 in X-Richtung zwischen dem dritten Magneten 23 und dem vierten Magneten 24 befindet. Der fünfte bis achte Magnet 25 ~ 28 sind jeweils über (in +Z-Richtung von) dem ersten bis vierten Magneten 21 ~ 24 positioniert. Die ersten bis achten Magnete 21 ~ 28 sind am ersten Halteelement 105 befestigt.
• Der erste Magnet 21, der zweite Magnet 22, der fünfte Magnet 25 und der sechste Magnet 26 haben jeweils eine rechteckige Parallelepipedform, deren Längsrichtung in X-Richtung verläuft. Der dritte Magnet 23, der vierte Magnet 24, der siebte Magnet 27 und der achte Magnet 28 haben jeweils eine rechteckige Parallelepipedform, deren Längsrichtung in Y-Richtung verläuft (siehe 1 und 3). Die Magnetisierungsrichtung H des ersten Magneten 21 (siehe 6) und die Magnetisierungsrichtung des sechsten Magneten 26 sind die +Y-Richtung, und die Magnetisierungsrichtungen des zweiten Magneten 22 und des fünften Magneten 25 sind die -Y-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen des dritten Magneten 23 und des achten Magneten 28 sind die +X-Richtung, und die Magnetisierungsrichtungen des vierten Magneten 24 und des siebten Magneten 27 sind die -X-Richtung.
• Die erste Spule 31 ist zwischen dem ersten Magneten 21 und dem Substrat 104 positioniert, und die zweite Spule 32 ist zwischen dem zweiten Magneten 22 und dem Substrat 104 positioniert (siehe 2). Die dritte Spule 33 ist zwischen dem dritten Magneten 23 und dem Substrat 104 positioniert, und die vierte Spule 34 ist zwischen dem vierten Magneten 24 und dem Substrat 104 positioniert (siehe 2). Die fünfte Spule 35 ist zwischen der Linse 102 und dem ersten Magneten 21 und dem fünften Magneten 25 positioniert, und die sechste Spule 36 ist zwischen der Linse 102 und dem zweiten Magneten 22 und dem sechsten Magneten 26 positioniert. Die ersten bis vierten Spulen 31 ~ 34 sind an der ersten Oberfläche 104A des Substrats 104 befestigt, und die fünfte Spule 35 und die sechste Spule 36 sind an dem zweiten Halteelement 106 befestigt.
• Ein Magnetfeld, das hauptsächlich vom ersten Magneten 21 erzeugt wird, wird an die erste Spule 31 angelegt, ein Magnetfeld, das hauptsächlich vom zweiten Magneten 22 erzeugt wird, wird an die zweite Spule 32 angelegt, ein Magnetfeld, das hauptsächlich vom dritten Magneten 23 erzeugt wird, wird an die dritte Spule 33 angelegt und ein Magnetfeld, das hauptsächlich vom vierten Magneten 24 erzeugt wird, wird an die vierte Spule 34 angelegt.
• Die fünfte Spule 35 enthält einen ersten Leiter 351, der sich in X-Richtung entlang des ersten Magneten 21 erstreckt, einen zweiten Leiter 352, der sich in X-Richtung entlang des fünften Magneten 25 erstreckt, und zwei dritte Leiter 353, die in Z-Richtung jeweils ein Ende des ersten Leiters 351 und des zweiten Leiters 352 und die anderen Enden des ersten Leiters 351 und des zweiten Leiters 352 verbinden (siehe ). Die sechste Spule 36 enthält einen ersten Leiter 361, der sich in X-Richtung entlang des zweiten Magneten 22 erstreckt, einen zweiten Leiter 362, der sich in X-Richtung entlang des sechsten Magneten 26 erstreckt, und zwei dritte Leiter 363, die in Z-Richtung jeweils ein Ende des ersten Leiters 361 und des zweiten Leiters 362 und die anderen Enden des ersten Leiters 361 und des zweiten Leiters 362 verbinden (siehe 4).
• Die Komponente in der +Y-Richtung des Magnetfeldes, die hauptsächlich vom ersten Magneten 21 erzeugt wird, wird an den ersten Leiter 351 der fünften Spule 35 angelegt. Die Komponente in der -Y-Richtung des hauptsächlich vom fünften Magneten 25 erzeugten Magnetfeldes wird an den zweiten Leiter 352 der fünften Spule 35 angelegt. Die Komponente in -Y-Richtung des Magnetfeldes, die hauptsächlich vom zweiten Magneten 22 erzeugt wird, wird an den ersten Leiter 361 der sechsten Spule 36 angelegt. Die Komponente in der +Y-Richtung des Magnetfeldes, die hauptsächlich vom sechsten Magneten 26 erzeugt wird, wird an den zweiten Leiter 362 der sechsten Spule 36 angelegt.
• Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Magnetsensor 10, der entweder in der ersten Spule 31 oder in der zweiten Spule 32 auf dem Substrat 104 befestigt ist, und einen Magnetsensor 10, der entweder in der dritten Spule 33 oder in der vierten Spule 34 auf dem Substrat 104 befestigt ist. In dieser Ausführung sind die beiden Magnetsensoren 10 innerhalb der ersten Spule 31 bzw. innerhalb der vierten Spule 34 positioniert (siehe 5A, 5B). Die beiden Magnetsensoren 10 geben Sensorsignale zur Änderung der Position des Objektivs 102 aus, um den Effekt des Kameraverwackelns zu reduzieren.
• Der in der ersten Spule 31 positionierte Magnetsensor 10 erfasst das vom ersten Magneten 21 erzeugte Magnetfeld und gibt ein Sensorsignal aus, das der Position des ersten Magneten 21 entspricht. Der innerhalb der vierten Spule 34 positionierte Magnetsensor 10 erfasst das vom vierten Magneten 24 erzeugte Magnetfeld und gibt ein Sensorsignal aus, das der Position des vierten Magneten 24 entspricht. Die Konfiguration jedes der Magnetsensoren 10 wird nachstehend beschrieben.
• Das Antriebsgerät enthält einen Magneten 41 und einen Magnetsensor 42 (siehe BILD 1 und BILD 3). Der Magnetsensor 42 wird zur Erkennung der Position der Linse 102 bei der automatischen Fokussierung verwendet. Der Magnetsensor 42 ist an der ersten Oberfläche 104Ades Substrats 104 in der Nähe einer Stirnfläche 21Ades ersten Magneten 21 und einer Stirnfläche 24A des vierten Magneten 24 befestigt. Der Magnetsensor 42 kann z.B. ein Hall-Element und/oder ein Element mit magnetoresistivem Effekt wie ein AMR-Element, ein GMR-Element und ein TMR-Element enthalten.
• Der Magnet 41 hat eine rechteckige Parallelepipedform und ist am zweiten Halteelement 106 oberhalb des Magnetsensors 42 befestigt. Wenn sich die relative Position des zweiten Halteelements 106 in Bezug auf das erste Halteelement 105 in einer Richtung parallel zur Z-Richtung ändert, ändert sich auch die relative Position des Magneten 41 in Bezug auf das erste Halteelement 105 in einer Richtung parallel zur Z-Richtung.
• Nun wird die Wirkung des Antriebsgerätes beschrieben. Die Antriebsvorrichtung macht einen Teil des optischen Bildstabilisierungsmechanismus und des Autofokus-Mechanismus aus. Die Antriebsvorrichtung, der optische Bildstabilisierungsmechanismus und der Autofokus-Mechanismus werden von einer externen Steuereinheit (nicht in den Zeichnungen dargestellt) des Kameramoduls 100 gesteuert.
• Der optische Bildstabilisierungsmechanismus ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, ein Verwackeln der Kamera durch einen Gyrosensor o.ä. zu erkennen, der sich z.B. außerhalb des Kameramoduls 100 befindet. Wenn durch den optischen Bildstabilisierungsmechanismus eine Verwacklung erkannt wird, wird die Antriebsvorrichtung so gesteuert, dass sich die relative Position der Linse 102 in Bezug auf das Substrat 104 entsprechend dem Modus der Verwacklung ändert. Dadurch ist es möglich, die absolute Position des Objektivs 102 zu stabilisieren und die Auswirkungen von Kameraverwacklungen zu reduzieren. Die relative Position der Linse 102 in Bezug auf das Substrat 104 ändert sich in der X-Richtung und der Y-Richtung entsprechend der Art der Kameraverwacklung.
• Der Autofokus-Mechanismus ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, den Zustand zu erkennen, in dem sich das Motiv im Fokus befindet, indem er z.B. den Bildsensor 200 oder einen Autofokus-Sensor oder ähnliches verwendet. Die Steuereinheit bewirkt, dass sich die relative Position des Objektivs 102 in Bezug auf das Substrat 104 durch den Antriebsmechanismus in Z-Richtung ändert, um einen Zustand der Scharfstellung des Motivs zu erreichen. Dadurch ist es möglich, das Motiv automatisch scharf zu stellen.
• Die Aktionen des Antriebsgerätes in Bezug auf den optischen Bildstabilisierungsmechanismus werden nun beschrieben.
• Wenn durch die Steuereinheit ein elektrischer Strom an die erste Spule 31 und die zweite Spule 32 angelegt wird, bewegt sich das erste Halteelement 105, an dem der erste Magnet 21 und der zweite Magnet 22 befestigt sind, durch die gegenseitige Wirkung der von dem ersten Magneten 21 und dem zweiten Magneten 22 erzeugten Magnetfelder und der von der ersten Spule 31 und der zweiten Spule 32 erzeugten Magnetfelder in Y-Richtung. Infolgedessen bewegt sich die Linse 102 ebenfalls in derY-Richtung. Wenn durch die Steuereinheit ein elektrischer Strom an die dritte Spule 33 und die vierte Spule 34 angelegt wird, bewegt sich außerdem das erste Halteelement 105, an dem der dritte Magnet 23 und der vierte Magnet 24 befestigt sind, durch die gegenseitige Wirkung der von dem dritten Magneten 23 und dem vierten Magneten 24 erzeugten Magnetfelder und der von der dritten Spule 33 und der vierten Spule 34 erzeugten Magnetfelder in der X-Richtung. Infolgedessen bewegt sich die Linse 102 ebenfalls in X-Richtung. Die Steuereinheit erfasst die Position der Linse 102 auf der Grundlage von Signalen, die den von den beiden Magnetsensoren 10 erfassten Positionen des ersten Magneten 21 und des zweiten Magneten 24 entsprechen.
• Nun werden die Aktionen des Antriebsgerätes in Bezug auf den Autofokus-Mechanismus beschrieben.
• Wenn die relative Position der Linse 102 in Bezug auf das Substrat 104 in Z-Richtung bewegt wird, legt die Steuereinheit einen elektrischen Strom an die fünfte Spule 35 an, so dass ein elektrischer Strom in +X-Richtung in den ersten Leiter 351 und ein elektrischer Strom in -X-Richtung in den zweiten Leiter 352 fließt, und legt einen elektrischen Strom an die sechste Spule 36 an, so dass ein elektrischer Strom in -X-Richtung in den ersten Leiter 361 und ein elektrischer Strom in +X-Richtung in den zweiten Leiter 362 fließt. Aufgrund dieser elektrischen Ströme und der von dem ersten Magneten 21, dem zweiten Magneten 22, dem fünften Magneten 25 und dem sechsten Magneten 26 erzeugten Magnetfelder wirkt eine Lorentzkraft in Z-Richtung auf den ersten Leiter 351 und den zweiten Leiter 352 der fünften Spule 35 und den ersten Leiter 361 und den zweiten Leiter 362 der sechsten Spule 36. Folglich bewegt sich das zweite Halteglied 106, an dem die fünfte Spule 35 und die sechste Spule 36 befestigt sind, in Z-Richtung. Infolgedessen bewegt sich die Linse 102 ebenfalls in Z-Richtung. Wenn die relative Position der Linse 102 in Bezug auf das Substrat 104 in -Z-Richtung bewegt wird, bewirkt die Steuereinheit, dass elektrische Ströme an die fünfte Spule 35 und die sechste Spule 36 in den entgegengesetzten Richtungen in Bezug auf den oben beschriebenen Fall, dass die Linse 102 in Z-Richtung bewegt wird, angelegt werden.
• Wenn sich die relative Position der Linse 102 in Bezug auf das Substrat 104 in der Z-Richtung ändert, ändert sich auch die relative Position des Magneten 41 in Bezug auf den Magnetsensor 42 in der Z-Richtung. Der Magnetsensor 42 detektiert mindestens das vom Magneten 41 erzeugte Magnetfeld und erzeugt ein Signal, das der Position des Magneten 41 entspricht. Die Steuereinheit detektiert die Position der Linse 102 auf der Grundlage des vom Magnetsensor 42 erzeugten Signals.
• Der schematische Aufbau der magnetischen Sensoreinrichtung nach dieser Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben.
• Die Magnetsensoreinrichtung nach dieser Ausführungsform umfasst den Magnetsensor 10, der innerhalb der ersten Spule 31 angeordnet ist, und den ersten Magneten 21 als Magnetfeldgenerator. Zusätzlich umfasst die Magnetsensoreinrichtung nach dieser Ausführungsform den Magnetsensor 10, der innerhalb der zweiten Spule 32 angeordnet ist, und den zweiten Magneten 22 als Magnetfeldgenerator. Im Folgenden wird als Beispiel die Magnetsensorvorrichtung beschrieben, die den Magnetsensor 10, der innerhalb der ersten Spule 31 positioniert ist, und den ersten Magneten 21 umfasst, aber es versteht sich von selbst, dass die unten stehende Beschreibung auch für die Magnetsensorvorrichtung gilt, die den Magnetsensor 10, der innerhalb der zweiten Spule 32 positioniert ist, und den zweiten Magneten 22 umfasst.
• In der Magnetsensorvorrichtung sind der Magnetsensor 10 und der erste Magnet 21 so konfiguriert, dass ein Teilmagnetfeld, das ein Teil des vom ersten Magneten 21 erzeugten Magnetfeldes ist, an den Magnetsensor 10 angelegt werden kann. Das vom ersten Magneten 21 erzeugte Teilmagnetfeld enthält z.B. eine erste Magnetfeldkomponente H1 parallel zur Z-Richtung als erste Richtung und eine dritte Magnetfeldkomponente H3 parallel zur Y-Richtung als dritte Richtung. In dieser Ausführungsform ist die Magnetisierungsrichtung H des ersten Magneten 21 parallel zur Y-Richtung und die Richtung der dritten Magnetfeldkomponente H3, die an den Magnetsensor 10 angelegt werden kann, parallel zur -Y-Richtung (siehe BILD 6). In dieser Ausführungsform sollte die magnetische Feldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3 100 mT (Millitesla) oder größer sein. Wenn diese magnetische Feldstärke weniger als 100 mT beträgt, selbst wenn die unten beschriebene magnetische Feldtransmission der dritten Magnetfeldkomponente H3 klein ist (z.B. weniger als 1%), wird die Fluktuation im Ausgangssignal des Magnetsensors 10 durch die Varianz der Länge G1 verursacht (siehe BILDER. 5A, 5B) des Spaltes zwischen dem Magnetsensor 10 und dem ersten Magneten 21 relativ klein wird; wenn diese Magnetfeldstärke jedoch 100 mT oder mehr beträgt, wird die Fluktuation im Ausgangssignal des Magnetsensors 10, die durch die Varianz der Länge G1 des Spaltes zwischen dem Magnetsensor 10 und dem ersten Magneten 21 verursacht wird, relativ groß.
• Wie oben beschrieben, wird der Magnetsensor 10 auf dem Substrat 104 und der erste Magnet 21 auf dem ersten Halteelement 105 befestigt. Wenn sich die Position des ersten Halteelements 105 in Bezug auf das Substrat 104 in Y-Richtung ändert, ändert sich auch die relative Position des ersten Magneten 21 in Bezug auf den Magnetsensor 10 in Y-Richtung. Das Ausgangssignal des Magnetsensors 10 entspricht der relativen Position des ersten Magneten 21 in Bezug auf den Magnetsensor 10 in Y-Richtung.
• Der Magnetsensor 10 und der erste Magnet 21 sind so konfiguriert, dass sich bei Änderung ihrer relativen Position in Y-Richtung die erste Magnetfeldkomponente H1 ändert. In dieser Ausführungsform ändert sich die erste Magnetfeldkomponente H1, wenn sich das erste Halteelement 105 in Y-Richtung bewegt und sich die relative Position des Magnetsensors 10 und des ersten Magneten 21 ändert. Wie nachfolgend beschrieben, wird in dieser Ausführungsform die erste Magnetfeldkomponente H1 in die zweite Magnetfeldkomponente H2 umgewandelt, die als zweite Richtung parallel zur X-Richtung verläuft, und ein dieser zweiten Magnetfeldkomponente H2 entsprechendes Signal ausgegeben. Wenn der erste Magnet 21 und der Magnetsensor 10 so zusammengesetzt sind, dass die Länge G1 des dazwischenliegenden Spaltes (die Länge in Z-Richtung) der Auslegung entspricht, wird das gewünschte Signal vom Magnetsensor 10 entsprechend der Änderung der relativen Positionen des Magnetsensors 10 und des ersten Magneten 21 ausgegeben. Wenn diese Länge G1 jedoch klein ist, wird die Änderungsrate der Magnetfeldstärke BH1 der ersten Magnetfeldkomponente H1 entsprechend der Änderung der relativen Positionen des Magnetsensors 10 und des ersten Magneten 21 groß (siehe BILD 7). Wenn diese Länge G1 groß ist, wird außerdem die Änderungsrate der Magnetfeldstärke BH1 der ersten Magnetfeldkomponente H1 in Abhängigkeit von der Änderung der relativen Positionen des Magnetsensors 10 und des ersten Magneten 21 klein (siehe 7).
• Zusätzlich ist der Magnetsensor 10 mit einer Impedanzabgleichvorrichtung, wie z.B. einem Operationsverstärker o.ä., als analoges Front-End (AFE) zur Verstärkung des vom unten beschriebenen Magnetfelddetektor 12 ausgegebenen Signals (Analogsignal) versehen (siehe BILD 9). Das von dieser Impedanzausrichtungsvorrichtung ausgegebene Signal wird in eine Signalverarbeitungsschaltung zur Berechnung der relativen Positionen des ersten Magneten 21 und des Magnetsensors 10 eingegeben und einer Signalverarbeitung unterzogen, aber wenn die Ausgangsspannung vom Magnetfelddetektor 12 den Eingangsspannungsbereich der Impedanzausrichtungsvorrichtung überschreitet, besteht die Sorge, daß die Impedanzausrichtungsvorrichtung ein fehlerhaftes Signal an die Signalverarbeitungsschaltung ausgibt. Wenn die oben beschriebene Länge G1 zwischen dem Magnetsensor 10 und dem ersten Magneten 21 der Auslegung entspricht, überschreitet die Ausgangsspannung vom Magnetfelddetektor 12 nicht den Eingangsspannungsbereich der Impedanzausrichtungsvorrichtung, aber wenn die oben beschriebene Länge G1 klein ist, besteht die Befürchtung, dass die Ausgangsspannung vom Magnetfelddetektor 12 diesen Eingangsspannungsbereich überschreitet, und wenn die oben beschriebene Länge G1 groß ist, besteht die Befürchtung, dass die Ausgangsspannung vom Magnetfelddetektor 12 zu klein wird (siehe BILD 8).
• Die Magnetsensorvorrichtung nach dieser Ausführungsform enthält einen Treiber-IC, der dem Magnetfelddetektor 12 einen Vorspannungsstrom eines vorgeschriebenen Stromwertes aufprägt, so dass sich die Magnetfeldstärke der ersten Magnetfeldkomponente H1 mit einer geeigneten Änderungsrate entsprechend der Änderung der relativen Positionen des Magnetsensors 10 und des ersten Magneten 21 ändert, während die Ausgangsspannung des Magnetfelddetektors 12 den Eingangsspannungsbereich der Impedanzabgleichvorrichtung nicht überschreitet. Wenn sich jedoch die oben beschriebene Länge G1 zwischen dem Magnetsensor 10 und dem ersten Magneten 21 in dieser Ausführung aufgrund von Varianz zum Zeitpunkt der Montage oder ähnlichem vom Designwert ändert, besteht die Sorge, dass sich die Magnetfeldstärke der ersten Magnetfeldkomponente H1, die an den Magnetsensor 10 angelegt wird, nur schwer mit einer geeigneten Änderungsrate in Übereinstimmung mit der Änderung der relativen Positionen des Magnetsensors 10 und des ersten Magneten 21 ändert und dass sich die Ausgangsspannung vom Magnetfelddetektor 12 ändert. Das heißt, es kann eine Varianz oder Ähnliches in der Empfindlichkeit des Magnetsensors 10 auftreten. Beim Magnetsensor 10 ist es jedoch nach dieser Ausführungsform, wie unten beschrieben, möglich, Varianz oder ähnliches in der Empfindlichkeit zu kontrollieren, die durch Varianz oder ähnliches zum Zeitpunkt der Montage der oben beschriebenen Länge G1 zwischen dem Magnetsensor 10 und dem ersten Magneten 21 verursacht wird.
• Der Magnetsensor 10 nach dieser Ausführungsform enthält einen Magnetfeldwandler 11, in den die vom ersten Magneten 21 erzeugte Magnetfeldkomponente in Z-Richtung (die erste Magnetfeldkomponente H1) eingegeben wird. Der Magnetfeldwandler 11 wandelt diese erste Magnetfeldkomponente H1 in die Magnetfeldkomponente in X-Richtung (zweite Magnetfeldkomponente H2) um und gibt diese aus. An einer Stelle, an der die zweite Magnetfeldkomponente H2 als Ausgangsmagnetfeld dieses Magnetfeldkonverters 11 angelegt werden kann, ist ein Magnetfelddetektor 12 vorgesehen. Eine Magnetabschirmung 13 ist vorgesehen, um die vom ersten Magneten 21 erzeugte Magnetfeldkomponente in Y-Richtung (die dritte Magnetfeldkomponente H3) davor abzuschirmen, als externes Magnetfeld an den Magnetfelddetektor 12 angelegt zu werden (siehe 9 bis 12).
• Der Magnetfeldkonverter 11 enthält eine Vielzahl von Jochen 111 aus weichmagnetischem Material. In dieser Ausführungsform wird ein Aspekt, in dem der Magnetfeldkonverter 11 eine Vielzahl von Jochen 111 enthält, als Beispiel genommen, aber dies soll illustrativ und nicht einschränkend sein, denn der Magnetfeldkonverter 11 kann auch nur ein Joch 111 enthalten. Jedes der mehreren Joche 111 hat eine solche Form, dass die Länge in Y-Richtung länger ist als die Länge in X-Richtung, und hat z.B. in Z-Richtung gesehen eine rechteckige Form. Jedes der mehreren Joche 111 kann auch so beschaffen sein, dass die Längsrichtung jedes Jochs 111 parallel zur Y-Richtung verläuft, oder es kann so beschaffen sein, dass es, in Z-Richtung gesehen, parallel zur X-Richtung angeordnet werden kann. In dieser Ausführung sind die Form, die Länge in Längsrichtung und die Länge in Kurzrichtung der Mehrzahl von Jochen 111 gleich, aber es ist in Ordnung, wenn mindestens eines davon unterschiedlich ist. Darüber hinaus ist jedes der Joche 111 in Y-Richtung durchgehend, kann aber auch in Y-Richtung in mehrere Stücke (z.B. zwei Stücke) unterteilt sein. Die rechteckige Form als Form jedes der Joche 111 in Z-Richtung gesehen ist ein Beispiel, und dies soll illustrativ und nicht einschränkend sein. Zum Beispiel kann die Form jedes der Joche 111, in Z-Richtung betrachtet, ein Viereck sein, bei dem die vier Ecken 89 ~ 91° betragen, oder ein Rechteck mit vier abgerundeten Ecken.
• Der Magnetfelddetektor 12 gibt ein Signal aus, das der Änderung der ersten Magnetfeldkomponente H1 entspricht, wenn die zweite Magnetfeldkomponente H2 angelegt wird (siehe BILD 19). Der Magnetfelddetektor 12 kann mindestens ein Element mit magnetoresistivem Effekt 120 enthalten. Wie in 13 dargestellt, enthält der Magnetfelddetektor 12 in dieser Ausführungsform eine erste Widerstandseinheit R1, eine zweite Widerstandseinheit R2, eine dritte Widerstandseinheit R3 und eine vierte Widerstandseinheit R4. Jede der ersten bis vierten Widerstandseinheiten R1 ~ R4 kann mindestens ein Element mit magnetoresistivem Effekt 120 enthalten, und jede der ersten bis vierten Widerstandseinheiten R1 ~ R4 enthält eine Elementzeile, in der eine Vielzahl von Elementen mit magnetoresistivem Effekt in Reihe geschaltet ist. In dem in 13 gezeigten Beispiel haben die in jeder der ersten bis vierten Widerstandseinheiten R1 ~ R4 enthaltenen Elementreihen 16 in Reihe geschaltete Elemente mit magnetoresistivem Effekt 120. Die ersten bis vierten Widerstandseinheiten R1 ~ R4 können jeweils Elementreihen enthalten, in denen eine Vielzahl von Elementen mit magnetoresistivem Effekt parallel geschaltet sind.
• Als magnetoresistive Effekt-Elemente 120 in dieser Ausführungsform können z.B. MR-Elemente wie TMR-Elemente, GMR-Elemente o.ä. verwendet werden. Die Elemente mit magnetoresistivem Effekt 120 haben einen MR-Laminatkörper 125, der eine antiferromagnetische Schicht 124, eine magnetisierungsfeste Schicht 123, eine nichtmagnetische Schicht 122 und eine freie Schicht 121 enthält, die in dieser Reihenfolge geschichtet sind (siehe 15). Die antiferromagnetische Schicht 124 besteht aus einem antiferromagnetischen Material und dient, indem sie mit der magnetisierungsfesten Schicht 123 austauschgekoppelt ist, der Fixierung der Magnetisierungsrichtung der magnetisierungsfesten Schicht 123. Zusätzlich kann die antiferromagnetische Schicht 124 weggelassen werden, indem die Magnetisierungs-Fixierschicht 123 zu einer sogenannten selbstfixierten Fixierschicht (synthetische Ferri-Fixierschicht oder SFP-Schicht) mit einer laminierten Ferri-Struktur aus ferromagnetischer Schicht/nichtmagnetischer Zwischenschicht/ferromagnetischer Schicht gemacht wird, in der die beiden ferromagnetischen Schichten antiferromagnetisch gekoppelt sind.
• In einem TMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht 122 eine Tunnelbarriereschicht. In einem GMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht 122 eine nichtmagnetische leitende Schicht. In einem TMR-Element oder GMR-Element ändert sich der Widerstandswert entsprechend dem Winkel, der durch die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 121 und die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Festschicht 123 gebildet wird, und der Widerstandswert wird ein Minimum, wenn dieser Winkel 0° beträgt (wenn die beiden Magnetisierungsrichtungen parallel sind), und der Widerstandswert wird ein Maximum, wenn dieser Winkel 180° beträgt (wenn diese Magnetisierungsrichtungen antiparallel sind).
• Das magnetoresistive Effekt-Element 120 kann so beschaffen sein, dass in Z-Richtung gesehen die Mehrzahl der etwa rechteckigen MR-Laminatkörper 125 über eine obere Bleielektrode 126 und eine untere Bleielektrode 127 in Reihe geschaltet ist (siehe BILD 16). In dem in 16 gezeigten MR-Laminatkörper 125 fließt ein elektrischer Strom in der Laminierungsrichtung (die +Z-Richtung, -Z-Richtung), aber das Element 120 mit magnetoresistivem Effekt in dieser Verkörperung kann auch ein Element des Typs Current in Plane (CIP) sein, bei dem ein elektrischer Strom in der Richtung in der Ebene (z.B. die +X-Richtung, -X-Richtung) des MR-Laminatkörpers 125 fließt. Die obere Bleielektrode 126 und die untere Bleielektrode 127 bestehen aus einer Art von leitfähigem Material oder einem Verbundfilm aus zwei oder mehr Arten von leitfähigem Material, z.B. aus Cu, Al, Au, Ta, Ti oder ähnlichem. Eine annähernd rechteckige Form bedeutet, anders als eine rechteckige Form, deren Länge in der Y-Richtung länger als die Länge in der X-Richtung ist, wenn man sie entlang der Z-Richtung betrachtet, eine viereckige Form, bei der die Länge in der Y-Richtung länger als die Länge in der X-Richtung ist und die vier Ecken 89 ~ 91° betragen, und eine abgerundete rechteckige Form, bei der die Länge in der Y-Richtung länger als die Länge in der X-Richtung ist und die vier Ecken abgerundet sind, und dergleichen. In dieser Ausführungsform ist die Form des MR-Laminatkörpers 125 bei Betrachtung in Z-Richtung nicht auf eine annähernd rechteckige Form beschränkt, sondern kann eine elliptische Form, eine ovale Form oder ähnliches sein.
• Jede der mehreren unteren Zuleitungselektroden 127 hat zum Beispiel eine etwa rechteckige Form und ist so positioniert, dass zwischen zwei benachbarten unteren Zuleitungselektroden 127 in der elektrischen Reihenrichtung der mehreren MR-Laminatkörper 125 ein vorgeschriebener Abstand besteht, und ist so positioniert, dass sie die mehreren MR-Laminatkörper 125 in Reihe schalten, und zwei benachbarte MR-Laminatkörper 125 elektrisch miteinander verbunden sind. Die MR-Laminatkörper 125 sind in Längsrichtung in der Nähe jedes Endes der unteren Zuleitungselektroden 127 vorgesehen. Das heißt, zwei MR-Laminatkörper 125 sind an jeder der mehreren unteren Zuleitungselektroden 127 vorgesehen.
• Die Mehrzahl der oberen Bleielektroden 126 ist auf der Mehrzahl der MR-Laminatkörper 125 vorgesehen. Jede der oberen Bleielektroden 126 hat zum Beispiel eine lange, schlanke, ungefähr rechteckige Form. Die oberen Zuleitungselektroden 126 sind so positioniert, dass zwischen zwei benachbarten oberen Zuleitungselektroden 126 ein vorgeschriebener Abstand in der elektrischen Reihenrichtung der Mehrzahl von MR-Laminatkörpem 125 besteht und dass die Mehrzahl von MR-Laminatkörpern 125 in Reihe geschaltet ist und zwei benachbarte MR-Laminatkörper 125 elektrisch miteinander verbunden sind. Eine Spaltschicht (Schutzschicht) ist zwischen der freien Schicht 121 und den unteren Bleielektroden 127 oder den oberen Bleielektroden 126 vorgesehen.
• In Z-Richtung gesehen befinden sich die in der ersten Widerstandseinheit R1 enthaltene Mehrzahl von Elementen 120 mit magnetoresistivem Effekt und die in der vierten Widerstandseinheit R4 enthaltene Mehrzahl von Elementen 120 mit magnetoresistivem Effekt auf der -X-Seite des Magnetfeldwandlers 11 (Joch 111), die jedem Element 120 mit magnetoresistivem Effekt in X-Richtung am nächsten liegt, und die Vielzahl von Elementen 120 mit magnetoresistivem Effekt, die in der zweiten Widerstandseinheit R2 enthalten sind, und die Vielzahl von Elementen 120 mit magnetoresistivem Effekt, die in der dritten Widerstandseinheit R3 enthalten sind, sind auf der +X-Seite des Magnetfeldwandlers 11 (Joch 111) positioniert, die jedem Element 120 mit magnetoresistivem Effekt in X-Richtung am nächsten liegt (siehe 13). Die Mehrzahl der Elemente mit magnetoresistivem Effekt 120 ist liniensymmetrisch in Bezug auf eine Achse (eine Achse, die sich in Längsrichtung des Magnetfeldwandlers 11 (Joch 111) erstreckt), die durch die Mitte des Magnetfeldwandlers 11 (Joch 111) in der kurzen Richtung verläuft (siehe 13). Die in BILD 13 gezeigte Konfiguration. 13 gezeigte Konfiguration dient der Veranschaulichung und ist nicht als Begrenzung gedacht, für die Länge (Länge in X-Richtung) zwischen der oben beschriebenen Achse von mindestens einem der Magnetfeldwandler 11 (Joch 111) und dem auf der +X-Seite dieses Magnetfeldwandlers 11 (Joch 111) positionierten Element 120 mit magnetoresistivem Effekt und die Länge (Länge in X-Richtung) zwischen der oben beschriebenen Achse dieses Magnetfeldwandlers 11 (Joch 111) und dem auf der -X-Seite dieses Magnetfeldwandlers 11 (Joch 111) positionierten Element 120 mit magnetoresistivem Effekt können im wesentlichen gleich oder voneinander verschieden sein. Da diese beiden Längen im wesentlichen gleich sind, bedeutet das, daß das Verhältnis der beiden Längen etwa 1:0,95 ~ 1:1,05 beträgt. Darüber hinaus braucht die Mehrzahl der Elemente mit magnetoresistivem Effekt 120 nicht an einer linearsymmetrischen Position positioniert zu werden, die auf der oben beschriebenen Achse mindestens eines der Magnetfeldwandler 11 (Joch 111) zentriert ist.
• In Z-Richtung gesehen umfasst die magnetische Abschirmung 13 eine erste magnetische Abschirmung 131 und eine zweite magnetische Abschirmung 132 (siehe 9 - 12), die so positioniert sind, dass sich der Magnetfeldkonverter 11 und der Magnetfelddetektor 12 zwischen der ersten magnetischen Abschirmung 131 und der zweiten magnetischen Abschirmung 132 befinden. Das heißt, die Magnetabschirmung 13 überlappt den Magnetfeldkonverter 11 und den Magnetfelddetektor 12 in Z-Richtung gesehen. Solange die Wirksamkeit, die die Magnetsensorvorrichtung gemäß dieser Ausführung besitzt, erreicht wird, kann die Magnetabschirmung 13 einen Teil des Magnetfeldkonverters 11 und des Magnetfelddetektors 12 überlappen oder den Magnetfeldkonverter 11 und den Magnetfelddetektor 12, in Z-Richtung gesehen, vollständig überlappen. In Z-Richtung gesehen ist die erste magnetische Abschirmung 131 in +Z-Richtung (aufwärts von) dem Magnetfeldkonverter 11 und dem Magnetfelddetektor 12 positioniert, und die zweite magnetische Abschirmung 132 ist in Z-Richtung (abwärts von) dem Magnetfeldkonverter 11 und dem Magnetfelddetektor 12 positioniert. In Z-Richtung gesehen, sollten die erste Magnetabschirmung 131 und die zweite Magnetabschirmung 132 beide eine Form haben, bei der die maximale Länge in Y-Richtung kürzer ist als die maximale Länge in X-Richtung, und sollten beispielsweise eine Form wie eine rechteckige Form haben, eine Viereckform, bei der die Winkel der vier Ecken 89 ~ 91° betragen, eine abgerundete rechteckige Form, bei der die vier Ecken abgerundet sind, eine Form, bei der die vier Ecken eines Rechtecks abgeschrägt sind (eine achteckige Form), eine ovale Form einschließlich einer elliptischen Form, eine Form, bei der die beiden dem Rechteck zugewandten kurzen Seiten bogenförmig sind, ein Trapez, ein Parallelogramm, eine Raute oder dergleichen. Wenn die magnetische Abschirmung 13 einschließlich der ersten magnetischen Abschirmung 131 und der zweiten magnetischen Abschirmung 132 beispielsweise eine Viereckform wie eine Viereckform, bei der die Winkel der vier Ecken 89 ~ 91° betragen, ein Trapez, eine Raute oder dergleichen aufweist, kann ein Satz von zwei gegenüberliegenden Seiten aus den zwei Sätzen von zwei gegenüberliegenden Seiten parallel sein, oder die zwei Sätze von zwei gegenüberliegenden Seiten können jeweils nicht parallel sein.
• Die magnetische Abschirmung 13 kann z.B. aus einem weichmagnetischen Material bestehen. Als weichmagnetisches Material kann z.B. NiFe o.ä. angeführt werden. Wenn die magnetische Abschirmung 13 aus NiFe hergestellt ist, um die thermische Belastung der magnetischen Abschirmung 13 zu reduzieren, wird die magnetische Abschirmung 13 vorzugsweise aus NiFe mit einer Zusammensetzung hergestellt, in der der Anteil von Ni 35 - 60 Gew.-% beträgt. Da NiFe diese Zusammensetzung hat, ist es möglich, den Wärmeausdehnungskoeffizienten zu reduzieren. Wenn die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Abschirmung 13 ebenfalls in Betracht gezogen werden, besteht die magnetische Abschirmung 13 vorzugsweise aus NiFe mit einer Zusammensetzung, in der der Ni-Anteil 40 ~ 60 Gew.-% beträgt. Eine der Leistungsanforderungen für die magnetische Abschirmung 13 ist, dass die maximale Absorption des magnetischen Flusses groß ist. Die maximale magnetische Flußabsorption der magnetischen Abschirmung 13 ist im wesentlichen proportional zum Produkt der Dicke (Abmessung in Z-Richtung) und der Sättigungsmagnetisierung der magnetischen Abschirmung 13. Um die Leistung der magnetischen Abschirmung 13 zu gewährleisten, ist das Produkt aus der Dicke und der Sättigungsmagnetisierung der magnetischen Abschirmung 13, d.h. das magnetische Moment pro Flächeneinheit, vorzugsweise 0,6 emu/cm2 oder größer.
• In dieser Ausführung umfasst die magnetische Abschirmung 13, in Z-Richtung gesehen, die erste magnetische Abschirmung 131, die vom Magnetfeldkonverter 11 und dem Magnetfelddetektor 12 nach oben (die +Z-Seite), d.h. auf der einen Seite, und die zweite magnetische Abschirmung 132, die vom Magnetfeldkonverter 11 und dem Magnetfelddetektor 12 nach unten (die -Z-Seite), d.h. auf der anderen Seite, positioniert ist, aber solange die Funktion der magnetischen Abschirmung 13 realisiert ist, kann jede der ersten magnetischen Abschirmung 131 und der zweiten magnetischen Abschirmung 132 weggelassen werden. Zusätzlich kann die erste Magnetabschirmung 131 eine Konfiguration haben, in der mehrere Magnetabschirmungen 131A~ 131D parallel in der Y-Richtung angeordnet sind (siehe BILD 11), die zweite Magnetabschirmung 132 kann eine Konfiguration haben, in der mehrere Magnetabschirmungen 132A~ 132D parallel in der Y-Richtung angeordnet sind (siehe BILD 11). 12), und sowohl die erste magnetische Abschirmung 131 als auch die zweite magnetische Abschirmung 132 können Konfigurationen aufweisen, in denen die Mehrzahl der magnetischen Abschirmungen 131A ~ 131D und 132A~ 132D parallel in der Y-Richtung angeordnet sind (siehe 10). Durch die parallele Anordnung einer Vielzahl von magnetischen Abschirmungen 131A~ 131 D und 132A ~ 132D in der Y-Richtung wird die Wahrscheinlichkeit einer Sättigung der magnetischen Abschirmung 13 verringert.
• Die Schaltungskonfiguration des Magnetfelddetektors 12 in dieser Ausführungsform kann eine Wheatstone-Brückenschaltung sein, bei der vier Widerstandseinheiten (erste bis vierte Widerstandseinheiten R1 ~ R4) in Brückenschaltung geschaltet sind (siehe BILD 17). Die Schaltungskonfiguration dieses Magnetfelddetektors 12 kann auch eine Halbbrückenschaltung sein, bei der zwei Widerstandseinheiten (z.B. die erste Widerstandseinheit R1 und die zweite Widerstandseinheit R2) in Reihe geschaltet sind.
• Die Wheatstone-Brückenschaltung enthält einen Stromversorgungsanschluß V, einen Masseanschluß G, einen ersten Ausgangsanschluß E1, einen zweiten Ausgangsanschluß E2, die erste Widerstandseinheit R1, die zwischen dem Stromversorgungsanschluß V und dem ersten Ausgangsanschluß E1 vorgesehen ist, die zweite Widerstandseinheit R2, die zwischen dem ersten Ausgangsanschluß E1 und dem Masseanschluß G vorgesehen ist, die dritte Widerstandseinheit R3, die zwischen dem Stromversorgungsanschluß V und dem zweiten Ausgangsanschluß E2 vorgesehen ist, und die vierte Widerstandseinheit R4, die zwischen dem zweiten Ausgangsanschluß E2 und dem Masseanschluß G vorgesehen ist. Eine Stromquellenspannung (Konstantstrom) einer vorgeschriebenen Größe wird durch eine angeschlossene Konstantstromquelle an den Stromquellenanschluß V angelegt, und der Masseanschluß G ist mit Masse verbunden. Der an den Stromversorgungsanschluss V angelegte Konstantstrom wird von einem nicht abgebildeten Treiber-IC auf einen vorgeschriebenen Stromwert geregelt.
• Bei dieser Ausführung ist die Magnetisierungsrichtung der magnetisierungsfesten Schicht 123 aller MR-Laminatkörper 125 (die in BILD 18 und BILD 19 dargestellten Vollpfeile) in der gleichen Richtung (der +X-Richtung) fixiert (siehe BILD 18 und BILD 19). Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierungsfesten Lagen in allen MR-Laminatkörpem 125 sollten in etwa in der gleichen Richtung fixiert werden. In diesem Fall sollte die Magnetisierungsrichtung der Magnetisierungs-Fixierschicht 123 in jedem der MR-Laminatkörper 125 in einem Winkel von 10° oder weniger in Bezug auf die +X-Richtung geneigt sein. In Z-Richtung betrachtet, haben alle MR-Laminatkörper 125 eine Form, die in Y-Richtung lang ist, so dass die freie Schicht 121 in jedem der MR-Laminatkörper 125 eine Formanisotropie aufweist, bei der die Richtung der Achse der leichten Magnetisierung die Y-Richtung ist. Folglich sind die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 121 in allen MR-Laminatkörpern 125 im Anfangszustand (dem Zustand, in dem die zweite Magnetfeldkomponente H2 nicht angelegt ist) (die gestrichelten Pfeile in ) gleich. Die Magnetisierungsrichtungen sind eine Richtung (+Y-Richtung) orthogonal zur Magnetisierungsrichtung der magnetisierungsfesten Schicht 123 (siehe BILD 18). Wenn die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Festschicht 123 und der freien Schicht 121 die oben beschriebenen Richtungen sind, ändert sich die elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ersten Ausgangsanschluss E1 und dem zweiten Ausgangsanschluss E2 bei Änderungen des Widerstandswerts der ersten bis vierten Widerstandseinheiten R1 ~ R4 entsprechend der zweiten Magnetfeldkomponente H2, und ein Signal wird als diese Änderung der elektrischen Potentialdifferenz ausgegeben.
• In der Magnetsensoreinrichtung nach dieser Ausführungsform wird bei der Erzeugung eines Magnetfeldes aus dem ersten Magneten 21 die erste Magnetfeldkomponente H1 parallel zur Z-Richtung aus den Teilmagnetfeldern, die ein Teil dieses Magnetfeldes sind, in den Magnetkonverter 11 eingegeben, durch den Magnetfeldkonverter 11 in die zweite Magnetfeldkomponente H2 umgewandelt und ausgegeben. Die zweite Magnetfeldkomponente H2 in X-Richtung wird an die in der ersten Widerstandseinheit R1 und der vierten Widerstandseinheit R4 enthaltenen Elemente mit magnetoresistivem Effekt 120 angelegt, und die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 121 ändert sich entsprechend. Andererseits wird die zweite Magnetfeldkomponente H2 in der +X-Richtung an die in der zweiten Widerstandseinheit R2 und der dritten Widerstandseinheit R3 enthaltenen magnetoresistiven Effekt-Elemente 120 angelegt. Entsprechend ändert sich die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 121 (siehe BILD 19). Infolgedessen überschreiten die Winkel θ1 und θ4, die durch die Magnetisierung der freien Schicht 121 und der magnetisierungsfesten Schicht 123 in der ersten Widerstandseinheit R1 und der vierten Widerstandseinheit R4 gebildet werden, 90° . Demgegenüber werden die Winkel θ2 und θ3, die durch die Magnetisierung der freien Schicht 121 und der magnetisierten Festschicht 123 in der zweiten Widerstandseinheit R2 und der dritten Widerstandseinheit R3 gebildet werden, kleiner als 90° (siehe BILD 19). In BILD 19 zeigen die gestrichelten Pfeile die Magnetisierung der freien Schicht 121 an, deren Richtung sich durch das Anlegen der zweiten Magnetfeldkomponente H2 geändert hat, und die weiß gestrichelten Pfeile zeigen die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 121 im Ausgangszustand an.
• Die dritte Magnetfeldkomponente H3, die parallel zur Y-Richtung verläuft, ist in dem Teilmagnetfeld enthalten, das ein Teil des vom ersten Magneten 21 erzeugten Magnetfeldes ist. In dieser Ausführungsform beträgt der Magnetfelddurchlassgrad der dritten Magnetfeldkomponente H31~30%, vorzugsweise 3~10%. Wenn die Magnetfelddurchlässigkeit der dritten Magnetfeldkomponente H31~30% beträgt, ist es möglich, die Linearität des Ausgangs des Magnetsensors 10 auf 1 % oder weniger einzustellen. In dieser Ausführungsform ist der Magnetfelddurchlassgrad definiert als die Magnetfeldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3, die an den Magnetfelddetektor 12 angelegt wird, als Prozentsatz der Magnetfeldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3, die vom ersten Magneten 21 erzeugt wird. Der Magnetfelddurchlassgrad ist z.B. ein Wert, der mit Hilfe einer Software zur Analyse elektromagnetischer Felder (JMAG, hergestellt von JSOL) oder ähnlichem berechnet werden kann. Die Linearität ist definiert als der Betrag der Abweichung der Ausgabe des Magnetsensors 10 in Bezug auf den relativen Positionsänderungsbetrag des Magnetsensors 10 und des ersten Magneten 21 von der Ideallinie dieser Ausgabe. Die vorgenannte Ideallinie ist ein Diagramm, das die ideale Änderung des Ausgangssignals des Magnetsensors 10 zeigt, wenn der erste Magnet 21 veranlasst wird, sich relativ in der ±Y-Richtung zu bewegen, ausgehend von einem Zustand, in dem die geometrischen Mittelpunkte sowohl des Magnetsensors 10 als auch des ersten Magneten 21 veranlasst werden, sich in der Z-Richtung anzupassen (ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der relativen Position des ersten Magneten 21 und dem Ausgangssignal des Magnetsensors 10 zeigt), und wird als lineare Funktion ausgedrückt. Die ideale Änderung des Ausgangs bedeutet die Änderung des Ausgangs, die mit der relativen Bewegung des ersten Magneten 21 einhergeht, wenn die Verteilung des vom ersten Magneten 21 erzeugten Magnetfeldes gleichmäßig ist. Zum Beispiel wird die oben beschriebene Linearität berechnet, indem ein Diagramm überlagert wird, das die Änderung des Ausgangssignals des Magnetsensors 10 zeigt, wenn der erste Magnet 21 veranlasst wird, sich relativ in der ±Y-Richtung zu bewegen (ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der relativen Position des ersten Magneten 21 und dem Ausgangssignal des Magnetsensors 10 zeigt), und zwar auf der oben beschriebenen Ideallinie, Ermitteln des Maximalwertes ΔVMAX des Absolutwertes der Differenz der Ausgabe des Magnetsensors 10 zwischen dieser Grafik und der Ideallinie und der Differenz ΔV zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Ausgabe des Magnetsensors 10 (der Ausgabebereich des Magnetsensors 10) und Ermitteln des Verhältnisses (%) des Maximalwertes ΔVMAX des Absolutwertes der Differenz der Ausgaben zu diesem Ausgabebereich ΔV.
• Um in dieser Ausführungsform den Magnetfelddurchlaßgrad der dritten Magnetfeldkomponente H3 innerhalb des oben beschriebenen Bereichs zu halten, z.B. die Länge G2 zwischen der Magnetabschirmung 13 und dem Magnetfelddetektor 12 in Z-Richtung (siehe BILD 14), die Länge G3 zwischen der ersten Magnetabschirmung 131 und der zweiten Magnetabschirmung 132 in Z-Richtung (siehe BILD 14). 14) und die Breiten W131 und W132 der mehreren ersten Magnetabschirmungen 131A~ 131 D und/oder der mehreren zweiten Magnetabschirmungen 132A~ 132D, die parallel in Y-Richtung angeordnet sind (die Länge in Y-Richtung; siehe 10), können in geeigneter Weise eingestellt werden, oder die relative Permeabilität des Materials, das die Magnetabschirmung 13 einschließt, kann relativ klein gemacht werden, oder zumindest eine der ersten Magnetabschirmung 131 und der zweiten Magnetabschirmung 132 kann weggelassen werden.
• In dieser Ausführung sollte die Länge G2 zwischen der magnetischen Abschirmung 13 und dem Magnetfelddetektor 12 in Z-Richtung 0~10 µm, und vorzugsweise 0~6 µm , und noch bevorzugter 1~5 µm betragen. Wenn diese Länge G2 innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, ist es möglich, den Magnetfelddurchlassgrad der dritten Magnetfeldkomponente H3 auf 1~30% einzustellen. Wenn die magnetische Abschirmung 13 die erste magnetische Abschirmung 131 und die zweite magnetische Abschirmung 132 umfasst, kann die oben beschriebene Länge G2 als die Länge zwischen dem Magnetfelddetektor 12 und der magnetischen Abschirmung (die zweite magnetische Abschirmung 132 in 14) definiert werden, die dem Magnetfelddetektor 12 am nächsten liegt.
• Wenn in dieser Ausführung die magnetische Abschirmung 13 die erste magnetische Abschirmung 131 und die zweite magnetische Abschirmung 132 einschließt, kann die Länge G3 des Spalts zwischen der ersten magnetischen Abschirmung 131 und der zweiten magnetischen Abschirmung 132 in Z-Richtung die Beziehung zu der oben beschriebenen Länge G2 haben, die in der nachstehenden Gleichung dargestellt ist. Wenn die oben beschriebene Länge G3 in der Beziehung zu der in der nachstehenden Gleichung dargestellten Länge G2 steht, ist es möglich, den Magnetfelddurchlassgrad der dritten Magnetfeldkomponente H3 bei 1∼30% zu halten. Die oben beschriebene Länge G3 sollte 1~40 µm, und vorzugsweise 4~15 µm betragen.
• $$\frac{{\left(\text{G}2-9\right)}^2}{8^2}+\frac{{\left(\text{G}3-40\right)}^2}{{25}^2}\geqq 1$$

  
• In dieser Ausführungsform beträgt die Breite W131 oder W132 (Länge in Y-Richtung) der Mehrzahl der ersten Magnetschilde 131A~131D und/oder der Mehrzahl der zweiten Magnetschilde 132A~132D, die parallel in Y-Richtung angeordnet sind, vorzugsweise 12 µm oder größer, und noch bevorzugter 17~40 µm. Wenn die Breiten W131 und W132 innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegen, ist es möglich, den Magnetfelddurchlassgrad der dritten Magnetfeldkomponente H3 bei 1~30% zu halten. Wenn die Breiten W131 und W132 50 µm überschreiten, besteht die Sorge, dass die ersten Magnetschilde 131A~131D oder die zweiten Magnetschilde 132A~ 132D gesättigt werden.
• In dieser Ausführung beträgt die relative Permeabilität des Materials, aus dem die magnetische Abschirmung 13 besteht, vorzugsweise 200 - 18000, und noch bevorzugter 1000 ~ 10000. Wenn die relative Permeabilität innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt, ist es möglich, dass die magnetische Abschirmung 13 einen Teil der dritten Magnetfeldkomponente H3 absorbiert, und es ist möglich, den Magnetfeld-Durchlassgrad der dritten Magnetfeldkomponente H3 bei 1~30% zu halten.
• In dieser Verkörperung beträgt die Magnetfeldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3, die vom ersten Magneten 21 erzeugt wird, 200 mT oder mehr, und die Magnetfeldtransmission beträgt 1~30%. Folglich wird ein Teil der dritten Magnetfeldkomponente H3 (die dritte Magnetfeldkomponente H3 mit einer magnetischen Feldstärke von 2~60 mT) an die Elemente mit magnetoresistivem Effekt 120 angelegt. Da die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 121 die gleiche ist wie die Richtung, in der die dritte Magnetfeldkomponente H3 angelegt wird, ist es für die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 121 schwierig, sich zu ändern, wenn die zweite Magnetfeldkomponente H2 an die Elemente mit magnetoresistivem Effekt 120 angelegt wird, die Empfindlichkeit des Magnetsensors 10 nimmt ab und das Ausgangssignal des Magnetsensors 10 wird reduziert. Andererseits wird der Wert des elektrischen Stroms, der vom Treiber-IC an den Magnetfelddetektor 12 angelegt wird, angepasst, um die Abnahme der Empfindlichkeit des Magnetsensors 10 zu kontrollieren und das Ausgangssignal des Magnetsensors 10 zu erhöhen, aber aufgrund der Variation der Länge G1 des Spalts zwischen dem Magnetsensor 10 und dem ersten Magneten 21 kann das Ausgangssignal des Magnetsensors 10 zu groß oder unzureichend werden. In dieser Ausführungsform ist es möglich, den Ausgang des Magnetsensors 10 trotz Variation der Länge G1 des Spaltes zwischen dem Magnetsensor 10 und dem ersten Magneten 21 innerhalb eines geeigneten Bereiches einzustellen, indem die Magnetfeldtransmission der dritten Magnetfeldkomponente H3 mit einer Magnetfeldstärke von 200 mT oder mehr 1∼30% beträgt. Darüber hinaus ist es möglich, die Linearität des Ausgangs des Magnetsensors 10 gut zu machen. Mit dieser Ausführung ist es also möglich, die Erfassungsgenauigkeit der Magnetsensorvorrichtung zu verbessern, auch wenn die Längenänderung G1, die bei der Montage des Magnetsensors 10 und des ersten Magneten 21 auftritt, variiert.
• Die oben beschriebene Ausführungsform wurde offengelegt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, und wurde nicht offengelegt, um die vorliegende Erfindung einzuschränken. Dementsprechend sind alle in der oben beschriebenen Ausführungsform offengelegten Elemente so auszulegen, dass sie alle Konstruktionsänderungen und Äquivalente umfassen, die in den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
• [VERKÄUFERUNGEN]
• Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung durch die Darstellung von Ausführungsformen oder dergleichen näher beschrieben, aber die vorliegende Erfindung wird durch die unten beschriebenen Ausführungsformen oder dergleichen in keiner Weise eingeschränkt.
• [Testbeispiel 1]
• Unter Verwendung des Magnetsensors 10 (Beispiel 1) mit der in BILD 10 gezeigten Konfiguration wurde die Fluktuation im Ausgang des Magnetsensors 10, wenn die Länge G1 des Spalts zwischen dem ersten Magneten 21 und dem Magnetsensor 10 in +Z-Richtung fluktuiert und die -Z-Richtung aus einem Ausgangszustand durch Simulationen berechnet wurde. In Probe 1 wurde die Länge G1 des Spaltes zwischen dem ersten Magneten 21 und dem Magnetsensor 10 im vorgenannten Anfangszustand mit 0,5 mm, die magnetische Feldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3 mit 200 mT und die magnetische Feldtransmission der dritten Magnetfeldkomponente H3 mit 10% angenommen. In ähnlicher Weise wurde die Fluktuation im Ausgangssignal des Magnetsensors 10 durch Simulationen mit einem Magnetsensor 10 (Probe 2) ohne magnetische Abschirmung 13 (erste magnetische Abschirmung 131 und zweite magnetische Abschirmung 132) berechnet. Die Ergebnisse sind in 20 dargestellt. In 20 zeigt die horizontale Achse des Diagramms die Schwankungsdistanz (D) in der +Z-Richtung und -Z-Richtung von einer vorbestimmten Position aus, und die vertikale Achse zeigt den Ausgang (OP) des Magnetsensors 10. Null auf der horizontalen Achse (D) zeigt die vorgenannte vorbestimmte Position, und die vertikale Achse (OP) zeigt die Differenz zwischen dem Ausgang des Magnetsensors 10, wenn der Abstand zwischen dem ersten Magneten 21 und dem Magnetsensor 10 geschwankt hat, und dem Ausgang des Magnetsensors 10 an der vorbestimmten Position. Darüber hinaus wird in Probe 1 die Magnetfeldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3, die an den Magnetsensor 10 angelegt wird, als 10% der Magnetfeldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3, die vom ersten Magneten 21 erzeugt wird, genommen, und in Probe 2 wird die Magnetfeldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3, die an den Magnetsensor 10 angelegt wird, als 100% der Magnetfeldstärke der dritten Magnetfeldkomponente H3, die vom ersten Magneten 21 erzeugt wird, genommen. Weiterhin wurde in Probe 1 und Probe 2 die Magnetfeldstärke der zweiten Magnetfeldkomponente H2, die vom ersten Magneten 21 erzeugt wird, als ±100 mT (Millitesla), die Magnetfeldstärke der zweiten Magnetfeldkomponente H2 als 15% der Magnetfeldstärke der ersten Magnetfeldkomponente H1 und die Empfindlichkeit des Magnetsensors 10 als 100 (mVN/deg) angenommen.
• In der in gezeigten Grafik werden die Ergebnisse von Probe 1 durch die durchgezogene Linie und die Ergebnisse von Probe 2 durch die gestrichelte Linie ausgedrückt. Wie aus den in 20 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, ist es möglich, mit dem Magnetsensor 10 von Probe 1 ein größeres Ausgangssignal als mit dem Magnetsensor 10 von Probe 2 zu erhalten. Daraus lässt sich vermuten, dass die Empfindlichkeit des Magnetsensors 10 durch das Anlegen der dritten Magnetfeldkomponente H3 an den Magnetsensor 10 abnimmt. Durch eine magnetische Abschirmung 13, die in der Lage ist, die dritte Magnetfeldkomponente H3 wie im Magnetsensor 10 von Probe 1 zu absorbieren, kann man sagen, dass es möglich ist, die Abnahme der Empfindlichkeit des Magnetsensors 10 zu kontrollieren. Andererseits, wenn die Empfindlichkeit des Magnetsensors 10 aufgrund der dritten Magnetfeldkomponente H3 abnimmt, wie in Probe 2, ist es notwendig, das Ausgangssignal des Magnetsensors 10 stark zu verstärken, aber wenn das Ausgangssignal des Magnetsensors 10 stark verstärkt wird, entsteht das Problem, dass das im Ausgangssignal des Magnetsensors 10 enthaltene Rauschen ebenfalls größer wird. Darüber hinaus beträgt die Linearität in Probe 2 1,4%, so dass es notwendig ist, diese Linearität weiter zu erhöhen.
• [Testbeispiel 2]
• Im Magnetsensor 10 des oben beschriebenen Sensors 1 wurden durch Simulationen die Empfindlichkeitsschwankungsrate (%) und die Linearität (%) des Magnetsensors 10 berechnet, wenn die Magnetfeldtransmission (%) der dritten Magnetfeldkomponente H3 zum Schwanken gebracht wurde. Die Ergebnisse sind in 21 dargestellt. Die Empfindlichkeitsfluktuationsrate (%) ist der Wert der Fluktuationsrate (%) der Empfindlichkeit (S2), wenn die Länge G1 des Spalts zwischen dem ersten Magneten 21 und dem Magnetsensor 10 zu Fluktuationen veranlasst wird, wobei als Standard die Empfindlichkeit (S1) angenommen wird, wenn sich die oben erwähnte Länge G1 in einem Anfangszustand (0,5 mm) befindet, und wird aus der unten stehenden Gleichung berechnet.
• Schwankungsrate der Empfindlichkeit (%) = (S1-S2)/S1 x 100
• In der in dargestellten Grafik wird die Sensitivitätsfluktuationsrate (%) durch die durchgezogene Linie und die Linearität (%) durch die gestrichelte Linie ausgedrückt. Wie in 21 gezeigt, war es, wenn die Magnetfeldtransmission (%) der dritten Magnetfeldkomponente H3 1~30% betrug, möglich, die Abnahme der Empfindlichkeit des Magnetsensors 10 zu kontrollieren, und es wurde bestätigt, dass die Linearität 1,0% oder weniger betrug.
• [Testbeispiel 3]
• Im Magnetsensor 10 der oben beschriebenen Probe 1 wurde die MagnetfeldDurchlässigkeit (%), wenn die Breite W131 der ersten magnetischen Abschirmung 131 und die Breite W132 der zweiten magnetischen Abschirmung 132 innerhalb eines Bereichs von 10~50 µm schwankten, mit Hilfe einer Software zur Analyse elektromagnetischer Felder (JMAG, hergestellt von JSOL) berechnet. Die Ergebnisse sind in 22 dargestellt.
• Wie aus den in BILD 22 gezeigten Ergebnissen hervorgeht, konnte die Durchlässigkeit des Magnetfelds bei 30 % oder weniger gehalten werden, indem die Breite W131 der ersten magnetischen Abschirmung 131 und die Breite W132 der zweiten magnetischen Abschirmung 132 auf 12 µm oder mehr eingestellt wurde.
• [BESCHREIBUNG DER SYMBOLE]

10

Magnetischer Sensor

11

Magnetfeldwandler

111

Joch

12

Magnetfeld-Detektor

120

Element mit magnetoresistivem Effekt

13

Magnetische Abschirmung

131

Erste magnetische Abschirmung

132

Zweite magnetische Abschirmung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP 2015129697 [0006]

Claims (10)

1. Eine magnetische Sensorvorrichtung (10), umfassend: einen Magnetfeldwandler (11, 111), der ein Eingangsmagnetfeld entlang einer ersten Richtung empfängt und ein Ausgangsmagnetfeld entlang einer zweiten Richtung ausgibt, die orthogonal zu der ersten Richtung ist; einen Magnetfelddetektor (12), der an einer Position vorgesehen ist, an der das Ausgangsmagnetfeld angelegt werden kann; und eine magnetische Abschirmung (13, 131, 132), die externe Magnetfelder entlang einer dritten Richtung abschirmt, die sowohl zur ersten als auch zur zweiten Richtung orthogonal ist; wobei der Magnetfeldwandler (11, 111), entlang der ersten Richtung betrachtet, eine solche Form hat, dass die Länge in der dritten Richtung größer ist als die Länge in der zweiten Richtung; entlang der ersten Richtung betrachtet die magnetische Abschirmung (13, 131, 132) an einer Position vorgesehen ist, die den Magnetfeldwandler (11, 111) und den Magnetfelddetektor (12) überlappt; und die Magnetfelddurchlässigkeit des äußeren Magnetfeldes 1∼30% beträgt.
2. Magnetische Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei entlang der ersten Richtung betrachtet die magnetische Abschirmung (13, 131, 132) eine solche Form hat, dass die maximale Länge in der dritten Richtung kleiner als die maximale Länge in der zweiten Richtung ist.
3. Die magnetische Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Linearität eines von der magnetischen Sensorvorrichtung (10) ausgegebenen Sensorsignals in Übereinstimmung mit der magnetischen Feldstärke des Ausgangsmagnetfeldes 1% oder weniger beträgt.
4. Die Magnetsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Länge eines Spalts (G2) zwischen dem Magnetfelddetektor (12) und der magnetischen Abschirmung (13, 132) in der ersten Richtung 0 - 10 µm beträgt.
5. Die Magnetsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Vielzahl der magnetischen Abschirmungen (13, 131A, 131B, 131C, 131D, 132A, 132B, 132C, 132D) parallel entlang der dritten Richtung angeordnet ist.
6. Die magnetische Sensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die magnetische Abschirmung (13) eine erste magnetische Abschirmung (131) und eine zweite magnetische Abschirmung (132) aufweist; der Magnetfeldwandler (11, 111) und der Magnetfelddetektor (12) in einem Spalt zwischen der ersten magnetischen Abschirmung (131) und der zweiten magnetischen Abschirmung (132) in der ersten Richtung vorgesehen sind; und die Länge des Spaltes (G3) zwischen der ersten magnetischen Abschirmung (131) und der zweiten magnetischen Abschirmung (132) in der ersten Richtung 1 - 40 µm beträgt.
7. Die Magnetsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, entlang der ersten Richtung betrachtet, die magnetische Abschirmung (13, 131, 132) an der Vorderseite oder der Rückseite des Magnetfeldwandlers (11, 111)) und des Magnetfelddetektors (12) positioniert ist.
8. Die Magnetsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend eine Vielzahl von Magnetfelddetektoren (12); wobei entlang der ersten Richtung betrachtet die Mehrzahl von Magnetfelddetektoren (12) an einer Position vorgesehen ist, die liniensymmetrisch um eine Achse entlang der Längsrichtung des Magnetfeldkonverters (11, 111) ist, wobei die Achse durch das Zentrum des Magnetfeldkonverters (11, 111) in der Kurzrichtung verläuft.
9. Die Magnetsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Magnetfelddetektor (12) ein Element (120) mit magnetoresistivem Effekt enthält; und das Element (120) mit magnetoresistivem Effekt eine Schicht (123) mit fester Magnetisierung, in der die Magnetisierung fixiert ist, und eine Schicht (121) ohne Magnetisierung enthält, deren Magnetisierungsrichtung sich in Abhängigkeit von dem angelegten Ausgangsmagnetfeld ändert.
10. Die Magnetsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Magnetfelddetektor (12) ein TMR-Element oder ein GMR-Element enthält.

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