DE112018005674T5

DE112018005674T5 - Magnetsensor und stromsensor

Info

Publication number: DE112018005674T5
Application number: DE112018005674.0T
Authority: DE
Inventors: Masashi Kubota; Yoshimitsu Ushimi; Tetsuzo Hara
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2020-09-24
Also published as: JPWO2019146347A1; US20200241052A1; JP6717442B2; CN111433621A; WO2019146347A1; US11249116B2; CN111433621B

Abstract

Ein Magnetsensor (1) ist mit einem Substrat und einem magnetoresistiven Element versehen, das derart auf dem Substrat vorgesehen ist, dass dasselbe eine vorgeschriebene magnetoempfindliche Richtung aufweist, und an das in einer Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung ein Magnetfeld angelegt ist, wobei das magnetoresistive Element eine Magnetschicht mit einer negativen Magnetostriktionskonstante aufweist, und wenn bewirkt wird, dass eine Zugspannung in einer Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat wirkt, entwickelt sich eine spannungsinduzierte Anisotropie der Magnetschicht in einer Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Magnetsensor und einen Stromsensor.
Hintergrundtechnik
Verschiedene Arten von Verfahren zum Steuern magnetischer Anisotropie sind vorgeschlagen worden, um Sensorcharakteristika und Zuverlässigkeit in einem Magnetsensor, der den Magnetowiderstandseffekt verwendet, zu verbessern. Beispielsweise offenbaren die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 7-244142 (Patentdokument 1) und die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-189067 (Patentdokument 2) Verfahren, die spannungsinduzierte Anisotropie verwenden, die von dem inversen Magnetostriktionseffekt abgeleitet ist.
Ein Magnetsensor, der in dem Patentdokument 1 offenbart ist, ist ein Magnetsensor, der eine Sensorstruktur umfasst, dessen Magnetisierungsrichtung sich gemäß der Stärke eines Magnetfelds zwischen einer leichten Magnetisierungsrichtung und einer schweren Magnetisierungsrichtung ändert, und der einen ferromagnetischen Metalldünnfilm verwendet, und falls der ferromagnetische Metalldünnfilm eine positive Magnetostriktionskonstante aufweist, wird in der schweren Magnetisierungsrichtung der Sensorstruktur eine anhaltende Zugspannung angelegt. Falls andererseits der ferromagnetische Metalldünnfilm eine negative Magnetostriktionskonstante aufweist, wird in der schweren Magnetisierungsrichtung der Sensorstruktur eine fortlaufende Schubspannung angelegt. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Empfindlichkeit in einem Mikromagnetfeld.
Ein Magnetsensor, der in Patentdokument 2 offenbart ist, ist auf einem piezoelektrischen Substrat angeordnet und das Anlegen einer elektrischen Spannung an das piezoelektrische Substrat belastet den Magnetsensor. Mit der Belastung ändert sich die interne Anisotropie eines Magnetmaterials, aus dem der Magnetsensor hergestellt ist, um Sensorcharakteristika zu ändern. Als Folge kann ein Betriebspunkt an einem Punkt eingestellt werden, wo der Magnetsensor eine hohe Empfindlichkeit aufweist.
Referenzliste
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 7-244142
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung. Nr. 2002-189067

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dem Magnetsensor, der in dem Patentdokument 1 offenbart ist, entwickelt sich, selbst wenn eine anhaltende Spannung angelegt ist, eine spannungsinduzierte magnetische Anisotropie in eine Richtung parallel zu einer magnetoempfindlichen Richtung, wenn die Spannung beispielsweise aufgrund einer externen Eingabe schwankt. Dies verursacht eine Schwankung eines Widerstandswerts des Magnetsensors in einem Null-Magnetfeld.
Der in Patentdokument 2 offenbarte Magnetsensor ist konfiguriert, um ein piezoelektrisches Element zu verwenden. Die Konfiguration ist aufwändig und erhöht die Herstellungskosten.
Die vorliegende Offenbarung wurde hinsichtlich der oben beschriebenen Probleme entwickelt und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, einen Magnetsensor und einen Stromsensor zu schaffen, die eine Verbesserung der Zuverlässigkeit bei Spannungsschwankungen ermöglichen.
Lösung des Problems
Ein Magnetsensor gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Substrat und einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt, der auf dem Substrat vorgesehen ist, so dass derselbe eine vorbestimmte magnetoempfindliche Richtung hat und in dem ein Vorspannungsmagnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung angelegt ist. Der Magnetoresistives-Element-Abschnitt umfasst eine Magnetschicht mit einer negativen Magnetostriktionskonstante, und eine spannungsinduzierte Anisotropie der Magnetschicht entwickelt sich in einer Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds, falls bewirkt wird, dass eine Zugspannung in einer Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat wirkt.
Ein Magnetsensor gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Substrat und einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt, der auf dem Substrat vorgesehen ist, so dass derselbe eine vorbestimmte magnetoempfindliche Richtung aufweist und in dem ein Vorspannungsmagnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung angelegt ist. Das magnetoresistive Element umfasst eine Magnetschicht, die eine positive Magnetostriktionskonstante aufweist, und eine spannungsinduzierte Anisotropie der Magnetschicht entwickelt sich in einer Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds, falls bewirkt wird, dass eine Schubspannung in einer Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat wirkt.
Bei den Magnetsensoren gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung hat das Substrat vorzugsweise eine längliche Form mit einer Längsrichtung. In diesem Fall ist die magnetoempfindliche Richtung vorzugsweise parallel zu der Längsrichtung.
Bei den Magnetsensoren gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Magnetoresistives-Element-Abschnitt ein erstes magnetoresistives Element, ein zweites magnetoresistives Element, ein drittes magnetoresistives Element und ein viertes magnetoresistives Element umfassen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, so dass dieselben in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet sind. In diesem Fall wird es bevorzugt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element von einem Verbindungsabschnitt zu erfassen, der das erste magnetoresistive Element und das zweite magnetoresistive Element verbindet, und ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element von einem Verbindungsabschnitt zu erfassen, der das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element verbindet.
Bei den Magnetsensoren gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Magnetoresistives-Element-Abschnitt ein erstes magnetoresistives Element, ein zweites magnetoresistives Element, ein drittes magnetoresistives Element und ein viertes magnetoresistives Element umfassen, die in einer Matrix angeordnet sind. In diesem Fall bilden das erste magnetoresistive Element, das zweite magnetoresistive Element, das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element vorzugsweise eine Vollbrückenschaltung.
Bei den Magnetsensoren gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung können das erste magnetoresistive Element und das zweite magnetoresistive Element in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet sein und bilden eine erste Halbbrückenschaltung. Das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element können in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet sein und bilden eine zweite Halbbrückenschaltung. In diesem Fall bilden die erste Halbbrückenschaltung und die zweite Halbbrückenschaltung vorzugsweise die Vollbrückenschaltung. Es wird bevorzugt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element von einem Verbindungsabschnitt zu erfassen, der das erste magnetoresistive Element und das zweite magnetoresistive Element verbindet, und ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element von einem Verbindungsabschnitt zu erfassen, der das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element verbindet.
Ein Stromsensor gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Sammelschiene, durch die ein Strom als Messobjekt fließt, und den oben beschriebenen Magnetsensor.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Magnetsensor und einen Stromsensor bereitzustellen, die eine Verbesserung der Zuverlässigkeit bei Spannungsschwankungen ermöglichen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Magnetsensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
2 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Richtung eines Vorspannungsmagnetfelds, das an das Magnetsensorelement angelegt ist, und einer magnetoempfindlichen Richtung in dem Magnetsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
4 ist ein Diagramm, das Kräfte darstellt, die wirken, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
5 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bilden und Kräfte, die auf jedes magnetoresistive Element wirken, eine Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elements und dergleichen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gezogen wird.
6 ist ein Graph, der eine Änderung der Widerstandswerte der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
7 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von einem ersten magnetoresistiven Element bis zu einem vierten magnetoresistiven Element wirkt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und eine Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, bevor das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
8 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoempfindlichen Element bis zu dem vierten magnetoresistiven Element wirkt, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und die Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, nachdem das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wurde.
9 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel bilden, und Kräfte, die auf jedes magnetoresistive Element wirken, eine Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elements und dergleichen darstellt, wenn ein Magnetsensorelement gezogen wird.
10 ist ein Graph, der eine Änderung der Widerstandswerte der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in eine magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
11 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von einem ersten magnetoresistiven Element bis zu einem vierten magnetoresistiven Element wirkt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und eine Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, bevor das Magnetsensorelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
12 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoresistiven Element bis zu dem vierten magnetoresistiven Element wirkt, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und die Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, nachdem das Magnetsensorelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wurde.
13 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel bilden, und Kräfte, die auf jedes magnetoresistive Element wirken, eine Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elements und dergleichen darstellt, wenn ein magnetoresistives Element gezogen wird.
14 ist ein Graph, der Änderungen bei den Widerstandswerten der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in eine magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
15 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoresistiven Element bis zu dem vierten magnetoresistiven Element wirkt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und eine Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, bevor das Magnetsensorelement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wurde.
16 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes des ersten magnetoempfindlichen Elements bis vierten magnetoresistiven Elements wirkt, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und die Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, nachdem das Magnetsensorelement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wurde.
17 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt gemäß einem Vergleichsbeispiel bilden, und Kräfte, die auf jedes magnetoresistive Element wirken, eine Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elements und dergleichen darstellt, wenn ein magnetoresistives Element gezogen wird.
18 ist ein Graph, der eine Änderung bei den Widerstandswerten der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem Vergleichsbeispiel in eine magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
19 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von einem ersten magnetoresistiven Element bis zu einem vierten magnetoresistiven Element wirkt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und eine Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, bevor das Magnetsensorelement gemäß dem Vergleichsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
20 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoresistiven Element bis zu dem vierten magnetoresistiven Element wirkt, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und die Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, nachdem das Magnetsensorelement gemäß dem Vergleichsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wurde.
21 ist ein Diagramm, das Kräfte darstellt, die wirken, wenn ein Magnetsensorelement gemäß einer Modifikation in einer magnetoempfindlichen Richtung zusammengedrückt wird.
22 ist eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
23 ist eine Draufsicht des Stromsensors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
24 ist eine Vorderansicht des Stromsensors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es ist anzumerken, dass identische oder gleiche Abschnitte in den Ausführungsbeispielen, die nachfolgend dargestellt werden, durch identische Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnet sind und dass eine Beschreibung derselben nicht wiederholt wird.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Magnetsensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt. Ein Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird mit Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Wie es in 1 dargestellt ist, umfasst der Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Magnetsensorelement 1, einen Leitungsrahmen 2, ein Verbindungsbauglied 3, Bonddrähte 4 und ein Abdichtungsbauglied 5. Das Magnetsensorelement 1 ist in einem Zustand, in dem das Magnetsensorelement 1 durch das Verbindungsbauglied 3 mit dem Leitungsrahmen 2 verbunden ist, mit dem Abdichtungsbauglied 5 abgedichtet. Das Magnetsensorelement 1 ist durch die Bonddrähte 4 mit dem Leitungsrahmen 2 elektrisch verbunden.
Es wird angenommen, dass eine Richtung parallel zu einer Richtung, in der der Leitungsrahmen 2, das Verbindungsbauglied 3 und das Magnetsensorelement 1 nebeneinander angeordnet sind, eine Dickerichtung ist. Eine Dicke T1 des Abdichtungsbauglieds 5 auf einer Seite, wo das Verbindungsbauglied 3 und das Magnetsensorelement 1 in Bezug auf eine Mittellinie CL des Leitungsrahmens 2 angeordnet sind, die durch eine Mitte des Leitungsrahmens 2 in der Dickerichtung verläuft, ist größer als eine Dicke des Abdichtungsbauglieds 5 auf einer Seite gegenüber der Seite, wo das Verbindungsbauglied 3 und das Magnetsensorelement 1 positioniert sind.
2 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Das Magnetsensorelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird mit Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Wie es in 2 dargestellt ist, ist das Magnetsensorelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise ein AMR-Element. Das Magnetsensorelement 1 umfasst ein Substrat 10, einen Mehrschichtkörper 11 als einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt, ein Paar von Elektrodenabschnitten 15 und eine Schutzschicht 16.
Das Substrat 10 besteht beispielsweise aus einem Si-Substrat mit einem thermischen Oxidfilm. Es ist anzumerken, dass das Substrat 10 aus einem isolierenden Substrat bestehen kann, wie z. B. einem Glassubstrat, oder aus einem plasmaartigen Bauglied mit einem darauf gebildeten isolierenden Film bestehen kann.
Der Mehrschichtkörper 11 ist auf einer Hauptoberfläche des Substrats 10 vorgesehen. Der Mehrschichtkörper 11 ist in einer gewünschten Struktur gebildet, wie sie nachfolgend beschrieben wird. Der Mehrschichtkörper 11 hat einen darunterliegenden Film 12, einen Magnetfilm 13 und einen Schutzfilm 14. Der darunterliegende Film 12, der Magnetfilm 13 und der Schutzfilm 14 sind in dieser Reihenfolge von dem Substrat 10 gestapelt.
Der darunterliegende Film 12 ist auf dem thermischen Oxidfilm mit hoher Isolation gebildet. Ein Metallfilm, der aus einem Metall, wie z. B. Ta, W, Mo, Ti oder Ru hergestellt ist, oder ein Mehrschichtfilm mit solchen gestapelten Metallfilmen wird als der darunterliegenden Film 12 verwendet. Der darunterliegende Film 12 ist vorgesehen, um den Magnetfilm 13 ordnungsgemäß aufwachsen zu lassen. Es ist anzumerken, dass, falls der Magnetfilm 13 ohne die Verwendung des darunterliegenden Films 12 ordnungsgemäß aufgewachsen werden kann, der darunterliegende Film 12 weggelassen werden kann.
Der Magnetfilm 13 ist auf dem darunterliegenden Film 12 gebildet. Der Magnetfilm 13 hat eine negative Magnetostriktionskonstante λ. Der Magnetfilm 13 ist so gebildet, dass die Magnetostriktionskonstante λ -1 ppm < λ < 0 ppm erfüllt. Der Magnetfilm 13 ist beispielsweise aus einer Legierung aus Ni und Fe zusammengesetzt. In diesem Fall kann die Magnetostriktionskonstante λ des Magnetfilms 13 durch Einstellen der Ni-Zusammensetzung entsprechend festgelegt werden.
Der Schutzfilm 14 ist auf dem Magnetfilm 13 gebildet. Ein Metallfilm, der aus einem Metall hergestellt ist, wie z. B. Ta, W, Mo, Ti oder Ru oder ein Mehrschichtfilm mit solchen gestapelten Metallfilmen wird als der Schutzfilm 14 verwendet. Der Schutzfilm 14 ist vorgesehen, um den Magnetfilm 13 zu schützen. Es ist anzumerken, dass der Schutzfilm 14 ausgelassen werden kann, falls die Vorrichtungscharakteristika nicht beeinträchtigt werden.
Das eine Paar von Elektrodenabschnitten 15 ist an beiden Enden des Mehrschichtkörpers 11 vorgesehen. Die Elektrodenabschnitte 15 sind aus einem Metallmaterial mit guter Leitfähigkeit hergestellt, wie z. B. AI, Cu oder Au. Um einen engen Kontakt zwischen dem Mehrschichtkörper 11 und jedem Elektrodenabschnitt 15 zu verbessern, kann eine Nahkontaktschicht, die beispielsweise aus Ti oder Cr hergestellt ist, zwischen dem Mehrschichtkörper 11 und dem Elektrodenabschnitt 15 vorgesehen sein.
Die Schutzschicht 16 ist vorgesehen, um den Mehrschichtkörper 11 und das eine Paar von Elektrodenabschnitten 15 zu bedecken. In der Schutzschicht 16 sind Kontaktlöcher 16a vorgesehen, so dass Teile des einen Paars von Elektrodenabschnitten 15 freigelegt sind. Eine Seite jedes Bonddrahts 4 ist in das Kontaktloch 16a eingefügt und das eine Ende des Bonddrahts 4 ist mit dem Elektrodenabschnitt 15 verbunden. Die andere Endseite des Bonddrahts 4 ist mit dem Leitungsrahmen 2 verbunden.
Für die Schutzschicht 16 kann ein Material mit hoher Isolation, wie z. B. SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ oder HfO₂ verwendet werden. Die Schutzschicht 16 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass der Mehrschichtkörper 11 oder dergleichen oxidiert oder korrodiert. Es ist anzumerken, dass die Schutzschicht 16 weggelassen werden kann.
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Richtung eines Vorspannungsmagnetfelds, das an das Magnetsensorelement angelegt ist, und einer magnetoempfindlichen Richtung in dem Magnetsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
Wie es in 3 dargestellt ist, hat der Magnetsensor 100 in der Draufsicht gesehen eine längliche Form mit einer Längsrichtung (einer Richtung DR1) und einer Breiterichtung (einer Richtung DR2). Gleichartig dazu hat das Magnetsensorelement 1 in der Draufsicht gesehen eine längliche Form mit einer Längsrichtung (der Richtung DR1) und einer Breiterichtung (der Richtung DR2). Das Magnetsensorelement 1 hat eine magnetoempfindliche Richtung in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung.
Der Magnetsensor 100 hat einen Magnetfeldanlegungsabschnitt (nicht dargestellt) zum Anlegen eines Vorspannungsmagnetfelds an das Magnetsensorelement 1. Der Magnetfeldanlegungsabschnitt besteht beispielsweise aus einem Permanentmagneten (nicht dargestellt). Der Permanentmagnet ist zusammen mit dem Magnetsensorelement 1 durch das Abdichtungsbauglied 5 abgedichtet. Der Magnetfeldanlegungsabschnitt legt ein Vorspannungsmagnetfeld in einer Richtung (der Richtung DR2) orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung an.
Um den Magnetsensor 100 herzustellen, wird zunächst das Substrat 10 vorbereitet. Der Mehrschichtkörper 11 mit der gewünschten Struktur wird unter Verwendung von Fotolithographie, Trockenätzen oder dergleichen auf dem Substrat 10 gebildet.
Dann wird das eine Paar von Elektrodenabschnitten 15 unter Verwendung von Fotolithographie, Aufdampfung, Sputtern oder dergleichen gebildet. Nachfolgend wird unter Verwendung von Sputtern, CVD oder dergleichen die Schutzschicht 16 gebildet, um den Mehrschichtkörper 11 und das eine Paar von Elektrodenabschnitten 15 zu bedecken.
Als nächstes werden die Kontaktlöcher 16a unter Verwendung von Fotolithographie, Trockenätzen oder dergleichen gebildet. Das Substrat 10 wird dann unter Verwendung einer Vereinzelungsvorrichtung in einzelne Stücke einer gewünschten Größe geschnitten, um die Magnetsensorelemente 1 zu bilden.
Nachfolgend wird jedes Magnetsensorelement 1 unter Verwendung des Verbindungsbauglieds 3 an dem Leitungsrahmen 2 fixiert. Dann werden das eine Paar von Elektrodenabschnitten 15 und der Leitungsrahmen 2 durch die Bonddrähte 4 elektrisch verbunden. In diesem Zustand sind der Leitungsrahmen 2 und das Magnetsensorelement 1 zusammen mit einem Permanentmagneten für das Anlegen eines Vorspannungsmagnetfelds mit dem Abdichtungsbauglied 5 abgedichtet. Auf diese Weise ist der Magnetsensor 100 hergestellt.
Es ist anzumerken, dass das Magnetsensorelement 1 abgedichtet ist, so dass eine Zugspannung (Anfangsspannung) in einer Längsrichtung parallel zu der Längsrichtung (der Richtung DR1) auf das Magnetsensorelement 1 wirkt, aufgrund einer Differenz bei dem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Abdichtungsbauglied 5 und dem Magnetsensorelement 1. Mit dieser Abdichtung ist die oben beschriebene Längsrichtung, das heißt eine Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung vorherrschend, da sowohl eine Richtung der Anfangsspannung als auch eine Richtung der Spannungsschwankung basierend auf Nutzungsbedingungen in einem Zustand sind, in dem dieselben einer Umgebungstemperatur ausgesetzt sind.
4 ist ein Diagramm, das Kräfte darstellt, die wirken, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in eine magnetoempfindliche Richtung gezogen wird. Die Kräfte, die wirken, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, werden mit Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Wie es in 4 dargestellt ist, falls das Magnetsensorelement 1 in die Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung gezogen wird, das heißt, falls bewirkt wird, dass eine Zugspannung in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Magnetsensorelement 1 wirkt, werden beide Endseiten des Magnetsensorelements 1 in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung nach außen gezogen und ein Mittelabschnitt des Magnetsensorelements 1 parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung wird in der Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung zusammengedrückt. Falls der Magnetoresistives-Element-Abschnitt an dem Mittelabschnitt des Magnetsensorelements angeordnet ist, ist daher eine Richtung einer spannungsinduzierten Anisotropie des Magnetfilms 13, die sich aufgrund des inversen Magnetostriktionseffekts entwickelt, parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Struktur einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die ein magnetoresistives Element gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bilden, und Kräfte, die auf jedes magnetoresistive Element wirken, eine Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elements und dergleichen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gezogen wird.
Wie es ist in 5 dargestellt ist, umfasst das Magnetsensorelement 1 ein erstes magnetoresistives Element E1, ein zweites magnetoresistives Element E2, ein drittes magnetoresistives Element E3 und ein viertes magnetoresistives Element E4, die in einer Matrix angeordnet sind. Das erste magnetoresistive Element E1, das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 bestehen aus dem Mehrschichtkörper 11, der in einer gewünschten Form strukturiert ist. Das erste magnetoresistive Element E1 das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet und bilden eine Vollbrückenschaltung.
Das erste magnetoresistive Element E1 und das dritte magnetoresistive Element E3 sind in einer Reihe entlang einer Richtung orthogonal zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet. Das zweite magnetoresistive Element E2 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in einer Reihe entlang der Richtung orthogonal zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet.
Das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2 sind in einer Spalte entlang einer Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet. Das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet.
Das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2 bilden eine erste Halbbrückenschaltung. Das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 bilden eine zweite Halbbrückenschaltung. Die erste Halbbrückenschaltung und die zweite Halbbrückenschaltung bilden die Vollbrückenschaltung.
Eine Endseite des ersten magnetoresistiven Elements E1 ist zum Anlegen einer elektrischen Spannung gemäß einer Verdrahtungsstruktur mit einer Elektrodenanschlussfläche Vdd elektrisch verbunden. Die andere Endseite des ersten magnetoresistiven Elements E1 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit einer Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 verbunden und ist mit einer Elektrodenanschlussfläche S1 elektrisch verbunden, zum Erfassen eines Mittelpunktpotenzials Vout1 zwischen dem ersten magnetoresistiven Element E1 und dem zweiten magnetoresistiven Element E2.
Die eine Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit der anderen Endseite des ersten magnetoresistiven Elements E1 verbunden und ist mit der Elektrodenanschlussfläche S1 elektrisch verbunden. Die andere Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit einer Elektrodenanschlussfläche G elektrisch verbunden, die mit Masse verbunden ist.
Eine Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit der Elektrodenanschlussfläche Vdd elektrisch verbunden. Die andere Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit einer Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 verbunden und ist mit einer Elektrodenanschlussfläche S2 verbunden, zum Erfassen eines Mittelpunktpotenzials Vout2 zwischen dem dritten magnetoresistiven Element E3 und dem vierten magnetoresistiven Element E4.
Die eine Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit der anderen Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 verbunden und ist mit der Elektrodenanschlussfläche S2 elektrisch verbunden. Die andere Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit der Elektrodenanschlussfläche G elektrisch verbunden.
Wenn zwischen der Elektrodenanschlussfläche Vdd und der Elektrodenanschlussfläche G eine elektrische Spannung angelegt ist, werden das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 gemäß der Magnetfeldstärke von der Elektrodenanschlussfläche S1 und der Elektrodenanschlussfläche S2 extrahiert.
Wenn R1 ein Widerstandswert des ersten magnetoresistiven Elements E1 ist, R2 ein Widerstandswert des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ist, R3 ein Widerstandswert des dritten magnetoresistiven Elements E3 ist und R4 ein Widerstandswert des vierten magnetoresistiven Elements E4 ist, werden das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 durch die nachfolgenden Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt. Es ist anzumerken, dass die oben beschriebenen Werte von R1, R2, R3 und R4 gemäß einer Zugspannung variieren, die an das Magnetsensorelement 1 angelegt ist. $Mittelpunktpotenzial Vout 1 = Vdd \times R 2 / (R 1 + R 2)$
$Mittelpunktpotenzial Vout 1 = Vdd \times R 4 / (R 3 + R 4)$
Falls das Magnetsensorelement 1 in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, wirkt eine Spannung Bstress auf jedes des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistive Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4 in der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds, wie es in 5 dargestellt ist. Mit dieser Wirkung ändert sich eine Magnetisierungsrichtung M eines Magnetkörpers von einer Richtung parallel zu einem Vorspannungsmagnetfeld Bbias zu einer Richtung, welche die Resultante des Vorspannungsmagnetfelds Bbias und der Spannung Bstress ist. Dies führt zu einer Änderung des Widerstandswerts von jedem des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 als auch des vierten magnetoresistiven Elements E4.
6 ist ein Graph, der eine Änderung bei den Widerstandswerten der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird. Es ist anzumerken, dass in 6 eine Kraft, die vor dem Ziehen auf das Magnetsensorelement wirkt, durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, eine Kraft, die nach dem Ziehen auf das Magnetsensorelement wirkt, durch eine durchgezogene Linie angezeigt ist, und der Widerstand jedes magnetoresistiven Elements vor und nach dem Ziehen als numerischer Wert (relatives Verhältnis) ausgedrückt ist.
Wie es in 6 dargestellt ist, bevor das Magnetsensorelement 1 in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, hat eine Spannungsverteilung in der Richtung (Breiterichtung) parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung eine konvexe Form, die aufgrund der Anfangsspannung an dem Mittelabschnitt in der Breiterichtung erhöht ist. In diesem Fall sind das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2, und das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 gleichmäßig beabstandet von dem Mittelabschnitt in der Breiterichtung entlang der Breiterichtung positioniert. Mit dieser Konfiguration sind die Widerstandswerte des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4 beinahe gleich. In diesem Fall wird angenommen, dass der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1, der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2, der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 3 sind.
Nachdem das Magnetsensorelement 1 in einem Anfangszustand in der magnetoempfindlichen Richtung gezogen wird, das heißt bewirkt wird, dass eine Zugspannung in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat 10 wirkt, wirkt die Spannung Bstress auf jedes magnetoresistive Element. Somit ändern sich die Widerstandswerte des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4 gegenüber denjenigen vor dem Ziehen des Magnetsensorelements 1 in die magnetoempfindliche Richtung.
Genauer gesagt, der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ändert sich von 3 zu 2. Der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 ändern sich von 3 zu 4.
Falls das Magnetsensorelement 1 in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, wird der Mittelabschnitt des Magnetsensorelements 1 parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung in der Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung zusammengedrückt. Falls der Magnetoresistives-Element-Abschnitt an dem Mittelabschnitt des Magnetsensorelements 1 angeordnet ist, ist daher die Richtung der spannungsinduzierten Anisotropie des Magnetfilms 13, die sich aufgrund des inversen Magnetostriktionseffekts entwickelt, parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds, wie es oben beschrieben ist. Dies ermöglicht eine Hemmung der Schwankung bei den Widerstandswerten des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4, die sich von der spannungsinduzierten Anisotropie ergibt.
7 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von einem ersten magnetoresistiven Element bis zu einem vierten magnetoresistiven Element wirkt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und eine Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, bevor das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
Wie es in 7 dargestellt ist, bevor das Magnetsensorelement 1 in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, haben der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 identische Werte, und der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 haben identische Werte, wie es oben beschrieben ist. Aus diesem Grund haben das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2. die aus den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden, identische Werte. Genauer gesagt, das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 betragen 0,5. Als Folge beträgt eine Differenz Voff, die eine Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 ist, 0.
8 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoresistiven Element bis zu dem vierten magnetoresistiven Element wirkt, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und die Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, nachdem das Magnetsensorelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
Wie ist es in 8 dargestellt ist, selbst nachdem das Magnetsensorelement 1 in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, haben der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 identische Werte, und der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 haben identische Werte, wie es oben beschrieben ist. Aus diesem Grund haben das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2, die aus den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden, identische Werte. Genauer gesagt, das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 beträgt 0,5. As Folge beträgt die Differenz Voff, die die Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 darstellt, 0.
Folglich kann der Magnetsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verhindern, dass sich Voff, die die Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 ist, zwischen vor und nach dem Ziehen ändert.
Wie es oben beschrieben ist, umfasst der Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein magnetoresistives Element, das auf einem Substrat vorgesehen ist, so dass derselbe eine vorbestimmte magnetoempfindliche Richtung hat und bei dem ein Vorspannungsmagnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung angelegt ist, das magnetoresistive Element umfasst einen Magnetfilm mit einer negativen Magnetostriktionskonstante und eine spannungsinduzierte Anisotropie des Magnetfilms entwickelt sich in einer Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds falls bewirkt wird, dass eine Zugspannung in einer Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat wirkt.
Als Folge ist es wie oben beschrieben möglich, eine Schwankung bei den Widerstandswerten des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4, die sich von spannungsinduzierter Anisotropie ergibt, zu hemmen. Dies ermöglicht es dem Magnetsensor 100, seine Zuverlässigkeit bei Spannungsschwankungen zu verbessern.
Insbesondere wenn der Mehrschichtkörper 11 als der Magnetoresistives-Element-Abschnitt das erste magnetoresistive Element E1, das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 umfasst, die in einer Matrix angeordnet sind, und das erste magnetoresistive Element E1, das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 eine Vollbrückenschaltung bilden, wie es oben beschrieben ist, kann Voff auf geeignete Weise daran gehindert werden, sich zwischen vor und nach dem Ziehen zu ändern.
Außerdem sind in dem Magnetsensor 100 das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2 in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet und bilden die erste Halbbrückenschaltung, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet und bilden die zweite Halbbrückenschaltung, die erste Halbbrückenschaltung und die zweite Halbbrückenschaltung bilden die oben beschriebene Vollbrückenschaltung, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element E1 und dem zweiten magnetoresistiven Element E2 wird von einem Verbindungsabschnitt erfasst, der das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2 verbindet, und das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element E3 und dem vierten magnetoresistiven Element E4 wird von einem Verbindungsabschnitt erfasst, der das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 verbindet.
Aus dem oben beschriebenen Grund ist es wie oben beschrieben möglich, eine Schwankung bei dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und eine Schwankung bei dem Mittelpunktpotenzial Vout2 zwischen vor und nach dem Ziehen zu verhindern.
Zweites Ausführungsbeispiel
9 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die ein magnetoresistives Element gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel bilden, und Kräfte, die auf jedes magnetoresistive Element wirken, eine Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elements und dergleichen darstellt, wenn ein Magnetsensorelement gezogen wird. Ein Magnetsensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird mit Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Wie es in 9 dargestellt ist, unterscheidet sich der Magnetsensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel überwiegend in einem Anordnungsmuster für eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt von dem Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bilden. Andere Komponenten sind annähernd die gleichen.
Ein Magnetsensorelement 1A umfasst ein erstes magnetoresistives Element E1, ein zweites magnetoresistives Element E2, ein drittes magnetoresistives Element E3 und ein viertes magnetoresistives Element E4, die in einer Matrix angeordnet sind. Das erste magnetoresistive Element E1, das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet und bilden eine Vollbrückenschaltung.
Das erste magnetoresistive Element E1 und das dritte magnetoresistive Element E3 sind in einer Spalte entlang einer Richtung parallel zu einer Richtung eines Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet. Das zweite magnetoresistive Element E2 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet.
Das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2 sind in einer Reihe entlang einer Richtung orthogonal zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet. Das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in einer Reihe entlang der Richtung orthogonal zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet.
Das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2 bilden eine erste Halbbrückenschaltung. Das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 bilden eine zweite Halbbrückenschaltung. Die erste Halbbrückenschaltung und die zweite Halbbrückenschaltung bilden die Vollbrückenschaltung.
Wenn zwischen einer Elektrodenanschlussfläche Vdd und einer Elektrodenanschlussfläche G eine elektrische Spannung angelegt ist, werden ein Mittelpunktpotenzial Vout1 und ein Mittelpunktpotenzial Vout2 gemäß der Magnetfeldstärke von einer Elektrodenanschlussfläche S1 und einer Elektrodenanschlussfläche S2 extrahiert.
In diesem Fall werden das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ebenfalls durch die Gleichungen (1) und (2), die oben beschrieben sind, ausgedrückt.
10 ist ein Graph, der eine Änderung bei den Widerstandswerten der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in eine magnetoempfindliche Richtung gezogen wird. Es ist anzumerken, dass in 10 eine Kraft, die vor dem Ziehen auf das Magnetsensorelement wirkt, durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, eine Kraft, die nach dem Ziehen auf das Magnetsensorelement wirkt, durch eine durchgezogene Linie angezeigt ist, und der Widerstandswert jedes magnetoresistiven Elements vor und nach dem Ziehen als ein numerischer Wert (relatives Verhältnis) ausgedrückt ist.
Wie es in 10 dargestellt ist, bevor das Magnetsensorelement 1A in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, hat eine Spannungsverteilung in der Richtung (Breiterichtung) parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung eine konvexe Form, die aufgrund einer Anfangsspannung in einem Mittelabschnitt in der Breiterichtung erhöht ist. In diesem Fall sind das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2, und das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 gleichmäßig beabstandet von dem Mittelabschnitt in der Breiterichtung entlang der Breiterichtung positioniert. Mit dieser Konfiguration sind Widerstandswerte des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4 beinahe gleich. In diesem Fall wird angenommen, dass ein Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1, ein Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2, ein Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und ein Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 3 sind.
Nachdem das Magnetsensorelement 1A in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, das heißt bewirkt wird, dass eine Zugspannung in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf ein Substrat 10 wirkt, wirkt eine Spannung Bstress auf jedes magnetoresistive Element. Somit ändern sich die Widerstandswerte des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4 gegenüber denjenigen vor dem Ziehen des Magnetsensorelements 1A in die magnetoempfindliche Richtung.
Genauer gesagt, der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 ändert sich von 3 zu 2. Der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ändert sich von 3 zu 4. Der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 ändert sich von 3 zu 4. Der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 ändert sich von 3 zu 2.
Falls das Magnetsensorelement 1A in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, wird der Mittelabschnitt des Magnetsensorelements 1 parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung in einer Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung zusammengedrückt. Falls der Magnetoresistives-Element-Abschnitt an dem Mittelabschnitt des Magnetsensorelements 1A angeordnet ist, ist daher eine Richtung der spannungsinduzierten Anisotropie eines Magnetfilms 13, die sich aufgrund des inversen Magnetostriktionseffekts entwickelt, parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds, wie es oben beschrieben ist. Dies ermöglicht eine Hemmung der Schwankung bei den Widerstandswerten des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4, die sich von der spannungsinduzierten Anisotropie ergibt.
11 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von einem ersten magnetoresistiven Element bis zu einem vierten magnetoresistiven Element wirkt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und eine Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, bevor das Magnetsensorelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
Wie es in 11 dargestellt ist, bevor das Magnetsensorelement 1A in der magnetoempfindlichen Richtung gezogen wird, haben der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 identische Werte und der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 haben identische Werte, wie es oben beschrieben ist. Aus diesem Grund haben das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2, die aus den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden, identische Werte zueinander. Genauer gesagt, das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 betragen 0,5. Eine Differenz Voff, die eine Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 ist, beträgt 0.
12 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoresistiven Element bis zu dem vierten magnetoresistiven Element wirkt, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element, und die Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, nachdem das Magnetsensorelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wurde.
Wie es in 12 dargestellt ist, nachdem das Magnetsensorelement 1A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, haben der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 unterschiedliche Werte, wie es oben beschrieben ist. Der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 haben unterschiedliche Werte. Aus diesem Grund hat das Mittelpunktpotenzial Vout1, das aus der oben beschriebenen Gleichung (1) berechnet wird, vor und nach dem Ziehen unterschiedliche Werte.
Gleichartig dazu hat das Mittelpunktpotenzial Vout2, das aus der oben beschriebenen Gleichung (2) berechnet wird, vor und nach dem Ziehen unterschiedliche Werte. Genauer gesagt, das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 betragen 0,667.
Eine Änderung des Widerstandswerts R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und eine Änderung des Widerstandswerts R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 zwischen vor und nach dem Ziehen sind beinahe identisch und eine Änderung des Widerstandswerts R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 und eine Änderung des Widerstandswerts R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 zwischen vor und nach dem Ziehen sind beinahe identisch. Daher sind ein Wert des Mittelpunktpotenzials Vout1 und ein Wert des Mittelpunktpotenzials Vout2 nach dem Ziehen beinahe identisch. Die Differenz Voff, die eine Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 darstellt, beträgt somit 0. Als Folge kann der Magnetsensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel Voff, welche die Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 darstellt, von einer Änderung zwischen vor und nach dem Ziehen abhalten.
Auch bei dem Magnetsensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entwickelt sich, wenn bewirkt wird, dass eine Zugspannung in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat 10 wirkt, die spannungsinduzierte Anisotropie des Magnetfilms 13 in der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Zuverlässigkeit bei Spannungsschwankungen.
Drittes Ausführungsbeispiel
13 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel bilden und Kräfte, die auf jedes magnetoresistive Element wirken, eine Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elements und dergleichen darstellt, wenn ein magnetoresistives Element gezogen wird. Ein magnetoresistives Element gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird mit Bezugnahme auf 13 beschrieben.
Wie es in 13 dargestellt ist, unterscheidet sich der Magnetsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hauptsächlich in einem Anordnungsmuster für eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt bilden, von dem Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Andere Komponenten sind annähernd die gleichen.
Ein Magnetsensorelement 1B umfasst ein erstes magnetoresistives Element E1, ein zweites magnetoresistives Element E2, ein drittes magnetoresistives Element E3 und ein viertes magnetoresistives Element E4, die in einer Spalte angeordnet sind. Das erste magnetoresistive Element E1, das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in der Reihenfolge des dritten magnetoresistiven Elements E3, des vierten magnetoresistiven Element E4, des zweiten magnetoresistiven Element E2, des ersten magnetoresistiven Elements E1 entlang einer Richtung parallel zu einer Richtung eines Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet und sind in der Reihenfolge elektrisch in Reihe geschaltet.
Eine Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 ist gemäß einer Verdrahtungsstruktur mit einer Elektrodenanschlussfläche Vdd elektrisch verbunden. Die andere Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit einer Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 elektrisch verbunden und ist mit einer Elektrodenanschlussfläche S2 elektrisch verbunden.
Die eine Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit der anderen Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 verbunden und ist mit der Elektrodenanschlussfläche S2 elektrisch verbunden. Die andere Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit einer Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 elektrisch verbunden.
Die eine Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur elektrisch verbunden mit der anderen Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4. Die andere Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur elektrisch verbunden mit einer Endseite des ersten magnetoresistiven Elements E1 und ist mit einer Elektrodenanschlussfläche S1 elektrisch verbunden.
Die eine Endseite des ersten magnetoresistiven Elements E1 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur elektrisch verbunden mit der anderen Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 und ist mit der Elektrodenanschlussfläche S1 elektrisch verbunden. Die andere Endseite des ersten magnetoresistiven Elements E1 ist mit einer Elektrodenanschlussfläche G elektrisch verbunden.
Wenn zwischen der Elektrodenanschlussfläche Vdd und der Elektrodenanschlussfläche G eine Spannung angelegt ist, werden ein Mittelpunktpotenzial Vout1 und ein Mittelpunktpotenzial Vout2 gemäß einer Magnetfeldstärke von der Elektrodenanschlussfläche S1 und der Elektrodenanschlussfläche S2 extrahiert.
Auch in diesem Fall werden das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch die oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt.
14 ist ein Graph, der eine Änderung bei den Widerstandswerten der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in eine magnetoempfindliche Richtung gezogen wird. Es ist anzumerken, dass in 14 eine Kraft, die vor dem Ziehen auf die magnetoresistiven Elemente wirkt, durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, eine Kraft, die nach dem Ziehen auf die magnetoresistiven Elemente wirkt, durch eine durchgezogene Linie angezeigt ist, und der Widerstandswert jedes magnetoresistiven Elements vor und nach dem Ziehen als numerischer Wert (relatives Verhältnis) ausgedrückt ist.
Wie es in 14 dargestellt ist, bevor das Magnetsensorelement 1B in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, hat eine Spannungsverteilung in einer Richtung (Breiterichtung) parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung eine konvexe Form, die aufgrund einer Anfangsspannung in einem Mittelabschnitt in der Breiterichtung erhöht ist. In diesem Fall sind das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2, und das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 in der Breiterichtung an dem Mittelabschnitt positioniert. Mit dieser Konfiguration sind Widerstandswerte des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4 beinahe gleich. In diesem Fall wird angenommen, dass ein Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1, ein Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2, ein Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und ein Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 5 sind.
Nachdem das Magnetsensorelement 1B in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, das heißt bewirkt wird, dass eine Zugspannung in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf ein Substrat 10 wirkt, wirkt eine Spannung Bstress auf jedes magnetoempfindliche Element. Somit ändern sich die Widerstandswerte des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4 gegenüber denjenigen vor dem Ziehen des Magnetsensorelements 1 in die magnetoempfindliche Richtung.
Genauer gesagt, der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1, der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2, der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 ändern sich von 5 zu 4.
Falls das Magnetsensorelement 1B in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, wird der Mittelabschnitt des Magnetsensorelements 1B parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung in einer Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung zusammengedrückt. Falls der Magnetoresistives-Element-Abschnitt an dem Mittelabschnitt des Magnetsensorelements 1B angeordnet ist, ist daher eine Richtung einer spannungsinduzierten Anisotropie eines Magnetfilms 13, die sich aufgrund des inversen Magnetostriktionseffekts entwickelt, parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds, wie es oben beschrieben ist. Dies ermöglicht eine Hemmung der Schwankung bei den Widerstandswerten des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4, die sich von der spannungsinduzierten Anisotropie ergibt.
15 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von einem ersten magnetoresistiven Elements bis zu einem vierten magnetoresistiven Element wirkt, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und eine Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, bevor das Magnetsensorelement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
Wie es in 15 dargestellt ist, bevor das Magnetsensorelement 1B in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, haben der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 identische Werte, und der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 haben identische Werte, wie es oben beschrieben ist. Aus diesem Grund haben das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2, die aus den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden, Werte, die identisch zueinander sind. Genauer gesagt, das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 betragen 0,5. Als Folge beträgt eine Differenz Voff, welche eine Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 ist, 0.
16 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoresistiven Element bis zu dem vierten magnetoresistiven Element wirkt, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und die Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotenzialen darstellt, nachdem das Magnetsensorelement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
Wie es in 16 dargestellt ist, selbst nachdem das Magnetsensorelement 1B in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, haben der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 identische Werte, und der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 haben identische Werte, wie es oben beschrieben ist. Aus diesem Grund haben das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2, die aus den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden, zueinander identische Werte. Genauer gesagt, das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 betragen 0,5. Die Differenz Voff, welche die Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 darstellt, beträgt somit 0. Als Folge kann der Magnetsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verhindern, dass sich Voff, welche die Differenz zwischen dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und dem Mittelpunktpotenzial Vout2 darstellt, von einer Änderung zwischen vor und nach dem Ziehen abhalten.
Wenn bewirkt wird, dass eine Zugspannung in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat 10 wirkt, entwickelt sich auch bei dem Magnetsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die spannungsinduzierte Anisotropie des Magnetfilms 13 in der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Zuverlässigkeit bei Spannungsschwankungen.
Außerdem umfasst bei dem Magnetsensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ein Mehrschichtkörper 11 als ein Magnetoresistives-Element-Abschnitt das erste magnetoresistive Element E1, das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4, wobei das erste magnetoresistive Element E1, das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 in der Reihenfolge des dritten magnetoresistiven Elements E3, des vierten magnetoresistiven Elements E4, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des ersten magnetoresistiven Elements E1 in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet sind und elektrisch in Reihe geschaltet sind, das Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element E1 und dem zweiten magnetoresistiven Element E2 von einem Verbindungsabschnitt erfasst wird, der das erste magnetoresistive Element E1 und das zweite magnetoresistive Element E2 verbindet, und das Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element E3 und dem vierten magnetoresistiven Element E4 von einem Verbindungsabschnitt erfasst wird, der das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 verbindet.
Aus dem oben beschriebenen Grund ist es möglich, eine Schwankung bei dem Mittelpunktpotenzial Vout1 und eine Schwankung bei dem Mittelpunktpotenzial Vout2 zwischen vor und nach dem Ziehen, wie oben beschrieben, zu verhindern.
Vergleichsbeispiel
17 ist ein schematisches Diagramm, das ein Muster einer Mehrzahl von magnetoresistiven Element, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt gemäß einem Vergleichsbeispiel bilden, und Kräfte, die auf jedes magnetoresistive Element wirken, eine Magnetisierungsrichtung des magnetoresistiven Elements und dergleichen darstellt, wenn ein Magnetsensorelement gezogen wird.
Wie es in 17 dargestellt ist, unterscheidet sich ein Magnetsensor gemäß dem Vergleichsbeispiel überwiegend in einem Anordnungsmuster für eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt bilden und darin, dass ein Magnetfilm 13 eine positive Magnetostriktionskonstante aufweist, von dem Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Andere Komponenten sind annähernd die gleichen.
Ein Magnetsensorelement 1X umfasst ein erstes magnetoresistives Element E1, ein zweites magnetoresistives Element E2, ein drittes magnetoresistives Element E3 und ein viertes magnetoresistives Element E4, die in einer Reihenrichtung nebeneinander angeordnet sind. Das erste magnetoresistive Element E1, das zweite magnetoresistive Element E2, das dritte magnetoresistive Element E3 und das vierte magnetoresistive Element E4 sind in der Reihenfolge des dritten magnetoresistiven Elements E3, des vierten magnetoresistiven Elements E4, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des ersten magnetoresistiven Elements E1 entlang einer magnetoempfindlichen Richtung orthogonal zu einer Richtung eines Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet.
Eine Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 ist gemäß einer Verdrahtungsstruktur mit eine Elektrodenanschlussfläche Vdd elektrisch verbunden. Die andere Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit einer Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 elektrisch verbunden und ist mit einer Elektrodenanschlussfläche S2 elektrisch verbunden.
Die eine Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit der anderen Endseite des dritten magnetoresistiven Elements E3 verbunden und ist mit der Elektrodenanschlussfläche S2 elektrisch verbunden. Die andere Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit einer Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 elektrisch verbunden und mit einer Elektrodenanschlussfläche G elektrisch verbunden.
Die eine Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit der anderen Endseite des vierten magnetoresistiven Elements E4 elektrisch verbunden und ist mit der Elektrodenanschlussfläche G elektrisch verbunden. Die andere Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit einer Endseite des ersten magnetoresistiven Elements E1 elektrisch verbunden und ist mit einer Elektrodenanschlussfläche S1 elektrisch verbunden.
Die eine Endseite des ersten magnetoresistiven Elements E1 ist gemäß der Verdrahtungsstruktur mit der anderen Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 elektrisch verbunden und ist mit der Elektrodenanschlussfläche S1 elektrisch verbunden. Die andere Endseite des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ist mit der Elektrodenanschlussfläche Vdd elektrisch verbunden.
Wenn zwischen der Elektrodenanschlussfläche Vdd und der Elektrodenanschlussfläche G eine Spannung angelegt ist, werden ein Mittelpunktpotenzial Vout1 und ein Mittelpunktpotenzial Vout2 gemäß der Magnetfeldstärke von der Elektrodenanschlussfläche S1 und der Elektrodenanschlussfläche S2 extrahiert.
Auch in diesem Fall werden das Mittelpunktpotenzial Vout1 und das Mittelpunktpotenzial Vout2 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch die oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt.
18 ist ein Graph, der eine Änderung bei den Widerstandswerten der Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen darstellt, wenn das Magnetsensorelement gemäß dem Vergleichsbeispiel in eine magnetoempfindliche Richtung gezogen wird. Es ist anzumerken, dass in 18 eine Kraft, die vor dem Ziehen auf die magnetoresistiven Elemente wirkt, durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, eine Kraft, die nach dem Ziehen auf die magnetoresistiven Elemente wirkt durch eine durchgezogene Linie angezeigt ist, und der Widerstandswert jedes magnetoresistiven Elements vor und nach dem Ziehen als numerischer Wert (relatives Verhältnis) ausgedrückt ist.
Wie es in 18 dargestellt ist, bevor das Magnetsensorelement 1X in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, hat eine Spannungsverteilung in einer Richtung (Breiterichtung) parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung eine konvexe Form, die aufgrund der Anfangsspannung an einem Mittelabschnitt in der Breiterichtung erhöht ist. In diesem Fall sind das zweite magnetoresistive Element E2 und das vierte magnetoresistive Element E4 nahe dem Mittelabschnitt in der Breiterichtung positioniert, und das erste magnetoresistive Element E1 und das dritte magnetoresistive Element E3 sind entfernt von dem Mittelabschnitt in der Breiterichtung positioniert.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration sind ein Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 und ein Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 beinahe gleich. Ein Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und ein Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 sind beinahe gleich. In diesem Fall wird angenommen, dass der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 4 sind, und es wird angenommen, dass der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 2 sind.
Nachdem das Magnetsensorelement 1 in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, das heißt bewirkt wird, dass eine Zugspannung in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf ein Substrat 10 wirkt, wirkt eine Spannung Bstress auf jedes magnetoresistive Element und eine spannungsinduzierte Anisotropie des Magnetfilms 13 entwickelt sich in der Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung. Somit ändern sich die Widerstandswerte des ersten magnetoresistiven Elements E1, des zweiten magnetoresistiven Elements E2, des dritten magnetoresistiven Elements E3 und des vierten magnetoresistiven Elements E4 stark gegenüber denjenigen vor dem Ziehen des Magnetsensorelements 1 in die magnetoempfindliche Richtung.
Genauer gesagt, der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 ändert sich von 3 zu 2. Der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 ändert sich von 4 zu 5. Der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 ändert sich von 2 zu 1. Der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 ändert sich von 4 zu 3.
19 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoresistiven Element bis zu einem vierten magnetoresistiven Element wirkt, ein Mittelpunktpotential zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, ein Mittelpunktpotential zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und eine Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotentialen darstellt, bevor das Magnetsensorelement gemäß dem Vergleichsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird.
Wie es in 19 dargestellt ist, bevor das Magnetsensorelement 1X gezogen wird, haben der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R3 des dritten magnetoresistiven Elements E3 identische Werte, und der Widerstandswert R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 haben identische Werte, wie es oben beschrieben ist. Aus diesem Grund haben das Mittelpunktpotential Vout1 und das Mittelpunktpotential Vout2, die aus den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden, identische Werte. Genauer gesagt, das Mittelpunktpotential Vout1 und das Mittelpunktpotential Vout2 betragen 0,667. Als Folge beträgt eine Differenz Voff, die eine Differenz zwischen dem Mittelpunktpotential Vout1 und dem Mittelpunktpotential Vout2 ist, 0.
20 ist eine Tabelle, die eine Kraft, die auf jedes von dem ersten magnetoresistiven Element bis zu dem vierten magnetoresistiven Elements wirkt, das Mittelpunktpotential zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element, das Mittelpunktpotential zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element und die Differenz zwischen den beiden Mittelpunktpotentialen darstellt, nachdem das Magnetsensorelement gemäß dem Vergleichsbeispiel in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wurde.
Wie es in 20 dargestellt ist, nachdem das Magnetsensorelement 1X in die magnetoempfindliche Richtung gezogen wird, haben der Widerstandswert R1 des ersten magnetoresistiven Elements E1 und der Widerstandswert R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4 identische Werte. Ein Wert des Widerstandswerts R2 des zweiten magnetoresistiven Elements E2 unterscheidet sich jedoch von einem Wert des Widerstandswerts R4 des vierten magnetoresistiven Elements E4.
Aus dem oben beschriebenen Grund haben das Mittelpunktpotential Vout1 und das Mittelpunktpotential Vout2, die aus den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden, unterschiedliche Werte. Genauer gesagt, das Mittelpunktpotential Vout1 beträgt 0,625, während das Mittelpunktpotential Vout2 0,75 beträgt. Somit beträgt Voff, welches die Differenz zwischen dem Mittelpunktpotential Vout1 und dem Mittelpunktpotential Vout2 ist, -0,125.
Wie es oben beschrieben ist, entwickelt sich bei dem Magnetsensor gemäß dem Vergleichsbeispiel die spannungsinduzierte Anisotropie des Magnetfilms 13 in der Richtung Darallel zu der magnetoemnfindlichen Richtung Die Entwicklung verursacht nicht nur eine Schwankung bei dem Mittelpunktpotential Vout1 und dem Mittelpunktpotential Vout2 zwischen vor und nach dem Ziehen, sondern auch eine Schwankung bei Voff. Dies verringert die Zuverlässigkeit bei Spannungsschwankungen bei dem Magnetsensor gemäß dem Vergleichsbeispiel.
(Modifikation)
21 ist ein Diagramm, das Kräfte darstellt, die wirken, wenn ein Magnetsensorelement gemäß einer Modifikation in einer magnetoempfindlichen Richtung zusammengedrückt wird. Ein Magnetsensor gemäß der Modifikation wird mit Bezugnahme auf 21 beschrieben.
Wie es in 21 dargestellt ist, unterscheidet sich der Magnetsensor gemäß der Modifikation in dem Magnetfilm 13 des Magnetsensorelements 1 von dem Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Andere Komponenten sind annähernd die gleichen.
Bei der Modifikation hat der Magnetfilm 13 eine positive Magnetostriktionskonstante. Der Magnetfilm 13 ist gebildet, so dass eine Magnetostriktionskonstante λ, -1 ppm < λ < 0 ppm erfüllt. Falls bei der Modifikation bewirkt wird, dass eine Schubspannung in einer Richtung parallel zu einer magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat 10 wirkt, entwickelt sich eine spannungsinduzierte Anisotropie des Magnetfilms in einer Richtung parallel zu einer Richtung eines Vorspannungsmagnetfelds.
Selbst in dem Fall mit der oben beschriebenen Konfiguration erreicht der Magnetsensor gemäß der Modifikation beinahe den gleichen Effekt wie der Magnetsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Obwohl bei der Modifikation ein Fall als Beispiel dargestellt wurde, bei dem eine Struktur einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen in einem Mehrschichtkörper als ein Magnetoresistives-Element-Abschnitt die gleiche Struktur aufweist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, ist anzumerken, dass die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt ist. Die Struktur kann die gleiche Struktur sein wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel oder dem dritten Ausführungsbeispiel.
(Andere Modifikationen)
Obwohl bei jedem von dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel und der Modifikation ein Fall als Beispiel dargestellt wurde, bei dem das erste bis vierte magnetoresistive Element E1 bis E4 jeweils eine lineare Form aufweisen, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Das erste bis vierte magnetoresistive Element E1 bis E4 können eine Mäanderform aufweisen, die durch abwechselndes Verbinden langer streifenförmiger Strukturen und kurzer streifenförmiger Strukturen auf orthogonale Weise gebildet wird.
Obwohl bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel und der Modifikation ein Fall als Beispiel dargestellt wurde, bei dem eine Wheatstone-Brückenschaltung, die aus vier Widerstandsregionen besteht, in dem Magnetsensorelement 1 gebildet ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann es sein, dass keine Brückenschaltung innerhalb des Magnetsensors 1 aufgebaut ist, und ein Magnetoresistiven-Element-Abschnitt kann aus nur einem Widerstand gebildet sein. Alternativ kann eine Mehrzahl von Brückenschaltungen in einem Magnetsensorelement 1 gebildet sein.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
(Stromsensor)
22 ist eine perspektivische Ansicht eines Stromsensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. 23 ist eine Draufsicht des Stromsensors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. 24 ist eine Vorderansicht des Stromsensors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
Wie es in 22 bis 24 dargestellt ist, umfasst ein Stromsensor 200 ein Tragesubstrat 150 und zwei Magnetsensoren 100. Der Stromsensor 100 erfasst Ströme, die durch Objekte fließen, die zu erfassen sind, auf der Basis einer Magnetismuserfassung durch die Magnetsensoren 100.
Die beiden Magnetsensoren 100 haben beinahe die gleiche Konfiguration wie der Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das Tragesubstrat 150 besteht beispielsweise aus einem integrierten Chip. Die beiden Magnetsensoren 100 sind auf dem Tragesubstrat 150 befestigt. Eine Schaltung (nicht dargestellt), die ein Signal, das von jedem der beiden Magnetsensoren 100 ausgegeben wird, einer vorbestimmten Signalverarbeitung (beispielsweise Differenzverstärkung) unterzieht, ist in oder auf dem Tragesubstrat 150 vorgesehen.
Der Stromsensor 200 ist so angeordnet, dass eine Endseite in einer Links-Rechts-Richtung in 24 über einer Sammelschiene 210 positioniert ist und so, dass die andere Endseite in der Links-Rechts-Richtung in 24 unter einer Sammelschiene 220 positioniert ist. Der Stromsensor 200 ist in einem Pegeldifferenzraum S angeordnet, der durch eine Linie mit abwechselnd einem langen und zwei kurzen Strichen angezeigt ist, die in 24 dargestellt ist, und ist zwischen der Sammelschiene 210 und der Sammelschiene 220 gebildet.
Ströme als Messobjekte fließen durch die Sammelschienen 210 und 220. In einer Normalenrichtung derselben sind die Sammelschiene 210 und die Sammelschiene 220 nebeneinander angeordnet. Die Sammelschiene 210 und die Sammelschiene 220 sind angeordnet, so dass dieselben in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung verschoben werden. Die Sammelschienen 210 und 220 sind beispielsweise aufgebaut durch gabelförmiges Teilen eines stabartigen Leiters für Leistungsversorgung, der mit einer Autobatterie verbunden ist.
Der Stromsensor 200 erfasst Magnetismus (Magnetfelder), der von den Sammelschienen 210 und 220 ausgeht, mit den beiden Magnetsensoren 100. In diesem Fall ist eine Richtung eines Vorspannungsmagnetfelds, das von einem Magnet (nicht dargestellt) an ein magnetoresistives Element angelegt wird, eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung in 24. Eine Magnetisierungserfassungsrichtung (magnetoempfindliche Richtung) des Stromsensors 200 ist die Links-Rechts-Richtung in 24.
Die Sammelschiene 210 ist an einer Rückseite des Tragesubstrats 150 positioniert und die Sammelschiene 220 ist an einer Vorderseite des Tragesubstrats 150 positioniert. Wenn mit dieser Konfiguration Ströme durch die Sammelschienen 210 und 220 in einer Richtung eines Pfeils fließen, der in 23 dargestellt ist, gehen Magnetvektoren in Richtungen (der Links-Rechts-Richtung in 24) parallel zu einer Vorderoberfläche des Tragesubstrats 150 und in dazu unterschiedlichen Richtungen (entgegengesetzt dazu) zu jedem der beiden Magnetsensoren 100 aus (siehe Pfeile aus einer Linie mit abwechselnd langen und kurzen Strichen in 24).
Die Magnetvektoren werden durch die beiden Magnetsensoren 100 als jeweilige Spannungswerte (Hall-Spannungen) erfasst. Dies macht es möglich, die Ströme, die durch die Sammelschiene 210 und die Sammelschiene 220 fließen auf der Rasis eines differentiell verstärkten Werts der erfassten Magnetvektoren (Spannungswerte) zu erfassen (differentiell zu erfassen).
Wie es oben beschrieben ist, wird die Auswirkung einer Störung (eines Störungsmagnetfelds) aufgehoben (versetzt) und entfernt durch Berechnen eines Differenzwerts von Magnetvektoren (Durchführen einer Subtraktion). Nur Signalkomponenten, die einem Magnetismus (Magnetfeldern) entsprechen, der sich aus Strömen ergibt, die durch die oben beschrieben zu erfassenden Objekte (Sammelschienen) fließen, werden extrahiert und erfasst.
Der Stromsensor 200 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel umfasst die beiden Magnetsensoren 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und erreicht beinahe den gleichen Effekt wie das erste Ausführungsbeispiel.
Obwohl bei dem vierten Ausführungsbeispiel ein Fall als ein Beispiel dargestellt wurde, bei der Stromsensor 200 den Magnetsensor 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst, ist anzumerken, dass die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt ist. Der Stromsensor 200 kann jeden der Magnetsensoren gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel, der Modifikation und der anderen Modifikationen umfassen.
Die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele sind in allen Aspekten lediglich darstellend und sollten nicht als beschränkend angesehen werden. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch den Schutzbereich der Ansprüche definiert und soll Bedeutungen umfassen, die äquivalent zu dem Schutzbereich der Ansprüche und allen Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs sind.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1X: Magnetsensorelement
2: Leitungsrahmen
3: Verbindungsbauglied
4: Bonddraht
5: Abdichtungsbauglied
10: Substrat
11: Mehrschichtkörper
12: darunterliegender Film
13: Magnetfilm
14: Schutzfilm
15: Elektrodenabschnitt
16: Schutzschicht
16a: Kontaktloch
100: Magnetsensor
150: Tragesubstrat
200: Stromsensor
210,220: Sammelschiene
E1: erstes magnetoresistives Element
E2: zweites magnetoresistives Element
E3: drittes magnetoresistives Element
E4: viertes magnetoresistives Element

Claims

Ein Magnetsensor, der folgende Merkmale aufweist: ein Substrat; und einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt, der auf dem Substrat vorgesehen ist, so dass derselbe eine vorbestimmte magnetoempfindliche Richtung aufweist, und in dem ein Vorspannungsmagnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetoempfindlichen Richtung angelegt ist, wobei der Magnetoresistives-Element-Abschnitt einen Magnetfilm mit einer negativen Magnetostriktionskonstante umfasst und eine spannungsinduzierte Anisotropie des Magnetfilms sich in einer Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds entwickelt, falls bewirkt wird, das eine Zugspannung in einer Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat wirkt.
Ein Magnetsensor, der folgende Merkmale aufweist: ein Substrat; und einen Magnetoresistives-Element-Abschnitt, der auf dem Substrat vorgesehen ist, so dass derselbe eine vorbestimmte magnetoempfindliche Richtung aufweist, und in dem ein Vorspannungsmagnetfeld in einer Richtung orthogonal zu der magnetempfindlichen Richtung angelegt ist, wobei der Magnetoresistives-Element-Abschnitt einen Magnetfilm mit einer positiven Magnetostriktionskonstante umfasst und eine spannungsinduzierte Anisotropie des Magnetfilms sich in einer Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds entwickelt, falls bewirkt wird, dass eine Schubspannung in einer Richtung parallel zu der magnetoempfindlichen Richtung auf das Substrat wirkt.
Der Magnetsensor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Substrat eine längliche Form mit einer Längsrichtung aufweist und die magnetoempfindliche Richtung parallel zu der Längsrichtung ist.
Der Magnetsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Magnetoresistives-Element-Abschnitt ein erstes magnetoresistives Element, ein zweites magnetoresistives Element, ein drittes magnetoresistives Element und ein viertes magnetoresistives Element umfasst, das erste magnetoresistive Element, das zweite magnetoresistive Element, das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element in der Reihenfolge des dritten magnetoresistiven Elements, des vierten magnetoresistiven Elements, des zweiten magnetoresistiven Elements und des ersten magnetoresistiven Elements in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet sind und elektrisch in Reihe geschaltet sind, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element von einem Verbindungsabschnitt erfasst wird, der das erste magnetoresistive Element und das zweite magnetoresistive Element verbindet und ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element von einem Verbindungsabschnitt erfasst wird, der das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element verbindet.
Der Magnetsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Magnetoresistives-Element-Abschnitt ein erstes magnetoresistives Element, ein zweites magnetoresistives Element, ein drittes magnetoresistives Element und ein viertes magnetoresistives Element umfasst, die in einer Matrix angeordnet sind und das erste magnetoresistive Element, das zweite magnetoresistive Element, das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element eine Vollbrückenschaltung bilden.
Der Magnetsensor gemäß Anspruch 5, bei dem das erste magnetoresistive Element und das zweite magnetoresistive Element in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet sind und eine erste Halbbrückenschaltung bilden, das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element in einer Spalte entlang der Richtung parallel zu der Richtung des Vorspannungsmagnetfelds nebeneinander angeordnet sind und eine zweite Halbbrückenschaltung bilden, die erste Halbbrückenschaltung und die zweite Halbbrückenschaltung die Vollbrückenschaltung bilden, ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem ersten magnetoresistiven Element und dem zweiten magnetoresistiven Element von einem Verbindungsabschnitt erfasst wird, der das erste magnetoresistive Element und das zweite magnetoresistive Element verbindet und ein Mittelpunktpotenzial zwischen dem dritten magnetoresistiven Element und dem vierten magnetoresistiven Element von einem Verbindungsabschnitt erfasst wird, der das dritte magnetoresistive Element und das vierte magnetoresistive Element verbindet.
Ein Stromsensor, der folgende Merkmale aufweist: eine Sammelschiene, durch die ein Strom als ein Messobjekt fließt; und den Magnetsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.