JP2003066127A - 磁気センサの組立方法 - Google Patents

磁気センサの組立方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】十分な大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子の
固定層を着磁させて、磁気抵抗効果素子から大きな絶対
値の出力信号を出力させる磁気センサの組立方法を得
る。 【解決手段】同一の基板２上に形成された全ての磁気抵
抗効果素子１の固定層の磁化方向を同一方向に向けて揃
えて着磁させ、その磁気抵抗効果素子１を含むチップ３
を基板２から個々に切出し、切出されたチップ３上の磁
気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向を選定して、複数
のチップ３を組合せて磁気センサを組立てる。これによ
り、十分な大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子１の固
定層を着磁させて、磁気抵抗効果素子１から大きな絶対
値の出力信号を出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気に感応して出
力信号を出力する磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサ
の組立方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】従来、磁気に感応して出力
信号を出力する磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが
開発されている。この磁気センサに用いられる磁気抵抗
効果素子は基本的には、自由層（フリー磁性層）と、非
磁性層と、固定層（ピン止め磁性層）と、交換バイアス
層（反強磁性層）との積層構造体から構成されている。
そして、固定層に交換バイアス層からバイアス磁界が作
用されて、固定層が交換バイアス層で磁化され、その磁
化方向が特定方向に固定されている。一方、自由層は、
外部磁界によって磁化方向が変化される。
【０００３】磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を固
定（ピン止め）するには、交換バイアス層の格子磁化を
調整する必要がある。そのために、交換異方性磁界が消
失するブロッキング温度と呼ばれる温度以上に加熱した
状態で交換バイアス層に所定の向きの磁界を印加してお
き、この磁界を印加したままで冷却する熱処理が行なわ
れる。
【０００４】この磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサ
では、固定層の磁化方向が１８０°をなす反対向きの磁
気抵抗効果素子同士を直列接続し、これらを用いてブリ
ッジ回路を構成している。この場合、直列接続される磁
気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が１８０°をなす反
対向きであるため、固定層の着磁を１８０°をなす反対
向きで行なう必要がある。
【０００５】従来、磁気抵抗効果素子の固定層を着磁す
るには、１枚の基板に形成された磁気抵抗効果素子に対
して電流通電用の導体を設け、この導体に電流を通電
し、通電電流によって発生する磁界を磁気抵抗効果素子
に付与し、その固定層の着磁を行なっていた。この方法
では、導体に通電する電流量に制限があるため、固定層
を十分な大きさの磁界で着磁することは困難であった。
そのため、交換異方性磁界を大きくすることができな
く、磁気抵抗効果素子からの出力信号の絶対値を大きく
することができなかった。また、可変抵抗器に用いた場
合、基準変化特性（変化量に対する出力変化特性）のズ
レが大きくなってしまうという問題があった。なお、こ
れは、交換異方性磁界が小さいため、固定層の磁化方向
を一定方向に向くようにするのが難しいためと予想され
る。
【０００６】なお、この導体着磁法に代えて、外部磁界
を磁気抵抗効果素子に付与し、その固定層を着磁する方
法が開発されている。この方法では、外部磁界を大きく
して着磁させることが可能である。しかしながら、隣接
する磁気抵抗効果素子の磁化方向が１８０°をなす反対
向きであり、一方の磁気抵抗効果素子に付与する外部磁
界が他方の磁気抵抗効果素子に影響を与えてしまうた
め、着磁用磁界の大きさに制限が加わることとなる。こ
のため、磁気抵抗効果素子の固定層を十分な大きさの磁
界で着磁することは困難であった。そのため、磁気抵抗
効果素子からの出力信号の絶対値を大きくすることがで
きなかった。上述と同様の理由で可変抵抗器に用いた場
合、基準変化特性とのズレが大きくなってしまうという
問題があった。
【０００７】上述した従来例による固定層は一般的にα
−Ｆｅ2Ｏ3からなり、その着磁磁界の大きさは、２００
（ＫＡ／ｍ）程度であるが、最近では、固定層にＰｔＭ
ｎ等を用い、６００（ＫＡ／ｍ）程度の大きさで着磁
し、交換異方性磁界を大きくすることが要求されてい
る。しかし、上述したように従来の外部磁界着磁法でブ
リッジ回路を形成する場合、隣接する磁気抵抗効果素子
の相互間で着磁磁界が影響するため、着磁磁界の大きき
は２００（ＫＡ／ｍ）程度に抑えられ、要求されている
６００（ＫＡ／ｍ）まで増大させることが事実上不可能
である。したがって、磁気抵抗効果素子からの出力信号
の絶対値を大きくすることができない、或いは可変抵抗
器に用いた場合に基準変化特性とのズレが大きくなって
しまうというのが現状である。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は、十分な大きさの着磁磁
界で磁気抵抗効果素子の固定層を着磁させて、磁気抵抗
効果素子から大きな絶対値の出力信号を出力させ、或い
は可変抵抗器に用いた場合に出力精度の高い磁気センサ
の組立方法を得ることにある。
【０００９】
【発明の概要】本発明の基本的思想は、同一の基板上に
形成された全ての磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向
を同一方向に向けて揃え、その磁気抵抗効果素子を含む
チップを基板から個々に切出し、切出されたチップ上の
磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を選定して、複数
のチップを組合せて磁気センサを組立てることにより、
十分な大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を
着磁させて、磁気抵抗効果素子から大きな絶対値の出力
信号を出力させるものである。
【００１０】前記基本的思想に基いて、本発明に係る磁
気センサの組立方法は、複数の磁気抵抗効果素子を整列
させて同一の基板上に形成する工程と、各磁気抵抗効果
素子の端子に接続する複数の接続用パッドを、上記同一
の基板上に、縦横に位置を揃えて形成する工程と、同一
の基板上に形成された全ての磁気抵抗効果素子の固定層
の磁化方向を同一方向に揃えて着磁する工程と、磁気抵
抗効果素子及び接続用パッドの組を単位とする複数のチ
ップを基板から切出す工程と、切出されたチップ上の磁
気抵抗効果素子の固定層の磁化方向の向きを選定して、
複数のチップを組合せる工程とを有することを特徴とす
る。
【００１１】基板から複数のチップを個々に切出す際
に、１つのチップに１個の磁気抵抗効果素子及び1組の
接続用パッドを含めて、チップの切出しを行なう。或い
は１つのチップに少なくとも２個の磁気抵抗効果素子及
び２組の接続用パッドを含めて、チップの切出しを行な
う。接続用パッドの形成位置を、チップの角部を形成す
る２辺の対称な位置で揃え、これらをワイヤーボンデイ
ングにより接続することが望ましい。
【００１２】複数のチップの組合せにより磁気センサー
を組立てる際に、１個の磁気抵抗効果素子が形成された
チップを４個用い、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方
向が同一の回転方向に９０°ずつ異なるようにして４個
のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対向きである
磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、１相の出力信
号を出力するブリッジ回路を形成することができる。
【００１３】またブリッジ回路に代えて、１個の磁気抵
抗効果素子が形成されたチップを２個用い、磁気抵抗効
果素子の固定層の磁化方向を１８０°異ならせて２個の
チップを組合せ、磁気抵抗効果素子同士を直列に接続し
て、分圧回路を形成することができる。
【００１４】また、１個の磁気抵抗効果素子が形成され
たチップに代えて、少なくとも２個の磁気抵抗効果素子
が形成されたチップを４個用い、磁気抵抗効果素子の固
定層の磁化方向が同一の回転方向の９０°異なるように
して４個のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対向
きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、多相
の出力信号を出力するブリッジ回路を形成することがで
きる。
【００１５】また、少なくとも２個の磁気抵抗効果素子
が形成されたチップを組合せる場合、このチップを２個
用い、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が１８０°
異なるようにして２個のチップを組合せ、固定層の磁化
方向が反対向きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接
続して、分圧回路を形成するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。
【００１７】磁気に感応して出力信号を出力する磁気抵
抗効果素子１は基本的構成として図７に示すように、交
換バイアス層（反強磁性体層）１ａと、固定層（ピン止
め磁性層）１ｂと、非磁性層１ｃと、自由層（フリー磁
性層）１ｄとを基板２上に積層して形成し、巨大磁気抵
抗効果を利用したＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ
Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子の一種である磁気抵抗効
果素子として構成されている。
【００１８】磁気抵抗効果素子１が巨大磁気抵抗効果を
発揮するためには、例えば交換バイアス層１ａがＰｔ−
Ｍｎ層、固定層１ｂがＮｉＦｅ層、非磁性層１ｃがＣｕ
層、自由層１ｄがＮｉＦｅ層から形成されるが、これら
のものに限定されるものではなく、巨大磁気抵抗効果を
発揮するものであれば、いずれのものであってもよい。
また、磁気抵抗効果素子１は、巨大磁気抵抗効果を発揮
するものであれば、上記の積層構造のものに限定される
ものではない。なお、交換バイアス層１ａは、Ｘ−Ｘｎ
単独、或いは、それを含む合金（ただし、ＸはＰｔ、Ｐ
ｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうち、いずれか１種また
は２種以上の元素である）とするのが好ましい。
【００１９】図７に示す磁気抵抗効果素子１の固定層１
ｂは、交換バイアス層１ａで磁化され、該交換バイアス
層１ａによって磁化方向が特定方向に固定（ピン止め）
されている。自由層１ｄは外部磁界によって、固定層１
ｂの磁化方向に対する磁化方向が変化する。磁気抵抗効
果素子１の両端には端子層１ｅが接合形成される。そし
て、固定層１ｂの固定された磁化方向に対する外部磁界
による自由層１ｄの磁化方向の向きにより、２つの端子
層１ｅ間での抵抗値の変化が出力信号として出力され
る。
【００２０】図７に示す磁気抵抗効果素子１を４個用
い、この４個の磁気抵抗効果素子１を組合せることによ
り、図６（ａ）に示すブリッジ回路を形成する。図６
（ａ）における磁気抵抗効果素子には、ＧＭＲ１、ＧＭ
Ｒ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の符号をそれぞれ付し、かつ
磁気抵抗効果素子の両端に形成される一方の端子層には
Ｅ１、他方の端子層にはＥ２の符号をそれぞれ付して説
明する。
【００２１】４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ
２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４は、固定層１ｂの磁化方向が１
８０°異なる２個の、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１及びＧ
ＭＲ２と、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３及びＧＭＲ４が組
として用いられる。さらに、隣接する磁気抵抗効果素子
ＧＭＲ１とＧＭＲ３の固定層１ｄの磁化方向が１８０°
異なり、隣接する磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２とＧＭＲ４
の固定層１ｄの磁化方向が１８０°異なっている。
【００２２】図６（ａ）では、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
１の固定層の磁化方向は右矢印で示す方向に向けて設定
し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の固定層の磁化方向は、
左矢印で示す１８０°をなす反対方向に異ならせてい
る。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の固定層の磁化方向は左
矢印で示す方向に向けて設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭ
Ｒ４の固定層の磁化方向は、右矢印で示す１８０°をな
す反対方向に異ならせている。
【００２３】さらに隣接する２個の磁気抵抗素子ＧＭＲ
１、ＧＭＲ３の一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の固定
層の磁化方向は、右矢印で示す方向に向けて設定し、他
方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の固定層の磁化方向は、
左矢印で示す１８０°をなす反対方向に異ならせてい
る。隣接する２個の磁気抵抗素子ＧＭＲ２、ＧＭＲ４の
一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の固定層の磁化方向
は、左矢印で示す方向に向けて設定し、他方の磁気抵抗
効果素子ＧＭＲ４の固定層の磁化方向は、左矢印で示す
１８０°をなす反対方向に異ならせている。
【００２４】この場合、４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の自由層には外部磁
界が作用していないため、不特定の方向に向いている。
【００２５】さらに、第１組の一方の磁気抵抗効果素子
ＧＭＲ１の端子層Ｅ２に他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
２の端子層Ｅ１を結合して２個の磁気抵抗効果素子ＧＭ
Ｒ１、ＧＭＲ２を直列に接続する。第２組の一方の磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ３の端子層Ｅ２に他方の磁気抵抗効
果素子ＧＭＲ４の端子層Ｅ１を結合して２個の磁気抵抗
効果素子ＧＭＲ３、ＧＭＲ４を直列に接続する。
【００２６】磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層Ｅ１と
磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の端子層Ｅ１を接続し、その
接続点Ｖ１に電源Ｖｃｃのプラス側を接続する。磁気抵
抗効果素子ＧＭＲ２の端子層Ｅ２と磁気抵抗効果素子４
の端子層Ｅ２を接続し、その接続点Ｖ２に電源Ｖｃｃの
グランド側を接続している。そして、接続点Ｖ１と接続
点Ｖ２とに入力電圧を印加する。
【００２７】磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層Ｅ２と
磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子層Ｅ１を接続し、その
接続点Ａ＋を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化信号を出
力する出力部としている。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の
端子層Ｅ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の端子層Ｅ１を
接続し、その接続点Ａ−を、磁気抵抗効果素子の抵抗値
変化信号を出力する出力部としている。そして、２つの
接続点Ａ＋と接続点Ａ−とから磁気抵抗効果素子の抵抗
値の変化信号を出力する。
【００２８】このブリッジ回路をなす４個の磁気抵抗効
果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の固定
層の磁化方向に対して、外部磁界によって一様に自由層
の磁化方向の向きが変化した場合に、その向きの変化に
伴って、４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、
ＧＭＲ３、ＧＭＲ４に抵抗値変化が生じる。その抵抗値
変化は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向と自由層
の磁化方向の向きが同一方向の際に最小値を示し、反平
行（１８０°をなす反対方向）の際に最大値を示す。し
たがって、磁気抵抗効果素子の自由層を磁化する外部磁
界の向きに伴って、ブリッジ回路の出力端子となる２つ
の接続点Ａ＋、Ａ−から図４（ｃ）に示す正弦波形の出
力信号（Ｓ１′、Ｓ２′）が出力する。そして、接続点
Ａ＋、Ａ−との間の出力電圧をとれば、図４（ｄ）の出
力信号Ｓ１が得られる。
【００２９】したがって、磁気抵抗効果素子の抵抗値変
化の中間点を基準点とすると、その抵抗値変化の極性
（増加する方向を＋、減少する方向を−とする。）は、
磁気抵抗効果素子の固定層の磁化の向きが同一方向に設
定された、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素
子ＧＭＲ４、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２と磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ３では同極性に、磁気抵抗効果素子の固定層
の磁化の向きが１８０°をなす反対方向（反平行）に異
ならせた、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素
子ＧＭＲ２、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３と磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ４では逆極性になる。このため、図６（ａ）
に示す４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、Ｇ
ＭＲ３、ＧＭＲ４の接続関係と、磁気抵抗効果素子の抵
抗値変化とにより、ホイートストーンブリッジ回路が形
成され、磁気抵抗効果素子に外部磁界による磁気を感応
させることにより、その磁気抵抗効果素子の抵抗値の変
化特性に基いて所望の動作を行なう磁気センサとして機
能する。
【００３０】従来例に係るブリッジ回路をなす４個の磁
気抵抗効果素子は従来技術の欄で述べたように、１枚の
基板（ウェハ）上に形成されるが、その同一の基板上に
形成された４個の磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向
が互いに９０°（又は１８０°）異ならせて着磁させて
いた。このため、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向
を固定させるための着磁磁界の大きさは高々２００（Ｋ
Ａ／ｍ）程度であった。
【００３１】本発明は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁
化方向を固定するための着磁磁界の大きさを６００（Ｋ
Ａ／ｍ）まで引き上げて磁化固定することを可能とする
ものである。その基本的構成は、同一の基板上に形成さ
れた全ての磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を同一
方向に揃えて着磁させ、その磁気抵抗効果素子を含むチ
ップを基板から個々に出し、切出されたチップ上の磁気
抵抗効果素子の固定層の磁化方向を選定して複数のチッ
プを組合せて磁気センサを組立てることにより、十分な
大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を着磁さ
せて、磁気抵抗効果素子から大きな絶対値の出力信号を
出力させることにある。その具体的な態様について説明
する。
【００３２】図１において、基板２に縦横に引いた1点
鎖線で囲まれる矩形の部分が、１枚の基板２から個々に
切出される複数のチップ３を示しており、図１の例で
は、１つのチップ３に２個の磁気抵抗効果素子１、１が
形成される例を示している。
【００３３】１枚の基板２上に縦横の１点鎖線で囲まれ
る各チップ３内に２個の磁気抵抗効果素子１が含まれる
ように複数の磁気抵抗効果素子１を縦横に整列させて同
一の基板２上に形成する。同一の基板２上に複数の磁気
抵抗効果素子１を形成する際、ブロッキング温度以上に
した状態で外部磁界を加え、冷却して、これらの磁気抵
抗効果素子１の固定層の向きを同一方向に揃える。図１
に示す例では、複数の磁気抵抗効果素子１の固定層の向
きを上向き（図の縦方向）に揃えている。
【００３４】さらに、図６（ａ）に示すブリッジ回路の
接続点Ａ＋、Ｖ１、Ａ−、Ｖ２に対応する接続用パッド
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を、矩形形状のチップ３の角部
を形成する２辺の一方の辺（３ａ）に沿って一定間隔に
形成する。また図６（ａ）に示すブリッジ回路の接続点
Ａ＋、Ｖ１、Ａ−、Ｖ２に対応する、接続用パッドＰ
１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と対をなす接続用パッドＰ１′、
Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ４′を備え、これらの接続用パッド
Ｐ１′、Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ４′を矩形形状のチップ３
の角部を形成する２辺の他方の辺（３ｂ）に沿って一定
間隔に形成して、これらを縦横に整列させて同一の基板
２上に設ける。
【００３５】この場合、対をなす接続用パッドＰ１、Ｐ
２、Ｐ３、Ｐ４と接続用パッドＰ１′、Ｐ２′、Ｐ
３′、Ｐ４′は図２に拡大して示すように、チップ３の
角部を形成する２辺３ａ、３ｂの対称な位置に形成する
ことができる。また、対をなす接続用パッドＰ１、Ｐ
２、Ｐ３、Ｐ４と接続用パッドＰ１′、Ｐ２′、Ｐ
３′、Ｐ４′は、１枚の基板２上に区画される複数のチ
ップ３の角部をなす辺３ａ、３ｂに沿ってそれぞれ揃え
られ、２個の磁気抵抗効果素子１が形成された複数のチ
ップ３にそれぞれ形成される。
【００３６】図１、図２に示すように、チップ３に形成
される一方の磁気抵抗効果素子１の端子Ｅ１が接続用パ
ッドＰ１と接続用パッドＰ１′に回路パターンによりそ
れぞれ接続され、その端子Ｅ２が接続用パッドＰ２と接
続用パッドＰ２′に回路パターンによりそれぞれ接続さ
れる。
【００３７】また、チップ３に形成される他方の磁気抵
抗効果素子１の端子Ｅ１が接続用パッドＰ３と接続用パ
ッドＰ３′に回路パターンによりそれぞれ接続され、そ
の端子Ｅ２が接続用パッドＰ４と接続用パッドＰ４′に
回路パターンによりそれぞれ接続される。
【００３８】なお、図１では、２個の磁気抵抗効果素子
１が形成されたチップ３を基板２上に１６個形成するよ
うに図示したが、この形成個数は１６個に限定されるも
のではない。また、チップ３を縦横に均等に配置した
が、縦横に不均一に配列してもよく、また横、縦１列で
形成してもよく、この配置形状に限定されるものではな
い。
【００３９】また、２個の磁気抵抗効果素子１を形成す
る際、これらの磁気抵抗効果素子１の固定層の向きを示
すマーキングＭをチップ３にそれぞれ形成する。図１で
は、マーキングＭは、接続用パッドＰ１の横方向の延長
線と接続用パッドＰ１′の縦方向の延長線との交わるチ
ップ３の左上の角部付近に揃えて形成している。
【００４０】その後、２個の磁気抵抗効果素子１と８個
の接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１′、Ｐ
２′、Ｐ３′、Ｐ４′とを組とする複数のチップ３を図
１に示す縦横の１点鎖線に沿って個々に基板２から切出
す。この個々に切出したチップ３を拡大して図２に示
す。
【００４１】次に図４（ａ）に示すように、切出された
チップ３上の磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向の
向きを選定して、４個のチップ３を組合せる。図４
（ａ）では、磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向が
同一の回転方向に９０°ずつ異なるようにして、４個の
チップ４を組合せる。なお、図４（ａ）では、互いのチ
ップ３の間にスペースがあるように図示しているが、チ
ップ３を組立てるには、互いのチップ３同士を隙間なく
突き合わせることにより、磁気抵抗効果素子１が互いに
隣接するようにする。この組合せにより、４個の磁気抵
抗効果素子１の外部磁界に対する磁気感応度を均一化
し、正確な出力信号を出力することができる。
【００４２】この実施形態では、同一の基板２上に形成
される複数の磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向が
同一方向に揃えて着磁するため、隣接する磁気抵抗効果
素子に付与する着磁磁界が相互に影響しても問題がな
く、磁気抵抗効果素子１の固定層を着磁する磁界の大き
さを６００（ＫＡ／ｍ）まで大きくすることができ、そ
の増大させた着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を磁
化固定することができる。したがって、磁気抵抗効果素
子の磁気感応度を高めることにより、その出力信号の絶
対値を大きくすることができ、正確な磁界検出を行なう
ことができる。また、出力精度を高めることができる。
また、チップ３は、その外形が矩形状に形成され、チッ
プ３には、磁気抵抗効果素子１の向きと接続用パッドＰ
１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１′、Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ
４′の位置とが同一の基板２上で縦横に揃えられて形成
されているため、磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方
向が同一の回転方向に９０°ずつ異なるようにして、４
個のチップ３を並べても、チップ同士を隙間なく配置す
ることができ、取付け精度を向上させることができる。
【００４３】図４（ａ）に示す磁気抵抗効果素子と図６
（ａ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子との関係
を明確にするため、図４（ａ）では、図４（ｄ）の第１
相の出力信号Ｓ１を出力させる磁気抵抗効果素子に、Ｇ
ＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の符号を付し、
図４（ｄ）の第２相の出力信号Ｓ２を出力させる磁気抵
抗効果素子に、ＧＭＲ１′、ＧＭＲ２′、ＧＭＲ３′、
ＧＭＲ４′の符号を付して説明する。図４（ｄ）の信号
Ｓ１、Ｓ２は、４個の磁気抵抗効果素子の磁化方向が互
いに９０°の向きにあるため、位相が９０°ずれてい
る。
【００４４】図４（ａ）では、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
１、ＧＭＲ４の固定層の磁化方向Ｈ３は上方向に向けて
設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２、ＧＭＲ３の固定層
の磁化方向Ｈ４は下矢印で示す１８０°をなす下方向
（反平行）に異ならせる。また、２相の出力信号Ｓ１、
Ｓ２を出力させるために、前記４個の磁気抵抗効果素子
ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４に加えて、４
個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′、ＧＭＲ２′、ＧＭＲ
３′、ＧＭＲ４′を備えている。この場合、磁気抵抗効
果素子ＧＭＲ１′、ＧＭＲ４′の固定層の磁化方向Ｈ５
は左横方向に向けて設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
２′、ＧＭＲ３′の固定層の磁化方向Ｈ６は右矢印で示
す１８０°をなす右横方向（反平行）に異ならせる。
【００４５】まず、図４（ｄ）に示す第１相の出力信号
（正弦波形）Ｓ１を出力させるためのブリッジ回路の構
成について説明する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の接続
用パッドＰ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の接続用パッ
ドＰ３とをワイヤボンデイングで接続し、２個の磁気抵
抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を直列に接続する。磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ３の接続用パッドＰ２と磁気抵抗効
果素子ＧＭＲ４の接続用パッドＰ３とをワイヤボンデイ
ングで接続し、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３、ＧＭ
Ｒ４を直列に接続する。
【００４６】次に磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の接続用パ
ッドＰ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の接続用パッドＰ
２とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点（Ｖ
１）に電源Ｖｃｃのプラス側を接続する。磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ２の接続用パッドＰ４と磁気抵抗効果素子Ｇ
ＭＲ４の接続用パッドＰ４とをワイヤボンデイングで接
続し、その接続点（Ｖ２）に電源Ｖｃｃのグランド側を
接続する。そして、２つの接続点（Ｖ１、Ｖ２）を、出
力電圧を印加するための端子として用いる。そして、図
６で示す回路を構成する。
【００４７】さらに、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の接続
用パッドＰ１′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の接続用パ
ッドＰ３′とをワイヤボンデイングで接続し、その接続
点（Ａ＋）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を出力す
るための出力部とする。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の接
続用パッドＰ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の接続用パ
ッドＰ３′とをワイヤボンデイングで接続し、その接続
点Ａ−を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を出力するた
めの出力部とする。そして、２つの接続点（Ａ＋、Ａ
−）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化信号を出力す
るための端子として用いる。
【００４８】次に、図４（ｄ）に示す第２相の出力信号
（正弦波形）Ｓ２を出力させるブリッジ回路の構成につ
いて説明する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′の接続用パ
ッドＰ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′の接続用パッド
Ｐ３とをワイヤボンデイングで接続し、２個の磁気抵抗
効果素子ＧＭＲ１′、ＧＭＲ２′を直列に接続する。磁
気抵抗効果素子ＧＭＲ３′の接続用パッドＰ２と磁気抵
抗効果素子ＧＭＲ４′の接続用パッドＰ３とをワイヤボ
ンデイングで接続し、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
３′、ＧＭＲ４′を直列に接続する。
【００４９】次に磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′の接続用
パッドＰ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３′の接続用パッ
ドＰ２とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点
（Ｖ１）に電源Ｖｃｃのプラス側を接続する。磁気抵抗
効果素子ＧＭＲ２′の接続用パッドＰ４と磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ４′の接続用パッドＰ４とをワイヤボンデイ
ングで接続し、その接続点（Ｖ２）に電源Ｖｃｃのグラ
ンド側を接続する。そして、２つの接続点（Ｖ１、Ｖ
２）を、出力電圧を印加するための端子として用いる。
そして、図６で示す回路と同様な回路を構成する。
【００５０】さらに、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′の接
続用パッドＰ１′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′の接続
用パッドＰ３′とをワイヤボンデイングで接続し、その
接続点（Ａ＋）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を出
力するための出力部とする。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
３′の接続用パッドＰ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４′
の接続用パッドＰ３′とをワイヤボンデイングで接続
し、その接続点（Ａ−）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値
変化を出力するための出力部とする。そして、２つの接
続点（Ａ＋、Ａ−）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変
化信号を出力するための端子として用いる。上述した複
数の接続用パッドは、矩形形状のチップの角部を形成す
る２辺の対称な位置に形成されているため、これらをワ
イヤーボンデイングする場合、接続用パッドの位置デー
タを既設のワイヤーボンデイング装置にインプットして
機械的に接続作業を行なうことができ、チップの組立て
を容易に行うことができる。
【００５１】図４（ｄ）の第１相の出力信号Ｓ１を出力
する第１のブリッジ回路をなす４個の磁気抵抗効果素子
ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４、及び図４
（ｄ）の第２相の出力信号Ｓ２を出力する第２のブリッ
ジ回路をなす４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′、ＧＭ
Ｒ２′、ＧＭＲ３′、ＧＭＲ４′は、互いの磁化方向が
同一の回転方向に９０°異なるようにして配置される。
【００５２】これらの磁気抵抗効果素子の自由層に外部
磁界が作用し、この自由層の磁化方向が外部磁界の向き
に応じて固定層の固定磁化方向に対して回転すると、そ
の自由層の磁化方向の回転に応じた抵抗値変化が生じ
る。その抵抗値変化は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁
化方向と自由層の磁化方向が同一方向の際に最小値を示
し、反平行（１８０°をなす反対方向）の際に最大値を
示し、外部磁界の向きにより図４（ｃ）に示すサインカ
ーブ（正弦波形）であって位相が９０°ずれた２相の出
力信号Ｓ１、Ｓ２が第１のブリッジ回路及び第２のブリ
ッジ回路の各々の接続点Ａ＋、Ａ−から出力される。
【００５３】したがって、磁気抵抗効果素子の抵抗値変
化の中間点を基準点とすると、その抵抗値変化の極性
（増加する方向を＋、減少する方向を−とする。）は、
固定層の磁化の向きが同一方向に設定された、磁気抵抗
効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４、磁気抵
抗効果素子ＧＭＲ１′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４′磁
気抵抗効果素子ＧＭＲ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３、
磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
３′では同極性になる。固定層の磁化の向きが１８０°
をなす反対方向に異ならせた、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２、磁気抵抗効果素子ＧＭ
Ｒ１′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′、磁気抵抗効果素
子ＧＭＲ３と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４、磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ３′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４′では逆極
性になる。
【００５４】このため、図４（ａ）に示す磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４、ＧＭＲ
１′、ＧＭＲ２′、ＧＭＲ３′、ＧＭＲ４′の接続関係
と、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化とにより、２つのホ
イートストーンブリッジ回路が形成され、磁気抵抗効果
素子に外部磁界による磁気を感応させることにより、磁
気センサとして機能する。
【００５５】また、図４（ｂ）に示すように、４個のチ
ップ３を図示しないリードフレームに搭載し、４個のチ
ップ３に形成された磁気抵抗効果素子の共通する接続用
パッド同士を、リードフレームに形成した１６本の端子
Ｔにワイヤーボンデングにより接続する。その後、４個
のチップ３を封止用樹脂４で気密封止し、ＩＣチップ８
７として構成することができる。この場合、磁気抵抗効
果素子の固定層の磁化方向が同一の回転方向に９０°ず
つ異なるようにして組合せたチップ３上の磁気抵抗効果
素子の起点となる端子Ｔに対応する位置の封止用樹脂４
にマーキングＭ′を付けることが望ましい。
【００５６】図４では、２個の磁気抵抗効果素子を備え
た４個のチップ３を組合せたが、２個の磁気抵抗効果素
子を備えたＮ／２（Ｎ＝２、４、６、８〜２ｎ）個のチ
ップ３を所定の角度ずらして組合せ円周上に配置するこ
とにより、Ｎ／２相（Ｎ＝２、４、６、８〜２ｎ）の出
力信号（正弦波形）を出力することができる。
【００５７】図９、図１０は、上述した磁気センサを用
いて可変抵抗器を構成した例を示す。図９に示すポテン
ショメータＭ１は、回転軸８０と、この回転軸８０を軸
周りに回転自在に支持する軸受部材８１と、この軸受部
材８１の裏面側に装着され該軸受部材８１に取り付けら
れるキャップ状のカバー部材８２と、このカバー部材８
２で覆われた軸受部材８１の裏面側に回転軸８０と一体
的に設けられた磁気コード部材８３と、前述したＩＣチ
ップ８７等の回路部品、外部へ信号を出力するためのコ
ネクタを実装した取付基板８６と、取付基板８６を軸受
部材８１に取り付けるホルダー部材８５を有する。
【００５８】前記軸受部材８１は例えば黄銅を切削して
形成し、前記カバー部材８２は例えば金属板を絞り加工
して得られるものから形成される。前記回転軸８０は、
樹脂あるいは非磁性ステンレス鋼などの非磁性体からな
る棒状のもので、回転軸８０の一端部側が軸受部材８１
を貫通して裏面側に突出され、その一端部に円盤状の磁
気コード部材８３が回転軸８０と直角向きに取り付けら
れている。この磁気コード部材８３は、その一面の中心
磁気Ｏを通過する１本の中性点８４を境界として一側
（図１０では左側）がＳ極、他側（図１０では右側）が
Ｎ極に着磁された磁石板から形成されている。
【００５９】ここで、回転軸８０は、軟磁性材の鉄から
形成されるものでも良いし、磁気コード部材８３、ＩＣ
チップ８７との距離が十分に離れている場合は、強磁性
体から形成されるものでもよい。なお、前記ＩＣチップ
８７と前記磁気コード部材８３とは平行になるように
し、ギャップを空けて設けられる。この磁気コード部材
８３と基板８６との間の距離（ギャップ）は、磁気コー
ド部材８３が発生させる磁界によって巨大磁気抵抗効果
素子２６、２７が飽和する領域で使用されるための距離
として設定され、通常数ｍｍから１０数ｍｍ程度とされ
る。また回転軸８０の回転中心Ｏが、図４のαで示す４
つのチップの中心と一致するように配置され、磁石の大
きさに比べて、ＩＣチップ８７は十分に小さく、また磁
石は２極なので、図１０に示すように、一方向に向いた
平行磁界ＭがＩＣチップ８７に加わり、回転軸８０の回
転に伴って該磁界方向に回転するように変化し、上述し
たように動作して、図４（ｄ）で示すように９０°位相
がずれた正弦波が出力される。
【００６０】図４及び図６（ａ）では、４個の磁気抵抗
効果素子を用いてブリッジ回路を形成したが、図６
（ｂ）のように２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭ
Ｒ２を用いて分圧回路を形成してもよい。この図６
（ｂ）に示す分圧回路は、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭ
Ｒ１、ＧＭＲ２を直列接続し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ
１の端子Ｅ１に電源Ｖｃｃのプラス側を接続（接続点Ｖ
１）し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子Ｅ２に電源Ｖ
ｃｃのグランド側を接続する（接続点Ｖ２）。また磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子Ｅ２と磁気抵抗効果素子Ｇ
ＭＲ２の端子Ｅ１とを接続し、その接続点Ａを出力端子
とする。この場合、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と
磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２との固定層の磁化方向は、１
８０°をなす反対方向（反平行）に異ならせる。
【００６１】そして、直列接続した２個の磁気抵抗効果
素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２の接続点Ｖ１、Ｖ２に電圧を印
加し、その接続点Ａから、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭ
Ｒ１、ＧＭＲ２の抵抗値変化に応じて変動する分圧電圧
を出力し、その出力値の変化に基いて磁気抵抗効果素子
の外部磁界による磁気の感応を検知する。
【００６２】各磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２は
図３及び図５（ａ）に示すように、その端子に接続され
る接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ１′、Ｐ２′と組をなし
てチップ３上に形成される。
【００６３】図５及び図６（ｂ）の例に用いる、１個の
磁気抵抗効果素子を１つのチップ内に形成する場合につ
いて説明する。図３に示すように、１つのチップ３内
に、１個の磁気抵抗効果素子１と、この磁気抵抗効果素
子１の端子Ｅ１、Ｅ２に接続される対をなす接続用パッ
ドＰ１、Ｐ２、Ｐ１′、Ｐ２′とが組をなして形成され
る。このチップ３は、図１に示す基板２上に複数形成さ
れる。図３に示すチップ３の場合は、図１に示す接続用
パッドＰ３、Ｐ４、Ｐ３′、Ｐ４′を備えた磁気抵抗効
果素子１を取除いた状態のチップとなる。また、複数の
磁気抵抗効果素子１を同一の基板２上に縦横に整列させ
て形成する際、ブロッキング温度以上にした状態で外部
磁界を加え、冷却して、これらの磁気抵抗効果素子１の
固定層の向きを同一方向に揃える。
【００６４】さらに図３に拡大して示すように、図６
（ｂ）の分圧回路の接続点Ｖ１（Ｖ２）、Ａに対応する
接続用パッドＰ１、Ｐ２を、矩形形状のチップ３の角部
を形成する２辺の一方の辺３ａに沿って一定間隔に形成
する。図６（ｂ）の分圧回路の接続点Ｖ１（Ｖ２）、Ａ
に対応させて接続用パッドＰ１、Ｐ２と対をなす接続用
パッドＰ１′、Ｐ２′を備え、これらの接続用パッドＰ
１′、Ｐ２′を矩形形状のチップ３の角部を形成する２
辺の他方の辺３ｂに沿って一定間隔に形成する。対をな
す接続用パッドＰ１、Ｐ２と接続用パッドＰ１′、Ｐ
２′とは、１枚の基板２上に区画されるチップ３の角部
をなす２辺３ａ、３ｂに沿って揃えられ、各チップ３に
形成された１個の磁気抵抗効果素子１の周縁部に設けら
れる。
【００６５】磁気抵抗効果素子１の端子Ｅ１が接続用パ
ッドＰ１と接続用パッドＰ１′とに回路パターンにより
それぞれ接続され、その端子Ｅ２が接続用パッドＰ２と
接続用パッドＰ２′とに回路パターンによりそれぞれ接
続される。
【００６６】磁気抵抗効果素子１を形成する際、これら
の磁気抵抗効果素子１の向きを示すマーキングＭをチッ
プ３にそれぞれ形成する。図３では、マーキングＭは、
接続用パッドＰ１の横方向の延長線と接続用パッドＰ
１′の縦方向の延長線との交わるチップ３の左上の角部
付近に揃えて形成している。
【００６７】前記着磁が終了した後、１個の磁気抵抗効
果素子１と４個の接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ１′、Ｐ
２′とを組とする複数のチップ３を図１に示すのと同様
に縦横の１点鎖線に沿って個々に基板２から切出す。こ
の個々に切出したチップ３を拡大して図３に示す。
【００６８】次に図５（ａ）に示すように、切出したチ
ップ３上の磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向の向
きを選定して、２個のチップ３を組合せる。図５（ａ）
では、磁気抵抗効果素子１の磁化方向Ｈ８、Ｈ９を１８
０°をなす反対方向（反平行）に異ならせて、２個のチ
ップ３を組合せている。図５（ａ）では、互いのチップ
３の間にスペースがあるように図示しているが、チップ
３を組立てるには、互いのチップ３同士を隙間なく突き
合わせることにより、磁気抵抗効果素子１が互いに隣接
するようにする。この組合せにより、２個の磁気抵抗効
果素子１の外部磁界に対する磁気感応度を均一化し、正
確な出力信号を出力することが可能となる。
【００６９】この実施形態では、１つのチップ３に１個
の磁気抵抗効果素子１を形成するが、基板２上に形成す
る際に複数の磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向を
同一方向に揃えて着磁して固定（ピン止め）するため、
隣接する磁気抵抗効果素子に付与する着磁磁界が相互に
影響しても問題がなく、磁気抵抗効果素子１の固定層を
着磁する磁界を例えば６００（ＫＡ／ｍ）まで大きくす
ることができ、その増大させた着磁磁界で磁気抵抗効果
素子の固定層を磁化固定することができる。したがっ
て、磁気抵抗効果素子の磁気感応度を高めることによ
り、その出力信号の絶対値を大きくすることができ、正
確な磁界検出を行なうことができる。また出力精度を高
めることができる。
【００７０】図５（ａ）に示す磁気抵抗効果素子と図６
（ｂ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子との関係
を明確にするため、図５（ａ）では、磁気抵抗効果素子
に、ＧＭＲ１、ＧＭＲ２の符号を付して説明する。この
場合、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の固定層の磁化方向Ｈ
８は下方向に向けて設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２
の固定層の磁化方向Ｈ９は上矢印で示す１８０°をなす
上方向（反平行）に異ならせている。図５（ａ）に示
す、１個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップ３を２
個用いて形成した分圧回路は図６（ｂ）の回路構成とな
る。
【００７１】図３に示すように、１つのチップ３に１個
の磁気抵抗効果素子が形成された場合においても、磁気
抵抗効果素子の固定層の磁化方向に対して、その自由層
に外部磁界が作用して自由層の磁化の回転に応じた抵抗
値変化が生じる。その抵抗値変化は、磁気抵抗効果素子
の固定層の磁化方向と自由層の磁化方向の向きが同一方
向の際に最小値を示し、反平行（１８０°をなす反対方
向）の際に最大値を示す。
【００７２】また、図５（ｂ）に示すように、２個のチ
ップ３を図示しないリードフレームに搭載し、２個のチ
ップ３の磁気抵抗効果素子の共通する接続用パッド同士
を、リードフレームに形成した８本の端子Ｔに接続し、
２個のチップ３を封止用樹脂４で気密封止し、ＩＣチッ
プ８７として構成することができる。この場合、１８０
°の方向に異ならせた磁気抵抗効果素子の起点となる端
子Ｔに対応する位置にマーキングＭ′を付けることが望
ましい。
【００７３】図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の磁気セン
サを用いて、スイッチ動作（接点のＯＮ、ＯＦＦ）を非
接触式で行なう磁気スイッチを構成した場合の例を示す
図である。この磁気スイッチは、スイッチの切替動作
（ＯＮ、ＯＦＦ）に対応して、磁界の向きが反対でかつ
大きさが異なる第１の磁石５と第２の磁石６の磁界を外
部磁界として磁気抵抗効果素子１に選択的に作用させる
ことにより、該磁気抵抗効果素子１からスイッチ動作の
切替信号を出力する。具体的に説明すると、図８
（ａ）、（ｂ）に示すように、磁気スイッチのホルダー
７は、ベース８の両端部に対をなすアーム９、１０を平
行に対向して設けたＵ字型形状に形成されている。そし
て、対をなす一方のアーム９には磁気抵抗効果素子１及
び第２の永久磁石（以下、第２の磁石という）６が、他
方のアーム１０には第１の永久磁石（以下、第１の磁石
という）４がそれぞれ設けられている。
【００７４】この場合、チップ３としては図３に示すよ
うに、１つのチップ３に１個の磁気抵抗効果素子１が形
成されたものを用いる。このチップ３を２個用い、その
２個の磁気抵抗効果素子１を図６（ａ）に示すブリッジ
回路の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２として組込
み、図６（ａ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子
ＧＭＲ３、ＧＭＲ４を固定抵抗に置きかえる。この２個
のチップ３は、２個の磁気抵抗効果素子１の磁化方向が
図６（ａ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子ＧＭ
Ｒ１、ＧＭＲ２のように１８０°をなす反対方向（反平
行）に異ならせる。このチップ３は基板１２上に搭載さ
れ、基板１２を介して一方のアーム９の内側面に取付け
られる。なお、図８（ａ）、（ｂ）では、チップ３を図
示せずに、図６（ａ）に示すブリッジ回路の２個の磁気
抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を代表して、磁気抵抗
効果素子１として表記する。
【００７５】第２の磁石６は、磁気抵抗効果素子１の自
由層１ｄ（図７参照）を磁界で磁化する磁界作用位置で
一方のアーム９に取付けられている。ここに、磁界作用
位置は、第２の磁石６の磁力線６ａが磁気抵抗効果素子
１の自由層１ｄに作用し、第２の磁石６の磁界（外部磁
界）で磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄを磁化可能な位
置に設定される。
【００７６】第１の磁石５は、その磁界（外部磁界）が
磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄ（図７参照）に作用し
て、該自由層１ｄを磁化可能な位置（磁界作用位置）に
配置し、かつ磁力線（磁界の向き）５ａを第２の磁石６
の磁力線（磁界の向き）６ａと１８０°をなす反対方向
（反平行）に異ならせて他方のアーム１０に取付けてい
る。第１の磁石５には、第２の磁石６の磁力より数百ガ
ウス大きな磁力をもつ磁石を用いている。
【００７７】さらに、第１、第２の磁石５、６に対する
相対位置が変化する、強磁性体からなる磁界遮閉部材１
１を有している。この磁界遮閉部材１１は、第１、第２
の磁石５、６の磁界の双方を磁気抵抗効果素子１に作用
させて自由層１ｄの磁化方向を第１の方向とする第１の
位置と、第１、第２の磁石５、６の磁界の一方を磁気抵
抗効果素子１に作用させて自由層１ｄの磁化方向を第１
の方向と反対の第２の方向とする第２の位置とに移動す
る。図８（ａ）に示すように前記第1の位置は、磁界遮
蔽部材１１が第１の磁石５と磁気抵抗効果素子１との間
から退出した位置に設定している。一方、図８（ｂ）に
示すように第２の位置は、磁界遮蔽部材１１が第１の磁
石５と磁気抵抗効果素子１との間に進入した位置に設定
している。
【００７８】磁界遮蔽部材１１が図示しない駆動手段に
より第２の位置まで移動されると、図８（ｂ）に示すよ
うに第２の位置に移動した磁界遮蔽部材１１は、第１の
磁石５の磁力線５ａを磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄ
から引離して第１の磁石５の磁界を遮蔽し、第２の磁石
６の磁界のみを外部磁界として磁気抵抗効果素子１に作
用させる。したがって、磁気抵抗効果素子１の自由層１
ｄには、第１の磁石５よりも磁力が小さい第２の磁石６
の磁界のみが外部磁界として磁気抵抗効果素子１に作用
する。
【００７９】一方、図８（ａ）に示すように磁界遮蔽部
材１１が第１の位置に移動すると、磁気抵抗効果素子１
には、第１、第２の磁石５、６の磁界の双方が外部磁界
として作用する。この場合、第１の磁石５の磁力は第２
の磁石６よりも大きく、しかも磁気抵抗効果素子１の自
由層１ｄに対する第１の磁石５と第２の磁石６とによる
磁化方向が１８０°をなす反対方向に異ならせている。
【００８０】したがって、第２の磁石６による磁力が第
１の磁石５による磁力で打消され、磁気抵抗効果素子１
の自由層１ｄに第１の磁石５の磁界が作用し、該磁気抵
抗効果素子１の自由層１ｄの磁化方向が第２の磁石６に
よる磁化方向と１８０°をなす反対方向に反転切替えら
れる。
【００８１】この第１の磁石５と第２の磁石６とによる
磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄの磁化方向の反転切替
に基いて、磁気抵抗効果素子１の抵抗値が変化する。さ
らに２つの磁石５、６による磁気抵抗効果素子１の自由
層１ｄの磁化方向が磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方
向に対して１８０°をなす反対方向に異ならせているた
め、その抵抗値の変化が瞬時に行なわれる。
【００８２】スイッチオフの場合、図８（ａ）に示すよ
うに磁界遮蔽部材１１が磁気抵抗効果素子１と第１の磁
石５との間から退出するため、第１の磁石５からの磁界
が磁気抵抗効果素子１に作用する。この場合、第１の磁
石５の磁力線５ａの向きと、２個の磁気抵抗効果素子１
の一方の磁気抵抗効果素子１の自由層の磁化方向が同一
方向であるため、その磁化方向が１８０°をなす反対方
向に異ならせた他方の磁気抵抗効果素子１の抵抗値が大
きくなる。
【００８３】スイッチオンの場合、図８（ｂ）に示すよ
うに磁界遮蔽部材１１が磁気抵抗効果素子１と第１の磁
石５との間に進入するため、第１の磁石５から磁気抵抗
効果素子１への磁界が遮断され、第２の磁石６のみの磁
界が磁気抵抗効果素子１に作用する。この場合、第２の
磁石６の磁力線６ａの向きと磁化方向の向きが反対向き
の磁気抵抗効果素子１の抵抗値の変化が大きくなる。
【００８４】上述した磁気抵抗効果素子１の抵抗値の変
化をブリッジ回路から出力して、スイッチ動作の切替信
号を出力する。
【００８５】この磁気スイッチによれば、スイッチの切
替動作に対応して、磁界の向きが反対でかつ大きさが異
なる第1の磁石５と第2の磁石６の磁界を外部磁界として
磁気抵抗効果素子１に選択的に作用し、該磁気抵抗効果
素子１からスイッチ動作の切替信号を出力し、その出力
信号に基いてスイッチの切替を行なうものであり、磁界
遮蔽部材１１の移動により磁気抵抗効果素子１に対する
磁界の向き（磁気抵抗効果素子の磁化方向）を１８０°
をなす反対方向に変化させることができる。したがっ
て、磁界の強さが徐々に変化する構成であっても、磁気
抵抗効果素子の抵抗値を急激に変化させることができ、
その急激な抵抗値の変化に基いてスイッチ動作を迅速に
行なうことができる。
【００８６】以上の説明では、磁気センサを用いて磁気
スイッチを構成したが、これに限定されるものではな
く、磁界遮閉作用を有する被検知部材を検知する、外部
磁界によって磁化方向が変化する自由層を有する磁気抵
抗効果素子を用いた物体検知センサとしても構成するこ
とができる。この実施形態では、被検出部材の移動に対
応して、磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の
磁石と第２の磁石の磁界を外部磁界として磁気抵抗効果
素子に選択的に作用させることにより、該磁気抵抗効果
素子から被検出部材の検知信号を出力させることができ
る。
【００８７】この検知センサは、図８に示す磁気スイッ
チの磁界遮蔽部材１１を、磁界遮閉作用を有する被検知
部材として用い、この被検知部材（１１）を検知するよ
うにした構成が磁気スイッチと相違している。その他の
構成は図８に示す磁気スイッチと同様である。
【００８８】上記被検知部材（１１）は、第１、第２の
磁石５、６に対する相対位置が変化するように移動す
る。この被検知部材（１１）の第１、第２の磁石５、６
に対する相対位置の変化によって、第１、第２の磁石
５、６の磁界（外部磁界）の双方を磁気抵抗効果素子１
に作用させる第１の状態と、第１、第２の磁石５、６の
磁界（外部磁界）の一方を磁気抵抗効果素子１に作用さ
せる第２の状態とを生じさせて被検知部材（１１）を検
知する。
【００８９】前記第１の状態は、磁界遮蔽部材１１が第
１の磁石５と磁気抵抗効果素子１との間から退出した状
態に設定する（図８（ａ）参照）。一方、第２の状態
は、磁界遮蔽部材１１が第１の磁石５と磁気抵抗効果素
子１との間に進入した状態に設定する（図８（ｂ）参
照）。そして、第２の状態での被検知部材１１は、第２
の磁石６よりも磁力が大きい第１の磁石５の磁界を遮蔽
し、第２の磁石６の磁界のみが外部磁界として磁気抵抗
効果素子１に作用する。
【００９０】この物体検知センサによれば、被検出部材
（１１）の移動に対応して、磁界の向きが反対でかつ大
きさが異なる第１の磁石５と第２の磁石６の磁界を外部
磁界として磁気抵抗効果素子１に選択的に作用し、該磁
気抵抗効果素子５から被検出部材（１１）の検知信号を
出力し、その出力信号に基いて被検出部材（１１）を検
知するものであり、被検知部材（１１）の移動により磁
気抵抗効果素子１に対する磁界の向き（磁気抵抗効果素
子の磁化方向）を１８０°をなす反対方向に変化させる
ことができる。
【００９１】図１１は、上述した磁気センサを用いて可
変抵抗器を構成した例を示す。この可変抵抗器は、回転
軸８０と、この回転軸８０を軸周りに回転自在に支持す
る軸受部材８１と、この軸受部材８１の裏面側に装着さ
れ該軸受部材８１に取り付けられるカバー部材８２と、
軸受部材８１の裏面側に回転軸８０と一体的に設けられ
た遮蔽板９０及び磁気コード部材１３ａ、１３ｂと、図
４（ｂ）に示すＩＣチップ８７等の回路部品、外部へ信
号を出力するためのコネクタを実装しカバー部材８２に
取り付けられる取付基板８６とを有する。
【００９２】前記回転軸８０は、樹脂あるいは非磁性ス
テンレス鋼などの非磁性体からなる棒状のもので、回転
軸８０の一端部側が軸受部材８１を貫通して裏面側に突
出され、その一端部に、磁界を遮蔽する鋼板等で形成さ
れる皿状の遮蔽部材９０が一体的に設けられている。ま
た遮蔽部材９０の内面にはＮ極とＳ極の２極の永久磁石
からなる磁気コード部材１３ａ、１３ｂが、回転軸Ｏを
挟んで対向する位置に一対取付けられ、該磁気コード部
材１３ａ、１３ｂによってＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効
果素子）が飽和するのに十分な磁界が加えられる。
【００９３】またＩＣチップ８７は磁気コード部材１３
ａ、１３ｂの軸線方向の中間位置を結ぶ線上に位置する
ように取付基板８６に取付けられ、回転軸８０の回転中
心Ｏが、図４のαで示す４つのチップの中心と一致する
ように配置される。なお、磁石の長さに比べて、ＩＣチ
ップ８７は十分に小さく、図１０に示すように一方向に
向いた平行磁界ＭがＩＣチップ８７に加わり、回転軸の
回転に伴って該磁界方向も回転するように変化し、前述
したのと同様に動作して図４（ｄ）で示すように９０°
位相がずれた正弦波が出力される。
【００９４】なお、図９、図１０で示す可変抵抗器にお
いては、磁気コード部材８３が発する磁力線の多少湾曲
した部分が、ＩＣチップ８７に加わるが、この実施形態
においては、磁気コード部材１３ａ、１３ｂを対向して
配置し、両者が配置されている面上にＩＣチップ８７を
設けて、磁石の長さより短い範囲にＧＭＲ素子（巨大抵
抗効果素子）を配置しているので、ＩＣチップ８７内の
ＧＭＲ素子には、より直線に近い平行磁界が加わること
となり、したがって、より正弦波に近い出力とすること
が可能となる。
【００９５】図８及び図９、図１０、図１１では、本発
明の磁気センサを磁気スイッチ、物体検知センサ或いは
可変抵抗器に応用した場合を説明したが、本発明の磁気
センサの応用範囲は、図８及び図９、図１０、図１１の
ものに限定されるものではない。
【００９６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、十
分な大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を着
磁させて、磁気抵抗効果素子からの出力信号の絶対値を
大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、基板上に複数の磁気抵抗効果
素子を形成する場合を示す平面図である。
【図２】１つのチップに２個の磁気抵抗効果素子を形成
した場合を示す平面図である。
【図３】１つのチップに１個の磁気抵抗効果素子を形成
した場合を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、４個のチップを組合せてブリッジ回
路を形成した場合を示す平面図、（ｂ）は、ＩＣチップ
化した場合を示す平面図、（ｃ）、（ｄ）は、２相の出
力信号を示す特性図である。
【図５】（ａ）は、２個のチップを組合せて分圧回路を
形成した場合を示す平面図、（ｂ）は、ＩＣチップ化し
た場合を示す平面図、（ｃ）は、１相の出力信号を示す
特性図である。
【図６】（ａ）は、ブリッジ回路図、（ｂ）は分圧回路
図である。
【図７】磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の磁気センサを用い
て磁気スイッチを構成した図である。
【図９】本発明の磁気センサを用いて可変抵抗器を構成
した断面図である。
【図１０】図９に示す可変抵抗器の要部を示す断面図で
ある。
【図１１】本発明の可変抵抗器の他の例を示す図であ
り、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１ 磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ１ ＧＭＲ２ ＧＭＲ３
ＧＭＲ４ ＧＭＲ１′ＧＭＲ２′ ＧＭＲ３′ ＧＭ
Ｒ４′） ２ 基板 ３ チップ ４ 封止用樹脂 ５ 第１の磁石 ６ 第２の磁石 １１ 磁界遮蔽部材（被検出部材） １３ 回転磁界 １３ａ 磁気コード部材 １３ｂ 磁気コード部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 誠二 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AD55 AD56 5D034 BA02 DA07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の磁気抵抗効果素子を整列させて同一
    の基板上に形成する工程と、 各磁気抵抗効果素子の端子に接続する複数の接続用パッ
    ドを、上記同一の基板上に位置を揃えて形成する工程
    と、 同一の基板上に形成された全ての磁気抵抗効果素子の固
    定層の磁化方向を同一方向に揃えて着磁する工程と、 磁気抵抗効果素子及び接続用パッドの組を単位とする複
    数のチップを基板から切出す工程と、 切り出されたチップ上の磁気抵抗効果素子の固定層の磁
    化方向の向きを選定して、複数のチップを組合せる工程
    と、を有することを特徴とする磁気センサの組立方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の磁気センサの組立方法にお
    いて、 １つのチップに１個の磁気抵抗効果素子及び１組の接続
    用パッドを含めて、チップの切出しを行なうことを特徴
    とする磁気センサの組立方法。
  3. 【請求項３】請求項１記載の磁気センサの組立方法にお
    いて、 １つのチップに少なくとも２個の磁気抵抗効果素子及び
    ２組の接続用パッドを含めて、チップの切出しを行なう
    ことを特徴とする磁気センサの組立方法。
  4. 【請求項４】請求項１、２又は３記載の磁気センサの組
    立方法において、 接続用パッドの形成位置を、チップの角部を形成する２
    辺の対称な位置で揃えることを特徴とする磁気センサの
    組立方法。
  5. 【請求項５】請求項２記載の磁気センサの組立方法にお
    いて、 １個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを４個用
    い、 隣接する磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が同一の
    回転方向に９０°ずつ異なるようして４個のチップを組
    合せ、固定層の磁化方向が反対向きである磁気抵抗効果
    素子同士を直列に接続して、１相の出力信号を出力する
    ブリッジ回路を形成することを特徴とする磁気センサの
    組立方法。
  6. 【請求項６】請求項２記載の磁気センサの組立方法にお
    いて、 １個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを２個用
    い、 磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を１８０°異なら
    せて、２個のチップを組合せ、磁気抵抗効果素子同士を
    直列に接続して、分圧回路を形成することを特徴とする
    磁気センサの組立方法。
  7. 【請求項７】請求項３記載の磁気センサの組立方法にお
    いて、 少なくとも２個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップ
    を４個用い、 隣接する磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が同一の
    回転方向に９０°ずつ異なるようして４個のチップを組
    合せ、固定層の磁化方向が反対向きである磁気抵抗効果
    素子同士を直列に接続して、多相の出力信号を出力する
    ブリッジ回路を形成することを特徴とする磁気センサの
    組立方法。
  8. 【請求項８】請求項３記載の磁気センサの組立方法にお
    いて、 少なくとも２個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップ
    を２個用い、 磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を１８０°異なら
    せて、２個のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対
    向きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、分
    圧回路を形成することを特徴とする磁気センサの組立方
    法。
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