JP2007127456A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁歪効果の影響をなくし、且つ、体格を小型化することができる回転検出装置を提供すること。
【解決手段】回転体１０に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石１１０と、回転体１０の回転によって変化するバイアス磁界の方向に応じて、出力値が変化するハーフブリッジ構成の２つのＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２とを備え、２つのＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の出力値Ｖ１，Ｖ２の差分に基づいて、回転体１０の回転状態を検出する回転検出装置１００であって、ＭＲＥブリッジＨＢ１（ＨＢ２）は、それぞれが偶数個のＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ（１２５ａ，１２５ｂ）を直列に接続してなり、ＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂは半数ごとに第１のＭＲＥ層１２３と第２のＭＲＥ層１２５に分けられ、それぞれの形成領域が積層方向において略一致するように、絶縁部材１２４を介して積層されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁気抵抗素子を用いて回転体の回転状態を検出する回転検出装置に関する。

従来、磁気抵抗素子（以下ＭＲＥと示す）を用いて回転体の回転状態を検出する回転検出装置として、磁歪効果の影響を消去できる構成のものが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に示される回転検出装置は、図９（ａ），（ｂ）に示されるように、ＩＣチップ２０上においてバイアス磁石（図示略）から生じるバイアス磁界の磁気的中心を対称軸として対称位置に配置され、バイアス磁界の変化を検出するハーフブリッジ構成の２つの磁気抵抗素子ブリッジ（以下ＭＲＥブリッジと示す）ＨＢ１，ＨＢ２を有している。ＭＲＥブリッジＨＢ１（ＨＢ２）は、直列接続された一対のＭＲＥ２１，２２（２３，２４）から構成されており、各ＭＲＥ２１〜２４はそれぞれ２つに等分割されて、８つの分割ＭＲＥ２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを形成している。

そして、電源側の分割ＭＲＥ２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂと接地側の分割ＭＲＥ２２ａ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂとが一つずつ対になり、チップ中心線３０に平行な方向（紙面縦方向）に対向する（反対向きの）２つのハの字状パターンが形成されている。また、対向する２つのハの字状パターンを構成している分割ＭＲＥは、チップ中心線３０を対称軸とした対称位置に形成されている。
特開２００１−１５３６８３号公報

しかしながら、特許文献１に示される回転検出装置の場合、２つのＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２を同一平面に構成するとともに、離間して配置する必要がある。従って、チップ２０の平面方向における体格を小型化するのが困難である。

本発明は上記問題点に鑑み、磁歪効果の影響をなくし、且つ、体格を小型化することができる回転検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１記載の発明は、回転体に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、回転体の回転によって変化するバイアス磁界の方向に応じて、出力値が変化するハーフブリッジ構成の２つの磁気抵抗素子ブリッジとを備え、２つの磁気抵抗素子ブリッジの出力値の差分に基づいて、回転体の回転状態を検出する回転検出装置であって、２つの磁気抵抗素子ブリッジは同一の基板上に構成され、それぞれが偶数個の磁気抵抗素子を直列に接続してなり、磁気抵抗素子は半数ごとに分けられ、それぞれの形成領域が積層方向において略一致するように、絶縁部材を介して積層されていることを特徴とする。

このように本発明によると、２つの磁気抵抗素子ブリッジを構成する複数の磁気抵抗素子を半数ずつに二分し、積層したので、従来よりも装置の体格を小型化することができる。また、各層における形成領域を積層方向において略一致させているので、磁歪効果の影響をなくすことができる。さらには、各層における形成領域を積層方向において略一致させているので、磁気抵抗素子ブリッジ出力の位相差を従来よりも小さくすることができる。すなわち、差分値の振幅を大きくすることができる。

具体的には、請求項２に記載のように、２つの磁気抵抗素子ブリッジは、それぞれが一対の磁気抵抗素子を直列に接続してなり、一方の磁気抵抗素子ブリッジを構成する電源側の磁気抵抗素子と他方の磁気抵抗素子ブリッジを構成する接地側の磁気抵抗素子、及び、一方の磁気抵抗素子ブリッジを構成する接地側の磁気抵抗素子と他方の磁気抵抗素子ブリッジを構成する電源側の磁気抵抗素子が、それぞれバイアス磁界の磁気的中心に対して異方向に所定角度をなすように配置され、バイアス磁界の磁気的中心に対して同一角度をなす電源側の磁気抵抗素子と接地側の磁気抵抗素子とが、基板上の同一層において、互いに入り込んだ構成を採用しても良い。

この場合、装置の体格をより小型化することができる。また、磁歪効果による影響を各磁気抵抗素子において略等しくすることができる。さらには、磁気抵抗素子ブリッジ出力の位相差をより小さく（位相がほぼ一致するように）することができる。

また、請求項３に記載のように、２つの磁気抵抗素子ブリッジは、それぞれが一対の磁気抵抗素子を直列に接続してなり、磁気抵抗素子は、それぞれ等分割されて分割磁気抵抗素子を形成し、それぞれの磁気抵抗素子ブリッジにおいて、電源側の分割磁気抵抗素子及び接地側の分割磁気抵抗素子は、バイアス磁界の磁気的中心に対して異方向に所定角度をなして配置され、２つの磁気抵抗素子ブリッジは、それぞれが基板上の互いに異なる層を構成しており、電源側の一対の分割磁気抵抗素子同士及び接地側の一対の分割磁気抵抗素子同士が、それぞれ交差するように配置され、それぞれの磁気抵抗素子ブリッジにおいて、電源側の一対の分割磁気抵抗素子及び接地側の一対の分割磁気抵抗素子が交差するように配置された構成を採用しても良い。

磁気抵抗素子の形状は特に限定されるものではない。例えば請求項４に記載のように、蛇行形状を採用することができる。

請求項５に記載のように、各層を構成する磁気抵抗素子のパターン中心とバイアス磁界の磁気的中心とが略一致するように磁気抵抗素子を配置すると良い。この場合、磁気的なオフセットをなくすことができる。尚、磁気的なオフセットとは、磁界振れ角の中心と磁気的中心が異なることにより生じる磁気的なオフセット電圧である。

請求項６に記載のように、磁気抵抗素子からなる２つの層に対し、上層に隣接する層及び下層に隣接する層として、絶縁部材と同一構成の絶縁層が配置された構成を採用すると良い。

この場合、基板側から、絶縁層、磁気抵抗素子からなる第１の層、絶縁部材（絶縁層）、磁気抵抗素子からなる第２の層、絶縁層の順に積層配置されており、各絶縁層の構成がすべて同じ（構成材料、厚さ等）であるので、磁気抵抗素子にかかる歪を各層でほぼ等しくすることができる。すなわち、絶縁層に起因して生じる外部応力による磁歪効果の影響をなくすことができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転検出装置の全体構成の概略を示す断面図である。本実施形態に係る回転検出装置は、例えば車両の変速機（トランスミッション）を構成するシャフトに噛み合わされたギアといった回転体の、回転数（回転状態）を検出する回転検出装置として適用することができる。

図１に示すように、回転検出装置１００は、バイアス磁石１１０とＩＣチップ１２０を有しており、回転体１０の近傍に配置される。被検体である回転体１０としては、その回転（図１中の破線矢印方向）に伴ってバイアス磁石から生じるバイアス磁界の向きを変化させるものを採用することができ、具体的には図１示す歯車形状（凹凸形状）のギアや、着磁ロータ等がある。

バイアス磁石１１０は、回転体１０の外周面に対向するように配置されており、回転体１０に向けてバイアス磁界を生じるように構成されている。また、ＩＣチップ１２０を備えるモールドＩＣに装着されるように中空状（円筒）に設けられている。具体的には、バイアス磁石１１０の端面の一方がＮ極、他方がＳ極になるように着磁され、バイアス磁石１１０の中心軸が、バイアス磁界の磁気的中心（図１中の一点鎖線）をなしている。尚、本実施形態においては、回転体１０に近い端面がＮ極、遠い端面がＳ極となり、磁気的中心上に回転体１０の回転軸が位置するように配置されている。

ＩＣチップ１２０は、Ｃｕ等からなるリードフレーム（図示略）上に搭載され、リードフレーム電気的に接続された状態で、エポキシ樹脂等のモールド材１３０によって被覆されている。ＩＣチップ１２０は回転体１０に対向する側に配置されており、例えば他端側にはリードフレームが露出している。

次に、本実施形態に係る回転検出装置１００において、その特徴部分であるＩＣチップ１２０の構造について、図２及び図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図２は、ＩＣチップ１２０の全体構成の概略を示す断面図である。図３は、ＩＣチップ１２０における磁気抵抗素子（以下ＭＲＥと示す）の配置を示す図であり、（ａ）はＭＲＥの配置構造を示す平面図、（ｂ）はそれぞれのＭＲＥパターンの詳細を説明するための図、（ｃ）は回路構成を示す図である。尚、図３（ｂ）においては、各層におけるＭＲＥパターンを説明するために、便宜上横に並べて図示している。

ＩＣチップ１２０は、基板上に回転体１０の回転によって変化するバイアス磁界の方向に応じて、出力値が変化するハーフブリッジ構成の２つの磁気抵抗素子ブリッジ（以下ＭＲＥブリッジと示す）を設けてなるものである。２つのＭＲＥブリッジは、それぞれ偶数個のＭＲＥを直列に接続してなり、ＭＲＥブリッジを構成する複数のＭＲＥは半数ごとに分けられて、それぞれの形成領域が積層方向において略一致するように、絶縁部材を介して積層（すなわち積層配置）されている。

具体的には、図２に示すようにシリコンからなる基板１２１上に第１の絶縁膜１２２が設けられ、その所定領域上に半数のＭＲＥからなる第１のＭＲＥ層１２３が配置されている。そして、第１のＭＲＥ層１２３を含む第１の絶縁膜１２２上に第２の絶縁膜１２４が設けられ、積層方向において第１のＭＲＥ層１２３と略一致するように、第２の絶縁膜１２４上の所定領域に残りの半数のＭＲＥからなる第２のＭＲＥ層１２５が配置されている。そして、第２のＭＲＥ層１２５を含む第２の絶縁膜１２４上に第３の絶縁膜１２６が設けられている。上記において、第２の絶縁膜１２４が、特許請求の範囲に示す絶縁部材に相当する。また、図２中において、符号１２７は電圧を印加するための電極であり、符号１２８は、電極１２７とＭＲＥブリッジを構成する電源側のＭＲＥとを接続する接続部である。

尚、上記構成において、基板１２１として絶縁基板を採用する場合には、第１の絶縁膜１２２を不要とすることができる。また、第３の絶縁膜１２６のない構成としても良い。本実施形態においては、第１の絶縁膜１２２、第２の絶縁膜１２４、及び第３の絶縁膜１２６の構成（構成材料、厚さ）をすべて略等しくすることで、各ＭＲＥ層１２３，１２５にかかる絶縁膜１２２，１２４，１２６による歪（外部応力）を等しくするようにしている。すなわち、絶縁膜に起因して生じる磁歪効果の影響をなくすようにしている。本実施形態においては、各絶縁膜１２２，１２４，１２６として酸化シリコン膜を採用し、それぞれの厚さを、各ＭＲＥ層１２３，１２５の厚さの１０倍程度の厚さとしている。これにより、第１のＭＲＥ層１２３の有無による段差の影響を、第２のＭＲＥ層１２５が極力受けないようにしている。尚、第３の絶縁膜１２６として酸化シリコン膜を採用しているので、第３の絶縁膜１２６上に、パッシベーションとして窒化シリコン膜（図示略）を電極１２７が露出するように設けている。

第１のＭＲＥ層１２３は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、２つのＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂを配置してなり、第２のＭＲＥ層１２５は、２つのＭＲＥ１２５ａ，１２５ｂを配置してなる。各ＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂは、例えばＮｉ−Ｃｏ合金等の強磁性材料からなる薄膜を蒸着等により基板１２１上に形成し、所定パターンにエッチングして感磁性膜としたものである。

４つのＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂのうち、図３（ｃ）に示すように、ＭＲＥ１２３ａ，１２５ｂが直列接続されてＭＲＥブリッジＨＢ１が構成され、ＭＲＥ１２５ａ，１２３ｂが直列接続されてＭＲＥブリッジＨＢ２が構成されている。そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ＭＲＥブリッジＨＢ１を構成する電源側のＭＲＥ１２３ａと、ＭＲＥブリッジＨＢ２を構成する接地側の磁気抵抗素子１２３ｂとが、バイアス磁界の磁気的中心（図３（ａ）中の一点鎖線）に対して所定角度（例えば略４５度）をなすように配置され、ＭＲＥブリッジＨＢ２を構成する電源側のＭＲＥ１２５ａと、ＭＲＥブリッジＨＢ１を構成する接地側の磁気抵抗素子１２５ｂとが、バイアス磁界の磁気的中心に対して所定角度（例えば略−４５度）をなすように、基板１２１上に構成されている。すなわち、一方のＭＲＥブリッジＨＢ１を構成する電源側のＭＲＥ１２３ａと他方のＭＲＥブリッジＨＢ２を構成する接地側のＭＲＥ１２３ｂ、及び、一方のＭＲＥブリッジＨＢ１を構成する接地側のＭＲＥ１２５ｂと他方のＭＲＥブリッジＨＢ２を構成する電源側のＭＲＥ１２５ａが、それぞれバイアス磁界の磁気的中心に対して異方向に所定角度をなすように配置されている。従って、各ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の出力（中点電位）Ｖ１，Ｖ２の差分をとることで信号成分が増幅され、回転体１０の回転情報を検出することができる。

また、図３（ａ），（ｂ）に示すように、バイアス磁界の磁気的中心に対して同一角度をなす、ＭＲＥブリッジＨＢ１（ＨＢ２）を構成する電源側のＭＲＥ１２３ａ（１２５ａ）とＭＲＥブリッジＨＢ２（ＨＢ１）を構成する接地側の磁気抵抗素子１２３ｂ（１２５ｂ）とが、基板１２１上の同一層１２３（１２５）において、互いに入り込むように構成されている。本実施形態においては、全てのＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂが蛇行形状を有しており、電源側のＭＲＥ１２３ａ（１２５ａ）の長辺部及び短辺部が、対向する接地側の磁気抵抗素子１２３ｂ（１２５ｂ）の長辺部及び短辺部とそれぞれ近接して併走するように構成されている。

ここで、本実施形態に係る回転検出装置１００は、モールド材１３０によるＩＣチップ１２０の樹脂封止を行っているため、ＩＣチップ１２０に例えばモールド材１３０に起因した外部応力が印加され、各ＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂに磁歪効果が生じる。しかしながら、各ＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂは、積層方向において基板１２１上の略同一位置に配置されており、印加される外部応力σｘが等しいので、磁歪効果による抵抗値変化はそれぞれＲσｘとなる。

従って、各ＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂの抵抗をＲ、磁気的中心に対して所定角度をなす磁気ベクトルが作用した際の抵抗変化量をΔＲ、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２に印加される電圧をＥとすると、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２における中点電位Ｖ１，Ｖ２及びその差分Ｖ２−Ｖ１は、それぞれ下記数式１〜３で示されるものとなる。
（式１）Ｖ１＝（Ｒ＋ΔＲ+Ｒσｘ）×Ｅ／（（Ｒ＋ΔＲ+Ｒσｘ）＋（Ｒ−ΔＲ＋Ｒσｘ））
（式２）Ｖ２＝（Ｒ−ΔＲ+Ｒσｘ）×Ｅ／（（Ｒ−ΔＲ+Ｒσｘ）＋（Ｒ＋ΔＲ＋Ｒσｘ））
（式３）Ｖ２−Ｖ１＝ΔＲ×Ｅ／（Ｒ＋Ｒσｘ）
このように本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２を構成する複数のＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂが半数ごとに分けられ、それぞれの形成領域が積層方向において略一致するように積層配置されているので、磁歪効果による影響をＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂにおいて略等しくし、磁歪効果の影響をなくすことができる。また、基板１２１の平面方向におけるＭＲＥの形成領域が、同一平面に全てのＭＲＥを構成したものに比べて約半分となるので、装置１００の体格を小型化（同一平面に構成したものに比べて約半分）することができる。

特に本実施形態においては、ＭＲＥ層１２３（１２５）を構成するＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ（１２５ａ，１２５ｂ）を互いに入り込むよう構成されているので、全てのＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂが、積層方向において基板１２１上のほぼ同一位置に配置されており、各ＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂに作用する外部応力をより均一化することができる。すなわち、磁歪効果による影響をなくすとともに、装置１００の体格を小型化するのに効果的である。

また、本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、各ＭＲＥ層１２３，１２５における形成領域を積層方向において略一致させているので、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の出力Ｖ１，Ｖ２（磁気振れ角）の位相差を、従来よりも小さくし、図４（ａ）に示すように略一致させることができる。すなわち、差分値（差動振れ角）の振幅を大きくすることができる。言い換えれば、ハーフブリッジ構成の２つのＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２からなるフルブリッジの出力を、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の各出力の略２倍とすることが可能である。尚、図４（ｂ）には、上記従来の構成として、２つのＭＲＥを直列接続してなる２つのＭＲＥブリッジを、基板上の同一平面に構成した回転検出装置（特開２００１−１５３６８３号公報、図２参照）におけるＭＲＥブリッジの出力Ｖ１，Ｖ２（磁気振れ角）の位相差と、その差分値（差動振れ角）を、比較対象として示している。尚、図４は、位相差を説明するための図であり、（ａ）は本実施形態に係る回転検出装置１００を構成する各ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の出力（磁気振れ角）とその差動振れ角を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に対する比較対象としての従来例である。

ここで、バイアス磁石１１０から回転体１０に向けて生じるバイアス磁界は、バイアス磁石１１０の中心軸から遠ざかるほど、回転体１０に対向する端面からの磁力線が、バイアス磁界の磁気的中心に対して傾斜が大きくなる。例えば図５（ａ）に示すように、同一平面に形成されたパターンの中心（パターン中心）と磁気的中心が一致している場合には、磁界振れ角の中心と磁気的中心が一致するので磁気的なオフセット電圧は生じない。また図５（ｂ）に示すように、パターン中心とバイアス磁界の磁気的中心が異なる場合には、磁界振れ角の中心と磁気的中心も異なるものとなるので磁気的なオフセット電圧が発生することとなる。これに対し、本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、ＭＲＥ層１２３（１２５）を構成するＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ（１２５ａ，１２５ｂ）のパターン中心とバイアス磁石１１０により生じるバイアス磁界の磁気的中心とが略一致するようにＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ（１２５ａ，１２５ｂ）が配置されている。従って、磁気的オフセットをなくすことができる。図５は磁気的オフセットを説明するための補足図である。

尚、本実施形態に係る中空状（円筒形状）のバイアス磁石１１０の、回転体１０に対向する先端付近の磁界強度分布及び磁界振れ角（バイアス磁石１１０との間隔がある所定値における回転体回転時の振れ角）は、それぞれ図６，７に示すように、バイアス磁石１１０に対する位置によって異なっている。すなわち不均一である。従って、ＩＣチップ１２０の大きさが大きいと、ＭＲＥパターンの位置によって磁界強度及び磁界振れ角が一様とならず、これにより磁気的オフセットが発生する恐れがある。しかしながら、本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、ＩＣチップ１２０の体格を小型化することができるので、磁界振れ角が大きく、磁気的オフセットの小さい位置にＩＣチップ１２０を配置することが可能となる。尚、図６は磁界強度（ｍＴ）の分布を示す図であり、図７は磁界振れ角（ｄｅｇ）の分布を示す図である。図６，７はシミュレーション結果であり、縦横軸がともに長さ（ｍｍ）である。

また、本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、ＩＣチップ１２０の体格を小型化することができるので、バイアス磁石１１０とＩＣチップ１２０の中心との間隔を一定とすると、ＩＣチップ１２０の中心と回転体１０との間隔を広くすることができる。すなわち、近接センサとしてより遠くまで検出することが可能となる。例えば図９に示す従来構成において、チップサイズが１．２ｍｍ×２．４ｍｍの場合、本実施形態に係る回転検出装置１００のＩＣチップ１２０は、その約３分の一程度の０．６ｍｍ×１．８ｍｍとすることができる。すなわち、ＩＣチップ１２０の中心と回転体１０との間隔を、縦方向のチップサイズの半分（０．３ｍｍ）減少させることができる。ＩＣチップ１２０の中心と回転体１０との間隔と磁界振れ角との関係は指数関数の関係にあるので、例えば上記間隔が１．３ｍｍから１．０ｍｍに０．３ｍｍ分の減少したとすると、磁界振れ角が約４０％向上する。

このように本実施形態に係る回転検出装置１００は、ＩＣチップ１２０が小さいのでバイアス磁石１１０に対する配置自由度が大きく、ＩＣチップ１２０を磁界強度、磁界振れ角の大きい位置のみに配置することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図８に基づいて説明する。図８は、本実施形態に係る回転検出装置１００のうち、ＭＲＥの構成を説明するための図であり、（ａ）は第１のＭＲＥ層１２３の平面図、（ｂ）は第２のＭＲＥ層１２５の平面図、（ｃ）は回路図である。

第２の実施形態に係る回転検出装置１００は、第１の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態においては、ＭＲＥブリッジＨＢ１により第１のＭＲＥ層１２３が構成され、ＭＲＥブリッジＨＢ２により第２のＭＲＥ層１２５が構成されている。そして、第１の実施形態に示した各ＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ，１２５ａ，１２５ｂがそれぞれ等分され、蛇行形状の分割磁気抵抗素子（以下分割ＭＲＥと示す）１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆ、１２５ｃ，１２５ｄ，１２５ｅ，１２５ｆとなっている。従って、第１のＭＲＥ層１２３には、４つのＭＲＥ１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆが存在し、第２のＭＲＥ層１２５には、４つのＭＲＥ１２５ｃ，１２５ｄ，１２５ｅ，１２５ｆが存在する。

ＭＲＥブリッジＨＢ１において、電源側の分割ＭＲＥ１２３ｃ，１２３ｂは、バイアス磁界の磁気的中心（図８（ａ）の一点鎖線）に対して所定角度（−４５度）をなすように配置され、接地側の分割ＭＲＥ１２３ｅ，１２３ｆは、磁気的中心に対して所定角度（４５度）をなすように配置されている。すなわち、電源側と接地側とで磁気的中心に対して異方向に所定角度をなすように配置されている。

同様に、ＭＲＥブリッジＨＢ２において、電源側の分割ＭＲＥ１２５ｃ，１２５ｂは、バイアス磁界の磁気的中心（図８（ｂ）の一点鎖線）に対して所定角度（４５度）をなすように配置され、接地側の分割ＭＲＥ１２５ｅ，１２５ｆは、磁気的中心に対して所定角度（−４５度）をなすように配置されている。すなわち、電源側と接地側とで磁気的中心に対して異方向に所定角度をなすように配置されている。

従って、２つのＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２において、電源側である一対の分割ＭＲＥ１２３ｃ，１２３ｂと分割ＭＲＥ１２５ｃ，１２５ｄとが互いに交差するように配置されている。また、接地側である一対の分割ＭＲＥ１２３ｄ，１２３ｆと分割ＭＲＥ１２５ｄ，１２５ｆとが互いに交差するように配置されている。

また、それぞれのＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２において、電源側の一対の分割ＭＲＥ１２３ｃ，１２３ｂ（１２５ｃ，１２５ｄ）と接地側の一対の分割ＭＲＥ１２３ｅ，１２３ｆ（１２５ｅ，１２５ｆ）とが互いに交差するように配置されている。従って、各ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の出力（中点電位）Ｖ１，Ｖ２の差分をとることで信号成分が増幅され、回転体１０の回転情報を検出することができる。

ここで、本実施形態に係る回転検出装置１００において、ＭＲＥブリッジＨＢ１とＭＲＥブリッジＨＢ２が積層配置されている。言い換えれば、第１のＭＲＥ層１２３と第２のＭＲＥ層１２５が積層方向において基板１２１上の略同一位置に配置されている。従って、印加される外部応力σｘが各ＭＲＥ層１２３，１２５において等しいので、磁歪効果による抵抗値変化はそれぞれＲσｘとなる。

従って、各ＭＲＥ１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆ、１２５ｃ，１２５ｄ，１２５ｅ，１２５ｆの抵抗をＲ、磁気的中心に対して所定角度をなす磁気ベクトルが作用した際の抵抗変化量をΔＲ、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２に印加される電圧をＥとすると、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２における中点電位Ｖ１，Ｖ２及びその差分Ｖ２−Ｖ１は、それぞれ下記数式４〜６で示されるものとなる。
（式４）Ｖ１＝２×（Ｒ＋ΔＲ+Ｒσｘ）×Ｅ／（２×（Ｒ＋ΔＲ+Ｒσｘ）＋２×（Ｒ−ΔＲ＋Ｒσｘ））
（式５）Ｖ２＝２×（Ｒ−ΔＲ+Ｒσｘ）×Ｅ／（２×（Ｒ−ΔＲ+Ｒσｘ）＋２×（Ｒ＋ΔＲ＋Ｒσｘ））
（式６）Ｖ２−Ｖ１＝ΔＲ×Ｅ／（Ｒ＋Ｒσｘ）
このように本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２を構成する複数のＭＲＥ１２３ｃ，１２３ｄ，１２３ｅ，１２３ｆ、１２５ｃ，１２５ｄ，１２５ｅ，１２５ｆが半数ごとに分けられ、それぞれの形成領域が積層方向において略一致するように積層配置されているので、磁歪効果による影響を各ＭＲＥ層１２３，１２５において略等しくし、磁歪効果の影響をなくすことができる。また、基板１２１の平面方向におけるＭＲＥの形成領域が、同一平面に全てのＭＲＥを構成したものに比べて約半分となるので、装置１００の体格を小型化（同一平面に構成したものに比べて約半分）することができる。

また、本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、各ＭＲＥ層１２３，１２５における形成領域を積層方向において略一致させているので、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の出力Ｖ１，Ｖ２（磁気振れ角）の位相差を、従来よりも小さくし、略一致させることができる。すなわち、差分値（差動振れ角）の振幅を大きくすることができる。

また、本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、ＭＲＥ層１２３（１２５）を構成するＭＲＥ１２３ｃ〜１２３ｆ（１２５ｃ〜１２５ｆ）のパターン中心とバイアス磁石１１０により生じるバイアス磁界の磁気的中心とが略一致するようにＭＲＥ１２３ｃ〜１２３ｆ（１２５ｃ〜１２５ｆ）が配置されている。従って、磁気的オフセットをなくすことができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

本実施形態の要旨は、ハーフブリッジ構成の２つのＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の出力値の差分に基づいて、回転体１０の回転状態を検出する構成の回転検出装置１００であって、２つの磁気抵抗素子ブリッジＨＢ１，ＨＢ２を構成するＭＲＥが半数ごとに第１のＭＲＥ層１２３と第２のＭＲＥ層２１５に分けられ、それぞれの形成領域が積層方向において略一致するように、両層１２３，１２５が第２の絶縁層１２４を介して積層されている点にある。従って、上記を逸脱しない範囲内であれば種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、図３に示すように、磁気的中心に対して同一方向をなす２つのＭＲＥ１２３ａ，１２３ｂ（１２５ａ，１２５ｂ）が互いに入り込むように構成される例を示した。しかしながら、隣接配置としても良い。また、ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２を構成するＭＲＥ１２３ａ，１２５ｂ（１２５ａ，１２３ｂ）ごとにＭＲＥ層を構成するようにしても良いし、電源側同士のＭＲＥ１２３ａ，１２５ａと接地側同士のＭＲＥ１２３ｂ，１２５ｂとで同一層を構成するようにしても良い。尚、図８に示す８つのＭＲＥ１２３ｃ〜１２３ｆ，１２５ｃ〜１２５ｆの配置についても、本実施形態に示す例に限定されるものではない。異なるＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２間のＭＲＥで同一層を構成しても良い。

また、本実施形態においては、ＭＲＥブリッジＨＢ１（ＨＢ２）を構成するＭＲＥの個数が２乃至４の例を示した。しかしながら、その個数は偶数であれば良い。

本発明の第１の実施形態に係る回転検出装置の全体構成の概略を示す断面図である。 ＩＣチップの全体構成の概略を示す断面図である。 ＩＣチップにおけるＭＲＥの配置を示す図であり、（ａ）はＭＲＥの配置構造を示す平面図、（ｂ）はそれぞれのＭＲＥパターンの詳細を説明するための図、（ｃ）は回路構成を示す図である。 位相差を説明するための図であり、（ａ）は本実施形態に係る回転検出装置を構成する各ＭＲＥブリッジＨＢ１，ＨＢ２の出力（磁気振れ角）とその差動振れ角を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に対する比較対象としての従来例である。 磁気的オフセットを説明するための補足図である。 磁界強度の分布を示す図である。 磁界振れ角の分布を示す図である。 第２の実施形態に係る回転検出装置１００のうち、ＭＲＥの構成を説明するための図であり、（ａ）は第１のＭＲＥ層１２３の平面図、（ｂ）は第２のＭＲＥ層１２５の平面図、（ｃ）は回路図である。 従来例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は回路図である。

符号の説明

１００・・・回転検出装置
１１０・・・バイアス磁石
１２０・・・ＩＣチップ
１２１・・・基板
１２３・・・第１のＭＲＥ層
１２３ａ〜１２３ｆ・・・ＭＲＥ（磁気抵抗素子）
１２４・・・第２の絶縁層（絶縁部材）
１２５・・・第２のＭＲＥ層
１２５ａ〜１２５ｆ・・・ＭＲＥ（磁気抵抗素子）
ＨＢ１，ＨＢ２・・・ＭＲＥブリッジ（磁気抵抗素子ブリッジ）

Claims (6)

1. 回転体に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
   前記回転体の回転によって変化する前記バイアス磁界の方向に応じて、出力値が変化するハーフブリッジ構成の２つの磁気抵抗素子ブリッジとを備え、
   ２つの前記磁気抵抗素子ブリッジの出力値の差分に基づいて、前記回転体の回転状態を検出する回転検出装置であって、
   ２つの前記磁気抵抗素子ブリッジは同一の基板上に構成され、それぞれが偶数個の磁気抵抗素子を直列に接続してなり、
   前記磁気抵抗素子は半数ごとに分けられ、それぞれの形成領域が積層方向において略一致するように、絶縁部材を介して積層されていることを特徴とする回転検出装置。
2. ２つの前記磁気抵抗素子ブリッジは、それぞれが一対の磁気抵抗素子を直列に接続してなり、
   一方の前記磁気抵抗素子ブリッジを構成する電源側の磁気抵抗素子と他方の前記磁気抵抗素子ブリッジを構成する接地側の磁気抵抗素子、及び、一方の前記磁気抵抗素子ブリッジを構成する接地側の磁気抵抗素子と他方の前記磁気抵抗素子ブリッジを構成する電源側の磁気抵抗素子が、それぞれ前記バイアス磁界の磁気的中心に対して異方向に所定角度をなすように配置され、
   前記バイアス磁界の磁気的中心に対して同一角度をなす前記電源側の磁気抵抗素子と前記接地側の磁気抵抗素子とが、前記基板上の同一層において、互いに入り込むように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置。
3. ２つの前記磁気抵抗素子ブリッジは、それぞれが一対の磁気抵抗素子を直列に接続してなり、
   前記磁気抵抗素子は、それぞれ等分割されて分割磁気抵抗素子を形成し、それぞれの前記磁気抵抗素子ブリッジにおいて、電源側の前記分割磁気抵抗素子及び接地側の前記分割磁気抵抗素子は、前記バイアス磁界の磁気的中心に対して異方向に所定角度をなして配置され、
   ２つの前記磁気抵抗素子ブリッジは、それぞれが前記基板上の互いに異なる層を構成しており、電源側の一対の前記分割磁気抵抗素子同士及び接地側の一対の前記分割磁気抵抗素子同士が、それぞれ交差するように配置され、
   それぞれの前記磁気抵抗素子ブリッジにおいて、電源側の一対の前記分割磁気抵抗素子及び接地側の一対の前記分割磁気抵抗素子が交差するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置。
4. 前記磁気抵抗素子は、蛇行状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の回転検出装置。
5. 前記磁気抵抗素子は、各層を構成する前記磁気抵抗素子のパターン中心と前記バイアス磁界の磁気的中心とが略一致するように配置されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか1項に記載の回転検出装置。
6. 前記磁気抵抗素子からなる２つの層に対し、上層に隣接する層及び下層に隣接する層として、前記絶縁部材と同一構成の絶縁層が配置されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の回転検出装置。

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