JP2010008160A - 磁気センサ及び回転角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 非磁性の中間層を介して2つの強磁性膜が積層されたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサであって、前記スピンバルブ型磁気抵抗効果素子は複数のC字型素子がその外周部同士で連なった形状、若しくは複数のC字型素子がその開口部の一端同士で結合して連続的に連なる形状を有し、前記複数のC字型素子が電気的に接続されている状態で通電され、外部磁場に対して前記スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化することを特徴とする磁気センサ。
【選択図】図1
Description
スピンバルブ型磁気抵抗効果素子(以後、磁気抵抗効果素子と称す)として円形状に近似するC字型素子を用いたことで、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の磁化の向きが電流路となるパターン形成された金属膜のなす角度と一定ではなく、あらゆる角度を有する形状となる。この形状とすることで、磁気センサは素子内部の磁化に対し、形状に起因する磁気異方性を低減し、検出信号の波形ひずみを低減できる。加えて、電流路の一端に開口部を設けることによりリング状素子を連結したものより電流路が制限され、電気抵抗が大きく出力の大きな磁気センサとなる。磁気抵抗効果素子の電気抵抗は大きい方が消費電力が少なく好ましい。
また、偶数個のC字型素子で1つの磁気抵抗効果素子が形成されることが好ましい。奇数個のものよりも磁気異方性を低減し、検出信号の波形ひずみを低減できる。
また、前記複数のC字型素子が屈曲もしくは屈折するように連なった形状とすることが好ましい。素子の電気抵抗を大きくすることができるので電流路が制限され、電気抵抗が大きく出力の大きな磁気センサとなる。
C字型素子とリング型素子が混在して連なっているものでもよい。
また、前記複数のC字型素子が屈曲もしくは屈折するように連なった形状とすることが好ましい。素子の電気抵抗を大きくすることができるので電流路が制限され、電気抵抗が大きく出力の大きな磁気センサとなる。
また、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子はC字型素子を屈曲もしくは屈折するように連なった形状とするため、素子の電気抵抗が高くなり、消費電力を極力小さくできる。
図1のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子は、3個のC字型素子1a,1b,1cが連なったものである。連結したC字型素子は直線上に並べられ、互いの端を重ねて形成することで電気的に連結したC字型素子1Aとなっている。C字型素子の線幅は全て同じで一律とし、対応する形状にパターニングして得た。また、1対の端子部23はCu膜で構成した。
これに対して、図10の従来例のように磁気抵抗効果素子の半円の端が配線に接続されていると、半円の端における磁気的異方性が出力電圧に無視できない歪みを発生させるという問題が発生した。なお、図3(a)では、各々のC字型素子で開口部の無い側の半円部分に電流が流れるため、開口部側の円弧部分には電流が流れず、磁気センサの出力を大きくすることができた。
図3(b)では、開口部の中心角度が90°の円弧形状のC字型素子を、端部同士を段違いに接続したものである。磁気抵抗型素子に直線部分が無いので、図2に記載のC字型素子の連結部分に直線部分を用いたものより磁気異方性を極力小さくできる。
図3(c)では、開口部の中心角度が120°で、かつ直線の組み合わせでC字型素子を形成したものである。直線のみを組み合わせてC字型素子を形成することで、製造プロセス中での素子幅が管理しやすく、素子幅によって変化する電気抵抗を制御しやすい。この図ではC字型素子は、正6角形の一部を開口させた形状であるが、開口部以外のC字型素子形状は特に正6角形である必要は無い。但し、磁気異方性を極力小さくすることを考えれば開口部以外のC字型素子形状は正多角形であることが好ましいし、さらに磁気異方性を小さくするには少なくとも正5角形以上、好ましくは正6角形以上の多角形とすることが好ましい。
図4の磁気抵抗効果素子は、4個のC字型素子が2列に連なり、かつその一端側でさらに2つのC字型素子と一部直線部分で形成される継部が連結したものである。継部の両端部2箇所で90°づつ屈折し、全体として180°折り返した形状である。列の連結したC字型素子は直線上に並べられ、互いの端を重ねて形成されている。C字型素子の線幅は全て同じで一律とし、対応する形状にパターニングして得た。
図5(b)は、開口部の中心角度が120°の円弧形状のC字型素子を、端部同士を段違いに接続し、継部の両端部2箇所で90°づつ屈曲させ、かつ全体的に180°折り返して接続した磁気抵抗効果素子である。
図5(c)は、開口部の中心角度が120°のC字型素子を、端部同士を段違いに接続し、継部の両端部2箇所で90°づつ屈曲させ、かつ全体的に180°折り返して接続した磁気抵抗効果素子であり、かつC字型素子として開口部以外の形状を正6角形としたものである。直線形状で形成した効果や好ましい形状は、図3(c)で説明した効果と同じである。
1d,1e,1f:C字型素子、1B:連結したC字型素子、
1g,1h,1i:C字型素子、1C:連結したC字型素子、
1j,1k,1l:C字型素子、1D:連結したC字型素子、
1E,1F,1G,1H:連結したC字型素子、
3a,3b,3c,3d,3e:端子、
3f,3g,3h,3i,3j:端子、
4:基板、9,49:磁気センサ、
11a:内側のC字型素子、11b:中間のC字型素子、
11c:外側のC字型素子、
12a,12b,12c,12d:配線(電極膜)、12d2:接合部、
13a:内側のC字型素子、13b:中間のC字型素子、
13c:外側のC字型素子、14:切り欠き、
21:一体形成したC字型素子、23:端子部、24:基板、29:磁気センサ、
31a,31b,31c:C字型素子、
33:端子、34:基板、39:磁気センサ、
41a,41b:連結したC字型素子、41c,41d:連結したC字型素子、
41e,41f:連結したC字型素子、41g,41h:連結したC字型素子、
41i,41j:連結したC字型素子、41k,41l:連結したC字型素子、
41m,41n:連結したC字型素子、41o,41p:連結したC字型素子、
42e1,42e2,42f1,42f2:配線、
43a,43b,43c,43d,43e:端子、
43f,43g,43h,43i,43j:端子、
44:基板、49:磁気センサ、
51:モールド樹脂、52:電極ピン、53:ボンディングワイヤ、54:回転軸、
55:磁石支持部、56:円盤状永久磁石、57:磁力線、59:センサデバイス、
61A,61B,61C,61D:連結したC字型素子、
61E,61F,61G,61H:連結したC字型素子、
63a,63b,63c,63d,63e:端子、
63f,63g,63h,63i,63j:端子、69:基板、
103:磁界センサ、108:基板、130:磁気抵抗効果膜、
130a,130b:螺旋状の形状パターンの両端部、
131:磁気抵抗効果膜のパターン形状、137:絶縁膜、
191,195,191a,195a:導電体電極膜、
104:磁界センサ、140:磁気抵抗効果膜、
141:磁気抵抗効果膜のパターン形状、141a:略半円状、
201:磁気抵抗効果素子、201A:素子本体部、201B:補助素子部、
202:メタルバー、203:回転ヨーク、
213,221,222,223,224,225:端子、
Claims (8)
- 非磁性の中間層を介して2つの強磁性膜が積層されたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサであって、前記スピンバルブ型磁気抵抗効果素子は複数のC字型素子がその外周部同士で連なった形状を有し、前記複数のC字型素子が電気的に接続されている状態で通電され、外部磁場に対して前記スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化することを特徴とする磁気センサ。
- 前記C字型素子は開口部が隣接するC字型素子とは異なる方向に開口していることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。
- 偶数個のC字型素子で1つの前記スピンバルブ型磁気抵抗効果素子が形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気センサ。
- 前記複数のC字型素子が屈曲もしくは屈折するように連なった形状であることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の磁気センサ。
- 非磁性の中間層を介して2つの強磁性膜が積層されたスピンバルブ型磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサであって、前記スピンバルブ型磁気抵抗効果素子は複数のC字型素子がその開口部の一端同士で結合して連続的に連なる形状を有し、前記複数のC字型素子が電気的に接続されている状態で通電され、外部磁場に対して前記スピンバルブ型磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化することを特徴とする磁気センサ。
- 偶数個のC字型素子で1つの前記スピンバルブ型磁気抵抗効果素子が形成されることを特徴とする請求項5に記載の磁気センサ。
- 前記複数のC字型素子が屈曲もしくは屈折するように連なった形状であることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の磁気センサ。
- 請求項1乃至請求項7に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子が少なくとも2つ含まれるブリッジ回路を構成し、前記ブリッジ回路の抵抗が回転する磁場に対して変化することを検出する回転角度検出装置。
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