JP2015219227A - Magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗効果素子を有する磁気センサに関し、特に、磁気抵抗効果素子に印加される磁界の方向を規制するための軟磁性体が設けられた磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor having a magnetoresistive effect element, and more particularly to a magnetic sensor provided with a soft magnetic material for regulating the direction of a magnetic field applied to the magnetoresistive effect element.
下記特許文献１には、被測定電流から発生する磁界を磁気センサで検出することにより、被測定電流の大きさを測定する電流センサが開示されている。図１２は、特許文献１に記載されている第１の従来例の磁気センサについて、センサ出力の直線性低下の課題を説明するための模式平面図である。 Patent Document 1 below discloses a current sensor that measures the magnitude of a current to be measured by detecting a magnetic field generated from the current to be measured by a magnetic sensor. FIG. 12 is a schematic plan view for explaining a problem of a decrease in linearity of the sensor output of the first conventional magnetic sensor described in Patent Document 1. FIG.
図１２に示すように、第１の従来例の磁気センサ１１０は、１対の磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂを有しており、１対の磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂによってハーフブリッジ回路が形成されている。磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂは、磁化方向が固定された固定磁性層（図１２では省略して示す）と、外部磁界により磁化方向が変化する自由磁性層とが積層された構成（図１２では省略して示す）となっている。各磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂは、固定磁性層の磁化方向と自由磁性層の磁化方向とのなす角度の変化によって抵抗値が変化する磁気抵抗効果を発揮する。 As shown in FIG. 12, the magnetic sensor 110 of the first conventional example has a pair of magnetoresistive elements 152a and 152b, and a half bridge circuit is formed by the pair of magnetoresistive elements 152a and 152b. Has been. The magnetoresistive effect elements 152a and 152b are configured by laminating a pinned magnetic layer (not shown in FIG. 12) whose magnetization direction is fixed and a free magnetic layer whose magnetization direction is changed by an external magnetic field (in FIG. 12). (Omitted). Each of the magnetoresistive effect elements 152a and 152b exhibits a magnetoresistive effect in which a resistance value is changed by a change in an angle formed by the magnetization direction of the fixed magnetic layer and the magnetization direction of the free magnetic layer.
第１の従来例の磁気センサ１１０において、バイアス磁界１６２を印加するための複数のハードバイアス層１５３が設けられている。複数のハードバイアス層１５３は、固定磁性層の磁化方向１４７ａと直交する方向において１対の磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂを挟んで設けられている。よって、図１２に示すように、１対の磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂに対して固定磁性層の磁化方向１４７ａと直交する方向にバイアス磁界１６２が印加され、外部磁界が印加されていない状態で、自由磁性層の磁化方向はバイアス磁界１６２の方向に向けられる。 In the magnetic sensor 110 of the first conventional example, a plurality of hard bias layers 153 for applying a bias magnetic field 162 are provided. The plurality of hard bias layers 153 are provided with a pair of magnetoresistive elements 152a and 152b sandwiched in a direction orthogonal to the magnetization direction 147a of the pinned magnetic layer. Therefore, as shown in FIG. 12, a bias magnetic field 162 is applied to the pair of magnetoresistive elements 152a and 152b in a direction perpendicular to the magnetization direction 147a of the pinned magnetic layer, and no external magnetic field is applied. The magnetization direction of the free magnetic layer is directed to the direction of the bias magnetic field 162.
図１２に示すように、固定磁性層の磁化方向１４７ａに対して傾いた方向に外部磁界１６１が印加された場合、外部磁界１６１は、バイアス磁界１６２に対してマイナス方向に作用するため、１対の磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂの感度が増大する。また、外部磁界１６１が１８０°反対方向に印加された場合には、外部磁界１６１はバイアス磁界１６２に対してプラス方向に作用するため、１対の磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂの感度が低下する。磁気センサ１１０と、固定磁性層の磁化方向が１８０°反対方向の磁気センサとでブリッジ回路を構成して、外部磁界を受けたとき出力を得るが、前述のように、外部磁界１６１が傾いて印加されると、抵抗変化の形が変化し直線性が低下するため測定誤差が大きくなる。 As shown in FIG. 12, when the external magnetic field 161 is applied in a direction inclined with respect to the magnetization direction 147a of the pinned magnetic layer, the external magnetic field 161 acts in the negative direction with respect to the bias magnetic field 162, so The sensitivity of the magnetoresistive effect elements 152a and 152b increases. In addition, when the external magnetic field 161 is applied in the opposite direction of 180 °, the external magnetic field 161 acts in the plus direction with respect to the bias magnetic field 162, so that the sensitivity of the pair of magnetoresistive effect elements 152a and 152b decreases. . A bridge circuit is formed by the magnetic sensor 110 and the magnetic sensor whose magnetization direction of the pinned magnetic layer is opposite to 180 ° to obtain an output when receiving an external magnetic field. As described above, the external magnetic field 161 is inclined. When applied, the shape of the resistance change changes and the linearity decreases, resulting in a large measurement error.
下記特許文献１では、１対の磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂに対してそれぞれ互いに逆向きとなるようにバイアス磁界を印加して、ハーフブリッジ回路を形成することによりセンサ出力の直線性の低下を抑制している。しかし、磁気抵抗効果素子１５２ａ、１５２ｂのそれぞれについてハードバイアス層１５３の磁界印加方向を制御しなければならず、磁気センサ１１０の製造工程が煩雑となる。 In the following Patent Document 1, a bias magnetic field is applied to the pair of magnetoresistive elements 152a and 152b so as to be opposite to each other to form a half bridge circuit, thereby reducing the linearity of the sensor output. Suppressed. However, the magnetic field application direction of the hard bias layer 153 must be controlled for each of the magnetoresistive effect elements 152a and 152b, and the manufacturing process of the magnetic sensor 110 becomes complicated.
下記特許文献２には、感度軸（固定磁性層の磁化方向）と同方向からの磁界を安定して磁気抵抗効果素子に供給できる磁気センサが開示されている。図１３は、特許文献２に記載されている第２の従来例の磁気センサ２１０の平面図である。図１３に示すように、複数の素子部２１２が、固定磁性層の磁化方向２４７ａに間隔を設けて配置されて、ミアンダ状に接続されている。 Patent Document 2 below discloses a magnetic sensor that can stably supply a magnetic field from the same direction as the sensitivity axis (the magnetization direction of the fixed magnetic layer) to the magnetoresistive element. FIG. 13 is a plan view of a magnetic sensor 210 of the second conventional example described in Patent Document 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 13, the plurality of element portions 212 are arranged at intervals in the magnetization direction 247a of the pinned magnetic layer, and are connected in a meander shape.
また、各素子部２１２の間、及び最も外側に位置する素子部２１２の外側に、軟磁性体２１８が設けられている。軟磁性体２１８は、それぞれ固定磁性層の磁化方向２４７ａと直交する方向に延出して平面視で矩形状に形成されている。また、第２の従来例の磁気センサ２１０において、軟磁性体２１８の磁化容易軸は、磁場中成膜により固定磁性層の磁化方向２４７ａと同じ方向に向けられている。これにより、外部磁界が傾いて印加された場合であっても、各素子部２１２に印加される磁界は、軟磁性体２１８によって固定磁性層の磁化方向２４７ａに向けられるため、センサ出力の直線性の低下を抑制して測定誤差を低減することができる。 A soft magnetic body 218 is provided between the element portions 212 and outside the outermost element portion 212. Each of the soft magnetic bodies 218 extends in a direction perpendicular to the magnetization direction 247a of the pinned magnetic layer and is formed in a rectangular shape in plan view. In the magnetic sensor 210 of the second conventional example, the easy magnetization axis of the soft magnetic body 218 is oriented in the same direction as the magnetization direction 247a of the pinned magnetic layer by film formation in a magnetic field. As a result, even when the external magnetic field is applied at an inclination, the magnetic field applied to each element unit 212 is directed by the soft magnetic body 218 in the magnetization direction 247a of the fixed magnetic layer. The measurement error can be reduced by suppressing the decrease in.
しかしながら、軟磁性体２１８は固定磁性層の磁化方向２４７ａと直交する方向に延出する矩形状であるため、形状磁気異方性により軟磁性体２１８の延出方向に磁化容易軸が向きやすくなる。よって、軟磁性体２１８に外部磁界が傾いて印加された際に、軟磁性体２１８を通過する磁界分布の不均一が生じることにより、各素子部２１２に印加される磁界の方向が固定磁性層の磁化方向２４７ａに対して傾いてしまい角度ずれが発生するおそれがある。また、軟磁性体２１８の延出方向の両端部において磁束が集中し易くなり、軟磁性体２１８の両端部近傍において素子部２１２に印加される磁界の角度ずれが大きくなるという課題が生じる。このように、磁気抵抗効果素子に印加される磁界の角度ずれが発生するとセンサ出力の直線性が低下し、測定誤差が発生してしまう。 However, since the soft magnetic body 218 has a rectangular shape extending in a direction orthogonal to the magnetization direction 247a of the pinned magnetic layer, the easy magnetization axis tends to be oriented in the extending direction of the soft magnetic body 218 due to shape magnetic anisotropy. . Therefore, when an external magnetic field is applied to the soft magnetic body 218 with an inclination, the distribution of the magnetic field passing through the soft magnetic body 218 is non-uniform, so that the direction of the magnetic field applied to each element unit 212 is fixed magnetic layer. There is a possibility that an angle deviation occurs with respect to the magnetization direction 247a. Further, the magnetic flux tends to concentrate at both ends in the extending direction of the soft magnetic body 218, and there arises a problem that the angular deviation of the magnetic field applied to the element portion 212 increases in the vicinity of both ends of the soft magnetic body 218. As described above, when the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element occurs, the linearity of the sensor output is lowered and a measurement error occurs.
本発明は、上記課題を解決して、外部磁界が傾いて印加された場合であっても、磁気抵抗効果素子に印加される磁界の角度ずれを抑制して、測定誤差を低減することが可能な磁気センサを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, and even when an external magnetic field is applied at an inclination, it is possible to suppress a measurement error by suppressing the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element. An object of the present invention is to provide a magnetic sensor.
本発明は、磁気抵抗効果素子と、軟磁性体とを有する磁気センサであって、前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化方向が変動する自由磁性層とを有して構成され、前記固定磁性層の磁化方向において、前記磁気抵抗効果素子を挟んで１対の前記軟磁性体が設けられており、平面視において、１対の前記軟磁性体の少なくとも一方の外縁は、前記磁気抵抗効果素子から離れる方向に向かって凸状の曲線部を有することを特徴とする。 The present invention relates to a magnetic sensor having a magnetoresistive effect element and a soft magnetic material, wherein the magnetoresistive effect element includes a fixed magnetic layer whose magnetization direction is fixed, and a free magnetic whose magnetization direction varies due to an external magnetic field. A pair of soft magnetic bodies in the magnetization direction of the pinned magnetic layer with the magnetoresistive element interposed therebetween, and the pair of soft magnetic bodies in a plan view. At least one of the outer edges has a curved portion convex toward the direction away from the magnetoresistive element.
これによれば、軟磁性体が、素子部から離れる方向に向かって凸状の滑らかな曲線部を有して構成されているため、軟磁性体が矩形状に形成された場合に比べて１軸形状異方性が小さくなり、軟磁性体を通過する磁界成分が均一化される。したがって、外部磁界が傾いて印加された場合であっても、１対の軟磁性体のいずれか一方を通って磁気抵抗効果素子に印加される磁界は、固定磁性層の磁化方向に対する角度ずれが抑制され、測定誤差を低減することができる。 According to this, since the soft magnetic body is configured to have a smooth curved portion convex toward the direction away from the element portion, the soft magnetic body is 1 in comparison with the case where the soft magnetic body is formed in a rectangular shape. The axial shape anisotropy is reduced, and the magnetic field component passing through the soft magnetic material is made uniform. Therefore, even when an external magnetic field is applied at an angle, the magnetic field applied to the magnetoresistive element through one of the pair of soft magnetic materials has an angular deviation with respect to the magnetization direction of the pinned magnetic layer. It is suppressed and measurement error can be reduced.
前記曲線部は、１対の前記軟磁性体のそれぞれに形成されており、前記磁気抵抗効果素子を挟んで互いに対称に形成されていることが好ましい。これによれば、一方の軟磁性体の方向から外部磁界が印加された場合と、他方の軟磁性体の方向から外部磁界が印加された場合とのいずれにおいても素子部に印加される磁界の角度ずれが抑制されるため、センサ出力の直線性を向上させて測定誤差を低減することができる。 The curved portion is preferably formed on each of the pair of soft magnetic bodies, and is formed symmetrically with respect to the magnetoresistive element. According to this, the magnetic field applied to the element portion is either the case where an external magnetic field is applied from the direction of one soft magnetic body or the case where an external magnetic field is applied from the direction of the other soft magnetic body. Since the angular deviation is suppressed, the linearity of the sensor output can be improved and the measurement error can be reduced.
１対の前記軟磁性体の外縁はそれぞれ、前記磁気抵抗効果素子に対向する側において互いに対向する直線部を有し、前記直線部は、前記固定磁性層の磁化方向に対して直交する方向に延びており、前記磁気抵抗効果素子は、１対の前記軟磁性体の前記直線部同士の間に配置されていることが好ましい。これによれば、外部磁界は一方の軟磁性体を通過して、直線部から略直交する方向に流出して他方の軟磁性体に進行するため、磁気抵抗効果素子に対して印加される外部磁界の角度ずれを確実に抑制することができる。 Each of the outer edges of the pair of soft magnetic bodies has linear portions facing each other on the side facing the magnetoresistive element, and the linear portions are in a direction perpendicular to the magnetization direction of the pinned magnetic layer. It is preferable that the magnetoresistive effect element is disposed between the straight portions of the pair of soft magnetic bodies. According to this, the external magnetic field passes through one soft magnetic body, flows out in a direction substantially orthogonal from the straight portion, and proceeds to the other soft magnetic body. The angular deviation of the magnetic field can be reliably suppressed.
前記曲線部は円弧状に形成されていることが好ましい。こうすれば、軟磁性体における磁界分布が確実に均一化され、磁気抵抗効果素子に印加される磁界の角度ずれを抑制することができる。 The curved portion is preferably formed in an arc shape. In this way, the magnetic field distribution in the soft magnetic material can be made uniform and the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element can be suppressed.
前記軟磁性体は、前記磁気抵抗効果素子側に位置する第１の部分と、前記第１の部分に対して前記磁気抵抗効果素子の反対側に位置する第２の部分とを有し、前記第１の部分は台形状または矩形状であり、前記第２の部分は前記第１の部分と連続して形成されており、前記第２の部分の外縁は前記曲線部を有することが好ましい。このような態様であっても、軟磁性体が凸状の曲線部を有しているため、軟磁性体の磁界分布が均一化され、磁気抵抗効果素子に印加される磁界の角度ずれを抑制することができる。 The soft magnetic body has a first portion located on the magnetoresistive effect element side, and a second portion located on the opposite side of the magnetoresistive effect element with respect to the first portion, It is preferable that the first portion has a trapezoidal shape or a rectangular shape, the second portion is formed continuously with the first portion, and an outer edge of the second portion has the curved portion. Even in such a mode, since the soft magnetic material has a convex curve portion, the magnetic field distribution of the soft magnetic material is made uniform, and the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive element is suppressed. can do.
１対の前記軟磁性体の間に、さらに矩形状軟磁性体が設けられており、前記矩形状軟磁性体は、前記固定磁性層の磁化方向に直交する方向に延出していることが好ましい。これによれば、矩形状軟磁性体を設けることにより、１対の軟磁性体の間の磁界の方向が矩形状軟磁性体の延出方向と直交する方向に向けられるため、１対の軟磁性体の間における磁界の角度ずれを確実に抑制することができる。 It is preferable that a rectangular soft magnetic body is further provided between the pair of soft magnetic bodies, and the rectangular soft magnetic body extends in a direction perpendicular to the magnetization direction of the pinned magnetic layer. . According to this, by providing the rectangular soft magnetic body, the direction of the magnetic field between the pair of soft magnetic bodies is directed in the direction orthogonal to the extending direction of the rectangular soft magnetic body. The angular deviation of the magnetic field between the magnetic bodies can be reliably suppressed.
１対の前記軟磁性体の間に複数の前記磁気抵抗効果素子が設けられ、複数の前記磁気抵抗効果素子が接続されてブリッジ回路が構成されており、隣り合う前記磁気抵抗効果素子同士の間に前記矩形状軟磁性体が配置されていることが好ましい。これによれば、１対の軟磁性体の間に複数の磁気抵抗効果素子が設けられているため、各磁気抵抗効果素子に印加される磁界の角度ばらつきを低減して、ブリッジ回路からの出力信号の測定誤差を抑制することができる。 A plurality of the magnetoresistive effect elements are provided between a pair of the soft magnetic bodies, and a plurality of the magnetoresistive effect elements are connected to form a bridge circuit. It is preferable that the rectangular soft magnetic material is disposed on the surface. According to this, since a plurality of magnetoresistive effect elements are provided between a pair of soft magnetic bodies, the angle variation of the magnetic field applied to each magnetoresistive effect element is reduced, and the output from the bridge circuit is reduced. Signal measurement errors can be suppressed.
前記磁気抵抗効果素子は複数の素子部を有し、複数の前記素子部は、それぞれ前記固定磁性層の磁化方向に対して直交する方向に延出するとともに、前記固定磁性層の磁化方向において互いに間隔を設けて配置されてミアンダ状に接続されており、隣り合う前記素子部同士の間に前記矩形状軟磁性体が配置されていることが好ましい。これによれば、磁気抵抗効果素子を構成する複数の素子部のそれぞれについて、印加される磁界の角度ずれを抑制して測定誤差を低減することができる。 The magnetoresistive element has a plurality of element portions, and each of the plurality of element portions extends in a direction perpendicular to the magnetization direction of the pinned magnetic layer and is mutually in the magnetization direction of the pinned magnetic layer. It is preferable that they are arranged at intervals and are connected in a meander shape, and the rectangular soft magnetic material is arranged between the adjacent element portions. According to this, the measurement error can be reduced by suppressing the angular deviation of the applied magnetic field for each of the plurality of element portions constituting the magnetoresistive effect element.
本発明の磁気センサによれば、外部磁界が傾いて印加された場合であっても、磁気抵抗効果素子に印加される磁界の角度ずれを抑制して、測定誤差を低減することが可能である。 According to the magnetic sensor of the present invention, even when an external magnetic field is applied at an inclination, it is possible to suppress a measurement error by suppressing the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element. .
以下、図面を参照して、本発明の磁気センサの具体的な実施形態について説明をする。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。 Hereinafter, specific embodiments of the magnetic sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the dimension of each drawing is changed and shown suitably.
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における磁気センサの平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの磁気センサの部分拡大断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view of the magnetic sensor according to the first embodiment. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the magnetic sensor as viewed from the direction of the arrow cut along the line II-II in FIG.
図１に示すように、本実施形態の磁気センサ１０は、複数の磁気抵抗効果素子２１〜２４と、１対の軟磁性体３１、３２とを有して構成される。図１に示すように、磁気抵抗効果素子２１〜２４は、基板１７の上にＹ１−Ｙ２方向に並んで配置されており、引出配線２５によって、複数の磁気抵抗効果素子２１〜２４と接続端子２６とが接続されている。 As shown in FIG. 1, the magnetic sensor 10 according to the present embodiment includes a plurality of magnetoresistive elements 21 to 24 and a pair of soft magnetic bodies 31 and 32. As shown in FIG. 1, the magnetoresistive effect elements 21 to 24 are arranged side by side in the Y1-Y2 direction on the substrate 17, and a plurality of magnetoresistive effect elements 21 to 24 and connection terminals are connected by lead wires 25. 26 is connected.
本実施形態において、各磁気抵抗効果素子２１〜２４に印加される磁界の方向を規制するために１対の軟磁性体３１、３２が設けられている。１対の軟磁性体３１、３２は、磁気抵抗効果素子２１〜２４をＹ１−Ｙ２方向に挟んで設けられている。また、Ｙ１−Ｙ２方向に隣り合う磁気抵抗効果素子２１〜２４同士の間には、矩形状軟磁性体３９が設けられている。 In the present embodiment, a pair of soft magnetic bodies 31 and 32 are provided to regulate the direction of the magnetic field applied to each of the magnetoresistive elements 21 to 24. The pair of soft magnetic bodies 31 and 32 are provided with the magnetoresistive elements 21 to 24 sandwiched in the Y1-Y2 direction. A rectangular soft magnetic body 39 is provided between the magnetoresistive elements 21 to 24 adjacent in the Y1-Y2 direction.
図２は、一方の軟磁性体３１の近傍における磁気センサ１０の部分拡大断面図である。図２に示すように、基板１７及び各磁気抵抗効果素子２１〜２４を覆って絶縁層１８が設けられており、１対の軟磁性体３１、３２（図２では、軟磁性体３１のみ示す）及び矩形状軟磁性体３９は、絶縁層１８の上に形成されている。絶縁層１８により、各軟磁性体３１、３２、３９と複数の磁気抵抗効果素子２１〜２４とが電気的に絶縁される。また、１対の軟磁性体３１、３２及び矩形状軟磁性体３９は、Ｙ１−Ｙ２方向において各磁気抵抗効果素子２１〜２４と間隔を設けて配置されている。 FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the magnetic sensor 10 in the vicinity of one soft magnetic body 31. As shown in FIG. 2, an insulating layer 18 is provided so as to cover the substrate 17 and the magnetoresistive elements 21 to 24, and a pair of soft magnetic bodies 31, 32 (in FIG. 2, only the soft magnetic body 31 is shown. ) And the rectangular soft magnetic body 39 are formed on the insulating layer 18. The insulating layer 18 electrically insulates the soft magnetic bodies 31, 32, 39 from the plurality of magnetoresistive elements 21 to 24. In addition, the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 and the rectangular soft magnetic body 39 are arranged at intervals from the magnetoresistive effect elements 21 to 24 in the Y1-Y2 direction.
図１に示すＹ１方向またはＹ２方向から外部磁界が磁気センサ１０に印加されると、１対の軟磁性体３１、３２及び矩形状軟磁性体３９を通って、各磁気抵抗効果素子２１〜２４に磁界が印加される。本実施形態の磁気センサ１０は、例えば、被測定電流から発生する磁界を検出して、被測定電流の電流値を測定するための電流センサとして用いられる。 When an external magnetic field is applied to the magnetic sensor 10 from the Y1 direction or the Y2 direction shown in FIG. 1, the magnetoresistive elements 21 to 24 pass through the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 and the rectangular soft magnetic body 39. A magnetic field is applied to. The magnetic sensor 10 of this embodiment is used, for example, as a current sensor for detecting a magnetic field generated from a measured current and measuring a current value of the measured current.
図３には本実施形態における磁気抵抗効果素子の平面図を示す。本実施形態において、磁気抵抗効果素子２１〜２４としてＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子が用いられる。図３に示すように、磁気抵抗効果素子２１は、磁気抵抗効果を発揮する素子部２７を有して構成される。素子部２７は、Ｘ１−Ｘ２方向に延出して形成されており、複数の素子部２７がＹ１−Ｙ２方向に間隔を有して配置されて、ミアンダ状に接続されている。なお図３では、１つの磁気抵抗効果素子２１について示しているが、他の磁気抵抗効果素子２２〜２４も同様の構成である。 FIG. 3 is a plan view of the magnetoresistive effect element according to this embodiment. In the present embodiment, a GMR (Giant Magneto Resistance) element is used as the magnetoresistive effect elements 21 to 24. As shown in FIG. 3, the magnetoresistive effect element 21 includes an element portion 27 that exhibits a magnetoresistive effect. The element portion 27 is formed to extend in the X1-X2 direction, and a plurality of element portions 27 are arranged at intervals in the Y1-Y2 direction and connected in a meander shape. In FIG. 3, only one magnetoresistive element 21 is shown, but the other magnetoresistive elements 22 to 24 have the same configuration.
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向から見たときの素子部２７の部分拡大断面図である。図４に示すように、素子部２７は、膜面内に印加される磁界を検出することができる磁気抵抗効果膜４３を有して構成される。磁気抵抗効果膜４３は、絶縁膜４２及びシード層４９を介してシリコン基板４１の上面に形成されている。磁気抵抗効果膜４３は、磁化方向が固定された固定磁性層４５と、外部磁界により磁化方向が変化する自由磁性層４７とを有し、図４に示すように、固定磁性層４５、非磁性層４６、自由磁性層４７の順に積層されている。また、自由磁性層４７の表面は保護膜４８で覆われている。 FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the element portion 27 as viewed from the direction of the arrow cut along the line IV-IV in FIG. As shown in FIG. 4, the element unit 27 includes a magnetoresistive film 43 that can detect a magnetic field applied in the film plane. The magnetoresistive film 43 is formed on the upper surface of the silicon substrate 41 with the insulating film 42 and the seed layer 49 interposed therebetween. The magnetoresistive film 43 has a fixed magnetic layer 45 whose magnetization direction is fixed, and a free magnetic layer 47 whose magnetization direction is changed by an external magnetic field. As shown in FIG. The layer 46 and the free magnetic layer 47 are laminated in this order. The surface of the free magnetic layer 47 is covered with a protective film 48.
本実施形態において、固定磁性層４５は第１の固定磁性層４５ｃ／非磁性結合層４５ｅ／第２の固定磁性層４５ｄからなる、いわゆるセルフピン型の積層構成となっている。第１の固定磁性層４５ｃがシード層４９と接しており、また、第２の固定磁性層４５ｄが非磁性層４６と接する。第１の固定磁性層４５ｃの磁化と第２の固定磁性層４５ｄの磁化とは、導電電子による間接的な交換相互作用（ＲＫＫＹ的相互作用）により１８０°異なる方向に向けられている。この場合、第２の固定磁性層４５ｄの磁化方向が、図３に示す固定磁性層の磁化方向４５ａとなる。磁気抵抗効果に寄与するのは、非磁性層４６を挟む自由磁性層４７と第２の固定磁性層４５ｄとの相対的な磁化方向の関係であるからである。 In the present embodiment, the pinned magnetic layer 45 has a so-called self-pinned laminated structure composed of a first pinned magnetic layer 45c / nonmagnetic coupling layer 45e / second pinned magnetic layer 45d. The first pinned magnetic layer 45 c is in contact with the seed layer 49, and the second pinned magnetic layer 45 d is in contact with the nonmagnetic layer 46. The magnetization of the first pinned magnetic layer 45c and the magnetization of the second pinned magnetic layer 45d are directed in directions different from each other by 180 ° by indirect exchange interaction (RKKY-like interaction) due to conductive electrons. In this case, the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 45d is the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer shown in FIG. The contribution to the magnetoresistive effect is due to the relative magnetization direction relationship between the free magnetic layer 47 and the second pinned magnetic layer 45d sandwiching the nonmagnetic layer 46.
本実施形態において、絶縁膜４２はシリコン基板４１を熱酸化したシリコン酸化膜であり、スパッタ法等で成膜したアルミナ膜、酸化膜等であってもよい。固定磁性層４５の第１の固定磁性層４５ｃと第２の固定磁性層４５ｄは、ＣｏＦｅ合金（コバルト鉄合金）などの軟磁性材料等で形成されている。非磁性結合層４５ｅは導電性のＲｕ等が用いられる。非磁性層４６は、Ｃｕ（銅）等である。自由磁性層４７は、保磁力が小さく透磁率が大きいＮｉＦｅ合金（ニッケル鉄合金）などの軟磁性材料が用いられる。また、本実施形態において自由磁性層４７を単層で示しているが、例えばＮｉＦｅ層とＣｏＦｅ層とを積層した構成とすることも可能である。保護膜４８は、Ｔａ（タンタル）等である。 In this embodiment, the insulating film 42 is a silicon oxide film obtained by thermally oxidizing the silicon substrate 41, and may be an alumina film, an oxide film, or the like formed by a sputtering method or the like. The first pinned magnetic layer 45c and the second pinned magnetic layer 45d of the pinned magnetic layer 45 are made of a soft magnetic material such as a CoFe alloy (cobalt iron alloy). The nonmagnetic coupling layer 45e is made of conductive Ru or the like. The nonmagnetic layer 46 is made of Cu (copper) or the like. The free magnetic layer 47 is made of a soft magnetic material such as a NiFe alloy (nickel iron alloy) having a small coercive force and a large magnetic permeability. Further, although the free magnetic layer 47 is shown as a single layer in the present embodiment, for example, a configuration in which a NiFe layer and a CoFe layer are stacked may be employed. The protective film 48 is Ta (tantalum) or the like.
図１及び図３には、固定磁性層の磁化方向４５ａと、自由磁性層の磁化方向４７ａとをそれぞれ矢印で模式的に示している。図３に示すように、固定磁性層の磁化方向４５ａは、素子部２７の延在方向と直交する方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に向けられている。また、自由磁性層の磁化方向４７ａは、外部磁界が印加されていない状態において、形状異方性により素子部２７の延在方向に向けられている。 1 and 3, the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer and the magnetization direction 47a of the free magnetic layer are schematically shown by arrows. As shown in FIG. 3, the magnetization direction 45 a of the pinned magnetic layer is directed in a direction (Y1-Y2 direction) orthogonal to the extending direction of the element portion 27. Further, the magnetization direction 47a of the free magnetic layer is directed in the extending direction of the element portion 27 due to shape anisotropy in a state where no external magnetic field is applied.
図１に示すように、磁気抵抗効果素子２１及び磁気抵抗効果素子２３の固定磁性層の磁化方向４５ａは、Ｙ２方向に向けられており、磁気抵抗効果素子２２及び磁気抵抗効果素子２４の固定磁性層の磁化方向４５ａは、逆方向のＹ１方向に向けられている。また、磁気抵抗効果素子２１〜２４の自由磁性層の磁化方向４７ａは、いずれもＸ１方向に向けられている。本実施形態において、各磁気抵抗効果素子２１〜２４の近傍にバイアス磁石２９が設けられており、バイアス磁石２９から発生する磁界の方向に自由磁性層の磁化方向４７ａが向けられている。図１及び図３に示すように、外部磁界が印加されていない状態において、固定磁性層の磁化方向４５ａと自由磁性層の磁化方向４７ａとは、互いに直交する方向に向けられている。 As shown in FIG. 1, the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layers of the magnetoresistive effect element 21 and the magnetoresistive effect element 23 is oriented in the Y2 direction, and the fixed magnetism of the magnetoresistive effect element 22 and the magnetoresistive effect element 24 is fixed. The magnetization direction 45a of the layer is oriented in the opposite Y1 direction. The magnetization directions 47a of the free magnetic layers of the magnetoresistive elements 21 to 24 are all oriented in the X1 direction. In the present embodiment, a bias magnet 29 is provided in the vicinity of each of the magnetoresistive elements 21 to 24, and the magnetization direction 47 a of the free magnetic layer is directed in the direction of the magnetic field generated from the bias magnet 29. As shown in FIGS. 1 and 3, the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer and the magnetization direction 47a of the free magnetic layer are oriented in directions orthogonal to each other when no external magnetic field is applied.
例えば磁気抵抗効果素子２１について、固定磁性層の磁化方向４５ａと同一方向（Ｙ２方向）に外部磁界が印加された場合には、自由磁性層の磁化方向４７ａが、外部磁界方向（Ｙ２方向）に変動して固定磁性層の磁化方向４５ａと平行に近づき、電気抵抗値が低下する。 For example, in the magnetoresistive effect element 21, when an external magnetic field is applied in the same direction (Y2 direction) as the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer, the magnetization direction 47a of the free magnetic layer is in the external magnetic field direction (Y2 direction). It fluctuates and approaches the parallel to the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer, and the electric resistance value decreases.
一方、固定磁性層の磁化方向４５ａと反対方向（Ｙ１方向）に外部磁界が印加された場合には、自由磁性層の磁化方向４７ａが、外部磁界方向（Ｙ１方向）に変動して固定磁性層の磁化方向４５ａと反平行に近づき、電気抵抗値が増大する。 On the other hand, when an external magnetic field is applied in a direction opposite to the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer (Y1 direction), the magnetization direction 47a of the free magnetic layer fluctuates in the external magnetic field direction (Y1 direction). Approaches the anti-parallel to the magnetization direction 45a, and the electrical resistance value increases.
図１に示すように、磁気抵抗効果素子２１〜２４は、引出配線２５により互いに接続されるとともに、接続端子２６に接続されておりフルブリッジ回路を構成している。図５は４つの磁気抵抗効果素子２１〜２４により構成されるフルブリッジ回路の回路図である。図５に示すように、磁気抵抗効果素子２１と磁気抵抗効果素子２２とは、入力端子（Ｖｄｄ）とグラウンド端子（ＧＮＤ）との間で直列接続されてハーフブリッジ回路５１を構成する。また、磁気抵抗効果素子２３と磁気抵抗効果素子２４とは、入力端子（Ｖｄｄ）とグラウンド端子（ＧＮＤ）との間で直列接続されてハーフブリッジ回路５２を構成する。２つのハーフブリッジ回路５１、５２が並列に接続されてフルブリッジ回路５３となっている。 As shown in FIG. 1, the magnetoresistive elements 21 to 24 are connected to each other by a lead wire 25 and are connected to a connection terminal 26 to constitute a full bridge circuit. FIG. 5 is a circuit diagram of a full bridge circuit composed of four magnetoresistive elements 21 to 24. As shown in FIG. 5, the magnetoresistive effect element 21 and the magnetoresistive effect element 22 are connected in series between an input terminal (V dd ) and a ground terminal (GND) to constitute a half bridge circuit 51. The magnetoresistive effect element 23 and the magnetoresistive effect element 24 are connected in series between the input terminal (V dd ) and the ground terminal (GND) to form a half bridge circuit 52. Two half-bridge circuits 51 and 52 are connected in parallel to form a full-bridge circuit 53.
そして、磁気抵抗効果素子２１と磁気抵抗効果素子２２との間の中点電位（Ｖ１）と、磁気抵抗効果素子２３と磁気抵抗効果素子２４との間の中点電位（Ｖ２）とが取り出される。２つの中点電位の差分（Ｖ２−Ｖ１）が、差動増幅器５４により増幅されて、磁気センサ１０の出力信号として外部回路（図示しない）に出力される。 Then, the midpoint potential between the magnetoresistive element 21 and magnetoresistive element 22 (V 1), the midpoint potential between the magnetoresistive element 23 and magnetoresistive element 24 (V 2) and is It is taken out. The difference (V 2 −V 1 ) between the two midpoint potentials is amplified by the differential amplifier 54 and output as an output signal of the magnetic sensor 10 to an external circuit (not shown).
本実施形態の磁気センサ１０において、図１に示すように、固定磁性層の磁化方向４５ａはＹ１方向またはＹ２方向に向けられており、各磁気抵抗効果素子２１〜２４に対してＹ１方向またはＹ２方向に印加される磁界を検出することができる。図１に示すように、固定磁性層の磁化方向４５ａ（Ｙ１−Ｙ２方向）において、各磁気抵抗効果素子２１〜２４を挟んで１対の軟磁性体３１、３２が設けられている。これにより、Ｙ１方向またはＹ２方向に印加された外部磁界は、軟磁性体３１または軟磁性体３２を通過する際に磁界の方向が規制されて各磁気抵抗効果素子２１〜２４に印加される。 In the magnetic sensor 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer is oriented in the Y1 direction or Y2 direction, and the Y1 direction or Y2 with respect to the magnetoresistive elements 21 to 24, respectively. A magnetic field applied in the direction can be detected. As shown in FIG. 1, in the magnetization direction 45a (Y1-Y2 direction) of the pinned magnetic layer, a pair of soft magnetic bodies 31, 32 are provided with the magnetoresistive elements 21-24 interposed therebetween. Thereby, when the external magnetic field applied in the Y1 direction or the Y2 direction passes through the soft magnetic body 31 or the soft magnetic body 32, the direction of the magnetic field is regulated and applied to each of the magnetoresistive effect elements 21 to 24.
本実施形態において、図１に示すように、１対の軟磁性体３１、３２の内、Ｙ１方向に位置する一方の軟磁性体３１は、各磁気抵抗効果素子２１〜２４から離れる方向（Ｙ１方向）に向かって凸状の曲線部３１ａを有して構成される。同様に、Ｙ２方向に位置する他方の軟磁性体３２は、各磁気抵抗効果素子２１〜２４から離れる方向（Ｙ２方向）に向かって凸状の曲線部３２ａを有して構成される。本実施形態において、図１に示すように、曲線部３１ａ、３２ａは、円弧状に形成されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, one soft magnetic body 31 located in the Y1 direction among the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 is separated from each magnetoresistive effect element 21 to 24 (Y1 Direction) and has a curved portion 31a that is convex. Similarly, the other soft magnetic body 32 located in the Y2 direction is configured to have a curved portion 32a that is convex toward the direction away from the magnetoresistive elements 21 to 24 (Y2 direction). In this embodiment, as shown in FIG. 1, the curved portions 31a and 32a are formed in an arc shape.
また、図１に示すように、１対の軟磁性体３１、３２は互いに対向する直線部３１ｂ、３２ｂをそれぞれ有し、直線部３１ｂ、３２ｂは、固定磁性層の磁化方向４５ａに対して直交する方向に延びている。そして、直線部３１ｂと曲線部３１ａとは連続して繋がって形成されて軟磁性体３１の外縁を構成し、同様に、軟磁性体３２においても直線部３２ｂと曲線部３２ａとが繋がって形成されている。各磁気抵抗効果素子２１〜２４は、軟磁性体３１の直線部３１ｂと軟磁性体３２の直線部３２ｂとの間に配置されている。 Further, as shown in FIG. 1, the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 have linear portions 31b and 32b that face each other, and the linear portions 31b and 32b are orthogonal to the magnetization direction 45a of the fixed magnetic layer. It extends in the direction to do. The linear portion 31b and the curved portion 31a are continuously connected to form the outer edge of the soft magnetic body 31. Similarly, in the soft magnetic body 32, the linear portion 32b and the curved portion 32a are connected to each other. Has been. Each of the magnetoresistive elements 21 to 24 is disposed between the straight portion 31 b of the soft magnetic body 31 and the straight portion 32 b of the soft magnetic body 32.
さらに、図１に示すように、１対の軟磁性体３１、３２の間に矩形状軟磁性体３９が設けられている。矩形状軟磁性体３９は、固定磁性層の磁化方向４５ａに直交する方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に延出し、隣り合う磁気抵抗効果素子２１〜２４同士の間に配置されている。図１に示すように、矩形状軟磁性体３９の外縁は、Ｘ１−Ｘ２方向に延出し、Ｙ１−Ｙ２方向に対向する直線部３９ａと直線部３９ｂとを有している。隣り合う軟磁性体３１と矩形状軟磁性体３９とにおいて、直線部３１ｂと直線部３９ａが互いに平行に形成されている。また、隣り合う軟磁性体３２と矩形状軟磁性体３９、及び隣り合う矩形状軟磁性体３９同士についても、直線部３２ｂ、直線部３９ａ、直線部３９ｂが互いに平行に形成されている。 Further, as shown in FIG. 1, a rectangular soft magnetic body 39 is provided between a pair of soft magnetic bodies 31 and 32. The rectangular soft magnetic body 39 extends in a direction (X1-X2 direction) orthogonal to the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer, and is disposed between adjacent magnetoresistive elements 21-24. As shown in FIG. 1, the outer edge of the rectangular soft magnetic body 39 has a linear portion 39a and a linear portion 39b that extend in the X1-X2 direction and face each other in the Y1-Y2 direction. In the adjacent soft magnetic body 31 and the rectangular soft magnetic body 39, the linear part 31b and the linear part 39a are formed in parallel with each other. In addition, the adjacent soft magnetic body 32, the rectangular soft magnetic body 39, and the adjacent rectangular soft magnetic bodies 39 are also formed in parallel with each other in a straight portion 32b, a straight portion 39a, and a straight portion 39b.
本実施形態において、１対の軟磁性体３１、３２及び矩形状軟磁性体３９として、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＳｉＢ、ＣｏＺｒＴｉ、ＣｏＺｒＮｂから選ばれた少なくとも１つの材料が含まれる軟磁性材料を用いることができる。 In the present embodiment, a soft magnetic material including at least one material selected from NiFe, CoFe, CoFeSiB, CoZrTi, and CoZrNb is used as the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 and the rectangular soft magnetic body 39. it can.
本実施形態において、例えば外部磁界がＹ１方向からＹ２方向に向かって磁気センサ１０に印加された場合、外部磁界は、一方の軟磁性体３１を通過して直線部３１ｂと略直交する方向に流出する。そして、軟磁性体３１から流出した磁界は、隣り合う各矩形状軟磁性体３９を通って他方の軟磁性体３２に向かって進行する。これにより、各磁気抵抗効果素子２１〜２４の固定磁性層の磁化方向４５ａと逆方向（Ｙ２方向）に磁界が印加される。外部磁界が１８０°反対方向に印加された場合には、各磁気抵抗効果素子２１〜２４の固定磁性層の磁化方向４５ａと逆方向（Ｙ２方向）に磁界が印加される。 In the present embodiment, for example, when an external magnetic field is applied to the magnetic sensor 10 from the Y1 direction to the Y2 direction, the external magnetic field passes through one soft magnetic body 31 and flows out in a direction substantially orthogonal to the linear portion 31b. To do. The magnetic field that has flowed out of the soft magnetic body 31 travels toward the other soft magnetic body 32 through the adjacent rectangular soft magnetic bodies 39. Thereby, a magnetic field is applied in the opposite direction (Y2 direction) to the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer of each of the magnetoresistive effect elements 21 to 24. When the external magnetic field is applied in the opposite direction of 180 °, the magnetic field is applied in the opposite direction (Y2 direction) to the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer of each of the magnetoresistive effect elements 21 to 24.
本実施形態において、１対の軟磁性体３１、３２に凸状の曲線部３１ａ、３２ａを形成することにより、図１２に示す第２の従来例の磁気センサ２１０のように、軟磁性体２１８が矩形状に形成された場合に比べて、軟磁性体３１、３２の１軸形状異方性が低減されるため、軟磁性体３１、３２を通過する磁界成分が均一化される。よって、外部磁界が傾いて印加された場合であっても、例えば一方の軟磁性体３１を通過した外部磁界は、直線部３１ｂと略直交する方向に流出して他方の軟磁性体３２に向かって進行する。したがって、軟磁性体３１、３２を通って磁気抵抗効果素子２１〜２４に印加される磁界は、固定磁性層の磁化方向４５ａに対する角度ずれが抑制され、測定誤差を低減することができる。 In the present embodiment, by forming convex curved portions 31a and 32a on a pair of soft magnetic bodies 31 and 32, the soft magnetic body 218 as in the second conventional magnetic sensor 210 shown in FIG. Since the uniaxial anisotropy of the soft magnetic bodies 31 and 32 is reduced compared to the case where the magnetic field components are formed in a rectangular shape, the magnetic field components passing through the soft magnetic bodies 31 and 32 are made uniform. Therefore, even when the external magnetic field is applied at an inclination, for example, the external magnetic field that has passed through one soft magnetic body 31 flows out in a direction substantially orthogonal to the straight portion 31 b and travels toward the other soft magnetic body 32. And proceed. Therefore, the magnetic field applied to the magnetoresistive effect elements 21 to 24 through the soft magnetic bodies 31 and 32 is suppressed from angular deviation with respect to the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer, and measurement errors can be reduced.
さらに、１対の軟磁性体３１、３２の間に矩形状軟磁性体３９が設けられており、矩形状軟磁性体３９は固定磁性層の磁化方向４５ａと略直交する方向に延出している。つまり、１対の軟磁性体３１、３２及び矩形状軟磁性体３９の直線部３１ｂ、３２ｂ、３９ａ、３９ｂが互いに平行に対向して配置されている。このため、１対の軟磁性体３１、３２の間における磁界の方向は、矩形状軟磁性体３９の延出する方向と直交する方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に向けられるため、１対の軟磁性体３１、３２の間における磁界の角度ずれが確実に抑制される。 Further, a rectangular soft magnetic body 39 is provided between the pair of soft magnetic bodies 31 and 32, and the rectangular soft magnetic body 39 extends in a direction substantially perpendicular to the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer. . That is, the straight portions 31b, 32b, 39a, 39b of the pair of soft magnetic bodies 31, 32 and the rectangular soft magnetic body 39 are arranged to face each other in parallel. For this reason, the direction of the magnetic field between the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 is directed in the direction (Y1-Y2 direction) orthogonal to the extending direction of the rectangular soft magnetic body 39, so The angular deviation of the magnetic field between the magnetic bodies 31 and 32 is reliably suppressed.
また、図１に示すように、軟磁性体３１、３２に凸状の曲線部３１ａ、３２ａを形成することにより、軟磁性体の幅寸法（Ｙ１−Ｙ２方向の寸法）が、Ｘ１方向の端部またはＸ２方向の端部に向かって徐々に小さくなって形成される。このため、軟磁性体３１、３２の端部に磁束が集中することを抑制して、軟磁性体３１、３２の長さ方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の端部近傍においても磁界分布が均一化される。よって、外部磁界の角度ずれを抑制することができる軟磁性体３１、３２の有効範囲を長くすることができ、磁気センサ１０の測定精度を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 1, by forming convex curved portions 31a and 32a on the soft magnetic bodies 31 and 32, the width dimension of the soft magnetic body (dimension in the Y1-Y2 direction) is the end in the X1 direction. It is formed to become gradually smaller toward the end portion in the X2 direction. Therefore, the magnetic field distribution is made uniform even in the vicinity of the end portions of the soft magnetic bodies 31 and 32 in the length direction (X1-X2 direction) by suppressing the magnetic flux from concentrating on the end portions of the soft magnetic bodies 31 and 32. Is done. Therefore, the effective range of the soft magnetic bodies 31 and 32 that can suppress the angular deviation of the external magnetic field can be lengthened, and the measurement accuracy of the magnetic sensor 10 can be improved.
本実施形態において、１対の軟磁性体３１、３２は、各磁気抵抗効果素子２１〜２４を挟んで互いに対称に形成されている。このため、例えば外部磁界がＹ１方向に印加する場合と、１８０°反対方向に外部磁界がＹ２方向に印加する場合とのいずれにおいても、磁気抵抗効果素子２１〜２４に印加される磁界の角度ずれを抑制することができる。したがって、外部磁界が基板１７面内においてＹ１−Ｙ２方向から傾いて印加された場合であっても、センサ出力の直線性が低下すること抑制して、測定誤差を低減することができる。 In the present embodiment, the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 are formed symmetrically with respect to each of the magnetoresistive elements 21 to 24. Therefore, for example, when the external magnetic field is applied in the Y1 direction and when the external magnetic field is applied in the Y2 direction in the opposite direction of 180 °, the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect elements 21 to 24 is increased. Can be suppressed. Therefore, even when the external magnetic field is applied in the direction of the Y1-Y2 direction in the plane of the substrate 17, the linearity of the sensor output can be suppressed and the measurement error can be reduced.
本実施形態において、曲線部３１ａ、３２ａは一定の曲率半径を有して円弧状に形成されており、これにより、１対の軟磁性体３１、３２における磁界分布が均一化され、磁気抵抗効果素子２１〜２４に印加される磁界の角度ずれを抑制することができる。曲線部３１ａ、３２ａは円弧状に限定されないが、磁界分布を均一化するために、軟磁性体３１の外側の外縁（Ｙ１方向の外縁）及び軟磁性体３２の外側の外縁（Ｙ２方向の外縁）において鋭角に突出する部分を設けずに、なだらかに変化するように形成されることが好ましい。 In the present embodiment, the curved portions 31a and 32a have a constant radius of curvature and are formed in an arc shape, whereby the magnetic field distribution in the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 is made uniform, and the magnetoresistive effect The angular deviation of the magnetic field applied to the elements 21 to 24 can be suppressed. The curved portions 31a and 32a are not limited to arc shapes, but in order to make the magnetic field distribution uniform, the outer edge of the soft magnetic body 31 (the outer edge in the Y1 direction) and the outer edge of the soft magnetic body 32 (the outer edge in the Y2 direction) It is preferable that the film is formed so as to change smoothly without providing a portion projecting at an acute angle.
１対の軟磁性体３１、３２の外縁形状は、図１に示すものに限定されず、適宜変形することができる。また、４つの磁気抵抗効果素子２１〜２４の配置についても変更可能であり、例えば、磁気抵抗効果素子２１〜２４のそれぞれについて１対の軟磁性体３１、３２を設けても良い。 The outer edge shape of the pair of soft magnetic bodies 31 and 32 is not limited to that shown in FIG. 1 and can be appropriately modified. The arrangement of the four magnetoresistive elements 21 to 24 can be changed. For example, a pair of soft magnetic bodies 31 and 32 may be provided for each of the magnetoresistive elements 21 to 24.
＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態における磁気センサの平面図である。本実施形態は、１対の軟磁性体３３、３４の外縁の形状が異なっている。図６に示すように、一方の軟磁性体３３は、磁気抵抗効果素子２１〜２４側に位置する第１の部分３３ｃと、第１の部分３３ｃに対して磁気抵抗効果素子２１〜２４の反対側に位置する第２の部分３３ｄとを有する。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a plan view of the magnetic sensor according to the second embodiment. In this embodiment, the shape of the outer edge of the pair of soft magnetic bodies 33 and 34 is different. As shown in FIG. 6, one soft magnetic body 33 includes a first portion 33 c positioned on the magnetoresistive effect elements 21 to 24 side and the opposite of the magnetoresistive effect elements 21 to 24 with respect to the first portion 33 c. And a second portion 33d located on the side.
本実施形態において、一方の軟磁性体３３の第１の部分３３ｃは台形状であり、磁気抵抗効果素子２４に近づくにしたがってＸ１−Ｘ２方向の寸法が小さくなるように形成されている。第１の部分３３ｃの磁気抵抗効果素子２４に臨む外縁が直線部３３ｂである。第２の部分３３ｄは第１の部分３３ｃと連続して形成されており、第２の部分３３ｄの外縁は磁気抵抗効果素子２４から離れる方向に向かって凸状の曲線部３３ａを有する。また、他方の軟磁性体３４についても、同様に、第１の部分３４ｃと第２の部分３４ｄとを有して構成され、１対の軟磁性体３３、３４は互いに対称に形成されている。 In the present embodiment, the first portion 33c of one soft magnetic body 33 has a trapezoidal shape and is formed so that the dimension in the X1-X2 direction decreases as the magnetoresistive effect element 24 is approached. The outer edge of the first portion 33c facing the magnetoresistive effect element 24 is a straight portion 33b. The second portion 33 d is formed continuously with the first portion 33 c, and the outer edge of the second portion 33 d has a curved portion 33 a that is convex in the direction away from the magnetoresistive element 24. Similarly, the other soft magnetic body 34 includes a first portion 34c and a second portion 34d, and the pair of soft magnetic bodies 33 and 34 are formed symmetrically to each other. .
このような態様であっても、１対の軟磁性体３３、３４が凸状の曲線部３３ａ、３４ａを有しているため、１軸方向の形状異方性が低減される。よって、Ｙ１−Ｙ２方向から磁界が傾いて印加された場合であっても、軟磁性体３３、３４の磁界分布が均一化され、磁気抵抗効果素子２１〜２４に印加される外部磁界の角度ずれを確実に抑制することができる。また、台形状の第１の部分３３ｃ、３４ｃを形成することにより、直線部３３ｂの両端部近傍における磁界の集中を抑制して、角度ずれを低減することができる。なお、本実施形態において、第１の部分３３ｃ、３４ｃを台形状としたが、例えば矩形状など他の形状に変更することもできる。 Even in such a mode, since the pair of soft magnetic bodies 33 and 34 have the convex curved portions 33a and 34a, the shape anisotropy in the uniaxial direction is reduced. Therefore, even when the magnetic field is applied with an inclination from the Y1-Y2 direction, the magnetic field distribution of the soft magnetic bodies 33, 34 is made uniform, and the angular deviation of the external magnetic field applied to the magnetoresistive effect elements 21-24. Can be reliably suppressed. Further, by forming the trapezoidal first portions 33c and 34c, the concentration of the magnetic field in the vicinity of both end portions of the linear portion 33b can be suppressed, and the angular deviation can be reduced. In the present embodiment, the first portions 33c and 34c are trapezoidal, but may be changed to other shapes such as a rectangular shape.
＜第３の実施形態＞
図７は、第３の実施形態の磁気センサの平面図である。本実施形態の磁気センサ１２は、Ｙ１−Ｙ２方向に並んで設けられた磁気抵抗効果素子２１〜２４を、１対の軟磁性体３５、３６がＸ１−Ｘ２方向に挟んでいる点で異なる。本実施形態において、各磁気抵抗効果素子２１〜２４の固定磁性層の磁化方向４５ａはＸ１方向またはＸ２方向に向けられており、また、自由磁性層の磁化方向４７ａはＹ１方向またはＹ２方向に向けられている。
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a plan view of the magnetic sensor of the third embodiment. The magnetic sensor 12 of this embodiment is different in that a pair of soft magnetic bodies 35 and 36 sandwich a magnetoresistive effect element 21 to 24 provided side by side in the Y1-Y2 direction in the X1-X2 direction. In the present embodiment, the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer of each of the magnetoresistive elements 21 to 24 is directed to the X1 direction or the X2 direction, and the magnetization direction 47a of the free magnetic layer is directed to the Y1 direction or the Y2 direction. It has been.
本実施形態においても、１対の軟磁性体３５、３６はそれぞれ、磁気抵抗効果素子２１〜２４から離れる方向（Ｘ１方向またはＸ２方向）に凸状の曲線部３５ａ、３６ａが形成されている。図７に示すように、曲線部３５ａ、３６ａは楕円状に形成されている。また、１対の軟磁性体３５、３６の外縁には、直線部３５ｂ、３６ｂがそれぞれ形成されており、直線部３５ｂと直線部３６ｂとは互いに対向して形成されている。 Also in the present embodiment, the pair of soft magnetic bodies 35 and 36 have convex curved portions 35a and 36a formed in directions away from the magnetoresistive elements 21 to 24 (X1 direction or X2 direction), respectively. As shown in FIG. 7, the curved portions 35a and 36a are formed in an elliptical shape. Further, straight portions 35b and 36b are formed on the outer edges of the pair of soft magnetic bodies 35 and 36, respectively, and the straight portion 35b and the straight portion 36b are formed to face each other.
外部磁界がＸ１方向またはＸ２方向に傾いて印加された場合であっても、１対の軟磁性体３５、３６の外縁にそれぞれ曲線部３５ａ、３６ａが形成されているため、軟磁性体３５、３６を通過する磁界成分が均一化される。よって、磁気抵抗効果素子２１〜２４に印加される磁界の角度ずれが抑制され、測定誤差を低減することができる。 Even when the external magnetic field is applied in the direction of X1 or X2, the curved portions 35a and 36a are formed at the outer edges of the pair of soft magnetic bodies 35 and 36, respectively. The magnetic field component passing through 36 is made uniform. Therefore, the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive elements 21 to 24 is suppressed, and the measurement error can be reduced.
図７に示すように、１対の軟磁性体３５、３６の間に複数の磁気抵抗効果素子２１〜２４が設けられているが、これに限定されず、例えば磁気抵抗効果素子２１〜２４のそれぞれに１対の軟磁性体を設けることもできる。 As shown in FIG. 7, a plurality of magnetoresistive elements 21 to 24 are provided between the pair of soft magnetic bodies 35 and 36, but the present invention is not limited to this. For example, the magnetoresistive elements 21 to 24 A pair of soft magnetic bodies can be provided for each.
＜第４の実施形態＞
第１の実施形態から第３の実施形態の磁気センサ１０〜１２では、各磁気抵抗効果素子２１〜２４を挟んで１対の軟磁性体３１〜３６または矩形状軟磁性体３９が配置されているが、各磁気抵抗効果素子２１〜２４を構成する素子部２７を挟んで軟磁性体を設けても良い。
<Fourth Embodiment>
In the magnetic sensors 10 to 12 of the first embodiment to the third embodiment, a pair of soft magnetic bodies 31 to 36 or a rectangular soft magnetic body 39 is disposed across the magnetoresistive elements 21 to 24. However, a soft magnetic material may be provided with the element portions 27 constituting the magnetoresistive effect elements 21 to 24 interposed therebetween.
図８は、第４の実施形態の磁気センサ１３の平面図である。図８は、磁気センサ１３を構成する磁気抵抗効果素子２１について拡大して示している。図８に示すように、複数の素子部２７ａ〜２７ｄがＸ１−Ｘ２方向に延出するとともに、Ｙ１−Ｙ２方向に間隔を設けて配列されている。複数の素子部２７ａ〜２７ｄは配線部２８によってミアンダ状に接続される。 FIG. 8 is a plan view of the magnetic sensor 13 of the fourth embodiment. FIG. 8 shows an enlarged view of the magnetoresistive element 21 constituting the magnetic sensor 13. As shown in FIG. 8, the plurality of element portions 27a to 27d extend in the X1-X2 direction and are arranged at intervals in the Y1-Y2 direction. The plurality of element portions 27 a to 27 d are connected in a meander shape by the wiring portion 28.
図８に示すように、本実施形態において、磁気抵抗効果素子２１を挟んで１対の軟磁性体３７、３８が設けられるとともに、隣り合う素子部２７ａ〜２７ｄ同士の間に矩形状軟磁性体３９が配置されている。各矩形状軟磁性体３９は、素子部２７ａ〜２７ｄの延出方向と同じ方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に延出して形成されている。 As shown in FIG. 8, in this embodiment, a pair of soft magnetic bodies 37 and 38 are provided with the magnetoresistive effect element 21 interposed therebetween, and a rectangular soft magnetic body is provided between adjacent element portions 27a to 27d. 39 is arranged. Each rectangular soft magnetic body 39 is formed to extend in the same direction (X1-X2 direction) as the extending direction of the element portions 27a to 27d.
このように、１対の軟磁性体３７、３８及び矩形状軟磁性体３９を設けることにより、外部磁界の角度がＹ１−Ｙ２方向に対して傾いて印加された場合であっても、１対の軟磁性体３７、３８に曲線部３７ａ、３８ａが形成されているため、磁気抵抗効果素子２１に印加される磁界の角度ずれが抑制される。また、素子部２７ａ〜２７ｄの間に矩形状軟磁性体３９を設けることにより、各素子部２７ａ〜２７ｄのそれぞれに印加される磁界の角度ずれを確実に抑制することができる。 Thus, by providing the pair of soft magnetic bodies 37 and 38 and the rectangular soft magnetic body 39, even when the external magnetic field is applied at an angle with respect to the Y1-Y2 direction, Since the curved portions 37 a and 38 a are formed in the soft magnetic bodies 37 and 38, the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element 21 is suppressed. Further, by providing the rectangular soft magnetic body 39 between the element portions 27a to 27d, the angular deviation of the magnetic field applied to each of the element portions 27a to 27d can be reliably suppressed.
＜実施例＞
図９は、実施例の磁気センサ及び比較例の磁気センサの平面図である。図９（ａ）は第１の実施例の磁気センサを示す平面図であり、図９（ｂ）は第２の実施例の磁気センサを示す平面図である。図９（ｃ）は第１の比較例の磁気センサを示す平面図であり、図９（ｄ）は第２の比較例の磁気センサを示す平面図である。なお、本実施例の磁気センサ１４、１５及び比較例の磁気センサ１１１、１１２では、分かり易くするために磁気抵抗効果素子２１をそれぞれ一つの素子部２７で構成している。
<Example>
FIG. 9 is a plan view of the magnetic sensor of the example and the magnetic sensor of the comparative example. FIG. 9A is a plan view showing the magnetic sensor of the first embodiment, and FIG. 9B is a plan view showing the magnetic sensor of the second embodiment. FIG. 9C is a plan view showing the magnetic sensor of the first comparative example, and FIG. 9D is a plan view showing the magnetic sensor of the second comparative example. In the magnetic sensors 14 and 15 of the present embodiment and the magnetic sensors 111 and 112 of the comparative example, each of the magnetoresistive effect elements 21 is composed of one element portion 27 for easy understanding.
図９（ａ）に示す第１の実施例の磁気センサ１４は、第１の実施形態と同様の１対の軟磁性体３１、３２を用いている。曲線部３１ａ、３２ａは、いずれも曲率半径が約１０００μｍで形成されている。また、図９（ｂ）に示す第２の実施例の磁気センサ１５は、第２の実施形態と同様の１対の軟磁性体３３、３４を用いている。図９（ｂ）に示すように１対の軟磁性体３３、３４はそれぞれ、台形状の第１の部分３３ｃ、３４ｃと、第２の部分３３ｄ、３４ｄとを有し、第２の部分３３ｄ、３４ｄの外縁は、それぞれ曲線部３３ａ、３４ａを備える。曲線部３３ａ、３４ａは、曲率半径が約１０００μｍで形成されており、また、直線部３３ｂ、３４ｂは約８００μｍである。 The magnetic sensor 14 of the first example shown in FIG. 9A uses a pair of soft magnetic bodies 31 and 32 similar to those of the first embodiment. The curved portions 31a and 32a are each formed with a radius of curvature of about 1000 μm. Also, the magnetic sensor 15 of the second example shown in FIG. 9B uses a pair of soft magnetic bodies 33 and 34 similar to those of the second embodiment. As shown in FIG. 9B, each of the pair of soft magnetic bodies 33 and 34 includes trapezoidal first portions 33c and 34c and second portions 33d and 34d, and the second portion 33d. , 34d have curved portions 33a, 34a, respectively. The curved portions 33a and 34a are formed with a radius of curvature of about 1000 μm, and the straight portions 33b and 34b are about 800 μm.
図９（ｃ）に示す第１の比較例の磁気センサ１１１は、１対の軟磁性体１３１、１３２がそれぞれ矩形状に形成されており、Ｙ１−Ｙ２方向の長さ寸法が約８００μｍであり、Ｘ１−Ｘ２方向の幅寸法が約２００μｍである。また、図９（ｄ）に示す第２の比較例の磁気センサ１１２は、１対の軟磁性体１３３、１３４が台形状に形成されている。１対の軟磁性体１３３、１３４は、図９（ｂ）に示す軟磁性体３３、３４から第２の部分３３ｄ、３４ｄを除いた構成となっている。１対の軟磁性体１３３、１３４の対向する直線部１３３ｂ、１３４ｂの長さは約８００μｍである。 In the magnetic sensor 111 of the first comparative example shown in FIG. 9C, a pair of soft magnetic bodies 131 and 132 are formed in a rectangular shape, and the length dimension in the Y1-Y2 direction is about 800 μm. , The width dimension in the X1-X2 direction is about 200 μm. In addition, the magnetic sensor 112 of the second comparative example shown in FIG. 9D has a pair of soft magnetic bodies 133 and 134 formed in a trapezoidal shape. The pair of soft magnetic bodies 133 and 134 are configured by removing the second portions 33d and 34d from the soft magnetic bodies 33 and 34 shown in FIG. 9B. The length of the opposing linear portions 133b and 134b of the pair of soft magnetic bodies 133 and 134 is about 800 μm.
図１０は、外部磁界の角度がずれた状態で印加された場合における、磁気抵抗効果素子に印加する磁界の角度ずれの分布のシミュレーション結果のグラフを示す。図１０（ａ）は１対の軟磁性体の間隔が５０μｍ、図１０（ｂ）は１対の軟磁性体の間隔が１００μｍ、図１０（ｃ）は１対の軟磁性体の間隔が２００μｍの場合の角度ずれのシミュレーション結果である。図１０各図は、外部磁界を固定磁性層の磁化方向４５ａから−２０°傾けて印加した場合において、磁気抵抗効果素子２１に印加される磁界の角度を示している。図９に示すように１対の軟磁性体の互いに対向する直線部の長さをＬとしたときに、図１０各図は、直線部における長さ方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の位置を横軸として示している。 FIG. 10 is a graph showing a simulation result of the distribution of the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element when the external magnetic field is applied with the angular deviation. FIG. 10A shows the distance between the pair of soft magnetic bodies 50 μm, FIG. 10B shows the distance between the pair of soft magnetic bodies 100 μm, and FIG. 10C shows the distance between the pair of soft magnetic bodies 200 μm. It is a simulation result of angle deviation in the case of. 10 shows the angle of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element 21 when an external magnetic field is applied with an inclination of −20 ° from the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer. As shown in FIG. 9, when the length of the linear portions facing each other in a pair of soft magnetic materials is L, each drawing in FIG. 10 shows the position in the length direction (Y1-Y2 direction) in the linear portion. Shown as axis.
図１０（ａ）に示すように、第１の実施例の磁気センサ１４及び第２の実施例の磁気センサ１５は、第１の比較例の磁気センサ１１１及び第２の比較例の磁気センサ１１２に比べて、１対の軟磁性体の長さ方向の全範囲において、磁界の角度ずれが低減されている。第１の実施例及び第２の実施例は、外部磁界が−２０°傾いて印加された場合であっても、磁気抵抗効果素子２１に印加される磁界の角度ずれを−０．４°程度まで抑制することができる。また、１対の軟磁性体の長さ方向の端部に向かうにしたがって角度ずれが大きくなる傾向を示すが、第１の実施例及び第２の実施例は、第１の比較例及び第２の比較例に比べて、広い範囲で角度ずれを低減することができ、１対の軟磁性体の有効範囲を拡大できることが示された。 As shown in FIG. 10A, the magnetic sensor 14 of the first example and the magnetic sensor 15 of the second example are the magnetic sensor 111 of the first comparative example and the magnetic sensor 112 of the second comparative example. In comparison with the above, the angular deviation of the magnetic field is reduced in the entire range in the length direction of the pair of soft magnetic bodies. In the first and second embodiments, even when the external magnetic field is applied with an inclination of −20 °, the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive element 21 is about −0.4 °. Can be suppressed. In addition, the angle deviation tends to increase toward the end portions in the length direction of the pair of soft magnetic bodies. The first and second examples are the first comparative example and the second comparative example. Compared to the comparative example, it was shown that the angular deviation can be reduced over a wide range, and the effective range of the pair of soft magnetic bodies can be expanded.
また、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、１対の軟磁性体同士の間隔を大きくするにしたがって、磁気抵抗効果素子２１に印加される磁界の角度ずれが大きくなる傾向を示す。第１の実施例の磁気センサ１４及び第２の実施例の磁気センサ１５は、いずれの場合においても第１の比較例及び第２の比較例に比べて角度ずれを抑制することが可能である。 Further, as shown in FIGS. 10B and 10C, the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element 21 tends to increase as the distance between the pair of soft magnetic bodies increases. Indicates. In any case, the magnetic sensor 14 of the first embodiment and the magnetic sensor 15 of the second embodiment can suppress the angular deviation as compared with the first comparative example and the second comparative example. .
以上のように、本実施例の磁気センサ１４、１５は、１対の軟磁性体３１〜３４にそれぞれ磁気抵抗効果素子２１から離れる方向に凸状の曲線部３１ａ〜３４ａを設けることにより、外部磁界の角度が−２０°傾いて印加された場合であっても、磁気抵抗効果素子２１に印加される磁界の角度ずれを抑制できることが示された。 As described above, the magnetic sensors 14 and 15 of the present embodiment are provided with the curved portions 31a to 34a that are convex in the direction away from the magnetoresistive element 21 in the pair of soft magnetic bodies 31 to 34, respectively. It was shown that even when the magnetic field angle is applied with an inclination of −20 °, the angular deviation of the magnetic field applied to the magnetoresistive element 21 can be suppressed.
図１１は、第３の実施例における、各素子部に印加される磁界の角度ずれの分布を示すシミュレーション結果のグラフである。第３の実施例の磁気センサは、図８に示す第４の実施形態の磁気センサ１３と同様の構成である。図８に示すように、本実施例の磁気センサ１３は、磁気抵抗効果素子２１を挟む１対の軟磁性体３６、３７に加えて、磁気抵抗効果素子２１を構成する各素子部２７ａ〜２７ｄの間に矩形状軟磁性体３９が設けられている。図１１は、外部磁界が固定磁性層の磁化方向４５ａから−２０°傾いて印加されたときの、各素子部２７ａ〜２７ｄに印加される磁界の角度ずれの分布を示している。また、図１１にグラフには、比較のために第１の比較例の磁気センサ１１１の結果を同時に示している。 FIG. 11 is a graph of a simulation result showing the distribution of the angular deviation of the magnetic field applied to each element unit in the third example. The magnetic sensor of the third example has the same configuration as the magnetic sensor 13 of the fourth embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 8, the magnetic sensor 13 of the present embodiment includes element portions 27 a to 27 d constituting the magnetoresistive effect element 21 in addition to the pair of soft magnetic bodies 36 and 37 that sandwich the magnetoresistive effect element 21. Between them, a rectangular soft magnetic body 39 is provided. FIG. 11 shows a distribution of angular deviations of the magnetic fields applied to the element units 27a to 27d when an external magnetic field is applied with an inclination of −20 ° from the magnetization direction 45a of the pinned magnetic layer. Further, the graph of FIG. 11 simultaneously shows the results of the magnetic sensor 111 of the first comparative example for comparison.
図１１に示すように、複数の素子部２７ａ〜２７ｄのいずれにおいても、１対の軟磁性体の長さ方向の位置が−２００μｍ〜＋２００μｍの範囲において、磁界の角度ずれが０．３°〜０．４°程度に低減されている。長さ方向の位置が−３００μｍ〜＋３００μｍの広い範囲においても、角度ずれが０．５°〜０．６°程度に抑制されている。また、素子部２７ａ〜２７ｄごとの角度ずれのばらつきも小さい。 As shown in FIG. 11, in any of the plurality of element portions 27a to 27d, when the position in the length direction of the pair of soft magnetic bodies is in the range of −200 μm to +200 μm, the magnetic field angular deviation is 0.3 ° to It is reduced to about 0.4 °. Even in the wide range of the position in the length direction from −300 μm to +300 μm, the angular deviation is suppressed to about 0.5 ° to 0.6 °. Further, the variation in angular deviation between the element portions 27a to 27d is small.
以上のように、磁気抵抗効果素子２１が複数の素子部２７ａ〜２７ｄを有して構成される場合においても、図８に示すように、凸状の曲線部３７ａ、３８ａを有する１対の軟磁性体３７、３８と、素子部２７ａ〜２７ｄの間に位置する矩形状軟磁性体３９とを設けることにより、各素子部２７ａ〜２７ｄに印加される磁界の角度ずれが抑制され、磁気センサの測定誤差を低減することが可能である。 As described above, even when the magnetoresistive effect element 21 includes a plurality of element portions 27a to 27d, as shown in FIG. 8, a pair of soft curves having convex curve portions 37a and 38a. By providing the magnetic bodies 37 and 38 and the rectangular soft magnetic body 39 positioned between the element portions 27a to 27d, the angular deviation of the magnetic field applied to each of the element portions 27a to 27d is suppressed, and the magnetic sensor Measurement errors can be reduced.
１０〜１５ 磁気センサ
１７ 基板
１８ 絶縁層
２１〜２４ 磁気抵抗効果素子
２５ 引出配線
２７、２７ａ〜２７ｄ 素子部
２９ バイアス磁石
３１〜３６ 軟磁性体
３１ａ〜３６ａ 曲線部
３１ｂ〜３６ｂ 直線部
３３ｃ、３４ｃ 第１の部分
３３ｄ、３４ｄ 第２の部分
３９ 矩形状軟磁性体
４３ 磁気抵抗効果膜
４５ 固定磁性層
４５ａ 固定磁性層の磁化方向
４５ｃ 第１の固定磁性層
４５ｄ 第２の固定磁性層
４６ 非磁性層
４７ 自由磁性層
４７ａ 自由磁性層の磁化方向
５１、５２ ハーフブリッジ回路
５３ フルブリッジ回路
10 to 15 Magnetic sensor 17 Substrate 18 Insulating layer 21 to 24 Magnetoresistive element 25 Lead wire 27, 27a to 27d Element part 29 Bias magnet 31 to 36 Soft magnetic material 31a to 36a Curved part 31b to 36b Linear part 33c, 34c First 1 part 33d, 34d 2nd part 39 rectangular soft magnetic material 43 magnetoresistive film 45 pinned magnetic layer 45a magnetization direction of pinned magnetic layer 45c first pinned magnetic layer 45d second pinned magnetic layer 46 nonmagnetic layer 47 Free magnetic layer 47a Magnetization direction of free magnetic layer 51, 52 Half bridge circuit 53 Full bridge circuit
Claims (8)
前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化方向が変動する自由磁性層とを有して構成され、
前記固定磁性層の磁化方向において、前記磁気抵抗効果素子を挟んで１対の前記軟磁性体が設けられており、平面視において、１対の前記軟磁性体の少なくとも一方の外縁は、前記磁気抵抗効果素子から離れる方向に向かって凸状の曲線部を有することを特徴とする磁気センサ。 A magnetic sensor having a magnetoresistive element and a soft magnetic material,
The magnetoresistive effect element includes a fixed magnetic layer whose magnetization direction is fixed, and a free magnetic layer whose magnetization direction varies due to an external magnetic field,
In the magnetization direction of the pinned magnetic layer, a pair of soft magnetic bodies are provided across the magnetoresistive element, and at least one outer edge of the pair of soft magnetic bodies in the plan view A magnetic sensor having a convex curve portion in a direction away from a resistance effect element.
前記磁気抵抗効果素子は、１対の前記軟磁性体の前記直線部同士の間に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気センサ。 Each of the outer edges of the pair of soft magnetic bodies has linear portions facing each other on the side facing the magnetoresistive element, and the linear portions are in a direction perpendicular to the magnetization direction of the pinned magnetic layer. Extended,
The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetoresistive element is disposed between the straight portions of the pair of soft magnetic bodies.
前記第１の部分は台形状又は矩形状であり、前記第２の部分は前記第１の部分と連続して形成されており、前記第２の部分の外縁は前記曲線部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気センサ。 The soft magnetic body has a first portion located on the magnetoresistive effect element side, and a second portion located on the opposite side of the magnetoresistive effect element with respect to the first portion,
The first portion is trapezoidal or rectangular, the second portion is formed continuously with the first portion, and the outer edge of the second portion has the curved portion. The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 4.
隣り合う前記磁気抵抗効果素子同士の間に前記矩形状軟磁性体が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ。 A plurality of the magnetoresistive effect elements are provided between the pair of soft magnetic bodies, and a plurality of the magnetoresistive effect elements are connected to form a bridge circuit,
The magnetic sensor according to claim 6, wherein the rectangular soft magnetic material is disposed between the adjacent magnetoresistive elements.
複数の前記素子部は、それぞれ前記固定磁性層の磁化方向に対して直交する方向に延出するとともに、前記固定磁性層の磁化方向において互いに間隔を設けて配置されてミアンダ状に接続されており、
隣り合う前記素子部同士の間に前記矩形状軟磁性体が配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の磁気センサ。 The magnetoresistive effect element has a plurality of element portions,
The plurality of element portions each extend in a direction orthogonal to the magnetization direction of the pinned magnetic layer, and are arranged at intervals in the magnetization direction of the pinned magnetic layer and connected in a meander shape. ,
The magnetic sensor according to claim 6, wherein the rectangular soft magnetic body is disposed between the adjacent element portions.
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