JP2018017717A

JP2018017717A - Sensor unit

Info

Publication number: JP2018017717A
Application number: JP2017000854A
Authority: JP
Inventors: 上田　国博; Kunihiro Ueda; 国博上田; 善光和田; Yoshimitsu Wada; 啓平林; Hiroshi Hirabayashi; 和真山脇; Kazuma Yamawaki; 剛梅原; Takeshi Umehara
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2037-01-06
Also published as: JP2018185331A; JP6563564B2; JP6370412B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor unit superior in detection accuracy.SOLUTION: A sensor unit 1A comprises: a substrate 10 that has a substantially rectangular plane-shape including a first side 11 and second side 12 substantially orthogonal to each other; and a plurality of first sensors 31, 32 and 33 that is provided on the substrate 10, is substantially parallel with the first side 11, and is lined on a first axis J1 passing through a center position of the substrate 10. One of the plurality of first sensors is a center position sensor 32 provided at the center position of the substrate 10, and the remaining first sensors 31 and 33 are point symmetrically or line symmetrically provided with the equal number of the first sensors so as to sandwich the center position sensor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、基体に複数のセンサが配置されてなるセンサユニットに関する。 The present invention relates to a sensor unit in which a plurality of sensors are arranged on a base.

一般に、基体上に複数のセンサおよび集積回路などが設けられたセンサユニット（センサパッケージ）が知られている（例えば特許文献１参照）。このようなセンサパッケージとしては、例えば車軸などの回転体の回転動作を検出する角度検出センサが提案されている（例えば特許文献２参照）。 In general, a sensor unit (sensor package) in which a plurality of sensors, an integrated circuit, and the like are provided on a substrate is known (see, for example, Patent Document 1). As such a sensor package, for example, an angle detection sensor that detects a rotational operation of a rotating body such as an axle has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開２００９−６３３８５号公報JP 2009-63385 A 特開２００６−２０８２５５号公報JP 2006-208255 A

ところで、最近、このようなセンサユニットの微小化と検出精度の向上とが強く求められるようになっている。 Recently, there is a strong demand for miniaturization of sensor units and improvement of detection accuracy.

しかしながら、寸法の縮小化が進むにつれ、環境温度変化や集積回路の発熱等による基体の歪みに起因する応力が各センサに印加され、結果として各センサの出力へ悪影響が生じるおそれがある。 However, as dimensions are further reduced, stress due to substrate distortion due to environmental temperature changes, heat generation of integrated circuits, and the like is applied to each sensor, and as a result, the output of each sensor may be adversely affected.

したがって、熱応力等に起因する検出精度の低下の少ない、信頼性に優れたセンサユニットを提供することが望まれる。 Therefore, it is desired to provide a sensor unit with excellent reliability with little reduction in detection accuracy due to thermal stress or the like.

本発明の一実施態様としてのセンサユニットは、互いに実質的に直交する第１の辺および第２の辺を含む、実質的に矩形の平面形状を有する基体と、その基体に設けられ第１の辺に実質的に平行であって基体の中心位置を通る第１の軸上に並ぶ複数の第１のセンサとを備えたものである。 A sensor unit according to an embodiment of the present invention includes a base having a substantially rectangular planar shape including a first side and a second side substantially orthogonal to each other, and a first provided on the base. And a plurality of first sensors arranged on a first axis substantially parallel to the side and passing through the center position of the substrate.

本発明の一実施態様としてのセンサユニットでは、複数の第１のセンサが、基体上の、第１の辺に実質的に平行であって基体の中心位置を通る第１の軸上に並ぶようにした。このため、複数の第１のセンサは、基体の歪みが比較的小さい位置に設置される。 In the sensor unit as one embodiment of the present invention, the plurality of first sensors are arranged on a first axis that is substantially parallel to the first side and passes through the center position of the substrate. I made it. For this reason, a plurality of 1st sensors are installed in a position where distortion of a substrate is comparatively small.

本発明の一実施態様としてのセンサユニットでは、基体に設けられた一端を各々有し、第１の辺もしくは第２の辺に沿って並び、または第１の辺および第２の辺の双方に沿って並ぶ複数のリードをさらに備えたものであってもよい。その場合、複数のリードは、第１の辺に沿って並んでいるとよい。さらに、基体に設けられ、第２の辺に実質的に平行であって基体の中心位置を通る第２の軸上に並ぶ複数の第２のセンサを備えていてもよい。その場合、複数の第１のセンサのうちの１つおよび複数の第２のセンサのうちの１つが、基体の中心位置に設けられた中心位置センサであり、複数の第１のセンサの中心位置センサを除く他の第１のセンサは中心位置センサを挟むように同数ずつ設けられており、複数の第２のセンサの中心位置センサを除く他の第２のセンサは中心位置センサを挟むように同数ずつ設けられているとよい。また、複数の第１のセンサは、第１の軸上において互いに第１の距離を隔てるように配置されており、複数の第２のセンサは、第２の軸上において互いに第２の距離を隔てるように配置されているとよい。その場合、第１の距離と第２の距離とが実質的に等しいことが望ましい。 In the sensor unit as one embodiment of the present invention, each of the sensor units has one end provided on the base, and is arranged along the first side or the second side, or on both the first side and the second side. It may further include a plurality of leads arranged along. In that case, the plurality of leads may be arranged along the first side. Furthermore, a plurality of second sensors may be provided that are provided on the base and are arranged on a second axis that is substantially parallel to the second side and passes through the center position of the base. In that case, one of the plurality of first sensors and one of the plurality of second sensors are center position sensors provided at the center position of the base, and the center positions of the plurality of first sensors. The same number of first sensors other than the sensors are provided so as to sandwich the center position sensor, and the other second sensors other than the center position sensors of the plurality of second sensors sandwich the center position sensor. It is good to have the same number. The plurality of first sensors are arranged on the first axis so as to be separated from each other by a first distance, and the plurality of second sensors have a second distance from each other on the second axis. It is good to arrange so as to be separated. In that case, it is desirable that the first distance and the second distance are substantially equal.

本発明の一実施態様としてのセンサユニットでは、複数の第１のセンサのうちの１つが、基体の中心位置に設けられた中心位置センサであり、複数の第１のセンサの中心位置センサを除く他の前記第１のセンサが、中心位置センサを挟むように同数ずつ設けられているようにしてもよい。複数の第１のセンサは、例えば第１の軸上において互いに第１の距離を隔てるように配置されていてもよい。 In the sensor unit as one embodiment of the present invention, one of the plurality of first sensors is a center position sensor provided at the center position of the base, and excludes the center position sensors of the plurality of first sensors. The same number of other first sensors may be provided so as to sandwich the center position sensor. The plurality of first sensors may be arranged, for example, at a first distance from each other on the first axis.

本発明の一実施態様としてのセンサユニットでは、複数の第１のセンサは互いに実質的に等しい平面形状を有し、複数の第１のセンサにおける第１の辺に沿った寸法は実質的に同一であり、複数の第１のセンサにおける前記第２の辺に沿った寸法は実質的に同一であるとよい。複数の第１のセンサは、実質的に同一の構造を有するとよい。 In the sensor unit as one embodiment of the present invention, the plurality of first sensors have substantially the same planar shape, and the dimensions along the first side of the plurality of first sensors are substantially the same. The dimensions along the second side of the plurality of first sensors may be substantially the same. The plurality of first sensors may have substantially the same structure.

本発明の一実施態様としてのセンサユニットでは、複数の第１のセンサは、互いに実質的に等しい平面形状を有し、複数の第１のセンサにおける第１の辺に沿った寸法は実質的に同一であり、複数の第１のセンサにおける第２の辺に沿った寸法は実質的に同一であり、複数の第２のセンサは、互いに実質的に等しい平面形状を有し、複数の第２のセンサにおける第１の辺に沿った寸法は実質的に同一であり、複数の第２のセンサにおける第２の辺に沿った寸法は実質的に同一であるとよい。その場合、第１のセンサにおける第１の辺に沿った寸法と第２のセンサにおける第１の辺に沿った寸法とは実質的に同一であり、第１のセンサにおける第２の辺に沿った寸法と第２のセンサにおける第２の辺に沿った寸法とは実質的に同一であるとよい。複数の第１のセンサは実質的に同一の構造を有し、複数の第２のセンサは実質的に同一の構造を有するとよい。第１のセンサの構造と第２のセンサの構造とは、実質的に同一であるとよい。 In the sensor unit as one embodiment of the present invention, the plurality of first sensors have substantially the same planar shape, and the dimension along the first side of the plurality of first sensors is substantially the same. And the dimensions along the second side of the plurality of first sensors are substantially the same, the plurality of second sensors have substantially the same planar shape, and the plurality of second sensors The dimensions along the first side of the sensors may be substantially the same, and the dimensions along the second side of the plurality of second sensors may be substantially the same. In that case, the dimension along the first side of the first sensor and the dimension along the first side of the second sensor are substantially the same, and along the second side of the first sensor. The dimension along the second side of the second sensor may be substantially the same. The plurality of first sensors may have substantially the same structure, and the plurality of second sensors may have substantially the same structure. The structure of the first sensor and the structure of the second sensor may be substantially the same.

本発明の一実施態様としてのセンサユニットでは、第１のセンサおよび第２のセンサは、磁気抵抗効果素子を含むものであってもよい。また、第１の辺の長さと第２の辺の長さとが実質的に等しいものであってもよい。基体は、基板と、基板に積層された回路チップとを有し、基板の中心位置は回路チップの中心位置と一致しているとよい。 In the sensor unit as one embodiment of the present invention, the first sensor and the second sensor may include a magnetoresistive effect element. Further, the length of the first side and the length of the second side may be substantially equal. The base has a substrate and a circuit chip laminated on the substrate, and the center position of the substrate may coincide with the center position of the circuit chip.

本発明の一実施態様としてのセンサユニットによれば、基体の歪みに伴って第１のセンサに印加される応力が緩和されるので、第１のセンサの出力を安定させることができる。したがって、高い信頼性を有するセンサユニットを実現することができる。 According to the sensor unit as one embodiment of the present invention, since the stress applied to the first sensor is relieved with the distortion of the base, the output of the first sensor can be stabilized. Therefore, a highly reliable sensor unit can be realized.

本発明の第１の実施の形態としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole sensor unit composition as a 1st embodiment of the present invention. 図１に示したセンサユニットの断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the sensor unit shown in FIG. 図１に示したセンサユニットの回路図である。It is a circuit diagram of the sensor unit shown in FIG. 図１に示したセンサの構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the sensor shown in FIG. 図１に示したセンサの出力変化を模式的に表す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram schematically illustrating output changes of the sensor illustrated in FIG. 1. 図３に示した磁気抵抗効果素子の要部構成を模式的に表す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing a main configuration of the magnetoresistive effect element shown in FIG. 3. 第１の実施の形態の第１の変形例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the sensor unit as a 1st modification of 1st Embodiment. 第１の実施の形態の第２の変形例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the sensor unit as a 2nd modification of 1st Embodiment. 第１の実施の形態の第３の変形例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole sensor unit composition as the 3rd modification of a 1st embodiment. 第１の実施の形態の第４の変形例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole sensor unit composition as the 4th modification of a 1st embodiment. 第１の実施の形態の第５の変形例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole sensor unit composition as the 5th modification of a 1st embodiment. 第１の実施の形態の第６の変形例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole sensor unit composition as the 6th modification of a 1st embodiment. 第１の実施の形態の第７の変形例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the sensor unit as a 7th modification of 1st Embodiment. 本発明の第２の実施の形態としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the sensor unit as the 2nd Embodiment of this invention. 第２の実施の形態の第１の変形例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole sensor unit composition as the 1st modification of a 2nd embodiment. 第１の参考例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the sensor unit as a 1st reference example. 第２の参考例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the sensor unit as a 2nd reference example. 第３の参考例としてのセンサユニットの全体構成を表す平面図である。It is a top view showing the whole structure of the sensor unit as a 3rd reference example. 実験例におけるセンサの特性値を表す特性図である。It is a characteristic view showing the characteristic value of the sensor in an example of an experiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態およびその変形例
基体の中心位置とＩＣチップの中心位置とが一致するようにしたセンサユニットの例。
２．第２の実施の形態およびその変形例
基体の中心位置とＩＣチップの中心位置とが異なるようにしたセンサユニットの例。
３．実験例
４．その他の変形例 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. First Embodiment and Modifications An example of a sensor unit in which the center position of a base body and the center position of an IC chip coincide with each other.
2. 2nd Embodiment and its modification The example of the sensor unit which made the center position of a base | substrate differ from the center position of an IC chip.
3. Experimental Example 4 Other variations

＜１．第１の実施の形態＞
［センサユニット１Ａの構成］
最初に、図１から図３を参照して、本発明における第１の実施の形態としてのセンサユニット１Ａの構成について説明する。図１は、センサユニット１Ａの全体構成例を表す平面図である。図２は、センサユニット１Ａの、図１に示した第１の軸Ｊ１に沿った断面を表すものである。図３は、センサユニット１Ａの概略構成を表す回路図である。このセンサユニット１Ａは、例えば回転体の回転角の検出に用いられる角度検出センサとして用いられるものである。 <1. First Embodiment>
[Configuration of Sensor Unit 1A]
First, the configuration of the sensor unit 1A as the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view illustrating an overall configuration example of the sensor unit 1A. FIG. 2 shows a cross section of the sensor unit 1A along the first axis J1 shown in FIG. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the sensor unit 1A. This sensor unit 1A is used as an angle detection sensor used for detecting the rotation angle of a rotating body, for example.

センサユニット１Ａは、基板１０と、その基板１０に積層された集積回路（ＩＣ）チップ２０と、ＩＣチップ２０に積層されたセンサ群３０とを備えたものである。なお、基板１０およびＩＣチップ２０を合わせたものが本発明の「基体」に対応する一具体例である。 The sensor unit 1 A includes a substrate 10, an integrated circuit (IC) chip 20 stacked on the substrate 10, and a sensor group 30 stacked on the IC chip 20. A combination of the substrate 10 and the IC chip 20 is one specific example corresponding to the “base” of the present invention.

基板１０は、互いに実質的に直交する第１の辺１１および第２の辺１２を含む、実質的に矩形の平面形状を有するものである。ここで、第１の辺１１の長さと第２の辺１２の長さとが実質的に等しく、基板１０の平面形状は実質的に正方形となっているとよい。実質的に、とは、例えば製造誤差等に起因する程度のずれを許容する意味である。なお本明細書では、第１の辺１１が延伸する方向をＸ軸方向とし、第２の辺１２が延伸する方向をＹ軸方向とし、基板１０の厚さ方向（図１の紙面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。さらに図１では、基板１０の中心位置、すなわち基板１０の、Ｘ軸方向における中心位置を通る第２の軸Ｊ２とＹ軸方向における中心位置を通る第１の軸Ｊ１との交点に、符号１０Ｊを付している。 The substrate 10 has a substantially rectangular planar shape including a first side 11 and a second side 12 that are substantially orthogonal to each other. Here, it is preferable that the length of the first side 11 and the length of the second side 12 are substantially equal, and the planar shape of the substrate 10 is substantially square. “Substantially” means that a deviation of a degree caused by, for example, a manufacturing error is allowed. In this specification, the direction in which the first side 11 extends is the X-axis direction, the direction in which the second side 12 extends is the Y-axis direction, and the thickness direction of the substrate 10 (with respect to the paper surface of FIG. 1). A vertical direction is defined as a Z-axis direction, and in Fig. 1, a second axis J2 passing through the center position of the substrate 10, that is, the center position of the substrate 10 in the X-axis direction and the first position passing through the center position in the Y-axis direction. 10J is attached to the intersection with the axis J1.

ＩＣチップ２０は、矩形の平面形状を有すると共に基板１０よりも小さな占有面積を有する。センサユニット１Ａでは、ＩＣチップ２０の中心位置２０Ｊ、すなわちＩＣチップ２０の、Ｘ軸方向における中心位置とＹ軸方向における中心位置との交点は、基板１０の中心位置１０Ｊと実質的に一致している。なお、中心位置２０Ｊと中心位置１０Ｊとが一致する、とは、製造誤差等に起因する±３０μｍ程度の範囲のずれを許容するものである。また、ＩＣチップ２０は、演算回路２１（図３参照）を含んでいる。 The IC chip 20 has a rectangular planar shape and an occupied area smaller than that of the substrate 10. In the sensor unit 1A, the center position 20J of the IC chip 20, that is, the intersection of the center position in the X-axis direction and the center position in the Y-axis direction of the IC chip 20 substantially coincides with the center position 10J of the substrate 10. Yes. Note that the fact that the center position 20J and the center position 10J coincide with each other allows a deviation in a range of about ± 30 μm due to a manufacturing error or the like. The IC chip 20 includes an arithmetic circuit 21 (see FIG. 3).

センサ群３０は、例えば中心位置１０Ｊ（２０Ｊ）を通るＸ軸に平行な第１の軸Ｊ１上に並ぶセンサ３１〜３３を有する。センサ３１〜３３は、いずれも矩形の平面形状を有すると共にＩＣチップ２０よりも小さな占有面積を有する。また、センサ３２は、中心位置１０Ｊ（２０Ｊ）に設けられた中心位置センサである。 The sensor group 30 includes, for example, sensors 31 to 33 arranged on a first axis J1 parallel to the X axis passing through the center position 10J (20J). Each of the sensors 31 to 33 has a rectangular planar shape and an occupied area smaller than that of the IC chip 20. The sensor 32 is a center position sensor provided at the center position 10J (20J).

各センサ３１〜３３の平面形状は矩形であり、ＩＣチップ２０の寸法よりも小さな寸法を有する。各センサ３１〜３３の平面形状は、いずれも正方形であってもよい各センサ３１〜３３は、例えば実質的に同一の構造を有する磁気抵抗効果（ＭＲ）素子を含むものである。第１の軸Ｊ１上において、センサ３１とセンサ３２との距離Ｄ３１２は、センサ３２とセンサ３３との距離Ｄ３２３と実質的に等しいことが望ましい。したがって、センサ３１とセンサ３３とは、中心位置センサであるセンサ３２を中心として線対称および点対称をなすように設けられている。 The planar shape of each sensor 31 to 33 is rectangular, and has a size smaller than the size of the IC chip 20. Each sensor 31 to 33 may have a square planar shape. Each sensor 31 to 33 includes, for example, magnetoresistive (MR) elements having substantially the same structure. On the first axis J1, it is desirable that the distance D312 between the sensor 31 and the sensor 32 is substantially equal to the distance D323 between the sensor 32 and the sensor 33. Therefore, the sensor 31 and the sensor 33 are provided so as to be line-symmetric and point-symmetric with respect to the sensor 32 that is a center position sensor.

センサ３１〜３３は、それぞれ、検出対象である外部磁場の変化（回転）に対して互いに例えば９０°位相の異なる信号を出力する２つのセンサ部を有している。具体的には、図４に示したように、例えば磁気センサ部４１と磁気センサ部４２とを有している。なお、図４は、センサ３１〜３３の構成を表す斜視図である。磁気センサ部４１は、外部磁場Ｈの変化（回転）を検知して差分信号Ｓ１を演算回路２１へ出力する（図３）。同様に、磁気センサ部４２は、外部磁場Ｈの変化（回転）を検知して差分信号Ｓ２を演算回路２１へ出力する（図３）。但し、差分信号Ｓ１の位相と差分信号Ｓ２の位相とは互いに９０°異なっている。例えば図５に示したように、外部磁場Ｈの回転角θに対し、差分信号Ｓ１がｓｉｎθに従う出力（例えば抵抗値）の変化を表すものであるとき、差分信号Ｓ２はｃｏｓθに従う出力（例えば抵抗値）の変化を表すものである。図５は、外部磁場Ｈの回転角θに対する出力の変化を模式的に表す特性図である。 Each of the sensors 31 to 33 has two sensor units that output signals having a phase difference of, for example, 90 ° with respect to a change (rotation) of the external magnetic field that is a detection target. Specifically, as shown in FIG. 4, for example, the magnetic sensor unit 41 and the magnetic sensor unit 42 are provided. FIG. 4 is a perspective view illustrating the configuration of the sensors 31 to 33. The magnetic sensor unit 41 detects a change (rotation) of the external magnetic field H and outputs a difference signal S1 to the arithmetic circuit 21 (FIG. 3). Similarly, the magnetic sensor unit 42 detects a change (rotation) of the external magnetic field H and outputs a difference signal S2 to the arithmetic circuit 21 (FIG. 3). However, the phase of the difference signal S1 and the phase of the difference signal S2 are different from each other by 90 °. For example, as shown in FIG. 5, when the difference signal S1 represents a change in output (for example, resistance value) according to sin θ with respect to the rotation angle θ of the external magnetic field H, the difference signal S2 is output (for example, resistance) according to cos θ. Value). FIG. 5 is a characteristic diagram schematically showing a change in output with respect to the rotation angle θ of the external magnetic field H.

磁気センサ部４１は、図３に示したように、４つの磁気抵抗効果（ＭＲ；Magneto-Resistive effect）素子４１Ａ〜４１Ｄがブリッジ接続されたブリッジ回路４１１と、差分検出器４１２とを含んでいる。同様に、磁気センサ部４２は、４つのＭＲ素子４２Ａ〜４２Ｄがブリッジ接続されたブリッジ回路４２１と、差分検出器４２２とを含んでいる。ブリッジ回路４１１は、ＭＲ素子４１ＡおよびＭＲ素子４１Ｂの一端同士が接続点Ｐ１において接続され、ＭＲ素子４１ＣおよびＭＲ素子４１Ｄの一端同士が接続点Ｐ２において接続され、ＭＲ素子４１Ａの他端とＭＲ素子４１Ｄの他端とが接続点Ｐ３において接続され、ＭＲ素子４１Ｂの他端とＭＲ素子４１Ｃの他端とが接続点Ｐ４において接続されている。ここで、接続点Ｐ３は電源Ｖｃｃと接続されており、接続点Ｐ４は接地されている。接続点Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ差分検出器４１２の入力側端子と接続されている。この差分検出器４１２は、接続点Ｐ３と接続点Ｐ４との間に電圧が印加されたときの接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との間の電位差（ＭＲ素子４１Ａ，４１Ｄのそれぞれに生ずる電圧降下の差分）を検出し、差分信号Ｓ１として演算回路２１へ向けて出力するものである。同様に、ブリッジ回路４２１は、ＭＲ素子４２ＡおよびＭＲ素子４２Ｂの一端同士が接続点Ｐ５において接続され、ＭＲ素子４２ＣおよびＭＲ素子４２Ｄの一端同士が接続点Ｐ６において接続され、ＭＲ素子４２Ａの他端とＭＲ素子４２Ｄの他端とが接続点Ｐ７において接続され、ＭＲ素子４２Ｂの他端とＭＲ素子４２Ｃの他端とが接続点Ｐ８において接続されている。ここで、接続点Ｐ７は電源Ｖｃｃと接続されており、接続点Ｐ８は接地されている。接続点Ｐ５，Ｐ６は、それぞれ差分検出器４２２の入力側端子と接続されている。この差分検出器４２２は、接続点Ｐ７と接続点Ｐ８との間に電圧が印加されたときの接続点Ｐ５と接続点Ｐ６との間の電位差（ＭＲ素子４２Ａ，４２Ｄのそれぞれに生ずる電圧降下の差分）を検出し、差分信号Ｓ２として演算回路２１へ向けて出力するものである。なお、図３において符号ＪＳＳ１を付した矢印は、ＭＲ素子４１Ａ〜４１Ｄ，４２Ａ〜４２Ｄの各々における磁化固着層ＳＳ１（後出）の磁化の向きを模式的に表している。すなわち、ＭＲ素子４１Ａ，４１Ｃの各抵抗値は、外部磁場Ｈの変化に応じて互いに同じ向きに変化（増加もしくは減少）し、ＭＲ素子４１Ｂ，４１Ｄの各抵抗値は、いずれも、外部磁場Ｈの変化に応じてＭＲ素子４１Ａ，４１Ｃとは反対向きに変化（減少もしくは増加）することを表している。また、ＭＲ素子４２Ａ，４２Ｃの各抵抗値の変化は、外部磁場Ｈの変化に応じてＭＲ素子４１Ａ〜４１Ｄの各抵抗値の変化に対して位相が９０°ずれている。ＭＲ素子４２Ｂ，４２Ｄの各抵抗値は、いずれも、外部磁場Ｈの変化に応じてＭＲ素子４２Ａ，４２Ｃとは反対向きに変化する。したがって例えば、外部磁場Ｈがθの方向に回転する（図４）と、ある角度範囲ではＭＲ素子４１Ａ，４１Ｃでは抵抗値が増大し、ＭＲ素子４１Ｂ，４１Ｃでは抵抗値が減少するという挙動を示す関係にある。その際、ＭＲ素子４２Ａ，４２Ｃの抵抗値は、ＭＲ素子４１Ａ，４１Ｃの抵抗値の変化に例えば９０°だけ遅れて（あるいは進んで）変化し、ＭＲ素子４２Ｂ，４２Ｄの抵抗値は、ＭＲ素子４１Ｂ，４１Ｄの抵抗値の変化に９０°だけ遅れて（あるいは進んで）変化することとなる。 As shown in FIG. 3, the magnetic sensor unit 41 includes a bridge circuit 411 in which four magnetoresistive effect (MR) elements 41 A to 41 D are bridge-connected, and a difference detector 412. . Similarly, the magnetic sensor unit 42 includes a bridge circuit 421 in which four MR elements 42 A to 42 D are bridge-connected, and a difference detector 422. In the bridge circuit 411, one ends of the MR element 41A and the MR element 41B are connected at the connection point P1, one ends of the MR element 41C and the MR element 41D are connected at the connection point P2, and the other end of the MR element 41A and the MR element are connected. The other end of 41D is connected at connection point P3, and the other end of MR element 41B and the other end of MR element 41C are connected at connection point P4. Here, the connection point P3 is connected to the power source Vcc, and the connection point P4 is grounded. The connection points P1 and P2 are connected to the input side terminals of the difference detector 412 respectively. The difference detector 412 is configured to detect a potential difference between the connection point P1 and the connection point P2 when a voltage is applied between the connection point P3 and the connection point P4 (the voltage drop generated in each of the MR elements 41A and 41D). Difference) is detected and output to the arithmetic circuit 21 as a difference signal S1. Similarly, in the bridge circuit 421, one ends of the MR element 42A and the MR element 42B are connected at the connection point P5, one ends of the MR element 42C and the MR element 42D are connected at the connection point P6, and the other end of the MR element 42A. And the other end of the MR element 42D are connected at a connection point P7, and the other end of the MR element 42B and the other end of the MR element 42C are connected at a connection point P8. Here, the connection point P7 is connected to the power source Vcc, and the connection point P8 is grounded. The connection points P5 and P6 are connected to the input side terminals of the difference detector 422, respectively. The difference detector 422 is configured to detect a potential difference between the connection point P5 and the connection point P6 when a voltage is applied between the connection point P7 and the connection point P8 (the voltage drop generated in each of the MR elements 42A and 42D). Difference) is detected and output to the arithmetic circuit 21 as a difference signal S2. In FIG. 3, an arrow with a symbol JSS1 schematically represents the magnetization direction of the magnetization pinned layer SS1 (described later) in each of the MR elements 41A to 41D and 42A to 42D. That is, the resistance values of the MR elements 41A and 41C change (increase or decrease) in the same direction according to the change of the external magnetic field H, and the resistance values of the MR elements 41B and 41D are both external magnetic field H. It shows that the MR elements 41A and 41C change (decrease or increase) in the opposite direction in accordance with the change of. Further, the changes in the resistance values of the MR elements 42A and 42C are 90 ° out of phase with the changes in the resistance values of the MR elements 41A to 41D in accordance with the change in the external magnetic field H. Each of the resistance values of the MR elements 42B and 42D changes in the opposite direction to the MR elements 42A and 42C according to the change of the external magnetic field H. Thus, for example, when the external magnetic field H rotates in the direction of θ (FIG. 4), the MR elements 41A and 41C increase in resistance and the MR elements 41B and 41C decrease in resistance in a certain angle range. There is a relationship. At that time, the resistance values of the MR elements 42A and 42C change with a delay (or advance) of, for example, 90 ° with respect to the change of the resistance values of the MR elements 41A and 41C, and the resistance values of the MR elements 42B and 42D The change of the resistance values of 41B and 41D is delayed (or advanced) by 90 °.

各ＭＲ素子４１Ａ〜４１Ｄ，４２Ａ〜４２Ｄは、例えば図６に示したように磁性層を含む複数の機能膜が積層されたスピンバルブ構造をなしている。具体的には、一定方向に固着された磁化ＪＳＳ１を有する磁化固着層ＳＳ１と、特定の磁化方向を発現しない中間層ＳＳ２と、外部磁場Ｈの磁束密度に応じて変化する磁化ＪＳＳ３を有する磁化自由層ＳＳ３とが順にＺ軸方向に積層されてなるものである。磁化固着層ＳＳ１、中間層ＳＳ２および磁化自由層ＳＳ３は、いずれもＸＹ面内に広がる薄膜である。したがって、磁化自由層ＳＳ３の磁化ＪＳＳ３の向きは、ＸＹ面内において回転可能となっている。なお、図６は、外部磁場Ｈが磁化ＪＳＳ３の向きに付与されている負荷状態を示している。また、ＭＲ素子４１Ａ，４１Ｃにおける磁化固着層ＳＳ１は、例えば＋Ｘ方向に固着された磁化ＪＳＳ１を有し、ＭＲ素子４１Ｂ，４１Ｄにおける磁化固着層ＳＳ１は、−Ｘ方向に固着された磁化ＪＳＳ１を有する。なお、磁化固着層ＳＳ１，中間層ＳＳ２および磁化自由層ＳＳ３は、いずれも単層構造であってもよいし、複数層からなる多層構造であってもよい。また、磁化固着層ＳＳ１，中間層ＳＳ２および磁化自由層ＳＳ３が、上記とは逆の順番に積層されていてもよい。 Each of the MR elements 41A to 41D and 42A to 42D has a spin valve structure in which a plurality of functional films including a magnetic layer are stacked as shown in FIG. 6, for example. Specifically, a magnetization free layer having a magnetization pinned layer SS1 having a magnetization JSS1 pinned in a certain direction, an intermediate layer SS2 not expressing a specific magnetization direction, and a magnetization JSS3 changing according to the magnetic flux density of the external magnetic field H The layer SS3 is sequentially laminated in the Z-axis direction. The magnetization pinned layer SS1, the intermediate layer SS2, and the magnetization free layer SS3 are all thin films extending in the XY plane. Therefore, the direction of the magnetization JSS3 of the magnetization free layer SS3 can be rotated in the XY plane. FIG. 6 shows a load state in which the external magnetic field H is applied in the direction of the magnetization JSS3. Further, the magnetization pinned layer SS1 in the MR elements 41A and 41C has a magnetization JSS1 pinned in the + X direction, for example, and the magnetization pinned layer SS1 in the MR elements 41B and 41D has a magnetization JSS1 pinned in the −X direction. . Note that each of the magnetization pinned layer SS1, the intermediate layer SS2, and the magnetization free layer SS3 may have a single-layer structure or a multilayer structure including a plurality of layers. Further, the magnetization pinned layer SS1, the intermediate layer SS2, and the magnetization free layer SS3 may be laminated in the reverse order.

磁化固着層ＳＳ１は、例えばコバルト（Ｃｏ）やコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、コバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などの強磁性材料からなる。なお、磁化固着層ＳＳ１と隣接するように、中間層ＳＳ２と反対側に反強磁性層（図示せず）を設けるようにしてもよい。そのような反強磁性層は、白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）やイリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）などの反強磁性材料により構成されるものである。反強磁性層は、例えば磁気センサ部４１においては、＋Ｘ方向のスピン磁気モーメントと−Ｘ方向のスピン磁気モーメントとが完全に打ち消し合った状態にあり、隣接する磁化固着層ＳＳ１の磁化ＪＳＳ１の向きを、＋Ｘ方向へ固定するように作用する。 The magnetization pinned layer SS1 is made of a ferromagnetic material such as cobalt (Co), a cobalt iron alloy (CoFe), or a cobalt iron boron alloy (CoFeB). An antiferromagnetic layer (not shown) may be provided on the opposite side of the intermediate layer SS2 so as to be adjacent to the magnetization pinned layer SS1. Such an antiferromagnetic layer is composed of an antiferromagnetic material such as a platinum manganese alloy (PtMn) or an iridium manganese alloy (IrMn). For example, in the magnetic sensor unit 41, the antiferromagnetic layer is in a state where the spin magnetic moment in the + X direction and the spin magnetic moment in the -X direction completely cancel each other, and the direction of the magnetization JSS1 of the adjacent magnetization pinned layer SS1 Is fixed in the + X direction.

スピンバルブ構造が磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Magnetic Tunnel Junction）膜として機能するものである場合、中間層ＳＳ２は、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる非磁性のトンネルバリア層であり、量子力学に基づくトンネル電流が通過可能な程度に厚みの薄いものである。ＭｇＯからなるトンネルバリア層は、例えば、ＭｇＯからなるターゲットを用いたスパッタリング処理のほか、マグネシウム（Ｍｇ）の薄膜の酸化処理、あるいは酸素雰囲気中でマグネシウムのスパッタリングを行う反応性スパッタリング処理などによって得られる。また、ＭｇＯのほか、アルミニウム（Ａｌ），タンタル（Ｔａ），ハフニウム（Ｈｆ）の各酸化物もしくは窒化物を用いて中間層ＳＳ２を構成することも可能である。なお中間層ＳＳ２は、例えばルテニウム（Ｒｕ）や金（Ａｕ）などの白金族元素や銅（Ｃｕ）などの非磁性金属により構成されていてもよい。その場合、スピンバルブ構造は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive effect）膜として機能する。 When the spin valve structure functions as a magnetic tunnel junction (MTJ: Magnetic Tunnel Junction) film, the intermediate layer SS2 is a nonmagnetic tunnel barrier layer made of, for example, magnesium oxide (MgO), and is a tunnel based on quantum mechanics. It is thin enough to allow current to pass through. The tunnel barrier layer made of MgO is obtained, for example, by sputtering using a target made of MgO, oxidation treatment of a magnesium (Mg) thin film, or reactive sputtering treatment of sputtering magnesium in an oxygen atmosphere. . Further, in addition to MgO, the intermediate layer SS2 can be configured using oxides or nitrides of aluminum (Al), tantalum (Ta), and hafnium (Hf). The intermediate layer SS2 may be made of, for example, a platinum group element such as ruthenium (Ru) or gold (Au) or a nonmagnetic metal such as copper (Cu). In that case, the spin valve structure functions as a giant magnetoresistive (GMR) film.

磁化自由層ＳＳ３は軟質強磁性層であり、例えばコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）あるいはコバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などによって構成される。 The magnetization free layer SS3 is a soft ferromagnetic layer and is made of, for example, a cobalt iron alloy (CoFe), a nickel iron alloy (NiFe), a cobalt iron boron alloy (CoFeB), or the like.

ブリッジ回路４１１を構成するＭＲ素子４１Ａ〜４１Ｄには、それぞれ電源Ｖｃｃからの電流Ｉ１０が接続点Ｐ３において分流された電流Ｉ１もしくは電流Ｉ２が供給される。ブリッジ回路４１１の接続点Ｐ１，Ｐ２からそれぞれ取り出された信号ｅ１，ｅ２が差分検出器４１２に流入する。ここで、信号ｅ１は例えば磁化ＪＳＳ１と磁化ＪＳＳ３とのなす角度をγとしたときＡｃｏｓ（＋γ）＋Ｂ（Ａ，Ｂはいずれも定数）に従って変化する出力変化を表し、信号ｅ２はＡｃｏｓ（γ−１８０°）＋Ｂに従って変化する出力変化を表す。 The MR elements 41A to 41D constituting the bridge circuit 411 are supplied with the current I1 or the current I2 obtained by dividing the current I10 from the power supply Vcc at the connection point P3. Signals e1 and e2 extracted from the connection points P1 and P2 of the bridge circuit 411 flow into the difference detector 412, respectively. Here, for example, the signal e1 represents an output change that changes according to Acos (+ γ) + B (A and B are constants) when the angle between the magnetization JSS1 and the magnetization JSS3 is γ, and the signal e2 is Acos (γ− 180 °) represents an output change that changes according to + B.

一方、ブリッジ回路４２１を構成するＭＲ素子４２Ａ〜４２Ｄには、それぞれ電源Ｖｃｃからの電流Ｉ１０が接続点Ｐ７において分流された電流Ｉ３もしくは電流Ｉ４が供給される。ブリッジ回路４２１の接続点Ｐ５，Ｐ６からそれぞれ取り出された信号ｅ３，ｅ４が差分検出器４２２に流入する。ここで、信号ｅ３はＡｓｉｎ（＋γ）＋Ｂに従って変化する出力変化を表し、信号ｅ４はＡｓｉｎ（γ−１８０°）＋Ｂに従って変化する出力変化を表す。さらに、差分検出器４１２からの差分信号Ｓ１および差分検出器４２２からの差分信号Ｓ２が演算回路２１に流入する。演算回路２１では、ｔａｎγに応じた角度が算出される。ここで、γはセンサ群３０に対する外部磁場Ｈの回転角θに相当するので、回転角θが求められるようになっている。 On the other hand, the MR elements 42A to 42D constituting the bridge circuit 421 are supplied with the current I3 or the current I4 obtained by dividing the current I10 from the power supply Vcc at the connection point P7. Signals e3 and e4 extracted from connection points P5 and P6 of the bridge circuit 421 flow into the difference detector 422, respectively. Here, the signal e3 represents an output change that varies according to Asin (+ γ) + B, and the signal e4 represents an output change that varies according to Asin (γ−180 °) + B. Further, the difference signal S 1 from the difference detector 412 and the difference signal S 2 from the difference detector 422 flow into the arithmetic circuit 21. The arithmetic circuit 21 calculates an angle corresponding to tan γ. Here, since γ corresponds to the rotation angle θ of the external magnetic field H with respect to the sensor group 30, the rotation angle θ is obtained.

［センサユニット１Ａの動作および作用］
本実施の形態のセンサユニット１Ａでは、例えばＸＹ面内における外部磁場Ｈの回転角θの大きさを、センサ群３０によって検出することができる。 [Operation and Action of Sensor Unit 1A]
In the sensor unit 1A of the present embodiment, for example, the magnitude of the rotation angle θ of the external magnetic field H in the XY plane can be detected by the sensor group 30.

このセンサユニット１Ａでは、センサ群３０に対して外部磁場Ｈが回転すると、いずれもセンサ群３０に及ぶＸ軸方向の磁界成分の変化およびＹ軸方向の磁界成分の変化が磁気センサ部４１，４２におけるＭＲ素子４１Ａ〜４１Ｄ，４２Ａ〜４２Ｄによって検出される。その際、ブリッジ回路４１１，４２１からの出力として、例えば図５に示した変化を示す差分信号Ｓ１，Ｓ２が演算回路２１へ流入する。そののち、演算回路２１において、計算式Ａｒｃｔａｎ（αｓｉｎθ／βｃｏｓθ）に基づいて外部磁場Ｈの回転角θを求めることができる。 In this sensor unit 1 A, when the external magnetic field H rotates with respect to the sensor group 30, the change in the magnetic field component in the X-axis direction and the change in the magnetic field component in the Y-axis direction that affect the sensor group 30 are both detected by the magnetic sensor units 41 and 42. MR elements 41A to 41D and 42A to 42D. At that time, as outputs from the bridge circuits 411 and 421, for example, differential signals S1 and S2 indicating changes shown in FIG. After that, the arithmetic circuit 21 can determine the rotation angle θ of the external magnetic field H based on the calculation formula Arctan (α sin θ / β cos θ).

［センサユニット１Ａの効果］
このセンサユニット１Ａでは、センサ群３０に含まれるセンサ３１〜３３における外部磁場Ｈに対する検出特性が向上している。 [Effect of sensor unit 1A]
In the sensor unit 1 A, the detection characteristics with respect to the external magnetic field H in the sensors 31 to 33 included in the sensor group 30 are improved.

具体的には、各センサ３１〜３３において、温度変化が生じた場合であっても、直交性（orthogonality）の低下が抑制されるようになっている。ここでいう直交性とは、例えば磁気センサ部４１からの出力（差分信号Ｓ１）の位相に対する磁気センサ部４２からの出力（差分信号Ｓ２）の位相の設定値（例えば９０°）からのずれ量を意味する。このずれ量は０に近いほど好ましい。 Specifically, in each of the sensors 31 to 33, even when a temperature change occurs, a decrease in orthogonality is suppressed. The term “orthogonality” as used herein means, for example, a deviation amount from a set value (for example, 90 °) of the phase of the output (difference signal S2) from the magnetic sensor unit 42 with respect to the phase of the output (difference signal S1) from the magnetic sensor unit 41. Means. The amount of deviation is preferably closer to zero.

本実施の形態のセンサユニット１Ａにおいて、センサ３１〜３３の直交性の低下が抑制されるのは、センサ３１〜３３がいずれも温度変化に起因する基板１０の歪みが比較的小さい位置に設置されているためと考えられる。すなわち、複数のセンサ３１〜３３が、実質的に矩形の平面形状を有する基板１０の、第１の辺１１に実質的に平行であって中心位置１０Ｊを通る第１の軸Ｊ１上に並ぶようにしたことにより、基板１０の歪みの影響を受けにくいと考えられる。なお、温度変化の原因としては、周囲環境温度の変化のほか、ＩＣチップ２０の発熱が含まれる。 In the sensor unit 1A of the present embodiment, the decrease in the orthogonality of the sensors 31 to 33 is suppressed because the sensors 31 to 33 are all installed at positions where the distortion of the substrate 10 caused by the temperature change is relatively small. It is thought that it is because. That is, the plurality of sensors 31 to 33 are arranged on the first axis J1 of the substrate 10 having a substantially rectangular planar shape, substantially parallel to the first side 11 and passing through the center position 10J. Therefore, it is considered that the substrate 10 is hardly affected by the distortion of the substrate 10. Note that the cause of the temperature change includes the heat generation of the IC chip 20 in addition to the change in the ambient environment temperature.

特に、本実施の形態のセンサユニット１Ａでは、複数のリード４０の並び方向と一致する方向（ここではＸ軸方向）に複数のセンサ３１〜３３を並べるようにしたので、センサ３１〜３３の各々におよぶ応力をより緩和できる。複数のリード４０と基板１０との各接続点とセンサ３１〜３３とのＹ軸方向の距離をほぼ一定とすることができるからである。このため、センサ３１〜３３の直交性の低下を回避することができる。 In particular, in the sensor unit 1A of the present embodiment, since the plurality of sensors 31 to 33 are arranged in a direction (here, the X-axis direction) that coincides with the arrangement direction of the plurality of leads 40, each of the sensors 31 to 33 is arranged. Can relieve stress on This is because the distance in the Y-axis direction between the connection points of the plurality of leads 40 and the substrate 10 and the sensors 31 to 33 can be made substantially constant. For this reason, it is possible to avoid a decrease in the orthogonality of the sensors 31 to 33.

［第１の実施の形態の第１変形例（変形例１−１）］
図７は、本実施の形態における第１変形例（変形例１−１）としてのセンサユニット１Ｂの全体構成例を表す平面図である。上記第１の実施の形態としてのセンサユニット１では、複数のリード４０の並び方向（Ｘ軸方向）と実質的に平行の第１の軸Ｊ１上に複数のセンサ３１〜３３を並べるようにした。これに対し、本変形例では、複数のリード４０の並び方向（Ｘ軸方向）と実質的に直交すると共に中心位置１０Ｊ（２０Ｊ）を通る第２の軸Ｊ２上に複数のセンサ３４，３２，３５を順に並べるようにした。ここで、センサ３４とセンサ３５とは、センサ３２を中心として線対称および点対称をなすように配置されているとよい。すなわち、センサ３４とセンサ３２との距離Ｄ３４２と、センサ３２とセンサ３５との距離Ｄ３２５とが実質的に等しいことが望ましい。センサ３４，３２，３５をこのように配置した場合であっても、センサ３４，３２，３５における直交性の低下を回避することができる。 [First Modification of First Embodiment (Modification 1-1)]
FIG. 7 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 1B as a first modification example (modification example 1-1) in the present embodiment. In the sensor unit 1 as the first embodiment, the plurality of sensors 31 to 33 are arranged on the first axis J1 substantially parallel to the arrangement direction (X-axis direction) of the plurality of leads 40. . On the other hand, in this modified example, the plurality of sensors 34, 32,. 35 were arranged in order. Here, the sensor 34 and the sensor 35 may be arranged so as to have line symmetry and point symmetry with respect to the sensor 32. That is, it is desirable that the distance D342 between the sensor 34 and the sensor 32 and the distance D325 between the sensor 32 and the sensor 35 are substantially equal. Even in the case where the sensors 34, 32, and 35 are arranged in this way, it is possible to avoid a decrease in orthogonality in the sensors 34, 32, and 35.

［第１の実施の形態の第２変形例（変形例１−２）］
図８は、本実施の形態における第２変形例（変形例１−２）としてのセンサユニット１Ｃの全体構成例を表す平面図である。本変形例は、第１の軸Ｊ１および第２の軸Ｊ２上の双方において複数のセンサが並ぶようにしたものである。具体的には、第１の軸Ｊ１上においてセンサ３１，３２，３３が並び、第２の軸Ｊ２上において磁気センサ３４，３２，３５が並ぶように構成されている。センサ３１〜３５は、中心位置１０Ｊ（２０Ｊ）を中心として回転対称の位置に配置されているとよい。センサ３１〜３５をこのように配置した場合であっても、センサ３１〜３５における直交性の低下を回避することができる。 [Second Modification of First Embodiment (Modification 1-2)]
FIG. 8 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 1C as a second modification example (modification example 1-2) in the present embodiment. In this modification, a plurality of sensors are arranged on both the first axis J1 and the second axis J2. Specifically, the sensors 31, 32, and 33 are arranged on the first axis J1, and the magnetic sensors 34, 32, and 35 are arranged on the second axis J2. The sensors 31 to 35 are preferably arranged at rotationally symmetric positions around the center position 10J (20J). Even in the case where the sensors 31 to 35 are arranged in this way, it is possible to avoid a decrease in orthogonality in the sensors 31 to 35.

［第１の実施の形態の第３変形例（変形例１−３）］
図９は、本実施の形態における第３変形例（変形例１−３）としてのセンサユニット１Ｄの全体構成例を表す平面図である。上記第１の実施の形態としてのセンサユニット１では、複数のセンサ３１〜３３がいずれも正方形の平面形状を有するようにした。これに対し、本変形例では、各センサ３１〜３３が、それらの並び方向（Ｘ軸方向）の寸法よりも、その並び方向と直交する方向（Ｙ軸方向）の寸法のほうが大きくなるようにした。センサ３１〜３３がこのような形状（長方形）を有するようにした場合、直交性の低減を回避することができ、かつ、振幅比の低減も回避することができる。ここでいう振幅比とは、例えば磁気センサ部４１からの出力（差分信号Ｓ１）の振幅に対する磁気センサ部４２からの出力（差分信号Ｓ２）の振幅の比をいう。この振幅比は１に近いほど好ましい。 [Third Modification of First Embodiment (Modification 1-3)]
FIG. 9 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 1D as a third modification example (modification example 1-3) in the present embodiment. In the sensor unit 1 as the first embodiment, each of the plurality of sensors 31 to 33 has a square planar shape. On the other hand, in this modification, the sensors 31 to 33 are larger in dimension in the direction (Y axis direction) perpendicular to the arrangement direction than in the arrangement direction (X axis direction). did. When the sensors 31 to 33 have such a shape (rectangular shape), it is possible to avoid a reduction in orthogonality and a reduction in amplitude ratio. The amplitude ratio here refers to, for example, the ratio of the amplitude of the output (difference signal S2) from the magnetic sensor unit 42 to the amplitude of the output (difference signal S1) from the magnetic sensor unit 41. This amplitude ratio is preferably closer to 1.

［第１の実施の形態の第４変形例（変形例１−４）］
図１０は、本実施の形態における第４変形例（変形例１−４）としてのセンサユニット１Ｅの全体構成例を表す平面図である。本変形例では、第２の軸Ｊ２上においてセンサ３４，３２，３５が並ぶように構成されると共に、センサ３４，３２，３５が、それらの並び方向（Ｙ軸方向）の寸法よりも、その並び方向と直交する方向（Ｘ軸方向）の寸法のほうが大きくなるようにした。本変形例であっても、センサ３４，３２，３５における直交性の低減を回避することができ、かつ、振幅比の低減も回避することができる。 [Fourth Modification of First Embodiment (Modification 1-4)]
FIG. 10 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 1E as a fourth modification example (modification example 1-4) in the present embodiment. In the present modification, the sensors 34, 32, and 35 are configured to be arranged on the second axis J2, and the sensors 34, 32, and 35 are arranged with their dimensions in the arrangement direction (Y-axis direction). The dimension in the direction orthogonal to the arrangement direction (X-axis direction) was made larger. Even in this modification, it is possible to avoid a reduction in orthogonality in the sensors 34, 32, and 35, and it is also possible to avoid a reduction in amplitude ratio.

［第１の実施の形態の第５変形例（変形例１−５）］
図１１は、本実施の形態における第５変形例（変形例１−５）としてのセンサユニット１Ｆの全体構成例を表す平面図である。本変形例は、偶数個のセンサ５１〜５４が第１の軸Ｊ１上に並ぶようにしたものである。本変形例では、第２の軸Ｊ２を対称軸として、センサ５１とセンサ５４とが対称に配置され、センサ５２とセンサ５３とが対称に配置されているとよい。センサ５１〜５４がこのように配置されている場合であっても、センサ５１〜５４における直交性の低減を回避することができる。 [Fifth Modification of First Embodiment (Modification 1-5)]
FIG. 11 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 1F as a fifth modification example (modification example 1-5) in the present embodiment. In this modification, an even number of sensors 51 to 54 are arranged on the first axis J1. In this modification, it is preferable that the sensor 51 and the sensor 54 are arranged symmetrically and the sensor 52 and the sensor 53 are arranged symmetrically with the second axis J2 as the axis of symmetry. Even in the case where the sensors 51 to 54 are arranged in this way, it is possible to avoid a reduction in orthogonality in the sensors 51 to 54.

［第１の実施の形態の第６変形例（変形例１−６）］
図１２は、本実施の形態における第６変形例（変形例１−６）としてのセンサユニット１Ｇの全体構成例を表す平面図である。本変形例は、偶数個のセンサ５５〜５８が第２の軸Ｊ２上に並ぶようにしたものである。本変形例では、第１の軸Ｊ１を対称軸として、センサ５５とセンサ５８とが対称に配置され、センサ５６とセンサ５７とが対称に配置されているとよい。センサ５５〜５８がこのように配置されている場合であっても、センサ５５〜５８における直交性の低減を回避することができる。 [Sixth Modification of First Embodiment (Modification 1-6)]
FIG. 12 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 1G as a sixth modified example (modified example 1-6) in the present embodiment. In this modification, an even number of sensors 55 to 58 are arranged on the second axis J2. In this modification, it is preferable that the sensor 55 and the sensor 58 are arranged symmetrically with the first axis J1 as the axis of symmetry, and the sensor 56 and sensor 57 are arranged symmetrically. Even in the case where the sensors 55 to 58 are arranged in this way, it is possible to avoid a reduction in orthogonality in the sensors 55 to 58.

［第１の実施の形態の第７変形例（変形例１−７）］
図１３は、本実施の形態における第７変形例（変形例１−７）としてのセンサユニット１Ｈの全体構成例を表す平面図である。本変形例は、第１の軸Ｊ１および第２の軸Ｊ２上の双方において複数のセンサが並ぶようにしたものである。具体的には、第１の軸Ｊ１上において磁気センサ３１，３３が並び、第２の軸Ｊ２上において磁気センサ３４，３５が並ぶように構成されている。センサ３１，３３，３４，３５は、中心位置１０Ｊ（２０Ｊ）を中心として回転対称の位置に配置されているとよい。センサ３１，３３，３４，３５をこのように配置した場合であっても、センサ３１，３３，３４，３５における直交性の低減を回避することができる。 [Seventh Modification of First Embodiment (Modification 1-7)]
FIG. 13 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 1H as a seventh modified example (modified example 1-7) in the present embodiment. In this modification, a plurality of sensors are arranged on both the first axis J1 and the second axis J2. Specifically, the magnetic sensors 31 and 33 are arranged on the first axis J1, and the magnetic sensors 34 and 35 are arranged on the second axis J2. The sensors 31, 33, 34, and 35 are preferably arranged at rotationally symmetric positions around the center position 10J (20J). Even if the sensors 31, 33, 34, and 35 are arranged in this way, it is possible to avoid a reduction in orthogonality in the sensors 31, 33, 34, and 35.

＜２．第２の実施の形態＞
［センサユニット２Ａの構成］
図１４は、本発明における第２の実施の形態としてのセンサユニット２Ａの全体構成例を表す平面図である。上記第１の実施の形態のセンサユニット１Ａ，１Ｂは、ＩＣチップ２０の中心位置２０Ｊと基板１０の中心位置１０Ｊとが実質的に一致するようにしたものである。これに対し、本実施の形態のセンサユニット２Ａは、ＩＣチップ２０の中心位置２０Ｊと基板１０の中心位置１０Ｊとが異なるようにしたものである。具体的には、ＩＣチップ２０の中心位置２０Ｊが基板１０の中心位置１０Ｊよりも＋Ｘ方向に移動した位置となるようにした。また、センサ３１〜３３は、第１の軸Ｊ１と直交すると共にＩＣチップ２０の中心位置２０Ｊを通る第３の軸Ｊ３上に並ぶように配置されている。 <2. Second Embodiment>
[Configuration of Sensor Unit 2A]
FIG. 14 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 2A as a second embodiment of the present invention. The sensor units 1A and 1B of the first embodiment are configured such that the center position 20J of the IC chip 20 and the center position 10J of the substrate 10 substantially coincide. On the other hand, in the sensor unit 2A of the present embodiment, the center position 20J of the IC chip 20 and the center position 10J of the substrate 10 are different. Specifically, the center position 20J of the IC chip 20 is moved to the + X direction from the center position 10J of the substrate 10. The sensors 31 to 33 are arranged so as to be aligned on a third axis J3 that is orthogonal to the first axis J1 and passes through the center position 20J of the IC chip 20.

本実施の形態のセンサユニット２Ａにおいても、センサ３１〜３３における直交性の低減を回避することができる。 Also in the sensor unit 2A of the present embodiment, it is possible to avoid a reduction in orthogonality in the sensors 31 to 33.

［第２の実施の形態の変形例（変形例２−１）］
図１５は、本実施の形態における第１変形例（変形例２−１）としてのセンサユニット２Ｂの全体構成例を表す平面図である。本変形例は、第２の軸Ｊ２上においてセンサ３４，３２，３５が順に並ぶようにしたことを除き、他は上記センサユニット２Ａと同様の構成を有する。センサ３４，３２，３５をこのように配置した場合であっても、センサ３４，３２，３５における直交性の低減を回避することができる。 [Modification of Second Embodiment (Modification 2-1)]
FIG. 15 is a plan view illustrating an overall configuration example of a sensor unit 2B as a first modification example (modification example 2-1) in the present embodiment. This modification has the same configuration as the sensor unit 2A except that the sensors 34, 32, and 35 are arranged in order on the second axis J2. Even in the case where the sensors 34, 32, and 35 are arranged in this way, it is possible to avoid a reduction in orthogonality in the sensors 34, 32, and 35.

＜３．実験例＞
上記第１および第２の実施の形態ならびにそれらの変形例として挙げた各センサユニット１Ａ〜１Ｈ，２Ａ，２Ｂのサンプルを作製し、各々における振幅比（％）および直交性（deg）を測定した。ここで、実験例１Ａは図１のセンサユニット１Ａに対応し、実験例１Ｂは図７のセンサユニット１Ｂに対応し、実験例１Ｃは図８のセンサユニット１Ｃに対応し、実験例１Ｄは図９のセンサユニット１Ｄに対応し、実験例１Ｅは図１０のセンサユニット１Ｅに対応し、実験例１Ｆは図１１のセンサユニット１Ｆに対応し、実験例１Ｇは図１２のセンサユニット１Ｇに対応し、実験例１Ｈは図１３のセンサユニット１Ｈに対応し、実験例２Ａは図１４のセンサユニット２Ａに対応し、実験例２Ｂは図１５のセンサユニット２Ｂに対応する。 <3. Experimental example>
Samples of the sensor units 1A to 1H, 2A, and 2B mentioned as the first and second embodiments and the modifications thereof were produced, and the amplitude ratio (%) and orthogonality (deg) in each were measured. . Here, the experimental example 1A corresponds to the sensor unit 1A of FIG. 1, the experimental example 1B corresponds to the sensor unit 1B of FIG. 7, the experimental example 1C corresponds to the sensor unit 1C of FIG. 9 corresponds to the sensor unit 1E of FIG. 10, the experimental example 1F corresponds to the sensor unit 1F of FIG. 11, and the experimental example 1G corresponds to the sensor unit 1G of FIG. Experimental example 1H corresponds to sensor unit 1H in FIG. 13, experimental example 2A corresponds to sensor unit 2A in FIG. 14, and experimental example 2B corresponds to sensor unit 2B in FIG.

また、実験例３Ａは、図１６に示した参考例としてのセンサユニット３Ａに対応するものであり、実験例３Ｂは、図１７に示した参考例としてのセンサユニット３Ｂに対応するものであり、実験例３Ｃは、図１８に示した参考例としてのセンサユニット３Ｃに対応するものである。図１６のセンサユニット３Ａは、第１の軸Ｊ１から外れた位置においてＸ軸方向に並ぶセンサ１３１〜１３３からなるセンサ群１３０を備えたものである。図１７のセンサユニット３Ｂは、第２の軸Ｊ２から外れた位置においてＹ軸方向に並ぶセンサ１３４，１３２，１３５からなるセンサ群１３０Ａを備えたものである。図１８のセンサユニット３Ｃは、第１の軸Ｊ１および第２の軸Ｊ２の双方に対して斜めの方向に並ぶセンサ１３１〜１３３からなるセンサ群１３０を備えたものである。 Experimental example 3A corresponds to sensor unit 3A as a reference example shown in FIG. 16, and experimental example 3B corresponds to sensor unit 3B as a reference example shown in FIG. Experimental example 3C corresponds to sensor unit 3C as a reference example shown in FIG. The sensor unit 3A in FIG. 16 includes a sensor group 130 including sensors 131 to 133 arranged in the X-axis direction at a position deviated from the first axis J1. The sensor unit 3B of FIG. 17 includes a sensor group 130A including sensors 134, 132, and 135 arranged in the Y-axis direction at a position deviated from the second axis J2. The sensor unit 3C in FIG. 18 includes a sensor group 130 including sensors 131 to 133 arranged in an oblique direction with respect to both the first axis J1 and the second axis J2.

図１９に、それぞれのサンプルについて、直交性と、基板加熱後の振幅比と基板加熱前の振幅比との差分（以下、単に振幅比の差分という。）との関係を示す。ここでいう基板加熱後の振幅比は、基板１０を１２０℃で２４ｈ保持した直後に測定した振幅比である。基板加熱前の振幅比は室温（２３℃）下で測定した振幅比である。振幅比の差分は、０に近いほど好ましく、実質的に０であることが最も好ましい。図１９において、横軸が直交性［deg］を示し、縦軸が振幅比の差分［％］を示す。なお、図１９では、実験例１Ａ〜３Ｃに対応するプロットにそれぞれ符号ＰＬ１Ａ〜３Ｃを付している。図１９は、各サンプルにおける周辺部に位置するセンサに対応するデータを示している。具体的には、図１９において、実験例１Ａ（図１）はセンサ３３に、実験例１Ｂ（図７）はセンサ３５に、実験例１Ｃ（図８）はセンサ３３に、実験例１Ｄ（図９）はセンサ３３に、実験例１Ｅ（図１０）はセンサ３５に、実験例１Ｆ（図１１）はセンサ５４に、実験例１Ｇ（図１２）はセンサ５８に、実験例１Ｈ（図１３）はセンサ３３に、実験例２Ａ（図１４）はセンサ３５に、実験例２Ｂ（図１５）はセンサ３５に、実験例３Ａ（図１６）はセンサ１３３に、実験例３Ｂ（図１７）はセンサ１３５に、実験例３Ｃ（図１８）はセンサ１３３にそれぞれ対応するデータを示している。 FIG. 19 shows the relationship between the orthogonality and the difference between the amplitude ratio after heating the substrate and the amplitude ratio before heating the substrate (hereinafter simply referred to as the difference in amplitude ratio) for each sample. The amplitude ratio after heating the substrate here is an amplitude ratio measured immediately after holding the substrate 10 at 120 ° C. for 24 hours. The amplitude ratio before heating the substrate is the amplitude ratio measured at room temperature (23 ° C.). The difference in amplitude ratio is preferably closer to 0, and most preferably substantially 0. In FIG. 19, the horizontal axis indicates orthogonality [deg], and the vertical axis indicates amplitude ratio difference [%]. In addition, in FIG. 19, code | symbol PL1A-3C is attached | subjected to the plot corresponding to Experimental example 1A-3C, respectively. FIG. 19 shows data corresponding to sensors located in the periphery of each sample. Specifically, in FIG. 19, Experimental Example 1A (FIG. 1) is the sensor 33, Experimental Example 1B (FIG. 7) is the sensor 35, Experimental Example 1C (FIG. 8) is the sensor 33, and Experimental Example 1D (FIG. 9) is the sensor 33, Experimental Example 1E (FIG. 10) is the sensor 35, Experimental Example 1F (FIG. 11) is the sensor 54, Experimental Example 1G (FIG. 12) is the sensor 58, and Experimental Example 1H (FIG. 13). Is the sensor 33, the experimental example 2A (FIG. 14) is the sensor 35, the experimental example 2B (FIG. 15) is the sensor 35, the experimental example 3A (FIG. 16) is the sensor 133, and the experimental example 3B (FIG. 17) is the sensor. In 135, Experimental Example 3C (FIG. 18) shows data corresponding to each of the sensors 133.

図１９に示したように、参考例としての実験例３Ａ〜３Ｃ（プロットＰＬ３Ａ〜３Ｃ）では、直交性の劣化が見られたが、それ以外の実験例では比較的良好な直交性が得られた。中でも、実験例１Ａ，１Ｂ（図１，図７）ではより良好な振幅比が得られ、実験例１Ｄ，１Ｅ，１Ｈ（図９，図１０，図１３）ではよりいっそう良好な振幅比が得られた。 As shown in FIG. 19, in the experimental examples 3A to 3C (plots PL3A to 3C) as reference examples, the orthogonality was deteriorated, but in the other experimental examples, relatively good orthogonality was obtained. It was. Among them, a better amplitude ratio is obtained in Experimental Examples 1A and 1B (FIGS. 1 and 7), and a much better amplitude ratio is obtained in Experimental Examples 1D, 1E, and 1H (FIGS. 9, 10, and 13). It was.

＜４．その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、３または４個のセンサがＸ軸方向またはＹ軸方向に並ぶようにした例を説明したが、本発明では、センサの数はこれに限定されるものではなく、２以上であれば任意に選択可能である。また、１つのセンサユニットに搭載される各センサの形状および寸法は同一の場合に限定されるものではない。 <4. Other variations>
While the present invention has been described with reference to some embodiments and modifications, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the example in which three or four sensors are arranged in the X-axis direction or the Y-axis direction has been described. However, in the present invention, the number of sensors is not limited to this. Any number of two or more can be selected. Moreover, the shape and dimension of each sensor mounted on one sensor unit are not limited to the same case.

また、上記実施の形態等では、回転体の回転角の検出に用いられる角度検出センサとして用いられるセンサユニットについて説明したが、本発明のセンサユニットの用途はそれに限定されない。例えば地磁気を検出する電子コンパスなどにも適用可能である。また、センサは磁気抵抗効果素子以外の検出素子、例えばホール素子等を含むものであってもよい。 Moreover, in the said embodiment etc., although the sensor unit used as an angle detection sensor used for the detection of the rotation angle of a rotary body was demonstrated, the use of the sensor unit of this invention is not limited to it. For example, the present invention can be applied to an electronic compass that detects geomagnetism. The sensor may include a detection element other than the magnetoresistive effect element, such as a Hall element.

なお本発明は、磁気抵抗効果素子として、ＧＭＲ膜を有するＧＭＲ素子を採用した場合よりもＭＴＪ膜を有する磁気トンネル接合素子（ＴＭＲ素子）を採用した場合に特に有用である。一般的に、ＴＭＲ素子はＧＭＲ素子よりも感度が高いため、センサに印加される応力の影響を受けやすい（誤差の増大が生じやすい）からである。 The present invention is particularly useful when a magnetic tunnel junction element (TMR element) having an MTJ film is employed as the magnetoresistive element, rather than when a GMR element having a GMR film is employed. This is because the TMR element is generally more sensitive than the GMR element, and thus is easily affected by the stress applied to the sensor (an increase in error is likely to occur).

１Ａ〜１Ｈ，２Ａ，２Ｂ…センサユニット、１０…基板、１０Ｊ…中心位置、１１…第１の辺、１２…第２の辺、２０…ＩＣチップ、２０Ｊ…中心位置、２１…演算回路、３０…センサ群、３１〜３３…センサ、４１，４２…磁気センサ部、４１１，４２１…ブリッジ回路、４１２，４２２…差分検出器、４１Ａ〜４１Ｄ，４２Ａ〜４２Ｄ…ＭＲ素子、４０…リード、Ｊ１…第１の軸、Ｊ２…第２の軸。 1A to 1H, 2A, 2B ... sensor unit, 10 ... substrate, 10J ... center position, 11 ... first side, 12 ... second side, 20 ... IC chip, 20J ... center position, 21 ... arithmetic circuit, 30 ... Sensor group, 31-33 ... Sensor, 41, 42 ... Magnetic sensor unit, 411, 421 ... Bridge circuit, 412, 422 ... Difference detector, 41A-41D, 42A-42D ... MR element, 40 ... Lead, J1 ... 1st axis, J2 ... 2nd axis.

Claims

A substrate having a substantially rectangular planar shape including a first side and a second side substantially orthogonal to each other;
A plurality of first sensors arranged on a first axis provided on the base body and substantially parallel to the first side and passing through a central position of the base body.

A plurality of leads each having one end provided on the base and arranged along the first side or the second side, or arranged along both the first side and the second side; The sensor unit according to claim 1, further comprising:

The sensor unit according to claim 2, wherein the plurality of leads are arranged along the first side.

One of the plurality of first sensors is a center position sensor provided at the center position of the base body,
4. The same number of the first sensors other than the center position sensor of the plurality of first sensors are provided so as to sandwich the center position sensor. 5. The sensor unit described.

The sensor unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of first sensors are arranged on the first axis so as to be separated from each other by a first distance.

The plurality of first sensors have planar shapes that are substantially equal to each other;
Dimensions of the plurality of first sensors along the first side are substantially the same;
The sensor unit according to any one of claims 1 to 5, wherein dimensions of the plurality of first sensors along the second side are substantially the same.

The sensor unit according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of first sensors have substantially the same structure.

The sensor unit according to claim 3, further comprising: a plurality of second sensors provided on the base body and arranged on a second axis that is substantially parallel to the second side and passes through a center position of the base body. .

One of the plurality of first sensors and one of the plurality of second sensors are center position sensors provided at the center position of the base body,
The first sensors other than the center position sensors of the plurality of first sensors are provided in the same number so as to sandwich the center position sensor,
The sensor unit according to claim 8, wherein the second sensors other than the center position sensors of the plurality of second sensors are provided in the same number so as to sandwich the center position sensor.

The plurality of first sensors are arranged at a first distance from each other on the first axis,
The sensor unit according to claim 8 or 9, wherein the plurality of second sensors are arranged so as to be separated from each other by a second distance on the second axis.

The sensor unit according to claim 10, wherein the first distance and the second distance are substantially equal.

The plurality of first sensors have planar shapes that are substantially equal to each other;
Dimensions of the plurality of first sensors along the first side are substantially the same;
Dimensions of the plurality of first sensors along the second side are substantially the same;
The plurality of second sensors have planar shapes that are substantially equal to each other;
The dimensions along the first side of the plurality of second sensors are substantially the same;
The sensor unit according to any one of claims 8 to 11, wherein dimensions of the plurality of second sensors along the second side are substantially the same.

The dimension along the first side of the first sensor and the dimension along the first side of the second sensor are substantially the same,
The sensor unit according to claim 12, wherein a dimension along the second side of the first sensor and a dimension along the second side of the second sensor are substantially the same.

The plurality of first sensors have substantially the same structure,
The sensor unit according to any one of claims 8 to 13, wherein the plurality of second sensors have substantially the same structure.

The sensor unit according to claim 14, wherein a structure of the first sensor and a structure of the second sensor are substantially the same.

The sensor unit according to any one of claims 8 to 15, wherein the first sensor and the second sensor include a magnetoresistive element.

The sensor unit according to any one of claims 1 to 16, wherein a length of the first side and a length of the second side are substantially equal.

The base includes a substrate and a circuit chip laminated on the substrate,
The sensor unit according to claim 1, wherein a center position of the substrate coincides with a center position of the circuit chip.