JP2019163989A - 磁気検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.一実施の形態
4つの磁気検出素子を有するブリッジ回路と4つの抵抗素子を有するブリッジ回路とを備えるようにした磁気検出装置の例。
2.変形例
センサ部における複数の磁気検出素子の間に配置されたダミー部をさらに備えるようにした磁気検出装置の例など。
3.その他の変形例
[磁気検出装置1の構成]
最初に、図1から図3を参照して、本発明における一実施の形態としての磁気検出装置1の構成について説明する。図1は、磁気検出装置1の全体構成例を表す平面図である。図2は、磁気検出装置1における、図1に示したII−II切断線に沿った矢視方向の断面構成例を表す断面図である。図3は、磁気検出装置1における検出回路20(後出)の概略構成を表す回路図である。この磁気検出装置1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。
ブリッジ回路30は、例えば図3に示したようにブリッジ接続された4つの磁気検出素子11〜14を有している。磁気検出素子11〜14は、いずれも例えば磁気抵抗効果(MR;Magneto-Resistive effect)素子であり、検出対象である外部磁界Hの変化を検出可能である。ここでいう「外部磁界Hの変化」とは、外部磁界Hの大きさの変化や外部磁界Hの角度もしくは向きの変化を含む意である。
但し、磁気検出素子11,13は、図4Aに示した第1の積層構造S1を有し、磁気検出素子12,14は、図4Bに示した第2の積層構造S2を有している。このため、磁気検出素子11,13と磁気検出素子12,14は、外部磁界Hの変化に応じて互いに例えば180°位相の異なる信号を出力する。第1の積層構造S1および第2の積層構造S2の詳細については後述する。なお、図4Aおよび図4Bは、第1の積層構造S1および第2の積層構造S2の概略構成をそれぞれ表す分解斜視図である。
ブリッジ回路40は、例えば図3に示したようにブリッジ接続された4つの抵抗素子21〜24を有している。抵抗素子21〜24は、磁気検出素子11〜14と同様にいずれも磁気抵抗効果素子である。このため、外部磁界Hの変化に応じて、抵抗素子21〜24の各抵抗値も変化する。但し、抵抗素子21,23は、図4Aに示した第1の積層構造S1を有し、抵抗素子22,24は、図4Bに示した第2の積層構造S2を有している。このため、接続点P7と接続点P8との間の抵抗値は、外部磁界Hの変化によらず、実質的に一定に維持されている。したがって、ブリッジ回路40は、外部磁界Hの変動に関わらず、用途に合わせて出力電圧の調整を行う出力補正用の抵抗体として機能する。
本実施の形態の磁気検出装置1では、例えばXY面内における外部磁界Hの回転角θの大きさを、検出回路20によって検出することができる。
この磁気検出装置1は、より簡易なプロセスにより製造可能な構造を有する。
(2.1 第1の変形例)
[磁気検出装置1Aの構成]
図5は、本発明の第1の変形例としての磁気検出装置1Aの全体構成例を表す平面図である。上記実施の形態としての磁気検出装置1では、4つの磁気検出素子11〜14同士の隙間の一部を占めるように抵抗素子21〜24を設けるようにした。これに対し、本変形例としての磁気検出装置1Aでは、4つの磁気検出素子11〜14同士の隙間を埋めるように、複数列および複数行に亘る複数のダミーパターン35Pを設けるようにした。複数のダミーパターン35Pは、複数の第1〜第4のセンサパターン11P〜14Pのいずれかと同じ積層構造を有するとよい。この点を除き、磁気検出装置1Aは磁気検出装置1と実質的に同じ構成を有する。ここで、複数のダミーパターン35Pは、互いに同じ形状および同じ寸法を有するとよい。
このように、磁気検出装置1Aでは、XY面内における、複数の第1〜第4のセンサパターン11P〜14Pの隙間を埋めるように、複数のダミーパターン35Pを設けるようにした。このため、複数の第1〜第4のセンサパターン11P〜14Pの上面を含む面の平坦化処理を行う際、ディッシングの発生を緩和することができる。その結果、複数の第1〜第4のセンサパターン11P〜14Pの厚さのばらつきを抑制でき、磁気検出装置1Aにおける磁界検出精度の向上が期待できる。
[磁気検出装置1Bの構成]
図6は、本発明の第2の変形例としての磁気検出装置1Bの全体構成例を表す平面図である。上記実施の形態としての磁気検出装置1では、磁気検出素子11〜14における第1〜第4のセンサパターン11P〜14Pが、それぞれマトリックス状に配列されるようにした。また、抵抗素子21〜24における第1〜第4の抵抗パターン21P〜24Pが、それぞれ、第1〜第4のセンサパターン11P〜14Pの一部を取り囲むように配列されるようにした。これに対し、第2の変形例としての磁気検出装置1Bは、いずれもX軸方向へ6つずつ配列された第1〜第4の抵抗パターン21P〜24Pと、いずれもX軸方向へ6つずつ配列された第1〜第4のセンサパターン11P〜14Pと、いずれもX軸方向へ6つずつ配列された第1〜第4のダミーパターン31P〜34Pとが、Y軸方向へ順に並ぶようにしたものである。このように本発明では、第1〜第4の抵抗パターン21P〜24Pおよび第1〜第4のダミーパターン31P〜34Pは、それぞれ、第1〜第4のセンサパターン11P〜14Pと隣り合うように形成されていてもよい。
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、センサ部として4つの磁気検出素子を用いてフルブリッジ回路を形成するようにしたが、本発明では、例えば2つの磁気検出素子を用いてハーフブリッジ回路を形成するようにしてもよい。また、本発明は、抵抗部としてのブリッジ回路についても4つの抵抗素子を用いる場合に限定されるものではなく、例えば2つの抵抗素子を用いてハーフブリッジ回路を形成するようにしてもよい。また、複数のセンサパターンの形状および寸法、複数の抵抗パターンの形状および寸法、ならびに複数のダミーパターンの形状および寸法などは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Claims (28)
- 第1の積層構造を有すると共に検出対象磁界を検出可能な第1の磁気検出素子、を含むセンサ部と、
前記第1の積層構造を有する第1の抵抗素子を含み、前記センサ部と接続された抵抗部と
を備えた磁気検出装置。 - 前記第1の磁気検出素子における前記第1の積層構造および前記第1の抵抗素子における前記第1の積層構造は、実質的に第1の方向に固着された第1の磁化を有する第1の強磁性層をそれぞれ含む
請求項1記載の磁気検出装置。 - 前記抵抗部は、前記検出対象磁界の変動に関わらず、出力電圧の調整を行う抵抗体である
請求項1または請求項2に記載の磁気検出装置。 - 前記第1の磁気検出素子および前記第1の抵抗素子は、同一の基板に設けられている
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の磁気検出装置。 - 前記第1の磁気検出素子は、前記基板の上に配列され、前記第1の積層構造をそれぞれ有する複数の第1のセンサパターンを含み、
前記第1の抵抗素子は、前記基板の上に配列され、前記第1の積層構造をそれぞれ有する複数の第1の抵抗パターンを含む
請求項4記載の磁気検出装置。 - 前記複数の第1の抵抗パターンは、前記複数の第1のセンサパターンと隣り合うように形成されている
請求項5記載の磁気検出装置。 - 前記複数の第1の抵抗パターンは、前記複数の第1のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列されている
請求項5または請求項6に記載の磁気検出装置。 - 前記基板の上に配列され、前記第1の積層構造をそれぞれ有する複数の第1のダミーパターンをさらに有し、
前記複数の第1のダミーパターンの少なくとも一部が前記複数の第1の抵抗パターンである
請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の磁気検出装置。 - 前記複数の第1のダミーパターンは、前記複数の第1のセンサパターンと隣り合うように形成されている
請求項8記載の磁気検出装置。 - 前記複数の第1のダミーパターンは、前記複数の第1のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列されている
請求項8または請求項9のいずれか1項に記載の磁気検出装置。 - 前記センサ部は、第2の積層構造を有すると共に前記検出対象磁界を検出可能な第2の磁気検出素子をさらに含み、
前記抵抗部は、前記第2の積層構造を有する第2の抵抗素子をさらに含む
請求項1記載の磁気検出装置。 - 前記第1の磁気検出素子における前記第1の積層構造および前記第1の抵抗素子における前記第1の積層構造は、実質的に第1の方向に固着された第1の磁化を有する第1の強磁性層をそれぞれ含み、
前記第2の磁気検出素子における前記第2の積層構造および前記第2の抵抗素子における前記第2の積層構造は、実質的に前記第1の方向と反対の第2の方向に固着された第2の磁化を有する第2の強磁性層をそれぞれ含む
請求項11記載の磁気検出装置。 - 前記抵抗部は、前記検出対象磁界の変動に関わらず、出力電圧の調整を行う抵抗体である
請求項11または請求項12に記載の磁気検出装置。 - 前記第1の磁気検出素子、前記第2の磁気検出素子、前記第1の抵抗素子および前記第2の抵抗素子は、同一の基板に設けられている
請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の磁気検出装置。 - 前記第1の磁気検出素子は、前記基板の上に配列され、前記第1の積層構造をそれぞれ有する複数の第1のセンサパターンを含み、
前記第1の抵抗素子は、前記基板の上に配列され、前記第1の積層構造をそれぞれ有する複数の第1の抵抗パターンを含み、
前記第2の磁気検出素子は、前記基板の上に配列され、前記第2の積層構造をそれぞれ有する複数の第2のセンサパターンを含み、
前記第2の抵抗素子は、前記基板の上に配列され、前記第2の積層構造をそれぞれ有する複数の第2の抵抗パターンを含む
請求項14記載の磁気検出装置。 - 前記複数の第1の抵抗パターンは、前記複数の第1のセンサパターンと隣り合うように形成され、
前記複数の第2の抵抗パターンは、前記複数の第2のセンサパターンと隣り合うように形成されている
請求項15記載の磁気検出装置。 - 前記複数の第1の抵抗パターンは、前記複数の第1のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列され、
前記複数の第2の抵抗パターンは、前記複数の第2のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列されている
請求項15または請求項16に記載の磁気検出装置。 - 前記基板の上に配列されて前記第1の積層構造をそれぞれ有する複数の第1のダミーパターンと前記基板の上に配列されて前記第2の積層構造をそれぞれ有する複数の第2のダミーパターンとをさらに有し、
前記複数の第1のダミーパターンの少なくとも一部が前記複数の第1の抵抗パターンであり、
前記複数の第2のダミーパターンの少なくとも一部が前記複数の第2の抵抗パターンである
請求項15から請求項17のいずれか1項に記載の磁気検出装置。 - 前記複数の第1のダミーパターンは、前記複数の第1のセンサパターンと隣り合うように形成され、
前記複数の第2のダミーパターンは、前記複数の第2のセンサパターンと隣り合うように形成されている
請求項18記載の磁気検出装置。 - 前記複数の第1のダミーパターンは、前記複数の第1のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列され、
前記複数の第2のダミーパターンは、前記複数の第2のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列されている
請求項18または請求項19に記載の磁気検出装置。 - 前記センサ部における前記第1の磁気検出素子と前記第2の磁気検出素子とは直列接続もしくは並列接続され、
前記抵抗部における前記第1の抵抗素子と前記第2の抵抗素子とは直列接続もしくは並列接続され、
前記センサ部と前記抵抗部とは、直列接続されている
請求項11から請求項20のいずれか1項に記載の磁気検出装置。 - 前記抵抗部における前記第1の抵抗素子および前記第2の抵抗素子は、前記センサ部における前記第1の磁気検出素子と前記センサ部における前記第2の磁気検出素子との間に設けられている
請求項11から請求項21のいずれか1項に記載の磁気検出装置。 - 前記第1の磁気検出素子、前記第2の磁気検出素子、前記第1の抵抗素子および前記第2の抵抗素子は、磁気トンネル接合素子である
請求項11から請求項22のいずれか1項に記載の磁気検出装置。 - 前記センサ部は、第2の積層構造を有すると共に前記検出対象磁界を検出可能な第2の磁気検出素子と、前記第1の積層構造を有すると共に前記検出対象磁界を検出可能な第3の磁気検出素子と、前記第2の積層構造を有すると共に前記検出対象磁界を検出可能な第4の磁気検出素子とをさらに含み、
前記抵抗部は、前記第2の積層構造を有する第2の抵抗素子と、前記第1の積層構造を有する第3の抵抗素子と、前記第2の積層構造を有する第4の抵抗素子とをさらに含む
請求項1記載の磁気検出装置。 - 前記第1の積層構造は、実質的に第1の方向に固着された第1の磁化を有する第1の強磁性層をそれぞれ含み、
前記第2の積層構造は、実質的に前記第1の方向と反対の第2の方向に固着された第2の磁化を有する第2の強磁性層をそれぞれ含む
請求項24記載の磁気検出装置。 - 前記センサ部は、直列接続された前記第1の磁気検出素子および前記第2の磁気検出素子と、直列接続された前記第3の磁気検出素子および前記第4の磁気検出素子とが、互いに並列接続されてなる第1のブリッジ回路を有し、
前記抵抗部は、直列接続された前記第1の抵抗素子および前記第2の抵抗素子と、直列接続された前記第3の抵抗素子および前記第4の抵抗素子とが、互いに並列接続されてなる第2のブリッジ回路を有する
請求項24または請求項25記載の磁気検出装置。 - 第1の方向に固着された第1の磁化を有する第1の磁性体を含むと共に検出対象磁界を検出可能な第1の磁気検出素子、を有するセンサ部と、
前記第1の方向に固着された第2の磁化を有する第2の磁性体を含む第1の抵抗素子を有し、前記センサ部と接続された抵抗部と
を備えた磁気検出装置。 - 前記センサ部は、前記第1の方向と反対の第2の方向に固着された第3の磁化を有する第3の磁性体を含むと共に前記検出対象磁界を検出可能な第2の磁気検出素子、をさらに有し、
前記抵抗部は、前記第2の方向に固着された第4の磁化を有する第4の磁性体を含む第2の抵抗素子をさらに有する
請求項27記載の磁気検出装置。
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