JP2019168239A

JP2019168239A - 磁気センサ装置

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Publication number: JP2019168239A
Application number: JP2018054091A
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Inventors: 司也渡部; Moriya Watabe; 啓平林; Hiroshi Hirabayashi
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Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-10-03
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Abstract

【課題】検出値のヒステリシス特性による検出精度の低下を抑制する。【解決手段】磁気センサ装置１は、第１の磁気センサ１０と第２の磁気センサ２０と軟磁性構造体４０を備えている。第１の磁気センサ１０は、外部磁界のＸ方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する。第２の磁気センサ２０は、外部磁界のＹ方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する。軟磁性構造体４０にＸ方向の残留磁化が存在する状態において、磁気センサ１０には、軟磁性構造体４０の残留磁化に基づく磁界であって、−Ｘ方向の成分を含む磁界が印加される。軟磁性構造体４０にＹ方向の残留磁化が存在する状態において、磁気センサ２０には、軟磁性構造体４０の残留磁化に基づく磁界であって、−Ｙ方向の成分を含む磁界が印加される。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気センサと軟磁性構造体とを含む磁気センサ装置に関する。

近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサとしては、基板上に設けられた複数の磁気検出素子を用いたものが知られている。磁気検出素子としては、例えば磁気抵抗効果素子が用いられる。

特許文献１には、支持体上にＸ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサおよびＺ軸磁気センサが設けられた地磁気センサが記載されている。この地磁気センサにおいて、Ｚ軸磁気センサは、磁気抵抗効果素子と軟磁性体を備えている。軟磁性体は、Ｚ軸に平行な方向の垂直磁界成分を、Ｚ軸に垂直な方向の水平磁界成分に変換して、この水平磁界成分を磁気抵抗効果素子に与える。

国際公開第２０１１／０６８１４６号

ところで、従来、磁気抵抗効果素子のように磁性層を含む磁気検出素子を用いた磁気センサでは、磁性層の磁気ヒステリシス特性に起因して、検出値がヒステリシス特性を有し、その結果、検出精度が低下するという問題点があった。以下、これについて詳しく説明する。磁気検出素子に含まれる磁性層が磁気ヒステリシス特性を有している場合、外部磁界によって、磁性層が一旦、磁化を有した後には、外部磁界がゼロになっても、磁性層には、ある大きさの磁化が残る。その結果、この残った磁化によって、外部磁界がゼロのときの磁気センサの検出値が、理想値とは異なってしまう。また、外部磁界がゼロになる前の外部磁界の方向や大きさによって、外部磁界がゼロになったときに磁性層に残る磁化の方向や大きさが異なる。そのため、外部磁界がゼロになる前の外部磁界の方向や大きさによって、外部磁界がゼロになったときの磁気センサの検出値が異なってしまう。このようにして、検出値がヒステリシス特性を有することになる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、検出値のヒステリシス特性による検出精度の低下を抑制できるようにした磁気センサ装置を提供することにある。

本発明の磁気センサ装置は、少なくとも１つの第１の種類の磁気センサと、軟磁性材料よりなる軟磁性構造体とを備えている。少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、外部磁界に対応した検出値を生成する。

軟磁性構造体は、外部磁界を変化させたときの磁化の履歴曲線が、残留磁化を示す磁気特性を有している。少なくとも１つの第１の種類の磁気センサと軟磁性構造体は、軟磁性構造体の残留磁化が存在する状態において少なくとも１つの第１の種類の磁気センサに残留磁化に基づく磁界が印加されるように構成されている。

少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、単独では、外部磁界を変化させたときの検出値の履歴曲線において、外部磁界がゼロのときの検出値と理想値との差がゼロ以外の第１の値となる特性を有している。磁気センサ装置に組み込まれた状態における少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、外部磁界を変化させたときの検出値の履歴曲線において、外部磁界がゼロのときの検出値と理想値との差が第２の値となる特性を有している。第２の値の絶対値は、第１の値の絶対値よりも小さい。

本発明の磁気センサ装置において、少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成してもよい。この場合、少なくとも１つの第１の種類の磁気センサと軟磁性構造体は、第１の方向と交差する方向に並ぶように配置されていてもよい。

また、本発明の磁気センサ装置において、少なくとも１つの第１の種類の磁気センサに印加される残留磁化に基づく磁界は、残留磁化の方向とは反対方向の成分を含んでいてもよい。

また、本発明の磁気センサ装置において、少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁性層を含んでいてもよい。

また、本発明の磁気センサ装置において、少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する第１の磁気センサと、外部磁界の第２の方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する第２の磁気センサであってもよい。第１の方向と第２の方向は、互いに直交している。磁気センサ装置は、更に、第１および第２の磁気センサと軟磁性構造体を支持する支持部を備えていてもよい。支持部は、第１および第２の方向に平行な基準平面を有していてもよい。基準平面は、互いに異なる第１の領域と第２の領域と第３の領域を含んでいてもよい。第１の領域は、基準平面に第１の磁気センサを垂直投影してできる領域である。第２の領域は、基準平面に第２の磁気センサを垂直投影してできる領域である。第３の領域は、基準平面に軟磁性構造体を垂直投影してできる領域である。基準平面内に位置して、第３の領域の重心を通り互いに直交する２つの直線を第１の直線と第２の直線としたとき、第１の領域の少なくとも一部は第１の直線と交差する位置にあってもよく、第２の領域の少なくとも一部は第２の直線と交差する位置にあってもよい。第１の直線は、第２の方向に平行であってもよい。

また、第１の領域のいかなる部分も第２の直線とは交差しなくてもよく、第２の領域のいかなる部分も第１の直線とは交差しなくてもよい。

また、磁気センサ装置は、更に、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を検出するための第２の種類の磁気センサを備えていてもよい。第３の方向は、第１の方向および第２の方向に直交している。この場合、軟磁性構造体は、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を受けて第３の方向に垂直な方向の出力磁界成分を出力する磁界変換部を含んでいてもよい。出力磁界成分の強度は、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有していてもよい。第２の種類の磁気センサは、出力磁界成分の強度を検出してもよい。

また、軟磁性構造体は、更に、少なくとも１つの軟磁性層を含んでいてもよい。

また、支持部は、上面を有する基板を含んでいてもよい。第１および第２の磁気センサ、第２の種類の磁気センサならびに軟磁性構造体は、基板の上面の上または上方に配置されていてもよい。基準平面は、基板の上面であってもよい。

本発明の磁気センサ装置では、上記のように規定された少なくとも１つの第１の種類の磁気センサと軟磁性構造体を備えたことにより、検出値のヒステリシス特性による検出精度の低下を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置の概略の構成を示す平面図である。本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置の回路構成の一例を示す回路図である。本発明の一実施の形態における第１および第２の磁気センサの構成と第１の磁気センサに関する配線を示す説明図である。本発明の一実施の形態における第１および第２の磁気センサの構成と第２の磁気センサに関する配線を示す説明図である。本発明の一実施の形態における第３の磁気センサに関する配線を示す説明図である。本発明の一実施の形態における磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。本発明の一実施の形態における１つの抵抗部の一部を示す斜視図である。本発明の一実施の形態における磁界変換部の構成の一例を示す説明図である。本発明の一実施の形態における第１ないし第３の磁気センサと軟磁性構造体のそれぞれの一部を示す断面図である。本発明の一実施の形態における軟磁性構造体の履歴曲線を示す特性図である。図１０に示した履歴曲線の一部を拡大して示す特性図である。本発明の一実施の形態における第１の種類の磁気センサの検出値の履歴曲線を示す特性図である。図１２に示した履歴曲線の一部を拡大して示す特性図である。本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置の効果を説明するための説明図である。本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置の効果を説明するための説明図である。

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。始めに、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気センサ装置の概略の構成について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ装置１は、外部磁界の、互いに直交する３方向の成分を検出する装置である。

磁気センサ装置１は、少なくとも１つの第１の種類の磁気センサを備えている。少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、外部磁界に対応した検出値を生成する。少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁性層を含んでいる。本実施の形態では、少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する第１の磁気センサ１０と、外部磁界の第２の方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する第２の磁気センサ２０である。第１の方向と第２の方向は、互いに直交している。

磁気センサ装置１は、更に、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を検出するための第２の種類の磁気センサである第３の磁気センサ３０を備えている。第３の磁気センサ３０は、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。第３の方向は、第１の方向および第２の方向に直交している。

磁気センサ装置１は、更に、軟磁性材料よりなる軟磁性構造体４０を備えている。軟磁性構造体４０は、磁界変換部４２と、少なくとも１つの軟磁性層を含んでいる。なお、磁界変換部４２は、後で説明する図８および図９に示されている。磁界変換部４２は、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を受けて第３の方向に垂直な方向の出力磁界成分を出力する。以下、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を、入力磁界成分と言う。出力磁界成分の強度は、入力磁界成分の強度と対応関係を有する。第３の磁気センサ３０は、出力磁界成分の強度を検出することによって、入力磁界成分の強度を検出する。軟磁性構造体４０については、後で詳しく説明する。

磁気センサ装置１は、更に、支持部５０を備えている。支持部５０は、第１ないし第３の磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０を支持する構造体である。支持部５０は、互いに反対側に位置する下面と上面５１ａとを有する基板５１を含んでいる。

ここで、図１に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。Ｘ方向とＹ方向は基板５１の上面５１ａに平行な方向である。Ｚ方向は、基板５１の上面５１ａに垂直な方向であって、基板５１の下面から上面５１ａに向かう方向である。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を−Ｚ方向とする。以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。また、磁気センサ装置１の構成要素に関して、Ｚ方向の端に位置する面を「上面」と言い、−Ｚ方向の端に位置する面を「下面」と言う。

本実施の形態では特に、第１の方向はＸ方向と一致し、第２の方向はＹ方向と一致し、第３の方向はＺ方向と一致する。

第１ないし第３の磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０は、基板５１の上面５１ａの上または上方に配置されている。第１の磁気センサ１０と軟磁性構造体４０は、第１の方向すなわちＸ方向と交差する方向に並ぶように配置されている。第２の磁気センサ２０と軟磁性構造体４０は、第２の方向すなわちＹ方向と交差する方向に並ぶように配置されている。

支持部５０は、第１および第２の方向（Ｘ方向およびＹ方向）に平行な基準平面ＲＰを有している。基準平面ＲＰは、第３の方向（Ｚ方向）に直交する。本実施の形態では特に、基準平面ＲＰは、基板５１の上面５１ａである。

基準平面ＲＰは、互いに異なる第１の領域Ａ１０と第２の領域Ａ２０と第３の領域Ａ４０を含んでいる。第１の領域Ａ１０は、基準平面ＲＰに第１の磁気センサ１０を垂直投影してできる領域である。第２の領域Ａ２０は、基準平面ＲＰに第２の磁気センサ２０を垂直投影してできる領域である。第３の領域Ａ４０は、基準平面ＲＰに軟磁性構造体４０を垂直投影してできる領域である。なお、基準平面ＲＰに第３の磁気センサ３０を垂直投影してできる領域は、第３の領域Ａ４０と一致するかほぼ一致する。

ここで、基準平面ＰＲ内に位置して、第３の領域Ａ４０の重心Ｃ４０を通り互いに直交する２つの直線を第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２とする。第１の領域Ａ１０の少なくとも一部は第１の直線Ｌ１と交差する位置にあり、第２の領域Ａ２０の少なくとも一部は第２の直線Ｌ２と交差する位置にある。本実施の形態では特に、第１の直線Ｌ１はＹ方向に平行であり、第２の直線Ｌ２はＸ方向に平行である。

本実施の形態では、第１の磁気センサ１０は、互いに異なる位置に配置された第１の部分１１と第２の部分１２を含んでいる。第１の領域Ａ１０は、基準平面ＲＰに第１の部分１１を垂直投影してできる領域Ａ１１と、基準平面ＲＰに第２の部分１２を垂直投影してできる領域Ａ１２を含んでいる。領域Ａ１１，Ａ１２は、第１の直線Ｌ１に平行な方向における第３の領域Ａ４０の両側に位置している。

また、第２の磁気センサ２０は、互いに異なる位置に配置された第１の部分２１と第２の部分２２を含んでいる。第２の領域Ａ２０は、基準平面ＲＰに第１の部分２１を垂直投影してできる領域Ａ２１と、基準平面ＲＰに第２の部分２２を垂直投影してできる領域Ａ２２を含んでいる。領域Ａ２１，Ａ２２は、第２の直線Ｌ２に平行な方向における第３の領域Ａ４０の両側に位置している。

なお、第１の領域Ａ１０が１つの領域のみからなる場合には、第１の領域Ａ１０は第１の直線Ｌ１と交差する位置にある。同様に、第２の領域Ａ２０が１つの領域のみからなる場合には、第２の領域Ａ２０は第２の直線Ｌ２と交差する位置にある。

第１の領域Ａ１０の一部が第１の直線Ｌ１と交差する位置にある場合というのは、第１の領域Ａ１０が互いに分離された複数の領域からなる場合であって、その複数の領域の全てではない１つ以上の領域が第１の直線Ｌ１と交差する位置にある場合である。本実施の形態では、第１の領域Ａ１０は２つの領域Ａ１１，Ａ１２からなり、この２つの領域Ａ１１，Ａ１２は、いずれも第１の直線Ｌ１と交差する位置にある。

同様に、第２の領域Ａ２０の一部が第２の直線Ｌ２と交差する位置にある場合というのは、第２の領域Ａ２０が互いに分離された複数の領域からなる場合であって、その複数の領域の全てではない１つ以上の領域が第２の直線Ｌ２と交差する位置にある場合である。本実施の形態では、第２の領域Ａ２０は２つの領域Ａ２１，Ａ２２からなり、この２つの領域Ａ２１，Ａ２２は、いずれも第２の直線Ｌ２と交差する位置にある。

また、第１の領域Ａ１０が１つの領域からなるか複数の領域からなるかにかかわらず、第１の領域Ａ１０のいかなる部分も第２の直線Ｌ２とは交差しないことが好ましい。同様に、第２の領域Ａ２０が１つの領域からなるか複数の領域からなるかにかかわらず、第２の領域Ａ２０のいかなる部分も第１の直線Ｌ１とは交差しないことが好ましい。

本実施の形態では特に、第１の領域Ａ１０と第２の領域Ａ２０は、第３の方向（Ｚ方向）から見て、第３の領域Ａ４０の重心Ｃ４０を中心として第１の領域Ａ１０を９０°回転すると第２の領域Ａ２０に重なる位置関係である。図１において、重心Ｃ４０を中心として反時計回り方向に領域Ａ１１，Ａ１２を９０°回転すると、領域Ａ１１，Ａ１２はそれぞれ領域Ａ２１，Ａ２２に重なる。

図１に示したように、磁気センサ装置１は、更に、基板５１の上面５１ａの上または上方に配置された複数の端子を備えている。この複数の端子は、第１の磁気センサ１０に対応する電源端子Ｖｘおよび出力端子Ｖｘ＋，Ｖｘ−と、第２の磁気センサ２０に対応する電源端子Ｖｙおよび出力端子Ｖｙ＋，Ｖｙ−と、第３の磁気センサ３０に対応する電源端子Ｖｚおよび出力端子Ｖｚ＋，Ｖｚ−と、第１ないし第３の磁気センサ１０，２０，３０で共通に使用されるグランド端子Ｇとを含んでいる。

次に、図２を参照して、磁気センサ装置１の回路構成の一例について説明する。この例では、第１の磁気センサ１０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４を含んでいる。抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の各々は、外部磁界の第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向の成分に応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｘ１は、電源端子Ｖｘと出力端子Ｖｘ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｘ２は、出力端子Ｖｘ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｘ３は、電源端子Ｖｘと出力端子Ｖｘ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｘ４は、出力端子Ｖｘ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。

第２の磁気センサ２０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４を含んでいる。抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の各々は、外部磁界の第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向の成分に応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｙ１は、電源端子Ｖｙと出力端子Ｖｙ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｙ２は、出力端子Ｖｙ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｙ３は、電源端子Ｖｙと出力端子Ｖｙ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｙ４は、出力端子Ｖｙ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。

第３の磁気センサ３０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４を含んでいる。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の各々は、磁界変換部４２から出力される出力磁界成分に応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｚ１は、電源端子Ｖｚと出力端子Ｖｚ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｚ２は、出力端子Ｖｚ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｚ３は、電源端子Ｖｚと出力端子Ｖｚ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｚ４は、出力端子Ｖｚ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。

以下、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４，Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４，Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のうちの任意の１つを抵抗部Ｒと言う。抵抗部Ｒは、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁性層を含んでいる。本実施の形態では特に、少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子である。以下、磁気抵抗効果素子をＭＲ素子と記す。

本実施の形態では特に、ＭＲ素子は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、方向が固定された磁化を有する磁性層である磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。各ＭＲ素子において、自由層は、磁化容易軸方向が、磁化固定層の磁化の方向に直交する方向となる形状異方性を有している。

図２において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。図２に示した例では、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。抵抗部Ｒｘ２，Ｒｘ３の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。

また、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。抵抗部Ｒｙ２，Ｒｙ３の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向である。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向については、後で説明する。

外部磁界の第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向の成分の検出値は、出力端子Ｖｘ＋と出力端子Ｖｘ−との間の電位差と対応関係を有する。外部磁界の第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向の成分の検出値は、出力端子Ｖｙ＋と出力端子Ｖｙ−との間の電位差と対応関係を有する。外部磁界の第３の方向（Ｚ方向）に平行な方向の成分すなわち入力磁界成分の検出値は、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差と対応関係を有する。例えば、各検出値は、対応する電位差に対して振幅やオフセットの調整を施したものであってもよい。

次に、図３および図４を参照して、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４，Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の配置の一例について説明する。この例では、第１の磁気センサ１０の第１の部分１１は抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ４を含み、第１の磁気センサ１０の第２の部分１２は抵抗部Ｒｘ２，Ｒｘ３を含んでいる。また、第２の磁気センサ２０の第１の部分２１は抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ４を含み、第２の磁気センサ２０の第２の部分２２は抵抗部Ｒｙ２，Ｒｙ３を含んでいる。図３には、第１の磁気センサ１０に関する配線も示している。また、図４には、第２の磁気センサ２０に関する配線も示している。

図３および図４において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。図３および図４に示した例では、第１の磁気センサ１０の第１の部分１１と、第１の磁気センサ１０の第２の部分１２と、第２の磁気センサ２０の第１の部分２１と、第２の磁気センサ２０の第２の部分２２の各々において、そこに含まれる複数のＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向が同じ方向になる。そのため、この例によれば、複数のＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向の設定が容易になる。

図５は、第３の磁気センサ３０に関する配線を示している。

次に、図６を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図６に示したＭＲ素子１００は、基板５１側から順に積層された反強磁性層１０１、磁化固定層１０２、ギャップ層１０３および自由層１０４を含んでいる。反強磁性層１０１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層１０２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層１０２の磁化の方向を固定する。

なお、ＭＲ素子１００における層１０１〜１０４の配置は、図６に示した配置とは上下が反対でもよい。また、ＭＲ素子１００は、反強磁性層１０１を含まない構成であってもよい。この構成は、例えば、反強磁性層１０１および磁化固定層１０２の代わりに、２つの強磁性層とこの２つの強磁性層の間に配置された非磁性金属層とを含む人工反強磁性構造の磁化固定層を含む構成であってもよい。また、磁気検出素子は、磁性層を含み、磁界を検出する素子であれば、ＭＲ素子以外の素子であってもよく、例えば磁気インピーダンス素子であってもよい。

次に、図７を参照して、抵抗部Ｒの構成の一例について説明する。この例では、抵抗部Ｒは、直列に接続された複数のＭＲ素子１００を含んでいる。抵抗部Ｒは、更に、複数のＭＲ素子１００が直列に接続されるように、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する１つ以上の接続層を含んでいる。図７に示した例では、抵抗部Ｒは、１つ以上の接続層として、１つ以上の下部接続層１１１と、１つ以上の上部接続層１１２とを含んでいる。下部接続層１１１は、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００の下面に接し、この２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する。上部接続層１１２は、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００の上面に接し、この２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する。

次に、図８を参照して、軟磁性構造体４０の磁界変換部４２の構成の一例について説明する。この例では、磁界変換部４２は、抵抗部Ｒｚ１に対応する下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１と、抵抗部Ｒｚ２に対応する下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２と、抵抗部Ｒｚ３に対応する下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３と、抵抗部Ｒｚ４に対応する下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４とを含んでいる。

下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の各々は、Ｚ方向に垂直な方向に長い直方体形状を有している。

下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１は、抵抗部Ｒｚ１の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ１は、抵抗部Ｒｚ１よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ１は、抵抗部Ｒｚ１よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ１は、下部ヨーク４２Ｂ１と上部ヨーク４２Ｔ１の間に位置している。

下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２は、抵抗部Ｒｚ２の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ２は、抵抗部Ｒｚ２よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ２は、抵抗部Ｒｚ２よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ２は、下部ヨーク４２Ｂ２と上部ヨーク４２Ｔ２の間に位置している。

下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３は、抵抗部Ｒｚ３の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ３は、抵抗部Ｒｚ３よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ３は、抵抗部Ｒｚ３よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ３は、下部ヨーク４２Ｂ３と上部ヨーク４２Ｔ３の間に位置している。

下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４は、抵抗部Ｒｚ４の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ４は、抵抗部Ｒｚ４よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ４は、抵抗部Ｒｚ４よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ４は、下部ヨーク４２Ｂ４と上部ヨーク４２Ｔ４の間に位置している。

磁界変換部４２が出力する出力磁界成分は、下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１によって生成されて抵抗部Ｒｚ１に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２によって生成されて抵抗部Ｒｚ２に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３によって生成されて抵抗部Ｒｚ３に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４によって生成されて抵抗部Ｒｚ４に印加される磁界成分を含んでいる。

図８において、４つの白抜きの矢印は、それぞれ、入力磁界成分の方向がＺ方向であるときに、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４に印加される磁界成分の方向を表している。また、図８において、４つの塗りつぶした矢印は、それぞれ、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向を表している。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向は、それぞれ、入力磁界成分の方向がＺ方向であるときに抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４に印加される磁界成分の方向と同じ方向である。抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向は、それぞれ、入力磁界成分の方向がＺ方向であるときに抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３に印加される磁界成分の方向とは反対方向である。

ここで、第３の磁気センサ３０の作用について説明する。入力磁界成分が存在しない状態では、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直である。

入力磁界成分の方向がＺ方向であるときには、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４のＭＲ素子１００では、自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直な方向から、磁化固定層１０２の磁化の方向に向かって傾く。このとき、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３のＭＲ素子１００では、自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直な方向から、磁化固定層１０２の磁化の方向とは反対方向に向かって傾く。その結果、入力磁界成分が存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値は減少し、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値は増加する。

入力磁界成分の方向が−Ｚ方向の場合は、上述の場合とは逆に、入力磁界成分が存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値は増加し、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値は減少する。

抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の抵抗値の変化量は、入力磁界成分の強度に依存する。

入力磁界成分の方向と強度が変化すると、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のそれぞれの抵抗値は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値が増加すると共に抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値が減少するか、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値が減少すると共に抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値が増加するように変化する。これにより、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差が変化する。従って、この電位差に基づいて、入力磁界成分を検出することができる。

次に、図９を参照して、第１ないし第３の磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０の構造の一例について説明する。図９は、第１ないし第３の磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０のそれぞれの一部を示している。この例では、第１ないし第３の磁気センサ１０，２０，３０と軟磁性構造体４０は、基板５１の上に配置されている。基板５１は、上面５１ａと下面５１ｂを有している。

第１の磁気センサ１０は、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の他に、それぞれ絶縁材料よりなる絶縁層６６Ａ，６７Ａ，６８Ａを含んでいる。絶縁層６６Ａは、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、絶縁層６６Ａの上に配置されている。図９には、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６７Ａは、基板５１の上面５１ａの上において抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の周囲に配置されている。絶縁層６８Ａは、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４および絶縁層６７Ａを覆っている。

第２の磁気センサ２０の構造は、第１の磁気センサ１０と同様である。すなわち、第２の磁気センサ２０は、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の他に、それぞれ絶縁材料よりなる絶縁層６６Ｂ，６７Ｂ，６８Ｂを含んでいる。絶縁層６６Ｂは、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、絶縁層６６Ｂの上に配置されている。図９には、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６７Ｂは、基板５１の上面５１ａの上において抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の周囲に配置されている。絶縁層６８Ｂは、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４および絶縁層６７Ｂを覆っている。

第３の磁気センサ３０は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４と、絶縁層６１，６２，６３，６４を含んでいる。図９に示した例では、軟磁性構造体４０は、磁界変換部４２と、２つの軟磁性層４１，４３を含んでいる。

磁界変換部４２は、図８に示した下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４を含んでいる。図９では、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４のうちの１つを符号４２Ｂで示し、それに対応する上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４のうちの１つを符号４２Ｔで示している。

軟磁性層４１は、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４は、軟磁性層４１の上に配置されている。絶縁層６１は、基板５１の上面５１ａの上において下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４の周囲に配置されている。

抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４は、絶縁層６１の上に配置されている。図９には、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６２は、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および絶縁層６１の上において抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の周囲に配置されている。

上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４は、絶縁層６２の上に配置されている。絶縁層６３は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４および絶縁層６２の上において上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の周囲に配置されている。

軟磁性層４３は、上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４および絶縁層６３の上に配置されている。絶縁層６４は、軟磁性層４３を覆っている。

上方から見たときに、軟磁性層４１，４３は、第３の磁気センサ３０の全域またはほぼ全域にわたって存在する。基板５１の上面５１ａすなわち基準平面ＲＰに軟磁性層４１を垂直投影してできる領域と、基準平面ＲＰに軟磁性層４３を垂直投影してできる領域は、いずれも、第３の領域Ａ４０と一致する。基準平面ＲＰに第３の磁気センサ３０を垂直投影してできる領域は、第３の領域Ａ４０と一致するかほぼ一致する。

図９に示した例では、第１ないし第３の磁気センサ１０，２０，３０に含まれる全ての磁気検出素子すなわちＭＲ素子１００は、基板５１の上面５１ａすなわち基準平面ＲＰから等しい距離の位置に配置されている。

なお、磁界変換部４２は、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４と、上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の一方のみを含んでいてもよい。また、軟磁性構造体４０は、軟磁性層４１，４３の一方のみを含んでいてもよい。

次に、本実施の形態に係る磁気センサ装置１の作用および効果について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ装置１では、第１の磁気センサ１０は、外部磁界の第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する。また、第２の磁気センサ２０は、外部磁界の第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する。以下、第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向を第１の磁気センサ１０の感磁方向とも言い、第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向を第２の磁気センサ２０の感磁方向とも言う。本実施の形態では、第１の直線Ｌ１は第１の磁気センサ１０の感磁方向に対して垂直であり、第２の直線Ｌ２は第２の磁気センサ２０の感磁方向に対して垂直である。

第１の磁気センサ１０は、磁気検出素子に含まれる磁性層に起因する磁気ヒステリシス特性を有している。本実施の形態では特に、第１の磁気センサ１０は、第１の部分１１と第２の部分１２を含み、第１および第２の部分１１，１２の各々は、磁気ヒステリシス特性を有している。第１の磁気センサ１０は、外部磁界のＸ方向に平行な方向の成分を検出する。そのため、第１の磁気センサ１０の第１および第２の部分１１，１２の各々における磁気ヒステリシス特性で特に問題となるのは、Ｘ方向に平行な方向の磁界に関する磁気ヒステリシス特性である。第１および第２の部分１１，１２の各々が、Ｘ方向に平行な方向の磁界に関する磁気ヒステリシス特性を有していると、出力端子Ｖｘ＋，Ｖｘ−の各々の電位がヒステリシス特性を有し、その結果、第１の磁気センサ１０の検出値もヒステリシス特性を有することになる。

同様に、第２の磁気センサ２０は、磁気検出素子に含まれる磁性層に起因する磁気ヒステリシス特性を有している。本実施の形態では特に、第２の磁気センサ２０は、第１の部分２１と第２の部分２２を含み、第１および第２の部分２１，２２の各々は、磁気ヒステリシス特性を有している。第２の磁気センサ２０は、外部磁界のＹ方向に平行な方向の成分を検出する。そのため、第２の磁気センサ２０の第１および第２の部分２１，２２の各々における磁気ヒステリシス特性で特に問題となるのは、Ｙ方向に平行な方向の磁界に関する磁気ヒステリシス特性である。第１および第２の部分２１，２２の各々が、Ｙ方向に平行な方向の磁界に関する磁気ヒステリシス特性を有していると、出力端子Ｖｙ＋，Ｖｙ−の各々の電位がヒステリシス特性を有し、その結果、第２の磁気センサ２０の検出値もヒステリシス特性を有することになる。

本実施の形態では、磁気センサ装置１に軟磁性構造体４０が設けられている。軟磁性構造体４０は、磁界変換部４２と、２つの軟磁性層４１，４３を含んでいる。軟磁性構造体４０は、磁気ヒステリシス特性を有している。すなわち、軟磁性構造体４０は、外部磁界を変化させたときの磁化の履歴曲線が、残留磁化を示す磁気特性を有している。

図１０は、軟磁性構造体４０の履歴曲線を示す特性図である。図１１は、図１０に示した履歴曲線の一部を拡大して示す特性図である。図１０および図１１は、軟磁性構造体４０に対して、Ｘ方向またはＹ方向に平行な方向の外部磁界を、所定の範囲内で変化させながら印加することによって求めたものである。図１０および図１１において、横軸は、外部磁界から求まる、外部磁界に対応する磁束密度を示している。横軸では、Ｘ方向またはＹ方向の外部磁界に対応する磁束密度を正の値で表し、−Ｘ方向または−Ｙ方向の外部磁界に対応する磁束密度を負の値で表している。また、縦軸は、軟磁性構造体４０の磁化を示している。横軸の単位はｍＴであり、縦軸の単位は任意単位（ａ．ｕ．）である。図１０および図１１に示したように、軟磁性構造体４０は、外部磁界を変化させたときの磁化の履歴曲線が、残留磁化を示す磁気特性を有している。

本実施の形態では、第１の磁気センサ１０と軟磁性構造体４０は、軟磁性構造体４０の残留磁化が存在する状態において、第１の磁気センサ１０に、軟磁性構造体４０の残留磁化に基づく磁界が印加されるように構成されている。

図１２は、第１の磁気センサ１０の検出値の履歴曲線を示す特性図である。図１３は、図１２に示した履歴曲線の一部を拡大して示す特性図である。図１２および図１３は、第１の磁気センサ１０に対して、Ｘ方向に平行な方向の外部磁界を、所定の範囲内で変化させながら印加することによって求めたものである。図１２および図１３において、横軸は外部磁界に対応する磁束密度を示し、縦軸は第１の磁気センサ１０の検出値を示している。横軸では、Ｘ方向の外部磁界に対応する磁束密度を正の値で表し、−Ｘ方向の外部磁界に対応する磁束密度を負の値で表している。横軸の単位はｍＴであり、縦軸の単位はｍＶである。また、符号８１は、単独の状態すなわち磁気センサ装置１に組み込まれていない状態における第１の磁気センサ１０の検出値の履歴曲線を示している。符号８２は、磁気センサ装置１に組み込まれた状態における第１の磁気センサ１０の検出値の履歴曲線を示している。

外部磁界がゼロのときには、理想的には、第１の磁気センサ１０の検出値はゼロになる。しかし、前述のように、第１の磁気センサ１０は、磁気ヒステリシス特性を有している。そのため、図１３において符号８１で示したように、第１の磁気センサ１０は、単独では、外部磁界を変化させたときの検出値の履歴曲線において、外部磁界がゼロのときの検出値と理想値との差がゼロ以外の第１の値となる特性を有している。

本実施の形態では、図１３において符号８２で示したように、磁気センサ装置１に組み込まれた状態における第１の磁気センサ１０は、外部磁界を変化させたときの検出値の履歴曲線において、外部磁界がゼロのときの検出値と理想値との差が第２の値となる特性を有している。第２の値の絶対値は、第１の値の絶対値よりも小さい。これは、軟磁性構造体４０の残留磁化が存在する状態において、第１の磁気センサ１０に、軟磁性構造体４０の残留磁化に基づく磁界が印加されるように、第１の磁気センサ１０と軟磁性構造体４０が構成されていることによるものである。第２の値は、ゼロであってもよい。

第１の磁気センサ１０と軟磁性構造体４０の関係と同様に、第２の磁気センサ２０と軟磁性構造体４０は、軟磁性構造体４０の残留磁化が存在する状態において、第２の磁気センサ２０に、軟磁性構造体４０の残留磁化に基づく磁界が印加されるように構成されている。

第２の磁気センサ２０に対して、Ｙ方向に平行な方向の外部磁界を印加したときの、第２の磁気センサ２０の検出値の履歴曲線は、図１２および図１３に示した第１の磁気センサ１０の検出値の履歴曲線と同様である。すなわち、第２の磁気センサ２０は、単独では、外部磁界を変化させたときの検出値の履歴曲線において、外部磁界がゼロのときの検出値と理想値との差がゼロ以外の第１の値となる特性を有している。また、磁気センサ装置１に組み込まれた状態における第２の磁気センサ２０は、外部磁界を変化させたときの検出値の履歴曲線において、外部磁界がゼロのときの検出値と理想値との差が第２の値となる特性を有している。第２の値の絶対値は、第１の値の絶対値よりも小さい。これは、軟磁性構造体４０の残留磁化が存在する状態において、第２の磁気センサ２０に、軟磁性構造体４０の残留磁化に基づく磁界が印加されるように、第２の磁気センサ２０と軟磁性構造体４０が構成されていることによるものである。第２の値は、ゼロであってもよい。

以下、図１４および図１５を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ装置１の効果について、更に説明する。図１４は、磁気センサ装置１にＸ方向の外部磁界が印加された後に、外部磁界がゼロになった状態を表している。この状態では、第１の磁気センサ１０の第１および第２の部分１１，１２は、それぞれＸ方向の磁化１１Ｍ，１２Ｍを有している。また、軟磁性構造体４０も、Ｘ方向の磁化４０ＸＭを有している。

軟磁性構造体４０は、磁化４０ＸＭによって、磁界を発生する。磁化４０ＸＭによって発生する磁界の一部である部分磁界４０ＸＨ１は、第１の部分１１に印加される。磁化４０ＸＭによって発生する磁界の他の一部である部分磁界４０ＸＨ２は、第２の部分１２に印加される。部分磁界４０ＸＨ１は、磁化１１Ｍの方向とは反対方向すなわち−Ｘ方向の成分を含んでいる。部分磁界４０ＸＨ２は、磁化１２Ｍの方向とは反対方向すなわち−Ｘ方向の成分を含んでいる。第１の部分１１では、磁化１１Ｍによって発生する磁界と部分磁界４０ＸＨ１とが打ち消し合い、その結果、部分磁界４０ＸＨ１が無い場合に比べて、第１の部分１１に作用する磁界の絶対値が小さくなる。同様に、第２の部分１２では、磁化１２Ｍによって発生する磁界と部分磁界４０ＸＨ２とが打ち消し合い、その結果、部分磁界４０ＸＨ２が無い場合に比べて、第２の部分１２に作用する磁界の絶対値が小さくなる。

磁気センサ装置１に−Ｘ方向の外部磁界が印加された後に、外部磁界がゼロになった状態では、第１の磁気センサ１０の第１および第２の部分１１，１２と軟磁性構造体４０のそれぞれの磁化の方向は、上述の状態とは逆になる。この場合も、上述のように、第１の部分１１では、部分磁界４０ＸＨ１が無い場合に比べて、第１の部分１１に作用する磁界の絶対値が小さくなり、第２の部分１２では、部分磁界４０ＸＨ２が無い場合に比べて、第２の部分１２に作用する磁界の絶対値が小さくなる。

以上のことから、本実施の形態では、部分磁界４０ＸＨ１，４０ＸＨ２が無い場合に比べて、外部磁界がゼロのときの第１の磁気センサ１０の検出値と、その理想値との差が小さくなる。

図１５は、磁気センサ装置１にＹ方向の外部磁界が印加された後に、外部磁界がゼロになった状態を表している。この状態では、第２の磁気センサ２０の第１および第２の部分２１，２２は、それぞれＹ方向の磁化２１Ｍ，２２Ｍを有している。また、軟磁性構造体４０も、Ｙ方向の磁化４０ＹＭを有している。

軟磁性構造体４０は、磁化４０ＹＭによって、磁界を発生する。磁化４０ＹＭによって発生する磁界の一部である部分磁界４０ＹＨ１は、第１の部分２１に印加される。磁化４０ＹＭによって発生する磁界の他の一部である部分磁界４０ＹＨ２は、第２の部分２２に印加される。部分磁界４０ＹＨ１は、磁化２１Ｍの方向とは反対方向すなわち−Ｙ方向の成分を含んでいる。部分磁界４０ＹＨ２は、磁化２２Ｍの方向とは反対方向すなわち−Ｙ方向の成分を含んでいる。第１の部分２１では、磁化２１Ｍによって発生する磁界と部分磁界４０ＹＨ１とが打ち消し合い、その結果、部分磁界４０ＹＨ１が無い場合に比べて、第１の部分２１に作用する磁界の絶対値が小さくなる。同様に、第２の部分２２では、磁化２２Ｍによって発生する磁界と部分磁界４０ＹＨ２とが打ち消し合い、その結果、部分磁界４０ＹＨ２が無い場合に比べて、第２の部分２２に作用する磁界の絶対値が小さくなる。

磁気センサ装置１に−Ｙ方向の外部磁界が印加された後に、外部磁界がゼロになった状態では、第２の磁気センサ２０の第１および第２の部分２１，２２と軟磁性構造体４０のそれぞれの磁化の方向は、上述の状態とは逆になる。この場合も、上述のように、第１の部分２１では、部分磁界４０ＹＨ１が無い場合に比べて、第１の部分２１に作用する磁界の絶対値が小さくなり、第２の部分２２では、部分磁界４０ＹＨ２が無い場合に比べて、第２の部分２２に作用する磁界の絶対値が小さくなる。

以上のことから、本実施の形態では、部分磁界４０ＹＨ１，４０ＹＨ２が無い場合に比べて、外部磁界がゼロのときの第２の磁気センサ２０の検出値と、その理想値との差が小さくなる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の種類の磁気センサである第１および第２の磁気センサ１０，２０において、検出値のヒステリシス特性による検出精度の低下を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。本発明における第１の種類の磁気センサと軟磁性構造体は、特許請求の範囲の要件を満たすものであればよい。例えば、本発明の磁気センサ装置は、１つの第１の種類の磁気センサと、軟磁性構造体を備えたものであってもよい。また、軟磁性構造体は、実施の形態における磁界変換部４２のように、第２の種類の磁気センサに関連する機能を有するものに限らず、他の機能を有するものであってもよいし、単に特許請求の範囲の要件を満たすだけの構造体であってもよい。

１…磁気センサ装置、１０…第１の磁気センサ、２０…第２の磁気センサ、３０…第３の磁気センサ、４０…軟磁性構造体、５０…支持部、Ａ１０…第１の領域、Ａ２０…第２の領域、Ａ４０…第３の領域。

Claims

少なくとも１つの磁気検出素子を含み、外部磁界に対応した検出値を生成する少なくとも１つの第１の種類の磁気センサと、
軟磁性材料よりなる軟磁性構造体とを備えた磁気センサ装置であって、
前記軟磁性構造体は、前記外部磁界を変化させたときの磁化の履歴曲線が、残留磁化を示す磁気特性を有し、
前記少なくとも１つの第１の種類の磁気センサと前記軟磁性構造体は、前記軟磁性構造体の前記残留磁化が存在する状態において前記少なくとも１つの第１の種類の磁気センサに前記残留磁化に基づく磁界が印加されるように構成され、
前記少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、単独では、前記外部磁界を変化させたときの前記検出値の履歴曲線において、前記外部磁界がゼロのときの検出値と理想値との差がゼロ以外の第１の値となる特性を有し、
前記磁気センサ装置に組み込まれた状態における前記少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、前記外部磁界を変化させたときの前記検出値の履歴曲線において、前記外部磁界がゼロのときの検出値と理想値との差が第２の値となる特性を有し、
前記第２の値の絶対値は、前記第１の値の絶対値よりも小さいことを特徴とする磁気センサ装置。
前記少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、前記外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成し、
前記少なくとも１つの第１の種類の磁気センサと前記軟磁性構造体は、前記第１の方向と交差する方向に並ぶように配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
前記少なくとも１つの第１の種類の磁気センサに印加される前記残留磁化に基づく磁界は、前記残留磁化の方向とは反対方向の成分を含むことを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ装置。
前記少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁性層を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ装置。
前記少なくとも１つの第１の種類の磁気センサは、前記外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する第１の磁気センサと、前記外部磁界の第２の方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成する第２の磁気センサであり、
前記第１の方向と第２の方向は、互いに直交し、
前記磁気センサ装置は、更に、前記第１および第２の磁気センサと前記軟磁性構造体を支持する支持部を備え、
前記支持部は、前記第１および第２の方向に平行な基準平面を有し、
前記基準平面は、互いに異なる第１の領域と第２の領域と第３の領域を含み、
前記第１の領域は、前記基準平面に前記第１の磁気センサを垂直投影してできる領域であり、
前記第２の領域は、前記基準平面に前記第２の磁気センサを垂直投影してできる領域であり、
前記第３の領域は、前記基準平面に前記軟磁性構造体を垂直投影してできる領域であり、
前記基準平面内に位置して、前記第３の領域の重心を通り互いに直交する２つの直線を第１の直線と第２の直線としたとき、前記第１の領域の少なくとも一部は前記第１の直線と交差する位置にあり、前記第２の領域の少なくとも一部は前記第２の直線と交差する位置にあり、
前記第１の直線は、前記第２の方向に平行であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気センサ装置。
前記第１の領域のいかなる部分も前記第２の直線とは交差せず、前記第２の領域のいかなる部分も前記第１の直線とは交差しないことを特徴とする請求項５記載の磁気センサ装置。
更に、前記外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を検出するための第２の種類の磁気センサを備え、
前記第３の方向は、前記第１の方向および前記第２の方向に直交し、
前記軟磁性構造体は、前記外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を受けて前記第３の方向に垂直な方向の出力磁界成分を出力する磁界変換部を含み、
前記出力磁界成分の強度は、前記外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有し、
前記第２の種類の磁気センサは、前記出力磁界成分の強度を検出することを特徴とする請求項５または６記載の磁気センサ装置。
前記軟磁性構造体は、更に、少なくとも１つの軟磁性層を含むことを特徴とする請求項７記載の磁気センサ装置。
前記支持部は、上面を有する基板を含み、
前記第１および第２の磁気センサ、前記第２の種類の磁気センサならびに前記軟磁性構造体は、前記基板の上面の上または上方に配置され、
前記基準平面は、前記基板の上面であることを特徴とする請求項７または８記載の磁気センサ装置。