JP2021148625A - 磁気センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気検出素子と磁界を発生する導線とを含む磁気センサ装置において、磁気検出素子に印加される磁界の強度を大きくしながら、導線の抵抗値を低減する。【解決手段】磁気センサ装置１は、コイル１１を構成する導線と、複数のＭＲ素子５０を含む検出回路１２とを備えている。コイル１１は、上側コイル部分１１Ｕを含んでいる。上側コイル部分１１Ｕは、導体部分１１Ｕ２と導体部分１１Ｕ３を含んでいる。上側コイル部分１１Ｕ導体部分１１Ｕ２における上側コイル部分１１Ｕの平均の断面積は、導体部分１１Ｕ３における上側コイル部分１１Ｕの平均の断面積よりも小さい。導体部分１１Ｕ２は、導体部分１１Ｕ２から発生される第１の部分磁界がＭＲ素子５０に印加される位置にある。【選択図】図６

Description

本発明は、磁気検出素子と磁界を発生する導線とを含む磁気センサ装置に関する。

近年、種々の用途で、磁気検出素子と磁界を発生するコイルとが一体化された磁気センサ装置が利用されている。コイルは、例えば、磁気検出素子に印加される他の磁界を相殺する目的や、磁気検出素子を所望の状態にセットまたは磁気検出素子をリセットする目的で用いられる。

特許文献１には、磁気検出素子とコイルとが一体化された磁気センサ装置を用いた電流検知装置が記載されている。特許文献１の電流検知装置は、いわゆる磁気平衡式の電流センサである。磁気平衡式の電流センサでは、磁気センサ装置のコイルは、フィードバックコイルとして用いられる。フィードバックコイルは、導体を流れる検出対象電流によって発生する第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生する。磁気検出素子は、第１の磁界と第２の磁界の合成磁界を検出する。フィードバックコイルには、合成磁界がゼロに近づくように、磁気検出素子の検出値に応じたフィードバックコイル電流が流れる。磁気平衡式の電流センサは、フィードバックコイル電流の検出値（以下、電流検出値とも言う。）を検出することができるように構成されている。電流検出値は、検出対象電流の値と比例関係にある。従って、電流検出値は、検出対象電流の検出値に相当する。

また、特許文献１には、フィードバックコイルが磁気検知素子に対向する素子対向部と素子対向部以外の部分とを含むことと、素子対向部におけるコイル線路の幅寸法を、素子対向部以外の部分におけるコイル線路の幅寸法よりも小さくすることが記載されている。

特許文献２には、外部磁界を相殺する、あるいはうち消す目的で磁気抵抗素子の位置に磁界を生じさせるコイル（導体）と、磁気抵抗素子の磁気ドメインをセット／リセットするコイル（導体）とが記載されている。特許文献２では、これらのコイルは、磁気抵抗素子に対向する部分において相対的に大きい幅を有し、磁気抵抗素子に対向しない部分において相対的に小さい幅を有している。

特許文献３には、磁界検知素子の内部磁化をフリップするフリップ磁界を印加するコイル（フリップ導体）が記載されている。また、特許文献３には、磁界感知素子の端部分において相対的に小さい幅を有し、磁界感知素子の中心部分において相対的に大きい幅を有するフリップ導体ストライプを配列することが記載されている。

特許文献４には、磁気抵抗検出素子を初期化する磁場と磁気抵抗効果素子を較正するための磁場を生成するコイルが記載されている。特許文献４では、このコイルは、磁気抵抗効果素子に対向する部分において、磁気抵抗素子に対向しない部分における幅以上の幅を有している。

特許第６２２８６６３号公報 特表２００１−５１６０３１号公報 特表２０１４−５０９３８９号公報 特表２０１４−５３２８８３号公報

磁気検出素子に印加される他の磁界を相殺する目的でコイルを用いる場合、コイルが発生する磁界の強度が十分に大きくないと、他の磁界の強度によっては、他の磁界を完全に相殺することができない。相殺可能な磁界の強度を大きくするためには、コイルにおける電流密度を大きくすることが必要である。同様に、磁気検出素子を所望の状態にセットまたは磁気検出素子をリセットする目的でコイルを用いる場合、磁気検出素子に十分な強度の磁界を印加するためには、コイルにおける電流密度を大きくすることが必要である。

電流密度を大きくする方法としては、例えば、コイルを構成する導線の幅を小さくする方法がある。しかし、コイル全体で導線の幅を小さくすると、コイルの抵抗値が大きくなり、消費電力や発熱量が大きくなってしまう。

特許文献１には、前述のように、素子対向部におけるコイル線路の幅寸法を、素子対向部以外の部分におけるコイル線路の幅寸法よりも小さくすることが記載されている。しかし、特許文献１に記載されたフィードバックコイルでは、フィードバックコイル全体に対する素子対向部分の割合が比較的大きく、フィードバックコイルの抵抗値を十分に低減することができない。

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、磁気検出素子と磁界を発生する導線とを含む磁気センサ装置であって、磁気検出素子に印加される磁界の強度を大きくしながら、導線の抵抗値を低減することが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、外部磁界を検出する磁気検出素子と、電流が流れる導線とを備えている。導線は、一方向から見て延在するように連続する第１の導体部分および第２の導体部分を含んでいる。電流が流れる方向に対して垂直な導線の断面積は、第１の導体部分から第２の導体部分にかけて変化する。第１の導体部分における導線の平均の断面積は、第２の導体部分における導線の平均の断面積よりも小さい。第１の導体部分は、電流に起因して第１の導体部分から発生される第１の部分磁界が磁気検出素子に印加される位置にある。第２の導体部分は、電流に起因して第２の導体部分から発生される第２の部分磁界が磁気検出素子に印加されない位置か、あるいは磁気検出素子に印加される第２の部分磁界の強度が、磁気検出素子に印加される第１の部分磁界の強度よりも小さくなる位置にある。

本発明の磁気センサ装置において、導線は、更に、第１の導体部分に対して第２の導体部分とは反対側に位置する第３の導体部分を含んでいてもよい。第１ないし第３の導体部分は、一方向から見て延在するように連続してもよい。電流が流れる方向に対して垂直な導線の断面積は、第１の導体部分から第３の導体部分にかけて変化してもよい。第３の導体部分における導線の平均の断面積は、第１の導体部分における導線の平均の断面積よりも大きくてもよい。第３の導体部分は、電流に起因して第３の導体部分から発生される第３の部分磁界が磁気検出素子に印加されない位置か、あるいは磁気検出素子に印加される第３の部分磁界の強度が、磁気検出素子に印加される第１の部分磁界の強度よりも小さくなる位置にあってもよい。

また、本発明の磁気センサ装置は、検出対象電流を検出する電流センサとして用いられてもよい。この場合、導線は、検出対象電流によって発生する第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生するためのコイルを構成してもよい。磁気検出素子は、第１の磁界と第２の磁界の合成磁界を検出する。また、磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子であってもよい。

また、本発明の磁気センサ装置において、磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子であってもよい。磁気抵抗効果素子は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、外部磁界に応じて方向が変化可能な第２の磁化を有する自由層とを含んでいる。導線は、自由層の第２の磁化の方向を所定の方向に向かせるための磁界を発生するためのコイルを構成してもよい。この場合、磁気センサ装置は、更に、磁気検出素子を支持する支持部材を備えていてもよい。支持部材は、磁気検出素子に対向する上面と、上面とは反対側に位置する下面とを有している。支持部材の上面は、下面に対して傾斜した傾斜部を含んでいてもよい。磁気検出素子と、第１の導体部分の少なくとも一部と、第２の導体部分の少なくとも一部は、傾斜部の上に配置されていてもよい。また、支持部材の下面に垂直な方向における導線の厚みは、第１の導体部分から第２の導体部分にかけて変化してもよい。第１の導体部分における導線の平均の厚みは、第２の導体部分における導線の平均の厚みよりも小さくてもよい。

本発明の磁気センサ装置は、電流が流れる導線を備え、導線は、第１の導体部分および第２の導体部分を含んでいる。本発明では、第１の導体部分における導線の平均の断面積は、第２の導体部分における導線の平均の断面積よりも小さい。また、本発明では、第１の導体部分は、第１の導体部分から発生される第１の部分磁界が磁気検出素子に印加される位置にあり、第２の導体部分は、第２の導体部分から発生される第２の部分磁界が磁気検出素子に印加されない位置か、あるいは磁気検出素子に印加される第２の部分磁界の強度が、磁気検出素子に印加される第１の部分磁界の強度よりも小さくなる位置にある。これにより、本発明によれば、磁気検出素子に印加される磁界の強度を大きくしながら、導線の抵抗値を低減することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態における電流センサシステムの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の本体部を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の検出回路の回路構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の導線の一部を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の導線の他の一部を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態における磁気センサシステムの概略の構成を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ装置の一断面を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ装置を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサ装置の回路構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態における第１の磁気抵抗効果素子が検出する対象磁界について説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態における第２の磁気抵抗効果素子が検出する対象磁界について説明するための説明図である。

［第１の実施の形態］
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、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置を含む電流センサステム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、導体を流れる検出対象電流の値を検出する電流センサとして用いられる。図１には、検出対象電流が流れる導体がバスバー２である例を示している。磁気センサ装置１は、バスバー２の近傍に配置される。以下、検出対象電流を、対象電流Ｉｔｇと記す。バスバー２の周囲には、対象電流Ｉｔｇによって磁界３が発生する。磁気センサ装置１は、磁界３が印加される位置に配置されている。

磁気センサ装置１は、外部磁界を検出する磁気検出素子と、電流が流れる導線とを備えている。本実施の形態では特に、磁気センサ装置１は、複数の磁気検出素子を備えている。導線は、後述するコイルを構成する。

次に、磁気センサ装置１の構成について詳しく説明する。始めに、磁気センサ装置１の本体部１０について説明する。図２は、磁気センサ装置１の本体部１０を示す断面図である。磁気センサ装置１は、磁気平衡式電流センサである。図２に示したように、磁気センサ装置１は、前記導線によって構成されたコイル１１と、前記複数の磁気検出素子を含む検出回路１２とを備えている。コイル１１および検出回路１２は、後述する複数の絶縁層によって一体化され、磁気センサ装置１の本体部１０を構成する。磁気センサ装置１の本体部１０は、バスバー２とは独立している。

ここで、図１および図２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。本実施の形態では、図１に示した対象電流Ｉｔｇが流れる方向をＹ方向とする。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。また、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。

磁気センサ装置１の本体部１０は、バスバー２の上方または下方に配置される。以下、本体部１０がバスバー２の上方に配置された例を示す。

ここで、対象電流Ｉｔｇによって発生する磁界３のうち、検出回路１２によって検出可能な磁界を第１の磁界Ｈ１と言う。コイル１１は、第１の磁界Ｈ１を相殺する第２の磁界Ｈ２を発生するためのものである。検出回路１２は、複数の磁気検出素子によって、第１の磁界Ｈ１と第２の磁界Ｈ２の合成磁界を、検出すべき磁界（検出対象磁界）である対象磁界として検出すると共に、対象磁界の強度に応じた磁界検出値Ｓを生成する。第１の磁界Ｈ１と第２の磁界Ｈ２は、後で説明する図３に示されている。

本実施の形態では、第１の磁界Ｈ１の方向と、第２の磁界Ｈ２の方向と、対象磁界の方向は、Ｘ方向に平行な方向である。検出回路１２の構成については、後で詳しく説明する。

図２に示したように、磁気センサ装置１は、更に、基板６１と、絶縁層６２，６３，６４とを備えている。絶縁層６２は、基板６１の上に配置されている。検出回路１２は、絶縁層６２の上に配置されている。絶縁層６３は、検出回路１２および絶縁層６２を覆うように配置されている。絶縁層６４は、絶縁層６３の上に配置されている。コイル１１は、基板６１に接触しないように、絶縁層６２〜６４に埋め込まれている。

磁気センサ装置１は、更に、図示しない磁性層を備えていてもよい。磁性層は、対象電流Ｉｔｇによって発生する磁束の一部を取り込んで、磁性層が無い場合に比べて、第１の磁界Ｈ１の絶対値を小さくする機能を有している。磁性層は、例えば、絶縁層６４の上に配置される。

次に、図３を参照して、磁気センサ装置１の、本体部１０以外の部分について説明する。図３は、磁気センサ装置１の構成を示すブロック図である。図３に示したように、磁気センサ装置１は、更に、フィードバック回路３０と、電流検出器４０とを備えている。フィードバック回路３０は、磁界検出値Ｓに応じて、第２の磁界Ｈ２を発生させるためのフィードバック電流を制御してコイル１１に流す。電流検出器４０は、コイル１１に流れるフィードバック電流の検出値を生成する。電流検出器４０は、例えば、フィードバック電流の電流路に挿入された抵抗器である。この抵抗器の両端の電位差は、フィードバック電流の検出値に相当する。以下、電流検出器４０によって生成されるフィードバック電流の検出値を、電流検出値と言う。電流検出値は、対象電流Ｉｔｇの値と比例関係にある。従って、電流検出値は、対象電流Ｉｔｇの検出値に相当する。

フィードバック回路３０は、フィードバック制御回路３１を含んでいる。フィードバック制御回路３１は、磁界検出値Ｓに応じて制御されたフィードバック電流を発生してコイル１１に供給する。

次に、検出回路１２の構成について詳しく説明する。前述のように、検出回路１２は、複数の磁気検出素子を含んでいる。磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子であってもよいし、ホール素子であってもよい。以下、磁気抵抗効果素子を、ＭＲ素子と記す。ＭＲ素子は、スピンバルブ型のＭＲ素子でもよいし、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子でもよい。本実施の形態では特に、検出回路１２は、複数の磁気検出素子として、複数のスピンバルブ型のＭＲ素子５０を含んでいる。

図５は、ＭＲ素子５０を示す斜視図である。ＭＲ素子５０は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層５２と、外部磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層５４と、磁化固定層５２と自由層５４の間に配置されたギャップ層５３とを含んでいる。ＭＲ素子５０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５３はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層５３は非磁性導電層である。ＭＲ素子５０では、自由層５４の磁化の方向が磁化固定層５２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。ＭＲ素子５０において、自由層５４は、磁化容易軸方向が、磁化固定層５２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。

ＭＲ素子５０は、更に、反強磁性層５１を含んでいる。反強磁性層５１、磁化固定層５２、ギャップ層５３および自由層５４は、この順に積層されている。反強磁性層５１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５２の磁化の方向を固定する。

図４は、検出回路１２の回路構成を示す回路図である。検出回路１２は、電源端Ｖ１と、グランド端Ｇ１と、２つの信号出力端Ｅ１，Ｅ２と、差分検出器２１と、４つの抵抗部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を有している。

抵抗部Ｒ１は、電源端Ｖ１と信号出力端Ｅ１との間に設けられている。抵抗部Ｒ２は、信号出力端Ｅ１とグランド端Ｇ１との間に設けられている。抵抗部Ｒ３は、信号出力端Ｅ２とグランド端Ｇ１との間に設けられている。抵抗部Ｒ４は、電源端Ｖ１と信号出力端Ｅ２との間に設けられている。電源端Ｖ１には、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランド端Ｇ１はグランドに接続される。

抵抗部Ｒ１〜Ｒ４の各々は、少なくとも１つのＭＲ素子５０を含んでいる。抵抗部Ｒ１，Ｒ３の各々におけるＭＲ素子５０の磁化固定層５２の磁化の方向は第１の磁化方向である。抵抗部Ｒ２，Ｒ４の各々におけるＭＲ素子５０の磁化固定層５２の磁化の方向は、第１の磁化方向とは反対方向である第２の磁化方向である。ここで、第１の磁化方向および第２の磁化方向に平行な方向を感磁方向と言う。ＭＲ素子５０の自由層５４は、感磁方向に直交する方向を容易軸とする形状異方性を有することが好ましい。

検出回路１２には、対象電流Ｉｔｇによって発生する磁界３とコイル１１が発生する磁界が印加される。検出回路１２は、印加される上記の２つの磁界の方向が互いに反対方向またはほぼ反対方向になる位置に配置され、且つ上記感磁方向が、印加される上記の２つの磁界の方向に対して平行またはほぼ平行になる姿勢で配置されている。

この例では、対象電流Ｉｔｇによって発生して検出回路１２に印加される磁界における上記感磁方向の成分が第１の磁界Ｈ１である。また、コイル１１が発生して検出回路１２に印加される磁界における上記感磁方向の成分が第２の磁界Ｈ２である。

前述のように、第１の磁界Ｈ１の方向と、第２の磁界Ｈ２の方向は、Ｘ方向に平行な方向である。この場合、図４に示したように、検出回路１２は、第１の磁化方向がＸ方向になり、第２の磁化方向が−Ｘ方向になるように配置される。なお、第１および第２の磁化方向は、ＭＲ素子５０の作製の精度および検出回路１２のアライメントの精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。

検出回路１２では、対象磁界の強度に応じて、信号出力端Ｅ１，Ｅ２間の電位差が変化する。差分検出器２１は、信号出力端Ｅ１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を磁界検出値Ｓとして出力する。なお、第１の磁界Ｈ１と第２の磁界Ｈ２の大小関係に応じて、対象磁界の強度、信号出力端Ｅ１，Ｅ２間の電位差、ならびに磁界検出値Ｓは、正の値または負の値となり得る。

次に、コイル１１すなわち導線の構成および形状について詳しく説明する。コイル１１は、検出回路１２の周りに巻回されている。図２および図３に示したように、本実施の形態では、コイル１１は、検出回路１２の上方に位置する上側コイル部分１１Ｕと、検出回路１２の下方に位置する下側コイル部分１１Ｌとを含んでいる。上側コイル部分１１Ｕでは、Ｙ方向に電流が流れる。下側コイル部分１１Ｌでは、−Ｙ方向に電流が流れる。

以下、上側コイル部分１１Ｕの構成および形状について説明する。図６は、上側コイル部分１１Ｕの平面図である。上側コイル部分１１Ｕは、一方向から見て延在するように連続する複数の導体部分１１Ｕ１，１１Ｕ２，１１Ｕ３，１１Ｕ４，１１Ｕ５，１１Ｕ６，１１Ｕ７，１１Ｕ８，１１Ｕ９を含んでいる。図６では、導体部分１１Ｕ１〜１１Ｕ９の境界を点線で示している。導体部分１１Ｕ１〜１１Ｕ９は、電流が流れる方向（Ｙ方向）にこの順に並んでいる。

導体部分１１Ｕ１〜１１Ｕ９は、全体的に直線的な方向に延在している。具体的には、導体部分１１Ｕ１〜１１Ｕ９は、Ｙ方向に平行な方向に沿って延在している。なお、「全体的に直線的な方向に延在している」という表現は、複数の導体部分が直線に沿って延在する場合の他、複数の導体部分が曲線に沿って延在する場合または複数の導体部分が部分的に蛇行する場合であっても、延在方向に直交する特定の方向から見れば、全体的には、複数の導体部分が直線的な方向かほぼ直線的な方向に延在する場合も含むという趣旨である。また、この表現は、複数の導体部分がＵ字状に延在する場合や複数の導体部分が回転方向に沿って延在する場合等のように、複数の導体部分が、所定の位置から離れた後に、所定の位置に戻ってくるように延在する場合は含まないという趣旨でもある。また、複数の導体部分が、ほぼ同じ長さの２つの線分からなる折れ線に沿って延在する場合、２つの線分がなす角度が鈍角であれば、「全体的に直線的な方向に延在している」と言えるが、２つの線分がなす角度が９０°以下の角度であれば、「全体的に直線的な方向に延在している」とは言えない。

導体部分１１Ｕ１〜１１Ｕ９のうち隣接する任意の２つの導体部分に注目すると、Ｚ方向に平行な方向における上側コイル部分１１Ｕの寸法は一定であるが、Ｘ方向に平行な方向における上側コイル部分１１Ｕの寸法は、２つの導体部分の一方から他方にかけて変化する。そのため、電流が流れる方向（Ｙ方向）に対して垂直な上側コイル部分１１Ｕの断面積は、２つの導体部分の一方から他方にかけて変化する。なお、以下の説明において、単に上側コイル部分１１Ｕの断面積と言うときは、上側コイル部分１１Ｕの、電流が流れる方向に対して垂直な断面の面積を指すものとする。

以下、Ｘ方向に平行な方向における寸法を幅と言い、Ｚ方向に平行な方向における寸法を厚みという。２つの導体部分の一方における上側コイル部分１１Ｕの平均の幅は、他方における上側コイル部分１１Ｕの平均の幅よりも小さい。そのため、２つの導体部分の一方における上側コイル部分１１Ｕの平均の断面積は、他方における上側コイル部分１１Ｕの平均の断面積よりも小さくなる。なお、導体部分において所定の間隔毎に得られる幅（断面積）の平均値を「平均の幅（断面積）」としてもよいし、導体部分における幅（断面積）の最大値と最小値の平均値を「平均の幅（断面積）」と見なしてもよい。

ここで、２つの導体部分のうち、上側コイル部分１１Ｕの平均の断面積が小さい方の導体部分を第１の導体部分と言い、上側コイル部分１１Ｕの平均の断面積が大きい方の導体部分を第２の導体部分と言う。また、第１の導体部分に対して第２の導体部分とは反対側に位置して第１の導体部分に連続する導体部分を、第３の導体部分と言う。本実施の形態では、上側コイル部分１１Ｕの厚みは一定であるが、上側コイル部分１１Ｕの幅は、第１の導体部分から第３の導体部分にかけて変化する。そのため、上側コイル部分１１Ｕの断面積は、第１の導体部分から第３の導体部分にかけて変化する。第２および第３の導体部分の各々における上側コイル部分１１Ｕの平均の幅は、第１の導体部分における上側コイル部分１１Ｕの平均の幅よりも大きい。そのため、第１ないし第３の導体部分に注目すると、上側コイル部分１１Ｕは、第１の導体部分においてくびれた形状になる。また、第２および第３の導体部分の各々における上側コイル部分１１Ｕの平均の断面積は、第１の導体部分における上側コイル部分１１Ｕの平均の断面積よりも大きくなる。

第１の導体部分は、コイル１１を流れる電流に起因して第１の導体部分から発生される第１の部分磁界が磁気検出素子すなわちＭＲ素子５０に印加される位置にある。第２および第３の導体部分は、コイル１１を流れる電流に起因して第２および第３の導体部分から発生される第２および第３の部分磁界が磁気検出素子すなわちＭＲ素子５０に印加されない位置か、あるいはＭＲ素子５０に印加される第２および第３の部分磁界の各々の強度が、ＭＲ素子５０に印加される第１の部分磁界の強度よりも小さくなる位置にある。言い換えると、ＭＲ素子５０は、第１の導体部分から発生される第１の部分磁界が印加され、且つ第２および第３の導体部分から発生される第２および第３の部分磁界が印加されない位置か、あるいは第１ないし第３の部分磁界が印加され、且つ第２および第３の部分磁界の各々の強度が第１の部分磁界の強度よりも小さくなる位置にある。

図６には、検出回路１２の抵抗部Ｒ１〜Ｒ４と、抵抗部Ｒ１〜Ｒ４の各々に含まれるＭＲ素子５０の位置および姿勢を示している。なお、図６では、理解を容易にするために、抵抗部Ｒ１〜Ｒ４の各々に含まれるＭＲ素子５０の数を２つにしている。しかし、抵抗部Ｒ１〜Ｒ４の各々に含まれるＭＲ素子５０の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

本実施の形態では特に、導体部分１１Ｕ２，１１Ｕ４，１１Ｕ６，１１Ｕ８は、第１の導体部分に対応する。また、導体部分１１Ｕ１，１１Ｕ３，１１Ｕ５，１１Ｕ７，１１Ｕ９は、第２の導体部分または第３の導体部分に対応する。

抵抗部Ｒ１のＭＲ素子５０には、主に、導体部分１１Ｕ８から発生される第１の部分磁界が印加される。抵抗部Ｒ１のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｕ７，１１Ｕ９の各々から発生される第２の部分磁界の強度は、抵抗部Ｒ１のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｕ８から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１１Ｕ７，１１Ｕ９の各々から発生される第２の部分磁界は、抵抗部Ｒ１のＭＲ素子５０に印加されなくてもよい。

抵抗部Ｒ２のＭＲ素子５０には、主に、導体部分１１Ｕ６から発生される第１の部分磁界が印加される。抵抗部Ｒ２のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｕ５，１１Ｕ７の各々から発生される第２の部分磁界の強度は、抵抗部Ｒ２のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｕ６から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１１Ｕ５，１１Ｕ７の各々から発生される第２の部分磁界は、抵抗部Ｒ２のＭＲ素子５０に印加されなくてもよい。

抵抗部Ｒ３のＭＲ素子５０には、主に、導体部分１１Ｕ４から発生される第１の部分磁界が印加される。抵抗部Ｒ３のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｕ３，１１Ｕ５の各々から発生される第２の部分磁界の強度は、抵抗部Ｒ３のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｕ４から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１１Ｕ３，１１Ｕ５の各々から発生される第２の部分磁界は、抵抗部Ｒ３のＭＲ素子５０に印加されなくてもよい。

抵抗部Ｒ４のＭＲ素子５０には、主に、導体部分１１Ｕ２から発生される第１の部分磁界が印加される。抵抗部Ｒ４のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｕ１，１１Ｕ３の各々から発生される第２の部分磁界の強度は、抵抗部Ｒ４のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｕ２から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１１Ｕ１，１１Ｕ３の各々から発生される第２の部分磁界は、抵抗部Ｒ４のＭＲ素子５０に印加されなくてもよい。

なお、図６に示した例では、Ｘ方向に平行な方向における上側コイル部分１１Ｕの寸法は、連続的に変化している。そのため、上側コイル部分１１Ｕの断面積も、連続的に変化している。しかし、上側コイル部分１１Ｕの上記寸法と上側コイル部分１１Ｕの断面積は、ステップ状に変化してもよいし、導体部分の少なくとも一部において一定であってもよい。

次に、下側コイル部分１１Ｌの構成および形状について説明する。本実施の形態では、下側コイル部分１１Ｌの構成および形状は、上側コイル部分１１Ｕの構成および形状と同様である。図７は、下側コイル部分１１Ｌの平面図である。下側コイル部分１１Ｌは、一方向から見て延在するように連続する複数の導体部分１１Ｌ１，１１Ｌ２，１１Ｌ３，１１Ｌ４，１１Ｌ５，１１Ｌ６，１１Ｌ７，１１Ｌ８，１１Ｌ９を含んでいる。図７では、導体部分１１Ｌ１〜１１Ｌ９の境界を点線で示している。導体部分１１Ｌ１〜１１Ｌ９は、電流が流れる方向（−Ｙ方向）にこの順に並んでいる。

導体部分１１Ｌ１〜１１Ｌ９は、全体的に直線的な方向に延在している。導体部分１１Ｌ１〜１１Ｌ９のうち隣接する任意の２つの導体部分に注目すると、下側コイル部分１１Ｌの厚みは一定であるが、下側コイル部分１１Ｌの幅は、２つの導体部分の一方から他方にかけて変化する。そのため、電流が流れる方向（−Ｙ方向）に対して垂直な下側コイル部分１１Ｌの断面積は、２つの導体部分の一方から他方にかけて変化する。なお、以下の説明において、単に下側コイル部分１１Ｌの断面積と言うときは、下側コイル部分１１Ｌの、電流が流れる方向に対して垂直な断面の面積を指すものとする。

２つの導体部分の一方における下側コイル部分１１Ｌの平均の幅は、他方における下側コイル部分１１Ｌの平均の幅よりも小さい。２つの導体部分の一方における下側コイル部分１１Ｌの平均の断面積は、他方における下側コイル部分１１Ｌの平均の断面積よりも小さくなる。

上側コイル部分１１Ｕと同様に、２つの導体部分のうち、下側コイル部分１１Ｌの平均の断面積が小さい方の導体部分を第１の導体部分と言い、下側コイル部分１１Ｌの平均の断面積が大きい方の導体部分を第２の導体部分と言う。また、第１の導体部分に対して第２の導体部分とは反対側に位置して第１の導体部分に連続する導体部分を、第３の導体部分と言う。本実施の形態では、下側コイル部分１１Ｌの厚みは一定であるが、下側コイル部分１１Ｌの幅は、第１の導体部分から第３の導体部分にかけて変化する。そのため、下側コイル部分１１Ｌの断面積は、第１の導体部分から第３の導体部分にかけて変化する。第２および第３の導体部分の各々における下側コイル部分１１Ｌの平均の幅は、第１の導体部分における下側コイル部分１１Ｌの平均の幅よりも大きい。そのため、第１ないし第３の導体部分に注目すると、下側コイル部分１１Ｌは、第１の導体部分においてくびれた形状になる。また、第２および第３の導体部分の各々における下側コイル部分１１Ｌの平均の断面積は、第１の導体部分における下側コイル部分１１Ｌの平均の断面積よりも大きくなる。

図７には、検出回路１２の抵抗部Ｒ１〜Ｒ４と、抵抗部Ｒ１〜Ｒ４の各々に含まれるＭＲ素子５０の位置および姿勢を示している。本実施の形態では特に、導体部分１１Ｌ２，１１Ｌ４，１１Ｌ６，１１Ｌ８は、第１の導体部分に対応する。また、導体部分１１Ｌ１，１１Ｌ３，１１Ｌ５，１１Ｌ７，１１Ｌ９は、第２の導体部分または第３の導体部分に対応する。

抵抗部Ｒ１のＭＲ素子５０には、主に、導体部分１１Ｌ２から発生される第１の部分磁界が印加される。抵抗部Ｒ１のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｌ１，１１Ｌ３の各々から発生される第２の部分磁界の強度は、抵抗部Ｒ１のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｌ２から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１１Ｌ１，１１Ｌ３の各々から発生される第２の部分磁界は、抵抗部Ｒ１のＭＲ素子５０に印加されなくてもよい。

抵抗部Ｒ２のＭＲ素子５０には、主に、導体部分１１Ｌ４から発生される第１の部分磁界が印加される。抵抗部Ｒ２のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｌ３，１１Ｌ５の各々から発生される第２の部分磁界の強度は、抵抗部Ｒ２のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｌ４から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１１Ｌ３，１１Ｌ５の各々から発生される第２の部分磁界は、抵抗部Ｒ２のＭＲ素子５０に印加されなくてもよい。

抵抗部Ｒ３のＭＲ素子５０には、主に、導体部分１１Ｌ６から発生される第１の部分磁界が印加される。抵抗部Ｒ３のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｌ５，１１Ｌ７の各々から発生される第２の部分磁界の強度は、抵抗部Ｒ３のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｌ６から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１１Ｌ５，１１Ｌ７の各々から発生される第２の部分磁界は、抵抗部Ｒ３のＭＲ素子５０に印加されなくてもよい。

抵抗部Ｒ４のＭＲ素子５０には、主に、導体部分１１Ｌ８から発生される第１の部分磁界が印加される。抵抗部Ｒ４のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｌ７，１１Ｌ９の各々から発生される第２の部分磁界の強度は、抵抗部Ｒ４のＭＲ素子５０に印加される導体部分１１Ｌ８から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１１Ｌ７，１１Ｌ９の各々から発生される第２の部分磁界は、抵抗部Ｒ４のＭＲ素子５０に印加されなくてもよい。

なお、図７に示した例では、Ｘ方向に平行な方向における下側コイル部分１１Ｌの寸法は、連続的に変化している。そのため、下側コイル部分１１Ｌの断面積も、連続的に変化している。しかし、下側コイル部分１１Ｌの上記寸法と下側コイル部分１１Ｌの断面積は、ステップ状に変化してもよいし、導体部分の少なくとも一部において一定であってもよい。

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。本実施の形態では、コイル１１は、導体部分１１Ｕ１〜１１Ｕ９，１１Ｌ１〜１１Ｌ９を含んでいる。本実施の形態における導線は、コイル１１を構成することから、導線が導体部分１１Ｕ１〜１１Ｕ９，１１Ｌ１〜１１Ｌ９を含んでいるとも言える。導体部分１１Ｕ２，１１Ｕ４，１１Ｕ６，１１Ｕ８，１１Ｌ２，１１Ｌ４，１１Ｌ６，１１Ｌ８は、第１の導体部分に対応する。導体部分１１Ｕ１，１１Ｕ３，１１Ｕ５，１１Ｕ７，１１Ｕ９，１１Ｌ１，１１Ｌ３，１１Ｌ５，１１Ｌ７，１１Ｌ９は、第２の導体部分または第３の導体部分に対応する。

第１の導体部分は、コイル１１を流れる電流に起因して第１の導体部分から発生される磁界がＭＲ素子５０に印加される位置にある。上側コイル部分１１Ｕでは、第１の導体部分における上側コイル部分１１Ｕすなわち導線の平均の断面積は、第２および第３の導体部分における上側コイル部分１１Ｕすなわち導線の平均の断面積よりも小さい。同様に、下側コイル部分１１Ｌでは、第１の導体部分における下側コイル部分１１Ｌすなわち導線の平均の断面積は、第２および第３の導体部分における下側コイル部分１１Ｌすなわち導線の平均の断面積よりも小さい。

本実施の形態によれば、コイル１１を構成する導線の断面積が、導線全体にわたって第２および第３の導体部分における導線の平均の断面積と同じ場合に比べて、第１の導体部分における電流密度を大きくして、ＭＲ素子５０に印加される磁界の強度を大きくすることができる。また、本実施の形態によれば、コイル１１を構成する導線の断面積が、導線全体にわたって第１の導体部分における導線の平均の断面積と同じ場合に比べて、第２および第３の導体部分における抵抗値を小さくして、導線全体の抵抗値を小さくすることができる。このように、本実施の形態によれば、ＭＲ素子５０に印加される磁界の強度を大きくしながら、コイル１１を構成する導線の抵抗値を低減することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図８を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ装置を含む磁気センサシステムの概略について説明する。本実施の形態における磁気センサシステム１００は、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０１と、磁気センサ装置１０１が検出すべき磁界（検出対象磁界）である対象磁界ＭＦを発生する磁界発生器５とを備えている。

磁界発生器５は、回転軸Ｃを中心として回転可能である。磁界発生器５は、一対の磁石６Ａ，６Ｂを含んでいる。磁石６Ａ，６Ｂは、回転軸Ｃを含む仮想の平面を中心として対称な位置に配置されている。磁石６Ａ，６Ｂの各々は、Ｎ極とＳ極を有している。磁石６Ａ，６Ｂは、磁石６ＡのＮ極と磁石６ＢのＳ極が対向するような姿勢で配置されている。磁界発生器５は、磁石６ＡのＮ極から磁石６ＢのＳ極に向かう方向の対象磁界ＭＦを発生する。

磁気センサ装置１０１は、所定の基準位置における対象磁界ＭＦを検出することができる位置に配置されている。基準位置は、回転軸Ｃ上にあってもよい。以下の説明では、基準位置は、回転軸Ｃ上にあるものとする。磁気センサ装置１０１は、磁界発生器５が発生する対象磁界ＭＦを検出して、検出値Ｖｓを生成する。検出値Ｖｓは、磁気センサ装置１０１に対する磁界発生器５の相対的な位置、特に回転位置と対応関係を有している。

磁気センサシステム１００は、回転可能な可動部を含む機器における可動部の回転位置を検出する装置として利用することができる。このような機器としては、例えば産業用ロボットの関節がある。図８は、産業用ロボット２００に磁気センサシステム１００を適用した例を示している。

図８に示した産業用ロボット２００は、可動部２０１と、可動部２０１を回転可能に支持する支持部２０２とを含んでいる。可動部２０１と支持部２０２の連結部分は関節である。可動部２０１は、回転軸Ｃを中心として回転する。磁気センサシステム１００を産業用ロボット２００の関節に適用する場合には、例えば、支持部２０２に磁気センサ装置１０１を固定し、可動部２０１に磁石６Ａ，６Ｂを固定すればよい。

ここで、図８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。本実施の形態では、回転軸Ｃに平行な一方向（図８では奥から手前に向かう方向）をＸ方向とする。図８では、Ｙ方向を右側に向かう方向として表し、Ｚ方向を上側に向かう方向として表している。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。対象磁界ＭＦの方向は、ＹＺ平面内において、回転軸Ｃ上の基準位置を中心として回転する。

磁気センサ装置１０１は、外部磁界を検出する磁気検出素子と、電流が流れる導線とを備えている。本実施の形態では特に、磁気検出素子はＭＲ素子である。また、磁気センサ装置１０１は、複数のＭＲ素子を備えている。導線は、後述するコイルを構成する。

次に、図９ないし図１１を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ装置１０１の構成について説明する。図９は、磁気センサ装置１０１の一断面を示す断面図である。図１０は、磁気センサ装置１０１を示す平面図である。図１１は、磁気センサ装置１０１の回路構成を示す回路図である。

磁気センサ装置１０１は、８つのＭＲ素子１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８と、ＭＲ素子１１１〜１１８を支持する支持部材１６５とを備えている。ＭＲ素子１１１〜１１８の各々は、対象磁界ＭＦを検出することができるように構成されている。支持部材１６５は、例えば、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる絶縁層によって構成されている。

図９に示したように、支持部材１６５は、ＭＲ素子１１１〜１１８に対向する上面１６５ａと、上面１６５ａとは反対側に位置する下面１６５ｂとを有している。上面１６５ａは、支持部材１６５におけるＺ方向の端に位置する。下面１６５ｂは、支持部材１６５における−Ｚ方向の端に位置する。下面１６５ｂは、ＸＹ平面に平行である。

支持部材１６５の上面１６５ａは、ＺＸ平面に対して対称な２つの傾斜部１６５ａ１，１６５ａ２を含んでいる。傾斜部１６５ａ１，１６５ａ２の各々は、その全体がＹＺ平面に垂直且つ下面１６５ｂに対して傾斜している。

支持部材１６５の上面１６５ａは、更に、３つの平坦部１６５ａ３，１６５ａ４，１６５ａ５を含んでいる。平坦部１６５ａ３は、傾斜部１６５ａ１の下端部に接続されている。平坦部１６５ａ４は、傾斜部１６５ａ２の下端部に接続されている。平坦部１６５ａ５は、傾斜部１６５ａ１の上端部と傾斜部１６５ａ２の上端部に接続されている。平坦部１６５ａ３〜１６５ａ５は、いずれもＸＹ平面に平行である。

なお、磁気センサ装置１０１の作製の精度等の観点から、傾斜部１６５ａ１，１６５ａ２は、湾曲していてもよい。この場合、傾斜部１６５ａ１の上端部と傾斜部１６５ａ２の上端部は、互いに接続されていてもよい。

ＭＲ素子１１１〜１１４は、傾斜部１６５ａ１の上に配置されている。ＭＲ素子１１５〜１１６は、傾斜部１６５ａ２の上に配置されている。なお、ＭＲ素子１１１〜１１８と支持部材１６５との間には、後述する下部電極が介在している。また、図１０に示したように、ＭＲ素子１１１〜１１４は、−Ｘ方向に沿ってこの順に一列に並んでいる。ＭＲ素子１１５〜１１８は、ＭＲ素子１１１〜１１４の−Ｙ方向の先にある位置において、−Ｘ方向に沿ってこの順に一列に並んでいる。

ＭＲ素子１１１，１１５は、Ｙ方向に平行な方向おける平坦部１６５ａ５の中央と交差するＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１１２，１１６は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１１３，１１７は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１１４，１１８は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。

磁気センサ装置１０１は、更に、前記導線によって構成されたコイル１３０を備えている。ＭＲ素子１１１〜１１８とコイル１３０は、一体化されている。コイル１３０は、ＭＲ素子１１１〜１１８に印加するための磁界であるコイル磁界を発生する。

コイル１３０は、コイル１３０を構成する導線の長手方向の両端の位置する第１の端部１３０ａおよび第２の端部１３０ｂを有している。第１および第２の端部１３０ａ，１３０ｂは、図示しない電源に接続されている。また、コイル１３０は、ＭＲ素子１１１〜１１８の周りに巻回されている。本実施の形態では特に、コイル１３０は、ＭＲ素子１１１〜１１８の各々に、Ｘ方向または−Ｘ方向のコイル磁界が印加されるように巻回されている。例えば、第１の端部１３０ａから第２の端部１３０ｂに向かう方向に電流を流すと、ＭＲ素子１１１，１１３，１１５，１１７の各々には−Ｘ方向のコイル磁界が印加され、ＭＲ素子１１２，１１４，１１６，１１８の各々にはＸ方向のコイル磁界が印加される。第２の端部１３０ｂから第１の端部１３０ａに向かう方向に電流を流すと、ＭＲ素子１１１，１１３，１１５，１１７の各々には−Ｘ方向のコイル磁界が印加され、ＭＲ素子１１２，１１４，１１６，１１８の各々にはＸ方向のコイル磁界が印加される。

コイル１３０は、支持部材１６５の下面１６５ｂよりもＺ方向側に位置する上側コイル部分１３０Ｕと、支持部材１６５の下面１６５ｂよりも−Ｚ方向側に位置する下側コイル部分１３０Ｌとを含んでいる。図１０では、下側コイル部分１３０Ｌを破線で示している。

磁気センサ装置１０１は、更に、ＭＲ素子１１１〜１１８を電気的に接続する複数の下部電極１４１および複数の上部電極１４２と、基板１６１と、絶縁層１６２，１６３，１６４，１６６，１６７，１６８とを備えている。絶縁層１６２は、基板１６１の上に配置されている。下側コイル部分１３０Ｌは、絶縁層１６２の上に配置された複数の第１層１３０Ｌ１と、複数の第１層１３０Ｌ１の上に配置された複数の第２層１３０Ｌ２とを含んでいる。絶縁層１６３は、絶縁層１６２の上において複数の第１層１３０Ｌ１の周囲に配置されている。絶縁層１６４は、第１層１３０Ｌ１および絶縁層１６３の上において第２層１３０Ｌ２の周囲に配置されている。支持部材１６５は、第２層１３０Ｌ２および絶縁層１６４の上に配置されている。

複数の下部電極１４１は、支持部材１６５の上面１６５ａの上に配置されている。なお、複数の下部電極１４１の各々は、主に、支持部材１６５の上面１６５ａのうち、傾斜部１６５ａ１または傾斜部１６５ａ２の上に配置されている。絶縁層１６６は、支持部材１６５の上面１６５ａの上において複数の下部電極１４１の周囲に配置されている。ＭＲ素子１１１〜１１８は、複数の下部電極１４１の上に配置されている。絶縁層１６７は、複数の下部電極１４１および絶縁層１６６の上においてＭＲ素子１１１〜１１８の周囲に配置されている。複数の上部電極１４２は、ＭＲ素子１１１〜１１８および絶縁層１６７の上に配置されている。絶縁層１６８は、複数の上部電極１４２および絶縁層１６７の上に配置されている。なお、図１０では、複数の下部電極１４１、複数の上部電極１４２および絶縁層１６６〜１６８を省略している。

上側コイル部分１３０Ｕは、主に、絶縁層１６８の上に配置されている。支持部材１６５および絶縁層１６６〜１６８には、絶縁層１６８の上面から支持部材１６５の下面１６５ｂにかけて貫通する複数の貫通孔が形成されている。上側コイル部分１３０Ｕと下側コイル部分１３０Ｌは、複数の貫通孔を通して互いに接続されている。

複数の下部電極１４１および複数の上部電極１４２は、例えば、Ｃｕ等の導電材料よりなる。基板１６１は、例えば、Ｓｉ等の半導体よりなる半導体基板である。絶縁層１６２〜１６４，１６６〜１６８は、例えば、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる。

磁気センサ装置１０１は、更に、上側コイル部分１３０Ｕと絶縁層１６８を覆う図示しない絶縁層を備えている。図示しない絶縁層は、例えば、ＳｉＯ_２等の絶縁材料よりなる。

なお、下側コイル部分１３０Ｌの第２層１３０Ｌ２と絶縁層１６４は、設けられていなくてもよい。この場合、支持部材１６５は、下側コイル部分１３０Ｌの第１層１３０Ｌ１および絶縁層１６３の上に配置される。

図１１に示したように、磁気センサ装置１０１は、更に、２つの電源端Ｖ１１，Ｖ１２と、グランド端Ｇ１１と、４つの信号出力端Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２と、２つの差分検出器２２，２３とを備えている。ＭＲ素子１１１は、電源端Ｖ１１と信号出力端Ｅ１１との間に設けられている。ＭＲ素子１１２は、信号出力端Ｅ１１とグランド端Ｇ１１との間に設けられている。ＭＲ素子１１３は、信号出力端Ｅ１２とグランド端Ｇ１１との間に設けられている。ＭＲ素子１１４は、電源端Ｖ１１と信号出力端Ｅ１２との間に設けられている。電源端Ｖ１１には、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランド端Ｇ１１はグランドに接続される。差分検出器２２は、信号出力端Ｅ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を検出信号Ｓ１として出力する。

ＭＲ素子１１５は、電源端Ｖ１２と信号出力端Ｅ２１との間に設けられている。ＭＲ素子１１６は、信号出力端Ｅ２１とグランド端Ｇ１１との間に設けられている。ＭＲ素子１１７は、信号出力端Ｅ２２とグランド端Ｇ１１との間に設けられている。ＭＲ素子１１８は、電源端Ｖ１２と信号出力端Ｅ２２との間に設けられている。電源端Ｖ１２には、電源端Ｖ１１と同様に、所定の大きさの電源電圧が印加される。差分検出器２２は、信号出力端Ｅ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を検出信号Ｓ２として出力する。

磁気センサ装置１０１は、更に、検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて検出値Ｖｓを生成する検出値生成回路２４を備えている。検出値生成回路２４は、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）あるいはマイクロコンピュータによって構成されている。検出値Ｖｓの生成方法については、後で説明する。

次に、ＭＲ素子１１１〜１１８の構成について詳しく説明する。ＭＲ素子１１１〜１１８の各々は、第１の実施の形態における図５を参照して説明したＭＲ素子５０と同様に、スピンバルブ型のＭＲ素子である。ＭＲ素子１１１〜１１８の各々の構成は、ＭＲ素子５０の構成と同じである。すなわち、ＭＲ素子１１１〜１１８の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層５２と、外部磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層５４と、磁化固定層５２と自由層５４の間に配置されたギャップ層５３と、反強磁性層５１とを含んでいる。

個々の下部電極１４１は細長い形状を有している。下部電極１４１の長手方向に隣接する２つの下部電極１４１の間には、間隙が形成されている。下部電極１４１の上面上において、長手方向の一端の近傍に、ＭＲ素子１１１〜１１８のうちの１つのＭＲ素子が配置されている。図示しないが、反強磁性層５１、磁化固定層５２、ギャップ層５３および自由層５４は、下部電極１４１側からこの順に積層されている。

個々の上部電極１４２は細長い形状を有し、下部電極１４１の長手方向に隣接する２つの下部電極１４１上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子の自由層５４同士を電気的に接続する。なお、層５１〜５４の配置は、上記の例とは上下が反対でもよい。

本実施の形態では、コイル１３０が発生するコイル磁界は、ＭＲ素子１１１〜１１８の各々の自由層５４の磁化の方向を所定の方向すなわちＸ方向または−Ｘ方向に向かせるために用いられる。コイル磁界は、ＭＲ素子１１１〜１１８の各々に一時的に印加されるものであってもよい。これにより、本実施の形態によれば、磁気センサ装置１０１の使用開始時点における自由層５４の磁化の方向を、所定の方向に揃えることができる。

次に、本実施の形態における検出値Ｖｓの生成方法について説明する。以下、ＭＲ素子１１１〜１１４のうちの任意のＭＲ素子について説明する際には、そのＭＲ素子を符号１１０Ａで表し、ＭＲ素子１１５〜１１８のうちの任意のＭＲ素子について説明する際には、そのＭＲ素子を符号１１０Ｂで表す。また、ＭＲ素子１１０Ａを第１のＭＲ素子１１０Ａと言い、ＭＲ素子１１０Ｂを第２のＭＲ素子１１０Ｂと言う。

ここで、第１のＭＲ素子１１０Ａを構成する各層の面に平行な一方向であって、Ｘ方向と直交する一方向をＵ方向とする。図９には、Ｕ方向を示している。図９に示したように、Ｕ方向は、傾斜部１６５ａ１に平行な方向でもある。また、Ｕ方向とは反対の方向を、−Ｕ方向とする。第１のＭＲ素子１１０Ａは、各層の面がＸＹ平面に対して傾くような姿勢で、傾斜部１６５ａ１の上に配置されている。そのため、Ｕ方向は、Ｙ方向または−Ｙ方向とは異なる方向になる。本実施の形態では、Ｕ方向を、Ｙ方向から−Ｚ方向に向かってαだけ回転した方向とする。なお、αは、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度である。

図１２は、第１のＭＲ素子１１０Ａが検出する対象磁界ＭＦについて説明するための説明図である。図１２では、第１のＭＲ素子１１０Ａが対象磁界ＭＦを検出する位置を、記号Ｐａで示している。本実施の形態では、位置Ｐａにおける対象磁界ＭＦの方向と強度は、回転軸Ｃ（図８参照）上の基準位置における対象磁界ＭＦの方向と強度と一致するものとする。位置Ｐａにおける対象磁界ＭＦの方向は、位置Ｐａを中心として回転する。以下、位置Ｐａにおける対象磁界ＭＦを、符号ＭＦａで表す。

また、図１２では、位置Ｐａを通りＹ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＹａで示し、位置Ｐａを通りＺ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＺａで示し、位置Ｐａを通りＵ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＵで示している。

磁気センサ装置１０１は、対象磁界ＭＦａのＵ方向に平行な方向の成分の強度を検出することができるように、ＭＲ素子１１１〜１１４の各々の磁化固定層５２の磁化の方向と、ＭＲ素子１１１〜１１４の各々の自由層５４の形状異方性が設定されている。図１１において、塗りつぶした矢印は、磁化固定層５２の磁化の方向を表している。また、図１１には、Ｘ方向とＵ方向を示している。図１１に示したように、本実施の形態では、ＭＲ素子１１１，１１３の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、Ｕ方向であり、ＭＲ素子１１２，１１４の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、−Ｕ方向である。また、自由層５４は、磁化容易軸方向がＸ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。

図１２に示したように、対象磁界ＭＦａは、Ｙ方向に平行な方向の磁界ＭＦａｙと、Ｚ方向に平行な方向の磁界ＭＦａｚとの合成磁界と見なすことができる。ＭＲ素子１１１〜１１４の各々は、磁界ＭＦａｙのＵ方向に平行な方向の成分と、磁界ＭＦａｚのＵ方向に平行な方向の成分との合成磁界を検出する。以下、Ｕ方向に平行な方向の成分をＵ成分と言い、磁界ＭＦａｙのＵ成分と磁界ＭＦａｚのＵ成分の合成磁界を、第１の合成磁界と言う。差分検出器２２は、第１の合成磁界の強度と対応関係を有する信号を、検出信号Ｓ１として出力する。

また、第１の合成磁界の強度は、磁界ＭＦａｙのＵ成分の強度と、磁界ＭＦａｚのＵ成分の強度との和と等しい。ここで、磁界ＭＦａｙの強度を記号Ｂｙで表し、磁界ＭＦａｚの強度を記号Ｂｚで表す。強度Ｂｙは、磁界ＭＦａｙの方向がＹ方向のときに正の値で表し、磁界ＭＦａｙの方向が−Ｙ方向のときに負の値で表す。強度Ｂｚは、磁界ＭＦａｚの方向がＺ方向のときに正の値で表し、磁界ＭＦａｚの方向が−Ｚ方向のときに負の値で表す。また、第１の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ１の変化の割合を、記号Ｓａで表す。検出信号Ｓ１は、下記の式（１）で表される。

Ｓ１＝Ｓａ＊（Ｂｙ＊ｃｏｓα−Ｂｚ＊ｓｉｎα） …（１）

なお、Ｕ成分の強度は、Ｕ成分の方向がＵ方向となるときに正の値で表し、Ｕ成分の方向が−Ｕ方向となるときに負の値で表すものとする。磁界ＭＦａｙのＵ成分の強度の正負は磁界ＭＦａｙの強度Ｂｙの正負と一致するが、磁界ＭＦａｚのＵ成分の強度の正負は磁界ＭＦａｚの強度Ｂｚの正負とは逆になる。そのため、式（１）では、磁界ＭＦａｙのＵ成分の強度を“Ｂｙ＊ｃｏｓα”とし、磁界ＭＦａｚのＵ成分の強度を“−Ｂｚ＊ｓｉｎα”としている。

また、第２のＭＲ素子１１０Ｂの構成する各層の面に平行な一方向であって、Ｘ方向と直交する一方向をＶ方向とする。図９には、Ｖ方向を示している。図９に示したように、Ｖ方向は、傾斜部１６５ａ２に平行な方向でもある。また、Ｖ方向とは反対の方向を、−Ｖ方向とする。第２のＭＲ素子１１０Ｂは、各層の面がＸＹ平面に対して傾くような姿勢で、傾斜部１６５ａ２の上に配置されている。そのため、Ｖ方向は、Ｙ方向または−Ｙ方向とは異なる方向になる。本実施の形態では、Ｖ方向を、Ｙ方向からＺ方向に向かってαだけ回転した方向とする。

図１３は、第２のＭＲ素子１１０Ｂが検出する対象磁界ＭＦについて説明するための説明図である。図１３では、第２のＭＲ素子１１０Ｂが対象磁界ＭＦを検出する位置を、記号Ｐｂで示している。本実施の形態では、位置Ｐｂにおける対象磁界ＭＦの方向と強度は、回転軸Ｃ上の基準位置における対象磁界ＭＦの方向と強度と一致するものとする。位置Ｐｂにおける対象磁界ＭＦの方向は、位置Ｐｂを中心として回転する。以下、位置Ｐｂにおける対象磁界ＭＦを、符号ＭＦｂで表す。

また、図１３では、位置Ｐｂを通りＹ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＹｂで示し、位置Ｐｂを通りＺ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＺｂで示し、位置Ｐｂを通りＶ方向に平行な仮想の直線を記号ＬＶで示している。

また、磁気センサ装置１０１は、対象磁界ＭＦｂのＶ方向に平行な方向の成分の強度を検出することができるように、ＭＲ素子１１５〜１１８の各々の磁化固定層５２の磁化の方向と、ＭＲ素子１１５〜１１８の各々の自由層５４の形状異方性が設定されている。図１１には、Ｘ方向とＶ方向を示している。なお、図１１では、便宜上、Ｖ方向をＵ方向と同じ矢印を用いて示している。図１１に示したように、本実施の形態では、ＭＲ素子１１５，１１７の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、Ｖ方向であり、ＭＲ素子１１６，１１８の各々の磁化固定層５２の磁化の方向は、−Ｖ方向である。また、自由層５４は、磁化容易軸方向がＸ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。

図１３に示したように、対象磁界ＭＦｂは、Ｙ方向に平行な方向の磁界ＭＦｂｙと、Ｚ方向に平行な方向の磁界ＭＦｂｚとの合成磁界と見なすことができる。ＭＲ素子１１５〜１１８の各々は、磁界ＭＦｂｙのＶ方向に平行な方向の成分と、磁界ＭＦｂｚのＶ方向に平行な方向の成分との合成磁界を検出する。以下、Ｖ方向に平行な方向の成分をＶ成分と言い、磁界ＭＦｂｙのＶ成分と磁界ＭＦｂｚのＶ成分の合成磁界を、第２の合成磁界と言う。差分検出器２３は、第２の合成磁界の強度と対応関係を有する信号を、検出信号Ｓ２として出力する。

また、第２の合成磁界の強度は、磁界ＭＦｂｙのＶ成分の強度と、磁界ＭＦｂｚのＶ成分の強度との和と等しい。ところで、対象磁界ＭＦｂの強度と対象磁界ＭＦａの強度は、いずれも、基準位置における対象磁界ＭＦの強度と等しい。そのため、磁界ＭＦｂｙの強度は磁界ＭＦａｙの強度と等しくなり、磁界ＭＦｂｚの強度は磁界ＭＦａｚの強度と等しくなる。そこで、磁界ＭＦｂｙの強度を磁界ＭＦａｙの強度と同様に記号Ｂｙで表し、磁界ＭＦｂｚの強度を磁界ＭＦａｙの強度と同様に記号Ｂｚで表す。また、第２の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ２の変化の割合を、記号Ｓｂで表す。検出信号Ｓ２は、下記の式（２）で表される。

Ｓ２＝Ｓｂ＊（Ｂｙ＊ｃｏｓα＋Ｂｚ＊ｓｉｎα） …（２）

なお、Ｖ成分の強度は、Ｖ成分の方向がＶ方向となるときに正の値で表し、Ｖ成分の方向が−Ｖ方向となるときに負の値で表すものとする。磁界ＭＦｂｙのＶ成分の強度の正負は磁界ＭＦｂｙの強度Ｂｙの正負と一致し、磁界ＭＦｂｚのＶ成分の強度の正負も磁界ＭＦｂｚの強度Ｂｚの正負と一致する。そのため、式（２）では、磁界ＭＦｂｙのＶ成分の強度を“Ｂｙ＊ｃｏｓα”とし、磁界ＭＦｂｚのＶ成分の強度を“Ｂｚ＊ｓｉｎα”としている。

本実施の形態では、検出値生成回路２４は、検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて検出値Ｖｓを生成する。検出値生成回路２４は、検出値Ｖｓとして、基準位置における対象磁界ＭＦの方向がＺ方向に対してなす角度を求めてもよい。なお、この角度は、対象磁界ＭＦの方向がＺ方向からＹ方向に向かって傾いたときに正の値で表し、対象磁界ＭＦの方向がＺ方向から−Ｙ方向に向かって傾いたときに負の値で表す。この場合、検出値生成回路２４は、まず、検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、基準位置における対象磁界ＭＦのＹ方向に平行な方向の成分の強度を表す値Ｂｙｓと、基準位置における対象磁界ＭＦのＺ方向に平行な方向の成分の強度を表す値Ｂｚｓを算出する。

基準位置における対象磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度は、磁界ＭＦａｙまたは磁界ＭＦｂｙの強度Ｂｙと等しい。また、第１の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ１の変化の割合Ｓａと、第２の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ２の変化の割合Ｓｂは、互いに等しいものとする。式（１）におけるＳａと式（２）におけるＳｂをいずれもＳｃに置き換えると、式（１）、（２）から、強度Ｂｙは、下記の式（３）で表される。

Ｂｙ＝（Ｓ２＋Ｓ１）／（２Ｓｃ＊ｃｏｓα） …（３）

検出値生成回路２４は、例えば、式（３）の右辺を用いて、値Ｂｙｓを算出する。なお、Ｓｃは、予め求められている。

また、基準位置における対象磁界ＭＦのＺ方向の成分の強度は、磁界ＭＦａｚまたは磁界ＭＦｂｚの強度Ｂｚと等しい。式（３）と同様に、式（１）におけるＳａと式（２）におけるＳｂをＳｃに置き換えると、式（１）、（２）から、強度Ｂｚは、下記の式（４）で表される。

Ｂｚ＝（Ｓ２−Ｓ１）／（２Ｓｃ＊ｓｉｎα） …（４）

検出値生成回路２４は、例えば、式（４）の右辺を用いて、値Ｂｚｓを算出する。

検出値生成回路２４は、次に、値Ｂｙｓ，Ｂｚｓを用いて、検出値Ｖｓとして、対象磁界ＭＦの方向がＺ方向に対してなす角度を求める。具体的には、検出値生成回路２４は、例えば、下記の式（５）によって、検出値Ｖｓを生成する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。

Ｖｓ＝９０°−ａｔａｎ（Ｂｚｓ／Ｂｙｓ）
＝９０°−θｓ …（５）

θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（５）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｂｙｓ，Ｂｚｓの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（５）におけるθｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。検出値生成回路２４は、式（５）と、上記のＢｙｓ，Ｂｚｓの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｓを求める。

次に、コイル１３０の構成および形状について更に詳しく説明する。コイル１３０の上側コイル部分１３０Ｕは、コイル要素１３１Ｕ，１３２Ｕ，１３３Ｕ，１３４Ｕを含んでいる。なお、コイル要素とは、コイル１３０を構成する導線の一部である。図１０では、コイル要素１３１Ｕ〜１３４Ｕの各々の両端を点線で示している。コイル要素１３１Ｕは、Ｚ方向から見てＭＲ素子１１１，１１５と重なる位置に配置されている。コイル要素１３２Ｕは、Ｚ方向から見てＭＲ素子１１２，１１６と重なる位置に配置されている。コイル要素１３３Ｕは、Ｚ方向から見てＭＲ素子１１３，１１７と重なる位置に配置されている。コイル要素１３４Ｕは、Ｚ方向から見てＭＲ素子１１４，１１８と重なる位置に配置されている。

図９には、コイル要素１３１Ｕを示している。コイル要素１３１Ｕは、一方向から見て延在するように連続する２つの導体部分１３１Ｕ１，１３１Ｕ２と、一方向から見て延在するように連続する２つの導体部分１３１Ｕ４，１３１Ｕ５と、導体部分１３１Ｕ３とを含んでいる。図９では、導体部分１３１Ｕ１〜１３１Ｕ５の境界とコイル要素１３１Ｕの両端を点線で示している。導体部分１３１Ｕ１〜１３１Ｕ５は、コイル要素１３１ＵのＹ方向の端部からコイル要素１３１Ｕの−Ｙ方向の端部に向かう方向に、この順に並んでいる。

導体部分１３１Ｕ１，１３１Ｕ２の各々の少なくとも一部は、傾斜部１６５ａ１の上に配置されている。図９に示した例では、導体部分１３１Ｕ１の大部分が傾斜部１６５ａ１の上に配置され、導体部分１３１Ｕ２の全体が傾斜部１６５ａ１の上に配置されている。また、導体部分１３１Ｕ４，１３１Ｕ５の各々の少なくとも一部は、傾斜部１６５ａ２の上に配置されている。図９に示した例では、導体部分１３１Ｕ４の全体が傾斜部１６５ａ２の上に配置され、導体部分１３１Ｕ５の大部分が傾斜部１６５ａ２の上に配置されている。

導体部分１３１Ｕ１，１３１Ｕ２は、全体的に直線的な方向に延在している。具体的には、導体部分１３１Ｕ１，１３１Ｕ２は、傾斜部１６５ａ１に平行な方向に沿って延在している。以下、Ｘ方向に平行な方向における寸法を幅と言い、支持部材１６５の下面１６５ｂに垂直な方向における寸法すなわちＺ方向に平行な方向における寸法を厚みと言う。コイル要素１３１Ｕの幅は一定であるが、コイル要素１３１Ｕの厚みは、導体部分１３１Ｕ１から導体部分１３１Ｕ２にかけて変化している。本実施の形態では特に、コイル要素１３１Ｕの厚みは、導体部分１３１Ｕ１から導体部分１３１Ｕ２にかけて小さくなっている。そのため、電流が流れる方向に対して垂直なコイル要素１３１Ｕの断面積は、導体部分１３１Ｕ１から導体部分１３１Ｕ２にかけて小さくなる。なお、以下の説明において、単にコイル要素１３１Ｕの断面積と言うときは、コイル要素１３１Ｕの、電流が流れる方向に対して垂直な断面の面積を指すものとする。

導体部分１３１Ｕ２におけるコイル要素１３１Ｕの平均の厚みは、導体部分１３１Ｕ１におけるコイル要素１３１Ｕの平均の厚みよりも小さい。そのため、導体部分１３１Ｕ２におけるコイル要素１３１Ｕの平均の断面積は、導体部分１３１Ｕ１におけるコイル要素１３１Ｕの平均の断面積よりも小さくなる。

導体部分１３１Ｕ４，１３１Ｕ５は、全体的に直線的な方向に延在している。具体的には、導体部分１３１Ｕ４，１３１Ｕ５は、傾斜部１６５ａ２に平行な方向に沿って延在している。コイル要素１３１Ｕの幅は一定であるが、コイル要素１３１Ｕの厚みは、導体部分１３１Ｕ４から導体部分１３１Ｕ５にかけて変化している。本実施の形態では特に、コイル要素１３１Ｕの厚みは、導体部分１３１Ｕ４から導体部分１３１Ｕ５にかけて小さくなっている。そのため、電流が流れる方向に対して垂直なコイル要素１３１Ｕの断面積は、導体部分１３１Ｕ４から導体部分１３１Ｕ５にかけて小さくなる。導体部分１３１Ｕ４におけるコイル要素１３１Ｕの平均の厚みは、導体部分１３１Ｕ５におけるコイル要素１３１Ｕの平均の厚みよりも小さい。そのため、導体部分１３１Ｕ４におけるコイル要素１３１Ｕの平均の断面積は、導体部分１３１Ｕ５におけるコイル要素１３１Ｕの平均の断面積よりも小さくなる。

第１の実施の形態と同様に、一方向から見て延在するように連続する２つの導体部分のうち、コイル要素１３１Ｕの平均の断面積が小さい方の導体部分を第１の導体部分と言い、コイル要素１３１Ｕの平均の断面積が大きい方の導体部分を第２の導体部分と言う。第１の導体部分は、コイル１３０を流れる電流に起因して第１の導体部分から発生される第１の部分磁界が磁気検出素子に印加される位置にある。第２の導体部分は、コイル１３０を流れる電流に起因して第２の導体部分から発生される第２の部分磁界が磁気検出素子に印加されない位置か、あるいは磁気検出素子に印加される第２の部分磁界の強度が、磁気検出素子に印加される第１の部分磁界の強度よりも小さくなる位置にある。本実施の形態では特に、導体部分１３１Ｕ２，１３１Ｕ４は、第１の導体部分に対応する。また、導体部分１３１Ｕ１，１３１Ｕ５は、第２の導体部分に対応する。

ＭＲ素子１１１には、主に、導体部分１３１Ｕ２から発生される第１の部分磁界が印加される。ＭＲ素子１１１に印加される導体部分１３１Ｕ１から発生される第２の部分磁界の強度は、ＭＲ素子１１１に印加される導体部分１３１Ｕ２から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１３１Ｕ１から発生される第２の部分磁界は、ＭＲ素子１１１に印加されなくてもよい。

ＭＲ素子１１５には、主に、導体部分１３１Ｕ４から発生される第１の部分磁界が印加される。ＭＲ素子１１５に印加される導体部分１３１Ｕ５から発生される第２の部分磁界の強度は、ＭＲ素子１１５に印加される導体部分１３１Ｕ４から発生される第１の部分磁界の強度よりも小さい。導体部分１３１Ｕ５から発生される第２の部分磁界は、ＭＲ素子１１５に印加されなくてもよい。

導体部分１３１Ｕ３は、導体部分１３１Ｕ２と導体部分１３１Ｕ４とを接続している。コイル要素１３１Ｕの幅は一定であるが、導体部分１３１Ｕ３におけるコイル要素１３１Ｕの平均の厚みは、導体部分１３１Ｕ２，１３１Ｕ４におけるコイル要素１３１Ｕの平均の厚みよりも小さい。そのため、導体部分１３１Ｕ３におけるコイル要素１３１Ｕの平均の断面積は、導体部分１３１Ｕ２，１３１Ｕ４におけるコイル要素１３１Ｕの平均の断面積よりも小さくなる。

コイル要素１３２Ｕ〜１３４Ｕの構成は、コイル要素１３１Ｕの構成と同様である。上記のコイル要素１３１Ｕの導体部分についての一連の説明は、コイル要素１３２Ｕ〜１３４Ｕにも当てはまる。上記の一連の説明中の「１３１」を「１３２」に置き換え、ＭＲ素子１１１，１１５をそれぞれＭＲ素子１１２，１１６に置き換えれば、コイル要素１３２Ｕの導体部分についての説明になる。同様に、上記の一連の説明中の「１３１」を「１３３」に置き換え、ＭＲ素子１１１，１１５をそれぞれＭＲ素子１１３，１１７に置き換えれば、コイル要素１３３Ｕの導体部分についての説明になる。同様に、上記の一連の説明中の「１３１」を「１３４」に置き換え、ＭＲ素子１１１，１１５をそれぞれＭＲ素子１１４，１１８に置き換えれば、コイル要素１３４Ｕの導体部分についての説明になる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

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。請求の範囲の要件を満たす限り、第１および第２の導体部分の形状と、第１および第２の導体部分と磁気検出素子の配置は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。例えば、第１の実施の形態では、ＭＲ素子５０は、Ｚ方向から見て、上側コイル部分１１Ｕのうち上側コイル部分１１Ｕの幅が最も小さい部分と、下側コイル部分１１Ｌのうち下側コイル部分１１Ｌの幅が最も小さい部分と重なるように配置されている。しかし、ＭＲ素子５０は、上側コイル部分１１Ｕの幅が最も小さい部分および下側コイル部分１１Ｌの幅が最も小さい部分と重ならないように配置されていてもよい。

また、第１の実施の形態では、コイル１１は、上側コイル部分１１Ｕと下側コイル部分１１Ｌの一方のみを含んでいてもよい。あるは、コイル１１は、検出回路１２の周りに２回以上巻回されていてもよい。

また、第１の実施の形態では、上側コイル部分１１Ｕと下側コイル部分１１Ｌの各々の厚みが変化していてもよい。この場合、上側コイル部分１１Ｕと下側コイル部分１１Ｌの各々の幅は、一定であってもよいし、変化していてもよい。同様に、第２の実施の形態では、コイル要素１３１Ｕ〜１３４Ｕの各々の幅が変化していてもよい。この場合、コイル要素１３１Ｕ〜１３４Ｕの各々の厚みは、一定であってもよいし、変化していてもよい。

また、第１の実施の形態では、バスバー２に第１および第２の導体部分が形成されていてもよい。この場合、磁気センサ装置１の本体部１０は、バスバー２のうち第１および第２の導体部分が形成された部分の上方または下方に配置される。あるいは、バスバー２に第１および第２の導体部分を含む導線が接続されていてもよい。この場合、磁気センサ装置１の本体部１０は、バスバー２に接続された導線の上方または下方に配置される。

１…磁気センサ装置、２…バスバー、１０…本体部、１１…コイル、１１Ｌ…下側コイル部分、１１Ｌ１〜１１Ｌ９…導体部分、１１Ｕ…上側コイル部分、１１Ｕ１〜１１Ｕ９…導体部分、１２…検出回路、３０…フィードバック回路、３１…フィードバック制御回路、４０…電流検出器、５０…ＭＲ素子、６１…基板、６２〜６４…絶縁層、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗部。

特許文献４には、磁気抵抗検出素子を初期化する磁場と磁気抵抗検出素子を較正するための磁場を生成するコイルが記載されている。特許文献４では、このコイルは、磁気抵抗検出素子に対向する部分において、磁気抵抗検出素子に対向しない部分における幅以上の幅を有している。

ＭＲ素子１１１，１１５は、Ｙ方向に平行な方向における平坦部１６５ａ５の中央と交差するＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１１２，１１６は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１１３，１１７は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。同様に、ＭＲ素子１１４，１１８は、上記ＸＺ平面を中心として対称またはほぼ対称な位置に配置されている。

コイル１３０は、コイル１３０を構成する導線の長手方向の両端の位置する第１の端部１３０ａおよび第２の端部１３０ｂを有している。第１および第２の端部１３０ａ，１３０ｂは、図示しない電源に接続されている。また、コイル１３０は、ＭＲ素子１１１〜１１８の周りに巻回されている。本実施の形態では特に、コイル１３０は、ＭＲ素子１１１〜１１８の各々に、Ｘ方向または−Ｘ方向のコイル磁界が印加されるように巻回されている。例えば、第１の端部１３０ａから第２の端部１３０ｂに向かう方向に電流を流すと、ＭＲ素子１１１，１１３，１１５，１１７の各々には−Ｘ方向のコイル磁界が印加され、ＭＲ素子１１２，１１４，１１６，１１８の各々にはＸ方向のコイル磁界が印加される。第２の端部１３０ｂから第１の端部１３０ａに向かう方向に電流を流すと、ＭＲ素子１１１，１１３，１１５，１１７の各々にはＸ方向のコイル磁界が印加され、ＭＲ素子１１２，１１４，１１６，１１８の各々には−Ｘ方向のコイル磁界が印加される。

ＭＲ素子１１５は、電源端Ｖ１２と信号出力端Ｅ２１との間に設けられている。ＭＲ素子１１６は、信号出力端Ｅ２１とグランド端Ｇ１１との間に設けられている。ＭＲ素子１１７は、信号出力端Ｅ２２とグランド端Ｇ１１との間に設けられている。ＭＲ素子１１８は、電源端Ｖ１２と信号出力端Ｅ２２との間に設けられている。電源端Ｖ１２には、電源端Ｖ１１と同様に、所定の大きさの電源電圧が印加される。差分検出器２３は、信号出力端Ｅ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を検出信号Ｓ２として出力する。

また、第２のＭＲ素子１１０Ｂを構成する各層の面に平行な一方向であって、Ｘ方向と直交する一方向をＶ方向とする。図９には、Ｖ方向を示している。図９に示したように、Ｖ方向は、傾斜部１６５ａ２に平行な方向でもある。また、Ｖ方向とは反対の方向を、−Ｖ方向とする。第２のＭＲ素子１１０Ｂは、各層の面がＸＹ平面に対して傾くような姿勢で、傾斜部１６５ａ２の上に配置されている。そのため、Ｖ方向は、Ｙ方向または−Ｙ方向とは異なる方向になる。本実施の形態では、Ｖ方向を、Ｙ方向からＺ方向に向かってαだけ回転した方向とする。

また、第２の合成磁界の強度は、磁界ＭＦｂｙのＶ成分の強度と、磁界ＭＦｂｚのＶ成分の強度との和と等しい。ところで、対象磁界ＭＦｂの強度と対象磁界ＭＦａの強度は、いずれも、基準位置における対象磁界ＭＦの強度と等しい。そのため、磁界ＭＦｂｙの強度は磁界ＭＦａｙの強度と等しくなり、磁界ＭＦｂｚの強度は磁界ＭＦａｚの強度と等しくなる。そこで、磁界ＭＦｂｙの強度を磁界ＭＦａｙの強度と同様に記号Ｂｙで表し、磁界ＭＦｂｚの強度を磁界ＭＦａｚの強度と同様に記号Ｂｚで表す。また、第２の合成磁界の強度の変化に対する検出信号Ｓ２の変化の割合を、記号Ｓｂで表す。検出信号Ｓ２は、下記の式（２）で表される。

Claims (8)

1. 外部磁界を検出する磁気検出素子と、
   電流が流れる導線とを備え、
   前記導線は、一方向から見て延在するように連続する第１の導体部分および第２の導体部分を含み、
   前記電流が流れる方向に対して垂直な前記導線の断面積は、前記第１の導体部分から前記第２の導体部分にかけて変化し、
   前記第１の導体部分における前記導線の平均の断面積は、前記第２の導体部分における前記導線の平均の断面積よりも小さく、
   前記第１の導体部分は、前記電流に起因して前記第１の導体部分から発生される第１の部分磁界が前記磁気検出素子に印加される位置にあり、
   前記第２の導体部分は、前記電流に起因して前記第２の導体部分から発生される第２の部分磁界が前記磁気検出素子に印加されない位置か、あるいは前記磁気検出素子に印加される前記第２の部分磁界の強度が、前記磁気検出素子に印加される前記第１の部分磁界の強度よりも小さくなる位置にあることを特徴とする磁気センサ装置。
2. 前記導線は、更に、前記第１の導体部分に対して前記第２の導体部分とは反対側に位置する第３の導体部分を含み、
   前記第１ないし第３の導体部分は、前記一方向から見て延在するように連続し、
   前記電流が流れる方向に対して垂直な前記導線の断面積は、前記第１の導体部分から前記第３の導体部分にかけて変化し、
   前記第３の導体部分における前記導線の平均の断面積は、前記第１の導体部分における前記導線の平均の断面積よりも大きく、
   前記第３の導体部分は、前記電流に起因して前記第３の導体部分から発生される第３の部分磁界が前記磁気検出素子に印加されない位置か、あるいは前記磁気検出素子に印加される前記第３の部分磁界の強度が、前記磁気検出素子に印加される前記第１の部分磁界の強度よりも小さくなる位置にあることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
3. 検出対象電流を検出する電流センサとして用いられる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。
4. 前記導線は、前記検出対象電流によって発生する第１の磁界を相殺する第２の磁界を発生するためのコイルを構成し、
   前記磁気検出素子は、前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界を検出することを特徴とする請求項３記載の磁気センサ装置。
5. 前記磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項３または４記載の磁気センサ装置。
6. 前記磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子であり、
   前記磁気抵抗効果素子は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、前記外部磁界に応じて方向が変化可能な第２の磁化を有する自由層とを含み、
   前記導線は、前記自由層の前記第２の磁化の方向を所定の方向に向かせるための磁界を発生するためのコイルを構成する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。
7. 更に、前記磁気検出素子を支持する支持部材を備え、
   前記支持部材は、前記磁気検出素子に対向する上面と、前記上面とは反対側に位置する下面とを有し、
   前記支持部材の前記上面は、前記下面に対して傾斜した傾斜部を含み、
   前記磁気検出素子と、前記第１の導体部分の少なくとも一部と、前記第２の導体部分の少なくとも一部は、前記傾斜部の上に配置されていることを特徴とする請求項６記載の磁気センサ装置。
8. 前記支持部材の前記下面に垂直な方向における前記導線の厚みは、前記第１の導体部分から前記第２の導体部分にかけて変化し、
   前記第１の導体部分における前記導線の平均の厚みは、前記第２の導体部分における前記導線の平均の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項７記載の磁気センサ装置。

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