JP4028971B2

JP4028971B2 - 磁気センサの組立方法

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Publication number: JP4028971B2
Application number: JP2001258048A
Authority: JP
Inventors: 雄一生内; 一郎徳永; 誠二菊池
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: US6920684B2; US20030041440A1; EP1288669A2; EP1288669A3; DE60239580D1; JP2003066127A; EP1288669B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気に感応して出力信号を出力する磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサの組立方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
従来、磁気に感応して出力信号を出力する磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが開発されている。この磁気センサに用いられる磁気抵抗効果素子は基本的には、自由層（フリー磁性層）と、非磁性層と、固定層（ピン止め磁性層）と、交換バイアス層（反強磁性層）との積層構造体から構成されている。そして、固定層に交換バイアス層からバイアス磁界が作用されて、固定層が交換バイアス層で磁化され、その磁化方向が特定方向に固定されている。一方、自由層は、外部磁界によって磁化方向が変化される。
【０００３】
磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を固定（ピン止め）するには、交換バイアス層の格子磁化を調整する必要がある。そのために、交換異方性磁界が消失するブロッキング温度と呼ばれる温度以上に加熱した状態で交換バイアス層に所定の向きの磁界を印加しておき、この磁界を印加したままで冷却する熱処理が行なわれる。
【０００４】
この磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサでは、固定層の磁化方向が１８０°をなす反対向きの磁気抵抗効果素子同士を直列接続し、これらを用いてブリッジ回路を構成している。この場合、直列接続される磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が１８０°をなす反対向きであるため、固定層の着磁を１８０°をなす反対向きで行なう必要がある。
【０００５】
従来、磁気抵抗効果素子の固定層を着磁するには、１枚の基板に形成された磁気抵抗効果素子に対して電流通電用の導体を設け、この導体に電流を通電し、通電電流によって発生する磁界を磁気抵抗効果素子に付与し、その固定層の着磁を行なっていた。この方法では、導体に通電する電流量に制限があるため、固定層を十分な大きさの磁界で着磁することは困難であった。そのため、交換異方性磁界を大きくすることができなく、磁気抵抗効果素子からの出力信号の絶対値を大きくすることができなかった。また、可変抵抗器に用いた場合、基準変化特性（変化量に対する出力変化特性）のズレが大きくなってしまうという問題があった。なお、これは、交換異方性磁界が小さいため、固定層の磁化方向を一定方向に向くようにするのが難しいためと予想される。
【０００６】
なお、この導体着磁法に代えて、外部磁界を磁気抵抗効果素子に付与し、その固定層を着磁する方法が開発されている。この方法では、外部磁界を大きくして着磁させることが可能である。しかしながら、隣接する磁気抵抗効果素子の磁化方向が１８０°をなす反対向きであり、一方の磁気抵抗効果素子に付与する外部磁界が他方の磁気抵抗効果素子に影響を与えてしまうため、着磁用磁界の大きさに制限が加わることとなる。このため、磁気抵抗効果素子の固定層を十分な大きさの磁界で着磁することは困難であった。そのため、磁気抵抗効果素子からの出力信号の絶対値を大きくすることができなかった。上述と同様の理由で可変抵抗器に用いた場合、基準変化特性とのズレが大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
上述した従来例による固定層は一般的にα−Ｆｅ₂Ｏ₃からなり、その着磁磁界の大きさは、２００（ＫＡ／ｍ）程度であるが、最近では、固定層にＰｔＭｎ等を用い、６００（ＫＡ／ｍ）程度の大きさで着磁し、交換異方性磁界を大きくすることが要求されている。しかし、上述したように従来の外部磁界着磁法でブリッジ回路を形成する場合、隣接する磁気抵抗効果素子の相互間で着磁磁界が影響するため、着磁磁界の大ききは２００（ＫＡ／ｍ）程度に抑えられ、要求されている６００（ＫＡ／ｍ）まで増大させることが事実上不可能である。したがって、磁気抵抗効果素子からの出力信号の絶対値を大きくすることができない、或いは可変抵抗器に用いた場合に基準変化特性とのズレが大きくなってしまうというのが現状である。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、十分な大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を着磁させて、磁気抵抗効果素子から大きな絶対値の出力信号を出力させ、或いは可変抵抗器に用いた場合に出力精度の高い磁気センサの組立方法を得ることにある。
【０００９】
【発明の概要】
本発明の基本的思想は、同一の基板上に形成された全ての磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を同一方向に向けて揃え、その磁化方向を識別するマーキングを付し、その磁気抵抗効果素子及びマーキングを含むチップを基板から個々に切出し、切出されたチップ上の磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向をマーキングにより選定して、複数のチップを組合せて磁気センサを組立てることにより、十分な大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を着磁させて、磁気抵抗効果素子から大きな絶対値の出力信号を出力させるものである。
【００１０】
前記基本的思想に基いて、本発明に係る磁気センサの組立方法は、複数の磁気抵抗効果素子を整列させて同一の基板上に形成する工程と、各磁気抵抗効果素子の端子に接続する複数の接続用パッドを、上記同一の基板上に、縦横に位置を揃えて形成する工程と、前記固定層を磁化する磁化方向を識別するマーキングを、磁気抵抗効果素子及び接続用パッドの組を単位とするチップごとに付す工程と、同一の基板上に形成された全ての磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を同一方向に揃えて着磁する工程と、磁気抵抗効果素子及び接続用パッドの組を単位とする複数のチップを基板から切出す工程と、切出されたチップ上の磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向の向きを選定して、複数のチップを組合せる工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
基板から複数のチップを個々に切出す際に、１つのチップに１個の磁気抵抗効果素子、 1 組の接続用パッド及びマーキングを含めて、チップの切出しを行なう。或いは１つのチップに少なくとも２個の磁気抵抗効果素子、２組の接続用パッド及びマーキングを含めて、チップの切出しを行なう。接続用パッドの形成位置を、チップの角部を形成する２辺の対称な位置で揃え、これらをワイヤーボンデイングにより接続することが望ましい。
【００１２】
複数のチップの組合せにより磁気センサーを組立てる際に、１個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを４個用い、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が同一の回転方向に９０°ずつ異なるようにして４個のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対向きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、１相の出力信号を出力するブリッジ回路を形成することができる。
【００１３】
またブリッジ回路に代えて、１個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを２個用い、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を１８０°異ならせて２個のチップを組合せ、磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、分圧回路を形成することができる。
【００１４】
また、１個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップに代えて、少なくとも２個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを４個用い、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が同一の回転方向の９０°異なるようにして４個のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対向きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、多相の出力信号を出力するブリッジ回路を形成することができる。
【００１５】
また、少なくとも２個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを組合せる場合、このチップを２個用い、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が１８０°異なるようにして２個のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対向きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、分圧回路を形成するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１７】
磁気に感応して出力信号を出力する磁気抵抗効果素子１は基本的構成として図７に示すように、交換バイアス層（反強磁性体層）１ａと、固定層（ピン止め磁性層）１ｂと、非磁性層１ｃと、自由層（フリー磁性層）１ｄとを基板２上に積層して形成し、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子の一種である磁気抵抗効果素子として構成されている。
【００１８】
磁気抵抗効果素子１が巨大磁気抵抗効果を発揮するためには、例えば交換バイアス層１ａがＰｔ−Ｍｎ層、固定層１ｂがＮｉＦｅ層、非磁性層１ｃがＣｕ層、自由層１ｄがＮｉＦｅ層から形成されるが、これらのものに限定されるものではなく、巨大磁気抵抗効果を発揮するものであれば、いずれのものであってもよい。また、磁気抵抗効果素子１は、巨大磁気抵抗効果を発揮するものであれば、上記の積層構造のものに限定されるものではない。なお、交換バイアス層１ａは、Ｘ−Ｘｎ単独、或いは、それを含む合金（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうち、いずれか１種または２種以上の元素である）とするのが好ましい。
【００１９】
図７に示す磁気抵抗効果素子１の固定層１ｂは、交換バイアス層１ａで磁化され、該交換バイアス層１ａによって磁化方向が特定方向に固定（ピン止め）されている。自由層１ｄは外部磁界によって、固定層１ｂの磁化方向に対する磁化方向が変化する。磁気抵抗効果素子１の両端には端子層１ｅが接合形成される。そして、固定層１ｂの固定された磁化方向に対する外部磁界による自由層１ｄの磁化方向の向きにより、２つの端子層１ｅ間での抵抗値の変化が出力信号として出力される。
【００２０】
図７に示す磁気抵抗効果素子１を４個用い、この４個の磁気抵抗効果素子１を組合せることにより、図６（ａ）に示すブリッジ回路を形成する。図６（ａ）における磁気抵抗効果素子には、ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の符号をそれぞれ付し、かつ磁気抵抗効果素子の両端に形成される一方の端子層にはＥ１、他方の端子層にはＥ２の符号をそれぞれ付して説明する。
【００２１】
４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４は、固定層１ｂの磁化方向が１８０°異なる２個の、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１及びＧＭＲ２と、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３及びＧＭＲ４が組として用いられる。さらに、隣接する磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１とＧＭＲ３の固定層１ｄの磁化方向が１８０°異なり、隣接する磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２とＧＭＲ４の固定層１ｄの磁化方向が１８０°異なっている。
【００２２】
図６（ａ）では、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の固定層の磁化方向は右矢印で示す方向に向けて設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の固定層の磁化方向は、左矢印で示す１８０°をなす反対方向に異ならせている。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の固定層の磁化方向は左矢印で示す方向に向けて設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の固定層の磁化方向は、右矢印で示す１８０°をなす反対方向に異ならせている。
【００２３】
さらに隣接する２個の磁気抵抗素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ３の一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の固定層の磁化方向は、右矢印で示す方向に向けて設定し、他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の固定層の磁化方向は、左矢印で示す１８０°をなす反対方向に異ならせている。隣接する２個の磁気抵抗素子ＧＭＲ２、ＧＭＲ４の一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の固定層の磁化方向は、左矢印で示す方向に向けて設定し、他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の固定層の磁化方向は、左矢印で示す１８０°をなす反対方向に異ならせている。
【００２４】
この場合、４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の自由層には外部磁界が作用していないため、不特定の方向に向いている。
【００２５】
さらに、第１組の一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層Ｅ２に他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子層Ｅ１を結合して２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を直列に接続する。第２組の一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の端子層Ｅ２に他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の端子層Ｅ１を結合して２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３、ＧＭＲ４を直列に接続する。
【００２６】
磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層Ｅ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の端子層Ｅ１を接続し、その接続点Ｖ１に電源Ｖｃｃのプラス側を接続する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子層Ｅ２と磁気抵抗効果素子４の端子層Ｅ２を接続し、その接続点Ｖ２に電源Ｖｃｃのグランド側を接続している。そして、接続点Ｖ１と接続点Ｖ２とに入力電圧を印加する。
【００２７】
磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層Ｅ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子層Ｅ１を接続し、その接続点Ａ＋を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化信号を出力する出力部としている。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の端子層Ｅ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の端子層Ｅ１を接続し、その接続点Ａ−を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化信号を出力する出力部としている。そして、２つの接続点Ａ＋と接続点Ａ−とから磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化信号を出力する。
【００２８】
このブリッジ回路をなす４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の固定層の磁化方向に対して、外部磁界によって一様に自由層の磁化方向の向きが変化した場合に、その向きの変化に伴って、４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４に抵抗値変化が生じる。その抵抗値変化は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向と自由層の磁化方向の向きが同一方向の際に最小値を示し、反平行（１８０°をなす反対方向）の際に最大値を示す。したがって、磁気抵抗効果素子の自由層を磁化する外部磁界の向きに伴って、ブリッジ回路の出力端子となる２つの接続点Ａ＋、Ａ−から図４（ｃ）に示す正弦波形の出力信号（Ｓ１′、Ｓ２′）が出力する。そして、接続点Ａ＋、Ａ−との間の出力電圧をとれば、図４（ｄ）の出力信号Ｓ１が得られる。
【００２９】
したがって、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化の中間点を基準点とすると、その抵抗値変化の極性（増加する方向を＋、減少する方向を−とする。）は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化の向きが同一方向に設定された、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３では同極性に、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化の向きが１８０°をなす反対方向（反平行）に異ならせた、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４では逆極性になる。このため、図６（ａ）に示す４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の接続関係と、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化とにより、ホイートストーンブリッジ回路が形成され、磁気抵抗効果素子に外部磁界による磁気を感応させることにより、その磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化特性に基いて所望の動作を行なう磁気センサとして機能する。
【００３０】
従来例に係るブリッジ回路をなす４個の磁気抵抗効果素子は従来技術の欄で述べたように、１枚の基板（ウェハ）上に形成されるが、その同一の基板上に形成された４個の磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が互いに９０°（又は１８０°）異ならせて着磁させていた。このため、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を固定させるための着磁磁界の大きさは高々２００（ＫＡ／ｍ）程度であった。
【００３１】
本発明は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を固定するための着磁磁界の大きさを６００（ＫＡ／ｍ）まで引き上げて磁化固定することを可能とするものである。その基本的構成は、同一の基板上に形成された全ての磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を同一方向に揃えて着磁させ、その磁気抵抗効果素子を含むチップを基板から個々に出し、切出されたチップ上の磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を選定して複数のチップを組合せて磁気センサを組立てることにより、十分な大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を着磁させて、磁気抵抗効果素子から大きな絶対値の出力信号を出力させることにある。その具体的な態様について説明する。
【００３２】
図１において、基板２に縦横に引いた1点鎖線で囲まれる矩形の部分が、１枚の基板２から個々に切出される複数のチップ３を示しており、図１の例では、１つのチップ３に２個の磁気抵抗効果素子１、１が形成される例を示している。
【００３３】
１枚の基板２上に縦横の１点鎖線で囲まれる各チップ３内に２個の磁気抵抗効果素子１が含まれるように複数の磁気抵抗効果素子１を縦横に整列させて同一の基板２上に形成する。同一の基板２上に複数の磁気抵抗効果素子１を形成する際、ブロッキング温度以上にした状態で外部磁界を加え、冷却して、これらの磁気抵抗効果素子１の固定層の向きを同一方向に揃える。図１に示す例では、複数の磁気抵抗効果素子１の固定層の向きを上向き（図の縦方向）に揃えている。
【００３４】
さらに、図６（ａ）に示すブリッジ回路の接続点Ａ＋、Ｖ１、Ａ−、Ｖ２に対応する接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を、矩形形状のチップ３の角部を形成する２辺の一方の辺（３ａ）に沿って一定間隔に形成する。また図６（ａ）に示すブリッジ回路の接続点Ａ＋、Ｖ１、Ａ−、Ｖ２に対応する、接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と対をなす接続用パッドＰ１′、Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ４′を備え、これらの接続用パッドＰ１′、Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ４′を矩形形状のチップ３の角部を形成する２辺の他方の辺（３ｂ）に沿って一定間隔に形成して、これらを縦横に整列させて同一の基板２上に設ける。
【００３５】
この場合、対をなす接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と接続用パッドＰ１′、Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ４′は図２に拡大して示すように、チップ３の角部を形成する２辺３ａ、３ｂの対称な位置に形成することができる。また、対をなす接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と接続用パッドＰ１′、Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ４′は、１枚の基板２上に区画される複数のチップ３の角部をなす辺３ａ、３ｂに沿ってそれぞれ揃えられ、２個の磁気抵抗効果素子１が形成された複数のチップ３にそれぞれ形成される。
【００３６】
図１、図２に示すように、チップ３に形成される一方の磁気抵抗効果素子１の端子Ｅ１が接続用パッドＰ１と接続用パッドＰ１′に回路パターンによりそれぞれ接続され、その端子Ｅ２が接続用パッドＰ２と接続用パッドＰ２′に回路パターンによりそれぞれ接続される。
【００３７】
また、チップ３に形成される他方の磁気抵抗効果素子１の端子Ｅ１が接続用パッドＰ３と接続用パッドＰ３′に回路パターンによりそれぞれ接続され、その端子Ｅ２が接続用パッドＰ４と接続用パッドＰ４′に回路パターンによりそれぞれ接続される。
【００３８】
なお、図１では、２個の磁気抵抗効果素子１が形成されたチップ３を基板２上に１６個形成するように図示したが、この形成個数は１６個に限定されるものではない。また、チップ３を縦横に均等に配置したが、縦横に不均一に配列してもよく、また横、縦１列で形成してもよく、この配置形状に限定されるものではない。
【００３９】
また、２個の磁気抵抗効果素子１を形成する際、これらの磁気抵抗効果素子１の固定層の向きを示すマーキングＭをチップ３にそれぞれ形成する。図１では、マーキングＭは、接続用パッドＰ１の横方向の延長線と接続用パッドＰ１′の縦方向の延長線との交わるチップ３の左上の角部付近に揃えて形成している。
【００４０】
その後、２個の磁気抵抗効果素子１と８個の接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１′、Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ４′とを組とする複数のチップ３を図１に示す縦横の１点鎖線に沿って個々に基板２から切出す。この個々に切出したチップ３を拡大して図２に示す。
【００４１】
次に図４（ａ）に示すように、切出されたチップ３上の磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向の向きを選定して、４個のチップ３を組合せる。図４（ａ）では、磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向が同一の回転方向に９０°ずつ異なるようにして、４個のチップ４を組合せる。なお、図４（ａ）では、互いのチップ３の間にスペースがあるように図示しているが、チップ３を組立てるには、互いのチップ３同士を隙間なく突き合わせることにより、磁気抵抗効果素子１が互いに隣接するようにする。この組合せにより、４個の磁気抵抗効果素子１の外部磁界に対する磁気感応度を均一化し、正確な出力信号を出力することができる。
【００４２】
この実施形態では、同一の基板２上に形成される複数の磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向が同一方向に揃えて着磁するため、隣接する磁気抵抗効果素子に付与する着磁磁界が相互に影響しても問題がなく、磁気抵抗効果素子１の固定層を着磁する磁界の大きさを６００（ＫＡ／ｍ）まで大きくすることができ、その増大させた着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を磁化固定することができる。したがって、磁気抵抗効果素子の磁気感応度を高めることにより、その出力信号の絶対値を大きくすることができ、正確な磁界検出を行なうことができる。また、出力精度を高めることができる。また、チップ３は、その外形が矩形状に形成され、チップ３には、磁気抵抗効果素子１の向きと接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１′、Ｐ２′、Ｐ３′、Ｐ４′の位置とが同一の基板２上で縦横に揃えられて形成されているため、磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向が同一の回転方向に９０°ずつ異なるようにして、４個のチップ３を並べても、チップ同士を隙間なく配置することができ、取付け精度を向上させることができる。
【００４３】
図４（ａ）に示す磁気抵抗効果素子と図６（ａ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子との関係を明確にするため、図４（ａ）では、図４（ｄ）の第１相の出力信号Ｓ１を出力させる磁気抵抗効果素子に、ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４の符号を付し、図４（ｄ）の第２相の出力信号Ｓ２を出力させる磁気抵抗効果素子に、ＧＭＲ１′、ＧＭＲ２′、ＧＭＲ３′、ＧＭＲ４′の符号を付して説明する。図４（ｄ）の信号Ｓ１、Ｓ２は、４個の磁気抵抗効果素子の磁化方向が互いに９０°の向きにあるため、位相が９０°ずれている。
【００４４】
図４（ａ）では、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ４の固定層の磁化方向Ｈ３は上方向に向けて設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２、ＧＭＲ３の固定層の磁化方向Ｈ４は下矢印で示す１８０°をなす下方向（反平行）に異ならせる。また、２相の出力信号Ｓ１、Ｓ２を出力させるために、前記４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４に加えて、４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′、ＧＭＲ２′、ＧＭＲ３′、ＧＭＲ４′を備えている。この場合、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′、ＧＭＲ４′の固定層の磁化方向Ｈ５は左横方向に向けて設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′、ＧＭＲ３′の固定層の磁化方向Ｈ６は右矢印で示す１８０°をなす右横方向（反平行）に異ならせる。
【００４５】
まず、図４（ｄ）に示す第１相の出力信号（正弦波形）Ｓ１を出力させるためのブリッジ回路の構成について説明する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の接続用パッドＰ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の接続用パッドＰ３とをワイヤボンデイングで接続し、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を直列に接続する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の接続用パッドＰ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の接続用パッドＰ３とをワイヤボンデイングで接続し、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３、ＧＭＲ４を直列に接続する。
【００４６】
次に磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の接続用パッドＰ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の接続用パッドＰ２とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点（Ｖ１）に電源Ｖｃｃのプラス側を接続する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の接続用パッドＰ４と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の接続用パッドＰ４とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点（Ｖ２）に電源Ｖｃｃのグランド側を接続する。そして、２つの接続点（Ｖ１、Ｖ２）を、出力電圧を印加するための端子として用いる。そして、図６で示す回路を構成する。
【００４７】
さらに、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の接続用パッドＰ１′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の接続用パッドＰ３′とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点（Ａ＋）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を出力するための出力部とする。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の接続用パッドＰ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の接続用パッドＰ３′とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点Ａ−を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を出力するための出力部とする。そして、２つの接続点（Ａ＋、Ａ−）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化信号を出力するための端子として用いる。
【００４８】
次に、図４（ｄ）に示す第２相の出力信号（正弦波形）Ｓ２を出力させるブリッジ回路の構成について説明する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′の接続用パッドＰ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′の接続用パッドＰ３とをワイヤボンデイングで接続し、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′、ＧＭＲ２′を直列に接続する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３′の接続用パッドＰ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４′の接続用パッドＰ３とをワイヤボンデイングで接続し、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３′、ＧＭＲ４′を直列に接続する。
【００４９】
次に磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′の接続用パッドＰ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３′の接続用パッドＰ２とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点（Ｖ１）に電源Ｖｃｃのプラス側を接続する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′の接続用パッドＰ４と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４′の接続用パッドＰ４とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点（Ｖ２）に電源Ｖｃｃのグランド側を接続する。そして、２つの接続点（Ｖ１、Ｖ２）を、出力電圧を印加するための端子として用いる。そして、図６で示す回路と同様な回路を構成する。
【００５０】
さらに、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′の接続用パッドＰ１′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′の接続用パッドＰ３′とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点（Ａ＋）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を出力するための出力部とする。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３′の接続用パッドＰ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４′の接続用パッドＰ３′とをワイヤボンデイングで接続し、その接続点（Ａ−）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を出力するための出力部とする。そして、２つの接続点（Ａ＋、Ａ−）を、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化信号を出力するための端子として用いる。上述した複数の接続用パッドは、矩形形状のチップの角部を形成する２辺の対称な位置に形成されているため、これらをワイヤーボンデイングする場合、接続用パッドの位置データを既設のワイヤーボンデイング装置にインプットして機械的に接続作業を行なうことができ、チップの組立てを容易に行うことができる。
【００５１】
図４（ｄ）の第１相の出力信号Ｓ１を出力する第１のブリッジ回路をなす４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４、及び図４（ｄ）の第２相の出力信号Ｓ２を出力する第２のブリッジ回路をなす４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′、ＧＭＲ２′、ＧＭＲ３′、ＧＭＲ４′は、互いの磁化方向が同一の回転方向に９０°異なるようにして配置される。
【００５２】
これらの磁気抵抗効果素子の自由層に外部磁界が作用し、この自由層の磁化方向が外部磁界の向きに応じて固定層の固定磁化方向に対して回転すると、その自由層の磁化方向の回転に応じた抵抗値変化が生じる。その抵抗値変化は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向と自由層の磁化方向が同一方向の際に最小値を示し、反平行（１８０°をなす反対方向）の際に最大値を示し、外部磁界の向きにより図４（ｃ）に示すサインカーブ（正弦波形）であって位相が９０°ずれた２相の出力信号Ｓ１、Ｓ２が第１のブリッジ回路及び第２のブリッジ回路の各々の接続点Ａ＋、Ａ−から出力される。
【００５３】
したがって、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化の中間点を基準点とすると、その抵抗値変化の極性（増加する方向を＋、減少する方向を−とする。）は、固定層の磁化の向きが同一方向に設定された、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４′磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３′では同極性になる。固定層の磁化の向きが１８０°をなす反対方向に異ならせた、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２′、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３′と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４′では逆極性になる。
【００５４】
このため、図４（ａ）に示す磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２、ＧＭＲ３、ＧＭＲ４、ＧＭＲ１′、ＧＭＲ２′、ＧＭＲ３′、ＧＭＲ４′の接続関係と、磁気抵抗効果素子の抵抗値変化とにより、２つのホイートストーンブリッジ回路が形成され、磁気抵抗効果素子に外部磁界による磁気を感応させることにより、磁気センサとして機能する。
【００５５】
また、図４（ｂ）に示すように、４個のチップ３を図示しないリードフレームに搭載し、４個のチップ３に形成された磁気抵抗効果素子の共通する接続用パッド同士を、リードフレームに形成した１６本の端子Ｔにワイヤーボンデングにより接続する。その後、４個のチップ３を封止用樹脂４で気密封止し、ＩＣチップ８７として構成することができる。この場合、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が同一の回転方向に９０°ずつ異なるようにして組合せたチップ３上の磁気抵抗効果素子の起点となる端子Ｔに対応する位置の封止用樹脂４にマーキングＭ′を付けることが望ましい。
【００５６】
図４では、２個の磁気抵抗効果素子を備えた４個のチップ３を組合せたが、２個の磁気抵抗効果素子を備えたＮ／２（Ｎ＝２、４、６、８〜２ｎ）個のチップ３を所定の角度ずらして組合せ円周上に配置することにより、Ｎ／２相（Ｎ＝２、４、６、８〜２ｎ）の出力信号（正弦波形）を出力することができる。
【００５７】
図９、図１０は、上述した磁気センサを用いて可変抵抗器を構成した例を示す。図９に示すポテンショメータＭ１は、回転軸８０と、この回転軸８０を軸周りに回転自在に支持する軸受部材８１と、この軸受部材８１の裏面側に装着され該軸受部材８１に取り付けられるキャップ状のカバー部材８２と、このカバー部材８２で覆われた軸受部材８１の裏面側に回転軸８０と一体的に設けられた磁気コード部材８３と、前述したＩＣチップ８７等の回路部品、外部へ信号を出力するためのコネクタを実装した取付基板８６と、取付基板８６を軸受部材８１に取り付けるホルダー部材８５を有する。
【００５８】
前記軸受部材８１は例えば黄銅を切削して形成し、前記カバー部材８２は例えば金属板を絞り加工して得られるものから形成される。前記回転軸８０は、樹脂あるいは非磁性ステンレス鋼などの非磁性体からなる棒状のもので、回転軸８０の一端部側が軸受部材８１を貫通して裏面側に突出され、その一端部に円盤状の磁気コード部材８３が回転軸８０と直角向きに取り付けられている。この磁気コード部材８３は、その一面の中心磁気Ｏを通過する１本の中性点８４を境界として一側（図１０では左側）がＳ極、他側（図１０では右側）がＮ極に着磁された磁石板から形成されている。
【００５９】
ここで、回転軸８０は、軟磁性材の鉄から形成されるものでも良いし、磁気コード部材８３、ＩＣチップ８７との距離が十分に離れている場合は、強磁性体から形成されるものでもよい。なお、前記ＩＣチップ８７と前記磁気コード部材８３とは平行になるようにし、ギャップを空けて設けられる。この磁気コード部材８３と基板８６との間の距離（ギャップ）は、磁気コード部材８３が発生させる磁界によって巨大磁気抵抗効果素子２６、２７が飽和する領域で使用されるための距離として設定され、通常数ｍｍから１０数ｍｍ程度とされる。また回転軸８０の回転中心Ｏが、図４のαで示す４つのチップの中心と一致するように配置され、磁石の大きさに比べて、ＩＣチップ８７は十分に小さく、また磁石は２極なので、図１０に示すように、一方向に向いた平行磁界ＭがＩＣチップ８７に加わり、回転軸８０の回転に伴って該磁界方向に回転するように変化し、上述したように動作して、図４（ｄ）で示すように９０°位相がずれた正弦波が出力される。
【００６０】
図４及び図６（ａ）では、４個の磁気抵抗効果素子を用いてブリッジ回路を形成したが、図６（ｂ）のように２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を用いて分圧回路を形成してもよい。この図６（ｂ）に示す分圧回路は、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を直列接続し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子Ｅ１に電源Ｖｃｃのプラス側を接続（接続点Ｖ１）し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子Ｅ２に電源Ｖｃｃのグランド側を接続する（接続点Ｖ２）。また磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子Ｅ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子Ｅ１とを接続し、その接続点Ａを出力端子とする。この場合、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２との固定層の磁化方向は、１８０°をなす反対方向（反平行）に異ならせる。
【００６１】
そして、直列接続した２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２の接続点Ｖ１、Ｖ２に電圧を印加し、その接続点Ａから、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２の抵抗値変化に応じて変動する分圧電圧を出力し、その出力値の変化に基いて磁気抵抗効果素子の外部磁界による磁気の感応を検知する。
【００６２】
各磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２は図３及び図５（ａ）に示すように、その端子に接続される接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ１′、Ｐ２′と組をなしてチップ３上に形成される。
【００６３】
図５及び図６（ｂ）の例に用いる、１個の磁気抵抗効果素子を１つのチップ内に形成する場合について説明する。図３に示すように、１つのチップ３内に、１個の磁気抵抗効果素子１と、この磁気抵抗効果素子１の端子Ｅ１、Ｅ２に接続される対をなす接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ１′、Ｐ２′とが組をなして形成される。このチップ３は、図１に示す基板２上に複数形成される。図３に示すチップ３の場合は、図１に示す接続用パッドＰ３、Ｐ４、Ｐ３′、Ｐ４′を備えた磁気抵抗効果素子１を取除いた状態のチップとなる。また、複数の磁気抵抗効果素子１を同一の基板２上に縦横に整列させて形成する際、ブロッキング温度以上にした状態で外部磁界を加え、冷却して、これらの磁気抵抗効果素子１の固定層の向きを同一方向に揃える。
【００６４】
さらに図３に拡大して示すように、図６（ｂ）の分圧回路の接続点Ｖ１（Ｖ２）、Ａに対応する接続用パッドＰ１、Ｐ２を、矩形形状のチップ３の角部を形成する２辺の一方の辺３ａに沿って一定間隔に形成する。図６（ｂ）の分圧回路の接続点Ｖ１（Ｖ２）、Ａに対応させて接続用パッドＰ１、Ｐ２と対をなす接続用パッドＰ１′、Ｐ２′を備え、これらの接続用パッドＰ１′、Ｐ２′を矩形形状のチップ３の角部を形成する２辺の他方の辺３ｂに沿って一定間隔に形成する。対をなす接続用パッドＰ１、Ｐ２と接続用パッドＰ１′、Ｐ２′とは、１枚の基板２上に区画されるチップ３の角部をなす２辺３ａ、３ｂに沿って揃えられ、各チップ３に形成された１個の磁気抵抗効果素子１の周縁部に設けられる。
【００６５】
磁気抵抗効果素子１の端子Ｅ１が接続用パッドＰ１と接続用パッドＰ１′とに回路パターンによりそれぞれ接続され、その端子Ｅ２が接続用パッドＰ２と接続用パッドＰ２′とに回路パターンによりそれぞれ接続される。
【００６６】
磁気抵抗効果素子１を形成する際、これらの磁気抵抗効果素子１の向きを示すマーキングＭをチップ３にそれぞれ形成する。図３では、マーキングＭは、接続用パッドＰ１の横方向の延長線と接続用パッドＰ１′の縦方向の延長線との交わるチップ３の左上の角部付近に揃えて形成している。
【００６７】
前記着磁が終了した後、１個の磁気抵抗効果素子１と４個の接続用パッドＰ１、Ｐ２、Ｐ１′、Ｐ２′とを組とする複数のチップ３を図１に示すのと同様に縦横の１点鎖線に沿って個々に基板２から切出す。この個々に切出したチップ３を拡大して図３に示す。
【００６８】
次に図５（ａ）に示すように、切出したチップ３上の磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向の向きを選定して、２個のチップ３を組合せる。図５（ａ）では、磁気抵抗効果素子１の磁化方向Ｈ８、Ｈ９を１８０°をなす反対方向（反平行）に異ならせて、２個のチップ３を組合せている。図５（ａ）では、互いのチップ３の間にスペースがあるように図示しているが、チップ３を組立てるには、互いのチップ３同士を隙間なく突き合わせることにより、磁気抵抗効果素子１が互いに隣接するようにする。この組合せにより、２個の磁気抵抗効果素子１の外部磁界に対する磁気感応度を均一化し、正確な出力信号を出力することが可能となる。
【００６９】
この実施形態では、１つのチップ３に１個の磁気抵抗効果素子１を形成するが、基板２上に形成する際に複数の磁気抵抗効果素子１の固定層の磁化方向を同一方向に揃えて着磁して固定（ピン止め）するため、隣接する磁気抵抗効果素子に付与する着磁磁界が相互に影響しても問題がなく、磁気抵抗効果素子１の固定層を着磁する磁界を例えば６００（ＫＡ／ｍ）まで大きくすることができ、その増大させた着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を磁化固定することができる。したがって、磁気抵抗効果素子の磁気感応度を高めることにより、その出力信号の絶対値を大きくすることができ、正確な磁界検出を行なうことができる。また出力精度を高めることができる。
【００７０】
図５（ａ）に示す磁気抵抗効果素子と図６（ｂ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子との関係を明確にするため、図５（ａ）では、磁気抵抗効果素子に、ＧＭＲ１、ＧＭＲ２の符号を付して説明する。この場合、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の固定層の磁化方向Ｈ８は下方向に向けて設定し、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の固定層の磁化方向Ｈ９は上矢印で示す１８０°をなす上方向（反平行）に異ならせている。図５（ａ）に示す、１個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップ３を２個用いて形成した分圧回路は図６（ｂ）の回路構成となる。
【００７１】
図３に示すように、１つのチップ３に１個の磁気抵抗効果素子が形成された場合においても、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向に対して、その自由層に外部磁界が作用して自由層の磁化の回転に応じた抵抗値変化が生じる。その抵抗値変化は、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向と自由層の磁化方向の向きが同一方向の際に最小値を示し、反平行（１８０°をなす反対方向）の際に最大値を示す。
【００７２】
また、図５（ｂ）に示すように、２個のチップ３を図示しないリードフレームに搭載し、２個のチップ３の磁気抵抗効果素子の共通する接続用パッド同士を、リードフレームに形成した８本の端子Ｔに接続し、２個のチップ３を封止用樹脂４で気密封止し、ＩＣチップ８７として構成することができる。この場合、１８０°の方向に異ならせた磁気抵抗効果素子の起点となる端子Ｔに対応する位置にマーキングＭ′を付けることが望ましい。
【００７３】
図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の磁気センサを用いて、スイッチ動作（接点のＯＮ、ＯＦＦ）を非接触式で行なう磁気スイッチを構成した場合の例を示す図である。この磁気スイッチは、スイッチの切替動作（ＯＮ、ＯＦＦ）に対応して、磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の磁石５と第２の磁石６の磁界を外部磁界として磁気抵抗効果素子１に選択的に作用させることにより、該磁気抵抗効果素子１からスイッチ動作の切替信号を出力する。具体的に説明すると、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、磁気スイッチのホルダー７は、ベース８の両端部に対をなすアーム９、１０を平行に対向して設けたＵ字型形状に形成されている。そして、対をなす一方のアーム９には磁気抵抗効果素子１及び第２の永久磁石（以下、第２の磁石という）６が、他方のアーム１０には第１の永久磁石（以下、第１の磁石という）４がそれぞれ設けられている。
【００７４】
この場合、チップ３としては図３に示すように、１つのチップ３に１個の磁気抵抗効果素子１が形成されたものを用いる。このチップ３を２個用い、その２個の磁気抵抗効果素子１を図６（ａ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２として組込み、図６（ａ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３、ＧＭＲ４を固定抵抗に置きかえる。この２個のチップ３は、２個の磁気抵抗効果素子１の磁化方向が図６（ａ）に示すブリッジ回路の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２のように１８０°をなす反対方向（反平行）に異ならせる。このチップ３は基板１２上に搭載され、基板１２を介して一方のアーム９の内側面に取付けられる。なお、図８（ａ）、（ｂ）では、チップ３を図示せずに、図６（ａ）に示すブリッジ回路の２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を代表して、磁気抵抗効果素子１として表記する。
【００７５】
第２の磁石６は、磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄ（図７参照）を磁界で磁化する磁界作用位置で一方のアーム９に取付けられている。ここに、磁界作用位置は、第２の磁石６の磁力線６ａが磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄに作用し、第２の磁石６の磁界（外部磁界）で磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄを磁化可能な位置に設定される。
【００７６】
第１の磁石５は、その磁界（外部磁界）が磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄ（図７参照）に作用して、該自由層１ｄを磁化可能な位置（磁界作用位置）に配置し、かつ磁力線（磁界の向き）５ａを第２の磁石６の磁力線（磁界の向き）６ａと１８０°をなす反対方向（反平行）に異ならせて他方のアーム１０に取付けている。第１の磁石５には、第２の磁石６の磁力より数百ガウス大きな磁力をもつ磁石を用いている。
【００７７】
さらに、第１、第２の磁石５、６に対する相対位置が変化する、強磁性体からなる磁界遮閉部材１１を有している。この磁界遮閉部材１１は、第１、第２の磁石５、６の磁界の双方を磁気抵抗効果素子１に作用させて自由層１ｄの磁化方向を第１の方向とする第１の位置と、第１、第２の磁石５、６の磁界の一方を磁気抵抗効果素子１に作用させて自由層１ｄの磁化方向を第１の方向と反対の第２の方向とする第２の位置とに移動する。図８（ａ）に示すように前記第1の位置は、磁界遮蔽部材１１が第１の磁石５と磁気抵抗効果素子１との間から退出した位置に設定している。一方、図８（ｂ）に示すように第２の位置は、磁界遮蔽部材１１が第１の磁石５と磁気抵抗効果素子１との間に進入した位置に設定している。
【００７８】
磁界遮蔽部材１１が図示しない駆動手段により第２の位置まで移動されると、図８（ｂ）に示すように第２の位置に移動した磁界遮蔽部材１１は、第１の磁石５の磁力線５ａを磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄから引離して第１の磁石５の磁界を遮蔽し、第２の磁石６の磁界のみを外部磁界として磁気抵抗効果素子１に作用させる。したがって、磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄには、第１の磁石５よりも磁力が小さい第２の磁石６の磁界のみが外部磁界として磁気抵抗効果素子１に作用する。
【００７９】
一方、図８（ａ）に示すように磁界遮蔽部材１１が第１の位置に移動すると、磁気抵抗効果素子１には、第１、第２の磁石５、６の磁界の双方が外部磁界として作用する。この場合、第１の磁石５の磁力は第２の磁石６よりも大きく、しかも磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄに対する第１の磁石５と第２の磁石６とによる磁化方向が１８０°をなす反対方向に異ならせている。
【００８０】
したがって、第２の磁石６による磁力が第１の磁石５による磁力で打消され、磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄに第１の磁石５の磁界が作用し、該磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄの磁化方向が第２の磁石６による磁化方向と１８０°をなす反対方向に反転切替えられる。
【００８１】
この第１の磁石５と第２の磁石６とによる磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄの磁化方向の反転切替に基いて、磁気抵抗効果素子１の抵抗値が変化する。さらに２つの磁石５、６による磁気抵抗効果素子１の自由層１ｄの磁化方向が磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向に対して１８０°をなす反対方向に異ならせているため、その抵抗値の変化が瞬時に行なわれる。
【００８２】
スイッチオフの場合、図８（ａ）に示すように磁界遮蔽部材１１が磁気抵抗効果素子１と第１の磁石５との間から退出するため、第１の磁石５からの磁界が磁気抵抗効果素子１に作用する。この場合、第１の磁石５の磁力線５ａの向きと、２個の磁気抵抗効果素子１の一方の磁気抵抗効果素子１の自由層の磁化方向が同一方向であるため、その磁化方向が１８０°をなす反対方向に異ならせた他方の磁気抵抗効果素子１の抵抗値が大きくなる。
【００８３】
スイッチオンの場合、図８（ｂ）に示すように磁界遮蔽部材１１が磁気抵抗効果素子１と第１の磁石５との間に進入するため、第１の磁石５から磁気抵抗効果素子１への磁界が遮断され、第２の磁石６のみの磁界が磁気抵抗効果素子１に作用する。この場合、第２の磁石６の磁力線６ａの向きと磁化方向の向きが反対向きの磁気抵抗効果素子１の抵抗値の変化が大きくなる。
【００８４】
上述した磁気抵抗効果素子１の抵抗値の変化をブリッジ回路から出力して、スイッチ動作の切替信号を出力する。
【００８５】
この磁気スイッチによれば、スイッチの切替動作に対応して、磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第1の磁石５と第2の磁石６の磁界を外部磁界として磁気抵抗効果素子１に選択的に作用し、該磁気抵抗効果素子１からスイッチ動作の切替信号を出力し、その出力信号に基いてスイッチの切替を行なうものであり、磁界遮蔽部材１１の移動により磁気抵抗効果素子１に対する磁界の向き（磁気抵抗効果素子の磁化方向）を１８０°をなす反対方向に変化させることができる。したがって、磁界の強さが徐々に変化する構成であっても、磁気抵抗効果素子の抵抗値を急激に変化させることができ、その急激な抵抗値の変化に基いてスイッチ動作を迅速に行なうことができる。
【００８６】
以上の説明では、磁気センサを用いて磁気スイッチを構成したが、これに限定されるものではなく、磁界遮閉作用を有する被検知部材を検知する、外部磁界によって磁化方向が変化する自由層を有する磁気抵抗効果素子を用いた物体検知センサとしても構成することができる。この実施形態では、被検出部材の移動に対応して、磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の磁石と第２の磁石の磁界を外部磁界として磁気抵抗効果素子に選択的に作用させることにより、該磁気抵抗効果素子から被検出部材の検知信号を出力させることができる。
【００８７】
この検知センサは、図８に示す磁気スイッチの磁界遮蔽部材１１を、磁界遮閉作用を有する被検知部材として用い、この被検知部材（１１）を検知するようにした構成が磁気スイッチと相違している。その他の構成は図８に示す磁気スイッチと同様である。
【００８８】
上記被検知部材（１１）は、第１、第２の磁石５、６に対する相対位置が変化するように移動する。この被検知部材（１１）の第１、第２の磁石５、６に対する相対位置の変化によって、第１、第２の磁石５、６の磁界（外部磁界）の双方を磁気抵抗効果素子１に作用させる第１の状態と、第１、第２の磁石５、６の磁界（外部磁界）の一方を磁気抵抗効果素子１に作用させる第２の状態とを生じさせて被検知部材（１１）を検知する。
【００８９】
前記第１の状態は、磁界遮蔽部材１１が第１の磁石５と磁気抵抗効果素子１との間から退出した状態に設定する（図８（ａ）参照）。一方、第２の状態は、磁界遮蔽部材１１が第１の磁石５と磁気抵抗効果素子１との間に進入した状態に設定する（図８（ｂ）参照）。そして、第２の状態での被検知部材１１は、第２の磁石６よりも磁力が大きい第１の磁石５の磁界を遮蔽し、第２の磁石６の磁界のみが外部磁界として磁気抵抗効果素子１に作用する。
【００９０】
この物体検知センサによれば、被検出部材（１１）の移動に対応して、磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の磁石５と第２の磁石６の磁界を外部磁界として磁気抵抗効果素子１に選択的に作用し、該磁気抵抗効果素子５から被検出部材（１１）の検知信号を出力し、その出力信号に基いて被検出部材（１１）を検知するものであり、被検知部材（１１）の移動により磁気抵抗効果素子１に対する磁界の向き（磁気抵抗効果素子の磁化方向）を１８０°をなす反対方向に変化させることができる。
【００９１】
図１１は、上述した磁気センサを用いて可変抵抗器を構成した例を示す。この可変抵抗器は、回転軸８０と、この回転軸８０を軸周りに回転自在に支持する軸受部材８１と、この軸受部材８１の裏面側に装着され該軸受部材８１に取り付けられるカバー部材８２と、軸受部材８１の裏面側に回転軸８０と一体的に設けられた遮蔽板９０及び磁気コード部材１３ａ、１３ｂと、図４（ｂ）に示すＩＣチップ８７等の回路部品、外部へ信号を出力するためのコネクタを実装しカバー部材８２に取り付けられる取付基板８６とを有する。
【００９２】
前記回転軸８０は、樹脂あるいは非磁性ステンレス鋼などの非磁性体からなる棒状のもので、回転軸８０の一端部側が軸受部材８１を貫通して裏面側に突出され、その一端部に、磁界を遮蔽する鋼板等で形成される皿状の遮蔽部材９０が一体的に設けられている。また遮蔽部材９０の内面にはＮ極とＳ極の２極の永久磁石からなる磁気コード部材１３ａ、１３ｂが、回転軸Ｏを挟んで対向する位置に一対取付けられ、該磁気コード部材１３ａ、１３ｂによってＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）が飽和するのに十分な磁界が加えられる。
【００９３】
またＩＣチップ８７は磁気コード部材１３ａ、１３ｂの軸線方向の中間位置を結ぶ線上に位置するように取付基板８６に取付けられ、回転軸８０の回転中心Ｏが、図４のαで示す４つのチップの中心と一致するように配置される。なお、磁石の長さに比べて、ＩＣチップ８７は十分に小さく、図１０に示すように一方向に向いた平行磁界ＭがＩＣチップ８７に加わり、回転軸の回転に伴って該磁界方向も回転するように変化し、前述したのと同様に動作して図４（ｄ）で示すように９０°位相がずれた正弦波が出力される。
【００９４】
なお、図９、図１０で示す可変抵抗器においては、磁気コード部材８３が発する磁力線の多少湾曲した部分が、ＩＣチップ８７に加わるが、この実施形態においては、磁気コード部材１３ａ、１３ｂを対向して配置し、両者が配置されている面上にＩＣチップ８７を設けて、磁石の長さより短い範囲にＧＭＲ素子（巨大抵抗効果素子）を配置しているので、ＩＣチップ８７内のＧＭＲ素子には、より直線に近い平行磁界が加わることとなり、したがって、より正弦波に近い出力とすることが可能となる。
【００９５】
図８及び図９、図１０、図１１では、本発明の磁気センサを磁気スイッチ、物体検知センサ或いは可変抵抗器に応用した場合を説明したが、本発明の磁気センサの応用範囲は、図８及び図９、図１０、図１１のものに限定されるものではない。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、十分な大きさの着磁磁界で磁気抵抗効果素子の固定層を着磁させて、磁気抵抗効果素子からの出力信号の絶対値を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において、基板上に複数の磁気抵抗効果素子を形成する場合を示す平面図である。
【図２】１つのチップに２個の磁気抵抗効果素子を形成した場合を示す平面図である。
【図３】１つのチップに１個の磁気抵抗効果素子を形成した場合を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、４個のチップを組合せてブリッジ回路を形成した場合を示す平面図、（ｂ）は、ＩＣチップ化した場合を示す平面図、（ｃ）、（ｄ）は、２相の出力信号を示す特性図である。
【図５】（ａ）は、２個のチップを組合せて分圧回路を形成した場合を示す平面図、（ｂ）は、ＩＣチップ化した場合を示す平面図、（ｃ）は、１相の出力信号を示す特性図である。
【図６】（ａ）は、ブリッジ回路図、（ｂ）は分圧回路図である。
【図７】磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、本発明の磁気センサを用いて磁気スイッチを構成した図である。
【図９】本発明の磁気センサを用いて可変抵抗器を構成した断面図である。
【図１０】図９に示す可変抵抗器の要部を示す断面図である。
【図１１】本発明の可変抵抗器の他の例を示す図であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ１ＧＭＲ２ＧＭＲ３ＧＭＲ４ＧＭＲ１′ＧＭＲ２′ ＧＭＲ３′ ＧＭＲ４′）
２基板
３チップ
４封止用樹脂
５第１の磁石
６第２の磁石
１１磁界遮蔽部材（被検出部材）
１３回転磁界
１３ａ磁気コード部材
１３ｂ磁気コード部材

Claims

複数の磁気抵抗効果素子を整列させて同一の基板上に形成する工程と、
各磁気抵抗効果素子の端子に接続する複数の接続用パッドを、上記同一の基板上に位置を揃えて形成する工程と、
前記固定層を磁化する磁化方向を識別するマーキングを、磁気抵抗効果素子及び接続用パッドの組を単位とするチップごとに付す工程と、
同一の基板上に形成された全ての磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を同一方向に揃えて着磁する工程と、
磁気抵抗効果素子、接続用パッド及びマーキングの組を単位とする複数のチップを基板から切出す工程と、
切り出されたチップ上の磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向の向きを選定して、複数のチップを組合せる工程と、を有することを特徴とする磁気センサの組立方法。
請求項１記載の磁気センサの組立方法において、１つのチップに１個の磁気抵抗効果素子、１組の接続用パッド及び１個のマーキングを含めて、チップの切出しを行なうことを特徴とする磁気センサの組立方法。
請求項１記載の磁気センサの組立方法において、１つのチップに少なくとも２個の磁気抵抗効果素子及び２組の接続用パッド及び１個のマーキングを含めて、チップの切出しを行なうことを特徴とする磁気センサの組立方法。
請求項１、２又は３記載の磁気センサの組立方法において、接続用パッドの形成位置を、チップの角部を形成する２辺の対称な位置で揃えることを特徴とする磁気センサの組立方法。
請求項２記載の磁気センサの組立方法において、１個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを４個用い、隣接する磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が同一の回転方向に９０°ずつ異なるようして４個のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対向きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、１相の出力信号を出力するブリッジ回路を形成することを特徴とする磁気センサの組立方法。
請求項２記載の磁気センサの組立方法において、１個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを２個用い、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を１８０°異ならせて、２個のチップを組合せ、磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、分圧回路を形成することを特徴とする磁気センサの組立方法。
請求項３記載の磁気センサの組立方法において、少なくとも２個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを４個用い、隣接する磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向が同一の回転方向に９０°ずつ異なるようして４個のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対向きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、多相の出力信号を出力するブリッジ回路を形成することを特徴とする磁気センサの組立方法。
請求項３記載の磁気センサの組立方法において、少なくとも２個の磁気抵抗効果素子が形成されたチップを２個用い、磁気抵抗効果素子の固定層の磁化方向を１８０°異ならせて、２個のチップを組合せ、固定層の磁化方向が反対向きである磁気抵抗効果素子同士を直列に接続して、分圧回路を形成することを特徴とする磁気センサの組立方法。