JP5249156B2 - 多重系磁気センサのセンサパターン配置構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自身にかかる磁界の向きや強さに応じた検出信号を出力するとともに、磁界検出の組みを複数備えた多重系磁気センサのセンサパターン配置構造及びその製造方法に関する。

従来から周知のように、被検出体の位置やその変化量を検出するセンサとして、図７に示すような磁気センサ７０が広く使用されている。磁気センサ７０は、センサパターン８０としてブリッジ状（ホイートストーンブリッジ）に組まれた４つの磁気抵抗８１〜８４を備え、このブリッジ回路において直列回路の組みである磁気抵抗８１，８２と、磁気抵抗８３，８４との間に、電源電圧Ｖccが印加されている。そして、これら磁気抵抗８１〜８４にかかる磁界Ｈが変化すると、磁気抵抗８１〜８４の抵抗値が変化し、磁気抵抗８１，８２のノード（中点）の電圧と、磁気抵抗８３，８４のノード（中点）の電圧との差分を、検出信号８５として出力する。

ここで、この種の磁気センサ７０において、同センサ７０を高精度のものとするには、図８に示すように、磁気センサ７０の最大出力Ｖmaxと最小出力Ｖminとの間の中間値、即ちオフセット電圧Ｖoff（＝（Ｖmax＋Ｖmin）／２）を「０」に近づけることが周知となっている。オフセット電圧Ｖoffを「０」に近づけるには、磁気抵抗８１の抵抗値をＲ１、磁気抵抗８２の抵抗値をＲ２、磁気抵抗８３の抵抗値をＲ３、磁気抵抗８４の抵抗値をＲ４とすると、これら抵抗値Ｒ１〜Ｒ４に「Ｒ１×Ｒ４＝Ｒ２×Ｒ３」という関係性を持たせることが必要である。

また、本願出願人は、図９に示すように、センサパターン８０を２組（センサパターン８０ａ，８０ｂ）持つ二重系の磁気センサ８６を特許文献１にて提案している。なお、二重系とは、基板８７上に同様の機能を持つ２つのセンサパターン８０ａ，８０ｂを搭載し、もし仮に片方のセンサパターン８０ａが故障しても、もう片方のセンサパターン８０ｂで位置検出を継続可能とすることで、検出のフェール性を確保する技術である。また、ここでは、２つのセンサパターン８０ａ，８０ｂのうち、一方を第１センサパターン８０ａとし、他方を第２センサパターン８０ｂということにする。

図９に示すように、第１センサパターン８０ａの磁気抵抗８１〜８４と、第２センサパターン８０ｂの磁気抵抗９１〜９４とは、これらの配置軌跡が円をとるように基板８７の中心回りに並び配置されるとともに、しかも第１センサパターン８０ａの抵抗と第２センサパターン８０ｂの抵抗とが互い違いに配置されている。即ち、磁気抵抗８１，９１が隣同士に並び、以降、紙面時計回り方向に、この組みの隣に磁気抵抗８２，９２の組みが並び、この組みの隣に磁気抵抗８４，９４の組みが並び、この組みの隣に磁気抵抗８３，９３が並び、そしてその組みの隣に前述の磁気抵抗８１，９１が位置する配置をとっている。

また、例えば、四角状（正四角形状）の基板８７をその一対の辺（例えば辺８７ａ，８７ｃ）の方向において２等分する中心線をＬａとし、もう一組の一対の辺（例えば辺８７ｂ，８７ｄ）の方向において基板８７を２等分する中心線をＬｂとすると、図９に示す磁気センサ８６は、磁気抵抗８１の基準線Ｋa1と磁気抵抗８４の基準線Ｋa4とが中心線Ｌａに重なり、磁気抵抗８２の基準線Ｋa2と磁気抵抗８３の基準線Ｋa3とが中心線Ｌｂに重なるパターン形状をとっている。なお、基準線Ｋa1〜Ｋa4は、センサエレメントのつづら折り略直交方向において同エレメントを２等分する線に相当する。

特開２００７−３０９６９４号公報

ここで、図１０に、磁気センサ８６（即ち、第１センサパターン８０ａ及び第２センサパターン８０ｂ）のオフセット電圧Ｖoffのバラツキ特性を図示する。この図では、磁気センサ８６を複数用意するとともに、これらサンプルのセンサパターン８０ａ，８０ｂがとるオフセット電圧Ｖoffの分布範囲と、これらオフセット電圧Ｖoffの平均値Ｖaveと、の測定結果を表している。同図からも分かるように、中心線Ｌａ（Ｌｂ）に対して４５度の配置角度をとる第２センサパターン８０ｂは、オフセット電圧Ｖoffのバラツキが小さく収まるものの、中心線Ｌａ（Ｌｂ）に対して０度の配置角度をとる第１センサパターン８０ａは、オフセット電圧Ｖoffが大きくばらついてしまう問題があった。

また、図１１及び図１２に、サンプルとして用意した複数の磁気センサ８６（即ち、第１センサパターン８０ａ及び第２センサパターン８０ｂ）の使用時間に対するオフセット電圧Ｖoffの変化量を図示する。同図からも分かるように、第１センサパターン８０ａの場合、特定の１つにおいてオフセット電圧Ｖoffが大きくばらついてしまうことが分かった。また、第２センサパターン８０ｂの場合は、多くのサンプルにおいて、使用時間が長くなるに連れてオフセット電圧Ｖoffが無視できない程度にまでばらつくことが分かった。

本発明の目的は、オフセット電圧のバラツキを低く抑えることができる磁気センサのセンサパターン配置構造を提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、センサエレメントをつづら折りとすることで形成される磁気検出素子を基板上にブリッジ状に組むことによりセンサパターンが形成され、当該センサパターンを前記基板上に複数設けることによって多重系に形成されている多重系磁気センサのセンサパターン配置構造において、前記基板に格子状に設けられたスクライブラインのうち一方向側に延びる第１スクライブラインの群に沿うとともに、当該第１スクライブラインと直交する方向において前記基板を２等分する線を第１中心線とし、前記スクライブラインのうち他方向側に延びる第２スクライブラインの群に沿うとともに、当該第２スクライブラインと直交する方向において前記基板を２等分する線を第２中心線とし、更に、前記磁気検出素子を前記センサエレメントのつづら折り方向と直交する方向において２等分する線を基準線とすると、複数の前記磁気検出素子は、それぞれの前記基準線が全て前記第１中心線及び前記第２中心線に対して斜めを向くように配置され、前記センサパターンは、２組形成され、前記磁気検出素子は、前記第１中心線及び前記第２中心線のうち近い側に対して、前記基準線が２２．５度の角度向きをとるように配置されていることを要旨とする。

この構成によれば、変形応力に対して耐性の高い基板の角部に各センサパターンが配置されるので、各センサパターン及びその被膜は基板の角部で強く支持された状態で基板に取り付く。このため、仮に磁気検出素子を上面から覆う被膜に残留応力が残存していても、この残留応力によって被膜が変形してしまう状況が生じ難くなる。よって、各センサパターンのオフセット電圧が、このような被膜変形を要因としてばらつく状況を生じ難くすることが可能となるので、結果として各センサパターンの間においてオフセット電圧のバラツキを少なく抑えることが可能となる。

この構成によれば、オフセット電圧のバラツキの少ない二重系磁気センサを提供することが可能となる。

この構成によれば、基板の角部に磁気検出素子がバランス良く配置されるので、被膜から磁気検出素子にかかる残留応力が効率良く分散される。よって、磁気検出素子は被膜に内在する応力に影響を受け難くなるので、各センサパターンのオフセット電圧にバラツキを一層発生し難くすることが可能となる。

本発明では、センサエレメントをつづら折りとすることで形成される磁気検出素子を基板上にブリッジ状に組むことによりセンサパターンを形成し、当該センサパターンを前記基板上に複数設けることによって多重系に形成する多重系磁気センサの製造方法において、前記基板に格子状に設けられたスクライブラインのうち一方向側に延びる第１スクライブラインの群に沿うとともに、当該第１スクライブラインと直交する方向において前記基板を２等分する線を第１中心線とし、前記スクライブラインのうち他方向側に延びる第２スクライブラインの群に沿うとともに、当該第２スクライブラインと直交する方向において前記基板を２等分する線を第２中心線とし、更に、前記磁気検出素子を前記センサエレメントのつづら折り方向と直交する方向において２等分する線を基準線とすると、前記基板に複数の前記磁気検出素子を形成する際、当該磁気検出素子をそれぞれの前記基準線が全て前記第１中心線及び前記第２中心線に対して斜めを向くように配置し、前記センサパターンを２組形成し、前記磁気検出素子を、前記第１中心線及び前記第２中心線のうち近い側に対して、前記基準線が２２．５度の角度向きをとるように配置することを要旨とする。

本発明によれば、オフセット電圧のバラツキを低く抑えることができる。

一実施形態における磁気センサのセンサパターンの概略を示す平面図。 磁気センサの多層構造を示す縦断面図。 磁気センサの製造工程の一部を簡略して示す模式図。 オフセット電圧のバラツキを示す比較グラフ。 第１センサパターンのオフセット電圧の径時変化を示すグラフ。 第２センサパターンのオフセット電圧の径時変化を示すグラフ。 従来における磁気センサの原理を示す等価回路図。 磁気センサの検出信号の特性を示す波形図。 磁気センサのセンサパターンの概略を示す平面図。 オフセット電圧のバラツキを示す比較グラフ。 第１センサパターンのオフセット電圧の径時変化を示すグラフ。 第２センサパターンのオフセット電圧の径時変化を示すグラフ。

以下、本発明を具体化した多重系磁気センサのセンサパターン配置構造及びその製造方法の一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１及び図２に示すように、磁気センサ１には、同センサ１の各種部品の実装先として基板２が設けられている。基板２の表面には、センサエレメントをブリッジ状（ホイートストーンブリッジ）に組んだセンサパターン１０が複数（本例は２つ）設けられている。即ち、本例の磁気センサ１は、磁界Ｈの向き（磁界方向）に応じた検出信号を出力するＭＲＥ（Magnetic Resistance Element）センサであるとともに、同じ機能を持つセンサパターン１０を２つ持つ二重系となっている。本例の場合、図１に示すように、一方を第１センサパターン１０ａとし、他方を第２センサパターン１０ｂとする。なお、磁気センサ１が多重系磁気センサに相当する。

第１センサパターン１０ａは、４つの磁気抵抗１１〜１４をブリッジ状に組んだ回路からなる。磁気抵抗１１〜１４は、隣同士のものに対して４５度ずつ傾く配置位置をとり、１１と１４とが向き合い、１２と１３とが向き合うように配置されている。第２センサパターン１０ｂは、４つの磁気抵抗２１〜２４をブリッジ状に組んだ回路からなる。磁気抵抗２１〜２４も隣同士のものに対して４５度ずつ傾く配置位置をとり、２１と２４とが向き合い、２２と２３とが向き合うように配置されている。更に言い換えるならば、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４は、センサエレメントがつづら折りに形成されるとともに、中心から外側に向かうに従って幅広に形成されている。なお、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４が磁気検出素子に相当する。

また、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４は、これらの配置軌跡が円をとるように基板２の中心回りに並び配置されるとともに、第１センサパターン１０ａの抵抗と第２センサパターン１０ｂの抵抗とが互い違いに配置されている。即ち、磁気抵抗１１，２１が隣同士に並び、以降、紙面時計回り方向に、この組みの隣に磁気抵抗１２，２２の組みが並び、この組みの隣に磁気抵抗１４，２４の組みが並び、この組みの隣に磁気抵抗１３，２３が並び、そしてその組みの隣に前述の磁気抵抗１１，１４が位置する配置をとっている。第１センサパターン１０ａと第２センサパターン１０ｂとは、例えば両者を重ね合わせた状態から、２２．５度だけ回転させた状態に配置されている。

基板２において磁気抵抗１１，２３が乗った板片の角、即ち第１角部３において隅寄りの位置には、電源電圧Ｖccに繋がる第１センサパターン用金属パッドＰa1が設けられている。この金属パッドＰa1は、基板２の角形状に沿って略山形状に形成されるとともに、基板２上の配線４ａ，４ｂを介して第１センサパターン１０ａの磁気抵抗１１，１３に接続されている。即ち、金属パッドＰa1と磁気抵抗１１とは、基板２の辺に沿って延びるとともに終端付近で略９０度に折れ曲がって延びる短手配線４ａによって繋がれ、金属パッドＰa1と磁気抵抗１３とは、基板２の辺に沿うとともに磁気抵抗１３，２３の間を貫く略Ｌ字状の長手配線４ｂによって繋がれている。

また、第１角部３の対角線上に位置する第４角部５の隅寄りの位置には、ＧＮＤに繋がる第１センサパターン用金属パッドＰa4が設けられている。この金属パッドＰa4は、金属パッドＰa1と同様の形状をとるとともに、基板２上の配線６ａ，６ｂを介して第１センサパターン１０ａの磁気抵抗１２，１４に接続されている。また、この配線６ａ，６ｂは、前述した配線４ａ，４ｂと同様、短手配線６ａと長手配線６ｂとからなる。

基板２において磁気抵抗１２，２１が乗った板片の角、即ち第２角部７において隅寄りの位置には、磁気抵抗１１，１２のノードとして第１センサパターン用金属パッドＰa2が設けられている。この金属パッドＰa2は、金属パッドＰa1，Ｐa4と同様の形状をとるとともに、基板２上の配線８ａ，８ｂを介して磁気抵抗１１，１２に接続され、磁気抵抗１１，１２の間の中間電圧が引き出し可能となっている。また、この配線８ａ，８ｂは、前述した配線４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂと同様、短手配線８ａと長手配線８ｂとからなる。

また、第２角部７の対角線上に位置する第３角部９の隅寄りの位置には、磁気抵抗１３，１４のノードとして第１センサパターン用金属パッドＰa3が設けられている。この金属パッドＰa3は、金属パッドＰa1，Ｐa2，Ｐa4と同様の形状をとるとともに、基板２上の配線１５ａ，１５ｂを介して磁気抵抗１３，１４に接続され、磁気抵抗１３，１４の中間電圧が引き出し可能となっている。また、この配線１５ａ，１５ｂは、前述した配線４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂと同様、短手配線１５ａと長手配線１５ｂとからなる。

そして、磁気センサ１に磁界Ｈが付与された際、第１センサパターン１０ａにおいては、磁気抵抗１１，１４に同じ向きの磁界Ｈがかかり、磁気抵抗１２，１３に同じ向きの磁界Ｈがかかる。このとき、磁気抵抗１１及び磁気抵抗１２の中点電圧、即ち金属パッドＰa2の電圧と、磁気抵抗１３及び磁気抵抗１４の中点電圧、即ち金属パッドＰa3の電圧との差分が、第１センサパターン１０ａの検出信号として出力される。そして、第１センサパターン１０ａの検出信号を基にして、被検出体の位置やその変化量が検出される。

また、第1角部３において内側寄りの位置には、電源電圧Ｖccに繋がる第２センサパターン用金属パッドＰb1が設けられている。この金属パッドＰb1は、２枚の四角の板を対称に並べた形状をとるとともに、基板２上の配線１６ａ，１６ｂを介して第２センサパターン１０ｂの磁気抵抗２１，２３に接続されている。金属パッドＰb1と磁気抵抗２１とは、基板２の対角線上に沿って延びるとともに途中で略９０度に折れ曲がって更に延びる長手配線１６ａによって繋がれ、金属パッドＰb1と磁気抵抗２３とは、金属パッドＰb1から少量だけ飛び出す短手配線１６ｂによって繋がれている。

第４角部５において内側寄りの位置には、ＧＮＤに繋がる第２センサパターン用金属パッドＰb4が設けられている。この金属パッドＰb4は、金属パッドＰb1と同様の形状をとるとともに、基板２上の配線１７ａ，１７ｂを介して第２センサパターン１０ｂの磁気抵抗２２，２４に接続されている。また、この配線１７ａ，１７ｂは、前述した配線１６ａ，１６ｂと同様、長手配線１７ａと短手配線１７ｂとからなる。

第２角部７において内側寄りの位置には、磁気抵抗２１，２２のノードとして第２センサパターン用金属パッドＰb2が設けられている。この金属パッドＰb2は、金属パッドＰb1，Ｐb4と同様の形状をとるとともに、基板２上の配線１８ａ，１８ｂを介して磁気抵抗２１，２２に接続され、磁気抵抗２１，２２の中間電圧を引き出し可能となっている。また、この配線１８ａ，１８ｂは、前述した配線１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂと同様、長手配線１８ａと短手配線１８ｂとからなる。

第３角部９において内側寄りの位置には、磁気抵抗２３，２４のノードとして第２センサパターン用金属パッドＰb3が設けられている。この金属パッドＰb3は、金属パッドＰb1，Ｐb2，Ｐb4と同様の形状をとるとともに、基板２上の配線１９ａ，１９ｂを介して磁気抵抗２３，２４に接続され、磁気抵抗２３，２４の中間電圧を引き出し可能となっている。また、この配線１９ａ，１９ｂは、前述した配線１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂと同様、長手配線１９ａと短手配線１９ｂとからなる。

そして、磁気センサ１に磁界Ｈが付与された際、第２センサパターン１０ｂにおいては、磁気抵抗２１，２４に同じ向きの磁界Ｈがかかり、磁気抵抗２２，２３に同じ向きの磁界Ｈがかかる。このとき、磁気抵抗２１，２２の中点電圧、即ち金属パッドＰb2の電圧と、磁気抵抗２３，２４の中間電圧、即ち金属パッドＰb3の電圧との差分が、第２センサパターン１０ｂの検出信号として出力される。なお、第２センサパターン１０ｂは第１センサパターン１０ａを点対称配置したものであるので、第２センサパターン１０ｂの検出信号は第１センサパターン１０ａと同じ値で出力される。そして、第１センサパターン１０ａの検出信号と、第２センサパターン１０ｂの検出信号との値が比較され、これら値が同じ値をとるか否かを見ることで、センサ故障が監視される。

また、基板２上の磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４、金属パッドＰa1〜Ｐa4，Ｐb1〜Ｐb4、配線６ａ…、１６ａ…の形状パターンは、基板２の中心を基準として点対称の形状に形成されている。即ち、磁気抵抗１１，２３及び金属パッドＰa1，Ｐb1等の部品群を一括り、磁気抵抗１２，２１及び金属パッドＰa2，Ｐb2等の部品群を一括り、磁気抵抗１４，２２及び金属パッドＰa4，Ｐb4等の部品群を一括り、磁気抵抗１３，２４及び金属パッドＰa3，Ｐb3等の部品群を一括りとして見ると、これらが基板２の中心を基準として点対称の形状に形成されている。また、金属パッドＰa1〜Ｐa4，Ｐb1〜Ｐb4は、互いに同じ面積に形成されている。

図２に示すように、基板２の表面一帯には、例えば酸化膜からなる絶縁膜２０が成膜されている。絶縁膜２０は、基板２と磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４との間に必要な絶縁レベルを確保するためのもので、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の成膜の下地となっている。磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４は、この絶縁膜２０の上面に成膜されている。また、絶縁膜２０の表面一帯には、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４も含めて上面から被覆する層間絶縁膜２５が成膜されている。層間絶縁膜２５は、基板２に発生する寄生容量を低く抑えるものであって、例えば窒化膜により形成されている。

また、層間絶縁膜２５の表面には、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４を電気的に繋ぐ前述の配線６ａ…（金属パッドＰa1〜Ｐa4，Ｐb1〜Ｐb4も含む）が形成されている。配線６ａ…は、層間絶縁膜２５をエッチング等することで磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４に接続されることで、これら磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４に導通されている。層間絶縁膜２５の表面一帯には、配線６ａ…も含めて上面から被覆する保護膜２６が成膜されている。保護膜２６は、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４を外乱から保護するためのもので例えばパッシベーション膜ともいい、例えば窒化膜により形成されている。以上により、磁気センサ１は、基板２上に層が多数形成された多層構造となっている。

図３に磁気センサ１の製造手順を示すと、表面にスクライブライン２７が格子状に形成された基板２を用意し、この基板２を通常通りの向きで製造装置（図示略）にセットする。なお、スクライブライン２７とは、基板２（基板ウェハ）を切り分けるために、基板２の表面に切り込みとして複数引かれたラインである。本例の場合、基板２の縦向きの辺２ｂ，２ｃに沿う方向、即ち同図のＸ軸方向に延びるものをＸ軸スクライブライン２７ａとし、基板２の横向きの辺２ａ，２ｄに沿う方向、即ち同図のＹ軸方向に延びるものをＹ軸スクライブライン２７ｂとする。なお、Ｘ軸スクライブライン２７ａが第１スクライブラインを構成し、Ｙ軸スクライブライン２７ｂが第２スクライブラインを構成する。また、Ｘ軸方向が第１スクライブラインと直交する方向に相当し、Ｙ軸が一方向に相当する。

まずは、基板２の表面一帯を、酸化膜としてシリコンを酸化させることにより、基板２の表面に絶縁膜２０を形成する。そして、絶縁膜２０の表面に、センサエレメントをつづら折り状にスパッタ成膜することで、同表面上に磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４を成膜する。続いて、絶縁膜２０の表面一帯に層間絶縁膜２５を成膜し、この層間絶縁膜２５の表面に配線６ａ…及び金属パッドＰa1〜Ｐa4，Ｐb1〜Ｐb4をスポット形成する。そして、層間絶縁膜２５の表面一帯に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により、窒化膜として窒化珪素を成膜する。

また、例えばここで、図１に示すように、四角状（正四角形状）の基板２をその横向きの辺２ａ，２ｃの方向において２等分する中心線をＬａとし、縦向きの辺２ｂ，２ｄの方向において基板２を２等分する中心線をＬｂとする。なお、本例の場合、中心線Ｌａは、基板２上の一方向のスクライブライン線（ここでは、Ｘ軸スクライブライン２７ａ）に沿う向きをとっている。また、中心線Ｌｂは、他方向のスクライブライン線（ここでは、Ｙ軸スクライブライン２７ｂ）に沿う向きをとっている。

このような位置や向きの条件を定義した条件下において、本例の磁気センサ１は、基板２の中心線Ｌａ，Ｌｂに対して磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の基準線Ｋa1〜Ｋa4，Ｋb1〜Ｋb4が全て斜めを向く配置状態をとっている。即ち、本例の磁気センサ１は、従来技術の磁気センサ８６に対して、センサパターン１０ａ，１０ｂを略２２．５度だけ回転させたパターン形状をとっている。また、基準線Ｋa1〜Ｋa4，Ｋb1〜Ｋb4は、センサエレメントのつづら折り方向をＲ１とし、このつづら折り方向Ｒ１の略直交方向をつづら折り直交方向Ｒ２とすると、同直交方向Ｒ２において同エレメントを２等分する線である。即ち、基準線Ｋa1〜Ｋa4，Ｋb1〜Ｋb4は、１つの磁気抵抗において「０」に近い抵抗値が出力させる磁界方向に沿う線である。なお、つづら折り直交方向Ｒ２がつづら折り方向と直交する方向に相当する。

さて、本例においては、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４を、それぞれの基準線Ｋa1〜Ｋa4，Ｋb1〜Ｋb4が全て中心線Ｌａ，Ｌｂに対して斜めを向くように配置した。ここで、図４に、本例の磁気センサ１（即ち、第１センサパターン１０ａ及び第２センサパターン１０ｂ）のオフセット電圧Ｖoffのバラツキ特性を図示する。この図では、磁気センサ１を複数用意するとともに、これらサンプルのセンサパターン１０ａ，１０ｂがとるオフセット電圧Ｖoffの分布範囲と、これらオフセット電圧Ｖoffの平均値Ｖaveと、の測定結果を表している。同図からは、中心線Ｌａ（Ｌｂ）に対して紙面反時計回り方向の角度で２２．５度の配置角度をとる第1センサパターン１０ａのオフセット電圧がバラツキ難くなることが分かった。なお、中心線Ｌａ（Ｌｂ）に対して紙面反時計回り方向の角度で１１２．５度の配置角度をとる第２センサパターン１０ｂは、バラツキが従来技術に対して大きくなってしまっているが、これは製品として許容できる範囲のものであり、それよりも、従来技術において広い分布範囲をとっていた第１センサパターン１０ａのオフセット電圧Ｖoffのバラツキが大きく抑えられていることの方が、この場合は大きな利点である。

また、図５及び図６に、サンプルとして用意した複数の磁気センサ１（即ち、第１センサパターン１０ａ及び第２センサパターン１０ｂ）の使用時間に対するオフセット電圧Ｖoffの変化量を図示する。これら図からは、第１センサパターン１０ａ及び第２センサパターン１０ｂの両方において、経年変化におけるオフセット電圧Ｖoffのバラツキが低く抑えられることが分かった。

このように、オフセット電圧Ｖoffのバラツキを低く抑えられる要因は、例えば以下の理由によるものと推測される。周知の事実として、四角状の基板２の角部３，５，７，９は、形状が尖っている関係上、応力を強く支持できるはずである。よって、もし仮に保護膜２６に残留応力が存在していたとしても、その残留応力が角部３，５，７，９で強く支持され、残留応力が磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４に影響を及ぼし難くなるはずである。そこで、本例の場合は、この角部３，５，７，９において磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４を対称形状にバランス良く配置するので、その分だけオフセット電圧Ｖoffのバラツキを低く抑えることが可能となる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）基板２に磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４を成膜するに際し、これら磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４を、それぞれの基準線Ｋa1〜Ｋa4，Ｋb1〜Ｋb4が全て中心線Ｌａ，Ｌｂに対して斜めを向くように配置した。このため、変形応力に対して耐性の高い基板２の角部３，５，７，９に、第１センサパターン１０ａ及び第２センサパターン１０ｂの両方が位置するので、これら両センサパターン１０ａ，１０ｂ及びその保護膜２６が基板２の角部３，５，７，９で強く支持された状態で基板２に取り付くことになる。このため、仮に保護膜２６に残留応力が残存していても、この残留応力を要因とする保護膜２６の応力変形、即ち磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４に抵抗値変化が生じ難くなるので、第１センサパターン１０ａ及び第２センサパターン１０ｂの両方のオフセット電圧Ｖoffを、ともに初期値から大きくばらつかせずに済ますことができる。

（２）基板２に乗せるセンサパターン１０を、１０ａ，１０ｂの二組としたので、オフセット電圧Ｖoffのバラツキの少ない二重系磁気センサ１を提供することができる。
（３）磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４は、第１中心線Ｌａ及び前記第２中心線Ｌｂのうち、近い側に対して基準線Ｋa1〜Ｋa4，Ｋb1〜Ｋb4が２２．５度の角度向きをとるように配置される。このため、基板２の角部３，５，７，９に磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４がバランス良く配置されるので、保護膜２６から磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４にかかる残留応力が効率良く分散される。このため、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４は保護膜２６に内在する残留応力に影響を受け難くなるので、各センサパターン１０ａ，１０ｂのオフセット電圧Ｖoffにバラツキを一層生じ難くすることができる。

（４）基板２にセンサパターン１０ａ，１０ｂを形成するに際しては、基板２を通常通り、即ち従来通りのセット向きに配置し、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の形成方向（形成パターン）を変更することによって、本例の磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の配線パターンを形成する。このため、製造装置の構造や製造工程を大幅に変更することなく、本例の二重系磁気センサ１を製造することができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・ センサパターン数は、２つ（センサパターン１０ａ，１０ｂ）に限定されず、例えば３つ以上であってもよい。

・磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の中心線Ｌａ，Ｌｂに対する配置角度は、２２．５度（１１２．５度）に限定されず、要は磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の全てが中心線Ｌａ，Ｌｂに対して所定量だけ斜め向きをとっていればよい。

・基板２の形状は、四角状に限定されず、例えば円形状としてもよい。
・磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４のつづら折り形状は、基板２の中心に向かうに従って徐々に幅狭となる形状に限定されず、例えば幅が一定の形状をとっていてもよい。

・基板２の多層構造は、実施形態に述べた例に限らず、適宜変更可能である。
・センサパターン１０ａ（１０ｂ）は、４つの磁気抵抗１１〜１４（２１〜２４）をホイートストーンブリッジに組んだフルブリッジに限定されず、例えば２つの磁気抵抗のみをブリッジに組むハーフブリッジとしてもよい。

・磁気センサ１の製造方法は、基板２を通常向きにセットし、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の成膜方向を変えることによって、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の配置向きを変えることに限定されない。例えば、磁気抵抗１１〜１４，２１〜２４の形成向きはそのままで、基板２を所定方向（２２．５度）だけ回した配置位置にセットしてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項１，２において、複数の前記センサパターンは、ブリッジ回路の中心を基準として、一方を他方に対して所定角度だけ回転させた配置パターンをとっている。

（ロ）請求項１，２，前記技術的思想（イ）のいずれかにおいて、複数の前記センサパターンは、互いの配置位置を見たときに一方が他方に対して点対称の形状をとるように配置されている。

１…多重系磁気センサ、２…基板、１０（１０ａ）…センサパターンを構成する第１センサパターン、１０（１０ｂ）…センサパターンを構成する第２センサパターン、１１〜１４…磁気検出素子としての磁気抵抗、２１〜２４…磁気検出素子としての磁気抵抗、２７（２７ａ）…スクライブライン（第１又スクライブライン）を構成するＸ軸スクライブライン、２７（２７ｂ）…スクライブライン（第２スクライブライン）を構成するＹ軸スクライブライン、Ｌａ…第１中心線、Ｌｂ…第２中心線、Ｘ…第１スクライブラインと直交する方向としてのＸ軸方向、Ｙ…一方向としてのＹ軸方向、Ｋa1〜Ｋa4，Ｋb1〜Ｋb4…基準線、Ｒ１…つづら折り方向、Ｒ２…つづら折り方向と直交する方向としてのつづら折り直交方向。

Claims (2)

1. センサエレメントをつづら折りとすることで形成される磁気検出素子を基板上にブリッジ状に組むことによりセンサパターンが形成され、当該センサパターンを前記基板上に複数設けることによって多重系に形成されている多重系磁気センサのセンサパターン配置構造において、
   前記基板に格子状に設けられたスクライブラインのうち一方向側に延びる第１スクライブラインの群に沿うとともに、当該第１スクライブラインと直交する方向において前記基板を２等分する線を第１中心線とし、前記スクライブラインのうち他方向側に延びる第２スクライブラインの群に沿うとともに、当該第２スクライブラインと直交する方向において前記基板を２等分する線を第２中心線とし、更に、前記磁気検出素子を前記センサエレメントのつづら折り方向と直交する方向において２等分する線を基準線とすると、
   複数の前記磁気検出素子は、それぞれの前記基準線が全て前記第１中心線及び前記第２中心線に対して斜めを向くように配置され、
   前記センサパターンは、２組形成され、
   前記磁気検出素子は、前記第１中心線及び前記第２中心線のうち近い側に対して、前記基準線が２２．５度の角度向きをとるように配置されていることを特徴とする多重系磁気センサのセンサパターン配置構造。
2. センサエレメントをつづら折りとすることで形成される磁気検出素子を基板上にブリッジ状に組むことによりセンサパターンを形成し、当該センサパターンを前記基板上に複数設けることによって多重系に形成する多重系磁気センサの製造方法において、
   前記基板に格子状に設けられたスクライブラインのうち一方向側に延びる第１スクライブラインの群に沿うとともに、当該第１スクライブラインと直交する方向において前記基板を２等分する線を第１中心線とし、前記スクライブラインのうち他方向側に延びる第２スクライブラインの群に沿うとともに、当該第２スクライブラインと直交する方向において前記基板を２等分する線を第２中心線とし、更に、前記磁気検出素子を前記センサエレメントのつづら折り方向と直交する方向において２等分する線を基準線とすると、
   前記基板に複数の前記磁気検出素子を形成する際、当該磁気検出素子をそれぞれの前記基準線が全て前記第１中心線及び前記第２中心線に対して斜めを向くように配置し、前記センサパターンを２組形成し、前記磁気検出素子を、前記第１中心線及び前記第２中心線のうち近い側に対して、前記基準線が２２．５度の角度向きをとるように配置することを特徴とする多重系磁気センサの製造方法。

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