JP5518215B2 - 磁気センサ - Google Patents
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Description
本発明は、強磁場耐性や外乱磁場耐性に優れた磁気センサに関する。
磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサは例えば、携帯電話等の携帯機器に組み込まれる地磁気を検知する地磁気センサとして使用できる。
しかしながら素子部にバイアス磁界を供給するためのバイアス層を備える磁気センサでは、外部から非常に強い磁界、例えば数千Oe程度の強磁場が作用すると、印加磁界除去後に、出力(中点電位差)が変動する不具合が生じた。強磁場の作用により、バイアス層の着磁が破壊されたり揺らぎやすくなるためである。
また検出磁界に対して直交する方向からの外乱磁場耐性を強化することも重要である。
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、強磁場耐性や外乱磁場耐性を向上させた磁気センサを提供することを目的とする。
本発明における磁気センサは、
磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する複数の素子部と、
各素子部の第1水平方向の両側に配置されたバイアス層と、
各素子部の前記第1水平方向と直交する第2水平方向の両側に配置され、各素子部及び各バイアス層と非接触の軟磁性体と、を有し、
各素子部の感度軸方向は前記第2水平方向であり、
各バイアス層の着磁方向は前記第2水平方向であり、各バイアス層から各素子部に第1水平方向へのバイアス磁界が供給されるように、各バイアス層が構成されており、
各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体は、前記第1水平方向からの外部磁界が作用したときに、前記外部磁界を前記第1水平方向とは異なる水平方向に変換して前記素子部に供給できるように各軟磁性体が構成されており、
複数の前記素子部は、前記第1水平方向に間隔を空けて配置され、前記第1水平方向にて隣り合う各素子部に接続された前記バイアス層間が導電層にて接続されて素子連設体を構成しており、
複数の前記素子連設体が、前記第2水平方向に間隔を空けて配置され、各素子連設体の端部同士が前記導電層により接続されてミアンダ形状にされており、
各素子部と、各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体との間には平面視にて所定の間隔T1が設けられているとともに、各軟磁性体間の距離が最も短くなる縁部間を直線状に結んだ仮想線上に前記バイアス層が平面視にて重なっておらず、且つ前記仮想線が前記バイアス層間に位置する前記素子部上を通り、
前記第2水平方向にて隣り合う前記素子連設体の各軟磁性体の間に前記バイアス層が存在しないことを特徴とするものである。これにより、強磁場耐性を向上させることができる。
磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する複数の素子部と、
各素子部の第1水平方向の両側に配置されたバイアス層と、
各素子部の前記第1水平方向と直交する第2水平方向の両側に配置され、各素子部及び各バイアス層と非接触の軟磁性体と、を有し、
各素子部の感度軸方向は前記第2水平方向であり、
各バイアス層の着磁方向は前記第2水平方向であり、各バイアス層から各素子部に第1水平方向へのバイアス磁界が供給されるように、各バイアス層が構成されており、
各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体は、前記第1水平方向からの外部磁界が作用したときに、前記外部磁界を前記第1水平方向とは異なる水平方向に変換して前記素子部に供給できるように各軟磁性体が構成されており、
複数の前記素子部は、前記第1水平方向に間隔を空けて配置され、前記第1水平方向にて隣り合う各素子部に接続された前記バイアス層間が導電層にて接続されて素子連設体を構成しており、
複数の前記素子連設体が、前記第2水平方向に間隔を空けて配置され、各素子連設体の端部同士が前記導電層により接続されてミアンダ形状にされており、
各素子部と、各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体との間には平面視にて所定の間隔T1が設けられているとともに、各軟磁性体間の距離が最も短くなる縁部間を直線状に結んだ仮想線上に前記バイアス層が平面視にて重なっておらず、且つ前記仮想線が前記バイアス層間に位置する前記素子部上を通り、
前記第2水平方向にて隣り合う前記素子連設体の各軟磁性体の間に前記バイアス層が存在しないことを特徴とするものである。これにより、強磁場耐性を向上させることができる。
本発明では、前記軟磁性体は、各素子連設体内にて隣り合う一方の前記素子部に対し第2水平方向のY1側に配置されるY1側端部と、他方の前記素子部に対しY1と反対側のY2側に配置されるY2側端部と、前記Y1側端部と前記Y2側端部間の繋ぐ接続部とを有して構成されることが好ましい。これにより各軟磁性体を素子部に対して簡単かつ適切に配置でき、また外部磁界を第2水平方向とは異なる水平方向に変換して、各素子部の夫々に適切に変換磁界を流入させることが可能になる。
また本発明では、前記接続部は、前記第1水平方向及び前記第2水平方向の両方向に対して斜め方向に配置されることが好ましい。
また本発明では、隣り合う前記素子連設体に設けられた前記軟磁性体間に前記第2水平方向からの外乱磁界に対する磁路が形成可能なように、各軟磁性体が構成されていることが好ましい。このとき例えば、隣り合う前記素子連設体に設けられた一方の前記軟磁性体の前記接続部の延長線上に他方の前記軟磁性体の前記接続部が位置していることが好適である。
また本発明では、各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された一方の前記軟磁性体の前記Y1側端部、及び他方の前記軟磁性体の前記Y2側端部の各先端は、夫々、平面視にて前記素子部の方向に折り曲げられて、前記一方の軟磁性体の先端と、前記他方の軟磁性体の先端とが前記第2水平方向にて間隔T2を空けて対向していることが、軟磁性体から素子部への磁束の流入を集中させることができ(効率のよい磁束流入を促し)、感度(出力)を向上させることが可能になり好適である。
また本発明では、前記素子部、前記バイアス層及び前記軟磁性体の配置は各素子連設体の間で同じであることが好ましい。
また本発明では、各素子連設体にて前記第1水平方向に隣り合う第1素子部に作用する第1バイアス磁界と、第2素子部に作用する第2バイアス磁界とが逆方向となるように、前記第1素子部の前記第1水平方向の両側に配置された前記バイアス層の構成と、前記第2素子部の前記第1水平方向の両側に配置された前記バイアス層の構成とが異なっていることが好ましい。
また本発明では、磁気抵抗効果素子の形成領域は前記第1水平方向及び前記第2水平方向により4つの領域に区切られて各領域に、前記素子部、前記バイアス層及び前記軟磁性体を有しブリッジ回路を構成する第1磁気抵抗効果素子、第2磁気抵抗効果素子、第3磁気抵抗効果素子及び第4磁気抵抗効果素子が形成されており、
前記第1磁気抵抗効果素子と前記第4磁気抵抗効果素子は前記第1水平方向からの外部磁界に対して同じ電気抵抗変化を示し、
前記第2磁気抵抗効果素子と前記第3磁気抵抗効果素子は、第1水平方向からの外部磁界に対して同じ電気抵抗変化を示すが、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子とは異なる電気抵抗変化を示し、
各磁気抵抗効果素子における各素子部及び各バイアス層の構成は同じであり、
前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子における各軟磁性体の構成は共に同じであり、
前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第3磁気抵抗効果素子における各軟磁性体の構成は共に同じであるが、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子に対する各素子部への磁界変換方向と逆方向となるように、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子とは異なっていることが好ましい。
前記第1磁気抵抗効果素子と前記第4磁気抵抗効果素子は前記第1水平方向からの外部磁界に対して同じ電気抵抗変化を示し、
前記第2磁気抵抗効果素子と前記第3磁気抵抗効果素子は、第1水平方向からの外部磁界に対して同じ電気抵抗変化を示すが、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子とは異なる電気抵抗変化を示し、
各磁気抵抗効果素子における各素子部及び各バイアス層の構成は同じであり、
前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子における各軟磁性体の構成は共に同じであり、
前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第3磁気抵抗効果素子における各軟磁性体の構成は共に同じであるが、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子に対する各素子部への磁界変換方向と逆方向となるように、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子とは異なっていることが好ましい。
上記において、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子を構成する前記軟磁性体と、前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第3磁気抵抗効果素子を構成する前記軟磁性体とは、前記第2水平方向を対称軸として線対称形状で形成されることが好適である。
また本発明における磁気センサは、
磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する複数の素子部と、
各素子部の第1水平方向の両側に配置されたバイアス層と、
各素子部の前記第1水平方向と直交する第2水平方向の両側に配置され、各素子部及び各バイアス層と非接触の軟磁性体と、を有し、
各素子部の感度軸方向は前記第2水平方向であり、
各バイアス層の着磁方向は前記第2水平方向であり、各バイアス層から各素子部に第1水平方向へのバイアス磁界が供給されるように、各バイアス層が配置されており、
各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体は、前記第1水平方向からの外部磁界が作用したときに、前記外部磁界を前記第1水平方向とは異なる水平方向に変換して前記素子部に供給できるように各軟磁性体が配置されており、
複数の前記素子部は、前記第1水平方向に間隔を空けて配置され、前記第1水平方向にて隣り合う各素子部に配置された前記バイアス層間が導電層にて接続されて素子連設体を構成しており、
複数の前記素子連設体が、前記第2水平方向に間隔を空けて配置され、各素子連設体の端部同士が前記導電層により接続されてミアンダ形状にされており、
前記軟磁性体は、各素子連設体内にて隣り合う一方の前記素子部に対し第2水平方向のY1側に配置されるY1側端部と、他方の前記素子部に対しY1と反対側のY2側に配置されるY2側端部と、前記Y1側端部と前記Y2側端部間の繋ぐ接続部とを有して構成され、
隣り合う前記素子連設体に設けられた前記軟磁性体間に前記第2水平方向からの外乱磁界に対する磁路が形成可能なように、各軟磁性体が構成されていることを特徴とするものである。これにより外乱磁場耐性を向上させることができる。
磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する複数の素子部と、
各素子部の第1水平方向の両側に配置されたバイアス層と、
各素子部の前記第1水平方向と直交する第2水平方向の両側に配置され、各素子部及び各バイアス層と非接触の軟磁性体と、を有し、
各素子部の感度軸方向は前記第2水平方向であり、
各バイアス層の着磁方向は前記第2水平方向であり、各バイアス層から各素子部に第1水平方向へのバイアス磁界が供給されるように、各バイアス層が配置されており、
各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体は、前記第1水平方向からの外部磁界が作用したときに、前記外部磁界を前記第1水平方向とは異なる水平方向に変換して前記素子部に供給できるように各軟磁性体が配置されており、
複数の前記素子部は、前記第1水平方向に間隔を空けて配置され、前記第1水平方向にて隣り合う各素子部に配置された前記バイアス層間が導電層にて接続されて素子連設体を構成しており、
複数の前記素子連設体が、前記第2水平方向に間隔を空けて配置され、各素子連設体の端部同士が前記導電層により接続されてミアンダ形状にされており、
前記軟磁性体は、各素子連設体内にて隣り合う一方の前記素子部に対し第2水平方向のY1側に配置されるY1側端部と、他方の前記素子部に対しY1と反対側のY2側に配置されるY2側端部と、前記Y1側端部と前記Y2側端部間の繋ぐ接続部とを有して構成され、
隣り合う前記素子連設体に設けられた前記軟磁性体間に前記第2水平方向からの外乱磁界に対する磁路が形成可能なように、各軟磁性体が構成されていることを特徴とするものである。これにより外乱磁場耐性を向上させることができる。
上記において前記接続部は、前記第1水平方向及び前記第2水平方向の両方向に対して斜め方向に配置されることが好ましい。
また、隣り合う前記素子連設体に設けられた一方の前記軟磁性体の前記接続部の延長線上に他方の前記軟磁性体の前記接続部が位置していることが好適である。
また本発明では、各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された一方の前記軟磁性体の前記Y1側端部、及び他方の前記軟磁性体の前記Y2側端部の各先端は、夫々、平面視にて前記素子部の方向に折り曲げられて、前記一方の軟磁性体の先端と、前記他方の軟磁性体の先端とが前記第2水平方向にて間隔T2を空けて対向していることが好適である。
本発明の磁気センサによれば、強磁場耐性あるいは、外乱磁場耐性、又は強磁場耐性及び外乱磁場耐性を向上させることができる。
図1は本実施形態における磁気センサの概略図(平面図)、図2は、図1に示すA領域を拡大して示した部分拡大平面図、図3は、図1に示すB領域を拡大して示した部分拡大平面図、図4は、図1に示すC領域を拡大して示した部分拡大平面図、図5は、素子部を高さ方向に切断した部分拡大縦断面図、図6は、図2に示すD−D線に沿って高さ方向に切断した部分拡大縦断面図である。
本実施形態における磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサSは、例えば携帯電話等の携帯機器に搭載される地磁気センサとして構成される。
各図に示すX1−X2方向、及びY1−Y2方向は水平面内にて直交する2方向を示し、Z方向は前記水平面に対して直交する方向を示している。X1−X2方向を「第1水平方向」、Y1−Y2方向を「第2水平方向」とする。
図1に示すように磁気センサSは、磁気抵抗効果素子の形成領域13がその中心13aからX1−X2方向及びY1−Y2方向により4つの領域に分けられており、各領域内に第1磁気抵抗効果素子1、第2磁気抵抗効果素子2、第3磁気抵抗効果素子3、第4磁気抵抗効果素子4が形成されている。なお各磁気抵抗効果素子1〜4は、後述するように、素子部、バイアス層、導電層が連なってミアンダ形状で形成されるが、図1では、各磁気抵抗効果素子2〜4の形状を省略して図示している。
図1,図2示すように第1磁気抵抗効果素子1及び第3磁気抵抗効果素子3は入力端子(Vdd)5に接続されている。また、第2磁気抵抗効果素子2及び第4磁気抵抗効果素子4はグランド端子(GND)6に接続されている。また、第1磁気抵抗効果素子1と第2磁気抵抗効果素子2との間には第1出力端子(V1)7が接続されている。また、第3磁気抵抗効果素子3と第4磁気抵抗効果素子4との間には第2出力端子(V2)8が接続されている。このように第1磁気抵抗効果素子1、第2磁気抵抗効果素子2、第3磁気抵抗効果素子3及び第4磁気抵抗効果素子4によりブリッジ回路が構成されている。
図2〜図4に示すように各磁気抵抗効果素子1〜4は、複数の素子部9と、各素子部9の両側に接続されたバイアス層(永久磁石層)10と、各素子部9及び各バイアス層10と非接触の複数の軟磁性体12とを有して構成される。
以下では第1磁気抵抗効果素子1の構成を中心に説明する。
第1磁気抵抗効果素子1の一部は図2や図3に現れている。なお図2,図3,図4,図7,図8の各図は、いずれも図6に示す絶縁層22を透視した図としている。
第1磁気抵抗効果素子1の一部は図2や図3に現れている。なお図2,図3,図4,図7,図8の各図は、いずれも図6に示す絶縁層22を透視した図としている。
図2に示すように、第1磁気抵抗効果素子1を構成する各素子部9のX1−X2方向の両側にバイアス層10,10が配置されている。各バイアス層(永久磁石層)10,10は、CoPt、CoPtCr等で形成される。
図2に示すように、素子部9は、第1素子部9Aと第2素子部9Bとを備え、第1素子部9A及び第2素子部9Bは後で図5でも説明するように積層構造が同じであるが、各素子部9A,9Bに接続されるバイアス層10,10の配置が異なっている。
図2に示すように第1素子部9AのX1側には第1バイアス層10Aが接続され、X2側には第2バイアス層10Bが接続されている。各バイアス層10A,10Bはともに、略三角形状で形成されるが、第1バイアス層10Aと第2バイアス層10Bとでは、互いに180°反転させた形態となっている。
図2に示すように第2素子部9BのX1側には第2バイアス層10Bが接続され、X2側には第1バイアス層10Aが接続されている。このように、第2素子部9Bに接続されるバイアス層10A,10Bの配置は、第1素子部9Aに対するバイアス層10A,10Bの配置に対して反対になっている。
よって、各バイアス層10が、例えばY2方向に着磁されているとき、第1素子部9AにはX1方向に向く第1バイアス磁界B1が作用し、第2素子部9BにはX2方向に向く第2バイアス磁界B2が作用する。
図2に示すように、第1バイアス層10A及び第2バイアス層10Bには夫々、各素子部9と接する側面にX1−X2方向及びY1−Y2方向の両方向に対して傾斜する傾斜面20が形成されている。また傾斜面20の反対側の側面も傾斜面21となっている。各バイアス層10の素子部9と接する側の側面を傾斜面20とすることで、各素子部9に各バイアス層10の着磁方向(Y1−Y2)に対して直交する方向からバイアス磁界B1,B2を適切に供給することが可能になる。反対側の傾斜面21は必ずしも必要ではない。すなわち傾斜面21でなく例えばY1−Y2方向に直線状に延びる側面であってもよい。ただし反対側も傾斜面21とすれば、第1バイアス層10Aについては、第1素子部9A及び第2素子部9Bのどちらに対しても同形状にできるし、また第2バイアス層10Bに対しては、第1バイアス層10Aを180°回転させた形状とすればよく、このため、バイアス層10の形状をニパターンにできる。したがってバイアス層10を形成する製造過程で使用されるマスクパターンも簡単に済み好適である。また反対側も傾斜面21とすれば、各バイアス層10の形状をより小さくすることができ、これにより後述するように、各バイアス層10を、軟磁性体12内、及び軟磁性体12,12間を通る磁界の磁路から遠ざけやすくなり、強磁場耐性の更なる向上を図ることができる。
図2に示すように、第1素子部9Aに接続される第2バイアス層10Bと第2素子部9Bに接続される第1バイアス層10Bとが前記導電層16を介して電気的に接続されており、これによりX1−X2方向に延びる素子連設体17が構成される。
図2に示すように複数の素子連設体17がY1−Y2方向に間隔を空けて配置され、各素子連設体17間が導電層18により電気的に接続されてミアンダ状に形成されている。
導電層16,18は非磁性の導電材料で構成され、Al、Cu、Ti等の非磁性導電材料で形成される。
図6に示すように各素子部9は基板15表面の絶縁下地層19上に形成される。また図6に示すように、素子部9及びバイアス層10上には絶縁層22が形成されており、平坦化された絶縁層22上に各軟磁性体12が形成されている。バイアス層10は、素子部9と同様に絶縁下地層19上に形成されてもよいが限定されるものでない。
各素子部9の積層構造について図5を用いて説明する。図5は素子部9をY1−Y2方向に平行に切断した切断面を示している。
図5に示すように、素子部9は、例えば下から非磁性下地層60、固定磁性層61、非磁性層62、フリー磁性層63及び保護層64の順に積層されて成膜される。素子部9を構成する各層は、例えばスパッタにて成膜される。
図5に示す実施形態では、固定磁性層61は第1磁性層61aと第2磁性層61bと、第1磁性層61a及び第2磁性層61b間に介在する非磁性中間層61cとの積層フェリ構造である。各磁性層61a,61bはCoFe合金(コバルト−鉄合金)などの軟磁性材料で形成されている。非磁性中間層61cはRu等である。非磁性層62はCu(銅)などの非磁性材料で形成される。フリー磁性層63は、NiFe合金(ニッケル−鉄合金)などの軟磁性材料で形成されている。保護層64はTa(タンタル)などである。
本実施形態では固定磁性層61を積層フェリ構造として、第1磁性層61aと第2磁性層61bとが反平行に磁化固定されたセルフピン止め構造である。ただし、反強磁性層を固定磁性層に接して形成し、磁場中熱処理によって反強磁性層と固定磁性層との間に交換結合磁界Hexを生じさせて、固定磁性層を所定の方向に磁化固定する構造であってもよい。例えば図5に示すセルフピン止め構造では、反強磁性層を用いず、よって磁場中熱処理を施すことなく固定磁性層61を構成する各磁性層61a,61cを磁化固定している。なお、各磁性層61a,61bの磁化固定力は、外部磁界が作用したときでも磁化揺らぎが生じない程度の大きさであれば足りる。
この実施形態では、第2磁性層61bの固定磁化方向(P1;感度軸方向)がY1方向である。この固定磁化方向(P1)が固定磁性層61の固定磁化方向である。
図2に示すように、各素子部9は、例えば、X1−X2方向に長い矩形状で形成されている。
図2等に示すように、素子部9の一部とバイアス層10の一部とが重ねて形成された図となっているが、これは、例えば、バイアス層10と重なる位置の図5に示すフリー磁性層63及び保護層64を削り、削られた凹部にバイアス層10を形成してもよいし、あるいは、バイアス層10と重なる固定磁性層61から保護層64までの素子部9の積層部分を全て削ってしまって、素子部9の側面にバイアス層10を当接させてもよい。なお、バイアス層10と重なる部分の素子部9を全て削った場合、素子部9の最外周形状は矩形状でなく、バイアス層10と当接する側面はバイアス層10の側面20に倣って傾斜面となっている。
図2、図6に示すように、各軟磁性体12は、素子部9及びバイアス層10と非接触に構成される。各軟磁性体12はNiFe、CoFe、CoFeSiBやCoZrNb等で形成される。
図2に示すように、第1磁気抵抗効果素子1に設けられた各軟磁性体12は、隣り合う一方の素子部9に対して平面視にてY1側に対向するY1側端部12aと、他方の素子部9に対して平面視にてY2側に対向するY2側端部12bと、Y1側端部12aとY2側端部12b間を繋ぐ接続部12cとを有して構成される。Y1側端部12a、Y2側端部12b及び接続部12cは一体に形成される。
図2に示すようにY1側端部12a及びY2側端部12bはX1−X2方向に平行に延びて形成されているが、接続部12cはX1−X2方向及びY1−Y2方向の両方向に対して斜め方向に形成されている。
図2に示すように、第1磁気抵抗効果素子1に形成される各軟磁性体12は全て同じ形状で形成されている。
図2に示すように第1磁気抵抗効果素子1を構成する複数の素子部9、複数のバイアス層10及び複数の軟磁性体12の配置は、各素子連設体17の間で同じである。
図2,図3,図4に示す第2磁気抵抗効果素子2、第3磁気抵抗効果素子3及び第4磁気抵抗効果素子4を構成する各素子部9は、第1磁気抵抗効果素子1と同様に図5に示す積層構造であり、感度軸方向がY1方向である。またバイアス層10の形状、配置においても第1磁気抵抗効果素子1,第2磁気抵抗効果素子2、第3磁気抵抗効果素子3及び第4磁気抵抗効果素子4の間で変わりがなく、全て同じ着磁方向(例えばY2方向)であり、例えば第1素子部9AにはX1方向の第1バイアス磁界B1が作用し、第2素子部9BにはX2方向の第2バイアス磁界B2が作用するようになっている。
図2に示す第1磁気抵抗効果素子1を構成する軟磁性体12の形状、配置は図3,図4に示す第4磁気抵抗効果素子4においても同様となっている。よって、外部磁界が作用したとき、第1磁気抵抗効果素子1と第4磁気抵抗効果素子4とでは同じ電気抵抗変化を示す。
一方、図2,図3,図4に示すように、第2磁気抵抗効果素子2及び第3磁気抵抗効果素子3を構成する各軟磁性体12は、第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4を構成する各軟磁性体12に対し、Y1−Y2方向を対称軸とした線対称形状となっている。
このように第2磁気抵抗効果素子2及び第3磁気抵抗効果素子3に用いられる各軟磁性体12の構成と、第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4に用いられる各軟磁性体12の構成とでは異なっている。
各磁気抵抗効果素子1〜4に用いられる軟磁性体12を図2〜図4に示す構成とすることで、第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4の電気抵抗変化と第2磁気抵抗効果素子2及び第3磁気抵抗効果素子3の電気抵抗変化とを異ならせることが可能になる。第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4の電気抵抗変化と、第2磁気抵抗効果素子2及び第3磁気抵抗効果素子3の電気抵抗変化とは逆傾向を示す。すなわち、第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4の電気抵抗値が例えば増大する傾向を示せば、第2磁気抵抗効果素子2及び第3の磁気抵抗効果素子3の電気抵抗値は減少する傾向を示す。
なお図2,図3に示すように、第1磁気抵抗効果素子1と第3磁気抵抗効果素子3との間には、共通の軟磁性体12eを設けることができ、また図3,図4に示すように、第2磁気抵抗効果素子2と第4磁気抵抗効果素子4との間には、共通の軟磁性体12fを設けることができる。
図7(a)は第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4を構成する一つの素子部9、前記素子部9の両側に接続されるバイアス層10,10及び前記素子部9に対しY1−Y2方向から対向する2つの軟磁性体12を抜粋して示した部分平面図である。図7(b)は第2磁気抵抗効果素子2及び第3磁気抵抗効果素子3を構成する一つの素子部9、前記素子部9の両側に接続されるバイアス層10,10及び前記素子部9に対しY1−Y2方向から対向する2つの軟磁性体12を抜粋して示した部分平面図である。
各磁気抵抗効果素子1〜4に対してX1−X2方向から外部磁界H1が作用したとする。図7(a)に示すように外部磁界H1は第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4を構成する軟磁性体12内、及び軟磁性体12,12間を通り、図7(a)に示す矢印の磁路M1を形成する。なおこの磁路M1以外にも磁路は形成されるが、主な磁路M1として図示したものである。
図7(a)に示すように、一方の軟磁性体12と他方の軟磁性体12との端部12a、12b間で外部磁界H2が漏れ、この外部磁界H2が素子部9に作用する。素子部9に作用する外部磁界H2は、X1−X2方向の外部磁界H1に対してY1方向、あるいはY1方向よりもX1−X2方向に傾く方向に変換されている。
このとき、素子部9の感度軸方向はY1方向であるため、外部磁界H2の作用により、フリー磁性層63の磁化方向がX1−X2方向からY1方向に向けて変化することで、第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4の電気抵抗値は小さくなる。
一方、図7(b)に示すように外部磁界H1は第2磁気抵抗効果素子2及び第3磁気抵抗効果素子3を構成する軟磁性体12内を通り、図7(b)に示す矢印の磁路M2を形成する。なおこの磁路M2以外にも磁路は形成されるが、主な磁路M2として図示したものである。
図7(b)に示すように、素子部9を介してY1−Y2方向で対向する一方の軟磁性体12と他方の軟磁性体12の端部12a、12b間で外部磁界H3が漏れ、この外部磁界H3が素子部9に作用する。
図7(b)に示すように、素子部9に作用する外部磁界H3は、X1−X2方向の外部磁界H1に対してY2方向、あるいはY2方向よりもX1−X2方向に傾く方向に変換されている。すなわち外部磁界H2,H3の変換方向が図7(a)と図7(b)とでは逆になることがわかる。
そして、素子部9の感度軸方向はY1方向であるため、外部磁界H3の作用により、フリー磁性層63の磁化方向がX1−X2方向からY2方向に向けて変化することで、第2磁気抵抗効果素子2及び第3磁気抵抗効果素子3の電気抵抗値は大きくなる。
図7(a)及び図7(b)に示すように、素子部9に作用する外部磁界H2,H3の方向が変わるのは、素子部9に対する軟磁性体12の配置を、図7(a)と図7(b)とでY1−Y2方向を対称軸として線対称にしているためである。
本実施形態では、図2や図7(a)に示すように、各素子部9と、各素子部9のY1−Y2方向の両側に配置された軟磁性体12との間には平面視にて所定の間隔T1が設けられている。なおこの間隔T1が設けられるのは各磁気抵抗効果素子1〜4において全て共通である。
更に本実施形態では、各軟磁性体12間の距離が最も短くなる縁部12d,12d間を直線状に結んだ仮想線E上にバイアス層10が平面視にて重なっておらず(図2の第3磁気抵抗効果素子3の一部に示した)、また仮想線Eは、バイアス層10間に位置する素子部9上を通過している。この関係も全ての磁気抵抗効果素子1〜4において共通である。
また本実施形態では、Y1−Y2方向にて隣り合う素子連設体17の各軟磁性体12の間にバイアス層10が存在していない(図2〜図4、図7(a)(b)参照)。
上記した本実施形態の構成により強磁場耐性を向上させることができる。図7(a)を用いて説明する。
X2方向から非常に強い外部磁界H1が作用したとする。例えば外部磁界H1の大きさは数百Oeから数千Oeである。
既に説明したように外部磁界H1は軟磁性体12により方向が変換されて素子部9に外部磁界H2として作用するが、本実施形態では、平面視にて素子部9と軟磁性体12間に間隔(ギャップ)T1を設けたことで、素子部9に作用する外部磁界H2を弱めることができる(磁界変換効率を低下できる)。
本実施形態では、各間隔T1は、軟磁性体12,12間の間隔T2に対して、夫々、22〜40%程度(2つの間隔T1をあわせれば、44〜80%程度)であることが好適である。素子部9は、軟磁性体12,12の間隔T2の中央に位置して、素子部9と一方の軟磁性体12間の間隔T1と、素子部9と他方の軟磁性体12間の間隔T1とは略同一幅であることが好適である。
また本実施形態では、バイアス層10の平面面積を小さくして体積を小さく形成している。換言すれば、バイアス層10をあまり大きく形成しすぎると、素子部9に作用する外部磁界H2が弱まったにもかかわらず、素子部9に作用するバイアス磁界が大きくなりすぎて素子部9の感度が低下する問題が生じる。
またバイアス層10を小さく形成したことで、平面視にて軟磁性体12との重なりを十分に小さくすることが可能になる。
本実施形態では、バイアス層10を小さく形成し、各素子連設体17を構成する各素子部9間を、バイアス層10を介して接続せずに、導電層16を用いて接続している(図2等参照)。
また本実施形態では、バイアス層10を小さく形成して、各素子連設体17の間にバイアス層10が存在しないようにしている。すなわち図7(a)に示す符号Fの領域にバイアス層10が存在していない。
図8は比較例の構成である。この比較例では、複数の素子部30,30がY1−Y2方向に間隔を空けて配置されており、各素子部30,30の間をY1−Y2方向に長く延びるバイアス層31で接続している。つまり本実施形態と異なって非磁性の導電層16を介して各素子部30,30間を連結していない。
なお、図8に示す比較例でも図7(a)に示す軟磁性体12と形状が異なるものの、X2方向への外部磁界H1を素子部30の位置で、Y1方向、あるいはY1方向よりもX1−X2方向に傾く方向へ変換する軟磁性体32を備えている。
図8に示す比較例では外部磁界H1が作用すると、バイアス層31に対して、方向が変換された外部磁界H5,H6等が作用する。このとき、バイアス層31が本実施形態と同様にY2方向に着磁されているとすると、外部磁界H5,H6のうち、外部磁界H5は特にバイアス層31の着磁方向に対して逆方向に作用し、外部磁界H1が強磁界であるほど外部磁界H5も強くなるから、バイアス層31の着磁が崩れやすくなる。すなわち図8に示す比較例の構成では、強磁場耐性を効果的に向上させることができない。
これに対して図7(a)に示す本実施形態では、外部磁界H1がX2方向に作用すると、軟磁性体12内、及び軟磁性体12,12間の空間を矢印で示す方向にて磁路M1が形成されるが、このとき、磁路M1からバイアス層10を外しているために、バイアス層10への磁界の作用を図8の比較例よりも小さくでき、特にバイアス層10に着磁方向に対する逆磁界が作用するのを低減できる。また図7(a)では図示していないが、隣り合う素子連設体17間にも磁界は生じ、すなわち図7(a)に示す領域Fにも磁界は発生しているが、この領域Fにバイアス層10が存在しないために、バイアス層10に作用する磁界の影響を極力、弱めることができる構成となっている。よって本実施形態では図8に示す比較例の構成に比べて強磁場耐性に優れた構成となっている。
上記の強磁場耐性について、第1磁気抵抗効果素子1及び第4磁気抵抗効果素子4の構成を示す図7(a)を用いて説明したが、図7(b)の第2磁気抵抗効果素子2及び第3磁気抵抗効果素子3においても同様の効果、すなわち強磁場耐性の向上を図ることができる。
次に外部磁界H1に対して直交する外乱磁場耐性について説明する。
図7(c)に示すようにY2方向から外乱磁界H8が作用したとする。すると外乱磁界H8は矢印に示すように、各軟磁性体12の斜め方向に延びる接続部12c内を通り、Y1−Y2方向において隣り合う軟磁性体12内に進入する磁路M3を形成する。
図7(c)に示すようにY2方向から外乱磁界H8が作用したとする。すると外乱磁界H8は矢印に示すように、各軟磁性体12の斜め方向に延びる接続部12c内を通り、Y1−Y2方向において隣り合う軟磁性体12内に進入する磁路M3を形成する。
このように軟磁性体12は外乱磁界H8に対するシールド効果を発揮し、素子部9やバイアス層10への外乱磁界の流入を抑制でき、センサ感度変化を低減することができる。
図9は本実施形態における磁気センサSと、図8の比較例の構成による磁気センサとを用いて、X1−X2方向に磁界を印加したときの磁界の強さと、印加磁界を取り除いた後の出力変動量(中点電圧差)との関係を調べたものである。X1−X2方向は、素子部の感度軸方向P1から見れば直交方向であるが、X1−X2方向からの磁界は素子部の位置で軟磁性体により方向が感度軸方向に向けて変換されて素子部に流入し素子部の電気抵抗を変化させる。すなわち、本実施形態及び比較例の磁気センサはどちらにおいても、X1−X2方向からの外部磁界を検出するためのものであり、X1−X2方向からの外部磁界は、感度軸方向に対する磁界である。なお1Oeは、約79.6A/mである。
図9に示すように、本実施例のほうが比較例に比べて印加磁界が大きくなっても出力変動量を小さくでき、すなわち本実施例のほうが比較例に比べてバイアス層10の着磁が強磁界となっても崩されておらず、強磁場耐性に優れていることがわかった。
図10は本実施形態における磁気センサSと、図8の比較例の構成による磁気センサとを用いて、Y1−Y2方向に外乱磁界を印加したときの磁界の強さと、印加磁界を取り除いた後の出力変動量(中点電圧差)との関係を調べたものである。
図10に示すように、本実施例のほうが比較例に比べて印加磁界が大きくなっても出力変動量を小さくでき、すなわち本実施例のほうが比較例に比べてバイアス層10の着磁が強磁界となっても崩されておらず、外乱磁場耐性に優れていることがわかった。
図11は本実施形態における磁気センサSと、図8の比較例の構成による磁気センサとを用いて、Y1−Y2方向に11Oeの外乱磁界を印加した状態で、X1−X2方向に±12Oeの間で磁界を印加したときの感度が、Y1−Y2方向に磁界を印加しないでX1−X2方向に±12Oeの間で磁界を印加したときの感度に対してどの程度、変化したのかを調べた。なお、図11に示す「Positive」とは例えば、Y2方向に向けて外乱磁界を作用させたとき、「Negative」とはY1方向に向けて外乱磁界を生じさせたときを意味する。
図11の縦軸である「オフセット磁界感度変化」は、
オフセット磁界感度変化=[(感度(Y1−Y2方向に11Oe印加)/感度(Y1−Y2方向への印加磁界なし))−1]×100(%)で求めた。
オフセット磁界感度変化=[(感度(Y1−Y2方向に11Oe印加)/感度(Y1−Y2方向への印加磁界なし))−1]×100(%)で求めた。
オフセット磁界感度変化が絶対値でゼロに近いほど、Y1−Y2方向への外乱磁界が印加された状態であっても感度ずれが小さくなり優れた検出精度を得ることができる。
図11に示すように、オフセット磁界感度変化(絶対値)は、本実施例のほうが比較例よりも小さくなった。本実施形態は外乱磁場耐性に優れ、軟磁性体12のいわゆるシールド効果によって、素子部9やバイアス層10に漏れ出る外乱磁界を極力、弱めることができるが、図8の比較例では、本実施形態に比べて軟磁性体12のシールド効果が弱いために、外乱磁界が素子部やバイアス層に影響を与えてオフセット磁界感度変化(絶対値)が大きくなると考えられる。
本実施形態では、図2にも示すように、第1素子部9A及び第2素子部9Bの固定磁性層61の固定磁化方向(P1;感度軸方向)は同じであるが、バイアス磁界B1,B2の方向が逆であり、第1素子部9Aのフリー磁性層63の磁化方向と、第2素子部9Bのフリー磁性層63の磁化方向とは反対方向になっている。このため外部磁界の作用により各素子部9の感度が変化したとき、第1素子部9Aの感度のシフト方向と、第2素子部9Bの感度のシフト方向とが逆方向になり、第1素子部9A及び第2素子部9Bを有する磁気抵抗効果素子全体としての感度のばらつきを小さくできる。このため本実施形態では、出力特性のリニアリティを向上させることができる。
本実施形態では、図2,図3,図4に示すように、全ての磁気抵抗効果素子1〜4の素子部9及びバイアス層10を、夫々、一度に形成できる。それは全ての磁気抵抗効果素子1〜4の素子部の感度軸方向P1を全て同じ方向にでき、且つバイアス層10の着磁方向を全て同じ方向にできるからである。したがって本実施形態では第1磁気抵抗効果素子1、第2磁気抵抗効果素子2、第3磁気抵抗効果素子3及び第4磁気抵抗効果素子4を一回の成膜で形成することが可能である。
本実施形態では図7(a)(b)に示すように、外部磁界H1が軟磁性体12内に進入すると軟磁性体12内び軟磁性体12,12間でジグザグに通る磁路M1,M2を形成でき、素子部9の位置で磁界の方向を変換しながら、素子全体に万遍なく変換磁界を供給することができる。
なお図1に示す磁気センサSの構造は、X1−X2方向の外部磁界を検出するものであるが、これを水平方向に90度回転させれば、Y1−Y2方向の外部磁界を検出するセンサ構造にでき、よって本実施形態では、図1に示したセンサ構造と、90度回転させたセンサ構造とを備えることで、X,Y方向の磁界検出が可能な磁気センサSにできる。
軟磁性体12の形状は図2等に示すものに限定されない。例えば軟磁性体12の接続部12cは傾斜しているが、Y1−Y2方向に平行に延びていてもよい。ただし接続部12cを斜めに形成したほうが、素子部9を介した軟磁性体12,12間にて変換磁界を適切に発生させやすく、素子部9やバイアス層10に悪影響を及ぼしにくい。また、図7(c)に示すように、隣り合う素子連設体17に設けられた一方の軟磁性体12の接続部12cの延長線上に他方の軟磁性体12の接続部12cを位置させることで、外乱磁界H8に対するシールド効果を高めることができる。
あるいは図12に示すように軟磁性体40を構成してもよい。図12は、磁気センサにおいて図3と同様の領域を示したものである。なお図12に示す各磁気抵抗効果素子1〜4は、図3に示す各磁気抵抗効果素子1〜4と軟磁性体の形態が異なるだけで他は全て同じである。
図12,図13に示すように、軟磁性体40は、素子部9のY1側に位置するY1側端部40aと、素子部9のY2側に位置するY2側端部40bと、Y1側端部40aとY2側端部40b間を繋ぐ接続部40cとを有して構成される。
図13に示すように、素子部9のY1−Y2方向の両側に配置された一方の軟磁性体40AのY1側端部40aと、他方の軟磁性体40BのY2側端部40bの各先端40a1,40b1は、夫々、平面視にて素子部9の方向に折り曲げられている。
そして図13に示すように、一方の軟磁性体40Aの先端40a1と、他方の軟磁性体40Bの先端40b1とが間隔T2を空けてY1−Y2方向にて対向している。
また図13に示すように、各軟磁性体40A,40Bの先端40a1,40b1と素子部9との間には平面視にて間隔T1が設けられている。
図13に示すように、素子部9と各軟磁性体40A,40Bとの間に間隔T1を設けることで、素子部9に作用する外部磁界H4を弱めることができる一方、軟磁性体40から素子部9への磁束の流入を集中させることができ(効率よい磁束流入を促し)、出力の向上を図ることが出来る。
図7の構成であると、外部磁界のルートは素子部9を通る外部磁界H2,H3以外にも漏洩しやすく、例えば図7(a)に示す、隣り合う素子連設体17,17の軟磁性体17間で外部磁界が漏れやすく、出力が低下しやすい。
これに対して図12,図13の軟磁性体40に示すように先端40a1,40b1を素子部9の方向に折り曲げた形状とすることで、隣り合う素子連設体17,17の軟磁性体40間等での漏洩が少なくなり、素子部9への磁束流入の効率を高めることができるため出力を高めることができる。
図14は、図2〜図4,図7に示す形態の磁気センサ(実施例1)と、図12,図13に示す形態の磁気センサ(実施例2)とを用い、軟磁性体間の間隔(ギャップ)T2(図7(a)、図13参照)と感度(mV/Oe)との関係を示すものである。ここで示す「感度」は出力値を、供給した外部磁界H1の強さで割った値である。
図14に示すように、実施例1及び実施例2ともに軟磁性体間の間隔T2を大きくすることで感度は低下するが、実施例2のほうが実施例1よりも高い感度を得ることができた。
また図12に示すように、隣り合う素子連設体17,17の一方の軟磁性体40Cと他方の軟磁性体40Dとの間で外乱磁界に対するシールド効果を高めるために、軟磁性体40CのY1側端部40aの先端40a1と、他方の軟磁性体40DのY2側端部40bの先端40b1とを接近させている。また軟磁性体40CのY1側端部40aの先端40a1と、他方の軟磁性体40DのY2側端部40bの先端40b1とで対向する位置にX1−X2方向及びY1−Y2方向に対する傾斜面41を設けて、外乱磁界が軟磁性体40C,40D間で通過しやすいようにしている。
B1、B2 バイアス磁界
H1、H2、H3、H5、H6 外部磁界
H8 外乱磁界
M1、M2、M3 磁路
S 磁気センサ
1〜4 磁気抵抗効果素子
9、9A、9B 素子部
10、10A、10B バイアス層
12、40 軟磁性体
12c、40c 接続部
40a1,40b1 先端
17 素子連設体
20 傾斜面
61 固定磁性層
63 フリー磁性層
H1、H2、H3、H5、H6 外部磁界
H8 外乱磁界
M1、M2、M3 磁路
S 磁気センサ
1〜4 磁気抵抗効果素子
9、9A、9B 素子部
10、10A、10B バイアス層
12、40 軟磁性体
12c、40c 接続部
40a1,40b1 先端
17 素子連設体
20 傾斜面
61 固定磁性層
63 フリー磁性層
Claims (14)
- 磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する複数の素子部と、
各素子部の第1水平方向の両側に配置されたバイアス層と、
各素子部の前記第1水平方向と直交する第2水平方向の両側に配置され、各素子部及び各バイアス層と非接触の軟磁性体と、を有し、
各素子部の感度軸方向は前記第2水平方向であり、
各バイアス層の着磁方向は前記第2水平方向であり、各バイアス層から各素子部に第1水平方向へのバイアス磁界が供給されるように、各バイアス層が構成されており、
各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体は、前記第1水平方向からの外部磁界が作用したときに、前記外部磁界を前記第1水平方向とは異なる水平方向に変換して前記素子部に供給できるように各軟磁性体が構成されており、
複数の前記素子部は、前記第1水平方向に間隔を空けて配置され、前記第1水平方向にて隣り合う各素子部に接続された前記バイアス層間が導電層にて接続されて素子連設体を構成しており、
複数の前記素子連設体が、前記第2水平方向に間隔を空けて配置され、各素子連設体の端部同士が前記導電層により接続されてミアンダ形状にされており、
各素子部と、各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体との間には平面視にて所定の間隔T1が設けられているとともに、各軟磁性体間の距離が最も短くなる縁部間を直線状に結んだ仮想線上に前記バイアス層が平面視にて重なっておらず、且つ前記仮想線が前記バイアス層間に位置する前記素子部上を通り、
前記第2水平方向にて隣り合う前記素子連設体の各軟磁性体の間に前記バイアス層が存在しないことを特徴とする磁気センサ。 - 前記軟磁性体は、各素子連設体内にて隣り合う一方の前記素子部に対し第2水平方向のY1側に配置されるY1側端部と、他方の前記素子部に対しY1と反対側のY2側に配置されるY2側端部と、前記Y1側端部と前記Y2側端部間の繋ぐ接続部とを有して構成される請求項1記載の磁気センサ。
- 前記接続部は、前記第1水平方向及び前記第2水平方向の両方向に対して斜め方向に配置される請求項2記載の磁気センサ。
- 隣り合う前記素子連設体に設けられた前記軟磁性体間に前記第2水平方向からの外乱磁界に対する磁路が形成可能なように、各軟磁性体が構成されている請求項2又は3に記載の磁気センサ。
- 隣り合う前記素子連設体に設けられた一方の前記軟磁性体の前記接続部の延長線上に他方の前記軟磁性体の前記接続部が位置している請求項4記載の磁気センサ。
- 各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された一方の前記軟磁性体の前記Y1側端部、及び他方の前記軟磁性体の前記Y2側端部の各先端は、夫々、平面視にて前記素子部の方向に折り曲げられて、前記一方の軟磁性体の先端と、前記他方の軟磁性体の先端とが前記第2水平方向にて間隔T2を空けて対向している請求項2ないし4のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記素子部、前記バイアス層及び前記軟磁性体の配置は各素子連設体の間で同じである請求項1ないし6のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 各素子連設体にて前記第1水平方向に隣り合う第1素子部に作用する第1バイアス磁界と、第2素子部に作用する第2バイアス磁界とが逆方向となるように、前記第1素子部の前記第1水平方向の両側に配置された前記バイアス層の構成と、前記第2素子部の前記第1水平方向の両側に配置された前記バイアス層の構成とが異なっている請求項1ないし7のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 磁気抵抗効果素子の形成領域は前記第1水平方向及び前記第2水平方向により4つの領域に区切られて各領域に、前記素子部、前記バイアス層及び前記軟磁性体を有しブリッジ回路を構成する第1磁気抵抗効果素子、第2磁気抵抗効果素子、第3磁気抵抗効果素子及び第4磁気抵抗効果素子が形成されており、
前記第1磁気抵抗効果素子と前記第4磁気抵抗効果素子は前記第1水平方向からの外部磁界に対して同じ電気抵抗変化を示し、
前記第2磁気抵抗効果素子と前記第3磁気抵抗効果素子は、第1水平方向からの外部磁界に対して同じ電気抵抗変化を示すが、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子とは異なる電気抵抗変化を示し、
各磁気抵抗効果素子における各素子部及び各バイアス層の構成は同じであり、
前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子における各軟磁性体の構成は共に同じであり、
前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第3磁気抵抗効果素子における各軟磁性体の構成は共に同じであるが、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子に対する各素子部への磁界変換方向と逆方向となるように、前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子とは異なっている請求項1ないし8のいずれか1項に記載の磁気センサ。 - 前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子を構成する前記軟磁性体と、前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第3磁気抵抗効果素子を構成する前記軟磁性体とは、前記第2水平方向を対称軸として線対称形状で形成される請求項9記載の磁気センサ。
- 磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する複数の素子部と、
各素子部の第1水平方向の両側に配置されたバイアス層と、
各素子部の前記第1水平方向と直交する第2水平方向の両側に配置され、各素子部及び各バイアス層と非接触の軟磁性体と、を有し、
各素子部の感度軸方向は前記第2水平方向であり、
各バイアス層の着磁方向は前記第2水平方向であり、各バイアス層から各素子部に第1水平方向へのバイアス磁界が供給されるように、各バイアス層が配置されており、
各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された各軟磁性体は、前記第1水平方向からの外部磁界が作用したときに、前記外部磁界を前記第1水平方向とは異なる水平方向に変換して前記素子部に供給できるように各軟磁性体が配置されており、
複数の前記素子部は、前記第1水平方向に間隔を空けて配置され、前記第1水平方向にて隣り合う各素子部に配置された前記バイアス層間が導電層にて接続されて素子連設体を構成しており、
複数の前記素子連設体が、前記第2水平方向に間隔を空けて配置され、各素子連設体の端部同士が前記導電層により接続されてミアンダ形状にされており、
前記軟磁性体は、各素子連設体内にて隣り合う一方の前記素子部に対し第2水平方向のY1側に配置されるY1側端部と、他方の前記素子部に対しY1と反対側のY2側に配置されるY2側端部と、前記Y1側端部と前記Y2側端部間の繋ぐ接続部とを有して構成され、
隣り合う前記素子連設体に設けられた前記軟磁性体間に前記第2水平方向からの外乱磁界に対する磁路が形成可能なように、各軟磁性体が構成されていることを特徴とする磁気センサ。 - 前記接続部は、前記第1水平方向及び前記第2水平方向の両方向に対して斜め方向に配置される請求項11記載の磁気センサ。
- 隣り合う前記素子連設体に設けられた一方の前記軟磁性体の前記接続部の延長線上に他方の前記軟磁性体の前記接続部が位置している請求項11又は12に記載の磁気センサ。
- 各素子部の前記第2水平方向の両側に配置された一方の前記軟磁性体の前記Y1側端部、及び他方の前記軟磁性体の前記Y2側端部の各先端は、夫々、平面視にて前記素子部の方向に折り曲げられて、前記一方の軟磁性体の先端と、前記他方の軟磁性体の先端とが前記第2水平方向にて間隔T2を空けて対向している請求項11又は12に記載の磁気センサ。
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