JP5809478B2 - 磁気センサ - Google Patents
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Description
従来では、上記の外乱感度を、オフセット量の寸法管理により制御してきた。
基板上に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磁気抵抗効果素子と、外部からの垂直方向への垂直磁界成分を前記垂直方向と直交する水平方向への水平磁界成分に変換し、前記水平磁界成分を前記磁気抵抗効果素子に与える前記磁気抵抗効果素子と非接触の軟磁性体と、を有し、
平面視にて前記水平方向に平行な水平面内で直交する2方向を、X1−X2方向とY1−Y2方向としたとき、
前記磁気抵抗効果素子は、平面視にて、前記軟磁性体のY1側部側に位置し、感度軸方向がY2方向で、Y1方向からの水平磁界成分を受ける第1の磁気抵抗効果素子と、前記軟磁性体のY2側部側に位置し、感度軸方向はY1方向で、Y2方向からの水平磁界成分を受ける第2の磁気抵抗効果素子と、前記軟磁性体のY2側部側に位置し、感度軸方向がY2方向で、Y2方向からの水平磁界成分を受ける第3磁気抵抗効果素子と、前記軟磁性体のY1側部側に位置し、感度軸方向がY1方向で、Y1方向からの水平磁界成分を受ける第4磁気抵抗効果素子と、を備え、
前記第1磁気抵抗効果素子と前記第2磁気抵抗効果素子とが直列に接続されたA素子群が構成され、前記第3磁気抵抗効果素子と前記第4磁気抵抗効果素子とが直列に接続されたB素子群が構成され、
前記A素子群と前記B素子群とが入力端子とグランド端子の間で直列接続されるとともに、前記A素子群と前記B素子群の間に出力端子が設けられることを特徴とするものである。
前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記水平磁界成分により磁化方向が変動するフリー磁性層とが非磁性層を介して積層された同じ第2積層部を備え、
前記第1積層部と前記第2積層部を構成する前記固定磁性層の構成が異なり、前記第1積層部を構成する前記固定磁性層の磁気抵抗効果に関与する固定磁化方向は、Y2方向であり、前記第2積層部を構成する前記固定磁性層の磁気抵抗効果に関与する固定磁化方向は、Y1方向であることが好ましい。
前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記水平磁界成分により磁化方向が変動するフリー磁性層とが非磁性層を介して積層された同じ第2積層部を備え、
前記第1積層部と前記第2積層部を構成する前記固定磁性層は、同じ積層構造のセルフピン止め型であり、前記第1積層部を構成する前記固定磁性層の磁気抵抗効果に関与する固定磁化方向は、Y2方向であり、前記第2積層部を構成する前記固定磁性層の磁気抵抗効果に関与する固定磁化方向は、Y1方向である構成であってもよい。
各軟磁性体のY1側部側及びY2側部側の夫々に、前記第1磁気抵抗効果素子、前記第2磁気抵抗効果素子、前記第3磁気抵抗効果素子あるいは前記第4磁気抵抗効果素子が配置されていることが好ましい。
図4(a)に示すように、第1積層部10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。第1積層部10を構成する各層は、例えばスパッタにて成膜される。
H2、H3 水平磁界成分
P1、P2 感度軸方向
S1〜S4 磁気抵抗効果素子
1 Z軸磁気センサ
3 軟磁性体
3a Y1側部
3b Y2側部
10 第1積層部
11、13 バイアス層
12 第2積層部
15 A素子群
16 B素子群
61、66 固定磁性層
61a、61b、66a、66b、66c 磁性層
62 非磁性層
63 フリー磁性層
65 反強磁性層
Claims (11)
- 基板上に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磁気抵抗効果素子と、外部からの垂直方向への垂直磁界成分を前記垂直方向と直交する水平方向への水平磁界成分に変換し、前記水平磁界成分を前記磁気抵抗効果素子に与える前記磁気抵抗効果素子と非接触の軟磁性体と、を有し、
平面視にて前記水平方向に平行な水平面内で直交する2方向を、X1−X2方向とY1−Y2方向としたとき、
前記磁気抵抗効果素子は、平面視にて、前記軟磁性体のY1側部側に位置し、感度軸方向がY2方向で、Y1方向からの水平磁界成分を受ける第1の磁気抵抗効果素子と、前記軟磁性体のY2側部側に位置し、感度軸方向はY1方向で、Y2方向からの水平磁界成分を受ける第2の磁気抵抗効果素子と、前記軟磁性体のY2側部側に位置し、感度軸方向がY2方向で、Y2方向からの水平磁界成分を受ける第3磁気抵抗効果素子と、前記軟磁性体のY1側部側に位置し、感度軸方向がY1方向で、Y1方向からの水平磁界成分を受ける第4磁気抵抗効果素子と、を備え、
前記第1磁気抵抗効果素子と前記第2磁気抵抗効果素子とが直列に接続されたA素子群が構成され、前記第3磁気抵抗効果素子と前記第4磁気抵抗効果素子とが直列に接続されたB素子群が構成され、
前記A素子群と前記B素子群とが入力端子とグランド端子の間で直列接続されるとともに、前記A素子群と前記B素子群の間に出力端子が設けられることを特徴とする磁気センサ。 - 前記第1磁気抵抗効果素子及び前記第3磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記水平磁界成分により磁化方向が変動するフリー磁性層とが非磁性層を介して積層された同じ第1積層部を備え、
前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記水平磁界成分により磁化方向が変動するフリー磁性層とが非磁性層を介して積層された同じ第2積層部を備え、
前記第1積層部と前記第2積層部を構成する前記固定磁性層の構成が異なり、前記第1積層部を構成する前記固定磁性層の磁気抵抗効果に関与する固定磁化方向は、Y2方向であり、前記第2積層部を構成する前記固定磁性層の磁気抵抗効果に関与する固定磁化方向は、Y1方向である請求項1記載の磁気センサ。 - 前記固定磁性層は、複数の磁性層と、各磁性層間に介在する非磁性中間層との積層構造を備え、前記第1積層部を構成する前記固定磁性層と、前記第2積層部を構成する前記固定磁性層とでは前記磁性層の数が一方では奇数で他方では偶数となっている請求項2記載の磁気センサ。
- 前記固定磁性層は反強磁性層との間で生じる交換結合磁界により磁化方向が固定される請求項3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3磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記水平磁界成分により磁化方向が変動するフリー磁性層とが非磁性層を介して積層された同じ第1積層部を備え、
前記第2磁気抵抗効果素子及び前記第4磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記水平磁界成分により磁化方向が変動するフリー磁性層とが非磁性層を介して積層された同じ第2積層部を備え、
前記第1積層部と前記第2積層部を構成する前記固定磁性層は、同じ積層構造のセルフピン止め型であり、前記第1積層部を構成する前記固定磁性層の磁気抵抗効果に関与する固定磁化方向は、Y2方向であり、前記第2積層部を構成する前記固定磁性層の磁気抵抗効果に関与する固定磁化方向は、Y1方向である請求項1記載の磁気センサ。 - 前記第1積層部及び前記第2積層部のX1−X2方向の両側にバイアス層が設けられ、前記フリー磁性層の磁化は無磁場状態で略X1−X2方向に向けられている請求項2ないし5のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記第1積層部、及び前記第2積層部は、夫々、X1−X2方向に前記バイアス層を介して複数、連設されている請求項6記載の磁気センサ。
- 複数の前記軟磁性体は、夫々、X1−X2方向に延出して形成されるとともに、各軟磁性体は、Y1−Y2方向に間隔を空けて並設されており、
各軟磁性体のY1側部側及びY2側部側の夫々に、前記第1磁気抵抗効果素子、前記第2磁気抵抗効果素子、前記第3磁気抵抗効果素子あるいは前記第4磁気抵抗効果素子が配置されている請求項1ないし7のいずれか1項に記載の磁気センサ。 - 前記A素子群と前記B素子群とが二組、設けられ、ブリッジ回路が構成されている請求項1ないし8のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 各磁気抵抗効果素子は、前記軟磁性体の下面端部の近傍に配置されている請求項1ないし9のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記基板上に各磁気抵抗効果素子が形成され、各磁気抵抗効果素子および前記基板の各磁気抵抗効果素子に覆われていない部分の上に絶縁層が形成され、前記絶縁層上に前記軟磁性体が形成されている請求項1ないし10のいずれか1項に記載の磁気センサ。
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