JP6126348B2 - Magnetic sensor and magnetic detection method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、磁気センサ及びその磁気検出方法に関し、より詳細には、磁気抵抗素子を備え、消費電流の増大を招くことなく同一基板上でXとYとZ軸方向の磁場を検知できる磁気センサ及びその磁気検出方法に関する。 The present invention relates to a magnetic sensor and a magnetic detection method thereof, and more particularly, a magnetic sensor that includes a magnetoresistive element and can detect magnetic fields in the X, Y, and Z axis directions on the same substrate without causing an increase in current consumption. And a magnetic detection method thereof.
一般的に磁気の有無を検出する巨大磁気抵抗(Giant Magnet Resistance;GMR)素子は広く知られている。磁場をかけると電気抵抗率が増加する現象を磁気抵抗効果というが、一般の物質では変化率は数%であるが、このGMR素子では数10%に達することから、ハードディスクのヘッドに広く用いられている。
図1は、従来のGMR素子の動作原理を説明するための斜視図で、図2は、図1の部分断面図である。図中符号1は反強磁性層、2はピンド層(固定層)、3はCu層(スペーサ層)、4はフリー層(自由回転層)を示している。磁性材料の磁化の向きで電子のスピン散乱が変わり抵抗が変化する。つまり、ΔR=(RAP−RP)RP(RAP;上下の磁化の向きが反平行のとき、RP;上下の磁化の向きが反平行のとき)で表される。
固定層2の磁気モーメントは、反強磁性層1との磁気結合により方向が固定されている。漏れ磁場により磁化自由回転層4の磁気モーメントの方向が変化すると、Cu層3を流れる電流が変化し、漏れ磁場の変化が読み取れる。
In general, giant magnetoresistive (GMR) elements that detect the presence or absence of magnetism are widely known. The phenomenon in which the electrical resistivity increases when a magnetic field is applied is called the magnetoresistive effect. Although the rate of change is several percent for general substances, this GMR element reaches several tens percent, so it is widely used for hard disk heads. ing.
FIG. 1 is a perspective view for explaining the operation principle of a conventional GMR element, and FIG. 2 is a partial sectional view of FIG. In the figure, reference numeral 1 is an antiferromagnetic layer, 2 is a pinned layer (fixed layer), 3 is a Cu layer (spacer layer), and 4 is a free layer (free rotation layer). Depending on the magnetization direction of the magnetic material, the electron spin scattering changes and the resistance changes. That is, ΔR = (R AP −R P ) R P (R AP ; when the upper and lower magnetization directions are antiparallel, R P ; when the upper and lower magnetization directions are antiparallel).
The direction of the magnetic moment of the
図3は、従来のGMR素子の積層構造を説明するための構成図で、図中符号11は絶縁膜、12はフリー層(自由回転層)、13は導電層、14はピンド層(固定層)、15は反強磁性層、16は絶縁膜から構成され、フリー層(自由回転層)12は自由に磁化の向きが回転する層で、NiFe又はCoFe/NiFeから構成され、導電層13は電流を流し、スピン散乱が起きる層で、Cuから構成され、ピンド層(固定層)14は磁化の向きが一定方向に固定された層で、CoFe又はCoFe/Ru/CoFeから構成され、反強磁性層15はピンド層14の磁化の向きを固定するための層で、PtMn又はIrMnから構成され、絶縁膜11,16はTaやCr、NiFeCr、AlOから構成されている。またピンド層は反強磁性層を用いずにセルフバイアス構造を用いても良い。
FIG. 3 is a configuration diagram for explaining a laminated structure of a conventional GMR element. In the figure,
例えば、特許文献1に記載のものは、GMR素子を用いた磁気記録システムに関するもので、自由強磁性体層の静磁気結合が最小となるよう改良された固定強磁性体層を有するスピン・バルブ磁気抵抗(MR)センサで、その図4には、自由強磁性体層と固定強磁性体層とを有する積層構造が記載されている。 For example, the one described in Patent Document 1 relates to a magnetic recording system using a GMR element, and a spin valve having a fixed ferromagnetic layer improved so that the magnetostatic coupling of the free ferromagnetic layer is minimized. A magnetoresistive (MR) sensor, FIG. 4 shows a laminated structure having a free ferromagnetic layer and a fixed ferromagnetic layer.
また、3次元の磁場ベクトルを検知する地磁気センサとして、ホール素子を用いた磁気センサが提案されている。この種のホール素子は、素子面に垂直な方向の磁場を検出でき、素子を平面に配置した場合はZ方向の磁場を検出することができる。例えば、特許文献2では、円形の磁気収束板の下部に対称中心に対し、上下、左右に十字形状のホール素子が配置されており、水平方向の磁場が磁気収束板の端でZ軸方向に変換されることを利用して、ホール素子の感磁方向であるZ方向だけでなく、水平方向の磁場を検出することで同一基板上におけるX、Y、Z軸方向の磁場を検知できることが示されている。
A magnetic sensor using a Hall element has been proposed as a geomagnetic sensor for detecting a three-dimensional magnetic field vector. This type of Hall element can detect a magnetic field in a direction perpendicular to the element surface, and can detect a magnetic field in the Z direction when the elements are arranged on a plane. For example, in
また、例えば、特許文献3に記載のものは、単一の基板上に3次元方向に交差するように配置された磁気抵抗効果素子を有する磁気センサに関するもので、ピンド層とフリー層とを含んでなる磁気抵抗素子を用いた磁気センサであって、特に、磁気センサの表面に垂直な方向の磁場を測定する高感度の磁気センサが記載されており、水平方向の磁場を検出する磁気抵抗素子を用いて、斜め斜面上に形成することで、本来検知出来ない垂直方向に掛かるZ磁場をベクトル分解することで、同一基板でX、Y、Zの磁場を検知出来ることが提案されている。
Further, for example, the one described in
また、例えば、特許文献4に記載のものは、方位検出に関して高い感度を有し、小型で量産性にも優れた3軸磁気センサに関するもので、基板表面に平行で互いに直交するように設定した2軸(X、Y軸)方向で地磁気成分を検知する2軸磁気センサ部と、2軸磁気センサ部上に配置され前記2軸を含む面に対して垂直方向(Z軸)の磁界を集める磁性部材とを備えており、磁気抵抗素子上にコイルを形成し、コイルに電流を流して発生する磁場で磁化の向きを制御させたまま4回対称の磁性部体で、磁場方向変換させて、同一基板でX、Y、Zの磁場を検知出来ることが提案されている。
Further, for example, the one described in
また、例えば、特許文献5に記載のものは、磁界の方向の影響を受けることが少なく磁界の大きさを精度よく検出できる巨大磁気抵抗素子に関するもので、このGMR素子は、GMRチップ上に対して一本の折れ線状をなすパターンにて形成され、そのGMRチップは基板に実装されている。 Further, for example, the device described in Patent Document 5 relates to a giant magnetoresistive element that is less affected by the direction of the magnetic field and can accurately detect the magnitude of the magnetic field. The GMR chip is mounted on a substrate.
しかしながら、特許文献1に記載のものは、自由強磁性体層と固定強磁性体層とを有する積層構造を備えたGMR素子が開示されているものの、本発明の磁気センサのような磁気抵抗素子と磁気収束板とを組み合わせた配置パターンについては何ら開示されていない。
また、特許文献2に記載のセンサでは、ホール素子の感度が低いため、地磁気を精度良く検知するために後段での増幅信号処理が必要となり、消費電流の増大を招くことが考えられる。
However, although the GMR element provided with the laminated structure which has a free ferromagnetic material layer and a fixed ferromagnetic material layer is disclosed in the patent document 1, a magnetoresistive element like the magnetic sensor of this invention is disclosed. There is no disclosure of an arrangement pattern in which the magnetic converging plate and the magnetic converging plate are combined.
Further, in the sensor described in
また、特許文献3及び4の磁気センサは、磁気抵抗素子を用いているためホール素子よりも感度が高いため、後段での複雑な信号処理をする必要はないが、基板を斜めに形成したり、コイルを形成するなど量産性が課題となり、かつ特許文献4ではコイルによる消費電流の増大が懸念させる。
また、特許文献5に記載のGMR素子は、GMRチップ上に対して一本の折れ線状をなすパターンにて形成されたものが開示されているものの、本発明の磁気センサのような磁気抵抗素子と磁気収束板とを組み合わせた配置パターンについては何ら開示されていなく、しかも、スピン・バルブ構造を有していないため、磁場の極性を判別出来ず、磁気センサとしては使い辛いという問題がある。
In addition, since the magnetic sensors of
In addition, although the GMR element described in Patent Document 5 is disclosed as being formed in a single polygonal pattern on the GMR chip, the magnetoresistive element such as the magnetic sensor of the present invention is disclosed. There is no disclosure of an arrangement pattern that combines a magnetic converging plate and a magnetic converging plate. Further, since it does not have a spin valve structure, the polarity of the magnetic field cannot be determined, and there is a problem that it is difficult to use as a magnetic sensor.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気抵抗素子を備え、消費電流の増大を招くことなく同一基板上でXとYとZ軸方向の磁場を検知できる磁気センサ及びその磁気検出方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a magnetoresistive element and magnetic fields in the X, Y, and Z axis directions on the same substrate without causing an increase in current consumption. It is an object of the present invention to provide a magnetic sensor and a magnetic detection method thereof.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、基板平面に対して平行な任意の軸方向の磁場を検知できるようにした磁気センサにおいて、前記基板上に四角形状の感磁材(201a)と、該感磁部と長さの異なる四角形状の磁気収束材(201b)とを有し、基板に対して平行かつ、前記感磁材の長手方向の中点を通る中線(Ma)と前記磁気収束材の長手方向の中線(Mb)とが、互いに交わらないように水平に配置された第1の磁気検知部(201)と、該第1の磁気検知部と構成が同一である第2の磁気検知部(202)とを備え、前記第1の磁気検知部の感磁材と、前記第2の磁気検知部の感磁材との両方が、前記第1の磁気検知部の磁気収束材と前記第2の磁気検知部の磁気収束材とに挟まれるように点対称の位置関係で、かつ前記第1の磁気検知部と前記第2の磁気検知部とが互いに重ならないように配置され、前記第1の磁気検知部の感磁材と、前記第2の磁気検知部の感磁材とを電気的に直列接続する接続部(211a)とからなるつづら折り状の磁気抵抗素子を有する第1の配置パターン(211)を有し、前記第1の配置パターンと、基板平面に対し平行で、該第1の配置パターンの前記磁気収束材の長手方向に平行な線に対して、前記磁気収束材と感磁材の位置関係が対称になり、かつ互いに重ならないように離間して対向配置された前記第1の配置パターンと同じ構造を有する第3の配置パターンとからなる第1の構造を有することを特徴とする。(図20) The present invention has been made to achieve such an object, and the invention according to claim 1 is a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field in an arbitrary axial direction parallel to a substrate plane. A quadrangular magnetic material (201a) on the substrate and a quadrangular magnetic converging material (201b) having a length different from that of the magnetically sensitive portion are parallel to the substrate and formed of the magnetic material. A first magnetic detector (201) disposed horizontally so that a midline (Ma) passing through a midpoint in the longitudinal direction and a midline (Mb) in the longitudinal direction of the magnetic flux concentrator do not cross each other; A second magnetic detector (202) having the same configuration as that of the first magnetic detector, and a magnetic material of the first magnetic detector and a magnetic material of the second magnetic detector. Are sandwiched between the magnetic converging material of the first magnetic detector and the magnetic converging material of the second magnetic detector. The first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit are arranged in a point-symmetrical positional relationship so that they do not overlap each other, and the magnetic sensitive material of the first magnetic detection unit, connection portion electrically connected in series with the sensitive磁材the second magnetic detection portion of the first arrangement pattern having a zigzag of a magnetoresistive element composed of a (211a) (211) possess, the first The positional relationship between the magnetic converging material and the magnetic sensitive material is symmetric with respect to the arrangement pattern and a line parallel to the substrate plane and parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material of the first arrangement pattern; characterized in that it have a first structure comprising a third arrangement pattern having the same structure as the first arrangement pattern which is arranged opposite spaced so as not to overlap each other. (Fig. 20)
また、請求項2に記載の発明は、基板平面に対して垂直方向の磁場を検知できるようにした磁気センサにおいて、前記基板上に四角形状の感磁材(203a)と、該感磁部と長さの異なる四角形状の磁気収束材(203b)とを有し、基板に対して平行かつ、前記感磁材の長手方向の中点を通る中線(Mb)とが、互いに交わらないように水平に配置された第3の磁気検知部(203)と、該第3の磁気検知部の前記磁気収束材の長手方向に垂直な線に対して、構造が線対称の第4の磁気検知部(204)とを備え、前記第3の磁気検知部の感磁材が、前記第3の磁気検知部の磁気収束材と、前記第4の磁気検知部の磁気収束材(204b)とに挟まれるように配置され、かつ前記第3の磁気検知部と前記第4の磁気検知部とが互いに平行、かつ重ならないように配置され、前記第3の磁気検知部の感磁材と、前記第4の磁気検知部の感磁材とを電気的に直列接続する接続部(212a)とからなるつづら折り状の磁気抵抗素子を有する第2の配置パターン(212)を有し、前記第2の配置パターンと、該第2の配置パターンと同様の構造を有する第4の配置パターンとが、基板平面に対し平行で、前記第2の配置パターンの磁気収束材の長手方向側の点に対し、前記第2の配置パターンと前記第4の配置パターンとが、互いに点Moに対し、対称の位置関係でかつ互いに重ならないように離間して対向配置された第3の構造を有することを特徴とする。(図21) According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field in a direction perpendicular to a substrate plane, a quadrangular magnetic material (203a) on the substrate, and the magnetic sensor portion. A mid-line (Mb) having a rectangular magnetic flux concentrating material (203b) having different lengths and parallel to the substrate and passing through the midpoint in the longitudinal direction of the magnetosensitive material so as not to cross each other. A third magnetic detection unit (203) arranged horizontally, and a fourth magnetic detection unit whose structure is line symmetric with respect to a line perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material of the third magnetic detection unit (204), and the magnetic material of the third magnetic detector is sandwiched between the magnetic converging material of the third magnetic detector and the magnetic converging material (204b) of the fourth magnetic detector. And the third magnetic detection unit and the fourth magnetic detection unit are parallel to each other, One overlap not arranged as a sensitive磁材of the third magnetic detection unit, zigzag consisting connecting portion and (212a) for electrically connected in series between sense磁材of the fourth magnetic detection unit the have a second arrangement pattern having a magnetoresistive element (212), said second arrangement pattern, and the fourth arrangement pattern having a structure similar to the arrangement pattern of the second, to the substrate plane The second arrangement pattern and the fourth arrangement pattern are parallel to each other with respect to the point Mo with respect to the point on the longitudinal direction side of the magnetic converging material of the second arrangement pattern in parallel. characterized in that it have a third structure that is opposed spaced apart so as not to overlap each other. (Fig. 21)
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1の構造(A)と、該第1の構造(A)と同様の構造を有する第2の構造(B)とが、互いに平行でなくかつ互いに重ならないように配置されたことを特徴とする。(図23)
The invention according to
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記第1の構造(A)と、前記第2の構造(B)とが、互いに垂直な位置関係で配置されていることを特徴とする。(図25)
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記第1の構造(A)と前記第2の構造(B)、又は前記第1の構造(A)と前記第3の構造(C)、又は前記第2の構造(B)と前記第3の構造(C)、又は前記第1の構造(A)と前記第2の構造(B)と前記第3の構造(C)とが同一平面上に配置されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the first structure (A) and the second structure (B) are arranged in a vertical positional relationship with each other. It is characterized by being. (Fig. 25)
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4 , wherein the first structure (A) and the second structure (B), or the first structure ( A) and the third structure (C), or the second structure (B) and the third structure (C), or the first structure (A) and the second structure (B). The third structure (C) is arranged on the same plane.
また、請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明において、前記第1の配置パターン(211)から前記第4の配置パターン(214)において、それぞれの配置パターンにおいて、全く同じ構造の配置パターンが複数個存在して配置パターン群を構成し、該配置パターン群が、互いに平行にかつ重ならないように配置され、かつ同一の配置パターンがそれぞれ有する感磁部同士が、1つの直列接続となるように電気的に接続されていることを特徴とする。(図26) The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5 , wherein each of the arrangement patterns in the first arrangement pattern (211) to the fourth arrangement pattern (214) is the same. In the above, there are a plurality of arrangement patterns having the same structure to form an arrangement pattern group, and the arrangement pattern groups are arranged in parallel with each other so as not to overlap with each other, and the magnetosensitive parts respectively having the same arrangement pattern Are electrically connected to form one series connection. (Fig. 26)
また、請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の発明において、前記第1の配置パターン(211)から前記第4の配置パターン(214)のそれぞれの磁気収束材において、磁気収束部材(211c)が、前記配置パターンの構造中心点から遠い位置の方の前記磁気収束材の短手側でT字状に接するように配置され、前記磁気収束部材(211c)と隣接する磁気収束材との距離(A)が前記配置パターン内における2つの磁気収束材間の距離(B)よりも遠い位置関係に配置されていることを特徴とする。(図27)
また、請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の発明において、前記各配置パターン間における磁気収束材間の距離(D)が、前記各配置パターン内における2つの磁気収束材間の距離(E)よりも長いことを特徴とする。(図28)
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6 , wherein each of the magnetic flux concentrators of the first arrangement pattern (211) to the fourth arrangement pattern (214). The magnetic converging member (211c) is disposed so as to be in a T-shape on the short side of the magnetic converging material at a position far from the structural center of the arrangement pattern, and the magnetic converging member (211c) The distance (A) between adjacent magnetic flux concentrators is arranged in a positional relationship farther than the distance (B) between two magnetic flux concentrators in the arrangement pattern. (Fig. 27)
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7 , wherein the distance (D) between the magnetic converging materials between the respective arrangement patterns is two in the arrangement patterns. It is characterized by being longer than the distance (E) between the magnetic flux concentrators. (Fig. 28)
また、請求項9に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1の配置パターン(211)と、基板の平面方向に対し平行で、該第1の配置パターンが有する2つの磁気収束材(201b,202b)の内の一方の磁気収束材(202b)の構造中心点(N)を通り、前記磁気収束材(202b)の長辺に平行な直線に対して、前記第1の配置パターン(211)と対称な位置関係にある第5の配置パターン(215)において、前記感磁材(201a,202a)を電気的に接続する接続部(216a)が、前記第5の配置パターン(215)における接続部(215a)とは逆の前記感磁材(201a,202a)の端部に配置された第6の配置パターン(216)とからなる構造(D)を有することを特徴とする。(図29) According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first arrangement pattern (211) is parallel to the planar direction of the substrate, and the two arrangement patterns have the first arrangement pattern. With respect to a straight line passing through the structure center point (N) of one of the magnetic flux concentrating materials (201b, 202b) and parallel to the long side of the magnetic converging material (202b), the first In the fifth arrangement pattern (215) that is symmetrical to the arrangement pattern (211), the connecting portion (216a) that electrically connects the magnetically sensitive material (201a, 202a) has the fifth arrangement pattern (211). It has a structure (D) composed of a sixth arrangement pattern (216) arranged at the end of the magnetosensitive material (201a, 202a) opposite to the connection portion (215a) in the pattern (215). And (Fig. 29)
また、請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の発明において、前記第1の配置パターン(211)と前記第6の配置パターン(216)とが交互に繰り返し複数個配列され、前記第1の配置パターン内の感磁材同士が、電気的な1直列接続となるように接続部(211b)で接続され、前記第6の配置パターン内の感磁材同士が、電気的な1直列接続となるように接続部(216b)で接続され、前記第1の配置パターン内の磁気収束材(201b,202b)間の距離(F1)と、前記第6の配置パターン内の磁気収束材(201b,202b)間の距離(F2)とが互いに等しいことを特徴とする。(図30) The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9 , wherein the first arrangement pattern (211) and the sixth arrangement pattern (216) are alternately and repeatedly arranged, The magnetosensitive materials in the first arrangement pattern are connected by the connecting portion (211b) so as to be electrically connected in series, and the magnetosensitive materials in the sixth arrangement pattern are electrically connected to each other. Connected by the connecting portion (216b) so as to be connected in series, the distance (F1) between the magnetic flux concentrators (201b, 202b) in the first arrangement pattern, and the magnetic flux concentrator in the sixth arrangement pattern The distance (F2) between (201b, 202b) is equal to each other. (Fig. 30)
また、請求項11に記載の発明は、請求項1乃至10のいずれかに記載の発明において、前記各構造内における2つの配置パターンを構成するそれぞれの前記感磁材(201a,202a)の面積が、互いに等しいことを特徴とする。(図31)
また、請求項12に記載の発明は、請求項1乃至11のいずれかに記載の発明において、前記接続部(211a,213a)により電気的に接合されていない前記感磁材(201a,202a)の端部が、電極パッド(P1乃至P4)もしくは信号処理回路に電気的に接合されていることを特徴とする。(図32)
The invention according to
According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eleventh aspects, the magnetosensitive material (201a, 202a) that is not electrically joined by the connecting portion (211a, 213a). Is characterized in that it is electrically connected to the electrode pads (P1 to P4) or the signal processing circuit. (Fig. 32)
また、請求項13に記載の発明は、請求項1乃至12のいずれかに記載の発明において、前記単一の配置パターン(211)において、基板平面に対して平行で、該単一の配置パターンを構成する前記第1及び第2の磁気感知部(201,202)の前記感磁材(201a,202a)の長手方向の中線(La)が、前記第1及び第2の磁気感知部(201,202)の前記磁気収束材(201b,202b)の長手方向の中線(Lb)と、前記単一の配置パターン内の対称点又は対称線の間に配置されることを特徴とする。(図33)
また、請求項14に記載の発明は、請求項1乃至13のいずれかに記載の発明において、同一基板上に前記感磁材(201a乃至204a)と前記磁気収束材(201b乃至204b)が形成され、前記感磁材の底面が前記磁気収束材の底面よりも下に配置されていることを特徴とする。(図34)
The invention according to
The invention according to
また、請求項15に記載の発明は、請求項1乃至14のいずれかに記載の発明において、前記感磁材が、巨大磁気抵抗素子(GMR)又はトンネル磁気抵抗素子(TMR)であることを特徴とする。
また、請求項16に記載の発明は、請求項1乃至15のいずれかに記載の発明において、前記感磁材の短手方向の幅が、0.1〜20ミクロンであることを特徴とする。
また、請求項17に記載の発明は、請求項1乃至16のいずれかに記載の発明において、前記磁気収束材が、NiFe、NiFeB、NiFeCo、CoFeの軟磁性材料から成ることを特徴とする。
また、請求項18に記載の発明は、請求項1乃至17のいずれかに記載の発明において、前記磁気収束材の厚みが、1〜40ミクロンであることを特徴とする。
The invention according to
The invention according to
The invention according to claim 17 is the invention according to any one of claims 1 to 16 , wherein the magnetic flux concentrator is made of a soft magnetic material of NiFe, NiFeB, NiFeCo, CoFe.
The invention according to claim 18 is the invention according to any one of claims 1 to 17 , wherein the thickness of the magnetic flux concentrating material is 1 to 40 microns.
また、請求項19に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、等間隔で複数の突起状部材が形成された櫛状の一方の磁気収束板(172)と、該一方の磁気収束板に対向するように設けられ、等間隔で複数の突起状部材の突起が形成された櫛状の他方の磁気収束板(173)と、前記一方及び他方の磁気収束板の前記突起状部材に沿ってつづら折り状に配置された磁気抵抗素子(171)を備え、前記第1の配置パターンまたは第3の配置パターンにおける前記磁気抵抗素子(171)のコ字状部分の一方の外側には、前記一方の磁気収束板(172)の突起(172a)が配置されており、前記磁気抵抗素子(171)のコ字状部分の他方の外側には、前記他方の磁気収束板(173)の突起(173a)が配置されており、前記突起は前記第1の配置パターンまたは第3の配置パターンにおける磁気収束材に相当する配置パターン(G,H)を有することを特徴とする。(図17(a)) The invention according to claim 19 is the invention according to claim 1, wherein one of the comb-like magnetic converging plates (172) having a plurality of protruding members formed at equal intervals and the one magnetic converging A comb-like magnetic converging plate (173) provided so as to be opposed to the plate and formed with a plurality of protruding members at equal intervals, and the protruding members of the one and the other magnetic converging plates A magnetoresistive element (171 ) arranged in a zigzag manner along the outer side of one of the U-shaped portions of the magnetoresistive element (171 ) in the first arrangement pattern or the third arrangement pattern , one magnetic flux concentrator protrusion (172) (172a) is arranged on the other outer side of the U-shaped portion of the magneto-resistive element (171), the projection of the other magnetic flux concentrator (173) ( 173a) is arranged , The start has an arrangement pattern (G, H) corresponding to the magnetic convergence material in the first arrangement pattern or the third arrangement pattern . (Fig. 17 (a))
また、請求項20に記載の発明は、請求項19に記載の発明において、前記単一配置パターン(G,H)が、互いに線対称になっていることを特徴とする。(図17(a))
また、請求項21に記載の発明は、請求項19又は20に記載の発明において、前記磁気収束板(172,173)を取り除いた場合に、前記磁気収束板(172,173)の前記突起が、前記磁気抵抗素子よりも突出していることを特徴とする。(図17(b))
The invention described in claim 20 is characterized in that, in the invention described in claim 19 , the single arrangement patterns (G, H) are line-symmetric with each other. (Fig. 17 (a))
The invention of
また、請求項22に記載の発明は、請求項19,20又は21に記載の発明において、前記磁気抵抗素子(171)の感磁部(171a,171b)を挟む前記一方の磁気収束板(172)の第1部分(172a)と、前記他方の磁気収束板(173)の第1部分(173a)との距離(E)は、配置パターン間の磁気収束板間の距離(F)よりも狭いことを特徴とする。(図17(b))
また、請求項23に記載の発明は、請求項19乃至22のいずれかに記載の発明において、前記磁気抵抗素子(171)の感磁部(171a,171b)の接続部が、前記感磁部(171a,171b)と同じ材質ではないことを特徴とする。(図17(c))
Further, the invention according to
Further, an invention according to
また、請求項24に記載の発明は、請求項19乃至23のいずれかに記載の発明において、前記一方の磁気収束板(172)の第1部分(172a)と、前記他方の磁気収束板(173)の第1部分(173a)に、T字状の磁気収束部材(172c,173c)を設けるとともに、前記磁気収束部材(172c,173c)と隣接する前記磁気収束材との距離(A)が配置パターン内における2つの磁気収束材間の距離(B)よりも遠い位置関係に配置されていることを特徴とする。(図17(d))
また、請求項25に記載の発明は、請求項19乃至24のいずれかに記載の発明において、前記単一配置パターン(G,H)が、X軸方向に位置ずれして配置されていることを特徴とする。(図17(e))
The invention according to claim 24 is the invention according to any one of claims 19 to 23 , wherein the first portion (172a) of the one magnetic flux concentrating plate (172) and the other magnetic converging plate ( 173) is provided with a T-shaped magnetic focusing member (172c, 173c) in the first portion (173a), and the distance (A) between the magnetic focusing member (172c, 173c) and the adjacent magnetic focusing material is It is characterized by being arranged in a positional relationship farther than the distance (B) between the two magnetic flux concentrating materials in the arrangement pattern. (Fig. 17 (d))
The invention according to claim 25 is the invention according to any one of claims 19 to 24 , wherein the single arrangement pattern (G, H) is arranged so as to be displaced in the X-axis direction. It is characterized by. (Fig. 17 (e))
また、請求項26に記載の発明は、請求項19乃至25のいずれかに記載の発明において、前記一方の磁気収束板(172)の第1部分(172a)と前記感磁部(171a)及び前記他方の磁気収束板(173)の第1部分(173a)と前記感磁部(171b)とが接触することなく、前記一方の磁気収束板(172)の第1部分(172a)と前記他方の磁気収束板(173)の第1部分(173a)とを、前記感磁部(171a,171b)と等距離に配置されていることを特徴とする。(図18(a)) According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the invention according to any of the nineteenth to twenty-fifth aspects, the first portion (172a) of the one magnetic focusing plate (172) and the magnetically sensitive portion (171a) and The first part (172a) of the one magnetic focusing plate (172) and the other part without contacting the first part (173a) of the other magnetic focusing plate (173) and the magnetic sensing part (171b). The first portion (173a) of the magnetic flux concentrating plate (173) is arranged at an equal distance from the magnetic sensitive portions (171a, 171b). (FIG. 18 (a))
また、請求項27に記載の発明は、請求項19乃至26のいずれかに記載の発明において、前記感磁部(171a,171b)が、断面において、前記一方の磁気収束板(172)の第1部分(172a)と前記他方の磁気収束板(173)の第1部分(173a)の下側に配置され、かつ前記磁気収束板の中線を越えていないことを特徴とする。(図18(b))
また、請求項28に記載の発明は、請求項19乃至27のいずれかに記載の発明において、前記磁気収束板(172,173)に繋がっていない前記第1部分(172a,173a)の先端形状が、長方形であることを特徴とする。(図18(c))
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the invention according to any of the nineteenth to twenty-sixth aspects, the magnetically sensitive portion (171a, 171b) is a cross-section of the one magnetic flux concentrating plate (172). One portion (172a) and the first portion (173a) of the other magnetic converging plate (173) are disposed below and do not exceed the middle line of the magnetic converging plate. (FIG. 18 (b))
The invention according to claim 28 is the tip shape of the first portion (172a, 173a) not connected to the magnetic flux concentrating plate (172, 173) in the invention according to any one of claims 19 to 27. Is a rectangle. (FIG. 18 (c))
また、請求項29に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、等間隔で複数の突起状部材が形成された櫛状の一方の磁気収束板(172)と、該一方の磁気収束板に対向するように設けられ、等間隔で複数の突起状部材の突起が形成された櫛状の他方の磁気収束板(173)と、前記一方及び他方の磁気収束板の前記突起状部材に沿ってつづら折り状に配置された磁気抵抗素子を備え、前記第2の配置パターンまたは第4の配置パターンにおける前記磁気抵抗素子(171)のコ字状部分の一方の内側には、前記他方の磁気収束板(173)の突起(173a)が接しており、前記磁気抵抗素子(171)のコ字状部分の他方の外側には、前記一方の磁気収束板(172)の突起(172a)が接しており、前記突起は前記第2の配置パターンまたは第4の配置パターンにおける磁気収束材に相当する配置パターン(I,J)を有することを特徴とする。(図19(a))
The invention according to claim 29 is the invention according to
また、請求項30に記載の発明は、請求項29に記載の発明において、前記単一配置パターン(I,J)が、互いに点対称になっていることを特徴とする。(図19(a))
また、請求項31に記載の発明は、請求項29又は30に記載の発明において、前記単一配置パターンの前記磁気収束板間の距離(E)が、隣接する同一の単一配置パターン間の距離(F)よりも狭いことを特徴とする。(図19(b))
The invention according to claim 30 is the invention according to claim 29 , wherein the single arrangement patterns (I, J) are point-symmetric with each other. (FIG. 19 (a))
The invention according to
また、請求項32に記載の発明は、請求項29,30又は31に記載の発明において、前記磁気収束板(172,173)を取り除いた場合に、前記磁気収束板(172,173)の前記突起が、前記磁気抵抗素子よりも突出していることを特徴とする。(図19(c))
また、請求項33に記載の発明は、請求項29乃至32のいずれかに記載の発明において、前記一方の磁気収束板(172)の第1部分(172a)と、前記他方の磁気収束板(173)の第1部分(173a)に、T字状の磁気収束部材(172c,173c)を設けるとともに、前記磁気収束部材(172c,173c)と隣接する前記磁気収束材との距離(A)が配置パターン内における2つの磁気収束材間の距離(B)よりも遠い位置関係に配置されていることを特徴とする。(図19(d))
Further, in the invention of
Further, an invention according to
また、請求項34に記載の発明は、請求項1乃至33のいずれかに記載の磁気センサの磁気検出方法において、空間中の磁場のそれぞれ異なる任意の3軸方向の磁場成分の内、2軸以上の方向の磁場成分が磁気収束材によって曲げられることを利用して、空間中の任意の軸方向の磁場を独立して検出することを特徴とする。 The invention according to claim 34 is the magnetic detection method of the magnetic sensor according to any one of claims 1 to 33 , wherein two of the magnetic field components in any three-axis direction different from each other in the magnetic field in space are two axes. By utilizing the fact that the magnetic field component in the above direction is bent by the magnetic converging material, the magnetic field in any axial direction in the space is independently detected.
また、請求項35に記載の発明は、請求項1,3,4乃至8,11乃至18のいずれかに記載の磁気センサを用いた磁気検出方法において、前記第1の配置パターンと前記第3の配置パターンを有する第1の構造(A)を有する磁気センサを用いて、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場は、前記第1の配置パターンと前記第3の配置パターンに対し、各々反対の方向に変換され、前記磁気収束材の長手方向に垂直な磁場は同一方向に磁場変換され、更に磁気収束材の平面方向に垂直な磁場は単一パターン内に隣接する前記感磁部で+/−になるように磁場が掛かるため相殺され、前記第1の配置パターンを有する前記磁気センサと前記第3の配置パターンからなる磁気センサの感磁部の抵抗の差を演算することで、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場のみを単独で演算することのできるようにすることを特徴とする。
The invention according to claim 35 is the magnetic detection method using the magnetic sensor according to any one of
また、請求項36に記載の発明は、請求項3,4乃至8,11乃至18のいずれかに記載の磁気センサを用いた磁気検出方法において、前記第1の構造(A)の配置パターンが互いに平行でなく、かつ互いに重ならないように配置された第2の構造(B)を有する磁気センサを用いて、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場は、前記第1の配置パターンと前記第3の配置パターンに対して各々反対の方向に変換され、前記磁気収束材の長手方向に垂直な磁場は、同一方向に磁場変換され、更に前記磁気収束材の平面方向に垂直な磁場は単一パターン内に隣接する感磁部で+/−になるように磁場が掛かるため相殺され、前記第2の構造(B)からなる磁気センサの抵抗の差を演算することで、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場のみを単独で演算することのできるようにすることを特徴とする。
The invention according to claim 36 is the magnetic detection method using the magnetic sensor according to any one of
また、請求項37に記載の発明は、請求項2,5乃至8,11乃至18のいずれかに記載の磁気センサを用いた磁気検出方法において、前記第2の配置パターンと前記第4の配置パターンを有する磁気センサを用いて、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場は前記第2の配置パターンと前記第4の配置パターンに対し、各々同じの方向に変換され、前記磁気収束材の長手方向に垂直な磁場は同一方向に磁場変換され、更に前記磁気収束材の平面方向に垂直な磁場は、前記第2の配置パターンと前記第4の配置パターンに対して各々反対の方向に変換され、前記第4の配置パターンを有する磁気センサと前記第2の配置パターンからなる磁気センサの抵抗の差を演算することで、前記磁気収束材の平面方向に垂直な磁場のみを単独で演算することのできるようにすることを特徴とする。
また、請求項38に記載の発明は、請求項34乃至37のいずれかに記載の磁気検出方法を組み合わせることで、2軸又は3軸の磁場成分をそれぞれ独立して検知することを特徴とする。
The invention according to claim 37 is the magnetic detection method using the magnetic sensor according to any one of
Further, the invention described in claim 38 is characterized by independently detecting two-axis or three-axis magnetic field components by combining the magnetic detection methods according to any of claims 34 to 37. .
本発明によれば、磁気抵抗素子を備え、消費電流の増大を招くことなく同一基板上でXとYとZ軸方向の磁場を検知できる磁気センサ及びその磁気検出方法を実現することができる。また、X,Y,Z軸方向の混成信号から各軸の磁場を演算で出力を算出するためブリッジ回路を形成する必要がなく小型な磁気センサを提供することが出来る。加えて磁気収束板の磁気増幅効果により高感度化をはかれる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnetic sensor which has a magnetoresistive element and can detect the magnetic field of a X, Y, and Z-axis direction on the same board | substrate without causing the increase in current consumption, and its magnetic detection method are realizable. Further, since the output is calculated by calculating the magnetic field of each axis from the mixed signals in the X, Y, and Z axis directions, it is not necessary to form a bridge circuit, and a small magnetic sensor can be provided. In addition, high sensitivity can be achieved by the magnetic amplification effect of the magnetic focusing plate.
まず、以下に本発明に係る磁気センサの前提となる磁気センサの磁気抵抗素子としてのGMR素子と磁気収束板の基本的な配置パターンについて説明する。
図4は発明に係る磁気センサの前提となる磁気センサを説明するための構成図で、磁気抵抗素子としてのGMR素子と磁気収束板の基本的な配置パターンを説明するための構成図である。
First, a basic arrangement pattern of a GMR element as a magnetoresistive element of a magnetic sensor which is a premise of the magnetic sensor according to the present invention and a magnetic focusing plate will be described below.
FIG. 4 is a configuration diagram for explaining a magnetic sensor which is a premise of the magnetic sensor according to the invention, and is a configuration diagram for explaining a basic arrangement pattern of a GMR element as a magnetoresistive element and a magnetic focusing plate.
GMR素子はミアンダ構造をもち、複数回折り返された構造をもつ。GMR素子の折り返し回数は限定されるものではなく、GMR素子の折り返しの長さで抵抗値が決まるため、狙いの抵抗値にあわせ、任意に設計出来る。また折り返し部は図中ではコの字型に折り返されているが、先端部に突起を加えることや、永久磁石やCu等の配線層で接続することも可能である。 The GMR element has a meander structure and has a structure in which a plurality of diffraction is performed. The number of times the GMR element is folded is not limited, and the resistance value is determined by the length of the GMR element. Therefore, the GMR element can be arbitrarily designed according to the target resistance value. The folded portion is folded in a U shape in the drawing, but it is also possible to add a protrusion to the tip portion or connect with a wiring layer such as a permanent magnet or Cu.
また、ミアンダ状のGMR素子の短手方向がピンド層の磁化の方向で、長手方向がフリー層の磁化の向きで、ピンド層の磁化の向き、つまりGMR素子の短手方向が感度軸方向と平行になる。
図5(a),(b)乃至図7(a),(b)は、本発明に係る磁気センサの前提となる磁気センサを説明するための構成図で、磁気抵抗素子としてのGMR素子と磁気収束板の基本的な配置パターンを説明するための構成図である。図5(a),(b)は、磁気収束板によるX軸方向の磁場変換の様子を説明するための図で、図6(a),(b)は、磁気収束板によるY軸方向の磁場変換の様子を説明するための図で、図7(a),(b)は、磁気収束板によるZ軸方向の磁場変換の様子を説明するための図である。
Further, the short direction of the meander-shaped GMR element is the magnetization direction of the pinned layer, the longitudinal direction is the magnetization direction of the free layer, and the magnetization direction of the pinned layer, that is, the short direction of the GMR element is the sensitivity axis direction. Become parallel.
FIGS. 5A, 5B to 7A, 7B are configuration diagrams for explaining a magnetic sensor which is a premise of the magnetic sensor according to the present invention, and a GMR element as a magnetoresistive element and It is a block diagram for demonstrating the basic arrangement pattern of a magnetic convergence board. FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the state of magnetic field conversion in the X-axis direction by the magnetic focusing plate. FIGS. 6A and 6B are diagrams in the Y-axis direction by the magnetic focusing plate. FIGS. 7A and 7B are views for explaining the state of magnetic field conversion. FIGS. 7A and 7B are views for explaining the state of magnetic field conversion in the Z-axis direction by the magnetic converging plate.
磁気抵抗素子を形成する基板としては、シリコン基板や化合物半導体基板、セラミック基板など特に限定されず、基板上に回路が形成されていても何ら構わない。
なお、磁気抵抗素子としてGMR素子を用いているが、GMR素子に限定されるものではなく、トンネル磁気抵抗(TMR)素子やその他磁気抵抗変化素子を用いても何ら構わない。また磁気収束板はNiFe、NiFeB乃至NiFeCo、CoFeなどの軟磁気特性を示す磁性材料であれば良い。
The substrate on which the magnetoresistive element is formed is not particularly limited, such as a silicon substrate, a compound semiconductor substrate, or a ceramic substrate, and any circuit may be formed on the substrate.
Although the GMR element is used as the magnetoresistive element, the present invention is not limited to the GMR element, and a tunnel magnetoresistive (TMR) element or other magnetoresistive change element may be used. The magnetic converging plate may be a magnetic material exhibiting soft magnetic characteristics such as NiFe, NiFeB to NiFeCo, CoFe.
まず、図5(a),(b)に基づいて、磁気収束板によるX軸方向の磁場変換の様子を説明する。図5(a)は、GMR素子と磁気収束部の配置パターンを説明するための構成図で、図5(b)は、図5(a)におけるA−A線断面図である。図中符号21はGMR素子、22は一方の磁気収束部を示し、他方の磁気収束板23は、一方の磁気収束板22と対向するように配置される。
GMR素子21は、GMR素子の幅、長さはGMR素子の抵抗や感度に合わせて任意に調整出来るが、GMRの間に磁気収束板を配置する構造をとるためつづら折りのピッチは磁気収束板の幅よりも大きいことが好ましい。
First, the state of magnetic field conversion in the X-axis direction by the magnetic converging plate will be described with reference to FIGS. FIG. 5A is a configuration diagram for explaining an arrangement pattern of the GMR element and the magnetic converging portion, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In the figure,
In the
また、GMR素子の幅もセンサの感度や動作磁場範囲を決めるため、最適化する必要がある。GMR素子の単手方向であるピンド層方向の幅は0.1〜20μmであることが好ましいが、幅が大きいと素子サイズが大きくなりすぎてしまい、かつ狭すぎると感度が低下するため0.1〜10μmの範囲がよりが好ましい。
また、一方の磁気収束部22は、GMR素子を挟む位置に配置される、互いに独立した2つの磁気収束部と、それに直交して結合する磁気収束部から成る。本明細書ではGMR素子を挟む位置に配置される磁気収束部を櫛歯状磁気収束板、櫛馬状磁気収束板に直交して結合する部分を梁状磁気収束板と定義する。
The width of the GMR element also needs to be optimized in order to determine the sensitivity of the sensor and the operating magnetic field range. The width in the pinned layer direction, which is the single-handed direction of the GMR element, is preferably 0.1 to 20 μm. However, if the width is large, the element size becomes too large, and if it is too narrow, the sensitivity decreases. A range of 1 to 10 μm is more preferable.
One magnetic converging
また、好ましいGMR素子と櫛歯状の磁気収束板の位置関係を図5(b)に示す。GMR21(b)と磁気収束部23の水平方向の位置関係は、GMR21(b)の右端が磁気収束部22と23の中間点よりも右側に配置され、また、GMR21(b)の左端が、磁気収束部23の左端よりも左側に配置されることが望ましいが、GMR21(b)の右端と磁気収束部23が接することがより好ましい。GMR21(b)と磁気収束部23の断面方向の位置関係は、GMR21(b)の底面が磁気収束部23の底面より下にあることが望ましいが、GMR21(b)の上面が磁気収束板23の底面より下に配置されることがより好ましく、具体的には2ミクロン以内の高さ間隔で配置されることがより好ましい。
FIG. 5B shows the positional relationship between the preferred GMR element and the comb-shaped magnetic converging plate. The horizontal positional relationship between the GMR 21 (b) and the magnetic converging
櫛歯状磁気収束板の幅が細く、磁気収束板の厚みが厚いほど、磁気増幅効果を向上することが出来る。磁気収束板の厚みを磁気収束板の幅で割ったアスペクト比は1以上であることが望ましく、櫛歯状磁気収束板の幅は1〜40μmであることが好ましい。
紙面の右方向を+X軸方向、上方向を+Y方向、紙面に垂直な方向を+Z方向と定義する。このような構成により、GMR21にX,Y、Zの磁場が掛かった時の抵抗変化について説明する。
The magnetic amplification effect can be improved as the comb-shaped magnetic converging plate is narrower and the magnetic converging plate is thicker. The aspect ratio obtained by dividing the thickness of the magnetic converging plate by the width of the magnetic converging plate is preferably 1 or more, and the width of the comb-like magnetic converging plate is preferably 1 to 40 μm.
The right direction on the paper surface is defined as the + X-axis direction, the upward direction is defined as the + Y direction, and the direction perpendicular to the paper surface is defined as the + Z direction. The resistance change when X, Y, and Z magnetic fields are applied to the
X磁場が印加された時、磁気収束板22にかかる磁場は−Y方向に曲がられ、GMR素子21は極性が逆向きの磁場を受ける。そのときの抵抗変化は、以下の関係式を有している。
ΔRx=aHx(aは磁性体による磁場変換効率)
磁場変換効率は、磁気収束板の形状やGMRと磁気収束板の相対位置により任意に調整でき、特に限定されるものではない。
When the X magnetic field is applied, the magnetic field applied to the magnetic focusing
ΔRx = aHx (a is magnetic field conversion efficiency by a magnetic material)
The magnetic field conversion efficiency can be arbitrarily adjusted according to the shape of the magnetic focusing plate and the relative position between the GMR and the magnetic focusing plate, and is not particularly limited.
次に、図6(a),(b)に基づいて、磁気収束板によるY軸方向の磁場変換の様子を説明する。図6(a)は、GMR素子と磁気収束板の配置パターンを説明するための構成図で、図6(b)は、図5(a)におけるA−A線断面図である。すべてのGMR素子21に外部磁場と同じ向きの磁場がかかる。つまり、以下のような関係式を有している。
ΔRy=cHy (cは磁性体による磁場変換効率)
Next, the state of magnetic field conversion in the Y-axis direction by the magnetic converging plate will be described with reference to FIGS. FIG. 6A is a configuration diagram for explaining an arrangement pattern of the GMR element and the magnetic focusing plate, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. A magnetic field in the same direction as the external magnetic field is applied to all the
ΔRy = cHy (c is the magnetic field conversion efficiency by the magnetic substance)
次に、図7(a),(b)に基づいて、磁気収束板によるZ軸方向の磁場変換の様子を説明する。図7(a)は、GMR素子と磁気収束板の配置パターンを説明するための構成図で、図7(b)は、図7(a)におけるA−A線断面図である磁気収束板23の櫛状磁気収束板によりBz磁場が±Y軸方向に曲げられるが、櫛歯状磁気収束板直近のGMR素子21は片側(+Y軸方向)の磁場しか検知しない。つまり、以下のような関係式を有している。
ΔRz=dHz (dはZ軸磁場の変換効率)
Next, a state of magnetic field conversion in the Z-axis direction by the magnetic converging plate will be described based on FIGS. FIG. 7A is a configuration diagram for explaining an arrangement pattern of the GMR element and the magnetic focusing plate, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 7A. Although the Bz magnetic field is bent in the ± Y-axis direction by the comb-shaped magnetic focusing plate, the
ΔRz = dHz (d is the conversion efficiency of the Z-axis magnetic field)
図8(a),(b)は、本発明に係る磁気センサの前提となる磁気センサを説明するための構成図で、GMR素子と磁気収束板の配置パターンを説明(X軸,Y軸,Z軸方向の磁場変換)するための構成図である。図8におけるGMR素子と磁気収束板の配置パターンは、図5(a)に示した配置パターンと同様の構造を有している。
GMR31と磁気収束板32、33からなる磁気検出部をR1、GMR41と磁気収束板42、43からなる磁気検出部をR2とし、それぞれ磁場がかからない時の抵抗値をRとする。
FIGS. 8A and 8B are configuration diagrams for explaining a magnetic sensor which is a premise of the magnetic sensor according to the present invention. The arrangement pattern of the GMR element and the magnetic focusing plate is explained (X axis, Y axis, It is a block diagram for performing magnetic field conversion in the Z-axis direction. The arrangement pattern of the GMR element and the magnetic converging plate in FIG. 8 has the same structure as the arrangement pattern shown in FIG.
The magnetic detection unit composed of the
このような構成により、磁場によりGMR素子の抵抗が変化した場合の抵抗変変化は、以下の関係式で表される。
R’=R(1+ΔR/R)
R1,R2にZ/Y/Zの磁場が同時に印加されたときのR1とR2の差が、以下の関係式で表される。
R1=R(1+(ΔRx1+ΔRy1+ΔRz1)/R)
R2=R(1+(ΔRx2+ΔRy2+ΔRz2)/R
ΔR=R2−R1
=R(1+(ΔRx2+ΔRy2+ΔRz2)/R)
−R(1+(ΔRx1+ΔRy1+ΔRz1)/R)
=(ΔRx2−ΔRx1)+(ΔRy2−ΔRy1)+(ΔRz2
−ΔRz1)
With such a configuration, the resistance change when the resistance of the GMR element is changed by the magnetic field is expressed by the following relational expression.
R ′ = R (1 + ΔR / R)
The difference between R1 and R2 when a magnetic field of Z / Y / Z is simultaneously applied to R1 and R2 is expressed by the following relational expression.
R1 = R (1+ (ΔRx1 + ΔRy1 + ΔRz1) / R)
R2 = R (1+ (ΔRx2 + ΔRy2 + ΔRz2) / R
ΔR = R2-R1
= R (1+ (ΔRx2 +
−R (1+ (ΔRx 1 + ΔRy1 + ΔRz1) / R)
= (ΔRx2-ΔRx 1) + (ΔR y 2-ΔRy1) + (ΔRz2
-ΔRz1)
2つの抵抗差をとることで、定数項は消え、磁場による抵抗変化量の差のみで抵抗変化量がわかる。定電流駆動の場合の出力は、以下の式で表されるので、出力から抵抗変化量(=磁場強度)を算出できる。
Vout=(ΔR/R)×R1=ΔR×I
この実施形態では定電流駆動の例を示しているが、駆動方式はこれに限定されるものではない。
By taking the two resistance differences, the constant term disappears, and the resistance change amount can be found only by the difference in the resistance change amount due to the magnetic field. Since the output in the case of constant current driving is expressed by the following equation, the resistance change amount (= magnetic field strength) can be calculated from the output.
Vout = (ΔR / R) × R1 = ΔR × I
In this embodiment, an example of constant current driving is shown, but the driving method is not limited to this.
以下、図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。
<実施形態1>
図9は、本発明に係る磁気センサの実施形態1を説明するための構成図で、X軸磁気センサのGMR素子と磁気収束板の配置パターンを説明するための構成図である。
図中符号50は第1の磁気センサ部、51はGMR素子、51aはGMR素子51の第1部分、51bはGMR素子51の第2部分、51cはGMR素子51の第3部分、51dはGMR素子51の第4部分、51eはGMR素子51の第5部分、51fはGMR素子51の第6部分、52は一方の磁気収束板、52aは一方の磁気収束板52の櫛歯の第1部分、52bは一方の磁気収束板52の櫛歯の第2部分、52cは一方の磁気収束板52の櫛歯の第3部分、53は他方の磁気収束板、53aは他方の磁気収束板53の櫛歯の第1部分、53bは他方の磁気収束板53の櫛歯の第2部分、53cは他方の磁気収束板53の櫛歯の第3部分を示している。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment 1>
FIG. 9 is a configuration diagram for explaining the first embodiment of the magnetic sensor according to the present invention, and is a configuration diagram for explaining an arrangement pattern of the GMR element and the magnetic focusing plate of the X-axis magnetic sensor.
In the figure,
また、図中符号60は第2の磁気センサ部、61はGMR素子、61aはGMR素子61の第1部分、61bはGMR素子61の第2部分、61cはGMR素子61の第3部分、61dはGMR素子61の第4部分、61eはGMR素子61の第5部分、61fはGMR素子61の第6部分、62は一方の磁気収束板、62aは一方の磁気収束板62の櫛歯の第1部分、62bは一方の磁気収束板62の櫛歯の第2部分、62cは一方の磁気収束板62の櫛歯の第3部分、63は他方の磁気収束板、63aは他方の磁気収束板63の櫛歯の第1部分、63bは他方の磁気収束板63の櫛歯の第2部分、63cは他方の磁気収束板63の櫛歯の第3部分を示している。
In the figure,
一方の磁気収束板52,62は、一方の梁状部材に直交する向きに、この一方の梁状部材から片側に等間隔で複数の櫛歯状磁気収束板が形成されたものである。また、他方の磁気収束板53,63は、一方の磁気収束板52に対向するように設けられ、他方の梁状部材に直交する向きに、この他方の梁状部材から片側に等間隔で複数の磁気収束板が形成されたものである。また、GMR素子51,61は、一方及び他方の磁気収束板の突起状磁気収束板に沿ってミアンダ状に配置され、櫛歯状の磁気収束板の長辺に接するように配置されたものである。
One of the magnetic
このような構成により、感磁部であるGMR素子51eの長手方向に櫛歯状の磁気収束板53cが隣接され、GMR素子51eの中点よりも、櫛歯状の磁気収束板53cの中点が外側に配置された第1の磁気感知部をもち、また感磁部であるGMR素子51fの長手方向に櫛歯状の磁気収束板53dが隣接され、GMR素子51fの中点よりも、櫛歯状の磁気収束板53dの中点が外側に配置された第2の磁気感知部をもち、第1の磁気検出部と第2の磁気検出部の感磁部同士が直列接合されている単一パターンである第1のパターンを有している。
With such a configuration, the comb-shaped magnetic converging
更に、第1のパターンに対し点対称な位置に感磁部であるGMR素子61aの長手方向に櫛歯状の磁気収束板62aが隣接され、GMR素子61aの中点よりも、櫛歯状の磁気収束板62aの中点が外側に配置された第1の磁気感知部をもち、また感磁部であるGMR素子61bの長手方向に櫛歯状の磁気収束板63aが隣接され、GMR素子61bの中点よりも、櫛歯状の磁気収束板63aの中点が外側に配置された第2の磁気感知部をもち、第1の磁気検出部と第2の磁気検出部の感磁部同士が直列接合されている単一パターンである第3のパターンを有している。
Further, a comb-like magnetic converging
また、第1のパターンを有する第1の磁気センサ部50と、第2のパターンを有する第2の磁気センサ部60とを備え、第1の磁気センサ部50の第1パターンと第2の磁気センサ部60の第3パターンとが互いに線対称になっている。
また、第1の磁気センサ部50には、第1のパターン内で接続された感磁部の一方の端と他方の端を直列に繋ぐことで第1のパターンを複数個隣接して配置出来るよう、GMR素子51eとGMR素子51d、GMR素子51cとGMR素子51bは直線的に接続されている。
梁状磁気収束板の長手方向の長さは、櫛歯状の磁気収束板52cと53cの間隔とよりも長くなるように配置されている。また、櫛歯状の磁気収束板52cと53cの間隔が櫛歯状の磁気収束板52bと53cの間隔よりも短くなるように配置されている。
The first
Further, a plurality of first patterns can be arranged adjacent to each other in the first
The longitudinal length of the beam-like magnetic converging plate is arranged to be longer than the interval between the comb-like magnetic converging
また、第2の磁気センサ部60には、第2のパターン内で接続された感磁部の一方の端と他方の端を直列に繋ぐことで第2のパターンを複数個隣接して配置出来るよう、GMR素子61bとGMR素子61c、GMR素子61dとGMR素子61e直線的に接続されている。
梁状磁気収束板の長手方向の長さは、櫛歯状の磁気収束板62aと63aの間隔とよりも長くなるように配置されている。また、櫛歯状の磁気収束板62aと63aの間隔が櫛歯状の磁気収束板62bと63aの間隔よりも短くなるように配置されている。
In addition, a plurality of second patterns can be arranged adjacent to the second
The longitudinal length of the beam-like magnetic converging plate is arranged to be longer than the interval between the comb-like magnetic converging
また、第1の磁気センサ部50の長手方向の軸と、第2の磁気センサ部60の長手方向の軸とが互いに平行である。また、第1の磁気センサ部50の長手方向の軸と、第2の磁気センサ部60の長手方向の軸とが互いに平行で、かつ同軸上に設けられている。
つまり、本発明に係る磁気センサにおけるX軸磁気センサは、第1の磁気センサ部50と第2の磁気センサ部60とからなり、この第1の磁気センサ部50と第2の磁気センサ部60とはお互いにB−B線において線対称、つまり、対称軸B−B線を境に2つの部分に分けられた第1のセンサ部50と第2の磁気センサ60の一方を折り返すともう一方に重なるように配置されている。
Further, the longitudinal axis of the first
That is, the X-axis magnetic sensor in the magnetic sensor according to the present invention includes the first
図9に基づいて、X軸方向の磁場の独立検出方法について説明する。上述したような構成により、磁場によりGMR素子の抵抗が変化した場合の抵抗変変化は、以下の関係式で表される。つまり、図9における第1の磁気センサ部50の抵抗変化をX1、第2の磁気センサ部60の抵抗変化X2とすると、第1の磁気センサ部50の抵抗変化X1は、以下の関係式を有する。
ΔRx=aHx
ΔRy=cHy
ΔRz=dHz−dHz=0
X1=ΔRx+ΔRy+ΔRz=aHx+Hy
Based on FIG. 9, the independent detection method of the magnetic field of a X-axis direction is demonstrated. With the above-described configuration, the resistance change when the resistance of the GMR element is changed by the magnetic field is expressed by the following relational expression. That is, assuming that the resistance change of the first
ΔRx = aHx
ΔRy = cHy
ΔRz = dHz−dHz = 0
X1 = ΔRx + ΔRy + ΔRz = aHx + Hy
同様に、第2の磁気センサ60の抵抗変化X2は、以下の関係式を有する。
ΔRx=−aHx
ΔRy=cHy
ΔRz=dHz−dHz=0
X2=ΔRx+ΔRy+ΔRz=−aHx+Hy
したがって、X1とX2を演算すると、X2−X1=2aHxとなる。
Similarly, the resistance change X2 of the second
ΔRx = −aHx
ΔRy = cHy
ΔRz = dHz−dHz = 0
X2 = ΔRx + ΔRy + ΔRz = −aHx + Hy
Therefore, when X1 and X2 are calculated, X2−X1 = 2aHx.
このように、Z軸方向は、+−で相殺できる。1素子内でX軸方向の磁場が同じ方向に向くようにGMR素子を1ビット飛ばしで配置することで演算してHx成分単独での信号を抽出できる。つまり、磁気センサの櫛状の磁気収束板により、X軸方向とY軸方向とZ軸方向が変換され、X軸方向の磁場は、第1及び第2のGMR素子に対し反対の向きで磁場がかかるように磁場変換され、Y軸方向の磁場は、同一方向に変換されるのに対し、Z軸方向の磁場はコ字状部分の磁気収束板の内側に配置された第1及び第2のGMR素子で+/−になるように磁場が掛かるため相殺され、第1のGMR素子と第2のGMR素子の抵抗の差を演算することで、Y軸方向の磁場を消去し、X軸方向の磁場を2倍に増幅する。 Thus, the Z-axis direction can be canceled by + −. It is possible to extract a signal with only the Hx component by calculating by arranging the GMR elements by skipping one bit so that the magnetic field in the X-axis direction is directed in the same direction within one element. That is, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are converted by the comb-shaped magnetic converging plate of the magnetic sensor, and the magnetic field in the X-axis direction is a magnetic field in the opposite direction with respect to the first and second GMR elements. The Y-axis direction magnetic field is converted to the same direction, while the Z-axis direction magnetic field is converted into the first and second magnetic plates arranged inside the U-shaped magnetic converging plate. Since the magnetic field is applied so that the GMR element becomes +/−, it is canceled out, and by calculating the difference in resistance between the first GMR element and the second GMR element, the magnetic field in the Y-axis direction is eliminated, and the X-axis Amplifies the magnetic field in the direction twice.
なお、Y軸方向の磁場の独立検出方法については、図10に示すようにX軸検出センサを90度回転させて配置された、第3の磁気センサ部70と第4の磁気センサ部80を備えたY軸検出センサを用いれば検出可能であることは明らかである。なお、符号71,81はGMR素子、72,82は一方の磁気収束板、73,83は他方の磁気収束板を示している。
As for the independent detection method of the magnetic field in the Y-axis direction, the third
また、第1のパターンを有する第3の磁気センサ部70と、第3のパターンを有する第4の磁気センサ部80とを備え、第3の磁気センサ部70の第1のパターンと第3の磁気センサ部80の第3のパターンとが互いに線対称になっている。
同様に、磁気センサの櫛状の磁気収束板により、X軸方向とY軸方向とZ軸方向が変換され、Y軸方向の磁場は、第1及び第2のGMR素子に対し反対の向きで磁場がかかるように磁場変換され、X軸方向の磁場は、同一方向に変換されるのに対し、Z軸方向の磁場はコ字状部分の磁気収束板の内側に配置された第1及び第2のGMR素子で+/−になるように磁場が掛かるため相殺され、第1のGMR素子と第2のGMR素子の抵抗の差を演算することで、X軸方向の磁場を消去し、Y軸方向の磁場を2倍に増幅する。
In addition, a third
Similarly, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are converted by the comb-shaped magnetic converging plate of the magnetic sensor, and the magnetic field in the Y-axis direction is opposite to the first and second GMR elements. The magnetic field is converted so that a magnetic field is applied, and the magnetic field in the X-axis direction is converted in the same direction, whereas the magnetic field in the Z-axis direction is the first and second arranged inside the magnetic converging plate of the U-shaped portion. Since the magnetic field is applied so that the GMR element of 2 becomes +/−, it is canceled out. By calculating the difference in resistance between the first GMR element and the second GMR element, the magnetic field in the X-axis direction is eliminated, and Y Amplifies the magnetic field in the axial direction twice.
図11は、図9に示した本発明に係る磁気センサの実施形態1の他の例を説明するための構成図で、第1の磁気センサ部50と第2の磁気センサ部60とを分離して互いに平行に配置したものである。つまり、第1の磁気センサ部50の長手方向の軸と、第2の磁気センサ部60の長手方向の軸とが互いに平行で、かつ異なる軸上に設けられている。
FIG. 11 is a configuration diagram for explaining another example of the first embodiment of the magnetic sensor according to the present invention shown in FIG. 9, in which the first
<実施形態2>
図12は、本発明に係る磁気センサの実施形態2を説明するための構成図で、Z軸磁気センサのGMR素子と磁気収束板の配置パターンを説明するための構成図である。また、Z軸磁気センサについて説明するための図である。
図中符号90は第5の磁気センサ部、91はGMR素子、91aはGMR素子91の第1部分、91bはGMR素子91の第2部分、91eはGMR素子91の第3部分、91fはGMR素子91の第4部分、92は一方の磁気収束板、92aは一方の磁気収束板92の第1部分、92bは一方の磁気収束板92の第2部分、93は他方の磁気収束板、93aは他方の磁気収束板93の第1部分、93bは他方の磁気収束板93の第2部分を示している。
<
FIG. 12 is a configuration diagram for explaining the magnetic sensor according to the second embodiment of the present invention, and is a configuration diagram for explaining an arrangement pattern of the GMR element and the magnetic focusing plate of the Z-axis magnetic sensor. In addition, it is a diagram for explaining a Z-axis magnetic sensor.
In the figure,
また、図中符号100は第6の磁気センサ部、101はGMR素子、101aはGMR素子101の第1部分、101bはGMR素子101の第2部分、101eはGMR素子101の第3部分、101fはGMR素子101の第4部分、102は一方の磁気収束板、102aは一方の磁気収束板102の第1部分、102bは一方の磁気収束板102の第2部分、103は他方の磁気収束板、103aは他方の磁気収束板103の第1部分、103bは他方の磁気収束板103の第2部分を示している。
In the figure,
本発明に係る磁気センサにおけるZ軸磁気センサは、第5の磁気センサ部90と第6の磁気センサ部100とからなり、この第5の磁気センサ部90と第6の磁気センサ部100とはお互いに中心点Pにおいて点対称(回転対称)の構造を有している。
このような構成により、感磁部であるGMR素子91eの長手方向に櫛歯状の磁気収束板93bが隣接され、GMR素子91eの中点よりも、櫛歯状の磁気収束板93bの中点が外側に配置された第3の磁気感知部をもち、また感磁部であるGMR素子91fの長手方向に櫛歯状の磁気収束板92bが隣接され、GMR素子91fの中点よりも、櫛歯状の磁気収束板92bの中点が外側に配置された第4の磁気感知部をもち、第3の磁気感知部と第4の磁気感知部の感磁部同士が直列接合されている単一パターンである第4のパターンを有している。
The Z-axis magnetic sensor in the magnetic sensor according to the present invention includes a fifth
With such a configuration, the comb-shaped magnetic converging
このような構成により、感磁部であるGMR素子101bの長手方向に櫛歯状の磁気収束板102aが隣接され、GMR素子101bの中点よりも、櫛歯状の磁気収束板102aが外側に配置された第3の磁気感知部をもち、また、第3の磁気感知部と線対称の位置に感磁部であるGMR素子101aの長手方向に櫛歯状の磁気収束板103aが隣接され、GMR素子101aの中点よりも、櫛歯状の磁気収束板103aの中点が外側に配置された第四の磁気感知部をもち、第3の磁気感知部と第4の磁気感知部の感磁部同士が直列接合されている単一パターンである第2のパターンを有している。
With such a configuration, the comb-shaped magnetic converging
また、第4のパターンを有する第5の磁気センサ部90と、第2のパターンを有する第6の磁気センサ部100とを備え、第5の磁気センサ部90の第4のパターンと第6の磁気センサ部100の第2のパターンとが互いに点対称になっている。
また、第4のパターンを有する第5の磁気センサ部90には、第4のパターン内で接続された感磁部の一方の端と他方の端を直列に繋ぐことで第4のパターンを複数個隣接して配置出来るよう、GMR91eとGMR91bは直線的に接続されている。
梁状磁気収束板の長手方向の長さは、櫛歯状の磁気収束板91eと91fの間隔とよりも長くなるように配置されている。また、櫛歯状の磁気収束板91eと91fの間隔が櫛歯状の磁気収束板91eと91bの間隔よりも短くなるように配置されている。
Further, a fifth
Further, in the fifth
The longitudinal length of the beam-like magnetic converging plate is arranged to be longer than the interval between the comb-like magnetic converging
また、第2のパターンを有する第2の磁気センサ部100には、第2のパターン内で接続された感磁部の一方の端と他方の端を直列に繋ぐことで第2のパターンを複数個隣接して配置出来るよう、GMR101bとGMR101eは直線的に接続されている。
梁状磁気収束板の長手方向の長さは、櫛歯状の磁気収束板102aと103aの間隔とよりも長くなるように配置されている。また、櫛歯状の磁気収束板102aと103aの間隔が櫛歯状の磁気収束板102aと103bの間隔よりも短くなるように配置されている。
Further, the second
The longitudinal length of the beam-like magnetic converging plate is arranged to be longer than the interval between the comb-like magnetic converging
このような構成により、第5のセンサ部90における抵抗変化Z1は、以下のよう関係式を有している。
ΔRx=cHx
ΔRy=aHy
ΔRz=−dHz
Z1=ΔRx+ΔRy+ΔRz=Hx+aHy−dHz
With such a configuration, the resistance change Z1 in the
ΔRx = cHx
ΔRy = aHy
ΔRz = −dHz
Z1 = ΔRx + ΔRy + ΔRz = Hx + aHy−dHz
同様に、第6の磁気センサ部100における抵抗変化Z2は、以下の関係式を有する。
ΔRx=cHx
ΔRy=aHy
ΔRz=dHz
Z2=ΔRx+ΔRy+ΔRz=Hx+aHy+dHz
したがって、Z1とZ2を演算すると、Z2−Z1=2dHzとなる。
Similarly, the resistance change Z2 in the sixth
ΔRx = cHx
ΔRy = aHy
ΔRz = dHz
Z2 = ΔRx + ΔRy + ΔRz = Hx + aHy + dHz
Therefore, when Z1 and Z2 are calculated, Z2−Z1 = 2 dHz.
このように、ByのX軸方向への変換を1方向にするため突起状の櫛状部分を1ピッチ以上広げた間隔にすると、演算でBz成分単独で信号を抽出することができる。
図13は、本発明に係る磁気センサの実施形態2の他の例を説明するための構成図である。なお、図13に示すようにGMR91bと91eの間にGMR91cと91dを配置することや、GMR101bと101eの間にGMR101cと101dを配置することで、GMRの抵抗を調整することも可能である。
また、第5の磁気センサ部90の長手方向の軸と、第6の磁気センサ部100の長手方向の軸とが互いに平行で、かつ異なる軸上に設けることも出来る。
In this way, if the protrusion-like comb-shaped portion is widened by one pitch or more in order to convert By into one direction in the X-axis direction, the signal can be extracted by the Bz component alone by calculation.
FIG. 13 is a configuration diagram for explaining another example of the magnetic sensor according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, it is possible to adjust the resistance of GMR by arranging
Further, the longitudinal axis of the fifth
図14は、本発明に係る磁気センサの実施例1におけるセンサ配置パターン及びその配置パターンによる検出出力を説明するための構成図で、本発明に係る磁気センサの実施形態1と実施形態2を同一平面基板110上に配置したセンサ配置パターン及びその配置パターンによる検出出力を説明するための構成図である。図中符号110は各軸センサを搭載した基板、111乃至122は電極パッド、131乃至142は各GMR素子と電極パッドを電気的に接続するための配線である。
FIG. 14 is a configuration diagram for explaining a sensor arrangement pattern and a detection output based on the arrangement pattern in the first embodiment of the magnetic sensor according to the present invention. The first embodiment and the second embodiment of the magnetic sensor according to the present invention are the same. It is a block diagram for demonstrating the sensor output pattern arrange | positioned on the plane board |
また、150は第1の磁気センサ部50と第2の磁気センサ部60からなるX軸センサ、160は第3の磁気センサ部70と第4の磁気センサ部80からなるY軸センサ、170は第5の磁気センサ部90と第6の磁気センサ部100からなるZ軸センサを示している。
このような各X、Y、Z軸のセンサからの検出出力は組立体両端の抵抗を測定し、抵抗を後段のIC回路等で演算することで算出出来る。
X軸センサ150の第1の磁気センサ部50の電極112−113間での抵抗変化X1はaHx+cHy、X軸センサ150の第2の磁気センサ部60の113−114間での抵抗変化X2は−aHx+cHyで、X軸センサ150の検出出力は、磁気センサ部50と60の抵抗変化を後段のIC等で差を演算することで、X2−X1=2aHxとなる。
Further, 150 is an X-axis sensor composed of the first
The detection output from such X, Y, and Z axis sensors can be calculated by measuring the resistance at both ends of the assembly and calculating the resistance by an IC circuit or the like at the subsequent stage.
The resistance change X1 between the electrodes 112-113 of the first
また、Y軸センサ160の第3の磁気センサ部70の電極115−116間の抵抗変化はY1はcHx+aHy、Y軸センサ160の第4の磁気センサ部80の電極117―118間の抵抗変化Y2はcHx−aHyで、Y軸センサ140の検出出力は、磁気センサ部70と80の抵抗変化を後段のIC等で差を演算することで、Y2−Y1=2aHyとなる。
Further, the resistance change between the electrodes 115-116 of the third
また、Z軸センサ170の第5磁気センサ部90の電極121―122の抵抗変化Z1はcHx+aHy−dHz、Z軸センサ170の第6の磁気センサ部100の電極119−120間の抵抗変化Z2はcHx+aHy+dHzで、Z軸センサ170の検出出力は、磁気センサ部90と100の抵抗変化を後段のIC等で差を演算することで、Z2−Z1=2dHzとなる。
The resistance change Z1 of the electrodes 121-122 of the fifth
つまり、磁気センサの櫛状の磁気収束板により、X軸方向とY軸方向とZ軸方向が変換され、第1及び第2のGMR素子に対し、X軸方向乃至Y軸方向の磁場が同一方向に変換されるのに対し、Z軸方向の磁場は、第1及び2のGMR素子に反対の向きで磁場がかかるように磁場変換され、第1のGMR素子と第2のGMR素子の抵抗の差及び第3のGMR素子と第4のGMR素子の抵抗の差を演算することで、X軸方向及びY軸方向の磁場を消去し、第5のGMR素子と第6のGMR素子の抵抗の差を演算することで、Z軸方向の磁場を2倍に増幅することができる。
また、本実施例では各GMR素子の両端に電極パッドを接続させているが、GND端子など共通出来る端子は共用することも可能である。
That is, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are converted by the comb-shaped magnetic converging plate of the magnetic sensor, and the magnetic fields in the X-axis direction to the Y-axis direction are the same as those of the first and second GMR elements. On the other hand, the magnetic field in the Z-axis direction is converted so that a magnetic field is applied in the opposite direction to the first and second GMR elements, and the resistance of the first GMR element and the second GMR element is changed. And the difference in resistance between the third GMR element and the fourth GMR element, the magnetic fields in the X-axis direction and the Y-axis direction are erased, and the resistances of the fifth GMR element and the sixth GMR element are calculated. By calculating the difference between the two, the magnetic field in the Z-axis direction can be amplified twice.
In this embodiment, electrode pads are connected to both ends of each GMR element. However, a common terminal such as a GND terminal can be shared.
図15は、本発明に係る磁気センサの実施例2におけるセンサ配置パターンを説明するための構成図で、本発明に係る磁気センサの実施例2における同一平面基板200上に配置したセンサ配置パターンを説明するための構成図である。図中符号は各軸センサを搭載したチップで、図13と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付している。図14におけるセンサ配置パターンとは、X軸センサ180、およびY軸センサ190が異なっており、Z軸センサ170とは図14におけるものと同一である
FIG. 15 is a configuration diagram for explaining a sensor arrangement pattern in the second embodiment of the magnetic sensor according to the present invention, and shows the sensor arrangement pattern arranged on the same planar substrate 200 in the second embodiment of the magnetic sensor according to the present invention. It is a block diagram for demonstrating. Reference numerals in the figure denote chips on which the respective axis sensors are mounted, and constituent elements having the same functions as those in FIG. The
図16は、図15に示されたX軸センサの更に他のセンサ配置パターンを説明するための構成図である。
図16を用いてX軸センサ180の構造を説明した図であるXセンサ180はGMR素子51および、一方の磁気収束板52、および他方の磁気収束板53からなり、前記第一のパターンから成っている。更に、第一のパターンが有する櫛歯状磁気収束板52aの構造中心点を通り、櫛歯状磁気収束板の52aの構造中心線に対し、線対称な位置に配置されるGMR素子61が配置されている。GMR素子61はGMR素子62と同じ一方の磁気収束板52、および他方の磁気収束板53に隣接され、GMR素子61は、GMR素子61c、61dを電気的に接合する接合部が、第1のパターンと逆方向に配置される第6のパターンからなる。
FIG. 16 is a configuration diagram for explaining still another sensor arrangement pattern of the X-axis sensor shown in FIG.
The
更に、図16に示すように第1のパターン、第6のパターンはそれぞれ交互に複数個配置され、第1のパターン同士、および第6のパターン同士が電気的な直列配列になるように配列されている。また、第1のパターン内における磁気収束板52aと53aの間隔と52aと53bの間隔は等しくなるように配置されている。また、Y軸センサは190はX軸センサ180と同じ構造をもち90°回転させたX軸センサ180と別の磁気センサからなる。
このようにすることにより、X軸センサとY軸センサの投影面積が小さくなるため、チップのセンサ搭載面積が少なくなり、磁気センサのコンパクト化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 16, a plurality of first patterns and sixth patterns are alternately arranged, and the first patterns and the sixth patterns are arranged in an electrical series arrangement. ing. Further, the distance between the magnetic
By doing so, since the projected areas of the X-axis sensor and the Y-axis sensor are reduced, the sensor mounting area of the chip is reduced, and the magnetic sensor can be made compact.
また、図15に磁気センサ部90と100のGND端子を電極パッド120で共有化し、磁気センサ部50と60のGND端子を電極パッド113で共有化し、磁気センサ部70と80のGND端子を電極パッド117で共有化することで、電極パッド数を減らしコンパクト化を図ることが可能になる。
15, the GND terminals of the
<実施形態3>
図17(a)乃至(e)は、本発明に係る磁気センサの実施形態3を説明するための構成図で、X軸及びY軸磁気センサのGMR素子と磁気収束板の配置パターンを説明するための構成図である。
単一配置パターンG,Hは、図17(a)に示すように、互いに線対称の配置パターンになっている。単一配置パターンGの構成は、GMR素子(感磁部171a,171b)171のコ字状部分の一方の外側には、磁気収束板172の第1部分172aが接しており、GMR素子171のコ字状部分の他方の外側には、磁気収束板173の第1部分173aが接している。この配置パターンの2パターン以上の繰り返し構造で、単一配置パターンGと単一配置パターンHとは、互いに線対称の配置パターンになっている。なお、磁気収束板(梁)は必須ではないが、あった方が効率的に磁気収束可能となる。
<
FIGS. 17A to 17E are configuration diagrams for explaining the third embodiment of the magnetic sensor according to the present invention, and explain the arrangement patterns of the GMR elements and the magnetic converging plates of the X-axis and Y-axis magnetic sensors. FIG.
The single arrangement patterns G and H are arrangement patterns that are line-symmetric with each other as shown in FIG. The configuration of the single arrangement pattern G is such that the
図17(b)は、図17(a)における磁気収束板(梁)172,173を除いた構成を示す図で、磁気収束板172の第1部分172aは、磁気収束板172側に突出している。同様に、磁気収束板173の第1部分173aは、磁気収束板173側に突出している。この単一配置パターンは、複数接続されていた方が感度はアップする。また、磁気収束板172の第1部分172aと磁気収束板173の第1部分173aとは、2つの感磁部171a,171bを挟む位置になければならない。また、感磁部171a,171bを挟む磁気収束板172の第1部分172aと磁気収束板173の第1部分173aとの距離Eは、配置パターン間の磁気収束板間の距離Fよりも狭くなければならない。
FIG. 17B is a view showing the configuration excluding the magnetic flux concentrating plates (beams) 172 and 173 in FIG. 17A, and the
図17(c)は、図17(b)に示した単一配置パターンを示す図で、左側に示す図のように、磁気収束板172の第1部分172aは、磁気収束板172側に突出している。同様に、磁気収束板173の第1部分173aは、磁気収束板173側に突出している。この場合、右側に示す図のように、感磁部171a,171bの繋ぐ接続部分は、電気的に接続されていればよいので、感磁部171a,171bと一体構成である必要はない。
FIG. 17C is a diagram showing the single arrangement pattern shown in FIG. 17B. As shown on the left side, the
図17(d)は、図17(c)における磁気収束板172の第1部分172aと、磁気収束板173の第1部分173aに、T字状の磁気収束部材172c,173cが取り付けられている。この場合、磁気収束部材172c,173cと隣接する磁気収束材との距離Aが配置パターン内における2つの磁気収束材間の距離Bよりも遠い位置関係に配置されている。距離Aは梁の端と櫛歯の最短距離である。
図17(a)においては、単一配置パターンG,Hは、繋がっていたが、図17(e)においては、X方向に位置ずれして配置されている。
In FIG. 17D, T-shaped magnetic focusing
In FIG. 17A, the single arrangement patterns G and H are connected, but in FIG. 17E, they are arranged so as to be displaced in the X direction.
<実施形態4>
図18(a)乃至(c)は、本発明に係る磁気センサの実施形態4を説明するための構成図で、X軸及びY軸磁気センサのGMR素子と磁気収束板の配置パターンを説明するための構成図である。
図17(a)においては、GMR素子(感磁部171a,171b)171のコ字状部分の一方の外側には、磁気収束板172の第1部分172aが接しており、GMR素子171のコ字状部分の他方の外側には、磁気収束板173の第1部分173aが接しているが、図18(a)に示すように、磁気収束板172の第1部分172aと感磁部171a、磁気収束板173の第1部分173aと感磁部171baとは必ずしも接していなくても良い。磁気収束板172の第1部分172aと磁気収束板173の第1部分173aとを、2つの感磁部171a,171bと等距離に配置されていれば、磁気収束板は感磁部と接触していなくともよい。
<
FIGS. 18A to 18C are configuration diagrams for explaining the magnetic sensor according to the fourth embodiment of the present invention, and explain the arrangement patterns of the GMR elements and the magnetic converging plates of the X-axis and Y-axis magnetic sensors. FIG.
In FIG. 17A, the
図18(b)に示すように、2つの感磁部171a,171bは、断面において、磁気収束板172の第1部分172aと磁気収束板173の第1部分173aの下側に配置されていればよい。その場合、感磁部171a,171bは磁気収束板の中線を越えてはならない。このようにすることにより、磁気収束板の間隔を広くすることが出来る。
図18(c)に示すように、梁と繋がっていない磁気収束板の先端形状は、半円のような角がない形状であってもよいし、三角形状でもあってもよい。四角形(長方形や矩形)である必要はない。
As shown in FIG. 18B, the two
As shown in FIG. 18C, the tip shape of the magnetic flux concentrating plate that is not connected to the beam may be a shape without a corner such as a semicircle, or may be a triangular shape. It need not be a rectangle (rectangle or rectangle).
<実施形態5>
図19(a)乃至(d)は、本発明に係る磁気センサの実施形態5を説明するための構成図で、Z軸磁気センサのGMR素子と磁気収束板の配置パターンを説明するための構成図である。
単一配置パターンI,Jは、図19(a)に示すように、互いに点対称の配置パターンになっている。単一配置パターンIの構成は、GMR素子(感磁部171a,171b)171のコ字状部分の一方の内側には、磁気収束板173の第1部分173aが接しており、GMR素子171のコ字状部分の他方の外側には、磁気収束板172の第1部分172aが接している。この配置パターンの2パターン以上の繰り返し構造で、単一配置パターンIと単一配置パターンJとは、互いに点対称の配置パターンになっている。
<Embodiment 5>
FIGS. 19A to 19D are configuration diagrams for explaining the magnetic sensor according to the fifth embodiment of the present invention, and the configuration for explaining the arrangement pattern of the GMR element and the magnetic focusing plate of the Z-axis magnetic sensor. FIG.
The single arrangement patterns I and J are arrangement patterns that are point-symmetric with each other as shown in FIG. The configuration of the single arrangement pattern I is such that the
図19(b)に示すように、図19(a)に示す単一配置パターンIの隣接する中間部の感磁部は省略することができる。つまり、単一配置パターンIの磁気収束板間の距離Bは、隣接する単一配置パターンI間の距離Aよりも狭くなければならない。
図19(c)に示すように、図19(a)における磁気収束板(梁)72,73を除いた構成を示す図で、磁気収束板172の第1部分172aは、磁気収束板172側に突出している。同様に、磁気収束板173の第1部分173aは、磁気収束板173側に突出している。この単一配置パターンは、複数接続されていた方が感度はアップする。図19(c)における磁気収束板172の第1部分172aと、磁気収束板173の第1部分173aに、T字状の磁気収束部材172c,173cが取り付けられている。この場合、磁気収束部材172c,173cと隣接する磁気収束材との距離Aが配置パターン内における2つの磁気収束材間の距離Bよりも遠い位置関係に配置されている。距離Aは梁の端と櫛歯の最短距離である。
As shown in FIG. 19B, the adjacent magnetic sensing portion in the adjacent middle portion of the single arrangement pattern I shown in FIG. 19A can be omitted. That is, the distance B between the magnetic converging plates of the single arrangement pattern I must be smaller than the distance A between the adjacent single arrangement patterns I.
As shown in FIG. 19 (c), the magnetic converging plates (beams) 72 and 73 in FIG. 19 (a) are excluded, and the
次に、本発明における磁気抵抗素子と磁気収束板とを組み合わせた基本的な配置パターンについて説明する。
図20(a)乃至(c)は、基板平面に対して平行な任意の軸方向の磁場を検知できるようにした磁気センサの基本配置パターンの構成図で、同一基板上で基板平面に対して垂直方向の磁場を検知できるようにした磁気センサである。
Next, a basic arrangement pattern combining the magnetoresistive element and the magnetic converging plate in the present invention will be described.
FIGS. 20A to 20C are configuration diagrams of a basic arrangement pattern of a magnetic sensor that can detect a magnetic field in an arbitrary axial direction parallel to the substrate plane, on the same substrate with respect to the substrate plane. This is a magnetic sensor capable of detecting a vertical magnetic field.
四角形状の感磁材201aと、この感磁部と長さの異なる四角形状の磁気収束材201bとを有し、感磁材の長手方向の中線Maと磁気収束材の長手方向の中線Mbとが、互いに交わらないように水平に配置された第1の磁気検知部201と、この第1の磁気検知部と同一の構造を有する第2の磁気検知部202とを備え、第1の磁気検知部の感磁材と、第2の磁気検知部の感磁材との両方が、第1の磁気検知部の磁気収束材と第2の磁気検知部の磁気収束材とに挟まれるように点対称の位置関係で、かつ第1の磁気検知部と第2の磁気検知部とが互いに重ならないように配置されている。
It has a quadrangular
また、第1の磁気検知部の感磁材と、第2の磁気検知部の感磁材とを電気的に直列接続する接続部211aとからなる第1の配置パターン211を有している。
図21(a)乃至(d)は、基板平面に対して垂直方向の磁場を検知できるようにした磁磁気センサの基本配置パターンの構成図で、同一基板上で基板平面に対して垂直方向の磁場を検知できるようにした磁気センサである。
In addition, a
FIGS. 21A to 21D are configuration diagrams of a basic arrangement pattern of a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field in a direction perpendicular to the substrate plane, and are perpendicular to the substrate plane on the same substrate. This is a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field.
四角形状の感磁材203aと、この感磁部と長さの異なる四角形状の磁気収束材203bとを有し、感磁材の長手方向の中線Maと磁気収束材の長手方向の中線Mbとが、互いに交わらないように水平に配置された第3の磁気検知部203と、この第3の磁気検知部の磁気収束材の長手方向に垂直な線に対して線対称の構造を有する第4の磁気検知部204と、第3の磁気検知部の感磁材が、第3の磁気検知部の磁気収束材と、第4の磁気検知部の磁気収束材204bとに挟まれるように配置され、かつ第3の磁気検知部と第4の磁気検知部とが互いに並行、かつ重ならないように配置されている。
It has a quadrangular
また、第3の磁気検知部の感磁材と、第4の磁気検知部の感磁材とを電気的に直列接続する接続部212aとからなる第2の配置パターン212を有している。
図22は、基板平面に対して平行な任意の軸方向の磁場(図22においては、基板平面に対して平行かつ磁気収束材の長手方向に垂直な軸)を検知できるようにした磁気センサの基本構造を示す図である。第1の配置パターンと、この第1の配置パターンの磁気収束材201b,202bの長手方向と平行に線対称の位置関係で、かつ互いに重ならないように離間して対向配置された第1の配置パターン211と同じ構造を有する第3の配置パターン213とからなる第1の構造Aを有している。
Moreover, it has the 2nd arrangement pattern 212 which consists of the
FIG. 22 shows a magnetic sensor that can detect a magnetic field in any axial direction parallel to the substrate plane (in FIG. 22, an axis parallel to the substrate plane and perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material). It is a figure which shows a basic structure. The first arrangement pattern and the first arrangement arranged opposite to each other so as not to overlap each other in a line-symmetrical positional relationship parallel to the longitudinal direction of the
図23は、基板平面に対して平行な任意の2軸方向の磁場(図23においては、基板平面に対して平行かつ構造Aの磁気収束材の長手方向に垂直な軸と、基板平面に対して平行かつ構造Bの磁気収束材の長手方向に垂直な軸の2軸)を検出する磁気センサの基本構造を示す図である。第1の構造Aと、この第1の構造Aと同様の構造を有する第2の構造Bとが、互いに平行でなくかつ互いに重ならないように配置されている。 FIG. 23 shows an arbitrary biaxial magnetic field parallel to the substrate plane (in FIG. 23, the axis parallel to the substrate plane and perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material of the structure A and the substrate plane. 2 is a diagram showing a basic structure of a magnetic sensor that detects two parallel axes that are parallel to each other and perpendicular to the longitudinal direction of a magnetic converging material having a structure B. The first structure A and the second structure B having the same structure as the first structure A are arranged so as not to be parallel to each other and to overlap each other.
図24は、基板平面に対して垂直方向の磁場を検出する磁気センサの基本構造を示す図である。第2の配置パターン212と、この第2の配置パターンと同様の構造を有する第4の配置パターン214とが、第2の配置パターンの磁気収束材の長手方向側の点に対し、第2の配置パターンと第4の配置パターンとが、互いに点対称の位置関係でかつ互いに重ならないように離間して対向配置された第3の構造Cを有している。 FIG. 24 is a diagram showing a basic structure of a magnetic sensor that detects a magnetic field in a direction perpendicular to the substrate plane. The second arrangement pattern 212 and the fourth arrangement pattern 214 having the same structure as the second arrangement pattern are the second arrangement pattern with respect to the point on the longitudinal direction side of the magnetic converging material of the second arrangement pattern. The arrangement pattern and the fourth arrangement pattern have a third structure C in which the arrangement pattern and the fourth arrangement pattern are point-symmetric with respect to each other and spaced apart from each other so as not to overlap each other.
図25は、基板平面に対して平行な任意の2軸方向の磁場(図23においては、基板平面に対して平行かつ構造Aの磁気収束材の長手方向に垂直な軸と、基板平面に対して平行かつ構造Bの磁気収束材の長手方向に垂直な軸の2軸)の磁場を検出する磁気センサの他の基本構造を示す図である。第1の構造Aと第2の構造Bとが、互いに垂直な位置関係で配置されている。 FIG. 25 shows an arbitrary biaxial magnetic field parallel to the substrate plane (in FIG. 23, the axis parallel to the substrate plane and perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material of structure A and the substrate plane). FIG. 5 is a diagram showing another basic structure of a magnetic sensor that detects a magnetic field of two parallel axes that are parallel to each other and perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material of structure B. The first structure A and the second structure B are arranged in a vertical positional relationship with each other.
また、第1の構造Aと第2の構造B、又は第1の構造Aと第3の構造C、又は第2の構造Bと第3の構造C、又は第1の構造Aと第2の構造Bと第3の構造Cとが同一平面上に配置されている。
図26は、配置パターンを複数個配列した磁気センサの基本構造を示す図である。第1の配置パターン211から第4の配置パターン214において、それぞれの配置パターンにおいて、全く同じ構造の配置パターンが複数個存在して配置パターン群を構成し、この配置パターン群が、互いに並行にかつ重ならないように配置され、かつ同一の配置パターンがそれぞれ有する感磁部同士が、1つの直列接続となるように電気的に接続されている。
The first structure A and the second structure B, or the first structure A and the third structure C, or the second structure B and the third structure C, or the first structure A and the second structure The structure B and the third structure C are arranged on the same plane.
FIG. 26 is a diagram showing a basic structure of a magnetic sensor in which a plurality of arrangement patterns are arranged. In the
図27は、磁気収束板の端の形状を示す図である。第1の配置パターン211から第4の配置パターン214のそれぞれの磁気収束材において、磁気収束部材211cが、配置パターンの構造中心点から遠い位置の方の磁気収束材の短手側でT字状に接するように配置され、磁気収束部材211cと隣接する磁気収束材との距離Aが配置パターン内における2つの磁気収束材間の距離Bよりも遠い位置関係に配置されている。
図28は、磁気収束板間と磁気抵抗(GMR)素子の距離を説明するための図である。各配置パターン間における磁気収束材間の距離Dが、各配置パターン内における2つの磁気収束材間の距離Eよりも長くなるように構成されている。
FIG. 27 is a diagram showing the shape of the end of the magnetic flux concentrating plate. In each of the magnetic converging materials of the
FIG. 28 is a diagram for explaining the distance between the magnetic focusing plates and the magnetoresistive (GMR) element. The distance D between the magnetic flux concentrating materials between the respective arrangement patterns is configured to be longer than the distance E between the two magnetic flux converging materials in each arrangement pattern.
図29(a)乃至(c)は、配置パターンのシュリンク構造を示す図である。第1の配置パターン211と、この第1の配置パターンが有する2つの磁気収束材201b,202bの内の一方の磁気収束材202bの構造中心点Nを通り、磁気収束材202bの長辺に水平な直線に対して、第1の配置パターン211と線対称な関係にある第5の配置パターン215において、感磁材201a,202aを電気的に接続する接続部216aが、第5の配置パターン215における接続部215aとは逆の感磁材201a,202aの端部に配置された第6の配置パターン216とからなる構造Dを有している。
FIGS. 29A to 29C are diagrams showing a shrink structure of an arrangement pattern. It passes through the structural center point N of one of the two magnetic
図30は、図29に示したシュリンク構造の配列を示す図である。第1の配置パターン211と第6の配置パターン216とが交互に繰り返し複数個配列され、第1の配置パターン内の感磁材同士が、電気的な1直列接続となるように接続部211bで接続され、第6の配置パターン内の感磁材同士が、電気的な1直列接続となるように接続部216bで接続され、第1の配置パターン内の磁気収束材201b,202b間の距離F1と、第6の配置パターン内の磁気収束材201b,202b間の距離F2とが互いに等しくなるように構成されている。
FIG. 30 is a diagram showing an arrangement of the shrink structure shown in FIG. A plurality of
図31は、上述した各構造内の磁気抵抗(GMR)素子が同じ抵抗(面積)を有する場合を示す図である。各構造内における2つの配置パターンを構成するそれぞれの前記感磁材201a,202aの面積が、互いに等しくなるように構成されている。
図32は、電極パッドと信号処理回路との電気的接合を示す図である。接続部211a,213aにより電気的に接合されていない感磁材201a,202aの端部が、電極パッド(P1乃至P4)もしくは信号処理回路(IC)に電気的に接合されている。
FIG. 31 is a diagram showing a case where the magnetoresistive (GMR) elements in each structure described above have the same resistance (area). The areas of the magnetic
FIG. 32 is a diagram showing an electrical connection between the electrode pad and the signal processing circuit. The ends of the magnetic
図33は、磁気抵抗(GMR)素子と磁気収束板の位置関係(平面)を示す図である。単一の配置パターン211において、この単一の配置パターンを構成する第1及び第2の磁気感知部201,202の感磁材201a,202aの長手方向の中線Laが、第1及び第2の磁気感知部201,202の磁気収束材201b,202bの長手方向の中線Lbと、単一の配置パターン内の対称点又は対称線の間に配置される。
図34は、磁気収束材と感磁材との高さ方向の位置関係を示す図である。同一平面基板上に感磁材201a乃至204aと磁気収束材201b乃至204bが形成され、感磁材の底面が磁気収束材の底面よりも下に配置されている。
FIG. 33 is a diagram showing a positional relationship (plane) between the magnetoresistive (GMR) element and the magnetic focusing plate. In the
FIG. 34 is a diagram illustrating the positional relationship between the magnetic flux concentrating material and the magnetic sensitive material in the height direction. Magnetic
以上のように、本発明における磁気抵抗素子と磁気収束板とを組み合わせた基本的な配置パターンについて説明したが、磁気抵抗素子が、巨大磁気抵抗素子(GMR)又はトンネル磁気抵抗素子(TMR)であることが望ましい。
また、磁気抵抗素子の短手方向の幅が、0.1〜20ミクロンであることが望ましい。また、磁気収束部が、NiFe、NiFeB、NiFeCo、CoFe等の軟磁性材料から成ることが望ましい。さらに、磁気収束材の厚みが、1〜40ミクロンであることが望ましい。
As described above, the basic arrangement pattern in which the magnetoresistive element and the magnetic focusing plate in the present invention are combined has been described. The magnetoresistive element is a giant magnetoresistive element (GMR) or a tunnel magnetoresistive element (TMR). It is desirable to be.
Further, it is desirable that the width of the magnetoresistive element in the short direction is 0.1 to 20 microns. Further, it is desirable that the magnetic converging portion is made of a soft magnetic material such as NiFe, NiFeB, NiFeCo, CoFe or the like. Furthermore, the thickness of the magnetic flux concentrator is desirably 1 to 40 microns.
次に、以下に磁気センサの磁気検出方法について説明する。第1の配置パターンと第3の配置パターンを有する第1の構造Aを有する磁気センサを用いて、磁気収束材の長手方向に平行な磁場(X磁場)は、第1の配置パターンと第3の配置パターンに対し、各々反対の方向に変換され、磁気収束材の長手方向に垂直な磁場(Y磁場)は同一方向に磁場変換され、更に磁気収束材の平面方向に垂直な磁場(Z磁場)は単一パターン内に隣接する感磁部で+/−になるように磁場が掛かるため相殺され、第1の配置パターンを有する磁気センサと第3の配置パターンからなる磁気センサの抵抗の差を演算することで、構造Aの磁気収束材の長手方向に平行な磁場(X磁場)のみを単独で演算する。 Next, a magnetic detection method of the magnetic sensor will be described below. Using the magnetic sensor having the first structure A having the first arrangement pattern and the third arrangement pattern, the magnetic field (X magnetic field) parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material is changed between the first arrangement pattern and the third arrangement pattern. The magnetic field perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material (Y magnetic field) is converted into the same direction, and further the magnetic field perpendicular to the plane direction of the magnetic converging material (Z magnetic field). ) Is canceled because a magnetic field is applied to adjacent magnetic sensitive portions in a single pattern so as to be +/−, and the resistance difference between the magnetic sensor having the first arrangement pattern and the magnetic sensor having the third arrangement pattern is canceled out. Is calculated solely for the magnetic field (X magnetic field) parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material of structure A.
また、第1の構造Aの配置パターンが互いに平行でなく、かつ互いに重ならないように配置された第2の構造(B)を有する磁気センサを用いて、磁気収束材の長手方向に平行な磁場(Y磁場)は、第1の配置パターンと第3の配置パターンに対して各々反対の方向に変換され、磁気収束材の長手方向に垂直な磁場(X磁場)は、同一方向に磁場変換され、更に磁気収束材の平面方向に垂直な磁場(Z磁場)は単一パターン内に隣接する感磁部で+/−になるように磁場が掛かるため相殺され、第2の構造(B)からなる磁気センサの抵抗の差を演算することで、構造Bの磁気収束材の長手方向に平行な磁場(Y磁場)のみを単独で演算する。 In addition, a magnetic field parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material is obtained using a magnetic sensor having the second structure (B) in which the arrangement pattern of the first structure A is not parallel to each other and does not overlap each other. (Y magnetic field) is converted in the opposite direction with respect to the first arrangement pattern and the third arrangement pattern, and the magnetic field perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material (X magnetic field) is converted into the same direction. Further, the magnetic field perpendicular to the plane direction of the magnetic converging material (Z magnetic field) is canceled because the magnetic field is applied so as to be +/− in the adjacent magnetic sensitive part in the single pattern, and is canceled from the second structure (B). By calculating the resistance difference of the magnetic sensor, only the magnetic field (Y magnetic field) parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material of structure B is calculated alone.
また、第2の配置パターンと第4の配置パターンを有する磁気センサを用いて、磁気収束材の長手方向に平行な磁場(X磁場)は第2の配置パターンと第4の配置パターンに対し、各々同じの方向に変換され、磁気収束材の長手方向に垂直な磁場(Y磁場)は同一方向に磁場変換され、更に磁気収束材の平面方向に垂直な磁場(Z磁場)は、第2の配置パターンと第4の配置パターンに対して各々反対の方向に変換され、第4の配置パターンを有する磁気センサと第2の配置パターンからなる磁気センサの抵抗の差を演算することで、磁気収束材の平面方向に垂直な磁場(Z磁場)のみを単独で演算する。
また、上述した磁気検出方法を組み合わせることで、同一平面上で、X磁場,Y磁場,Z磁場を3軸の混成磁場を分離して単独で検知できるようにすることも可能である。
In addition, using a magnetic sensor having the second arrangement pattern and the fourth arrangement pattern, the magnetic field (X magnetic field) parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material is compared to the second arrangement pattern and the fourth arrangement pattern. The magnetic field converted to the same direction, the magnetic field perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material (Y magnetic field) is converted into the same direction, and the magnetic field perpendicular to the planar direction of the magnetic converging material (Z magnetic field) Magnetic convergence is achieved by calculating the difference in resistance between the magnetic sensor having the fourth arrangement pattern and the magnetic sensor having the second arrangement pattern, which is converted in the opposite direction with respect to the arrangement pattern and the fourth arrangement pattern. Only the magnetic field perpendicular to the plane direction of the material (Z magnetic field) is calculated alone.
In addition, by combining the magnetic detection methods described above, it is possible to detect the X magnetic field, the Y magnetic field, and the Z magnetic field separately from the three-axis hybrid magnetic field on the same plane.
1 反強磁性層
2 ピンド層(固定層)
3 Cu層(スペーサ層)
4 フリー層(自由回転層)
21,31,41,51,61,71,81,91,101,171 GMR素子
22,52,62,72,82,92,102 一方の磁気収束板
23,53,63,73,83,93,103 他方の磁気収束板
32,33,42,43 磁気収束板
50 第1の磁気センサ部
51a GMR素子51の第1部分
51b GMR素子51の第2部分
51c GMR素子51の第3部分
51d GMR素子51の第4部分
51e GMR素子51の第5部分
51f GMR素子51の第6部分
52a 一方の磁気収束板52の櫛歯の第1部分
52b 一方の磁気収束板52の櫛歯の第2部分
52c 一方の磁気収束板52の櫛歯の第3部分
53a 他方の磁気収束板53の櫛歯の第1部分
53b 他方の磁気収束板53の櫛歯の第2部分
53c 他方の磁気収束板53の櫛歯の第3部分
60 第2の磁気センサ部
61a GMR素子61の第1部分
61b GMR素子61の第2部分
61c GMR素子61の第3部分
61d GMR素子61の第4部分
61e GMR素子61の第5部分
61f GMR素子61の第6部分
62a 一方の磁気収束板62の櫛歯の第1部分
62b 一方の磁気収束板62の櫛歯の第2部分
62c 一方の磁気収束板62の櫛歯の第3部分
63a 他方の磁気収束板63の櫛歯の第1部分
63b 他方の磁気収束板63の櫛歯の第2部分
63c 他方の磁気収束板63の櫛歯の第3部分
90 第5の磁気センサ部
91a GMR素子91の第1部分
91b GMR素子91の第2部分
91e GMR素子91の第3部分
91f GMR素子91の第4部分
92a 一方の磁気収束板92の第1部分
92b 一方の磁気収束板92の第2部分
93a 他方の磁気収束板93の第1部分
93b 他方の磁気収束板93の第2部分
100 第6の磁気センサ部
101a GMR素子101の第1部分
101b GMR素子101の第2部分
101e GMR素子101の第3部分
101f GMR素子101の第4部分
102a 一方の磁気収束板102の第1部分
102b 一方の磁気収束板102の第2部分
103a 他方の磁気収束板103の第1部分
103b 他方の磁気収束板103の第2部分
110,200 同一平面基板
111乃至122 電極パッド
112,113,115,116,117,118,119,120,121,122 電極
131乃至142 配線
150,180 X軸センサ
160,190 Y軸センサ
170 Z軸センサ
171a,171b 感磁部
172,173 磁気収束板
172a 磁気収束板172の第1部分
173a 磁気収束板173の第1部分
201 第1の磁気検知部
201a,203a 感磁材
201b,203b 磁気収束材
202 第2の磁気検知部
203 第3の磁気検知部
204 第4の磁気検知部
204b 磁気収束材
211 第1の配置パターン
211a,211b,212a,213a,216b 接続部
211c 磁気収束部材
212 第2の配置パターン
214 第4の配置パターン
215 第5の配置パターン
216 第6の配置パターン
1
3 Cu layer (spacer layer)
4 Free layer (free rotation layer)
21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 171 GMR elements 22, 52, 62, 72, 82, 92, 102 One magnetic converging plate 23, 53, 63, 73, 83, 93 , 103 The other magnetic converging plates 32, 33, 42, 43 The magnetic converging plate 50 The first magnetic sensor unit 51a The first part 51b of the GMR element 51 The second part 51c of the GMR element 51 The third part 51d of the GMR element 51 Fourth part 51e of element 51e Fifth part 51f of GMR element 51 Sixth part 52a of GMR element 51 First part 52b of comb teeth of one magnetic focusing plate 52 Second part of comb teeth of one magnetic focusing plate 52 52c The third portion 53a of the comb teeth of one magnetic focusing plate 52 The first portion 53b of the comb teeth of the other magnetic focusing plate 53 The second portion 53c of the comb teeth of the other magnetic focusing plate 53 The other magnetic focusing plate 3rd portion 60 of the comb tooth 60 2nd magnetic sensor part 61a 1st portion 61b of GMR element 61 2nd portion 61c of GMR element 61 3rd portion 61d of GMR element 61 4th portion 61e of GMR element 61 GMR element 61 61 5th portion 61f 6th portion 62a of GMR element 61 Comb first portion 62b of one magnetic converging plate 62 Comb second portion 62c of one magnetic converging plate 62 Comb of one magnetic converging plate 62 The third portion 63a of the teeth The first portion 63b of the comb teeth of the other magnetic focusing plate 63 The second portion 63c of the comb teeth of the other magnetic focusing plate 63 The third portion 90 of the comb teeth of the other magnetic focusing plate 63 Magnetic sensor portion 91a First portion 91b of GMR element 91 Second portion 91e of GMR element 91 Third portion 91f of GMR element 91 Fourth portion 92a of GMR element 91 First portion 9 of one magnetic focusing plate 92 b Second portion 93a of one magnetic focusing plate 92 First portion 93b of the other magnetic focusing plate 93 Second portion 100 of the other magnetic focusing plate 93 Sixth magnetic sensor portion 101a First portion 101b of the GMR element 101 GMR Second portion 101e of element 101 Third portion 101f of GMR element 101 Fourth portion 102a of GMR element 101 First portion 102b of one magnetic converging plate 102 Second portion 103a of one magnetic converging plate 102 Other magnetic converging plate 103 First part 103b Second magnetic converging plate 103 second part 110, 200 Coplanar substrates 111 to 122 Electrode pads 112, 113, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122 Electrodes 131 to 142 Wiring 150, 180 X-axis sensor 160, 190 Y-axis sensor 170 Z-axis sensor 171a, 71b Magnetic sensing portions 172, 173 Magnetic converging plate 172a First portion 173a of magnetic converging plate 172 First portion 201 of magnetic converging plate 173 First magnetic detecting portions 201a, 203a Magnetic sensitive material 201b, 203b Magnetic converging material 202 Second Magnetic detecting unit 203 Third magnetic detecting unit 204 Fourth magnetic detecting unit 204b Magnetic converging material 211 First arrangement pattern 211a, 211b, 212a, 213a, 216b Connection unit 211c Magnetic converging member 212 Second arrangement pattern 214 Fourth arrangement pattern 215 Fifth arrangement pattern 216 Sixth arrangement pattern
Claims (38)
前記基板上に四角形状の感磁材と、該感磁部と長さの異なる四角形状の磁気収束材とを有し、基板に対して平行かつ、前記感磁材の長手方向の中点を通る中線と前記磁気収束材の長手方向の中線とが、互いに交わらないように水平に配置された第1の磁気検知部と、
該第1の磁気検知部と構成が同一である第2の磁気検知部とを備え、
前記第1の磁気検知部の感磁材と、前記第2の磁気検知部の感磁材との両方が、前記第1の磁気検知部の磁気収束材と前記第2の磁気検知部の磁気収束材とに挟まれるように点対称の位置関係で、かつ前記第1の磁気検知部と前記第2の磁気検知部とが互いに重ならないように配置され、
前記第1の磁気検知部の感磁材と、前記第2の磁気検知部の感磁材とを電気的に直列接続する接続部とからなるつづら折り状の磁気抵抗素子を有する第1の配置パターンを有し、
前記第1の配置パターンと、基板平面に対し平行で、該第1の配置パターンの前記磁気収束材の長手方向に平行な線に対して、前記磁気収束材と感磁材の位置関係が対称になり、かつ互いに重ならないように離間して対向配置された前記第1の配置パターンと同じ構造を有する第3の配置パターンとからなる第1の構造を有することを特徴とする磁気センサ。 In a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field in an arbitrary axial direction parallel to the substrate plane,
A quadrangular magnetic material on the substrate and a quadrangular magnetic converging material having a length different from that of the magnetically sensitive portion, parallel to the substrate, and a midpoint in the longitudinal direction of the magnetic material. A first magnetic detector arranged horizontally so that a passing middle line and a longitudinal middle line of the magnetic flux concentrator do not cross each other;
A second magnetic detection unit having the same configuration as the first magnetic detection unit,
Both the magnetic material of the first magnetic detector and the magnetic material of the second magnetic detector are the same as the magnetic converging material of the first magnetic detector and the magnetism of the second magnetic detector. It is arranged in a point-symmetrical positional relationship so as to be sandwiched between the converging material and so that the first magnetic detection unit and the second magnetic detection unit do not overlap each other,
A first arrangement pattern having a zigzag-shaped magnetoresistive element comprising a magnetically sensitive material of the first magnetic detector and a connecting portion for electrically connecting the magnetically sensitive material of the second magnetic detector in series. have,
The positional relationship between the magnetic converging material and the magnetic sensitive material is symmetric with respect to a line parallel to the first arrangement pattern and a plane parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material of the first arrangement pattern. magnetic sensors becomes, and characterized in that it have a first structure comprising a third arrangement pattern having the same structure as the overlap so as not to apart from oppositely disposed said first array patterns on.
前記基板上に四角形状の感磁材と、該感磁部と長さの異なる四角形状の磁気収束材とを有し、基板に対して平行かつ、前記感磁材の長手方向の中点を通る中線とが、互いに交わらないように水平に配置された第3の磁気検知部と、
該第3の磁気検知部の前記磁気収束材の長手方向に垂直な線に対して、構造が線対称の第4の磁気検知部とを備え
前記第3の磁気検知部の感磁材が、前記第3の磁気検知部の磁気収束材と、前記第4の磁気検知部の磁気収束材とに挟まれるように配置され、かつ前記第3の磁気検知部と前記第4の磁気検知部とが互いに平行、かつ重ならないように配置され、
前記第3の磁気検知部の感磁材と、前記第4の磁気検知部の感磁材とを電気的に直列接続する接続部とからなるつづら折り状の磁気抵抗素子を有する第2の配置パターンを有し、
前記第2の配置パターンと、該第2の配置パターンと同様の構造を有する第4の配置パターンとが、基板平面に対し平行で、前記第2の配置パターンの磁気収束材の長手方向側の点に対し、前記第2の配置パターンと前記第4の配置パターンとが、互いに点Moに対し、対称の位置関係でかつ互いに重ならないように離間して対向配置された第3の構造を有することを特徴とする磁気センサ。 In a magnetic sensor capable of detecting a magnetic field perpendicular to the substrate plane,
A quadrangular magnetic material on the substrate and a quadrangular magnetic converging material having a length different from that of the magnetically sensitive portion, parallel to the substrate, and a midpoint in the longitudinal direction of the magnetic material. A third magnetic detector arranged horizontally so that the passing midlines do not cross each other;
A fourth magnetic detector having a line symmetry with respect to a line perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material of the third magnetic detector; and a magnetic material of the third magnetic detector, The third magnetic detector and the fourth magnetic detector are arranged so as to be sandwiched between the magnetic converging material of the third magnetic detector and the magnetic converging material of the fourth magnetic detector. Are arranged so that they are parallel to each other and do not overlap,
A second arrangement pattern having a zigzag-shaped magnetoresistive element comprising a magnetically sensitive material of the third magnetic detector and a connecting portion that electrically connects the magnetically sensitive material of the fourth magnetic detector in series. I have a,
The second arrangement pattern and a fourth arrangement pattern having the same structure as the second arrangement pattern are parallel to the substrate plane, and are arranged on the longitudinal direction side of the magnetic converging material of the second arrangement pattern. The second arrangement pattern and the fourth arrangement pattern have a third structure in which the second arrangement pattern and the fourth arrangement pattern are arranged opposite to each other so as to be symmetrical with respect to the point Mo so as not to overlap each other. A magnetic sensor.
前記第1の配置パターン内の磁気収束材間の距離と、前記第6の配置パターン内の磁気収束材間の距離とが互いに等しいことを特徴とする請求項9に記載の磁気センサ。 A plurality of the first arrangement pattern and the sixth arrangement pattern are alternately and repeatedly arranged, and the magnetosensitive materials in the first arrangement pattern are electrically connected in a series connection. Connected to each other so that the magnetic sensitive materials in the sixth arrangement pattern are electrically connected to each other so as to be electrically connected in series.
The magnetic sensor according to claim 9 , wherein a distance between the magnetic flux concentrating materials in the first arrangement pattern and a distance between the magnetic flux concentrating materials in the sixth arrangement pattern are equal to each other.
該一方の磁気収束板に対向するように設けられ、等間隔で複数の突起状部材の突起が形成された櫛状の他方の磁気収束板と、
前記一方及び他方の磁気収束板の前記突起状部材に沿ってつづら折り状に配置された磁気抵抗素子を備え、
前記第1の配置パターンまたは第3の配置パターンにおける前記磁気抵抗素子のコ字状部分の一方の外側には、前記一方の磁気収束板の突起が配置されており、前記磁気抵抗素子のコ字状部分の他方の外側には、前記他方の磁気収束板の突起が配置されており、
前記突起は前記第1の配置パターンまたは第3の配置パターンにおける磁気収束材に相当する配置パターンを有することを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。 One comb-like magnetic converging plate in which a plurality of protruding members are formed at equal intervals;
The other magnetic converging plate in the shape of a comb, which is provided so as to face the one magnetic converging plate and in which the protrusions of the plural protruding members are formed at equal intervals;
Wherein with one and the other magnetoresistive element arranged in zigzag along said protruding member of the magnetic flux concentrator of
On one outer side of the U-shaped portion of the magnetoresistive element in the first arrangement pattern or the third arrangement pattern , a protrusion of the one magnetic convergence plate is arranged, and the U-shape of the magnetoresistive element A projection of the other magnetic flux concentrating plate is disposed on the other outer side of the shaped portion ,
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the protrusion has an arrangement pattern corresponding to a magnetic converging material in the first arrangement pattern or the third arrangement pattern .
該一方の磁気収束板に対向するように設けられ、等間隔で複数の突起状部材の突起が形成された櫛状の他方の磁気収束板と、
前記一方及び他方の磁気収束板の前記突起状部材に沿ってつづら折り状に配置された磁気抵抗素子を備え、
前記第2の配置パターンまたは第4の配置パターンにおける前記磁気抵抗素子のコ字状部分の一方の内側には、前記他方の磁気収束板の突起が接しており、前記磁気抵抗素子のコ字状部分の他方の外側には、前記一方の磁気収束板の突起が接しており、
前記突起は前記第2の配置パターンまたは第4の配置パターンにおける磁気収束材に相当する配置パターンを有することを特徴とする請求項2に記載の磁気センサ。 One comb-like magnetic converging plate in which a plurality of protruding members are formed at equal intervals;
The other magnetic converging plate in the shape of a comb, which is provided so as to face the one magnetic converging plate and in which the protrusions of the plural protruding members are formed at equal intervals;
Wherein with the one and the other magnetoresistive element arranged in zigzag along said protruding member of the magnetic flux concentrator of
The protrusion of the other magnetic converging plate is in contact with one of the U-shaped portions of the magnetoresistive element in the second arrangement pattern or the fourth arrangement pattern, and the U-shape of the magnetoresistive element. On the other outer side of the portion, the projection of the one magnetic flux concentrating plate is in contact,
3. The magnetic sensor according to claim 2, wherein the protrusion has an arrangement pattern corresponding to a magnetic converging material in the second arrangement pattern or the fourth arrangement pattern .
空間中の磁場のそれぞれ異なる任意の3軸方向の磁場成分の内、2軸以上の方向の磁場成分が磁気収束材によって曲げられることを利用して、空間中の任意の軸方向の磁場を独立して検出することを特徴とする磁気センサの磁気検出方法。 In the magnetic detection method using the magnetic sensor in any one of Claims 1 thru | or 33 ,
By using the fact that magnetic field components in two or more directions among the magnetic field components in any three axial directions that are different from each other in the space are bent by the magnetic converging material, the magnetic field in any axial direction in the space is made independent. The magnetic detection method of the magnetic sensor characterized by detecting by carrying out.
前記第1の配置パターンと前記第3の配置パターンを有する第1の構造を有する磁気センサを用いて、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場は、前記第1の配置パターンと前記第3の配置パターンに対し、各々反対の方向に変換され、前記磁気収束材の長手方向に垂直な磁場は同一方向に磁場変換され、更に磁気収束材の平面方向に垂直な磁場は単一パターン内に隣接する前記感磁部で+/−になるように磁場が掛かるため相殺され、前記第1の配置パターンを有する前記磁気センサと前記第3の配置パターンからなる磁気センサの感磁部の抵抗の差を演算することで、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場のみを単独で演算することのできるようにすることを特徴とする磁気センサの磁気検出方法。 A magnetic detection method using the magnetic sensor according to any one of claims 1, 3, 4 to 8, 11 to 18 ,
Using a magnetic sensor having a first structure having the first arrangement pattern and the third arrangement pattern, a magnetic field parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material is applied to the first arrangement pattern and the third arrangement pattern. The magnetic field perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material is converted into the same direction, and the magnetic field perpendicular to the plane direction of the magnetic converging material is converted into a single pattern. The magnetic field is applied so as to be +/− in the adjacent magnetic sensing part, so that it is canceled out, and the resistance of the magnetic sensing part of the magnetic sensor having the first arrangement pattern and the magnetic sensor having the third arrangement pattern is reduced. A magnetic detection method for a magnetic sensor, wherein only the magnetic field parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material can be calculated independently by calculating the difference.
前記第1の構造の配置パターンが互いに平行でなく、かつ互いに重ならないように配置された第2の構造を有する磁気センサを用いて、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場は、前記第1の配置パターンと前記第3の配置パターンに対して各々反対の方向に変換され、前記磁気収束材の長手方向に垂直な磁場は、同一方向に磁場変換され、更に前記磁気収束材の平面方向に垂直な磁場は単一パターン内に隣接する感磁部で+/−になるように磁場が掛かるため相殺され、前記第2の構造からなる磁気センサの抵抗の差を演算することで、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場のみを単独で演算することのできるようにすることを特徴とする磁気センサの磁気検出方法。 In the magnetic detection method using the magnetic sensor in any one of Claim 3, 4 thru | or 8, 11 thru | or 18 ,
Using a magnetic sensor having a second structure in which the arrangement pattern of the first structure is not parallel to each other and does not overlap each other, a magnetic field parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material is A magnetic field perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material is converted in opposite directions with respect to one arrangement pattern and the third arrangement pattern, and further converted into the same direction, and further the planar direction of the magnetic converging material The magnetic field perpendicular to the magnetic field is canceled by the magnetic sensitive part adjacent to the single pattern in the single pattern, so that the magnetic field is canceled, and by calculating the difference in resistance of the magnetic sensor having the second structure, A magnetic detection method for a magnetic sensor, wherein only a magnetic field parallel to a longitudinal direction of a magnetic converging material can be calculated independently.
前記第2の配置パターンと前記第4の配置パターンを有する磁気センサを用いて、前記磁気収束材の長手方向に平行な磁場は前記第2の配置パターンと前記第4の配置パターンに対し、各々同じの方向に変換され、前記磁気収束材の長手方向に垂直な磁場は同一方向に磁場変換され、更に前記磁気収束材の平面方向に垂直な磁場は、前記第2の配置パターンと前記第4の配置パターンに対して各々反対の方向に変換され、前記第4の配置パターンを有する磁気センサと前記第2の配置パターンからなる磁気センサの抵抗の差を演算することで、前記磁気収束材の平面方向に垂直な磁場のみを単独で演算することのできるようにすることを特徴とする磁気センサの磁気検出方法。 In the magnetic detection method using the magnetic sensor in any one of Claim 2, 5 thru | or 8, 11 thru | or 18 ,
Using a magnetic sensor having the second arrangement pattern and the fourth arrangement pattern, the magnetic field parallel to the longitudinal direction of the magnetic converging material is different from the second arrangement pattern and the fourth arrangement pattern, respectively. The magnetic field that is converted in the same direction and is perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic converging material is converted into the same direction, and the magnetic field that is perpendicular to the plane direction of the magnetic converging material is the second arrangement pattern and the fourth By calculating the difference in resistance between the magnetic sensor having the fourth arrangement pattern and the magnetic sensor having the second arrangement pattern. A magnetic detection method for a magnetic sensor, wherein only a magnetic field perpendicular to a plane direction can be calculated independently.
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