JP6296160B2 - 磁気センサ - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサに関し、特に、磁気抵抗素子を含む磁気センサに関する。

磁界検出の等方性の向上を図った磁気センサを開示した先行文献として、特開平１１−２７４５９８号公報(特許文献１)、特開平９−１０２６３８号公報(特許文献２)、および、国際公開第２０１３／１７１９７７号(特許文献３)がある。

特許文献１に記載された磁気センサにおいては、磁気抵抗素子のパターンが螺旋状である。螺旋状のパターンの両端部は、それぞれ反対側に位置する最外部に形成されている。磁気抵抗素子のパターンは、実質的に湾曲部のみから形成されている。

特許文献２に記載された磁気センサにおいては、磁気抵抗素子は、渦巻状に複数巻に巻回されて円形状をなすとともに、外部磁界に対して等方位的に成膜形成されている。

特許文献３に記載された磁気センサにおいては、ブリッジ回路の複数の磁気抵抗素子はそれぞれ、全体として磁界検出方向とは実質的に直交する方向に沿った複数本の部分が所定間隔で平行に並んで、順次折り返すように連結されると共に、上記複数本の部分はそれぞれ、磁界検出方向に沿った複数本の部分が所定間隔で平行に並んで、順次折り返すように連結されて、電気的に接続されたつづら折り状に形成されている。

特開平１１−２７４５９８号公報 特開平９−１０２６３８号公報 国際公開第２０１３／１７１９７７号

特許文献１，２には、複数の磁気抵抗素子を用いて磁気センサを構成することについて記載乃至示唆されていない。特許文献３に記載された磁気センサにおいては、磁界検出の等方性についてさらに向上できる余地がある。

本発明に基づく磁気センサは、互いに電気的に接続されてブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子を備える磁気センサである。複数の磁気抵抗素子は、第１磁気抵抗素子および第２磁気抵抗素子を含む。第１磁気抵抗素子の抵抗変化率は、第２磁気抵抗素子の抵抗変化率より大きい。第２磁気抵抗素子は、平面視にて、仮想円または仮想多角形に沿って配置され、かつ、複数の曲部を有して折り返した、単位パターンを複数含む。複数の単位パターンは、上記仮想円または上記仮想多角形の中心の周りを囲む方向に繋がっている。

本発明の一形態においては、単位パターンは、１０μｍ以上の長さの直線状延在部を含まない。

本発明の一形態においては、単位パターンは、複数の曲部の各々において屈曲している。

本発明の一形態においては、単位パターンは、複数の曲部の各々において湾曲している。

本発明の一形態においては、複数の単位パターンの各々は、平面視にて、仮想円の複数の同心円上にそれぞれ位置する複数の円弧部と、仮想円の中心から放射状に延びて仮想円の径方向において互いに隣接する２つの円弧部同士を接続する複数の直線状延在部とから構成されている。

本発明の一形態においては、複数の単位パターンが、上記仮想円の中心の周りを重ねて囲むように繋がっている。

本発明によれば、磁界検出の等方性を向上できる。

本発明の実施形態１に係る磁気センサのブリッジ回路を構成する４つの磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態１に係る磁気センサの等価回路図である。 本発明の実施形態１に係る磁気センサのブリッジ回路における磁気抵抗素子と配線との接続部の積層構造を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る磁気センサの第１磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態１に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態２に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態３に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態３に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。 本発明の実施形態４に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態５に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態５に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。 本発明の実施形態６に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態７に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。 本発明の実施形態７に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る磁気センサについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る磁気センサのブリッジ回路を構成する４つの磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。図２は、本発明の実施形態１に係る磁気センサの等価回路図である。

図１，２に示すように、本発明の実施形態１に係る磁気センサ１００は、互いに電気的に接続されてホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を構成する４つの磁気抵抗素子を備える。４つの磁気抵抗素子は、２つの第１磁気抵抗素子１２０ａ，１２０ｂ、および、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂを含む。

２つの第１磁気抵抗素子１２０ａ，１２０ｂの各々の抵抗変化率は、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々の抵抗変化率より大きい。２つの第１磁気抵抗素子１２０ａ，１２０ｂの各々は、外部磁界が印加されることによって電気抵抗値が変化するいわゆる感磁抵抗である。２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々は、外部磁界が印加されてもほとんど電気抵抗値が変化しない固定抵抗である。

４つの磁気抵抗素子は、基板１１０上に設けられた配線によって互いに電気的に接続されている。具体的には、第１磁気抵抗素子１２０ａと第２磁気抵抗素子１３０ａとが配線１４６によって直列に接続されている。第１磁気抵抗素子１２０ｂと第２磁気抵抗素子１３０ｂとが配線１５０によって直列に接続されている。

磁気センサ１００は、基板１１０上にそれぞれ設けられた、中点１４０、中点１４１、電源端子(Ｖｃｃ)１４２、接地端子(Ｇｎｄ)１４３および出力端子(Ｏｕｔ)１４４をさらに備える。

第１磁気抵抗素子１２０ａおよび第２磁気抵抗素子１３０ｂの各々は、中点１４０に接続されている。具体的には、第１磁気抵抗素子１２０ａと中点１４０とが配線１４５によって接続され、第２磁気抵抗素子１３０ｂと中点１４０とが配線１５２によって接続されている。

第１磁気抵抗素子１２０ｂおよび第２磁気抵抗素子１３０ａの各々は、中点１４１に接続されている。具体的には、第１磁気抵抗素子１２０ｂと中点１４１とが配線１４９によって接続され、第２磁気抵抗素子１３０ａと中点１４１とが配線１４８によって接続されている。

配線１４６は、電流が入力される電源端子(Ｖｃｃ)１４２に接続されている。配線１５０は、接地端子(Ｇｎｄ)１４３に接続されている。

図２に示すように、磁気センサ１００は、差動増幅器１６０、温度補償回路１６１、ラッチおよびスイッチ回路１６２、並びに、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)ドライバ１６３をさらに備える。

差動増幅器１６０は、入力端が中点１４０および中点１４１の各々に接続され、出力端が温度補償回路１６１に接続されている。また、差動増幅器１６０は、電源端子(Ｖｃｃ)１４２および接地端子(Ｇｎｄ)１４３の各々に接続されている。

温度補償回路１６１は、出力端がラッチおよびスイッチ回路１６２に接続されている。また、温度補償回路１６１は、電源端子(Ｖｃｃ)１４２および接地端子(Ｇｎｄ)１４３の各々に接続されている。

ラッチおよびスイッチ回路１６２は、出力端がＣＭＯＳドライバ１６３に接続されている。また、ラッチおよびスイッチ回路１６２は、電源端子(Ｖｃｃ)１４２および接地端子(Ｇｎｄ)１４３の各々に接続されている。

ＣＭＯＳドライバ１６３は、出力端が出力端子(Ｏｕｔ)１４４に接続されている。また、ＣＭＯＳドライバ１６３は、電源端子(Ｖｃｃ)１４２および接地端子(Ｇｎｄ)１４３の各々に接続されている。

磁気センサ１００が上記の回路構成を有することにより、中点１４０と中点１４１との間に、外部磁界の強さに依存する電位差が発生する。この電位差があらかじめ設定された検出レベルを超えると、出力端子(Ｏｕｔ)１４４から信号が出力される。

図３は、本発明の実施形態１に係る磁気センサのブリッジ回路における磁気抵抗素子と配線との接続部の積層構造を示す断面図である。図３においては、磁気抵抗素子として機能する領域Ｒと、配線として機能する領域Ｌとの接続部のみ図示している。

図３に示すように、４つの磁気抵抗素子は、ＳｉＯ₂層またはＳｉ₃Ｎ₄層などが表面に設けられた、Ｓｉなどからなる基板１１０上に設けられている。４つの磁気抵抗素子は、基板１１０上に設けられた、ＮｉとＦｅとを含む合金からなる磁性体層１０が、イオンミリング法などによりパターニングされることにより形成されている。

配線は、基板１１０上に設けられた、ＡｕまたはＡｌなどからなる導電層２０が、ウエットエッチングによりパターニングされることにより形成されている。導電層２０は、磁性体層１０が設けられた領域においては磁性体層１０の直上に位置し、磁性体層１０が設けられていない領域においては基板１１０の直上に位置している。よって、図３に示すように、磁気抵抗素子として機能する領域Ｒと、配線として機能する領域Ｌとの接続部においては、導電層２０は磁性体層１０の直上に位置している。

中点１４０、中点１４１、電源端子(Ｖｃｃ)１４２、接地端子(Ｇｎｄ)１４３および出力端子(Ｏｕｔ)１４４の各々は、基板１１０の直上に位置する導電層２０によって構成されている。

導電層２０の直上には、図示しないＴｉ層が設けられている。磁気抵抗素子および配線を覆うように、ＳｉＯ₂などからなる保護層３０が設けられている。

図４は、本発明の実施形態１に係る磁気センサの第１磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。図１，４に示すように、２つの第１磁気抵抗素子１２０ａ，１２０ｂの各々が有するパターン１２０は、平面視にて、仮想円Ｃ₁の中心から放射状に位置して互いに接続されている１５個の折り返しパターン１７０を含む。１５個の折り返しパターン１７０は、仮想円Ｃ₁の外側において仮想円Ｃ₁の円周に沿って周方向に並ぶように配置され、仮想円Ｃ₁側にて互いに接続されている。

１５個の折り返しパターン１７０の各々は、互いに間隔を置いて平行に仮想円Ｃ₁の径方向に延びる第１直線状延在部１２１および第３直線状延在部１２３と、第１直線状延在部１２１の先端および第３直線状延在部１２３の先端を接続する第２直線状延在部１２２とを含む。第２直線状延在部１２２は、第１直線状延在部１２１および第３直線状延在部１２３の各々と直交している。

図４に示すように、パターン１２０は、仮想円Ｃ₁の中心に関して略点対称に位置している。すなわち、パターン１２０は、仮想円Ｃ₁の中心に関して略１８０°回転対称に位置している。

図１に示すように、２つの第１磁気抵抗素子１２０ａ，１２０ｂの各々は、仮想円Ｃ₁の周方向において、パターン１２０の向きが互いに異なっている。本実施形態においては、２つの第１磁気抵抗素子１２０ａ，１２０ｂの各々は、仮想円Ｃ₁の周方向において、パターン１２０の向きが互いに９０°異なっている。

図５は、本発明の実施形態１に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。なお、図５においては、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々が有する同一形状の２つのパターン１３０のうちの一方のみを図示している。

図１，５に示すように、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々は、互いに直列に接続された同一形状の２つのパターン１３０を有する。第２磁気抵抗素子１３０ａにおいては、同一形状の２つのパターン１３０が配線１４７によって互いに接続されている。第２磁気抵抗素子１３０ｂにおいては、同一形状の２つのパターン１３０が配線１５１によって互いに接続されている。これにより、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々において、必要な電気抵抗値を確保している。２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々の電気抵抗値が高いほど、磁気センサ１００の消費電流を低減できる。

２つのパターン１３０の各々は、平面視にて、仮想円Ｃ₂に沿って配置され、かつ、４つの曲部を有して折り返した、単位パターン１３７を複数含む。複数の単位パターン１３７は、仮想円Ｃ₂の中心の周りを囲む方向に繋がっている。

複数の単位パターン１３７の各々は、平面視にて、仮想円Ｃ₂の２つの同心円上にそれぞれ位置する３つの円弧部Ｃ_a，Ｃ_bと、仮想円Ｃ₂の中心から放射状に延びて仮想円Ｃ₂の径方向において互いに隣接する２つの円弧部Ｃ_a，Ｃ_b同士を接続する２つの直線状延在部Ｌ_aとから構成されている。具体的には、一方の円弧部Ｃ_aと円弧部Ｃ_bの一端とを、一方の直線状延在部Ｌ_aが接続し、他方の円弧部Ｃ_aと円弧部Ｃ_bの他端とを、他方の直線状延在部Ｌ_aが接続している。複数の単位パターン１３７の全てにおいて、２つの直線状延在部Ｌ_a同士の間の最大間隔Ｈは略同じである。

本実施形態においては、複数の単位パターン１３７は、平面視にて、仮想円Ｃ₂の３つの同心円の円弧部１３１(Ｃ_a)から外側に突出するように設けられている。最も内側に位置する同心円の円弧部１３１(Ｃ_a)から６個の単位パターン１３７が突出している。中央に位置する同心円の円弧部１３１(Ｃ_a)から１３個の単位パターン１３７が突出している。最も外側に位置する同心円の円弧部１３１(Ｃ_a)から１８個の単位パターン１３７が突出している。

最も内側に位置する６個の単位パターン１３７と、中央に位置する１３個の単位パターン１３７とは、連結部１３２によって互いに接続されている。中央に位置する１３個の単位パターン１３７と、最も外側に位置する１８個の単位パターン１３７とは、連結部１３３によって互いに接続されている。これにより、３７個の単位パターン１３７が、仮想円Ｃ₂の中心の周りを３重に囲むように繋がっている。３７個の単位パターン１３７の仮想円Ｃ₂の周方向における各々の位置は、互いにずれている。

本実施形態においては、３７個の単位パターン１３７の各々は、４つの曲部の各々において屈曲している。３７個の単位パターン１３７の各々は、１０μｍ以上の長さの直線状延在部を含まない。

磁気抵抗素子の電気抵抗値は、磁気抵抗素子を電流が流れる方向に対して特定の角度で磁界が印加されると、磁気抵抗効果によって変化する。磁気抵抗素子の長手方向の長さが長いほど、磁気抵抗効果が大きくなる。

そのため、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々が上記のパターンを有することにより、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々の磁気抵抗効果が抑制されて抵抗変化率が著しく小さくなる。その結果、２つの第１磁気抵抗素子１２０ａ，１２０ｂの各々の抵抗変化率が、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々の抵抗変化率より大きくなる。

本実施形態に係る磁気センサ１００においては、２つの第１磁気抵抗素子１２０ａ，１２０ｂの各々は、仮想円Ｃ₁の周方向において、パターン１２０の向きが互いに９０°異なっていることにより、磁界検出の等方性が向上している。

本実施形態に係る磁気センサ１００においては、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々は、１０μｍ以上の長さの直線状延在部を含まずに４つの曲部の各々において屈曲して折り返した３７個の単位パターン１３７を含んでいる。

これにより、３７個の単位パターン１３７の各々を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。なお、水平方向は、基板１１０の表面と平行な方向である。また、外部磁界が０である時の磁気センサ１００の出力が、残留磁化の影響によってばらつくことを抑制することができる。

また、３７個の単位パターン１３７が仮想円Ｃ₂に沿って配置されていることによって、パターン１３０を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。

さらに、３７個の単位パターン１３７の仮想円Ｃ₂の中心からの各々の方位が互いにずれているため、パターン１３０を流れる電流の向きを水平方向においてより分散させて、２つの第２磁気抵抗素子１３０ａ，１３０ｂの各々の磁気抵抗効果の異方性をより低減することができる。

以下、本発明の実施形態２に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る磁気センサは、第２磁気抵抗素子が有するパターンのみ実施形態１に係る磁気センサ１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態２)
図６は、本発明の実施形態２に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。なお、図６においては、２つの第２磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の２つのパターン２３０のうちの一方のみを図示している。

本発明の実施形態２に係る磁気センサの２つの第２磁気抵抗素子２３０ａ，２３０ｂの各々においては、互いに直列に接続された同一形状の２つのパターン２３０を有する。

図６に示すように、２つのパターン２３０の各々は、平面視にて、仮想円Ｃ₃に沿って配置され、かつ、１６個の曲部を有して折り返した、単位パターン２７０を７つ含む。７つの単位パターン２７０は、仮想円Ｃ₃の中心の周りを囲む方向に繋がっている。

７つの単位パターン２７０の各々は、平面視にて、仮想円Ｃ₃の５つの同心円上にそれぞれ位置する９つの円弧部Ｃ_a〜Ｃ_eと、仮想円Ｃ₃の中心から放射状に延びて仮想円Ｃ₃の径方向において互いに隣接する２つの円弧部同士を接続する８つの直線状延在部Ｌ_a〜Ｌ_dとから構成されている。

具体的には、一方の円弧部Ｃ_aと一方の円弧部Ｃ_bとを、一方の直線状延在部Ｌ_aが接続し、他方の円弧部Ｃ_aと他方の円弧部Ｃ_bとを、他方の直線状延在部Ｌ_aが接続している。一方の円弧部Ｃ_bと一方の円弧部Ｃ_cとを、一方の直線状延在部Ｌ_bが接続し、他方の円弧部Ｃ_bと他方の円弧部Ｃ_cとを、他方の直線状延在部Ｌ_bが接続している。一方の円弧部Ｃ_cと一方の円弧部Ｃ_dとを、一方の直線状延在部Ｌ_cが接続し、他方の円弧部Ｃ_cと他方の円弧部Ｃ_dとを、他方の直線状延在部Ｌ_cが接続している。一方の円弧部Ｃ_dと円弧部Ｃ_eの一端とを、一方の直線状延在部Ｌ_dが接続し、他方の円弧部Ｃ_dと円弧部Ｃ_eの他端とを、他方の直線状延在部Ｌ_dが接続している。

一方の直線状延在部Ｌ_aと一方の直線状延在部Ｌ_cとは、同一の直線Ｄ₂上に位置している。一方の直線状延在部Ｌ_bと一方の直線状延在部Ｌ_dとは、同一の直線Ｄ₁上に位置している。他方の直線状延在部Ｌ_aと他方の直線状延在部Ｌ_cとは、同一の直線Ｄ₃上に位置している。他方の直線状延在部Ｌ_bと他方の直線状延在部Ｌ_dとは、同一の直線Ｄ₄上に位置している。

このように、本実施形態においては、７つの単位パターン２７０の各々は、１６個の曲部の各々において屈曲して、仮想円Ｃ₃の内側と外側とで隣接する折り返しの角度が等しくなっている。７つの単位パターン２７０は、仮想円Ｃ₃に沿って配置されて互いに接続されている。

本発明の実施形態２に係る磁気センサは、第２磁気抵抗素子が含む単位パターン２７０において、仮想円Ｃ₃の内側と外側とで隣接する折り返しの角度が等しくなっていることにより、パターン２３０の対称性が向上されている。その結果、パターン２３０を流れる電流の向きを水平方向においてより均一に分散させて、第２磁気抵抗素子の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。

以下、本発明の実施形態３に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る磁気センサは、第２磁気抵抗素子が有するパターンのみ実施形態１に係る磁気センサ１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態３)
図７は、本発明の実施形態３に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図８は、本発明の実施形態３に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。なお、図７においては、２つの第２磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の２つのパターン３３０のうちの一方のみを図示している。

２つの第２磁気抵抗素子３３０ａ，３３０ｂの各々は、複数の曲部を有して折り返した８つの単位パターン３７０を含む同一形状の２つのパターン３３０を有している。

図７に示すように、８つの単位パターン３７０は、仮想円Ｃ₄に沿って配置されて互いに接続されている。８つの単位パターン３７０は、仮想円Ｃ₄の中心の周りを囲む方向に繋がっている。図８に示すように、単位パターン３７０は、始端部３７０ａから終端部３７０ｂまでの間に、１４個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₁₄および１５個の直線状延在部Ｌ₁〜Ｌ₁₅を有して、折り返している。すなわち、単位パターン３７０は、始端部３７０ａおよび終端部３７０ｂを口部とした袋状の形状を有している。

本実施形態においては、単位パターン３７０は、１４個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₁₄の各々において直角に屈曲している。単位パターン３７０は、１０μｍ以上の長さの直線状延在部を含まない。すなわち、１５個の直線状延在部Ｌ₁〜Ｌ₁₅の各々の長さは、１０μｍより短い。本実施形態に係る磁気センサにおいては、２つの第２磁気抵抗素子３３０ａ，３３０ｂの各々は、１０μｍ以上の長さの直線状延在部を含まずに１４個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₁₄の各々において直角に屈曲して、始端部３７０ａおよび終端部３７０ｂを口部とした袋状の形状を有する単位パターン３７０を含んでいる。

これにより、単位パターン３７０を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、２つの第２磁気抵抗素子３３０ａ，３３０ｂの各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。また、外部磁界が０である時の磁気センサの出力が、残留磁化の影響によってばらつくことを抑制することができる。

さらに、複数の単位パターン３７０が仮想円Ｃ₄に沿って配置されていることによって、パターン３３０を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、２つの第２磁気抵抗素子３３０ａ，３３０ｂの各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。

なお、２つの第２磁気抵抗素子３３０ａ，３３０ｂの各々が有する単位パターン３７０の数は、上記に限られない。以下に、第２磁気抵抗素子が有する単位パターンの数のみ実施形態３に係る磁気センサと異なる、本発明の実施形態４に係る磁気センサについて説明する。以下の説明においては、第２磁気抵抗素子が有する単位パターン以外の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態４)
図９は、本発明の実施形態４に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。なお、図９においては、２つの第２磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の２つのパターン４３０のうちの一方のみを図示している。

２つの第２磁気抵抗素子４３０ａ，４３０ｂの各々は、複数の曲部を有して折り返した１６個の単位パターン３７０を含む同一形状の２つのパターン４３０を有している。

図９に示すように、１６個の単位パターン３７０は、仮想円Ｃ₅に沿って配置されて互いに接続されている。１６個の単位パターン３７０は、仮想円Ｃ₅の中心の周りを囲む方向に繋がっている。本実施形態に係る磁気センサにおける２つの第２磁気抵抗素子４３０ａ，４３０ｂの各々は、実施形態３に係る磁気センサにおける２つの第２磁気抵抗素子３３０ａ，３３０ｂの各々より多く同一形状の単位パターン３７０を含むため、パターン４３０を流れる電流の向きを水平方向においてより分散させて、実施形態３に係る磁気センサにおける２つの第２磁気抵抗素子３３０ａ，３３０ｂの各々より、磁気抵抗効果の異方性をさらに低減することができる。

以下、本発明の実施形態５に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る磁気センサは、第２磁気抵抗素子が有するパターンのみ実施形態１に係る磁気センサ１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態５)
図１０は、本発明の実施形態５に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図１１は、本発明の実施形態５に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。

本発明の実施形態５に係る磁気センサの２つの第２磁気抵抗素子の各々においては、複数の曲部を有して折り返した８つの単位パターン５７０を含む。

図１０に示すように、８つの単位パターン５７０は、仮想円Ｃ₆に沿って配置されて互いに接続されている。８つの単位パターン５７０は、仮想円Ｃ₆の中心の周りを囲む方向に繋がっている。図１１に示すように、単位パターン５７０は、始端部５７０ａから終端部５７０ｂまでの間に、９個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₉および１０個の直線状延在部Ｌ₁〜Ｌ₁₀を有して、折り返している。すなわち、単位パターン５７０は、始端部５７０ａおよび終端部５７０ｂを口部とした袋状の形状を有している。

本実施形態においては、単位パターン５７０は、９個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₉の各々において湾曲している。単位パターン５７０は、１０μｍ以上の長さの直線状延在部を含まない。すなわち、１０個の直線状延在部Ｌ₁〜Ｌ₁₀の各々の長さは、１０μｍより短い。

本発明の実施形態５に係る磁気センサは、第２磁気抵抗素子が含む単位パターン５７０の曲部が湾曲していることによって、実施形態３に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子に比較して、単位パターン５７０を流れる電流の向きを水平方向においてより分散させて、第２磁気抵抗素子の磁気抵抗効果の異方性をさらに低減することができる。

なお、単位パターンが有する曲部の数は、上記に限られない。以下に、単位パターンが有する曲部の数のみ実施形態５に係る磁気センサと異なる、本発明の実施形態６に係る磁気センサについて説明する。以下の説明においては、第２磁気抵抗素子が有する単位パターン以外の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態６)
図１２は、本発明の実施形態６に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。本発明の実施形態６に係る磁気センサの２つの第２磁気抵抗素子の各々においては、複数の曲部を有して折り返した７つの単位パターン６７０を含む。

図１２に示すように、７つの単位パターン６７０は、仮想円Ｃ₇に沿って配置されて互いに接続されている。７つの単位パターン６７０は、仮想円Ｃ₇の中心の周りを囲む方向に繋がっている。単位パターン６７０は、始端部６７０ａから終端部６７０ｂまでの間に、３個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₃を有して折り返している。すなわち、単位パターン６７０は、始端部６７０ａおよび終端部６７０ｂを口部とした袋状の形状を有している。

本実施形態においては、単位パターン６７０は、３個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₃の各々において湾曲している。単位パターン６７０は、直線状延在部を含まない。

本発明の実施形態６に係る磁気センサは、第２磁気抵抗素子が含む単位パターン６７０の曲部が湾曲していることによって、単位パターン６７０を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、第２磁気抵抗素子の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。

以下、本発明の実施形態７に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る磁気センサは、第２磁気抵抗素子が有するパターンのみ実施形態１に係る磁気センサ１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態７)
図１３は、本発明の実施形態７に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図１４は、本発明の実施形態７に係る磁気センサの第２磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。

図１３に示すように、本発明の実施形態７に係る磁気センサの２つの第２磁気抵抗素子の各々は、複数の曲部を有して折り返した３２個の単位パターン７７０を含むパターン７３０を有している。

図１３に示すように、３２個の単位パターン７７０は、仮想矩形Ｃ₈に沿って配置されて互いに接続されている。３２個の単位パターン７７０は、仮想矩形Ｃ₈の中心の周りを囲む方向に繋がっている。なお、複数の単位パターン７７０が、仮想矩形以外の仮想多角形に沿って配置されていてもよい。

図１４に示すように、単位パターン７７０は、始端部７７０ａから終端部７７０ｂまでの間に、１４個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₁₄および１５個の直線状延在部Ｌ₁〜Ｌ₁₅を有して、折り返している。すなわち、単位パターン７７０は、始端部７７０ａおよび終端部７７０ｂを口部とした袋状の形状を有している。

本実施形態においては、単位パターン７７０は、１４個の曲部Ｂ₁〜Ｂ₁₄の各々において直角に屈曲している。単位パターン７７０は、１０μｍ以上の長さの直線状延在部を含まない。すなわち、１５個の直線状延在部Ｌ₁〜Ｌ₁₅の各々の長さは、１０μｍより短い。

本発明の実施形態７に係る磁気センサにおいては、２つの第２磁気抵抗素子の各々が含む複数の単位パターン７７０が仮想矩形Ｃ₈に沿って配置されていることによって、パターン７３０を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、２つの第２磁気抵抗素子の各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 磁性体層、２０ 導電層、３０ 保護層、１００ 磁気センサ、１１０ 基板、１２０，１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，７３０ パターン、１２０ａ，１２０ｂ 第１磁気抵抗素子、１２１ 第１直線状延在部、１２２ 第２直線状延在部、１２３ 第３直線状延在部、１３０ａ，１３０ｂ，２３０ａ，２３０ｂ，３３０ａ，３３０ｂ，４３０ａ，４３０ｂ 第２磁気抵抗素子、１３１，Ｃ_a，Ｃ_b，Ｃ_c，Ｃ_d，Ｃ_e 円弧部、１３２，１３３ 連結部、１３７，２７０，３７０，５７０，６７０，７７０ 単位パターン、１４０，１４１ 中点、１４５，１４６，１４７，１４８，１４９，１５０，１５１，１５２ 配線、１６０ 差動増幅器、１６１ 温度補償回路、１６２ スイッチ回路、１６３ ドライバ、１７０ 折り返しパターン、３７０ａ，５７０ａ，６７０ａ，７７０ａ 始端部、３７０ｂ，５７０ｂ，６７０ｂ，７７０ｂ 終端部、Ｂ₁〜Ｂ₁₄ 曲部、Ｃ₁〜Ｃ₇ 仮想円、Ｃ₈ 仮想矩形、Ｄ₁〜Ｄ₄ 直線、Ｈ 最大間隔、Ｌ，Ｒ 領域、Ｌ₁〜Ｌ₁₅，Ｌ_a〜Ｌ_d 直線状延在部。

Claims (4)

1. 互いに電気的に接続されてブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子を備える磁気センサであって、
   前記複数の磁気抵抗素子は、第１磁気抵抗素子および第２磁気抵抗素子を含み、
   前記第１磁気抵抗素子の抵抗変化率は、前記第２磁気抵抗素子の抵抗変化率より大きく、
   前記第２磁気抵抗素子は、平面視にて、仮想円に沿って配置され、かつ、複数の曲部を有して折り返した、単位パターンを複数含み、
   複数の前記単位パターンは、前記仮想円の中心の周りを囲む方向に繋がっており、
   複数の前記単位パターンの各々は、平面視にて、前記仮想円の複数の同心円上にそれぞれ位置する複数の円弧部と、前記仮想円の前記中心から放射状に延びて前記仮想円の径方向において互いに隣接する２つの前記円弧部同士を接続する複数の直線状延在部とから構成されており、
   複数の前記単位パターンが、前記仮想円の前記中心の周りを重ねて囲むように繋がっており、
   複数の前記単位パターンの前記仮想円の中心からの各々の方位が互いにずれている、磁気センサ。
2. 前記単位パターンは、１０μｍ以上の長さの直線状延在部を含まない、請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記単位パターンは、前記複数の曲部の各々において屈曲している、請求項１または２に記載の磁気センサ。
4. 前記単位パターンは、前記複数の曲部の各々において湾曲している、請求項１または２に記載の磁気センサ。

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