JP6819361B2 - 磁気センサ - Google Patents

Description

本発明は磁気センサに関し、特に、磁気検出素子に磁束を集めるための磁性体を備えた磁気センサに関する。

磁気抵抗素子などを用いた磁気センサは、電流計や磁気エンコーダなどに広く用いられている。磁気センサには、磁気検出素子に磁束を集めるための磁性体が設けられることがあり、この場合、磁性体は磁気検出素子に対してオフセットして配置される（特許文献１及び２参照）。これにより、磁性体によって磁束の方向が磁化固定方向に曲げられることから、高感度な検出を行うことが可能となる。

特許第５５００７８５号公報 特開２０１４−１８２０９６号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載された磁気センサでは、磁性体が磁気検出素子に対してオフセットして配置されているだけであることから、磁束を曲げる力が十分ではなかった。

したがって、本発明は、磁束をより大きく曲げることによって磁気検出感度が高められた磁気センサを提供することを目的とする。

本発明による磁気センサは、第１の空間と第２の空間を分離する平面に位置する少なくとも第１及び第２の磁気検出素子を含む複数の磁気検出素子と、前記第１の空間に配置され、前記平面と交差する第１の方向から見て前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子との間に位置する第１の磁性体と、前記第２の空間に配置され、少なくとも第１及び第２の部分を有する第２の磁性体と、を備え、前記第１の磁気検出素子は、前記第１の方向から見て、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体の前記第１の部分との間に位置し、前記第２の磁気検出素子は、前記第１の方向から見て、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体の前記第２の部分との間に位置することを特徴とする。

本発明によれば、第１の磁性体によって集磁された磁束が第２の磁性体の第１の部分と第２の部分に引き寄せられることから、磁束をより大きく曲げることができる。これにより、磁気センサの磁気検出感度を高めることが可能となる。ここで、第１及び第２の磁性体は、軟磁性材料からなるものであることが好ましい。

本発明において、前記第２の磁性体は、前記第１の部分と前記第２の部分を接続する第３の部分をさらに有し、前記第１及び第２の部分は、前記第３の部分よりも前記平面側に突出した形状を有していることが好ましい。これによれば、磁束をより曲げる力がより大きくなることから、磁気センサの磁気検出感度をより高めることが可能となる。

この場合、前記第１及び第２の部分の端面は、前記平面近傍に位置することが好ましい。これによれば、磁束がより鋭角に曲がることから、磁気センサの磁気検出感度をよりいっそう高めることが可能となる。

本発明において、前記複数の磁気検出素子は、前記平面と平行であり、且つ、前記第１及び第２の磁気検出素子の配列方向である第２の方向を磁化固定方向とすることが好ましい。これによれば、磁束が磁化固定方向に大きく曲げられることから、磁気センサの磁気検出感度が高められる。

この場合、前記平面と平行であり、且つ、前記磁化固定方向と交差する第３の方向における前記第１の磁性体の長さは、前記第３の方向における前記複数の磁気検出素子のそれぞれの長さよりも長いことが好ましい。また、前記第３の方向における前記第２の磁性体の長さは、前記第３の方向における前記複数の磁気検出素子のそれぞれの長さよりも長いこともまた好ましい。これらによれば、第３の方向におけるより広い領域に亘って磁化固定方向と平行な磁界が得られることから、磁気センサの磁気検出感度をより高めることが可能となる。

本発明による磁気センサは、前記複数の磁気検出素子が形成された第１の基板をさらに備え、前記第１の磁性体は、前記第１の基板の一方の表面に固定され、前記第２の磁性体は、前記第１の基板の他方の表面に固定されていることが好ましい。これによれば、磁気センサの構成を単純化することが可能となる。

この場合、本発明による磁気センサは、収容部を有する第２の基板をさらに備え、前記第１の基板の少なくとも一部が前記収容部に収容されていることが好ましい。これによれば、第１の基板と第２の基板との段差が小さくなることから、両者の電気的接続が容易となる。さらにこの場合、前記収容部は、前記第２の基板を貫通して設けられていることが好ましい。これによれば、より大きな第２の磁性体を用いることが可能となる。

本発明による磁気センサは、前記平面から離れる方向に突出するよう、前記第２の磁性体に接続された第３の磁性体をさらに備えていても構わない。これによれば、第１の磁性体によって集磁された磁束が第２の磁性体を介して第３の磁性体に流れることから、第１の方向の磁束を高感度に検出することが可能となる。ここで、第２の磁性体と第３の磁性体は互いに別部材であっても構わないし、一体的であっても構わない。

この場合、前記第３の磁性体は、前記第１の方向から見て前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子との間に位置することが好ましく、前記第１の磁性体の前記第１の方向に延在する中心軸と、前記第３の磁性体の前記第１の方向に延在する中心軸は、略一致していることがより好ましい。これによれば、第３の磁性体が第１の磁気検出素子に与える影響と、第３の磁性体が第２の磁気検出素子に与える影響がほぼ均一となる。

本発明による磁気センサは、前記複数の磁気検出素子が形成された第１の基板と、前記第１の基板及び前記第１乃至第３の磁性体が搭載された第２の基板をさらに備え、前記第１の基板及び前記第１乃至第３の磁性体は、前記第１の方向と平行な前記第２の基板の主面に搭載されていても構わない。これによれば、第１及び第３の磁性体の第１の方向における長さが非常に長い場合であっても、これらを安定的に支持することが可能となる。

本発明によれば、磁束をより大きく曲げることによって磁気検出感度が高められた磁気センサを提供することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１０Ａの外観を示す略斜視図である。 図２は、磁気センサ１０Ａの断面図である。 図３は、磁気センサ１０Ａの上面図である。 図４は、磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４の接続関係を説明するための回路図である。 図５は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ１０Ｂの外観を示す略斜視図である。 図６は、磁気センサ１０Ｂの断面図である。 図７は、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂのｚ方向における突出量と検出感度との関係を示す模式的なグラフである。 図８は、磁気センサ１０Ｂを第２の基板４１に載置した例を示す略斜視図である。 図９は、磁気センサ１０Ｂを第２の基板４１に載置した例を示す断面図である。 図１０は、本発明の第３の実施形態による磁気センサ１０Ｃの外観を示す略斜視図である。 図１１は、磁気センサ１０Ｃの断面図である。 図１２は、磁気センサ１０Ｃを第２の基板４２に載置した例を示す略斜視図である。 図１３は、磁気センサ１０Ｃを第２の基板４２に載置した例を示す側面図である。 図１４は、磁気センサ１０Ｃにバックヨーク６１，６２を付加した例を示す略斜視図である。 図１５は、本発明の第４の実施形態による磁気センサ１０Ｄの外観を示す略斜視図である。 図１６は、磁気センサ１０Ｄの断面図である。 図１７は、本発明の第５の実施形態による磁気センサ１０Ｅの外観を示す略斜視図である。 図１８は、磁気センサ１０Ｅの断面図である。 図１９は、本発明の第６の実施形態による磁気センサ１０Ｆの外観を示す略斜視図である。 図２０は、磁気センサ１０Ｆの断面図である。 図２１は、本発明の第７の実施形態による磁気センサ１０Ｇの外観を示す略斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１０Ａの外観を示す略斜視図である。また、図２は磁気センサ１０Ａの断面図であり、図３は磁気センサ１０Ａの上面図である。特に、図２は、図３に示すＡ−Ａ線に沿った断面を示している。

図１〜図３に示すように、本実施形態による磁気センサ１０Ａは、センサチップ２０と、センサチップ２０に固定された第１の磁性体３１及び第２の磁性体３２を備えている。

センサチップ２０は、略直方体形状を有する第１の基板２１を備え、第１の基板２１の素子形成面２１ａには４つの磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４が形成されている。素子形成面２１ａはｘｙ面からなり、第１の磁性体３１が配置される第１の空間Ｓ１と、第２の磁性体３２が配置される第２の空間Ｓ２を分離する平面Ｐの一部を構成する。素子形成面２１ａは絶縁膜２２によって覆われている。センサチップ２０の作製方法としては、集合基板に多数のセンサチップ２０を同時に形成し、これらを分離することによって多数個取りする方法が一般的であるが、本発明がこれに限定されるものではなく、個々のセンサチップ２０を別個に作製しても構わない。

磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４は、磁束密度によって物理特性の変化する素子であれば特に限定されないが、本実施形態においては、磁界の向きに応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）が用いられる。磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４の磁化固定方向は、図２及び図３の矢印Ｂが示す方向（ｘ方向におけるプラス側）に全て揃えられている。

第１及び第２の磁性体３１，３２は、フェライトなど透磁率の高い軟磁性材料からなるブロックであり、本実施形態では略直方体形状を有している。このうち、第１の磁性体３１は、センサチップ２０の一方の表面側に固定され、このため第１の空間Ｓ１に位置している。一方、第２の磁性体３２は、センサチップ２０の他方の表面側に固定され、このため第２の空間Ｓ２に位置している。

第１の磁性体３１は、センサチップ２０の一方の表面に定義された搭載領域２３に固定される。搭載領域２３は、平面視で（つまり第１の方向であるｚ方向から見て）センサチップ２０の中央部に位置し、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３と磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４との間に位置する。具体的には、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ２は第２の方向であるｘ方向に配列され、磁気検出素子ＭＲ３，ＭＲ４はｘ方向に配列されている。さらに、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３は第３の方向であるｙ方向に配列され、磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４はｙ方向に配列されている。これにより、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３は、平面視で第１の磁性体３１に対してｘ方向におけるマイナス側に位置し、磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４は、平面視で第１の磁性体３１に対してｘ方向におけるプラス側に位置することになる。

第１の磁性体３１はｚ方向の磁束を集め、その一部をｘ方向におけるマイナス側に曲げて磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３側に放出し、他の一部をｘ方向におけるプラス側に曲げて磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４側に放出する役割を果たす。これにより、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３と磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４には、互いに逆方向の磁束が与えられることになる。上述の通り、磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４の磁化固定方向は、矢印Ｂが示すｘプラス方向に向けられていることから、磁束のｘ方向における成分に対して感度を持つことになる。

ここで、各磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４のｙ方向における長さをｗ０とし、第１の磁性体３１のｙ方向における幅をｗ１とした場合、
ｗ０＜ｗ１
であることが好ましい。これにより、第１の磁性体３１によってｘ方向に曲げられた磁束が磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４のｙ方向におけるより広い領域に与えられる。つまり、ｙ方向におけるより広い領域に亘ってｘ方向の磁界成分が得られることから、磁気検出感度が高められる。

第１の磁性体３１のｚ方向における高さについては特に限定されないが、ｚ方向における高さをより高くすることによって、ｚ方向の磁束の選択性を高めることができる。但し、第１の磁性体３１のｚ方向における高さが高すぎると、第１の磁性体３１の支持が不安定となるおそれがあることから、安定的な支持を確保できる範囲において高くすることが好ましい。

第２の磁性体３２は、センサチップ２０の他方の表面に固定される。本実施形態においては、第２の磁性体３２がセンサチップ２０の他方の裏面の全面を覆っているが、本発明がこれに限定されるものではない。図１〜図３に示すように、第２の磁性体３２のｘ方向における長さは、センサチップ２０のｘ方向における長さよりも長く、これにより、平面視でセンサチップ２０からｘ方向にはみ出した第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂが存在している。

第１の部分３２ａは、センサチップ２０からｘ方向におけるマイナス側にはみ出した部分である。したがって、図３に示すように、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３は平面視で第１の磁性体３１と第２の磁性体３２の第１の部分３２ａとの間に位置することになる。一方、第２の部分３２ｂは、センサチップ２０からｘ方向におけるプラス側にはみ出した部分である。したがって、図３に示すように、磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４は平面視で第１の磁性体３１と第２の磁性体３２の第２の部分３２ｂとの間に位置することになる。

本実施形態においては、第１の部分３２ａと第２の部分３２ｂが第３の部分３２ｃによって接続されており、且つ、各部分３２ａ〜３２ｃのｚ方向における厚みが一定である。このため、本実施形態においては第２の磁性体３２が単純な板状形状を有している。

第２の磁性体３２は、第１の磁性体３１によって曲げられた磁束の方向をさらに曲げる役割を果たす。具体的には、第１の磁性体３１によってｘ方向におけるマイナス側に曲げられ、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３側に放出された磁束は、第２の磁性体３２の第１の部分３２ａによってさらにｘ方向におけるマイナス側に曲げられる。同様に、第１の磁性体３１によってｘ方向におけるプラス側に曲げられ、磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４側に放出された磁束は、第２の磁性体３２の第２の部分３２ｂによってさらにｘ方向におけるプラス側に曲げられる。これにより、磁束のｘ方向成分がより大きくなることから、第２の磁性体３２が存在しない場合と比べて、磁界の検出感度が高められる。

ここで、第２の磁性体３２のｙ方向における幅をｗ２とした場合、
ｗ０＜ｗ２
であることが好ましい。これにより、第２の磁性体３２によって磁束をｘ方向に曲げる力が磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４のｙ方向におけるより広い領域に亘って及ぶことになるため、ｙ方向におけるより広い領域に亘ってｘ方向の磁界成分が得られることになる。

第２の磁性体３２のｚ方向における厚みについては特に限定されないが、ｚ方向における厚みをより厚くすることによって、感度を高めることができる。

図４は、磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４の接続関係を説明するための回路図である。

図４に示す例では定電圧源５１が用いられ、その両端間には、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ２がこの順に直列に接続されるとともに、磁気検出素子ＭＲ４，ＭＲ３がこの順に直列に接続される。そして、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ２の接続点Ｃ１と、磁気検出素子ＭＲ４，ＭＲ３の接続点Ｃ２との間に電圧検出回路５２が接続され、これによって接続点Ｃ１，Ｃ２間に現れる出力電圧のレベルが検出される。

そして、磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３は平面視で第１の磁性体３１からみて一方側（ｘ方向におけるマイナス側）に配置され、磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４は平面視で第１の磁性体３１からみて他方側（ｘ方向におけるプラス側）に配置されていることから、磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４は差動ブリッジ回路を構成し、磁束密度に応じた磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４の電気抵抗の変化を高感度に検出することが可能となる。

具体的には、第１の磁性体３１に吸い寄せられたｚ方向の磁束は、主にセンサチップ２０の搭載領域２３に出力され、ｘ方向の両側を回って磁束の発生源に戻る。この時、磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４は、全て同一の磁化固定方向を有していることから、搭載領域２３からみて一方側に位置する磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３の抵抗変化量と、搭載領域２３からみて他方側に位置する磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４の抵抗変化量との間には差が生じる。この差は、図４に示した差動ブリッジ回路によって２倍に増幅され、電圧検出回路５２によって検出される。

そして、本実施形態による磁気センサ１０Ａは、センサチップ２０の裏面側に設けられた第２の磁性体３２がｘ方向に張り出した第１の部分３２ａと第２の部分３２ｂを有していることから、第１の磁性体３１から出力される磁束がｘ方向により大きく曲げられることになる。上述の通り、磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４はｘ方向の磁束に対して感度を持つことから、本実施形態による磁気センサ１０Ａによれば、より高い磁気検出感度を得ることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ１０Ｂの外観を示す略斜視図である。また、図６は磁気センサ１０Ｂの断面図である。

図５及び図６に示すように、本実施形態による磁気センサ１０Ｂは、第２の磁性体３２の形状が第１の実施形態による磁気センサ１０Ａとは相違している。その他の構成については、第１の実施形態による磁気センサ１０Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態においては、第２の磁性体３２の第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂが第３の部分３２ｃよりも平面Ｐ側に突出している。かかる構成により、第２の磁性体３２によって磁束をｘ方向に曲げる力がより強くなることから、よりいっそう高い磁気検出感度を得ることが可能となる。

ここで、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂのｚ方向における高さは、磁気検出感度に大きく影響する。図７は、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂのｚ方向における突出量と検出感度との関係を示す模式的なグラフである。図７に示す横軸は、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂのｚ方向における突出量であり、第３の部分３２ｃを基準としてどの程度突出しているかを示す。したがって、第１の実施形態による磁気センサ１０Ａにおいては、突出量が０である。そして、突出量が大きくなるにつれて検出感度が高くなり、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂの端面３２ｔが平面Ｐと一致すると最も高い感度が得られる。しかしながら、平面Ｐを超えてそれ以上に第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂの突出量を大きくすると、磁気検出感度は急速に低下する。

このような傾向が見られるのは、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂの突出量が大きいほど、磁束をｘ方向に曲げる力が強くなる一方で、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂの端面３２ｔが平面Ｐを超えると、磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４を経由せずに第１の磁性体３１から直接第２の磁性体３２に向かう磁束が増えるからである。このような点を考慮すれば、端面３２ｔが平面Ｐの近傍に位置するよう、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂの突出量を決めることが好ましい。

図８は、本実施形態による磁気センサ１０Ｂを第２の基板４１に載置した例を示す略斜視図であり、図９はその断面図である。

図８及び図９に示すように、第２の基板４１は平板状であり、その主面４１ａに磁気センサ１０Ｂが載置されている。第２の基板４１は、図４に示した定電圧源５１や、電圧検出回路５２などが形成される回路基板である。センサチップ２０の素子形成面２１ａには複数のボンディングパッドＢ１が設けられ、第２の基板４１の主面４１ａには複数のボンディングパッドＢ２が設けられている。そして、これらボンディングパッドＢ１とＢ２は、対応するボンディングワイヤＢＷによって電気的に接続される。このように、本実施形態による磁気センサ１０Ｂは、第２の基板４１に載置して使用することが可能である。

＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明の第３の実施形態による磁気センサ１０Ｃの外観を示す略斜視図である。また、図１１は磁気センサ１０Ｃの断面図である。

図１０及び図１１に示すように、本実施形態による磁気センサ１０Ｃは、第２の磁性体３２の形状が第２の実施形態による磁気センサ１０Ｂとは相違している。その他の構成については、第２の実施形態による磁気センサ１０Ｂと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態においては、第２の磁性体３２の第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂが階段状を有しており、センサチップ２０に近い部分において突出量が大きく、センサチップ２０から遠い部分において突出量が小さくなっている。第２の磁性体３２がこのような形状を有している場合であっても、第２の実施形態による磁気センサ１０Ｂと同様の効果を得ることができる。したがって、端面３２ｔ_１が平面Ｐの近傍に位置するよう、第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂの突出量を決めることが好ましい。

図１２は、本実施形態による磁気センサ１０Ｃを第２の基板４２に載置した例を示す略斜視図であり、図１３はその側面図である。

図１２及び図１３に示すように、第２の基板４２は貫通孔４３を有しており、貫通孔４３によって囲まれた領域が収容部を構成する。そして、この貫通孔４３に磁気センサ１０Ｃの一部が収容されるよう、磁気センサ１０Ｃが第２の基板４２に固定される。図１２及び図１３に示す例においては、第２の基板４２の裏面が第２の磁性体３２の端面３２ｔ_２と接しており、この部分において両者が接着固定されている。

このような構成によれば、センサチップ２０に設けられたボンディングパッドＢ１と、第２の基板４２に設けられたボンディングパッドＢ２のｚ方向における高さの差が緩和されることから、ボンディングワイヤＢＷの長さを短くすることができるとともに、ボンディング作業が容易となる。また、第２の基板４２が貫通孔４３を有していることから、収容部のサイズに制限されることなく、第２の磁性体３２のサイズを大きくすることも可能となる。

尚、図１２及び図１３に示す例では、第２の基板４２を貫通する貫通孔４３によって収容部が構成されているが、第２の基板４２に貫通孔４３を設ける代わりにキャビティ（凹部）を設け、このキャビティが収容部を構成しても構わない。

図１４は、本実施形態による磁気センサ１０Ｃにバックヨーク６１，６２を付加した例を示す略斜視図である。バックヨーク６１，６２はいずれもｙｚ断面が略台形状を有しており、それぞれ第１の磁性体３１及び第２の磁性体３２に接続されている。バックヨーク６１，６２は、ｚ方向の磁束をより多く取り込むとともに、取り込んだ磁束を磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４に集中させる役割を果たす。このようなバックヨーク６１，６２を用いれば、より高い磁気感度を得ることが可能となる。

＜第４の実施形態＞
図１５は、本発明の第４の実施形態による磁気センサ１０Ｄの外観を示す略斜視図である。また、図１６は磁気センサ１０Ｄの断面図である。

図１５及び図１６に示すように、本実施形態による磁気センサ１０Ｄは、第１の磁性体３１のｚ方向における高さが拡大されている点、並びに、第３の磁性体３３が追加されている点において、第１の実施形態による磁気センサ１０Ａと相違している。その他の構成については、第１の実施形態による磁気センサ１０Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

第３の磁性体３３は、第１及び第２の磁性体３１，３２と同様、フェライトなど透磁率の高い軟磁性材料からなるブロックであり、本実施形態では略直方体形状を有している。第３の磁性体３３は、平面Ｐから離れる方向に突出するよう、第２の磁性体３２の裏面に接続されている。第３の磁性体３３のサイズについては特に限定されないが、本実施形態ではｘ方向における幅、ｙ方向における長さ及びｚ方向における高さがいずれも第１の磁性体３１と等しい。

第３の磁性体３３は、第１の磁性体３１と同様、ｚ方向から見て磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３と磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４との間に位置する。これにより、図１６に示すように、第１の磁性体３１によって集磁されたｚ方向の磁束φが第２の磁性体３２を介して第３の磁性体３３に集められ、ｚ方向に放出される。このため、本実施形態による磁気センサ１０Ｄによれば、ｚ方向の磁束をより高感度に検出することが可能となる。特に、図１６に示すように、第１の磁性体３１のｚ方向に延在する中心軸と、第３の磁性体３３のｚ方向に延在する中心軸を略一致させれば、第１の磁性体３１によって集磁された磁束が磁気検出素子ＭＲ１，ＭＲ３と磁気検出素子ＭＲ２，ＭＲ４にほぼ均等に分配されることになる。

ここで、第２の磁性体３２と第３の磁性体３３は互いに別部材であっても構わないし、一体的であっても構わない。第２の磁性体３２と第３の磁性体３３を別部材とすれば、単純形状を有するフェライトブロックを接着するだけでよいことから、製造工程を簡素化することができる。一方、第２の磁性体３２と第３の磁性体３３を一体的、例えば、単一のフェライトブロックによって構成すれば、磁気抵抗が低下することから、検出感度を高めることが可能となる。

＜第５の実施形態＞
図１７は、本発明の第５の実施形態による磁気センサ１０Ｅの外観を示す略斜視図である。また、図１８は磁気センサ１０Ｅの断面図である。

図１７及び図１８に示すように、本実施形態による磁気センサ１０Ｅは、第１の磁性体３１のｚ方向における高さが拡大されている点、並びに、第３の磁性体３３が追加されている点において、第２の実施形態による磁気センサ１０Ｂと相違している。その他の構成については、第２の実施形態による磁気センサ１０Ｂと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第３の磁性体３３のサイズや搭載位置は、第４の実施形態による磁気センサ１０Ｄと同様である。

本実施形態が例示するように、第２の磁性体３２の第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂが平面Ｐ側に突出している構造においても、第３の磁性体３３を追加することができる。これにより、第４の実施形態と同様、ｚ方向の磁束をより高感度に検出することが可能となる。

＜第６の実施形態＞
図１９は、本発明の第６の実施形態による磁気センサ１０Ｆの外観を示す略斜視図である。また、図２０は磁気センサ１０Ｆの断面図である。

図１９及び図２０に示すように、本実施形態による磁気センサ１０Ｆは、第１の磁性体３１のｚ方向における高さが拡大されている点、並びに、第３の磁性体３３が追加されている点において、第３の実施形態による磁気センサ１０Ｃと相違している。その他の構成については、第３の実施形態による磁気センサ１０Ｃと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。第３の磁性体３３のサイズや搭載位置は、第４の実施形態による磁気センサ１０Ｄと同様である。

本実施形態が例示するように、第２の磁性体３２の第１及び第２の部分３２ａ，３２ｂが階段状を有している構造においても、第３の磁性体３３を追加することができる。これにより、第４の実施形態と同様、ｚ方向の磁束をより高感度に検出することが可能となる。

＜第７の実施形態＞
図２１は、本発明の第７の実施形態による磁気センサ１０Ｇの外観を示す略斜視図である。

図２１に示すように、本実施形態による磁気センサ１０Ｇは、センサチップ２０及び第１〜第３の磁性体３１〜３３が第２の基板４４の主面４４ａに搭載された構造を有している。第２の基板４４はｚ方向を長手方向とする細長い基板であり、その主面４４ａはｘｚ平面を構成する。本実施形態においては、第１及び第３の磁性体３１，３３のｚ方向における高さが大幅に拡大されており、例えば、センサチップ２０の厚みの１０倍以上である。このため、ｘｙ平面を主面とする基板に搭載することは困難であるが、本実施形態においては、ｘｚ平面を主面とする第２の基板４４を用いていることから、細長い第１及び第３の磁性体３１，３３を安定的に支持することが可能となる。

また、本実施形態においては、第２の磁性体３２のｚ方向における厚みが拡大されているとともに、第３の磁性体３３に近づくにつれてｘ方向における幅が狭くなる形状を有している。これにより、第１の磁性体３１を介して第２の磁性体３２に集められた磁束が効率よく第３の磁性体３３へ誘導されるため、磁気抵抗を低下させることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記の実施形態では、磁気検出素子として４つの磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を用いているが、磁気検出素子の種類や数については特に限定されるものではない。

１０Ａ〜１０Ｇ 磁気センサ
２０ センサチップ
２１ 第１の基板
２１ａ 素子形成面
２２ 絶縁膜
２３ 搭載領域
３１ 第１の磁性体
３２ 第２の磁性体
３２ａ 第１の部分
３２ｂ 第２の部分
３２ｃ 第３の部分
３２ｔ，３２ｔ_１，３２ｔ_２ 端面
３３ 第３の磁性体
４１，４２，４４ 第２の基板
４１ａ 第２の基板の主面
４３ 貫通孔
４４ａ 主面
５１ 定電圧源
５２ 電圧検出回路
６１，６２ バックヨーク
Ｂ１，Ｂ２ ボンディングパッド
ＢＷ ボンディングワイヤ
Ｃ１，Ｃ２ 接続点
ＭＲ１〜ＭＲ４ 磁気検出素子
Ｐ 平面
Ｓ１ 第１の空間
Ｓ２ 第２の空間
φ 磁束

Claims (14)

1. 第１の空間と第２の空間を分離する平面に位置する少なくとも第１及び第２の磁気検出素子を含む複数の磁気検出素子と、
   前記第１の空間に配置され、前記平面と交差する第１の方向から見て前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子との間に位置する第１の磁性体と、
   前記第２の空間に配置され、少なくとも第１及び第２の部分を有する第２の磁性体と、を備え、
   前記第１の磁気検出素子は、前記第１の方向から見て、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体の前記第１の部分との間に位置し、
   前記第２の磁気検出素子は、前記第１の方向から見て、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体の前記第２の部分との間に位置し、
   前記第２の磁性体は、前記第１の部分と前記第２の部分を接続する第３の部分をさらに有し、
   前記第１及び第２の部分は、前記第３の部分よりも前記平面側に突出した形状を有していることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記第１及び第２の部分の端面は、前記平面近傍に位置することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記複数の磁気検出素子は、前記平面と平行であり、且つ、前記第１及び第２の磁気検出素子の配列方向である第２の方向を磁化固定方向とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気センサ。
4. 前記平面と平行であり、且つ、前記磁化固定方向と交差する第３の方向における前記第１の磁性体の長さは、前記第３の方向における前記複数の磁気検出素子のそれぞれの長さよりも長いことを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ。
5. 前記平面と平行であり、且つ、前記磁化固定方向と交差する第３の方向における前記第２の磁性体の長さは、前記第３の方向における前記複数の磁気検出素子のそれぞれの長さよりも長いことを特徴とする請求項３又は４に記載の磁気センサ。
6. 前記第１及び第２の磁性体は、軟磁性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気センサ。
7. 前記複数の磁気検出素子が形成された第１の基板をさらに備え、
   前記第１の磁性体は、前記第１の基板の一方の表面に固定され、
   前記第２の磁性体は、前記第１の基板の他方の表面に固定されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気センサ。
8. 収容部を有する第２の基板をさらに備え、
   前記第１の基板の少なくとも一部が前記収容部に収容されていることを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ。
9. 前記収容部は、前記第２の基板を貫通して設けられていることを特徴とする請求項８に記載の磁気センサ。
10. 前記平面から離れる方向に突出するよう、前記第２の磁性体に接続された第３の磁性体をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気センサ。
11. 前記第３の磁性体は、前記第１の方向から見て前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子との間に位置することを特徴とする請求項１０に記載の磁気センサ。
12. 前記第１の磁性体の前記第１の方向に延在する中心軸と、前記第３の磁性体の前記第１の方向に延在する中心軸は、略一致していることを特徴とする請求項１１に記載の磁気センサ。
13. 前記第２の磁性体と前記第３の磁性体が一体であることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の磁気センサ。
14. 前記複数の磁気検出素子が形成された第１の基板と、前記第１の基板及び前記第１乃至第３の磁性体が搭載された第２の基板をさらに備え、
    前記第１の基板及び前記第１乃至第３の磁性体は、前記第１の方向と平行な前記第２の基板の主面に搭載されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の磁気センサ。

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