JP6958587B2 - 磁束吸収体とこれを備える磁気センサ - Google Patents

Description

本発明は磁束吸収体とこれを備える磁気センサに関し、特に磁気シールドの構成に関する。

磁気センサは、磁界検出素子が検出すべき磁界以外の外部磁界をシールドするため、磁気シールドを備えることがある。磁気シールドは外部磁界の多くを吸収するが、磁気シールド自体が磁化するため、磁気シールドからの漏れ磁界が磁界検出素子に印加される。このため、磁界検出素子は磁気シールドの磁化の影響を受ける。磁気シールドの磁化の向きは外部磁界の向きによって変動し、これに応じて、磁界検出素子に印加される漏れ磁界の向きも変動する。漏れ磁界の向きの変動は磁界検出素子の磁界検出精度を低下させる。従って、磁気シールドの磁化方向は外部磁界に対してできるだけ固定されていることが好ましい。

特許文献１には、磁界検出素子をシールドする磁気シールドにハードバイアス層を設けた電流センサが開示されている。ハードバイアス層は磁気シールドの両端部に設けられ、磁気シールドを単磁区化する。特許文献２には、磁界検出素子をシールドする磁気シールドが軟磁性層と反強磁性層の積層構造からなる電流センサが開示されている。軟磁性層は反強磁性層によって単磁区化される。

特開２０１８−４４５９号公報 特許第５５０５８１７号公報

一般に、磁性体の磁区は静磁エネルギーと交換エネルギーと磁気異方性エネルギーの和（以下、静磁エネルギー等という）が最小化されるように形成される。静磁エネルギーとは、磁界中に存在する磁性体が有する磁気的ポテンシャルエネルギーである。単磁区化された軟磁性層では、その縁部の静磁エネルギーが増加する。このため、ハードバイアス層や反強磁性層によって強制的に単磁区化しても、軟磁性層の磁化状態は不安定である。交換エネルギーとは、強磁性体においてスピンを同じ向きに揃えようとする交換相互作用のエネルギーである。交換エネルギーはスピンが同じ向きに揃うことで減少する。磁区が細かく分割されると静磁エネルギーは減少するが、交換エネルギーは増加する。このような理由により、磁性体には静磁エネルギー等を最小化するように磁区を修正する力が生じる。このため、磁気シールドの磁化方向を外部磁界に対して十分に固定できない可能性がある。以上の課題は磁気シールド以外の磁束吸収体でも生じる。

本発明は、外部磁界に対する磁化方向の変動を抑制することのできる磁束吸収体を提供することを目的とする。

本発明の磁束吸収体は、第１の面と、第１の面の裏面である第２の面と、を有する中実の軟磁性層と、軟磁性層の第１の面の一部または第２の面の一部と対向して設けられた少なくとも一つの磁化固定部と、を有している。軟磁性層の磁化固定部と対向する領域は、磁化固定部によって、軟磁性層の他の領域の少なくとも一部と異なる方向に磁化されている。

本発明では、磁化固定部は軟磁性層の第１の面または第２の面の一部だけに設けられ、軟磁性層は多磁区化される。軟磁性層の磁化固定部と対向していない領域は磁化固定力を受けないため、静磁エネルギー等を減少させるように自ら磁区を形成する。従って、本発明によれば、外部磁界に対する磁化方向の変動を抑制することのできる磁束吸収体を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る磁気センサの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る上部磁気シールドの平面図である。 図２のＡ方向からみた上部磁気シールドの側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る上部磁気シールドの平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る上部磁気シールドの平面図である。 本発明の第４の実施形態に係る上部磁気シールドの平面図である。 本発明の第５の実施形態に係る上部磁気シールドの平面図である。 本発明の第６の実施形態に係る上部磁気シールドの平面図である。 本発明の第７の実施形態に係る上部磁気シールドの平面図である。 本発明の第８の実施形態に係る上部磁気シールドの平面図である。 本発明の第９の実施形態に係る上部磁気シールドの側面図である。 本発明の第１０の実施形態に係る上部磁気シールドの側面図である。

図１は本発明の磁気センサ１の概略構成を示している。磁気センサ１は、基板２と、基板２に形成され、磁界を検出する磁界検出素子３と、基板２に形成された上部磁気シールド４及び下部磁気シールド５（磁束吸収体の一例）と、を有している。磁界検出素子３は特に限定されず、ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＡＭＲ素子などの磁気抵抗効果を用いた素子を用いることができる。検出する磁界の種類は特に限定されないが、例えば導線を流れる電流によって誘起される磁界を検出することができる。この場合、磁気センサ１は電流センサとして作動する。上部磁気シールド４と下部磁気シールド５はシールドの対象物である磁界検出素子３の両側に、磁界検出素子３を挟むように設けられている。上部及び下部磁気シールド４，５は外部磁界をシールドし、例えば導線を流れる電流によって誘起される磁界の検出精度を高める。

以下、図面を参照して上部及び下部磁気シールド４，５の様々な実施形態について説明する。２つの磁気シールド４，５の構成はほぼ同じであるため、ここでは、上部磁気シールド４を中心に説明する。以下の説明及び図面において、上部磁気シールド４の長辺と平行な方向をＸ方向、上部磁気シールド４の短辺と平行な方向をＹ方向、Ｘ及びＹ方向と直交する方向、すなわち軟磁性層６の第１及び第２の面６Ａ，６Ｂ並びに基板２と直交する方向をＺ方向という。また、各実施形態において、第１の面６Ａまたは第２の面６Ｂは複数の仮想小領域に分割されている。各仮想小領域は互いに重複せず且つ隙間なく配置されており、全ての仮想小領域を合わせた領域は第１の面６Ａまたは第２の面６Ｂと一致する。

（第１の実施形態）
図１〜３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る磁気シールドの構成について説明する。図２は上部磁気シールド４のＺ方向からみた平面図であり、図２（ａ）と図２（ｂ）は磁化固定部７の位置が異なっている他は同じ構成の上部磁気シールド４を示している。図３（ａ）と図３（ｂ）はそれぞれ、図２（ａ）と図２（ｂ）の方向Ａからみた上部磁気シールド４の側面図を示している。

図１を参照すると、上部磁気シールド４と下側磁気シールド５はＮｉＦｅなどの軟磁性体からなる軟磁性層６を有している。軟磁性層６は、磁界検出素子３と対向する概ね平面形状の第１の面６Ａと、第１の面６Ａの裏面であり概ね平面形状の第２の面６Ｂと、を有している。上部磁気シールド４の第１の面６Ａは磁界検出素子３及び基板２と対向している。下側磁気シールド５の第１の面６Ａは磁界検出素子３と対向しており、下側磁気シールド５の第２の面６Ｂは基板２と対向している。軟磁性層６は概ね直方体形状を有し、第１の面６Ａと第２の面６Ｂと基板２の下側磁気シールド５と対向する面は互いに平行である。第１の面６Ａと第２の面６Ｂは曲面であってもよい。軟磁性層６はＺ方向からみて磁界検出素子３と重なっている。軟磁性層６は、磁界検出素子３の側方を覆う突起を有していてもよい。第１の面６Ａと第２の面６ＢはＺ方向からみて長方形である。

上部及び下部磁気シールド４，５の軟磁性層６には磁化固定部７が設けられている。軟磁性層６の磁化固定部７が設けられた領域は、磁化固定部７によって、軟磁性層６の他の領域の少なくとも一部と異なる方向に磁化される。磁化固定部７は、上部磁気シールド４では軟磁性層６の第１の面６Ａの一部に設けられ、下部磁気シールド５では軟磁性層６の第２の面６Ｂの一部に設けられる。上部磁気シールド４の磁化固定部７は、軟磁性層６の第１の面６Ａと接する硬磁性膜７Ａと、硬磁性膜７Ａと接し、硬磁性膜７Ａの保磁力を向上させる下地膜７Ｂと、から構成されている。下部磁気シールド５では、硬磁性膜７Ａが第２の面６Ｂに接している。下地膜７Ｂは硬磁性膜７Ａより先に成膜されることが望ましいため、上部磁気シールド４、下部磁気シールド５とも、下地膜７Ｂは硬磁性膜７Ａと基板２との間に設けられている。硬磁性膜７ＡはＣｏＰｔ，ＣｏＣｒＰｔ，ＦｅＰｔなどの硬磁性材料から形成することができる。下地膜７Ｂは例えばＣｒＴｉから形成することができる。磁化固定部７が設けられない部位には絶縁層１６が配置されている。

磁化固定部７は、硬磁性膜７Ａ及び下地膜７Ｂに替えて、反強磁性膜（図示せず）を有していてもよい。反強磁性膜は例えばＩｒＭｎ，ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎなどの反強磁性材料から形成することができる。一例では、磁化固定部７は、基板２側からＴａ層、Ｒｕ層、ＩｒＭｎ層（または他の反強磁性層）、ＣｏＦｅ層がこの順で積層され、ＣｏＦｅ層が上部磁気シールド４の軟磁性層６の第１の面６Ａまたは下部磁気シールド５の軟磁性層６の第２の面６Ｂに接する多層膜で形成することができる。磁化固定部７は軟磁性層６の反対面に接するように作成することもできる。例えば、磁化固定部７は基板２側からＣｏＦｅ層、ＩｒＭｎ層（または他の反強磁性層）、Ｒｕ層がこの順で積層され、ＣｏＦｅ層が上部磁気シールド４の軟磁性層６の第２の面６Ｂまたは下部磁気シールド５の軟磁性層６の第１の面６Ａに接する多層膜で形成することができる。従って、磁化固定部７を２つの軟磁性層６の外側に配置することも可能である。

磁化固定部７の硬磁性膜７Ａまたは反強磁性膜は予め長辺方向（Ｘ方向）に着磁されている。このため、軟磁性層６の磁化固定部７と対向する領域は、硬磁性膜７Ａまたは反強磁性膜との交換結合によって、磁化固定部７と同じ方向（Ｘ方向）に磁化される。軟磁性層６の磁化固定部７と対向する領域は、軟磁性層６の第１の面６Ａの磁化固定部７に対向する面だけでなく、厚さ方向（Ｚ方向）における全領域を含む。従って、軟磁性層６はどのＸ−Ｙ面においてもほぼ同じパターンで磁化される。

一方、軟磁性層６の磁化固定部７と対向しない領域は、軟磁性層６の静磁エネルギー等が最小化されるように磁化される。磁化された軟磁性体は一般に、静磁エネルギー等が最小化されるように磁区が形成される。静磁エネルギー等が最小化されていると、磁化された軟磁性体の磁区が外部磁界に対して安定し、外部磁界に対する耐性が向上する。このため、外部磁界の変動に対して磁区の形状が変化しにくく、軟磁性体からの漏れ磁界の向きの変動も生じにくくなる。これに対して、単磁区化された軟磁性体は一般に静磁エネルギー等が高いため、磁区が静磁エネルギー等の低い状態に変形しやすい。このため、外部磁化の変動（外乱）に対して容易に磁区が変形する。本実施形態では、軟磁性層６の磁化固定部７と対向する領域は磁化固定部７と同じ方向に磁化されるため、軟磁性層６はその状態で軟磁性層６全体の静磁エネルギー等が最小化されるように磁化されることになる。換言すれば、軟磁性層６の磁化固定部７と対向しない領域の磁区は、磁化固定部７の形状及び設置位置に応じて、軟磁性層６の静磁エネルギー等が最小化されるように自動的に形成されることになる。

前述のように、軟磁性層６は概ね直方体形状を有しており、第１の面６Ａは矩形である。第１の面６Ａは互いに対向する一対の第１の辺８と、第１の辺８と直交し互いに対向する一対の第２の辺９と、を有し、第１の辺８は矩形の長辺である。第１の面６Ａは第１の辺８と平行な第１の中心軸１０と、第２の辺９と平行な第２の中心軸１１とを有している。本実施形態では、第１の面６Ａは、２つの第２の辺９（短辺）の中点を通る長辺と平行な直線（第１の中心軸１０）によって、２つの領域１１Ａ，１１Ｂに区分されている。区分された各領域１１Ａ，１１Ｂを仮想小領域１１という。換言すれば、第１の面６Ａは複数の仮想小領域１１に分割され、複数の仮想小領域１１は、第１の辺８と同じ長さの一対の辺と第２の辺９の半分の長さの一対の辺とを有する一対の矩形領域１１Ａ，１１Ｂからなっている。図２（ａ），２（ｂ）に示すように、磁化固定部７は仮想小領域１１のいずれか一つ、すなわち矩形領域１１Ａまたは１１Ｂと対向している。磁化固定部７が軟磁性層６の磁区を固定する効果を高めるため、磁化固定部７の仮想小領域１１と対向する領域は矩形領域１１Ａまたは１１Ｂの形状とほぼ一致し、且つ矩形領域１１Ａまたは１１Ｂから張り出さないのが好ましい。軟磁性層６の磁化固定部７と対向しない領域の磁区は、磁化固定部７と対向する領域の磁区と反平行の向きに磁化される。軟磁性層６は、磁束が磁化固定部７と対向する領域と対向しない領域を循環する還流磁気回路を形成する。図中の白抜き矢印は磁束の向きを概念的に示しており、矩形領域１１Ａまたは１１Ｂの磁束は一旦矩形領域１１Ａまたは１１Ｂの外部に出た後、隣接する矩形領域１１Ｂまたは１１Ａに入り、矩形領域１１Ｂまたは１１Ａの外部に出た後、矩形領域１１Ａまたは１１Ｂに入り、還流磁気回路を形成する。還流磁気回路が形成されることによって静磁エネルギー等が低減される。また、本実施形態では、２つの領域１１Ａ，１１Ｂは、第１の辺８と平行な第１の中心軸１０に関し線対称に設けられており、これによっても軟磁性層６の磁区が安定する。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の上部磁気シールド４の、図２と同様の平面図である。図４（ａ）と図４（ｂ）は磁化固定部７の位置が異なっている他は同じ構成の上部磁気シールド４を示している。第１の面６Ａは５つの仮想小領域１１１に分割されている。複数の仮想小領域１１１は、第１の辺８と同じ長さの一対の辺と第２の辺９より短い一対の辺とを有する５つの矩形領域１１１Ａ〜１１１Ｅからなり、複数の磁化固定部７が矩形領域１１１Ａ〜１１１Ｅに一つおきに対向している。仮想小領域１１１の数は５に限定されず、より一般的にはＮ個（Ｎは３以上の整数）であってよく、複数の磁化固定部７はＮ個の矩形領域に一つおきに対向するように設けることができる。複数の仮想小領域１１１の幅（Ｙ方向寸法）は同じでも異なっていてもよいが、複数の仮想小領域１１１は、第１の中心軸１０に関し線対称に設けられていることが好ましい。すなわち、中央の仮想小領域１１１Ｃの中心軸は第１の中心軸１０に一致しており、それ以外の仮想小領域１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｄ，１１１Ｅは第１の中心軸１０に関し線対称に配置されている。磁束は磁化固定部７と対向する領域を出て、隣接する磁化固定部７と対向しない領域に入る。このため、本実施形態では複数の還流磁気回路が形成される。本実施形態では、複数の磁化固定部７が、仮想小領域１１１の互いに隣接しない複数の仮想小領域１１１と対向している。このため、軟磁性層６の磁区形成の制御が容易で、図示のような磁区を確実に作ることができる。一対の第１の辺８に面する２つの矩形領域（本実施形態では矩形領域１１１Ａ，１１１Ｅ）のＹ方向幅はいずれもＬ１であり、一対の第１の辺８に面する２つの矩形領域１１１Ａ，１１１Ｅの間に位置するＮ−２個の矩形領域（本実施形態では矩形領域１１１Ｂ，１１１Ｃ，１１１Ｄ）のＹ方向幅はいずれもＬ２である。Ｌ１＝Ｌ２でもよいが、安定した磁区を形成するためにはＬ１：Ｌ２＝１：２であることがより好ましい。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態の上部磁気シールド４の、図２と同様の平面図である。図５（ａ）と図５（ｂ）は磁化固定部７の位置が異なっている他は同じ構成の上部磁気シールド４を示している。第１の面６Ａは４つの仮想小領域２１１に分割されている。４つの仮想小領域２１１は、一対の第１の辺８をそれぞれ長辺とする２つの台形領域２１１Ａ，２１１Ｂと、一対の第２の辺９をそれぞれ一辺とする２つの三角形領域２１１Ｃ，２１１Ｄとからなり、磁化固定部７は、２つの台形領域２１１Ａ，２１１Ｂと２つの三角形領域２１１Ｃ，２１１Ｄのいずれか一つと対向している。図５（ａ），５（ｂ）に示すように、磁区を安定して形成するため、磁化固定部７は２つの台形領域２１１Ａ，２１１Ｂのいずれかと対向して設けるのがより好ましい。磁束は２つの台形領域２１１Ａ，２１１Ｂと２つの三角形領域２１１Ｃ，２１１Ｄを循環する。本実施形態では一つの還流磁気回路が軟磁性層６の内部に形成されるため、漏れ磁場が低減し、磁区も一層安定する。本実施形態の２つの台形領域２１１Ａ，２１１Ｂと２つの三角形領域２１１Ｃ，２１１Ｄとからなる磁区は極めて安定で、静磁エネルギー等が低い。従って、磁区固定部７が、例えば破線で示すような、台形領域２１１Ａ，２１１Ｂの短辺を一辺とし、台形領域２１１Ａ，２１１Ｂと同じ高さを有する矩形領域２１２であっても、図５に示すのと同様の磁区が形成される。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態の上部磁気シールド４の、図２と同様の平面図である。図６（ａ）と図６（ｂ）は磁化固定部７の位置が異なっている他は同じ構成の上部磁気シールド４を示している。第１の面６Ａは７つの仮想小領域３１１に分割されている。複数の仮想小領域３１１は、一対の第１の辺８のそれぞれを長辺とする２つの台形領域３１１Ａ，３１１Ｃと、４つの三角形領域３１１Ｄ〜３１１Ｇと、１つの六角形領域３１１Ｂと、から構成されている。三角形領域３１１Ｄ〜３１１Ｇは矩形の各短辺に２つずつ設けられ、各三角形領域３１１Ｄ〜３１１Ｇは短辺の半分を一つの辺としている。六角形領域３１１Ｂは２つの台形領域３１１Ａ，３１１Ｃと４つの三角形領域３１１Ｄ〜３１１Ｇとに囲まれた領域を埋め、互いに対向する２辺が第１の辺８と平行である。図６（ａ）では六角形領域３１１Ｂに磁化固定部７が設けられ、図６（ｂ）では両側の台形領域３１１Ａ，３１１Ｃに磁化固定部７が設けられている。例えば図６（ａ）では、磁束は六角形領域３１１Ｂを出て、三角形領域３１１Ｆ，３１１Ｇを通り台形領域３１１Ａ，３１１Ｃに入り、三角形領域３１１Ｄ，３１１Ｅを通って六角形領域３１１Ｂに戻る。従って、本実施形態では２つの還流磁気回路が軟磁性層６の内部に形成される。

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態の上部磁気シールド４の、図２と同様の平面図である。図７（ａ）と図７（ｂ）は磁化固定部７の位置が異なっている他は同じ構成の上部磁気シールド４を示している。本実施形態では第１の面６Ａに２つの六角形領域４１１Ｂ，４１１Ｃが形成されている。複数の仮想小領域４１１は、一対の第１の辺８のそれぞれを長辺とする２つの台形領域４１１Ａ，４１１Ｄと、６つの三角形領域４１１Ｅ〜４１１Ｊと、２つの六角形領域４１１Ｂ，４１１Ｃと、から構成されている。三角形領域４１１Ｅ〜４１１Ｊはそれぞれが第２の辺９の一部を一辺としており、各第２の辺９に沿って同数の三角形領域４１１Ｅ〜４１１Ｊが配列している。２つの六角形領域４１１Ｂ，４１１Ｃの互いに対向する２辺は第１の辺８と平行となっている。より一般的には、Ｎを２以上の整数としたときに、複数の仮想小領域４１１は、一対の第１の辺８のそれぞれを長辺とする２つの台形領域と、２×（Ｎ＋１）個の三角形領域と、２つの台形領域と２×（Ｎ＋１）個の三角形領域とに囲まれた領域を埋め、互いに対向する２辺が第１の辺８と平行であるＮ個の六角形領域と、から構成されている。複数の磁化固定部７が、台形領域４１１Ａ，４１１Ｄと六角形領域４１１Ｂ，４１１Ｃに一つおきに対向している。図７（ａ）では上側の台形領域４１１Ａと下側の六角形領域４１１Ｃに磁化固定部７が設けられ、図７（ｂ）では下側の台形領域４１１Ｄと上側の六角形領域４１１Ｂに磁化固定部７が設けられている。本実施形態では３つの還流磁気回路が軟磁性層６の内部に形成される。

（第６の実施形態）
図８は、第６の実施形態の上部磁気シールド４の、図２と同様の平面図である。本実施形態では、磁化固定部７が短辺方向、すなわち−Ｙ方向に着磁されている。本実施形態では第１の辺８が矩形の短辺であり、第２の辺９が矩形の長辺である。図８（ａ）を参照すると、第１の面６Ａは第２の実施形態と同様、５つの矩形の仮想小領域５１１に分割されており、各矩形領域５１１Ａ〜５１１Ｅの長辺はＹ方向と平行である。左から２番目の矩形領域５１１Ｂと右から２番目の矩形領域５１１Ｄに磁化固定部７が設けられている。いずれの磁化固定部７も−Ｙ方向（且つ同じ向き）に着磁されている。図示は省略するが、矩形領域５１１Ａ，５１１Ｃ，５１１Ｅに磁化固定部７が設けられてもよい。一対の第１の辺８に面する２つの矩形領域（本実施形態では矩形領域５１１Ａ，５１１Ｅ）のＸ方向幅はいずれもＬ１であり、一対の第１の辺８に面する２つの矩形領域５１１Ａ，５１１Ｅの間に位置する矩形領域（本実施形態では矩形領域５１１Ｂ，５１１Ｃ，５１１Ｄ）のＸ方向幅はいずれもＬ２である。Ｌ１＝Ｌ２でもよいが、安定した磁区を形成するためにはＬ１：Ｌ２＝１：２であることがより好ましい。図８（ｂ）を参照すると、第１の面６Ａは第５の実施形態と同様、２つの台形領域６１１Ａ，６１１Ｄと２つの六角形領域６１１Ｂ，６１１Ｃと６つの三角形領域６１１Ｅ〜６１１Ｊとに分割されており、１つの六角形領域６１１Ｂと１つの台形領域６１１Ｄに磁化固定部７が設けられている。いずれの磁化固定部７も−Ｙ方向に着磁されている。図示は省略するが、１つの六角形領域６１１Ｃと１つの台形領域６１１Ａに磁化固定部７が設けられてもよい。図８（ｃ）を参照すると、第１の面６Ａは、２つの台形領域７１１Ａ，７１１Ｅと３つの六角形領域７１１Ｂ〜７１１Ｄと８つの三角形領域７１１Ｆ〜７１１Ｍとに分割されており、２つの六角形領域７１１Ｂ，７１１Ｄに磁化固定部７が設けられている。いずれの磁化固定部７も−Ｙ方向に着磁されている。図示は省略するが、２つの台形領域７１１Ａ，７１１Ｅと１つの六角形領域７１１Ｃに磁化固定部７が設けられてもよい。図８に示す各実施形態では、台形領域と六角形領域が短辺方向、すなわち形状異方性による磁化容易軸と直交する方向に磁化されるため、静磁エネルギー等は高くなる傾向であるが、磁化固定部７を設けることにより安定した磁区を形成することができる。また、本実施形態では、仮想小領域５１１，６１１，７１１は第２の軸１１に関して線対称に設けられることが好ましい。

（第７の実施形態）
図９は、第７の実施形態の上部磁気シールド４の、図２と同様の平面図である。図９（ａ）を参照すると、第１の実施形態の軟磁性層６の４つの角部１２が丸められている。図９（ｂ）を参照すると、第１の実施形態の軟磁性層６の４つの角部１２が面取りされている。磁化方向が不安定になりやすい角部１２を丸めまたは面取りすることで、軟磁性層６の磁区をさらに安定させることができる。一部の角部１２だけを丸めまたは面取りすることも可能である。本実施形態は上述の第２〜第６の実施形態にも適用できる。換言すれば、第１〜第６の実施形態の第１及び第２の面６Ａ，６Ｂは、角部１２を丸められ、または面取りされた実質的に矩形の形状を有することができる。

（第８の実施形態）
図１０は、第８の実施形態の上部磁気シールド４の、図２と同様の平面図である。図１０（ａ）を参照すると、第１及び第２の面６Ａ，６Ｂは菱形であり、第１及び第２の面６Ａ，６Ｂは、菱形の互いに対向する頂点を結ぶ直線１３を共有する２つの三角形領域８１１Ａ，８１１Ｂからなる一対の仮想小領域８１１に分割され、磁化固定部７はいずれかの三角形領域８１１Ａ，８１１Ｂと対向している。図１０（ａ）の実施形態において、一方の三角形領域の直線１３と対向する角部１４が面取りされていてもよい。すなわち、図１０（ｂ）を参照すると、第１及び第２の面６Ａ，６Ｂは、第１の辺１３を一辺とする三角形領域９１１Ｂと第１の辺１３を長辺とする台形領域９１１Ａとを組み合わせた形状となっている。第１及び第２の面６Ａ，６Ｂは、台形領域９１１Ａと三角形領域９１１Ｂからなる一対の仮想小領域９１１に分割されている。磁化固定部７は台形領域９１１Ａと三角形領域９１１Ｂのいずれかと対向している。図１０（ａ）の実施形態において、両方の三角形領域の直線１３と対向する角部１４が面取りされていてもよい。すなわち、図１０（ｃ）を参照すると、第１及び第２の面６Ａ，６Ｂは、第１の辺１３を長辺とする第１の台形領域１０１１Ａと第１の辺１３を長辺とする（すなわち第１の辺を共有する）第２の台形領域１０１１Ｂとを組み合わせた形状となっている。第１及び第２の面６Ａ，６Ｂは、第１の台形領域１０１１Ａと第２の台形領域１０１１Ｂからなる一対の仮想小領域１０１１に分割されている。磁化固定部７は第１の台形領域１０１１Ａと第２の台形領域１０１１Ｂのいずれかと対向している。

（第９の実施形態）
図１１は、第９の実施形態の上部磁気シールド４の、図３と同様の側面図である。磁化固定部７と仮想小領域の平面構成は特に限定されないが、便宜上図２に示す第１の実施形態の平面構成を示している。本実施形態では、各々が軟磁性層６と磁化固定部７とからなる複数の組１５を有し、組１５が互いに積層されている。軟磁性層６が厚い場合、磁化固定部７による磁化固定効果が軟磁性層６の磁化固定部７からＺ方向に離れた領域に及びにくい。本実施形態は一つ一つの軟磁性層６を薄くすることができるため、軟磁性層６の磁区をより安定して形成することができる。

（第１０の実施形態）
図１２は、第１０の実施形態の上部磁気シールド４の、図３と同様の側面図である。本実施形態においても磁化固定部７及び仮想小領域の平面構成は特に限定されないが、便宜上図２に示す第１の実施形態の平面構成を示している。上部の軟磁性層６が２つの仮想小領域１１１１Ａ，１１１１Ｂに分割され、下部の軟磁性層６が２つの仮想小領域１１１１Ｃ，１１１１Ｄに分割されており、合計４つの仮想小領域１１１１が設けられている。本実施形態では、複数の組１５は、Ｚ方向からみて、隣接する組１５同士で磁化固定部７が重ならないように積層されている。磁化固定部７が設けられない部位は絶縁層１６が配置されている。これによって、磁束は側方（Ｘ方向）に隣接する軟磁性層６だけでなく上下方向（Ｚ方向）に隣接する軟磁性層６にも流れる。例えば、上部の軟磁性層６の仮想小領域１１１１Ａを出た磁束は仮想小領域１１１１Ｂだけでなく、下部の軟磁性層６の仮想小領域１１１１Ｃにも入る。本実施形態では、仮想小領域１１１の数に対して多くの還流磁気回路が形成されるため、静磁エネルギー等を一層低減させることができる。

１ 磁気センサ（シールドされる対象物）
２ 基板
３ 磁界検出素子
４ 上部磁気シールド
５ 下部磁気シールド
６ 軟磁性層
６Ａ 第１の面
６Ｂ 第２の面
７ 磁化固定部
７Ａ 硬磁性膜
８ 第１の辺
９ 第２の辺
１０ 第１の中心軸
１１ 第２の中心軸
１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１，７１１，８１１，９１１，１０１１，１１１１ 仮想小領域
２１１Ａ，２１１Ｂ，３１１Ａ，３１１Ｃ，４１１Ａ，４１１Ｄ，６１１Ａ，６１１Ｄ ７１１Ａ，７１１Ｅ，９１１Ａ，１０１１Ａ，１０１１Ｂ 台形領域
２１１Ｃ，２１１Ｄ，３１１Ｄ〜３１１Ｇ，４１１Ｅ〜４１１Ｊ，６１１Ｅ〜６１１Ｊ ７１１Ｆ〜７１１Ｍ，８１１Ａ，８１１Ｂ，９１１Ｂ 三角形領域
３１１Ｂ，４１１Ｂ，４１１Ｃ，６１１Ｂ，６１１Ｃ，７１１Ｂ〜７１１Ｄ 六角形領域
１１Ａ，１１Ｂ，１１１Ａ〜１１１Ｅ，５１１Ａ〜５１１Ｅ 矩形領域
１５ 軟磁性層と磁化固定部の組

Claims (21)

1. 第１の面と、前記第１の面の裏面である第２の面と、を有する中実の軟磁性層と、前記軟磁性層の前記第１の面の一部または前記第２の面の一部と対向して設けられた少なくとも一つの磁化固定部と、を有し、前記軟磁性層の前記磁化固定部と対向する領域は、前記磁化固定部によって、前記軟磁性層の他の領域の少なくとも一部と異なる方向に磁化されている、磁束吸収体。
2. 前記第１または第２の面は矩形であり、互いに対向する一対の第１の辺と、前記第１の辺と直交し互いに対向する一対の第２の辺と、を有し、
   前記第１または第２の面は複数の仮想小領域に分割され、前記磁化固定部は前記仮想小領域のいずれか一つと対向している、請求項１に記載の磁束吸収体。
3. 前記複数の仮想小領域は、前記第１の辺と同じ長さの一対の辺と前記第２の辺の半分の長さの一対の辺とを有する一対の矩形領域からなり、前記磁化固定部はいずれかの前記矩形領域と対向している、請求項２に記載の磁束吸収体。
4. 前記複数の仮想小領域は、前記一対の第１の辺のそれぞれを長辺とする２つの台形領域と、前記一対の第２の辺のそれぞれを一辺とする２つの三角形領域とからなり、前記磁化固定部は前記２つの台形領域と前記２つの三角形領域のいずれか一つと対向している、請求項２に記載の磁束吸収体。
5. 前記複数の仮想小領域は、前記一対の第１の辺のそれぞれを長辺とする２つの台形領域と、それぞれが前記第２の辺の一部を一辺とする４つの三角形領域であって、各第２の辺に沿って同数の前記三角形領域が配列した４つの三角形領域と、前記２つの台形領域と前記４つの三角形領域とに囲まれた領域を埋め、互いに対向する２辺が前記第１の辺と平行な六角形領域と、からなり、前記磁化固定部は、前記２つの台形領域または前記六角形領域と対向している、請求項２に記載の磁束吸収体。
6. 前記第１または第２の面は矩形であり、互いに対向する一対の第１の辺と、前記第１の辺と直交し互いに対向する一対の第２の辺と、を有し、前記少なくとも一つの磁化固定部は複数の磁化固定部であり、
   前記第１または第２の面は複数の仮想小領域に分割され、前記複数の磁化固定部は前記仮想小領域の互いに隣接しない複数の前記仮想小領域と対向している、請求項１に記載の磁束吸収体。
7. 前記複数の仮想小領域は、前記第１の辺と同じ長さの一対の辺と前記第２の辺より短い一対の辺とを有するＮ個の矩形領域（Ｎは３以上の整数）からなり、前記複数の磁化固定部は前記Ｎ個の矩形領域に一つおきに対向している、請求項６に記載の磁束吸収体。
8. 前記複数の仮想小領域は、前記一対の第１の辺のそれぞれを長辺とする２つの台形領域と、それぞれが前記第２の辺の一部を一辺とする２×（Ｎ＋１）個の三角形領域（Ｎは２以上の整数）であって、各第２の辺に沿って同数の前記三角形領域が配列した２×（Ｎ＋１）個の三角形領域と、前記２つの台形領域と前記２×（Ｎ＋１）個の三角形領域とに囲まれた領域を埋め、互いに対向する２辺が前記第１の辺と平行なＮ個の六角形領域と、からなり、前記複数の磁化固定部は、前記台形領域と前記六角形領域に一つおきに対向している、請求項６に記載の磁束吸収体。
9. 前記複数の仮想小領域は、前記第１の辺と平行な第１の中心軸または前記第２の辺と平行な第２の中心軸に関し線対称に設けられている、請求項２から８のいずれか１項に記載の磁束吸収体。
10. 前記第１または第２の面は長方形であり、前記第１の辺は長辺であり、前記少なくとも一つの磁化固定部は前記第１の辺と平行な方向に着磁されている、請求項２から９のいずれか１項に記載の磁束吸収体。
11. 前記第１または第２の面は長方形であり、前記第１の辺は短辺であり、前記少なくとも一つの磁化固定部は前記第１の辺と平行な方向に着磁されている、請求項２から９のいずれか１項に記載の磁束吸収体。
12. 前記第１または第２の面は菱形であり、
    前記第１または第２の面は、前記菱形の互いに対向する頂点を結ぶ直線を共有する２つの三角形領域からなる一対の仮想小領域に分割され、前記磁化固定部はいずれかの前記三角形領域と対向している、請求項１に記載の磁束吸収体。
13. 前記第１または第２の面は、三角形領域と前記三角形領域の一辺を長辺とする台形領域とを組み合わせた形状であり、
    前記第１または第２の面は、前記三角形領域と前記台形領域とからなる一対の仮想小領域に分割され、前記磁化固定部は前記三角形領域と前記台形領域のいずれかと対向している、請求項１に記載の磁束吸収体。
14. 前記第１または第２の面は、長辺を共有する２つの台形領域を組み合わせた形状であり、
    前記第１または第２の面は、前記２つの台形領域からなる一対の仮想小領域に分割され、前記磁化固定部はいずれかの前記台形領域と対向している、請求項１に記載の磁束吸収体。
15. シールドされる対象物と対向する第１の面と、前記第１の面の裏面である第２の面と、を有する軟磁性層と、前記軟磁性層の前記第１の面の一部または前記第２の面の一部と対向して設けられた少なくとも一つの磁化固定部と、を有し、前記軟磁性層の前記磁化固定部と対向する領域は前記磁化固定部と同じ方向に磁化され、前記軟磁性層の前記磁化固定部と対向しない領域は、前記対向する領域が前記磁化固定部と同じ方向に磁化された状態で前記軟磁性層の静磁エネルギーと交換エネルギーと磁気異方性エネルギーの和が最小化されるように磁化されている、磁束吸収体。
16. 各々が前記軟磁性層と前記少なくとも一つの磁化固定部とからなる複数の組を有し、前記組は互いに積層されている、請求項１から１５のいずれか１項に記載の磁束吸収体。
17. 前記複数の組は、前記第１または前記第２の面と直交する方向からみて、隣接する組同士で前記磁化固定部が重ならないように積層されている、請求項１６に記載の磁束吸収体。
18. 前記磁化固定部は硬磁性膜または反強磁性膜を有している、請求項１から１７のいずれか１項に記載の磁束吸収体。
19. 前記第１の面はシールドされる対象物と対向している、請求項１から１８のいずれか１項に記載の磁束吸収体。
20. 請求項１９に記載の磁束吸収体と、前記対象物である磁界検出素子と、を有する磁気センサ。
21. 前記第１または前記第２の面と直交する方向からみて、前記磁界検出素子は前記磁束吸収体と重なっている、請求項２０に記載の磁気センサ。

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