JPH08327359A - 磁気抵抗効果素子、地磁気方位センサ、及び磁気抵抗効果素子の着磁方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 互いに略平行な複数の磁界検出部１ａ乃至１
ｆを備えるようにパターニングされた磁気抵抗効果膜１
を有してなる磁気抵抗効果素子を用いて地磁気の方位を
検知する地磁気方位センサの測定精度を向上する。 【構成】 地磁気方位センサに用いられる磁気抵抗効果
素子を、磁気抵抗効果膜１の各磁界検出部の幅Ｗ１乃至
Ｗ６がそれぞれ異なるように形成する。そして、この磁
気抵抗効果膜１に、予め交流減磁界を印加して、各磁界
検出部毎に交互に逆方向に着磁しておく。これにより、
磁界が正方向Ｃから加わったときと、負方向Ｄから加わ
ったときとで、磁気抵抗効果膜の抵抗値の変化が同じと
なる。したがって、磁界印加方向によって抵抗値の変化
が異なることに起因する測定誤差が無くなり、測定精度
が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、互いに略平行な複数の
磁界検出部を備えるようにパターニングされた磁気抵抗
効果膜を有してなる磁気抵抗効果素子と、このような磁
気抵抗効果素子を用いた地磁気方位センサと、このよう
な磁気抵抗効果素子の着磁方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カラー陰極線管において、電子
銃から出射された電子ビームの軌道が地磁気によって曲
げられ、蛍光面上でのビーム到達位置すなわちランディ
ングが変化することがある。特に高精細度陰極線管にお
いては、ランディングの変化に対する余裕度が小さいた
めに、地磁気によるランディングの変化が色純度の劣化
等の問題を引き起こしてしまうことがある。これを補正
するために、通常、カラー陰極線管には、ランディング
補正コイルが取り付けられている。そして、地磁気の方
位に応じて自動的に、ランディング補正コイルにランデ
ィング補正に必要な最適電流を流すことにより、電子ビ
ームの軌道を制御して、ランディングの変化を防止する
ようにしている。ここで、ランディング補正を行うに
は、地磁気の方位を正確に検出する必要があり、この検
出のために地磁気方位センサが使用されている。

【０００３】このように、地磁気の影響を補正する必要
があるカラー陰極線管のような機器において、地磁気方
位センサは非常に重要なセンサとなっている。また、地
磁気方位センサは、従来から用いられてきた磁石式の方
位計、すなわち磁気コンパスの代替として、携帯型の方
位計としても使用されている。

【０００４】このように様々な用途に使用される地磁気
方位センサとしては、磁気抵抗効果素子を用いた地磁気
方位センサが、小型化及び低価格化等に適しているため
に注目を集めている。

【０００５】磁気抵抗効果素子を用いた地磁気方位セン
サは、例えば、ギャップを介して円環状に組み合わされ
た４つの円弧状の強磁性体コアと、上記ギャップ内にそ
れぞれ配された４つの磁気抵抗効果素子と、上記４つの
強磁性体コアにそれぞれ巻回され、上記４つの磁気抵抗
効果素子にそれぞれバイアス磁界を印加するための励磁
用コイルとから構成される。

【０００６】ここで、磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効
果により、垂直方向に印加される磁界の強さによって抵
抗値が変化する磁気抵抗効果膜を有しており、磁気抵抗
効果素子は、この磁気抵抗効果膜の抵抗変化から、磁気
抵抗効果膜に垂直に印加している地磁気の強さを検出す
る。そして、この地磁気方位センサでは、４つの磁気抵
抗効果素子によってそれぞれ検出された地磁気の強さに
基づいて、地磁気の方位を検出する。

【０００７】ところで、このような地磁気方位センサに
使用される磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果膜は、磁気
抵抗効果素子近傍を拡大した図９に示すように、検出感
度を高めるために、バイアス磁界Ｈｂに直交する部分が
多くなるようにパターニングされる。すなわち、磁気抵
抗効果膜１１は、強磁性体コア１２と強磁性体コア１３
の間で複数回折り返され、互いに略平行な複数の磁界検
出部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ
を備えるようにパターニングされる。ここで、各磁界検
出部１１ａ乃至１１ｆの幅Ｗ０はそれぞれ同一とされ、
各磁界検出部１１ａ乃至１１ｆはバイアス磁界Ｈｂに直
交するように配される。そして、この磁気抵抗効果膜１
１の両端は電極１４，１５と接続されており、磁界を検
出する際に、この磁気抵抗効果膜１１の抵抗変化が測定
される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気抵抗効
果素子は、例えば、図１０に示すような特性を有してい
る。この図１０において、縦軸は磁気抵抗効果素子の抵
抗値Ｒを示し、横軸は磁気抵抗効果素子の磁界検出部に
垂直に加わる磁界の強さＨを示している。なお、磁気抵
抗効果素子の特性を示すこのような曲線は、一般にＭＲ
特性曲線と呼ばれている。

【０００９】ここで、磁気抵抗効果素子は、磁界が零の
位置を中心として、ＭＲ特性曲線が対称となっているこ
とが好ましい。すなわち、磁気抵抗効果素子は、磁界検
出部に正方向から磁界が加わっても負方向から磁界が加
わっても、磁界の強さと抵抗値の変化との関係が同一で
あることが好ましい。しかし、通常、磁気抵抗効果素子
のＭＲ特性曲線は非対称となっており、磁界検出部に正
負どちらの方向から磁界が加わるかによって、磁界の強
さと抵抗値の変化との関係が異なるものとなってしまっ
ている。

【００１０】したがって、磁界検出部に正方向から磁界
が加わったときと、磁界検出部に負方向から磁界が加わ
ったときとで、抵抗値の変化の差、すなわちオフセット
が生じる。そして、このようなオフセットは、地磁気の
方位を検出する際に、下記式（１）で示されるような角
度誤差を生じる。

【００１１】 角度誤差＝ｔａｎ^-1（オフセット） ・・・（１） 具体的には、例えば、１０％のオフセットが生じている
場合には、地磁気の方位を検出する際に、約５．７°の
角度誤差が生じてしまう。そして、従来、上述のような
磁気抵抗効果素子を量産したときに、このようなオフセ
ットの大きさを制御することは難しく、現状では、オフ
セットを１０％以下とすることさえ困難なものとなって
いる。そのため、このようなオフセットが、地磁気の方
位を検出する際の誤差の大きな原因となっている。

【００１２】そこで、本発明は、従来のこのような実情
に鑑みて提案されたものであり、磁界印加方向の違いに
よるオフセットが制御された磁気抵抗効果素子と、この
ような磁気抵抗効果素子を用いた地磁気方位センサと、
このような磁気抵抗効果素子を作製するために磁気抵抗
効果素子を着磁する方法とを提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、磁気抵抗効果
素子のオフセットは、磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の
磁化方向に依存しており、磁気抵抗効果膜の各磁界検出
部の磁化方向のばらつきが、磁気抵抗効果素子のオフセ
ットの原因となっていることを見い出し、本発明を成す
に至った。

【００１４】すなわち、本発明に係る磁気抵抗効果素子
は、互いに略平行な複数の磁界検出部を備えるようにパ
ターニングされた磁気抵抗効果膜を有してなる磁気抵抗
効果素子であって、上記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部
の磁化方向が、それぞれ所定の方向とされていることを
特徴とするものである。

【００１５】ここで、前記磁気抵抗効果膜の各磁界検出
部の幅は、各磁界検出部毎に異なっていてもよい。この
とき、前記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁化方向
は、各磁界検出部毎に交互に逆方向とされていることが
好ましい。

【００１６】また、本発明に係る地磁気方位センサは、
互いに略平行な複数の磁界検出部を備えるようにパター
ニングされた磁気抵抗効果膜を有してなる磁気抵抗効果
素子を用いて地磁気の方位を検知する地磁気方位センサ
であって、上記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁化方
向が、それぞれ所定の方向とされていることを特徴とす
るものである。

【００１７】ここで、前記磁気抵抗効果膜の各磁界検出
部の幅は、各磁界検出部毎に異なっていてもよい。この
とき、前記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁化方向
は、各磁界検出部毎に交互に逆方向とされていることが
好ましい。

【００１８】また、本発明に係る磁気抵抗効果素子の着
磁方法は、互いに略平行な複数の磁界検出部を備えるよ
うにパターニングされた磁気抵抗効果膜を有してなる磁
気抵抗効果素子の着磁方法であって、上記磁気抵抗効果
膜の各磁界検出部の幅を各磁界検出部毎に異なるように
形成しておき、上記磁気抵抗効果膜に交流減磁界を印加
して、各磁界検出部毎に交互に逆方向に着磁することを
特徴とするものである。

【００１９】

【作用】本発明に係る磁気抵抗効果素子では、磁気抵抗
効果膜の各磁界検出部の磁化方向が、それぞれ所定の方
向とされている。したがって、本発明に係る磁気抵抗効
果素子では、磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁化方向
のばらつきがなく、磁気抵抗効果素子のオフセットが制
御されている。特に、磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の
磁化方向が、各磁界検出部毎に交互に逆方向とされてい
るときには、磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁化方向
が対称的になるため、磁気抵抗効果素子のＭＲ特性曲線
が対称となる。したがって、磁界検出部に正負どちらの
方向から磁界が加わっても、磁界の強さと抵抗値の変化
との関係は同じものとなり、磁界の印加方向によるオフ
セットは零となる。

【００２０】また、本発明に係る地磁気方位センサにお
いても、磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁化方向が、
それぞれ所定の方向とされている。したがって、本発明
に係る地磁気方位センサにおいても、磁気抵抗効果膜の
各磁界検出部の磁化方向のばらつきがなく、磁気抵抗効
果素子のオフセットが制御されている。そして、本発明
に係る地磁気方位センサでは、このようにオフセットが
制御されているため、予めオフセットの大きさを考慮す
ることが可能となり、オフセットに起因する地磁気の方
位の角度誤差を無くすことができる。特に、磁気抵抗効
果膜の各磁界検出部の磁化方向が、各磁界検出部毎に交
互に逆方向とされているときには、磁気抵抗効果膜の各
磁界検出部の磁化方向が対称的になるため、磁気抵抗効
果素子のＭＲ特性曲線が対称となる。したがって、磁界
検出部に正負どちらの方向から磁界が加わっても、磁界
の強さと抵抗値の変化との関係は同じものとなり、磁界
の印加方向によるオフセットは零となる。

【００２１】また、本発明に係る磁気抵抗効果素子の着
磁方法においては、磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の幅
を各磁界検出部毎に異なるように形成しておき、磁気抵
抗効果膜に交流減磁界を印加することにより、各磁界検
出部毎に交互に逆方向に着磁される。したがって、本発
明に係る磁気抵抗効果素子の着磁方法によれば、磁気抵
抗効果膜の各磁界検出部の磁化方向を、各磁界検出部毎
に交互に逆方向とすることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発
明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、形状、材質、寸法等を任意に
変更することが可能であることは言うまでもない。

【００２３】まず、本発明を適用した磁気抵抗効果素子
の一実施例について説明する。

【００２４】本実施例の磁気抵抗効果素子は、図１に示
すように、互いに略平行な６つの磁界検出部１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆを備えた磁気抵抗効果膜１
と、磁気抵抗効果膜１の両端に接続された電極２ａ，２
ｂとからなる。ここで、磁気抵抗効果膜１は、各磁界検
出部１ａ乃至１ｆが直列に連なるようにパターニングさ
れている。なお、本実施例では、磁界検出部の数を６つ
としたが、磁界検出部の数は増減が可能であり、通常、
２〜２０程度の範囲から選択される。

【００２５】そして、上記磁気抵抗効果膜の各磁界検出
部の長さＬは、各磁界検出部１ａ乃至１ｆでほぼ同じ長
さとされる。具体的には、通常、磁界検出部１ａ乃至１
ｆの長さＬは、０．５〜５ｍｍ程度の範囲内とされる。

【００２６】一方、磁気抵抗効果膜１の各磁界検出部１
ａ乃至１ｆの幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６
は、一方の端部の磁界検出部１ａから他方の端部の磁界
検出部１ｆに向けてだんだんと広くなるように形成され
る。すなわち、第１の磁界検出部１ａの幅Ｗ１に対し
て、第２の磁界検出部１ｂの幅Ｗ２、第３の磁界検出部
１ｃの幅Ｗ３、第４の磁界検出部１ｄの幅Ｗ４、第５の
磁界検出部１ｅの幅Ｗ５、及び第６の磁界検出部１ｆの
幅Ｗ６は、下記式（１−１）乃至（１−５）に示すよう
な幅とされる。

【００２７】 Ｗ２＝Ｗ１＋１×δ ・・・（１−１） Ｗ３＝Ｗ１＋２×δ ・・・（１−２） Ｗ４＝Ｗ１＋３×δ ・・・（１−３） Ｗ５＝Ｗ１＋４×δ ・・・（１−４） Ｗ６＝Ｗ１＋５×δ ・・・（１−５） ここで、各磁界検出部１ａ乃至１ｆの幅Ｗ１乃至Ｗ６
は、５μｍ＜Ｗ１且つＷ６＜５０μｍの範囲内とされ、
隣り合う磁界検出部の幅の差δは、０．１〜１μｍの範
囲内とされる。

【００２８】また、磁気抵抗効果膜１の各磁界検出部１
ａ乃至１ｆの間隔Ｗはほぼ一定とされ、本実施例におい
ては、それぞれ約２０μｍとした。

【００２９】このような磁気抵抗効果膜１の各磁界検出
部１ａ乃至１ｆは、その大きさが充分に小さいため、そ
れぞれが単磁区構造となっている。そして、本実施例で
は、これら磁界検出部１ａ乃至１ｆの磁化方向を、各磁
界検出部１ａ乃至１ｆ毎に交互に逆方向となるようにし
た。すなわち、本実施例の磁気抵抗効果膜１は、第１、
第３及び第５の磁界検出部１ａ，１ｃ，１ｅの磁化方向
が図１中矢印Ａで示すように上を向き、第２、第４及び
第６の磁界検出部１ｂ，１ｄ，１ｆの磁化方向が図１中
矢印Ｂで示すように下を向くように、各磁界検出部１ａ
乃至１ｆが着磁されている。

【００３０】このような磁気抵抗効果素子では、各磁界
検出部１ａ乃至１ｆの磁化方向が、各磁界検出部１ａ乃
至１ｆ毎に交互に逆方向とされているため、磁気抵抗効
果素子全体としては、磁化方向の偏りがなくなってい
る。したがって、この磁気抵抗効果素子では、磁界検出
部１ａ乃至１ｆに図１中矢印Ｃで示すように正方向から
磁界が加わったときと、磁界検出部１ａ乃至１ｆに図１
中矢印Ｄで示すように負方向から磁界が加わったときと
で、抵抗値の変化の差、すなわちオフセットが生じるよ
うなことがない。

【００３１】つぎに、上述のような磁気抵抗効果素子の
着磁方法の一実施例について説明する。

【００３２】上述したように、この磁気抵抗効果素子
は、６つの磁界検出部１ａ乃至１ｆを有しており、これ
らの磁界検出部１ａ乃至１ｆは、第１、第３及び第５の
磁界検出部１ａ，１ｃ，１ｅの磁化方向が図１中矢印Ａ
で示すように上を向いており、第２、第４及び第６の磁
界検出部１ｂ，１ｄ，１ｆの磁化方向が図１中矢印Ｂで
示すように下を向いている。

【００３３】このように各磁界検出部１ａ乃至１ｆを着
磁する際は、図２に示すように、磁気抵抗効果膜１に対
して、誘導コイル３を用いて、各磁界検出部１ａ乃至１
ｆの長軸方向Ｅに平行な交流減磁界を印加する。ここ
で、磁気抵抗効果膜１に印加される交流減磁界は、図３
に示すように、磁界の強さＨのピーク値がだんだんと減
少していく交流磁界である。そして、この交流減磁界の
各ピーク値ＨW1，ＨW2，ＨW3，ＨW4，ＨW5，ＨW6の大き
さは、磁界検出部１ａ乃至１ｆの幅Ｗ１乃至Ｗ６によっ
て決定され、磁界検出部１ａ乃至１ｆの磁化方向が交互
に逆方向となるように、磁界検出部１ａ乃至１ｆの幅Ｗ
１乃至Ｗ６に応じて設定される。

【００３４】このように磁気抵抗効果膜１に対して交流
減磁界を印加することにより、この磁気抵抗効果膜１
は、第１、第３及び第５の磁界検出部１ａ，１ｃ，１ｅ
の磁化方向が図１中矢印Ａで示したように上を向き、第
２、第４及び第６の磁界検出部１ｂ，１ｄ，１ｆの磁化
方向が図１中矢印Ｂで示したように下を向くように、各
磁界検出部１ａ乃至１ｆが着磁される。

【００３５】つぎに、上述のような磁気抵抗効果素子を
用いた地磁気方位センサの一実施例について説明する。

【００３６】本実施例の地磁気方位センサは、図４に示
すように、パーマロイ等からなる４つの円弧状の強磁性
体コアＫ₁ ，Ｋ₂ ，Ｋ₃ ，Ｋ₄ を円環状に組合せ、９０
゜間隔でギャップＧ₁ ，Ｇ₂ ，Ｇ₃ ，Ｇ₄ を設けると共
に、これらのギャップＧ₁ ，Ｇ₂ ，Ｇ₃ ，Ｇ₄ 内にそれ
ぞれ上述のような磁気抵抗効果素子Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃，
Ｍ₄ を配置してなるものである。ここで、この地磁気方
位センサの等価回路は、図５に示す通りである。

【００３７】この地磁気方位センサにおいて、各磁気抵
抗効果素子Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ，Ｍ₄は、例えば、磁気抵
抗効果素子Ｍ₁ 近傍を拡大した図６に示すように、強磁
性体コアＫ₁ と強磁性体コアＫ₄ の間に後述するように
印加されるバイアス磁界Ｈ_Bに対して、各磁界検出部１
ａ乃至１ｆが直交するように配される。

【００３８】ここで、図４に示したように、ギャップＧ
₁ ，Ｇ₂ ，Ｇ₃ ，Ｇ₄ 内に配された磁気抵抗効果素子Ｍ
₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ，Ｍ₄ は、Ｘ軸方向の磁界を検出するた
めの２つの磁気抵抗効果素子Ｍ₁ 及び磁気抵抗効果素子
Ｍ₃ と、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向の磁界を検出する
ための２つの磁気抵抗効果素子Ｍ₂ 及び磁気抵抗効果素
子Ｍ₄ とに分類される。そして、これらの磁気抵抗効果
素子Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃，Ｍ₄ は、定電位電源Ｖ_CCに接続
されており、この定電位電源Ｖ_CCから、これらの磁気抵
抗効果素子Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ，Ｍ₄ に、センス電流が供
給される。

【００３９】一方、強磁性体コアＫ₁ ，Ｋ₂ ，Ｋ₃ ，Ｋ
₄ には、それぞれ励磁用コイルＣ₁，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ，Ｃ₄
が巻回されており、ギャップＧ₁ ，Ｇ₂ ，Ｇ₃ ，Ｇ₄ 内
に配置される各磁気抵抗効果素子Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ，Ｍ
₄ に対してバイアス磁界Ｈ_Bを印加するようになってい
る。すなわち、励磁用コイルＣ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ，Ｃ₄に
供給される交流バイアス電流Ｉ_B により、Ｘ軸方向の磁
界を検出するための磁気抵抗効果素子Ｍ₁ 及び磁気抵抗
効果素子Ｍ₃ には、それぞれ互いに逆方向のバイアス磁
界が印加され、同様に、Ｙ軸方向の磁界を検出するため
の磁気抵抗効果素子Ｍ₂ 及び磁気抵抗効果素子Ｍ₃ に
も、それぞれ互いに逆方向のバイアス磁界が印加され
る。すなわち、磁気抵抗効果素子Ｍ₁ 及び磁気抵抗効果
素子Ｍ₂ には、バイアス磁界Ｈ_B が印加され、磁気抵抗
効果素子Ｍ₃ 及び磁気抵抗効果素子Ｍ₄ には、バイアス
磁界−Ｈ_B が印加される。

【００４０】つぎに、以上のような構成の地磁気方位セ
ンサで地磁気の方位を検出する原理について説明する。

【００４１】図７は、磁気抵抗効果素子のＭＲ特性曲線
を示しており、縦軸は磁気抵抗効果素子の抵抗値Ｒを示
し、横軸は磁気抵抗効果素子の磁界検出部に垂直に加わ
る磁界の強さＨを示している。なお、縦軸は、磁気抵抗
効果素子の抵抗値を示しているので、縦軸の値は磁気抵
抗効果素子に直流電流を流したときの出力電圧に相当す
ることとなる。

【００４２】ここで、この磁気抵抗効果素子は、上述し
たように、磁界検出部に正方向から磁界が加わったとき
と、磁界検出部に負方向から磁界が加わったときとで、
抵抗値Ｒの変化は同じであり、ＭＲ特性曲線は磁界が零
の位置を中心として対称となっている。

【００４３】この図７に示すように、磁気抵抗効果素子
の抵抗値Ｒは、磁界が零のときに最大となり、大きな磁
界が印加されたときに最大で３％程度小さくなる。そこ
で、地磁気方位センサでは、このような特性を有する磁
気抵抗効果素子によって磁界の強さＨを抵抗値Ｒとして
検出し、この抵抗値Ｒに基づいて地磁気の方位を検知す
る。

【００４４】ここで、磁気抵抗効果素子には、上述した
ように、バイアス磁界Ｈ_B （又は−Ｈ_B ）が印加され
る。これにより、ＭＲ特性曲線の傾きが大きい部分を利
用することが可能となるので、磁気抵抗効果素子の出力
を向上することができる。そして、このようにバイアス
磁界Ｈ_B （又は−Ｈ_B ）を印加しているときに、地磁気
方位センサに地磁気Ｈ_E が入ってくると、Ｘ軸方向の磁
界を検出するための磁気抵抗効果素子Ｍ₁ 及び磁気抵抗
効果素子Ｍ₃ に加わる磁界の強さは、磁気抵抗効果素子
Ｍ₁ に加わる磁界が（Ｈ_B ＋Ｈ_E ）となり、磁気抵抗効
果素子Ｍ₃ に加わる磁界が（−Ｈ_B ＋Ｈ_E ）となる。

【００４５】このとき、磁気抵抗効果素子Ｍ₁ には交流
バイアス磁界Ｈ_B が印加されているので、磁気抵抗効果
素子Ｍ₁ に印加される磁界は図７中線Ｈ₁ で示すように
変化し、この磁界の変化が図７中線Ｖ₁ で示すような電
圧変化として出力される。一方、磁気抵抗効果素子Ｍ₃
には交流バイアス磁界−Ｈ_B が印加されているので、磁
気抵抗効果素子Ｍ₃ に印加される磁界は図７中線Ｈ₃ で
示すように変化し、この磁界の変化が図７中線Ｖ₃ で示
すような電圧変化として出力される。

【００４６】そして、図７中線Ｖ₁ で示したような磁気
抵抗効果素子Ｍ₁ からの出力と、図７中線Ｖ₃ で示した
ような磁気抵抗効果素子Ｍ₃ からの出力との差が、Ｘ軸
方向の磁界についての差動信号Ｖ_X として取り出され
る。同様に、Ｙ軸方向の磁界を検出するための磁気抵抗
効果素子Ｍ₂ 及び磁気抵抗効果素子Ｍ₄ についても、磁
界の変化が電圧変化として出力され、Ｙ軸方向の磁界に
ついての差動信号Ｖ_Y が取り出される。

【００４７】そして、これらの差動信号は地磁気Ｈ_E の
方位により変化し、それぞれＨ_E ｓｉｎθ、Ｈ_E ｃｏｓ
θに比例しており、Ｘ軸方向の差動信号Ｖ_X 及びＹ軸方
向の差動信号Ｖ_Y の出力電圧と、地磁気の方位θの関係
は、図８に示すようになる。したがって、Ｘ軸方向の差
動信号Ｖ_X と、Ｙ軸方向の差動信号Ｖ_Y とから、地磁気
の方位θを算出することができる。

【００４８】すなわち、Ｘ軸方向の差動信号Ｖ_X と、Ｙ
軸方向の差動信号Ｖ_Y との比であるＶ_X ／Ｖ_Y は、これ
らの出力がそれぞれＨ_E ｓｉｎθ、Ｈ_E ｃｏｓθに比例
することから、下記式（１−６）に示すように、ｔａｎ
θで表わすことができる。

【００４９】 Ｖ_X／Ｖ_Y＝Ｈ_Eｓｉｎθ／Ｈ_Eｃｏｓθ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθ ・・・（１−６） したがって、地磁気の方位θは下記式（１−７）で表さ
れる。

【００５０】 θ＝ｔａｎ^-1（Ｖ_X／Ｖ_Y） ・・・（１−７） 以上のようにして、本実施例の地磁気方位センサによ
り、地磁気Ｈ_E の方位θが検知される。そして、この地
磁気方位センサでは、上述したように、磁気抵抗効果素
子の磁界検出部に正方向から磁界が加わったときと、負
方向から磁界が加わったときとで、磁気抵抗効果素子の
抵抗値の変化は同じであり、オフセットが生じるような
ことはない。したがって、この地磁気方位センサでは、
高精度に地磁気を検出することができる。

【００５１】なお、以上の説明では、磁気抵抗効果素子
の各磁界検出部の磁化方向を、各磁界検出部毎に交互に
逆方向となるようにしたが、各磁界検出部の磁化方向
は、それぞれ所定の方向とされていれば、交互に逆方向
となっていなくてもよい。

【００５２】具体的には、例えば、磁気抵抗効果膜に交
流減磁界を印加して着磁するのではなく、磁界検出部の
長軸方向に平行な一定の強い磁界を印加して、全磁界検
出部の磁化方向が同じ方向となるように着磁してもよ
い。このように全磁界検出部の磁化方向が同じ方向とな
るように着磁した場合、オフセットは零とはならない
が、磁界検出部の磁化方向のばらつきがないため、オフ
セットは常に一定の値となる。したがって、このよう
に、全磁界検出部の磁化方向が同じ方向となるように着
磁した場合には、オフセットの値を予め考慮することに
より、オフセットに起因する誤差を無くすことができ
る。なお、このように全磁界検出部の磁化方向が同じ方
向となるように着磁する場合には、上述の磁気抵抗効果
素子のように各磁界検出部の幅を変える必要はなく、各
磁界検出部の幅を一定にしてもよい。

【００５３】なお、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、
上述のような地磁気方位センサに限らず、オフセットが
誤差の原因となるような機器において、広く有用である
ことは言うまでもない。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る磁気抵抗効果素子では、磁界検出部の磁化方向
が所定の方向とされているため、磁界印加方向の違いに
よるオフセットが制御されている。したがって、本発明
に係る磁気抵抗効果素子によれば、磁気抵抗効果素子の
オフセットに起因する誤差を無くすことが可能となる。

【００５５】また、本発明に係る地磁気方位センサで
は、磁気抵抗効果素子の磁界検出部の磁化方向が所定の
方向とされているため、磁界印加方向の違いによるオフ
セットが制御されている。したがって、本発明に係る地
磁気方位センサでは、磁気抵抗効果素子のオフセットに
起因する誤差が生じるようなことがなく、高精度に地磁
気の方位を測定することが可能となる。

【００５６】また、本発明に係る磁気抵抗効果素子の着
磁方法では、容易に、磁気抵抗効果素子の磁界検出部の
磁化方向を、各磁界検出部毎に交互に逆方向にすること
ができる。したがって、本発明に係る磁気抵抗効果素子
の着磁方法によれば、磁界印加方向の違いによるオフセ
ットが生じるようなことがない磁気抵抗効果素子を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した磁気抵抗効果素子の一例を示
す平面図である。

【図２】磁気抵抗効果素子を着磁する様子を示す模式図
である。

【図３】交流減磁界の一例を示す図である。

【図４】本発明を適用した地磁気方位センサの一構成例
を示す平面図である。

【図５】図４に示す地磁気方位センサの等価回路図であ
る。

【図６】図４に示す地磁気方位センサの要部拡大平面図
である。

【図７】本発明を適用した磁気抵抗効果素子のＭＲ特性
曲線の一例を示す図である。

【図８】差動信号の出力電圧と地磁気の方位との関係を
示す特性図である。

【図９】従来の地磁気方位センサの要部拡大平面図であ
る。

【図１０】従来の磁気抵抗効果素子のＭＲ特性曲線の一
例を示す図である。

【符号の説明】

１ 磁気抵抗効果膜 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 磁界検出部 ２ａ，２ｂ 電極 Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ，Ｍ₄ 磁気抵抗効果素子 Ｋ₁ ，Ｋ₂ ，Ｋ₃ ，Ｋ₄ 強磁性体コア Ｇ₁ ，Ｇ₂ ，Ｇ₃ ，Ｇ₄ ギャップ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに略平行な複数の磁界検出部を備え
   るようにパターニングされた磁気抵抗効果膜を有してな
   る磁気抵抗効果素子において、 上記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁化方向が、それ
   ぞれ所定の方向とされていることを特徴とする磁気抵抗
   効果素子。
2. 【請求項２】 前記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の幅
   が、各磁界検出部毎に異なることを特徴とする請求項１
   記載の磁気抵抗効果素子。
3. 【請求項３】 前記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁
   化方向が、各磁界検出部毎に交互に逆方向とされている
   ことを特徴とする請求項２記載の磁気抵抗効果素子。
4. 【請求項４】 互いに略平行な複数の磁界検出部を備え
   るようにパターニングされた磁気抵抗効果膜を有してな
   る磁気抵抗効果素子を用いて地磁気の方位を検知する地
   磁気方位センサにおいて、 上記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁化方向が、それ
   ぞれ所定の方向とされていることを特徴とする地磁気方
   位センサ。
5. 【請求項５】 前記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の幅
   が、各磁界検出部毎に異なることを特徴とする請求項４
   記載の地磁気方位センサ。
6. 【請求項６】 前記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の磁
   化方向が、各磁界検出部毎に交互に逆方向とされている
   ことを特徴とする請求項５記載の地磁気方位センサ。
7. 【請求項７】 互いに略平行な複数の磁界検出部を備え
   るようにパターニングされた磁気抵抗効果膜を有してな
   る磁気抵抗効果素子の着磁方法であって、 上記磁気抵抗効果膜の各磁界検出部の幅を各磁界検出部
   毎に異なるように形成しておき、上記磁気抵抗効果膜に
   交流減磁界を印加して、各磁界検出部毎に交互に逆方向
   に着磁することを特徴とする磁気抵抗効果素子の着磁方
   法。