JPH11311543A

JPH11311543A - 磁気抵抗素子及び磁気検出装置

Info

Publication number: JPH11311543A
Application number: JP10119492A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Endo; 智遠藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】被検出対象の移動，回転等を検出する高感度
な磁気抵抗素子及び磁気検出装置を提供することを課題
とする。【解決手段】磁性材料を有するギア２に向かう方向に
着磁された平板状のバイアス磁石６と、このバイアス磁
石６に対向配置されるとともにバイアス磁石６のギア２
側の磁極面近傍に配置され、かつ、ギア２の運動方向に
対して略垂直な面に配置され、ギア２の運動に応じた磁
界の変化により抵抗値が変化する磁気抵抗素子３とを備
え、磁気抵抗素子３は、ＮｉＦｅＣｏ薄膜１３とＣｕ薄
膜１５とが交互に複数回積層された多層膜ＧＭＲを有
し、該多層膜ＧＭＲに印加される磁界の変化により抵抗
値が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出対象の移
動，回転等を検出する高感度な磁気抵抗素子及び磁気検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気検出装置としては、特開平６
−１７４４９０号の公開特許公報に開示される磁気検出
装置が知られている。この磁気検出装置は、図１５に示
すようにギア１００と、このギア１００に向けてバイア
ス磁界を発生する中空形状のバイアス磁石１０４と、磁
気抵抗素子１０３が保持されているモールド材１０２が
バイアス磁石１０４の貫通孔を貫通するように構成され
ている。

【０００３】磁気抵抗素子１０３は、図１６に示すよう
に、第１の磁気抵抗素子１１１と第２の磁気抵抗素子１
１２が、バイアス磁界方向Ｗとのなす角度がそれぞれ±
４５度の角度を形成するように構成されている。

【０００４】この磁気検出装置は、ギア回転に応じたバ
イアス磁界方向の変化により各磁気抵抗素子の抵抗値が
それぞれ逆相で変化する。また、磁気抵抗素子を４５度
配置とすることで波形割れの対策がされている。磁気抵
抗素子１０３の出力値は、各磁気抵抗素子１１１，１１
２の接続中点から取り出され、信号処理回路１１４に供
給される。

【０００５】そして、信号処理回路１１４がギヤ１００
の回転数（歯１０１の数）に応じたパルスを出力し、後
段の例えばカウンタ等において信号処理回路１１４から
出力されるパルス数をカウントすることでギヤ１００の
回転数を検出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平６−１
７４４９０号に開示される磁気検出装置は、バイアス磁
界方向と、各磁気抵抗素子１１１，１１２とのなす角度
がそれぞれ４５度となるように配置する必要がある。各
磁気抵抗素子１１１，１１２に印加されるバイアス磁界
の角度が４５度よりずれると、各抵抗値はそれぞれ逆に
変化するため、接続中点から取り出される電位は大きく
変動する。

【０００７】このバイアス磁界角度の４５度からのずれ
は、磁気抵抗素子をバイアス磁石に組み付けたときの位
置関係或いは、磁気抵抗素子、バイアス磁石、モールド
材からなる磁気検出装置をギアに対して取り付けたとき
の位置関係或いは、磁気検出装置をギアに対して取り付
けた後のギアの偏心等による磁気検出装置とギアの位置
関係のずれにより生じる。

【０００８】そして、それぞれの位置関係が、図１５に
示す中心線（ギア１００の直径方向）に対して図中α方
向に傾く、或いは中心線に対し図中Ｚ方向にずれると、
各磁気抵抗素子１１１，１１２にバイアスされる磁界方
向が４５度からずれ、中点電位（ギアの回転によるｓｉ
ｎ波状のセンサ信号のピークとボトムの中間の電位）は
大きく変動する。

【０００９】そして、このように中点電位が大きく変動
した出力を後段の信号処理回路１１４に入力すると、信
号処理回路１１４から出力されるパルスにデューティ比
の変化或いはパルス出力の不可等の不具合を生じる。こ
のため、この磁気検出装置には、高度な組み付け精度及
び取り付け精度が要求されるという問題があった。

【００１０】また、従来の磁気検出装置は、バイアス磁
石１０４として中空形状のものを設けているため、磁気
検出装置の外形寸法が大きくなる問題があった。

【００１１】そこで、この問題を解決したものとして、
本出願人は、平成９年５月１６日に特願平９−１２７３
１１号の磁気検出装置及び磁気検出信号処理装置を出願
している。

【００１２】この磁気検出装置は、図１７に示すよう
に、磁性材料を有するギア２０２に向かう方向に着磁さ
れた平板状のバイアス磁石２０６と、バイアス磁石２０
６に対向配置されるとともにバイアス磁石２０６のギア
側の磁極面近傍に配置され、かつ、ギア２０２の運動方
向に対して略垂直な面に配置され、ギア２０２の運動に
応じた磁界の変化により抵抗値変化を生ずる磁気抵抗素
子２０３と、磁気抵抗素子２０３の抵抗値の変化による
出力値の変化をギアの運動検出出力として出力するセン
サ信号処理部２０５と、バイアス磁石２０６，磁気抵抗
素子２０３及びセンサ信号処理部２０５を一体的に支持
する支持基板２０４と、を有して構成される。

【００１３】このような磁気検出装置によれば、磁気抵
抗素子２０３が配置される支持基板２０４の面の裏側の
面にバイアス磁石２０６を設けた構成であるため、磁気
検出装置自体の外形寸法を小さくすることができる。

【００１４】また、磁気抵抗素子２０３が、ギア２０２
に向かう方向に対して略垂直な方向に配置された微小磁
気抵抗パターンをギア２０２に向かう方向に沿って複数
個並設して直列接続した第１の磁気抵抗素子２０３ａ
と、ギア２０２に向かう方向に配置された微小磁気抵抗
パターンを略垂直な方向に沿って複数個並設して直列接
続した第２の磁気抵抗素子２０３ｂとを直列接続し、第
１の磁気抵抗素子２０３ａ及び第２の磁気抵抗素子２０
３ｂのギア２０２に向かう方向のパターンサイズを、略
垂直な方向のパターンサイズよりも所定サイズ分短くし
たものである。

【００１５】このため、磁気検出装置の取り付け位置に
ずれや傾きが生じても、磁気抵抗素子２０３に印加され
るバイアス磁界の変化を小さくすることができ、磁気抵
抗素子２０３の中点電位の変動を小さくすることができ
る。このため、磁気抵抗装置は高い取り付け精度を必要
としなくてすむ。また、磁気抵抗素子２０３の中点電位
の変動が小さくなることから、センサ信号処理部２０５
からの運動検出出力にデューティ比変化等の不具合を生
じることを防止できる。

【００１６】しかしながら、前述した特願平９−１２７
３１１号の磁気検出装置及び磁気検出信号処理装置にあ
っては、次のような問題があった。

【００１７】すなわち、バイアス磁界Ｈは、図１８に示
すように、ギア２０２の回転によりギア２０２に向かう
方向に周期的にＰ点からＱ点の範囲で変化するため、各
磁気抵抗素子２０３ａ、２０３ｂの抵抗値の変化量
（率）は、最大でもバイアス磁界が０であるときの４％
程度であった。

【００１８】また、ギア２０２と磁気抵抗素子２０３と
の距離を、さらに２ｍｍ離すと、抵抗値の変化量は、２
％以下になってしまう。このため、第１の磁気抵抗素子
２０３ａ、及び第２の磁気抵抗素子２０３ｂの中点電圧
は、非常に小さくなり、感度がかなり低下してしまう。

【００１９】本発明は、被検出対象の移動，回転等を検
出する高感度な磁気抵抗素子及び磁気検出装置を提供す
ることを課題とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗素子及
び磁気検出装置は、前記課題を解決するために以下の構
成とした。請求項１の磁気抵抗素子は、少なくとも第１
の薄膜と第２の薄膜とが交互に複数回積層された多層膜
を有し、該多層膜に印加される外部磁界の変化により抵
抗値が変化する磁気抵抗手段を有することを特徴とす
る。

【００２１】請求項１の発明によれば、磁気抵抗手段
は、少なくとも第１の薄膜と第２の薄膜とが交互に複数
回積層された多層膜を有し、該多層膜に印加される外部
磁界の変化により抵抗値が変化する。すなわち、磁気抵
抗素子を多層膜で構成したため、抵抗値の変化が大きく
なり、高感度な磁気抵抗素子を提供することができる。

【００２２】請求項２の磁気抵抗素子のように、前記磁
気抵抗手段は、少なくとも第１の薄膜と第２の薄膜とが
交互に複数回積層された多層膜を有し、該多層膜に印加
される外部磁界の変化により抵抗値が変化する第１の磁
気抵抗素子と、前記多層膜、多層膜に積層される絶縁薄
膜、及び絶縁薄膜に積層される高透磁率の磁性体を有
し、且つ前記第１の磁気抵抗素子に直列接続される第２
の磁気抵抗素子とを備えることを特徴とする。

【００２３】請求項３の磁気抵抗素子のように、前記磁
気抵抗手段は、少なくとも第１の薄膜と第２の薄膜とが
交互に複数回積層された多層膜を有し、該多層膜に印加
される外部磁界の変化により抵抗値が変化する第１の磁
気抵抗素子と、前記多層膜、多層膜を取り囲む如く配置
された高透磁率の磁性体を有し、且つ前記第１の磁気抵
抗素子に直列接続される第２の磁気抵抗素子とを備える
ことを特徴とする。

【００２４】請求項２または請求項３の発明によれば、
第１の磁気抵抗素子に有する多層膜に印加される外部磁
界の変化により抵抗値が大きく変化し、第２の磁気抵抗
素子では、外部磁界が高透磁率の磁性体に入り込み、多
層膜に外部磁界が印加されないため、磁気感度を有しな
くなる。このため、第１の磁気抵抗素子は可変抵抗と
し、第２の磁気抵抗素子は固定抵抗として作用し、第１
及び第２の磁気抵抗素子の中点から中点電圧が取り出さ
れるため、高感度なセンサ出力を得ることができる。

【００２５】請求項４の発明の磁気抵抗素子のように、
前記第１の薄膜は、ＮｉＦｅＣｏ薄膜であり、前記第２
の薄膜は、Ｃｕ薄膜であることで、高感度を得ることが
できる。

【００２６】請求項５の発明の磁気検出装置は、磁性材
料を有する被検出対象に向かう方向に着磁された平板状
のバイアス磁石と、このバイアス磁石に対向配置される
とともにバイアス磁石の前記被検出対象側の磁極面近傍
に配置され、かつ、前記被検出対象の運動方向に対して
略垂直な面に配置され、前記被検出対象の運動に応じた
磁界の変化により抵抗値が変化する磁気抵抗手段とを備
え、前記磁気抵抗手段は、少なくとも第１の薄膜と第２
の薄膜とが交互に複数回積層された多層膜を有し、該多
層膜に印加される前記磁界の変化により抵抗値が変化す
ることを特徴とする。

【００２７】請求項５の発明によれば、磁気抵抗手段が
バイアス磁石の被検出対象側の磁極面近傍に配置されて
いるため、バイアス磁石の磁界は、被検出対象に向かう
とともに磁気抵抗手段にも印加される。そして、被検出
対象の運動に応じて磁界の向きが変化することにより磁
界が変化し、変化した磁界が多層膜に印加されるため、
抵抗値が大きく変化する。従って、高感度なセンサ出力
を得ることができる。

【００２８】請求項６の発明の磁気検出装置は、前記バ
イアス磁石，前記磁気抵抗手段を一体的に支持する支持
基板を有し、前記平板状のバイアス磁石は、前記磁気抵
抗手段が設けられている支持基板面の反対の面に設けら
れていることで、磁気検出装置自体の外形寸法を小さく
することができる。

【００２９】請求項７の発明の磁気検出装置のように、
前記磁気抵抗手段は、少なくとも第１の薄膜と第２の薄
膜とが交互に複数回積層された多層膜を有し、該多層膜
に印加される磁界の変化により抵抗値が変化する第１の
磁気抵抗素子と、前記多層膜、多層膜に積層される絶縁
薄膜、及び絶縁薄膜に積層される高透磁率の磁性体を有
し、且つ前記第１の磁気抵抗素子に直列接続される第２
の磁気抵抗素子とを備えることを特徴とする。

【００３０】請求項８の発明の磁気検出装置のように、
前記磁気抵抗手段は、少なくとも第１の薄膜と第２の薄
膜とが交互に複数回積層された多層膜を有し、該多層膜
に印加される磁界の変化により抵抗値が変化する第１の
磁気抵抗素子と、前記多層膜、多層膜を取り囲む如く配
置された高透磁率の磁性体を有し、且つ前記第１の磁気
抵抗素子に直列接続される第２の磁気抵抗素子とを備え
ることを特徴とする。

【００３１】請求項７または請求項８の発明によれば、
第１の磁気抵抗素子に有する多層膜に印加される外部磁
界の変化により抵抗値が大きく変化し、第２の磁気抵抗
素子では、外部磁界が高透磁率の磁性体に入り込み、多
層膜に外部磁界が印加されないため、磁気感度を有しな
くなる。このため、第１の磁気抵抗素子は可変抵抗と
し、第２の磁気抵抗素子は固定抵抗として作用し、第１
及び第２の磁気抵抗素子の中点から中点電圧が取り出さ
れるため、高感度なセンサ出力を得ることができる。

【００３２】請求項９の発明の磁気検出装置のように、
前記第１の薄膜は、ＮｉＦｅＣｏ薄膜であり、前記第２
の薄膜は、Ｃｕ薄膜であることで、高感度を得ることが
できる。

【００３３】請求項１０の発明の磁気検出装置は、前記
被検出対象の運動に応じて前記磁界の向きが変化すると
き、前記被検出対象に向かう方向と前記多層膜に印加さ
れる磁界の方向とのなす磁界角度が略６０°から略９０
°までの角度範囲内で変化するように前記バイアス磁石
及び前記磁気抵抗手段の位置を設定することを特徴とす
る。

【００３４】請求項１０の発明によれば、被検出対象の
運動に応じて前記磁界の向きが変化するとき、前記被検
出対象に向かう方向と前記多層膜に印加される磁界の方
向とのなす磁界角度が略６０°から略９０°までの角度
範囲内で変化するように前記バイアス磁石及び前記磁気
抵抗手段の位置を設定することで、抵抗値の変化量が非
常に大きくなり、高感度のセンサ出力を得ることができ
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気抵抗素子及び
磁気検出装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明
する。

【００３６】＜第１の実施の形態＞図１に第１の実施の
形態の磁気抵抗素子を含む磁気検出装置の構成図を示
す。磁気検出装置は、例えば、磁気センサに適用され
る。

【００３７】図１に示す磁気検出装置は、被検出対象と
してのギア２の回転運動を検出するもので、歯としての
凸部１ａ及び凹部１ｂが交互に設けられたギア２の円周
近傍に、磁気抵抗素子３、バイアス磁石６、センサ信号
処理部５が配置される。磁気抵抗素子３、バイアス磁石
６、センサ信号処理部５は、支持基板４により一体的に
構成される。

【００３８】バイアス磁石６は、磁性体を有するギア２
に向けてバイアス磁界を発生するもので、ギア２に向か
う方向に長手方向のある平板状磁石であり、この長手方
向に着磁されていて、支持基板４に固定される。

【００３９】磁気抵抗素子３は、第１の磁気抵抗素子３
ａと第２の磁気抵抗素子３ｂとからなるハーフブリッジ
を構成し、支持基板４のバイアス磁石６が設けられてい
る面の反対の面に配置され、かつ、バイアス磁石６のギ
ア２側の磁極面近傍に配置されている。磁気抵抗素子３
は、ギア２の運動に応じたバイアス磁界の変化により、
各磁気抵抗素子３ａ，３ｂに抵抗変化を生ずるようにな
っている。

【００４０】図２に第１の実施の形態の磁気抵抗素子３
の構成を示す。磁気抵抗素子３は、表面Ａに櫛状の電極
パターン７ａを有する第１の磁気抵抗素子３ａと、この
第１の磁気抵抗素子３ａに接続され且つ表面Ａに櫛状の
電極パターン７ｂを有する第２の磁気抵抗素子３ｂとか
らなるハーフブリッジを構成する。

【００４１】電極パターン７ａの一端には電極８ａが接
続され、電極パターン７ｂの一端には電極８ｃが接続さ
れ、電極パターン７ａと電極パターン７ｂとの中点ａに
は電極８ｂが接続され、電極８ｂから中点電圧が取り出
されるようになっている。第２の磁気抵抗素子３ｂは、
後に説明するようにパーマロイ１９を有する。

【００４２】図３に第１の実施の形態の磁気感度を有す
る第１の磁気抵抗素子３ａの断面図を示す。ここで、断
面図は、磁気抵抗素子３の表面Ａから裏面Ｂまでの断面
図である。第１の磁気抵抗素子３ａは、多層膜からなる
巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ）からなり、バイアス磁界の
変化により抵抗変化を生ずる磁気感度を有するようにな
っている。

【００４３】第１の磁気抵抗素子３ａは、Ｆｅ薄膜１
１、このＦｅ薄膜１１上に積層されるＮｉＦｅＣｏ薄膜
１３（厚み１５Å）、このＮｉＦｅＣｏ薄膜１３上に積
層されるＣｕ薄膜１５（厚み２１Å）を有するととも
に、ＮｉＦｅＣｏ薄膜１３及びＣｕ薄膜１５を２０層分
積層して構成されている。

【００４４】図４に第１の実施の形態の磁気感度を有し
ない第２の磁気抵抗素子の断面図を示す。第２の磁気抵
抗素子３ｂは、図４に示すように、第１の磁気抵抗素子
３ａと同一構成の多層膜ＧＭＲと、この多層膜ＧＭＲ上
に積層される絶縁薄膜１７と、この絶縁薄膜１７上に積
層される高透磁率の磁性体としてのＮｉ−Ｆｅからなる
パーマロイ１９とを有して構成される。

【００４５】絶縁薄膜１７としては、例えば、ＳｉＯ₂
やポリイミド（厚みが５０００Å）等が用いられる。バ
イアス磁石６のバイアス磁界は、多層膜ＧＭＲに印加さ
れずに、パーマロイ１９中に集束されるため、第２の磁
気抵抗素子３ｂは、磁気感度を有しないようになってい
る。

【００４６】図５に定電流を通電して磁界角度を変化さ
せたときにおける抵抗値の変化量を測定する構成図を示
す。図５において、多層膜ＧＭＲを有する第１の磁気抵
抗素子３ａには定電流源２１が接続されている。

【００４７】第１の磁気抵抗素子３ａの多層膜ＧＭＲに
平行な方向（各々の薄膜の長手方向）を磁界角度０°と
し、多層膜ＧＭＲに直交する方向（前記長手方向に直交
する方向）を磁界角度９０°とする。

【００４８】磁界角度を０°から９０°まで変化したと
きにおける磁界強度及び磁界角度に対する抵抗値の変化
量を図６に示す。図６において、横軸は、磁界強度Ｈを
示し、縦軸は、抵抗値の変化量（変化率）を示す。

【００４９】バイアス磁石６によるバイアス磁界の強度
Ｈ、例えば、所定の磁界強度Ｈ₁が第１の磁気抵抗素子
３ａに加わり、この磁界強度が磁界角度０°から９０°
まで変化したときには、抵抗値の変化量は、約１０％か
ら１５％となる。

【００５０】従来の抵抗値の変化量は、約２％であるた
め、第１の磁気抵抗素子３ａの抵抗値の変化量は、従来
のＮｉ−Ｆｅ系の磁気抵抗素子の抵抗値の変化量に対し
て約５倍から８倍となる。このため、従来のものよりも
５倍から８倍のセンサ出力を得ることができる磁気抵抗
素子３を提供することができる。

【００５１】図７に第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気
抵抗素子との中点における中点電圧を取り出す回路構成
図を示す。磁気抵抗素子３の第１の磁気抵抗素子３ａと
第２の磁気抵抗素子３ｂは、中点端子ａで接続されてい
る。

【００５２】第１の磁気抵抗素子３ａには、定電流源２
１を介して電源電圧Ｖ_DDが印加されるようになってお
り、その検出出力（センサ信号）は、中点端子ａの電圧
値Ｖの変化として取り出すようになっている。

【００５３】次に、このように構成された第１の実施の
形態の磁気検出装置の動作を図面を参照しながら説明す
る。

【００５４】図８にギアの回転により第１の磁気抵抗素
子及び第２の磁気抵抗素子を貫くバイアス磁界の変化を
示す。磁気抵抗素子３は、バイアス磁石６のギア側磁極
面近傍のバイアス磁界中に配置されるため、図８に示す
ように、バイアス磁石６で発生したバイアス磁界は、第
１の磁気抵抗素子３ａの多層膜ＧＭＲを貫く。

【００５５】このとき、ギア２の凸部１ａが第１の磁気
抵抗素子３ａに近づいた場合には、バイアス磁界Ｈは、
Ａ方向に傾き、ギア２の凹部１ｂが第１の磁気抵抗素子
３ａに近づいた場合には、バイアス磁界Ｈは、Ｂ方向に
傾く。このため、磁界角度θは、９０°（バイアス磁界
がＢ方向の時）から６０°（バイアス磁界がＡ方向の
時）までの間で周期的に変化する。

【００５６】すなわち、バイアス磁界の方向は、ギア２
の回転により周期的に変調され、磁気抵抗素子３の磁界
強度の変化は、ギア２の回転により周期的に変調され
る。周期的な変調としては、ギア２の歯の凸部１ａ及び
凹部１ｂが一つ分移動するにつき１周期の割合で変調さ
れる。その結果、第１の磁気抵抗素子３ａの抵抗値が変
化する。

【００５７】図９に磁界角度に対する抵抗値の変化を示
す。図９に示すように、外部磁界を２００エルステッド
（Ｏｅ）で一定とした場合に、磁界角度が約６０°から
約９０°までの利用範囲Ｃでは抵抗値Ｒ１から抵抗値Ｒ
２まで大幅に変化する。

【００５８】なお、磁界角度の中心を９０°に設定する
と、図９に示すように、利用範囲は、Ｄとなり、この範
囲Ｄで抵抗値Ｒ３から抵抗値Ｒ４まで変化する。また、
このとき、ふれ角が小さくなった場合、例えば、５°以
下となった場合には、利用範囲はＥとなり、抵抗値Ｒ５
から抵抗値Ｒ６までしか変化せず、検出パルスが半分に
なってしまう。

【００５９】これを防止するために、第１の磁気抵抗素
子３ａを約６０°から約９０°までの利用範囲Ｃになる
ようにする。これにより、ふれ角が小さくなっても、パ
ルスかけが発生しなくなる。

【００６０】この利用範囲Ｃでの抵抗値の変化をセンサ
出力として取り出せば、従来方式のＮｉ−Ｆｅ系の磁気
抵抗素子を用いた場合と比較して、約５倍から８倍のセ
ンサ出力が得られるため、ギア２の回転検出が非常に簡
単になる。

【００６１】すなわち、高感度な磁気検出装置を提供す
ることができる。また、抵抗値の変化が大きいため、ギ
ア２と磁気抵抗素子３との距離を従来よりも、例えば２
倍だけ大きくとれるため、組み付けが簡単になる。

【００６２】一方、第２の磁気抵抗素子３ｂにあって
は、バイアス磁石６のバイアス磁界は、高透磁率のパー
マロイ１９に集束されるため、多層膜ＧＭＲに印加され
なくなる。このため、第２の磁気抵抗素子３ｂは、磁気
感度を有しないため、抵抗値がほとんど変化しない。

【００６３】従って、図７に示すように可変抵抗値の第
１の磁気抵抗素子３ａと固定抵抗値の第２の磁気抵抗素
子３ｂとの中点ａから中点電圧Ｖがセンサ出力として取
り出されて、センサ信号処理部５に送られる。この中点
電圧は周期的に変化し、ｓｉｎ波状のセンサ信号を得る
ことができる。

【００６４】なお、磁気抵抗素子３は、図２に示すよう
な構成に限定されるものではない。磁気抵抗素子３は、
図１０に示すように、櫛状の電極パターン７ａを有する
第１の磁気抵抗素子３ａと、電極パターン７ａに接続さ
れ且つ電極パターン７ａに対して直交するように配置さ
れた電極パターン７ｃを有する第３の磁気抵抗素子３ｃ
と、からなるハーフブリッジ構成の磁気抵抗素子であっ
てもよい。

【００６５】第３の磁気抵抗素子３ｃは、電極パターン
７ｃを有する多層膜ＧＭＲに対して例えば、絶縁薄膜１
７、及びパーマロイ１９等を積層し、磁気感度を有しな
いように構成すれば、前述したような磁気抵抗素子３の
特性と同様な特性を得ることができる。

【００６６】＜第２の実施の形態＞次に、本発明の第２
の実施の形態の磁気抵抗素子を含む磁気検出装置を説明
する。図１１に第２の実施の形態のハーフブリッジ構成
の磁気抵抗素子の構成を示す。

【００６７】磁気抵抗素子３は、図１１に示すように、
櫛状の電極パターン７ａを有する第１の磁気抵抗素子３
ａと、この第１の磁気抵抗素子３ａに接続され且つ櫛状
の電極パターン７ｂを有する第２の磁気抵抗素子３ｄと
からなるハーフブリッジを構成する。第１の磁気抵抗素
子３ａは、図３で説明したように多層膜ＧＭＲを有して
構成される。

【００６８】図１２に第２の実施の形態の磁気感度を有
しない第２の磁気抵抗素子の断面図を示す。第２の磁気
抵抗素子３ｄは、図１２に示すように、第１の磁気抵抗
素子３ａと同一構成の多層膜ＧＭＲと、この多層膜ＧＭ
Ｒを取り囲む高透磁率のＮｉ−Ｆｅからなるリング状の
リングパーマロイ２３とを有して構成される。

【００６９】外部のバイアス磁界は、多層膜ＧＭＲに印
加されずに、リングパーマロイ２３中に集束されるた
め、第２の磁気抵抗素子３ｄは、磁気感度を有しないよ
うになっている。

【００７０】なお、第２の実施の形態の磁気抵抗素子の
構成以外の構成は、図１に示す構成と同一構成であるの
で、ここでは、その説明は省略する。

【００７１】以上のように構成された第２の実施の形態
の磁気抵抗素子によれば、第１の磁気抵抗素子３ａは、
磁気感度を有するため、抵抗値の変化量が大きくなる。
また、第２の磁気抵抗素子３ｄでは、バイアス磁界が多
層膜ＧＭＲに印加されずに、リングパーマロイ２３中に
集束されるため、第２の磁気抵抗素子３ｄは、磁気感度
を有しないようになる。

【００７２】このため、抵抗値の変化量がなくなる。従
って、第１の実施の形態と同様に、可変抵抗値の第１の
磁気抵抗素子３ａと固定抵抗値の第２の磁気抵抗素子３
ｄとの中点ａから中点電圧Ｖがセンサ出力として取り出
されて、センサ信号処理部５に送られる。

【００７３】この中点電圧は周期的に変化し、ｓｉｎ波
状のセンサ信号を得ることができる。その結果、第２の
実施の形態においても、第１の実施の形態と同様な効果
を得ることができる。

【００７４】なお、本発明は上述の第１の実施の形態及
び第２の実施の形態の磁気検出装置に限定されるもので
はない。図４に示す第２の磁気抵抗素子３ｂを図１３に
示すように変形して構成しても良い。すなわち、磁気抵
抗素子３の表面側にＮｉ−Ｆｅからなる第１のパーマロ
イ１９ａを配置し、磁気抵抗素子３の裏面側にＮｉ−Ｆ
ｅからなる第２のパーマロイ１９ｂを配置しても良い。

【００７５】このように構成することで、バイアス磁界
が多層膜ＧＭＲに印加されずに、第１のパーマロイ１９
ａ及び第２のパーマロイ１９ｂ中に集束されるため、さ
らに、シールド効果を向上させることができるから、第
２の磁気抵抗素子３ｂが、さらに磁気感度を有しないよ
うになる。

【００７６】また、図１２に示す第２の磁気抵抗素子３
ｄを図１４に示すように変形して構成しても良い。すな
わち、磁気抵抗素子３の表面側にＮｉ−Ｆｅからなるリ
ングパーマロイ２３ａを配置し、磁気抵抗素子３の裏面
側にＮｉ−Ｆｅからなる板状のパーマロイ２３ｂを配置
しても良い。

【００７７】このように構成することで、バイアス磁界
が多層膜ＧＭＲに印加されずに、リングパーマロイ２３
ａ及びパーマロイ２３ｂ中に集束されるため、さらに、
シールド効果を向上させることができるから、第２の磁
気抵抗素子３ｄが、さらに磁気感度を有しないようにな
る。

【００７８】さらに、前述した磁気抵抗素子３は、第１
の磁気抵抗素子３ａ及び第２の磁気抵抗素子３ｂを２組
用意し、これら４つの磁気抵抗素子をブリッジ構成とし
たフルブリッジ構成を用いてもよい。このように、フル
ブリッジ構成の磁気抵抗素子を用いれば、さらに磁気感
度を向上することができる。

【００７９】このほか、本発明の技術的思想を逸脱しな
い範囲内で、種々変形して実施可能であるのは勿論であ
る。

【００８０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、磁気抵抗手段
は、少なくとも第１の薄膜と第２の薄膜とが交互に複数
回積層された多層膜を有し、該多層膜に印加される外部
磁界の変化により抵抗値が変化する。すなわち、磁気抵
抗素子を多層膜で構成したため、抵抗値の変化が大きく
なり、高感度な磁気抵抗素子を提供することができる。

【００８１】請求項２または請求項３の発明の磁気抵抗
素子によれば、第１の磁気抵抗素子に有する多層膜に印
加される外部磁界の変化により抵抗値が大きく変化し、
第２の磁気抵抗素子では、外部磁界が高透磁率の磁性体
に入り込み、多層膜に外部磁界が印加されないため、磁
気感度を有しなくなる。このため、第１の磁気抵抗素子
は可変抵抗とし、第２の磁気抵抗素子は固定抵抗として
作用し、第１及び第２の磁気抵抗素子の中点から中点電
圧が取り出されるため、高感度なセンサ出力を得ること
ができる。

【００８２】請求項４の発明の磁気抵抗素子のように、
前記第１の薄膜は、ＮｉＦｅＣｏ薄膜であり、前記第２
の薄膜は、Ｃｕ薄膜であることで、高感度を得ることが
できる。

【００８３】請求項５の発明によれば、磁気抵抗手段が
バイアス磁石の被検出対象側の磁極面近傍に配置されて
いるため、バイアス磁石の磁界は、被検出対象に向かう
とともに磁気抵抗手段にも印加される。そして、被検出
対象の運動に応じて磁界の向きが変化することにより磁
界が変化し、変化した磁界が多層膜に印加されるため、
抵抗値が大きく変化する。従って、高感度なセンサ出力
を得ることができる。

【００８４】請求項６の発明によれば、平板状のバイア
ス磁石を磁気抵抗手段が設けられている支持基板面の反
対の面に設けることで、磁気検出装置自体の外形寸法を
小さくすることができる。

【００８５】請求項７または請求項８の発明の磁気検出
装置によれば、第１の磁気抵抗素子に有する多層膜に印
加される外部磁界の変化により抵抗値が大きく変化し、
第２の磁気抵抗素子では、外部磁界が高透磁率の磁性体
に入り込み、多層膜に外部磁界が印加されないため、磁
気感度を有しなくなる。このため、第１の磁気抵抗素子
は可変抵抗とし、第２の磁気抵抗素子は固定抵抗として
作用し、第１及び第２の磁気抵抗素子の中点から中点電
圧が取り出されるため、高感度なセンサ出力を得ること
ができる。

【００８６】請求項９の発明の磁気検出装置のように、
前記第１の薄膜は、ＮｉＦｅＣｏ薄膜であり、前記第２
の薄膜は、Ｃｕ薄膜であることで、高感度を得ることが
できる。

【００８７】請求項１０の発明によれば、被検出対象の
運動に応じて前記磁界の向きが変化するとき、前記被検
出対象に向かう方向と前記多層膜に印加される磁界の方
向とのなす磁界角度が略６０°から略９０°までの角度
範囲内で変化するように前記バイアス磁石及び前記磁気
抵抗手段の位置を設定することで、抵抗値の変化量が非
常に大きくなり、高感度のセンサ出力を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気検出装置の第１の実施の形態の構
成図である。

【図２】第１の実施の形態のハーフブリッジ構成の磁気
抵抗素子の構成を示す図である。

【図３】第１の実施の形態の磁気感度を有する第１の磁
気抵抗素子の断面図である。

【図４】第１の実施の形態の磁気感度を有しない第２の
磁気抵抗素子の断面図である。

【図５】定電流を通電して磁界角度を変化させたときに
おける抵抗値の変化量を測定する構成図である。

【図６】磁界強度及び磁界角度に対する抵抗値の変化量
を示す図である。

【図７】第１の磁気抵抗素子及び第２の磁気抵抗素子と
の中点における中点電圧を取り出す回路構成図である。

【図８】ギアの回転により第１の磁気抵抗素子及び第２
の磁気抵抗素子を貫くバイアス磁界の変化を示す図であ
る。

【図９】磁界角度に対する抵抗値の変化を示す図であ
る。

【図１０】ハーフブリッジ構成の磁気抵抗素子の他の構
成例を示す図である。

【図１１】第２の実施の形態のハーフブリッジ構成の磁
気抵抗素子の構成を示す図である。

【図１２】第２の実施の形態の磁気感度を有しない第２
の磁気抵抗素子の断面図である。

【図１３】第２の磁気抵抗素子の第１の変形例の断面図
である。

【図１４】第２の磁気抵抗素子の第２の変形例の断面図
である。

【図１５】従来の磁気検出装置の側面図である。

【図１６】従来の磁気検出装置に設けられている磁気抵
抗素子の配置角度を示す図である。

【図１７】磁気検出装置の他の構成を示す図である。

【図１８】図１７に示す磁気検出装置におけるバイアス
磁界に対する抵抗値の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ａ凸部１ｂ凹部２ギヤ３磁気抵抗素子３ａ第１の磁気抵抗素子３ｂ第２の磁気抵抗素子５センサ信号処理部６平板状のバイアス磁石７ａ〜７ｂ電極パターン８ａ〜８ｂ電極１１Ｆｅ薄膜１３ＮｉＦｅＣｏ薄膜１５Ｃｕ薄膜１７絶縁薄膜１９パーマロイ２１定電流源２３リングパーマロイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも第１の薄膜と第２の薄膜とが
交互に複数回積層された多層膜を有し、該多層膜に印加
される外部磁界の変化により抵抗値が変化する磁気抵抗
手段を有することを特徴とする磁気抵抗素子。
【請求項２】前記磁気抵抗手段は、少なくとも第１の
薄膜と第２の薄膜とが交互に複数回積層された多層膜を
有し、該多層膜に印加される外部磁界の変化により抵抗
値が変化する第１の磁気抵抗素子と、前記多層膜、多層膜に積層される絶縁薄膜、及び絶縁薄
膜に積層される高透磁率の磁性体を有し、且つ前記第１
の磁気抵抗素子に直列接続される第２の磁気抵抗素子
と、を備えることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗
素子。
【請求項３】前記磁気抵抗手段は、少なくとも第１の
薄膜と第２の薄膜とが交互に複数回積層された多層膜を
有し、該多層膜に印加される外部磁界の変化により抵抗
値が変化する第１の磁気抵抗素子と、前記多層膜、多層膜を取り囲む如く配置された高透磁率
の磁性体を有し、且つ前記第１の磁気抵抗素子に直列接
続される第２の磁気抵抗素子と、を備えることを特徴と
する請求項１記載の磁気抵抗素子。
【請求項４】前記第１の薄膜は、ＮｉＦｅＣｏ薄膜で
あり、前記第２の薄膜は、Ｃｕ薄膜であることを特徴と
する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の磁気抵
抗素子。
【請求項５】磁性材料を有する被検出対象に向かう方
向に着磁された平板状のバイアス磁石と、このバイアス磁石に対向配置されるとともにバイアス磁
石の前記被検出対象側の磁極面近傍に配置され、かつ、
前記被検出対象の運動方向に対して略垂直な面に配置さ
れ、前記被検出対象の運動に応じた磁界の変化により抵
抗値が変化する磁気抵抗手段とを備え、前記磁気抵抗手段は、少なくとも第１の薄膜と第２の薄
膜とが交互に複数回積層された多層膜を有し、該多層膜
に印加される前記磁界の変化により抵抗値が変化するこ
とを特徴とする磁気検出装置。
【請求項６】前記バイアス磁石，前記磁気抵抗手段を
一体的に支持する支持基板を有し、前記平板状のバイアス磁石は、前記磁気抵抗手段が設け
られている支持基板面の反対の面に設けられていること
を特徴とする請求項５記載の磁気検出装置。
【請求項７】前記磁気抵抗手段は、少なくとも第１の
薄膜と第２の薄膜とが交互に複数回積層された多層膜を
有し、該多層膜に印加される磁界の変化により抵抗値が
変化する第１の磁気抵抗素子と、前記多層膜、多層膜に積層される絶縁薄膜、及び絶縁薄
膜に積層される高透磁率の磁性体を有し、且つ前記第１
の磁気抵抗素子に直列接続される第２の磁気抵抗素子
と、を備えることを特徴とする請求項５または請求項６
記載の磁気検出装置。
【請求項８】前記磁気抵抗手段は、少なくとも第１の
薄膜と第２の薄膜とが交互に複数回積層された多層膜を
有し、該多層膜に印加される磁界の変化により抵抗値が
変化する第１の磁気抵抗素子と、前記多層膜、多層膜を取り囲む如く配置された高透磁率
の磁性体を有し、且つ前記第１の磁気抵抗素子に直列接
続される第２の磁気抵抗素子と、を備えることを特徴と
する請求項５または請求項６記載の磁気検出装置。
【請求項９】前記第１の薄膜は、ＮｉＦｅＣｏ薄膜で
あり、前記第２の薄膜は、Ｃｕ薄膜であることを特徴と
する請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の磁気検
出装置。
【請求項１０】前記被検出対象の運動に応じて前記磁
界の向きが変化するとき、前記被検出対象に向かう方向
と前記多層膜に印加される磁界の方向とのなす磁界角度
が略６０°から略９０°までの角度範囲内で変化するよ
うに前記バイアス磁石及び前記磁気抵抗手段の位置を設
定することを特徴とする請求項５乃至請求項９のいずれ
か１項記載の磁気検出装置。