JPWO2011089978A1 - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気抵抗効果素子に対して適切に外部磁界を流入できる磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサを提供することを目的とする。【解決手段】 本実施形態の磁気センサは、基板上に磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する複数の磁気抵抗効果素子と、軟磁性体２０とを備える。磁気抵抗効果素子は、素子部９と電極層１０とが交互に連設された形状である。素子部９のＹ方向の両側にＸ方向にずれて配置された前記軟磁性体２０が設けられる。これにより、Ｘ１方向から進入してきた外部磁界Ｈ１は、軟磁性体２０内を通り、軟磁性体２０間でＹ方向に変換された外部磁界Ｈ２を流出し、この外部磁界Ｈ２が素子部９に流入する。【選択図】図３（ｂ）

Description

本発明は、外部磁界に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサに関する。

磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサは例えば、携帯電話等の携帯機器に組み込まれる地磁気を検知する地磁気センサとして使用できる。

例えば下記特許文献には磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサに関する発明が開示されている。特許文献には、磁気抵抗効果素子と永久磁石層とを有する磁気センサが開示されている。永久磁石層からのバイアス磁界により磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層の磁化方向が一方向に揃えられる。

特開２００６−６６８２１号公報

外部磁界が磁気抵抗効果素子に流入するとフリー磁性層の磁化方向は外部磁界の方向に変化する。この結果、磁気抵抗効果素子の電気抵抗値は変動し、抵抗変化に基づき外部磁界を検知することが出来る。このため、前記外部磁界を適切に磁気抵抗効果素子へ導いて磁気感度に優れた構成とすることが必要であった。

また、複数の磁気抵抗効果素子を備えたブリッジ回路を構成する磁気センサでは、中点電位を揃えるために各磁気抵抗効果素子のＴＣＲ（温度係数）差を小さくすることが必要であった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、磁気抵抗効果素子に対して適切に外部磁界を流入できる磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサを提供することを目的とする。

本発明における磁気センサは、基板上に磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の感度軸方向に対して直交する方向からの外部磁界を前記感度軸方向に変換して前記磁気抵抗効果素子に与える前記磁気抵抗効果素子と非接触の軟磁性体と、を有することを特徴とするものである。

これにより、磁気抵抗効果素子に対して、感度軸方向に適切に外部磁界を流入でき、良好な磁気感度を備えた磁気センサにできる。

本発明では、前記磁気抵抗効果素子のＹ方向が感度軸方向であり、前記磁気抵抗効果素子の前記Ｙ方向の両側に、夫々、前記軟磁性体が設けられ、前記Ｙ方向に直交するＸ方向から作用した外部磁界が、前記磁気抵抗効果素子の両側に配置された前記軟磁性体の間で前記Ｙ方向に変換されて前記磁気抵抗効果素子に流入するように、前記磁気抵抗効果素子の一方の側面側に配置された第１軟磁性体と、他方の側面側に配置された第２軟磁性体とが互いに前記Ｘ方向にずれて配置されていることが好ましい。これにより、効果的に、磁気抵抗効果素子の感度軸方向に外部磁界を流入できる。

本発明では、前記第１軟磁性体と、前記第２軟磁性体とが、前記Ｙ方向にて対向しないように前記Ｘ方向にずれて配置されていることが好ましい。

また本発明では、前記第１軟磁性体及び前記第２軟磁性体は、両軟磁性体の間で、前記外部磁界を感度軸方向に変換する端部を有し、前記第１軟磁性体の前記端部には、Ｘ１側に向くＸ１端面が設けられ、前記Ｘ１端面は、前記磁気抵抗効果素子の前記一方の側面である第１側面のＸ１側縁部からＸ２方向に離れて位置しており、前記第２軟磁性体の前記端部には、Ｘ２側に向くＸ２端面が設けられ、前記Ｘ２端面は、前記磁気抵抗効果素子の前記他方の側面である第２側面のＸ２側縁部からＸ１方向に離れて位置していることが好ましい。

また本発明では、前記第１軟磁性体の前記Ｘ１端面は、前記磁気抵抗効果素子の前記第１側面のＸ方向における幅中心からＹ方向の線上に位置し、前記第２軟磁性体の前記Ｘ２端面は、前記磁気抵抗効果素子の前記第２側面のＸ方向における幅中心からＹ方向の線上に位置していることがより好ましい。
本発明では上記により、外乱磁場耐性を効果的に改善することが可能である。

本発明では、前記磁気抵抗効果素子は、前記Ｘ方向に間隔を空けて配置された複数の素子部と、各素子部の間に配置された電極層とを有する前記Ｘ方向に延出形成された素子連設体を有して構成されており、各素子部の前記Ｙ方向の両側に夫々、前記Ｘ方向にずれて配置された前記軟磁性体が配置されることが好ましい。これにより各素子部の感度軸方向に適切に外部磁界を流入できる。

また本発明では、前記Ｘ方向の一方を前方、他方を後方としたとき、各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向し、各素子部の他方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向しており、あるいは、各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向し、各素子部の他方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向していることが好ましい。

また本発明では、前記素子連設体は、前記Ｙ方向に間隔を空けて複数設けられ、各素子連設体の端部同士が連結されてミアンダ形状で形成されており、各素子連設体の間には、隣り合う前記素子連設体にて兼用される複数の前記軟磁性体が前記Ｘ方向に間隔を空けて配置されていることが好ましい。上記により、各素子連設体のＹ方向への間隔を狭めることができ、磁気センサの小型化を促進できる。

また本発明では、前記磁気抵抗効果素子は、前記Ｙ方向に間隔を空けて配置された複数の素子部と、各素子部の間に位置して、各素子間を繋ぐハードバイアス層とを有し、各素子部にＸ方向からのバイアス磁界が流入するとともに前記ハードバイアス層を介して接続された一方の前記素子部と、他方の前記素子部とに流入するバイアス磁界の方向が反対方向となるように、前記ハードバイアス層が各素子部のＸ１側端部間及びＸ２側端部間に交互に配置されており、各素子部の前記Ｙ方向の両側に夫々、前記Ｘ方向にずれて配置された前記軟磁性体が配置されることが好ましい。このとき、各素子部のＸ１側端部及びＸ２側端部は、Ｙ方向からＸ方向に向けて斜めに傾いていることが好ましい。これにより、出力特性のリニアリティを向上させることが可能である。

また本発明では、前記Ｘ方向の一方を前方、他方を後方としたとき、各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向し、各素子部の他方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向しており、あるいは、各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向し、各素子部の他方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向していることが好ましい。

また本発明では、前記素子部と前記ハードバイアス層とを有し、前記Ｙ方向に延出形成された素子連設体が、前記Ｘ方向に間隔を空けて複数設けられ、各素子連設体の端部同士が連結されてミアンダ形状で形成されており、各素子連設体の間には、隣り合う前記素子連設体にて兼用される複数の前記軟磁性体が配置されていることが好ましい。

また本発明では、前記磁気抵抗効果素子は、Ｘ方向に間隔を空けて配置された複数の第１素子部と、前記第１素子部に対してＸ方向にずれるとともに前記Ｘ方向に直交するＹ方向に間隔を空けて配置された複数の第２素子部と、前記第１素子部と前記第２素子部との間を連結する電極層とを有する素子連設体を有して構成されており、
各素子部のＹ方向が感度軸方向であり、前記Ｙ方向にて対向する各素子部の両側面に夫々、各素子部と非接触の前記軟磁性体が設けられており、
前記Ｘ方向から作用した外部磁界が、各素子部の両側に位置する前記軟磁性体の間で前記Ｙ方向に変換されて各素子部に流入するように、各素子部の両側に位置する前記軟磁性体が夫々、前記Ｘ方向にずれて配置されている構成にすることも出来る。

上記において、前記素子連設体は、前記Ｙ方向に間隔を空けて複数設けられ、各素子連設体のＸ側端部同士が接続されており、各素子連設体の間には、隣り合う前記素子連設体にて兼用される複数の前記軟磁性体が前記Ｘ方向に間隔を空けて配置されていることが好ましい。上記により、各素子連設体のＹ方向への間隔を狭めることができ、磁気センサの小型化を促進できる。

また本発明では、第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第３磁気検出素子及び第４磁気抵抗効果素子を備えたブリッジ回路にて構成され、
前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気検出素子は、入力端子に接続され、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子は、グランド端子に接続され、前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子との間に第１出力端子、及び、前記第３磁気抵抗効果素子と前記第４磁気抵抗効果素子との間に第２出力端子が夫々接続されており、
各磁気抵抗効果素子は同一の膜構成で且つ各磁気抵抗効果素子に設けられる固定磁性層の固定磁化方向は同方向であり、
前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子に流入する外部磁界と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に流入する外部磁界とが、夫々逆方向となるように、前記第１磁気抵抗効果素子及び第４磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置とが異なっていることが好ましい。これにより、各磁気抵抗効果素子のＴＣＲ（温度係数）差を小さくでき、第１出力端子及び第２出力端子の中点電位差を効果的に小さくできる。

また本発明では、各磁気抵抗効果素子のＹ方向が感度軸方向であり、各磁気抵抗効果素子の前記Ｙ方向の両側には、夫々、前記軟磁性体が設けられ、前記Ｘ方向から作用した外部磁界が、各磁気抵抗効果素子の両側に配置された前記軟磁性体の間でＹ方向に変換されて各磁気抵抗効果素子に流入するように、各磁気抵抗効果素子の両側に配置された前記軟磁性体同士が互いにＸ方向にずれて配置されるとともに、前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置とでは、一方の側面側に配置された前記軟磁性体に対して他方の側面側に配置された前記軟磁性体が逆方向にずれていることが好ましい。

上記構成により、各磁気抵抗効果素子の膜構成を同一としたまま、前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子に流入する外部磁界の方向と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に流入する外部磁界の方向とを逆にすることが出来る。

また具体的には、各磁気抵抗効果素子は、前記Ｘ方向に間隔を空けて配置された複数の素子部と、各素子部の間に配置された電極層とを有する前記Ｘ方向に延出形成された素子連設体を有して構成されており、
前記Ｘ方向の一方を前方、他方を後方としたとき、前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子では、前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子を構成する各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が前記素子部と前記Ｙ方向にて対向し、他方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が前記素子部と前記Ｙ方向にて対向しており、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子では、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子を構成する各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が前記素子部と前記Ｙ方向にて対向し、前記他方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が前記素子部と前記Ｙ方向にて対向していることが好ましい。

本発明の磁気センサによれば、磁気抵抗効果素子に対して、適切に感度軸方向に外部磁界を流入できる。

また本発明では、ブリッジ回路の構成において、各磁気抵抗効果素子のＴＣＲ（温度係数）差を小さくすることが出来、第１出力端子及び第２出力端子の中点電位差を効果的に小さくできる。

本実施形態における磁気センサの概略図（平面図）、 磁気センサの回路図、 図１の符号Ａで囲んだ部分における磁気センサの部分拡大平面図、 図３（ａ）の一部を更に拡大した平面図、 図１の符号Ｂで囲んだ部分における磁気センサの部分拡大平面図、 図３（ａ）に示すＣ−Ｃ線から高さ方向に切断し矢印方向から見た磁気センサの部分拡大縦断面図、 本実施形態における磁気抵抗効果素子（素子部）の部分縦断面図、 （ａ）は、図３（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た磁気センサの部分拡大縦断面図であり（ｂ）は変形例、 図３、図４に示す磁気抵抗効果素子の構成とは異なる構成を示す変形例（部分平面図）、 図３、図４とは別の実施形態における磁気センサの部分拡大平面図、 図９の一部を更に拡大した磁気センサの部分拡大平面図、 外乱磁場耐性に関する実験結果を示すグラフ。

図１は本実施形態における磁気センサの概略図（平面図）、図２は、磁気センサの回路図、図３（ａ）は、図１の符号Ａで囲んだ部分における磁気センサの部分拡大平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の一部を更に拡大した平面図、図４は、図１の符号Ｂで囲んだ部分における磁気センサの部分拡大平面図、図５は、図３（ａ）に示すＣ−Ｃ線から高さ方向に切断し矢印方向から見た磁気センサの部分拡大縦断面図、図６は、本実施形態における磁気抵抗効果素子（素子部）の部分縦断面図、図７（ａ）は、図３に示すＤ−Ｄ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た磁気センサの部分拡大縦断面図であり（ｂ）は変形例、である。なお図３、図４では、各軟磁性体２０と素子部９との間に介在する絶縁層２１（図５参照）を省略している。

本実施形態における磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサＳは、例えば携帯電話等の携帯機器に搭載される地磁気センサとして構成される。

各図に示すＸ軸方向、及びＹ軸方向は水平面内にて直交する２方向を示し、Ｚ軸方向は前記水平面に対して直交する方向を示している。Ｘ１−Ｘ２方向を「前後方向」とし、Ｘ１方向を前方、Ｘ２方向を後方とする。

図１，図２に示すように磁気センサＳは、第１磁気抵抗効果素子１、第２磁気抵抗効果素子２、第３磁気抵抗効果素子３、第４磁気抵抗効果素子４とを有して構成される。なお各磁気抵抗効果素子１〜４は、後述するように、素子部と電極層とが交互に連設されたミアンダ形状で形成されるが、図１では、各磁気抵抗効果素子２〜４の形状を省略して図示している。

図１，図２示すように第１磁気抵抗効果素子１及び第３磁気抵抗効果素子３は入力端子（Ｖｄｄ）５に接続されている。また、第２磁気抵抗効果素子２及び第４磁気抵抗効果素子４はグランド端子（ＧＮＤ）６に接続されている。また、第１磁気抵抗効果素子１と第２磁気抵抗効果素子２との間には第１出力端子（Ｖ１）７が接続されている。また、第３磁気抵抗効果素子３と第４磁気抵抗効果素子４との間には第２出力端子（Ｖ２）８が接続されている。

図３（ａ）に示すように第１磁気抵抗効果素子１は、Ｘ方向に間隔を空けて配置された複数の素子部９と、各素子部９間に配置された電極層１０とを有して構成される。図３（ａ）に示すように、素子部９と電極層１０とが連設されてＸ方向に沿って延出する素子連設体１１が構成される。素子連設体１１は、Ｙ方向に間隔を空けて複数配置されている。そして各素子連設体１１のＸ側の端部同士が導電性の接続層１２にて接続されてミアンダ形状となっている。

図３（ａ）に示す第２磁気抵抗効果素子２、及び図４に示す第３磁気抵抗効果素子３と第４磁気抵抗効果素子４も第１磁気抵抗効果素子１と同じ構成となっている。

図６に示すように素子部９は、例えば下から反強磁性層３３、固定磁性層３４、非磁性層３５、およびフリー磁性層３６の順に積層されて成膜され、フリー磁性層３６の表面が保護層３７で覆われている。素子部９は例えばスパッタにて成膜される。

反強磁性層３３は、ＩｒＭｎ合金（イリジウム−マンガン合金）などの反強磁性材料で形成されている。固定磁性層３４はＣｏＦｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。また固定磁性層３４は積層フェリ構造で形成されることが好ましい。非磁性層３５はＣｕ（銅）などである。フリー磁性層３６は、ＮｉＦｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。保護層３７はＴａ（タンタル）などである。図６に示す素子部９の積層構成は一例であって他の積層構成であってもよい。

素子部９では、反強磁性層３３と固定磁性層３４との反強磁性結合により、固定磁性層３４の磁化方向（Ｐ方向）が固定されている。図６に示すように、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、例えばＹ１方向に向いている。固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、感度軸方向である。一方、フリー磁性層３６の磁化方向は、外部磁界により変動する。

固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と同一方向から外部磁界が作用してフリー磁性層３６の磁化方向が前記外部磁界方向に変動すると、固定磁性層３４の固定磁化方向とフリー磁性層３６の磁化方向とが平行に近づき電気抵抗値が低下する。

一方、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と反対方向から外部磁界が作用してフリー磁性層３６の磁化方向が前記外部磁界方向に変動すると、固定磁性層３４の固定磁化方向とフリー磁性層３６の磁化方向とが反平行に近づき電気抵抗値が増大する。ＧＭＲ素子以外に、非磁性層３５が絶縁層で形成されたＴＭＲ素子（トンネル型磁気抵抗効果素子）を構成することも出来る。あるいはＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果素子）を構成することも出来る。

図７（ａ）に示すように、素子部９は、基板１５上に電気絶縁性の下地層１６を介して形成される。素子部９はＸ方向に沿って延出して形成されている。そして、素子部９の上方部にＸ方向に間隔を空けて凹部９ａが形成され、各凹部９ａに電極層１０が形成されている。図７（ａ）に示す凹部９ａは、図６に示すフリー磁性層３６をＸ方向にて分断する深さ程度で形成される。電極層１０は、例えばハードバイアス層であり、電極層（ハードバイアス層；永久磁石層）１０からフリー磁性層３６にＸ方向へのバイアス磁界が供給される。これにより、フリー磁性層３６の磁化方向は無磁場状態にてＸ方向に揃えられている。ハードバイアス層は例えばＣｏＰｔやＣｏＰｔＣｒであるが特に材料を限定するものではない。

あるいは図７（ｂ）に示すように、電極層１０の深さを図７（ａ）よりも深くすることも出来る。ただし電極層１０がハードバイアス層であるとき、固定磁性層３４を分断しないほうが固定磁性層３４に対してバイアス磁界の影響を小さくでき、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）の揺らぎを小さくでき、検出精度の向上を図ることができ好適である。

図３（ａ）、図４に示すように、各素子部９のＹ方向（感度軸方向）の両側には、夫々、軟磁性体２０が配置されている。軟磁性体２０はＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＳｉＢやＣｏＺｒＮｂ等で形成される。また、図５に示すように、軟磁性体２０は、素子部９と絶縁層２１を介して非接触に配置される。絶縁層２１は、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等の電気的な絶縁層である。図５のように、絶縁層２１の表面２１ａを平坦化面としてもよいし、素子部９と下地層１６間の段差に倣った形状としてもよい。

図３（ａ）に示すように、各軟磁性体２０同士は非接触である。また、第１磁気抵抗効果素子１を構成する各素子部９のＹ１側に配置された各軟磁性体２０と、Ｙ２側に配置された各軟磁性体２０同士は互いにＸ方向にずれて配置されている。

ここで図３（ｂ）には、Ｃ−Ｃ線にて切断される位置の軟磁性体２０の一方を軟磁性体２０Ａ、他方を軟磁性体２０Ｂ、素子部を素子部９Ａとした拡大平面図が示されている。

図３（ｂ）に示すように、素子部９ＡのＹ１側に配置された軟磁性体２０Ａの前方端部（Ｘ１側の領域）２０Ａ１が、素子部９ＡとＹ方向にて対向している。また、素子部９ＡのＹ２側に配置された軟磁性体２０Ｂの後方端部（Ｘ２側の領域）２０Ｂ１が、素子部９ＡとＹ方向にて対向している。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、各軟磁性体２０は全て同一形状であり、Ｙ方向への幅寸法よりもＸ方向への長さ寸法のほうが長い長方形状である。そして、各素子部９の両側にて対向する軟磁性体２０同士は互いにＸ方向にずれているから、各軟磁性体２０のＸ側端部同士は、Ｙ方向にて一致せず、ずれている。

今、Ｘ１方向に向けて外部磁界Ｈ１が作用したとする。図３、図４には軟磁性体内に進入した外部磁界や軟磁性体間で漏洩する外部磁界の方向が矢印で図示されている。図３に示す外部磁界Ｈ１は各軟磁性体２０のＸ２側端部から進入する。このとき、図３（ｂ）、図５に示すように、素子部９Ａを介して対向する一方の軟磁性体２０Ａの前方端部２０Ａ１から他方の軟磁性体２０Ｂの後方端部２０Ｂ１に向けて外部磁界Ｈ２が流出し、この外部磁界Ｈ２の方向はＹ方向（感度軸方向；Ｙ方向）を向いている。すなわち、Ｘ方向から各軟磁性体２０に進入した外部磁界Ｈ１は、各素子部９を通過する際に、感度軸方向に変換されて各素子部９に作用する。

本実施形態のように、素子部９Ａを介して対向する軟磁性体２０Ａと軟磁性体２０ＢとをＸ方向にずらし、特に、一方の軟磁性体２０Ａの前方端部２０Ａ１と他方の軟磁性体２０Ｂの後方端部２０Ｂ１とが素子部９Ａを介して対向するようにＸ方向にずらすことで、軟磁性体２０Ａ，２０Ｂ間で感度軸方向（Ｙ方向）に変換された外部磁界Ｈ２の磁界強度を、素子部９Ａの位置で効果的に強くでき、素子部９Ａに適切に感度軸方向（Ｙ方向）の外部磁界Ｈ２を作用させることができる。また、図３（ｂ）に示すように、軟磁性体２０Ａの前方端部２０Ａ１の素子部９Ａ側に向く側面２０Ａ２、及び軟磁性体２０Ｂの後方端部２０Ｂ１の素子部９Ａに向く側面２０Ｂ２を夫々、斜め方向に形成することで、Ｘ方向からＹ方向に変換される外部磁界Ｈ２の磁界強度をより効果的に強くすることができる。側面２０Ａ２，２０Ｂ２の傾斜方向は略同方向であることが好ましい。

図３（ｂ）に示す外部磁界Ｈ２が素子部９Ａに作用すると、フリー磁性層３６の磁化方向が外部磁界Ｈ２の方向に変動する。図６に示すように、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）はＹ１方向であり、フリー磁性層３６は外部磁界Ｈ２の方向であるＹ２方向を向く。このため、固定磁性層３４とフリー磁性層３６との磁化関係は反平行になり電気抵抗値は最大となる。

図３（ａ）に示すように、第１磁気抵抗効果素子１を構成する各素子部９に対してＹ方向の両側に位置する軟磁性体２０の配置は各素子部９において全て同じとなっている。このため、第１磁気抵抗効果素子１を構成する全ての素子部９にＹ２方向に向く外部磁界Ｈ２が作用する。したがって全ての素子部９の電気抵抗値は最大となり、各素子部９が直列接続されてなる第１磁気抵抗効果素子１の電気抵抗値は最大となる。

一方、図３（ａ）に示すように、第２磁気抵抗効果素子２を構成する各素子部９には、Ｙ１方向の外部磁界Ｈ３が作用している。これは、第２磁気抵抗効果素子２では、各素子部９のＹ１側に位置する軟磁性体２０とＹ２側に位置する軟磁性体２０とのＸ方向へのずれ方向が、第１磁気抵抗効果素子１とは逆になっているからである。すなわち、各素子部９のＹ１側に位置する軟磁性体２０の後方端部が、素子部９とＹ方向にて対向し、各素子部９のＹ２側に位置する軟磁性体２０の前方端部が、素子部９とＹ方向にて対向している。このため、Ｘ１方向から各軟磁性体２０内に進入した外部磁界Ｈ１は、素子部９を介して対向する軟磁性体２０間でＹ１方向に変換され、Ｙ１方向に変換された外部磁界Ｈ３が各素子部９に作用する。

図３（ａ）に示すように第２磁気抵抗効果素子２の各素子部９にＹ１方向の外部磁界Ｈ３が作用することで、フリー磁性層３６の磁化方向はＹ１方向を向く。図６に示すように、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ）もＹ１方向であるから、第２磁気抵抗効果素子２を構成する各素子部９の電気抵抗値は最小値となる。よって、各素子部９が直列接続されてなる第２磁気抵抗効果素子２の電気抵抗値は最小となる。

図４に示すように、第３磁気抵抗効果素子３における軟磁性体２０の配置は図３（ａ）に示す第２磁気抵抗効果素子２における軟磁性体２０の配置と同じである。よって、外部磁界Ｈ１により第３磁気抵抗効果素子３の電気抵抗値は最小値となっている。また、第４磁気抵抗効果素子４における軟磁性体２０の配置は、図３（ａ）に示す第１磁気抵抗効果素子１における軟磁性体２０の配置と同じである。よって、外部磁界Ｈ１により第４磁気抵抗効果素子４の電気抵抗値は最大値となる。

上記のように各磁気検出素子１〜４の電気抵抗値が変動することで、図２に示すブリッジ回路の第１出力端子７及び第２出力端子８が中点電位から変動する。そして、第１出力端子７及び第２出力端子８の電圧変動に基づき、外部磁界Ｈ１を検知することができる。

外部磁界が、Ｘ２方向から作用すれば、各磁気抵抗効果素子１〜４の各素子部９に作用する外部磁界の方向は図３、図４の状態に対して反対方向になり（すなわち第１磁気抵抗効果素子１及び第４磁気抵抗効果素子４の各素子部９にはＹ１方向の外部磁界Ｈ３が作用し、第２磁気抵抗効果素子２及び第３磁気抵抗効果素子３の各素子部９にはＹ２方向の外部磁界Ｈ２が作用する）、第１出力端子７及び第２出力端子８の電圧変動も逆になるので外部磁界の方向も検知することができる。

以上のように本実施形態では、磁気抵抗効果素子１〜４（素子部９）と、Ｘ方向から進入してきた外部磁界を感度軸方向（Ｙ方向）に変換可能な軟磁性体２０を備える。これにより、各磁気抵抗効果素子１〜４（素子部９）に対して、感度軸方向に適切に外部磁界を流入でき、良好な磁気感度を備えた磁気センサＳにできる。

本実施形態における磁気抵抗効果素子１〜４は、素子部９と電極層１０とが交互に連設されて成る複数の素子連設体１１をミアンダ形状に接続した構造である。電極層１０を設けることは必須ではないが、ハードバイアス層から成る電極層１０を設けることで、各素子部９を構成するフリー磁性層３６の磁化方向をＸ方向に適切に揃えることが出来る。また電極層１０はハードバイアス層でなくてもよいし、あるいは電極層１０をハードバイアス層と、ハードバイアス層よりも低い抵抗値を有する低抵抗層との積層構造とすることも出来る。

また図４の第３磁気抵抗効果素子３に示すように、第１素子連設体１１Ａ、第２素子連設体１１Ｂ、第３素子連設体１１Ｃがこの順に配置されており、第１素子連設体１１Ａと第２素子連設体１１Ｂとの間には、第１素子連設体１１Ａ及び第２素子連設体１１Ｂに兼用される軟磁性体２０がＸ方向に間隔を空けて一列に配置されている。例えば図４に示す符号２０Ｃを付した軟磁性体を用いて説明すると、軟磁性体２０Ｃの後方端部（Ｘ２方向の端部）は、第１素子連設体１１Ａを構成する素子部９とＹ方向にて対向し、軟磁性体２０Ｃの前方端部（Ｘ１方向の端部）は、第２素子連設体１１Ｂを構成する素子部９とＹ方向にて対向している。第１素子連設体１１Ａと第２素子連設体１１Ｂ間に位置する他の軟磁性体２０も全て前記した位置関係で配置されている。

また図４に示すように、第２素子連設体１１Ｂと第３素子連設体１１Ｃとの間には、第２素子連設体１１Ｂ及び第３素子連設体１１Ｃにて兼用される複数の軟磁性体２０がＸ方向に間隔を空けて一列に配置されている。例えば図４に示す符号２０Ｄを付した軟磁性体を用いて説明すると、軟磁性体２０Ｄの後方端部（Ｘ２方向の端部）は、第２素子連設体１１Ｂを構成する素子部９とＹ方向にて対向し、軟磁性体２０Ｄの前方端部（Ｘ１方向の端部）は、第３素子連設体１１Ｃを構成する素子部９とＹ方向にて対向している。第２素子連設体１１Ｂと第３素子連設体１１Ｃ間に位置する他の軟磁性体２０も全て前記した位置関係で配置されている。

このように、軟磁性体２０を隣り合う素子連設体１１間で兼用することで、各素子連設体１１のＹ方向への間隔を狭めることができ、各磁気抵抗効果素子１〜４を効率良く配置でき、磁気センサＳの小型化を促進することができる。

また本実施形態では図１，図２に示すように、第１磁気抵抗効果素子１、第２磁気抵抗効果素子２、第３磁気抵抗効果素子３及び第４磁気抵抗効果素子４を用いてブリッジ回路が構成されている。

そして図３，図４に示すように、第１磁気抵抗効果素子１及び前記第４磁気抵抗効果素子４に流入する外部磁界Ｈ２と、第２磁気抵抗効果素子２及び第３磁気抵抗効果素子３に流入する外部磁界Ｈ３とが、夫々逆方向となるように、第１磁気抵抗効果素子１及び第４磁気抵抗効果素子４に対する軟磁性体２０の配置と、第２磁気抵抗効果素子２及び前記第３磁気抵抗効果素子３に対する軟磁性体２０の配置とが異なっている。

具体的には、第１磁気抵抗効果素子１及び前記第４磁気抵抗効果素子４では、各素子部９のＹ１方向の側面側に配置された軟磁性体２０の前方端部（Ｘ１側の端部）が各素子部９とＹ方向にて対向している。また、各素子部９のＹ２方向の側面側に配置された軟磁性体２０の後方端部（Ｘ２側の端部）が各素子部９とＹ方向にて対向している。

一方、第２磁気抵抗効果素子２及び第３磁気抵抗効果素子３では、各素子部９のＹ１方向の側面側に配置された軟磁性体２０の後方端部（Ｘ２側の端部）が各素子部９とＹ方向にて対向している。また、各素子部９のＹ２方向の側面側に配置された軟磁性体２０の前方端部が各素子部９と前記Ｙ方向にて対向している。

本実施形態では、図３，図４に示すように、第１磁気抵抗効果素子１及び第４磁気抵抗効果素子４を構成する素子部９に流入する外部磁界Ｈ２の方向と、第２磁気抵抗効果素子２及び第３磁気抵抗効果素子３を構成する素子部９に流入する外部磁界Ｈ３の方向とを逆方向に設定できるから、各磁気抵抗効果素子１〜４を構成する全ての素子部９を同一の膜構成で且つ固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）を同方向に設定することが出来る。

仮に、第１磁気抵抗効果素子１及び第４磁気抵抗効果素子４を構成する素子部９に流入する外部磁界Ｈ２の方向と、第２磁気抵抗効果素子２及び第３磁気抵抗効果素子３を構成する素子部９に流入する外部磁界Ｈ３の方向とが同じである場合、第１磁気抵抗効果素子１及び第４磁気抵抗効果素子４を構成する素子部９の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と、第２磁気抵抗効果素子２及び第３磁気抵抗効果素子３を構成する素子部９の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）とを反平行にすることが必要となる。このため、第１磁気抵抗効果素子１及び第４磁気抵抗効果素子４と、第２磁気抵抗効果素子２及び第３磁気抵抗効果素子３とを別々に形成して固定磁化方向の調整を行うことが必要となり、したがって、各磁気抵抗効果素子１〜４を構成する素子部９の膜厚等にばらつきが生じやすくなり、その結果、各磁気抵抗効果素子１〜４のＴＣＲ（温度係数）に差が生じやすくなる。

これに対して本実施形態では全ての磁気抵抗効果素子１〜４の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）を同方向に設定できるから、同一基板上に各磁気抵抗効果素子１〜４を構成する全ての素子部９を同時に形成して、全ての磁気抵抗効果素子１〜４に対して同じプロセスにて固定磁化方向の調整を行うことができる。よって本実施形態では、各素子部９の幅寸法、長さ寸法及び膜厚を高精度に同一となるように調整できる。このため、本実施形態では、各磁気抵抗効果素子１〜４のＴＣＲ（温度係数）の差を小さくでき（理想的にはゼロにでき）、第１出力端子７及び第２出力端子８の中点電位差を効果的に小さくできる（理想的にはゼロに出来る）。よって検出精度に優れた磁気センサＳにできる。

図８は図３、図４に示す磁気抵抗効果素子の構成とは異なる構成を示す変形例（部分平面図）である。図８でも図５と同様の積層構造を有しており、図８では、各素子部４０，４１と各軟磁性体４３との間に位置する絶縁層を省略している。

図８に示す実施形態では、Ｘ方向に間隔を空けて配置された複数の第１素子部４０と、第１素子部４０に対してＸ方向にずれるとともにＸ方向に直交するＹ方向に間隔を空けて配置された複数の第２素子部４１と、第１素子部４０と第２素子部４１との間を連結する電極層４２とを有する素子連設体４５を構成する。

図３，図４に示す各磁気抵抗効果素子１〜４を構成する素子連設体１１がＸ方向に平行に延出した形状であるのに対して、図８に示す素子連設体４５はＸ方向に向けて曲がりくねる形状となっている。

そして、複数の素子連設体４５がＹ方向に間隔を空けて配置され、各素子連設体４５のＸ側端部間が接続層４４にて互い違いに接続されて一本の導通経路を構成している。

図８に示す実施形態においても各素子部４０，４１の感度軸方向はＹ方向であり、固定磁性層３４の固定磁化方向は同方向である。図８に示すように、Ｙ方向にて対向する各素子部４０，４１の両側面に夫々、各素子部４０，４１と非接触の軟磁性体４３が設けられている。そして、Ｘ方向から作用した外部磁界Ｈ１が、各素子部４０，４１の両側に位置する軟磁性体４３の間でＹ方向に変換されて各素子部４０，４１に流入するように、各素子部４０，４１の両側に位置する各軟磁性体４３同士が互いに前記Ｘ方向にずれて配置されている。ずらし方は図３，図４で説明したのと同様である。

図８は例えば第１磁気抵抗効果素子１及び第４磁気抵抗効果素子４に対する構成であり、軟磁性体４３のずらす方向を逆にすれば、第２磁気抵抗効果素子２及び第３磁気抵抗効果素子３を構成でき、各磁気抵抗効果素子のＴＣＲ（温度係数）差が小さく中点電位差が小さい（好ましくはゼロとなる）ブリッジ回路を構成できる。

図３、図４、図８に示す磁気抵抗効果素子及び軟磁性体の各配置を夫々９０度回転させることで、Ｙ方向からの外部磁界を検知可能な磁気センサを構成できる。

図９は、図１に示す符号Ｂで囲んだ部分の一部分を拡大して示した部分拡大平面図であり、図３、図４よりも好ましい構成を示す。

図９に示すように、各磁気抵抗効果素子３，４は、複数の素子部５０と、ハードバイアス層５１とを有して構成される。なお図９ではハードバイアス層５１を点線で示した。各素子部５０の積層構造は、図６と同様である。

図９に示す実施形態では、Ｙ１−Ｙ２方向に延出形成された複数本の素子連設体５２が形成され、各素子連設体５２はＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配置されている。そして各素子連設体５２のＹ１側端部同士あるいはＹ２側端部同士はハードバイアス層５１の接続部５３により連結されてミアンダ形状で形成されている。

各素子連設体５２はＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて配置された複数の素子部５０と、各素子部５０のＸ１側端部５０ａ間、及びＸ２側端部５０ｂ間に交互に配置されＹ１−Ｙ２方向に延出形成されたハードバイアス層５１とを有して構成される。

図９に示す素子部５０Ａと素子部５０Ｂを用いて説明すると、素子部５０ＡのＸ２側端部５０ｂと、素子部５０ＢのＸ２側端部５０ｂ間が、Ｙ１−Ｙ２方向に延出するハードバイアス層５１Ａにより接続されている。また素子部５０ＢのＸ１側端部５０ａは、別の素子部（図示しない）のＸ１側端部との間でＹ１−Ｙ２方向に延びるハードバイアス層５１Ｂと接続されている。また、素子部５０ＡのＸ１側端部５０ａは、磁気抵抗効果素子３を構成する素子部５０のＸ１側端部５０ａとの間でＹ１−Ｙ２方向に延びるハードバイアス層５１Ｃ（図１に示す出力端子８の一部を構成する）と接続されている。

そしてハードバイアス層５１の着磁方向（磁化方向）をＹ１方向にすると、素子部５０ＡにはＸ１方向に向くバイアス磁界Ｓ１が作用し、素子部５０にはＸ２方向に向くバイアス磁界Ｓ２が作用する。このように、素子部５０Ａと素子部５０Ｂには反対方向のバイアス磁界Ｓ１，Ｓ２が流入する。

図９の実施形態においても、各素子部５０のＹ１−Ｙ２方向の両側に、Ｘ１−Ｘ２方向にずれて配置された複数の軟磁性体５３が設けられている。

磁気抵抗効果素子３，４と軟磁性体５３との間には図５に示す絶縁層２１が介在している。

図９の実施形態では、素子部５０Ａ，５０Ｂの固定磁性層３４の固定磁化方向Ｐは同じであるが、バイアス磁界Ｓ１，Ｓ２の方向が逆であり、素子部５０Ａのフリー磁性層３６（図６参照）の磁化方向と、素子部５０Ｂのフリー磁性層３６の磁化方向とは反対方向となっている。このため外部磁界の作用によって各素子部５０の感度が変化したとき、素子部５０Ａの感度のシフト方向と素子部５０Ｂの感度のシフト方向とは逆方向であり、素子部５０Ａと素子部５０Ｂとを有して成る磁気抵抗効果素子３、４（図１の磁気抵抗効果素子１，２も同様）全体としての感度のばらつきを小さくできる。このため図９の実施形態であれば、出力特性のリニアリティを適切に向上させることが可能になる。

図９に示すように、素子部５０Ａ，５０ＢのＸ１側端部５０ａ及びＸ２側端部５０ｂは、Ｙ１−Ｙ２方向からＸ１−Ｘ２方向に向けて斜めに傾いている。各Ｘ１側端部５０ａ及びＸ２側端部５０ｂは直線状で形成されている。Ｘ１側端部５０ａ及びＸ２側端部５０ｂの傾き角度θ１（図１０（ｂ）参照）は、２０°〜７０°程度である。このようにＸ１側端部５０ａ及びＸ２側端部５０ｂを傾斜面とすることで、Ｙ１−Ｙ２方向に着磁されたハードバイアス層５１から各素子部５０に対してＸ１−Ｘ２方向に適切にバイアス磁界Ｓ１，Ｓ２を供給することが可能になる。

また図９に示すように、素子部５０ＡのＸ１側端部５０ａ及びＸ２側端部５０ｂの傾き方向と、素子部５０ＢのＸ１側端部５０ａ及びＸ２側端部５０ｂの傾き方向とが逆方向になっている。これにより、各素子部５０Ａ，５０ＢのＸ１側端部５０ａ間、及びＸ２側端部５０ｂ間に、Ｙ１−Ｙ２方向に延びるハードバイアス層５１を交互に適切に配置できるとともに、各素子部５０Ａ，５０Ｂに適切にＸ１−Ｘ２方向のバイアス磁界Ｓ１，Ｓ２を供給でき、ミアンダ形状から成る各磁気抵抗効果素子を限られた狭い領域内に無理なく配置することができる。

また図９に示す実施形態でも、図３，図４に示す実施形態と同様に、例えば、磁気抵抗効果素子４を構成する各素子部５０のＹ１側に配置された軟磁性体５３の前方端部５３Ａ１が、各素子部５０と平面視にてＹ１−Ｙ２方向で対向し、各素子部５０のＹ２側に配置された軟磁性体５３の後方端部５３Ｂ１が、各素子部５０と平面視にてＹ１−Ｙ２方向で対向している。磁気抵抗効果素子３の各素子部５０に対する軟磁性体のずれ方向は、磁気抵抗効果素子４とは逆になっている。

また図９に示す実施形態でも、図３，図４に示す実施形態と同様に、各素子連設体５２の間には、隣り合う素子連設体５２にて兼用される複数の軟磁性体５３が配置されている。

続いて図１０を用いて、素子部に対する軟磁性体の好ましい配置について説明する。図１０は図９に示す素子部５０Ａの部分を拡大した部分拡大平面図である。

図１０（ａ）に示すように、素子部５０ＡのＹ１側に第１軟磁性体５３Ａ、素子部５０ＢのＹ２側に第２軟磁性体５３Ｂが配置されている。Ｘ１方向に向けて外部磁界Ｈ１が作用すると、前記外部磁界Ｈ１は、第１軟磁性体５３Ａの前方端部５３Ａ１と第２軟磁性体５３Ｂの後方端部５３Ｂ１との間でＹ１−Ｙ２方向（感度軸方向）の外部磁界Ｈ２に変換される。

図１０（ａ）に示すように、第１軟磁性体５３Ａの前方端部５３Ａ１のＸ１側に向く前面５３Ａ２は、素子部５０ＡのＹ１側に位置する第１側面５０Ａ１のＸ１側縁部５０Ａ２からＸ２方向に離れて位置しており、平面視にて、前面５３Ａ２とＸ１側縁部５０Ａ２との間にＸ１−Ｘ２方向の間隔Ｔ１が設けられている。

また、図１０（ａ）に示すように、第２軟磁性体５３Ｂの後方端部５３Ｂ１のＸ２側に向く後面５３Ｂ２は、素子部５０ＡのＹ２側に位置する第２側面５０Ａ３のＸ２側縁部５０Ａ４からＸ１方向に離れて位置しており、平面視にて、後面５３Ｂ２とＸ２側縁部５０Ａ４との間にＸ１−Ｘ２方向の間隔Ｔ２が設けられている。

図１０（ａ）に示すように、第１軟磁性体５３Ａと第２軟磁性体５３Ｂとが、Ｙ１−Ｙ２方向に対向しないように、Ｘ１−Ｘ２方向にずれて配置されている。

今、図１０（ａ）に示すように、外部磁界Ｈ１と直交するＹ１方向に外乱磁場Ｈ４が作用したとする。このとき、外乱磁場Ｈ４により、素子部５０Ａに供給されるバイアス磁界Ｓ１への影響のされ方が、素子部５０Ａに対する軟磁性体５３Ａ，５３Ｂの配置によって変わる。

すなわち軟磁性体５３Ａ，５３Ｂが素子部５０Ａを介して対向する領域が増えると、軟磁性体５３Ａ，５３Ｂに導かれた外乱磁場Ｈ４が素子部５０Ａ内に流入しやすくなり、バイアス磁界Ｓ１が影響を受けやすくなる。また、軟磁性体５３Ａ，５３ＢがＸ１−Ｘ２方向に離れすぎても、外乱磁場Ｈ４が素子部５０Ａ内に流入しやすい。そこで本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、第１軟磁性体５３Ａの前方端部５３Ａ１の前面５３Ａ２を、素子部５０Ａの第１側面５０Ａ１のＸ１側縁部５０Ａ２からＸ２方向に間隔Ｔ１だけ離し、第２軟磁性体５３Ｂの後方端部５３Ｂ１の後面５３Ｂ２を、素子部５０Ａの第２側面５０Ａ３のＸ２側縁部５０Ａ４からＸ１方向に間隔Ｔ２だけ離し、また、第１軟磁性体５３Ａと第２軟磁性体５３ＢとをＹ１−Ｙ２方向にて対向しないように、Ｘ１−Ｘ２方向にずらして配置した。

また図１０（ｂ）に示すように、第１軟磁性体５３Ａの前面５３Ａ２を、素子部５０Ａの第１側面５０Ａ１の幅方向の中心Ｏ１からＹ１−Ｙ２方向の線Ｌ１上に位置させ、また、第２軟磁性体５３Ｂの後面５３Ｂ２を、素子部５０Ａの第２側面５０Ａ３の幅方向の中心Ｏ２からＹ１−Ｙ２方向の線Ｌ２上に位置させた状態から（軟磁性体の位置が０）、第２軟磁性体５３ＢをＸ１−Ｘ２方向に移動させて、出力振幅の変化量（Ｘ方向の磁束成分を検知しているときにＹ方向から外乱磁界が加わったとき、方位演算時に誤差が生じるが、その際の振幅の変化量）を測定した。

図１０（ｂ）に示すように、第２軟磁性体５３Ｂの後面５３Ｂ２を、素子部５０Ａの第２側面５０Ａ３のＸ１側縁部５０Ａ５と対向する位置まで移動させたときの位置が「−１」で、第２軟磁性体５３Ｂの後面５３Ｂ２を、素子部５０Ａの第２側面５０Ａ３のＸ２側縁部５０Ａ４と対向する位置まで移動させたときの位置が「１」である。

図１１に示すように、第２軟磁性体５３Ｂを幅中心からＸ１−Ｘ２方向に移動させると出力振幅の変化量が大きくなる。第２軟磁性体５３Ｂ側を固定し、第１軟磁性体５３ＡをＸ１−Ｘ２方向に移動させても図１１と同様に出力振幅の変化量が大きくなる。

このため、第１軟磁性体５３Ａ及び第２軟磁性体５３Ｂの前面５３Ａ２及び後面５３Ｂ２を素子部５０Ａの第１側面５０Ａ１及び第２側面５０Ａ３の各幅中心からＹ１−Ｙ２方向の線Ｌ１，Ｌ２上に位置させることが、外乱磁場耐性を効果的に向上させることができ好適である。

また、素子部５０Ａの中点（幅、長さの中心位置）からＹ１−Ｙ２方向に引いた線上に、第１軟磁性体５３Ａ，第２軟磁性体５３Ｂの前面５３Ａ２，後面５３Ｂ２が位置させることも好適である。
なお上記した軟磁性体の配置関係は図３、図４にも同様に適用できる。

Ｈ１〜Ｈ３ 外部磁界
Ｐ 固定磁性層の固定磁化方向
Ｓ 磁気センサ
１〜４ 磁気抵抗効果素子
５ 入力端子
６ グランド端子
７、８ 出力端子
９、９Ａ、５０、５０Ａ、５０Ｂ 素子部
１０、４２ 電極層
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、４５、５２ 素子連設体
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、４３、５３、５３Ａ、５３Ｂ 軟磁性体
２０Ａ１、５３Ａ１ 前方端部
２０Ｂ１、５３Ｂ１ 後方端部
２１ 絶縁層
３３ 反強磁性層
３４ 固定磁性層
３５ 非磁性層
３６ フリー磁性層
４０ 第１素子部
４１ 第２素子部

また本発明では、第１磁気抵抗効果素子、第２磁気抵抗効果素子、第３磁気抵抗効果素子及び第４磁気抵抗効果素子を備えたブリッジ回路にて構成され、
前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気検出素子は、入力端子に接続され、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子は、グランド端子に接続され、前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子との間に第１出力端子、及び、前記第３磁気抵抗効果素子と前記第４磁気抵抗効果素子との間に第２出力端子が夫々接続されており、
各磁気抵抗効果素子は同一の膜構成で且つ各磁気抵抗効果素子に設けられる固定磁性層の固定磁化方向は同方向であり、
前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子に流入する外部磁界と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に流入する外部磁界とが、夫々逆方向となるように、前記第１磁気抵抗効果素子及び第４磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置とが異なっていることが好ましい。これにより、各磁気抵抗効果素子のＴＣＲ（温度係数）差を小さくでき、第１出力端子及び第２出力端子の中点電位差を効果的に小さくできる。

Claims (17)

1. 基板上に磁性層と非磁性層とが積層されて成る磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の感度軸方向に対して直交する方向からの外部磁界を前記感度軸方向に変換して前記磁気抵抗効果素子に与える前記磁気抵抗効果素子と非接触の軟磁性体と、を有することを特徴とする磁気センサ。
2. 前記磁気抵抗効果素子のＹ方向が感度軸方向であり、前記磁気抵抗効果素子の前記Ｙ方向の両側に、夫々、前記軟磁性体が設けられ、前記Ｙ方向に直交するＸ方向から作用した外部磁界が、前記磁気抵抗効果素子の両側に配置された前記軟磁性体の間で前記Ｙ方向に変換されて前記磁気抵抗効果素子に流入するように、前記磁気抵抗効果素子の一方の側面側に配置された第１軟磁性体と、他方の側面側に配置された第２軟磁性体とが互いに前記Ｘ方向にずれて配置されている請求項１記載の磁気センサ。
3. 前記第１軟磁性体と、前記第２軟磁性体とが、前記Ｙ方向にて対向しないように前記Ｘ方向にずれて配置されている請求項２記載の磁気センサ。
4. 前記第１軟磁性体及び前記第２軟磁性体は、両軟磁性体の間で、前記外部磁界を感度軸方向に変換する端部を有し、前記第１軟磁性体の前記端部には、Ｘ１側に向くＸ１端面が設けられ、前記Ｘ１端面は、前記磁気抵抗効果素子の前記一方の側面である第１側面のＸ１側縁部からＸ２方向に離れて位置しており、前記第２軟磁性体の前記端部には、Ｘ２側に向くＸ２端面が設けられ、前記Ｘ２端面は、前記磁気抵抗効果素子の前記他方の側面である第２側面のＸ２側縁部からＸ１方向に離れて位置している請求項３記載の磁気センサ。
5. 前記第１軟磁性体の前記Ｘ１端面は、前記磁気抵抗効果素子の前記第１側面のＸ方向における幅中心からＹ方向の線上に位置し、前記第２軟磁性体の前記Ｘ２端面は、前記磁気抵抗効果素子の前記第２側面のＸ方向における幅中心からＹ方向の線上に位置している請求項４記載の磁気センサ。
6. 前記磁気抵抗効果素子は、前記Ｘ方向に間隔を空けて配置された複数の素子部と、各素子部の間に配置された電極層とを有する前記Ｘ方向に延出形成された素子連設体を有して構成されており、各素子部の前記Ｙ方向の両側に夫々、前記Ｘ方向にずれて配置された前記軟磁性体が配置される請求項５記載の磁気センサ。
7. 前記Ｘ方向の一方を前方、他方を後方としたとき、各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向し、各素子部の他方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向しており、あるいは、各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向し、各素子部の他方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向している請求項６記載の磁気センサ。
8. 前記素子連設体は、前記Ｙ方向に間隔を空けて複数設けられ、各素子連設体の端部同士が連結されてミアンダ形状で形成されており、各素子連設体の間には、隣り合う前記素子連設体にて兼用される複数の前記軟磁性体が前記Ｘ方向に間隔を空けて配置されている請求項７記載の磁気センサ。
9. 前記磁気抵抗効果素子は、前記Ｙ方向に間隔を空けて配置された複数の素子部と、各素子部の間に位置して、各素子間を繋ぐハードバイアス層とを有し、各素子部にＸ方向からのバイアス磁界が流入するとともに前記ハードバイアス層を介して接続された一方の前記素子部と、他方の前記素子部とに流入するバイアス磁界の方向が反対方向となるように、前記ハードバイアス層が各素子部のＸ１側端部間及びＸ２側端部間に交互に配置されており、各素子部の前記Ｙ方向の両側に夫々、前記Ｘ方向にずれて配置された前記軟磁性体が配置される請求項５記載の磁気センサ。
10. 各素子部のＸ１側端部及びＸ２側端部は、Ｙ方向からＸ方向に向けて斜めに傾いている請求項９記載の磁気センサ。
11. 前記Ｘ方向の一方を前方、他方を後方としたとき、各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向し、各素子部の他方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向しており、あるいは、各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向し、各素子部の他方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が各素子部と前記Ｙ方向にて対向している請求項１０記載の磁気センサ。
12. 前記素子部と前記ハードバイアス層とを有し、前記Ｙ方向に延出形成された素子連設体が、前記Ｘ方向に間隔を空けて複数設けられ、各素子連設体の端部同士が連結されてミアンダ形状で形成されており、各素子連設体の間には、隣り合う前記素子連設体にて兼用される複数の前記軟磁性体が配置されている請求項１１記載の磁気センサ。
13. 前記磁気抵抗効果素子は、Ｘ方向に間隔を空けて配置された複数の第１素子部と、前記第１素子部に対してＸ方向にずれるとともに前記Ｘ方向に直交するＹ方向に間隔を空けて配置された複数の第２素子部と、前記第１素子部と前記第２素子部との間を連結する電極層とを有する素子連設体を有して構成しており、
    各素子部のＹ方向が感度軸方向であり、前記Ｙ方向にて対向する各素子部の両側面に夫々、各素子部と非接触の前記軟磁性体が設けられており、
    前記Ｘ方向から作用した外部磁界が、各素子部の両側に位置する前記軟磁性体の間で前記Ｙ方向に変換されて各素子部に流入するように、各素子部の両側に位置する前記軟磁性体が夫々、前記Ｘ方向にずれて配置されている請求項１記載の磁気センサ。
14. 前記素子連設体は、前記Ｙ方向に間隔を空けて複数設けられ、各素子連設体のＸ側端部同士が接続されており、各素子連設体の間には、隣り合う前記素子連設体にて兼用される複数の前記軟磁性体が前記Ｘ方向に間隔を空けて配置されている請求項１３記載の磁気センサ。
15. 第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第３磁気検出素子及び第４磁気抵抗効果素子を備えたブリッジ回路にて構成され、
    前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子は、入力端子に接続され、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子は、グランド端子に接続され、前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子との間に第１出力端子、及び、前記第３磁気抵抗効果素子と前記第４磁気抵抗効果素子との間に第２出力端子が夫々接続されており、
    各磁気抵抗効果素子は同一の膜構成で且つ各磁気抵抗効果素子に設けられる固定磁性層の固定磁化方向は同方向であり、
    前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子に流入する外部磁界と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に流入する外部磁界とが、夫々逆方向となるように、前記第１磁気抵抗効果素子及び第４磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置とが異なっている請求項１記載の磁気センサ。
16. 各磁気抵抗効果素子のＹ方向が感度軸方向であり、各磁気抵抗効果素子の前記Ｙ方向の両側には、夫々、前記軟磁性体が設けられ、前記Ｘ方向から作用した外部磁界が、各磁気抵抗効果素子の両側に配置された前記軟磁性体の間でＹ方向に変換されて各磁気抵抗効果素子に流入するように、各磁気抵抗効果素子の両側に配置された前記軟磁性体同士が互いにＸ方向にずれて配置されるとともに、前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置と、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子に対する前記軟磁性体の配置とでは、一方の側面側に配置された前記軟磁性体に対して他方の側面側に配置された前記軟磁性体が逆方向にずれている請求項１５記載の磁気センサ。
17. 各磁気抵抗効果素子は、前記Ｘ方向に間隔を空けて配置された複数の素子部と、各素子部の間に配置された電極層とを有する前記Ｘ方向に延出形成された素子連設体を有して構成されており、
    前記Ｘ方向の一方を前方、他方を後方としたとき、前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子では、前記第１磁気抵抗効果素子及び前記第４磁気抵抗効果素子を構成する各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が前記素子部と前記Ｙ方向にて対向し、他方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が前記素子部と前記Ｙ方向にて対向しており、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子では、前記第２磁気抵抗効果素子及び前記第３磁気抵抗効果素子を構成する各素子部の一方の側面側に配置された前記軟磁性体の後方端部が前記素子部と前記Ｙ方向にて対向し、前記他方の側面側に配置された前記軟磁性体の前方端部が前記素子部と前記Ｙ方向にて対向している請求項１６記載の磁気センサ。

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