WO2008012959A1

WO2008012959A1 - Capteur magnétique

Info

Publication number: WO2008012959A1
Application number: PCT/JP2007/052101
Authority: WO
Inventors: Yoshito Sasaki; Shinichi Sasaki; Kiyoshi Sato; Naoya Hasegawa; Eiji Umetsu
Original assignee: Alps Electric Co., Ltd.
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-01-31
Also published as: CN101517427B; JP4904352B2; JPWO2008012959A1; EP2060926B1; CN101517427A; EP2060926A4; US7463026B2; US20080024120A1; EP2060926A1

Description

明細書

磁気センサ

技術分野

[0001] 本発明は、磁気抵抗効果素子を備えた非接触式の磁気センサに係り、特に外部磁界の極性に関係なぐ双極にて安定して動作させることが可能な磁気センサに関する。

背景技術

[0002] 無接点方式とすることができる磁気センサには、ホール素子や磁気抵抗効果素子等が用いられる。ホール素子では、消費電力が高くなること、ヒステリシスがないため、わざわざヒステリシス回路を設置する必要があること、素子の小型化が難しい等の理由で、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが注目されている。

[0003] 近年、このような磁気センサは、折畳み式携帯電話等の開閉検知に用いられる。例えば、従来では、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子を用い、これらを直列に接続して、前記素子間の電位を出力し、外部磁界の磁界強度変化に基づく出力変化によつて、オン'オフの切換信号を出力する。オン信号が出力されて、折畳み式携帯電話が開いたと検知されれば、例えば表示画面下等のバックライトが光るように制御されている。

特許文献 1：特開平 8— 17311号公報

特許文献 2：特開 2003 - 60256号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、上記した開閉検知の方法では、次のような問題があった。すなわち前記磁気抵抗効果素子の抵抗変化は、外部磁界の極性に依存するために、磁気センサと対向配置される磁石の向きが制限される。すなわち、前記磁石の配置を正しい向きとは逆向きにしてしまうと、前記外部磁界の極性が反転するため、前記磁気抵抗効果素子の抵抗値は極性が反転した前記外部磁界の磁界強度変化によっても変化しなくなり、よって開閉検知を適切に行うことができな力つた。 [0005] 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、特に、外部磁界の極性に関係なぐ双極にて安定して動作させることが可能な磁気抵抗効果素子を用 V、た磁気センサを提供することを目的として!/、る。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明における磁気センサは、外部磁界の磁界強度変化に基づいて抵抗値が変化する第 1の磁気抵抗効果素子と、第 2の磁気抵抗効果素子を直列に接続し、前記第 1の磁気抵抗効果素子と前記第 2の磁気抵抗効果素子間の接続部の電位を出力する直列回路を有し、

前記外部磁界の一方向を正方向と、前記一方向とは逆方向を負方向としたときに、前記外部磁界の正方向への磁界強度変化に基づいて、前記第 1の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第 2の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保ち、

前記外部磁界の負方向への磁界強度変化に基づいて、前記第 2の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第 1の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保つことを特徴とするものである。

[0007] 本発明では、外部磁界の極性に関係なぐ双極対応の磁気センサとして形成できる。したがって外部磁界を生じさせる例えば磁石等の外部磁界発生手段の配置に従来に比べて規制が無くなり、組み立てが容易になる。

[0008] また、本発明では、前記正方向の磁界強度変化に基づく前記第 1の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向と、前記負方向の磁界強度変化に基づく前記第 2の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向とは、前記外部磁界の無磁場状態を基準として逆傾向を示すことが好ましい。

[0009] このように逆傾向を示すことで、前記接続部からの電位の変化を、外部磁界が正方向と負方向のときとで同じ傾向にできる。すなわち前記接続部力もの電位が、外部磁界が正方向で磁界強度が増加するにつれて低下する傾向であれば、外部磁界が負方向で磁界強度が増加する場合も、同様に、低下する傾向に出来る。よって、外部磁界の方向の違いによって、回路変更や制御部での制御の変更を特にしなくてもよい。 [0010] また本発明では、前記外部磁界が正方向であるときの前記第 2の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値 XIは、前記正方向への磁界強度変化に基づいて変化する前記第 1の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値 X2よりも大きぐ最大抵抗値 X3よりも小さい値であり、

前記外部磁界が負方向であるときの前記第 1の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値 X 4は、前記負方向への磁界強度変化に基づいて変化する第 2の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値 X5よりも大きぐ最大抵抗値 X6よりも小さい値であり、

(固定抵抗値 XI -最低抵抗値 X2：最大抵抗値 X3 -固定抵抗値 XI)の比率と、（最大抵抗値 X6—固定抵抗値 X4：固定抵抗値 X4—最低抵抗値 X5)の比率は同じであることが好ましい。このとき、前記固定抵抗値 XIは、最低抵抗値 X2と最大抵抗値 X3 との中間値であり、前記固定抵抗値 X4は、最低抵抗値 X5と最大抵抗値 X6との中間値であることが好ましい。

[0011] 上記のようにすることで、外部磁界が正方向に作用しているときに、前記第 1の磁気抵抗効果素子の変動抵抗値が、前記第 2の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値 XIと同じになるタイミングがあり、及び外部磁界が負方向に作用しているときに、前記第 2 の磁気抵抗効果素子の変動抵抗値が、前記第 1の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値 X4と同じになるタイミングがある。そして、このタイミング時の電位を、前記切換信号を切り替えるための閾値電位とすることが出来る。本発明では、上記のように調整することで、前記タイミングを外部磁界が正のときと負のときとで、同じタイミングにできるため、特にオフセットがなぐ双極対応の磁気センサとして閾値電位の調整が簡単で、且つ安定な動作を行うことができる。

[0012] また本発明では、前記第 1の磁気抵抗効果素子及び第 2の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、及びフリー磁性層を有する同じ膜構成であり、

横軸を外部磁界、縦軸を磁気抵抗効果素子の抵抗値とした R— H曲線上にて、前記第 1の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第 1の層間結合磁界 Hinlは、前記外部磁界の正方向にシフトし、前記第 2の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第 2の層間結合磁界 Hin2は、前記外部磁界の負方向にシフトして、ることが好ま、。

[0013] 上記のように調整することで、いわゆるヒステリシスループを、第 1の磁気抵抗効果素子では、外部磁界が正の領域に、第 2の磁気抵抗効果素子では、外部磁界が負の領域に形成できる。したがって、前記外部磁界の正方向への磁界強度変化に基づいて、前記第 1の磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化するともに、前記第 2の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保ち、前記外部磁界の負方向への磁界強度変化に基づいて、前記第 2の磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化するとともに、前記第 1 の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保つことが出来る双極対応の磁気センサを簡単且つ適切に形成することが出来る。

[0014] また本発明では、前記第 1の層間結合磁界 Hinlと、前記第 2の層間結合磁界 Hin 2 (絶対値）は、同じ大きさであることが、より好ましい。

[0015] このようにすることで、外部磁界が正のときと負のときとで、同じタイミングで磁気抵抗効果素子の抵抗値を変化させることができ、双極対応の磁気センサとして、安定した動作を得ることが出来る。

[0016] 上記のように層間結合磁界を調整することで、前記外部磁界の無磁場状態にて、前記第 1の磁気抵抗効果素子と前記第 2の磁気抵抗効果素子のどちらか一方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化は同じ方向であり、他方の固定磁性層の磁ィ匕とフリー磁性層の磁ィ匕は反平行であり、前記第 1の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化と前記第 2の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁ィ匕は同じ方向を向いている構成となる。

[0017] また本発明では、前記第 1の磁気抵抗効果素子と前記第 2の磁気抵抗効果素子は夫々、 2つづつ設けられ、夫々、一つづつの前記磁気抵抗効果素子が第 1の直列回路を構成するとともに、残りの第 1の磁気抵抗効果素子と第 2の磁気抵抗効果素子とが第 2の直接回路を構成し、

前記第 1の直列回路の前記第 1の磁気抵抗効果素子と、前記第 2の直列回路の前記第 2の磁気抵抗効果素子とが並列に接続されるとともに、前記第 1の直列回路の第 2の磁気抵抗効果素子と、前記第 2の直列回路の第 1の磁気抵抗効果素子とが並列に接続され、前記第 1の直列回路での接続部の電位と、前記第 2の直列回路での接続部の電位との差を差動電圧として出力する形態であることがより好ましい。

[0018] これにより、外部磁界の磁界強度変化に基づく電位の変動を大きくでき、感度に優れた磁気センサとなる。

発明の効果

[0019] 本発明では、外部磁界の極性に関係なぐ双極対応の磁気センサとして形成できる。したがって外部磁界を生じさせる磁石の配置に従来に比べて規制が無くなり、組み立てが容易になる。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 図 1ないし図 4は、本実施形態の非接触式磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図、図 5、図 7は、本実施形態の非接触式磁気センサの部分平面図、図 6、図 8は、磁気センサの回路構成図、図 9は、図 5に示す A— A線カゝら切断し矢印方向から見た前記非接触式磁気センサの部分断面図、図 10Aは、第 1の磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を示すグラフ (R—H曲線)、図 10Bは、第 2の磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を示すグラフ (R—H曲線）、図 10Cは、図 10Aと図 10B のヒステリシス特性を合わせたグラフ (R—H曲線）、図 11は、外部磁界と差動電位との関係を示すグラフ、図 12はプラズマトリートメント時のガス圧や電力値と、層間結合磁界 Hinとの関係を示すグラフ、である。

[0021] 図 1に示すように折畳み式携帯電話 1は、第 1部材 2と第 2部材 3とを有して構成される。前記第 1部材 2は画面表示側であり、前記第 2部材 3は操作体側である。前記第 1部材 2の前記第 2部材 3との対向面には液晶ディスプレイやレシーバ等が設けられている。前記第 2部材 3の前記第 1部材 2との対向面には、各種釦及びマイク等が設けられている。図 1は折畳み式携帯電話 1を閉じた状態であり、図 1に示すように前記第 1部材 2には磁石 5が内臓され、前記第 2部材 3には磁気センサ 4が内臓されている。図 1に示すように閉じた状態で、前記磁石 5と磁気センサ 4は互いに対向した位置に配置されている。あるいは前記磁気センサ 4は前記磁石 5との対向位置よりも、外部磁界 H 1の進入方向と平行な方向にずれた位置に配置されてもよ!、。

[0022] 図 1では、前記磁石 5から放出された外部磁界 HIが、前記磁気センサ 4に伝わり、前記磁気センサ 4では前記外部磁界 HIを検出し、これにより、折畳み式携帯電話 1 は閉じた状態にあることが検出される。

[0023] 一方、図 2のように折畳み式携帯電話 1を開くと、前記第 1部材 2が前記第 2部材 3 力離れるにつれて、徐々に前記磁気センサ 4に伝わる外部磁界 HIの大きさは小さくなつていき、やがて前記磁気センサ 4に伝わる外部磁界 HIはゼロになる。前記磁気センサ 4に伝わる外部磁界 HIの大きさがある所定の大きさ以下となった場合に、前記折畳み式携帯電話 1が開いた状態にあることが検出され、例えば、前記携帯電話 1内に内臓される制御部にて、液晶ディスプレイや操作釦の裏側にあるバックライトが光るように制御されている。

[0024] 本実施形態の磁気センサ 4は、双極対応のセンサである。すなわち図 1では、磁石 5の N極は図示左側に S極は図示右側に位置する力図 3に示すように極性を逆にした場合 (N極が図示右側、 S極が図示左側）、前記磁気センサ 4に及ぼされる外部磁界 H2の方向は、図 1の外部磁界 HIの方向と反転する。本実施形態では、かかる場合でも、図 3のように折畳み式携帯電話 1を閉じた状態力図 4のように前記携帯電話 1を開、たとき、開、たことが適切に検知されるようになって!/、る。

[0025] 図 5に示すように、前記第 2部材 3内に内臓される回路基板 6上に本実施形態の磁気センサ 4が搭載されている。前記磁気センサ 4は一つの素子台 7上に、第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11と、第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13とが夫々、 2つづつ設けられている。

[0026] 図 5に示すように磁気抵抗効果素子 10〜13はブリッジ回路を構成している。前記第 1の磁気抵抗効果素子 10と第 2の磁気抵抗効果素子 12とは直列接続されて第 1 の直列回路 14を構成する。一方、前記第 1の磁気抵抗効果素子 11と前記第 2の磁気抵抗効果素子 13とは直列接続されて第 2の直列回路 15を構成する。

[0027] 前記第 1の直列回路 14の第 1の磁気抵抗効果素子 10と、第 2の直列回路 15の第 2の磁気抵抗効果素子 13とは並列に接続され、その接続部が入力端子 16となっている。また、前記第 1の直列回路 14の第 2の磁気抵抗効果素子 12と、第 2の直列回路の第 1の磁気抵抗効果素子 11とは並列に接続され、その接続部が、アース端子 1 7となっている。 [0028] 図 5に示すように、前記第 1の直列回路 14の第 1の磁気抵抗効果素子 10と前記第 2の磁気抵抗効果素子 12間の第 1の接続部は、第 1の出力端子 18であり、前記第 2 の直列回路 15の第 1の磁気抵抗効果素子 11と前記第 2の磁気抵抗効果素子 13間の第 2の接続部は、第 2の出力端子 19である。各端子 16〜19は、前記回路基板 6 上の図示しな、各端子とワイヤボンディングやダイボンディング等で電気的に接続されている。

[0029] 図 6に示すように、前記第 1の出力端子 18及び前記第 2の出力端子 19は、差動増幅器 (オペアンプ） 20に接続され、さらに制御部 21に接続されている。

[0030] 前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11及び前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 14 は、共に、以下の膜構成を有している。

[0031] すなわち図 9に示すように、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10 (11)及び第 2の磁気抵抗効果素子 13 (12)は共に、下から下地層 30,シード層 31、反強磁性層 32、固定磁性層 33、非磁性中間層 34、フリー磁性層 35, 37 (第 2磁気抵抗効果素子 13のほうのフリー磁性層を符号 37とした）、及び保護層 36の順で積層されている。前記下地層 30は、例えば、 Ta, Hf, Nb, Zr, Ti, Mo, Wのうち 1種または 2種以上の元素などの非磁性材料で形成される。前記シード層 31は、 NiFeCrあるいは Cr等で形成される。前記反強磁性層 32は、元素 a (ただし αは、 Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, Osのうち 1種または 2種以上の元素である）と Mnとを含有する反強磁性材料、又は、元素 αと元素 α ' (ただし元素 α ' は、 Ne, Ar, Kr, Xe, Be, B, C, N, Mg, Al, Si, P, Ti , V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag, Cd, Sn, Hf, Ta, W , Re, Au, Pb、及び希土類元素のうち 1種または 2種以上の元素である）と Mnとを含有する反強磁性材料で形成される。例えば前記反強磁性層 32は、 IrMnや PtMnで形成される。前記固定磁性層 33及びフリー磁性層 35, 37は CoFe合金、 NiFe合金、 CoFeNi合金等の磁性材料で形成される。また前記非磁性中間層 34は Cu等の非磁性導電材料で形成される。トンネル型磁気抵抗効果素子とする場合には、前記非磁性中間層 34を TiOx等の絶縁障壁層で形成する。また前記保護層 36は Ta等で形成される。前記固定磁性層 33やフリー磁性層 35, 37は積層フェリ構造 (磁性層 Z 非磁性層 Z磁性層の積層構造であり、非磁性層を挟んだ 2つの磁性層の磁ィ匕方向が反平行である構造)であってもよい。また前記固定磁性層 33やフリー磁性層 35, 3 7は材質の異なる複数の磁性層の積層構造であってもよい。

[0032] 前記第 1の磁気抵抗効果素子 10及び第 2の磁気抵抗効果素子 13では、前記反強磁性層 32と前記固定磁性層 33とが接して形成されているため磁場中熱処理を施すことにより前記反強磁性層 32と前記固定磁性層 33との界面に交換結合磁界 (Hex) が生じ、前記固定磁性層 33の磁ィ匕方向は一方向に固定される。図 9では、前記固定磁性層 33の磁ィ匕方向 33aを矢印方向で示している。第 1の磁気抵抗効果素子 10 (1 1)及び第 2の磁気抵抗効果素子 13 (12)におヽて前記固定磁性層 33の磁ィ匕方向 3 3aは共に図示 X2方向である。

[0033] 一方、前記フリー層 35, 37の磁化方向は、第 1の磁気抵抗効果素子 10と第 2の磁気抵抗効果素子 13とで異なっている。図 7に示すように前記第 1の磁気抵抗効果素子 10 (11)では前記フリー磁性層 35の磁ィ匕方向 35aが図示 X2方向であり、固定磁性層 33の磁ィ匕方向 33aと同じ方向であるが、前記第 2の磁気抵抗効果素子 13 (12) では前記フリー磁性層 7の磁化 37aが図示 XI方向であり、前記固定磁性層 33の磁化方向 33aと反平行である。

[0034] 図 5に示すように、図 1,図 2で示した外部磁界 HIが図示 X2側から図示 XI方向に向けて磁気センサ 4に及ぼされているとする。この外部磁界 HIの方向を「正の方向（プラスの方向）」とする。一方、図 7では、図 3,図 4に示した外部磁界 H2が、図示 XI 側から図示 X2方向に向けて磁気センサ 4に及ぼされており、この外部磁界 H2の方向を「負の方向（マイナスの方向） Jとする。

[0035] 図 5のように外部磁界 (正方向の磁界) HIが、磁気センサ 4に及ぼされると、前記外部磁界 HIの方向と反対方向に磁ィ匕されているフリー磁性層 35の磁化 35aは変動して前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の抵抗値は変化する。図 10Aは第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11のヒステリシス特性を示す R—H曲線である。なおグラフでは縦軸が抵抗値 Rとなっている力抵抗変化率（％)であってもよい。図 10Aに示すように、外部磁界 HIが無磁場状態 (ゼロ)から正方向へ徐々に増加していくと、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の抵抗値 Rは、曲線 HR1上を迪つて徐々に大きくなつていく。この抵抗値 Rが変化する部分で最低抵抗値を X2とする。一方、抵抗値 Rが変化する部分で最大抵抗値を X3とする。この最大抵抗値 X3の位置力徐々に外部磁界 HIを小さくしていくと、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の抵抗値 Rは、曲線 HR2上を迪つて徐々に小さくなり、やがて最低抵抗値 X2に達する。このように、第 1 の磁気抵抗効果素子 10, 11には正方向の外部磁界 H 1の磁界強度変化に対して、曲線 HR1と曲線 HR2で囲まれたヒステリシスループ (HR— A)が形成される。前記最大抵抗値 X3と最低抵抗値 X2の中間値であって、前記ヒステリシスループ HR— Aの広がり幅の中心値がヒステリシスループ HR— Aの「中点」である。そして前記ヒステリシスループ HR— Aの中点力も外部磁界 H = 0 (Oe)のラインまでの磁界の強さで第 1 の層間結合磁界 Hinlの大きさが決定される。なお図 10Bにおける第 2の層間結合磁界 Hin2も上記と同様の方法で求められる。また、前記ヒステリシスループ HR— A の中点を通る広がり幅は、保磁力の 2倍と同じである。前記保磁力はあまり小さいと、チャタリングが発生しやすくなる等の問題があるから、前記保磁力はある程度、大きいことが望ましい。前記保磁力は、 2. 50e程度に調整される。

[0036] 図 10Aに示すように第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11では、前記第 1の層間結合磁界 Hinlが正の磁界方向へシフトしている。正方向への外部磁界 HIをもっと強くしていくと外部磁界 HIの磁界強度が Bの位置までは、最大抵抗値 X3を保つが、それよりも外部磁界 HIを大きくすると、やがて、固定磁性層 33の磁化 33aまでも、前記外部磁界 HIの方向に向いてしまい、フリー磁性層 35の磁化 35aと共に同じ方向に向き始めるので、第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の抵抗値 Rは徐々に小さくなつていく力実際の使用において、外部磁界 HIが磁界強度 Bよりも大きくなる磁石 5は用いない。

[0037] 一方、図 7に示すように負方向に外部磁界 H2が及ぼされると、前記外部磁界 H2の方向と、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11のフリー磁性層 35の無磁場状態 (外部磁界ゼロ）での磁化 35aの方向と一致しているので、前記フリー磁性層 35は負方向の前記外部磁界 H2の磁界強度変化によっても変動することななぐ前記フリー磁性層 35の磁化 35aと前記固定磁性層 33の磁化 33aは平行状態を保つ。その結果、図 10Aに示すように、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の抵抗値1^は、負方向の外部磁界 H2にお、て、一定の抵抗値（固定抵抗値) X4を保って、る。 [0038] 次に前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13のヒステリシス特性について説明する。図 5のように外部磁界 (正方向の磁界) HIが、磁気センサ 4に及ぼされると、前記外部磁界 HIの方向と同方向に磁ィ匕されているフリー磁性層 37の磁化 37aは変動しない。よって、図 10Bに示すように、外部磁界 Hがゼロの位置から正方向に外部磁界 H 1を大きくしても前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13は、一定の抵抗値（固定抵抗値) XIを保っている。ただし、前記外部磁界 HIの磁界強度が Cの位置以上に強くなりすぎると、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の固定磁性層 33の磁化 33aが前記外部磁界 HIの方向に反転するので、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の抵抗値 Rは低下し始めるが、図 10Aで説明したと同様、実際の使用において、外部磁界 HIが磁界強度 Cよりも大きくなる磁石 5は使用しない。

[0039] 図 7に示すように負方向に外部磁界 H2が及ぼされると、前記外部磁界 H2の方向と、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13のフリー磁性層 37の無磁場状態 (外部磁界ゼロ）での磁化 37aの方向とは反平行であるため、前記フリー磁性層 37の磁化 37 aは、負方向の前記外部磁界 H2の影響を受けて、変動する。外部磁界 Hが無磁場状態では、図 9に示すように、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の固定磁性層 3 3の磁化 33aと前記フリー磁性層 37の磁化 37aは反平行であるため、抵抗値 Rとしては高い抵抗値を示すが、負方向の前記外部磁界 H2 (絶対値)を徐々に大きくして前記フリー磁性層 37の磁化 37aが反転し始めると、前記フリー磁性層 37の磁化 37aが前記固定磁性層 33の磁化 33a方向に近づくので、徐々に第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の抵抗値 Rは曲線 HR3上を迪つて低下していく。この抵抗値 Rが変化する部分で最低抵抗値を X5とする。一方、抵抗値 Rが変化する部分で最大抵抗値を X6とする。この最低抵抗値 X5の位置力徐々に負方向への外部磁界 H2 (絶対値)を小さくしていくと (すなわち外部磁界 H2をゼロに近付けると)、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の抵抗値 Rは、曲線 HR4上を迪つて徐々に大きくなり、やがて最大抵抗値 X6に達し、前記曲線 HR3と HR4で囲まれたヒステリシスループ HR— Bを形成する。

[0040] 図 10Bに示すように前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の第 2の層間結合磁界 Hin2は、負の磁界方向へシフトしている。 [0041] このように本実施形態では、 R— H曲線上にて、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の第 1の層間結合磁界 Hinlは、外部磁界の正方向にシフトし、一方、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の第 2の層間結合磁界 Hin2は、外部磁界の負方向にシフトしており、このようにシフト方向を異ならしめることで、双極対応の磁気センサ 4と出来るのである。

[0042] その原理を図 10Cで説明する。図 10Cは、図 10Aに示す第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11のヒステリシス特性と、図 10Bに示す第 2の磁気抵抗効果素子 12、 13のヒステリシス特性とを同一の R—H曲線上に載せたものである。

[0043] 今、図 10Cに示すように外部磁界の磁界強度が「使用範囲」内において変化する場合を考える。

[0044] まず、図 10Cに示すように、外部磁界 Hが無磁場状態 (ゼロの位置)から徐々に、正方向に前記外部磁界 HIを大きくしていくと、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11 の抵抗値 Rは、ヒステリシスループ (HR—A)の位置で抵抗変化する。一方、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11が抵抗変化して、る正方向への外部磁界 H 1の強度変化に対して、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12、 13は、一定の抵抗値（固定抵抗値) XIを保っている。すなわち、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13は、正方向の外部磁界 HIに対して固定抵抗素子として機能して、るのである。よって図 6の回路図に示すように、第 1の磁気抵抗効果素子 10、 11は正方向への外部磁界 HIの強度変化に対して抵抗変化する素子として機能し、一方、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13は、固定抵抗として一定の抵抗値 XIを保っているのである。したがって、正方向への外部磁界 HIの磁界強度変化があると、第 1の直列回路 14の第 1の出力端子 18からの電圧値、及び第 2の直列回路 15の第 2の出力端子 19からの電圧値は、夫々変化する。

[0045] 一方、図 10Cに示すように、外部磁界 Hが無磁場状態 (ゼロの位置)から徐々に負方向に外部磁界 H2 (絶対値)を大きくしていくと、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の抵抗値 Rは、ヒステリシスループ (HR—B)の位置で抵抗変化する。一方、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13が抵抗変化している負方向への外部磁界 H2の強度変化に対して、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10、 11は、一定の抵抗値（固定抵抗値) X4を保っている。すなわち、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11は、負方向の外部磁界 H2に対して固定抵抗素子として機能しているのである。よって図 8の回路図に示すように、第 2の磁気抵抗効果素子 12、 13は負方向への外部磁界 H2の強度変化に対して抵抗変化する素子として機能し、一方、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11は、固定抵抗として一定の抵抗値 X4を保っているのである。したがって、負方向への外部磁界 H2の磁界強度変化があると、第 1の直列回路 14の第 1の出力端子 18からの電圧値、及び第 2の直列回路 15の第 2の出力端子 19からの電圧値は、夫々変化する。

[0046] 以上のように、本実施形態では、正方向、負方向の双方向の外部磁界に対して、磁気センサ 4から出力を得ることができるので、双極対応の磁気センサ 4にできる。したがって、前記外部磁界 HI, H2を生じさせる磁石 5の向きを図 1,図 2のように配置しても、それとは反対向きの図 3,図 4のように配置しても、どちらでも対応でき、従来に比べて、前記磁石 5の配置の仕方に制約を受けないので、前記磁気センサ 4及び磁石 5の装置内への組み込みが楽になる。

[0047] 本実施形態では、図 10Aで説明したように、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11 は、正方向に、第 1の層間結合磁界 Hinlがシフトし、図 10Bで説明したように、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13は、負方向に、第 2の層間結合磁界 Hin2がシフトしている。このとき、本形態では、図 9で説明したように第 1の磁気抵抗効果素子 10、 11では、固定磁性層 33及びフリー磁性層 35の磁化 33a, 35aは互いに平行であり、且つ XIから X2方向、すなわち負方向の外部磁界 H2と同方向に向いている。一方、第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13では、固定磁性層 33及びフリー磁性層 37の磁化 3 3a, 37aは互いに反平行であり、且つ、前記固定磁性層 33の磁化 33aは、第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の固定磁性層 33の磁化 33aと同一方向を向き、前記フリー磁性層 37の磁化 37aは、 X2から XI方向、すなわち正方向の外部磁界 HIと同方向を向いている。

[0048] 図 10A, Bで説明した互いに逆符号の層間結合磁界 Hinl, Hin2を得て、例えば図 9に示す磁ィ匕状態を得るには、例えば、前記非磁性中間層 34の表面に対するプラズマトリートメント (PT)の際の、ガス流量 (ガス圧)や電力値を適切に調整すればよい。

[0049] 図 12に示すように、ガス流量 (ガス圧）の大きさ、及び電力値の大きさに応じて、層間結合磁界 Hinが変化することがわ力つている。図 12に示す電力の大きさは Wl > W2>W3であり、 100W〜300W程度の範囲内である。図 12〖こ示すよう〖こ、前記ガス流量 (ガス圧)や電力値を大きくするほど層間結合磁界 Hinを正値力負値へ変化させることができる。よって、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11に対するプラズマトリートメントのガス流量や電力値と、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13に対するプラズマトリートメントのガス流量や電力値を適切に調整することで、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の第 1の層間結合磁界 Hinlを、正方向にシフトさせ、一方、第 2 の磁気抵抗効果素子 12, 13の第 2の層間結合磁界 Hin2を、負方向にシフトさせることができる。

[0050] また、前記層間結合磁界 Hinの大きさは前記非磁性中間層 34の膜厚でも変化する。

また、前記層間結合磁界 Hinの大きさは、下から、反強磁性層 Z固定磁性層 Z非磁性中間層 Zフリー磁性層の順に積層されている場合に、前記反強磁性層の膜厚を変えることでも調整できる。

[0051] 第 1の磁気抵抗効果素子 10、 11では第 1の前記層間結合磁界 Hinlが正値であり、カゝかる場合には前記固定磁性層 33と前記フリー磁性層 35間には互いの磁ィ匕を平行にしょうとする相互作用が働く。また、第 2の磁気抵抗効果素子 12、 13では第 2の前記層間結合磁界 Hin2が負値であり、力かる場合には前記固定磁性層 33と前記フリー磁性層 37間には互いの磁ィ匕を反平行にしょうとする相互作用が働く。そして、各磁気抵抗効果素子 10〜13の反強磁性層 32と固定磁性層 33との間に同一方向の交換結合磁界 (Hex)を磁場中熱処理にて生じさせることで、各磁気抵抗効果素子 1 0〜13の固定磁性層 33の磁化 33aを同一方向に固定でき、また固定磁性層 33とフリー磁性層 35, 37との間には上記した相互作用が働いて、図 9の磁化状態となる。

[0052] 本実施形態では、第 1の磁気抵抗効果素子 10、 11の正方向への外部磁界 HIの磁界強度変化に基づく抵抗値の増減傾向と、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12、 13 の負方向への外部磁界 H2の磁界強度変化に基づく抵抗値の増減傾向は、前記外部磁界 Hの無磁場状態を基準として互いに逆傾向を示す。すなわち、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10、 11は、例えば、前記無磁場状態から正方向への外部磁界 HI が大きくなるにつれて、徐々に、抵抗値 Rが上昇する傾向を示し、一方、第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13は、前記無磁場状態から負方向への外部磁界 H2 (絶対値)が大きくなるにつれて、徐々に、前記抵抗値 Rが低下する傾向を示す。

[0053] このため、正方向への外部磁界 HIが徐々に大きくなつたとき、図 6に示す第 1の出力端子 18の電位は徐々に低下し、一方、図 6に示す第 2の出力端子 19の電位は徐々に上昇する。同様に、負方向への外部磁界 H2 (絶対値)が徐々に大きくなつたとき、図 8に示す第 1の出力端子 18の電位は徐々に低下し、一方、図 8に示す第 2の出力端子 19の電位は徐々に上昇する。このように、電位の変化を、外部磁界が正方向と負方向とで同じ傾向にできる。よって図 6,図 8に示すような一般的なブリッジ回路を組むだけで、外部磁界が正方向であろうが負方向であろうが、制御部 21にて同じ制御を行うことが可能であり、特に外部磁界の極性に応じて回路変更や制御方法の変更等を行う必要がない。

[0054] 本実施形態では、図 5に示すように、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の素子長さ寸法は L1であり、一方、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の素子長さ寸法は L2である。前記素子長さ寸法 L1のほうが、前記素子長さ寸法 L2よりも短くなつている。よって、図 10Cに示すように、外部磁界 Hが無磁場状態 (ゼロ）のときの抵抗値 Rは第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11のほうが、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 1 3よりも小さくなつている。素子抵抗は、ほかに断面積や材質、膜構成を変更することでも変えることができるが、簡単な製造工程で、しカゝも温度係数 (TCR)のばらつきを抑制するには、断面積や材質、膜構成は同じにしておいたほうが好適である。よって図 9に示す各層の膜厚や材質を、第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11と第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13とで同じにしておく。ただし層間結合磁界 Hinを変えるために、前記非磁性中間層 34の膜厚を変更することを除外しない。また、第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11と第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13とで膜構成を同じにしておく。例えば、第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の固定磁性層 33を人工フェリ構造にすれば、第 2 の磁気抵抗効果素子 12, 13の固定磁性層 33も人工フェリ構造とする。 [0055] また本実施形態では、製造方法も簡単である。すなわち非磁性中間層 34に対するプラズマトリートメントの条件を変えればよいので、少なくとも第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11及び前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13を前記非磁性中間層 34まで同じ工程で製造できる。さらに、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の固定磁性層 33 と、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の固定磁性層 33を同じ磁ィ匕方向 33aに固定するので、磁場中熱処理の際の磁場方向を同じにでき、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11及び前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13に対して同時に磁場中熱処理を行える。

[0056] また、図 10Cに示すように、正方向の前記外部磁界 HIが作用しているときの前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の固定抵抗値 XIは、前記正方向への磁界強度変化に基づいて変化する前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の最低抵抗値 X2よりも大きぐ最大抵抗値 X3よりも小さい値となっている。また、負方向の前記外部磁界 H2 が作用しているときの前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の固定抵抗値 X4は、前記負方向への磁界強度変化に基づいて変化する第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13 の最低抵抗値 X5よりも大きぐ最大抵抗値 X6よりも小さい値である。そして図 10Cに示すように、（固定抵抗値 XI -最低抵抗値 X2：最大抵抗値 X3 -固定抵抗値 XI)の比率と、（最大抵抗値 X6 -固定抵抗値 X4：固定抵抗値 X4 -最低抵抗値 X5)の比率は同じとなっている。

[0057] さらに、本実施形態では、前記第 1の層間結合磁界 Hinlの大きさと、前記第 2の層間結合磁界 Hin2の大きさ (絶対値)とが同じ大きさになって、る。

[0058] 本実施形態では、図 6,図 8に示すように出力端子 18, 19は差動増幅器 20に接続されており、前記差動増幅器 20からの差動電位と、外部磁界 Hとの関係は図 11に示す曲線 D, Fのようになっている。

[0059] 図 11に示すように、外部磁界 Hが無磁場状態 (ゼロ）では、前記差動電位は T1であり、この T1は例えば正値（当然、差動増幅器 20の制御により負値でもよいが、ここでは正値として説明する）である。正方向への外部磁界 HIが徐々に大きくなると、図 1 OCで説明したように第 1の磁気抵抗効果素子 10,11の抵抗値 Rは上昇するが、第 2の磁気抵抗効果素子 12,13は固定抵抗として機能し、図 11に示す曲線 Dのように前記差動電位は徐々に低下し始める。本実施形態では、第 2の磁気抵抗効果素子 1 2、 13の固定抵抗値 XIが、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11の最低抵抗値 X2と、最大抵抗値 X3との間を通っているので、外部磁界 HIが HI— A (図 11参照）まで大きくなると、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10,11の変動する抵抗値 Rと、前記第 2 の磁気抵抗効果素子 12, 13の固定抵抗値 XIは一致し、前記差動電位はゼロになる

[0060] また、負方向に外部磁界 H2 (絶対値)が徐々に大きくなると、図 10Cで説明したように第 2の磁気抵抗効果素子 12,13の抵抗値 Rは低下するが、第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11は固定抵抗として機能し、差動電位は図 11に示す曲線 Fのように徐々に低下し始める。本実施形態では、第 1の磁気抵抗効果素子 10、 11の固定抵抗値 X4が、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の最低抵抗値 X5と、最大抵抗値 X6との間を通っているので、外部磁界 H2が H2— B (図 11参照）まで大きくなると、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12,13の抵抗値 Rと、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10,11の固定抵抗値 X4は一致し、前記差動電位はゼロになる。

[0061] このように本実施形態では、正方向の外部磁界 HIが作用している際に、前記第 1 の磁気抵抗効果素子 10,11の変動抵抗値 Rと、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12,1 3の固定抵抗値 XIとが一致して差動電位がゼロになるタイミングがあり、同様に、負方向の外部磁界 H2が作用している際に、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13の変動抵抗値 Rと、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10,11の固定抵抗値 X4とが一致して差動電位がゼロになるタイミングがあり、このタイミングでの電位を閾値電位とする。制御部 21には、前記閾値電位と、使用時に刻々と変化する差動電位とを比較する比較部が設けられ、前記差動電位が、閾値電位と同じになったとき、すなわち差動電位がゼロとなったときに、前記制御部 21にてオン'オフ信号の切り替えを行うことができる。

[0062] 本実施形態では、上記したように（固定抵抗値 XI—最低抵抗値 X2：最大抵抗値 X 3 -固定抵抗値 XI)の比率と、（最大抵抗値 X6 -固定抵抗値 X4：固定抵抗値 X4 - 最低抵抗値 X5)の比率は同じとなっている。さらに、第 1の層間結合磁界 Hinlと、第 2の層間結合磁界 Hin2 (絶対値)の大きさは同じであるため、図 11に示すように、差動電位がゼロとなるタイミングでの正方向の外部磁界 H 1の大きさ H 1— Aと、負方向の外部磁界 H2の大きさ H2— Bとを同じ大きさにできる。なおゼロ以外の差動電位を閾値電位とすると、図 11に示すように、その閾値電位となる外部磁界の大きさが正方向と負方向とで違ってしまうので、差動電位ゼロを閾値電位とすることが好ましい。

[0063] また、例えば、上記比率や第 1の層間結合磁界 Hinlと、第 2の層間結合磁界 Hin2

(絶対値)の大きさが異なっている場合は、前記差動電位がゼロとなるときの、正方向への外部磁界 HIと負方向の外部磁界 H2の大きさとは同じにならない。よって、正方向と負方向とで同じ外部磁界の大きさで切り替え信号を出力するようにするにはオフセット量を考慮して、前記正方向と負方向の外部磁界 H1,H2とで別々の閾値電位に調整することが必要である。

[0064] また前記外部磁界 HIが正方向であるときの前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13 の固定抵抗値 XIが、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11のヒステリシスループ HR Aと交わらない場合、及び、前記外部磁界 H2が負方向であるときの前記第 1の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値 X4が、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13のヒステリシスループ HR—Bと交わらない場合、図 11の一点鎖線で示す曲線 G, Hでは、本形態のように、差動電位ゼロのラインを閾値電位にできないので、前記差動電位ゼロ力ものオフセット量を考慮して閾値電位を調整することが必要となる。

[0065] 一方、本実施形態では、上記のように、差動電位がゼロを閾値電位とすることで、その閾値電位となるときの正方向の外部磁界の大きさ H 1— Aと負方向の外部磁界の大きさ H2— Bとを同じ大きさにできるので、閾値電位の調整が簡単で、し力も安定した動作を行わせることができる。すなわち、本実施形態では、図 1、図 2に示すように正方向の外部磁界 HIが磁気センサ 4に作用するとき、図 1から図 2に示す携帯電話を開、てオン信号を出力するタイミング (あるいは、携帯電話を閉じてオフ信号を出力するタイミング）と、図 3、図 4に示すように負方向の外部磁界 H2が磁気センサ 4に作用するとき、図 3から図 4に示す携帯電話を開いてオン信号を出力するタイミング（あるいは、携帯電話を閉じてオフ信号を出力するタイミング)とを同じタイミングにすることができるのである。このように、本形態では、外部磁界 Hの極性が異なっても安定した動作を行わせることが可能な磁気センサ 4を簡単な回路構成で実現できる。 [0066] また本形態では、前記固定抵抗値 XIは、最低抵抗値 X2と最大抵抗値 X3との中間値であり、前記固定抵抗値 X4は、最低抵抗値 X5と最大抵抗値 X6との中間値であることが、より好ましい。これにより、オン'オフ信号を切り替える際の、外部磁界の大きさが正方向と負方向とで同じになるように、より高精度に調整でき、安定した動作を得ることが出来る双極対応の磁気センサ 4を製造できて好ましい。

[0067] 図 13は、図 5,図 6とは異なる形態の磁気センサの平面図、図 14は図 13の回路図である。

[0068] 図 13では、第 1の磁気抵抗効果素子 40と第 2の磁気抵抗効果素子 41とが一つづつ設けられ、前記第 1の磁気抵抗効果素子 40と前記第 2の磁気抵抗効果素子 41とが直列に接続される。前記第 1の磁気抵抗効果素子 40の一端部には入力端子 42が接続され、前記第 2の磁気抵抗効果素子 41の一端部にはアース端子 43が接続され、前記第 1の磁気抵抗効果素子 40と前記第 2の磁気抵抗効果素子 41との接続部に出力端子 44が接続されて、る。

[0069] 前記第 1の磁気抵抗効果素子 40は、図 10Aに示すヒステリシス特性を有し、前記第 2の磁気抵抗効果素子 41は、図 10Bに示すヒステリシス特性を有する。よって正方向への外部磁界 H 1の磁界強度変化に対して、前記第 1の磁気抵抗効果素子 40は抵抗変化するが、前記第 2の磁気抵抗効果素子 41は一定の抵抗値を保ち、負方向への外部磁界 H2の磁界強度変化に対して、前記第 2の磁気抵抗効果素子 41は抵抗変化するが、前記第 1の磁気抵抗効果素子 40は一定の抵抗値を保ち、双極対応の磁気センサとなる。したがって外部磁界を生じさせる磁石 5の配置に従来に比べて規制が無くなり、組み立てが容易になる。

[0070] 前記第 1の磁気抵抗効果素子 40及び前記第 2の磁気抵抗効果素子 41の好ましい膜構成や、ヒステリシス特性等については、上記で説明したブリッジ回路の場合と同様であるので、そちらを参照されたい。

[0071] 具体的な数値の一例を示す。

前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11, 40の長さ寸法 L1は 1700 m程度、第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13, 41の長さ寸法 L2は 1700 m程度、前記第 1の磁気抵抗効果素子 10, 11, 40の前記非磁性中間層 34の膜厚は、 19〜23 /ζ πι程度、前記第 2の磁気抵抗効果素子 12, 13, 41の前記非磁性中間層 34の膜厚は、 19〜23 m程度である。

[0072] 前記プラズマトリートメントの条件は、例えば、電力値が 130W、 Arガス圧力 45m

Torr (約 6Pa)、処理時間が 60秒程度である。

[0073] 層間結合磁界 Hinの調整は、一方の磁気抵抗効果素子に対し上記したプラズマトリートメントを行って、負にシフトする層間結合磁界を得たとき、他方の磁気抵抗効果素子に対しては、反強磁性層の膜厚を 50〜200A程度の範囲内で調整して、正にシフトする層間結合磁界が得られるようにする。反強磁性層の膜厚調整によって、表面状態が変化し、それによつて層間結合磁界が変化する。

[0074] また、前記第 1の層間結合磁界 Hinlは、 7. 5〜17. 50e程度、前記第 2の層間結合磁界 Hin2は、 17. 5〜一 7. 50e程度、使用範囲での外部磁界 Hの大きさは、

- 100〜100Oe程度である。

[0075] また、上記のように、本実施形態の磁気センサ 4は、折畳み式携帯電話 1の開閉検知に用いられているが、ゲーム機等の携帯式電子機器の開閉検知等に使用されてもよい。本形態は、上記開閉検知以外にも、双極対応の磁気センサ 4が必要な用途で使用できる。

[0076] また磁気抵抗効果素子にノィァス磁界を与える力否かは任意である。前記磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層にバイアス磁界を供給しなくてもよいが、前記バィァス磁界を供給する場合には、図 9に示す磁ィ匕状態となるように制御することが必要である。

[0077] また前記磁気抵抗効果素子は直線形状以外にミアンダ形状等、特に形状を限定するものではない。

[0078] なお「磁気センサ」とは、センサ部としての磁気センサ 4と磁石 (外部磁界発生手段） 5とを一組としたもの、あるいは前記センサ部としての磁気センサ 4のみを構成したもののどちらであってもよい。

図面の簡単な説明

[0079] [図 1]正方向に外部磁界 HIが作用した際の、第 1実施形態の磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図（閉じた状態)、 [図 2]正方向に外部磁界 HIが作用した際の、第 1実施形態の磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図（開、た状態)、

[図 3]負方向に外部磁界 H2が作用した際の、第 1実施形態の磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図（閉じた状態)、

[図 4]負方向に外部磁界 H2が作用した際の、第 1実施形態の磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図（開、た状態)、

[図 5]正方向に外部磁界 HIが作用した際の、本実施形態における磁気センサの部分平面図、

[図 6]図 5の磁気センサの回路図、

[図 7]負方向に外部磁界 H2が作用した際の、本実施形態における磁気センサの部分平面図、

[図 8]図 7の磁気センサの回路図、

[図 9]図 5に示す A— A線力切断し矢印方向から見た前記磁気センサの部分断面図、

[図 10]Aは、第 1の磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を示す R—H曲線、 Bは、第 2の磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を示す R—H曲線、 Cは、図 10A及び図 1 OBをあわせた R—H曲線、

[図 11]外部磁界 Hと差動電位との関係を示すグラフ、

[図 12]ガス流量 (ガス圧)及び電力値と層間結合磁界 Hinとの関係を示すグラフ、 [図 13]第 2実施形態の磁気センサの部分断面図、

[図 14]図 13に示す磁気センサの回路図、

符号の説明

1 折畳み式携帯電話

2 第 1部材

3 第 2部材

4 磁気センサ

5 磁石

6 回路基板 7 素子台

10、 11、 40 第 1の磁気抵抗効果素子 12、 13、 41 第 2の磁気抵抗効果素子 14 第 1の直列回路

15 第 2の直列回路

16、 42 入力端子

17、 43 アース端子

18 第 1の出力端子

19 第 2の出力端子

20 差動増幅器

21 制御部

32 反強磁性層

33 固定磁性層

34 非磁性中間層

35、 37 フリー磁性層

44 出力端子

H 外部磁界

HI 正方向の外部磁界

H2 負方向の外部磁界

Hinl、Hin2 層間結合磁界

HR— A、HR— B ヒステリシスループ

Claims

請求の範囲

[1] 外部磁界の磁界強度変化に基づいて抵抗値が変化する第 1の磁気抵抗効果素子と、第 2の磁気抵抗効果素子を直列に接続し、前記第 1の磁気抵抗効果素子と前記第 2の磁気抵抗効果素子間の接続部の電位を出力する直列回路を有し、

前記外部磁界の負方向への磁界強度変化に基づいて、前記第 2の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第 1の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保つことを特徴とする磁気センサ。

[2] 前記正方向の磁界強度変化に基づく前記第 1の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向と、前記負方向の磁界強度変化に基づく前記第 2の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向とは、前記外部磁界の無磁場状態を基準として逆傾向を示す請求項 1記載の磁気センサ。

[3] 前記外部磁界が正方向であるときの前記第 2の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値 X 1は、前記正方向への磁界強度変化に基づいて変化する前記第 1の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値 X2よりも大きぐ最大抵抗値 X3よりも小さい値であり、

(固定抵抗値 XI -最低抵抗値 X2：最大抵抗値 X3 -固定抵抗値 XI)の比率と、（最大抵抗値 X6—固定抵抗値 X4：固定抵抗値 X4—最低抵抗値 X5)の比率は同じである請求項 2記載の磁気センサ。

[4] 前記固定抵抗値 XIは、最低抵抗値 X2と最大抵抗値 X3との中間値であり、前記固定抵抗値 X4は、最低抵抗値 X5と最大抵抗値 X6との中間値である請求項 3記載の磁気センサ。

[5] 前記第 1の磁気抵抗効果素子及び第 2の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、及びフリー磁性層を有する同じ膜構成であり、横軸を外部磁界、縦軸を磁気抵抗効果素子の抵抗値とした R— H曲線上にて、前記第 1の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第 1の層間結合磁界 Hinlは、前記外部磁界の正方向にシフトし、前記第 2の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第 2の層間結合磁界 Hin2は、前記外部磁界の負方向にシフトして、る請求項 1な、し 4の、ずれかに記載の磁気センサ。

[6] 前記第 1の層間結合磁界 Hinlと、前記第 2の層間結合磁界 Hin2 (絶対値）は、同じ大きさである請求項 5記載の磁気センサ。

[7] 前記外部磁界の無磁場状態にて、前記第 1の磁気抵抗効果素子と前記第 2の磁気抵抗効果素子のどちらか一方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁ィ匕は同じ方向であり、他方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁ィ匕は反平行であり、前記第 1の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化と前記第 2の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁ィ匕は同じ方向を向いている請求項 5または 6に記載の磁気センサ。

[8] 前記第 1の磁気抵抗効果素子と前記第 2の磁気抵抗効果素子は夫々、 2つづつ設けられ、夫々、一つづつの前記磁気抵抗効果素子が第 1の直列回路を構成するとともに、残りの第 1の磁気抵抗効果素子と第 2の磁気抵抗効果素子とが第 2の直接回路を構成し、

前記第 1の直列回路の前記第 1の磁気抵抗効果素子と、前記第 2の直列回路の前記第 2の磁気抵抗効果素子とが並列に接続されるとともに、前記第 1の直列回路の第 2の磁気抵抗効果素子と、前記第 2の直列回路の第 1の磁気抵抗効果素子とが並列に接続され、

前記第 1の直列回路での接続部の電位と、前記第 2の直列回路での接続部の電位との差を差動電圧として出力する請求項 1な、し 7の、ずれかに記載の磁気センサ。