WO2016013347A1 - 磁気センサ - Google Patents
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Abstract
複数の磁気抵抗素子は、第1磁気抵抗素子(120a,120b)および第2磁気抵抗素子(130a,130b)を含む。第1磁気抵抗素子(120a,120b)の抵抗変化率は、第2磁気抵抗素子(130a,130b)の抵抗変化率より大きい。第2磁気抵抗素子(130a,130b)は、平面視にて、仮想円または仮想多角形に沿って配置され、かつ、複数の曲部を有して折り返した、単位パターンを複数含む。複数の単位パターンは、上記仮想円または上記仮想多角形の中心の周りを囲む方向に繋がっている。
Description
本発明は、磁気センサに関し、特に、磁気抵抗素子を含む磁気センサに関する。
磁界検出の等方性の向上を図った磁気センサを開示した先行文献として、特開平11-274598号公報(特許文献1)、特開平9-102638号公報(特許文献2)、および、国際公開第2013/171977号(特許文献3)がある。
特許文献1に記載された磁気センサにおいては、磁気抵抗素子のパターンが螺旋状である。螺旋状のパターンの両端部は、それぞれ反対側に位置する最外部に形成されている。磁気抵抗素子のパターンは、実質的に湾曲部のみから形成されている。
特許文献2に記載された磁気センサにおいては、磁気抵抗素子は、渦巻状に複数巻に巻回されて円形状をなすとともに、外部磁界に対して等方位的に成膜形成されている。
特許文献3に記載された磁気センサにおいては、ブリッジ回路の複数の磁気抵抗素子はそれぞれ、全体として磁界検出方向とは実質的に直交する方向に沿った複数本の部分が所定間隔で平行に並んで、順次折り返すように連結されると共に、上記複数本の部分はそれぞれ、磁界検出方向に沿った複数本の部分が所定間隔で平行に並んで、順次折り返すように連結されて、電気的に接続されたつづら折り状に形成されている。
特許文献1,2には、複数の磁気抵抗素子を用いて磁気センサを構成することについて記載乃至示唆されていない。特許文献3に記載された磁気センサにおいては、磁界検出の等方性についてさらに向上できる余地がある。
本発明に基づく磁気センサは、互いに電気的に接続されてブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子を備える磁気センサである。複数の磁気抵抗素子は、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子を含む。第1磁気抵抗素子の抵抗変化率は、第2磁気抵抗素子の抵抗変化率より大きい。第2磁気抵抗素子は、平面視にて、仮想円または仮想多角形に沿って配置され、かつ、複数の曲部を有して折り返した、単位パターンを複数含む。複数の単位パターンは、上記仮想円または上記仮想多角形の中心の周りを囲む方向に繋がっている。
本発明の一形態においては、単位パターンは、10μm以上の長さの直線状延在部を含まない。
本発明の一形態においては、単位パターンは、複数の曲部の各々において屈曲している。
本発明の一形態においては、単位パターンは、複数の曲部の各々において湾曲している。
本発明の一形態においては、複数の単位パターンの各々は、平面視にて、仮想円の複数の同心円上にそれぞれ位置する複数の円弧部と、仮想円の中心から放射状に延びて仮想円の径方向において互いに隣接する2つの円弧部同士を接続する複数の直線状延在部とから構成されている。
本発明の一形態においては、複数の単位パターンが、上記仮想円の中心の周りを重ねて囲むように繋がっている。
本発明によれば、磁界検出の等方性を向上できる。
以下、本発明の各実施形態に係る磁気センサについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る磁気センサのブリッジ回路を構成する4つの磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。図2は、本発明の実施形態1に係る磁気センサの等価回路図である。
図1は、本発明の実施形態1に係る磁気センサのブリッジ回路を構成する4つの磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。図2は、本発明の実施形態1に係る磁気センサの等価回路図である。
図1,2に示すように、本発明の実施形態1に係る磁気センサ100は、互いに電気的に接続されてホイートストンブリッジ型のブリッジ回路を構成する4つの磁気抵抗素子を備える。4つの磁気抵抗素子は、2つの第1磁気抵抗素子120a,120b、および、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bを含む。
2つの第1磁気抵抗素子120a,120bの各々の抵抗変化率は、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々の抵抗変化率より大きい。2つの第1磁気抵抗素子120a,120bの各々は、外部磁界が印加されることによって電気抵抗値が変化するいわゆる感磁抵抗である。2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々は、外部磁界が印加されてもほとんど電気抵抗値が変化しない固定抵抗である。
4つの磁気抵抗素子は、基板110上に設けられた配線によって互いに電気的に接続されている。具体的には、第1磁気抵抗素子120aと第2磁気抵抗素子130aとが配線146によって直列に接続されている。第1磁気抵抗素子120bと第2磁気抵抗素子130bとが配線150によって直列に接続されている。
磁気センサ100は、基板110上にそれぞれ設けられた、中点140、中点141、電源端子(Vcc)142、接地端子(Gnd)143および出力端子(Out)144をさらに備える。
第1磁気抵抗素子120aおよび第2磁気抵抗素子130bの各々は、中点140に接続されている。具体的には、第1磁気抵抗素子120aと中点140とが配線145によって接続され、第2磁気抵抗素子130bと中点140とが配線152によって接続されている。
第1磁気抵抗素子120bおよび第2磁気抵抗素子130aの各々は、中点141に接続されている。具体的には、第1磁気抵抗素子120bと中点141とが配線149によって接続され、第2磁気抵抗素子130aと中点141とが配線148によって接続されている。
配線146は、電流が入力される電源端子(Vcc)142に接続されている。配線150は、接地端子(Gnd)143に接続されている。
図2に示すように、磁気センサ100は、差動増幅器160、温度補償回路161、ラッチおよびスイッチ回路162、並びに、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)ドライバ163をさらに備える。
差動増幅器160は、入力端が中点140および中点141の各々に接続され、出力端が温度補償回路161に接続されている。また、差動増幅器160は、電源端子(Vcc)142および接地端子(Gnd)143の各々に接続されている。
温度補償回路161は、出力端がラッチおよびスイッチ回路162に接続されている。また、温度補償回路161は、電源端子(Vcc)142および接地端子(Gnd)143の各々に接続されている。
ラッチおよびスイッチ回路162は、出力端がCMOSドライバ163に接続されている。また、ラッチおよびスイッチ回路162は、電源端子(Vcc)142および接地端子(Gnd)143の各々に接続されている。
CMOSドライバ163は、出力端が出力端子(Out)144に接続されている。また、CMOSドライバ163は、電源端子(Vcc)142および接地端子(Gnd)143の各々に接続されている。
磁気センサ100が上記の回路構成を有することにより、中点140と中点141との間に、外部磁界の強さに依存する電位差が発生する。この電位差があらかじめ設定された検出レベルを超えると、出力端子(Out)144から信号が出力される。
図3は、本発明の実施形態1に係る磁気センサのブリッジ回路における磁気抵抗素子と配線との接続部の積層構造を示す断面図である。図3においては、磁気抵抗素子として機能する領域Rと、配線として機能する領域Lとの接続部のみ図示している。
図3に示すように、4つの磁気抵抗素子は、SiO2層またはSi3N4層などが表面に設けられた、Siなどからなる基板110上に設けられている。4つの磁気抵抗素子は、基板110上に設けられた、NiとFeとを含む合金からなる磁性体層10が、イオンミリング法などによりパターニングされることにより形成されている。
配線は、基板110上に設けられた、AuまたはAlなどからなる導電層20が、ウエットエッチングによりパターニングされることにより形成されている。導電層20は、磁性体層10が設けられた領域においては磁性体層10の直上に位置し、磁性体層10が設けられていない領域においては基板110の直上に位置している。よって、図3に示すように、磁気抵抗素子として機能する領域Rと、配線として機能する領域Lとの接続部においては、導電層20は磁性体層10の直上に位置している。
中点140、中点141、電源端子(Vcc)142、接地端子(Gnd)143および出力端子(Out)144の各々は、基板110の直上に位置する導電層20によって構成されている。
導電層20の直上には、図示しないTi層が設けられている。磁気抵抗素子および配線を覆うように、SiO2などからなる保護層30が設けられている。
図4は、本発明の実施形態1に係る磁気センサの第1磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。図1,4に示すように、2つの第1磁気抵抗素子120a,120bの各々が有するパターン120は、平面視にて、仮想円C1の中心から放射状に位置して互いに接続されている15個の折り返しパターン170を含む。15個の折り返しパターン170は、仮想円C1の外側において仮想円C1の円周に沿って周方向に並ぶように配置され、仮想円C1側にて互いに接続されている。
15個の折り返しパターン170の各々は、互いに間隔を置いて平行に仮想円C1の径方向に延びる第1直線状延在部121および第3直線状延在部123と、第1直線状延在部121の先端および第3直線状延在部123の先端を接続する第2直線状延在部122とを含む。第2直線状延在部122は、第1直線状延在部121および第3直線状延在部123の各々と直交している。
図4に示すように、パターン120は、仮想円C1の中心に関して略点対称に位置している。すなわち、パターン120は、仮想円C1の中心に関して略180°回転対称に位置している。
図1に示すように、2つの第1磁気抵抗素子120a,120bの各々は、仮想円C1の周方向において、パターン120の向きが互いに異なっている。本実施形態においては、2つの第1磁気抵抗素子120a,120bの各々は、仮想円C1の周方向において、パターン120の向きが互いに90°異なっている。
図5は、本発明の実施形態1に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。なお、図5においては、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々が有する同一形状の2つのパターン130のうちの一方のみを図示している。
図1,5に示すように、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々は、互いに直列に接続された同一形状の2つのパターン130を有する。第2磁気抵抗素子130aにおいては、同一形状の2つのパターン130が配線147によって互いに接続されている。第2磁気抵抗素子130bにおいては、同一形状の2つのパターン130が配線151によって互いに接続されている。これにより、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々において、必要な電気抵抗値を確保している。2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々の電気抵抗値が高いほど、磁気センサ100の消費電流を低減できる。
2つのパターン130の各々は、平面視にて、仮想円C2に沿って配置され、かつ、4つの曲部を有して折り返した、単位パターン137を複数含む。複数の単位パターン137は、仮想円C2の中心の周りを囲む方向に繋がっている。
複数の単位パターン137の各々は、平面視にて、仮想円C2の2つの同心円上にそれぞれ位置する3つの円弧部Ca,Cbと、仮想円C2の中心から放射状に延びて仮想円C2の径方向において互いに隣接する2つの円弧部Ca,Cb同士を接続する2つの直線状延在部Laとから構成されている。具体的には、一方の円弧部Caと円弧部Cbの一端とを、一方の直線状延在部Laが接続し、他方の円弧部Caと円弧部Cbの他端とを、他方の直線状延在部Laが接続している。複数の単位パターン137の全てにおいて、2つの直線状延在部La同士の間の最大間隔Hは略同じである。
本実施形態においては、複数の単位パターン137は、平面視にて、仮想円C2の3つの同心円の円弧部131(Ca)から外側に突出するように設けられている。最も内側に位置する同心円の円弧部131(Ca)から6個の単位パターン137が突出している。中央に位置する同心円の円弧部131(Ca)から13個の単位パターン137が突出している。最も外側に位置する同心円の円弧部131(Ca)から18個の単位パターン137が突出している。
最も内側に位置する6個の単位パターン137と、中央に位置する13個の単位パターン137とは、連結部132によって互いに接続されている。中央に位置する13個の単位パターン137と、最も外側に位置する18個の単位パターン137とは、連結部133によって互いに接続されている。これにより、37個の単位パターン137が、仮想円C2の中心の周りを3重に囲むように繋がっている。37個の単位パターン137の仮想円C2の周方向における各々の位置は、互いにずれている。
本実施形態においては、37個の単位パターン137の各々は、4つの曲部の各々において屈曲している。37個の単位パターン137の各々は、10μm以上の長さの直線状延在部を含まない。
磁気抵抗素子の電気抵抗値は、磁気抵抗素子を電流が流れる方向に対して特定の角度で磁界が印加されると、磁気抵抗効果によって変化する。磁気抵抗素子の長手方向の長さが長いほど、磁気抵抗効果が大きくなる。
そのため、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々が上記のパターンを有することにより、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々の磁気抵抗効果が抑制されて抵抗変化率が著しく小さくなる。その結果、2つの第1磁気抵抗素子120a,120bの各々の抵抗変化率が、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々の抵抗変化率より大きくなる。
本実施形態に係る磁気センサ100においては、2つの第1磁気抵抗素子120a,120bの各々は、仮想円C1の周方向において、パターン120の向きが互いに90°異なっていることにより、磁界検出の等方性が向上している。
本実施形態に係る磁気センサ100においては、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々は、10μm以上の長さの直線状延在部を含まずに4つの曲部の各々において屈曲して折り返した37個の単位パターン137を含んでいる。
これにより、37個の単位パターン137の各々を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。なお、水平方向は、基板110の表面と平行な方向である。また、外部磁界が0である時の磁気センサ100の出力が、残留磁化の影響によってばらつくことを抑制することができる。
また、37個の単位パターン137が仮想円C2に沿って配置されていることによって、パターン130を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。
さらに、37個の単位パターン137の仮想円C2の中心からの各々の方位が互いにずれているため、パターン130を流れる電流の向きを水平方向においてより分散させて、2つの第2磁気抵抗素子130a,130bの各々の磁気抵抗効果の異方性をより低減することができる。
以下、本発明の実施形態2に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る磁気センサは、第2磁気抵抗素子が有するパターンのみ実施形態1に係る磁気センサ100と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態2)
図6は、本発明の実施形態2に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。なお、図6においては、2つの第2磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の2つのパターン230のうちの一方のみを図示している。
図6は、本発明の実施形態2に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。なお、図6においては、2つの第2磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の2つのパターン230のうちの一方のみを図示している。
本発明の実施形態2に係る磁気センサの2つの第2磁気抵抗素子230a,230bの各々においては、互いに直列に接続された同一形状の2つのパターン230を有する。
図6に示すように、2つのパターン230の各々は、平面視にて、仮想円C3に沿って配置され、かつ、16個の曲部を有して折り返した、単位パターン270を7つ含む。7つの単位パターン137は、仮想円C3の中心の周りを囲む方向に繋がっている。
7つの単位パターン270の各々は、平面視にて、仮想円C3の5つの同心円上にそれぞれ位置する9つの円弧部Ca~Ceと、仮想円C3の中心から放射状に延びて仮想円C3の径方向において互いに隣接する2つの円弧部同士を接続する8つの直線状延在部La~Ldとから構成されている。
具体的には、一方の円弧部Caと一方の円弧部Cbとを、一方の直線状延在部Laが接続し、他方の円弧部Caと他方の円弧部Cbとを、他方の直線状延在部Laが接続している。一方の円弧部Cbと一方の円弧部Ccとを、一方の直線状延在部Lbが接続し、他方の円弧部Cbと他方の円弧部Ccとを、他方の直線状延在部Lbが接続している。一方の円弧部Ccと一方の円弧部Cdとを、一方の直線状延在部Lcが接続し、他方の円弧部Ccと他方の円弧部Cdとを、他方の直線状延在部Lcが接続している。一方の円弧部Cdと円弧部Ceの一端とを、一方の直線状延在部Ldが接続し、他方の円弧部Cdと円弧部Ceの他端とを、他方の直線状延在部Ldが接続している。
一方の直線状延在部Laと一方の直線状延在部Lcとは、同一の直線D2上に位置している。一方の直線状延在部Lbと一方の直線状延在部Ldとは、同一の直線D1上に位置している。他方の直線状延在部Laと他方の直線状延在部Lcとは、同一の直線D3上に位置している。他方の直線状延在部Lbと他方の直線状延在部Ldとは、同一の直線D4上に位置している。
このように、本実施形態においては、7つの単位パターン270の各々は、16個の曲部の各々において屈曲して、仮想円C3の内側と外側とで隣接する折り返しの角度が等しくなっている。7つの単位パターン270は、仮想円C3に沿って配置されて互いに接続されている。
本発明の実施形態2に係る磁気センサは、第2磁気抵抗素子が含む単位パターン270において、仮想円C3の内側と外側とで隣接する折り返しの角度が等しくなっていることにより、パターン230の対称性が向上されている。その結果、パターン230を流れる電流の向きを水平方向においてより均一に分散させて、第2磁気抵抗素子の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。
以下、本発明の実施形態3に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る磁気センサは、第2磁気抵抗素子が有するパターンのみ実施形態1に係る磁気センサ100と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態3)
図7は、本発明の実施形態3に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図8は、本発明の実施形態3に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。なお、図7においては、2つの第2磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の2つのパターン330のうちの一方のみを図示している。
図7は、本発明の実施形態3に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図8は、本発明の実施形態3に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。なお、図7においては、2つの第2磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の2つのパターン330のうちの一方のみを図示している。
2つの第2磁気抵抗素子330a,330bの各々は、複数の曲部を有して折り返した8つの単位パターン370を含む同一形状の2つのパターン330を有している。
図7に示すように、8つの単位パターン370は、仮想円C4に沿って配置されて互いに接続されている。8つの単位パターン370は、仮想円C4の中心の周りを囲む方向に繋がっている。図8に示すように、単位パターン370は、始端部370aから終端部370bまでの間に、14個の曲部B1~B14および15個の直線状延在部L1~L15を有して、折り返している。すなわち、単位パターン370は、始端部370aおよび終端部370bを口部とした袋状の形状を有している。
本実施形態においては、単位パターン370は、14個の曲部B1~B14の各々において直角に屈曲している。単位パターン370は、10μm以上の長さの直線状延在部を含まない。すなわち、15個の直線状延在部L1~L15の各々の長さは、10μmより短い。本実施形態に係る磁気センサにおいては、2つの第2磁気抵抗素子330a,330bの各々は、10μm以上の長さの直線状延在部を含まずに14個の曲部B1~B14の各々において直角に屈曲して、始端部370aおよび終端部370bを口部とした袋状の形状を有する単位パターン370を含んでいる。
これにより、単位パターン370を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、2つの第2磁気抵抗素子330a,330bの各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。また、外部磁界が0である時の磁気センサの出力が、残留磁化の影響によってばらつくことを抑制することができる。
さらに、複数の単位パターン370が仮想円C4に沿って配置されていることによって、パターン330を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、2つの第2磁気抵抗素子330a,330bの各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。
なお、2つの第2磁気抵抗素子330a,330bの各々が有する単位パターン370の数は、上記に限られない。以下に、第2磁気抵抗素子が有する単位パターンの数のみ実施形態3に係る磁気センサと異なる、本発明の実施形態4に係る磁気センサについて説明する。以下の説明においては、第2磁気抵抗素子が有する単位パターン以外の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態4)
図9は、本発明の実施形態4に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。なお、図9においては、2つの第2磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の2つのパターン430のうちの一方のみを図示している。
図9は、本発明の実施形態4に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。なお、図9においては、2つの第2磁気抵抗素子の各々が有する同一形状の2つのパターン430のうちの一方のみを図示している。
2つの第2磁気抵抗素子430a,430bの各々は、複数の曲部を有して折り返した16個の単位パターン370を含む同一形状の2つのパターン430を有している。
図9に示すように、16個の単位パターン370は、仮想円C5に沿って配置されて互いに接続されている。16個の単位パターン370は、仮想円C5の中心の周りを囲む方向に繋がっている。本実施形態に係る磁気センサにおける2つの第2磁気抵抗素子430a,430bの各々は、実施形態3に係る磁気センサにおける2つの第2磁気抵抗素子330a,330bの各々より多く同一形状の単位パターン370を含むため、パターン430を流れる電流の向きを水平方向においてより分散させて、実施形態3に係る磁気センサにおける2つの第2磁気抵抗素子330a,330bの各々より、磁気抵抗効果の異方性をさらに低減することができる。
以下、本発明の実施形態5に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る磁気センサは、第2磁気抵抗素子が有するパターンのみ実施形態1に係る磁気センサ100と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態5)
図10は、本発明の実施形態5に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図11は、本発明の実施形態5に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。
図10は、本発明の実施形態5に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図11は、本発明の実施形態5に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。
本発明の実施形態5に係る磁気センサの2つの第2磁気抵抗素子の各々においては、複数の曲部を有して折り返した8つの単位パターン570を含む。
図10に示すように、8つの単位パターン570は、仮想円C6に沿って配置されて互いに接続されている。8つの単位パターン570は、仮想円C6の中心の周りを囲む方向に繋がっている。図11に示すように、単位パターン570は、始端部570aから終端部570bまでの間に、9個の曲部B1~B9および10個の直線状延在部L1~L10を有して、折り返している。すなわち、単位パターン570は、始端部570aおよび終端部570bを口部とした袋状の形状を有している。
本実施形態においては、単位パターン570は、9個の曲部B1~B9の各々において湾曲している。単位パターン570は、10μm以上の長さの直線状延在部を含まない。すなわち、10個の直線状延在部L1~L10の各々の長さは、10μmより短い。
本発明の実施形態5に係る磁気センサは、第2磁気抵抗素子が含む単位パターン570の曲部が湾曲していることによって、実施形態3に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子に比較して、単位パターン570を流れる電流の向きを水平方向においてより分散させて、第2磁気抵抗素子の磁気抵抗効果の異方性をさらに低減することができる。
なお、単位パターンが有する曲部の数は、上記に限られない。以下に、単位パターンが有する曲部の数のみ実施形態5に係る磁気センサと異なる、本発明の実施形態6に係る磁気センサについて説明する。以下の説明においては、第2磁気抵抗素子が有する単位パターン以外の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態6)
図12は、本発明の実施形態6に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。本発明の実施形態6に係る磁気センサの2つの第2磁気抵抗素子の各々においては、複数の曲部を有して折り返した7つの単位パターン670を含む。
図12は、本発明の実施形態6に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。本発明の実施形態6に係る磁気センサの2つの第2磁気抵抗素子の各々においては、複数の曲部を有して折り返した7つの単位パターン670を含む。
図12に示すように、7つの単位パターン670は、仮想円C7に沿って配置されて互いに接続されている。7つの単位パターン670は、仮想円C7の中心の周りを囲む方向に繋がっている。単位パターン670は、始端部670aから終端部670bまでの間に、3個の曲部B1~B3を有して折り返している。すなわち、単位パターン670は、始端部670aおよび終端部670bを口部とした袋状の形状を有している。
本実施形態においては、単位パターン670は、3個の曲部B1~B3の各々において湾曲している。単位パターン670は、直線状延在部を含まない。
本発明の実施形態6に係る磁気センサは、第2磁気抵抗素子が含む単位パターン670の曲部が湾曲していることによって、単位パターン670を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、第2磁気抵抗素子の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。
以下、本発明の実施形態7に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る磁気センサは、第2磁気抵抗素子が有するパターンのみ実施形態1に係る磁気センサ100と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
(実施形態7)
図13は、本発明の実施形態7に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図14は、本発明の実施形態7に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。
図13は、本発明の実施形態7に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンを示す平面図である。図14は、本発明の実施形態7に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子が有するパターンに含まれる単位パターンを示す平面図である。
図13に示すように、本発明の実施形態7に係る磁気センサの2つの第2磁気抵抗素子の各々は、複数の曲部を有して折り返した32個の単位パターン770を含むパターン730を有している。
図13に示すように、32個の単位パターン770は、仮想矩形C8に沿って配置されて互いに接続されている。32個の単位パターン770は、仮想矩形C8の中心の周りを囲む方向に繋がっている。なお、複数の単位パターン770が、仮想矩形以外の仮想多角形に沿って配置されていてもよい。
図14に示すように、単位パターン770は、始端部770aから終端部770bまでの間に、14個の曲部B1~B14および15個の直線状延在部L1~L15を有して、折り返している。すなわち、単位パターン770は、始端部770aおよび終端部770bを口部とした袋状の形状を有している。
本実施形態においては、単位パターン770は、14個の曲部B1~B14の各々において直角に屈曲している。単位パターン770は、10μm以上の長さの直線状延在部を含まない。すなわち、15個の直線状延在部L1~L15の各々の長さは、10μmより短い。
本発明の実施形態7に係る磁気センサにおいては、2つの第2磁気抵抗素子の各々が含む複数の単位パターン770が仮想矩形C8に沿って配置されていることによって、パターン730を流れる電流の向きを水平方向において分散させて、2つの第2磁気抵抗素子の各々の磁気抵抗効果の異方性を低減することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 磁性体層、20 導電層、30 保護層、100 磁気センサ、110 基板、120,130,230,330,430,530,730 パターン、120a,120b 第1磁気抵抗素子、121 第1直線状延在部、122 第2直線状延在部、123 第3直線状延在部、130a,130b,230a,230b,330a,330b,430a,430b 第2磁気抵抗素子、131,Ca,Cb,Cc,Cd,Ce 円弧部、132,133 連結部、137,270,370,570,670,770 単位パターン、140,141 中点、145,146,147,148,149,150,151,152 配線、160 差動増幅器、161 温度補償回路、162 スイッチ回路、163 ドライバ、170 折り返しパターン、370a,570a,670a,770a 始端部、370b,570b,670b,770b 終端部、B1~B14 曲部、C1~C7 仮想円、C8 仮想矩形、D1~D4 直線、H 最大間隔、L,R 領域、L1~L15,La~Ld 直線状延在部。
Claims (6)
- 互いに電気的に接続されてブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗素子を備える磁気センサであって、
前記複数の磁気抵抗素子は、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子を含み、
前記第1磁気抵抗素子の抵抗変化率は、前記第2磁気抵抗素子の抵抗変化率より大きく、
前記第2磁気抵抗素子は、平面視にて、仮想円または仮想多角形に沿って配置され、かつ、複数の曲部を有して折り返した、単位パターンを複数含み、
複数の前記単位パターンは、前記仮想円または前記仮想多角形の中心の周りを囲む方向に繋がっている、磁気センサ。 - 前記単位パターンは、10μm以上の長さの直線状延在部を含まない、請求項1に記載の磁気センサ。
- 前記単位パターンは、前記複数の曲部の各々において屈曲している、請求項1または2に記載の磁気センサ。
- 前記単位パターンは、前記複数の曲部の各々において湾曲している、請求項1または2に記載の磁気センサ。
- 複数の前記単位パターンの各々は、平面視にて、前記仮想円の複数の同心円上にそれぞれ位置する複数の円弧部と、前記仮想円の前記中心から放射状に延びて前記仮想円の径方向において互いに隣接する2つの前記円弧部同士を接続する複数の直線状延在部とから構成されている、請求項1に記載の磁気センサ。
- 複数の前記単位パターンが、前記仮想円の前記中心の周りを重ねて囲むように繋がっている、請求項5に記載の磁気センサ。
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