WO2021149726A1

WO2021149726A1 - 磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサおよび電流センサ

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Publication number: WO2021149726A1
Application number: PCT/JP2021/001866
Authority: WO
Inventors: 井出　洋介
Original assignee: アルプスアルパイン株式会社
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-07-29
Also published as: CN115004041A; DE112021000707T5; US20220349962A1; JPWO2021149726A1; JP7332725B2

Abstract

磁気センサ１３は、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄからなる磁界検出部１２２と、フィードバックコイル１２１と、シールド１２４と、を備えている。フィードバックコイル１２１は磁界検出部１２２に重ねて配置され、シールド１２４はフィードバックコイル１２１に重ねて配置されているから、フィードバックコイル１２１のキャンセル磁界により磁化飽和し難くなる。シールド１２４はその法線方向から見たときの形状が環状であるから、シールド１２４の磁界遮蔽作用を維持して、感度直交方向の磁界に対してシールドする効果を高くすることができる。

Description

磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサおよび電流センサ

　本発明はフィードバックコイルおよびシールドを有する、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサおよび電流センサに関する。

　電気自動車などにおけるモータ駆動技術などの分野では比較的大きな電流が取り扱われるため、大電流を非接触で測定可能なセンサが求められている。そして、このようなセンサとして、被測定電流によって生じる磁界の変化を磁気センサによって検出する方式の電流センサが実用化されている。この方式の電流センサにおいて、磁気センサが受ける外部磁界を低減するため、外部磁界に対してシールドとなる部材を設けることがある。このようなシールドを設けることにより、感度直交方向の磁界に対する直交磁界耐性が向上し、また、磁気センサが受ける磁界強度が小さくなって実質的に測定できる磁界強度の上限が高くなり電流センサの測定可能範囲（ダイナミックレンジ）を広くすることができる。

　特許文献１には、外部磁界を低減し、かつ、ヒステリシスの影響を抑制することを目的として、磁気抵抗効果素子と、磁気シールドと、フィードバックコイルとを備えた電流センサにおいて、磁気シールドが、平板状の第１磁気シールドと、第１磁気シールドの主表面の面内方向において第１磁気シールドから離間して配置された平板状の第２磁気シールドと、を含んで構成されたものが記載されている。

特開２０１３－５３９０３号公報

　特許文献１の電流センサは、第１磁気シールドの残留磁化による還流磁界が磁気抵抗効果素子に与える影響を抑えるため、第１磁気シールドの感度方向両側に第２磁気シールドが配置されている。しかし、第２磁気シールドがフィードバックコイルと重ならない位置に配置されているから、フィードバックコイルからの磁気を用いて第２磁気シールドの磁化飽和を抑制することができない。第２磁気シールドが磁化飽和すると、外乱磁場（外乱磁界）を低減できなくなるから、感度直交方向の磁界に対するシールド効果や第１磁気シールドの異方性磁界を見かけ上大きくする効果が十分ではなかった。
　本発明の課題は、感度直交方向の磁界に対してシールドする効果が高い、直交磁界耐性に優れる磁気センサおよび電流センサを提供することである。
　また、本発明の別の課題は、磁界検出部に印加される被測定磁界の強度を弱めるシールドの異方性磁界が大きく、測定可能範囲の広い磁気センサおよび電流センサを提供することである。

　本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果素子からなる磁界検出部と、フィードバックコイルと、シールドと、を備えた磁気センサであって、前記フィードバックコイルは、前記磁界検出部に重ねて配置され、前記シールドは、前記フィードバックコイルに重ねて配置され、前記シールドは、その法線方向から見たときの形状が環状であることを特徴とする。

　シールドがフィードバックコイルに重ねて配置されているから、キャンセル磁界によりシールドを磁化飽和し難くすることができる。したがって、シールドによる磁界の遮蔽作用を維持して、磁気センサの直交磁界耐性を向上させることができる。

　本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果素子からなる磁界検出部と、フィードバックコイルと、シールドと、を備えた磁気センサであって、前記フィードバックコイルは、前記磁界検出部に重ねて配置され、前記シールドは、前記フィードバックコイルに重ねて配置され、前記シールドは、前記磁界検出部に印加される被測定磁界の強度を弱めるように配置された内側シールドと、前記内側シールドに印加される前記被測定磁界の強度を弱めるように配置された外側シールドと、を有していることを特徴とする。

　外側シールドによって、感度方向からの被測定磁界が遮蔽されるから、内側シールドに印加される磁界が小さくなる。印加される磁界を小さくすることにより飽和磁界が大きくなるから、内側シールドの見掛け上の異方性磁界（以下、適宜「Ｈｋ」という）を大きくすることができる。すなわち、外側シールドを設置して内側シールドにかかる実効磁界を小さくすることにより、内側シールドのＨｋを本質的に変化させることなく、見掛け上の内側シールドのＨｋを大きくすることが可能になる。内側シールドのＨｋが見掛け上大きくなることで、内側シールドの透磁率（μ）が一定となる範囲が広くなるから、測定可能範囲の広い磁気センサを提供することができる。
　また、外側シールドがフィードバックコイルに重ねて配置されているから、キャンセル磁界を用いて外側シールドを磁化飽和し難くすることができる。これにより、外側シールドによる磁界の遮蔽作用を維持して内側シールドに到達する磁界を低減し、内側シールドの見掛け上のＨｋを大きくすることができる。

　前記内側シールドにおいては、前記被測定磁界の方向と前記フィードバックコイルのキャンセル磁界の方向とが同じであり、前記外側シールドにおいては、前記被測定磁界の方向と前記フィードバックコイルの前記キャンセル磁界の方向とが反対である部分を有することが好ましい。
　上記の構成により、内側シールドがキャンセル磁界をエンハンスする磁気ヨークとして機能するから、フィードバックコイルに流す電流を小さくすることができる。また、キャンセル磁界によって外側シールドに加わる実効的な磁界を小さくできるから、外側シールドの磁界遮蔽効果を向上させることができる。

　前記フィードバックコイルは、第１コイル部および第２コイル部を備え、前記第１コイル部と前記第２コイル部とが、前記内側シールドの法線方向から見たときの形状が前記磁気抵抗効果素子の感度方向に直交する仮想中心線を挟んで線対称に配置されていることが好ましい。
　この場合、前記磁界検出部は、四つの前記磁気抵抗効果素子が配置されたフルブリッジ回路であり、四つの前記磁気抵抗効果素子は、前記内側シールドの法線方向から見たときに、前記仮想中心線と重なるように設けられていることが好ましい。

　フィードバックコイルを線対称に配置された２つのコイル部で構成することで、フィードバックコイルの外周に沿うように、フィードバックコイルに重ねて外部磁気シールドを配置したときに、フィードバックコイルおよびシールドを仮想中心線に対して線対称に設けることができる。このため、仮想中心線と重なるように設けられたフルブリッジ回路により、感度方向に対してプラス磁界側とマイナス磁界側とで対称な出力を得ることが可能になる。

　前記外側シールドは、前記内側シールドを取り囲んで形成されていることが好ましい。前記内側シールドは、その法線方向から見たときの形状が略矩形であることが好ましい。ここで「略矩形」とは、四角形および角を丸くした角丸四角形を含んでいる。製造上の観点から、角にＲを有する（角が直角ではない）角丸四角形の内側シールドがより好ましい。
　上記の構成により、外側シールドによる磁界の遮蔽性が良くなるから、内側シールドの見掛け上のＨｋを大きくして磁気センサの測定可能範囲を広くすることができる。

　前記外側シールドは、環状に形成されていることが好ましい。環状に形成することにより、内側シールドを基準として、感度方向に加えて、感度方向に直交する方向にも外側シールドが設けられるから、感度方向に直交する方向等からの外乱磁界に対する直交磁界耐性を強くすることができる。

　前記外側シールドの幅が、前記内側シールドの幅以下であってもよい。
　前記外側シールドの幅を内側シールドの幅以下とすることで、外側シールドの飽和磁界を内側シールドの飽和磁界よりもさらに大きくすることができる。

　本発明の電流センサは、本発明の磁気センサを備えていることを特徴とする。

　本発明の磁気センサは、フィードバックコイルに重ねて配置された環状のシールドを備えているから、キャンセル磁界によりシールドを磁化飽和し難くして、磁気センサの直交磁界耐性を向上させることができる。
　本発明の磁気センサは、シールドが、内側シールドと外側シールドとを有しており、外側シールドが内側シールドに印加される被測定磁界の強度を弱めるように配置されているから、内側シールドの磁界遮蔽効果を弱めることなく見掛け上のＨｋを大きくすることができる。したがって、外乱磁界耐性に優れた、測定可能範囲の広い磁気センサおよび電流センサを提供することが可能になる。

第一の実施形態に係る磁気センサを備える電流センサの構成を示す模式図である。第一の実施形態に係る磁気センサにおける、（ａ）磁界検出部の平面図、（ｂ）フィードバックコイルの平面図、（ｃ）シールドの平面図である。第一の実施形態に係る磁気センサの構成を示す平面図である。第一の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の部分拡大図である。図３の磁気センサにおける、（ａ）ＰＰ断面の模式図、（ｂ）Ｑ１Ｑ１断面の模式図、（ｃ）Ｒ１Ｒ１断面の模式図である。（ａ）環状に設けられた外側シールドの周辺の磁界を示す模式図、（ｂ）第一の実施形態における磁界検出部と、フィードバックコイルと、シールドとを示す模式図である。（ａ）内側シールドの幅と異方性磁界（Ｈｋ）との関係を模式的に示すグラフ、（ｂ）内側シールドの厚みと異方性磁界（Ｈｋ）との関係を模式的に示すグラフである。第一の実施形態の変形例に係る磁気センサの構成を示す平面図である。比較例１に係る磁気センサの構成を示す平面図である。実施例１、２における線形性の算出方法を模式的に示すグラフである。実施例１、２および比較例１の磁気センサの線形性を評価した結果を示すグラフである。第二の実施形態に係る磁気センサにおける、（ａ）磁界検出部の平面図、（ｂ）フィードバックコイルの平面図、（ｃ）シールドの平面図である。第二の実施形態に係るの磁気センサの構成を示す平面図である。図１３の磁気センサにおける、（ａ）ＰＰ断面の模式図、（ｂ）Ｑ１Ｑ１断面の模式図、（ｃ）Ｒ１Ｒ１断面の模式図である。（ａ）環状に設けられたシールドの周辺の磁界を示す模式図、（ｂ）第二の実施形態における磁界検出部と、フィードバックコイルと、シールドとを示す模式図である。比較例２に係る磁気センサの構成を示す平面図である。実施例３の磁気センサの外部磁界耐性を示すグラフである。比較例２の磁気センサの外部磁界耐性を示すグラフである。ＧＭＲ素子の積層構造を模式的に示す断面図である。ヒステリシスに起因するフリー磁性層の抵抗のオフセットを説明する説明図である。

　本発明の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。各図において、同じ部材には同じ番号を付し、適宜、説明を省略する。

（第一の実施形態）
　図１は、本実施形態に係る磁気センサ１２を備えた磁気平衡式の電流センサの構成を模式的に示す模式図である。図１では、主に、磁気センサ１２の磁界検出部１２２を構成する磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄなどの接続関係について示し、その具体的な構成、配置、フィードバックコイル、シールドの位置関係などは、図２以降において述べる。

　図１に示されるように、磁気センサ１２は、測定対象の電流Ｉが通流する導体（電流線）１１の近傍に配置されている。この磁気センサ１２は、電流Ｉによる誘導磁界である誘導磁界Ａを打ち消すキャンセル磁界Ｂを生じさせるフィードバック回路を備えている。

　フィードバックコイル１２１は渦巻状の平面的な配線パターンによって構成されており、当該配線パターンに電流が通流することで、誘導磁界Ａに対応する逆向きのキャンセル磁界Ｂを発生可能になっている。

　磁界検出部１２２の磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄは、外部磁界が印加されることで抵抗値が変化する素子である。このような素子として、ＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、ＴＭＲ（ＴｕｎｎｅｌＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子などを用いることができる。本実施形態の磁気センサ１２において、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄは所定の関係で接続されており、これにより外部磁界の変動を検出する磁界検出ブリッジ回路が構成されている。磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄを含む磁界検出ブリッジ回路を用いることで、電流Ｉによる測定対象の誘導磁界Ａを高感度に検出可能な磁気センサ１２を実現できる。なお、磁界検出ブリッジ回路は、図１に示すものに限られない。磁界検出ブリッジ回路は、外部磁界による抵抗値変化のない固定抵抗素子などを含んで構成されてもよい。磁気センサ１２は、誘導磁界Ａを測定することで、電流を測定することができるから、電流Iを測定対象とする電流センサでもある。

　磁界検出部１２２の磁界検出ブリッジ回路において、磁気抵抗効果素子１２２ｂと磁気抵抗効果素子１２２ｃとの接続点には電源電圧Ｖｄｄを与える電源が接続されている。また、磁気抵抗効果素子１２２ａの一端と磁気抵抗効果素子１２２ｄの一端には接地電圧ＧＮＤを与えるグランドが接続されている。磁気抵抗効果素子１２２ａと磁気抵抗効果素子１２２ｂとの接続点から第１の出力電圧Ｏｕｔ１が取り出され、磁気抵抗効果素子１２２ｃと磁気抵抗効果素子１２２ｄとの接続点から第２の出力電圧Ｏｕｔ２が取り出される。これら２つの出力の電圧差は、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄに加わる外部磁界に対応するようになっている。

　第１の出力電圧Ｏｕｔ１と第２の出力電圧Ｏｕｔ２との電圧差は増幅器１２３で増幅され、フィードバックコイル１２１に電流（フィードバック電流）として与えられる。つまり、フィードバック電流は第１の出力電圧Ｏｕｔ１と第２の出力電圧Ｏｕｔ２との電圧差に対応する大きさになる。フィードバックコイル１２１にフィードバック電流が通流すると、フィードバックコイル１２１の周囲には磁界検出部１２２に検出された誘導磁界Ａを相殺するようにキャンセル磁界Ｂが発生する。誘導磁界Ａの磁界強度が強い状態では、磁界検出ブリッジ回路の電圧差が大きくなり、フィードバックコイル１２１を通流するフィードバック電流が大きくなるため、キャンセル磁界Ｂも大きくなる。誘導磁界Ａの磁界強度が弱い状態では、磁界検出ブリッジ回路の電圧差が小さくなり、フィードバックコイル１２１を通流するフィードバック電流が小さくなるため、キャンセル磁界Ｂも小さくなる。このように、フィードバックコイル１２１は誘導磁界Ａを相殺するようなキャンセル磁界Ｂを発生する。そして、誘導磁界Ａとキャンセル磁界Ｂとが相殺される平衡状態のフィードバック電流の電流値に基づいて、検出部である検出抵抗Ｒおいて、誘導磁界Ａおよび電流Ｉが算出される。

　図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、本実施形態に係る磁気センサ１２における、磁界検出部１２２、フィードバックコイル１２１およびシールド１２４の平面図である。
　図３は、実施形態に係る磁気センサ１２の構成を説明する平面図であり、図２（ａ）～図２（ｃ）に示す各部が積層された状態における位置関係を模式的に示している。

　これらの図に示すように、本実施形態の磁気センサ１２は、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄからなる磁界検出部１２２と、フィードバックコイル１２１と、シールド１２４と、を備えている。

　図２（ａ）に示すように、磁界検出部１２２は、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄにより構成された磁界検出ブリッジ回路を備えている。同図には、各磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄとしてＧＭＲ素子を用いた場合における、ピン層の磁化方向を矢印で示し、フリー磁性層の磁化方向を白抜き矢印で示している。同図に示す磁界検出部１２２が磁気を検出する感度方向はＹ１Ｙ２方向である。なお、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄは、直線状にＸ１Ｘ２方向に４つ並べて配置されている。

　図４は、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄを拡大して示す部分拡大図である。同図に示すように、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄは、複数の長尺パターン３１を、長尺パターン３１の長手方向（Ｘ１Ｘ２方向）と直交する方向（Ｙ１Ｙ２方向）に、略平行に配列させた磁界検出パターンを含む。図４において、感度方向（方向Ｓ）は、長尺パターン３１の長手方向と直交する方向である。このため、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄは、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄが受ける誘導磁界Ａおよびキャンセル磁界Ｂの方向が方向Ｓに一致するように配置される。図４では、７個の長尺パターン３１ａ～３１ｇを含む磁界検出パターンを示しているが、長尺パターン３１の数はこれに限定されない。

　長尺パターン３１の配列方向において、最も外側に設けられた長尺パターン３１ａの一端部（図４に示す左側端部）は、接続端子３２ａと接続されている。一方、長尺パターン３１ａの配列方向において、長尺パターン３１ａから最も離れて設けられた長尺パターン３１ｇの他端部（図４に示す右側端部）は、接続端子３２ｂと接続されている。

　長尺パターン３１ａの他端部と、この長尺パターン３１ａに隣接する長尺パターン３１ｂの他端部とは、接続部３３ａによって接続され、長尺パターン３１ｂの一端部と、この長尺パターン３１ｂに隣接する長尺パターン３１ｃの一端部とは接続部３３ｂによって接続されている。同様に、長尺パターン３１ｃの他端部と、隣接する長尺パターン３１ｄの端部とは、接続部３３ｃによって接続され、長尺パターン３１ｄの一端部と、隣接する長尺パターン３１ｅの一端部とは接続部３３ｄによって接続されている。このように、長尺パターン３１の端部は、接続部３３ａ～３３ｆによって隣接する長尺パターン３１と接続されており、これによってミアンダ状の磁界検出パターンが構成されている。

　上述したミアンダ状の磁界検出パターンを通じて電源（電源電圧Ｖｄｄ）とグランド（接地電圧ＧＮＤ）との間に電流が流れると、ミアンダ状の磁界検出パターンでは、その電気抵抗値に応じて電圧降下が生じる。ミアンダ状の磁界検出パターンの電気抵抗値は外部磁界により変動するため、磁界検出パターンにおける電圧降下は、誘導磁界Ａおよびキャンセル磁界Ｂに応じて変動する。磁界検出パターンの接続端子３２ａ、３２ｂの一方は、配線などを介して第１の出力端子または第２の出力端子の一方と接続されている。これにより、第１の出力電圧Ｏｕｔ１または第２の出力電圧Ｏｕｔ２として、磁界検出パターンにおいて生じた電圧降下に対応する電圧値が得られる。

　図３に示すように、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄの上方（紙面手前、Ｚ１方向）には、絶縁膜などを介して渦巻状の配線パターンによるフィードバックコイル１２１が形成されている。フィードバックコイル１２１の配線パターンは、Ｚ２方向に見た平面視において一部が下方（紙面奥、Ｚ２方向、図５（ａ）参照）の磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄと重なるように配置されている。磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄと重なる領域においてフィードバックコイル１２１の配線パターンは長尺パターンの延在方向（Ｘ１Ｘ２方向）に略平行に延在するように設けられている。これにより、フィードバックコイル１２１は、長尺パターンの延在方向に略垂直な方向（Ｙ１Ｙ２方向）のキャンセル磁界Ｂを発生できるようになっている。つまり、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄと重なる領域において、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄが受けるキャンセル磁界Ｂの向きは、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄの感度方向に一致するようになっている。なお、磁気センサ１２において、フィードバックコイル１２１の具体的構成は図２（ｂ）、図３に示すものに限られない。

　図３に示すように、フィードバックコイル１２１は、磁界検出部１２２に重ねて配置されている。ここで、「重ねて配置されている」とは、内側シールド１２４ａの法線方向から見たとき、すなわちＺ１方向からＺ２方向に見たとき、フィードバックコイル１２１の一部と磁界検出部１２２とが重なるように配置されていることをいう。

　また、図２（ｂ）に示すように、フィードバックコイル１２１は、第１コイル部１２１ａおよび第２コイル部１２１ｂを備えている。第１コイル部１２１ａと第２コイル部１２１ｂとは、内側シールド１２４ａの法線方向から見たときの形状が、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄの感度方向であるＹ１Ｙ２方向に直交する、仮想中心線ＣＬを挟んで線対称になるように配置されている。なお、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄに重なる領域付近では、第１コイル部１２１ａおよび第２コイル部１２１ｂに流れる電流の向きは同じであるため、第１コイル部１２１ａおよび第２コイル部１２１ｂが発生させるキャンセル磁界Ｂの向きは同じ方向になる。

　図２（ｃ）に示すように、シールド１２４は、その法線方向（Ｚ１方向）から見たときの形状が略矩形である内側シールド１２４ａと、内側シールド１２４ａを囲んで環状に形成された外側シールド１２４ｂとを備えている。

　図３に示すように、ＸＹ平面に形成された平板状の内側シールド１２４ａは、内側シールド１２４ａの法線方向（Ｚ１方向）からＺ２方向に見たときに、磁界検出部１２２の磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄを覆うように配置されている。このため、磁界検出部１２２に印加される電流Ｉからの誘導磁界Ａの強度を内側シールド１２４ａによって弱めることができる。

　外側シールド１２４ｂは、内側シールド１２４ａの法線方向から見たときに、内側シールド１２４ａの周囲を囲むように、フィードバックコイル１２１の外周に沿って、フィードバックコイル１２１に重なるように配置されている。なお、内側シールド１２４ａと外側シールド１２４ｂとは同一平面上に配置されている。内側シールド１２４ａと外側シールド１２４ｂとは、高透磁率材料などを用いて同じ工程で形成することができる。この場合、内側シールド１２４ａと外側シールド１２４ｂとを同じ厚さとしてもよい。

　外側シールド１２４ｂは、フィードバックコイル１２１に重ねて設けられているから、後述するようにキャンセル磁界によって飽和磁界を大きくすることができる。また、シールド１２４は、外側シールド１２４ｂの幅Ｗ２を内側シールド１２４ａの幅Ｗ１より小さくすることで、外側シールド１２４ｂの飽和磁界を内側シールド１２４ａの飽和磁界よりもさらに大きくすることができる。これにより、内側シールド１２４ａの見掛け上の異方性磁界が大きくなる。なお、内側シールド１２４ａの幅Ｗ１は、矩形の短手方向の距離をいい、外側シールド１２４ｂの幅Ｗ２は環の幅をいう。本実施形態では、幅Ｗ１および幅Ｗ２のいずれも、磁界検出部１２２の感度方向（Ｙ１Ｙ２方向）の長さである。

　フィードバックコイル１２１は、第１コイル部１２１ａと第２コイル部１２１ｂとを仮想中心線ＣＬを挟んで線対称になるように配置されている。これにより、内側シールド１２４ａの法線方向から見たときに、フィードバックコイル１２１の外周に沿うように外側シールド１２４ｂを配置すること、すなわち、積層方向（Ｚ１Ｚ２方向）から見て外側シールド１２４ｂがフィードバックコイル１２１の外周（外郭）に重なるように配置することが容易になる。

　シールド１２４の外側シールド１２４ｂがフィードバックコイル１２１に重ねて配置された構成により、キャンセル磁界を用いて外側シールド１２４ｂの飽和磁界を大きくすることができる。このため、外側シールド１２４ｂによって、内側シールド１２４ａに印加される磁界を効果的に低減することができるから、内側シールド１２４ａの見掛け上のＨｋを大きくすることができる。

　磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄと重なる領域において、フィードバックコイル１２１の上方（紙面手前、Ｚ１方向）には、内側シールド１２４ａが設けられている。また、内側シールド１２４ａの周囲には、内側シールド１２４ａと離間して配置された外側シールド１２４ｂが設けられている。

　外側シールド１２４ｂは、内側シールド１２４ａの周りに環状に配置されている。すなわち、外側シールド１２４ｂは、内側シールド１２４ａから誘導磁界Ａおよびキャンセル磁界Ｂの方向（図１参照、Ｙ１Ｙ２方向）すなわち磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄの感度方向、ならびにこれらに直交する方向（Ｘ１Ｘ２方向）に離間して、切れ目なく連続的に配置されている。このため、感度方向および感度方向に直交する方向の外乱磁界を低減して、内側シールド１２４ａの見掛け上のＨｋを大きくすることができる。

　図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）は、図３の磁気センサ１２における、ＰＰ断面の模式図、Ｑ１Ｑ１断面の模式図およびＲ１Ｒ１断面の模式図である。これらは、磁気平衡式の磁気センサ１２の積層構造を模式的に示している。

　図５（ａ）は、第１コイル部１２１ａ、第２コイル部１２１ｂ、磁気抵抗効果素子１２２ａおよび内側シールド１２４ａを含む断面を示しており、図５（ｂ）および図５（ｃ）は、第１コイル部１２１ａおよび外側シールド１２４ｂを含む断面を示している。なお、これらの図では、積層構造全体を示すために、構成を簡略化しており、構成の一部を省略している。

　図５（ａ）に示すように、シリコンを含んで構成される基板２１上に形成された絶縁膜２２上に磁気抵抗効果素子１２２ａが設けられている。磁気抵抗効果素子１２２ａの上方（Ｚ１方向）には、図示しないポリイミド膜およびシリコン酸化膜を介して第１コイル部１２１ａおよび第２コイル部１２１ｂ（適宜、これらをフィードバックコイル１２１という）が設けられている。フィードバックコイル１２１は、例えば、金属等の導電性材料を含む膜を形成した後に、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いるパターン加工によって形成することができる。

　フィードバックコイル１２１を覆うように形成されたポリイミド膜（図示せず）を介して、Ｚ２方向に見た平面視において磁気抵抗効果素子１２２ａと重なる領域に内側シールド１２４ａが形成されている。内側シールド１２４ａは、アモルファス磁性材料、パーマロイ系磁性材料、または鉄系微結晶材料等の高透磁率材料を用いて形成することができる。内側シールド１２４ａ上には、シリコン酸化膜（図示せず）が形成されている。

　図５（ａ）および図５（ｂ）では、導体１１からの誘導磁界Ａを実線矢印で示し、第１コイル部１２１ａからのキャンセル磁界Ｂを破線矢印で示している。
　図５（ａ）に示すように、内側シールド１２４ａにおいては、誘導磁界Ａの方向と、フィードバックコイル１２１のキャンセル磁界Ｂの方向とが同じである。このため、磁気センサ１２において、内側シールド１２４ａは、磁気の減衰に加え、フィードバックコイル１２１のキャンセル磁界Ｂをエンハンス（増強）する機能を有する。内側シールド１２４ａが磁気ヨークとして機能するため、フィードバックコイル１２１に流す電流を小さくして省電力化することができる。

　図５（ｂ）に示すように、外側シールド１２４ｂにおいては、誘導磁界Ａの方向と、第１コイル部１２１ａのキャンセル磁界Ｂの方向とが、逆向きになっている。このように外側シールド１２４ｂでは、キャンセル磁界Ｂが誘導磁界Ａを打ち消すことになるから、外側シールド１２４ｂが磁化飽和し難くなる。したがって、外側シールド１２４ｂの飽和磁界を大きくして、検知方向（Ｙ１Ｙ２方向）の磁界を効果的に遮蔽して低減することができる。これにより、内側シールド１２４ａの見掛け上の異方性磁界（Ｈｋ）を大きくして、磁気センサ１２の測定可能範囲を広くすることができる。

　図５（ｂ）は、Ｑ１Ｑ１断面を示しているが、Ｑ２Ｑ２断面においても、誘導磁界Ａとキャンセル磁界Ｂとの関係が図５（ｂ）同様、誘導磁界Ａの方向と、第２コイル部１２１ｂ（図３参照）のキャンセル磁界Ｂの方向とが、逆向きになる。このため、検知方向（Ｙ１Ｙ２方向）における磁界の向き（Ｙ１方向またはＹ２方向）にかかわらず、外側シールド１２４ｂによって同様に、内側シールド１２４ａに印加される磁界を低減することができる。

　図５（ｃ）に示すように、外側シールド１２４ｂにおける、内側シールド１２４ａを基準として検知方向と直交する方向（Ｘ１Ｘ２方向）に位置する部分では、誘導磁界Ａと第１コイル部１２１ａのキャンセル磁界Ｂとは直交する。図５（ｃ）は、Ｒ１Ｒ１断面を示しているが、Ｒ２Ｒ２断面図においても同様、誘導磁界Ａと第２コイル部１２１ｂのキャンセル磁界Ｂとが直交する。このため、検知方向と直交する方向（Ｘ１Ｘ２方向）の磁界の向きにかかわらず、外側シールド１２４ｂによって同様に、内側シールド１２４ａに印加される外乱磁界を低減することができる。なお、Ｒ２Ｒ２断面図では、キャンセル磁界Ｂの方向が図５（ｃ）とは反対である。

　図６（ａ）は環状に設けられた外側シールド１２４ｂの周辺の磁界を示す模式図であり、図６（ｂ）は磁気センサ１２における磁界検出部１２２と、フィードバックコイル１２１と、シールド１２４と配置を示す模式図である。

　図６（ａ）に示すように、外側シールド１２４ｂを環状に構成することで、磁界検出部１２２に及ぶ検出方向に直交する直交磁界を減衰、低減させることができる。そして、その内側に位置する内側シールド１２４ａに及ぶ外部からの磁界を減衰、低減させることができる。これにより、内側シールド１２４ａの見掛け上の異方性磁界（Ｈｋ）を大きくすることが可能になる。

　また、図６（ｂ）に示すように、磁界検出部１２２においてフルブリッジ回路を構成する四つの磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄは、内側シールド１２４ａの法線方向から見たときに、仮想中心線ＣＬと重なるとともに、仮想中心線ＣＬに沿って直線状に並べて設けられている。フィードバックコイル１２１およびシールド１２４は、仮想中心線ＣＬに対してそれぞれ線対称に配置されている。このため、誘導磁界Ａを検知する感度方向におけるＹ１方向とＹ２方向とにおいて、フィードバックコイル１２１およびシールド１２４と磁界検出部１２２との位置関係が同じになる。したがって、磁界の向きがＹ１方向であるか、Ｙ２方向であるかによらず、同じ精度で誘導磁界Ａを検知することができる。すなわち、導体１１に流れる電流の向きによらず、精度よく電流Ｉを検知することが可能になる。

　図７（ａ）は内側シールド１２４ａの幅（Ｗ１）と異方性磁界（Ｈｋ）との関係を模式的に示すグラフであり、図７（ｂ）は内側シールド１２４ａの厚みと異方性磁界（Ｈｋ）との関係を模式的に示すグラフである。
　磁気センサ１２（図３参照）の測定可能範囲（ダイナミックレンジ）を広げるには、内側シールド１２４ａの異方性磁界（Ｈｋ）を大きくする必要がある。そのためには、図７（ａ）に示すように、内側シールド１２４ａを法線方向から平面視した形状（矩形）のアスペクト比をより大きくするか、図７（ｂ）に示すように内側シールド１２４ａのシールド膜厚を厚くすることが有効である。

　しかし、内側シールド１２４ａのアスペクト比を大きくする場合、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄ（図３、図６参照）の位置との兼ね合いで特に短手方向（幅方向、感度方向、Ｙ１Ｙ２方向）の寸法が制限される。また、アスペクト比を大きくすると、その背反すなわち相容れない性質として内側シールド１２４ａの透磁率（μ）が小さくなって、誘導磁界Ａをシールドする効果が弱まるという問題がある。

　また、内側シールド１２４ａの膜厚を厚くすると、製造が非常に難しいという課題が生じる。膜厚を厚くした場合に生じやすくなる問題として、例えば、厚いレジストをウェハ内に均一に塗布することが難しい、シールド１２４の応力が大きくなることに伴いクラック、膜剥がれが発生しやすくなることなどが挙げられる。

　そこで、本実施形態の磁気センサ１２は、内側シールド１２４ａの法線方向（Ｚ１方向）から見たときに、フィードバックコイル１２１の外周に沿って、内側シールド１２４ａの周囲を囲むように、内側シールド１２４ａと同一平面上に配置された外側シールド１２４ｂを設けることによって、シールド１２４の膜厚を厚くすることなく、誘導磁界Ａに対する高いシールド効果を実現している

〔変形例〕
　図８は図３に示す実施形態の変形例に係る磁気平衡式の磁気センサ５２の構成を説明する平面図である。本実施形態の磁気センサ５２は、シールド１２４（図１参照）の内側シールド１２４ａを切れ目なくとり囲む環状の外側シールド１２４ｂに代えて、内側シールド１２４ａを磁気センサ５２の磁界検出方向において両側で取り囲む外側シールド１２４ｃ、１２４ｄを備えている点において、磁気センサ１２と異なっており、他の構成は同じである。

　外側シールド１２４ｃ、１２４ｄは、磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄの磁界検出方向（Ｙ１Ｙ２方向）において、内側シールド１２４ａと離間して、外側に配置されている。すなわち、外側シールド１２４ｃ、１２４ｄは、内側シールド１２４ａから誘導磁界Ａおよびキャンセル磁界Ｂの方向に離間して配置されている。

　磁気抵抗効果素子１２２ａ～１２２ｄの磁界検出方向の外側に、フィードバックコイル１２１に重なるように、外側シールド１２４ｃ、１２４ｄを配置することにより、外側シールド１２４ｂ同様、磁化飽和し難くなる。これにより、外側シールド１２４ｃ、１２４ｄによって、内側シールド１２４ａへの外部からの磁界を低減し、内側シールド１２４ａの見かけ上の異方性磁界（Ｈｋ）を大きくして、磁気センサ５２の測定可能範囲を広くすることができる。

（第二の実施形態）
　図１２（ａ）、図１２（ｂ）および図１２（ｃ）は、本実施形態に係る磁気センサ１３における、磁界検出部１２２、フィードバックコイル１２１およびシールド１２４の平面図である。
　図１３は、実施形態に係る磁気センサ１３の構成を説明する平面図であり、図１２（ａ）～図１２（ｃ）に示す各部が積層された状態における位置関係を模式的に示している。

　図１２（ａ）～図１２（ｃ）および図１３に示すように、本実施形態の磁気センサ１３は、シールド１２４が環状の外側シールド１２４ｂからなる点を除いて、第一の実施形態の磁気センサ１２と同じ構成を備えている。そこで、本実施形態では、磁気センサ１２と共通する構成の説明は省略し、異なる構成について説明する。

　シールド１２４（外側シールド１２４ｂ）は、感度直交方向の磁界に対するシールド効果により、磁気センサ１３の直交磁界耐性を向上させる。まず、磁気センサ１３に直交磁界が印加された場合に磁界検出部１２２の抵抗に生じる、オフセットについて以下に説明する。

　図１９は、ＧＭＲ素子からなる磁気抵抗効果素子１２２ａ～ｄが備える積層構造を模式的に示す断面図である。磁気抵抗効果素子１２２ａ～ｄは、固定磁性層１１１、非磁性材料層１１２およびフリー磁性層１１３が積層された構成を備えている。その抵抗値は、磁化方向が固定された固定磁性層１１１と、外部磁界により磁化方向が変わるフリー磁性層１１３との磁化方向の相対関係により変化する。磁気センサ１３（図１３参照）は、この抵抗値の変化に基づいて外部磁界の向きと強さとを検知することができる。

　フリー磁性層１１３の内部で磁壁が移動すると、バルクハウゼンノイズが発生する。そこで、ＧＭＲ素子１１０を備えた磁気センサ１３の出力を安定化するバイアス磁界として、反強磁性層１１４との交換結合磁界を使用したエクスチェンジバイアス磁界が、感度軸と直交する方向に与えられる。バイアス磁界の印加により、フリー磁性層１１３を形成する軟磁性材料の磁化方向を揃えることができる。なお、バイアス磁界は、エクスチェンジバイアス磁界に限らず、永久磁石を使用したハードバイアス磁界であってもよい。

　フリー磁性層１１３は、磁化方向が反転しない弱い外部磁界が印加された場合、ゼロ磁界に戻ることにより、外部磁界が印加される前の初期状態に戻る。しかし、磁化方向が反転する強い外部磁界が印加された場合、ゼロ磁界に戻しても、フリー磁性層１１３は初期状態には戻らない。すなわち、強い外部磁界によってフリー磁性層１１３の磁化方向が反転すると、外部磁界が除かれてゼロ磁界に戻ってもフリー磁性層１１３のヒステリシスによって、初期状態からのずれ（オフセット）が生じる。

　図２０は、磁気抵抗効果素子１２２ａ～ｄのフリー磁性層１１３のヒステリシスに起因する抵抗のオフセットを説明する説明図である。同図に示すように、フリー磁性層１１３に対して感度軸と直交する方向に印加される外部磁界（直交磁界）が反転磁界（Ｑ）より小さい場合、外部磁界がゼロに戻れば、フリー磁性層１１３は実線に沿って矢印（１）の方向に変化して初期の状態に戻る。このため、外部磁界の大きさが０から反転磁界未満である場合、外部磁界がゼロになれば、フリー磁性層１１３の抵抗は初期の値（Ｐ）になる。

　しかし、反転磁界以上の外部磁界が印加された場合、フリー磁性層１１３は、外部磁界がゼロに戻っても初期の状態に戻らない。例えば、フリー磁性層１１３に飽和磁界（Ｒ）が印加された場合、フリー磁性層１１３のヒステリシスによって、破線に示すように抵抗が変化する。このため、外部の磁界がゼロになると、破線に沿って矢印（２）の方向に変化して、フリー磁性層１１３の抵抗が（Ｓ）となる。このように、外部磁界の大きさが反転磁界以上である場合、フリー磁性層１１３のヒステリシスによってフリー磁性層１１３の抵抗が初期の値からずれてしまう。

　以上のように、反転磁界よりも大きな外部磁界が印加されてフリー磁性層１１３が初期の磁化方向から反転すると、ゼロ磁界となった後にフリー磁性層１１３の抵抗にオフセットが生じる。フリー磁性層１１３に生じる抵抗のオフセットは外部磁界の大きさによって変動し、図２０に白抜き矢印で表した範囲で変動する。フリー磁性層１１３の抵抗が変動すると検知精度が低下するから、磁気センサ１３は、感度軸に直交する外部磁界に対する高い耐性を備えることが好ましい。

　磁気センサ１３は、外部磁界を減衰して検知精度を良好にするために、シールド１２４を備えている。外部磁界は、シールド１２４によって減衰されながら、磁界検出部１２２に印加される。このため、反転磁界は高磁界側にシフトし、磁気センサの検知精度を良好に維持できる範囲が広くなる。

　図１３に示すように、シールド１２４は、その法線方向から見たとき、すなわちＺ１からＺ２方向を見たときに、フィードバックコイル１２１の外周に沿って、フィードバックコイル１２１に重なるように配置されている。シールド１２４は、フィードバックコイル１２１の外周を完全に覆っていることが好ましいが、外周の全部ではなく一部を覆っていてもよい。また、シールド１２４は、その法線方向から見たときに、フィードバックコイル１２１の外周の一部を覆い、一部がフィードバックコイル１２１からはみ出していてもよい。

　図１４（ａ）、図１４（ｂ）および図１４（ｃ）は、図１３の磁気センサ１３における、ＰＰ断面の模式図、Ｑ１Ｑ１断面の模式図およびＲ１Ｒ１断面の模式図である。これらの図は、磁気平衡式の磁気センサ１２の積層構造を模式的に示しており、導体１１からの誘導磁界Ａを実線矢印で示し、第１コイル部１２１ａからのキャンセル磁界Ｂを破線矢印で示している。

　図１４（ａ）に示すように、磁気センサ１３は、導体１１とフィードバックコイル１２１との間に、内側シールド１２４ａ（図２（ｃ）、図３参照）を備えていない。内側シールド１２４ａは、広い磁界範囲を検出する際には必須となるが、比較的小さな磁界範囲で検出する場合は必須ではない。

　たとえば、磁界検出部１２２がＧＭＲ素子である場合、内側シールド１２４ａが設置されていると、磁界検出部１２２が内側シールド１２４ａのヒステリシスの影響を受けやすくなる。このため、所望の検出レンジを担保できるのであれば、磁気センサ１３のように、内側シールド１２４ａを備えない方が好ましい。したがって、弱い磁界検出用の平衡式の磁気センサ（電流センサ）は、ＧＭＲ素子から成るフルブリッジ回路とフィードバックコイルのみで構成される場合がある。

　しかしながら、フルブリッジ回路と平衡コイルのみから構成される磁気センサには、外乱磁界の影響を受けやすいという問題がある。磁気センサ素子（チップ）単体では外乱磁界減衰機能を持たず、パッケージあるいはモジュール内にシールドを設置することも可能である。しかし、この場合、構造が複雑になり易く、サイズが大きくなることで小型化し難くなるという問題がある。

　一方、シールド１２４は、検出磁界以外の成分である外乱磁界を減衰する効果も併せ持っている。そこで、磁気センサ１３は、外乱磁界の影響を緩和するシールド１２４として、外側シールド１２４ｂを備えている。磁気センサ１３はそのチップ内に外乱磁界減衰用のシールドが設けられるので、小型化に有利である。また、外側シールド１２４ｂは、フルブリッジ回路を構成する磁界検出部１２２の直上ではなく、やや離れた箇所で囲うように設けられる。このため、シールド１２４のヒステリシスが磁気センサ１３に及ぼす影響を小さくすることができる。

　図１５（ａ）は環状に設けられた外側シールド１２４ｂの周辺の磁界を示す模式図であり、図１５（ｂ）は磁気センサ１３の磁界検出部１２２と、フィードバックコイル１２１と、シールド１２４と、の配置を示す模式図である。

　図１５（ａ）に示すように、外側シールド１２４ｂを環状に構成することで、その内側の領域では周辺の磁界の影響を受けにくくなる。すなわち、環状に構成された外側シールド１２４ｂの内側に磁界検出部１２２を配置することで、磁界検出部１２２に及ぶ外部からの磁界を減衰、低減させることができる。これにより、磁気センサ１３の外部磁界に対する耐性が向上する。

　また、図１５（ｂ）に示すように、磁界検出部１２２およびフィードバックコイル１２１は、それぞれ仮想中心線ＣＬに対して線対称となるように配置されており、それらを取り囲むようにフィードバックコイル１２１上（Ｚ１Ｚ２軸のＺ２側）にリング状の外側シールド１２４ｂからなるシールド１２４が設置されている。したがって、導体１１に流れる電流の向きによらず、精度よく誘導磁界Ａ及び電流Ｉを検知することができる。

＜実施例１～２、比較例１＞
　実施例１として、実施形態の構成を備えた磁気センサ１２（図３参照）、実施例２として、変形例の構成を備えた磁気センサ５２（図８参照）を用いて、磁力を測定して線形性を評価した。

　図９は、比較例１に係る磁気センサの構成を説明する平面図である。同図に示す四つの磁気抵抗効果素子を備えた磁界検出ブリッジ回路に重ねて、一つのコイル部および一つのシールドが設けられた電流センサを用いて、磁力を測定して線形性を評価し、比較例１とした。

　実施例１、２および比較例１の電流センサに共通する条件は以下のとおりである。
　シールドの材料：ＮｉＦｅ合金（１９．５重量％Ｆｅ）
　磁界検出部直上の内側シールド（実施例）、シールド（比較例）のサイズ：８００μｍ×１５０μｍ
　内側シールド（実施例１、２）、シールド（比較例１）の膜厚：１７μｍ
　磁界検出部とシールドとの距離（Ｚ１Ｚ２方向）：１０μｍ
　磁界検出部の上部すなわち磁界検出部と重なる領域におけるフィードバックコイルのターン数：２４

　図１０は、磁気センサの出力線形性の算出方法を模式的に示すグラフである。線形性は出力の実測値と近似直線の差分（最大値）のフルスケールに対する比率（％／Ｆ．Ｓ．）で定義した。この定義により、線形性（％／Ｆ．Ｓ．）の値が小さいほど、理想的な直線に近く、精度が高い磁気センサであることを示している。

　同図のグラフは横軸が磁界を示し、縦軸がフィードバック電流を示している。同図に実線で示すように、磁界が増加する場合と減少する場合とでは、ヒステリシスにより実際に測定されるフィードバック電流の実測値が異なる。そこで、実測値から、最小二乗近似により近似直線を求め、実測値と近似曲線の値との差分、すなわち実測値と同じ磁界における近似曲線から求められる値を当該実測値から引いて得られる値の絶対値の最大値を求め、当該最大値のフルスケールに対する比率を算出して磁気センサの線形性とした。なお、フルスケール（Ｆ．Ｓ．）とは、線形性を計算した磁界の範囲における最小磁界と最大磁界とのフィードバック電流の差分をいう。

　実施例および比較例の磁気センサについて線形性を評価した結果を図１１のグラフおよび表１に示す。

　実施例１、２および比較例１の磁気センサの線形性を評価した結果から、フィードバックコイルに重ねて配置されたシールドを、磁界検出部に印加される被測定磁界の強度を弱めるように配置された内側シールドと、内側シールドに印加される被測定磁界の強度を弱めるように配置された外側シールドとで構成することにより、誘導磁界Ａを精度よく検出できることが分かった。また、線形性を良好にする観点から、外側シールドは、磁界検出方向の両側において内側シールドを取り囲むものよりも、切れ目なく環状に形成されたものが好ましいことが分かった。

＜実施例３、比較例２＞
　実施例３および比較例２の電流センサに共通する条件は以下のとおりである。
　磁界検出部の上部すなわち磁界検出部と重なる領域におけるフィードバックコイルのターン数：２４
　磁気抵抗効果素子として用いたＧＭＲ素子の膜構成。（）内の数字は層の厚さ（Å）を示す。
　下地層：ＮｉＦｅＣｒ（４２）／固定磁性層：Ｆｅ_60at%Ｃｏ_40at%（１９）／非磁性材料層：Ｒｕ（３．６）／固定磁性層：Ｃｏ_90at%Ｆｅ_10at%（２４）／非磁性材料層：Ｃｕ（２０）／フリー磁性層：［Ｃｏ_90at%Ｆｅ_10at%（１０）／Ｎｉ_82.5at%Ｆｅ_17.5at%（７０）］／反強磁性層：ＩｒＭｎ（８０）／保護層：Ｔａ（１００）

（実施例３）
　図１３に示す、外側シールド１２４ｂからなるシールド１２４を備えた磁気センサを用いた。
　シールドの材料：ＮｉＦｅ合金（１９．５重量％Ｆｅ）
　シールドの形状：外形１０００μｍ×１５００μｍ、幅２２０μｍ
　シールドの膜厚：１７μｍ
　磁界検出部とシールドとの距離（Ｚ１Ｚ２方向）：１０μｍ

（比較例２）
　シールド１２４を備えていない構成において、実施例３の磁気センサ１３と異なる、図１６に示す磁気センサ５３を用いた。

（オフセット変動量の測定）
　実施例３および比較例２の磁気センサのそれぞれについて、感度軸に直交する方向に印加する外部磁界（ストレス磁界、直交磁界）を±ＸｍＴ（Ｘは５～２２、１ｍＴごと）として、交互に印加されるプラスとマイナスの外部磁界の絶対値が徐々に大きくなるように外部磁界を変化させながら、磁気センサの出力のオフセット変動量を測定した。

　図１７は、実施例３における磁気センサ（各１０個）についての外部磁界耐性の測定結果を示すグラフである。
　図１８は、比較例２における磁気センサ（各１０個）の外部磁界耐性の測定結果を示すグラフである。
　図１７に示すように、実施例３に係る磁気センサは、外部磁界±１５ｍＴまでオフセットが生じず、オフセット変動量が小さく抑えられていた。
　対して、図１８に示すように、比較例２の磁気センサは、外部磁界が±１０ｍＴでオフセットが生じ、また、オフセット変動量も大きかった。

　図１７および図１８に示す結果から、誘導磁界の方向とフィードバックコイルからのキャンセル磁界Ｂの方向とが逆向きになる位置に重ねて配置された環状のシールドを設けることにより、磁気センサの直交磁界耐性が向上することが分かった。特に、厚さ方向からみて、線対称に配置された第１のコイルと第２のコイルと、を有する８の字形状の磁気平衡用のフィードバックコイルとの組み合せにより、直交磁界耐性が良好な磁気センサを実現することができた。

　本発明は、例えば、モータ駆動用の電流の大きさを検知するセンサとして用いることができる。

１１　　　：導体
１２、１３、５２、５３：磁気センサ（電流センサ）
２１　　　：基板
２２　　　：絶縁膜
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ：長尺パターン
３２ａ、３２ｂ：接続端子
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ：接続部
１１１　：固定磁性層
１１２　：非磁性材料層
１１３　：フリー磁性層
１１４　：反強磁性層
１２１　　：フィードバックコイル
１２１ａ　：第１コイル部
１２１ｂ　：第２コイル部
１２２　　：磁界検出部
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ：磁気抵抗効果素子
１２３　　：増幅器
１２４　　：シールド
１２４ａ　：内側シールド
１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄ：外側シールド
Ａ　　　　：誘導磁界（被測定磁界）
Ｂ　　　　：キャンセル磁界
Ｉ　　　　：電流
Ｏｕｔ１　：第１の出力電圧
Ｏｕｔ２　：第２の出力電圧
Ｖｄｄ　　：電源電圧
ＧＮＤ　　：接地電圧
ＣＬ　　　：仮想中心線

Claims

　磁気抵抗効果素子からなる磁界検出部と、フィードバックコイルと、シールドと、を備えた磁気センサであって、
　前記フィードバックコイルは、前記磁界検出部に重ねて配置され、
　前記シールドは、前記フィードバックコイルに重ねて配置され、
　前記シールドは、その法線方向から見たときの形状が環状であることを特徴とする磁気センサ。
　磁気抵抗効果素子からなる磁界検出部と、フィードバックコイルと、シールドと、を備えた磁気センサであって、
　前記フィードバックコイルは、前記磁界検出部に重ねて配置され、
　前記シールドは、前記フィードバックコイルに重ねて配置され、
　前記シールドは、
　　前記磁界検出部に印加される被測定磁界の強度を弱めるように配置された内側シールドと、前記内側シールドに印加される前記被測定磁界の強度を弱めるように配置された外側シールドと、を有していることを特徴とする磁気センサ。
　前記内側シールドにおいては、前記被測定磁界の方向と前記フィードバックコイルのキャンセル磁界の方向とが同じであり、
　前記外側シールドにおいては、前記被測定磁界の方向と、前記フィードバックコイルの前記キャンセル磁界の方向とが反対である部分を有する、請求項２に記載の磁気センサ。
　前記フィードバックコイルは、第１コイル部および第２コイル部を備え、
　前記第１コイル部と前記第２コイル部とが、前記内側シールドの法線方向から見たときの形状が前記磁気抵抗効果素子の感度方向に直交する仮想中心線を挟んで線対称に配置されている、請求項２に記載の磁気センサ。
　前記外側シールドは、前記内側シールドを取り囲んで形成されている、請求項２に記載の磁気センサ。
　前記外側シールドは、環状に形成されている、請求項２に記載の磁気センサ。
　前記内側シールドは、その法線方向から見たときの形状が略矩形である、請求項２に記載の磁気センサ。
　前記外側シールドの幅が、前記内側シールドの幅以下である、請求項２に記載の磁気センサ。
　前記磁界検出部は、四つの前記磁気抵抗効果素子が配置されたフルブリッジ回路であり、
四つの前記磁気抵抗効果素子は、前記内側シールドの法線方向から見たときに、前記仮想中心線と重なるように設けられている、請求項４に記載の磁気センサ。
　請求項１または２に記載の磁気センサを備えていることを特徴とする電流センサ。