WO2023007989A1 - 磁気センサ - Google Patents

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WO2023007989A1
WO2023007989A1 PCT/JP2022/024685 JP2022024685W WO2023007989A1 WO 2023007989 A1 WO2023007989 A1 WO 2023007989A1 JP 2022024685 W JP2022024685 W JP 2022024685W WO 2023007989 A1 WO2023007989 A1 WO 2023007989A1
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WO
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magnetic
sensor chip
external magnetic
sensor
magneto
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Application number
PCT/JP2022/024685
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French (fr)
Inventor
康二 黒木
承彬 林
郁人 小野寺
誠 亀野
Original Assignee
Tdk株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic sensor, and more particularly to a magnetic sensor provided with an external magnetic body that collects magnetic flux on a magneto-sensitive element.
  • Patent Document 1 discloses a magnetic sensor equipped with an external magnetic body that collects magnetic flux on a magneto-sensitive element.
  • the magnetic sensor described in Patent Literature 1 collects vertical magnetic flux with an external magnetic body and bends the collected magnetic flux in the horizontal direction, thereby detecting the horizontal component of the magnetic flux.
  • an object of the present invention is to provide a magnetic sensor that has less variation in detection sensitivity and that can obtain high detection sensitivity.
  • a magnetic sensor comprises: an element forming surface extending in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction; a first sensor chip having a second side surface; and first and second external magnetic bodies having a longitudinal direction in the first direction.
  • a first magneto-sensitive magnetic path formed by first and second magnetic layers arranged in a first direction and a first magnetic gap, and having the first direction as a magneto-sensitive direction;
  • the first external magnetic body has a first inner surface covering the element forming surface and a second inner surface covering the first side surface so as to overlap with the first magnetic layer.
  • the external magnetic body has a third inner surface covering the element forming surface and a fourth inner surface covering the second side surface so as to overlap with the second magnetic layer.
  • the sensitivity there are many magnetic flux components that contribute to , and this makes it possible to obtain high detection sensitivity.
  • the first and second external magnetic bodies can be positioned by the first and second side surfaces of the sensor chip, the mounting positions of the first and second external magnetic bodies are less likely to be displaced, thereby improving the detection sensitivity. Variation is less likely to occur.
  • the first inner surface of the first external magnetic body and the third inner surface of the second external magnetic body have a shape in which the width in the second direction narrows toward the first magnetic gap. It doesn't matter if According to this, it is possible to further increase the density of the magnetic flux applied to the magneto-sensitive element.
  • the first external magnetic body has a structure in which the corners where the first inner surface and the second inner surface meet are removed, and the second external magnetic body has the third inner surface and the fourth inner surface. It may have a structure in which the corners against which the inner surface abuts are removed. According to this, the positioning accuracy of the first and second external magnetic bodies using the first and second side surfaces is enhanced.
  • the magnetic sensor according to the present invention further comprises a substrate on which the first sensor chip, the first external magnetic body and the second external magnetic body are mounted, the first sensor chip being perpendicular to the second direction.
  • the third side may be mounted so as to face the substrate. According to this, even if the first and second external magnetic bodies are long, they can be stably supported, and it is possible to shorten the connection wiring distance between the first sensor chip and the substrate. .
  • the magnetic sensor according to the present invention may further include an auxiliary substrate mounted on the substrate and arranged on the back surface opposite to the element forming surface of the first sensor chip. According to this, even if the first sensor chip is thin, the mechanical strength is increased, so it is possible to prevent damage to the first sensor chip.
  • a magnetic sensor according to the present invention is a second sensor having element formation surfaces extending in first and second directions and fourth and fifth side surfaces perpendicular to the first direction and parallel to each other.
  • a chip and third and fourth external magnetic bodies having the first direction as a longitudinal direction are further provided, and the first sensor chip is formed on the element forming surface of the second sensor chip via a second magnetic gap.
  • Third and fourth magnetic layers arranged in the same direction, and a second magneto-sensitive element arranged on the magnetic path formed by the second magnetic gap and having the first direction as the magneto-sensitive direction are formed.
  • the third external magnetic body has a fifth inner surface covering the element formation surface so as to overlap with the third magnetic layer and a sixth inner surface covering the fourth side surface, and a fourth external magnetic body has a seventh inner surface covering the element forming surface so as to overlap with the fourth magnetic layer, and an eighth inner surface covering the fifth side surface;
  • the sensitivity axis directions may differ from each other by 180°. This makes it possible to obtain a differential signal from the first and second magneto-sensitive elements.
  • the first sensor chip and the second sensor chip may be arranged so that the back surfaces located on the opposite sides of the element forming surface face each other.
  • a spacer may be provided in contact with the rear surface of the first sensor chip and the rear surface of the second sensor chip, and the rear surface of the first sensor chip and the rear surface of the second sensor chip are in contact with each other. I don't mind. According to these, it is possible to reduce the temperature difference between the first sensor chip and the second sensor chip.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the appearance of a magnetic sensor 1 according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a partial schematic perspective view of the magnetic sensor 1 viewed from another angle.
  • FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of the magnetic sensor 1.
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of the magnetic sensor 1.
  • FIG. 5 is a partial schematic perspective view showing an example in which an auxiliary substrate 120 is added to the magnetic sensor 1.
  • FIG. FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining the structure of the sensor chip 100.
  • FIG. FIG. 7 is a schematic perspective view showing a state in which the magnetic layers 111 and 112 are removed from the sensor chip 100.
  • FIG. FIG. 8 is an xz sectional view of the main part of the sensor chip 100.
  • FIG. 9 is a schematic partial perspective view showing an enlarged main part of the magnetic sensor 1.
  • FIG. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the width of the magnetic gap G1, the thickness of the protrusions 12 and 22 in the z direction, and the magnetic flux density applied to the magneto-sensitive element R1.
  • FIG. 11(a) is a circuit diagram showing a circuit for obtaining the detection signal V1
  • FIG. 11(b) is a circuit diagram showing a circuit for obtaining the detection signals V2 and V3
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing the appearance of the magnetic sensor 2 according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 13 is a partially exploded perspective view of the magnetic sensor 2.
  • FIG. FIG. 14 is a partially schematic exploded perspective view of the magnetic sensor 2.
  • FIG. 15(a) is a circuit diagram showing a circuit for obtaining the detection signal V4
  • FIG. 15(b) is a circuit diagram showing a circuit for obtaining the differential signals V5 and V6
  • FIG. 16 is a partial schematic perspective view showing an example in which a spacer 300 is added to the magnetic sensor 2.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view showing the external appearance of the magnetic sensor 3 according to the third embodiment of the invention.
  • FIG. 18 is a partially exploded perspective view of the magnetic sensor 3.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the appearance of the magnetic sensor 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2 is a partial schematic perspective view of the magnetic sensor 1 viewed from another angle, and
  • FIGS. 3 and 4 are schematic exploded perspective views of the magnetic sensor 1.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the appearance of the magnetic sensor 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2 is a partial schematic perspective view of the magnetic sensor 1 viewed from another angle
  • FIGS. 3 and 4 are schematic exploded perspective views of the magnetic sensor 1.
  • the magnetic sensor 1 includes a substrate 8, a sensor chip 100 mounted on the substrate 8, and external magnetic bodies 10 and 20.
  • the main surface of the substrate 8 is the xz plane, and a sensor chip 100 and external magnetic bodies 10 and 20 are mounted on the main surface.
  • the sensor chip 100 has side surfaces 101 and 102 that form the yz plane and are positioned opposite to each other, side surfaces 103 and 104 that form the xz plane and are positioned opposite to each other, and side surfaces 103 and 104 that form the xy plane and are positioned opposite to each other. It has an element formation surface 105 and a back surface 106 .
  • the sensor chip 100 is mounted upright on the substrate 8 so that the side surface 103 faces the main surface of the substrate 8 .
  • Both the external magnetic bodies 10 and 20 are made of a high magnetic permeability material such as ferrite.
  • the external magnetic body 10 is composed of a bar-shaped main body 11 whose longitudinal direction is the x direction, and a protrusion 12 provided at the end of the main body 11 in the x direction.
  • the external magnetic body 20 is composed of a bar-shaped main body 21 whose longitudinal direction is the x direction, and a protrusion 22 provided at the end of the main body 21 in the x direction.
  • the body portion 11 and the protruding portion 12 may be integrated, or may be formed of separate blocks. The same applies to the body portion 21 and the projecting portion 22 .
  • the thickness of the protrusions 12 and 22 in the z direction is thinner than the thickness of the main bodies 11 and 21 in the z direction.
  • an inner surface 12a forming an xy plane is formed on the projecting portion 12
  • an inner surface 11a forming a yz plane is formed on the end of the body portion 11 in the x direction.
  • the projecting portion 22 is formed with an inner surface 22a forming an xy plane
  • the end portion of the body portion 21 in the x direction is formed with an inner surface 21a forming a yz plane.
  • the substrate is arranged so that the side surface 101 of the sensor chip 100 is covered with the inner surface 11a of the external magnetic body 10, and the side surface 102 of the sensor chip 100 is covered with the inner surface 21a of the external magnetic body 20.
  • a sensor chip 100 and external magnetic bodies 10 and 20 are positioned on 8 . That is, the positional relationship in the x direction between the sensor chip 100 and the external magnetic body 10 is fixed by bringing the side surface 101 of the sensor chip 100 into contact with the inner surface 11a of the external magnetic body 10. The positional relationship in the x direction is fixed by bringing the side surface 102 of the sensor chip 100 into contact with the inner surface 21 a of the external magnetic body 20 .
  • the distance in the x direction of the magnetic gap G1 formed between the protruding portion 12 and the protruding portion 22 is fixed.
  • the element forming surface 105 of the sensor chip 100 is covered with the inner surface 12a of the external magnetic body 10 and the inner surface 22a of the external magnetic body 20.
  • a groove 13 is formed at the corner where the inner surface 11a and the inner surface 12a of the external magnetic body 10 meet.
  • grooves 23 are formed at the corners where the inner surfaces 12a and 22a of the external magnetic body 20 meet. This is because if the corners are rounded due to processing accuracy or the like, the rounded corners and the sensor chip 100 interfere with each other, and the sensor chip 100 cannot be correctly positioned. Removing the corners allows the sensor chip 100 to be correctly positioned.
  • the sensor chip 100 since the sensor chip 100 is mounted upright so that the side surface 103 faces the substrate 8, if the thickness of the sensor chip 100 is thin, the strength may be insufficient. In such a case, strength may be ensured by providing an auxiliary substrate 120 on the rear surface 106 of the sensor chip 100, as shown in FIG.
  • the auxiliary substrate 120 can be fixed to the sensor chip 100 and the substrate 8 using an adhesive or the like.
  • the material of the auxiliary substrate 120 the same material as that of the sensor chip 100 may be used.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining the structure of the sensor chip 100.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view for explaining the structure of the sensor chip 100.
  • a magneto-sensitive element R1 As shown in FIG. 6, on the element forming surface 105 of the sensor chip 100, a magneto-sensitive element R1, magnetic layers 111 and 112, and terminal electrodes T11 to T14 are formed.
  • the magnetic layers 111 and 112 are thin films made of a NiFe-based material such as permalloy, and the magneto-sensitive element R1 is arranged on the magnetic path formed by the magnetic gap G2 made up of the magnetic layers 111 and 112.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a state in which the magnetic layers 111 and 112 are removed from the sensor chip 100.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a state in which the magnetic layers 111 and 112 are removed from the sensor chip 100.
  • the magneto-sensitive element R1 extends in the y-direction on the element forming surface 105, one end of which is connected to the terminal electrode T11 via the wiring L1, and the other end of which is connected to the terminal electrode T11 via the wiring L2. It is connected to the electrode T12.
  • the magneto-sensitive element R1 is not particularly limited as long as it is an element whose electric resistance changes depending on the direction of the magnetic flux, and for example, an MR element or the like can be used.
  • the fixed magnetization direction which is the sensitivity axis direction of the magneto-sensitive element R1, is the x direction.
  • the terminal electrodes T13 and T14 are connected to compensation coils (not shown).
  • the compensating coil is used to perform so-called closed-loop control by canceling the magnetic field applied to the magneto-sensitive element R1.
  • the sensor chip 100 since the sensor chip 100 is mounted upright so that the side surface 103 of the sensor chip 100 faces the substrate 8, the wiring distance between the terminal electrodes T11 to T14 and the substrate 8 can be shortened. can. As a result, the land patterns provided on the substrate 8 and the terminal electrodes T11 to T14 can be directly connected using solder or the like.
  • FIG. 8 is an xz sectional view of the main part of the sensor chip 100.
  • a magneto-sensitive element R1 is formed on the element forming surface 105 of the sensor chip 100.
  • the magneto-sensitive element R1 is covered with an insulating layer 107, and magnetic layers 111 and 112 are formed on the surface of the insulating layer 107.
  • FIG. The magneto-sensitive element R1 is positioned between the magnetic layer 111 and the magnetic layer 112 in plan view (as seen from the z direction). As a result, a magnetic field passing through the magnetic gap G2 is applied to the magneto-sensitive element R1.
  • the magneto-sensitive element R1 is located near the magnetic gap G2 formed by the magnetic layer 111 and the magnetic layer 112, and is arranged on a magnetic path capable of detecting the detection target magnetic field passing through the magnetic gap G2.
  • the magneto-sensitive element R1 does not necessarily have to be arranged between the two magnetic layers 111 and 112, and at least part of the magnetic field passing through the magnetic gap G2 formed by the magnetic layers 111 and 112 is applied to the magneto-sensitive element R1. It is sufficient if the arrangement is such that the voltage is applied to .
  • the relationship between the width of the magnetic gap G2 and the width of the magneto-sensitive element R1 is not particularly limited. In the example shown in FIG.
  • the width G2x of the magnetic gap G2 in the x direction is narrower than the width Rx of the magneto-sensitive element R1 in the x direction. overlap and have an OV.
  • FIG. 9 is a schematic partial perspective view showing an enlarged main part of the magnetic sensor 1.
  • the magnetic layer 111 overlaps the inner surface 12a of the external magnetic body 10
  • the magnetic layer 112 overlaps the inner surface of the external magnetic body 20. 22a.
  • the magnetic flux in the x-direction collected by the body portion 11 of the external magnetic body 10 flows through the magnetic layer 111 via the projecting portion 12 of the external magnetic body 10 .
  • the magnetic flux that has flowed through the magnetic layer 111 flows through the magnetic gap G ⁇ b>2 to the magnetic layer 112 , and further flows through the protrusion 22 of the external magnetic body 20 to the main body 21 .
  • the magnetic flux in the x direction collected by the external magnetic bodies 10 and 20 flows through the magnetic gap G2, the magnetic flux in the x direction is applied to the magneto-sensitive element R1.
  • the direction and amount of magnetic flux can be detected based on
  • the width G1x in the x direction of the magnetic gap G1 formed by the protrusions 12 and 22 is sufficiently larger than the width G2x in the x direction of the magnetic gap G2 formed by the magnetic layers 111 and 112. preferably wide. This is because if the width G1x of the magnetic gap G1 is too narrow, the magnetic flux bypasses the magnetic gap G1 and the magnetic flux applied to the magneto-sensitive element R1 decreases.
  • the width G1x of the magnetic gap G1 may be about several hundred micrometers, and the width G2x of the magnetic gap G2 may be about several micrometers.
  • the magnetic sensor 1 can apply the magnetic flux in the x direction collected by the external magnetic bodies 10 and 20 to the magneto-sensitive element R1 whose sensitivity axis direction is the x direction without bending the magnetic flux. Therefore, it is possible to obtain high detection sensitivity. Moreover, since the sensor chip 100 having the magneto-sensitive element R1 formed thereon and the external magnetic bodies 10 and 20 are positioned in the x-direction, variations in the width G1x of the magnetic gap G1 are less likely to occur, thereby reducing variations in detection sensitivity. can do.
  • the magnetic flux applied to the magneto-sensitive element R1 It becomes possible to further increase the density.
  • the external magnetic bodies 10 and 20 have such a shape, and the width in the y direction of the inner surfaces 12a and 22a may be constant. This facilitates fabrication of the external magnetic bodies 10 and 20 .
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the width of the magnetic gap G1 and the thickness of the protrusions 12 and 22 in the z direction and the magnetic flux density applied to the magneto-sensitive element R1.
  • the narrower the magnetic gap G1 the higher the magnetic flux density applied to the magneto-sensitive element R1. This is because the narrower the magnetic gap G1, the lower the magnetic resistance.
  • the magnetic gap G1 is less than 0.6 mm, the narrower the magnetic gap G1, the more rapidly the magnetic flux density applied to the magneto-sensitive element R1 decreases. This is because if the magnetic gap G1 is too narrow, the magnetic flux bypasses between the external magnetic bodies 10 and 20 and the magnetic flux applied to the magneto-sensitive element R1 decreases.
  • the thinner the protrusions 12 and 22 in the z-direction the thinner the protrusions 12 and 22, the higher the magnetic flux density applied to the magneto-sensitive element R1. This is because the thinner the protrusions 12 and 22 are in the z direction, the more difficult it is for the magnetic flux to bypass between the external magnetic bodies 10 and 20 .
  • the detection signal V1 can be obtained from the connection point between the two.
  • the fixed resistor R10 may be provided on the element forming surface 105 of the sensor chip 100 or may be provided on the substrate 8.
  • FIG. 11B When the fixed resistor R10 is provided on the element formation surface 105 of the sensor chip 100, a dummy element having the same configuration as the magneto-sensitive element R1 and whose resistance value does not change with a magnetic field may be used as the fixed resistor R10.
  • the detection signals V2 and V3 may be obtained by bridge-connecting the magneto-sensitive element R1 and the fixed resistors R11 to R13.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing the appearance of the magnetic sensor 2 according to the second embodiment of the invention.
  • 13 and 14 are partially exploded perspective views of the magnetic sensor 2.
  • FIG. 12 is a schematic perspective view showing the appearance of the magnetic sensor 2 according to the second embodiment of the invention.
  • 13 and 14 are partially exploded perspective views of the magnetic sensor 2.
  • the magnetic sensor 2 according to the second embodiment further includes a sensor chip 200 mounted on the substrate 8 and external magnetic bodies 30, 40, which is different from the first embodiment. It is different from the magnetic sensor 1 by Since other basic configurations are the same as those of the magnetic sensor 1 according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
  • the sensor chip 200 has the same structure as the sensor chip 100, and includes side surfaces 201 and 202 forming the yz plane and located opposite to each other, side surfaces 203 and 204 forming the xz plane and located opposite to each other, and xy plane. It has an element formation surface 205 and a back surface 206 which form surfaces and are located on opposite sides of each other.
  • the sensor chip 200 is mounted on the substrate 8 so that the side surface 203 faces the main surface of the substrate 8 .
  • Both the external magnetic bodies 30 and 40 are made of a high magnetic permeability material such as ferrite, and have the same structure as the external magnetic bodies 20 and 10, respectively.
  • the external magnetic body 30 is composed of a rod-shaped body portion 31 whose longitudinal direction is the x direction, and a projecting portion 32 provided at the end portion of the body portion 31 in the x direction.
  • the external magnetic body 40 is composed of a bar-shaped body portion 41 whose longitudinal direction is the x direction, and a projecting portion 42 provided at the end portion of the body portion 41 in the x direction.
  • the external magnetic bodies 10 and 40 are arranged in the z-direction, and the external magnetic bodies 20 and 30 are arranged in the z-direction.
  • the thickness in the z-direction of the body portions 11 and 41 of the external magnetic bodies 10 and 40 is greater than the thickness in the z-direction of the body portions 21 and 31 of the external magnetic bodies 20 and 30 .
  • the body portions 11 and 41 of the external magnetic bodies 10 and 40 are in contact with each other, whereas the body portions 21 and 31 of the external magnetic bodies 20 and 30 are separated from each other in the z direction.
  • the external magnetic bodies 10 and 40 may be composed of a single block. With such a configuration, the tip of the external magnetic bodies 10 and 40 in the +x direction can be used as a detection head, and the magnetic flux in the x direction can be collected.
  • the substrate is arranged such that the side surface 201 of the sensor chip 200 is covered with the inner surface 31 a of the external magnetic body 30 and the side surface 202 of the sensor chip 200 is covered with the inner surface 41 a of the external magnetic body 40 .
  • a sensor chip 200 and external magnetic bodies 30, 40 are positioned. That is, the positional relationship in the x direction between the sensor chip 200 and the external magnetic body 30 is fixed by bringing the side surface 201 of the sensor chip 200 into contact with the inner surface 31a of the external magnetic body 30. The positional relationship in the x direction is fixed by bringing the side surface 202 of the sensor chip 200 into contact with the inner surface 41 a of the external magnetic body 40 .
  • a magneto-sensitive element R2 and magnetic layers 211 and 212 are formed on the element forming surface 205 of the sensor chip 200 .
  • the magnetic layers 211 and 212 are thin films made of a NiFe-based material such as permalloy, and the magneto-sensitive element R2 is arranged on the magnetic path formed by the magnetic gap formed by the magnetic layers 211 and 212.
  • FIG. When the sensor chip 200 and the external magnetic bodies 30 and 40 are positioned in the x-direction, the magnetic layer 211 overlaps the inner surface 32a of the external magnetic body 30, and the magnetic layer 212 overlaps the inner surface 42a of the external magnetic body 40.
  • the sensor chip 100 and the sensor chip 200 are arranged so that the rear surfaces 106 and 206 face each other.
  • the sensitivity axis directions of the magneto-sensitive element R1 and the magneto-sensitive element R2 are different from each other by 180°.
  • the sensitivity axis direction of the magneto-sensitive element R1 is the +x direction
  • the sensitivity axis direction of the magneto-sensitive element R2 is the -x direction. Therefore, as shown in FIG. 15(a), by connecting the magneto-sensitive element R1 and the magneto-sensitive element R2 in series between the power sources, a detection signal V4 having a larger amplitude can be obtained from the connection point between the two. .
  • FIG. 15(a) by connecting the magneto-sensitive element R1 and the magneto-sensitive element R2 in series between the power sources, a detection signal V4 having a larger amplitude can be obtained from the connection point between the two. .
  • FIG. 15(a) by connecting the magneto-sensitive element R1 and the magnet
  • the differential signals V5 and V6 may be obtained by bridge-connecting the magneto-sensitive elements R1 and R2 and the fixed resistors R14 and R15. Furthermore, a double full bridge may be configured by bridge-connecting the magneto-sensitive elements R1 and R2.
  • a spacer 300 may be provided between the sensor chip 100 and the sensor chip 200 so as to be in contact with the rear surfaces 106 and 206. According to this, heat conduction through the spacer 300 reduces the temperature difference between the sensor chip 100 and the sensor chip 200, so that it is possible to reduce the measurement error caused by the temperature difference. Moreover, since the back surfaces 106, 206 of the sensor chips 100, 200 are covered with the spacers 300, the mechanical strength of the whole is enhanced.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view showing the appearance of the magnetic sensor 3 according to the third embodiment of the invention.
  • 18 is a partially exploded perspective view of the magnetic sensor 3.
  • the rear surface 106 of the sensor chip 100 and the rear surface 206 of the sensor chip 200 are in contact with each other, and the main bodies of the external magnetic bodies 20 and 30 are in contact with each other. It differs from the magnetic sensor 2 according to the second embodiment in that 21 and 31 are in contact with each other. Since other basic configurations are the same as those of the magnetic sensor 2 according to the second embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
  • the temperature difference between the sensor chips 100 and 200 becomes smaller. It is possible to further reduce the resulting measurement error.
  • the external magnetic bodies 10 and 40 may consist of a single block, and the external magnetic bodies 20 and 30 may consist of a single block.
  • Magnetic sensor 8 Substrate 10, 20, 30, 40 External magnetic body 11, 21, 31, 41 Main body 12, 22, 32, 42 Projection 11a, 12a, 21a, 22a, 31a, 32a, 41a, 42a inner surfaces 13, 23 grooves 100, 200 sensor chips 101 to 104, 201 to 204 side surfaces 105, 205 element forming surfaces 106, 206 back surface 107 insulating layers 111, 112, 211, 212 magnetic layer 120 auxiliary substrate 300 spacers G1, G2 magnetism Gaps L1, L2 Wiring R1, R2 Magnetosensitive elements R10 to R15 Fixed resistors T11 to T14 Terminal electrodes

Landscapes

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Abstract

【課題】検出感度のばらつきが少なく、且つ、高い検出感度を得ることが可能な磁気センサを提供する。 【解決手段】磁気センサ１は、センサチップ１００とｘ方向を長手方向とする外部磁性体１０，２０とを備える。センサチップ１００の素子形成面１０５上には、磁気ギャップＧ２を介してｘ方向に配列された磁性体層１１１，１１２と、ｘ方向を感磁方向とする感磁素子Ｒ１とが形成される。外部磁性体１０は、磁性体層１１１と重なるよう素子形成面１０５を覆う内面１２ａと側面１０１を覆う内面１１ａを有し、外部磁性体２０は、磁性体層１１２と重なるよう素子形成面１０５を覆う内面２２ａと側面１０２を覆う内面２１ａを有する。これにより、外部磁性体１０，２０をセンサチップ１００の側面１０１，１０２によって位置決めできることから、検出感度のばらつきが生じにくい。

Description

磁気センサ
　本発明は磁気センサに関し、特に、感磁素子に磁束を集める外部磁性体を備えた磁気センサに関する。
　特許文献１には、感磁素子に磁束を集める外部磁性体を備えた磁気センサが開示されている。特許文献１に記載された磁気センサは、外部磁性体によって垂直方向の磁束を集め、集めた磁束を水平方向に曲げることによって、磁束の水平方向成分を検出している。
特許第５２９７４４２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された磁気センサは、垂直方向の磁束を折り曲げることによって磁束の水平方向成分を検出していることから、感度に寄与する磁束成分が少なく、高い検出感度を得ることが困難であった。また、外部磁性体の搭載位置のズレによって検出感度が大きく変化するという問題もあった。
　したがって、本発明は、検出感度のばらつきが少なく、且つ、高い検出感度を得ることが可能な磁気センサを提供することを目的とする。
　本発明による磁気センサは、第１の方向及び第１の方向に対して垂直な第２の方向に延在する素子形成面と、第１の方向に対して垂直であり互いに平行な第１及び第２の側面とを有する第１のセンサチップと、第１の方向を長手方向とする第１及び第２の外部磁性体とを備え、素子形成面上には、第１の磁気ギャップを介して第１の方向に配列された第１及び第２の磁性体層と、第１の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置され、第１の方向を感磁方向とする第１の感磁素子とが形成され、第１の外部磁性体は、第１の磁性体層と重なるよう素子形成面を覆う第１の内面と第１の側面を覆う第２の内面を有し、第２の外部磁性体は、第２の磁性体層と重なるよう素子形成面を覆う第３の内面と第２の側面を覆う第４の内面を有することを特徴とする。
　本発明によれば、第１の方向を長手方向とする第１及び第２の外部磁性体によって集めた磁束が第１の方向を感磁方向とする感磁素子に印加されることから、感度に寄与する磁束成分が多く、これにより高い検出感度を得ることが可能となる。しかも、第１及び第２の外部磁性体をセンサチップの第１及び第２の側面によって位置決めできることから、第１及び第２の外部磁性体の搭載位置にズレが生じにくく、このため検出感度のばらつきも生じにくい。
　本発明において、第１の外部磁性体の第１の内面及び第２の外部磁性体の第３の内面は、第１の磁気ギャップに近づくにつれて第２の方向における幅が狭くなる形状を有していても構わない。これによれば、感磁素子に印加される磁束の密度をより高めることが可能となる。
　本発明において、第１の外部磁性体は、第１の内面と第２の内面が突き当たる角部が除去された構造を有し、第２の外部磁性体は、第３の内面と第４の内面が突き当たる角部が除去された構造を有していても構わない。これによれば、第１及び第２の側面を用いた第１及び第２の外部磁性体の位置決め精度が高められる。
　本発明による磁気センサは、第１のセンサチップ、第１の外部磁性体及び第２の外部磁性体が搭載された基板をさらに備え、第１のセンサチップは、第２の方向に対して垂直な第３の側面が基板と向かい合うよう搭載されていても構わない。これによれば、第１及び第２の外部磁性体が長い場合であっても安定して支持することができるとともに、第１のセンサチップと基板の接続配線距離を短縮することが可能となる。
　本発明による磁気センサは、基板に搭載され、第１のセンサチップの素子形成面の反対側に位置する裏面に配置された補助基板をさらに備えていても構わない。これによれば、第１のセンサチップが薄い場合であっても機械的強度が高められることから、第１のセンサチップの破損を防止することが可能となる。
　本発明による磁気センサは、第１及び第２の方向に延在する素子形成面と、第１の方向に対して垂直であり互いに平行な第４及び第５の側面とを有する第２のセンサチップと、第１の方向を長手方向とする第３及び第４の外部磁性体とをさらに備え、第２のセンサチップの素子形成面上には、第２の磁気ギャップを介して第１の方向に配列された第３及び第４の磁性体層と、第２の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置され、第１の方向を感磁方向とする第２の感磁素子とが形成され、第３の外部磁性体は、第３の磁性体層と重なるよう素子形成面を覆う第５の内面と、第４の側面を覆う第６の内面を有し、第４の外部磁性体は、第４の磁性体層と重なるよう素子形成面を覆う第７の内面と、第５の側面を覆う第８の内面を有し、第１の感磁素子と第２の感磁素子の感度軸方向は互いに１８０°異なっていても構わない。これによれば、第１及び第２の感磁素子から差動信号を得ることが可能となる。
　この場合、第１のセンサチップと第２のセンサチップは、素子形成面の反対側に位置する裏面同士が向かい合うよう配置されても構わない。これによれば、互いに同一構造を有する第１及び第２のセンサチップを用いることが可能となる。さらにこの場合、第１のセンサチップの裏面及び第２のセンサチップの裏面と接するスペーサーをさらに備えていても構わないし、第１のセンサチップの裏面と第２のセンサチップの裏面が互いに接していても構わない。これらによれば、第１のセンサチップと第２のセンサチップの温度差を低減することが可能となる。
　このように、本発明によれば、検出感度のばらつきが少なく、且つ、高い検出感度を得ることが可能な磁気センサを提供することが可能となる。
図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１の外観を示す略斜視図である。 図２は、磁気センサ１を別の角度から見た部分的な略斜視図である。 図３は、磁気センサ１の略分解斜視図である。 図４は、磁気センサ１の略分解斜視図である。 図５は、磁気センサ１に補助基板１２０を追加した例を示す部分的な略斜視図である。 図６は、センサチップ１００の構造を説明するための略斜視図である。 図７は、センサチップ１００から磁性体層１１１，１１２を除去した状態を示す略斜視図である。 図８は、センサチップ１００の主要部のｘｚ断面図である。 図９は、磁気センサ１の主要部を拡大して示す略部分斜視図である。 図１０は、磁気ギャップＧ１の幅及び突出部１２，２２のｚ方向における厚みと感磁素子Ｒ１に印加される磁束密度との関係を示すグラフである。 図１１（ａ）は検出信号Ｖ１を得るための回路を示す回路図であり、図１１（ｂ）は検出信号Ｖ２，Ｖ３を得るための回路を示す回路図であり、 図１２は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ２の外観を示す略斜視図である。 図１３は、磁気センサ２の部分的な略分解斜視図である。 図１４は、磁気センサ２の部分的な略分解斜視図である。 図１５（ａ）は検出信号Ｖ４を得るための回路を示す回路図であり、図１５（ｂ）は差動信号Ｖ５，Ｖ６を得るための回路を示す回路図であり、 図１６は、磁気センサ２にスペーサー３００を追加した例を示す部分的な略斜視図である。 図１７は、本発明の第３の実施形態による磁気センサ３の外観を示す略斜視図である。 図１８は、磁気センサ３の部分的な略分解斜視図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１の外観を示す略斜視図である。また、図２は磁気センサ１を別の角度から見た部分的な略斜視図であり、図３及び図４は磁気センサ１の略分解斜視図である。
　図１～図４に示すように、第１の実施形態による磁気センサ１は、基板８と、基板８に搭載されたセンサチップ１００及び外部磁性体１０，２０とを備えている。基板８はｘｚ面を主面とし、主面にセンサチップ１００及び外部磁性体１０，２０が搭載されている。センサチップ１００は、ｙｚ面を構成し互いに反対側に位置する側面１０１，１０２と、ｘｚ面を構成し互いに反対側に位置する側面１０３，１０４と、ｘｙ面を構成し互いに反対側に位置する素子形成面１０５及び裏面１０６とを有している。センサチップ１００は、側面１０３が基板８の主面と向かい合うよう、基板８に立てて搭載されている。
　外部磁性体１０，２０は、いずれもフェライトなどの高透磁率材料によって構成される。外部磁性体１０は、ｘ方向を長手方向とする棒状の本体部１１と、本体部１１のｘ方向における端部に設けられた突出部１２からなる。同様に、外部磁性体２０は、ｘ方向を長手方向とする棒状の本体部２１と、本体部２１のｘ方向における端部に設けられた突出部２２からなる。本体部１１と突出部１２は、一体的であっても構わないし、それぞれ別のブロックからなるものであっても構わない。本体部２１と突出部２２についても同様である。
　突出部１２，２２のｚ方向における厚みは、本体部１１，２１のｚ方向における厚みよりも薄い。これにより、突出部１２にはｘｙ面を構成する内面１２ａが形成され、本体部１１のｘ方向における端部にはｙｚ面を構成する内面１１ａが形成される。同様に、突出部２２にはｘｙ面を構成する内面２２ａが形成され、本体部２１のｘ方向における端部にはｙｚ面を構成する内面２１ａが形成される。
　そして、図２及び図４に示すように、センサチップ１００の側面１０１が外部磁性体１０の内面１１ａで覆われ、センサチップ１００の側面１０２が外部磁性体２０の内面２１ａに覆われるよう、基板８上においてセンサチップ１００と外部磁性体１０，２０が位置決めされる。つまり、センサチップ１００と外部磁性体１０のｘ方向における位置関係は、センサチップ１００の側面１０１を外部磁性体１０の内面１１ａに当接させることによって固定され、センサチップ１００と外部磁性体２０のｘ方向における位置関係は、センサチップ１００の側面１０２を外部磁性体２０の内面２１ａに当接させることによって固定される。これにより、突出部１２と突出部２２の間に形成される磁気ギャップＧ１のｘ方向における距離が固定される。また、センサチップ１００と外部磁性体１０，２０をｘ方向に位置決めすると、センサチップ１００の素子形成面１０５が外部磁性体１０の内面１２ａ及び外部磁性体２０の内面２２ａで覆われる。
　さらに、外部磁性体１０の内面１１ａと内面１２ａが突き当たる角部には、溝１３が形成されている。同様に、外部磁性体２０の内面１２ａと内面２２ａが突き当たる角部には、溝２３が形成されている。これは、加工精度などに起因して上記角部が丸みを帯びると、丸みを帯びた角部とセンサチップ１００が干渉し、センサチップ１００を正しく位置決めできないからであり、溝１３，２３によって上記角部を除去することによってセンサチップ１００を正しく位置決めすることが可能となる。
　また、センサチップ１００は、側面１０３が基板８と向かい合うよう立てて搭載されることから、センサチップ１００の厚みが薄い場合、強度が不足するおそれがある。このような場合には、図５に示すように、センサチップ１００の裏面１０６に補助基板１２０を設けることによって強度を確保しても構わない。補助基板１２０は、接着剤などを用いて、センサチップ１００及び基板８に固定することができる。補助基板１２０の材料としては、センサチップ１００と同じ材料を用いても構わない。
　図６は、センサチップ１００の構造を説明するための略斜視図である。
　図６に示すように、センサチップ１００の素子形成面１０５上には感磁素子Ｒ１、磁性体層１１１，１１２、端子電極Ｔ１１～Ｔ１４が形成されている。磁性体層１１１，１１２は、パーマロイなどのＮｉＦｅ系材料からなる薄膜であり、磁性体層１１１，１１２からなる磁気ギャップＧ２によって形成される磁路上に感磁素子Ｒ１が配置されている。
　図７は、センサチップ１００から磁性体層１１１，１１２を除去した状態を示す略斜視図である。
　図７に示すように、感磁素子Ｒ１は、素子形成面１０５上においてｙ方向に延在し、その一端が配線Ｌ１を介して端子電極Ｔ１１に接続され、他端が配線Ｌ２を介して端子電極Ｔ１２に接続されている。感磁素子Ｒ１は、磁束の向きによって電気抵抗が変化する素子であれば特に限定されず、例えばＭＲ素子などを用いることができる。感磁素子Ｒ１の感度軸方向である固定磁化方向はｘ方向である。端子電極Ｔ１３，Ｔ１４は、図示しない補償コイルに接続される。補償コイルは、感磁素子Ｒ１に印加される磁界を打ち消すことによって、いわゆるクローズドループ制御を行うために用いられる。そして、本実施形態においては、センサチップ１００の側面１０３が基板８と向かい合うよう、センサチップ１００を立てて搭載していることから、端子電極Ｔ１１～Ｔ１４と基板８の配線距離を短縮することができる。これにより、ハンダなどを用いて、基板８に設けられたランドパターンと端子電極Ｔ１１～Ｔ１４を直接接続することが可能となる。
　図８は、センサチップ１００の主要部のｘｚ断面図である。
　図８に示すように、センサチップ１００の素子形成面１０５には、感磁素子Ｒ１が形成されている。感磁素子Ｒ１は絶縁層１０７で覆われており、絶縁層１０７の表面に磁性体層１１１，１１２が形成されている。そして、平面視で（ｚ方向から見て）、感磁素子Ｒ１は磁性体層１１１と磁性体層１１２の間に位置する。これにより、磁気ギャップＧ２を通過する磁界が感磁素子Ｒ１に印加される。つまり、感磁素子Ｒ１は、磁性体層１１１と磁性体層１１２によって形成される磁気ギャップＧ２の近傍であり、磁気ギャップＧ２を通過する検出対象磁界を検出可能な磁路上に配置される。このように、感磁素子Ｒ１を必ずしも２つの磁性体層１１１，１１２間に配置する必要はなく、磁性体層１１１，１１２からなる磁気ギャップＧ２を通過する磁界の少なくとも一部が感磁素子Ｒ１に印加されるような配置であれば足りる。磁気ギャップＧ２の幅と感磁素子Ｒ１の幅の関係については特に限定されない。図８に示す例では、磁気ギャップＧ２のｘ方向における幅Ｇ２ｘが感磁素子Ｒ１のｘ方向における幅Ｒｘよりも狭く、これにより、ｚ方向から見て磁性体層１１１，１１２と感磁素子Ｒ１が重なりＯＶを有している。磁気ギャップＧ２を通過する磁界のより多くを感磁素子Ｒ１に印加するためには、重なりＯＶにおける磁性体層１１１，１１２と感磁素子Ｒ１のｚ方向における距離ができるだけ近いことが望ましく、磁気ギャップＧ２のｘ方向における幅Ｇ２ｘよりも磁性体層１１１，１１２と感磁素子Ｒ１のｚ方向における距離が近いことがより望ましい。これにより、感磁素子Ｒ１が磁気ギャップＧ２を通過する磁界の主な磁路となる。
　図９は、磁気センサ１の主要部を拡大して示す略部分斜視図である。
　図９に示すように、センサチップ１００と外部磁性体１０，２０をｘ方向に位置決めすると、磁性体層１１１は外部磁性体１０の内面１２ａと重なり、磁性体層１１２は外部磁性体２０の内面２２ａと重なる。これにより、例えば外部磁性体１０の本体部１１によって集磁したｘ方向の磁束は、外部磁性体１０の突出部１２を介して磁性体層１１１に流れる。磁性体層１１１に流れた磁束は、磁気ギャップＧ２を介して磁性体層１１２に流れ、さらに、外部磁性体２０の突出部２２を介して本体部２１に流れる。そして、外部磁性体１０，２０によって集磁したｘ方向の磁束が磁気ギャップＧ２を流れる際、感磁素子Ｒ１にｘ方向の磁束が印加されることから、例えば感磁素子Ｒ１の抵抗値の変化に基づいて磁束の向き及び量を検出することができる。
　ここで、突出部１２と突出部２２によって形成される磁気ギャップＧ１のｘ方向における幅Ｇ１ｘは、磁性体層１１１と磁性体層１１２によって形成される磁気ギャップＧ２のｘ方向における幅Ｇ２ｘよりも十分に広いことが好ましい。これは、磁気ギャップＧ１の幅Ｇ１ｘが狭すぎると磁束が磁気ギャップＧ１間をバイパスし、感磁素子Ｒ１に印加される磁束が減少するからである。一例として、磁気ギャップＧ１の幅Ｇ１ｘは数百μｍ程度、磁気ギャップＧ２の幅Ｇ２ｘは数μｍ程度とすればよい。
　このように、本実施形態による磁気センサ１は、外部磁性体１０，２０によって集磁したｘ方向の磁束を曲げることなく、感度軸方向がｘ方向である感磁素子Ｒ１に印加することができることから、高い検出感度を得ることが可能となる。しかも、感磁素子Ｒ１が形成されたセンサチップ１００と外部磁性体１０，２０がｘ方向に位置決めされることから、磁気ギャップＧ１の幅Ｇ１ｘにばらつきが生じにくく、これにより検出感度のばらつきを低減することができる。
　また、外部磁性体１０の内面１２ａや外部磁性体２０の内面２２ａは、磁気ギャップＧ２に近づくにつれてｙ方向における幅が狭くなる形状を有していることから、感磁素子Ｒ１に印加される磁束密度をより高めることが可能となる。但し、外部磁性体１０，２０がこのような形状を有している点は必須でなく、内面１２ａ，２２ａのｙ方向における幅が一定であっても構わない。これによれば、外部磁性体１０，２０の作製が容易となる。
　図１０は、磁気ギャップＧ１の幅及び突出部１２，２２のｚ方向における厚みと感磁素子Ｒ１に印加される磁束密度との関係を示すグラフである。
　図１０に示すように、磁気ギャップＧ１が０．６ｍｍ以下の領域では磁気ギャップＧ１が狭いほど感磁素子Ｒ１に印加される磁束密度が高くなる。これは、磁気ギャップＧ１が狭いほど磁気抵抗が低くなるからである。一方、磁気ギャップＧ１が０．６ｍｍ未満になると、磁気ギャップＧ１が狭いほど感磁素子Ｒ１に印加される磁束密度が急速に低下する。これは、磁気ギャップＧ１が狭すぎると、外部磁性体１０，２０間において磁束がバイパスし、感磁素子Ｒ１に印加される磁束が減少するからである。また、突出部１２，２２のｚ方向における厚みについては、薄いほど感磁素子Ｒ１に印加される磁束密度が高くなる。これは、突出部１２，２２のｚ方向における厚みが薄いほど、外部磁性体１０，２０間における磁束のバイパスが生じにくくなるからである。
　図１１（ａ）に示すように、感磁素子Ｒ１と固定抵抗Ｒ１０を電源間に直列に接続することにより、両者の接続点から検出信号Ｖ１を得ることができる。固定抵抗Ｒ１０は、センサチップ１００の素子形成面１０５に設けても構わないし、基板８に設けても構わない。固定抵抗Ｒ１０をセンサチップ１００の素子形成面１０５に設ける場合、感磁素子Ｒ１と同じ構成を有し、磁界によって抵抗値が変化しないダミー素子を固定抵抗Ｒ１０として用いても構わない。また、図１１（ｂ）に示すように、感磁素子Ｒ１と固定抵抗Ｒ１１～Ｒ１３をブリッジ接続することによって検出信号Ｖ２，Ｖ３が得られるよう構成しても構わない。
　図１２は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ２の外観を示す略斜視図である。また、図１３及び図１４は磁気センサ２の部分的な略分解斜視図である。
　図１２～図１４に示すように、第２の実施形態による磁気センサ２は、基板８に搭載されたセンサチップ２００及び外部磁性体３０，４０をさらに備えている点において、第１の実施形態による磁気センサ１と相違している。その他の基本的な構成については、第１の実施形態による磁気センサ１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　センサチップ２００は、センサチップ１００と同じ構造を有し、ｙｚ面を構成し互いに反対側に位置する側面２０１，２０２と、ｘｚ面を構成し互いに反対側に位置する側面２０３，２０４と、ｘｙ面を構成し互いに反対側に位置する素子形成面２０５及び裏面２０６とを有している。センサチップ２００は、側面２０３が基板８の主面と向かい合うよう、基板８に搭載されている。
　外部磁性体３０，４０は、いずれもフェライトなどの高透磁率材料によって構成され、それぞれ外部磁性体２０，１０と同じ構造を有している。外部磁性体３０は、ｘ方向を長手方向とする棒状の本体部３１と、本体部３１のｘ方向における端部に設けられた突出部３２からなる。同様に、外部磁性体４０は、ｘ方向を長手方向とする棒状の本体部４１と、本体部４１のｘ方向における端部に設けられた突出部４２からなる。そして、外部磁性体１０，４０はｚ方向に配列され、外部磁性体２０，３０はｚ方向に配列される。本実施形態においては、外部磁性体１０，４０の本体部１１，４１のｚ方向における厚みは、外部磁性体２０，３０の本体部２１，３１のｚ方向における厚みよりも厚い。外部磁性体１０，４０の本体部１１，４１が互い接しているのに対し、外部磁性体２０，３０の本体部２１，３１は互いにｚ方向に離間している。外部磁性体１０，４０については、単一のブロックからなるものであっても構わない。このような構成により、外部磁性体１０，４０の＋ｘ方向における先端部を検出ヘッドとし、ｘ方向における磁束を集磁することができる。
　そして、図１３及び図１４に示すように、センサチップ２００の側面２０１が外部磁性体３０の内面３１ａで覆われ、センサチップ２００の側面２０２が外部磁性体４０の内面４１ａで覆われるよう、基板８上においてセンサチップ２００と外部磁性体３０，４０が位置決めされる。つまり、センサチップ２００と外部磁性体３０のｘ方向における位置関係は、センサチップ２００の側面２０１を外部磁性体３０の内面３１ａに当接させることによって固定され、センサチップ２００と外部磁性体４０のｘ方向における位置関係は、センサチップ２００の側面２０２を外部磁性体４０の内面４１ａに当接させることによって固定される。これにより、突出部３２と突出部４２の間に形成される磁気ギャップのｘ方向における距離が固定される。また、センサチップ２００と外部磁性体３０，４０をｘ方向に位置決めすると、センサチップ２００の素子形成面２０５が外部磁性体３０の内面３２ａ及び外部磁性体４０の内面４２ａで覆われる。
　センサチップ２００の素子形成面２０５上には感磁素子Ｒ２、磁性体層２１１，２１２が形成されている。磁性体層２１１，２１２は、パーマロイなどのＮｉＦｅ系材料からなる薄膜であり、磁性体層２１１，２１２からなる磁気ギャップによって形成される磁路上に感磁素子Ｒ２が配置されている。そして、センサチップ２００と外部磁性体３０，４０をｘ方向に位置決めすると、磁性体層２１１は外部磁性体３０の内面３２ａと重なり、磁性体層２１２は外部磁性体４０の内面４２ａと重なる。
　そして、センサチップ１００とセンサチップ２００は、裏面１０６，２０６同士が向かい合うよう配置されている。これにより、感磁素子Ｒ１と感磁素子Ｒ２の感度軸方向は、互いに１８０°異なることになる。例えば、感磁素子Ｒ１の感度軸方向が＋ｘ方向であれば、感磁素子Ｒ２の感度軸方向は－ｘ方向となる。このため、図１５（ａ）に示すように、感磁素子Ｒ１と感磁素子Ｒ２を電源間に直列に接続することにより、両者の接続点からより振幅の大きい検出信号Ｖ４を得ることができる。また、図１５（ｂ）に示すように、感磁素子Ｒ１，Ｒ２と固定抵抗Ｒ１４，Ｒ１５をブリッジ接続することによって差動信号Ｖ５，Ｖ６が得られるよう構成しても構わない。さらに、感磁素子Ｒ１，Ｒ２をそれぞれブリッジ接続することによってダブルフルブリッジを構成しても構わない。
　また、図１６に示すように、センサチップ１００とセンサチップ２００の間に、裏面１０６，２０６と接するスペーサー３００を設けても構わない。これによれば、スペーサー３００を介した熱伝導により、センサチップ１００とセンサチップ２００の温度差が小さくなることから、温度差に起因する測定誤差を低減することが可能となる。しかも、センサチップ１００，２００の裏面１０６，２０６がスペーサー３００で覆われることから、全体の機械的強度も高められる。
　図１７は、本発明の第３の実施形態による磁気センサ３の外観を示す略斜視図である。また、図１８は磁気センサ３の部分的な略分解斜視図である。
　図１７及び図１８に示すように、第３の実施形態による磁気センサ３は、センサチップ１００の裏面１０６とセンサチップ２００の裏面２０６が互いに接しているとともに、外部磁性体２０，３０の本体部２１，３１が接している点において、第２の実施形態による磁気センサ２と相違している。その他の基本的な構成については、第２の実施形態による磁気センサ２と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　第３の実施形態による磁気センサ３のように、センサチップ１００，２００の裏面１０６，２０６を互いに接触させれば、センサチップ１００とセンサチップ２００の温度差がより小さくなることから、温度差に起因する測定誤差をより低減することが可能となる。本実施形態においても、外部磁性体１０，４０が単一のブロックからなるものであっても構わないし、外部磁性体２０，３０が単一のブロックからなるものであっても構わない。
　以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
１～３　　磁気センサ
８　　基板
１０，２０，３０，４０　　外部磁性体
１１，２１，３１，４１　　本体部
１２，２２，３２，４２　　突出部
１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ，３１ａ，３２ａ，４１ａ，４２ａ　　内面
１３，２３　　溝
１００，２００　　センサチップ
１０１～１０４，２０１～２０４　　側面
１０５，２０５　　素子形成面
１０６，２０６　　裏面
１０７　　絶縁層
１１１，１１２，２１１，２１２　　磁性体層
１２０　　補助基板
３００　　スペーサー
Ｇ１，Ｇ２　　磁気ギャップ
Ｌ１，Ｌ２　　配線
Ｒ１，Ｒ２　　感磁素子
Ｒ１０～Ｒ１５　　固定抵抗
Ｔ１１～Ｔ１４　　端子電極

Claims (9)

  1. 　第１の方向及び前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に延在する素子形成面と、前記第１の方向に対して垂直であり互いに平行な第１及び第２の側面とを有する第１のセンサチップと、
    　前記第１の方向を長手方向とする第１及び第２の外部磁性体と、を備え、
    　前記素子形成面上には、第１の磁気ギャップを介して前記第１の方向に配列された第１及び第２の磁性体層と、前記第１の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置され、前記第１の方向を感磁方向とする第１の感磁素子とが形成され、
    　前記第１の外部磁性体は、前記第１の磁性体層と重なるよう前記素子形成面を覆う第１の内面と、前記第１の側面を覆う第２の内面を有し、
    　前記第２の外部磁性体は、前記第２の磁性体層と重なるよう前記素子形成面を覆う第３の内面と、前記第２の側面を覆う第４の内面を有することを特徴とする磁気センサ。
  2. 　前記第１の外部磁性体の前記第１の内面及び前記第２の外部磁性体の前記第３の内面は、前記第１の磁気ギャップに近づくにつれて前記第２の方向における幅が狭くなる形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
  3. 　前記第１の外部磁性体は、前記第１の内面と前記第２の内面が突き当たる角部が除去された構造を有し、
    　前記第２の外部磁性体は、前記第３の内面と前記第４の内面が突き当たる角部が除去された構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
  4. 　前記第１のセンサチップ、前記第１の外部磁性体及び前記第２の外部磁性体が搭載された基板をさらに備え、
    　前記第１のセンサチップは、前記第２の方向に対して垂直な第３の側面が前記基板と向かい合うよう搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
  5. 　前記基板に搭載され、前記第１のセンサチップの前記素子形成面の反対側に位置する裏面に配置された補助基板をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の磁気センサ。
  6. 　前記第１及び第２の方向に延在する素子形成面と、前記第１の方向に対して垂直であり互いに平行な第４及び第５の側面とを有する第２のセンサチップと、
    　前記第１の方向を長手方向とする第３及び第４の外部磁性体と、をさらに備え、
    　前記第２のセンサチップの前記素子形成面上には、第２の磁気ギャップを介して前記第１の方向に配列された第３及び第４の磁性体層と、前記第２の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置され、前記第１の方向を感磁方向とする第２の感磁素子とが形成され、
    　前記第３の外部磁性体は、前記第３の磁性体層と重なるよう前記素子形成面を覆う第５の内面と、前記第４の側面を覆う第６の内面を有し、
    　前記第４の外部磁性体は、前記第４の磁性体層と重なるよう前記素子形成面を覆う第７の内面と、前記第５の側面を覆う第８の内面を有し、
    　前記第１の感磁素子と前記第２の感磁素子の感度軸方向は、互いに１８０°異なっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気センサ。
  7. 　前記第１のセンサチップと前記第２のセンサチップは、前記素子形成面の反対側に位置する裏面同士が向かい合うよう配置されることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ。
  8. 　前記第１のセンサチップの前記裏面及び前記第２のセンサチップの前記裏面と接するスペーサーをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ。
  9. 　前記第１のセンサチップの前記裏面と前記第２のセンサチップの前記裏面が互いに接することを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ。
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