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1. (WO2019035269) MAGNETIC SENSOR
Document

明 細 書

発明の名称 磁気センサ

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008   0009  

課題を解決するための手段

0010   0011   0012   0013   0014   0015  

発明の効果

0016  

図面の簡単な説明

0017  

発明を実施するための形態

0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137  

符号の説明

0138  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

明 細 書

発明の名称 : 磁気センサ

技術分野

[0001]
 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。

背景技術

[0002]
 磁気センサの構成を開示した先行文献として、特開2013-44641号公報(特許文献1)および国際公開第2016/013345号(特許文献2)がある。
[0003]
 特許文献1に記載された磁気センサは、センサ回路部を備える。センサ回路部は、第1の直列回路と第2の直列回路とを備える。第1の直列回路においては、第1の磁気抵抗素子と第3の磁気抵抗素子とが直列接続されている。第2の直列回路においては、第2の磁気抵抗素子と第4の磁気抵抗素子とが直列接続されている。センサ回路部は、第1の直列回路と第2の直列回路とが並列接続されたブリッジ回路によって構成されている。
[0004]
 第1の磁気抵抗素子、第2の磁気抵抗素子、第3の磁気抵抗素子および第4の磁気抵抗素子の各々の表面は、絶縁層によって覆われている。第3の磁気抵抗素子および第4の磁気抵抗素子の各々の表面上には、絶縁層を挟んで、磁性材料からなる磁性体層が形成されている。
[0005]
 特許文献2に記載された磁気センサは、第1磁気抵抗素子、および、第1磁気抵抗素子より抵抗変化率が小さい第2磁気抵抗素子を備える。いわゆる感磁素子である第1磁気抵抗素子は、同心円状に配置されたパターンを含んでいる。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特開2013-44641号公報
特許文献2 : 国際公開第2016/013345号

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 特許文献1に記載された磁気センサにおいては、被測定磁界が磁性体部材に集磁されてその磁界分布が不均一となるため、被測定磁界の方向による磁気センサの検出感度の変動を抑制できる余地がある。
[0008]
 特許文献2に記載された磁気センサにおいては、磁気抵抗素子のパターン形状によって磁界検出の等方性が向上されているが、磁性体層が設けられた場合については考慮されていない。
[0009]
 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、被測定磁界を集磁する磁性体部材によって生じる、被測定磁界の方向による検出感度の変動が抑制された磁気センサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010]
 本発明の第1局面に基づく磁気センサは、第1磁気抵抗素子と、第2磁気抵抗素子と、絶縁層と、第1磁性体部材および第1磁性体部材とは異なる第2磁性体部材のうちの少なくとも第1磁性体部材とを備える。第2磁気抵抗素子は、第1磁気抵抗素子と電気的に接続されてブリッジ回路を構成する。絶縁層は、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子を覆う。第1磁性体部材および第2磁性体部材は、絶縁層上に位置する。第1磁気抵抗素子は、外周縁および内周縁のうちの少なくとも外周縁を有する。第1磁性体部材は、絶縁層に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子の外周縁より内側の領域に位置している。第2磁気抵抗素子は、絶縁層に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子の内周縁より内側の領域に位置して第1磁性体部材で覆われている、または、第1磁気抵抗素子の外周縁より外側の領域に位置して第2磁性体部材で覆われている。第1磁性体部材の形成数、または、第1磁性体部材の形成数と第2磁性体部材の形成数との合計が、2以上である。第1磁気抵抗素子は、絶縁層に直交する方向から見て、第1磁性体部材および第2磁性体部材のうちの隣り合って配置されている磁性体部材同士に挟まれている領域の内部に位置する第1パターン部と、上記領域の外部に位置する第2パターン部とを含む。第1パターン部および第2パターン部の各々は、第1パターン部および第2パターン部の各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、第1磁気抵抗素子における検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する。
[0011]
 本発明の第2局面に基づく磁気センサは、第1磁気抵抗素子と、第2磁気抵抗素子と、絶縁層と、2つ以上の第1磁性体部材とを備える。第2磁気抵抗素子は、第1磁気抵抗素子と電気的に接続されてブリッジ回路を構成する。絶縁層は、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子を覆う。第1磁性体部材は、絶縁層上に位置する。第1磁気抵抗素子は、外周縁および内周縁を有する。第1磁性体部材は、絶縁層に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子の外周縁より内側の領域に位置している。第2磁気抵抗素子は、絶縁層に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子の内周縁より内側の領域に位置して第1磁性体部材で覆われている。第1磁気抵抗素子は、絶縁層に直交する方向から見て、隣り合って配置されている第1磁性体部材同士に挟まれている領域の内部に位置する第1パターン部と、上記領域の外部に位置する第2パターン部とを含む。第1パターン部および第2パターン部の各々は、互いに異なるパターン形状を有する。
[0012]
 本発明の第3局面に基づく磁気センサは、第1磁気抵抗素子と、第2磁気抵抗素子と、絶縁層と、少なくとも1つの第1磁性体部材および少なくとも1つの第2磁性体部材とを備える。第2磁気抵抗素子は、第1磁気抵抗素子と電気的に接続されてブリッジ回路を構成する。絶縁層は、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子を覆う。第1磁性体部材および第2磁性体部材は、絶縁層上に位置する。第1磁気抵抗素子は、外周縁を有する。第1磁性体部材は、絶縁層に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子の外周縁より内側の領域に位置している。第2磁気抵抗素子は、第1磁気抵抗素子の外周縁より外側の領域に位置して第2磁性体部材で覆われている。第1磁気抵抗素子は、絶縁層に直交する方向から見て、第1磁性体部材および第2磁性体部材のうちの隣り合って配置されている磁性体部材同士に挟まれている領域の内部に位置する第1パターン部と、上記領域の外部に位置する第2パターン部とを含む。第1パターン部および第2パターン部の各々は、互いに異なるパターン形状を有する。
[0013]
 本発明の第4局面に基づく磁気センサは、第1磁気抵抗素子と、第2磁気抵抗素子と、絶縁層と、少なくとも2つの磁性体部材とを備える。第2磁気抵抗素子は、第1磁気抵抗素子と電気的に接続されてブリッジ回路を構成する。絶縁層は、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子を覆う。少なくとも2つの磁性体部材は、絶縁層上に位置する。第2磁気抵抗素子は、絶縁層に直交する方向から見て、少なくとも2つの磁性体部材の少なくとも一部によって覆われている。第1磁気抵抗素子は、絶縁層に直交する方向から見て、少なくとも2つの磁性体部材のうちの隣り合って配置されている磁性体部材同士に挟まれている領域の内部に位置する第1パターン部と、上記領域の外部に位置する第2パターン部とを含む。第1パターン部および第2パターン部の各々は、第1パターン部および第2パターン部の各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、第1磁気抵抗素子における検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する。
[0014]
 本発明の一形態においては、第1パターン部と第2パターン部とは、パターンの線幅が互いに異なる。
[0015]
 本発明の一形態においては、第1パターン部と第2パターン部とは、パターン数が互いに異なる。

発明の効果

[0016]
 本発明によれば、被測定磁界を集磁する磁性体部材によって生じる、被測定磁界の方向による磁気センサの検出感度の変動を抑制できる。

図面の簡単な説明

[0017]
[図1] 本発明の実施形態1に係る磁気センサの構成を示す斜視図である。
[図2] 図1の磁気センサを矢印II方向から見た平面図である。
[図3] 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4] 本発明の実施形態1に係る磁気センサの回路基板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5] 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6] 本発明の実施形態1に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。
[図7] 本発明の実施形態1に係る磁気センサにY軸方向の水平磁界が印加された際の磁束密度分布をシミュレーション解析した結果を示す等高線図である。
[図8] 本発明の実施形態2に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
[図9] 本発明の実施形態2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10] 本発明の実施形態3に係る磁気センサの構成を示す斜視図である。
[図11] 図10の磁気センサを矢印XI方向から見た平面図である。
[図12] 本発明の実施形態3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13] 本発明の実施形態4に係る磁気センサの構成を示す平面図である。
[図14] 本発明の実施形態5に係る磁気センサの構成を示す平面図である。

発明を実施するための形態

[0018]
 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。
[0019]
 (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構成を示す斜視図である。図2は、図1の磁気センサを矢印II方向から見た平面図である。図3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2においては、後述する第1磁性体部材40の外縁を点線で記載している。図1においては、後述する回路基板100の幅方向をX軸方向、回路基板100の長さ方向をY軸方向、回路基板100の厚さ方向をZ軸方向として示している。なお、図2においては、後述する差動増幅器および温度補償回路などの図示を省略している。
[0020]
 図1および図2に示すように、本発明の実施形態1に係る磁気センサ1は、回路基板100と、回路基板100上に設けられた2つの第1磁性体部材40とを備える。回路基板100は、半導体基板110を含む。
[0021]
 図2および図3に示すように、本発明の実施形態1に係る磁気センサ1の回路基板100には、互いに配線によって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つの磁気抵抗素子が設けられている。4つの磁気抵抗素子は、2組の第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子からなる。具体的には、磁気センサ1は、第1磁気抵抗素子120aおよび第2磁気抵抗素子130aと、第1磁気抵抗素子120bおよび第2磁気抵抗素子130bとを含んでいる。第1磁気抵抗素子120aおよび第2磁気抵抗素子130aは、1つの組を構成している。第1磁気抵抗素子120bおよび第2磁気抵抗素子130bは、1つの組を構成している。
[0022]
 本実施形態においては、磁気センサ1は、2組の第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子を含んでいるが、これに限られず、少なくとも1組の第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子を含んでいればよい。磁気センサ1が、1組の第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子のみを含む場合には、回路基板100にはハーフブリッジ回路が構成されている。
[0023]
 第1磁気抵抗素子120a,120bおよび第2磁気抵抗素子130a,130bの各々は、AMR(Anisotropic Magneto Resistance)素子である。なお、第1磁気抵抗素子120a,120bおよび第2磁気抵抗素子130a,130bの各々が、AMR素子に代えて、GMR(Giant Magneto Resistance)素子、TMR(Tunnel Magneto Resistance)素子、BMR(Ballistic Magneto Resistance)素子、または、CMR(Colossal Magneto Resistance)素子などの磁気抵抗素子であってもよい。
[0024]
 第2磁気抵抗素子130aは、後述するように、第1磁性体部材40によって磁気シールドされているため、Z軸方向の磁界(垂直磁界)と、X軸方向およびY軸方向の磁界(水平磁界)とをほとんど検出しない、いわゆる固定抵抗となる。第1磁気抵抗素子120a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。
[0025]
 同様に、第2磁気抵抗素子130bは、後述するように、第1磁性体部材40によって磁気シールドされているため、Z軸方向の磁界(垂直磁界)と、X軸方向およびY軸方向の磁界(水平磁界)とをほとんど検出しない、いわゆる固定抵抗となる。第1磁気抵抗素子120b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。
[0026]
 第1磁気抵抗素子120a,120bおよび第2磁気抵抗素子130a,130bは、半導体基板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。
[0027]
 回路基板100の半導体基板110上には、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がさらに設けられている。
[0028]
 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。
[0029]
 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。
[0030]
 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。
[0031]
 図3に示すように、磁気センサ1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、温度補償回路161、ラッチおよびスイッチ回路162、並びに、CMOSドライバ163の各々は、半導体基板110に設けられている。
[0032]
 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。
[0033]
 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。
[0034]
 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。
[0035]
 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。
[0036]
 磁気センサ1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。
[0037]
 図4は、本発明の実施形態1に係る磁気センサの回路基板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4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。
[0038]
 図4に示すように、第1磁気抵抗素子120a,120bおよび第2磁気抵抗素子130a,130bは、SiO 2層またはSi 34層などが表面に設けられた、Siなどからなる半導体基板110上に設けられている。第1磁気抵抗素子120a,120bおよび第2磁気抵抗素子130a,130bは、半導体基板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、イオンミリング法によりパターニングされることにより形成されている。磁性体層10の厚さは、たとえば、0.04μmである。
[0039]
 配線145,146,148,149,150,152は、半導体基板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、配線として機能する領域Lにおいては磁性体層10の真上に位置し、磁気抵抗素子として機能する領域Rには設けられていない。よって、図4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の端部が磁性体層10の直上に位置している。
[0040]
 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、半導体基板110の直上に位置する導電層20によって構成されている。すなわち、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、半導体基板110上に設けられたパッドで構成されている。
[0041]
 導電層20の直上には、図示しないTi層が設けられている。磁性体層10および導電層20を覆うように、SiO 2などからなる絶縁層30が設けられている。すなわち、絶縁層30は、第1磁気抵抗素子120a,120bおよび第2磁気抵抗素子130a,130bを覆っている。
[0042]
 図5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2および図5に示すように、第1磁気抵抗素子120a,120bのパターン120は、絶縁層30に直交する方向から見て、仮想円C 1の円周に沿って仮想円C 1の径方向に並ぶように配置されて互いに接続された4つの第1単位パターンを含む。なお、絶縁層30に直交する方向は、Z軸方向であり、半導体基板110の上面に直交する方向と平行である。
[0043]
 4つの第1単位パターンの各々は、仮想円C 1の円周において配線146,148,150,152が位置する部分が開放した仮想C字形状C 11に沿って位置している。4つの第1単位パターンの各々は、仮想C字形状C 11に沿って仮想円C 1の径方向に並ぶように同心円状に配置されたC字状パターン121である。
[0044]
 4つのC字状パターン121は、仮想円C 1の中心側から順に一端と他端とで交互に互いに接続されている。一端同士が接続されているC字状パターン121は、半円弧状パターン122によって互いに接続されている。他端同士が接続されているC字状パターン121は、半円弧状パターン123によって互いに接続されている。
[0045]
 第1磁気抵抗素子120a,120bのパターン120は、2つの半円弧状パターン122および1つの半円弧状パターン123を含む。これにより、4つのC字状パターン121が直列に接続されている。半円弧状パターン122,123は、直線状延在部を含まず、湾曲部のみから構成されている。
[0046]
 4つのC字状パターン121のうちの仮想円C 1の中心から最も外側に位置するC字状パターンの、半円弧状パターン122と接続されていない側の端部は、導電層20からなる配線145または配線149と接続されている。同様に、4つのC字状パターン121のうちの仮想円C 1の中心から最も内側に位置するC字状パターンの、半円弧状パターン122と接続されていない側の端部は、導電層20からなる、配線146または配線150と接続されている。
[0047]
 4つのC字状パターン121のうちの仮想円C 1の中心から最も外側に位置するC字状パターン121の外周縁が、第1磁気抵抗素子120a,120bの外周縁となる。4つのC字状パターン121のうちの仮想円C 1の中心から最も内側に位置するC字状パターン121の内周縁が、第1磁気抵抗素子120a,120bの内周縁となる。
[0048]
 図2に示すように、第1磁気抵抗素子120aと第1磁気抵抗素子120bとは、仮想C字形状C 11の向きが互いに異なるように周方向の向きが異なっている。すなわち、第1磁気抵抗素子120aと第1磁気抵抗素子120bとは、C字状パターン121の向きが互いに異なるように、パターン120の周方向の向きが異なっている。
[0049]
 本実施形態においては、第1磁気抵抗素子120aと第1磁気抵抗素子120bとは、C字状パターン121の向きが互いに90°異なるように、パターン120の周方向の向きが90°異なっている。
[0050]
 図6は、本発明の実施形態1に係る磁気センサの第2磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。図2および図6に示すように、第2磁気抵抗素子130aは、絶縁層30に直交する方向から見て、仮想円C 1の中心側に位置し、第1磁気抵抗素子120aにより囲まれており、第2磁気抵抗素子130bは、絶縁層30に直交する方向から見て、仮想円C 1の中心側に位置し、第1磁気抵抗素子120bにより囲まれている。すなわち、第2磁気抵抗素子130aは、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120aの内周縁より内側に位置しており、第2磁気抵抗素子130bは、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120bの内周縁より内側に位置している。
[0051]
 第2磁気抵抗素子130aは、仮想円C 1の中心側から仮想円C 1の外側まで設けられた導電層20からなる配線146,148と接続されている。第2磁気抵抗素子130bは、仮想円C 1の中心側から仮想円C 1の外側まで設けられた導電層20からなる配線150,152と接続されている。
[0052]
 第2磁気抵抗素子130a,130bは、絶縁層30に直交する方向から見て、2重渦巻き状パターン130を有している。2重渦巻き状パターン130は、2つの第2単位パターンのうちの1つである一方の渦巻き状パターン131、2つの第2単位パターンのうちの他の1つである他方の渦巻き状パターン132、および、一方の渦巻き状パターン131と他方の渦巻き状パターン132とを2重渦巻き状パターン130の中央部にて接続する逆S字状パターン133を含む。逆S字状パターン133は、直線状延在部を含まず、湾曲部のみから構成されている。
[0053]
 図2に示すように、第2磁気抵抗素子130aと第2磁気抵抗素子130bとは、逆S字状パターン133の向きが互いに異なるように、2重渦巻き状パターン130の周方向の向きが異なっている。
[0054]
 本実施形態においては、第2磁気抵抗素子130aと第2磁気抵抗素子130bとは、逆S字状パターン133の向きが互いに90°異なるように、2重渦巻き状パターン130の周方向の向きが90°異なっている。
[0055]
 本実施形態に係る磁気センサ1においては、第1磁気抵抗素子120a,120bがC字状パターン121を有している。C字状パターン121は、円弧で構成されている。互いに隣接したC字状パターン121同士は、半円弧状パターン122または半円弧状パターン123によって互いに接続されている。このように、第1磁気抵抗素子120a,120bは、直線状延在部を含んでいないため、磁界検出の異方性が低減されている。
[0056]
 さらに、本実施形態に係る磁気センサ1においては、第1磁気抵抗素子120aのC字状パターン121の向きと第1磁気抵抗素子120bのC字状パターン121の向きとが互いに異なるように、パターン120の周方向の向きが異なっていることにより、磁界検出の等方性が高くなっている。
[0057]
 本実施形態に係る磁気センサ1においては、第1磁気抵抗素子120a,120bの内側に第2磁気抵抗素子130a,130bを配置しているため、磁気センサ1を小形にできる。また、磁気センサ1においては、第1磁気抵抗素子120a,120bと第2磁気抵抗素子130a,130bとを接続する配線を立体的に引き回す必要がないため、簡易な製造プロセスで回路基板100を製造可能である。
[0058]
 本実施形態に係る磁気センサ1においては、絶縁層30上に2つの第1磁性体部材40が設けられており、2つの第1磁性体部材40は、Y軸方向に並んで配置されている。第1磁性体部材40の厚さは、たとえば、10μm以上、好ましくは、20μm以上150μm以下である。第1磁性体部材40の厚さが10μm以上の場合、第1磁性体部材40によって略水平方向に偏向された垂直磁界を、第1磁気抵抗素子120a,120bにて検出できる。第1磁性体部材40の厚さが20μm以上の場合、第1磁性体部材40によって垂直磁界を略水平方向により効果的に偏向できるため、第1磁気抵抗素子120a,120bにて、より微弱な垂直磁界を検出できる。第1磁性体部材40の厚さが150μm以下の場合、第1磁性体部材40の形成時間が長くなることを抑制して、磁気センサ1の量産性を維持できる。
[0059]
 図2に示すように、第1磁性体部材40は、絶縁層30に直交する方向から見て、円形の外形を有し、かつ、第1磁気抵抗素子120a,120bの外周縁より内側の領域に位置している。なお、第1磁気抵抗素子120a,120bの外周縁より内側の領域とは、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120a,120bの外周縁の両端を仮想直線で結んだ際に囲まれる領域である。絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120a,120bの外周縁より内側の領域と、第1磁性体部材40の半分以上が重なっていることが好ましく、第1磁性体部材40の2/3以上が重なっていることがより好ましい。
[0060]
 本実施形態においては、第1磁性体部材40は、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120a,120bの内周縁より内側の領域に位置している。なお、第1磁気抵抗素子120a,120bの内周縁より内側の領域とは、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120a,120bの内周縁の両端を仮想直線で結んだ際に囲まれる領域である。第1磁性体部材40は、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120a,120bの内周縁上および内周縁より内側の領域を含む領域に位置していてもよい。絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120a,120bの内周縁より内側の領域と、第1磁性体部材40の半分以上が重なっていることが好ましく、第1磁性体部材40の2/3以上が重なっていることがより好ましい。
[0061]
 本実施形態においては、第1磁性体部材40は、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120a,120bの外周縁と同心状に位置している。
[0062]
 本実施形態においては、第1磁性体部材40は、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子120a,120bおよび第2磁気抵抗素子130a,130bのうちの第2磁気抵抗素子130a,130bのみを覆っている。よって、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁性体部材40は、第1磁気抵抗素子120a,120bに囲まれている。
[0063]
 第1磁性体部材40は、電磁鋼、軟鉄鋼、ケイ素鋼、パーマロイ、スーパーマロイ、ニッケル合金、鉄合金またはフェライトなどの、透磁率および飽和磁束密度の高い磁性体材料で構成されている。また、これらの磁性体材料は、保磁力が低いことが好ましい。
[0064]
 第1磁性体部材40を構成する磁性体材料として、透磁率が、高温で大きくなり、低温で小さくなる、たとえば、Fe-78Ni合金などを用いた場合、第1磁気抵抗素子120a,120bの抵抗変化率の温度依存性を低減することができる。
[0065]
 第1磁性体部材40は、たとえば、めっきにより形成される。なお、絶縁層30と第1磁性体部材40との間に、他の薄層が設けられていてもよい。第1磁性体部材40がめっきで形成される場合には、絶縁層30と第1磁性体部材40との間に、たとえば、Ti(チタン)を含む密着層、および、Au(金)を含む電極反応層の少なくとも一方が形成されていてもよい。
[0066]
 ここで、図1に示すように2つの第1磁性体部材40がY軸方向に並んで配置されている磁気センサに、Y軸方向の水平磁界が印加された際の磁束密度分布をシミュレーション解析した結果について説明する。
[0067]
 シミュレーション解析の条件として、第1磁性体部材40の外形を、直径が140μm、厚さが100μmの円柱状とした。第1磁性体部材40同士の間隔、具体的には、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁性体部材40の中心同士の間隔を、250μmとした。第1磁性体部材40は、パーマロイで構成した。印加する水平磁界の強度は、2.0mTとした。
[0068]
 図7は、本発明の実施形態1に係る磁気センサにY軸方向の水平磁界が印加された際の磁束密度分布をシミュレーション解析した結果を示す等高線図である。図7においては、図2と同様の平面視にて示している。
[0069]
 図7においては、磁束密度が、0.4mTである線をE 1、0.8mTである線をE 2、1.2mTである線をE 3、1.6mTである線をE 4、2.0mTである線をE 5、2.4mTである線をE 6、2.8mTである線をE 7、3.2mTである線をE 8、3.6mTである線をE 9で示している。
[0070]
 図7に示すように、第1磁性体部材40同士に挟まれている領域においては、第1磁性体部材40の周囲に位置する他の領域に比較して、第1磁性体部材40から離れても磁束密度が高く維持されていた。このように、磁性体部材を備える磁気センサにおいては、磁性体部材の影響によって磁界分布が不均一となるため、被測定磁界の方向によって磁気センサの検出感度が変動する傾向にある。
[0071]
 なお、磁性体部材の数および配置は、上記に限られない。上記のシミュレーション解析結果においては、第1磁性体部材40同士に挟まれている領域において、磁束密度が高く維持される傾向となったが、複数の磁性体部材の配置と被測定磁界の方向との関係によっては、必ずしも隣り合う磁性体部材同士に挟まれている領域の磁束密度が高く維持されるとは限られず、逆に、隣り合う磁性体部材同士に挟まれている領域の方が、磁性体部材の周囲に位置する他の領域より磁束密度が低くなる場合もある。
[0072]
 そこで、本実施形態に係る磁気センサ1においては、図2および図5に示すように、第1磁気抵抗素子120a,120bのパターン120は、絶縁層30に直交する方向から見て、Y軸方向に隣り合って配置されている第1磁性体部材40同士に挟まれている領域Tの内部に位置する第1パターン部120Tと、上記領域Tの外部に位置する第2パターン部120Sとを含む。第1パターン部120Tおよび第2パターン部120Sの各々は、第1パターン部120Tおよび第2パターン部120Sの各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、第1磁気抵抗素子120a,120bにおける検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する。
[0073]
 本実施形態においては、第1パターン部120Tと第2パターン部120Sとは、パターンの線幅が互いに異なる。具体的には、第1パターン部120Tの線幅が、第2パターン部120Sの線幅より広い。これにより、Y軸方向の水平磁界に対する第1パターン部120Tの検出感度が低くなるため、第1磁気抵抗素子120a,120bにおける検出感度が平準化される。
[0074]
 なお、Y軸方向の水平磁界が印加された際に、隣り合う第1磁性体部材40同士に挟まれている領域Tの方が、第1磁性体部材40の周囲に位置する他の領域より磁束密度が低くなっている場合には、第1パターン部120Tの線幅を、第2パターン部120Sの線幅より狭くする。これにより、Y軸方向の水平磁界に対する第1パターン部120Tの検出感度が高くなるため、第1磁気抵抗素子120a,120bにおける検出感度が平準化される。
[0075]
 上記のように、本実施形態に係る磁気センサ1は、被測定磁界を集磁する第1磁性体部材40によって生じる、被測定磁界の方向による磁気センサ1の検出感度の変動を抑制できる。
[0076]
 なお、本実施形態においては、第1パターン部120Tの線幅を一様に変更したが、この態様に限られず、たとえば、第1パターン部120Tの線幅を断続的に変更してもよいし、第1パターン部120Tの線幅が徐々に変化していてもよい。
[0077]
 (実施形態2)
 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、本発明の実施形態2に係る磁気センサは、第1磁気抵抗素子が有するパターンが主に、本発明の実施形態1に係る磁気センサ1と異なるため、本発明の実施形態1に係る磁気センサ1と同様である構成については説明を繰り返さない。
[0078]
 図8は、本発明の実施形態2に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図9は、本発明の実施形態2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8に示すように、本発明の実施形態2に係る磁気センサ2は、回路基板200と、回路基板200上に設けられた2つの第1磁性体部材40とを備える。
[0079]
 図8および図9に示すように、本発明の実施形態2に係る磁気センサ2の第1磁気抵抗素子220a,220bのパターン220は、絶縁層30に直交する方向から見て、Y軸方向に隣り合って配置されている第1磁性体部材40同士に挟まれている領域Tの内部に位置する第1パターン部220Tと、上記領域Tの外部に位置する第2パターン部220Sとを含む。第1パターン部220Tおよび第2パターン部220Sの各々は、第1パターン部220Tおよび第2パターン部220Sの各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、第1磁気抵抗素子220a,220bにおける検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する。
[0080]
 本実施形態においては、第1パターン部220Tと第2パターン部220Sとは、パターン数が互いに異なる。具体的には、第1パターン部220Tのパターン数が、第2パターン部220Sのパターン数より少ない。これにより、Y軸方向の水平磁界に対する第1パターン部220Tの検出感度が低くなるため、第1磁気抵抗素子220a,220bにおける検出感度が平準化される。
[0081]
 なお、Y軸方向の水平磁界が印加された際に、隣り合う第1磁性体部材40同士に挟まれている領域Tの方が、第1磁性体部材40の周囲に位置する他の領域より磁束密度が低くなっている場合には、第1パターン部220Tのパターン数を、第2パターン部220Sのパターン数より多くする。これにより、Y軸方向の水平磁界に対する第1パターン部220Tの検出感度が高くなるため、第1磁気抵抗素子220a,220bにおける検出感度が平準化される。
[0082]
 上記のように、本実施形態に係る磁気センサ2は、被測定磁界を集磁する第1磁性体部材40によって生じる、被測定磁界の方向による磁気センサ2の検出感度の変動を抑制できる。
[0083]
 (実施形態3)
 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、本発明の実施形態3に係る磁気センサは、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子の各々が有するパターンと、第2磁気抵抗素子の配置と、第2磁性体部材をさらに備える点が主に、本発明の実施形態1に係る磁気センサ1と異なるため、本発明の実施形態1に係る磁気センサ1と同様である構成については説明を繰り返さない。
[0084]
 図10は、本発明の実施形態3に係る磁気センサの構成を示す斜視図である。図11は、図10の磁気センサを矢印XI方向から見た平面図である。図10および図11に示すように、本発明の実施形態3に係る磁気センサ3は、回路基板300と、回路基板300上に設けられた、2つの第1磁性体部材40および2つの第2磁性体部材50とを備える。
[0085]
 本発明の実施形態3に係る磁気センサ3の回路基板300には、互いに配線によって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つの磁気抵抗素子が設けられている。4つの磁気抵抗素子は、2組の第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子からなる。具体的には、磁気センサ3は、第1磁気抵抗素子320aおよび第2磁気抵抗素子330aと、第1磁気抵抗素子320bおよび第2磁気抵抗素子330bとを含んでいる。第1磁気抵抗素子320aおよび第2磁気抵抗素子330aは、1つの組を構成している。第1磁気抵抗素子320bおよび第2磁気抵抗素子330bは、1つの組を構成している。
[0086]
 図12は、本発明の実施形態3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11および図12に示すように、第1磁気抵抗素子320a,320bは、絶縁層30に直交する方向から見て、2重渦巻き状パターン320を有している。2重渦巻き状パターン320は、絶縁層30に直交する方向から見て、仮想円の円周に沿って仮想円の径方向に並ぶように同心円状に配置されて互いに接続された2つの第1単位パターンを含む。
[0087]
 2重渦巻き状パターン320は、第1単位パターンである一方の渦巻き状パターン321、第1単位パターンである他方の渦巻き状パターン322、および、一方の渦巻き状パターン321と他方の渦巻き状パターン322とを2重渦巻き状パターン320の中央部にて接続するS字状パターン323を含む。S字状パターン323は、直線状延在部を含まず、湾曲部のみから構成されている。
[0088]
 2重渦巻き状パターン320は、一方の渦巻き状パターン321および他方の渦巻き状パターン322の各々の端部に、2重渦巻き状パターン320の長さ調整用冗長部324,325を有する。長さ調整用冗長部324,325は、一方の渦巻き状パターン321および他方の渦巻き状パターン322の各々の端部が湾曲しつつ折り返されて構成されている。一方の渦巻き状パターン321に設けられた長さ調整用冗長部324と、他方の渦巻き状パターン322に設けられた長さ調整用冗長部325とは、2重渦巻き状パターン320の径方向において互いに反対側に位置している。長さ調整用冗長部324,325の各々は、直線状延在部を含まず、湾曲部のみから構成されている。
[0089]
 2重渦巻き状パターン320は、長さ調整用冗長部324,325において、配線を構成する導電層20と接続されている。長さ調整用冗長部324,325と導電層20との接続位置を変更することにより、第1磁気抵抗素子320a,320bの電気抵抗値を調整することができる。
[0090]
 図11に示すように、第1磁気抵抗素子320aと第1磁気抵抗素子320bとは、S字状パターン323の向きが互いに異なるように、2重渦巻き状パターン320の周方向の向きが異なっている。
[0091]
 本実施形態においては、第1磁気抵抗素子320aと第1磁気抵抗素子320bとは、S字状パターン323の向きが互いに90°異なるように、2重渦巻き状パターン320の周方向の向きが90°異なっている。
[0092]
 なお、2重渦巻き状パターン320は逆方向に巻いていてもよく、この場合、2重渦巻き状パターン320の中央部が湾曲部のみからなる逆S字状パターンで構成される。すなわち、一方の渦巻き状パターン321と他方の渦巻き状パターン322とが、逆S字状パターンによって接続される。
[0093]
 図11に示すように、第2磁気抵抗素子330a,330bは、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子320a,320bの外周縁より外側に位置している。第2磁気抵抗素子330a,330bは、複数の曲部を有して折り返したパターン形状を有している。
[0094]
 本実施形態に係る磁気センサ3においては、絶縁層30上に2つの第1磁性体部材40と2つの第2磁性体部材50が配置されている。第1磁性体部材40および第2磁性体部材50の各々の厚さは、たとえば、10μm以上、好ましくは、20μm以上150μm以下である。なお、これらの厚さは互いに異なっていてもよいが、これらの厚さが互いに同一である場合には、2つの第1磁性体部材40と2つの第2磁性体部材50とを同一の工程において形成することができ、2つの第1磁性体部材40および2つの第2磁性体部材50を容易に形成できる。
[0095]
 図11に示すように、第1磁性体部材40は、絶縁層30に直交する方向から見て、円形の外形を有し、かつ、第1磁気抵抗素子320a,320bの外周縁より内側の領域に位置している。本実施形態においては、第1磁性体部材40は、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子320a,320bの外周縁と同心状に位置している。
[0096]
 本実施形態においては、第1磁性体部材40は、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子320a,320bおよび第2磁気抵抗素子330a,330bのうちの第1磁気抵抗素子320a,320bの中央部のみを覆っている。よって、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁性体部材40は、第1磁気抵抗素子320a,320bの外周部に囲まれている。
[0097]
 第2磁性体部材50は、絶縁層30に直交する方向から見て、第1磁気抵抗素子320a,320bおよび第2磁気抵抗素子330a,330bのうちの第2磁気抵抗素子330a,330bのみを覆っている。第2磁気抵抗素子330a,330bは、絶縁層30に直交する方向から見て、第2磁性体部材50の中心から、第2磁性体部材50の外周縁から内側に7μm離れた位置までの、領域に位置していることが好ましい。
[0098]
 第2磁性体部材50は、電磁鋼、軟鉄鋼、ケイ素鋼、パーマロイ、スーパーマロイ、ニッケル合金、鉄合金またはフェライトなどの、透磁率および飽和磁束密度の高い磁性体材料で構成されている。また、これらの磁性体材料は、保磁力が低いことが好ましい。
[0099]
 本実施形態に係る磁気センサ3においては、図11および図12に示すように、第1磁気抵抗素子320a,320bの2重渦巻き状パターン320は、絶縁層30に直交する方向から見て、略Y軸方向に隣り合って配置されている第1磁性体部材40同士に挟まれている領域T 1、X軸方向に隣り合って配置されている第1磁性体部材40と第2磁性体部材50とに挟まれている領域T 2、および、略Y軸方向に隣り合って配置されている第1磁性体部材40と第2磁性体部材50とに挟まれている領域T 3、の各々の内部に位置する第1パターン部320Tと、上記領域T 1~T 3の外部に位置する第2パターン部320Sとを含む。上記領域T 1~T 3においては、磁性体部材同士に挟まれていない他の領域に比較して、第1磁性体部材40および第2磁性体部材50の各々から離れても磁束密度が高く維持されていた。
[0100]
 第1パターン部320Tおよび第2パターン部320Sの各々は、第1パターン部320Tおよび第2パターン部320Sの各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、第1磁気抵抗素子320a,320bにおける検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する。
[0101]
 本実施形態においては、第1パターン部320Tと第2パターン部320Sとは、パターンの線幅が互いに異なる。具体的には、第1パターン部320Tの線幅が、第2パターン部320Sの線幅より広い。これにより、X軸方向およびY軸方向の水平磁界に対する第1パターン部320Tの検出感度が低くなるため、第1磁気抵抗素子320a,320bにおける検出感度が平準化される。
[0102]
 本実施形態においては、上記領域T 1~T 3において、第1パターン部320Tの線幅を同様に変更したが、この態様に限られず、上記領域T 1~T 3の各々において、第1パターン部320Tの線幅を互いに異ならせてもよい。
[0103]
 なお、Y軸方向の水平磁界が印加された際に、隣り合う第1磁性体部材40同士に挟まれている領域T 1の方が、磁性体部材同士に挟まれていない他の領域より磁束密度が低くなっている場合には、領域T 1の内部に位置する第1パターン部320Tの線幅を、第2パターン部320Sの線幅より狭くする。
[0104]
 X軸方向の水平磁界が印加された際に、隣り合う第1磁性体部材40と第2磁性体部材50とに挟まれている領域T 2の方が、磁性体部材同士に挟まれていない他の領域より磁束密度が低くなっている場合には、領域T 2の内部に位置する第1パターン部320Tの線幅を、第2パターン部320Sの線幅より狭くする。
[0105]
 Y軸方向の水平磁界が印加された際に、隣り合う第1磁性体部材40と第2磁性体部材50とに挟まれている領域T 3の方が、磁性体部材同士に挟まれていない他の領域より磁束密度が低くなっている場合には、領域T 3の内部に位置する第1パターン部320Tの線幅を、第2パターン部320Sの線幅より狭くする。
[0106]
 上記3態様の少なくとも1態様により、X軸方向またはY軸方向の水平磁界に対する第1パターン部320Tの検出感度が高くなるため、第1磁気抵抗素子320a,320bにおける検出感度が平準化される。
[0107]
 上記のように、本実施形態に係る磁気センサ3は、被測定磁界を集磁する第1磁性体部材40および第2磁性体部材50によって生じる、被測定磁界の方向による磁気センサ3の検出感度の変動を抑制できる。
[0108]
 なお、本実施形態においては、第1パターン部320Tの線幅を一様に変更したが、この態様に限られず、たとえば、第1パターン部320Tの線幅を断続的に変更してもよいし、第1パターン部320Tの線幅が徐々に変化していてもよい。
[0109]
 (実施形態4)
 以下、本発明の実施形態4に係る磁気センサについて図を参照して説明する。なお、本発明の実施形態4に係る磁気センサは、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子が有するパターン、および、第1磁性体部材を備えない点が主に、本発明の実施形態1に係る磁気センサ1と異なるため、本発明の実施形態1に係る磁気センサ1と同様である構成については説明を繰り返さない。
[0110]
 図13は、本発明の実施形態4に係る磁気センサの構成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4に係る磁気センサ4は、回路基板400と、回路基板400上に設けられた2つの第2磁性体部材50とを備える。
[0111]
 磁気センサ4は、第1磁気抵抗素子420aおよび第2磁気抵抗素子430aと、第1磁気抵抗素子420bおよび第2磁気抵抗素子430bとを含んでいる。第1磁気抵抗素子420a,420bおよび第2磁気抵抗素子430a,430bの各々は、長い短冊状パターンと、短い短冊状パターンとが交互に接続されたミアンダ状に形成されている。なお、磁気抵抗素子の形状は、ミアンダ状に限られない。
[0112]
 第1磁気抵抗素子420a,420bの各々においては、長い短冊状パターンがX方向に沿って延びている。第1磁気抵抗素子420a,420bの各々は、Y方向の磁界が印加されている時に抵抗値が最も小さくなる。
[0113]
 第2磁気抵抗素子430a,430bの各々においては、長い短冊状パターンがY方向に沿って延びている。第2磁気抵抗素子430a,430bの各々は、X方向の磁界が印加されている時に抵抗値が最も小さくなる。
[0114]
 図13に示すように、第1磁気抵抗素子420aは半導体基板110の左下に位置し、第1磁気抵抗素子420bは半導体基板110の右上に位置し、第2磁気抵抗素子430aは半導体基板110の左上に位置し、第2磁気抵抗素子430bは半導体基板110の右下に位置している。
[0115]
 本実施形態に係る磁気センサ4においては、絶縁層30上に2つの第2磁性体部材50が、X軸方向およびY軸方向の各々に45°傾いた方向に並んで配置されている。第2磁性体部材50は、第2磁気抵抗素子430a,430bの各々の全体を覆うように形成されている。絶縁層30に直交する方向から見て、第2磁気抵抗素子430aを覆っている部分の第2磁性体部材50は、矩形状である。絶縁層30に直交する方向から見て、第2磁気抵抗素子430bを覆っている部分の第2磁性体部材50は、矩形状である。
[0116]
 なお、第2磁性体部材50の形成位置は、上記に限られず、絶縁層30に直交する方向から見て、第2磁気抵抗素子430a,430bの少なくとも一部を覆っていればよい。第2磁気抵抗素子430a,430bは、絶縁層30に直交する方向から見て、少なくとも2つの第2磁性体部材50の少なくとも一部によって覆われていればよい。
[0117]
 本実施形態に係る磁気センサ4においては、図13に示すように、第1磁気抵抗素子420a,420bのパターンは、絶縁層30に直交する方向から見て、隣り合って配置されている第2磁性体部材50同士に挟まれている領域Tの内部に位置する第1パターン部420Tと、上記領域Tの外部に位置する第2パターン部420Sとを含む。
[0118]
 なお、本実施形態において、隣り合って配置されている第2磁性体部材50同士に挟まれている領域Tとは、2つの矩形状の第2磁性体部材50において互いに隣接する2辺上に位置する角部同士を仮想直線で結んだ際に、2本の仮想直線で挟まれている領域である。
[0119]
 第1パターン部420Tおよび第2パターン部420Sの各々は、第1パターン部420Tおよび第2パターン部420Sの各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、第1磁気抵抗素子420a,420bにおける検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する。
[0120]
 本実施形態においては、第1磁気抵抗素子420a,420bの各々のパターンのうちのX方向に沿って延びる短冊状パターンにおいて、第2パターン部420S側から第1パターン部420T側に行くにしたがって、パターンの線幅が徐々に広くなっている。これにより、X軸方向およびY軸方向の各々に45°傾いた方向の水平磁界に対する第1パターン部420Tの検出感度が低くなるため、第1磁気抵抗素子420a,420bにおける検出感度が平準化される。
[0121]
 なお、X軸方向およびY軸方向の各々に45°傾いた方向の水平磁界が印加された際に、隣り合う第2磁性体部材50同士に挟まれている領域Tの方が、第2磁性体部材50の周囲に位置する他の領域より磁束密度が低くなっている場合には、第1磁気抵抗素子420a,420bの各々のパターンのうちのX方向に沿って延びる短冊状パターンにおいて、第2パターン部420S側から第1パターン部420T側に行くにしたがって、パターンの線幅を徐々に狭くする。これにより、X軸方向およびY軸方向の各々に45°傾いた方向の水平磁界に対する第1パターン部420Tの検出感度が高くなるため、第1磁気抵抗素子420a,420bにおける検出感度が平準化される。
[0122]
 上記のように、本実施形態に係る磁気センサ4は、被測定磁界を集磁する第2磁性体部材50によって生じる、被測定磁界の方向による磁気センサ4の検出感度の変動を抑制できる。
[0123]
 (実施形態5)
 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、本発明の実施形態5に係る磁気センサは、第1磁気抵抗素子が有するパターンが主に、本発明の実施形態4に係る磁気センサ4と異なるため、本発明の実施形態4に係る磁気センサ4と同様である構成については説明を繰り返さない。
[0124]
 図14は、本発明の実施形態5に係る磁気センサの構成を示す平面図である。図14に示すように、本発明の実施形態5に係る磁気センサ5は、回路基板500と、回路基板500上に設けられた2つの第2磁性体部材50とを備える。
[0125]
 磁気センサ5は、第1磁気抵抗素子520aおよび第2磁気抵抗素子430aと、第1磁気抵抗素子520bおよび第2磁気抵抗素子430bとを含んでいる。第1磁気抵抗素子520a,520bおよび第2磁気抵抗素子430a,430bの各々は、長い短冊状パターンと、短い短冊状パターンとが交互に接続されたミアンダ状に形成されている。なお、磁気抵抗素子の形状は、ミアンダ状に限られない。
[0126]
 第1磁気抵抗素子520a,520bの各々においては、長い短冊状パターンがX方向に沿って延びている。第1磁気抵抗素子520a,520bの各々は、Y方向の磁界が印加されている時に抵抗値が最も小さくなる。
[0127]
 図14に示すように、第1磁気抵抗素子520aは半導体基板110の左下に位置し、第1磁気抵抗素子520bは半導体基板110の右上に位置し、第2磁気抵抗素子430aは半導体基板110の左上に位置し、第2磁気抵抗素子430bは半導体基板110の右下に位置している。
[0128]
 本実施形態に係る磁気センサ5においては、図14に示すように、第1磁気抵抗素子520a,520bのパターンは、絶縁層30に直交する方向から見て、隣り合って配置されている第2磁性体部材50同士に挟まれている領域Tの内部に位置する第1パターン部520Tと、上記領域Tの外部に位置する第2パターン部520Sとを含む。
[0129]
 第1パターン部520Tおよび第2パターン部520Sの各々は、第1パターン部520Tおよび第2パターン部520Sの各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、第1磁気抵抗素子520a,520bにおける検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する。
[0130]
 本実施形態においては、第1磁気抵抗素子520a,520bの各々のパターンのうちのX方向に沿って延びる短冊状パターンにおいて、第1パターン部520Tと第2パターン部520Sとは、パターンの線幅が互いに異なる。具体的には、X方向に沿って延びる短冊状パターンにおいて、第1パターン部520Tの線幅が、第2パターン部520Sの線幅より広い。なお、X方向に沿って延びる短冊状パターンにおける第1パターン部520Tの線幅は、第2パターン部520S側から離れるにしたがって広くなっている。
[0131]
 これにより、X軸方向およびY軸方向の各々に45°傾いた方向の水平磁界に対する第1パターン部520Tの検出感度が低くなるため、第1磁気抵抗素子520a,520bにおける検出感度が平準化される。
[0132]
 なお、X軸方向およびY軸方向の各々に45°傾いた方向の水平磁界が印加された際に、隣り合う第2磁性体部材50同士に挟まれている領域Tの方が、第2磁性体部材50の周囲に位置する他の領域より磁束密度が低くなっている場合には、第1磁気抵抗素子520a,520bの各々のパターンのうちのX方向に沿って延びる短冊状パターンにおいて、第1パターン部520Tの線幅を、第2パターン部520Sの線幅より狭くする。
[0133]
 これにより、X軸方向およびY軸方向の各々に45°傾いた方向の水平磁界に対する第1パターン部520Tの検出感度が高くなるため、第1磁気抵抗素子520a,520bにおける検出感度が平準化される。
[0134]
 上記のように、本実施形態に係る磁気センサ5は、被測定磁界を集磁する第2磁性体部材50によって生じる、被測定磁界の方向による磁気センサ5の検出感度の変動を抑制できる。
[0135]
 なお、本実施形態においては、X方向に沿って延びる短冊状パターンにおいて第1パターン部520Tの線幅を徐々に変化させたが、この態様に限られず、たとえば、第1パターン部520Tの線幅を断続的に変更してもよいし、第1パターン部520Tの線幅を一様に変更してもよい。
[0136]
 上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。なお、上述した実施形態においては、第1磁性体部材の形成数、または、第1磁性体部材の形成数と第2磁性体部材の形成数との合計が、2以上であればよい。
[0137]
 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。

符号の説明

[0138]
 1,2,3,4,5 磁気センサ、10 磁性体層、20 導電層、30 絶縁層、40 第1磁性体部材、50 第2磁性体部材、100,200,300,400,500 回路基板、110 半導体基板、120,220 パターン、120S,220S,320S,420S,520S 第2パターン部、120T,220T,320T,420T,520T 第1パターン部、120a,120b,220a,220b,320a,320b,420a,420b,520a,520b 第1磁気抵抗素子、121,133,323 C字状パターン、122,123 半円弧状パターン、130,320 2重渦巻き状パターン、130a,130b,330a,330b,430a,430b 第2磁気抵抗素子、131,132,321,322 渦巻き状パターン、140,141 中点、145,146,148,149,150,152 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、324,325 長さ調整用冗長部、C 1 仮想円、C 11 C字形状。

請求の範囲

[請求項1]
 第1磁気抵抗素子と、
 前記第1磁気抵抗素子と電気的に接続されてブリッジ回路を構成する第2磁気抵抗素子と、
 前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子を覆う絶縁層と、
 前記絶縁層上に位置する、第1磁性体部材および該第1磁性体部材とは異なる第2磁性体部材のうちの少なくとも前記第1磁性体部材とを備え、
 前記第1磁気抵抗素子は、外周縁および内周縁のうちの少なくとも前記外周縁を有し、
 前記第1磁性体部材は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記第1磁気抵抗素子の前記外周縁より内側の領域に位置しており、
 前記第2磁気抵抗素子は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記第1磁気抵抗素子の前記内周縁より内側の領域に位置して前記第1磁性体部材で覆われている、または、前記第1磁気抵抗素子の前記外周縁より外側の領域に位置して前記第2磁性体部材で覆われており、
 前記第1磁性体部材の形成数、または、前記第1磁性体部材の形成数と前記第2磁性体部材の形成数との合計が、2以上であり、
 前記第1磁気抵抗素子は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記第1磁性体部材および前記第2磁性体部材のうちの隣り合って配置されている磁性体部材同士に挟まれている領域の内部に位置する第1パターン部と、前記領域の外部に位置する第2パターン部とを含み、
 前記第1パターン部および前記第2パターン部の各々は、前記第1パターン部および前記第2パターン部の各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、前記第1磁気抵抗素子における検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する、磁気センサ。
[請求項2]
 第1磁気抵抗素子と、
 前記第1磁気抵抗素子と電気的に接続されてブリッジ回路を構成する第2磁気抵抗素子と、
 前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子を覆う絶縁層と、
 前記絶縁層上に位置する、2つ以上の第1磁性体部材を備え、
 前記第1磁気抵抗素子は、外周縁および内周縁を有し、
 前記第1磁性体部材は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記第1磁気抵抗素子の前記外周縁より内側の領域に位置しており、
 前記第2磁気抵抗素子は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記第1磁気抵抗素子の前記内周縁より内側の領域に位置して前記第1磁性体部材で覆われており、
 前記第1磁気抵抗素子は、前記絶縁層に直交する方向から見て、隣り合って配置されている前記第1磁性体部材同士に挟まれている領域の内部に位置する第1パターン部と、前記領域の外部に位置する第2パターン部とを含み、
 前記第1パターン部および前記第2パターン部の各々は、互いに異なるパターン形状を有する、磁気センサ。
[請求項3]
 第1磁気抵抗素子と、
 前記第1磁気抵抗素子と電気的に接続されてブリッジ回路を構成する第2磁気抵抗素子と、
 前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子を覆う絶縁層と、
 前記絶縁層上に位置する、少なくとも1つの第1磁性体部材および少なくとも1つの第2磁性体部材とを備え、
 前記第1磁気抵抗素子は、外周縁を有し、
 前記第1磁性体部材は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記第1磁気抵抗素子の前記外周縁より内側の領域に位置しており、
 前記第2磁気抵抗素子は、前記第1磁気抵抗素子の前記外周縁より外側の領域に位置して前記第2磁性体部材で覆われており、
 前記第1磁気抵抗素子は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記第1磁性体部材および前記第2磁性体部材のうちの隣り合って配置されている磁性体部材同士に挟まれている領域の内部に位置する第1パターン部と、前記領域の外部に位置する第2パターン部とを含み、
 前記第1パターン部および前記第2パターン部の各々は、互いに異なるパターン形状を有する、磁気センサ。
[請求項4]
 第1磁気抵抗素子と、
 前記第1磁気抵抗素子と電気的に接続されてブリッジ回路を構成する第2磁気抵抗素子と、
 前記第1磁気抵抗素子および前記第2磁気抵抗素子を覆う絶縁層と、
 前記絶縁層上に位置する少なくとも2つの磁性体部材とを備え、
 前記第2磁気抵抗素子は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記少なくとも2つの磁性体部材の少なくとも一部によって覆われており、
 前記第1磁気抵抗素子は、前記絶縁層に直交する方向から見て、前記少なくとも2つの磁性体部材のうちの隣り合って配置されている磁性体部材同士に挟まれている領域の内部に位置する第1パターン部と、前記領域の外部に位置する第2パターン部とを含み、
 前記第1パターン部および前記第2パターン部の各々は、前記第1パターン部および前記第2パターン部の各々が互いに同一のパターン形状を有する場合に比較して、前記第1磁気抵抗素子における検出感度が平準化されるように、互いに異なるパターン形状を有する、磁気センサ。
[請求項5]
 前記第1パターン部と前記第2パターン部とは、パターンの線幅が互いに異なる、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁気センサ。
[請求項6]
 前記第1パターン部と前記第2パターン部とは、パターン数が互いに異なる、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁気センサ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]