(57)【要約】【課題】  １出力モードと、２出力モードとに切換可能とし、特に、１つの集積回路で且つ簡単な回路構成でモード切換を可能とした双極検出対応型の磁気検出装置を提供することを目的としている。【解決手段】  第１外部出力端子４０から、（＋）磁界検出信号と（−）磁界検出信号の双方を出力させる１出力モード、及び、前記（＋）磁界検出信号を前記第１外部出力端子４０から、前記（−）磁界検出信号を前記第２外部出力端子４１から夫々出力させる２出力モードに切換可能なモード切換部５０が設けられている。前記モード切換部５０を集積回路２２内に設けることで、モード選択が可能となり、特にこのようなモード選択を簡単な回路構成で且つ１つの集積回路２２を設けることで実現でき生産コストを低減できる。【選択図】図２
2008029520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（＋）方向の外部磁界及び前記（＋）方向と逆方向の（−）方向の外部磁界の各磁界強度変化に対して、電気的特性が変化するセンサ部と、前記センサ部に接続され、前記電気的変化に基づき（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号を生成して出力する集積回路とを備え、
前記集積回路は、第１外部出力端子、第２外部出力端子、及び、
前記第１外部出力端子から、前記（＋）磁界検出信号、及び前記（−）磁界検出信号の双方を出力させる１出力モードと、
前記（＋）磁界検出信号を前記第１外部出力端子から、前記（−）磁界検出信号を前記第２外部出力端子から夫々出力させる２出力モードとに切換可能なモード切換部を有することを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記モード切換部には、切換スイッチが設けられ、前記切換スイッチのスイッチ動作により、１出力モードと２出力モードとに切換可能とされている請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記モード切換部は、論理回路を有して構成されている請求項１又は２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記論理回路は、前記第１外部出力端子に接続されるＮＯＲ回路、あるいはＯＲ回路を有しており、
前記１出力モードのとき、前記ＮＯＲ回路あるいはＯＲ回路に設けられた２つの入力部には、（＋）磁界検出時、及び、（−）磁界検出時のどちらのときでも、高レベル及び低レベルの双方の入力信号が入力されて、同じレベルの出力信号が前記第１外部出力端子に（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号として出力され、
前記２出力モードで且つ（＋）磁界検出時では、前記第１外部出力端子から前記（＋）磁界検出信号が出力されるとともに、前記第２外部出力端子から、前記（＋）磁界検出信号とは反転したレベルの出力信号がオフ信号として出力され、
前記２出力モードで且つ（−）磁界検出時では、第２外部出力端子から、前記（−）磁界検出信号が出力されるとともに、前記ＮＯＲ回路あるいはＯＲ回路に設けられた２つの入力部のうち一方の入力部に、１出力モードのときとは反転したレベルの入力信号が入力されて、前記（−）磁界検出信号とは反転したレベルの出力信号が前記第１外部出力端子からオフ信号として出力される請求項３記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記ＮＯＲ回路あるいはＯＲ回路の前記一方の入力部には切換スイッチが接続され、前記切換スイッチのスイッチ動作により、前記ＮＯＲ回路あるいはＯＲ回路に入力される信号レベルが反転することで、１出力モードと２出力モードとに切り換えられる請求項４記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記センサ部は、（＋）方向の外部磁界の磁界強度変化に基づいて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した第１磁気抵抗効果素子を有する（＋）磁界検出用の第１回路部と、
前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界の磁界強度変化に基づいて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した第２磁気抵抗効果素子を有する（−）磁界検出用の第２回路部とを有して構成される請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子を備えた磁気検出装置に係り、特に、１出力モードと、２出力モードとに切換可能とした双極検出対応の磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２０は従来の磁気検出装置の回路構成図である。磁気検出装置はセンサ部Ｓと集積回路（ＩＣ）１とから構成されている。図２０に示す磁気検出装置は双極検出対応型センサである。前記センサ部Ｓは、（＋）方向の外部磁界に対して抵抗値が変化するＧＭＲ素子等の第１磁気抵抗効果素子２を備えた第１ブリッジ回路ＢＣ１と、（−）方向の外部磁界に対して抵抗値が変化するＧＭＲ素子等の第２磁気抵抗効果素子３を備えた第２ブリッジ回路ＢＣ２とを有する。「（＋）方向の外部磁界」とは任意の一方向の外部磁界を指すが、図２０の形態では、第１磁気抵抗効果素子２の抵抗値は変動するが、第２磁気抵抗効果素子３の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）方向の外部磁界を指し、「（−）方向の外部磁界」とは前記（＋）方向の外部磁界の反対方向の外部磁界であり、図２０の形態では、第２磁気抵抗効果素子３の抵抗値は変動するが、第１磁気抵抗効果素子２の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）方向の外部磁界を指す。【０００３】
図２０に示すように、各第１磁気抵抗効果素子２は、夫々、固定抵抗素子４と直列回路を構成し、各直列回路は並列接続されて第１ブリッジ回路ＢＣ１が構成される。前記第１ブリッジ回路ＢＣ１を構成する２本の直列回路の各出力取り出し部は、第１の差動増幅器６に接続されている。また図２０に示すように、各第２磁気抵抗効果素子３は、夫々、固定抵抗素子５と直列回路を構成し、各直列回路は並列接続されて第２ブリッジ回路ＢＣ２が構成される。前記第２ブリッジ回路ＢＣ２を構成する２本の直列回路の各出力取り出し部は、第２の差動増幅器７に接続されている。【０００４】
前記集積回路１内には、差動増幅器６，７のほかに、シュミットトリガー型のコンパレータ１２，１３、ラッチ回路８，９等が設けられており、外部磁界検出信号は外部出力端子１０，１１から取り出される。【０００５】
図２０に示す磁気検出装置では、（＋）方向の外部磁界が及ぶと、第１ブリッジ回路ＢＣ１を構成する第１磁気抵抗効果素子２の抵抗値が変動することで、出力が前記第１の差動増幅器６で差動増幅され、それに基づき（＋）磁界検出信号が生成されて、前記（＋）磁界検出信号が第１外部出力端子１０から出力される。一方、磁気検出装置に、（−）方向の外部磁界が及ぶと、第２ブリッジ回路ＢＣ２を構成する第２磁気抵抗効果素子３の抵抗値が変動することで、出力が前記第２の差動増幅器７で差動増幅され、それに基づき（−）磁界検出信号が生成されて、前記（−）磁界検出信号が第２外部出力端子１１から出力される。【０００６】
以上のように図２０に示す磁気検出装置は、（＋）方向及び（−）方向のどちらの外部磁界も検知可能な双極検出対応型センサとなっている。
【特許文献１】特開２００４−７７３７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１８０２８６号公報
【特許文献３】特開２００５−２１４９００号公報
【特許文献４】特開２００３−１４８３３号公報
【特許文献５】特開２００３−１４８３４号公報
【特許文献６】特開２００３−１２１２６８号公報
【特許文献７】特開２００４−３０４０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２０に示す従来の磁気検出装置は、（＋）磁界検出信号と（−）磁界検出信号を、第１外部出力端子１０及び第２外部出力端子１１から別々に出力する２出力での使用となっている。【０００８】
その一方、例えば前記第１外部出力端子１０のみを用いて、前記第１外部出力端子１０から（＋）磁界検出信号と（−）磁界検出信号の双方を出力する１出力で使用したいというニーズもあった。【０００９】
かかる場合、従来の磁気検出装置においては、１出力にするか２出力にするかで集積回路１の回路構成を組み直すことが必要となり、コスト高となった。【００１０】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、１出力モードと、２出力モードとに切換可能とし、特に、１つの集積回路で且つ簡単な回路構成でモード切換を可能とした双極検出対応型の磁気検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明における磁気検出装置は、
（＋）方向の外部磁界及び前記（＋）方向と逆方向の（−）方向の外部磁界の各磁界強度変化に対して、電気的特性が変化するセンサ部と、前記センサ部に接続され、前記電気的変化に基づき（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号を生成して出力する集積回路とを備え、
前記集積回路は、第１外部出力端子、第２外部出力端子、及び、
前記第１外部出力端子から、前記（＋）磁界検出信号、及び前記（−）磁界検出信号の双方を出力させる１出力モードと、
前記（＋）磁界検出信号を前記第１外部出力端子から、前記（−）磁界検出信号を前記第２外部出力端子から夫々出力させる２出力モードとに切換可能なモード切換部を有することを特徴とするものである。【００１２】
上記により１出力モードあるいは２出力モードに切換可能な双極検出対応型の磁気検出装置に出来る。特に本発明では集積回路内に前記モード切換部を設けることで、簡単な回路構成でしかも１つの集積回路を用いることでモード切換可能な磁気検出装置に出来る。【００１３】
また本発明では、前記モード切換部には、切換スイッチが設けられ、前記切換スイッチのスイッチ動作により、１出力モードと２出力モードとに切換可能とされていることが簡単な回路構成で実現でき好ましい。【００１４】
また本発明では、前記モード切換部は、論理回路を有して構成されていることが好ましい。論理回路を用いてモード切換部を構成することで回路構成を簡単に出来る。【００１５】
このとき、前記論理回路は、前記第１外部出力端子に接続されるＮＯＲ回路、あるいはＯＲ回路を有しており、
前記１出力モードのとき、前記ＮＯＲ回路あるいはＯＲ回路に設けられた２つの入力部には、（＋）磁界検出時、及び、（−）磁界検出時のどちらのときでも、高レベル及び低レベルの双方の入力信号が入力されて、同じレベルの出力信号が前記第１外部出力端子に（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号として出力され、
前記２出力モードで且つ（＋）磁界検出時では、前記第１外部出力端子から前記（＋）磁界検出信号が出力されるとともに、前記第２外部出力端子から、前記（＋）磁界検出信号とは反転したレベルの出力信号がオフ信号として出力され、
前記２出力モードで且つ（−）磁界検出時では、第２外部出力端子から、前記（−）磁界検出信号が出力されるとともに、前記ＮＯＲ回路あるいはＯＲ回路に設けられた２つの入力部のうち一方の入力部に、１出力モードのときとは反転したレベルの入力信号が入力されて、前記（−）磁界検出信号とは反転したレベルの出力信号が前記第１外部出力端子からオフ信号として出力されることが好ましい。これにより１出力モードと２出力モードとを適切に切り換えることができる。【００１６】
また本発明では、前記ＮＯＲ回路あるいはＯＲ回路の一方の入力部には切換スイッチが接続され、前記切換スイッチのスイッチ動作により、前記ＮＯＲ回路あるいはＯＲ回路に入力される信号レベルが反転することで、１出力モードと２出力モードとに切り換えられることが、回路構成を簡単にでき好適である。【００１７】
また本発明では、前記センサ部は、（＋）方向の外部磁界の磁界強度変化に基づいて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した第１磁気抵抗効果素子を有する（＋）磁界検出用の第１回路部と、
前記（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界の磁界強度変化に基づいて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した第２磁気抵抗効果素子を有する（−）磁界検出用の第２回路部とを有して構成されることが好ましい。これによりセンサ部を双極検出対応型に適切に構成できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、１出力モードと、２出力モードとに切換可能とし、特に、１つの集積回路で且つ簡単な回路構成でモード切換を可能とした双極検出対応型の磁気検出装置にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本実施形態の磁気検出装置２０の全体の回路構成図、図２〜図５は、本実施形態におけるモード切換部の回路構成を示す部分拡大図であり、図２は１出力モードで（＋）方向の外部磁界検出の回路状態、図３は１出力モードで（−）方向の外部磁界検出の回路状態、図４は２出力モードで（＋）方向の外部磁界検出の回路状態、図５は２出力モードで（−）方向の外部磁界検出の回路状態、図６は第１磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図７は第２磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図８は本実施形態の磁気検出装置２０のセンサ部の抵抗素子形状を示す磁気検出装置２０の部分拡大斜視図、図９は図８に示すＡ−Ａ線から厚さ方向に前記磁気検出装置を切断し矢印方向から見た前記磁気検出装置の部分断面図、図１０は、第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子の層構造を示す部分断面図、図１１は、主に固定抵抗素子の層構造を説明するための部分断面図、図１２〜図１９は、本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例であり、前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図や部分平面図、である。【００２０】
図１に示す本実施形態の磁気検出装置２０は、センサ部２１と集積回路（ＩＣ）２２とを有して構成される。【００２１】
前記センサ部２１には、第１抵抗素子（第１磁気抵抗効果素子）２３と第２抵抗素子（本実施形態では固定抵抗素子）２４とが第１出力取り出し部（接続部）２５を介して直列接続された第１直列回路２６、第３抵抗素子（第２磁気抵抗効果素子）２７と第４抵抗素子（本実施形態では固定抵抗素子）２８とが第２出力取り出し部（接続部）２９を介して直列接続された第２直列回路３０、及び、第５抵抗素子（本実施形態では固定抵抗素子）３１と第６抵抗素子（本実施形態では固定抵抗素子）３２が第３出力取り出し部３３を介して直列接続された第３直列回路３４が設けられる。【００２２】
なお上記のように「抵抗素子」の表記は、第１〜第６までの通し番号とした。なお以下では、各抵抗素子を、主に「磁気抵抗効果素子」及び「固定抵抗素子」として表記し、「磁気抵抗効果素子」及び「固定抵抗素子」と区別する必要のない説明箇所については「抵抗素子」の表記を使用することとした。【００２３】
前記第３直列回路３４は、共通回路として前記第１直列回路２６及び前記第２直列回路３０と夫々ブリッジ回路を構成している。以下では前記第１直列回路２６と前記第３直列回路３４とが並列接続されてなるブリッジ回路を第１ブリッジ回路ＢＣ３と、前記第２直列回路３０と前記第３直列回路３４とが並列接続されてなるブリッジ回路を第２ブリッジ回路ＢＣ４と称する。【００２４】
図１に示すように、前記第１ブリッジ回路ＢＣ３では、第１抵抗素子２３と、前第６抵抗素子３２とが並列接続されるとともに、前記第２抵抗素子２４と前記第５抵抗素子３１とが並列接続されている。また前記第２ブリッジ回路ＢＣ４では、前記第３抵抗素子２７と、前記第５抵抗素子３１とが並列接続されるとともに、前記第４抵抗素子２８と前記第６抵抗素子３２とが並列接続されている。【００２５】
図１に示すように前記集積回路２２には入力端子（電源）３９、アース端子４２及び２つの外部出力端子４０，４１が設けられている。前記入力端子３９、アース端子４２及び外部出力端子４０，４１は夫々図示しない機器側の端子部とワイヤボンディングやダイボンディング等で電気的に接続されている。【００２６】
前記入力端子３９に接続された信号ライン５７及び前記アース端子４２に接続された信号ライン５８は、前記第１直列回路２６，第２直列回路３０及び第３直列回路３４の両側端部に設けられた電極の夫々に接続されている。【００２７】
図１に示すように集積回路２２内には、１つの差動増幅器（差動出力部）３５が設けられ、前記差動増幅器３５の＋入力部、−入力部のどちらかに、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３が接続されている。なお、前記第３出力取り出し部３３と前記差動増幅器３５の接続は、次に説明する、前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５及び第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９と差動増幅器３５間の接続状態と異なって固定されている（非接続状態にはならない）。【００２８】
前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５及び第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９は夫々第１スイッチ回路（第１接続切換部）３６の入力部に接続され、前記第１スイッチ回路３６の出力部は前記差動増幅器３５の−入力部、＋入力部のどちらか（前記第３出力取り出し部３３が接続されていない側の入力部）に接続されている。【００２９】
図１に示すように、前記差動増幅器３５の出力部はシュミットトリガー型のコンパレータ３８に接続され、さらに前記コンパレータ３８の出力部は第２のスイッチ回路（第２接続切換部）４３の入力部に接続される。さらに前記第２スイッチ回路４３の出力部側は後で詳述するモード切換部５０を介して、第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１に夫々接続される。【００３０】
さらに図１に示すように、前記集積回路２２内には第３のスイッチ回路５６が設けられている。前記第３のスイッチ回路５６の出力部は、前記アース端子４２に接続された信号ライン５８に接続され、前記第３のスイッチ回路５６の入力部には、第１直列回路２６及び第２直列回路３０の一端部が接続されている。【００３１】
さらに図１に示すように、前記集積回路２２内には、インターバルスイッチ回路５９及びクロック回路８３が設けられている。前記インターバルスイッチ回路５９のスイッチがオフされると集積回路２２内への通電が停止するようになっている。前記インターバルスイッチ回路５９のスイッチのオン・オフは、前記クロック回路８３からのクロック信号に連動しており、前記インターバルスイッチ回路５９は通電状態を間欠的に行う節電機能を有している。【００３２】
前記クロック回路８３からのクロック信号は、第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、及び第３スイッチ回路５６にも出力される。前記第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、及び第３スイッチ回路５６では前記クロック信号を受けると、そのクロック信号を分割し、非常に短い周期でスイッチ動作を行うように制御されている。例えば１パルスのクロック信号が数十ｍｓｅｃであるとき、数十μｓｅｃ毎にスイッチ動作を行う。【００３３】
前記第１磁気抵抗効果素子２３は（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）の強度変化に基づいて磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子であり、一方、前記第２磁気抵抗効果素子２７は、前記（＋）方向と反対方向である（−）方向の外部磁界（−Ｈ）の磁界強度変化に基づいて磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子である。【００３４】
ここで、（＋）方向の外部磁界はある一方向を示し、本実施形態では、図示Ｘ１方向に向く方向である。この方向の外部磁界が作用すると、図６，図７で説明するように、第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値は変動するが、第２磁気抵抗効果素子２７の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）。【００３５】
一方、（−）方向の外部磁界は、前記（＋）方向とは逆方向の外部磁界であり、図示Ｘ２方向に向く方向である。この方向の外部磁界が作用すると、図６，図７で説明するように、第２磁気抵抗効果素子２７の抵抗値は変動するが、第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）。【００３６】
前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２７の層構造及びヒステリシス特性について以下で詳しく説明する。【００３７】
図１０に示すように、前記第１の磁気抵抗効果素子２３及び第２の磁気抵抗効果素子２７は共に、下から下地層６０，シード層６１、反強磁性層６２、固定磁性層６３、非磁性中間層６４、フリー磁性層６５，６７（第２磁気抵抗効果素子２７のフリー磁性層を符号３７とした）、及び保護層６６の順で積層されている。前記下地層６０は、例えば、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成される。前記シード層６１は、ＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒ等で形成される。前記反強磁性層６２は、元素α（ただしαは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、又は、元素αと元素α′（ただし元素α′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成される。例えば前記反強磁性層６２は、ＩｒＭｎやＰｔＭｎで形成される。前記固定磁性層６３及びフリー磁性層６５，６７はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金等の磁性材料で形成される。また前記非磁性中間層６４はＣｕ等で形成される。また前記保護層６６はＴａ等で形成される。前記固定磁性層６３やフリー磁性層６５，６７は積層フェリ構造（磁性層／非磁性層／磁性層の積層構造であり、非磁性層を挟んだ２つの磁性層の磁化方向が反平行である構造）であってもよい。また前記固定磁性層６３やフリー磁性層６５，６７は材質の異なる複数の磁性層の積層構造であってもよい。【００３８】
前記第１の磁気抵抗効果素子２３及び第２の磁気抵抗効果素子２７では、前記反強磁性層６２と前記固定磁性層６３とが接して形成されているため磁場中熱処理を施すことにより前記反強磁性層６２と前記固定磁性層６３との界面に交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、前記固定磁性層６３の磁化方向は一方向に固定される。図８及び図１０では、前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａを矢印方向で示している。第１の磁気抵抗効果素子２３及び第２の磁気抵抗効果素子２７において前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａは共に図示Ｘ１方向（（＋）方向）である。【００３９】
一方、前記フリー磁性層６５，６７の磁化方向は、第１の磁気抵抗効果素子２３と第２の磁気抵抗効果素子２７とで異なっている。図１０に示すように前記第１の磁気抵抗効果素子２３では前記フリー磁性層６５の磁化方向６５ａが図示Ｘ２方向（（−）方向）であり、固定磁性層６３の磁化方向６３ａと同じ方向であるが、前記第２の磁気抵抗効果素子２７では前記フリー磁性層６７の磁化方向６７ａが図示Ｘ１方向（（＋）方向）であり、前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａと反平行である。【００４０】
（＋）方向の外部磁界が及ぶと、第２の磁気抵抗効果素子２７のフリー磁性層６７の磁化６７ａは変動しないが、第１の磁気抵抗効果素子２３のフリー磁性層６５の磁化６５ａは変動して前記第１の磁気抵抗効果素子２３の抵抗値は変化する。図６は第１の磁気抵抗効果素子２３のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線である。なお図のグラフでは縦軸が抵抗値Ｒであるが、抵抗変化率（％）であってもよい。図６に示すように、外部磁界が無磁場状態（ゼロ）から徐々に（＋）方向に増加していくと、フリー磁性層６５の磁化６５ａと固定磁性層６３の磁化６３ａとの平行状態が崩れて反平行状態に近づくため前記第１の磁気抵抗効果素子２３の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ１上を辿って徐々に大きくなり、（＋）方向の外部磁界を徐々にゼロに向けて小さくしていくと、前記第１の磁気抵抗効果素子２３の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ２上を辿って徐々に小さくなる。【００４１】
このように、第１の磁気抵抗効果素子２３には（＋）方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、曲線ＨＲ１と曲線ＨＲ２で囲まれたヒステリシスループＨＲが形成される。前記第１の磁気抵抗効果素子２３の最大抵抗値と最低抵抗値の中間値であって、前記ヒステリシスループＨＲの広がり幅の中心値がヒステリシスループＨＲの「中点」である。そして前記ヒステリシスループＨＲの中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１の大きさが決定される。図６に示すように第１の磁気抵抗効果素子２３では、前記第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１が正の磁界方向へシフトしている。【００４２】
一方、（−）方向の外部磁界が及ぼされると、前記第１の磁気抵抗効果素子２３のフリー磁性層６５の磁化６５ａは変動しないが、第２の磁気抵抗効果素子２７のフリー磁性層６７の磁化６７ａは変動して前記第２の磁気抵抗効果素子２７の抵抗値が変動する。【００４３】
図７は第２の磁気抵抗効果素子２７のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線である。図７に示すように、外部磁界が無磁場状態（ゼロ）から徐々に（−）方向に増加していくと、フリー磁性層６７の磁化６７ａと固定磁性層６３の磁化６３ａとの反平行状態が崩れて平行状態に近づくため、前記第２の磁気抵抗効果素子２７の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ３上を辿って徐々に小さくなり、一方、（−）方向の外部磁界を徐々にゼロに向けて変化させると、前記第２の磁気抵抗効果素子２７の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ４上を辿って徐々に大きくなる。【００４４】
このように、第２の磁気抵抗効果素子２７には（−）方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、曲線ＨＲ３と曲線ＨＲ４で囲まれたヒステリシスループＨＲが形成される。前記第２の磁気抵抗効果素子２７の最大抵抗値と最低抵抗値の中間値であって、前記ヒステリシスループＨＲの広がり幅の中心値がヒステリシスループＨＲの「中点」である。そして前記ヒステリシスループＨＲの中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２の大きさが決定される。図７に示すように第２の磁気抵抗効果素子２７では、前記第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２が負の磁界方向へシフトしている。【００４５】
このように本実施形態では、前記第１の磁気抵抗効果素子２３の第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１は、正の磁界方向にシフトし、一方、前記第２の磁気抵抗効果素子２７の第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２は、負の磁界方向にシフトしている。【００４６】
図６、図７で説明した互いに逆符号の層間結合磁界Ｈｉｎ１，Ｈｉｎ２を得るには、例えば、前記非磁性中間層６４の表面に対するプラズマトリートメント（ＰＴ）の際の、ガス流量（ガス圧）や電力値を適切に調整すればよい。ガス流量（ガス圧）の大きさ、及び電力値の大きさに応じて、層間結合磁界Ｈｉｎが変化することがわかっている。前記ガス流量（ガス圧）や電力値を大きくするほど層間結合磁界Ｈｉｎを正値から負値へ変化させることができる。また、前記層間結合磁界Ｈｉｎの大きさは前記非磁性中間層６４の膜厚でも変化する。あるいは、前記層間結合磁界Ｈｉｎの大きさは、下から、反強磁性層／固定磁性層／非磁性中間層／フリー磁性層の順に積層されている場合に、前記反強磁性層の膜厚を変えることでも調整できる。【００４７】
第１の磁気抵抗効果素子２３では第１の前記層間結合磁界Ｈｉｎ１が正値であり、かかる場合には前記固定磁性層６３と前記フリー磁性層６５間には互いの磁化を平行にしようとする相互作用が働く。また、第２の磁気抵抗効果素子２７では第２の前記層間結合磁界Ｈｉｎ２が負値であり、かかる場合には前記固定磁性層６３と前記フリー磁性層６７間には互いの磁化を反平行にしようとする相互作用が働く。そして、各磁気抵抗効果素子２３，２７の反強磁性層６２と固定磁性層６３との間に同一方向の交換結合磁界（Ｈｅｘ）を磁場中熱処理にて生じさせることで、各磁気抵抗効果素子２３，２７の固定磁性層６３の磁化６３ａを同一方向に固定でき、また固定磁性層６３とフリー磁性層６５，６７との間には上記した相互作用が働いて、図１０の磁化状態となる。【００４８】
上記した第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２７は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したものであったが、ＧＭＲ素子以外に、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を利用したＡＭＲ素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用したＴＭＲ素子であってもよい。【００４９】
一方、第１の磁気抵抗効果素子２３に直列接続される固定抵抗素子２４は、前記第１の磁気抵抗効果素子２３と積層順が異なるだけで、前記第１の磁気抵抗効果素子２３と同じ材料層で形成される。すなわち図１１に示すように、前記固定抵抗素子２４は下から下地層６０、シード層６１、反強磁性層６２、第１磁性層６３、第２磁性層６５、非磁性中間層６４、及び保護層６６の順に積層される。前記第１磁性層６３が、第１の磁気抵抗効果素子２３を構成する固定磁性層６３に該当し、前記第２磁性層６５が前記第１の磁気抵抗効果素子２３を構成するフリー磁性層６５に該当している。図１１に示すように、前記固定抵抗素子２３では、前記反強磁性層６２上に第１磁性層６３及び第２磁性層６５が連続して積層されて第１磁性層６３及び第２磁性層６５の磁化は共に、反強磁性層６２との間で生じる交換結合磁界（Ｈｅｘ）により固定されており、前記第２磁性層６５は前記第１の磁気抵抗効果素子２３のフリー磁性層６５のように外部磁界に対して磁化変動しない。【００５０】
図１１に示すように、前記固定抵抗素子２４の各層を、前記第１の磁気抵抗効果素子２３に対応する各層と同じ材料で構成することで、前記第１の磁気抵抗効果素子２３と前記固定抵抗素子２４の素子抵抗をほぼ同じにでき、また前記第１磁気抵抗効果素子２３の温度係数（ＴＣＲ）と、前記固定抵抗素子２３の温度係数とのばらつきを抑制でき、この結果、温度変化に対しても中点電位のばらつきを抑制でき、動作安定性を向上させることが出来る。なお材料のみならず第１の磁気抵抗効果素子２３と対応する各層の膜厚も前記第１の磁気抵抗効果素子２３の各層と等しいとさらに好ましい。【００５１】
図示しないが上記と同じように、前記第２の磁気抵抗効果素子２７と直列接続された固定抵抗素子２８は、前記第２の磁気抵抗効果素子２７と積層順が異なるだけで、前記第２の磁気抵抗効果素子２７と同じ材料層で形成される。【００５２】
また第３直列回路３４を構成する固定抵抗素子３１，３２は、互いに同じ材料層で形成した素子抵抗がほぼ同じ抵抗素子であれば、特に層構造について限定しない。すなわち固定抵抗素子３１，３２は例えばシート抵抗の高い抵抗材料で形成された単層構造で形成されてもよいが、第１直列回路２６及び第２直列回路３０を構成する各固定抵抗素子２４，２８を形成する工程で、同時に、固定抵抗素子３１，３２を形成することが製造工程を簡略化でき好ましい。よって、前記固定抵抗素子３１，３２を、第１直列回路２６及び第２直列回路３０の固定抵抗素子２４，２８と同様に、前記第１磁気抵抗効果素子２３あるいは第２磁気抵抗効果素子２７と積層順が異なるだけで、前記前記第１磁気抵抗効果素子２３あるいは第２磁気抵抗効果素子２７と同じ材料層で形成することが好適である。【００５３】
次に本実施形態の磁気検出装置２０の断面形状について図９を用いて説明する。図９に示すように、前記磁気検出装置２０は、例えばケイ素（Ｓｉ）で形成された基板７０上に、図示しないシリカ（ＳｉＯ２）の下地膜が一定の厚さで形成される。【００５４】
前記下地膜上に、集積回路２２を構成する差動増幅器やコンパレータ等の能動素子７１〜７４や抵抗器７５，７６、及び配線層（信号ライン）７７等が形成されている。前記配線層７７は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で形成される。【００５５】
図９に示すように、前記基板７０上及び集積回路２２上は、レジスト層等から成る絶縁層７８で覆われている。前記絶縁層７８には、前記配線層７７上の一部に穴部７８ｂが形成され、前記穴部７８ｂから前記配線層７８の上面が露出している。【００５６】
前記絶縁層７８の表面７８ａは平坦化面で形成され、平坦化された前記絶縁層７８の表面７８ａに、第１磁気抵抗効果素子２３、第２磁気抵抗効果素子２７、各固定抵抗素子２４、２８、３１、３２が図８に示すミアンダー形状で形成されている。これにより、各素子の素子抵抗を増大させて消費電流を低減できる。【００５７】
図８に示すように、各素子の両側端部には、電極２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂが形成され、前記第１磁気抵抗効果素子２３の電極２３ｂと前記固定抵抗素子２４の電極２４ｂ間が第１出力取り出し部２５によって接続され、前記第１出力取り出し部２５が図９に示すように前記配線層７７上に電気的に接続されている。同様に、第２磁気抵抗効果素子２７の電極２７ｂと固定抵抗素子２８の電極２８ｂ間が第２出力取り出し部２９により接続され、前記第２出力取り出し部２９が図示しない配線層に電気的に接続され、固定抵抗素子３２の電極３２ｂと固定抵抗素子３１の電極３１ｂ間が第３出力取り出し部３３により接続され、前記第３出力取り出し部３３が図示しない配線層に電気的に接続されている。【００５８】
図９に示すように、前記素子上、電極上及び出力取り出し部上は、例えばアルミナやはシリカで形成された絶縁層８０で覆われている。そして前記磁気検出装置２０はモールド樹脂８１によりパッケージ化される。【００５９】
本実施形態の磁気検出装置２０は、双極検出対応型センサであるが、１出力モード、２出力モードのどちらで使用するかを選択することが出来る。「１出力モード」とは第１外部出力端子４０から（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号の双方を出力するモードを指し、「２出力」とは、第１外部出力端子４０から（＋）磁界検出信号を、第２外部出力端子４１から（−）磁界検出信号を夫々出力するモードを指す。「１出力モード」において、当然、第２外部出力端子４１から（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号の双方を出力してもよいが、本実施形態では、「１出力モード」において、（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号の双方を出力する外部出力端子を「第１外部出力端子」と定義する。そして２出力モードにおいて第１外部出力端子から出力される磁界検出信号を（＋）磁界検出信号、（＋）磁界検出信号を生成するための電気的変化が生じる回路部を（＋）磁界検出用回路と定義する。【００６０】
本実施形態の磁気検出装置の特徴的部分であるモード切換部５０について説明する。
図２ないし図５に示すように前記モード切換部５０は論理回路を有して構成される。前記論理回路は記憶回路であるラッチ回路４６，４７とＮＯＲ回路やＮＯＴ回路の基本論理回路の組み合わせで構成される。【００６１】
第１ラッチ回路４６は、前記第２スイッチ回路４３と第１外部出力端子４０間に設けられ、前記第１ラッチ回路４６の入力部４６ａ側に前記第２スイッチ回路４３の（＋）磁界検出側端子４３ａが接続されている。また、第２ラッチ回路４７は、第２スイッチ回路４３と前記第２外部出力端子４１間に設けられ、前記第２ラッチ回路４７の入力部４７ａ側に前記第２スイッチ回路４３の（−）磁界検出側端子４３ｂが接続されている。【００６２】
図２ないし図５に示すように、前記第１ラッチ回路４６の第１出力部４６ｂは、基本論理回路である第１のＮＯＲ回路４８の第１入力部４８ａに接続されている。前記第１ラッチ回路４６の第１出力部４６ｂは、前記第１ラッチ回路４６の入力部４６ａから入力された入力信号と同じレベルの信号を出力する側である。そして前記第１のＮＯＲ回路４８の出力部が第１外部出力端子４０に接続されている。【００６３】
また、図２ないし図５に示すように、前記第２ラッチ回路４７の第１出力部４７ｂは、基本論理回路である第１ＮＯＴ回路４９の入力部に接続されている。そして前記第１ＮＯＴ回路４９の出力部が前記第２外部出力端子４１に接続されている。【００６４】
前記第２ラッチ回路４７の第１出力部４７ｂは、前記第２ラッチ回路４７の入力部４７ａから入力された入力信号と同じレベルの信号を出力する側である。一方、前記第２ラッチ回路４７の第２出力部４７ｃは、前記入力部４７ａに入力される入力信号を反転させたレベルの信号を出力する側である。【００６５】
図２ないし図５に示すように前記第２ラッチ回路４７の第２出力部４７ｃは第２ＮＯＲ回路５１の第１入力部５１ａに接続され、前記第２ＮＯＲ回路５１の出力部が前記第１ＮＯＲ回路４８の第２入力部４８ｂに接続される。【００６６】
図２ないし図５に示すように、前記第２ＮＯＲ回路５１の第２入力部５１ｂは、第２ＮＯＴ回路５２に接続されている。前記第２ＮＯＴ回路５２の入力部側の信号ラインは二手に分かれ、一方の信号ラインは抵抗体５４を介して電源部５５に接続され、他方の信号ラインは切換スイッチ５３を介してアースに接続されている。【００６７】
図２，図３の回路構成はいずれも１出力モードの回路構成図である。図２，図３に示すように１出力モードでは、前記切換スイッチ５３はオープン状態（オフ状態）となっている。一方、図４，図５はいずれも２出力モードの回路構成図である。図４，図５に示すように２出力モードでは、前記切換スイッチ５３はクローズ状態（オン状態）となっている。【００６８】
次に、まず信号が前記第２スイッチ回路４３に送られるまでの原理について説明する。
まずは、本実施形態の磁気検出装置２０に外部磁界が作用していない場合について説明する。かかる場合、前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２７の抵抗値は共に変化しない。前記クロック回路８３からのクロック信号を第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３及び第３スイッチ回路５６の夫々が受けると、図１に示すように、第１スイッチ回路３６が前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５と差動増幅器３５間を接続、第２スイッチ回路４３が前記コンパレータ３８と第１外部出力端子４０間を接続、及び、第３スイッチ回路５６が第１直列回路２６とアース端子４２間を接続する（＋）方向の外部磁界検出回路と、第１スイッチ回路３６が前記第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９と差動増幅器３５間を接続、第２スイッチ回路４３が前記コンパレータ３８と第２外部出力端子４１間を接続、及び、第３スイッチ回路５６が第２直列回路３０とアース端子４２間を接続する（−）方向の外部磁界検出回路とに、数十μｓｅｃごとに切り換わる。【００６９】
外部磁界が及んでいなければ、（＋）方向の外部磁界検出回路の状態では、第１ブリッジ回路ＢＣ３の第１出力取り出し部２５と第３出力取り出し部３３間の差動電位、及び、（−）方向の外部磁界検出回路の状態では、第２ブリッジ回路ＢＣ４の第２出力取り出し部２９と第３出力取り出し部３３間の差動電位が、共にほぼ０となる。差動増幅器３５から、差動電位が０の出力がコンパレータ３８に向けて出力されると、前記コンパレータ３８では、シュミットトリガー入力され、低レベル信号（０信号）が生成される。なお、外部磁界が作用する場合でも、それが所定よりも小さい大きさであるとき、前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２７の抵抗変化は共に小さく、外部磁界が作用していない場合と同様に、低レベル信号（０信号）が生成される。【００７０】
一方、本実施形態の磁気検出装置２０に（＋）方向の外部磁界が作用すると、第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値が変動し、前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５での中点電位が変動する（図１の回路構成において図６に示すヒステリシス特性を持っていると、具体的には電位が大きくなる）。【００７１】
今、（＋）方向の外部磁界検出回路の状態では、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３の中点電位を基準電位とし、前記第１直列回路２６と第３直列回路３４とで構成される第１ブリッジ回路ＢＣ３の第１出力取り出し部２５と第３出力取り出し部３３との差動電位を、前記差動増幅器３５にて生成し、コンパレータ３８に向けて出力する。前記コンパレータ３８では、前記差動電位を、シュミットトリガー入力によりパルス波形の信号に整形し、このとき、（＋）方向の外部磁界が所定以上の大きさであると前記差動電位に基づいて、整形された信号が高レベル信号（１信号）として生成される。【００７２】
同様に、本実施形態の磁気検出装置２０に（−）方向の外部磁界が作用すると、第２磁気抵抗効果素子２３の抵抗値が変動し、前記第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９での中点電位が変動する（図１の回路構成において図７に示すヒステリシス特性を持っていると、具体的には電位が大きくなる）。【００７３】
今、（−）方向の外部磁界検出回路の状態では、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３の中点電位を基準電位とし、前記第２直列回路３０と第３直列回路３４とで構成される第２ブリッジ回路ＢＣ４の第２出力取り出し部２９と第３出力取り出し部３３間の差動電位を前記差動増幅器３５で生成し、それをコンパレータ３８に向けて出力する。前記コンパレータ３８では、前記差動電位を、シュミットトリガー入力によりパルス波形の信号に整形し、このとき、（−）方向の外部磁界が所定以上の大きさであると前記差動電位に基づいて、整形された信号が高レベル信号（１信号）として生成される。【００７４】
次に、１出力モードで且つ（＋）方向の外部磁界を検出する原理について図２を用いて説明する。なお以下では、第１ラッチ回路４６の入力部４６ａでの信号を「Ａ」、第２ラッチ回路４７の入力部４７ａでの信号を「Ｂ」、第１ラッチ回路４６の第１出力部４６ｂでの信号を「α」、第２ラッチ回路４７の第１出力部４７ｂでの信号を「β」、第２ＮＯＲ回路５１の出力部での信号を「γ」、第１外部出力端子４０での信号を「ＯＵＴ１」、第２外部出力端子４１での信号を「ＯＵＴ２」として、各信号のレベルを以下の表１（１出力モード）に示す。【００７５】
【表１】
2008029520.tif 000003
【００７６】
表１に示す「Ｈ」は高レベル信号（１信号）を、「Ｌ」は低レベル信号（０信号）を示す。【００７７】
上記したように１出力モードでは、切換スイッチ５３がオープン状態とされている。
そして１出力モードで且つ（＋）磁界検出時の各部の信号レベルは表１の「外部磁界」欄の上段（＋Ｈの行）に示されている。【００７８】
（＋）方向の外部磁界検出回路の状態では、図２に示すように、前記第１ラッチ回路４６の入力部４６ａ側に前記第２スイッチ回路４３の（＋）磁界検出側端子４３ａが接続されている。【００７９】
上記したように所定以上の（＋）方向の外部磁界が作用した状態では、コンパレータ３８にて高レベル信号（１信号）が生成されて、前記第１ラッチ回路４６の入力部４６ａに入力される。一方、切換スイッチ５３がオープン状態のため第２ＮＯＴ回路５２の入力部には高レベルの入力信号が入力され、前記第２ＮＯＴ回路５２の出力部からは低レベルの入力信号が前記第２ＮＯＲ回路５１の第２入力部５１ｂに入力される。そして、前記第２ラッチ回路４７の第２出力部４７ｃからは高レベルの入力信号が前記第２ＮＯＲ回路５１の第１入力部５１ａに入力される。その結果、第２ＮＯＲ回路５１の出力部から低レベルの入力信号が第１ＮＯＲ回路４８の第２入力部４８ｂに入力される（表１の上段のγ欄）。一方、表１の上段のα欄にあるように、第１ＮＯＲ回路４８の第１入力部４８ａには、第１ラッチ回路４６の第１出力部４６ｂから高レベルの入力信号が入力される。したがって前記第１ＮＯＲ回路４８では、高レベル（１信号）と低レベル（０信号）の双方の入力信号により低レベル（０信号）の出力信号が、第１外部出力端子４０に磁界検出信号（オン信号）として出力される。一方、第２ラッチ回路４７の第１出力部４７ｂから第１ＮＯＴ回路４９を介して第２外部出力端子４１には、オフ信号として高レベルの出力信号（１信号）が出力される。【００８０】
次に、１出力モードで且つ（−）方向の磁界を検出する原理について図３を用いて説明する。【００８１】
（−）方向の外部磁界検出回路の状態では、図３に示すように、前記第２ラッチ回路４７の入力部４７ａ側に前記第２スイッチ回路４３の（−）磁界検出側端子４３ｂが接続されている。【００８２】
上記したように所定以上の（−）方向の外部磁界が作用した状態では、コンパレータ３８で高レベル信号（１信号）が生成されて、前記第２ラッチ回路４７の入力部４７ａに入力される。表１の中段（「外部磁界」欄の「−Ｈ」の行）に示すレベルの信号Ａ，Ｂ，α、β、γが入力や出力されることで、第１ＮＯＲ回路４８から第１外部出力端子４０に磁界検出信号（オン信号）である低レベルの出力信号が出力される。同様に、第１ＮＯＴ回路４９から第２外部出力端子４１にも、磁界検出信号（オン信号）である低レベルの出力信号が出力される。【００８３】
次に、１出力モードで外部磁界が作用していない、あるいは、（＋）（−）の外部磁界が作用しても所定よりも小さい大きさの外部磁界であるとき、表１の下段（「外部磁界」欄の「なし」行）に示すように低レベル信号（０信号）が第１ラッチ回路４６の入力部４６ａ，第２ラッチ回路４７の入力部４７ａに入力され、最終的に第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１には、オフ信号としての高レベル信号が出力される。【００８４】
表１の上段及び中段におけるα欄及びγ欄に示すように、所定以上の大きさの（＋）磁界検出時、（−）磁界検出時の双方において、第１外部出力端子４０に接続された第１ＮＯＲ回路４８の入力部４８ａ，４８ｂには、高レベルと低レベルの双方の入力信号が入力される。このため、前記第１ＮＯＲ回路４８からは、（＋）磁界検出時、（−）磁界検出時の双方において、磁界検出信号（オン信号）である低レベル信号が出力される。【００８５】
以上により、前記第１外部出力端子４０を機器側と接続し、前記第１外部出力端子４０を有効にすることで、前記第１外部出力端子４０から（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号の双方を取り出せる。すなわち双極検出対応で且つ１出力モードとすることができる。【００８６】
次に、２出力モードで且つ（＋）方向の外部磁界を検出する原理について図４を用いて説明する。なお以下では、第１ラッチ回路４６の入力部４６ａでの信号を「Ａ」、第２ラッチ回路４７の入力部４７ａでの信号を「Ｂ」、第１ラッチ回路４６の第１出力部４６ｂでの信号を「α」、第２ラッチ回路４７の第１出力部４７ｂでの信号を「β」、第２ＮＯＲ回路５１の出力部での信号を「γ」、第１外部出力端子４０での信号を「ＯＵＴ１」、第２外部出力端子４１での信号を「ＯＵＴ２」として、各信号のレベルを以下の表２（２出力モード）に示す。【００８７】
【表２】
2008029520.tif 000004
【００８８】
表２に示す「Ｈ」は高レベル信号（１信号）を、「Ｌ」は低レベル信号（０信号）を示す。【００８９】
上記したように２出力モードでは、切換スイッチ５３がクローズ状態とされている。
そして２出力モードで且つ（＋）磁界検出時の各部の信号レベルは表２の上段（「外部磁界」欄の上段）に示されている。【００９０】
（＋）方向の外部磁界検出回路の状態では、図４に示すように、前記第１ラッチ回路４６の入力部４６ａ側に前記第２スイッチ回路４３の（＋）磁界検出側端子４３ａが接続されている。【００９１】
上記したように所定以上の（＋）方向の外部磁界が作用した状態では、コンパレータ３８にて高レベル信号（１信号）が生成されて、前記第１ラッチ回路４６の入力部４６ａに入力される。一方、切換スイッチ５３がクローズ状態のため第２ＮＯＴ回路５２の入力部には低レベルの入力信号が入力され、前記第２ＮＯＴ回路５２の出力部からは高レベルの入力信号が前記第２ＮＯＲ回路５１の第２入力部５１ｂに入力される。そして、前記第２ラッチ回路４７の第２出力部４７ｃからは高レベルの入力信号が前記第２ＮＯＲ回路５１の第１入力部５１ａに入力される。その結果、第２ＮＯＲ回路５１の出力部から低レベルの入力信号が第１ＮＯＲ回路４８の第２入力部４８ｂに入力される（表２の上段のγ欄）。一方、表２の上段のα欄にあるように、第１ＮＯＲ回路４８の第１入力部４８ａには、第１ラッチ回路４６の第１出力部４６ｂから高レベルの入力信号が入力される。したがって前記第１ＮＯＲ回路４８では、高レベル（１信号）と低レベル（０信号）の双方の入力信号により低レベル（０信号）の出力信号が、第１外部出力端子４０に磁界検出信号（オン信号）として出力される。一方、第２ラッチ回路４７の第１出力部４７ｂから第１ＮＯＴ回路４９を介して第２外部出力端子４１には、オフ信号としての高レベル信号（１信号）が出力される。【００９２】
次に、２出力モードで且つ（−）方向の外部磁界を検出する原理について図５を用いて説明する。【００９３】
（−）方向の外部磁界検出回路の状態では、図５に示すように、前記第２ラッチ回路４７の入力部４７ａ側に前記第２スイッチ回路４３の（−）磁界検出側端子４３ｂが接続されている。【００９４】
上記したように所定以上の（−）方向の外部磁界が作用した状態では、コンパレータ３８から高レベル信号（１信号）が生成されて、前記第２ラッチ回路４７の入力部４７ａに入力される。一方、切換スイッチ５３がクローズ状態のため第２ＮＯＴ回路５２の入力部には低レベルの入力信号が入力され、前記第２ＮＯＴ回路５２の出力部からは高レベルの入力信号が前記第２ＮＯＲ回路５１の第２入力部５１ｂに入力される。そして、前記第２ラッチ回路４７の第２出力部４７ｃからは低レベルの入力信号が前記第２ＮＯＲ回路５１の第１入力部５１ａに入力される。その結果、第２ＮＯＲ回路５１の出力部から低レベルの入力信号が第１ＮＯＲ回路４８の第２入力部４８ｂに入力される（表２の中段（「外部磁界」欄の「−Ｈ」行）のγ欄）。一方、表２の中段のα欄にあるように、第１ＮＯＲ回路４８の第１入力部４８ａには、第１ラッチ回路４６の第１出力部４６ｂから低レベルの入力信号が入力される。したがって前記第１ＮＯＲ回路４８では、２つの低レベル（０信号）の入力信号により高レベル（０信号）の出力信号が、第１外部出力端子４０にオフ信号として出力される。一方、第２ラッチ回路４７の第１出力部４７ｂから第１ＮＯＴ回路４９を介して第２外部出力端子４１には、オン信号としての低レベル信号（０信号）が出力される。【００９５】
次に、２出力モードで外部磁界が作用していない、あるいは、（＋）（−）の外部磁界が作用しても所定よりも小さい大きさの外部磁界であるとき、表２の下段（「外部磁界」欄の「なし」行）に示すように低レベル信号（０信号）が第１ラッチ回路４６の入力部４６ａ，第２ラッチ回路４７の入力部４７ａに入力され、最終的に第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１からは、オフ信号としての高レベル信号が出力される。【００９６】
表２の上段のα欄及びγ欄に示すように、所定以上の大きさの（＋）磁界検出時、第１外部出力端子４０に接続された第１ＮＯＲ回路４８の入力部４８ａ，４８ｂには、高レベルと低レベルの双方の入力信号が入力される。このため、前記第１ＮＯＲ回路４８からは、（＋）磁界検出時において、磁界検出信号（オン信号）である低レベル信号が出力される。一方、前記第２外部出力端子４１からは（＋）磁界検出時において、オフ信号としての高レベル信号が出力される。【００９７】
一方、表２の中段のα欄及びγ欄に示すように、所定以上の大きさの（−）磁界検出時、第１外部出力端子４０に接続された第１ＮＯＲ回路４８の入力部４８ａ，４８ｂには共に、低レベルの入力信号が入力される。このため、前記第１ＮＯＲ回路４８からは、（−）磁界検出時において、オフ信号としての高レベル信号が出力される。一方、前記第２外部出力端子４１からは（−）磁界検出時において、磁界検出信号（オン信号）である低レベル信号が出力される。【００９８】
表１及び表２に示すように、１出力モード及び２出力モードにおいて、第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１の信号レベルは、（−）磁界検出時の第１外部出力端子４０の信号レベルだけが異なるだけでそれ以外は一致している。（−）磁界検出時の第１外部出力端子４０の信号レベルを高レベルにしてオフ信号を出せることで、（＋）磁界検出時には第１外部出力端子４０から、（−）磁界検出時には第２外部出力端子４１から夫々磁界検出信号を取り出すことが可能となる。【００９９】
以上により、前記第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１の双方を機器側と接続し、前記第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１の双方を有効にすることで、前記第１外部出力端子４０から（＋）磁界検出信号を、第２外部出力端子４１から（−）磁界検出信号を取り出せる。すなわち双極検出対応で且つ２出力モードとすることができる。【０１００】
本実施形態の磁気検出装置２０の特徴的部分について説明する。
本実施形態では、第１外部出力端子４０から、（＋）磁界検出信号と（−）磁界検出信号の双方を出力させる１出力モード、及び、前記（＋）磁界検出信号を前記第１外部出力端子４０から、前記（−）磁界検出信号を前記第２外部出力端子４１から夫々出力させる２出力モードに切換可能なモード切換部５０が設けられている。【０１０１】
前記モード切換部５０を集積回路２２内に設けることで、モード選択が可能となり、特にこのようなモード選択を簡単な回路構成で且つ１つの集積回路２２を設けることで実現でき生産コストを低減できる。【０１０２】
本実施形態では図２ないし図５に示すように、前記モード切換部５０は、論理回路を有して構成されていることが、簡単な回路構成でモード切換を実現でき好ましい。【０１０３】
本実施形態では、前記論理回路は、前記第１外部出力端子４０に接続される第１ＮＯＲ回路４８を有しており、前記１出力モードのとき、前記ＮＯＲ回路４８に設けられた２つの入力部４８ａ，４８ｂには、（＋）磁界検出時、及び、（−）磁界検出時のどちらのときでも、高レベル及び低レベルの双方の入力信号が入力されて、低レベルの出力信号が前記第１外部出力端子４０に磁界検出信号として出力されるように制御される。【０１０４】
一方、前記２出力モードで且つ（＋）磁界検出時では、前記１出力モードと同じ低レベルの出力信号が前記第１外部出力端子４０に（＋）磁界検出信号として出力され、このとき、第２外部出力端子４１には、オフ信号である高レベル信号が出力されるように制御されている。【０１０５】
また、前記２出力モードで且つ（−）磁界検出時では、前記ＮＯＲ回路４８に設けられた入力部４８ｂに、１出力モードのときとは反転した低レベルの入力信号が入力され、この結果、オフ信号である高レベルの信号がＮＯＲ回路４８から第１外部出力端子４０に出力され、このとき、第２外部出力端子４１には、前記（−）磁界検出信号となる低レベルの出力信号が出力されるように制御される。【０１０６】
以上のように、論理回路を用いて、１出力モードのときは、第１外部出力端子４０から（＋）磁界検出信号及び（−）磁界検出信号の双方を出力できるように制御し、２出力モードのときは、第１外部出力端子４０から（＋）磁界検出信号が出力されるときには、第２外部出力端子４１からは必ずオフ信号が出力され、また、第２外部出力端子４１から（−）磁界検出信号が出力されるときには、第１外部出力端子４０からは必ずオフ信号が出力されるように制御されている。【０１０７】
上記した１出力モードと２出力モードの切換えは、図２〜図５に示す切換スイッチ５３のスイッチ動作で行っており、本実施形態では、第１ＮＯＲ回路４８の第２入力部４８ｂに入力される信号を上記スイッチ動作によって反転させることで（表１及び表２の中段のγ欄を参照）、１出力モードと２出力モードとに切換えている。【０１０８】
前記切換スイッチ５３のスイッチ動作は、例えば外部から人為的動作により切換えることもできるし、あるいは、プログラム制御によって切換えることも出来る。【０１０９】
本実施形態による双極検出対応型の磁気検出装置２０は、例えば折畳み式携帯電話の開閉検知に使用できる。【０１１０】
図１２に示すように折畳み式携帯電話９０は、第１部材９１と第２部材９２とを有して構成される。前記第１部材９１は画面表示側であり、前記第２部材９２は操作体側である。前記第１部材９１の前記第２部材９２との対向面には液晶ディスプレイやレシーバ等が設けられている。前記第２部材９２の前記第１部材９１との対向面には、各種釦及びマイク等が設けられている。図１２は折畳み式携帯電話９０を閉じた状態であり、図１２に示すように前記第１部材９１には磁石９４が内臓され、前記第２部材９２には本実施形態の磁気検出装置２０が内臓されている。図１２に示すように閉じた状態で、前記磁石９４と磁気検出装置２０は互いに対向した位置に配置されている。あるいは前記磁気検出装置２０は前記磁石９４との対向位置よりも、外部磁界の進入方向と平行な方向にずれた位置に配置されてもよい。【０１１１】
図１２では、前記磁石９４から放出された（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）が、前記磁気検出装置２０に伝わり、前記磁気検出装置２０では前記外部磁界（＋Ｈ）を検出し、これにより、折畳み式携帯電話９０は閉じた状態にあることが検出される。【０１１２】
一方、図１３のように折畳み式携帯電話９０を開くと、前記第１部材９１が前記第２部材９２から離れるにつれて、徐々に前記磁気検出装置２０に伝わる外部磁界（＋Ｈ）の大きさは小さくなっていき、やがて前記磁気検出装置２０に伝わる外部磁界（＋Ｈ）はゼロになる。前記磁気検出装置２０に伝わる外部磁界（＋Ｈ）の大きさがある所定の大きさ以下となった場合に、前記折畳み式携帯電話９０が開いた状態にあることが検出され、例えば、前記携帯電話９０内に内臓される制御部にて、液晶ディスプレイや操作釦の裏側にあるバックライトが光るように制御されている。【０１１３】
本実施形態の磁気検出装置２０は、双極対応型センサである。すなわち図１２では、磁石９４のＮ極は図示左側にＳ極は図示右側に位置するが、図１４に示すように極性を逆にした場合（Ｎ極が図示右側、Ｓ極が図示左側）、前記磁気検出装置２０に及ぼされる外部磁界（−Ｈ）の方向は、図１の外部磁界（＋Ｈ）の方向と反転する。本実施形態では、かかる場合でも、図１４のように折畳み式携帯電話９０を閉じた状態から図１５のように前記携帯電話９０を開いたとき、開いたことが適切に検知されるようになっている。【０１１４】
よって、外部磁界の極性に関係なく磁石９４を配置できるので、前記磁石９４の配置に規制が無くなり、組み立てが容易になる。【０１１５】
上記した開閉検知方法では、外部磁界の方向まで認知できなくても、双極にて外部磁界の変化だけを検知できればよい。すなわち本実施形態における１出力モードに切り換えて第１外部出力端子４０だけを使用することが出来る。【０１１６】
あるいは、以下に説明するように、ターンオーバータイプの折畳み携帯電話１００のように、外部磁界の方向によって異なる機能を起動させるような場合は、２出力モードに切り換えて、外部出力端子４０，４１から（＋）磁界検出信号、及び（−）磁界検出信号の夫々を検知できるように制御する。【０１１７】
図１６のように折畳み携帯電話１００を開くと、図１３，図１５で説明したように、磁気検出装置２０に及ぼされる外部磁界の強度変化によって、携帯電話１００が開いたことが検知される。図１６のときの磁石１０１の配置は図１８に示す平面図で示すとおりであり、前記携帯電話１００の第１の部材１０２を、回転軸を中心として１８０度回転させ、図１６の状態において、前記第１の部材１０２の内面であった画面表示面１０２ａを、図１７、図１９に示すように、外面に向ける。このとき図１９に示すように磁石１０１の向きは、図１８の配置状態から反転する。例えば、第１の部材１０２をターンオーバーさせることでカメラ機能を起動させる場合には、磁気検出装置２０は、図１６のように携帯電話１００を開いたり閉じたりしたことを検知する開閉検知機能のほかに、磁石１０１の向きが反転したことを検知できないといけないが、本実施形態の磁気検出装置２０では、図４，図５に示す２出力モードによって、（＋）磁界検出信号、（−）磁界検出信号を区別し、磁石１０１の磁界方向を検知可能としている。【０１１８】
本実施形態におけるセンサ部２１の構成は一例であり、（＋）方向の外部磁界及び（−）方向の外部磁界の各磁界強度変化に対して、電気的特性が変化するセンサ部２１であれば、感磁素子として、例えば磁気抵抗効果素子でなく磁気インピーダンス素子やホール素子等を使用してもよいが、磁気抵抗効果素子であると図１に示す簡単な回路構成で双極対応型を実現でき好適である。【０１１９】
本実施形態では、第１ブリッジ回路ＢＣ３で（＋）方向の外部磁界を検知し、第２ブリッジ回路ＢＣ４で（−）方向の外部磁界を検知するが、このように（＋）方向及び（−）方向の外部磁界を２つのブリッジ回路ＢＣ３，ＢＣ４で検知するとともに、各ブリッジ回路に共有する直列回路が存在することが素子数を減らせる点で好適である。【０１２０】
ただし本実施形態におけるセンサ部２１の素子構成では、第１ブリッジ回路ＢＣ３と第２ブリッジ回路ＢＣ４とで共有した第５，第６抵抗素子３１，３４は外部磁界に対し抵抗変化しない固定抵抗であり、第３出力取り出し部３３での固定電位を基準として、第１ブリッジ回路ＢＣ３の差動電位、及び第２ブリッジ回路ＢＣ４の差動電位が生じるので、前記差動電位は、図２０の従来のセンサ構成に比べて小さくなる。【０１２１】
よって、従来のセンサ構成の場合での差動電位と同等の差動電位を得るために、図１，図２に示す前記第５抵抗素子３１を、第１直列回路２６に配置されている第１磁気抵抗効果素子２３と同じ磁気抵抗効果素子で形成し、また、前記第６抵抗素子３２を、第２直列回路３０に配置されている第２磁気抵抗効果素子２７と同じ磁気抵抗効果素子で形成してもよい。【０１２２】
あるいは、図１，図２に示す第１直列回路２６に接続された第２抵抗素子２４及び、第２直列回路３０に接続された第４抵抗素子２８は、外部磁界に対し抵抗変化しない固定抵抗であったが、例えば、第２抵抗素子２４を、（＋）方向の外部磁界に対して電気抵抗が変化するが、外部磁界の磁界強度変化に対する抵抗値の増減が、前記第１磁気抵抗効果素子２３とは逆傾向を示す磁気抵抗効果素子で形成し、また、第４抵抗素子２８を、（−）方向の外部磁界に対して電気抵抗が変化するが、外部磁界の磁界強度変化に対する抵抗値の増減が、前記第２磁気抵抗効果素子２７とは逆傾向を示す磁気抵抗効果素子で形成すると、差動電位を大きくでき検出感度を良好にできて好適である。【０１２３】
図１，図２に示す実施形態では、第１直列回路２６と第３直列回路３４とで構成される第１ブリッジ回路ＢＣ３、及び第２直列回路３０及び第３直列回路３４とで構成される第２ブリッジ回路ＢＣ４では、ゼロの外部磁界（無磁場状態）を基準として（＋）方向、及び（−）方向に徐々に大きくなると、差動電位の増減傾向は、（＋）方向の外部磁界が作用するときと、（−）方向の外部磁界が作用するときとで同じとなる。このように差動電位の増減傾向を同じにすることで、前記コンパレータ３８のシュミットトリガー入力値を（＋）方向の外部磁界が及ぶときと、（−）方向の外部磁界が及ぶときとで適宜変更する必要がなく、制御が楽であるし、また一つのコンパレータ３８を用いれば足りる。【０１２４】
また、本実施形態では、第１ブリッジ回路ＢＣ３及び第２ブリッジ回路ＢＣ４において共通の第３直列回路３４を用いた。これにより、センサ部２１を構成する素子数を減らせるといったメリットがあるが、センサ部２１の構成としては、図２０に示す独立した２つのブリッジ回路を用いて、一方で（＋）方向の外部磁界を検知し、他方で（−）方向の外部磁界を検知できるようにしてもよい。【０１２５】
また磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を与えるか否かは任意である。前記磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層にバイアス磁界を供給しなくてもよいが、前記バイアス磁界を供給する場合には、例えば固定磁性層とフリー磁性層との磁化を無磁場状態で直交する関係に制御する。【０１２６】
また、本実施形態におけるモード切換部５０の回路構成は一例であってこれに限定されるべきものではない。ただし図２ないし図５に示す論理回路を用いたモード切換部５０にすることで１出力モードと２出力モードの双方を得ることができる回路構成を簡単にできる。特に１出力モードと２出力モードの切換を切換スイッチ５３のスイッチ動作によって行えるようにすると、簡単にモード切換を行うことができて好適である。【０１２７】
また図２ないし図５において、切換スイッチ５３を１出力モードのとき、クローズし、２出力モードのとき、オープンにする場合、第２ＮＯＴ回路５２は必要ない。【０１２８】
なお本実施形態では、前記第１外部出力端子４０には第１ＮＯＲ回路４８が接続されていたが、これに代えてＯＲ回路が接続され、１出力モード及び２出力モードにおいて各部での信号レベルを調整してもよい。【０１２９】
また本実施形態では、第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１から出力される信号を低レベルを磁界検出信号と、高レベルをオフ信号としたが、各部での信号レベルを調整して、高レベルを磁界検出信号と、低レベルをオフ信号と設定することも可能である。【０１３０】
また本実施形態の磁気検出装置２０は、折畳み式携帯電話の開閉検知以外にゲーム機等の携帯式電子機器の開閉検知等に使用されてもよい。本形態は、上記開閉検知以外にも、双極検出対応の磁気検出装置２０が必要な用途で使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本実施形態の磁気検出装置の回路構成図、
【図２】本実施形態におけるモード切換部の回路構成を示す部分拡大図であり、１出力モードで（＋）磁界検出時の回路状態を示す図、
【図３】本実施形態におけるモード切換部の回路構成を示す部分拡大図であり、１出力モードで（−）磁界検出時の回路状態を示す図、
【図４】本実施形態におけるモード切換部の回路構成を示す部分拡大図であり、２出力モードで（＋）磁界検出時の回路状態を示す図、
【図５】本実施形態におけるモード切換部の回路構成を示す部分拡大図であり、２出力モードで（−）磁界検出時の回路状態を示す図、
【図６】第１磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、
【図７】第２磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、
【図８】本実施形態の磁気検出装置のセンサ部の抵抗素子形状を示す磁気検出装置２０の部分拡大斜視図、
【図９】図８に示すＡ−Ａ線から厚さ方向に前記磁気検出装置を切断し矢印方向から見た前記磁気検出装置の部分断面図、
【図１０】第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子の層構造を示す部分断面図、
【図１１】主に固定抵抗素子の層構造を説明するための部分断面図、
【図１２】本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、前記電話を閉じた状態を示す）、
【図１３】本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、前記電話を開いた状態を示す）、
【図１４】本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、磁石の配置を図１２とは逆にし、前記電話を閉じた状態を示す）、
【図１５】本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、磁石の配置を図１３とは逆にし、前記電話を開いた状態を示す）、
【図１６】本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、前記電話を開いた状態を示す）、
【図１７】本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、第１の部材をターンオーバーさせた状態を示す）、
【図１８】本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の図１６の部分平面図）、
【図１９】本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の図１８の部分平面図）、
【図２０】従来の磁気検出装置の回路構成図、
【符号の説明】
【０１３２】
２０  磁気検出装置
２１  センサ部
２２  集積回路（ＩＣ）
２３  第１磁気抵抗効果素子（第１抵抗素子）
２４  固定抵抗素子（第２抵抗素子）
２５  第１出力取り出し部
２６  第１直列回路
２７  第２磁気抵抗効果素子（第３抵抗素子）
２８  固定抵抗素子（第４抵抗素子）
２９  第２出力取り出し部
３０  第２直列回路
３１  固定抵抗素子（第５抵抗素子）
３２  固定抵抗素子（第６抵抗素子）
３３  第３出力取り出し部
３４  第３直列回路
３５  差動増幅器
３６  第１スイッチ回路（第１接続切換部）
３８  コンパレータ
３９  入力端子
４０  第１外部出力端子
４１  第２外部出力端子
４２  アース端子
４３  第２スイッチ回路
４６、４７  ラッチ回路
４８  第１のＮＯＲ回路
４９  第１のＮＯＴ回路
５０  モード切換部
５１  第２のＮＯＲ回路
５２  第２のＮＯＴ回路
５３  切換スイッチ
６２  反強磁性層
６３  固定磁性層（第１磁性層）
６４  非磁性中間層
６５、６７  フリー磁性層（第２磁性層）
７８、８０  絶縁層
８１  モールド樹脂
８３  クロック回路
９０、１００  折畳み式携帯電話
９１、１０２  第１部材
９２  第２部材
９４、１０１  磁石
【図１】
2008029520.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008029520.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008029520.tif 000014
【図１１】
2008029520.tif 000015
【図１２】
2008029520.tif 000016
【図１３】
2008029520.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2008029520.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2008029520.tif 000021
【図１８】
2008029520.tif 000022
【図１９】
2008029520.tif 000023
【図２０】
2008029520.tif 000024
【国際調査報告】
2008029520.tif 000025
2008029520.tif 000026
2008029520.tif 000027