(57)【要約】【課題】  動作点のばらつきを抑制することができる磁気センサを提供する。【解決手段】  磁気センサ１は、第１，第２の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ2を直列接続した直列回路９によって構成される。直列回路９には電源電圧Ｖccが印加される。第１の磁気抵抗素子Ｒ1と第２の磁気抵抗素子Ｒ2とは、出力電圧Ｖoutを取り出すための電極パッド４を介して直列接続される。電極パッド４と第１の磁気抵抗素子Ｒ1との間は、第１の配線パターン３Ａによって電気的に接続される。また、電極パッド４と第２の磁気抵抗素子Ｒ2との間は、第２の配線パターン３Ｂによって電気的に接続される。第１の配線パターン３Ａと第２の配線パターン３Ｂは、互いに分離して形成される。【選択図】        図１
2014006053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向の印加磁界に対して抵抗値が最大に変化する第１の磁気抵抗素子と、
前記第１の方向とは異なる第２の方向の印加磁界に対して抵抗値が最大に変化する第２の磁気抵抗素子と、
電極パッドと、
該電極パッドと前記第１の磁気抵抗素子を電気的に接続する第１の配線パターンと、
該第１の配線パターンと分離して形成され、前記電極パッドと前記第２の磁気抵抗素子を電気的に接続する第２の配線パターンとを備え、
前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子とが直列接続された直列回路を少なくとも一つ有する磁気センサであって、
前記第１の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第１の配線パターンの抵抗値が加算され、
前記第２の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第２の配線パターンの抵抗値が加算されることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
第１の方向の印加磁界に対して抵抗値が最大に変化する第１および第３の磁気抵抗素子と、
前記第１の方向と異なる第２の方向の印加磁界に対して抵抗値が最大に変化する第２および第４の磁気抵抗素子と、
第１ないし第４の電極パッドと、
該第１の電極パッドと前記第１の磁気抵抗素子の一端を電気的に接続する第１の配線パターンと、
該第１の配線パターンと分離して形成され、前記第１の電極パッドと前記第２の磁気抵抗素子の一端を電気的に接続する第２の配線パターンと、
前記第２の電極パッドと前記第２の磁気抵抗素子の他端を電気的に接続する第３の配線パターンと、
該第３の配線パターンと分離して形成され、前記第２の電極パッドと前記第３の磁気抵抗素子の一端を電気的に接続する第４の配線パターンと、
前記第３の電極パッドと前記第３の磁気抵抗素子の他端を電気的に接続する第５の配線パターンと、
該第５の配線パターンと分離して形成され、前記第３の電極パッドと前記第４の磁気抵抗素子の一端を電気的に接続する第６の配線パターンと、
前記第４の電極パッドと前記第４の磁気抵抗素子の他端を電気的に接続する第７の配線パターンと、
該第７の配線パターンと分離して形成され、前記第４の電極パッドと前記第１の磁気抵抗素子の他端を電気的に接続する第８の配線パターンとを備え、
前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子とが直列接続された第１の直列回路と、
前記第３の磁気抵抗素子と前記第４の磁気抵抗素子とが直列接続された第２の直列回路とを有する磁気センサであって、
前記第１の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第１の配線パターンおよび前記第８の配線パターンの各抵抗値が加算され、
前記第２の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第２の配線パターンおよび前記第３の配線パターンの各抵抗値が加算され、
前記第３の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第４の配線パターンおよび前記第５の配線パターンの各抵抗値が加算され、
前記第４の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第６の配線パターンおよび前記第７の配線パターンの各抵抗値が加算されることを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】
前記分離して形成された配線パターンは、略同じ形状に形成してなる請求項１または２に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗素子を用いて磁界を検出する磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、４個の磁気抵抗素子をホイートストンブリッジ接続してなる磁気センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。そこで、このような従来技術による磁気センサについて、図６を用いて説明する。
【０００３】
磁気センサ４１を構成する４個の磁気抵抗素子Ｒ11〜Ｒ14は、基板４２の表面に設けられ、ブリッジ回路４３を形成する。第１ないし第４の磁気抵抗素子Ｒ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ14は、長い短冊状パターンと、短い短冊状パターンとを交互に直交させて接続することで、それぞれミアンダ状に形成される。第１および第３の磁気抵抗素子Ｒ11，Ｒ13における、短い短冊状パターンはＹ方向に伸長し、長い短冊状パターンはＸ方向に伸長する。このため、第１および第３の磁気抵抗素子Ｒ11，Ｒ13の抵抗値の変化は、Ｙ方向に印加される磁界に対して最も大きく、Ｘ方向に印加される磁界に対して最も小さい。すなわち、第１および第３の磁気抵抗素子Ｒ11，Ｒ13は、Ｙ方向に印加される磁界に対して最大感度を有する。第２および第４の磁気抵抗素子Ｒ12，Ｒ14における、短い短冊状パターンはＸ方向に伸長し、長い短冊状パターンはＹ方向に伸長する。このため、第２および第４の磁気抵抗素子Ｒ12，Ｒ14の抵抗値の変化は、Ｘ方向に印加される磁界に対して最も大きく、Ｙ方向に印加される磁界に対して最も小さい。すなわち、第２および第４の磁気抵抗素子Ｒ12，Ｒ14は、Ｘ方向に印加される磁界に対して最大感度を有する。
【０００４】
第１の磁気抵抗素子Ｒ11と第２の磁気抵抗素子Ｒ12とは、第１の接続端Ｐ11および配線パターンＷＰ1を介して直列接続されて第１の直列回路（ハーフブリッジ回路）４４をなす。また、第３の磁気抵抗素子Ｒ13と第４の磁気抵抗素子Ｒ14とは、第３の接続端Ｐ13および配線パターンＷＰ3を介して直列接続されて第２の直列回路（ハーフブリッジ回路）４５をなす。さらに、第１の直列回路４４の第２の磁気抵抗素子Ｒ12側と第２の直列回路４５の第３の磁気抵抗素子Ｒ13側とが第２の接続端Ｐ12および配線パターンＷＰ2を介して共通接続されると共に、第１の直列回路４４の第１の磁気抵抗素子Ｒ11側と第２の直列回路４５の第４の磁気抵抗素子Ｒ14側とが第４の接続端Ｐ14および配線パターンＷＰ4を介して共通接続され、フルブリッジ回路を形成する。第２の接続端Ｐ12には電源電圧Ｖccが印加されると共に、第４の接続端Ｐ14はグランドＧＮＤに接続され、第１の接続端Ｐ11および第３の接続端Ｐ13を介して磁界強度に応じた出力電圧Ｖm，Ｖpが取り出される。なお、出力電圧Ｖm，Ｖpは、差動増幅器（図示せず）を介して差動増幅される。
【０００５】
次に、図７を用いて、磁気センサ４１に印加される、例えばＹ方向の磁界の磁界強度を変えたときの、磁気センサ４１の出力電圧Ｖm，Ｖpについて説明する。
【０００６】
Ｙ方向の磁界強度を徐々に大きく可変して磁気センサ４１に印加していくと、第１および第３の磁気抵抗素子Ｒ11，Ｒ13の抵抗値は減少する。一方、第２および第４の磁気抵抗素子Ｒ12，Ｒ14にはＸ方向の成分が印加されないので、第２および第４の磁気抵抗素子Ｒ12，Ｒ14の抵抗値は殆ど変化しない。この結果、出力電圧Ｖmは減少し、出力電圧Ｖpは増加する。すなわち、出力電圧Ｖm，Ｖpは反相で変化する。なお、第１ないし第４の磁気抵抗素子Ｒ11〜Ｒ14の抵抗値は、磁気センサ４１にＹ方向の磁界を印加しない場合に、出力電圧Ｖmが出力電圧Ｖpよりも大きくなるように設定される。
【０００７】
従って、例えばＹ方向の磁界の磁界強度を徐々に増加させていくと、±Ｂa［ｍＴ］で出力電圧Ｖm，Ｖpはクロスする。このため、磁気センサ４１の検出信号は、出力電圧Ｖm，Ｖpとが逆転する磁界強度±Ｂa［ｍＴ］を磁気センサの動作点（閾値）として、磁気センサはＹ方向の磁界を検出することができる。なお、Ｙ方向以外の他の磁界方向の磁界強度を変えたときも、同様に磁界を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２９７４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した磁気センサにおいて、第１ないし第４の磁気抵抗素子Ｒ11〜Ｒ14の抵抗値を設計値に合わせて精度良く作り込んだとしても、出力電圧Ｖm，Ｖpの実測曲線が設計目標曲線からシフトする場合があった。このため、出力電圧Ｖm，Ｖpとが逆転する磁界強度が磁気センサ毎にばらつき、結果的に、磁気センサ４１の検出感度が一定しないという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、磁気センサの動作点のばらつきを抑制した磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、第１の方向の印加磁界に対して抵抗値が最大に変化する第１の磁気抵抗素子と、前記第１の方向とは異なる第２の方向の印加磁界に対して抵抗値が最大に変化する第２の磁気抵抗素子と、電極パッドと、該電極パッドと前記第１の磁気抵抗素子を電気的に接続する第１の配線パターンと、該第１の配線パターンと分離して形成され、前記電極パッドと前記第２の磁気抵抗素子を電気的に接続する第２の配線パターンとを備え、前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子とが直列接続された直列回路を少なくとも一つ有する磁気センサであって、前記第１の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第１の配線パターンの抵抗値が加算され、前記第２の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第２の配線パターンの抵抗値が加算されることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、第１の方向の印加磁界に対して抵抗値が最大に変化する第１および第３の磁気抵抗素子と、前記第１の方向と異なる第２の方向の印加磁界に対して抵抗値が最大に変化する第２および第４の磁気抵抗素子と、第１ないし第４の電極パッドと、該第１の電極パッドと前記第１の磁気抵抗素子の一端を電気的に接続する第１の配線パターンと、該第１の配線パターンと分離して形成され、前記第１の電極パッドと前記第２の磁気抵抗素子の一端を電気的に接続する第２の配線パターンと、前記第２の電極パッドと前記第２の磁気抵抗素子の他端を電気的に接続する第３の配線パターンと、該第３の配線パターンと分離して形成され、前記第２の電極パッドと前記第３の磁気抵抗素子の一端を電気的に接続する第４の配線パターンと、前記第３の電極パッドと前記第３の磁気抵抗素子の他端を電気的に接続する第５の配線パターンと、該第５の配線パターンと分離して形成され、前記第３の電極パッドと前記第４の磁気抵抗素子の一端を電気的に接続する第６の配線パターンと、前記第４の電極パッドと前記第４の磁気抵抗素子の他端を電気的に接続する第７の配線パターンと、該第７の配線パターンと分離して形成され、前記第４の電極パッドと前記第１の磁気抵抗素子の他端を電気的に接続する第８の配線パターンとを備え、前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子とが直列接続された第１の直列回路と、前記第３の磁気抵抗素子と前記第４の磁気抵抗素子とが直列接続された第２の直列回路とを有する磁気センサであって、前記第１の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第１の配線パターンおよび前記第８の配線パターンの各抵抗値が加算され、前記第２の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第２の配線パターンおよび前記第３の配線パターンの各抵抗値が加算され、前記第３の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第４の配線パターンおよび前記第５の配線パターンの各抵抗値が加算され、前記第４の磁気抵抗素子の抵抗値に前記第６の配線パターンおよび前記第７の配線パターンの各抵抗値が加算されることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１または２に記載の磁気センサにおいて、前記分離して形成された配線パターンは、略同じ形状に形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明では、第１の配線パターンを介して、電極パッドと第１の磁気抵抗素子とが電気的に接続される。また、第１の配線パターンと分離して形成された第２の配線パターンを介して、電極パッドと第２の磁気抵抗素子とが電気的に接続される。このため、第１の磁気抵抗素子と第１の配線パターンとが直列接続されるので、第１の磁気抵抗素子の抵抗値に第１の配線パターンの抵抗値が加算される。また、第２の磁気抵抗素子と第２の配線パターンとが直列接続されるので、第２の磁気抵抗素子の抵抗値に第２の配線パターンの抵抗値が加算される。この結果、第１の磁気抵抗素子〜第１の配線パターン〜電極パッドの経路のトータル抵抗値に対する第１の配線パターンの抵抗値が寄与する割合が一定すると共に、電極パッド〜第２の配線パターン〜第２の磁気抵抗素子の経路のトータル抵抗値に対する第２の配線パターンの抵抗値が寄与する割合が一定する。これに伴い、磁気センサの動作点（閾値）における出力電圧のばらつき範囲を抑制することができるので、磁気センサの検出磁界のばらつきを抑制することができる。
【００１５】
請求項２の発明では、各電極パッドと、隣接して配置形成された２個の磁気抵抗素子との端部とは、共通部分を有することなく、分離して形成された配線パターンを介して電気的に接続される。このため、第１の磁気抵抗素子と、第１の配線パターンと、第８の配線パターンとが直列接続される。また、第２の磁気抵抗素子と、第２の配線パターンと、第３の配線パターンとが直列接続される。また、第３の磁気抵抗素子と、第４の配線パターンと、第５の配線パターンとが直列接続される。また、第４の磁気抵抗素子と、第６の配線パターンと、第７の配線パターンとが直列接続される。すなわち、第１の磁気抵抗素子の抵抗値に、第１の配線パターンおよび第８の配線パターンの抵抗値が加算される。また、第２の磁気抵抗素子の抵抗値に、第２の配線パターンおよび第３の配線パターンの抵抗値が加算される。また、第３の磁気抵抗素子の抵抗値に、第４の配線パターンおよび第５の配線パターンの抵抗値が加算される。また、第４の磁気抵抗素子の抵抗値に、第６の配線パターンおよび第７の配線パターンの抵抗値が加算される。
【００１６】
従って、電源電圧が印加される電極パッド〜出力電圧が取り出される各電極パッドに至る２つの経路のトータル抵抗値と、出力電圧が取り出される各電極パッド〜グランドに接続される電極パッドに至る２つの経路のトータル抵抗値に対する配線パターンの抵抗値が寄与する割合が一定する。これに伴い、出力電圧の電圧ばらつき範囲を抑制することができるので、磁気センサの検出磁界のばらつきを抑制することができる。
【００１７】
請求項３の発明では、分離して形成された配線パターンを略同じ形状にパターニングした。このとき、配線パターンのエッチング誤差は同様に発生するため、両者の間の抵抗値のばらつきがきわめて小さくなるので、トータル抵抗値に対する配線パターンの抵抗値が寄与する割合が一定する。これに伴い、出力電圧の電圧ばらつき範囲を、さらに抑制することができるので、磁気センサの検出磁界のばらつきをいっそう抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る、ハーフブリッジ型の磁気センサを示す図である。
【図２】ハーフブリッジ型の比較例である磁気センサを示す図である。
【図３】ハーフブリッジ型の磁気センサに係る、Ｙ方向の磁界の強度と出力電圧との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る、フルブリッジ型の磁気センサを示す図である。
【図５】フルブリッジ型の磁気センサに係る、Ｙ方向の磁界の強度と出力電圧との関係を示す特性図である。
【図６】従来の磁気センサを示す図である。
【図７】従来の磁気センサに係る、Ｙ方向の磁界の強度と出力電圧との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態による磁気センサについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１に、第１の実施の形態による磁気センサ１を示す。磁気センサ１は、基板２と、第１の磁気抵抗素子Ｒ1と、第２の磁気抵抗素子Ｒ2とを備える。基板２は、例えば互いに直交したＸ方向およびＹ方向に沿って広がり、その表面に第１および第２の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ2が形成される。
【００２１】
第１および第２の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ2のそれぞれは、長い短冊状パターンと、短い短冊状パターンとを交互に直交させて接続することで、ミアンダ状に形成される。第１の磁気抵抗素子Ｒ1における長い短冊状パターンの伸長方向はＸ方向に沿って延び、第１の方向となるＹ方向の検知磁界が与えられると抵抗値は最も小さくなる。一方、第２の磁気抵抗素子Ｒ2における長い短冊状パターンの伸長方向はＹ方向に沿って延び、第２の方向となるＸ方向の検知磁界が与えられると抵抗値は最も小さくなる。なお、第１および第２の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ2は、例えば、磁気抵抗材料であるパーマロイ（NiFe）等を基板２に成膜した後、フォトリソグラフィ技術等の微細加工技術を用いて所定形状にパターニングされる。
【００２２】
第１の磁気抵抗素子Ｒ1の一端側は、第１の配線パターン３Ａを介して、出力電圧Ｖoutを取り出すための電極パッド４と電気的に接続される。第２の磁気抵抗素子Ｒ2の一端側は、第１の配線パターン３Ａの近傍に分離して形成された第２の配線パターン３Ｂを介して、電極パッド４と電気的に接続される。また、第１の磁気抵抗素子Ｒ1の他端側は、第３の配線パターン５を介して、グランドに接続される電極パッド６と電気的に接続される。第２の磁気抵抗素子Ｒ2の他端側は、第４の配線パターン７を介して、電源電圧Ｖccを印加するための電極パッド８と電気的に接続される。なお、電極パッド４，６，８および配線パターン３Ａ，３Ｂ，５，７は、例えば、アルミニウム等の導電性の金属材料を真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等によって基板２に成膜した後、フォトリソグラフィ技術等の微細加工技術を用いて所定形状にパターニングされる。通常、第１の配線パターン３Ａと第２の配線パターン３Ｂは、例えば膜厚、線幅および線路長が略同じ寸法に形成されると共に、隣接して配置形成されるため、微細加工技術によるパターニング誤差は同じように発生する。このため、第１の配線パターン３Ａと第２の配線パターン３Ｂの抵抗値の差は、きわめて小さくなる。
【００２３】
第１および第２の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ2は、第１の配線パターン３Ａ、第２の配線パターン３Ｂおよび電極パッド４を介して直列接続され、直列回路（ハーフブリッジ回路）９が形成される。このため、電極パッド６と電極パッド８の間に電源電圧Ｖccを印加すると、電極パッド４からは、電極パッド６〜配線パターン５〜第１の磁気抵抗素子Ｒ1〜第１の配線パターン３Ａ〜電極パッド４の経路に応じた第１のトータル抵抗値と、電極パッド８〜配線パターン７〜第２の磁気抵抗素子Ｒ2〜第２の配線パターン３Ｂ〜電極パッド４の経路に応じた第２のトータル抵抗値とによって、電源電圧Ｖccを分圧した出力電圧Ｖoutが取り出される。
【００２４】
次に、磁気センサ１の、磁界の検出動作について説明する。なお、本発明のように、配線パターンを第１の配線パターン３Ａと第２の配線パターン３Ｂの２本に分離して形成せず、一本の共通化した配線パターンを用いた、本発明の磁気センサ１とほぼ同じにパターニングされた比較例の磁気センサ１１とを対比しながら説明する。
【００２５】
図２を用いて、比較例の磁気センサ１１の形態を説明する。なお、磁気センサ１１における磁気センサ１と同じ構成要素には同一に符号を付し、その説明を省略すると共に、磁気センサ１と異なる部分の説明のみを行う。
【００２６】
磁気センサ１１における第１の磁気抵抗素子Ｒ1の一端側は、本体配線パターン１２Ａの一端側が２つに分岐してなる第１の分岐配線パターン１２Ｂの先端と電気的に接続される。また、磁気センサ１１における第２の磁気抵抗素子Ｒ2の一端側は、本体配線パターン１２Ａの一端側が２つに分岐してなる第２の分岐配線パターン１２Ｃの先端と電気的に接続される。本体配線パターン１２Ａの他端側は、電極パッド４と電気的に接続される。
【００２７】
磁気センサ１１における電極パッド６と電極パッド８との間に電源電圧Ｖccを印加すると、電極パッド４からは、電極パッド６〜配線パターン５〜第１の磁気抵抗素子Ｒ1〜第１の分岐配線パターン１２Ｂ〜本体配線パターン１２Ａ〜電極パッド４の経路における第３のトータル抵抗値と、電極パッド８〜配線パターン７〜第２の磁気抵抗素子Ｒ2〜第２の分岐配線パターン１２Ｃ〜本体配線パターン１２Ａ〜電極パッド４の経路における第４のトータル抵抗値とによって、電源電圧Ｖccを分圧した出力電圧Ｖoutが取り出される。
【００２８】
なお、本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１における、第１および第２の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ2は、パーマロイを用い、その抵抗値はいずれも１．５ｋΩとした。本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１における、配線パターン５，７はいずれも線幅を１５μｍ、線路長を１００μｍとし、電極パッド４，６，８はいずれも６０μｍの正方形とした。また、本発明の磁気センサ１における第１および第２の配線パターン３Ａ，３Ｂは、いずれも線幅を１５μｍ、線路長を４００μｍとした。一方、比較例の磁気センサ１１における、本体配線パターン１２Ａは線幅を１５μｍ、線路長を３００μｍとし、第１の分岐配線パターン１２Ｂおよび第２の分岐配線パターン１２Ｃは、いずれも線幅を１５μｍ、線路長を１００μｍとした。なお、本発明の磁気センサ１と比較例の磁気センサ１１における配線パターン３Ａ，３Ｂ，５，７，１２Ａ〜１２Ｃおよび電極パッド４，６，８はいずれも、アルミニウムの蒸着膜を用いた。
【００２９】
次に、図３を用いて、本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１に、Ｙ方向の磁界φを徐々に大きく可変して印加した場合の出力電圧Ｖoutについて説明する。
【００３０】
本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１に、＋（プラス）向きのＹ方向の磁界φを印加する。このとき、磁界φの強度が大きくなるにつれて、本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１ともに、第１の磁気抵抗素子Ｒ1の抵抗値は減少するが、第２の磁気抵抗素子Ｒ2の抵抗値は殆ど変化しない。このため、実線で示した設計目標曲線Ｃ0のように、＋向きのＹ方向の磁界φの強度が大きくなるにつれて、電極パッド４から取り出される出力電圧Ｖoutは減少する。また、＋向きと１８０度方向が異なる、−（マイナス）向きのＹ方向の磁界φを印加した場合についても、＋向きのＹ方向の磁界φと同様の出力特性となる。
【００３１】
本発明の磁気センサ１における電極パッド４からは、第１のトータル抵抗値と第２のトータル抵抗値とによって、また、比較例の磁気センサ１１の電極パッド４からは、第３のトータル抵抗値と第４のトータル抵抗値とによって、電源電圧Ｖccを分圧した出力電圧Ｖoutが取り出される。しかしながら、フォトリソグラフィ技術等の微細加工技術を用いてパターニングする際のエッチング誤差により、第１ないし第４のトータル抵抗値のいずれもが設計目標の抵抗値からずれることがある。このため、Ｙ方向の磁界φを印加しない場合（φ＝０[ｍＴ]）の出力電圧Ｖoutが、設計目標値である電圧Ｖd[Ｖ]よりも大きい電圧Ｖ1[Ｖ]になったり（Ｖ1＞Ｖd）、設計目標値である電圧Ｖd[Ｖ]よりも小さい電圧Ｖ2[Ｖ]になったり（Ｖ2＜Ｖd）と、出力電圧Ｖoutが上下方向にばらつくことがある。これに伴い、本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１に、Ｙ方向の磁界φの強度が大きくなるように印加していったときに得られる実測曲線は、目標曲線Ｃ0から上方向あるいは下方向にシフトしてしまう。なお、破線で示した、実測曲線Ｃ1は上方向に最大にシフトした曲線を示し、実測曲線Ｃ2は下方向に最大にシフトした曲線を示す。
【００３２】
本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１ともに、設計目標曲線Ｃ0では、Ｙ方向の磁界φの強度±φ0[ｍＴ]を磁気センサの動作点（閾値）として設定すると、Ｙ方向の磁界φの強度±φ0[ｍＴ]を通る電圧一定の直線Ｓと設計目標曲線Ｃ0とが交差するときの電圧Ｖ0[Ｖ]を境に、出力電圧Ｖoutが電圧Ｖ0[Ｖ]以下となる領域においてＹ方向の磁界φが検出される。
【００３３】
しかしながら、本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１ともに、実測曲線Ｃ1では、強度±φ0[ｍＴ]のＹ方向の磁界φを印加しても出力電圧Ｖoutが電圧Ｖ0[Ｖ]よりも大きい電圧Ｖa[Ｖ]となるため（Ｖａ＞Ｖ0）、Ｙ方向の磁界φは検出されない。なお、Ｙ方向の磁界φの強度を可変していって強度±φ1[ｍＴ]（｜±φ1｜[ｍＴ]＞｜±φ0｜[ｍＴ]）に到達すると出力電圧Ｖoutが電圧Ｖ0[Ｖ]となり、このときＹ方向の磁界φが検出される。すなわち、実測曲線Ｃ1では、強度｜±φ0｜[ｍＴ]に対して、（｜±φ1｜−｜±φ0｜）[ｍＴ]だけ大きくなる方向にシフトしたＹ方向の磁界φが検出される。
【００３４】
また、本発明の磁気センサ１および比較例の磁気センサ１１ともに、実測曲線Ｃ2では、Ｙ方向の磁界φとして強度±φ0[ｍＴ]を印加したときの出力電圧Ｖoutが電圧Ｖ0[Ｖ]よりも小さい電圧Ｖb[Ｖ]である（Ｖb＜Ｖ0）。なお、出力電圧Ｖoutが電圧Ｖ0[Ｖ]となるのは、Ｙ方向の磁界φの強度±φ2[ｍＴ]（｜±φ2｜[ｍＴ]＜｜±φ0｜[ｍＴ]）のときである。すなわち、実測曲線Ｃ2では、強度｜±φ0｜[ｍＴ]に対して、（｜±φ0｜−｜±φ2｜）[ｍＴ]だけ小さくなる方向にシフトしたＹ方向の磁界φが検出される。
【００３５】
このため、Ｙ方向の磁界φを印加しない場合の出力電圧Ｖoutの電圧ばらつき幅（（Ｖ1−Ｖ2）[Ｖ]）に起因して、磁気センサの検出磁界は（｜±φ1｜〜｜±φ2｜）[ｍＴ]の範囲でばらつくことになり、一定しなかった。
【００３６】
具体的には、例えば、比較例の磁気センサ１１に電源電圧Ｖccとして１Ｖを印加したときには、Ｙ方向の磁界φを印加しない場合の出力電圧Ｖoutの電圧ばらつき幅は３．７ｍＶであった。一方、例えば、本発明の磁気センサ１に電源電圧Ｖccとして１Ｖを印加したときには、Ｙ方向の磁界φを印加しない場合の出力電圧Ｖoutの電圧ばらつき幅は１．９ｍＶであった。従って、一本の共通化した配線パターンを用いず、第１の配線パターン３Ａと第２の配線パターン３Ｂの２本に分離して形成したことにより、本発明の磁気センサ１におけるＹ方向の磁界φを印加しない場合の出力電圧Ｖoutの電圧ばらつき幅を、比較例の磁気センサ１１のほぼ半分まで減らすことができた。上述した配線パターン３Ａ，３Ｂ等の形状は一例を示したものであり、例えば線幅や線路長を変えても、ほぼ半分の電圧ばらつき幅に低減することができた。また、電源電圧Ｖccの大きさを変えて測定した場合でも、電圧ばらつき幅をほぼ半分に低減することができた。
【００３７】
なお、一般に、磁気センサに用いられる磁気抵抗素子の抵抗値は、例えば数ｋΩと大きい。一方、磁気抵抗素子と出力電圧を取り出すための電極パッドとを電気的に接続する配線パターンの抵抗値は、線路長が短く、また、金属薄膜を用いて形成されるので、例えば数Ωと小さい。このため、当業者が磁気センサを設計する場合は、磁気抵抗素子の形状の検討や、配線パターンを工夫していかに小型化するか等が検討されるだけで、配線パターンについては全く考慮されていなかった。このため、設計および製造のし易さから、第１および第２の磁気抵抗素子Ｒ11，Ｒ12の各端部と電極パッド４とを電気的に接続する配線パターンは、一本の共通化された配線パターンに形成されていた。このような技術的背景において、発明者は実験を行うことにより、第１の配線パターン３Ａと第２の配線パターン３Ｂとを分離形成することの優位性を鋭意見出したものである。
【００３８】
次に、本発明の磁気センサ１において、出力電圧Ｖoutのばらつき幅が低減する理由について検討する。
【００３９】
一本の共通化された配線パターンを用いた場合は、出力電圧を取り出すために電極パッド４と電気的に接続されるプローブのコンタクト位置や、ボンディングワイヤのボインディング位置のばらつきや、パターン線幅のエッチングばらつきにより、一本の共通化された配線パターンの内部を流れる電流経路が変わる。これに伴い、一本の共通化された配線パターンの抵抗値に差異が生じ、第３のトータル抵抗値および第４のトータル抵抗値に対して寄与する割合が異なる。一方、本発明の磁気センサ１では、一本の共通化された配線パターンを用いずに、第１の配線パターン３Ａと第２の配線パターン３Ｂとに分離形成したことにより、プローブのコンタクト位置や、ボンディングワイヤのボインディング位置や、パターン線幅のエッチングばらつきが発生しても、第１の配線パターン３Ａと第２の配線パターン３Ｂを流れる電流経路はほぼ一定となる。このため、第１のトータル抵抗値に寄与する第１の配線パターン３Ａの抵抗値の割合はほぼ一定となり、また、第２のトータル抵抗値に寄与する第２の配線パターン３Ｂの抵抗値の割合はほぼ一定となる。この結果、第１のトータル抵抗値および第２のトータル抵抗値のばらつきが小さくなり、第１のトータル抵抗値と第２のトータル抵抗値によって電源電圧Ｖccを分圧した値である出力電圧Ｖoutの電圧ばらつき幅が低減される。
【００４０】
第１の実施の形態による磁気センサ１では、第１の磁気抵抗素子Ｒ1と第２の磁気抵抗素子Ｒ2とを備える構成にした。しかしながら、本発明はこれに限らず、２つの磁気抵抗素子の各一端側を、分離して形成した各配線パターンを介して電圧を取り出すための電極パッドに接続してなる直列回路を複数設け、各直列回路を構成する各磁気抵抗素子の各他端側を、電極パッドを介して共通接続する構成としてもよい。このとき、各直列回路を構成する各磁気抵抗素子の各他端側と電極パッドとの間は、分離して形成した配線パターンを介して電気的に接続してもよいし、一本の共通化された配線パターンを介して電気的に接続してもよい。なお、一本の共通化された配線パターンを介して電気的に接続する場合は、分離して形成した配線パターンを介して電気的に接続する場合に比べて、一本の共通化された配線パターンの抵抗値がばらつくため、それに伴い、出力電圧Ｖoutの電圧ばらつき幅は大きくなる。
【００４１】
次に、図４に、第２の実施の形態による磁気センサ２１を示す。磁気センサ２１の特徴は、４個の磁気抵抗素子を用いてフルブリッジ回路を構成すると共に、分離形成した配線パターンを用いて電極パッドと磁気抵抗素子とを電気的に接続した構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４２】
磁気センサ２１は、基板２２と、４個の磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4とを備える。基板２２は、例えば互いに直交したＸ方向およびＹ方向に沿って広がり、その表面に磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4が形成される。
【００４３】
第１ないし第４の磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4は、長い短冊状パターンと、短い短冊状パターンとを交互に接続することで、ミアンダ状に形成される。第１および第３の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ3における長い短冊状パターンの伸長方向はＸ方向に沿って延び、第１の方向となるＹ方向の検知磁界が与えられると抵抗値は最も小さくなる。一方、第２および第４の磁気抵抗素子Ｒ2，Ｒ4における長い短冊状パターンの伸長方向はＹ方向に沿って延び、第２の方向となるＸ方向の検知磁界が与えられると抵抗値は最も小さくなる。なお、磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4は、例えば、磁気抵抗材料であるパーマロイ等を基板２２に成膜した後、フォトリソグラフィ技術等の微細加工技術を用いて所定形状にパターニングされる。
【００４４】
第１の磁気抵抗素子Ｒ1の一端側は、第１の配線パターン２３Ａを介して、出力電圧Ｖ10を取り出すための第１の電極パッド２４と電気的に接続される。第２の磁気抵抗素子Ｒ2の一端側は、第１の配線パターン２３Ａの近傍に分離して形成された第２の配線パターン２３Ｂを介して、第１の電極パッド２４と電気的に接続される。第２の磁気抵抗素子Ｒ2の他端側は、第３の配線パターン２５Ａを介して、電源電圧Ｖccを印加するための第２の電極パッド２６と電気的に接続される。第３の磁気抵抗素子Ｒ3の一端側は、第３の配線パターン２５Ａの近傍に分離して形成された第４の配線パターン２５Ｂを介して、第２の電極パッド２６と電気的に接続される。第３の磁気抵抗素子Ｒ3の他端側は、第５の配線パターン２７Ａを介して、出力電圧Ｖ20を取り出すための第３の電極パッド２８と電気的に接続される。第４の磁気抵抗素子Ｒ4の一端側は、第５の配線パターン２７Ａの近傍に分離して形成された第６の配線パターン２７Ｂを介して、第３の電極パッド２８と電気的に接続される。第４の磁気抵抗素子Ｒ4の他端側は、第７の配線パターン２９Ａを介して、グランドに接続される第４の電極パッド３０と電気的に接続される。第１の磁気抵抗素子Ｒ1の他端側は、第７の配線パターン２９Ａの近傍に分離して形成された第８の配線パターン２９Ｂを介して、第４の電極パッド３０と電気的に接続される。電極パッド２４，２６，２８，３０および第１ないし第８の配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，２９Ａ，２９Ｂは、例えば、アルミニウム等の導電性の金属材料を真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等によって基板２２に成膜した後、フォトリソグラフィ技術等の微細加工技術を用いて所定形状にパターニングされる。通常、第１ないし第８の配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，２９Ａ，２９Ｂは、例えば膜厚、線幅および線路長が略同じ寸法に形成されると共に、隣接して配置形成されるため、微細加工技術によるパターニング誤差は同じように発生する。このため、第１ないし第８の配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，２９Ａ，２９Ｂの抵抗値の差は、きわめて小さくなる。
【００４５】
第１および第２の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ2は、第１，第２，第３および第８の配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２５Ａ，２９Ｂおよび電極パッド２４，２６，３０を介して直列接続され、第１の直列回路（ハーフブリッジ回路）３１が形成される。また、第３および第４の磁気抵抗素子Ｒ3，Ｒ4は、第４ないし第７の配線パターン２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，２９Ａおよび電極パッド２６，２８，３０を介して直列接続され、第２の直列回路（ハーフブリッジ回路）３２が形成される。第１の直列回路（ハーフブリッジ回路）３１および第２の直列回路（ハーフブリッジ回路）３２は、電極パッド３０および電極パッド２６を介して並列接続され、フルブリッジ回路３３が形成される。
【００４６】
電極パッド３０と電極パッド２６の間に電源電圧Ｖccを印加すると、電極パッド２４からは、電極パッド３０〜第８の配線パターン２９Ｂ〜第１の磁気抵抗素子Ｒ1〜第１の配線パターン２３Ａ〜電極パッド２４の経路に応じた第１のトータル抵抗値と、電極パッド２４〜第２の配線パターン２３Ｂ〜第２の磁気抵抗素子Ｒ2〜第３の配線パターン２５Ａ〜電極パッド２６の経路に応じた第２のトータル抵抗値とによって、電源電圧Ｖccを分圧した出力電圧Ｖ10が取り出される。同様に、電極パッド２８からは、電極パッド２６〜第４の配線パターン２５Ｂ〜第３の磁気抵抗素子Ｒ3〜第５の配線パターン２７Ａ〜電極パッド２８の経路に応じた第３のトータル抵抗値と、電極パッド２８〜第６の配線パターン２７Ｂ〜第４の磁気抵抗素子Ｒ4〜第７の配線パターン２９Ａ〜電極パッド３０の経路に応じた第４のトータル抵抗値とによって、電源電圧Ｖccを分圧した出力電圧Ｖ20が取り出される。
【００４７】
次に、図５を用いて、磁気センサ２１の、磁界の検出動作について説明する。
【００４８】
磁気センサ２１に、＋（プラス）向きのＹ方向の磁界φを印加する。このとき、磁界φの強度が大きくなるにつれて、第１および第３の磁気抵抗素子Ｒ1，Ｒ3の抵抗値が減少するが、第２および第４の磁気抵抗素子Ｒ2，Ｒ4の抵抗値は殆ど変化しない。このため、＋向きのＹ方向の磁界φの強度が大きくなるにつれて、第１の電極パッド２４から取り出される出力電圧Ｖ10は減少し、第３の電極パッド２８の出力電圧Ｖ20が増加する。また、＋向きと１８０度方向が異なる、−（マイナス）向きのＹ方向の磁界φを印加した場合についても、＋向きのＹ方向の磁界φと同様の出力特性となる。なお、第１ないし第４の磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4の抵抗値は、磁気センサ２１にＹ方向の磁界φを印加しない場合（φ＝０[ｍＴ]）に、第１の電極パッド２４からの出力電圧Ｖ10が第３の電極パッド２８からの出力電圧Ｖ20よりも大きくなるように設定される。従って、Ｙ方向の磁界φの強度が０[ｍＴ]付近では、第１の電極パッド２４の出力電圧Ｖ10は第３の電極パッド２８の出力電圧Ｖ20よりも大きくなる。Ｙ方向の磁界φの強度が増加して±φ0[ｍＴ]に到達すると、第１の電極パッド２４の出力電圧Ｖ10と第３の電極パッド２８の出力電圧Ｖ20とがクロスし、さらに、増加して±φ0[ｍＴ]よりも大きくなると、第１の電極パッド２４の出力電圧Ｖ10と第３の電極パッド２８の出力電圧Ｖ20との大きさが逆転する。これに伴い、磁気センサ２１は、磁界強度±φ0[ｍＴ]を磁気センサの動作点としてＹ方向の磁界φを検出する。
【００４９】
磁気センサ２１を構成する第１ないし第４の磁気抵抗素子Ｒ1〜Ｒ4と電極パッド２４，２６，２８，３０とは、互いに分離して形成した第１ないし第８の配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，２９Ａ，２９Ｂを介して電気的に接続される。このため、第１の実施の形態で説明した同じ理由によって、第１ないし第４のトータル抵抗値に対して寄与する第１ないし第８の配線パターン２３Ａ，２３Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ，２９Ａ，２９Ｂの抵抗値の割合がほぼ一定になる。この結果、磁気センサ２１においても、第１の実施の形態における磁気センサ１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
なお、前記各実施の形態では、各配線パターンの抵抗値をできるだけ小さくすることにより、各経路に対応したトータル抵抗値に寄与する割合を小さくすることができるので、さらに出力電圧のばらつき幅を低減することができる。このため、抵抗値を小さくするために各配線パターンの線幅はできるだけ広い方が好ましく、線路長はできるだけ短い方が好ましい。
【００５１】
また、前記各実施の形態では、各配線パターンを略同じにパターニングしたが、各配線パターンの抵抗値が明確に推定でき、各経路に対応したトータル抵抗値に対して寄与する割合を推定できるならば、互いに異なる形状であってもよい。
【００５２】
また、前記各実施の形態では、Ｙ方向の磁界φを検出した場合を例に挙げて説明したが、Ｘ方向の磁界を検出してもよい。また、磁気抵抗素子の抵抗値が最大に変化するＸ方向とＹ方向とが直交する場合を例示したが、必ずしも直交する必要はなく、異なる２方向であればよい。
【００５３】
また、前記各実施の形態では、各磁気抵抗素子としてミアンダ状のものを例示したが、本発明はこれに限らず、例えば１本の線状パターンによって磁気抵抗素子を構成してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１，２１  磁気センサ
２，２２  基板
３Ａ，２３Ａ  第１の配線パターン
３Ｂ，２３Ｂ  第２の配線パターン
４，６，８  電極パッド
５，７  配線パターン
９  直列回路（ハーフブリッジ回路）
２４  第１の電極パッド
２５Ａ  第３の配線パターン
２５Ｂ  第４の配線パターン
２６  第２の電極パッド
２７Ａ  第５の配線パターン
２７Ｂ  第６の配線パターン
２８  第３の電極パッド
２９Ａ  第７の配線パターン
２９Ｂ  第８の配線パターン
３０  第４の電極パッド
３１  第１の直列回路
３２  第２の直列回路
３３  フルブリッジ回路
Ｒ1  第１の磁気抵抗素子
Ｒ2  第２の磁気抵抗素子
Ｒ3  第３の磁気抵抗素子
Ｒ4  第４の磁気抵抗素子
【図１】
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【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】
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