(57)【要約】【課題】所定の範囲を超える磁界強度の外部磁界が印加された場合であっても、対象物の位置検出誤差の増大を防止することができる磁気センサを提供する。【解決手段】外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子１１と、軟磁性体シールド１２とを備え、側面視において、軟磁性体シールド１２が磁気抵抗効果素子１１の上方および／または下方に位置しており、平面視において、磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２に物理的に包含される大きさであることを特徴とする磁気センサが提供される。【選択図】  図１Ａ
2018159692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、
軟磁性体シールドと
を備え、
側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、
平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさである
ことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記軟磁性体シールドの平面視形状が略円形である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記軟磁性体シールドの平面視形状がＮ角形（Ｎは６以上の偶数）である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記軟磁性体シールドは柱状である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記軟磁性体シールドは錐状である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側から突出する凸状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗素子に対向させるようにして位置する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側に形成されてなる凹状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗素子に対向させるようにして位置する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記軟磁性体シールドは厚さ方向に貫通する貫通孔を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記軟磁性体シールドの直径φsと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（１）に示す関係を満たす
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の磁気センサ。
φs≧１．３φm  ・・・（１）
【請求項１０】
前記軟磁性体シールドの厚さｈと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（２）に示す関係を満たす
ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の磁気センサ。
ｈ＞０．３φm  ・・・（２）
【請求項１１】
前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdと、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdとが略同一である
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１２】
複数の前記磁気抵抗効果素子を備え、
前記軟磁性体シールドは、前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれに対応して設けられる
ことを特徴とする請求項１から１１に記載の磁気センサ。
【請求項１３】
前記軟磁性体シールドの直径φsが前記磁気抵抗効果素子の直径φmの２倍〜２．７５倍である
ことを特徴とする請求項１２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、磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のステアリング等の回転位置の検出や、対象物の直線的な変位の検出等の用途で、磁気センサが広く用いられている。磁気センサは、検出対象物に設けられた磁石から発生する磁界の向きや大きさを検出することで、対象物の回転位置や直線的変位を検出することができるセンサである。近年、磁気センサとして、磁化自由層と磁化固定層とを有する積層体であって、外部磁界に応じた自由層の磁化方向の変化に伴い抵抗が変化する磁気抵抗効果素子が広く用いられている。磁気抵抗効果素子に外部磁界が作用すると、磁化自由層の磁化方向が変化し、磁化固定層における磁化方向との相対的な角度が変化する。この磁化方向の変化は、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗の変化として現れ、これにより外部磁界の強度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１０３３５号公報
【特許文献２】特表２０１６−５３５８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、対象物の回転位置や直線的変位を検出する等の用途で用いられる磁気抵抗効果素子には、検出する外部磁界の磁界強度に所定の範囲が設定されている。この範囲内の磁界強度の外部磁界が磁気抵抗効果素子に印加されると、磁気抵抗効果素子の出力に基づき、対象物の回転位置や直線的変位等が検出される。
【０００５】
一方で、磁気抵抗効果素子には、その使用環境や使用状況等の影響により、磁石から発生する外部磁界の他に、モーターからの漏れ磁界や地磁気等の外部磁界が印加される場合がある。これらの他の外部磁界の影響により、所定範囲を超える磁界強度の外部磁界が磁気抵抗効果素子に印加されると、対象物における回転位置や直線的変位等の位置検出の誤差が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、所定範囲を超える磁界強度の外部磁界が印加された場合であっても、対象物の位置検出誤差の増大を防止することができる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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、軟磁性体シールドとを備え、側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであることを特徴とする磁気センサを提供する（発明１）。
【０００８】
上記発明（発明１）によれば、平面視において磁気抵抗効果素子を物理的に包含する大きさの軟磁性体シールドが、側面視において磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置することで、所定の範囲を超える磁界強度の外部磁界が印加された場合であっても、対象物の位置検出誤差の増大を防止することができる。
【０００９】
上記発明（発明１）において、前記軟磁性体シールドの平面視形状が略円形であるのが好ましく（発明２）、前記軟磁性体シールドの平面視形状がＮ角形（Ｎは６以上の偶数）であるのが好ましい（発明３）。
【００１０】
上記発明（発明１〜３）において、前記軟磁性体シールドは柱状であるのが好ましく（発明４）、前記軟磁性体シールドは錐状であってもよい（発明５）。
【００１１】
上記発明（発明１〜３）において、前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側から突出する凸状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗素子に対向させるようにして位置する形状であってもよく（発明６）、前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側に形成されてなる凹状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗素子に対向させるようにして位置する形状であってもよい（発明７）。
【００１２】
上記発明（発明１〜７）において、前記軟磁性体シールドは厚さ方向に貫通する貫通孔を有していてもよい（発明８）。
【００１３】
上記発明（発明１〜８）において、前記軟磁性体シールドの直径φsと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（１）に示す関係を満たすのが好ましく（発明９）、前記軟磁性体シールドの厚さｈと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（２）に示す関係を満たすのが好ましい（発明１０）。
φs≧１．３φm  ・・・（１）
ｈ＞０．３φm  ・・・（２）
【００１４】
上記発明（発明１〜１０）において、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdと、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdとが略同一であるのが好ましい（発明１１）。
【００１５】
上記発明（発明１〜１１）において、複数の前記磁気抵抗効果素子を備え、前記軟磁性体シールドは、前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれに対応して設けられるのが好ましく（発明１２）、この場合、前記軟磁性体シールドの直径φsが前記磁気抵抗効果素子の直径φmの２倍〜２．７５倍であるのが好ましい（発明１３）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所定範囲を超える磁界強度の外部磁界が印加された場合であっても、対象物の位置検出誤差の増大を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサを示す概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサを示す概略側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサを示す概略平面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサを含む磁気センサパッケージの概略構成を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサを用いた検出回路の概略構成を示す回路図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る磁気抵抗効果素子の概略構成を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係る磁気抵抗効果素子の概略構成を示す断面図である。
【図４】図４は、２００ｍＴの外部磁界において、磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果が軟磁性体シールドの直径の大きさごとに異なる特性を曲線で示す特性図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサの変形例を示す概略側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサの変形例を示す概略平面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサの変形例を示す概略側面図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態に係る軟磁性体シールドが上方に配置された磁気抵抗効果素子が複数アレイ状に配列された磁気センサを示す概略平面図である。
【図７】図７は、図６に示される磁気センサにおける磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第２実施形態に係る磁気センサを示す全体概略斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第２実施形態に係る磁気センサを示す概略側面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第３実施形態に係る磁気センサを示す全体概略斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の第３実施形態に係る磁気センサを示す概略側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４実施形態に係る磁気センサを示す全体概略断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第５実施形態に係る磁気センサを示す全体概略斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の第５実施形態に係る磁気センサを示す概略側面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第６実施形態に係る磁気センサを示す全体概略斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の第６実施形態に係る磁気センサを示す概略断面図である。
【図１３】図１３は、実施例１の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図１４】図１４は、実施例２の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図１５】図１５は、実施例３の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図１６】図１６は、実施例４の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図１７】図１７は、実施例５の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図１８】図１８は、実施例６の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図１９】図１９は、実施例７の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図２０】図２０は、実施例８及び実施例９の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図２１】図２１は、実施例１０及び実施例１１の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図２２】図２２は、実施例１２及び実施例１３の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図２３】図２３は、実施例１４の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図２４】図２４は、実施例１５の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図２５】図２５は、実施例１６の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図２６】図２６は、実施例１７の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、比較例１において用いられる略四角柱状の軟磁性体シールドの概略平面図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、比較例１の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す模式図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、比較例２において用いられる平面視略長方形状の軟磁性体シールドの概略平面図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、比較例２の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す模式図である。
【図２９】図２９は、比較例３の軟磁性体シールドを使用した場合に磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度の減衰効果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。また、本明細書に添付した図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりしている場合がある。
【００１９】
［第１実施形態］
図１Ａは本発明の第１実施形態に係る磁気センサ１を示す概略斜視図であり、図１Ｂは本発明の第１実施形態に係る磁気センサ１を示す概略側面図であり、図１Ｃは本発明の第１実施形態に係る磁気センサを示す概略平面図である。磁気センサ１は、回転体等の相対的移動による回転角度や、対象物の直線的な変位等を検出するために用いられるものである。例えば、角度検出対象物である回転体に磁界発生部としての磁石が設けられ、この磁界発生部により被検出磁界が発生される。磁気センサ１が回転角度センサに組み込まれて用いられる場合、磁気センサ１は、基準位置における被検出磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度検出値を生成する。
【００２０】
第１実施形態に係る磁気センサ１は、磁気抵抗効果素子１１と軟磁性体シールド１２とを備えている。図１Ｂに示されるように、第１実施形態に係る磁気センサ１は、側面視において軟磁性体シールド１２が磁気抵抗効果素子１１の上方に位置し、平面視において磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２に物理的に包含される大きさとなるように構成されている。以下、第１実施形態に係る磁気センサ１が備える各構成要素について詳細に説明する。
【００２１】
図２Ａは、第１実施形態に係る磁気センサ１を含む磁気センサパッケージ１０の概略構成を示す断面図であり、図２Ｂは、第１実施形態に係る磁気センサを用いた検出回路の概略構成を示す回路図である。磁気センサパッケージ１０は、基部４と、基部４上に設けられる磁気センサ部２と、接続リード６と、磁気センサ部２及び接続リード６を電気的に接続するボンディングワイヤ等の配線部５と、それらを一体に封止する封止部３とを有する。封止部３は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料により構成される。磁気センサ部２には磁気センサ１が含まれる。
【００２２】
磁気センサ部２は、磁界検出部として、外部磁界の変化に伴い検出信号を出力する磁気検出素子回路２１、２２を有する。磁気検出素子回路２１は、被検出磁界の方向が第１の方向Ｄ１に対してなす角度と対応関係を有する検出信号ＶOUTを出力する。磁気検出素子回路２２は、被検出磁界の方向が第２の方向Ｄ２に対してなす角度と対応関係を有する検出信号ＶOUTを出力する
【００２３】
オペアンプ２２１は、磁気検出素子回路２１に接続され、検出信号ＶOUTを増幅してセンサ信号Ｓ１を出力する。オペアンプ２２２は、磁気検出素子回路２２に接続され、検出信号ＶOUTを増幅してセンサ信号Ｓ２を出力する。演算部２３は、これら２つの信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて、角度θと対応関係を有する角度検出値を算出する。なお、演算部２３は、角度検出値算出部と、補正処理部と、補正情報保持部とを含んでいるが、これらについての詳細な説明は省略する。
【００２４】
磁気検出素子回路２１は、直列接続された２つの磁気検出素子により構成される磁気検出素子対を少なくとも１つ含むホイートストンブリッジ回路を有する。図２Ｂに示すように、本実施形態において、磁気検出素子回路２１は、第１磁気検出素子ＭＲ１及び第２磁気検出素子ＭＲ２が直列に接続されてなる第１磁気検出素子対と、第３磁気検出素子ＭＲ３及び第４磁気検出素子ＭＲ４が直列に接続されてなる第２磁気検出素子対とを含むホイートストンブリッジ回路Ｃ２１を有する。
【００２５】
図２Ｂに示すように、ホイートストンブリッジ回路Ｃ２１は、第１磁気検出素子対と、第２磁気検出素子対と、第１磁気検出素子ＭＲ１及び第３磁気検出素子ＭＲ３の各一端が接続される電源ポートＶ２１と、第２磁気検出素子ＭＲ２及び第４磁気検出素子ＭＲ４の各一端が接続されるグランドポートＧ２１と、第１出力ポートＥ２１１と、第２出力ポートＥ２１２とを含む。第１出力ポートＥ２１１は、第１磁気検出素子対における第１磁気検出素子ＭＲ１と第２磁気検出素子ＭＲ２との間（中点）に接続され、第２出力ポートＥ２１２は、第２磁気検出素子対における第３磁気検出素子ＭＲ３と第４磁気検出素子ＭＲ４との間（中点）に接続される。電源ポートＶ２１は、磁気検出素子回路２１に電流を供給可能な第１電源供給源ＶSに接続され、グランドポートＧ２１は、グランド（基準電位点）ＶGに接続される。なお、第１電源供給源ＶSは、定電圧を供給可能な定電圧電源であってもよいし、定電流を供給可能な定電流電源であってもよい。
【００２６】
上記同様に、磁気検出素子回路２２も、直列接続された２つの磁気検出素子により構成される磁気検出素子対を少なくとも１つ含むホイートストンブリッジ回路を有する。図２Ｂに示すように、本実施形態において、磁気検出素子回路２２は、第１磁気検出素子ＭＲ１及び第２磁気検出素子ＭＲ２が直列に接続されてなる第１磁気検出素子対と、第３磁気検出素子ＭＲ３及び第４磁気検出素子ＭＲ４が直列に接続されてなる第２磁気検出素子対とを含むホイートストンブリッジ回路Ｃ２１を有する。磁気検出素子回路２２の具体的な構成は磁気検出素子回路２１と同様であるため、説明を省略する。
【００２７】
第１実施形態においては、磁気センサ１に、所定範囲を超える磁界強度の外部磁界が印加された場合、磁気検出素子回路２１、２２からそれぞれ出力される第１の信号Ｓ１、第２の信号Ｓ２の波形が歪み、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、この理想成分に対する１つ以上の高調波に相当する１つ以上の誤差成分を含むことになる。信号Ｓ１、Ｓ２の各々が１つ以上の誤差成分を含むことによって、角度検出値θsは誤差を含むことになる。そして、一般的に、磁気センサでは、角度誤差が被検出磁界の強度に応じて変化すること、すなわち角度誤差の磁界強度依存が存在することが分かっている。信号Ｓ１には誤差成分として、理想成分に対する第３高調波成分Ｖ3rd1が含まれ、信号Ｓ２には誤差成分として、理想成分に対する第３高調波成分Ｖ3rd2が含まれる。第１実施形態に係る磁気センサ１は、検出磁界の磁界強度が変化しても、磁界強度の変化前後で上記の第３高調波成分が略同一になるように構成される。
【００２８】
ホイートストンブリッジ回路Ｃ２１に含まれる第１〜第４磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４としては、例えば、ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子が挙げられ、比較的出力電圧の大きいＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子等が特に好ましい。
【００２９】
図３Ａは、第１実施形態に係る磁気抵抗効果素子１１の概略構成を示す斜視図であり、図３Ｂは、第１実施形態に係る磁気抵抗効果素子１１の概略構成を示す断面図である。第１〜第４磁気検出素子ＭＲ１〜ＭＲ４としてのＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子は、図３Ａに示すように、複数の下部リード電極６１と、複数のＭＲ積層体５０と、複数の上部リード電極６２とを有する。下部リード電極６１及び上部リード電極６２は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ、Ｔｉ等のうちの１種の導電材料又は２種以上の導電材料の複合膜により構成され、その厚さは、それぞれ０．３〜２．０μｍ程度である。
【００３０】
複数の下部リード電極６１は、基板（図示せず）上に設けられている。複数の下部リード電極６１は、それぞれ細長い略長方形状を有しており、アレイ状に配列された複数のＭＲ積層体５０（図６参照）の電気的な直列方向において隣接する２つの下部リード電極６１の間に所定の隙間を有するように設けられている。下部リード電極６１の長手方向の両端近傍のそれぞれに、ＭＲ積層体５０が設けられている。すなわち、複数の下部リード電極６１上には、それぞれ、２つのＭＲ積層体５０が設けられている。
【００３１】
本実施形態におけるＭＲ積層体５０は、図３Ｂに示すように、磁化方向が固定された磁化固定層５３と、印加される磁界の方向に応じて磁化方向が変化する自由層５１と、磁化固定層５３及び自由層５１の間に配置される非磁性層５２と、反強磁性層５４とを有する。
【００３２】
ＭＲ積層体５０は、下部リード電極６１側から順に自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３及び反強磁性層５４が積層された構造を有する。自由層５１は、下部リード電極６１に電気的に接続され、反強磁性層５４は、上部リード電極６２に電気的に接続されている。自由層５１及び磁化固定層５３を構成する材料としては、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ2ＭｎＳｉ、Ｃｏ2ＭｎＧｅ、ＦｅＯX（Ｆｅの酸化物）等が挙げられる。自由層５１及び磁化固定層５３の厚さは、それぞれ、１〜２０ｎｍ程度である。
【００３３】
非磁性層５２は、スペーサ層であり、ＭＲ積層体５０にトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）又は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を発現させるための必須の膜である。非磁性層５２を構成する材料としては、ＭｇＯ、Ｍｇ−Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ等の酸化物；Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ａｇ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ａｌ等の金属材料；等が挙げられる。なお、非磁性層５２の厚さは、０．１〜５ｎｍ程度である。
【００３４】
反強磁性層５４は、例えば、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｃｒ及びＦｅのグループの中から選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成される。この反強磁性材料におけるＭｎの含有量は、例えば３５〜９５原子％程度である。反強磁性材料により構成される反強磁性層５４は、磁化固定層５３との間での交換結合により、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する役割を果たす。なお、反強磁性層５４を設けず、磁化固定層５３を第１の磁化固定層、非磁性中間層、第２の磁化固定層の３層構造とし、非磁性中間層を介して、第１の磁化固定層と第２の磁化固定層とを反強磁性結合させてもよい。
【００３５】
複数の上部リード電極６２は、複数のＭＲ積層体５０上に設けられている。各上部リード電極６２は、細長い略長方形状を有する。上部リード電極６２は、アレイ状に配列された複数のＭＲ積層体５０の電気的な直列方向において隣接する２つの上部リード電極６２の間に所定の隙間を有するように、かつ複数のＭＲ積層体５０を直列に接続するように配置され、隣接する２つのＭＲ積層体５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。なお、ＭＲ積層体５０は、下部リード電極６１側から順に反強磁性層５４、磁化固定層５３、非磁性層５２及び自由層５１が積層されてなる構成を有していてもよい。また、自由層５１と下部リード電極６１又は上部リード電極６２との間にキャップ層（保護層）を有していてもよい。第１実施形態においては、ＭＲ積層体５０が位置する上部リード電極６２の上方に軟磁性体シールド１２が配置される。
【００３６】
ＭＲ積層体５０において、自由層５１の磁化の方向が磁化固定層５３の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°（互いの磁化の方向が平行）のときに抵抗値が最小となり、１８０°（互いの磁化の方向が反平行）のときに抵抗値が最大となる。
【００３７】
図１Ａ及び図１Ｃに示されるように、磁気抵抗効果素子１１は略円柱形状であるが、磁気抵抗効果素子１１の形状は特に限定されるものではなく、例えば後述する六角柱状等であってもよい。磁気抵抗効果素子１１の大きさについても特に限定されるものではないが、検出対象物の大きさや検出対象物との位置関係等に応じて適宜設定され得る。なお、以下の説明において、磁気抵抗効果素子１１の直径をφmとする。
【００３８】
軟磁性体シールド１２は保磁力が小さく透磁率が高い軟磁性材料を含み、この特性を利用することで、磁気抵抗効果素子１１に所定範囲を超える磁界強度の外部磁界が印加されるのを防止することができる。軟磁性材料としては、例えば酸化鉄を主成分とし、軟磁性を示すフェライト、ニッケル・鉄の化合物であるパーマロイ等が挙げられる。
【００３９】
図１Ａ及び図１Ｃに示されるように、軟磁性体シールド１２は略円柱形状を有し、平面視形状を略同サイズの略円とする上面と下面とを有する。第１実施形態における軟磁性体シールド１２の平面視形状としては略円であればよく、真円に限定されるものではないが、磁気抵抗効果素子１１の面内方向における外部磁界の磁界強度の分布のムラをできる限り低減する観点では、真円で形成するのが好ましい。なお、ここでの「真円」とは、円の中心を通り円周上に両端がある、互いに直交する２つの線分の長さ（直径）をφa、φbと定義し、φaを１としたとき、φbが０．９７７〜０．９８７になるものをいう。
【００４０】
軟磁性体シールド１２の平面視における直径φsは、磁気抵抗効果素子１１の直径φmとの関係において、下記式（１）を満たす大きさに設定されるのが好ましい。
φs≧１．３φm  ・・・（１）
【００４１】
直径φsが直径φmの１．３倍以上である軟磁性体シールド１２を、磁気抵抗効果素子１１の上方に配置することにより、平面視において、磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２に物理的に包含される大きさである磁気センサ１となり得る。なお、図１Ａ及び図１Ｂに示される通り、ここでは軟磁性体シールド１２の中心軸と磁気抵抗効果素子１１の中心軸とを同一軸として、軟磁性体シールド１２が磁気抵抗効果素子１１の上方に配置されている。なお、磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２に物理的に包含される大きさとなる限りにおいて、軟磁性体シールド１２が磁気抵抗効果素子１１の上方に配置されればよく、例えば、両者の中心軸が多少ずれている場合であっても、上面視において磁気抵抗効果素子１１が軟磁性体シールド１２からはみ出さないような配置とすればよい。
【００４２】
図４は、磁界強度が２００ｍＴの外部磁界において、磁気抵抗効果素子１１に印加される外部磁界の磁界強度の減衰効果が軟磁性体シールドの直径の大きさごとに異なる特性を示す特性図である。図４では、縦軸に磁界強度をとり、横軸に磁気抵抗効果素子１１の位置をとり、外部磁界の磁界強度の減衰効果が図面下方に突出する曲線で示されている。図の網掛け部分は磁気抵抗効果素子１１の位置領域を示している。後述するように、磁気抵抗効果素子１１に印加される外部磁界の磁界強度は２０〜８０ｍＴであるのが好ましい。このため、軟磁性体シールド１２による磁界強度の減衰効果としては、２００ｍＴの磁界強度の外部磁界が上記の２０〜８０ｍＴの範囲まで減衰されているのが好ましい。
【００４３】
ここでは、磁気抵抗効果素子１１の直径φmの０．６倍の直径φs1を有する軟磁性体シールド１２を使用した場合の外部磁界の磁界強度の変化を示す曲線を細線で示し、磁気抵抗効果素子１１の直径φmの等倍の直径φs2を有する軟磁性体シールド１２を使用した場合の外部磁界の磁界強度の変化を示す曲線を太線で示し、磁気抵抗効果素子１１の直径φmの１．３倍の直径φs3を有する軟磁性体シールド１２を使用した場合の外部磁界の磁界強度の変化を示す曲線を二点鎖線で示し、磁気抵抗効果素子１１の直径φmの１．６倍の直径φs4を有する軟磁性体シールド１２を使用した場合の外部磁界の磁界強度の変化を示す曲線を長破線で示し、磁気抵抗効果素子１１の直径φmの２．０倍の直径φs5を有する軟磁性体シールド１２を使用した場合の外部磁界の磁界強度の変化を示す曲線を一点鎖線で示し、磁気抵抗効果素子１１の直径φmの２．３倍の直径φs6を有する軟磁性体シールド１２を使用した場合の外部磁界の磁界強度の変化を示す曲線を破線で示し、磁気抵抗効果素子１１の直径φmの２．６倍の直径φs7を有する軟磁性体シールド１２を使用した場合の外部磁界の磁界強度の変化を示す曲線を実線で示している。
【００４４】
図４から明らかなように、外部磁界の磁界強度が上記の２０〜８０ｍＴの範囲に減衰される、直径φs5〜直径φs7の軟磁性体シールド１２を用いるのが好ましい。すなわち、軟磁性体シールド１２の直径φsは、磁気抵抗効果素子１１の直径φmの１．３倍以上であることが好ましく、２倍以上であることがより好ましく、２〜２．７５倍であることがさらに好ましい。軟磁性体シールド１２の直径φsが磁気抵抗効果素子１１の直径φmの１．３倍未満であると、磁気抵抗効果素子１１の面内方向における外部磁界の磁界強度の分布の平坦性が悪化し、磁気センサ１による検出角度に含まれる誤差を低減することが困難になるおそれがある。
【００４５】
軟磁性体シールド１２の直径φsが磁気抵抗効果素子１１の直径φmの２．７５倍を超えると、後述するように複数の磁気抵抗効果素子１１をアレイ状に配列して、磁気抵抗効果素子１１のそれぞれの直上に軟磁性体シールド１２が配置される場合において、軟磁性体シールド１２によるシールド効果が低下するおそれがある。
【００４６】
軟磁性体シールド１２の厚さｈは、磁気抵抗効果素子１１の直径φmとの関係において、下記式（２）を満たす大きさに設定されるのが好ましい。
ｈ＞０．３φm  ・・・（２）
【００４７】
軟磁性体シールド１２の厚さｈを磁気抵抗効果素子１１の直径φmの０．３倍を超える厚さとすることで、外部磁界の磁界強度の減衰効果をより高めることができる。なお、軟磁性体シールド１２の厚さｈの上限は特に限定されるものではなく、厚めに設定したとしても、厚すぎることが磁気センサ１の性能を損なわせることにはならないものと推察される。
【００４８】
図１Ａ〜図１Ｃに示されるように、第１実施形態における磁気センサ１においては、上記の軟磁性体シールド１２が磁気抵抗効果素子１１の上方に配置される。この場合において、軟磁性体シールド１２と磁気抵抗効果素子１１との間の距離ｄが近ければ近いほど外部磁界の磁界強度の減衰効果が高く、軟磁性体シールド１２と磁気抵抗効果素子１１との間の距離ｄが遠ければ遠いほど外部磁界の磁界強度の減衰効果が低い。そのため、軟磁性体シールド１２と磁気抵抗効果素子１１との間の距離ｄは、例えば０．１μｍ〜１μｍの範囲内で適宜設定され得る。
【００４９】
第１実施形態に係る磁気センサ１においては、上述した直径および厚さを有する軟磁性体シールド１２が磁気抵抗効果素子１１の上方に配置される。これにより、磁気抵抗効果素子１１に８０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加された場合における磁気抵抗効果素子１１からの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdは、磁気抵抗効果素子１１に８０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdと略同一となる。このため、検出範囲を超える磁界強度の外部磁界が磁気抵抗効果素子１１に印加されたとしても、磁気抵抗効果素子１１は所期の検出信号を出力することができ、これにより対象物の位置検出誤差の増大を防止することが可能となる。
【００５０】
なお、上記では磁界強度の検出範囲の上限を８０ｍＴに設定しているが、これは第１実施形態における磁気抵抗効果素子１１をＴＭＲ素子として説明しているからである。すなわち、８０ｍＴは磁気抵抗効果素子１１をＴＭＲ素子とした場合における一般的な検出範囲の上限値である。これに代えて、磁気抵抗効果素子１１をＧＭＲ素子とした場合における一般的な検出範囲の上限値は７０ｍＴに設定される。この場合においては、磁気センサ１は、磁気抵抗効果素子１１に７０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加されたときの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdと、磁気抵抗効果素子１１に７０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdとが略同一となるように構成される。
【００５１】
図５Ａは、第１実施形態に係る磁気センサ１の変形例を示す概略側面図であり、図５Ｂは変形例に係る磁気センサ１の概略平面図である。図５Ａ及び図５Ｂに示される磁気センサ１においては、磁気抵抗効果素子１１の下方に軟磁性体シールド１２が配置されている。この点において、図５Ａ及び図５Ｂに示される磁気センサ１は、図１Ａ〜図１Ｃに示される磁気センサ１と相違する。図５Ａ及び図５Ｂに示される磁気センサ１においても、平面視において、磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２に物理的に包含される大きさとなっている。
【００５２】
図５Ｃは、第１実施形態に係る磁気センサの変形例として、図１Ａ〜図１Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｂに示される磁気センサ１と異なる構成を有する磁気センサ１を示す概略側面図である。図５Ｃに示される磁気センサ１においては、磁気抵抗効果素子１１の上下に軟磁性体シールド１２Ｔ、１２Ｂがそれぞれ配置されている。この点において、図５に示される磁気センサ１は、図１Ａ〜図１Ｃに示される磁気センサ１及び図５Ａ〜図５Ｂに示される磁気センサ１と相違する。図５に示される磁気センサ１においても、平面視において、磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２Ｔ、１２Ｂに物理的に包含される大きさとなっている。
【００５３】
すなわち、図５Ａ〜図５Ｃに示される変形例であっても、平面視において、磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２に物理的に包含される大きさとなるように磁気センサ１を構成することで、図１Ａ〜図１Ｃに示される磁気センサ１と同様、検出範囲を超える磁界強度の外部磁界が磁気抵抗効果素子１１に印加されたとしても、対象物の位置検出誤差の増大を防止することが可能となる。
【００５４】
図６は、軟磁性体シールド１２が上方に配置された磁気抵抗効果素子１１が複数アレイ状に配列された磁気センサ１を示す概略平面図である。図６においては、破線で表される磁気抵抗効果素子１１が７行×７列で配列され、磁気抵抗効果素子１１それぞれに対応して、それらの上方（図示における観察者側）に軟磁性体シールド１２が７行×７列で配置された磁気センサ１が示されているが、磁気センサ１の構成が上記に限定されるものではなく、検出対象物の大きさや形状等を考慮した構成が適宜設定され得る。また、図６において、互いに隣接する軟磁性体シールド１２（磁気抵抗効果素子１１）同士の間隔を符号Ｄで表すものとする。なお、磁界強度の減衰効果を確認するため、図６の破線Ｂｘで示される通り、外部磁界の磁界強度を２００ｍＴとして、Ｘ軸方向に並ぶ７つの磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定し、図６の破線Ｂｙで示される通り、Ｙ軸方向に並ぶ７つの磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定するものとする。
【００５５】
図７は、図６に示される磁気センサ１における磁界強度の減衰効果の一例を示す特性図であり、図６における破線Ｓで囲まれた３つの磁気抵抗効果素子１１における磁界強度の減衰効果を曲線ＭＦBで示すものである。図７において、軟磁性体シールド１２のシールド領域ＳＲを網線で示すものとする。ここでの磁界強度の減衰効果は、３つの磁気抵抗効果素子１１を含む横１列で並ぶ７つの磁気抵抗効果素子１１についてＸ軸方向に磁界強度を測定したものを、横軸に磁気抵抗効果素子１１の位置をとり、縦軸に磁界強度をとったグラフに描き入れることで確認され得る。図７に示されるように、軟磁性体シールド１２の直径φsを磁気抵抗効果素子１１の直径φmの２倍に設定した場合の磁界強度の減衰効果（外部磁界強度：２００ｍＴ）として、３つの磁気抵抗効果素子１１の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における磁界強度が、２０〜８０ｍＴの検出範囲まで減衰されているのが好ましい。また、図７に示される通り、シールド領域ＳＲで覆われる素子部分（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）において、磁界強度の分布が実質的に平坦であるのが好ましい。
【００５６】
［第２実施形態］
図８Ａは本発明の第２実施形態に係る磁気センサ１を示す全体概略斜視図であり、図８Ｂは本発明の第２実施形態に係る磁気センサ１を示す概略側面図である。なお、第１実施形態における磁気センサ１と略同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
図８Ａ及び図８Ｂに示される通り、第２実施形態に係る磁気センサ１を構成する軟磁性体シールド１２は六角柱状を有する。なお、磁気センサ１を構成する軟磁性体シールド１２の形状としては、六角柱状に限定されるものではなく、平面視形状がＮ角形（Ｎは６以上の偶数）の柱状、例えば、八角柱、十二角柱、十六角柱等であればよい。また、磁気センサ１を構成する軟磁性体シールド１２の形状を、平面視において中心軸の周りを所定の角度だけ回転させると自らと重なるＭ回対称形状（Ｍは４以上の偶数）のＮ角柱状とするのが好ましい。軟磁性体シールド１２を平面視六角形を含む平面視Ｎ角形（Ｎは６以上の偶数）の柱状とし、好ましくは平面視Ｍ回対称形状（Ｍは４以上の偶数）のＮ角柱状とすることで、磁気抵抗効果素子１１の面内方向における外部磁界の磁界強度の分布のムラを低減することが可能となる。
【００５８】
第２実施形態における軟磁性体シールド１２を第１実施形態と同様に磁気抵抗効果素子１１の上方または下方に配置することにより、検出範囲を超える磁界強度（例えば８０ｍＴ以上）の外部磁界が磁気抵抗効果素子１１に印加されたとしても、磁気抵抗効果素子１１からの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdは、磁気抵抗効果素子１１に８０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdと略同一となる。このため、磁気抵抗効果素子１１は所期の検出信号を出力することができ、対象物の位置検出誤差の増大を防止することが可能となる。
【００５９】
［第３実施形態］
図９Ａは本発明の第３実施形態に係る磁気センサ１を示す全体概略斜視図であり、図９Ｂは本発明の第３実施形態に係る磁気センサ１を示す概略側面図である。なお、第１実施形態における磁気センサ１と略同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６０】
図９Ａ及び図９Ｂに示される通り、第３実施形態に係る磁気センサ１を構成する軟磁性体シールド１２は平面視円形の円柱状部１２ｃ上に円錐状部１２ｐが位置する形状を有している。軟磁性体シールド１２の形状は上記の形状に限定されるものではなく、円柱状部１２ｃの上面の少なくとも一部が突出する凸状部を有する形状であってもよい。軟磁性体シールド１２の形状として、例えば、直径より小さい直径を有し円柱状部１２ｃの厚さより薄い小円柱状部（凸状部）が円柱状部１２ｃ上に位置する形状等が適宜設定され得る。なお、軟磁性体シールド１２においては、上記の円柱状部１２ｃに限定されるものではなく、例えば六角柱等のＮ角柱（Ｎは６以上の偶数）で、好ましくはＭ回対称形状（Ｍは４以上の偶数）のＮ角柱等の柱状部が適宜設定され得る。また、軟磁性体シールド１２においては、円錐状部１２ｐに限定されるものではなく、例えば六角錐等のＮ角錐（Ｎは６以上の偶数）で、好ましくは平面視Ｍ回対称形状（Ｍは４以上の偶数）のＮ角錐等の凸状部が適宜設定され得る。第３実施形態に係る磁気センサ１においては、外部磁界の磁界強度の減衰効果を第１実施形態と同様に享受する観点から、磁気抵抗効果素子１１の上面と軟磁性体シールド１２の略平坦な下面（円錐状部１２ｐ、小円柱状部（凸状部）に対向する側の面）とが対向するように双方が配置され得る。
【００６１】
第３実施形態に係る軟磁性体シールド１２を磁気抵抗効果素子１１の上方に配置することにより、検出範囲を超える磁界強度（例えば８０ｍＴ超）の外部磁界が磁気抵抗効果素子１１に印加されたとしても、磁気抵抗効果素子１１からの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdは、磁気抵抗効果素子１１に８０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdと略同一となる。このため、磁気抵抗効果素子１１は所期の検出信号を出力することができ、対象物の位置検出誤差の増大を防止することが可能となる。
【００６２】
［第４実施形態］
図１０は本発明の第４実施形態に係る磁気センサ１を示す全体概略断面図である。なお、第１実施形態における磁気センサ１と略同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
図１０に示される通り、第４実施形態に係る磁気センサ１を構成する軟磁性体シールド１２には、その上面が下面側にすり鉢状に凹む、すり鉢状部１２ｎが形成されている。なお、軟磁性体シールド１２の上面が下面側に凹む形態としてはすり鉢状に限定されるものではなく、軟磁性体シールド１２の上面の少なくとも一部が下面側に凹む形態（凹状部）であってもよい。軟磁性体シールド１２の形態として、例えば、軟磁性体シールド１２の直径φsより直径が小さく、軟磁性体シールド１２の厚さより薄い略円柱状の空間分、軟磁性体シールド１２の上面の一部が下面側に凹む形態等が適宜設定され得る。
【００６４】
第３実施形態と同様の観点から、第４実施形態においても、磁気抵抗効果素子１１の上面と軟磁性体シールド１２の略平坦な下面（すり鉢状部１２ｎ、凹状部に対向する側の面）とが対向するように双方が配置され得る。第４実施形態に係る軟磁性体シールド１２を磁気抵抗効果素子１１の上方に配置することにより、検出範囲を超える磁界強度（例えば８０ｍＴ超）の外部磁界が磁気抵抗効果素子１１に印加されたとしても、磁気抵抗効果素子１１からの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdは、磁気抵抗効果素子１１に８０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdと略同一となる。このため、磁気抵抗効果素子１１は所期の検出信号を出力することができ、対象物の位置検出誤差の増大を防止することが可能となる。
【００６５】
［第５実施形態］
図１１Ａは本発明の第５実施形態に係る磁気センサ１を示す全体概略斜視図であり、図１１Ｂは本発明の第５実施形態に係る磁気センサ１を示す概略側面図である。なお、第１実施形態における磁気センサ１と略同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６６】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示される通り、第５実施形態に係る磁気センサ１を構成する軟磁性体シールド１２は略円錐形状を有する。なお、軟磁性体シールド１２の形状としては略円錐形状に限定されるものではなく、例えば、六角錐状、八角錐状、十二角錐状、十六角錐状等のＮ角錐形状（Ｎは６以上の偶数）で、好ましくは平面視Ｍ回対称形状（Ｍは４以上の偶数）のＮ角錐形状であればよい。ここでＮ角錐形状の例示としてＮが６以上の偶数である形状を列挙しているのは、第２実施形態における六角柱状の軟磁性体シールド１２の場合と同様の理由による。
【００６７】
第５実施形態において、軟磁性体シールド１２が略円錐状であることで、軟磁性体シールド１２におけるシールド可能領域（平面視において磁気シールド効果が奏される領域）が平面視における軟磁性体シールド１２の面積よりも狭いため、十分なシールド可能領域を確保する観点から、例えば第１実施形態における略円柱状の軟磁性体シールド１２に対して相対的に大きなサイズのものが設定され得る。例えば、図１１Ｂに示される通り、第５実施形態に係る軟磁性体シールド１２のサイズとして、底面からの厚さｈが２φｍ以上であり、底面の直径φｓｂが２φｍ以上であるのが好ましい。また、第５実施形態に係る軟磁性体シールド１２においても、第３実施形態及び第４実施形態と同様の観点から、磁気抵抗効果素子１１の上面と軟磁性体シールド１２の下面とが対向するように双方が配置され得る。
【００６８】
第５実施形態に係る軟磁性体シールド１２を磁気抵抗効果素子１１の上方に配置することにより、検出範囲を超える磁界強度（例えば８０ｍＴ超）の外部磁界が磁気抵抗効果素子１１に印加されたとしても、磁気抵抗効果素子１１からの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdは、磁気抵抗効果素子１１に８０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdと略同一となる。このため、磁気抵抗効果素子１１は所期の検出信号を出力することができ、対象物の位置検出誤差の増大を防止することが可能となる。
【００６９】
［第６実施形態］
図１２Ａは本発明の第６実施形態に係る磁気センサ１を示す全体概略斜視図であり、図１２Ｂは本発明の第６実施形態に係る磁気センサ１を示す概略断面図である。なお、第１実施形態における磁気センサ１と略同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７０】
図１２Ａ及び図１２Ｂに示される通り、第６実施形態に係る磁気センサ１を構成する軟磁性体シールド１２は、第１実施形態同様に略円柱形状であるが、中心軸を厚さ方向に貫通する貫通孔１２ｈが形成されている点で、第１実施形態に係る軟磁性体シールド１２と異なる。貫通孔１２ｈの深さｈは軟磁性体シールド１２の厚さに相当する。第６実施形態においては、磁気抵抗効果素子１１の面内方向における外部磁界の磁界強度の分布のムラを低減可能とする観点から、貫通孔１２ｈの直径Ｗｈと深さｈとが調整され得る。貫通孔１２ｈの直径Ｗｈは０．０３φm以下で適宜設定され得る。
【００７１】
第６実施形態に係る軟磁性体シールド１２を第１実施形態と同様に磁気抵抗効果素子１１の上方または下方に配置することにより、検出範囲を超える磁界強度（例えば８０ｍＴ超）の外部磁界が磁気抵抗効果素子１１に印加されたとしても、磁気抵抗効果素子１１からの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdは、磁気抵抗効果素子１１に８０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときの出力信号に含まれる高調波成分Ｖ3rdと略同一となる。このため、磁気抵抗効果素子１１は所期の検出信号を出力することができ、対象物の位置検出誤差の増大を防止することが可能となる。
【００７２】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７３】
上記実施形態において、ＭＲ素子として、積層膜構造を有するＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、強磁性材料の単層膜構造を有するＡＭＲ素子であってもよい。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。
【００７５】
〔実施例１〕
図１Ａ〜図１Ｃに示される構成を有する磁気センサ１として、軟磁性体シールド１２が上方に配置された磁気抵抗効果素子１１が複数アレイ状に配列された磁気センサ１を準備した。かかる磁気センサ１において、略円柱状の磁気抵抗効果素子１１の直径をφmとし、略円柱状の軟磁性体シールド１２の直径φsを２．０φm、厚さｈをφmとし、磁気抵抗効果素子１１の直上に軟磁性体シールド１２を配置し、磁気抵抗効果素子１１と軟磁性体シールド１２との配置間隔ｄを０．０７５φmとし、隣り合う２つの軟磁性体シールド１２（磁気抵抗効果素子１１）同士の間隔Ｄを３．３φmとした。実施例１の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界が印加された場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ1Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ1Yとに基づいて減衰効果を確認した（図６参照）。結果を表１及び図１３に示す。なお、図１３及びこれ以降で説明する図１４〜図２６、図２７Ｂ、図２８Ｂ及び図２９に示される特性図において、縦軸に磁界強度ＭＦ（単位：ｍＴ）をとり、横軸に磁気抵抗効果素子１１の位置Ｐ（単位：μｍ）をとり、磁気抵抗効果素子１１の直径φｍを、横軸から鉛直方向に延びる破線に挟まれる幅（両向き矢印）で示す。実施例１においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ1X及び曲線ＭＦ1Yは略重なって描かれている（図１３）。なお、磁界強度の減衰効果の評価基準を以下の通り、「〇」「△」「×」として示した。
［減衰効果の評価基準］
〇：磁気抵抗効果素子１１に印加される外部磁界の磁界強度が概ね２０〜８０ｍＴに収まっている。
△：磁気抵抗効果素子１１に印加される外部磁界の磁界強度の一部が２０〜８０ｍＴから外れていたり、磁気抵抗効果素子１１の面内における磁界強度分布の平坦性が低下したりしているものの、実用上問題ない水準である。
×：磁気抵抗効果素子１１に印加される外部磁界の磁界強度のほとんどが２０〜８０ｍＴから外れているか、磁気抵抗効果素子１１の面内における磁界強度分布の平坦性が著しく悪化している。
【００７６】
〔実施例２〕
軟磁性体シールド１２の直径φsを２．６φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例２の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ2Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ2Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図１４に示す。実施例２においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一である、曲線ＭＦ2X及び曲線ＭＦ2Yは略重なって描かれている（図１４）。
【００７７】
〔実施例３〕
軟磁性体シールド１２の厚さｈを１．６φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例３の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ3Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ3Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図１５に示す。実施例３においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ3X及び曲線ＭＦ3Yは略重なって描かれている（図１５）。
【００７８】
〔実施例４〕
軟磁性体シールド１２の直径φsを１．３φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例４の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ4Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ4Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図１６に示す。実施例４においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ4X及び曲線ＭＦ4Yは略重なって描かれている（図１６）。
【００７９】
〔実施例５〕
軟磁性体シールド１２の厚さｈを０．８φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例５の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ5Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ5Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図１７に示す。実施例５においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ5X及び曲線ＭＦ5Yは略重なって描かれている（図１７）。
【００８０】
〔実施例６〕
図８Ａ〜図８Ｂに示される構成、すなわち軟磁性体シールド１２の形状を六角柱とした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例６の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ6Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ6Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図１８に示す。実施例６においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ6X及び曲線ＭＦ6Yは略重なって描かれている（図１８）。
【００８１】
〔実施例７〕
図１２Ａ〜図１２Ｂに示される構成、すなわち軟磁性体シールド１２に直径０．２φmの貫通孔１２ｈを形成した以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例７の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ7Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ7Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図１９に示す。実施例７においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ7X及び曲線ＭＦ7Yは略重なって描かれている（図１９）。
【００８２】
〔実施例８〕
図１１Ａ〜図１１Ｂに示される構成、すなわち軟磁性体シールド１２の形状を底面の直径が２φmである略円錐状とし、軟磁性体シールド１２の厚さｈを２．０φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例８の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ8X（太線）と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ8Y（太線）とに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２０に示す。実施例８においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ8X及び曲線ＭＦ8Yは略重なって描かれている（図２０）。
【００８３】
〔実施例９〕
軟磁性体シールド１２の厚さｈをφmとした以外は、実施例８と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例９の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ9X（細線）と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ9Y（細線）とに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２０に示す。実施例９においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ9X及び曲線ＭＦ9Yは略重なって描かれている（図２０）。
【００８４】
〔実施例１０〕
図９Ａ〜図９Ｂに示される構成、すなわち軟磁性体シールド１２を、円柱状部１２ｃと円錐状部１２ｐとをこの順で積層する構成とし、中心軸における厚さをφmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例１０の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ10X（細線）と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ10Y（細線）とに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２１に示す。実施例１０においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ10X及び曲線ＭＦ10Yは略重なって描かれている（図２１）。
【００８５】
〔実施例１１〕
軟磁性体シールド１２を磁気抵抗効果素子１１の直下に配置した以外は、実施例１０と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例１１の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、磁気抵抗効果素子１１に印加される磁界強度を磁気センサ１の面内におけるＸ軸方向とＹ軸方向とにおいて求め、曲線ＭＦ11X及び曲線ＭＦ11Y（太線）に基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２１に示す。実施例１１においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ11X及び曲線ＭＦ11Yは略重なって描かれている（図２１）。
【００８６】
〔実施例１２〕
図１０に示される構成、すなわち軟磁性体シールド１２の上面にすり鉢状部１２ｎを形成し、中心軸における厚さを０．８φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例１２の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、磁気抵抗効果素子１１に印加される磁界強度を磁気センサ１の面内におけるＸ軸方向とＹ軸方向とにおいて求め、曲線ＭＦ12X及び曲線ＭＦ12Y（細線）に基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２２に示す。実施例１２においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ12X及び曲線ＭＦ12Yは略重なって描かれている（図２２）。
【００８７】
〔実施例１３〕
軟磁性体シールド１２を磁気抵抗効果素子１１の直下に配置した以外は、実施例１２と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例１３の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、磁気抵抗効果素子１１に印加される磁界強度を磁気センサ１の面内におけるＸ軸方向とＹ軸方向とにおいて求め、曲線ＭＦ13X及び曲線ＭＦ13Y（太線）に基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２２に示す。実施例１３においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ13X及び曲線ＭＦ13Yは略重なって描かれている（図２２）。
【００８８】
〔実施例１４〕
図５Ａ〜図５Ｂに示される構成、すなわち軟磁性体シールド１２を磁気抵抗効果素子１１の直下に配置した磁気センサ１とした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例１４の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、磁気抵抗効果素子１１に印加される磁界強度を磁気センサ１の面内におけるＸ軸方向とＹ軸方向とにおいて求め、曲線ＭＦ14X及び曲線ＭＦ14Yに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２３に示す。実施例１４においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ14X及び曲線ＭＦ14Yは略重なって描かれている（図２３）。
【００８９】
〔実施例１５〕
図５Ｃに示される構成、すなわち２つの軟磁性体シールド１２を磁気抵抗効果素子１１の直上および直下にそれぞれ配置した磁気センサ１とした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例１５の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ15Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ15Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２４に示す。実施例１５においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ15X及び曲線ＭＦ15Yは略重なって描かれている（図２４）。
【００９０】
〔実施例１６〕
隣り合う軟磁性体シールド１２（磁気抵抗効果素子１１）同士の間隔Ｄを２．６φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例１６の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ16Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ16Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２５に示す。実施例１６においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ16X及び曲線ＭＦ16Yは略重なって描かれている（図２５）。
【００９１】
〔実施例１７〕
隣り合う軟磁性体シールド１２（磁気抵抗効果素子１１）同士の間隔Ｄを４．０φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。実施例１７の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ17Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦ17Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２６に示す。実施例１７においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦ17X及び曲線ＭＦ17Yは略重なって描かれている（図２６）。
【００９２】
〔比較例１〕
図２７Ａに示されるように、軟磁性体シールド１２を略四角柱状とした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。比較例１の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦC1Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦC1Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２７Ｂに示す。比較例１においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦC1X及び曲線ＭＦC1Yは略重なって描かれている（図２７Ｂ）。
【００９３】
〔比較例２〕
図２８Ａに示されるように、軟磁性体シールド１２を、平面視が略長方形状である略直方体状とした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。比較例２においては、図の上下方向を長手方向とする平面視略長方形状の軟磁性体シールド１２の複数が、その長手方向に対して直交する方向に配列されたものを使用した。比較例２の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦC2Xと、磁気抵抗効果素子１１のＹ軸方向（長手方向）に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦC2Yに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２８Ｂに示す。比較例２においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が曲線ＭＦC2Xで描かれ、磁気抵抗効果素子１１のＹ軸方向に沿って測定された磁界強度が曲線ＭＦC2Yで描かれている（図２８Ｂ）。
【００９４】
〔比較例３〕
軟磁性体シールド１２の厚さｈを０．３φmとした以外は、実施例１と同様の構成を有する磁気センサ１を準備した。比較例３の磁気センサ１に２００ｍＴの外部磁界を印加した場合における、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦC3Xと、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って磁界強度を測定して得られる曲線ＭＦC3Yとに基づいて減衰効果を確認した。結果を表１及び図２９に示す。比較例３においては、Ｘ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度と、Ｙ軸方向に並ぶ磁気抵抗効果素子１１に沿って測定された磁界強度が略同一であるため、曲線ＭＦC3X及び曲線ＭＦC3Yは略重なって描かれている（図２９）。
【００９５】
【表１】
2018159692.tif 000003
【００９６】
表１及び図１３〜図２６、図２７Ｂ、図２８Ｂ及び図２９に示す結果から明らかなように、直径φsが磁気抵抗効果素子１１の直径φmの１．３倍以上で、厚さｈが磁気抵抗効果素子１１の直径φmの０．３倍を超える厚さの軟磁性体シールド１２を磁気抵抗効果素子１１の上方および／または下方に位置させて、平面視において磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２に物理的に包含される大きさとなることで、磁気抵抗効果素子１１の検出範囲を超える外部磁界が印加された場合であっても、２０〜８０ｍＴの検出範囲内の磁界強度まで減衰された外部磁界が磁気抵抗効果素子１１に印加されることが確認された。また、上記の結果から、略四角柱状や平面視略長方形状である軟磁性体シールドより、略円柱状、平面視形状がＮ角形（Ｎは６以上の偶数）の柱状、円柱状部上に円錐状部が位置する形状、Ｎ角柱状部（Ｎは６以上の偶数）上にＮ角錐（Ｎは６以上の偶数）の凸状部が位置する形状、上面がすり鉢状に凹む柱状、略円錐形状、Ｎ角錐形状（Ｎは６以上の偶数）等である軟磁性体シールドのほうが、磁界強度が２０〜８０ｍＴの検出範囲に減衰され、かつ、磁気抵抗効果素子１１の面内において磁界強度を実質的に変化させないことが確認された。以上から、上記の要件を満たす磁気センサ１を用いることで、対象物の回転位置や直線的変位等の位置検出の誤差を低減することができるものと推察される。
【符号の説明】
【００９７】
１…磁気センサ
１１…磁気抵抗効果素子
１２…軟磁性体シールド
１２ｃ…円柱状部（柱状部）
１２ｐ…円錐状部（凸状部）
１２ｎ…すり鉢状部（凹状部）
１２ｈ…貫通孔
【図１Ａ】
2018159692.tif 000004
【図１Ｂ】
2018159692.tif 000005
【図１Ｃ】
2018159692.tif 000006
【図２Ａ】
2018159692.tif 000007
【図２Ｂ】
2018159692.tif 000008
【図３Ａ】
2018159692.tif 000009
【図３Ｂ】
2018159692.tif 000010
【図４】
2018159692.tif 000011
【図５Ａ】
2018159692.tif 000012
【図５Ｂ】
2018159692.tif 000013
【図５Ｃ】
2018159692.tif 000014
【図６】
2018159692.tif 000015
【図７】
2018159692.tif 000016
【図８Ａ】
2018159692.tif 000017
【図８Ｂ】
2018159692.tif 000018
【図９Ａ】
2018159692.tif 000019
【図９Ｂ】
2018159692.tif 000020
【図１０】
2018159692.tif 000021
【図１１Ａ】
2018159692.tif 000022
【図１１Ｂ】
2018159692.tif 000023
【図１２Ａ】
2018159692.tif 000024
【図１２Ｂ】
2018159692.tif 000025
【図１３】
2018159692.tif 000026
【図１４】
2018159692.tif 000027
【図１５】
2018159692.tif 000028
【図１６】
2018159692.tif 000029
【図１７】
2018159692.tif 000030
【図１８】
2018159692.tif 000031
【図１９】
2018159692.tif 000032
【図２０】
2018159692.tif 000033
【図２１】
2018159692.tif 000034
【図２２】
2018159692.tif 000035
【図２３】
2018159692.tif 000036
【図２４】
2018159692.tif 000037
【図２５】
2018159692.tif 000038
【図２６】
2018159692.tif 000039
【図２７Ａ】
2018159692.tif 000040
【図２７Ｂ】
2018159692.tif 000041
【図２８Ａ】
2018159692.tif 000042
【図２８Ｂ】
2018159692.tif 000043
【図２９】
2018159692.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月20日(2017.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図５Ｃは、第１実施形態に係る磁気センサの変形例として、図１Ａ〜図１Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｂに示される磁気センサ１と異なる構成を有する磁気センサ１を示す概略側面図である。図５Ｃに示される磁気センサ１においては、磁気抵抗効果素子１１の上下に軟磁性体シールド１２Ｔ、１２Ｂがそれぞれ配置されている。この点において、図５Ｃに示される磁気センサ１は、図１Ａ〜図１Ｃに示される磁気センサ１及び図５Ａ〜図５Ｂに示される磁気センサ１と相違する。図５Ｃに示される磁気センサ１においても、平面視において、磁気抵抗効果素子１１の大きさが軟磁性体シールド１２Ｔ、１２Ｂに物理的に包含される大きさとなっている。
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月2日(2018.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、
軟磁性体シールドと
を備え、
側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、
平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであり、 
前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdと、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdとが略同一である 
ことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記軟磁性体シールドは柱状である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、 
軟磁性体シールドとを備え、 
側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、 
平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであり、 
前記軟磁性体シールドは錐状であることを特徴とする磁気センサ。
【請求項４】
外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、 
軟磁性体シールドとを備え、 
側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、 
平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであり、 
前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側から突出する凸状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗素子に対向させるようにして位置することを特徴とする磁気センサ。
【請求項５】
外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、 
軟磁性体シールドとを備え、 
側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、 
平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであり、 
前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側に形成されてなる凹状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗素子に対向させるようにして位置することを特徴とする磁気センサ。
【請求項６】
前記軟磁性体シールドの平面視形状が略円形である
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記軟磁性体シールドの平面視形状がＮ角形（Ｎは６以上の偶数）である
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記軟磁性体シールドは厚さ方向に貫通する貫通孔を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記軟磁性体シールドの直径φsと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（１）に示す関係を満たす
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の磁気センサ。
φs≧１．３φm  ・・・（１）
【請求項１０】
前記軟磁性体シールドの厚さｈと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（２）に示す関係を満たす
ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の磁気センサ。
ｈ＞０．３φm  ・・・（２）
【請求項１１】
外部磁界を検出可能な複数の磁気抵抗効果素子と、 
前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれに対応して設けられる複数の軟磁性体シールドとを備え、 
前記複数の磁気抵抗効果素子が配列され、当該複数の磁気抵抗効果素子同士が互いに電気的に接続されてなり、 
側面視において、前記各軟磁性体シールドが前記各磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、 
平面視において、前記各磁気抵抗効果素子の大きさが前記各軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであることを特徴とする磁気センサ。
【請求項１２】
前記軟磁性体シールドの平面視形状が略円形またはＮ角形（Ｎは６以上の偶数）であることを特徴とする請求項１１に記載の磁気センサ。
【請求項１３】
前記軟磁性体シールドは柱状または錐状であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気センサ。
【請求項１４】
前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側から突出する凸状部または前記柱状部の前記第１面側に形成されてなる凹状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗効果素子に対向させるようにして位置することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気センサ。
【請求項１５】
前記軟磁性体シールドは厚さ方向に貫通する貫通孔を有することを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１６】
前記軟磁性体シールドの直径φsと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（１）に示す関係を満たすことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の磁気センサ。φs≧１．３φm  ・・・（１）
【請求項１７】
前記軟磁性体シールドの厚さｈと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（２）に示す関係を満たすことを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載の磁気センサ。ｈ＞０．３φm  ・・・（２）
【請求項１８】
前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdと、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdとが略同一であることを特徴とする請求項１１から１７のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１９】
前記軟磁性体シールドの直径φsが前記磁気抵抗効果素子の直径φmの２倍〜２．７５倍である
ことを特徴とする請求項１１から１８のいずれかに記載の磁気センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、軟磁性体シールドとを備え、側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであり、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdと、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdとが略同一であることを特徴とする磁気センサを提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記発明によれば、平面視において磁気抵抗効果素子を物理的に包含する大きさであり、磁気抵抗効果素子に７０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdと、磁気抵抗効果素子に７０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdとが略同一である軟磁性体シールドが、側面視において磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置することで、所定の範囲を超える磁界強度の外部磁界が印加された場合であっても、対象物の位置検出誤差の増大を防止することができる。上記発明において、前記軟磁性体シールドは柱状であるのが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明は、外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、軟磁性体シールドとを備え、側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであり、前記軟磁性体シールドは錐状であることを特徴とする磁気センサを提供する。また、本発明は、外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、軟磁性体シールドとを備え、側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであり、前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側から突出する凸状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗素子に対向させるようにして位置することを特徴とする磁気センサを提供する。また、本発明は、外部磁界を検出可能な磁気抵抗効果素子と、軟磁性体シールドとを備え、側面視において、前記軟磁性体シールドが前記磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、平面視において、前記磁気抵抗効果素子の大きさが前記軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであり、前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側に形成されてなる凹状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗素子に対向させるようにして位置することを特徴とする磁気センサを提供する。上記発明において、前記軟磁性体シールドの平面視形状が略円形であるのが好ましく、前記軟磁性体シールドの平面視形状がＮ角形（Ｎは６以上の偶数）であるのが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明は、外部磁界を検出可能な複数の磁気抵抗効果素子と、前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれに対応して設けられる複数の軟磁性体シールドとを備え、前記複数の磁気抵抗効果素子が配列され、当該複数の磁気抵抗効果素子同士が互いに電気的に接続されてなり、側面視において、前記各軟磁性体シールドが前記各磁気抵抗効果素子の上方および／または下方に位置しており、平面視において、前記各磁気抵抗効果素子の大きさが前記各軟磁性体シールドに物理的に包含される大きさであることを特徴とする磁気センサを提供する。前記軟磁性体シールドの平面視形状が略円形またはＮ角形（Ｎは６以上の偶数）であるのが好ましく、前記軟磁性体シールドは柱状または錐状であるのが好ましい。また、前記軟磁性体シールドは、第１面および当該第１面に対向する第２面を有する柱状部と、前記柱状部の前記第１面側から突出する凸状部または前記柱状部の前記第１面側に形成されてなる凹状部とを含み、前記第２面を前記磁気抵抗効果素子に対向させるようにして位置するのが好ましい。また、前記軟磁性体シールドは厚さ方向に貫通する貫通孔を有するのが好ましい。また、前記軟磁性体シールドの直径φsと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（１）に示す関係を満たすのが好ましく、前記軟磁性体シールドの厚さｈと前記磁気抵抗効果素子の直径φmとが、下記式（２）に示す関係を満たすのが好ましい。また、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴを超える磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdと、前記磁気抵抗効果素子に７０ｍＴ以下の磁界強度の外部磁界が印加されたときに出力される高調波成分Ｖ3rdとが略同一であるのが好ましい。また、前記軟磁性体シールドの直径φsが前記磁気抵抗効果素子の直径φmの２倍〜２．７５倍であるのが好ましい。φs≧１．３φm  ・・・（１）ｈ＞０．３φm  ・・・（２）