(57)【要約】【課題】基板に発生する応力によるセンサ出力の変動を抑制することができる構成を備えた磁気センサを提供する。【解決手段】第３磁気抵抗素子２６９は、半導体基板２４２に配置された位置に起因して発生すると共に第１磁気信号に含まれる第１応力を打ち消す第３応力の成分を含んだ第３磁気信号を出力する。第４磁気抵抗素子２７０は、半導体基板２４２に配置された位置に起因して発生すると共に第２磁気信号に含まれる第２応力を打ち消す第４応力の成分を含んだ第４磁気信号を出力する。これにより、第１磁気信号及び第２磁気信号から第１応力及び第２応力の成分を完全に打ち消すことができる。したがって、半導体基板２４２に発生する応力によるセンサ出力の変動を完全に抑制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ−Ｙ平面に対応する一面（２４０）と、前記一面に垂直なＺ平面に対応する側面（２４１）と、を有する基板（２４２）と、
前記一面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、前記一面に配置された位置に起因して発生する第１応力の成分を含んだ第１磁気信号を出力する第１磁気抵抗素子（２６１）と、
前記一面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、前記一面に配置された位置に起因して発生する第２応力の成分を含んだ第２磁気信号を出力する第２磁気抵抗素子（２６２）と、
前記一面あるいは前記側面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、前記一面あるいは前記側面に配置された位置に起因して発生すると共に前記第１応力及び前記第２応力を打ち消す打消応力の成分を含んだ打消磁気信号を出力する打消磁気抵抗素子（２６９、２７０）と、
を備えている磁気センサ。
【請求項２】
前記磁界は、前記基板の一面のＸ−Ｙ平面に平行に印加されるようになっており、
前記打消磁気抵抗素子は、前記基板の前記一面のＸ−Ｙ平面に配置されていると共に、配線を構成する主な直線部分が前記Ｙ方向に平行、前記Ｙ方向に直交、または前記Ｙ方向に平行と直交の両方の方向に沿って配置されている請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記磁界は、前記基板の一面のＸ−Ｙ平面に平行に印加されるようになっており、
前記打消磁気抵抗素子は、前記側面のうちＹ−Ｚ平面を構成する面に配置されていると共に、配線を構成する主な直線部分が前記Ｙ方向に対して０度〜４５度、１３５度〜１８０度のいずれかの角度に傾けられて配置されている請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記磁界は、前記基板の一面のＸ−Ｙ平面に平行に印加されるようになっており、
前記打消磁気抵抗素子は、前記側面のうちＺ−Ｘ平面を構成する面に配置されている請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記打消磁気抵抗素子は、
前記一面あるいは前記側面に配置された位置に起因して発生すると共に前記第１応力を打ち消す第３応力の成分を含んだ第３磁気信号を出力する第３磁気抵抗素子（２６９）と、
前記一面あるいは前記側面に配置された位置に起因して発生すると共に前記第２応力を打ち消す第４応力の成分を含んだ第４磁気信号を出力する第４磁気抵抗素子（２７０）と、
を有している請求項１ないし４のいずれか１つ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】
従来より、一対の磁気抵抗素子が磁界の影響を受けたときの一対の磁気抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて、一対の磁気抵抗素子の中点から磁気信号を出力するように構成された磁気センサが、例えば特許文献１で提案されている。
【０００３】
この磁気センサでは、一対の磁気抵抗素子のうちの一方の磁気抵抗素子は複数の第１抵抗部が直列接続されて構成され、他方の磁気抵抗素子は複数の第２抵抗部が直列接続されて構成されている。また、各第１抵抗部のうちの一部と各第２抵抗部のうちの一部が所定の配置にレイアウトされた第１レイアウト部と、各第１抵抗部及び各第２抵抗部のうちの他の抵抗部が第１レイアウト部と同じ配置にレイアウトされた第２レイアウト部と、に分割されている。
【０００４】
そして、第１レイアウト部は基板の一面の角部に配置される一方、第２レイアウト部は基板の一面のうち第１レイアウト部よりも角部から離れた位置に配置されている。これにより、第１レイアウト部が基板の一面の角部で受ける応力が、角部から離れた第２レイアウト部に分散するので、応力によるセンサ出力の変動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−７５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、各レイアウト部の配置が規定されることで各抵抗部に掛かる応力が分散されているものの、応力自体は各抵抗部に印加されているので、応力の影響は完全に除去されていない。このため、例えば、基板が熱の影響を受けることで基板に熱応力が発生した場合等のように、基板に発生する応力の影響によってセンサ出力が変動してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、基板に発生する応力によるセンサ出力の変動を抑制することができる構成を備え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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、磁気センサは、Ｘ−Ｙ平面に対応する一面（２４０）と、一面に垂直なＺ平面に対応する側面（２４１）と、を有する基板（２４２）を備えている。
【０００９】
磁気センサは、一面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、一面に配置された位置に起因して発生する第１応力の成分を含んだ第１磁気信号を出力する第１磁気抵抗素子（２６１）を備えている。
【００１０】
また、磁気センサは、一面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、一面に配置された位置に起因して発生する第２応力の成分を含んだ第２磁気信号を出力する第２磁気抵抗素子（２６２）を備えている。
【００１１】
さらに、磁気センサは、一面あるいは側面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、一面あるいは側面に配置された位置に起因して発生すると共に第１応力及び第２応力を打ち消す打消応力の成分を含んだ打消磁気信号を出力する打消磁気抵抗素子（２６９、２７０）を備えている。
【００１２】
これによると、打消磁気抵抗素子から出力される打消磁気信号には第１応力及び第２応力を打ち消す打消応力の成分が含まれるので、第１磁気信号及び第２磁気信号から第１応力及び第２応力の成分を完全に打ち消すことができる。したがって、基板に発生する応力によるセンサ出力の変動を完全に抑制することができる。
【００１３】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気センサとシグナルロータとの配置関係を示した図である。
【図２】センサチップの断面図である。
【図３】センサＩＣの断面図である。
【図４】磁気センサの回路構成を示した図である。
【図５】半導体基板の一面に配置された各磁気抵抗素子を示した図である。
【図６】Ｘ−Ｙ平面における電流方向と磁界方向との関係を示した図である。
【図７】図６に示された各方向の交差角度に基づく抵抗率の変化を示した図である。
【図８】第２実施形態において、第３磁気抵抗素子及び第４磁気抵抗素子が半導体基板のＹ−Ｚ平面に配置された場合の磁界方向と電流方向との関係を示した図である。
【図９】図８に示された各方向の交差角度に基づく抵抗率の変化を示した図である。
【図１０】第３実施形態において、第３磁気抵抗素子及び第４磁気抵抗素子が半導体基板のＺ−Ｘ平面に配置された場合の磁界方向と電流方向との関係を示した図である。
【図１１】図１０に示された各方向の交差角度に基づく抵抗率の変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る磁気センサは、例えば内燃機関のクランク角の角度を検出するものとして用いられる。図１に示されるように、内燃機関であるエンジンのクランク軸に固定された円板状のロータ１００の外周部１１０に対向するように磁気センサ２００が配置されている。ロータ１００の外周部１１０には、複数の突起１２０が等間隔で設けられている。ロータ１００はいわゆるギヤである。なお、図１ではロータ１００の一部が示されている。
【００１７】
磁気センサ２００は、バイアス磁石２１０と、このバイアス磁石２１０に対して所定の位置に配置されたセンサ部２２０と、バイアス磁石２１０及びセンサ部２２０を収納した樹脂製のケース２３０と、を備えて構成されている。バイアス磁石２１０は、磁気センサ２００の磁界の検出感度を一定分だけ上昇させる役割を果たす。センサ部２２０は、ロータ１００の回転に伴って外周部１１０の位置すなわちクランク角に応じたパルス状の出力信号を出力するように構成されている。
【００１８】
図２に示されるように、センサ部２２０は、ターミナルリード２２１と、ＩＣチップ２２２と、モールド樹脂部２２３と、コネクタリード２２４と、を備えて構成されている。このうちのターミナルリード２２１は、ＩＣチップ２２２と外部とを電気的に接続するための端子部品である。
【００１９】
ＩＣチップ２２２は、接着剤２２５を介してターミナルリード２２１に固定されていると共に、ロータ１００の回転に伴って磁界の変化を検出するセンシング部が形成された半導体部品である。ＩＣチップ２２２はワイヤ２２６を介してターミナルリード２２１に電気的に接続されている。
【００２０】
モールド樹脂部２２３は、ターミナルリード２２１の一方の先端部が露出するように、ターミナルリード２２１、ＩＣチップ２２２、及びワイヤ２２６を封止する封止部品である。コネクタリード２２４はモールド樹脂部２２３から露出したターミナルリード２２１の先端部に接続されると共に図示しない外部コネクタに接続されるコネクタ部品である。
【００２１】
図３に示されるように、ＩＣチップ２２２は、一面２４０及び側面２４１を有する板状の半導体基板２４２を有している。半導体基板２４２の一面２４０は、平面形状が四角形になっている。
【００２２】
また、ＩＣチップ２２２は、半導体基板２４２の一面２４０に形成された絶縁膜２４３と、絶縁膜２４３の上に形成された磁気抵抗素子膜２４４と、を有している。磁気抵抗素子膜２４４は後述する磁気抵抗素子を構成する膜であり、磁界の影響を受けたときに抵抗値が変化するように構成された膜である。さらに、ＩＣチップ２２２は、磁気抵抗素子膜２４４の上に形成された電極２４５と、電極２４５の一部が露出するように磁気抵抗素子膜２４４及び電極２４５を覆う保護膜２４６と、を有している。
【００２３】
図４に示されるように、ＩＣチップ２２２の絶縁膜２４３の上や半導体基板２４２にはロータ１００の回転角度を検出するための回路が形成されている。具体的には、電源（ＶＣＣ）が印加される電源端子２５０とグランド電位（ＧＮＤ）に接続されるグランド２５１との間に外部磁界の変化を検出するセンシング部２６０が接続されている。
【００２４】
センシング部２６０は、第１磁気抵抗素子２６１によって構成された第１ハーフブリッジ回路と、第２磁気抵抗素子２６２によって構成された第２ハーフブリッジ回路と、を有している。
【００２５】
第１磁気抵抗素子２６１は、第１抵抗部２６３と第２抵抗部２６４とが直列接続されている。第２磁気抵抗素子２６２は、第３抵抗部２６５と第４抵抗部２６６とが直列接続されている。第１、第２ハーフブリッジ回路によってフルブリッジ回路が構成されている。第１ハーフブリッジ回路の第１中点２６７の電圧（Ｖ１）は第１磁気信号として演算部２５２に出力され、第２ハーフブリッジ回路の第２中点２６８の電圧（Ｖ２）は第２磁気信号として演算部２５２に出力される。第１磁気抵抗素子２６１及び第２磁気抵抗素子２６２は、ロータ１００の突起１２０の位置を検出するための素子である。
【００２６】
また、センシング部２６０は、第３磁気抵抗素子２６９によって構成された第３ハーフブリッジ回路、第４磁気抵抗素子２７０によって構成された第４ハーフブリッジ回路と、を有している。第３磁気抵抗素子２６９は、第５抵抗部２７１と第６抵抗部２７２とが直列接続されている。第４磁気抵抗素子２７０は、第７抵抗部２７３と第８抵抗部２７４とが直列接続されている。第３、第４ハーフブリッジ回路によってフルブリッジ回路が構成されている。
【００２７】
第３ハーフブリッジ回路の第３中点２７５の電圧（Ｖ３）は第３磁気信号として演算部２５２に出力され、第４ハーフブリッジ回路の第４中点２７６の電圧（Ｖ４）は第４磁気信号として演算部２５２に出力される。第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０は、第１磁気抵抗素子２６１及び第２磁気抵抗素子２６２が受ける応力の成分を打ち消すための磁気信号を出力する素子である。
【００２８】
なお、各抵抗部２６３〜２６６、２７１〜２７４はそれぞれ２個の抵抗の直列接続によって構成されている。もちろん、各抵抗部２６３〜２６６、２７１〜２７４はそれぞれ１個の抵抗で構成されていても良いし、３個以上の抵抗の直列接続によって構成されていても良い。
【００２９】
演算部２５２は各中点２６７、２６８、２７５、２７６から入力した各磁気信号を信号処理する演算回路部である。演算部２５２の基準電位は、電源端子２５０とグランド２５１との間に直列接続された第１抵抗２５３ａ及び第２抵抗２５３ｂの各抵抗値によって調整されている。
【００３０】
演算部２５２の出力端子はコンパレータ２５４に接続されている。コンパレータ２５４は、演算部２５２で信号処理された磁気信号の振幅と閾値とを比較することにより、ロータ１００の動きに応じた角度信号を生成する比較回路部である。閾値は、ロータ１００の突起１２０の有無を判定するためのものであり、電源端子２５０とグランド２５１との間に接続された第３抵抗２５５ａ及び第４抵抗２５５ｂの各抵抗値によって設定されている。
【００３１】
コンパレータ２５４の出力端子はトランジスタ２５６のベースに接続されている。トランジスタ２５６のコレクタは第５抵抗２５７を介して出力端子２５８に接続されている。また、トランジスタ２５６のエミッタはグランド２５１に接続されている。
【００３２】
次に、センシング部２６０の各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０の具体的な配置について説明する。まず、図５に示されるように、半導体基板２４２は、Ｘ−Ｙ平面に対応する一面２４０と、一面２４０に垂直なＺ平面に対応する側面２４１と、を有している。本実施形態では、全ての磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０が半導体基板２４２の一面２４０に配置されている。
【００３３】
ここで、半導体基板２４２の一面２４０に配置される場合とは、一面２４０に直接配置される場合と、一面２４０の上に形成された絶縁膜２４３等の他の薄膜や層の上に配置される場合との両方を含む。実際には、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０は絶縁膜２４３の上に形成されているが、Ｘ−Ｙ平面に配置されているという意味で単に半導体基板２４２の一面２４０に配置されていると表現している。各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０が側面２４１に配置される場合も同じである。
【００３４】
第１磁気抵抗素子２６１を構成する第１ハーフブリッジ回路は、半導体基板２４２の一面２４０の第１角部２４０ａに配置されている。また、第２磁気抵抗素子２６２を構成する第２ハーフブリッジ回路は、半導体基板２４２の一面２４０の第２角部２４０ｂに配置されている。第１角部２４０ａ及び第２角部２４０ｂは、図１に示されるように磁気センサ２００がロータ１００に対向配置されたときに、半導体基板２４２のうちロータ１００側に向けられる部分の２つの角部である。
【００３５】
一方、図５に示されるように、第３磁気抵抗素子２６９を構成する第３ハーフブリッジ回路は、半導体基板２４２の一面２４０の第３角部２４０ｃに配置されている。また、第４磁気抵抗素子２７０を構成する第４ハーフブリッジ回路は、半導体基板２４２の一面２４０の第４角部２４０ｄに配置されている。第３角部２４０ｃ及び第４角部２４０ｄは、第１角部２４０ａ及び第２角部２４０ｂよりもロータ１００から遠ざけられた２つの角部である。
【００３６】
そして、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０の各抵抗部２６３〜２６６、２７１〜２７４は、半導体基板２４２の一面２４０の面方向において一方向に沿って線状にレイアウトされている。ここで、線状とは、各抵抗部２６３〜２６６、２７１〜２７４の主な配線部分の形態を指しており、図５に示されるように一方向に沿った複数の直線部分が波状に接続されることで１つの抵抗部が構成されている。各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０の磁化容易軸は、配線の直線部分の延設方向つまり電流が流れる方向である。
【００３７】
本実施形態では、磁界は、半導体基板２４２の一面２４０（Ｘ−Ｙ平面）に平行に印加されるようになっている。したがって、ロータ１００が回転することでセンシング部２６０に印加される磁界の向きはＸ−Ｙ平面で変化する。そして、第１磁気抵抗素子２６１の各抵抗部２６３、２６４及び第２磁気抵抗素子２６２の各抵抗部２６５、２６６を構成する配線の主な直線部分は、Ｙ方向に対して４５度あるいは１３５度に傾けられて配置されている。
【００３８】
一方、第３磁気抵抗素子２６９の各抵抗部２７１、２７２及び第４磁気抵抗素子２７０の各抵抗部２７３、２７４を構成する配線の主な直線部分は、Ｙ方向に平行な部分と直交する部分との両方の方向を含んで線状にレイアウトされている。つまり、直線部分は、Ｙ方向に対して０度、９０度、１８０度のいずれかに傾けられて配置されている。
【００３９】
なお、直線部分はＹ方向に平行な部分とＸ方向に平行な部分との両方が混在したレイアウトではなく、Ｙ方向に平行な部分のみのレイアウトでも良いし、Ｙ方向に直交する部分のみのレイアウトでも良い。
【００４０】
図６に示されるように、半導体基板２４２の一面２４０すなわちＸ−Ｙ平面において、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０を流れる電流の方向と磁界の方向とが交差する場合、図７に示されるように、交差角度によって各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０の抵抗率が変化する。
【００４１】
第１磁気抵抗素子２６１及び第２磁気抵抗素子２６２のように、磁界方向に対して電流方向が４５度あるいは１３５度に傾けられている場合、これらの角度の前後で抵抗率の変化が大きい。したがって、第１磁気抵抗素子２６１及び第２磁気抵抗素子２６２は磁界の変化を検出しやすくなっている。
【００４２】
これに対し、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０は、磁界方向に対して電流方向が０度、９０度、あるいは１８０度に傾けられている。この角度の場合、図７の破線部に示されるように抵抗率の変化を小さくすることができる。第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０は、第１磁気抵抗素子２６１及び第２磁気抵抗素子２６２が受ける応力を打ち消すための信号を出力する素子であり、抵抗率の変化を小さくすることで、第１磁気信号及び第２磁気信号に含まれる抵抗率の変化成分に影響を及ぼしにくくすることができる。
【００４３】
上記の配置により、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０は、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、配置位置に起因して発生する応力の成分を含んだ磁気信号を出力する。具体的には、第１磁気抵抗素子２６１は、第１角部２４０ａの位置に起因して発生する第１応力の成分を含んだ第１磁気信号を出力する。また、第２磁気抵抗素子２６２は、第２角部２４０ｂに起因して発生する第２応力の成分を含んだ第２磁気信号を出力する。
【００４４】
一方、第３磁気抵抗素子２６９は、第３角部２４０ｃの位置に起因して発生すると共に第１応力を打ち消す第３応力の成分を含んだ第３磁気信号を出力する。また、第４磁気抵抗素子２７０は、第４角部２４０ｄの位置に起因して発生すると共に第２応力を打ち消す第４応力の成分を含んだ第４磁気信号を出力する。つまり、第３角部２４０ｃには第１角部２４０ａに発生する応力を打ち消す応力が発生し、第４角部２４０ｄには第２角部２４０ｂに発生する応力を打ち消す応力が発生する。
【００４５】
なお、第１角部２４０ａと第３角部２４０ｃとの応力の関係、及び、第２角部２４０ｂと第４角部２４０ｄとの応力の関係は一例である。例えば、第１角部２４０ａに発生する第１応力と第４角部２４０ｄに発生する第４応力とが打ち消される場合もある。したがって、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０が配置される基板に発生する応力の分布に応じて応力が打ち消されるように各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０が配置されれば良い。また、応力は、残留応力だけでなく、半導体基板２４２に発生する熱応力等の他の応力も含まれる。以上が、本実施形態に係る磁気センサ２００の構成である。
【００４６】
次に、磁気センサ２００の磁気検出の作動について説明する。まず、ロータ１００が回転すると、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０が突起１２０による磁界の影響を受ける。また、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０は、半導体基板２４２に配置された位置に起因した応力の影響を受ける。このため、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０の抵抗値の変化に基づいて、センシング部２６０の各中点２６７、２６８、２７５、２７６の電圧Ｖ１〜Ｖ４が変化する。
【００４７】
具体的には、第１磁気抵抗素子２６１は、磁気抵抗の変化（ＭＲＥ１）及び第１応力（Ｃ１）の成分を含んだ第１磁気信号（Ｖ１）を出力する。第２磁気抵抗素子２６２は、磁気抵抗の変化（ＭＲＥ２）及び第２応力（Ｃ２）の成分を含んだ第２磁気信号（Ｖ２）を出力する。
【００４８】
第３磁気抵抗素子２６９は、磁気抵抗の変化（ＭＲＥ３）及び第３応力（Ｃ１）の成分を含んだ第３磁気信号（Ｖ３）を出力する。第４磁気抵抗素子２７０は、磁気抵抗の変化（ＭＲＥ４）及び第４応力（Ｃ２）の成分を含んだ第４磁気信号（Ｖ４）を出力する。
【００４９】
続いて、演算部２５２はセンシング部２６０から入力した各磁気信号を信号処理する。すなわち、演算部２５２は、第１磁気信号と第２磁気信号との差動増幅を演算しつつ、第１磁気信号及び第２磁気信号に含まれる応力をキャンセルする。
【００５０】
具体的には、第１磁気信号と第２磁気信号との差動増幅は、ＭＲＥ１−ＭＲＥ２＋（Ｃ１＋Ｃ２）である。なお、増幅成分は省略している。第３磁気信号（Ｖ３）と第４磁気信号（Ｖ４）との演算は、ＭＲＥ３＋ＭＲＥ４＋（Ｃ１＋Ｃ２）である。したがって、ＭＲＥ１−ＭＲＥ２＋（Ｃ１＋Ｃ２）−｛ＭＲＥ３＋ＭＲＥ４＋（Ｃ１＋Ｃ２）｝＝ＭＲＥ１−ＭＲＥ２−｛ＭＲＥ３＋ＭＲＥ４｝となり、第１磁気信号及び第２磁気信号に含まれる第１応力（Ｃ１）及び第２応力（Ｃ２）が完全にキャンセルされ、抵抗変化の成分のみを含んだ磁気信号が得られる。
【００５１】
そして、上述のように、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０は、抵抗率の変化が小さくなるように配置されているので、（ＭＲＥ３＋ＭＲＥ４）の成分を小さくすることができる。このため、メインの（ＭＲＥ１−ＭＲＥ２）の成分を最大限に得ることができる。
【００５２】
なお、応力のキャンセルは次のように簡単に説明することもできる。すなわち、第１磁気抵抗素子２６１及び第２磁気抵抗素子２６２による信号は（ＭＲＥ１−ＭＲＥ２＋応力変動）となる。また、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０による信号は（ＭＲＥ３−ＭＲＥ４＋応力変動）となる。したがって、各信号の差動をとることにより、応力変動分をキャンセルすることができる。つまり、（ＭＲＥ１−ＭＲＥ２）＋（ＭＲＥ３−ＭＲＥ４）となる。
【００５３】
演算部２５２は上記の演算を行った後、応力がキャンセルされた磁気信号をコンパレータ２５４に出力する。コンパレータ２５４は、磁気信号の振幅と閾値とを比較し、Ｈｉ／Ｌｏの角度信号をトランジスタ２５６に出力する。これにより、トランジスタ２５６がコンパレータ２５４から入力した角度信号のＨｉ／Ｌｏに応じてＯＮ／ＯＦＦすることにより、出力端子２５８からＨｉ／Ｌｏの出力信号を出力する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、第１磁気信号及び第２磁気信号に含まれる第１応力及び第２応力の成分をキャンセルするための第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０がセンシング部２６０に設けられている。これにより、第１磁気信号及び第２磁気信号から第１応力及び第２応力の成分を完全に打ち消すことができる。したがって、半導体基板２４２に発生する応力によるセンサ出力の変動を完全に抑制することができる。
【００５５】
本実施形態では、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０が設けられたＩＣチップ２２２への内部応力を許容し、各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０の配置を変更することにより、応力によるオフセット変動を完全にキャンセルできることが特徴となっている。このように、応力による影響を完全に除去することができれば、高温時の熱応力による特性変動を無視でき、温度に関係なく、動作する磁気センサ２００を提供することができる。また、応力成分をキャンセルすることができれば、ＩＣチップ２２２のサイズを小型化せずに大型化することもでき、作業性向上などを図ることもできる。
【００５６】
また、センサ出力の変動が完全に抑制されるので、閾値に対して磁気信号がオフセットすることがなくなる。このため、磁気信号が閾値を超えるタイミングが進角側や遅角側にずれてしまうこともない。つまり、磁気信号の谷余裕度の低下がない。したがって、パルス抜け等の信頼性の低下もない。
【００５７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、半導体基板２４２が特許請求の範囲の「基板」に対応し、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０が特許請求の範囲の「打消磁気抵抗素子」に対応する。また、第３磁気信号及び第４磁気信号が特許請求の範囲の「打消磁気信号」に対応し、第３応力及び第４応力が特許請求の範囲の「打消応力」に対応する。
【００５８】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０は、半導体基板２４２の側面２４１のうちＹ−Ｚ平面を構成する面に配置されている。なお、第１磁気抵抗素子２６１及び第２磁気抵抗素子２６２は、半導体基板２４２の一面２４０（Ｘ−Ｙ平面）に配置される。また、磁界はＸ−Ｙ平面に平行に印加される。
【００５９】
このような配置の場合、図８に示されるように、磁界方向と電流方向とが直交する。また、図９に示されるように、磁界方向と電流方向とが９０度前後で抵抗率が変化する。したがって、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０は、配線を構成する主な直線部分がＹ方向に対して０度〜４５度、１３５度〜１８０度のいずれかの角度に傾けられて配置されている。
【００６０】
このように角度範囲を規定して配線を配置することにより、図９の破線部に示されるように、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０の抵抗率がほとんど変化しないようにすることができる。したがって、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０では、応力による出力変動のみを検出することができ、より振幅の大きいセンサ出力を得ることができる。また、ＩＣチップ２２２のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００６１】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第３磁気抵抗素子２６９及び第４磁気抵抗素子２７０は、半導体基板２４２の側面２４１のうちＺ−Ｘ平面を構成する面に配置されている。
【００６２】
このような配置の場合、図１０に示されるように、電流方向に対して磁界方向が変化する。また、図１１に示されるように、磁界方向と電流方向とが９０度前後で抵抗率が変化する。ロータ１００が回転することで、磁界方向と電流方向とが９０度で交差する場合があるが、図１１の破線部に示されるように、当該９０度前後の抵抗率の変化は小さいので、第３磁気信号及び第４磁気信号に含まれる抵抗率の変化の影響は小さい。
【００６３】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された磁気センサ２００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、各各磁気抵抗素子２６１、２６２、２６９、２７０が配置される基材は半導体基板２４２に限られない。もちろん、半導体基板２４２の一面２４０は四角形に限られず、円形、楕円形や多角形等の様々な形状に対応可能である。
【００６４】
また、第３磁気信号及び第４磁気信号に含まれる第１応力及び第２応力を打ち消すための追加の磁気抵抗素子は２個ではなく、１個でも３個以上でも良い。すなわち、半導体基板２４２の一面２４０あるいは側面２４１のうち第１応力及び第２応力を打ち消す打消応力が発生する位置に打消磁気抵抗素子が配置されていれば良い。例えば、基材の材質や形状に基づき、基材のどの位置でどのような応力が発生するかはシミュレーション等で予め把握することができるので、シミュレーション結果に従って応力を打ち消すための素子の数や配置を検討すれば良い。
【符号の説明】
【００６５】
２４０                          一面
２４１                          側面
２４２                          半導体基板
２６１、２６２、２６９、２７０  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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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