(57)【要約】【課題】検出方向の指向性が小さく、検出感度が高い近接センサ及びそれを用いた磁気検出装置を提供すること。【解決手段】この近接センサ１３は、第１フリー磁性層４１と、第１フリー磁性層４１上に設けられる非磁性層４２と、非磁性層４２上に設けられる第２フリー磁性層４３と、を有する磁気抵抗効果素子を備える近接センサ１３であって、磁気抵抗効果素子は、磁化容易軸方向を磁界印加方向に対して略平行に配向した。また、磁気ヨーク１０３、１０４をセンサ面１０１上に設けることにより、更に検出感度が向上した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１フリー磁性層と、前記第１フリー磁性層上に設けられる非磁性層と、前記非磁性層上に設けられる第２フリー磁性層と、を有する磁気抵抗効果素子を備える近接センサであって、前記磁気抵抗効果素子は、磁化容易軸方向を磁界印加方向に対して略平行に配向したことを特徴とする近接センサ。
【請求項２】
前記磁界印加方向において、前記磁気抵抗効果素子の前後に配置される軟磁性体を備えたことを特徴とする請求項１記載の近接センサ。
【請求項３】
第１フリー磁性層と、前記第１フリー磁性層上に設けられる非磁性層と、前記非磁性層上に設けられる第２フリー磁性層と、を有する磁気抵抗効果素子を備える近接センサであって、前記近接センサは、被検出対象が存在する領域に対して板面で仕切られた領域に配置されており、前記磁気抵抗効果素子の磁化容易軸が、前記板面に対して略垂直に配向したことを特徴とする近接センサ。
【請求項４】
前記板面に対する略垂直方向において、前記磁気抵抗効果素子の前後に配置される軟磁性体を備えたことを特徴とする請求項３記載の近接センサ。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子は、前記第１フリー磁性層及び／又は前記第２フリー磁性層の膜厚が３．５ｎｍから５．０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項６】
前記磁気抵抗効果素子は、前記非磁性層の膜厚が１．９ｎｍから２．１ｎｍの範囲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近接センサ。
【請求項７】
前記磁気抵抗効果素子は、素子形状がミアンダ形状であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子は、前記ミアンダ形状の延在方向を磁界印加方向に対して略平行に配向したことを特徴とする請求項７記載の近接センサ。
【請求項９】
前記磁気抵抗効果素子は、前記ミアンダ形状の幅方向の長さが１０μｍより大きいことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の近接センサ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の近接センサと、前記近接センサが配置される筺体と、を具備することを特徴とする磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜ＧＭＲ素子を用いた近接センサ及びそれを備えた磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部磁界の変化により物体の接近を検出する近接センサが知られている。この近接センサは、外部磁界の印加により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を備えて構成され、磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化を検出することにより、物体の接近を検出する。このような近接センサに用いられる磁気抵抗効果素子として、スピンバルブ型ＧＭＲ（Giant  Magneto  Resistance）素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層が順に積層されてなる多層膜構造を有している。スピンバルブ型ＧＭＲ素子の固定磁性層は、反強磁性層との界面に作用する交換結合によって磁化方向が一方向に固定されている。フリー磁性層は、反強磁性層との間に交換結合がなく、外部磁界の印加により磁化方向が可変可能に構成されている。
【０００４】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、磁石などが接近して外部磁場が印加された場合、フリー磁性層の磁化方向が外部磁界の印加に伴って変化する。スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサは、このフリー磁性層の磁化方向の変化に伴う電気抵抗の変化を検出することにより、磁石などの物体の接近を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５１６２９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、スピンバルブ型ＧＭＲ素子用いた近接センサは、スピンバルブ型ＧＭＲ素子の固定磁性層とフリー磁性層との間の静磁結合により、外部磁界の印加方向によって検出感度が異なる問題がある。具体的には、固定磁性層の磁化方向に対しては、フリー磁性層の磁化方向が容易に変化するので良好な検出感度を示すが、固定磁化層の磁化方向と直交する方向に対しては、磁化方向が変化しにくく、検出感度が低下する。このため、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサは、検出方向に指向性が生じる問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、検出方向の指向性が小さく、検出感度が高い近接センサ及びそれを備えた磁気検出装置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】
本発明の近接センサは、第１フリー磁性層と、前記第１フリー磁性層上に設けられる非磁性層と、前記非磁性層上に設けられる第２フリー磁性層と、を有する磁気抵抗効果素子を備える近接センサであって、前記磁気抵抗効果素子は、磁化容易軸方向を磁界印加方向に対して略平行に配向したことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、外部磁界の印加によって第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向が容易に変化するので、検出方向に指向性が小さく検出範囲の広い近接センサを実現できる。また、磁気抵抗効果素子の磁化容易軸方向を磁界印加方向と略平行に配向することにより、近接センサの検出感度を向上させることができる。
【００１０】
本発明の近接センサにおいては、前記磁界印加方向において、前記磁気抵抗効果素子の前後に配置される軟磁性体を備えたことが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、磁界印加方向に対して配置された軟磁性体により、近接センサに印加される磁界を集束することができるので、近接センサの検出感度を増大させることができる。
【００１２】
本発明の近接センサは、第１フリー磁性層と、前記第１フリー磁性層上に設けられる非磁性層と、前記非磁性層上に設けられる第２フリー磁性層と、を有する磁気抵抗効果素子を備える近接センサであって、前記近接センサは、被検出対象が存在する領域に対して板面で仕切られた領域に配置されており、前記磁気抵抗効果素子の磁化容易軸が、前記板面に対して略垂直に配向したことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、外部磁界の印加によって第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向が容易に変化するので、検出方向に指向性が小さく検出範囲の広い近接センサを実現できる。また、磁気抵抗効果素子の磁化容易軸方向を近接センサが配置される一方の領域と被検出対象が存在する他方の領域とを仕切る板面に向けて略平行に配向することにより、被検出対象が存在する他方の領域側の検出範囲を拡大することができる。
【００１４】
本発明の近接センサにおいては、前記板面に対する略垂直方向において、前記磁気抵抗効果素子の前後に配置される軟磁性体を備えたことが好ましい。      
【００１５】
この構成によれば、板面に対する略垂直方向に対して配置された軟磁性体により、近接センサに印加される磁界を集束することができるので、近接センサの検出感度を増大させることができる。
【００１６】
本発明の近接センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子は、前記第１フリー磁性層及び／又は前記第２フリー磁性層の膜厚が３．５ｎｍから５．０ｎｍの範囲であることが好ましい。この構成により、近接センサの検出感度を向上させることができる。
【００１７】
本発明の近接センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子は、前記非磁性層の膜厚が１．９ｎｍから２．１ｎｍの範囲であることが好ましい。この構成により、近接センサの検出感度をさらに向上させることができる。
【００１８】
本発明の近接センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子は、素子形状がミアンダ形状であることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、磁気抵抗効果素子をミアンダ形状に形成することにより、近接センサの検出感度を向上させることができると共に、近接センサの検出感度を損なうことなく近接センサを小型化できる。
【００２０】
本発明の近接センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子は、前記ミアンダ形状の延在方向を磁界印加方向に対して略平行に配向することが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、ミアンダ形状の延在方向を磁化容易軸と略平行に配向するので、検出感度をさらに向上させることができる。また、ミアンダ幅方向を狭く形成しても高い検出感度が得られるので、磁気抵抗効果素子を小型化できる。
【００２２】
本発明の近接センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子は、前記ミアンダ形状の幅方向の長さが１０μｍより大きいことが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、ミアンダ形状の幅方向においても高い検出感度が得られるので、さらに検出範囲を拡大することができる。
【００２４】
本発明の磁気検出装置は、上記近接センサと、前記近接センサが配置される筺体と、を具備することを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、磁気検出装置において近接センサの検出範囲の拡大及び検出感度の向上を実現することができるので、近接センサの配置の自由度が向上すると共に、近接センサの数を削減しても正確に磁気を検出することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、検出方向の指向性が小さく、検出感度が高い近接センサ及びそれを備えた磁気検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る近接センサを設置した遊技機の斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサと磁石との位置関係を示す模式的な上面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る磁気検出装置の模式的な正面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子の積層構造を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子の素子形状を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサの検出範囲の測定条件を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサの検出範囲の測定結果を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例に係る近接センサの磁界印加方向と抵抗変化率の相関を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサの磁界印加方向と抵抗変化率の相関を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の幅と素子形状の変化を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の幅と検出感度との相関を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の幅と素子形状の変化を示す図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の幅と検出感度との相関を示す図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子のフリー磁性層の膜厚と検出感度との相関を示す図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子のフリー磁性層の膜厚と抵抗変化率との相関を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子の非磁性層の膜厚と検出感度の相関を示す図である。
【図１４】本実施の形態に係る近接センサにおいて、磁気ヨークを配置した場合における近接センサの模式的な平面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る多層膜ＧＭＲセンサにおいて、センサ面に磁気ヨークを配置した場合の直交方向からの磁力線の作用を示す概念図であり、（ｂ）は、水平方向からの磁力線の作用を示す概念図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る多層膜ＧＭＲセンサにおいて、磁気ヨーク形成前後の検出範囲の変化を示す図である。
【図１７】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る多層膜ＧＭＲセンサにおいて、磁気ヨーク形成前後の検出感度の相関を示す図であり、（ｂ）は、磁気ヨーク幅と検出感度の相関を示す図である。
【図１８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る多層膜ＧＭＲセンサにおいて、磁気ヨーク幅の調整方法を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサは、例えば遊技機に設置され、磁石を用いた不正行為などの検出に用いられている。遊技機において磁石を用いた不正行為を検出する場合、近接センサには、検出対象領域への磁石の接近を精度よく検出することが必要とされる。また、不正行為以外の磁性体の接近による近接センサの誤動作を防止及び遊技領域内の視認性の確保のため、近接センサは、設置場所及び設置方向が制限される。
【００２９】
従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサは、検出方向の指向性が大きいため、遊技機に設置した場合不感領域が生じる。このため、不感領域を削減するべく、複数の近接センサを使用し、それぞれの近接センサの不感領域をカバーするように設置する必要がある。このように、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサを遊技台へ設置して不正行為を検出する場合、複数の近接センサを用いる必要があることに加え、近接センサの設置場所及び設置方向が制限されるため、近接センサの削減及び取り付けの自由度の改善が望まれている。
【００３０】
本発明者らは、固定磁性層を有しない多層膜ＧＭＲ素子に着眼した。この多層膜ＧＭＲ素子は、特定方向に磁化方向が固定された固定磁性層を持たないので、固定磁性層とフリー磁性層との間の静磁結合の影響がなく、フリー磁性層の磁化方向が容易に変化する。このため、検出方向に指向性がなく検出範囲が拡大された近接センサを実現できる。本発明者らは、多層膜ＧＭＲ素子を用いた近接センサを遊技機に適用することにより、検出方向の指向性が小さく広範囲を検出できることを見出した。そして、この多層膜ＧＭＲ素子の磁化容易軸方向と外部磁界印加方向とを略一致させることにより、近接センサの検出範囲を拡大できることを見出し本発明を完成させるに至った。
【００３１】
すなわち、本発明は、多層膜ＧＭＲ素子を用いた近接センサにより、近接センサの検出方向の指向性を小さくして検出範囲を拡大すると共に、検出感度を向上するものである。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態においては、本実施の形態に係る近接センサを設置した磁気検出装置としての遊技機について説明するが、本実施の形態に係る近接センサは遊技機以外にも適用可能である。
【００３３】
図１は、本実施の形態に係る近接センサを設置した磁気検出装置としての遊技機の斜視図である。この遊技機は、正面に円形の凹状部が設けられる筺体１１と、筺体１１の凹状部を覆うように設けられるガラス板１２と、筺体１１内に配置される近接センサ１３とを備える。近接センサ１３は、被検出対象である磁石１４が存在する領域に対してガラス板１２の板面で仕切られた領域に配置されており、後述する磁気抵抗効果素子の磁化容易軸が、板面に対して略垂直に配向している。筺体１１の凹状部底部には、正面視において円形の遊技盤が固定され、この遊技盤とガラス板１２との間には、各種表示器や各種飾りが施され、遊技球の移動範囲となる遊技領域が形成されている。近接センサ１３は、この筺体１１内の遊技領域の中央に対応する位置に配置され、ガラス板１２の板面を介して磁石１４を検出できるようにその検出範囲が設定される。
【００３４】
次に、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照して、本実施の形態に係る近接センサ１３の検出範囲について説明する。図２（ａ）は、本実施の形態に係る近接センサ１３と磁石１４との位置関係を示す模式的な上面図であり、図２（ｂ）は、図１のガラス板１２を拡大した模式的な正面図である。
【００３５】
本実施の形態においては、近接センサ１３の検出範囲は、近接センサ１３を中心に近接センサ１３の検出方向に拡大した略球形形状に形成される。図２（ａ）に示すように、この近接センサ１３の検出範囲は、上面視において真円形状から検出方向となるガラス板１２側に拡大した楕円形状となり、ガラス板１２によってガラス板１２内側の検出範囲Ｒ１とガラス板１２外側の検出範囲Ｒ２とに仕切られる。ガラス板１２外側の検出範囲Ｒ２は、ガラス板１２外側に膨出したドーム形状となっている。本実施の形態においては、磁石１４の検出範囲は検出範囲Ｒ２となる。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように、近接センサ１３のガラス板１２外側の検出範囲Ｒ２は、筺体１１の正面視において図中の一点鎖線に示す略円形形状となる。この検出範囲Ｒ２は、ガラス板１２外面上において、上下方向の長さＬ１及び左右方向の長さＬ２が共に１３０ｍｍ以上の略円形形状となる。本実施の形態においては、１つの近接センサ１３によってガラス板１２外面上に直径１３０ｍｍ以上の検出範囲が形成され、広範な範囲に印加される磁界を検出することができる。
【００３７】
次に、図２（ａ）を参照して本実施の形態に係る近接センサ１３の配置について説明する。本実施の形態に係る近接センサ１３は、検出範囲を拡大するため、後述する多層膜ＧＭＲ素子の製造工程において形成される磁化容易軸方向Ｄ１を検出方向に向けて配置する。
【００３８】
まず、磁界印加方向Ｄ２について説明する。図２（ａ）に示すように、磁石１４の周囲には、磁石１４を中心として磁力線Ｍが形成される。この磁力線Ｍの磁束が最大となる方向が磁界印加方向Ｄ２となる。本実施の形態においては、磁石１４は、ガラス板１２外面上より、ガラス板１２内側の遊技領域に対してガラス板１２より垂直に磁界を印加する。したがって、磁界印加方向Ｄ２は、ガラス板１２の主面に対する略垂直方向となる。
【００３９】
次に、近接センサ１３の配置について説明する。本実施の形態においては、ガラス板１２外側から遊技領域内に印加される磁界の検出により磁石１４を検出する。このため、近接センサ１３の検出方向は、ガラス板１２に対する略垂直方向となる。したがって、本実施の形態においては、磁化容易軸方向Ｄ１をガラス板１２の主面に対して略垂直方向に配置する。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては、磁界印加方向Ｄ２がガラス板１２の主面に対する略垂直方向になると共に、近接センサ１３の検出方向がガラス板１２の主面に対して略垂直方向となる。このため、本実施の形態においては、近接センサ１３の磁化容易軸方向Ｄ１をガラス板の略垂直方向に向けて配置することにより、磁化容易軸方向Ｄ１と磁界印加方向Ｄ２とが略平行となるので、検出感度が向上し、検出範囲を拡大させることができる。
【００４１】
なお、ガラス板１２が傾斜面である場合など、磁界印加方向Ｄ２及び／又は検出方向がガラス板１２の主面に対する略垂直方向でない場合においては、近接センサ１３の磁化容易軸方向Ｄ１をガラス板１２の主面に対して略垂直方向になるように配置してもよい。この場合、近接センサ１３の検出感度がガラス板１２の主面に対する略垂直方向に拡大するので、ガラス板１２外面上に形成される検出範囲Ｒ２を拡大させることができる。
【００４２】
また、近接センサ１３を筺体１１内の遊技領域の中央に対応する位置から離れた場所に配置する場合、近接センサ１３の磁化容易軸方向Ｄ１は、ガラス板１２の主面上において、遊技領域の略中央となる方向に向けて設置してもよい。この場合、近接センサ１３の検出範囲が遊技領域の略中央に向けて拡大するので、近接センサ１３を遊技領域から離れた場所に設置した場合においても、検出範囲Ｒ２を拡大させることができる。
【００４３】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る近接センサ１３に用いられる多層膜ＧＭＲ素子の積層構造及び磁化容易軸方向Ｄ１について説明する。なお、以下の説明においては、ＣＩＰ（Current  In  Plane）−ＧＭＲ素子を例に説明するが、本実施の形態に係る近接センサ１３は、ＣＰＰ（Current  Perpendicular  to  Plane）−ＧＭＲ素子を用いてもよい。
【００４４】
図３に示すように、本実施の形態に係る近接センサ１３に用いられる多層膜ＧＭＲ素子４０においては、下から第１フリー磁性層４１、非磁性層４２及び第２フリー磁性層４３の順に積層されている。
【００４５】
第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３は、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金及びＣｏＦｅＮｉ合金のいずれかで形成することができ、同一の磁性材料によって形成されることが好ましい。第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３を同一の磁性材料によって形成する場合は、両層の単位面積あたりの磁気モーメントがほぼ等しくなるように、第１フリー磁性層４１の膜厚と第２フリー磁性層４３の膜厚とをほぼ等しくする。また、第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３をそれぞれ単層で形成する場合は、第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３のうち少なくとも一方がＣｏＦｅＮｉ合金で形成されていることが好ましい。第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３をそれぞれ多層で形成する場合は、第１フリー磁性層４１がＮｉＦｅ合金層とＣｏＦｅ合金層とからなる積層体で形成され、第２フリー磁性層４３がＣｏＦｅ合金層とＮｉＦｅ合金層とからなる積層体で形成されることが好ましい。
【００４６】
非磁性層４２は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇなどの導電性を有する非磁性材料により形成される。特にＣｕによって形成されることが好ましい。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る多層膜ＧＭＲ素子の製造工程について説明する。まず、スパッタリングや蒸着などにより、第１フリー磁性層４１、非磁性層４２及び第２フリー磁性層４３の順に連続成膜して積層する。なお、スパッタリングや蒸着の条件については、従来公知の条件を適用可能である。
【００４８】
本実施の形態においては、成膜工程で磁場を印加し、第１フリー磁性層４１の磁化方向を図３の矢印Ａ方向に固定し、第２フリー磁性層４３の磁化方向を第１フリー磁性層４１の磁化方向の反平行方向（矢印Ｂ）に固定する。このように磁化方向を固定することにより、第１フリー磁性層４１と第２フリー磁性層４３との間に反平行方向の交換磁界結合が形成されて磁化容易軸方向Ｄ１が形成される。この磁化容易軸方向Ｄ１が形成されることにより、外部磁界が印加された場合において、第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３の磁化方向の変化の検出が容易となるので、近接センサ１３の検出感度が向上する。なお、磁化容易軸方向Ｄ１は、多層膜ＧＭＲ素子製造工程において磁化方向を調整することにより、任意に調整することができる。以上の工程により、本実施の形態に係る多層膜ＧＭＲ素子を得ることができる。
【００４９】
本実施の形態においては、多層膜ＧＭＲ素子のスパッタリング工程において、プラズマ処理後、純Ａｒガスに加えて微量の酸素を流入する酸素フロー処理により多層膜ＧＭＲ素子の検出感度が変化する。この酸素フロー処理においては、プラズマ処理後、活性化された各層の表面に酸素が吸着される。この表面に吸着された酸素が各層の積層時に媒介することにより、各層の界面平坦性及び組成急峻性が改善し、検出感度が変化する。なお、本実施の形態においては、酸素フロー処理の時間は、例えば２３０秒〜２６０秒である。
【００５０】
次に、図４を参照して、本実施の形態に係る近接センサ１３の素子形状について説明する。図４は、本実施の形態に係る近接センサの多層膜ＧＭＲ素子の素子形状を示す図である。
【００５１】
図４に示すように、本実施の形態においては、図３で説明した多層膜ＧＭＲ素子４０をミアンダ形状に形成して用いる。このミアンダ形状は、棒状に形成された多層膜ＧＭＲ素子４０が延在する延在方向Ｄ３と多層膜ＧＭＲ素子４０が蛇行する幅方向Ｄ４とを有する。本実施の形態においては、多層膜ＧＭＲ素子４０をミアンダ形状に形成して用いることにより、棒状多層膜ＧＭＲ素子４０に対して外部磁界が印加された場合と比較して、検出感度を増大させることができる。また、多層膜ＧＭＲ素子４０をミアンダ形状に形成した場合、延在方向Ｄ３に対して検出感度を増大させることができる。
【００５２】
次に、本発明者らは、本実施の形態に係る近接センサ１３の検出範囲及び従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサの検出範囲について詳細に調べた。その結果について図５（ａ）、図５（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）は、近接センサの検出範囲の測定条件を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す条件で測定した検出範囲を示す図である。
【００５３】
図５（ａ）に示すように、本発明者らは、磁化容易軸方向Ｄ１を磁石１４に向けて近接センサ１３を設置し、磁石１４をＸＺ平面内で移動させて近接センサ１３の検出範囲を調べた。なお、図５（ａ）に示す条件においては、多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の延在方向Ｄ３がＹ軸方向になるように近接センサ１３を配置した。また、従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサについても同様に検出範囲を調べた。その結果を図５（ｂ）に示す。
【００５４】
図５（ｂ）に示すように、本発明者らが調べた結果、本実施の形態に係る近接センサ１３の検出範囲Ｒ３は、平面視において点線に示す真円形状からＸ軸方向に拡大した楕円形状となることが分かった。ここで、検出範囲Ｒ３がＸ軸方向に拡大したのは、多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の延在方向Ｄ３がＸ軸方向に向けられているので、特に、Ｘ軸方向に対して多層膜ＧＭＲ素子が磁石からの磁界をロスなく拾えるためと考えられる。
【００５５】
一方、従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサの検出範囲Ｒ４は、真円形状からＸ軸方向に縮小した楕円形状となる。ここで、検出範囲Ｒ４がＸ軸方向に縮小したのは、近接センサに用いられるスピンバルブ型ＧＭＲ素子の固定磁性層の磁化方向がＸ軸方向であったため、磁界に対する感度が悪くなったためと考えられる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態に係る近接センサ１３は、検出方向の指向性が小さく、広範な検出領域を有するのに対し、従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサは、検出方向の指向性が大きいことが分かる。
【００５７】
次に、図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して、図５（ａ）で測定した本実施の形態に係る近接センサ１３の検出範囲の実測値について説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明の実施例に係る近接センサ１３の磁界印加方向と抵抗変化率の相関を示す図である。
【００５８】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、本実施例に係る近接センサ１３においては、磁石１４をＸＺ平面内においてＺ軸方向に移動させた場合（図６（ａ））、斜め４５度に移動させた場合（図６（ｂ））、Ｘ軸方向に移動させた場合（図６（ｃ））、の何れの場合においても良好な検出感度を示すことが分かる。このように、本実施の形態に係る近接センサ１３は、検出方向の指向性が小さく、検出感度が高いことが分かる。
【００５９】
次に、図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照して、図５（ａ）で測定した従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサの検出範囲の実測値について説明する。図７（ａ）〜図７（ｃ）は、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサの磁界印加方向と抵抗変化率の相関を示す図である。
【００６０】
図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子においては、磁石１４をＸＺ平面内においてＺ軸方向に移動させた場合（図７（ａ））は、良好な検出感度を示すが、斜め４５度に移動させた場合（図７（ｂ））は、検出感度が低下することが分かる。また、Ｘ軸方向に移動させた場合（図７（ｃ））は、検出感度が著しく低下することが分かる（図７（ｃ））。このように、従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサは、検出方向の指向性が大きいことが分かる。
【００６１】
次に、本発明者らは、本実施の形態に係る近接センサ１３の多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の幅、磁化印加方向及び磁化容易軸方向Ｄ１と検出感度との相関について詳細に調べた。その結果、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３及び／又は磁化容易軸方向Ｄ１が磁界印加方向と一致する場合に検出感度が向上し、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向が一致する場合、特に検出感度が向上することが判明した。以下、本発明者らが調べた内容について説明する。
【００６２】
まず、図８（ａ）〜図８（ｆ）及び図９（ａ）、図９（ｂ）を参照して、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁化容易軸方向Ｄ１とが直交する場合の検出感度について説明する。図８（ａ）〜図８（ｆ）は、多層膜ＧＭＲ素子をミアンダ形状の延在方向Ｄ３が磁化容易軸方向Ｄ１に対して直交するように形成し、幅を幅方向Ｄ４に向けて大きくした例を示す図である。図９（ａ）は、図８（ａ）〜図８（ｆ）に例示する多層膜ＧＭＲ素子を用い、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが直交する条件（磁界印加方向が磁化容易軸方向Ｄ１と同一）の検出感度を示している。図９（ｂ）は、図８（ａ）〜図８（ｆ）に例示する多層膜ＧＭＲ素子を用い、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが一致する条件（磁界印加方向が磁化容易軸方向Ｄ１と直交）の検出感度を示す図である。なお、図９（ａ）、図９（ｂ）は、平膜形状の多層膜ＧＭＲ素子に対するミアンダ形状の多層膜ＧＭＲ素子の相対感度を示し、値が小さいほど検出感度が高いことを示している。
【００６３】
図８（ａ）〜図８（ｆ）に示すように、多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状は、ミアンダ形状の幅が幅方向Ｄ４に向けて大きくなるにつれてミアンダ形状の素子自体の幅が大きくなるように形成されると共に、素子の折り返し数を増やして形成される。
【００６４】
図９（ａ）に示すように、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが直交する条件においては、多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の幅が小さいと検出感度が低く、ミアンダ形状の幅が大きくなるにつれて検出感度が向上することが分かる。また、ミアンダ形状の幅を１０μｍ以上にすることにより、十分な検出感度が得られることが分かる。一方、図９（ｂ）に示すように、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが一致する条件においては、ミアンダ形状の幅が２μｍで十分に高い検出感度を示し、３μｍ以上では特に高い検出感度を示すことが分かる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態においては、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁化容易軸方向Ｄ１とが直交する場合、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが一致した条件で高い検出感度を示すことが分かる。また、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが直交する条件においても、ミアンダ形状の幅が１０μｍ以上にすることにより、良好な検出感度が得られることが分かる。
【００６６】
次に、図１０（ａ）〜図１０（ｆ）及び図１１（ａ）、図１１（ｂ）を参照して、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁化容易軸方向Ｄ１とが一致する場合の検出感度について説明する。図１０（ａ）〜図１０（ｆ）は、多層膜ＧＭＲ素子をミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁化容易軸方向Ｄ１とが一致するように形成し、幅を幅方向Ｄ４に向けて大きくした例を示す図である。図１１（ａ）は、図１０（ａ）〜図１０（ｆ）に例示する多層膜ＧＭＲ素子を用い、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが一致する条件（磁界印加方向と延在方向Ｄ３とが同一）の検出感度を示す図である。図１１（ｂ）は、図１０（ａ）〜図１０（ｆ）に例示する多層膜ＧＭＲ素子を用い、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが直交する条件（磁界印加方向と磁化容易軸方向Ｄ１とが直交）の検出感度を示す図である。なお、図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、平膜形状の多層膜ＧＭＲ素子に対するミアンダ形状の多層膜ＧＭＲ素子の相対感度を示し、値が小さいほど検出感度が高いことを示している。
【００６７】
図１０（ａ）〜図１０（ｆ）に示すように、多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状は、ミアンダ形状の幅が幅方向Ｄ４に向けて大きくなるにつれてミアンダ形状の素子自体が幅が大きくなるように形成されると共に、素子の折り返しの数を増やして形成される。
【００６８】
図１１（ａ）に示すように、多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが一致する条件においては、ミアンダ形状の幅が２μｍで十分に高い検出感度を示し、３μｍ以上では特に高い検出感度を示すことが分かる。一方、図１１（ｂ）に示すように、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが直交する条件においては、ミアンダ形状の幅が小さいと検出感度が低く、ミアンダ形状の幅が大きくなるにつれて検出感度が向上することが分かる。また、ミアンダ形状の幅を１０μｍ以上となることにより、十分な検出感度が得られることが分かる。
【００６９】
以上のように、本実施の形態においては、ミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁化容易軸方向Ｄ１とが一致する場合、多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ形状の延在方向Ｄ３と磁界印加方向とが一致する条件で、特に高い検出感度を示すことが分かる。また、ミアンダ形状と磁界印加方向とが直交する条件においても、ミアンダ形状の幅が１０μｍ以上にすることにより、良好な検出感度が得られることが分かる。
【００７０】
また、図９（ａ）、図９（ｂ）及び図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、磁化容易軸方向Ｄ１と磁界印加方向とが一致する場合（図９（ａ）、図１１（ｂ））、に対し、直交する場合（図９（ｂ）、図１１（ｂ））は、検出感度が低下することが分かる。
【００７１】
また、本実施の形態においては、ミアンダ形状の幅方向Ｄ４の大きさは、３μｍから２０μｍの範囲であることが好ましい。ミアンダ形状の幅が１０μｍ以上であれば、良好な検出感度を得ることができる。また、近接センサ１３の小型化の観点からミアンダ形状の幅が２０μｍ以下であることが好ましい。ミアンダ形状の幅は、１０μｍから２０μｍの範囲であることが好ましく、１５μｍから２０μｍの範囲であることがより好ましい。
【００７２】
次に、本発明者らは、本実施の形態に係る近接センサ１３に用いる多層膜ＧＭＲ素子の第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３の膜厚と検出感度及び抵抗変化率との相関について調べた。図１２（ａ）、図１２（ｂ）を参照して、本発明者らが調べた内容について説明する。図１２（ａ）は、近接センサ１３に対して、一定の磁界を印加した場合における第１フリー磁性層４１または第２フリー磁性層４３の膜厚と検出感度との相関を示す図である。図１２（ｂ）は、近接センサ１３の第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３の膜厚と抵抗変化率との相関を示す図である。尚、図１２（ａ）、図１２（ｂ）においては、図９（ａ）、図９（ｂ）と同様に、値が低いほど検出感度が高いことを示している。
【００７３】
図１２（ａ）に示すように、本発明者らは、近接センサ１３に一定の磁界を印加し、第１フリー磁性層４１または第２フリー磁性層４３の膜厚が３．５ｎｍ〜５．０ｎｍの範囲で検出感度を測定した。その結果、近接センサ１３に一定の磁場を印加した場合には、第１フリー磁性層４１または第２フリー磁性層４３の膜厚が３．５ｎｍ〜５．０ｎｍの範囲で大きくなるほど検出感度が向上することが分かった。
【００７４】
また、図１２（ｂ）に示すように、本発明者らは、近接センサ１３の抵抗変化率を測定した。その結果、第１フリー磁性層４１または第２フリー磁性層４３の膜厚が４．０ｎｍまでは抵抗変化率が低下するが、４．０ｎｍ以上の範囲では、抵抗変化率が向上することが分かった。以上の結果から、本実施の形態に係る近接センサ１３においては、第１フリー磁性層４１または第２フリー磁性層４３の膜厚が３．５ｎｍ〜５．０ｎｍの範囲で良好な感度が得られることが分かる。
【００７５】
尚、本実施の形態においては、第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３の膜厚は、検出感度の観点から３．５ｎｍから５．０ｎｍの範囲であることが好ましい。第１フリー磁性層４１または第２フリー磁性層４３の膜厚が４．０ｎｍ以上であれば、近接センサ１３は、良好な検出感度を得ることができる。また、第１フリー磁性層４１及び第２フリー磁性層４３の膜厚が４．５以下であれば、近接センサ１３は、抵抗変化率が損なわれることなく微弱な磁界の変化を検出することができる。第１フリー磁性層４１または第２フリー磁性層４３の膜厚は、４．０ｎｍ〜４．５ｎｍの範囲が好ましく、４．０ｎｍ〜４．３ｎｍの範囲であることがより好ましい。
【００７６】
次に、本発明者らは、本実施の形態に係る近接センサ１３の非磁性層４２の膜厚及び非磁性層４２の成膜条件と検出感度との相関について調べた。図１３を参照して、本発明者らが調べた内容について説明する。図１３は、非磁性層４２の膜厚と検出感度との相関を示す図である。また、同図においては、図９（ａ）、図９（ｂ）と同様に、値が低いほど検出感度が高いことを示している。尚、図１３では、近接センサ１３の検出感度の下限値を約７９０Ａ／ｍに設定しているが、これは、従来の近接センサを用いた場合における検出範囲の値を示す指標としてのものである。この検出下限値を上回ることにより、従来の近接センサより確実に検出範囲を拡大することができる。
【００７７】
図１３に示すように、本発明者らは、非磁性層４２の膜厚を１．９ｎｍから２．１ｎｍの範囲で変化させ、非磁性層４２の成膜時の酸素フロー処理条件を２３０ｓから２８０ｓの範囲で変化させた場合における近接センサ１３の検出感度を測定した。その結果、本実施の形態においては、非磁性層４２の膜厚が厚くなるにつれて検出感度が増大することが分かり、また、成膜時の酸素フロー処理時間が長くなるほど、検出感度が増大する傾向があることが分かった。特に、非磁性層４２の膜厚が１．９ｎｍ〜２．１ｎｍであり、成膜時の酸素フロー処理条件が２５０ｓから２７０ｓの範囲である場合に従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたセンサより検出感度が向上することが分かった。但し、膜厚が１．９５ｎｍ〜２．０５ｎｍであり、酸素フロー処理条件が２３０ｓ、２４０秒である場合及び膜厚が２．０５ｎｍ以上であり、酸素フロー処理が２８０ｓ以上である場合には、従来のスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた近接センサより検出感度が低下することが分かった。
【００７８】
本実施の形態においては、非磁性層４２の膜厚は、近接センサ１３の検出感度の観点から、１．９ｎｍから２．１ｎｍの範囲で用いることが好ましい。また、非磁性層４２の膜厚は、１．９５ｎｍから２．０５ｎｍの範囲であることがより好ましい。
【００７９】
また、非磁性層４２の成膜時における酸素フロー処理の条件は、近接センサの検出感度の観点から、２３０ｍ／ｓから２８０ｍ／ｓの範囲であることが好ましい。より好ましくは、２５０ｍ／ｓから２６０ｍ／ｓの範囲であり、さらに好ましくは、２５０ｍ／ｓから２５５ｍ／ｓの範囲である。
【００８０】
また、本発明者らは、近接センサ１３のセンサ面上の多層膜ＧＭＲ素子に対し、所定の形状の軟磁性体膜を磁気ヨークとして配置することにより、更に近接センサ１３の検出感度を向上できることを見出した。以下、本発明者らが調べた内容について説明する。
【００８１】
図１４は、本実施の形態に係る近接センサにおいて、軟磁性体膜を磁気ヨーク（以下、軟磁性体膜を磁気ヨークという）として配置した場合における近接センサの模式的な平面図である。図１４に示すように、本例においては、近接センサのセンサ面１０１上の中央部に形成されるセンサ感度部１０２と、このセンサ感度部１０２を挟むようにセンサ面１０１上に形成される一対の磁気ヨーク１０３、１０４とを備える。
【００８２】
センサ感度部１０２は、ミアンダ形状に形成された多層膜ＧＭＲ素子によって構成される。また、センサ感度部１０２は、ミアンダ形状に形成された多層膜ＧＭＲ素子の長手方向がガラス板１２に対する略平行方向Ｄ５と一致するように形成される。磁気ヨーク１０３、１０４は、ガラス板１２に対する略垂直方向Ｄ６において、センサ感度部１０２の多層膜ＧＭＲ素子を挟むように、センサ面１０１上のセンサ感度部１０２の両側に形成される。
【００８３】
すなわち、本例においては、近接センサの検出方向となるガラス板１２に対する略垂直方向Ｄ６に対し、ミアンダ形状に形成された多層膜ＧＭＲ素子の長手方向がセンサ面１０１上で直交するようにセンサ感度部１０２が形成されている。また、近接センサの検出方向であるガラス板１２に対する略垂直方向Ｄ６に対して、磁気ヨーク１０３、１０４がセンサ感度部１０２を前後から挟むように形成されている。このように、本例においては、センサ感度部１０２の前後に磁気ヨーク１０３、１０４を形成することにより、磁石１４からセンサ感度部１０２に到達する磁力を増幅できるので、検出範囲を拡大することができる。
【００８４】
なお、センサ感度部１０２の多層膜ＧＭＲ素子のミアンダ幅の長さは、３μｍ以上が好ましい。また、センサ感度部１０２のミアンダ形状のアスペクト比（延在方向の長さ／ミアンダ幅の長さ）は、２．０以上であることが好ましい。
【００８５】
磁気ヨーク１０３、１０４の材質としては、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴｉ、ＮｉＦｅ、並びにＣｏ、Ｆｅ、及びＮｉからなる群から選ばれた少なくとも１つが含まれた合金などの各種軟磁性材料を用いることができる。これらの中でも、適度な保磁力と透磁性の観点からＣｏＺｒＮｂが好ましい。また、磁気ヨーク１０３、１０４の膜厚としては、３００ｎｍから１０００ｎｍの範囲であることが好ましい。磁気ヨーク１０３、１０４の膜厚が３００ｎｍ以上であれば、ヨーク効果が増大し、良好な検出感度が得られる。また、磁気ヨーク１０３、１０４の膜厚が１０００ｎｍ以下であれば、指向性が少なく安定した検出感度を確保できる。このように、磁気ヨーク１０３、１０４を形成することにより、検出の上限感度を例えば、０．７ｍＴから０．２５ｍＴに向上させることができる。
【００８６】
図１５（ａ）、（ｂ）は、磁気ヨーク１０３、１０４を配置した場合における検出感度変化の原理を模式的に示した図である。図１５（ａ）に示すように、ガラス板１２上の磁石１４を検出する場合には、センサ面１０１内において、ガラス板１２との略垂直方向Ｄ６から磁力線Ｍが作用する。ここで、磁気ヨーク１０３、１０４は、軟磁性体で形成されているので、所定の検出方向に対し、適度な保磁力と高い透磁性を有する。この保磁力と透磁性により、ガラス板１２との略垂直方向Ｄ６側から作用する磁力線Ｍが集束されるので、センサ感度部１０２に到達する磁力線Ｍが増大するヨーク効果が発現し、近接センサの検出感度を向上させることができる。一方、図１５（ｂ）に示すように、センサ面１０１内において、ガラス板１２と略平行方向Ｄ５に対しては、磁気ヨーク１０３、１０４の保磁力と透磁性により、ガラス板１２と略平行方向Ｄ５から作用する磁力線Ｍが遮蔽される。このため、センサ感度部１０２に到達する磁力線Ｍが減少するシールド効果が発現し、近接センサに対するノイズなどの影響を低減することができる。
【００８７】
このようにして、本例においては、検出対象方向となるガラス板１２に対する略垂直方向Ｄ６に対する検出感度を向上させることができ、検出対象方向以外の方向からのノイズの影響を低減することができる。
【００８８】
ここで、本発明者らは、センサ面１０１に磁気ヨーク１０３、１０４を形成した近接センサ、及び磁気ヨーク１０３、１０４未形成の近接センサを作製し、検出範囲の変化について詳細に調べた。図１６を参照して、本発明者らが調べた内容について、詳細に説明する。
【００８９】
図１６は、磁気ヨーク１０３、１０４を形成した近接センサ及び磁気ヨーク１０３、１０４未形成の近接センサの検出範囲を示す図である。図１６に示すように、磁気ヨーク１０３、１０４を形成した近接センサの検出範囲Ｒ５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の何れの方向に対しても２１５ｍｍに拡大することが分かる。これに対し、磁気ヨーク１０３、１０４未形成の近接センサの検出範囲Ｒ３は、Ｘ軸方向に対しては１８０ｍｍとなり、Ｙ軸方向に対しては１４０ｍｍとなる。このように、磁気ヨーク１０３、１０４を形成することにより、近接センサの検出範囲Ｒ５が拡大すると共に、検出方向の指向性が低減することが分かる。このため、近接センサの検出範囲の指向性をさらに低減することができ、真円形状に近い検出範囲Ｒ５を実現することができる。
【００９０】
なお、図１６においては、磁気ヨーク１０３、１０４を形成した近接センサの検出範囲Ｒ５の下限値を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの方向に対して１４０ｍｍとしているが、検出範囲Ｒ５の下限値は、任意に設定することができる。
【００９１】
さらに、本発明者らは、磁気ヨーク１０３、１０４を形成した近接センサについて、磁気ヨーク１０３、１０４形成前後における検出感度の変化について詳細に調べた。その結果、同一の近接センサに対して磁気ヨーク１０３、１０４を形成する場合において、磁気ヨーク１０３、１０４形成前後の近接センサの検出感度と磁気ヨーク１０３、１０４の幅の大きさとの相関関係が直線関係になることを見出した。以下、図１７（ａ）、（ｂ）を参照して本発明者らが調べた内容について説明する。
【００９２】
図１７（ａ）は、磁気ヨーク１０３、１０４形成前後の近接センサにおける検出感度（抵抗変化率）の相関を示す図である。図１７（ａ）においては、種々の検出感度を有する近接センサに対し、幅１５０μｍの磁気ヨークを形成した場合における検出感度を測定してプロットした例を示し、検出感度の数値が小さいほど検出感度が高いことを示している。図１７（ａ）に示すように、磁気ヨーク１０３、１０４形成前後における検出感度は、下記式（１）で表わされる直線関係となり、高い直線性を有することが分かる。
ｙ＝０．２４９９ｘ−０．４０４１…式（１）
【００９３】
図１７（ｂ）は、形成する磁気ヨーク１０３、１０４の幅を変更した場合における磁気ヨーク１０３、１０４の幅と近接センサの検出感度（抵抗変化率）との相関を示す図である。なお、図１７（ｂ）に示す例において、磁気ヨーク１０３、１０４の幅とは、図１４におけるガラス板１２に対する略垂直方向Ｄ６の磁気ヨーク１０３、１０４の大きさである。図１７（ｂ）に示すように、形成する磁気ヨーク１０３、１０４の幅が大きいほど検出感度が増大することが分かる。また、磁気ヨーク１０３、１０４の幅と検出感度との相関関係は、下記式（２）で表わされる直線関係となり、高い直線性を有することが分かる。
ｙ＝−０．０２４７ｘ＋７．０８０６…式（２）
【００９４】
このように、本実施の形態では、磁気ヨーク１０３、１０４の形成前後における検出感度と、形成する磁気ヨーク１０３、１０４の幅との間に高い直線性を有する。これにより、磁気ヨーク１０３、１０４の形成後に所望の検出感度が得られるように近接センサを設計することが可能となる。以下、形成する磁気ヨーク１０３、１０４の幅を１５０μｍとした場合における近接センサの検出感度調整について説明する。
【００９５】
まず、磁気ヨーク１０３、１０４形成前の近接センサの検出感度を測定し、上記式（１）より磁気ヨーク１０３、１０４形成後の予想感度を算出する。算出された磁気ヨーク１０３、１０４形成後の予想感度が３．５（×７９Ａ／ｍ）である場合には、上記式（２）より、３．５＝−０．０２４７×１５０＋ｂよりｂ＝７．２０５を算出する。次いで、磁気ヨーク１０３、１０４形成後の所望の感度が４．０（×７９Ａ／ｍ）である場合には、４．０＝−０．０２４７ｘ＋７．２０５より、形成する磁気ヨーク１０３、１０４幅ｘ＝１２９．７５７１を算出する。このようにして磁気ヨーク１０３、１０４幅を調整することにより、所望の検出感度を有する近接センサを得ることができる。
【００９６】
次に、近接センサの磁気ヨーク１０３、１０４幅の調整方法について説明する。上述したように、本実施の形態においては、磁気ヨーク１０３、１０４幅を調整することにより、検出感度の調整が可能となる。これを用いて近接センサの検出感度のばらつきを調整することができる。以下、図１８（ａ）〜図１８（ｄ）を参照して、磁気ヨーク１０３、１０４の幅の調整方法の一例について説明する。
【００９７】
図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、露光によって磁気ヨーク１０３、１０４幅の調整方法を示す概念図である。まず、図１８（ａ）に示すように、磁気ヨーク１０３、１０４形成前の検出感度から、上述したように所望の検出感度が得られる磁気ヨーク幅Ｌ３を算出して磁気ヨーク１０３、１０４を形成する。次に、図１８（ｂ）に示すように、所定の露光パターンを有するマスク１０５をセンサ面１０１に設置し、磁気ヨーク調整幅に応じた部分の磁気ヨーク１０３を露光する。次いで、図１８（ｃ）に示すように、マスク１０５の露光パターンを移動し、同様にして磁気ヨーク１０４を露光する。最後に図１８（ｄ）に示すように、マスク１０５を除去することにより、磁気ヨーク幅Ｌ３を所望の検出感度が得られる磁気ヨーク幅Ｌ４に調整することができる。
【００９８】
このように、本実施の形態においては、露光によりセンサ部の磁気ヨーク幅Ｌ３を調整することにより、近接センサの検出感度を所望の値に調整することができる。このため、所望の検出感度に対し、多段階に検出感度を合わせることができると共に、容易に検出感度を調整することが可能となる。このようにして、検出感度を多段階にかつ容易に調整することができるので、特に検出感度の調整が困難となる高い検出感度を有する近接センサにおいても容易に所望の検出感度に調整することができる。なお、本実施の形態においては、同様にして磁気ヨークのギャップ幅Ｌ５の幅を調整しても近接センサの検出感度を調整することができる。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、検出方向に指向性が少ない多層膜ＧＭＲ素子を用いることにより、広範な範囲を検出でき、検出感度が高い近接センサ１３を実現できる。また、本実施の形態に係る近接センサおいては、検出方向に指向性がないので、遊技機などに設置した場合に近接センサの設置方向及び設置場所の自由度が向上する。
【０１００】
特に、本実施の形態においては、遊技機などへの不正行為を検出する場合において、磁石１４は、ガラス板１２に対して密着して使用される。この場合において、磁界印加方向は、ガラス板１２の主面に対して垂直方向となるので、近接センサ１３を設置する際に磁化容易軸方向Ｄ１をガラス板１２の主面に対する略垂直方向とすることにより、効果的に磁石１４を検出することができる。
【０１０１】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１１  筺体
１２  ガラス板
１３  近接センサ
１４  磁石
４１  第１フリー磁性層
４２  非磁性層
４３  第２フリー磁性層
１０１  センサ面
１０２  センサ感度部
１０３、１０４  磁気ヨーク
１０５  マスク
【図１】
2011053199.tif 000003
【図２】
2011053199.tif 000004
【図３】
2011053199.tif 000005
【図４】
2011053199.tif 000006
【図５】
2011053199.tif 000007
【図６】
2011053199.tif 000008
【図７】
2011053199.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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