(57)【要約】【課題】外部磁界の３方向の成分を検出する３つの検出部の配置に起因する問題の発生を抑制する。【解決手段】磁気センサ１は、外部磁界のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の成分を検出する第１ないし第３の検出部１０，２０，３０を含んでいる。Ｚ方向に直交する基準平面ＲＰは、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０を垂直投影してできる第１ないし第３の領域Ａ１０，Ａ２０，Ａ３０を含んでいる。第３の領域Ａ３０の重心Ｃ３０を通り、Ｚ方向に垂直で且つ互いに直交する第１および第２の直線Ｌ１，Ｌ２を想定したとき、第１の領域Ａ１０は、第１の直線Ｌ１に平行な方向における第３の領域Ａ３０の両側に位置する２つの部分領域Ａ１１，Ａ１２を含み、第２の領域Ａ２０は、第２の直線Ｌ２に平行な方向における第３の領域Ａ３０の両側に位置する２つの部分領域Ａ２１，Ａ２２を含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分を検出するための第１の検出部と、
前記外部磁界の第２の方向に平行な方向の成分を検出するための第２の検出部と、
前記外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を検出するための第３の検出部と、
前記第１ないし第３の検出部を支持する支持部とを備えた磁気センサであって、
前記第１ないし第３の方向は、互いに直交し、
前記第１ないし第３の検出部の各々は、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、
前記第３の検出部は、更に、軟磁性材料よりなる軟磁性構造体を含み、
前記支持部は、前記第３の方向に直交する基準平面を有し、
前記基準平面は、互いに異なる第１の領域と第２の領域と第３の領域を含み、
前記第１の領域は、前記基準平面に前記第１の検出部を垂直投影してできる領域であり、
前記第２の領域は、前記基準平面に前記第２の検出部を垂直投影してできる領域であり、
前記第３の領域は、前記基準平面に前記第３の検出部を垂直投影してできる領域であり、
前記第３の領域の重心を通り、前記第３の方向に垂直で且つ互いに直交する２つの直線を第１の直線と第２の直線としたとき、前記第１の領域は、前記第１の直線に平行な方向における前記第３の領域の両側に位置する第１の部分領域と第２の部分領域を含み、前記第２の領域は、前記第２の直線に平行な方向における前記第３の領域の両側に位置する第３の部分領域と第４の部分領域を含むことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記第１の領域のいかなる部分も前記第２の直線とは交差せず、前記第２の領域のいかなる部分も前記第１の直線とは交差しないことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記支持部は、上面を有する基板を含み、
前記第１ないし第３の検出部は、前記基板の上面の上または上方に配置され、
前記基準平面は、前記基板の上面であることを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１ないし第３の検出部に含まれる全ての磁気検出素子は、前記基準平面から等しい距離の位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記軟磁性構造体は、前記外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を受けて前記第３の方向に垂直な方向の出力磁界成分を出力する磁界変換部を含み、
前記出力磁界成分の強度は、前記外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有し、
前記第３の検出部は、前記出力磁界成分の強度を検出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記軟磁性構造体は、少なくとも１つの軟磁性層を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１の領域と第２の領域は、前記第３の方向から見て、前記第３の領域の重心を中心として前記第１の領域を９０°回転すると前記第２の領域に重なる位置関係であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記第１および第２の部分領域の各々は、前記第１の直線に対して線対称な形状であり、前記第３および第４の部分領域の各々は、前記第２の直線に対して線対称な形状であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記第１の直線は、前記第１の方向に平行であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１１】
前記第１の直線は、前記第２の方向に平行であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１２】
前記第１の直線が前記第１の方向に対してなす角度は４５°であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか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、外部磁界の、互いに直交する３方向の成分を検出する磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の移動体通信機器には、地磁気センサが組み込まれる場合がある。このような用途の地磁気センサには、小型で且つ外部磁界の三次元的な方向を検出できることが求められる。このような地磁気センサは、例えば、外部磁界の、互いに直交する３方向の成分を検出する磁気センサを用いて実現される。磁気センサとしては、基板上に設けられた複数の磁気検出素子を用いたものが知られている。磁気検出素子としては、例えば磁気抵抗効果素子が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、支持体上にＸ軸磁気センサ、Ｙ軸磁気センサおよびＺ軸磁気センサが設けられた地磁気センサが記載されている。この地磁気センサにおいて、Ｚ軸磁気センサは、磁気抵抗効果素子と軟磁性体を備えている。軟磁性体は、Ｚ軸に平行な方向の垂直磁界成分を、Ｚ軸に垂直な方向の水平磁界成分に変換して、この水平磁界成分を磁気抵抗効果素子に与える。
【０００４】
特許文献２には、センサ基板に搭載された磁気センサが記載されている。この磁気センサは、Ｘ軸センサ、Ｙ軸センサおよびＺ軸センサからなる。Ｚ軸センサは、磁気抵抗効果素子と、磁性材料で形成されたＺ磁界変換部材を有している。Ｚ磁界変換部材は、Ｚ方向の磁界をＸ−Ｙ平面に沿う磁界に変換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０６８１４６号
【特許文献２】特許第６３０１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
外部磁界の、互いに直交する３方向の成分を検出するための３つの検出部が一体化された磁気センサでは、３つの検出部の配置に起因して、２つの検出部の特性が互いに異なったり、２つの検出部の各々の特性が劣化したりする場合があるという問題点があった。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載された地磁気センサでは、Ｘ軸磁気センサとＹ軸磁気センサが、それぞれ単独では同等の特性を有するように設計されていても、地磁気センサに組み込まれた状態では、Ｘ軸磁気センサとＹ軸磁気センサのそれぞれの出力が同等の特性にならない場合がある。その原因は、Ｚ軸磁気センサに含まれる軟磁性体が磁束を集める作用を有することから、その影響によって、軟磁性体がない場合と比べて、Ｘ軸磁気センサとＹ軸磁気センサの各々に印加される磁界が異なるためと考えられる。
【０００８】
また、特許文献２に記載された磁気センサでは、Ｘ方向の外部磁界が印加されたときのＸ軸センサの特性と、Ｙ方向の外部磁界が印加されたときのＹ軸センサの特性が、それぞれ設計された特性と比べて劣化する場合がある。その原因は、Ｘ軸センサ、Ｙ軸センサおよびＺ軸センサの配置にあると考えられる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外部磁界の、互いに直交する３方向の成分を検出するための３つの検出部が一体化された磁気センサであって、３つの検出部の配置に起因して、２つの検出部の特性が互いに異なったり、２つの検出部の各々の特性が劣化したりすることを抑制できるように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】
【００１０】
本発明の磁気センサは、外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分を検出するための第１の検出部と、外部磁界の第２の方向に平行な方向の成分を検出するための第２の検出部と、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を検出するための第３の検出部と、第１ないし第３の検出部を支持する支持部とを備えている。
【００１１】
第１ないし第３の方向は、互いに直交している。第１ないし第３の検出部の各々は、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。第３の検出部は、更に、軟磁性材料よりなる軟磁性構造体を含んでいる。
【００１２】
支持部は、第３の方向に直交する基準平面を有している。基準平面は、互いに異なる第１の領域と第２の領域と第３の領域を含んでいる。第１の領域は、基準平面に第１の検出部を垂直投影してできる領域である。第２の領域は、基準平面に第２の検出部を垂直投影してできる領域である。第３の領域は、基準平面に第３の検出部を垂直投影してできる領域である。
【００１３】
第３の領域の重心を通り、第３の方向に垂直で且つ互いに直交する２つの直線を第１の直線と第２の直線としたとき、第１の領域は、第１の直線に平行な方向における第３の領域の両側に位置する第１の部分領域と第２の部分領域を含み、第２の領域は、第２の直線に平行な方向における第３の領域の両側に位置する第３の部分領域と第４の部分領域を含んでいる。
【００１４】
本発明の磁気センサにおいて、第１の領域のいかなる部分も第２の直線とは交差しなくてもよく、第２の領域のいかなる部分も第１の直線とは交差しなくてもよい。
【００１５】
また、本発明の磁気センサにおいて、支持部は、上面を有する基板を含んでいてもよい。この場合、第１ないし第３の検出部は、基板の上面の上または上方に配置されていてもよい。また、基準平面は、基板の上面であってもよい。
【００１６】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１ないし第３の検出部に含まれる全ての磁気検出素子は、基準平面から等しい距離の位置に配置されていてもよい。
【００１７】
また、本発明の磁気センサにおいて、軟磁性構造体は、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を受けて第３の方向に垂直な方向の出力磁界成分を出力する磁界変換部を含んでいてもよい。出力磁界成分の強度は、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有する。この場合、第３の検出部は、出力磁界成分の強度を検出してもよい。
【００１８】
また、本発明の磁気センサにおいて、軟磁性構造体は、少なくとも１つの軟磁性層を含んでいてもよい。
【００１９】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１の領域と第２の領域は、第３の方向から見て、第３の領域の重心を中心として第１の領域を９０°回転すると第２の領域に重なる位置関係であってもよい。
【００２０】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１および第２の部分領域の各々は第１の直線に対して線対称な形状であってもよく、第３および第４の部分領域の各々は第２の直線に対して線対称な形状であってもよい。
【００２１】
また、本発明の磁気センサにおいて、少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子であってもよい。
【００２２】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１の直線は、第１の方向に平行であってもよいし、第２の方向に平行であってもよい。あるいは、第１の直線が第１の方向に対してなす角度は４５°であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の磁気センサでは、第１の領域は、第１の直線に平行な方向における第３の領域の両側に位置する第１の部分領域と第２の部分領域を含み、第２の領域は、第２の直線に平行な方向における第３の領域の両側に位置する第３の部分領域と第４の部分領域を含んでいる。これにより、本発明によれば、３つの検出部の配置に起因して、２つの検出部の特性が互いに異なったり、２つの検出部の各々の特性が劣化したりすることを抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの概略の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける第１および第２の検出部の構成と第１の検出部に関する配線を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける第１および第２の検出部の構成と第２の検出部に関する配線を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける第３の検出部に関する配線を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける１つの抵抗部の一部を示す斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける磁界変換部の構成の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにおける第１ないし第３の検出部のそれぞれの一部を示す断面図である。
【図１０】第１の比較例の磁気センサにＸ方向の外部磁界が印加された様子を示す説明図である。
【図１１】第１の比較例の磁気センサにＹ方向の外部磁界が印加された様子を示す説明図である。
【図１２】第２の比較例の磁気センサにＸ方向の外部磁界が印加された様子を示す説明図である。
【図１３】第２の比較例の磁気センサにＹ方向の外部磁界が印加された様子を示す説明図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにＸ方向の外部磁界が印加された様子を示す説明図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサにＹ方向の外部磁界が印加された様子を示す説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの概略の構成を示す平面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの概略の構成を示す平面図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサにおける第１および第２の検出部の構成と第１の検出部に関する配線を示す説明図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサにおける第１および第２の検出部の構成と第２の検出部に関する配線を示す説明図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係る磁気センサにおける第１および第２の検出部の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの概略の構成について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ１は、外部磁界の、互いに直交する３方向の成分を検出するセンサである。
【００２６】
図１に示したように、磁気センサ１は、外部磁界の第１の方向に平行な方向の成分を検出するための第１の検出部１０と、外部磁界の第２の方向に平行な方向の成分を検出するための第２の検出部２０と、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を検出するための第３の検出部３０と、支持部５０とを備えている。第１ないし第３の方向は、互いに直交する。第１ないし第３の検出部１０，２０，３０の各々は、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。
【００２７】
第３の検出部３０は、更に、軟磁性材料よりなる軟磁性構造体４０を含んでいる。軟磁性構造体４０は、磁界変換部４２と、少なくとも１つの軟磁性層を含んでいる。磁界変換部４２は、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を受けて第３の方向に垂直な方向の出力磁界成分を出力する。以下、外部磁界の第３の方向に平行な方向の成分を、入力磁界成分と言う。出力磁界成分の強度は、入力磁界成分の強度と対応関係を有する。第３の検出部３０は、出力磁界成分の強度を検出することによって、入力磁界成分の強度を検出する。軟磁性構造体４０については、後で詳しく説明する。
【００２８】
支持部５０は、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０を支持する構造体である。支持部５０は、互いに反対側に位置する下面と上面５１ａとを有する基板５１を含んでいる。
【００２９】
ここで、図１に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。Ｘ方向とＹ方向は基板５１の上面５１ａに平行な方向である。Ｚ方向は、基板５１の上面５１ａに垂直な方向であって、基板５１の下面から上面５１ａに向かう方向である。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を−Ｚ方向とする。以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。また、磁気センサ１の構成要素に関して、Ｚ方向の端に位置する面を「上面」と言い、−Ｚ方向の端に位置する面を「下面」と言う。
【００３０】
本実施の形態では特に、第１の方向はＸ方向と一致し、第２の方向はＹ方向と一致し、第３の方向はＺ方向と一致する。
【００３１】
第１ないし第３の検出部１０，２０，３０は、基板５１の上面５１ａの上または上方に配置されている。
【００３２】
支持部５０は、第３の方向すなわちＺ方向に直交する基準平面ＲＰを有している。本実施の形態では特に、基準平面ＲＰは、基板５１の上面５１ａである。
【００３３】
基準平面ＲＰは、互いに異なる第１の領域Ａ１０と第２の領域Ａ２０と第３の領域Ａ３０を含んでいる。第１の領域Ａ１０は、基準平面ＲＰに第１の検出部１０を垂直投影してできる領域である。第２の領域Ａ２０は、基準平面ＲＰに第２の検出部２０を垂直投影してできる領域である。第３の領域Ａ３０は、基準平面ＲＰに第３の検出部３０を垂直投影してできる領域である。
【００３４】
ここで、第３の領域Ａ３０の重心Ｃ３０を通り、第３の方向（Ｚ方向）に垂直で且つ互いに直交する２つの直線を第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２とする。本実施の形態では特に、第１の直線Ｌ１はＸ方向に平行であり、第２の直線Ｌ２はＹ方向に平行である。
【００３５】
本実施の形態では、第１の検出部１０は、互いに異なる位置に配置された第１の部分１１と第２の部分１２を含んでいる。第１の領域Ａ１０は、基準平面ＲＰに第１の部分１１を垂直投影してできる第１の部分領域Ａ１１と、基準平面ＲＰに第２の部分１２を垂直投影してできる第２の部分領域Ａ１２を含んでいる。第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２は、第１の直線Ｌ１に平行な方向における第３の領域Ａ３０の両側に位置している。
【００３６】
また、第２の検出部２０は、互いに異なる位置に配置された第１の部分２１と第２の部分２２を含んでいる。第２の領域Ａ２０は、基準平面ＲＰに第１の部分２１を垂直投影してできる第３の部分領域Ａ２１と、基準平面ＲＰに第２の部分２２を垂直投影してできる第４の部分領域Ａ２２を含んでいる。第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２は、第２の直線Ｌ２に平行な方向における第３の領域Ａ３０の両側に位置している。
【００３７】
本実施の形態では、第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２は、いずれも第１の直線Ｌ１と交差する位置にある。また、第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２は、いずれも第２の直線Ｌ２と交差する位置にある。
【００３８】
第１の領域Ａ１０のいかなる部分も第２の直線Ｌ２とは交差しないことが好ましい。同様に、第２の領域Ａ２０のいかなる部分も第１の直線Ｌ１とは交差しないことが好ましい。
【００３９】
本実施の形態では特に、第１の領域Ａ１０と第２の領域Ａ２０は、第３の方向（Ｚ方向）から見て、第３の領域Ａ３０の重心Ｃ３０を中心として第１の領域Ａ１０を９０°回転すると第２の領域Ａ２０に重なる位置関係である。図１において、重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２を９０°回転すると、第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２はそれぞれ第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２に重なる。
【００４０】
また、本実施の形態では特に、第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２の各々は、第１の直線Ｌ１に対して線対称な形状である。また、第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２の各々は、第２の直線Ｌ２に対して線対称な形状である。
【００４１】
図１に示したように、磁気センサ１は、更に、基板５１の上面５１ａの上または上方に配置された複数の端子を備えている。この複数の端子は、第１の検出部１０に対応する電源端子Ｖｘおよび出力端子Ｖｘ＋，Ｖｘ−と、第２の検出部２０に対応する電源端子Ｖｙおよび出力端子Ｖｙ＋，Ｖｙ−と、第３の検出部３０に対応する電源端子Ｖｚおよび出力端子Ｖｚ＋，Ｖｚ−と、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０で共通に使用されるグランド端子Ｇとを含んでいる。
【００４２】
次に、図２を参照して、磁気センサ１の回路構成の一例について説明する。この例では、第１の検出部１０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４を含んでいる。抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の各々は、外部磁界の第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向の成分に応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｘ１は、電源端子Ｖｘと出力端子Ｖｘ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｘ２は、出力端子Ｖｘ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｘ３は、電源端子Ｖｘと出力端子Ｖｘ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｘ４は、出力端子Ｖｘ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。
【００４３】
第２の検出部２０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４を含んでいる。抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の各々は、外部磁界の第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向の成分に応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｙ１は、電源端子Ｖｙと出力端子Ｖｙ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｙ２は、出力端子Ｖｙ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｙ３は、電源端子Ｖｙと出力端子Ｖｙ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｙ４は、出力端子Ｖｙ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。
【００４４】
第３の検出部３０は、ホイートストンブリッジ回路を構成する４つの抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４を含んでいる。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の各々は、磁界変換部４２から出力される出力磁界成分に応じて変化する抵抗値を有する。抵抗部Ｒｚ１は、電源端子Ｖｚと出力端子Ｖｚ＋との間に設けられている。抵抗部Ｒｚ２は、出力端子Ｖｚ＋とグランド端子Ｇとの間に設けられている。抵抗部Ｒｚ３は、電源端子Ｖｚと出力端子Ｖｚ−との間に設けられている。抵抗部Ｒｚ４は、出力端子Ｖｚ−とグランド端子Ｇとの間に設けられている。
【００４５】
以下、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４，Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４，Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のうちの任意の１つを抵抗部Ｒと言う。抵抗部Ｒは、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。本実施の形態では特に、少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子である。以下、磁気抵抗効果素子をＭＲ素子と記す。
【００４６】
本実施の形態では特に、ＭＲ素子は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。自由層と磁化固定層は、いずれも磁性材料を含んでいる。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層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°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。各ＭＲ素子において、自由層は、磁化容易軸方向が、磁化固定層の磁化の方向に直交する方向となる形状異方性を有している。
【００４７】
図２において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。図２に示した例では、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。抵抗部Ｒｘ２，Ｒｘ３の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。
【００４８】
また、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。抵抗部Ｒｙ２，Ｒｙ３の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向である。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向については、後で説明する。
【００４９】
外部磁界の第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向の成分の検出値は、出力端子Ｖｘ＋と出力端子Ｖｘ−との間の電位差と対応関係を有する。外部磁界の第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向の成分の検出値は、出力端子Ｖｙ＋と出力端子Ｖｙ−との間の電位差と対応関係を有する。外部磁界の第３の方向（Ｚ方向）に平行な方向の成分すなわち入力磁界成分の検出値は、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差と対応関係を有する。例えば、各検出値は、対応する電位差に対して振幅やオフセットの調整を施したものであってもよい。
【００５０】
次に、図３および図４を参照して、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４，Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の配置の一例について説明する。この例では、第１の検出部１０の第１の部分１１は抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ４を含み、第１の検出部１０の第２の部分１２は抵抗部Ｒｘ２，Ｒｘ３を含んでいる。また、第２の検出部２０の第１の部分２１は抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ４を含み、第２の検出部２０の第２の部分２２は抵抗部Ｒｙ２，Ｒｙ３を含んでいる。図３には、第１の検出部１０に関する配線も示している。また、図４には、第２の検出部２０に関する配線も示している。
【００５１】
図３および図４において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。図３および図４に示した例では、第１の検出部１０の第１の部分１１と、第１の検出部１０の第２の部分１２と、第２の検出部２０の第１の部分２１と、第２の検出部２０の第２の部分２２の各々において、そこに含まれる複数のＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向が同じ方向になる。そのため、この例によれば、複数のＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向の設定が容易になる。
【００５２】
図５は、第３の検出部３０に関する配線を示している。
【００５３】
次に、図６を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図６に示したＭＲ素子１００は、基板５１側から順に積層された反強磁性層１０１、磁化固定層１０２、ギャップ層１０３および自由層１０４を含んでいる。反強磁性層１０１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層１０２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層１０２の磁化の方向を固定する。
【００５４】
なお、ＭＲ素子１００における層１０１〜１０４の配置は、図６に示した配置とは上下が反対でもよい。また、ＭＲ素子１００は、反強磁性層１０１を含まない構成であってもよい。この構成は、例えば、反強磁性層１０１および磁化固定層１０２の代わりに、２つの強磁性層とこの２つの強磁性層の間に配置された非磁性金属層とを含む人工反強磁性構造の磁化固定層を含む構成であってもよい。また、磁気検出素子は、ホール素子、磁気インピーダンス素子等、ＭＲ素子以外の磁界を検出する素子であってもよい。
【００５５】
次に、図７を参照して、抵抗部Ｒの構成の一例について説明する。この例では、抵抗部Ｒは、直列に接続された複数のＭＲ素子１００を含んでいる。抵抗部Ｒは、更に、複数のＭＲ素子１００が直列に接続されるように、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する１つ以上の接続層を含んでいる。図７に示した例では、抵抗部Ｒは、１つ以上の接続層として、１つ以上の下部接続層１１１と、１つ以上の上部接続層１１２とを含んでいる。下部接続層１１１は、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００の下面に接し、この２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する。上部接続層１１２は、回路構成上隣接する２つのＭＲ素子１００の上面に接し、この２つのＭＲ素子１００を電気的に接続する。
【００５６】
次に、図８を参照して、第３の検出部３０の磁界変換部４２の構成の一例について説明する。この例では、磁界変換部４２は、抵抗部Ｒｚ１に対応する下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１と、抵抗部Ｒｚ２に対応する下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２と、抵抗部Ｒｚ３に対応する下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３と、抵抗部Ｒｚ４に対応する下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４とを含んでいる。
【００５７】
下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の各々は、Ｚ方向に垂直な方向に長い直方体形状を有している。
【００５８】
下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１は、抵抗部Ｒｚ１の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ１は、抵抗部Ｒｚ１よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ１は、抵抗部Ｒｚ１よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ１は、下部ヨーク４２Ｂ１と上部ヨーク４２Ｔ１の間に位置している。
【００５９】
下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２は、抵抗部Ｒｚ２の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ２は、抵抗部Ｒｚ２よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ２は、抵抗部Ｒｚ２よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ２は、下部ヨーク４２Ｂ２と上部ヨーク４２Ｔ２の間に位置している。
【００６０】
下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３は、抵抗部Ｒｚ３の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ３は、抵抗部Ｒｚ３よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ３は、抵抗部Ｒｚ３よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ３は、下部ヨーク４２Ｂ３と上部ヨーク４２Ｔ３の間に位置している。
【００６１】
下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４は、抵抗部Ｒｚ４の近傍に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ４は、抵抗部Ｒｚ４よりも、基板５１の上面５１ａにより近い位置に配置されている。上部ヨーク４２Ｔ４は、抵抗部Ｒｚ４よりも、基板５１の上面５１ａからより遠い位置に配置されている。上方から見たときに、抵抗部Ｒｚ４は、下部ヨーク４２Ｂ４と上部ヨーク４２Ｔ４の間に位置している。
【００６２】
磁界変換部４２が出力する出力磁界成分は、下部ヨーク４２Ｂ１および上部ヨーク４２Ｔ１によって生成されて抵抗部Ｒｚ１に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ２および上部ヨーク４２Ｔ２によって生成されて抵抗部Ｒｚ２に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ３および上部ヨーク４２Ｔ３によって生成されて抵抗部Ｒｚ３に印加される磁界成分と、下部ヨーク４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ４によって生成されて抵抗部Ｒｚ４に印加される磁界成分を含んでいる。
【００６３】
図８において、４つの白抜きの矢印は、それぞれ、入力磁界成分の方向がＺ方向であるときに、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４に印加される磁界成分の方向を表している。また、図８において、４つの塗りつぶした矢印は、それぞれ、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向を表している。抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向は、それぞれ、入力磁界成分の方向がＺ方向であるときに抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４に印加される磁界成分の方向と同じ方向である。抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３のＭＲ素子１００の磁化固定層１０２の磁化の方向は、それぞれ、入力磁界成分の方向がＺ方向であるときに抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３に印加される磁界成分の方向とは反対方向である。
【００６４】
ここで、第３の検出部３０の作用について説明する。入力磁界成分が存在しない状態では、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のＭＲ素子１００の自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直である。
【００６５】
入力磁界成分の方向がＺ方向であるときには、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４のＭＲ素子１００では、自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直な方向から、磁化固定層１０２の磁化の方向に向かって傾く。このとき、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３のＭＲ素子１００では、自由層１０４の磁化の方向は、磁化固定層１０２の磁化の方向に対して垂直な方向から、磁化固定層１０２の磁化の方向とは反対方向に向かって傾く。その結果、入力磁界成分が存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値は減少し、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値は増加する。
【００６６】
入力磁界成分の方向が−Ｚ方向の場合は、上述の場合とは逆に、入力磁界成分が存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値は増加し、抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値は減少する。
【００６７】
抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の抵抗値の変化量は、入力磁界成分の強度に依存する。
【００６８】
入力磁界成分の方向と強度が変化すると、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４のそれぞれの抵抗値は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値が増加すると共に抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値が減少するか、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ４の抵抗値が減少すると共に抵抗部Ｒｚ２，Ｒｚ３の抵抗値が増加するように変化する。これにより、出力端子Ｖｚ＋と出力端子Ｖｚ−との間の電位差が変化する。従って、この電位差に基づいて、入力磁界成分を検出することができる。
【００６９】
次に、図９を参照して、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０の構造の一例について説明する。図９は、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０のそれぞれの一部を示している。この例では、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０は、基板５１の上に配置されている。基板５１は、上面５１ａと下面５１ｂを有している。
【００７０】
第１の検出部１０は、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の他に、それぞれ絶縁材料よりなる絶縁層６６Ａ，６７Ａ，６８Ａを含んでいる。絶縁層６６Ａは、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４は、絶縁層６６Ａの上に配置されている。図９には、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６７Ａは、基板５１の上面５１ａの上において抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４の周囲に配置されている。絶縁層６８Ａは、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４および絶縁層６７Ａを覆っている。
【００７１】
第２の検出部２０の構造は、第１の検出部１０と同様である。すなわち、第２の検出部２０は、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の他に、それぞれ絶縁材料よりなる絶縁層６６Ｂ，６７Ｂ，６８Ｂを含んでいる。絶縁層６６Ｂは、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４は、絶縁層６６Ｂの上に配置されている。図９には、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６７Ｂは、基板５１の上面５１ａの上において抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の周囲に配置されている。絶縁層６８Ｂは、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４および絶縁層６７Ｂを覆っている。
【００７２】
第３の検出部３０は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４および軟磁性構造体４０の他に、それぞれ絶縁材料よりなる絶縁層６１，６２，６３，６４を含んでいる。図９に示した例では、軟磁性構造体４０は、磁界変換部４２と、２つの軟磁性層４１，４３を含んでいる。
【００７３】
磁界変換部４２は、図８に示した下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４を含んでいる。図９では、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４のうちの１つを符号４２Ｂで示し、それに対応する上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４のうちの１つを符号４２Ｔで示している。
【００７４】
軟磁性層４１は、基板５１の上面５１ａの上に配置されている。下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４は、軟磁性層４１の上に配置されている。絶縁層６１は、軟磁性層４１の上において下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４の周囲に配置されている。
【００７５】
抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４は、絶縁層６１の上に配置されている。図９には、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４に含まれる複数のＭＲ素子１００のうちの１つと、それに接続された下部接続層１１１および上部接続層１１２を示している。絶縁層６２は、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４および絶縁層６１の上において抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４の周囲に配置されている。
【００７６】
上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４は、絶縁層６２の上に配置されている。絶縁層６３は、抵抗部Ｒｚ１，Ｒｚ２，Ｒｚ３，Ｒｚ４および絶縁層６２の上において上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の周囲に配置されている。
【００７７】
軟磁性層４３は、上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４および絶縁層６３の上に配置されている。絶縁層６４は、軟磁性層４３を覆っている。
【００７８】
上方から見たときに、軟磁性層４１，４３は、第３の検出部３０の全域またはほぼ全域にわたって存在する。言い換えると、基板５１の上面５１ａすなわち基準平面ＲＰに軟磁性層４１を垂直投影してできる領域と、基準平面ＲＰに軟磁性層４３を垂直投影してできる領域は、いずれも、第３の領域Ａ３０と一致するかほぼ一致する。
【００７９】
図９に示した例では、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０に含まれる全ての磁気検出素子すなわちＭＲ素子１００は、基板５１の上面５１ａすなわち基準平面ＲＰから等しい距離の位置に配置されている。
【００８０】
なお、磁界変換部４２は、下部ヨーク４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｂ４と、上部ヨーク４２Ｔ１，４２Ｔ２，４２Ｔ３，４２Ｔ４の一方のみを含んでいてもよい。また、軟磁性構造体４０は、軟磁性層４１，４３の一方のみを含んでいてもよい。
【００８１】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の作用および効果について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ１では、第１の検出部１０は、外部磁界の第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向の成分を検出し、第２の検出部２０は、外部磁界の第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向の成分を検出する。以下、第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向を第１の検出部１０の感磁方向とも言い、第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向を第２の検出部２０の感磁方向とも言う。本実施の形態では、第１の直線Ｌ１は第１の検出部１０の感磁方向と平行であり、第２の直線Ｌ２は第２の検出部２０の感磁方向と平行である。
【００８２】
第３の検出部３０は、前述の作用によって、外部磁界の第３の方向（Ｚ方向）に平行な方向の成分である入力磁界成分を検出する。第３の検出部３０は、軟磁性構造体４０を含んでいる。軟磁性構造体４０は、磁界変換部４２と、２つの軟磁性層４１，４３を含んでいる。軟磁性構造体４０は、基準平面ＲＰに平行な方向の磁界に対応する磁束を集める作用を有する。この軟磁性構造体４０は、第１の検出部１０と第２の検出部２０の各々に印加される磁界に影響を与える。そのため、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０の配置によっては、軟磁性構造体４０に起因して第１の検出部１０と第２の検出部２０の出力の特性が大きく異なる可能性がある。
【００８３】
また、第１および第２の検出部１０，２０の各々は、ＭＲ素子を含んでいる。ＭＲ素子は、磁性材料を含んでいる。そのため、第１および第２の検出部１０，２０も、基準平面ＲＰに平行な方向の磁界に対応する磁束を集める作用を有する。そのため、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０の配置によっては、第１および第２の検出部１０，２０の各々の特性が、設計された特性と比べて劣化する可能性がある。
【００８４】
本実施の形態では、第１の領域Ａ１０は、第１の直線Ｌ１に平行な方向における第３の領域Ａ３０の両側に位置する第１の部分領域Ａ１１と第２の部分領域Ａ１２を含み、第２の領域Ａ２０は、第２の直線Ｌ２に平行な方向における第３の領域Ａ３０の両側に位置する第３の部分領域Ａ２１と第４の部分領域Ａ２２を含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０の配置に起因して、第１および第２の検出部１０，２０の特性が互いに異なったり、第１および第２の検出部１０，２０の各々の特性が劣化したりすることを抑制することができる。以下、これについて、第１および第２の比較例と比較しながら詳しく説明する。
【００８５】
図１０および図１１は、第１の比較例の磁気センサ２０１の概略の構成を示している。この磁気センサ２０１は、外部磁界の第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向の成分を検出するための第１の検出部２１０と、外部磁界の第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向の成分を検出するための第２の検出部２２０と、外部磁界の第３の方向（Ｚ方向）に平行な方向の成分を検出するための第３の検出部２３０と、支持部２５０とを備えている。以下、第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向を第１の検出部２１０の感磁方向とも言い、第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向を第２の検出部２２０の感磁方向とも言う。図示しないが、第３の検出部２３０は、本実施の形態における磁界変換部４２と同様の磁界変換部を含んでいる。この磁界変換部は、軟磁性構造体に対応する。
【００８６】
支持部２５０は、第３の方向（Ｚ方向）に直交する基準平面ＲＰ２を有している。基準平面ＲＰ２は、互いに異なる第１の領域Ａ２１０と第２の領域Ａ２２０と第３の領域Ａ２３０を含んでいる。第１の領域Ａ２１０は、基準平面ＲＰ２に第１の検出部２１０を垂直投影してできる領域である。第２の領域Ａ２２０は、基準平面ＲＰ２に第２の検出部２２０を垂直投影してできる領域である。第３の領域Ａ２３０は、基準平面ＲＰ２に第３の検出部２３０を垂直投影してできる領域である。
【００８７】
第１の領域Ａ２１０と第３の領域Ａ２３０と第２の領域Ａ２２０は、第１の方向（Ｘ方向）に沿って、この順に並んでいる。
【００８８】
図１０は、磁気センサ２０１にＸ方向の外部磁界が印加された様子を表している。図１１は、磁気センサ２０１にＹ方向の外部磁界が印加された様子を表している。図１０および図１１において、矢印の付いた複数の曲線は、第３の領域Ａ２３０の近傍における磁束を模式的に表している。図１０および図１１に示したように、第３の検出部２３０に含まれる磁界変換部は、基準平面ＲＰ２に平行な方向の磁界に対応する磁束を集める作用を有する。
【００８９】
上記の磁界変換部の作用により、第１の検出部２１０では、その感磁方向に直交する方向の外部磁界が印加されたとき（図１１参照）よりも、その感磁方向の外部磁界が印加されたとき（図１０参照）の方が、第１の検出部２１０における磁束密度が大きくなる。これとは逆に、第２の検出部２２０では、その感磁方向に直交する方向の外部磁界が印加されたとき（図１０参照）よりも、その感磁方向の外部磁界が印加されたとき（図１１参照）の方が、第２の検出部２２０における磁束密度が小さくなる。その結果、第１の検出部２１０と第２の検出部２２０では、出力の特性、具体的には感磁方向に対して外部磁界の方向がなす角度の変化に対する出力の変化の特性が大きく異なる。
【００９０】
図１２および図１３は、第２の比較例の磁気センサ３０１の概略の構成を示している。磁気センサ３０１は、以下の点で、本実施の形態に係る磁気センサ１と異なっている。磁気センサ３０１では、第１の検出部１０は、第２の部分１２を含んでおらず、第１の部分１１のみによって構成されている。従って、第１の領域Ａ１０は、第２の部分領域Ａ１２を含んでおらず、第１の部分領域Ａ１１のみによって構成されている。また、第２の検出部２０は、第２の部分２２を含んでおらず、第１の部分２１のみによって構成されている。従って、第２の領域Ａ２０は、第４の部分領域Ａ２２を含んでおらず、第３の部分領域Ａ２１のみによって構成されている。
【００９１】
このように、磁気センサ３０１では、第１の領域Ａ１０は、第１の直線Ｌ１に平行な方向における第３の領域Ａ３０の片側にのみ存在し、第２の領域Ａ２０は、第２の直線Ｌ２に平行な方向における第３の領域Ａ３０の片側にのみ存在している。これは、以下のように言い換えることができる。第１の領域Ａ１０は第２の直線Ｌ２の片側にのみ存在し、第２の領域Ａ２０は第１の直線Ｌ１の片側にのみ存在している。第１の検出部１０は、第２の直線Ｌ２を含むＹＺ平面の片側にのみ存在し、第２の検出部２０は、第１の直線Ｌ１を含むＸＺ平面の片側にのみ存在している。
【００９２】
図１２は、磁気センサ３０１にＸ方向の外部磁界が印加された様子を表している。図１３は、磁気センサ３０１にＹ方向の外部磁界が印加された様子を表している。図１２および図１３において、矢印の付いた複数の曲線は、第３の領域Ａ３０の近傍における磁束を模式的に表している。
【００９３】
図１２に示したように、磁気センサ３０１にＸ方向の外部磁界が印加されたときには、第３の領域Ａ３０の近傍において、磁束の方向や密度は、第１の直線Ｌ１を含むＸＺ平面に対して非対称である。これは、磁束を集める作用を有する第２の検出部２０が、第１の直線Ｌ１を含むＸＺ平面の片側にのみ存在しているためである。
【００９４】
第１の検出部１０は、第１の直線Ｌ１を含むＸＺ平面によって２つの部分に分けることができる。図１２に示した状況では、第１の検出部１０の上記２つの部分において、磁界は、第１の直線Ｌ１を含むＸＺ平面に対して非対称になる。第１の検出部１０の上記２つの部分に、第１の直線Ｌ１を含むＸＺ平面に対して対称な磁界が印加されることを前提として、第１の検出部１０が設計されている場合には、図１２に示した状況では、Ｘ方向の外部磁界が印加されたときの第１の検出部１０の特性が、設計された特性と比べて劣化する場合がある。
【００９５】
図１３に示したように、磁気センサ３０１にＹ方向の外部磁界が印加されたときには、第３の領域Ａ３０の近傍において、磁束の方向や密度は、第２の直線Ｌ２を含むＹＺ平面に対して非対称である。これは、磁束を集める作用を有する第１の検出部１０が、第２の直線Ｌ２を含むＹＺ平面の片側にのみ存在しているためである。
【００９６】
第２の検出部２０は、第２の直線Ｌ２を含むＹＺ平面によって２つの部分に分けることができる。図１３に示した状況では、第２の検出部２０の上記２つの部分において、磁界は、第２の直線Ｌ２を含むＹＺ平面に対して非対称になる。第２の検出部１０の上記２つの部分に、第２の直線Ｌ２を含むＹＺ平面に対して対称な磁界が印加されることを前提として、第２の検出部２０が設計されている場合には、図１３に示した状況では、Ｙ方向の外部磁界が印加されたときの第２の検出部２０の特性は、設計された特性と比べて劣化する場合がある。
【００９７】
次に、図１４および図１５を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１について、Ｘ方向の外部磁界が印加されたときと、Ｙ方向の外部磁界が印加されたときの様子を説明する。図１４は、磁気センサ１にＸ方向の外部磁界が印加された様子を表している。図１５は、磁気センサ１にＹ方向の外部磁界が印加された様子を表している。図１４および図１５において、矢印の付いた複数の曲線は、第３の領域Ａ３０の近傍における磁束を模式的に表している。
【００９８】
始めに、第１の比較例と比較したときの本実施の形態の効果について説明する。前述のように、第３の検出部３０に含まれる軟磁性構造体４０は、基準平面ＲＰに平行な方向の磁界に対応する磁束を集める作用を有する。
【００９９】
本実施の形態に係る磁気センサ１では、上記の軟磁性構造体４０の作用により、第１の検出部１０では、その感磁方向に直交する方向の外部磁界が印加されたとき（図１５参照）よりも、その感磁方向の外部磁界が印加されたとき（図１４参照）の方が、第１の検出部１０における磁束密度が大きくなる。同様に、第２の検出部２０では、その感磁方向に直交する方向の外部磁界が印加されたとき（図１４参照）よりも、その感磁方向の外部磁界が印加されたとき（図１５参照）の方が、第２の検出部２０における磁束密度が大きくなる。その結果、第１の検出部１０と第２の検出部２０では、出力の特性、具体的には感磁方向に対して外部磁界の方向がなす角度の変化に対する出力の変化の特性が同じかほぼ同じになる。このように、本実施の形態によれば、軟磁性構造体４０に起因して第１の検出部１０と第２の検出部２０の出力の特性が異なることを抑制することができる。
【０１００】
上記の効果は、特に、第１の領域Ａ１０と第２の領域Ａ２０が、第３の方向（Ｚ方向）から見て、重心Ｃ３０を中心として第１の領域Ａ１０を９０°回転すると第２の領域Ａ２０に重なる位置関係であることによって、顕著に発揮される。
【０１０１】
また、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０に含まれる全ての磁気検出素子すなわちＭＲ素子１００が、基板５１の上面５１ａすなわち基準平面ＲＰから等しい距離の位置に配置されていることによっても、上記の効果が顕著に発揮される。
【０１０２】
また、本実施の形態では、軟磁性構造体４０の作用により、第１の検出部１０と第２の検出部２０の各々において、感磁方向の外部磁界が印加されたときの磁束密度をより大きくすることができる。その結果、本実施の形態によれば、第１の検出部１０と第２の検出部２０の各々の感度を高めることができる。この効果は、軟磁性構造体４０が軟磁性層４１，４３の少なくとも一方を含むことにより、顕著に発揮される。
【０１０３】
次に、第２の比較例と比較したときの本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、第１の領域Ａ１０は、第１の直線Ｌ１に平行な方向における第３の領域Ａ３０の両側に位置する第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２を含んでいる。これは、以下のように言い換えることができる。第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２は、第２の直線Ｌ２の両側に位置している。第１の検出部１０の第１および第２の部分１１，１２は、第２の直線Ｌ２を含むＹＺ平面の両側に存在している。
【０１０４】
また、第２の領域Ａ２０は、第２の直線Ｌ２に平行な方向における第３の領域Ａ３０の両側に位置する第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２を含んでいる。これは、以下のように言い換えることができる。第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２は、第１の直線Ｌ１の両側に位置している。第２の検出部２０の第１および第２の部分２１，２２は、第１の直線Ｌ１を含むＸＺ平面の両側に存在している。
【０１０５】
これらの特徴により、本実施の形態では、図１４に示したように、磁気センサ１にＸ方向の外部磁界が印加されたときには、第３の領域Ａ３０の近傍において、磁束の方向や密度は、第１の直線Ｌ１を含むＸＺ平面に対して対称かほぼ対称になる。また、図１５に示したように、磁気センサ１にＹ方向の外部磁界が印加されたときには、第３の領域Ａ３０の近傍において、磁束の方向や密度は、第２の直線Ｌ２を含むＹＺ平面に対して対称かほぼ対称になる。そのため、本実施の形態によれば、第１および第２の検出部１０，２０の各々の特性が、設計された特性と比べて劣化することを抑制することができる。
【０１０６】
上記の効果は、特に、第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２の各々が第１の直線Ｌ１に対して線対称な形状であり、第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２の各々が第２の直線Ｌ２に対して線対称な形状であることにより、顕著に発揮される。
【０１０７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０の配置に起因して、第１および第２の検出部１０，２０の特性が互いに異なったり、第１および第２の検出部１０，２０の各々の特性が劣化したりすることを抑制することができる。
【０１０８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図１６を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の概略の構成について説明する。
【０１０９】
本実施の形態では、第１の検出部１０と第２の検出部２０の位置が、第１の実施の形態とは異なっている。図１６に示したように、本実施の形態における第１の検出部１０は、図１に示した第１の検出部１０を、第３の領域Ａ３０の重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に９０°回転させた位置にある。従って、本実施の形態における第１の領域Ａ１０は、図１に示した第１の領域Ａ１０を、重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に９０°回転させた位置にある。また、本実施の形態における第２の検出部２０は、図１に示した第２の検出部２０を、重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に９０°回転させた位置にある。従って、本実施の形態における第２の領域Ａ２０は、図１に示した第２の領域Ａ２０を、重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に９０°回転させた位置にある。
【０１１０】
本実施の形態では、重心Ｃ３０を通り第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２と交差する第１の直線Ｌ１は第２の方向（Ｙ方向）に平行である。また、重心Ｃ３０を通り第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２と交差する第２の直線Ｌ２は第１の方向（Ｘ方向）に平行である。従って、本実施の形態では、第１の直線Ｌ１は第１の検出部１０の感磁方向に対して垂直であり、第２の直線Ｌ２は第２の検出部２０の感磁方向に対して垂直である。
【０１１１】
本実施の形態では、第３の検出部３０に含まれる軟磁性構造体４０の作用により、第１の検出部１０では、その感磁方向の外部磁界が印加されたときよりも、その感磁方向に直交する方向の外部磁界が印加されたときの方が、第１の検出部１０における磁束密度が大きくなる。同様に、第２の検出部２０では、その感磁方向の外部磁界が印加されたときよりも、その感磁方向に直交する方向の外部磁界が印加されたときの方が、第２の検出部２０における磁束密度が大きくなる。その結果、第１の検出部１０と第２の検出部２０では、出力の特性、具体的には感磁方向に対して外部磁界の方向がなす角度の変化に対する出力の変化の特性が同じかほぼ同じになる。従って、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態によれば、軟磁性構造体４０に起因して第１の検出部１０と第２の検出部２０の出力の特性が異なることを抑制することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態に係る磁気センサ１の効果のうち、軟磁性構造体４０の作用によって第１の検出部１０と第２の検出部２０の各々の感度を高めることができるという効果は得られない。
【０１１３】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。始めに、図１７を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の概略の構成について説明する。
【０１１５】
本実施の形態における第１の検出部１０、第２の検出部２０および第３の検出部３０は、図１に示した第１の検出部１０、第２の検出部２０および第３の検出部３０を、第３の領域Ａ３０の重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に４５°回転させた位置にある。従って、本実施の形態における第１の領域Ａ１０、第２の領域Ａ２０および第３の領域Ａ３０は、図１に示した第１の領域Ａ１０、第２の領域Ａ２０および第３の領域Ａ３０を、重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に４５°回転させた位置にある。
【０１１６】
第１の実施の形態と同様に、第１の検出部１０は第１の部分１１と第２の部分１２を含み、第１の領域Ａ１０は第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２を含んでいる。また、第２の検出部２０は第１の部分２１と第２の部分２２を含み、第２の領域Ａ２０は第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２を含んでいる。
【０１１７】
また、本実施の形態では、重心Ｃ３０を通り第１および第２の部分領域Ａ１１，Ａ１２と交差する第１の直線Ｌ１が第１の方向（Ｘ方向）に対してなす角度は４５°であり、重心Ｃ３０を通り第３および第４の部分領域Ａ２１，Ａ２２と交差する第２の直線Ｌ２が第２の方向（Ｙ方向）に対してなす角度は４５°である。
【０１１８】
次に、図１８および図１９を参照して、本実施の形態における第１および第２の検出部１０，２０の構成の一例について説明する。この例では、第１の実施の形態と同様に、第１の検出部１０の第１の部分１１は、抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ４を含み、第１の検出部１０の第２の部分１２は、抵抗部Ｒｘ２，Ｒｘ３を含んでいる。抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４と、電源端子Ｖｘ、出力端子Ｖｘ＋，Ｖｘ−およびグランド端子Ｇとの接続関係は、第１の実施の形態と同じである。図１８には、第１の検出部１０に関する配線も示している。
【０１１９】
また、第２の検出部２０の第１の部分２１は、抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ４を含み、第２の検出部２０の第２の部分２２は、抵抗部Ｒｙ２，Ｒｙ３を含んでいる。抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４と、電源端子Ｖｙ、出力端子Ｖｙ＋，Ｖｙ−およびグランド端子Ｇとの接続関係は、第１の実施の形態と同じである。図１９には、第２の検出部２０に関する配線も示している。
【０１２０】
抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４，Ｒｙ１，Ｒｙ２，Ｒｙ３，Ｒｙ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態と同じである。図１８および図１９において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。
【０１２１】
本実施の形態では、第１の直線Ｌ１が、第１の方向（Ｘ方向）に平行な方向すなわち第１の検出部１０の感磁方向に対してなす角度は４５°である。第２の直線Ｌ２が、第２の方向（Ｙ方向）に平行な方向すなわち第２の検出部２０の感磁方向に対してなす角度も、４５°である。これにより、本実施の形態では、第１の検出部１０と第２の検出部２０では、出力の特性、具体的には感磁方向に対して外部磁界の方向がなす角度の変化に対する出力の変化の特性が同じかほぼ同じになる。従って、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態によれば、軟磁性構造体４０に起因して第１の検出部１０と第２の検出部２０の出力の特性が異なることを抑制することができる。
【０１２２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１２３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。始めに、図２０を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１が第３の実施の形態と異なる点について説明する。本実施の形態では、第１の方向は、Ｘ方向から、図２０における反時計回り方向に４５°回転した方向と一致し、第２の方向は、Ｙ方向から、図２０における反時計回り方向に４５°回転した方向と一致する。以下、本実施の形態における第１の方向を記号Ｄ１で表し、本実施の形態における第２の方向を記号Ｄ２で表す。
【０１２４】
本実施の形態では、第１の直線Ｌ１は第１の方向Ｄ１に平行であり、第２の直線Ｌ２は第２の方向Ｄ２に平行である。
【０１２５】
第１の検出部１０は、外部磁界の第１の方向Ｄ１に平行な方向の成分を検出できるように構成されている。具体的には、本実施の形態では、第１の検出部１０の抵抗部Ｒｘ１，Ｒｘ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ１である。第１の検出部１０の抵抗部Ｒｘ２，Ｒｘ３の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ１とは反対の方向である。本実施の形態では、第１の方向Ｄ１に平行な方向が第１の検出部１０の感磁方向である。
【０１２６】
また、第２の検出部２０は、外部磁界の第２の方向Ｄ２に平行な方向の成分を検出できるように構成されている。具体的には、本実施の形態では、第２の検出部２０の抵抗部Ｒｙ１，Ｒｙ４の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ２である。第２の検出部２０の抵抗部Ｒｙ２，Ｒｙ３の各々におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ２とは反対の方向である。本実施の形態では、第２の方向Ｄ２に平行な方向が第２の検出部２０の感磁方向である。
【０１２７】
図２０において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。
【０１２８】
本実施の形態における第１ないし第３の検出部１０，２０，３０の構成は、第１の実施の形態における第１ないし第３の検出部１０，２０，３０を第３の領域Ａ３０の重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に４５°回転させて得られる構成である。
【０１２９】
以下、本実施の形態における第１および第２の検出部１０，２０を用いて、外部磁界のＸ方向に平行な方向の成分と、外部磁界のＹ方向に平行な方向の成分を検出する場合について説明する。まず、出力端子Ｖｘ＋と出力端子Ｖｘ−との間の電位差をＶ１とし、出力端子Ｖｙ＋と出力端子Ｖｙ−との間の電位差をＶ２とする。外部磁界のＸ方向に平行な方向の成分の検出値は、下記の式（１）で表される値Ｓｘと対応関係を有する。外部磁界のＹ方向に平行な方向の成分の検出値は、下記の式（２）で表される値Ｓｙと対応関係を有する。
【０１３０】
Ｓｘ＝Ｖ１−Ｖ２    …（１）
Ｓｙ＝Ｖ１＋Ｖ２    …（２）
【０１３１】
外部磁界のＸ方向に平行な方向の成分の検出値は、値Ｓｘに対して振幅やオフセットの調整を施したものであってもよい。外部磁界のＹ方向に平行な方向の成分の検出値は、値Ｓｙに対して振幅やオフセットの調整を施したものであってもよい。
【０１３２】
本実施の形態では、第１の直線Ｌ１は第１の検出部１０の感磁方向に平行であり、第２の直線Ｌ２は第２の検出部２０の感磁方向に平行である。そのため、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、第１の検出部１０と第２の検出部２０では、出力の特性、具体的には感磁方向に対して外部磁界の方向がなす角度の変化に対する出力の変化の特性が同じかほぼ同じになる。従って、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態によれば、軟磁性構造体４０に起因して第１の検出部１０と第２の検出部２０の出力の特性が異なることを抑制することができる。
【０１３３】
本実施の形態において、第１ないし第３の検出部１０，２０，３０の構成は、第２の実施の形態における第１ないし第３の検出部１０，２０，３０を第３の領域Ａ３０の重心Ｃ３０を中心として反時計回り方向に４５°回転させて得られる構成であってもよい。この場合には、第１の直線Ｌ１は、第２の方向Ｄ２に平行であって、第１の検出部１０の感磁方向に対して垂直である。また、第２の直線Ｌ２は、第１の方向Ｄ１に平行であって、第２の検出部２０の感磁方向に対して垂直である。この場合には、第２の実施の形態と同様の作用によって、軟磁性構造体４０に起因して第１の検出部１０と第２の検出部２０の出力の特性が異なることを抑制することができる。
【０１３４】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１ないし第３の実施の形態のいずれかと同様である。
【０１３５】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、第１ないし第３の検出部の各々の構成は、各実施の形態に示した例に限られず、請求の範囲の要件を満たすものであればよい。
【符号の説明】
【０１３６】
１…磁気センサ、１０…第１の検出部、２０…第２の検出部、３０…第３の検出部、４０…軟磁性構造体、５０…支持部、Ａ１０…第１の領域、Ａ２０…第２の領域、Ａ３０…第３の領域。
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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