(57)【要約】方位センサであって、基板の主面に設けられその長手方向が互いに直交しかつ直列に接続された、少なくとも２個の検出素子をそれぞれ有する第１、第２のブリッジ回路と、この第１、第２のブリッジ回路に対向する位置にそれぞれ第１、第２の磁気バイアス印加部を備える。この磁気バイアス印加部の磁界の向きは、互いに異なっている。この方位センサはホルダーやコイルを用いないため、小型化が可能である。
2003056276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第１の検出回路と、
前記基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第２の検出回路と、
前記第１の検出回路に対向する位置に設けられた第１の磁気バイアス印加部と、
前記第２の検出回路に対向する位置に設けられ、かつ前記第１の磁気バイアス印加部が発生する磁界の向きと異なる方向に磁界を発生する第２の磁気バイアス印加部と、を備えた、
方位センサ。
【請求項２】
前記第１、第２の磁気バイアス印加部を永久磁石で構成した、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項３】
前記第１の検出回路と前記第２の検出回路との少なくとも一方を覆う絶縁層と、をさらに備えた、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項４】
前記第１の検出回路は、
第１の検出素子と、
前記第１の検出素子とパターンの長手方向が異なり、かつ前記第１の検出素子と電気的に直列に接続された第２の検出素子と、
前記第２の検出素子とパターンの長手方向が平行である第３の検出素子と、
前記第３の検出素子と電気的に直列に接続され、かつ前記第１の検出素子とパターンの長手方向が平行である第４の検出素子と、を備え、
前記第１の検出素子と前記第２の検出素子、前記第３の検出素子と前記第４の検出素子とがそれぞれ電気的に並列に接続されており、
前記第２の検出回路は、
第５の検出素子と、
前記第５の検出素子とパターンの長手方向が異なり、かつ前記第５の検出素子と電気的に直列に接続された第６の検出素子と、
前記第６の検出素子とパターンの長手方向が平行である第７の検出素子と、
前記第７の検出素子と電気的に直列に接続され、かつ前記第５の検出素子とパターン方向が平行である第８の検出素子と、を備え、
前記第５の検出素子と前記第６の検出素子、前記第７の検出素子と前記第８の検出素子とがそれぞれ電気的に並列に接続されている、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項５】
前記第１の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きとがなす角度が９０°であり、前記第１の検出素子のパターンの長手方向と前記第２の検出素子のパターンの長手方向とがなす角度が９０°であり、かつ前記第５の検出素子のパターンの長手方向と前記第６の検出素子のパターンの長手方向とがなす角度が９０°である、
請求項４記載の方位センサ。
【請求項６】
前記第１の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第１の検出素子のパターンの長手方向のなす角度が４５°であり、
前記第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第５の検出素子のパターンの長手方向のなす角度が４５°である、
請求項５記載の方位センサ。
【請求項７】
前記第１の検出回路は、
第１の検出素子と、
前記第１の検出素子とパターンの長手方向が異なり、かつ前記第１の検出素子と電気的に直列に接続された第２の検出素子と、を備え、
前記第２の検出回路は、
第３の検出素子と、
前記第３の検出素子とパターンの長手方向が異なり、かつ前記第３の検出素子と電気的に直列に接続された第４の検出素子と、を備えた、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項８】
前記第１、第２の磁気バイアス印加部をＣｏＰｔ合金とフェライトのいずれかで構成した、
請求項１記載の方位センサ。
【請求項９】
前記絶縁層をＳｉＯ２で構成した、
請求項１記載の方位センサ。
【請求項１０】
前記第１、第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の強度を５Ｏｅ以上２０Ｏｅ以下とした、
請求項１記載の方位センサ。
【請求項１１】
第１の検出回路と第２の検出回路との少なくとも一方を囲む、周囲磁気バイアス印加部とを、さらに備えた、
請求項１記載の方位センサ。
【請求項１２】
前記第１の検出回路と第２の検出回路とを、前記基板の互いに異なる主面に設けた、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項１３】
前記基板が主面上にガラスグレース層を有する、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項１４】
１）第１の検出回路と第２の検出回路とを基板の主面上に形成する工程と、
２）前記第１の検出回路に対向した位置に第１の磁気バイアス印加部を形成し、前記第２の検出回路に対向する位置に第２の磁気バイアス印加部を形成する工程とを備え、
前記第１の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きとを異なるようにした、
方位センサの製造方法。
【請求項１５】
前記第１の検出回路と前記第２の検出回路の少なくとも一方を覆う絶縁層を形成する工程と、をさらに備えた、
請求項１４に記載の方位センサの製造方法。
【請求項１６】
前記工程２が、
前記絶縁層における前記第１、第２の磁気バイアス印加部の非形成箇所にレジストを形成する工程と、
前記絶縁層の全面に前記第１、第２の磁気バイアス印加部を構成する磁性材料を配する工程と、
前記レジストを除去する工程と、を有する、
請求項１５に記載の方位センサの製造方法。
【請求項１７】
前記第１、第２の磁気バイアス印加部の磁界の向きを設定する工程と、をさらに有する、
請求項１４に記載の方位センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、各種電子機器に使用される方位センサとその製造方法に関する。
背景技術
図１０Ａは従来の方位センサの斜視図、図１０Ｂは同Ａ−Ａ線断面図である。
従来の方位センサは、以下の構成を備えている。
・基板１上面に４個の検出素子２Ａ〜２Ｄを有するブリッジ回路３
・このブリッジ回路３を有する基板１を覆うようにして基板１を保持するホルダー４
・このホルダー４の周りを巻回し所定巻数の導電線からなり互いに直交する磁気バイアス印加部としての第１、第２のコイル５Ａ、５Ｂ
上記従来の方位センサは、検出素子２Ａ〜２Ｄが設けられた基板１がホルダー４で覆われ、さらにこのホルダー４の周囲を第１、第２のコイル５Ａ、５Ｂが巻回している。このため従来の方位センサは、形状が大きく、小形化が困難である。
発明の開示
本発明の方位センサは、基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第１の検出回路と、同構成の第２の検出回路と、第１の検出回路に対向する位置に設けられた第１の磁気バイアス印加部と、第２の検出回路に対向に設けられた第２の磁気バイアス印加部とを備えている。第２の磁気バイアス印加部は、第１の磁気バイアス印加部が発生する磁界の向きと異なる方向に磁界を発生する。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、同様の構成をなすものは同じ符号を付して説明し、詳細な説明を省略する。
（実施の形態１）
図１Ａは本発明の実施の形態１の方位センサの斜視図、図１Ｂは同分解斜視図、図２は同Ａ−Ａ線断面図、図３は同要部である第１、第２のブリッジ回路の上面図である。図４は実施の形態１の方位センサにおける第１のブリッジ回路の電気回路図である。
図１Ａ〜図３に示すように、本実施の形態の方位センサは、以下の構成を備えている。
・基板１１
・この基板１１上面に設けられた、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄとを備えた第１のブリッジ回路１３（第１の検出回路）
・第５の検出素子１２Ｅ〜第８の検出素子１２Ｈを備えた第２のブリッジ回路１４（第２の検出回路）
・第１のブリッジ回路１３と第２のブリッジ回路１４上面にそれぞれ設けられた絶縁層１５Ａ、１５Ｂ
・絶縁層１５Ａ、１５Ｂの上面に第１、第２のブリッジ回路１３，１４とそれぞれ対向する位置にそれぞれ設けられた第１の磁気バイアス印加部１６、第２の磁気バイアス印加部（以下、印加部と称す）１７
・第１の印加部１６、第２の印加部１７の上面にそれぞれ設けられた、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなる被覆層２１Ａ、２１Ｂ
なお、第１、第２の印加部１６、１７はその発生する磁界の向きは図３にそれぞれ矢印３１、３２で示すように、互いに略９０°異なるように構成されている。
以下、これらの構成要素について説明する。
基板１１は、矩形状でアルミナなどの絶縁性を有する材料からなり、好ましくはその主面にガラスグレーズ層が形成されているものがよい。ガラスグレーズ層は平滑な表面を得易く、第１のブリッジ回路１３、第２のブリッジ回路１４の形成が容易となるからである。
第１のブリッジ回路１３は第１の検出素子１２Ａ、第２の検出素子１２Ｂ、第３の検出素子１２Ｃおよび第４の検出素子１２Ｄとから構成される。ここで、第１の検出素子１２Ａから第４の検出素子１２Ｄは、強磁性薄膜や人工格子多層膜等を複数折り返して形成される。強磁性薄膜はＮｉＣｏ，ＮｉＦｅ等からなり、外部磁界が垂直に印加されたときに抵抗値変化率が最大となる。また、複数折り返すことによって、地磁気が横切る本数が増えるため、抵抗値変化率が大きくなり、地磁気の検出感度が向上する。
ここで、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとは電気的に直列に接続されており、第３の検出素子１２Ｃと第４の検出素子１２Ｄも電気的に直列に接続されている。そして、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂの直列回路と、第３の検出素子１２Ｃと第４の検出素子１２Ｄの直列回路とは電気的に並列に接続している。さらに、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとの接続部は第１の出力電極２０Ａと接続しており、第３の検出素子１２Ｃと第４の検出素子１２Ｄとの接続部は第２の出力電極２０Ｂと接続している。
また、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとは、パターンの長手方向が互いに略９０°異なっている。第３の検出素子１２Ｃと第４の検出素子１２Ｄにおいても同様の構成である。そして、第１の検出素子１２Ａと第４の検出素子１２Ｄとは、パターンの長手方向が平行である。第２の検出素子１２Ｂと第３の検出素子１２Ｃにおいても同様の構成である。
なお、第１の検出素子１２Ａと第３の検出素子１２Ｃとは、入力電極１８Ａに接続している。一方、第２の検出素子１２Ｂと第４の検出素子１２Ｄとは、グランド電極１９Ａに接続している。
このように、第１の検出素子１２Ａから第４の検出素子１２Ｄは図４に示すようにフルブリッジを構成する。よってブリッジ回路の作用により、第１の出力電極２０Ａと第２の出力電極２０Ｂからそれぞれ得られた２つの出力電圧の差動電圧の変動は大きくなる。このため、方位が精度良く検知される。さらに２つの出力電圧のノイズをキャンセルできるため、ノイズによる検出ばらつきが小さくなる。
さらに、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄはそれぞれその長手方向が第１の印加部１６で発生する磁界と４５°の角度をなしている。このように構成することによって、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄの抵抗値が磁界の変化に対しリニアに変化するとみなすことができる。そのため差動電圧から方位が容易に算出される。なお、本実施の形態においては、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄはその長手方向が第１の印加部１６で発生する磁界となす角度を４５°としている。この角度が０°、１８０°では第１の印加部１６で発生する磁界が検出素子の抵抗値変化に寄与しないので、バイアス磁界の役割を果たさない。従って、４５°以外でも０°と１８０°を除いた角度にすることが好ましい。
また、入力電極１８Ａ、グランド電極１９Ａ、第１の出力電極２０Ａ、第２の出力電極２０Ｂはそれぞれ銀、銀パラジウム等で構成されている。
第１のブリッジ回路１３と同様に、第２のブリッジ回路１４も第５の検出素子１２Ｅ、第６の検出素子１２Ｆ、第７の検出素子１２Ｇおよび第８の検出素子１２Ｈとを備える。そして入力電極１８Ｂ、グランド電極１９Ｂ、第３の出力電極２０Ｃ、および第４の出力電極２０Ｄと接続している。
これらの構成要素は、それぞれ、第２のブリッジ回路１４の第５の検出素子１２Ｅが第１のブリッジ回路１３の第１の検出素子１２Ａに対応する。以下同様に、第６の検出素子１２Ｆが第２の検出素子１２Ｂに、第７の検出素子１２Ｇが第３の検出素子１２Ｃに、第８の検出素子１２Ｈが第４の検出回路１２Ｄに、入力電極１８Ｂが入力電極１８Ａに、グランド電極１９Ｂがグランド電極１９Ａに、第３の出力電極２０Ｃが第１の出力電極２０Ａに、第４の出力電極２０Ｄが第２の出力電極２０Ｂに対応する。
なお、入力電極１８Ａと入力電極１８Ｂとは電気的に接続され、グランド電極１９Ａとグランド電極１９Ｂとも電気的に接続されている。すなわち、第１のブリッジ回路１３と第２のブリッジ回路１４とは電気的に並列に接続されている。
入力電極１８Ａ、１８Ｂ、グランド電極１９Ａ、１９Ｂ、第１の出力電極２０Ａ、第２の出力電極２０Ｂ、第３の出力電極２０Ｃおよび第４の出力電極２０Ｄは、それぞれ、外部と信号の入出力のため露出している。
絶縁層１５Ａは第１のブリッジ回路１３上面に、絶縁層１５Ｂは第２のブリッジ回路１４上面にそれぞれ設けられている。これらは絶縁性を有するＳｉＯ２、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなり、第１、第２のブリッジ回路１３、１４と第１、第２の印加部１６、１７とを電気的に絶縁をしている。このとき、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄを絶縁層１５Ａで覆い、第５の検出素子１２Ｅ〜第８の検出素子１２Ｈを絶縁層１５Ｂで覆うようにする。
なお、絶縁層１５Ａ、１５ＢとしてＳｉＯ２を用いると、第１、第２の印加部１６，１７としてＣｏＰｔ合金を用いる場合には、第１、第２の印加部１６，１７との密着性が良くなる。このため、耐湿性等の信頼性が向上する。また安価となる。
第１の印加部１６は絶縁層１５Ａの上面の、第１のブリッジ回路１３と対向する位置に、第２の印加部１７は、絶縁層１５Ｂの上面の、第２のブリッジ回路１４と対向する位置にそれぞれ設けられている。これらは磁界の向きが設定されたＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、フェライト等の磁石からなる。第１の印加部１６は第１のブリッジ回路１３全面を覆う。また第２の印加部１７は第２のブリッジ回路１４全面を覆う。また、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の向きは前述のように互いに略９０°異なっている。さらに、第１、第２の印加部１６，１７は５〜２０ＯＥの強度の磁界を発生する。
ここで、第１、第２の印加部１６，１７の磁界強度を５〜２０ＯＥとした理由について説明する。
図５は、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の強度と、検出された方位のばらつきとの関係を示した図である。この図では許容される方位のばらつきを７°としている。これは３６方位を検出するために許される最大限のばらつきである。
図５から明らかなように、磁界の強度を５〜２０Ｏｅとすることによって、検出された方位のばらつきを低減され、方位が精度良く検出されることがわかる。
このようにすると、磁界の強度が２０Ｏｅ以下のため、地磁気の磁界強度との差が小さくなる。また磁界の強度が５Ｏｅ以上のため、第１、第２のブリッジ回路１３，１４が一定以上の強度で出力する。以上の理由により、第１、第２の印加部１６，１７の磁界強度を５〜２０Ｏｅとすることが好ましい。
なお、要望される検出方位のばらつきが小さい場合には、磁界の強度の範囲を更に限定する必要がある。たとえば、許容される方位のばらつきが５°の場合には磁界強度を６．０〜１８．０Ｏｅとする。さらに好ましくは、磁界強度を７．５〜１５．０Ｏｅとすればよい。
また、第１、第２の印加部１６，１７としてＣｏＰｔ合金を用いると、その厚みを５００ｎｍ程度に小さくできる。しかも、厚みのばらつきが小さくなるため、バイアス磁界の強度が安定する。
なお、第１、第２の印加部１６，１７としてフェライトを用いれば、印加部１６，１７は安価になる。
以下、本発明の実施の形態１における方位センサの製造方法について説明する。
まず、基板１１の上面に第１の検出素子１２Ａ〜第８の検出素子１２Ｈ、入力電極１８Ａ、１８Ｂ、グランド電極１９Ａ、１９Ｂ、第１の出力電極２０Ａ〜第４の出力電極２０Ｄを形成する。この際印刷、蒸着等の方法を用いる。
このとき、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄにより第１のブリッジ回路１３を形成し、入力電極１８Ａ、グランド電極１９Ａ、第１の出力電極２０Ａ、第２の出力電極２０Ｂを所定の位置に形成する。同様に、第５の検出素子１２Ｅ〜第８の検出素子１２Ｈにより第２のブリッジ回路１４を形成し、入力電極１８Ｂ、グランド電極１９Ｂ、第３の出力電極２０Ｃ、第４の出力電極２０Ｄを所定の位置に形成する。
次に、第１のブリッジ回路１３の上面に絶縁層１５Ａを、第２のブリッジ回路１４の上面に絶縁層１５Ｂをそれぞれ形成する。前述のように、絶縁層１５Ａは第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄを、絶縁層１５Ｂは第５の検出素子１２Ｅ〜第８の検出素子１２Ｈをそれぞれ覆うようにする。
次に、絶縁層１５Ａの上面の、第１のブリッジ回路１３と対向する位置に第１の磁気バイアス印加部１６を印刷、エッチング等によって形成する。また絶縁層１５Ｂの上面の、第２のブリッジ回路１４と対向する位置に第２の磁気バイアス印加部１７を形成する。その後、第１、第２の印加部１６，１７に磁場発生コイルを近接することによって、それぞれの磁界の向きを設定する。
このとき図３のように、第１の検出素子１２Ａ〜第８の検出素子１２Ｈが、その長手方向が第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界と４５°の角度をなすようにする。また、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の方向が略９０°異なるようにする。
なお、第１、第２の印加部１６，１７をリフトオフ法によって形成することが好ましい。これにより絶縁層１５Ａ、絶縁層１５Ｂ、第１、第２のブリッジ回路１３、１４がダメージを受けない。
すなわち、まず第１、第２の印加部１６，１７を形成しない部分にレジストを形成する。次に、絶縁層１５Ａ、１５Ｂの全面に、第１、第２の印加部１６，１７を構成する磁性材料を配する。そして、レジストを除去して所定位置に第１、第２の印加部１６，１７を設ける。このようにすることで、レジストを除去さえすれば不要な磁性材料も同時に除去される。このため、エッチング法のように不要な磁性材料を直接除去する必要がなく、そのためのエッチング液等が絶縁層１５Ａ、１５Ｂ、第１、第２のブリッジ回路１３，１４へ付着あるいは浸透することがない。
特に第１、第２の印加部１６，１７としてＣｏＰｔ合金をエッチング法で形成する場合、エッチング液として強酸性のものを使用する必要がある。このため、エッチング液によって絶縁層１５Ａ、１５Ｂまたは第１、第２のブリッジ回路１３，１４がダメージを受け、耐湿性等が低下して信頼性を損なう。しかし、リストオフ法を適用すればこのような問題は生じず、信頼性の高い方位センサが得られる。
また、本実施の形態では第１、第２の印加部１６，１７を形成後、それらの磁界の向きを設定する。このようにすることで、第１、第２の印加部１６，１７の磁界の向きを同時に、あるいは連続して設定できるため、生産性が向上する。なお、すでに磁界の向きが設定された磁石を絶縁層１５上面に配置するようにしてもよい。
最後に、第１印加部１６の上面にモールド等によって被覆層２１Ａを、第２の印加部１７の上面にモールド等によって被覆層２１Ｂをそれぞれ形成する。
以下、本発明の実施の形態１における方位センサの動作について説明する。
まず、第１のブリッジ回路１３の入力電極１８Ａとグランド電極１９Ａの間に所定の電圧を印可する。このとき、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄには、第１の磁気バイアス印加部１６から発生した磁界と地磁気が作用して、その抵抗値が変化する。このとき、第１の出力電極２０Ａと第２の出力電極２０Ｂから抵抗値変化に応じた電圧が出力され、この２つの差動出力電圧を検出する。この電圧は、地磁気と第１のブリッジ回路１３とが交わる角度によって変化する。地磁気と第１のブリッジ回路１３とが交わる角度に対し、この差動出力電圧は、略正弦波的に変化する。
第２のブリッジ回路１４においても同様に、第３の出力電圧２０Ｃと第４の出力電圧２０Ｄ間に、地磁気と第２のブリッジ回路１４とが交わる角度に応じて略正弦波的に変化する差動出力電圧が検出される。
ここで、本実施の形態のように第１の印加部１６と第２の印加部１７との磁界方向は９０°異なっている。これにより、一方の差動出力電圧と他方の差動出力電圧との位相は９０°ずれたものとなる。即ち、方位をθとすると一方の出力がＡｓｉｎθ、他方の出力がＡ’ｃｏｓθとなる。こららを振幅Ａ、Ａ’で規格化してやれば、両出力の比、ｔａｎθが計算され、容易に方位θが検出される。なお、振幅がほぼ同じになるように印加部の強度バラツキを抑えれば規格化処理の必要はない。
このとき、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の向きは、方位θの計測ばらつきが所定の範囲内、例えば７°に収まる程度に異なるようにすればよい。本実施の形態では、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の向き３１、３２のなす角を略９０°とした。しかしこの角度は９０°でなくてもよい。すなわち、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の向きを異なるようにすれば、第１、第２のブリッジ回路１３，１４の出力の位相が互いに異なる。第１のブリッジ回路１３の出力は正弦波的に変化するため同一値を２つの方位の角度で取る。しかし第１のブリッジ回路１３の出力と第２のブリッジ回路１４の出力との差の符号によって、方位は１つの角度に決定される。これにより、０〜３６０°の範囲の全方位を検出できる。このとき、第１、第２のブリッジ回路１３，１４の各出力の位相が重ならない程度に磁界の向きを異なるようにする必要がある。
尚、本実施の形態において、絶縁層１５Ａ、１５Ｂは分離した別の層であり、被覆層２１Ａ、２１Ｂにおいても分離した別の層であったが、図６のようにそれぞれを一体に構成してもよい。
図６は、本発明の実施の形態１の他の方位センサの断面図である。被覆層１５は第１のブリッジ回路１３と第２のブリッジ回路１４とをともに覆っている。また、被覆層２１も第１の印加部１６と第２の印加部１７とを覆っている。
このような構成であっても図１に示す方位センサと同様の作用効果を得ることができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図７を用いて説明をする。図７は本発明の実施の形態２の方位センサの断面図である。
実施の形態１では基板の片面側に第１、第２のブリッジ回路等を形成していたが、実施の形態２においては、基板の上面に第１のブリッジ回路を、基板の下面に第２のブリッジ回路を形成する。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。
以下、実施の形態２の構成について説明する。
基板１１の上面に第１のブリッジ回路１３が形成され、第１のブリッジ回路１３の上面に第１の絶縁層１５Ａが形成されている。第１の絶縁層１５Ａの上面の、第１のブリッジ回路１３と対向する位置に第１の磁気バイアス印加部１６が形成され、さらにその上面に第１の被覆層２１Ａが形成されている。
また、基板１１の下面に第２のブリッジ回路１４が形成され、第２のブリッジ回路１４の下面に第２の絶縁層１５Ｂが形成されている。第２の絶縁層１５Ｂの下面の、第２のブリッジ回路１４と対向する位置に第２の磁気バイアス印加部１７が形成され、さらにその下面に第２の被覆層２１Ｂが形成されている。
このように本実施の形態による方位センサは、第１、第２のブリッジ回路１３，１４を基板１１の別の面に形成している。このため、第１、第２のブリッジ回路１３，１４を同一面に形成するより主面の面積が小さくなる。これにより、方位センサが小型化される。さらに、第１、第２の印加部１６，１７を別の面に形成しているため、第１、第２の印加部１６，１７間の距離が大きくなる。これにより、第１の印加部１６から発生した磁界から第２のブリッジ回路１４への影響が小さくなる。同様に、第２の印加部１７から発生した磁界から第１のブリッジ回路１３への影響が小さくなる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図８を用いて説明する。図８は本発明の実施の形態３の方位センサの要部である第１、第２のブリッジ回路の上面図である。
実施の形態３の方位センサでは、実施の形態１の方位センサにさらに、磁界バイアス印加部を上面視にて第１、第２のブリッジ回路１３，１４の周囲にも設けている。
図８に示すように、第１のブリッジ回路１３の周辺に磁気バイアス印加部１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが配置されている。これらは周囲磁気バイアス印加部を構成する。同様に第２のブリッジ回路１４の周辺に磁気バイアス印加部（以下、印加部と称す）１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄが配置されている。
ここで、印加部１６Ａが第１のブリッジ回路１３と向かい合う側をＮ極としている。また、第１のブリッジ回路１３を介して印加部１６Ａと対向して位置する印加部１６Ｂは、第１のブリッジ回路１３と向かい合う側をＳ極としている。第１のブリッジ回路１３の周辺にあって印加部１６Ａと印加部１６Ｂとの間に位置する印加部１６Ｃは、印加部１６Ａと対向する側をＮ極、印加部１６Ｂと対向する側をＳ極としている。第１のブリッジ回路１３を介して印加部１６Ｃと対向し、かつ印加部１６Ａと印加部１６Ｂとの間に位置する印加部１６Ｄは、印加部１６Ａと対向する側をＮ極、印加部１６Ｂと対向する側をＳ極としている。
印加部１７Ａ〜１７Ｄは、第２のブリッジ回路１４の周辺に配置されたものであり、磁界の方向は印加部１６Ａ〜１６Ｄを時計回りに９０°回転させた関係にある。
尚、実施の形態３における方位センサの全体構造は、第１の実施の形態における方位センサに印加部１６Ａ〜１６Ｄ、１７Ａ〜１７Ｄを付加した構成である。すなわち、第１のブリッジ回路１３、第２のブリッジ回路１４の上方には図示していないが、それぞれ第１の印加部１６、第２の印加部１７が位置している。このとき、第１の印加部１６の磁界の方向は、図８中の矢印８１に示すように左側がＮ極で右側がＳ極である。また、第２の印加部１７の磁界の方向は、矢印８２に示すように、上側がＮ極で下側がＳ極である。
このような構成にすれば、印加部１６Ａ〜１６Ｄに囲まれた部分からこの外部へは磁界が漏れにくい。これにより第１のブリッジ回路１３への磁界の印加の効率が良いため、印加部１６、１６Ａ〜１６Ｄを構成する磁石の磁力が弱くても機能する。そのようにすれば、第１のブリッジ回路１３へ印可する磁界が第２のブリッジ回路１４へ影響を与える可能性が小さくなる。印加部１７Ａ〜１７Ｄについても同様である。
以上、本発明の実施の形態１〜実施の形態３を説明したが、これらはホルダーやコイルが不要なので、小型になる。さらに、コイルに通電してバイアス磁界を発生させているのではなく、永久磁石を用いている。これにより方位センサは、磁界の発生のための電力が不要となり、省電力化される。このような方位センサは、携帯端末等への搭載も可能となる。
尚、上記すべての実施の形態においては、第１の検出回路と第２の検出回路のいずれも４個の検出素子を用いたブリッジ回路構成とし、その差動電圧を検知する方法を採用している。しかし第１の検出回路と第２の検出回路を２個の検出素子を用いたハーフブリッジ回路により構成してもよい。これについて、図９を用いて説明をする。図９は本発明の方位センサの第１の検出回路のバリーションの回路図である。
第１の検出回路９０は第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとからなる。第１の検出回路９０では、入力電極１８Ａとグランド電極１９Ａ間に所定の電圧を印加することにより第１の出力電極２０Ａとグランド電極１９Ａ間の電圧を検知する。この回路構成は、ブリッジ回路の半分の構成を有することから「ハーフブリッジ回路」と言われている。
なお、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとの位置関係や、第１の検出回路９０に対向する第１の磁気バイアス印加部の磁界方向との位置関係については実施の形態１と同様である。
第２の検出回路においても同様に構成することができる。
このようなハーフブリッジ回路構成は、ブリッジ回路の場合に比べて、検出素子の数が半分で、回路が必要とする面積も小さくなり、回路構成が簡単となり小型化にも有利である。
産業上の利用可能性
以上のように本発明の方位センサは、以下の構成を備えている。
・基板
・この基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第１の検出回路と、同構成の第２の検出回路
・第１の検出回路に対向する位置に設けられた第１の磁気バイアス印加部
・第２の検出回路に対向に設けられ、かつ第１の磁気バイアス印加部が発生する磁界の向きと異なる方向に磁界を発生する第２の磁気バイアス印加部
この構成により、ホルダーやコイルが不要となり、これにより、小形化が可能な方位センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは本発明の実施の形態１における方位センサの斜視図である。
図１Ｂは本発明の実施の形態１における方位センサの分解斜視図である。
図２は、図１ＡのＡ−Ａ線における本発明の実施の形態１における方位センサの断面図である。
図３は本発明の実施の形態１における方位センサの要部である第１、第２のブリッジ回路の上面図である。
図４は本発明の実施の形態１における方位センサの要部である第１のブリッジ回路の電気回路図である。
図５は本発明の実施の形態１における方位センサの第１、第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の強度と、検出された方位のばらつきとの関係を示した図である。
図６は本発明の実施の形態１による他の方位センサの断面図である。
図７は本発明の実施の形態２の方位センサの断面図である。
図８は本発明の実施の形態３の方位センサの要部である第１、第２のブリッジ回路周辺の上面図である。
図９は本発明の実施の形態１〜３による方位センサの第１の検出回路のバリーションの回路図である。
図１０Ａは従来の方位センサの斜視図である。
図１０Ｂは、図１０ＡのＡ−Ａ線における従来の方位センサの断面図である。
2003056276.tif 000003
【図１Ａ】
2003056276.tif 000004
【図１Ｂ】
2003056276.tif 000005
【図２】
2003056276.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2003056276.tif 000009
【図６】
2003056276.tif 000010
【図７】
2003056276.tif 000011
【図８】
2003056276.tif 000012
【図９】
2003056276.tif 000013
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2003056276.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月24日(2003.10.24)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】基板と、
前記基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第１の検出回路と、
前記基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第２の検出回路と、
前記第１の検出回路に対向する位置に設けられ、かつ前記第１の検出回路に磁気バイアスを印加する第１の磁気バイアス印加部と、
前記第２の検出回路に対向する位置に設けられ、かつ前記第１の磁気バイアス印加部が発生する磁界の向きと異なる方向に磁界を発生させて前記第２の検出回路に磁気バイアスを印加する第２の磁気バイアス印加部と、を備えた、
方位センサ。


【手続補正００２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】前記第１の検出回路と前記第２の検出回路との少なくとも一方を覆い、ＳｉＯ２からなる絶縁層をさらに有し、前記第１、第２の磁気バイアス印加部がＣｏＰｔ合金からなる、
請求項１記載の方位センサ。


【手続補正００３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】１）第１の検出回路と第２の検出回路とを基板の主面上に形成する工程と、
２）前記第１の検出回路に対向した位置に、前記第１の検出回路に磁気バイアスを印加する第１の磁気バイアス印加部を形成し、前記第２の検出回路に対向する位置に前記第２の検出回路に磁気バイアスを印加する第２の磁気バイアス印加部を形成する工程とを備え、
前記第１の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きとを異なるようにした、
方位センサの製造方法。




【手続補正書】
【提出日】平成16年4月15日(2004.4.15)
【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】
基板と、
前記基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第１の検出回路と、
前記基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第２の検出回路と、
前記第１の検出回路に対向する位置に設けられ、かつ前記第１の検出回路に磁気バイアスを印加する第１の磁気バイアス印加部と、
前記第２の検出回路に対向する位置に設けられ、かつ前記第１の磁気バイアス印加部が発生する磁界の向きと異なる方向に磁界を発生させて前記第２の検出回路に磁気バイアスを印加する第２の磁気バイアス印加部と、を備えた、
方位センサ。
【請求項２】
前記第１、第２の磁気バイアス印加部を永久磁石で構成した、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項３】
前記第１の検出回路と前記第２の検出回路との少なくとも一方を覆う絶縁層と、をさらに備えた、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項４】
前記第１の検出回路は、
第１の検出素子と、
前記第１の検出素子とパターンの長手方向が異なり、かつ前記第１の検出素子と電気的に直列に接続された第２の検出素子と、
前記第２の検出素子とパターンの長手方向が平行である第３の検出素子と、
前記第３の検出素子と電気的に直列に接続され、かつ前記第１の検出素子とパターンの長手方向が平行である第４の検出素子と、を備え、
前記第１の検出素子と前記第２の検出素子、前記第３の検出素子と前記第４の検出素子とがそれぞれ電気的に並列に接続されており、
前記第２の検出回路は、
第５の検出素子と、
前記第５の検出素子とパターンの長手方向が異なり、かつ前記第５の検出素子と電気的に直列に接続された第６の検出素子と、
前記第６の検出素子とパターンの長手方向が平行である第７の検出素子と、
前記第７の検出素子と電気的に直列に接続され、かつ前記第５の検出素子とパターン方向が平行である第８の検出素子と、を備え、
前記第５の検出素子と前記第６の検出素子、前記第７の検出素子と前記第８の検出素子とがそれぞれ電気的に並列に接続されている、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項５】
前記第１の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きとがなす角度が９０°であり、前記第１の検出素子のパターンの長手方向と前記第２の検出素子のパターンの長手方向とがなす角度が９０°であり、かつ前記第５の検出素子のパターンの長手方向と前記第６の検出素子のパターンの長手方向とがなす角度が９０°である、
請求項４記載の方位センサ。
【請求項６】
前記第１の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第１の検出素子のパターンの長手方向のなす角度が４５°であり、
前記第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第５の検出素子のパターンの長手方向のなす角度が４５°である、
請求項５記載の方位センサ。
【請求項７】
前記第１の検出回路は、
第１の検出素子と、
前記第１の検出素子とパターンの長手方向が異なり、かつ前記第１の検出素子と電気的に直列に接続された第２の検出素子と、を備え、
前記第２の検出回路は、
第３の検出素子と、
前記第３の検出素子とパターンの長手方向が異なり、かつ前記第３の検出素子と電気的に直列に接続された第４の検出素子と、を備えた、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項８】
前記第１、第２の磁気バイアス印加部をＣｏＰｔ合金とフェライトのいずれかで構成した、
請求項１記載の方位センサ。
【請求項９】
前記第１の検出回路と前記第２の検出回路との少なくとも一方を覆い、ＳｉＯ2からなる絶縁層をさらに有し、前記第１、第２の磁気バイアス印加部がＣｏＰｔ合金からなる、
請求項１記載の方位センサ。
【請求項１０】
前記第１、第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の強度を５Ｏｅ以上２０Ｏｅ以下とした、
請求項１記載の方位センサ。
【請求項１１】
第１の検出回路と第２の検出回路との少なくとも一方を囲む、周囲磁気バイアス印加部とを、さらに備えた、
請求項１記載の方位センサ。
【請求項１２】
前記第１の検出回路と第２の検出回路とを、前記基板の互いに異なる主面に設けた、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項１３】
前記基板が主面上にガラスグレース層を有する、
請求項１に記載の方位センサ。
【請求項１４】
１）第１の検出回路と第２の検出回路とを基板の主面上に形成する工程と、
２）前記第１の検出回路に対向した位置に、前記第１の検出回路に磁気バイアスを印加する第１の磁気バイアス印加部を形成し、前記第２の検出回路に対向する位置に前記第２の検出回路に磁気バイアスを印加する第２の磁気バイアス印加部を形成する工程とを備え、
前記第１の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きと前記第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の向きとを異なるようにした、
方位センサの製造方法。
【請求項１５】
前記第１の検出回路と前記第２の検出回路の少なくとも一方を覆う絶縁層を形成する工程と、をさらに備えた、
請求項１４に記載の方位センサの製造方法。
【請求項１６】
前記工程２が、
前記絶縁層における前記第１、第２の磁気バイアス印加部の非形成箇所にレジストを形成する工程と、
前記絶縁層の全面に前記第１、第２の磁気バイアス印加部を構成する磁性材料を配する工程と、
前記レジストを除去する工程と、を有する、
請求項１５に記載の方位センサの製造方法。
【請求項１７】
前記第１、第２の磁気バイアス印加部の磁界の向きを設定する工程と、をさらに有する、
請求項１４に記載の方位センサの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に使用される方位センサとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０Ａは従来の方位センサの斜視図、図１０Ｂは同Ａ−Ａ線断面図である。
【０００３】
従来の方位センサは、以下の構成を備えている。
【０００４】
・基板１上面に４個の検出素子２Ａ〜２Ｄを有するブリッジ回路３
・このブリッジ回路３を有する基板１を覆うようにして基板１を保持するホルダー４
・このホルダー４の周りを巻回し所定巻数の導電線からなり互いに直交する磁気バイアス印加部としての第１、第２のコイル５Ａ、５Ｂ
上記従来の方位センサは、検出素子２Ａ〜２Ｄが設けられた基板１がホルダー４で覆われ、さらにこのホルダー４の周囲を第１、第２のコイル５Ａ、５Ｂが巻回している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため従来の方位センサは、形状が大きく、小形化が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の方位センサは、基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第１の検出回路と、同構成の第２の検出回路と、第１の検出回路に対向する位置に設けられた第１の磁気バイアス印加部と、第２の検出回路に対向に設けられた第２の磁気バイアス印加部とを備えている。第２の磁気バイアス印加部は、第１の磁気バイアス印加部が発生する磁界の向きと異なる方向に磁界を発生する。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように本発明の方位センサは、以下の構成を備えている。
【０００８】
・基板
・この基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第１の検出回路と、同構成の第２の検出回路
・第１の検出回路に対向する位置に設けられた第１の磁気バイアス印加部
・第２の検出回路に対向に設けられ、かつ第１の磁気バイアス印加部が発生する磁界の向きと異なる方向に磁界を発生する第２の磁気バイアス印加部
この構成により、ホルダーやコイルが不要となり、これにより、小形化が可能な方位センサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、同様の構成をなすものは同じ符号を付して説明し、詳細な説明を省略する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１Ａは本発明の実施の形態１の方位センサの斜視図、図１Ｂは同分解斜視図、図２は同Ａ−Ａ線断面図、図３は同要部である第１、第２のブリッジ回路の上面図である。図４は実施の形態１の方位センサにおける第１のブリッジ回路の電気回路図である。
【００１１】
図１Ａ〜図３に示すように、本実施の形態の方位センサは、以下の構成を備えている。
【００１２】
・基板１１
・この基板１１上面に設けられた、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄとを備えた第１のブリッジ回路１３（第１の検出回路）
・第５の検出素子１２Ｅ〜第８の検出素子１２Ｈを備えた第２のブリッジ回路１４（第２の検出回路）
・第１のブリッジ回路１３と第２のブリッジ回路１４上面にそれぞれ設けられた絶縁層１５Ａ、１５Ｂ
・絶縁層１５Ａ、１５Ｂの上面に第１、第２のブリッジ回路１３，１４とそれぞれ対向する位置にそれぞれ設けられた第１の磁気バイアス印加部１６、第２の磁気バイアス印加部（以下、印加部と称す）１７
・第１の印加部１６、第２の印加部１７の上面にそれぞれ設けられた、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなる被覆層２１Ａ、２１Ｂ
なお、第１、第２の印加部１６、１７はその発生する磁界の向きは図３にそれぞれ矢印３１、３２で示すように、互いに略９０°異なるように構成されている。
【００１３】
以下、これらの構成要素について説明する。
【００１４】
基板１１は、矩形状でアルミナなどの絶縁性を有する材料からなり、好ましくはその主面にガラスグレーズ層が形成されているものがよい。ガラスグレーズ層は平滑な表面を得易く、第１のブリッジ回路１３、第２のブリッジ回路１４の形成が容易となるからである。
【００１５】
第１のブリッジ回路１３は第１の検出素子１２Ａ、第２の検出素子１２Ｂ、第３の検出素子１２Ｃおよび第４の検出素子１２Ｄとから構成される。ここで、第１の検出素子１２Ａから第４の検出素子１２Ｄは、強磁性薄膜や人工格子多層膜等を複数折り返して形成される。強磁性薄膜はＮｉＣｏ，ＮｉＦｅ等からなり、外部磁界が垂直に印加されたときに抵抗値変化率が最大となる。また、複数折り返すことによって、地磁気が横切る本数が増えるため、抵抗値変化率が大きくなり、地磁気の検出感度が向上する。
【００１６】
ここで、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとは電気的に直列に接続されており、第３の検出素子１２Ｃと第４の検出素子１２Ｄも電気的に直列に接続されている。そして、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂの直列回路と、第３の検出素子１２Ｃと第４の検出素子１２Ｄの直列回路とは電気的に並列に接続している。さらに、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとの接続部は第１の出力電極２０Ａと接続しており、第３の検出素子１２Ｃと第４の検出素子１２Ｄとの接続部は第２の出力電極２０Ｂと接続している。
【００１７】
また、第１の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとは、パターンの長手方向が互いに略９０°異なっている。第３の検出素子１２Ｃと第４の検出素子１２Ｄにおいても同様の構成である。そして、第１の検出素子１２Ａと第４の検出素子１２Ｄとは、パターンの長手方向が平行である。第２の検出素子１２Ｂと第３の検出素子１２Ｃにおいても同様の構成である。
【００１８】
なお、第１の検出素子１２Ａと第３の検出素子１２Ｃとは、入力電極１８Ａに接続している。一方、第２の検出素子１２Ｂと第４の検出素子１２Ｄとは、グランド電極１９Ａに接続している。
【００１９】
このように、第１の検出素子１２Ａから第４の検出素子１２Ｄは図４に示すようにフルブリッジを構成する。よってブリッジ回路の作用により、第１の出力電極２０Ａと第２の出力電極２０Ｂからそれぞれ得られた２つの出力電圧の差動電圧の変動は大きくなる。このため、方位が精度良く検知される。さらに２つの出力電圧のノイズをキャンセルできるため、ノイズによる検出ばらつきが小さくなる。
【００２０】
さらに、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄはそれぞれその長手方向が第１の印加部１６で発生する磁界と４５°の角度をなしている。このように構成することによって、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄの抵抗値が磁界の変化に対しリニアに変化するとみなすことができる。そのため差動電圧から方位が容易に算出される。なお、本実施の形態においては、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄはその長手方向が第１の印加部１６で発生する磁界となす角度を４５°としている。この角度が０°、１８０°では第１の印加部１６で発生する磁界が検出素子の抵抗値変化に寄与しないので、バイアス磁界の役割を果たさない。従って、４５°以外でも０°と１８０°を除いた角度にすることが好ましい。
【００２１】
また、入力電極１８Ａ、グランド電極１９Ａ、第１の出力電極２０Ａ、第２の出力電極２０Ｂはそれぞれ銀、銀パラジウム等で構成されている。
【００２２】
第１のブリッジ回路１３と同様に、第２のブリッジ回路１４も第５の検出素子１２Ｅ、第６の検出素子１２Ｆ、第７の検出素子１２Ｇおよび第８の検出素子１２Ｈとを備える。そして入力電極１８Ｂ、グランド電極１９Ｂ、第３の出力電極２０Ｃ、および第４の出力電極２０Ｄと接続している。
【００２３】
これらの構成要素は、それぞれ、第２のブリッジ回路１４の第５の検出素子１２Ｅが第１のブリッジ回路１３の第１の検出素子１２Ａに対応する。以下同様に、第６の検出素子１２Ｆが第２の検出素子１２Ｂに、第７の検出素子１２Ｇが第３の検出素子１２Ｃに、第８の検出素子１２Ｈが第４の検出回路１２Ｄに、入力電極１８Ｂが入力電極１８Ａに、グランド電極１９Ｂがグランド電極１９Ａに、第３の出力電極２０Ｃが第１の出力電極２０Ａに、第４の出力電極２０Ｄが第２の出力電極２０Ｂに対応する。
【００２４】
なお、入力電極１８Ａと入力電極１８Ｂとは電気的に接続され、グランド電極１９Ａとグランド電極１９Ｂとも電気的に接続されている。すなわち、第１のブリッジ回路１３と第２のブリッジ回路１４とは電気的に並列に接続されている。
【００２５】
入力電極１８Ａ、１８Ｂ、グランド電極１９Ａ、１９Ｂ、第１の出力電極２０Ａ、第２の出力電極２０Ｂ、第３の出力電極２０Ｃおよび第４の出力電極２０Ｄは、それぞれ、外部と信号の入出力のため露出している。
【００２６】
絶縁層１５Ａは第１のブリッジ回路１３上面に、絶縁層１５Ｂは第２のブリッジ回路１４上面にそれぞれ設けられている。これらは絶縁性を有するＳｉＯ2、アルミナ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなり、第１、第２のブリッジ回路１３、１４と第１、第２の印加部１６、１７とを電気的に絶縁をしている。このとき、第1の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄを絶縁層１５Ａで覆い、第５の検出素子１２Ｅ〜第８の検出素子１２Ｈを絶縁層１５Ｂで覆うようにする。
【００２７】
なお、絶縁層１５Ａ、１５ＢとしてＳｉＯ2を用いると、第１、第２の印加部１６，１７としてＣｏＰｔ合金を用いる場合には、第１、第２の印加部１６，１７との密着性が良くなる。このため、耐湿性等の信頼性が向上する。また安価となる。
【００２８】
第１の印加部１６は絶縁層１５Ａの上面の、第１のブリッジ回路１３と対向する位置に、第２の印加部１７は、絶縁層１５Ｂの上面の、第２のブリッジ回路１４と対向する位置にそれぞれ設けられている。これらは磁界の向きが設定されたＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、フェライト等の磁石からなる。第１の印加部１６は第１のブリッジ回路１３全面を覆う。また第２の印加部１７は第２のブリッジ回路１４全面を覆う。また、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の向きは前述のように互いに略９０°異なっている。さらに、第１、第２の印加部１６，１７は５〜２０ＯＥの強度の磁界を発生する。
【００２９】
ここで、第１、第２の印加部１６，１７の磁界強度を５〜２０ＯＥとした理由について説明する。
【００３０】
図５は、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の強度と、検出された方位のばらつきとの関係を示した図である。この図では許容される方位のばらつきを７°としている。これは３６方位を検出するために許される最大限のばらつきである。
【００３１】
図５から明らかなように、磁界の強度を５〜２０Ｏｅとすることによって、検出された方位のばらつきを低減され、方位が精度良く検出されることがわかる。
【００３２】
このようにすると、磁界の強度が２０Ｏｅ以下のため、地磁気の磁界強度との差が小さくなる。また磁界の強度が５Ｏｅ以上のため、第１、第２のブリッジ回路１３，１４が一定以上の強度で出力する。以上の理由により、第１、第２の印加部１６，１７の磁界強度を５〜２０Ｏｅとすることが好ましい。
【００３３】
なお、要望される検出方位のばらつきが小さい場合には、磁界の強度の範囲を更に限定する必要がある。たとえば、許容される方位のばらつきが５°の場合には磁界強度を６．０〜１８．０Ｏｅとする。さらに好ましくは、磁界強度を７．５〜１５．０Ｏｅとすればよい。
【００３４】
また、第１、第２の印加部１６，１７としてＣｏＰｔ合金を用いると、その厚みを５００ｎｍ程度に小さくできる。しかも、厚みのばらつきが小さくなるため、バイアス磁界の強度が安定する。
【００３５】
なお、第１、第２の印加部１６，１７としてフェライトを用いれば、印加部１６，１７は安価になる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態１における方位センサの製造方法について説明する。
【００３７】
まず、基板１１の上面に第１の検出素子１２Ａ〜第８の検出素子１２Ｈ、入力電極１８Ａ、１８Ｂ、グランド電極１９Ａ、１９Ｂ、第１の出力電極２０Ａ〜第４の出力電極２０Ｄを形成する。この際印刷、蒸着等の方法を用いる。
【００３８】
このとき、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄにより第１のブリッジ回路１３を形成し、入力電極１８Ａ、グランド電極１９Ａ、第１の出力電極２０Ａ、第２の出力電極２０Ｂを所定の位置に形成する。同様に、第５の検出素子１２Ｅ〜第８の検出素子１２Ｈにより第２のブリッジ回路１４を形成し、入力電極１８Ｂ、グランド電極１９Ｂ、第３の出力電極２０Ｃ、第４の出力電極２０Ｄを所定の位置に形成する。
【００３９】
次に、第１のブリッジ回路１３の上面に絶縁層１５Ａを、第２のブリッジ回路１４の上面に絶縁層１５Ｂをそれぞれ形成する。前述のように、絶縁層１５Ａは第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄを、絶縁層１５Ｂは第５の検出素子１２Ｅ〜第８の検出素子１２Ｈをそれぞれ覆うようにする。
【００４０】
次に、絶縁層１５Ａの上面の、第１のブリッジ回路１３と対向する位置に第１の磁気バイアス印加部１６を印刷、エッチング等によって形成する。また絶縁層１５Ｂの上面の、第２のブリッジ回路１４と対向する位置に第２の磁気バイアス印加部１７を形成する。その後、第１、第２の印加部１６，１７に磁場発生コイルを近接することによって、それぞれの磁界の向きを設定する。
【００４１】
このとき図３のように、第１の検出素子１２Ａ〜第８の検出素子１２Ｈが、その長手方向が第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界と４５°の角度をなすようにする。また、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の方向が略９０°異なるようにする。
【００４２】
なお、第１、第２の印加部１６，１７をリフトオフ法によって形成することが好ましい。これにより絶縁層１５Ａ、絶縁層１５Ｂ、第１、第２のブリッジ回路１３、１４がダメージを受けない。
【００４３】
すなわち、まず第１、第２の印加部１６，１７を形成しない部分にレジストを形成する。次に、絶縁層１５Ａ、１５Ｂの全面に、第１、第２の印加部１６，１７を構成する磁性材料を配する。そして、レジストを除去して所定位置に第１、第２の印加部１６，１７を設ける。このようにすることで、レジストを除去さえすれば不要な磁性材料も同時に除去される。このため、エッチング法のように不要な磁性材料を直接除去する必要がなく、そのためのエッチング液等が絶縁層１５Ａ、１５Ｂ、第１、第２のブリッジ回路１３，１４へ付着あるいは浸透することがない。
【００４４】
特に第１、第２の印加部１６，１７としてＣｏＰｔ合金をエッチング法で形成する場合、エッチング液として強酸性のものを使用する必要がある。このため、エッチング液によって絶縁層１５Ａ、１５Ｂまたは第１、第２のブリッジ回路１３，１４がダメージを受け、耐湿性等が低下して信頼性を損なう。しかし、リストオフ法を適用すればこのような問題は生じず、信頼性の高い方位センサが得られる。
【００４５】
また、本実施の形態では第１、第２の印加部１６，１７を形成後、それらの磁界の向きを設定する。このようにすることで、第１、第２の印加部１６，１７の磁界の向きを同時に、あるいは連続して設定できるため、生産性が向上する。なお、すでに磁界の向きが設定された磁石を絶縁層１５上面に配置するようにしてもよい。
【００４６】
最後に、第１印加部１６の上面にモールド等によって被覆層２１Ａを、第２の印加部１７の上面にモールド等によって被覆層２１Ｂをそれぞれ形成する。
【００４７】
以下、本発明の実施の形態１における方位センサの動作について説明する。
【００４８】
まず、第１のブリッジ回路１３の入力電極１８Ａとグランド電極１９Ａの間に所定の電圧を印可する。このとき、第１の検出素子１２Ａ〜第４の検出素子１２Ｄには、第１の磁気バイアス印加部１６から発生した磁界と地磁気が作用して、その抵抗値が変化する。このとき、第１の出力電極２０Ａと第２の出力電極２０Ｂから抵抗値変化に応じた電圧が出力され、この２つの差動出力電圧を検出する。この電圧は、地磁気と第１のブリッジ回路１３とが交わる角度によって変化する。地磁気と第１のブリッジ回路１３とが交わる角度に対し、この差動出力電圧は、略正弦波的に変化する。
【００４９】
第２のブリッジ回路１４においても同様に、第３の出力電圧２０Ｃと第４の出力電圧２０Ｄ間に、地磁気と第２のブリッジ回路１４とが交わる角度に応じて略正弦波的に変化する差動出力電圧が検出される。
【００５０】
ここで、本実施の形態のように第１の印加部１６と第２の印加部１７との磁界方向は９０°異なっている。これにより、一方の差動出力電圧と他方の差動出力電圧との位相は９０°ずれたものとなる。即ち、方位をθとすると一方の出力がＡｓｉｎθ、他方の出力がＡ’ｃｏｓθとなる。こららを振幅Ａ、Ａ’で規格化してやれば、両出力の比、ｔａｎθが計算され、容易に方位θが検出される。なお、振幅がほぼ同じになるように印加部の強度バラツキを抑えれば規格化処理の必要はない。
【００５１】
このとき、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の向きは、方位θの計測ばらつきが所定の範囲内、例えば７°に収まる程度に異なるようにすればよい。本実施の形態では、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の向き３１、３２のなす角を略９０°とした。しかしこの角度は９０°でなくてもよい。すなわち、第１、第２の印加部１６，１７で発生する磁界の向きを異なるようにすれば、第１、第２のブリッジ回路１３，１４の出力の位相が互いに異なる。第１のブリッジ回路１３の出力は正弦波的に変化するため同一値を２つの方位の角度で取る。しかし第１のブリッジ回路１３の出力と第２のブリッジ回路１４の出力との差の符号によって、方位は１つの角度に決定される。これにより、０〜３６０°の範囲の全方位を検出できる。このとき、第１、第２のブリッジ回路１３，１４の各出力の位相が重ならない程度に磁界の向きを異なるようにする必要がある。
【００５２】
尚、本実施の形態において、絶縁層１５Ａ、１５Ｂは分離した別の層であり、被覆層２１Ａ、２１Ｂにおいても分離した別の層であったが、図６のようにそれぞれを一体に構成してもよい。
【００５３】
図６は、本発明の実施の形態１の他の方位センサの断面図である。被覆層１５は第１のブリッジ回路１３と第２のブリッジ回路１４とをともに覆っている。また、被覆層２１も第１の印加部１６と第２の印加部１７とを覆っている。
【００５４】
このような構成であっても図１に示す方位センサと同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図７を用いて説明をする。図７は本発明の実施の形態２の方位センサの断面図である。
【００５６】
実施の形態１では基板の片面側に第１、第２のブリッジ回路等を形成していたが、実施の形態２においては、基板の上面に第１のブリッジ回路を、基板の下面に第２のブリッジ回路を形成する。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【００５７】
以下、実施の形態２の構成について説明する。
【００５８】
基板１１の上面に第１のブリッジ回路１３が形成され、第１のブリッジ回路１３の上面に第１の絶縁層１５Ａが形成されている。第１の絶縁層１５Ａの上面の、第１のブリッジ回路１３と対向する位置に第１の磁気バイアス印加部１６が形成され、さらにその上面に第１の被覆層２１Ａが形成されている。
【００５９】
また、基板１１の下面に第２のブリッジ回路１４が形成され、第２のブリッジ回路１４の下面に第２の絶縁層１５Ｂが形成されている。第２の絶縁層１５Ｂの下面の、第２のブリッジ回路１４と対向する位置に第２の磁気バイアス印加部１７が形成され、さらにその下面に第２の被覆層２１Ｂが形成されている。
【００６０】
このように本実施の形態による方位センサは、第１、第２のブリッジ回路１３，１４を基板１１の別の面に形成している。このため、第１、第２のブリッジ回路１３，１４を同一面に形成するより主面の面積が小さくなる。これにより、方位センサが小型化される。さらに、第１、第２の印加部１６，１７を別の面に形成しているため、第１、第２の印加部１６，１７間の距離が大きくなる。これにより、第１の印加部１６から発生した磁界から第２のブリッジ回路１４への影響が小さくなる。同様に、第２の印加部１７から発生した磁界から第１のブリッジ回路１３への影響が小さくなる。
【００６１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について図８を用いて説明する。図８は本発明の実施の形態３の方位センサの要部である第１、第２のブリッジ回路の上面図である。
【００６２】
実施の形態３の方位センサでは、実施の形態１の方位センサにさらに、磁界バイアス印加部を上面視にて第１、第２のブリッジ回路１３，１４の周囲にも設けている。
【００６３】
図８に示すように、第１のブリッジ回路１３の周辺に磁気バイアス印加部１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが配置されている。これらは周囲磁気バイアス印加部を構成する。同様に第２のブリッジ回路１４の周辺に磁気バイアス印加部（以下、印加部と称す）１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄが配置されている。
【００６４】
ここで、印加部１６Ａが第１のブリッジ回路１３と向かい合う側をＮ極としている。また、第１のブリッジ回路１３を介して印加部１６Ａと対向して位置する印加部１６Ｂは、第１のブリッジ回路１３と向かい合う側をＳ極としている。第１のブリッジ回路１３の周辺にあって印加部１６Ａと印加部１６Ｂとの間に位置する印加部１６Ｃは、印加部１６Ａと対向する側をＮ極、印加部１６Ｂと対向する側をＳ極としている。第１のブリッジ回路１３を介して印加部１６Ｃと対向し、かつ印加部１６Ａと印加部１６Ｂとの間に位置する印加部１６Ｄは、印加部１６Ａと対向する側をＮ極、印加部１６Ｂと対向する側をＳ極としている。
【００６５】
印加部１７Ａ〜１７Ｄは、第２のブリッジ回路１４の周辺に配置されたものであり、磁界の方向は印加部１６Ａ〜１６Ｄを時計回りに９０°回転させた関係にある。
【００６６】
尚、実施の形態３における方位センサの全体構造は、第１の実施の形態における方位センサに印加部１６Ａ〜１６Ｄ、１７Ａ〜１７Ｄを付加した構成である。すなわち、第１のブリッジ回路１３、第２のブリッジ回路１４の上方には図示していないが、それぞれ第１の印加部１６、第２の印加部１７が位置している。このとき、第１の印加部１６の磁界の方向は、図８中の矢印８１に示すように左側がＮ極で右側がＳ極である。また、第２の印加部１７の磁界の方向は、矢印８２に示すように、上側がＮ極で下側がＳ極である。
【００６７】
このような構成にすれば、印加部１６Ａ〜１６Ｄに囲まれた部分からこの外部へは磁界が漏れにくい。これにより第１のブリッジ回路１３への磁界の印加の効率が良いため、印加部１６、１６Ａ〜１６Ｄを構成する磁石の磁力が弱くても機能する。そのようにすれば、第１のブリッジ回路１３へ印可する磁界が第２のブリッジ回路１４へ影響を与える可能性が小さくなる。印加部１７Ａ〜１７Ｄについても同様である。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態１〜実施の形態３を説明したが、これらはホルダーやコイルが不要なので、小型になる。さらに、コイルに通電してバイアス磁界を発生させているのではなく、永久磁石を用いている。これにより方位センサは、磁界の発生のための電力が不要となり、省電力化される。このような方位センサは、携帯端末等への搭載も可能となる。
【００６９】
尚、上記すべての実施の形態においては、第１の検出回路と第２の検出回路のいずれも４個の検出素子を用いたブリッジ回路構成とし、その差動電圧を検知する方法を採用している。しかし第１の検出回路と第２の検出回路を２個の検出素子を用いたハーフブリッジ回路により構成してもよい。これについて、図９を用いて説明をする。図９は本発明の方位センサの第1の検出回路のバリーションの回路図である。
【００７０】
第1の検出回路９０は第1の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとからなる。第1の検出回路９０では、入力電極１８Ａとグランド電極１９Ａ間に所定の電圧を印加することにより第１の出力電極２０Ａとグランド電極１９Ａ間の電圧を検知する。この回路構成は、ブリッジ回路の半分の構成を有することから「ハーフブリッジ回路」と言われている。
【００７１】
なお、第1の検出素子１２Ａと第２の検出素子１２Ｂとの位置関係や、第1の検出回路９０に対向する第１の磁気バイアス印加部の磁界方向との位置関係については実施の形態１と同様である。
【００７２】
第２の検出回路においても同様に構成することができる。
【００７３】
このようなハーフブリッジ回路構成は、ブリッジ回路の場合に比べて、検出素子の数が半分で、回路が必要とする面積も小さくなり、回路構成が簡単となり小型化にも有利である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように本発明の方位センサは、以下の構成を備えている。
【００７５】
・基板
・この基板の主面に設けられた少なくとも２以上の検出素子を備えた第１の検出回路と、同構成の第２の検出回路
・第１の検出回路に対向する位置に設けられた第１の磁気バイアス印加部
・第２の検出回路に対向に設けられ、かつ第１の磁気バイアス印加部が発生する磁界の向きと異なる方向に磁界を発生する第２の磁気バイアス印加部
この構成により、ホルダーやコイルが不要となり、これにより、小形化が可能な方位センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】Ａは本発明の実施の形態１における方位センサの斜視図、Ｂは本発明の実施の形態１における方位センサの分解斜視図
【図２】図１ＡのＡ−Ａ線における本発明の実施の形態１における方位センサの断面図
【図３】本発明の実施の形態１における方位センサの要部である第１、第２のブリッジ回路の上面図
【図４】本発明の実施の形態１における方位センサの要部である第１のブリッジ回路の電気回路図
【図５】本発明の実施の形態１における方位センサの第１、第２の磁気バイアス印加部で発生する磁界の強度と、検出された方位のばらつきとの関係を示した図
【図６】本発明の実施の形態１による他の方位センサの断面図
【図７】本発明の実施の形態２の方位センサの断面図
【図８】本発明の実施の形態３の方位センサの要部である第１、第２のブリッジ回路周辺の上面図
【図９】本発明の実施の形態１〜３による方位センサの第1の検出回路のバリーションの回路図
【図１０】Ａは従来の方位センサの斜視図、Ｂは、ＡのＡ−Ａ線における従来の方位センサの断面図
【符号の説明】
【００７７】
１  基板
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ  検出素子
３  ブリッジ回路
４  ホルダー
５Ａ  第１のコイル
５Ｂ  第２のコイル
１１  基板
１２Ａ  第１の検出素子
１２Ｂ  第２の検出素子
１２Ｃ  第３の検出素子
１２Ｄ  第４の検出素子
１２Ｅ  第５の検出素子
１２Ｆ  第６の検出素子
１２Ｇ  第７の検出素子
１２Ｈ  第８の検出素子
１３  第１のブリッジ回路
１４  第２のブリッジ回路
１５、１５Ａ、１５Ｂ  絶縁層
１６  第１の磁気バイアス印加部
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ  磁気バイアス印加部
１７  第２の磁気バイアス印加部
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ  磁気バイアス印加部
１８Ａ、１８Ｂ  入力電極
１９Ａ、１９Ｂ  グランド電極
２０Ａ  第１の出力電極
２０Ｂ  第２の出力電極
２０Ｃ  第３の出力電極
２０Ｄ  第４の出力電極
２１、２１Ａ、２１Ｂ  被覆層
３１、８１  第１の磁気バイアス印加部の磁界方向
３２、８２  第２の磁気バイアス印加部の磁界方向
９０  第１の検出回路
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003056276.tif 000016
【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】
2003056276.tif 000024
【図１０】
2003056276.tif 000025
【国際調査報告】
2003056276.tif 000026
2003056276.tif 000027
2003056276.tif 000028
2003056276.tif 000029