(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の磁気結合型アイソレータと比べて小型化することができる磁気結合型アイソレータの提供。【解決手段】信号が重畳された電流を流す信号用電流線１と、信号用電流線１に電流が流れる事により発生する磁界を検出する磁界検出装置１０と、信号用電流線１と磁界検出装置１０との間を電気的に絶縁する絶縁基板２とを備え、信号用電流線１は、磁界検出装置１０に対し磁界を一方向に印加可能に構成され、磁界検出装置１０は、長軸と、長軸と直交する短軸とを有する磁気抵抗効果素子を含む。磁気抵抗効果素子は、無磁界において磁化方向が長軸に沿った方向に向いている第２強磁性層とが順番に積層した積層構造を有して、第１強磁性層の磁化方向は、信号用電流線１に電流が流れることにより生じる磁界の方向に沿った方向に固定されている。第２強磁性層の磁化方向は、信号用電流線１に電流が流れることにより発生する磁界に応じて変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号が重畳された電流を流す信号用電流線と、
前記信号用電流線に電流が流れることにより発生する磁界を検出する磁界検出装置と、
前記信号用電流線と前記磁界検出装置との間を電気的に絶縁する絶縁基板とを備え、
前記信号用電流線は、前記磁界検出装置に対し磁界を一方向に印加可能に構成されており、
前記磁界検出装置は、長軸と前記長軸と直交する短軸とを有する磁気抵抗効果素子を含み、
前記磁気抵抗効果素子は、反強磁性層と、第１強磁性層と、非磁性層と、形状磁気異方性を有し、無磁界において磁化方向が前記長軸に沿った方向に向いている第２強磁性層とが順番に積層した積層構造を有しており、
前記第１強磁性層の磁化方向は、前記信号用電流線に電流が流れることにより生じる磁界の方向に沿った方向に固定されており、
前記第２強磁性層の磁化方向は、前記信号用電流線に電流が流れることにより発生する磁界に応じて変化する、磁気結合型アイソレータ。
【請求項２】
前記信号用電流線は、一方向に線状に延びるように形成されている、請求項１に記載の磁気結合型アイソレータ。
【請求項３】
前記信号用電流線は、前記磁界検出装置および前記絶縁基板を取り囲むように巻回したソレノイドコイルとして形成されている、請求項１に記載の磁気結合型アイソレータ。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子は複数形成されており、
複数の前記磁気抵抗効果素子は互いに直列に接続されており、
複数の前記磁気抵抗効果素子の短軸方向は、それぞれ前記信号用電流線に電流が流れることにより生じる磁界の方向に沿って設けられている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の磁気結合型アイソレータ。
【請求項５】
前記信号用電流線に電流が流れることにより発生する磁界の向きと直交する方向に沿った磁界を発生させるバイアス磁界発生部をさらに備える、請求項４に記載の磁気結合型アイソレータ。
【請求項６】
前記磁気抵抗効果素子は複数形成されており、
複数の前記磁気抵抗効果素子は互いに直列に接続されており、
複数の前記磁気抵抗効果素子の長軸方向は、それぞれ前記信号用電流線に電流が流れることにより生じる磁界の方向に沿って設けられている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の磁気結合型アイソレータ。
【請求項７】
複数の前記磁気抵抗効果素子はブリッジ回路を成しており、
前記ブリッジ回路において直列に接続されている複数の前記磁気抵抗効果素子はそれぞれの前記第１強磁性層の磁化方向が互いに反対方向を向いて接続されている、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の磁気結合型アイソレータ。
【請求項８】
前記信号用電流線に電流が流れることにより生じる磁界の方向に沿って前記信号用電流線および前記絶縁基板の周囲を囲み、前記磁界検出装置を挟むような開口部分を有する磁性体コアをさらに備える、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の磁気結合型アイソレータ。
【請求項９】
前記磁性体コアは複数に分割可能に設けられている、請求項８に記載の磁気結合型アイソレータ。
【請求項１０】
前記信号用電流線、前記絶縁基板、および前記磁界検出装置を囲むように設けられている磁気シールドをさらに備える、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の磁気結合型アイソレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの回路間を電気的に絶縁しつつ信号情報を送受信する際に、送信側回路に流れる電流に重畳された信号を磁界に変更して、送信側回路と電気的に絶縁された受信側回路に取り付けられた磁気センサの抵抗変化によって検出する磁気結合型アイソレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車や産業用ロボットなどでは、モータを駆動する高電圧の電流が流れている高電圧回路と、そのモータを制御するためのマイコンを動作させる低電圧の電流が流れている低電圧回路との間で制御信号などを送受信している。このとき、高電圧回路と低電圧回路が電気的に接続された状態で当該信号を送受信していると、高電圧回路側の電圧により低電圧回路が誤動作したり、不具合が発生する恐れがある。そのため、高電圧回路と低電圧回路を電気的に絶縁しながらも、信号の伝送ができる回路素子が利用される。このような回路素子として、電流の発生する磁界を介して信号の送信を行う、磁気結合型アイソレータが存在する。
【０００３】
たとえば、特開２０１２−２２７５１７号公報には、高電圧回路側および低電圧回路側にそれぞれ平面コイルを１つずつ利用し、平面コイル間に電気的絶縁層が形成されているマイクロトランスを用いた温度検出装置が記載されている。これは、信号が重畳された電流を一方の平面コイルに流して電流の大きさに応じた磁界を発生させるとともに、発生した磁界を他方の平面コイルで検出することにより絶縁されている二つの回路間で信号を送受信することを可能としている。このように、高電圧と低電圧の２つの回路間を絶縁しつつ信号を送る場合に、電流が発生する磁界を利用する方法が一般的に用いられる。
【０００４】
また、国際公開第２０１０／０３２８２５号には、平面コイルと、磁界によって抵抗が変化する磁気抵抗効果素子、特に巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子やトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子を利用した磁気結合型アイソレータが記載されている。この磁気結合型アイソレータは、磁気抵抗効果素子の積層膜構成の上部に絶縁膜が形成され、その上に平面コイルが形成されている。平面コイルに信号が重畳された電流を流すと、これにより発生した磁界が磁気抵抗効果素子の感磁方向に印加され、磁気抵抗効果素子の抵抗が変化する。このとき、磁気抵抗効果素子に定電流を印加しておくと、抵抗の変化は電圧の変化となるため、信号を電圧値として測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２２７５１７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０３２８２５号
【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、平面コイルを用いた磁気結合型アイソレータでは、異なる方向に流れる電流線が隣接することによって逆方向の磁界が同時に発生する。これらの磁界は相互に影響しあうことにより磁界検出装置において検出される磁界の強さが低下する。そのため、平面コイルを大きく設けて異なる方向に流れるコイル間の距離を離す必要がある。そのため、このような磁気結合型アイソレータは小型化することが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような上記の課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、従来の磁気結合型アイソレータと比べて小型化することができる磁気結合型アイソレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る磁気結合型アイソレータは、信号が重畳された電流を流す信号用電流線と、前記信号用電流線に電流が流れることにより発生する磁界を検出する磁界検出装置と、前記信号用電流線と前記磁界検出装置との間を電気的に絶縁する絶縁基板とを備え、前記信号用電流線は、前記磁界検出装置に対し磁界を一方向に印加可能に構成されており、前記磁界検出装置は、長軸と前記長軸と直交する短軸とを有する磁気抵抗効果素子を含み、前記磁気抵抗効果素子は、反強磁性層と、第１強磁性層と、非磁性層と、形状磁気異方性を有し、無磁界において磁化方向が前記長軸に沿った方向に向いている第２強磁性層とが順番に積層した積層構造を有しており、前記第１強磁性層の磁化方向は、前記信号用電流線に電流が流れることにより生じる磁界の方向に沿った方向に固定されており、前記第２強磁性層の磁化方向は、前記信号用電流線に電流が流れることにより発生する磁界に応じて変化する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の磁気結合型アイソレータと比べて小型化することができる磁気結合型アイソレータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータを説明するための斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る磁界検出装置を説明するための上面図である。
【図３】実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子を説明するための断面図である。
【図４】実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子を説明するための断面図である。
【図５】実施の形態１に係る磁界検出装置の変形例を説明するための上面図である。
【図６】実施の形態１に係る磁界検出装置の信号電流と電気抵抗との関係を示すグラフである。
【図７】実施の形態２に係る磁気結合型アイソレータを説明するための上面図である。
【図８】実施の形態２に係る磁気結合型アイソレータを説明するための断面図である。
【図９】実施の形態３に係る磁界検出装置を説明するための上面図である。
【図１０】実施の形態４に係る磁界検出装置を説明するための上面図である。
【図１１】実施の形態４に係る磁界検出装置の信号電流と電気抵抗との関係を示すグラフである。
【図１２】実施の形態５に係る磁界検出装置を説明するための上面図である。
【図１３】実施の形態６に係る磁気結合型アイソレータを説明するための斜視図である。
【図１４】実施の形態６に係る磁気結合型アイソレータを説明するための断面図である。
【図１５】実施の形態６に係る磁気結合型アイソレータを説明するための上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１２】
（実施の形態１）
はじめに、図１〜図４を参照して、実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００について説明する。実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００は、信号が重畳された電流を流す信号用電流線１が絶縁基板２の裏面上に、信号用電流線１に電流が流れることにより発生する磁界を検出する磁界検出装置１０が絶縁基板２の表面上にそれぞれ設けられていることにより構成されている。
【００１３】
信号用電流線１は、図中Ｙ方向に沿って直線状に延びるように設けられている。言い換えると、信号用電流線１は平面コイルではない。つまり、信号用電流線１は、後述する磁界検出装置１０に対して一方向の磁界を印加する。
【００１４】
信号用電流線１の電流方向に対して垂直な面（図中ＸＺ平面）における断面形状は、長方形状である。信号用電流線１の当該断面における長辺の長さＬは、絶縁基板２の厚みＴよりも長く設けられている。このようにすれば、断面形状が長方形である信号用電流線１に断面の法線方向（Ｙ方向）に流れる電流は、断面における長辺の長さＬに対して信号用電流線１からの距離が短い場所では面電流としての性質を有することになる。その結果、信号用電流線１に電流が流れることにより生じる磁界の強さの距離依存性を小さくすることができ、磁界検出装置１０が設けられている領域において十分な強さの磁界を生じさせることができる。なお、一般的に電流線に流れる電流により発生する磁界は電流線を中心に同心円状に発生して電流線からの距離が遠くになるにつれて小さくなるのに対し、平板形状の電流線で断面を同じ電流密度で電流が流れる理想的な面電流により発生する磁界は平板面からの距離に依存しない。
【００１５】
信号用電流線１を構成する材料は、導電性を有する任意の材料とすることができるが、たとえば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）など金属材料またはこれらの合金であってもよい。
【００１６】
絶縁基板２は、信号用電流線１と磁界検出装置１０との間を電気的に絶縁している。絶縁基板２は、厚みＴを有する板状部材として構成されている。絶縁基板２のＸ方向における長さは、たとえば信号用電流線１の長さＬおよび磁界検出装置１０のＸ方向における長さよりも長く、絶縁基板２のＹ方向における長さは磁界検出装置１０の長さよりも長い。なお、絶縁基板２のＸ方向における長さは信号用電流線１の長さＬよりも短くても良い。たとえばＸ方向における長さＬの信号用電流線１上に、Ｘ方向における長さが長さＬよりも短い絶縁基板２が貼り合わせされることにより、磁気結合型アイソレータ１００が構成されていてもよい。
【００１７】
絶縁基板２の表面上には、磁界検出装置１０と電気的に接続されている配線パターンが形成されており、当該配線パターンは電源５等に接続されている。
【００１８】
絶縁基板２の内部には、バイアス磁界用電流線６が設けられている。バイアス磁界用電流線６は、絶縁基板２の内部に設けられていることにより絶縁基板２の裏面上に設けられている信号用電流線１と電気的に絶縁されている。バイアス磁界用電流線６は、磁界検出装置１０が形成されている領域において、バイアス磁界用電流線６に電流が流れることにより生じる磁界の向きが信号用電流線１に電流が流れることにより生じる磁界の向きと直交するように設けられている。たとえば、バイアス磁界用電流線６はＸ方向に延びるように設けられている。バイアス磁界用電流線６は任意の形状、寸法とすればよいが、バイアス磁界用電流線６の当該断面における長辺の長さが絶縁基板２の厚みＴよりも長く設けられているのが好ましい。
【００１９】
なお、信号用電流線１を絶縁基板２の内部に設置し、バイアス磁界用電流線６を絶縁基板２の裏面に設置してもよい。また、信号用電流線１とバイアス磁界用電流線６とは、互いに電気的に絶縁される限りにおいて絶縁基板２を挟むように形成されている構造に限られず、たとえば互いに絶縁材料で被覆されていてもよい。
【００２０】
絶縁基板２を構成する材料は、電気絶縁性を有する任意の材料とすればよく、たとえばガラス、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、セラミック、樹脂などとすることができ、また他の材料で構成された基板に上記材料などが堆積して構成されていてもよい。
【００２１】
図２は、絶縁基板２の表面上に形成されている磁界検出装置１０の上面図である。図２中の磁気抵抗効果素子３に描かれた矢印は、磁気抵抗効果素子３ａの固定層５４の磁化の方向を表している。図２を参照して、磁界検出装置１０は、複数の磁気抵抗効果素子３ａを含んでいる。複数の磁気抵抗効果素子３ａは、直列に接続されることによって直列接続素子３１Ａを構成している。磁気抵抗効果素子３ａは、トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）である。直列接続素子３１Ａは、一方の端部が絶縁基板２の表面上に形成されているグランドパッド２３と電気的に接続されており、他方の端部が絶縁基板２の表面上に形成されている電源パッド２４に電気的に接続されている。直列接続素子３１Ａと各パッド２３，２４とは、たとえば金属配線により電気的に接続されている。グランドパッド２３は接地されている。電源パッド２４は、抵抗７を介して電圧源または電流源に電気的に接続されている。
【００２２】
図３に、磁気抵抗効果素子３ａの断面図を示す。図３を参照して、ＴＭＲ素子としての磁気抵抗効果素子３ａは、基板５１と、下部電極層５２と、反強磁性層５３と、第１強磁性層としての固定層５４と、非磁性層５５と、第２強磁性層としての自由層５６と、上部電極層５７とが順番に積層することにより構成されている。
【００２３】
基板５１を構成する材料は、たとえば珪素（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、ガラスなどであってもよい。
【００２４】
下部電極層５２および上部電極層５７を構成する材料は、任意の導電性材料とすればよいが、たとえばタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、Ｓｉ、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等であってもよい。
【００２５】
下部電極層５２および上部電極層５７は金属配線に接続される。金属配線を構成する材料は、導電性を有する任意の材料とすることができるが、たとえばＣｕやＡｌが用いられている。
【００２６】
反強磁性層５３を構成する材料は、反強磁性を有する任意の材料とすればよいが、たとえばイリジウム−マンガン合金（ＩｒＭｎ）、白金−マンガン合金（ＰｔＭｎ）、鉄−マンガン合金（ＦｅＭｎ）、ニッケル−マンガン（ＮｉＭｎ）等であってもよい。また、反強磁性層５３は、例えばＲｕやＣｕなどの薄い非磁性層を挟んで積層された２層の強磁性層が互いに反強磁性結合をするＳＡＦ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）構造として構成されていてもよい。
【００２７】
固定層５４および自由層５６を構成する材料は、強磁性を有する任意の材料とすればよいが、たとえばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれかを主成分として含む金属や、いずれかの合金であってもよく、ニッケル−鉄合金（ＮｉＦｅ）あるいはコバルト−鉄合金（ＣｏＦｅ）であってもよい。また、固定層５４や自由層５６は、これらの材料からなる薄膜を積層した積層体として構成されていてもよい。
【００２８】
非磁性層５５を構成する材料は、電気的絶縁性を有する任意の材料とすればよいが、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等の酸化膜であってもよく、窒化物や弗化物であってもよい。
【００２９】
反強磁性層５３と固定層５４とは交換結合している。そのため、固定層５４の磁化方向Ｒ（図２参照）は固定されており、たとえば信号用電流線１等により生じた磁界を受けても磁化の方向Ｒは変化しない。非磁性層５５は、トンネル絶縁膜として構成されている。
【００３０】
複数の磁気抵抗効果素子３ａの平面形状（ＸＹ平面）は長軸および短軸を有する長方形状を有している。複数の磁気抵抗効果素子３ａは、それぞれの短軸方向が信号用電流線１の延びる方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に沿って配置されている。複数の磁気抵抗効果素子３ａの各固定層５４の磁化方向Ｒは、信号用電流線１が延びる方向（Ｙ方向）と垂直であって磁気抵抗効果素子３ａの短軸方向に沿うように固定されており、信号用電流線１に電流が流れることにより生じる磁界の方向（＋Ｘ方向）と平行に固定されているなお、本明細書において、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のそれぞれについて、各図中の座標軸に示す矢印の方向を正（＋）の方向とし、正方向の逆方向を負（−）の方向として記載する。また、本明細書において、平行とは２つのベクトルが同一の向きでかつ平行であることをいい、反平行とは２つのベクトルが反対の向きでかつ平行であることをいう。なお、本明細書における平行、反平行は、装置の製造上の誤差やクリアランス等を当然に含むものを意図する。
【００３１】
複数の磁気抵抗効果素子３ａは、それぞれが電気的に直列に接続し、かつＹ方向に直線状に接続することにより、直列接続素子３１Ａを形成している。直列接続素子３１Ａは絶縁基板２の表面上において信号用電流線１と重なる領域上であって、当該領域のＸ方向における中央に配置されているのが好ましい。図４に直列接続素子３１Ａの断面図を示す。直列接続素子３１Ａは、隣接する磁気抵抗効果素子３ａが下部電極層５２または上部電極層５７を共有することにより電気的に直列に接続されている。直列接続素子３１Ａを構成する磁気抵抗効果素子３ａは、図２および図４に示す例では４個であるが、これに限られるのではなく、任意の数で構成されていればよい。なお、図４に示す直列接続素子３１Ａの例では、直列接続素子３１Ａとグランドパッド２３や電源パッド２４との電気的な接続は、上部電極層５７とたとえば金属配線等を介して行われていればよい。
【００３２】
次に、実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子３ａの製造方法について説明する。はじめに、基板５１が準備される。基板５１には、あらかじめトランジスタ、ダイオード、配線等により電子回路が形成されていてもよい。
【００３３】
次に、基板５１上に、下部電極層５２、反強磁性層５３、固定層５４、非磁性層５５、自由層５６、および上部電極層５７が形成される。各層の形成方法は、任意の方法とすればよく、たとえばＤＣマグネトロンスパッタリングなどの各種スパッタリング法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、蒸着法、鍍金法などを採用することができる。このとき、固定層５４は、成膜された後、磁界が印加された状態で所定の温度の熱処理が施されることにより、当該処理中に印加される磁界の方向と平行な方向に磁化される。固定層５４の磁化方向Ｒは、磁気抵抗効果素子３ａの短軸方向に沿っており、＋Ｘ方向である。熱処理の温度は、反強磁性層５３と固定層５４との間の交換結合が実質的に無くなる温度とすればよい。このようにして、図３に示す磁気抵抗効果素子３ａの積層構造が形成される。
【００３４】
次に、図４を参照して、このようにして得られた当該積層構造が所定のパターンに加工されることにより、磁気抵抗効果素子３およびこれが直列に接続されてなる直列接続素子３１Ａが形成される。たとえばフォトレジストを用いて所定のパターン形状を有するレジストマスクが形成され、その後、レジストマスクを用いてイオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、当該所定の形状を有する直列接続素子３１Ａが得られる。たとえば、まず上記積層構造において上部電極層５７から反強磁性層５３に至る各層がエッチングされる。次に、当該エッチング領域に挟まれた上記積層構造の一部において上部電極層５７から基板５１に至る各層がエッチングされる。次に、上部電極層５７から基板５１に至る各層がエッチングされた領域を挟んで対向する上部電極層５７同士を電気的に接続する金属配線層５８を形成する。金属配線層５８を形成する方法は、任意の方法を採用することができる。このようにして、下部電極層５２を介して電気的に直列に接続されている２つの磁気抵抗効果素子３ａ同士が、金属配線層５８を介して電気的に直列に接続されることにより、図４に示す磁気抵抗効果素子３ａが４つ直列に接続されてなる直列接続素子３１Ａが形成される。
【００３５】
このとき、各磁気抵抗効果素子３ａの平面形状（ＸＹ平面での形状）は、上述のように長軸および短軸を有する長方形となる。この結果、自由層５６の磁化方向は、磁気抵抗効果素子３ａの長軸方向となる。このようにして、実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子３ａおよび直列接続素子３１Ａを得ることができる。
【００３６】
さらに、絶縁基板２が準備される。絶縁基板２の表面上にはグランドパッド２３，電源パッド２４が形成されている。また、絶縁基板２の裏面上には信号用電流線１が形成されている。直列接続素子３１Ａは、絶縁基板２の表面上に固定される。さらに、金属配線等により直列接続素子３１Ａとグランドパッド２３，電源パッド２４とがそれぞれ電気的に接続される。このようにして、実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００を得ることができる。
【００３７】
なお、直列接続素子３１Ａは、複数の磁気抵抗効果素子３ａが電気的に直列に接続されている限りにおいて、図４に示すようにＹ方向に直線状に形成されているものに限られない。図５を参照して、たとえば複数の磁気抵抗効果素子３ａがＹ方向に直列に接続されているとともに、Ｘ方向に延びるように形成されている下部電極層５２または上部電極層５７によってＸ方向に並ぶように設けられた複数の磁気抵抗効果素子３ａ間が電気的に接続されている、直列接続素子３１Ｂであってもよい。この場合にも、個々の磁気抵抗効果素子３ａの固定層５４の磁化方向は、いずれも＋Ｘ方向として形成されていればよい。
【００３８】
次に、実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００の動作について説明する。磁気結合型アイソレータ１００は、信号用電流線１に信号電流が流れると、この電流値に比例した磁界が磁界検出装置１０を構成する磁気抵抗効果素子３ａに印加され、当該磁界の強さに応じて自由層５６の磁化方向が変化する。その結果、直列接続素子３１Ａを構成する磁気抵抗効果素子３ａは固定層５４と自由層５６との磁化の相対的な関係に応じて非磁性層５５を通る電流の大きさが変化し、ＴＭＲ素子としての磁気抵抗効果素子３ａの積層方向（Ｚ方向）の電気抵抗が変化する。これにより、磁気抵抗効果素子３ａの電気抵抗値は当該磁界に対して線形に変化する。磁気抵抗効果素子３ａの抵抗変化を電源パッド２４，２３間の電圧値として測定することにより、信号用電流線１に流れる電流値に対して線形に変化する電圧値を得ることができる。
【００３９】
図６は、磁界検出装置１０に信号電流が入力されたときの磁界検出装置１０の抵抗値の変化を示すグラフである。図６の横軸は磁界検出装置１０に印加される電流値を示し、縦軸は磁界検出装置１０の抵抗値の変化を示す。信号用電流線１に電流が＋Ｙ方向に流れることにより固定層５４の磁化方向と平行な磁界が磁界検出装置１０に印加されると、直列接続素子３１Ａの抵抗は直線的に増加してある磁界で一定となる。一方、信号用電流線１の電流量を減少させていき、さらに−Ｙ方向に電流を流していくと、抵抗は線形に減少してある磁界で一定となる。磁界検出装置１０は、この抵抗の変化を電源パッド２４とグランドパッド２３との間の電圧信号として出力することができる。このとき、磁気結合型アイソレータ１００は、信号用電流線１の電流値に対し、電源パッド２４，２３間の電圧値が線形に変化することができるため、たとえば温度や電流値など線形に変化するアナログ情報を送受信したい場合にも、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換とＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ）変換をしなくても、直接アナログ情報を送信することができ、回路コストを削減できる。
【００４０】
ここで、図６を参照して、磁気抵抗効果素子３の磁界‐抵抗特性は、磁界を増加したときと減少させたときでは同一の磁界であっても抵抗が異なり、ヒステリシス特性を示す。当該ヒステリシスを抑えるためには、信号電流が発生する磁界以外にさらに磁界を印加して、自由層５６を単磁区状態にしておく方法が有効である。たとえば信号用電流線１と直交するようにＸ方向に延びるバイアス磁界用電流線６を設け、これに電流を流すことにより、自由層５６はその形状磁気異方性による磁化方向（＋Ｙ方向）と平行な磁界を受けて単磁区状態とされ得る。これにより、磁気抵抗効果素子３ａの磁界−抵抗特性の線形領域における信号磁界に対する感度を変えることができる。つまり、バイアス磁界用電流線６に流れる電流の大きさを調整することにより、磁気抵抗効果素子３ａの信号磁界に対する感度を調整することができる。なお、バイアス磁界用電流線６に電流が流れることにより生じる磁界（以下、バイアス磁界という）は、信号用電流線１によって発生する磁界と９０度異なり、直列接続素子３１Ａが自由層５６の磁化の変化を検出する際のノイズとならない。
【００４１】
磁気抵抗効果素子３ａに対しバイアス磁界を印加する方法は、バイアス磁界用電流線６により生じさせる方法に限られず、永久磁石（図示しない）を設置することにより生じさせてもよい。永久磁石とすれば、バイアス磁界の発生に電力が消費されないため、電力の消費量を削減することができる。永久磁石の発生する磁界と信号用電流線１の発生する磁界が直交するように、永久磁石は設置される。永久磁石は磁界検出装置１０から十分に離れて配置されることが好ましい。このようにすると、一様なバイアス磁界を磁界検出装置１０に印加することが可能となる。
【００４２】
次に、実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００の作用効果について説明する。磁気結合型アイソレータ１００は、Ｙ方向に直線状に延びる信号用電流線１が設けられており、これが信号磁界を発生させている。従来の結合型アイソレータは平面コイルを用いて信号磁界を発生させているが、この場合には信号電流が＋Ｙ方向へ流れる領域と−Ｙ方向へ流れる領域とができるため、磁界検出装置が検出する磁界の強さは磁界検出装置と平面コイルとの位置関係に応じてそれぞれの領域で生じる磁界の影響を受ける。その結果、磁気結合型アイソレータの変換精度を高めようとすれば、上記の両領域間の距離を離すために平面コイルを大型化する必要があり、結合型アイソレータが大型化するという問題があった。また、結合型アイソレータを小型化しようとすれば、上記の両領域により生じる磁界が影響し合って変換精度が低下するという問題があった。また、磁界検出装置の設置位置が設計中心からずれた場合などには、磁界検出装置が受ける逆方向の磁界の影響度も変化するため、位置ロバスト性が低下するという問題があった。
【００４３】
これに対し、実施の形態１に係る信号用電流線１は直線状に延びるように設けられているため、信号用電流線１を流れる電流は＋Ｙ方向または−Ｙ方向のいずれか一方に流れる。これにより、同時に逆方向の磁界が生じることがないため、変換精度が高く、かつ小型化することができる。また、平面コイルを用いた場合と比べて、位置ロバスト性を向上させることができる。
【００４４】
また、磁気抵抗効果素子３ａの形状を長軸および短軸が存在する長方形とすることで、自由層の無磁界状態における磁化を長軸方向に設計し、固定層の磁化方向は、磁場中で熱処理を行うことで短軸方向に固定する。固定層の磁化方向に磁界を印加すると、磁気抵抗効果素子の抵抗は磁界に対して線形に変化する。この特性を利用して、信号となる電流を流して、発生する磁界を磁気抵抗効果素子に印加し、磁気抵抗効果素子の抵抗変化を電圧値として測定すれば、信号となる電流値に線形に変化する電圧値が得られる。つまり、実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００によれば、ＡＤ変換回路やＤＡ変換回路等を用いずにアナログ信号やデジタル信号を送受信可能とすることができる。
【００４５】
（実施の形態２）
次に、図７および図８を参照して、実施の形態２に係る磁気結合型アイソレータ１００について説明する。実施の形態２に係る磁気結合型アイソレータ１００は、基本的には実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様の構成を備えるが、磁性体コアとしての集磁コア４１および磁気シールド４３をさらに備えている点で異なる。
【００４６】
集磁コア４１は、信号用電流線１に信号電流が流れることにより生じる磁界の方向（Ｙ方向）に沿って信号用電流線１および絶縁基板２の周囲を囲み、磁界検出装置１０を挟むような開口部分４２を有している。つまり、磁界検出装置１０に設けられている磁気抵抗効果素子３は集磁コア４１の開口部分４２間に配置されている。
【００４７】
開口部分４２の間隔は任意の距離とすることができるが、開口部分４２間における磁界を強くするという観点からは、短いほうが好ましい。また、開口部分４２間の磁界を強めるためには、集磁コア４１の断面（ＹＺ平面）の中央部分の長さ（磁路長）を短くし、かつ集磁コア４１の断面積を大きくすることが好ましい。
【００４８】
なお、図７および図８に示す磁気結合型アイソレータ１００では、磁界検出装置１０のみが開口部分４２に挟まれる構成になっているが、絶縁基板２等も含めて挟まれていてもよい。
【００４９】
磁気シールド４３は、たとえば信号用電流線１、絶縁基板２、磁界検出装置１０、集磁コア４１などの全体を囲むように設けられている。磁気シールド４３には開口が形成されていてもよく、当該開口は磁界検出装置１０が実質的に検出対称としない磁界の方向（Ｚ方向）であることが好ましい。図７および図８に示す例では、磁気シールド４３のＺ方向における上端部と下端部とが開口している。磁気シールド４３の開口は、集磁コア４１の開口部分４２よりも広く設けられているのが好ましい。信号用電流線１に電流が流れることにより生じる磁界は、透磁率が大きい経路を優先的に通るため、広く開口した磁気シールド４３よりも開口部分４２の間隔が短い集磁コア４１を通ることになる。磁気シールド４３は、角型環状構造を有していてもよいし円筒形状であってもよい。
【００５０】
集磁コア４１および磁気シールド４３を構成する材料は、たとえば鉄や、電磁鋼板、フェライト、アモルファス金属など、透磁率が１よりも十分大きな材料であればどんなものでもよいが、外乱磁界の影響を抑えるためには透磁率が高い材料を利用することが望ましい。
【００５１】
このようにすれば、たとえば信号用電流線１に＋Ｙ方向に電流が流れる場合、開口部分４２には＋Ｘ方向に磁界が発生する。具体的には、信号用電流線１の周囲に環状に生じる磁界は、透磁率の高い磁性体材料でできた集磁コア４１内部を通り開口部分４２を通って、再び集磁コア４１を通り一回りする。このとき、磁束は透磁率が大きい経路を優先的に通るため、集磁コア４１が設けられていない場合と比べて開口部分４２での磁界を強めることができる。そのため、たとえば信号用電流線１と磁界検出装置１０との間の距離が離れても、大きな磁界を磁界検出装置１０に印加することが可能となり、磁界検出装置１０が検出可能な大きさの磁界を得ることができる。また、信号用電流線１に流れる信号電流が微小な場合であっても、磁界検出装置１０が検出可能な大きさの磁界を得ることができる。この結果、磁界検出装置１０の磁界検出精度をより高めることができる。
【００５２】
また、たとえば信号用電流線１を流れる電流が発生する磁界以外に、外乱となる磁界が磁界検出装置１０の感磁方向（磁気抵抗効果素子３ａの各層が拡がる面（ＸＹ平面）内における任意の方向、たとえば固定層５４の磁化方向または自由層５６の磁化方向）であるＸ方向やＹ方向に印加された場合にも、当該磁界は透磁率の高い材料中を通るため、空気よりも磁性体で構成された磁気シールド４３を通って再び空気中に放射されることになる。そのため、外乱となる磁界が磁気シールド４３の内部に配置されている磁界検出装置１０に与える影響を小さくすることができる。
【００５３】
このとき、信号用電流線１は特定の方向に電流が流れるように設けられている限りにおいて、直線状に設けられていなくてもよく、曲線状に設けられていてもよい。ただし、信号用電流線１は、上述のように平面コイルでない。なお、例えば電流が＋Ｙ方向に流れる部分と−Ｙ方向に流れる部分とを有する平面コイルとして信号用電流線１が設けられている場合には、信号用電流線１を囲むように設けられた集磁コア４１は平面コイルが発生させる信号磁界の強度を強めることが困難である。たとえば、集磁コア４１の開口部分４２が平面コイルにおいて電流が＋Ｙ方向に流れる部分と−Ｙ方向に流れる部分との中間に位置する場合には、開口部分４２において逆方向の信号磁界が同時に発生するため両信号磁界は相殺されて強度を強めることができない。これに対し、実施の形態２に係る磁気結合型アイソレータ１００では、信号用電流線１は平面コイルではなく一方向（Ｙ方向）に電流が流れるように設けられているため、集磁コア４１を用いることにより上記のような効果を奏することができる。
【００５４】
磁気シールド４３の開口部は、その面積が集磁コア４１の開口部分４２の面積よりも大きく、かつ、磁気抵抗効果素子３から離れた場所に配置されていてもよい。これにより、信号用電流線１を流れる電流が発生させる磁界は、磁気シールド４３よりも集磁コア４１に集められて磁界検出装置１０に印加することができる。
【００５５】
なお、外乱磁界が磁界検出装置１０に与える影響が小さいのであれば、集磁コア４１のみを利用してもよいし、信号用電流線１に電流が流れることにより生じる磁界で十分検出可能であれば磁気シールド４３のみを利用してもよい。また、実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様に、信号用電流線１が発生する磁界に直交するバイアス磁界を印加可能なバイアス磁界用電流線６（図１参照）や永久磁石が設けられていてもよい。この場合、バイアス磁界用電流線６や永久磁石は磁気シールド４３内に設けられていればよい。
【００５６】
図８（ｂ）を参照して、集磁コア４１はいわゆるカットコアとして複数に分割可能に設けられていてもよい。このようにすれば、たとえば実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００を準備した後、これを囲うようにカットコアとしての集磁コア４１を組み合わせることにより、実施の形態２に係る磁気結合型アイソレータ１００を容易に構成することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
次に、図９を参照して、実施の形態３に係る磁気結合型アイソレータ１００について説明する。実施の形態３に係る磁気結合型アイソレータ１００は、基本的には実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様の構成を備えるが、磁界検出装置１２が複数の直列接続素子３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄからなるブリッジ回路として構成されている点で異なる。
【００５８】
図９中の直列接続素子３２Ａ〜３２Ｄに描かれた矢印Ｒ１，Ｒ２は、各々の直列接続素子を構成する磁気抵抗効果素子３の固定層５４（図３参照）の磁化の方向を表している。直列接続素子３２Ａ〜３２Ｄには、実施の形態１で説明した直列接続素子３１Ａもしくは直列接続素子３１Ｂが利用され得る。
【００５９】
直列接続素子３２Ａ〜３２Ｄは、信号用電流線１を平面視したときに信号用電流線１と重なる領域内に形成されている。また、直列接続素子３２Ａ〜３２Ｄは、直列接続素子３２Ａ〜３２Ｄを構成する磁気抵抗効果素子３の長軸方向と信号用電流線１に流れる電流の方向（＋Ｙ方向または−Ｙ方向）とが沿うように形成されている。つまり、各磁気抵抗効果素子３の自由層５６の磁化方向は、＋Ｙ方向または−Ｙ方向となるように設けられている。
【００６０】
一方、直列接続素子３２Ａ〜３２Ｄの固定層５４の磁化の方向は、信号用電流線１に電流が流れたときに生じる磁界の方向と平行または反平行となるように配置されている。具体的には、直列接続素子３２Ａ，３２Ｂは固定層５４の磁化方向Ｒ１が−Ｘ方向に固定されており、それぞれ一つの抵抗器として形成されている。直列接続素子３２Ｃおよび直列接続素子３２Ｄは固定層５４の磁化方向Ｒ２が＋Ｘ方向に固定されており一つの抵抗器として形成できる。なお、直列接続素子３２Ａ，３２Ｂの固定層５４の磁化方向Ｒ１と直列接続素子３２Ｃ，２Ｄの固定層５４の磁化方向Ｒ２がお互いに１８０°異なっている限りにおいて、直列接続素子３２Ａ，３２Ｂの固定層５４の磁化方向Ｒ１が＋Ｘ方向で、直列接続素子３２Ｃ，３２Ｄの固定層５４の磁化方向Ｒ２が−Ｘ方向でも良い。
【００６１】
磁化方向Ｒ１の固定層５４を有する直列接続素子３２Ａと、磁化方向Ｒ２の固定層５４を有する直列接続素子３２Ｃとが直列に接続されることにより、ハーフブリッジ回路２７Ａが構成されている。具体的には、電源パッド２４ｂ、直列接続素子３２Ａ，３２Ｃ、グランドパッド２３ａが順番に電気的に直列に接続されることにより、ハーフブリッジ回路２７Ａが形成されている。また、直列接続素子３２Ａと直列接続素子３２Ｃとの間に出力パッド２１が形成されている。
【００６２】
同様に、磁化方向Ｒ１の固定層５４を有する直列接続素子３２Ｂと、磁化方向Ｒ２の固定層５４を有する直列接続素子３２Ｄとが直列に接続されることにより、ハーフブリッジ回路２７Ｂが構成されている。具体的には、電源パッド２４ａ、磁化方向Ｒ２の固定層５４を有する直列接続素子３２Ｄ、磁化方向Ｒ１の固定層５４を有する直列接続素子３２Ｂ、グランドパッド２３ｂが順番に電気的に直列に接続されることにより、ハーフブリッジ回路２７Ｂが形成されている。また、直列接続素子３２Ｄと直列接続素子３２Ｂとの間に出力パッド２２が形成されている。電源パッド２４ａ、２４ｂは電圧源もしくは電流源に接続されており、グランドパッド２３ａ、２３ｂはいずれも接地されている。
【００６３】
次に、実施の形態３に係る磁界検出装置１２の動作について説明する。信号用電流線１による信号磁界が印加されていない状態から信号用電流線１に＋Ｙ方向に電流が流れることにより、ハーフブリッジ回路２７Ａに＋Ｘ方向の磁界が印加されると、直列接続素子３２Ａの抵抗は増加するのに対し、直列接続素子３２Ｃの抵抗は減少する。そのため、出力パッド２１とグランドパッド２３ａ間の電圧は減少する。一方、ハーフブリッジ回路２７Ｂにおいては、直列接続素子３２Ｂの抵抗は増加するのに対し、直列接続素子３２Ｄの抵抗は減少する。これにより、出力パッド２２とグランドパッド２３ｂ間の電圧は増加する。これに対し、信号用電流線１に−Ｙ方向の電流が流れることにより、ハーフブリッジ回路２７Ａに−Ｘ方向の磁界が印加されると、出力パッド２１とグランドパッド２３ａ間の電圧が増加し、出力パッド２２とグランドパッド２３ｂ間の電圧が減少する。
【００６４】
つまり、信号用電流線１による信号磁界に応じて、出力パッド２１とグランドパッド２３ａ間の電圧と出力パッド２２グランドパッド２３ｂ間の電圧がそれぞれ正反対に応答して変動する。そのため、これらの電圧の差を検出することにより、直列接続素子３２Ａ〜３２Ｄに等しく印加されるノイズの影響を軽減することができ、磁界検出精度を高めることができる。
【００６５】
なお、実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様に、直列接続素子３２Ａ〜３２Ｄのヒステリシスを抑えるために、信号用電流線１が発生する磁界に直交するバイアス磁界を印加可能なバイアス磁界用電流線６（図１参照）や永久磁石が設けられていてもよい。
【００６６】
（実施の形態４）
次に、図１０を参照して、実施の形態４に係る磁気結合型アイソレータ１００について説明する。実施の形態４に係る磁気結合型アイソレータ１００は、基本的には実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様の構成を備えるが、固定層５４の磁化方向Ｒ（図１０参照）が磁気抵抗効果素子３の長軸方向（＋Ｘ方向）に固定されている点で異なる。すなわち、磁気抵抗効果素子３の長軸方向が、信号用電流線１に流れる電流により発生する磁界と同じ方向となるように配置されている点で異なる。
【００６７】
実施の形態４における複数の磁気抵抗効果素子３ｃは、それぞれ長軸方向が信号用電流線１に流れる電流により生じる磁界と同じ方向となるように配置されており、かつ互いに電気的に直列に接続されて直列接続素子３１Ｃを構成している。直列接続素子３１Ｃは絶縁基板２の表面上において信号用電流線１と重なる領域上であって、Ｘ方向における信号用電流線１の中央部と重なる領域上に配置されているのが好ましい。
【００６８】
磁気抵抗効果素子３ｃは、固定層５４の磁化方向Ｒが磁場中熱処理による誘導磁気異方性によって＋Ｘ方向に固定されている。また、自由層５６の磁化方向は、形状磁気異方性により無磁界において長軸方向（＋Ｘ方向または−Ｘ方向）を向いている。
【００６９】
図１１に、信号用電流線１の電流値に対する磁界検出装置１０の抵抗の変化を示す。信号用電流線１に＋Ｙ方向の電流が流れることにより固定層５４の磁化方向Ｒと平行に磁界が印加されると、直列接続素子３１Ｃの抵抗は、所定の電流値を境に急激に変化してその後一定値となる。信号用電流線１に流れる＋Ｙ方向の電流値を減少させ、さらに−Ｙ方向に電流を流すと、直列接続素子３１Ｃの抵抗は所定の電流値を境に急激に変化してその後一定となる。
【００７０】
このように、実施の形態４に係る磁気結合型アイソレータでは、信号用電流線１に流通させる電流に対して、直列接続素子３１Ｃの電気抵抗値が２値的な変数として変化するため、たとえばアナログ情報がしきい値以上であるか否かを判定したい場合に好適である。このような場合、実施の形態４に係る磁界検出装置１２を用いてＴＭＲ素子のしきい値を設計しておくことで、比較器を用いることなく直接アナログ情報がしきい値以上であるか否かを判定し、判定結果を（０），（１）信号として送信することができる。その結果、実施の形態４に係る磁気結合型アイソレータ１００は比較器を備える必要がないため、製造コストを削減することができ、消費電力を抑えることができる。さらに、磁気結合型アイソレータ１００を小型化することができる。
【００７１】
直列接続素子３１Ｃを構成する磁気抵抗効果素子３ｃは、図では４個で例示しているが何個であっても良い。直列接続素子３１Ｃを直列に接続する方法は、実施の形態１に係る磁界検出装置１０と同様とすることができる。
【００７２】
（実施の形態５）
次に、図１２を参照して、実施の形態５に係る磁気結合型アイソレータ１００について説明する。実施の形態５に係る磁気結合型アイソレータ１００は、基本的には実施の形態３に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様の構成を備えるが、ブリッジ回路を構成する複数の直列接続素子３３Ａ〜３３Ｄが、実施の形態１に係る直列接続素子３１Ａに代えて実施の形態４に係る直列接続素子３１Ｃで構成されている点で異なる。
【００７３】
図１２中の直列接続素子３３Ａ〜３３Ｄに描かれた矢印Ｒは、各々の直列接続素子を構成する磁気抵抗効果素子３ｃの固定層５４の磁化の方向を表す。実施の形態４に係る磁界検出装置１４において、磁化方向Ｒ１の固定層５４を有する直列接続素子３３Ａと、磁化方向Ｒ２の固定層５４を有する直列接続素子３３Ｃとが直列に接続されることにより、ハーフブリッジ回路２８Ａが構成されている。具体的には、電源パッド２４ｂ、直列接続素子３３Ａ，３３Ｃ、グランドパッド２３ａが順番に電気的に直列に接続されることにより、ハーフブリッジ回路２８Ａが形成されている。また、直列接続素子３３Ａと直列接続素子３３Ｃとの間に出力パッド２１が形成されている。
【００７４】
同様に、磁化方向Ｒ１の固定層５４を有する直列接続素子３３Ｂと、磁化方向Ｒ２の固定層５４を有する直列接続素子３３Ｄとが直列に接続されることにより、ハーフブリッジ回路２８Ｂが構成されている。具体的には、電源パッド２４ａ、磁化方向Ｒ２の固定層５４を有する直列接続素子３３Ｄ、磁化方向Ｒ１の固定層５４を有する直列接続素子３３Ｂ、グランドパッド２３ｂが順番に電気的に直列に接続されることにより、ハーフブリッジ回路２８Ｂが形成されている。また、直列接続素子３３Ｄと直列接続素子３３Ｂとの間に出力パッド２２が形成されている。
【００７５】
次に、実施の形態５に係る磁界検出装置１４の動作について説明する。信号用電流線１による信号磁界が印加されていない状態から信号用電流線１に＋Ｙ方向に電流が流れることにより、ハーフブリッジ回路２８Ａに＋Ｘ方向の磁界が印加されるときには、直列接続素子３３Ａの抵抗は所定の電流値以上となると急激に増加する。これに対し、直列接続素子３３Ｃの抵抗は、所定の電流値以下となると急激に減少する。そのため、出力パッド２１とグランドパッド２３ａ間の電圧は所定の電流値を境に急激に減少する。一方、ハーフブリッジ回路２８Ｂにおいては、直列接続素子３３Ｂの抵抗は所定の電流値を境に急激に増加するのに対し、直列接続素子３３Ｄの抵抗は所定の電流値を境に急激に減少する。そのため、出力パッド２２とグランドパッド２３ｂ間の電圧は所定の電流値を境に急激に増加する。これに対し、信号用電流線１に−Ｙ方向の電流が流れることにより、ハーフブリッジ回路２８Ａに−Ｘ方向の磁界が印加されると、出力パッド２１とグランドパッド２３ａ間の電圧は所定の電流値を境に急激に増加し、出力パッド２２とグランドパッド２３ｂ間の電圧は所定の電流値を境に急激に減少する。
【００７６】
このようにすれば、実施の形態５に係る磁界検出装置１４は、実施の形態３に係る磁界検出装置１２と同様の効果を奏することができるとともに、実施の形態４に係る磁界検出装置１３と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
（実施の形態６）
次に、図１３〜図１５を参照して、実施の形態６に係る磁気結合型アイソレータ１０１について説明する。実施の形態６に係る磁気結合型アイソレータ１０１は、基本的には実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様の構成を備えるが、絶縁基板２の裏面に設けられている信号用電流線１に代わって、絶縁基板２および磁界検出装置１０を内部に配置したソレノイドコイル８が形成されている点で異なる。
【００７８】
ソレノイドコイル８を流れる電流が発生する磁界は、巻き数に比例して大きくなる。ソレノイドコイル８は、直線状の電流線に比べて、同一の電流値を流したときにより強い磁界を発生させることができる。言い換えると、信号磁界の発生にソレノイドコイル８を用いることにより、より微小な電流値の変化であっても磁界検出装置１０に検出可能な程度の信号磁界を生じさせることができる。
【００７９】
また、ソレノイドコイル８の巻線内部では、位置に依存せず、向きと大きさが一様な磁界が発生する。このため、磁界検出装置１０の設置位置が設計中心からずれたとしても所望の磁界が印加されることになるため、位置ロバスト性を向上させることができる。
【００８０】
また、図１４および図１５を参照して、外乱磁界からの影響を低減するためには、内部に磁界検出装置１０等を備えたソレノイドコイル８の全体を磁気シールド４３で囲んでもよい。磁気シールド４３は、実施の形態２に係る磁気シールド４３と同等のものを利用すればよい。このようにすれば、実施の形態２に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様の効果を奏することができる。
【００８１】
また、実施の形態１に係る磁気結合型アイソレータ１００と同様に、バイアス磁界用電流線６（図１参照）や永久磁石が設けられていてもよい。バイアス磁界用電流線６や永久磁石は、ソレノイドコイル８の内側に設けられていてもよいし、外側に設けられていてもよい。
【００８２】
実施の形態１〜実施の形態６に係る磁気結合型アイソレータ１００において、磁気抵抗効果素子３ａ，３ｃは長軸と短軸とを有する限りにおいて、長方形状に限られず楕円形状であってもよい。
【００８３】
実施の形態１〜実施の形態６に係る磁気結合型アイソレータ１００は、それぞれを適宜組み合わせて適用することも可能である。たとえば、実施の形態３〜実施の形態５に係る磁気結合型アイソレータ１００に実施の形態２に係る集磁コア４１および磁気シールド４３を適用してもよい。
【００８４】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、ＡＤ変換回路等を用いずにアナログ信号やデジタル信号を送受信可能とする磁気結合型アイソレータに特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００８６】
１  信号用電流線、２  絶縁基板、３，３ａ，３ｃ  磁気抵抗効果素子、６  バイアス磁界用電流線、７  抵抗、８  ソレノイドコイル、１０，１２，１３，１４  磁界検出装置、２１，２２  出力パッド、２３，２３ａ，２３ｂ  グランドパッド、２４，２４ａ，２４ｂ  電源パッド、２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ  ハーフブリッジ回路、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ  直列接続素子、４１  集磁コア、４２  開口部分、４３  磁気シールド、５１  基板、５２  下部電極層、５３  反強磁性層、５４  固定層、５５  非磁性層、５６  自由層、５７  上部電極層、５８  金属配線層、１００，１０１  磁気結合型アイソレータ。
【図１】
2015185889.tif 000003
【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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