(57)【要約】  磁気抵抗素子を備えた磁気センサにおいては、良好な感度特性が得られず磁界の印加方向を判断することができない。異極同士が対向するように間隔をあけて配置された一対の永久磁石と、上記一対の永久磁石間に配置された磁気抵抗アレイを有し、上記磁気抵抗アレイは、４個の磁気抵抗素子がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置され、かつ上記４個の磁気抵抗素子がブリッジ回路接続されており、磁界検出方向と実質的に直交する方向と、上記一対の永久磁石間の磁界方向とが、平行及び垂直のいずれでもないように、上記一対の永久磁石と上記磁気抵抗アレイとが配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異極同士が対向するように間隔をあけて配置された一対の永久磁石と、
前記一対の永久磁石間に配置された磁気抵抗アレイを有し、
前記磁気抵抗アレイは、４個の磁気抵抗素子がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置され、かつ前記４個の磁気抵抗素子がブリッジ回路接続されており、
磁界検出方向と実質的に直交する方向と、前記一対の永久磁石間の磁界方向とが、平行及び垂直のいずれでもないように、前記一対の永久磁石と前記磁気抵抗アレイとが配置されている磁気センサ。
【請求項２】
前記４個の磁気抵抗素子の抵抗値は、
第１方向から前記第１方向とは反対方向である第２方向へ向かう磁界に対しては、前記ブリッジ回路の対向する接続点の差電圧が正の値を示し、前記第２方向から前記第１方向に向かう磁界に対しては前記差電圧が負の値を示すように構成されている、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記第１方向から前記第２方向へ向かう磁界に対しては、前記差電圧が正の値を示しつつ単調増加し、前記第２方向から前記第１方向に向かう磁界に対しては前記差電圧が負の値を示しつつ単調減少するように、前記４個の磁気抵抗素子の抵抗値が構成されている、請求項１又は請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記４個の磁気抵抗素子のうち対角に位置する２個の磁気抵抗素子は、磁界検出方向とは実質的に直交する方向に沿った複数本の領域が所定間隔で平行に配置し、順次折り返すように連結され、電気的に直列接続されたつづら折り状の構成であり、
前記４個の磁気抵抗素子のうちの残りの２個の磁気抵抗素子は、前記磁界検出方向とは実質的に平行な方向に沿った複数本の領域が所定間隔で平行に配置し、順次折り返すように連結され、電気的に直列接続されたつづら折り状の構成である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記磁界検出方向とは実質的に直交する方向と、前記一対の永久磁石間の磁界方向とがなす角度は、５度から８５度の範囲である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記角度は、略２６．５度である、請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１方向及び前記第２方向は、前記磁界検出方向と平行である、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記第１方向及び前記第２方向は、前記磁界検出方向とは実質的に直交する方向と平行である、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
一対の永久磁石を異極同士が対向するように間隔をあけて配置する工程と、
４個の磁気抵抗素子がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置し、かつ前記４個の磁気抵抗素子がブリッジ回路接続されてなる磁気抵抗アレイを前記一対の永久磁石の間に配置する工程とを備え、
前記４個の磁気抵抗素子の抵抗値を、
第１方向から前記第１方向とは反対方向である第２方向へ向かう磁界に対しては、前記ブリッジ回路の対向する接続点の差電圧が正の値を示し、前記第２方向から前記第１方向に向かう磁界に対しては前記差電圧が負の値を示すように調整する工程を含む磁気センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ及びその製造方法に関し、特に、磁気抵抗素子を備えた磁気センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な磁気抵抗素子は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金のパーマロイの薄膜を用い、感度向上と同相ノイズを除去する目的で、４個の磁気抵抗素子でブリッジ回路、いわゆるホイートストン・ブリッジ（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ  ｂｒｉｄｇｅ）回路、を構成する。図７Ａは関連する磁気抵抗素子のパターンを示す平面図であり、図７Ｂはこの回路ブロック図である。ブリッジ回路に対し、図７Ａに示すようにＹ軸方向及びＸ軸方向を定めて説明する。Ｙ軸方向の磁界強度を増加すると、磁気抵抗素子Ｒ１及びＲ４の抵抗値が小さくなり、中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）が大きくなる。逆に、Ｘ軸方向の磁界強度を増加すると、磁気抵抗素子Ｒ２及びＲ３の抵抗値が小さくなり、中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）は符号が逆転し小さくなる。中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）により、磁気センサは磁界方向を検出することができる。【０００３】
特許文献１では、異極を対向させて２個の薄膜磁石を配置し、バーバーポール型の強磁性薄膜磁気抵抗素子を、２個の薄膜磁石の作る磁界の中心付近に配置した磁気センサが提案されている。そして、検出磁界方向を、２個の薄膜磁石の作るバイアス磁界方向に対して直角方向として、外部磁界変化に比例する出力が得られるようにすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１４８３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した背景技術に記載した関連する磁気センサには以下のような課題がある。【０００６】
図８Ａは関連する磁気センサの、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフであり、中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）とＹ軸の磁界強度との一般的な特性を示している。磁界強度が０ｍＴ時、差分電圧も０ｍＶである。但し、０ｍＴ付近の磁界強度と中点電圧の差分量のリニアリティー性が相対的に悪くなっている。さらに、磁気抵抗素子の磁壁が不連続な動きをしやすいため、図８Ｂに示すように磁界強度のＵＰとＤＯＷＮによるヒステリシスが生じる。Ｙ軸方向に関し、Ｎ→Ｓ方向の磁界強度を正の値から上述の０ｍＴへと減らしていくと、磁界強度が０ｍＴ時に差分電圧は０ｍＶを越えた正の値となる。逆にＹ軸方向に関し、Ｓ→Ｎ方向の磁界強度を正の値から上述の０ｍＴへと減らしていくと、磁界強度が０ｍＴ時に差分電圧は上記正の値より小さい０ｍＶとなる。精密な角度検出のためには、ヒステリシス発生を抑制することが求められる。【０００７】
さらに、関連する磁気センサでは、図８Ａ及び図８Ｂに示すようにＳ→Ｎ方向とＮ→Ｓ方向の特性曲線がお互いに対称になる。このため、中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）からは磁界の方向がＳ→Ｎ方向なのか、Ｎ→Ｓ方向なのか判断できない、という課題がある。特許文献１の磁気センサを用いても、この課題は解決されない。【０００８】
本発明の目的は、上述した課題である、磁気抵抗素子を備えた磁気センサにおいては、良好な感度特性が得られず磁界の印加方向を判断することができない、という課題を解決する磁気センサ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明に係る磁気センサは、異極同士が対向するように間隔をあけて配置された一対の永久磁石と、上記一対の永久磁石間に配置された磁気抵抗アレイを有し、上記磁気抵抗アレイは、４個の磁気抵抗素子がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置され、かつ上記４個の磁気抵抗素子がブリッジ回路接続されており、
磁界検出方向と実質的に直交する方向と、上記一対の永久磁石間の磁界方向とが、平行及び垂直のいずれでもないように、上記一対の永久磁石と上記磁気抵抗アレイとが配置されている。【００１０】
本発明に係る磁気センサの製造方法は、一対の永久磁石を異極同士が対向するように間隔をあけて配置する工程と、４個の磁気抵抗素子がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置し、かつ上記４個の磁気抵抗素子がブリッジ回路接続されてなる磁気抵抗アレイを上記一対の永久磁石の間に配置する工程とを備え、上記４個の磁気抵抗素子の抵抗値を、第１方向から上記第１方向とは反対方向である第２方向へ向かう磁界に対しては、上記ブリッジ回路の対向する接続点の差電圧が正の値を示し、上記第２方向から上記第１方向に向かう磁界に対しては上記差電圧が負の値を示すように調整する工程を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁気センサによれば、良好な感度特性が得られ、磁界印加方向を判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気センサの構成を示す概略図である。
【図２Ａ】は本発明の第１実施形態に係る磁気センサの構成を示す概略図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態に係る磁気センサの、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【図３Ａ】ブリッジ回路に対し一対の永久磁石を配置したときの、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【図３Ｂ】一対の永久磁石によるバイアス磁界の方向を示す図である。
【図３Ｃ】ブリッジ回路を構成する磁気抵抗素子の抵抗値を調整した後の、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る磁気センサの変形例の構成を示す概略図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態に係る磁気センサの変形例の、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【図５Ａ】異なるパターンのブリッジ回路を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ａのブリッジ回路の、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態に係る磁気センサの構成を示す概略図である。
【図６Ｂ】本発明の第２実施形態に係る磁気センサの、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【図７Ａ】関連する磁気抵抗素子のパターンを示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの回路ブロック図である。
【図８Ａ】関連する磁気センサの、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】関連する磁気センサのヒステリシスを説明するための、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
初めに、本発明の第１実施形態による磁気センサ及びその製造方法について、説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る磁気センサの構成を示す概略図である。図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサの構成を示す概略図である。図２Ｂは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサの、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【００１５】
図３Ａは、ブリッジ回路に対し一対の永久磁石を配置したときの、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。図３Ｂは、一対の永久磁石によるバイアス磁界の方向を示す図である。図３Ｃはブリッジ回路を構成する磁気抵抗素子の抵抗値を調整した後の、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【００１６】
本発明に係る磁気センサは、異極同士が対向するように、すなわちＮ極とＳ極とが対向するように、間隔をあけて配置された一対の永久磁石２ａ及び２ｂと、上記一対の永久磁石２ａ及び２ｂの間に配置された磁気抵抗アレイ１とを備える。磁気抵抗アレイ１は、磁性体薄膜で形成され磁界の方向を検出する４個の磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置され、かつ上記４個の磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４がブリッジ回路接続されている。
【００１７】
図１に示すように、Ｘ軸方向が磁気抵抗素子Ｒ１及びＲ４のパターンの長い方と一致し、Ｙ軸方向が磁気抵抗素子Ｒ２及びＲ３のパターンの長い方と一致するように、磁気抵抗アレイ１を配置している。すなわち、磁気抵抗素子Ｒ１及びＲ４がＸ軸方向と平行な方向が最大検出方向となるように、つづら折り形状で配置されており、磁気抵抗素子Ｒ２及びＲ３がＹ軸方向と平行な方向が最大検出方向となるように、つづら折り形状で配置されている。
【００１８】
そして、磁界検出方向と実質的に直交する方向と、一対の永久磁石２ａ及び２ｂ間の磁界方向とが、平行及び垂直のいずれでもないように、一対の永久磁石２ａ及び２ｂと磁気抵抗アレイ１とを配置している。すなわち、図２Ａに示すように、永久磁石２ａのＮ極から永久磁石２ｂのＳ極へ向かう磁力線とＸ軸方向とが所定の角度θをなすように、一対の永久磁石２ａ及び２ｂと磁気抵抗アレイ１とを配置している。この角度θは５°から８５°の範囲に選ばれている。
【００１９】
角度θが小さい場合、図３Ｃの中心点のＣ点が、Ｂ点側に移動され、Ｎ→Ｓ方向の磁界検出の範囲は広くなるが、Ｓ→Ｎ方向の磁界検出は狭くなる。そのため、磁気センサがＮ→Ｓ方向の検出のみの場合は有利である。
【００２０】
角度θが大きい場合、図３Ｃの中心点のＣ点が、Ａ点側に移動され、Ｓ→Ｎ方向の磁界検出の範囲は広くなるが、Ｎ→Ｓ方向の磁界検出は狭くなる。そのため、磁気センサがＳ→Ｎ方向の検出のみの場合は有利である。
【００２１】
磁気抵抗素子の両端に永久磁石２ａ及び２ｂを配置することにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方にバイアス磁界がかかる。Ｘ軸のバイアス磁界強度は飽和磁界強度ＨＳであり、検出すべき外部磁界が無いときも、磁気抵抗素子の磁化方向はＸ軸方向と一致し、磁壁の不連続な動きは減少しており、ヒステリシスも減少されている。好ましくは、Ｙ軸方向のバイアス磁界強度は飽和磁界強度ＨＳの半分に設定する。図３Ｂは、このときの、一対の永久磁石２ａ及び２ｂによるバイアス磁界のベクトルによるＸ軸方向及びＹ軸方向の部分量を示している。Ｙ軸方向の磁界強度がＸ軸方向の磁界強度の１／２となる上記角度θは、ほぼ２６．５°である。飽和磁界強度ＨＳは、磁気抵抗素子のサイズ（長さ、幅、厚さ）により決めることができる。
【００２２】
外部磁界が印加されていない状態では、磁気抵抗素子の中心の磁界強度Ｈは、両永久磁石２ａ及び２ｂで決まる。ブリッジ回路に対し一対の永久磁石２ａ及び２ｂを配置すると、一対の永久磁石２ａ及び２ｂのバイアス磁界により磁区が少なくなり磁壁が消えて、ブリッジ回路を構成する磁気抵抗素子の磁気状態が安定化する。一対の永久磁石２ａ及び２ｂによるバイアス磁界により、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分との特性は、図３Ａのようになる。Ｘ軸方向のバイアス磁界が強いので、Ｃ点の中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）は負の値になっている。Ｙ軸方向のみに磁界を印加した場合、”０”ｍＴのポイントはＣ点である。Ｎ→Ｓ方向の磁界による中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）の曲線はＣＡであり、Ｓ→Ｎ方向の磁界による中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）の曲線はＣＢである。図３Ａでは、Ｎ→Ｓ方向の磁界に対しては、点Ｃから点Ａのように変化する。すなわち、ブリッジ回路の中点電圧Ｖ＋とＶ−の電圧差分は負の値から正の値へと変化する。図３Ａでは、Ｓ→Ｎ方向の磁界に対しては、点Ｃから点Ｂのように変化する。すなわち、Ｖ＋とＶ−の電圧差分は負の値からより小さい負の値へと変化する。
【００２３】
本実施形態の磁気センサでは、上記４個の磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を、第１方向の一例としての、Ｙ軸の正の方向から第１方向とは反対方向である第２方向の一例としての、Ｙ軸の負の方向へ向かう磁界に対しては、上記ブリッジ回路の中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）が正の値を示し、上記Ｙ軸の負の方向から上記Ｙ軸の正の方向に向かう磁界に対しては上記中点電圧差分が負の値を示すように、調整することとしてもよい。
【００２４】
すなわち、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を調整することにより、図３Ａでの“０”ｍＴのポイントのＣ点をＤ点まで移動させ、図３Ｃの特性を示すようにオフセット電圧をゼロにすることができる。
【００２５】
Ｙ軸にＮ→Ｓ方向の磁界を印加した場合、ブリッジ回路の中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）はプラス側のＣ点とＡ点の曲線となり、Ｓ→Ｎ方向の磁界を印加した場合、マイナス側のＣ点とＢ点の曲線となる。
【００２６】
このように設定すると、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分との特性は、図３Ｃのようになる。図３Ｃでは、Ｎ→Ｓ方向の磁界に対しては、点Ｃから点Ａのように変化する。すなわち、Ｖ＋とＶ−の電圧差分はゼロから正の値へと変化する。そして、Ｓ→Ｎ方向の磁界に対しては、点Ｃから点Ｂのように変化する。すなわち、Ｖ＋とＶ−の電圧差分はゼロから負の値へと変化する。
【００２７】
本実施形態の磁気センサによれば、Ｎ→Ｓ方向の磁界に対してはブリッジ回路のＶ＋とＶ−の電圧差分は正の値を示し、Ｓ→Ｎ方向の磁界に対してはブリッジ回路のＶ＋とＶ−の電圧差分は負の値を示す。よって、ブリッジ回路の中点電圧の差分から磁界方向を判断可能な磁気センサが得られる。
【００２８】
さらに本実施形態による磁気センサによれば、ＣＡとＣＢの曲線はバランスがよく、Ｃ点を中心ポイントとして感度特性のリニアリティー性が大いに改善される。さらに、磁界印加のＵＰとＤＯＷＮによる磁気抵抗素子のヒステリシスがほとんどなくなる。
【００２９】
上述した第１実施形態の磁気センサは、次のように構成することもできる。図４Ａは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサの変形例の構成を示す概略図である。図４Ｂは、本発明の第１実施形態に係る磁気センサの変形例の、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【００３０】
図４Ａに示される磁気センサは、図１Ａに示される磁気センサの一対の永久磁石２ａ及び２ｂに対し、Ｓ極とＮ極とを入れ替えた一対の永久磁石２ｃ及び２ｄを用いている点が異なる。この変形例では、磁気抵抗アレイ１やブリッジ回路を構成する磁気抵抗素子の形状や配置などは図１Ａに示される磁気抵抗アレイ１と同じである。このような配置の磁気センサでは図４Ｂに示されるように、図３ＣのＹ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量と同じ特性を示す。
【００３１】
このような変形例においても、上述した第１実施形態による磁気センサと同様に、感度特性のリニアリティー性が大いに改善され、Ｓ→Ｎ方向またはＮ→Ｓ方向の磁界印加方向が判別できるようになり、磁界印加のＵＰとＤＯＷＮによる磁気抵抗素子のヒステリシスがほとんどなくなる。
【００３２】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態による磁気センサ及びその製造方法について、説明する。図５Ａは異なるパターンのブリッジ回路を示す概略図であり、図５Ｂはこのブリッジ回路の、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。図６Ａは本発明の第２実施形態に係る磁気センサの構成を示す概略図であり、図６Ｂは本発明の第２実施形態に係る磁気センサの、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分の変動量との関係を示すグラフである。
【００３３】
図５Ａは、図１に示される第１実施形態の磁気センサの磁気抵抗アレイ１とは異なるパターンのブリッジ回路を示している。すなわち、図５Ａのブリッジ回路では、図１に示される磁気センサの磁気抵抗アレイ１が左右反転したパターンとなっている。図５Ａに示すように、磁気抵抗素子Ｒ１及びＲ４がＹ軸方向と平行な方向が最大検出方向となるように、つづら折り形状で配置されており、磁気抵抗素子Ｒ２及びＲ３がＸ軸方向と平行な方向が最大検出方向となるように、つづら折り形状で配置されている。
【００３４】
このようなパターンのブリッジ回路の場合、Ｙ軸の磁界強度と中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）との特性は、図５Ｂのようになる。Ｙ軸方向に関し、Ｎ→Ｓ方向の磁界強度を０ｍＴから増加させると、中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）は点Ｂから点Ｃ、さらに点Ａのように負の値を示し減少する。Ｙ軸方向に関し、Ｓ→Ｎ方向の磁界強度を０ｍＴから増加させると、中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）は点Ｂから負の値を示し減少する。図５Ｂでは、Ｓ→Ｎ方向とＮ→Ｓ方向の特性曲線がお互いに対称になる。
【００３５】
本実施形態の磁気センサは、このようなパターンのブリッジ回路を用いた場合を示す。本実施形態の磁気センサは図６Ａに示すように、異極同士が対向するように、すなわちＮ極とＳ極とが対向するように、間隔をあけて配置された一対の永久磁石２ａ及び２ｂと、上記一対の永久磁石２ａ及び２ｂ間に配置された磁気抵抗アレイ１ａである。磁気抵抗アレイ１ａは、磁性体薄膜で形成され磁界の方向を検出する４個の磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置され、かつ上記４個の磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４がブリッジ回路接続されている。
【００３６】
図６Ａに示すように、Ｘ軸方向が磁気抵抗素子Ｒ２及びＲ３のパターンの長い方と一致するように、Ｙ軸方向が磁気抵抗素子Ｒ１及びＲ４のパターンの長い方と一致するように、磁気抵抗アレイ１ａを配置している。すなわち、磁気抵抗素子Ｒ２及びＲ３がＸ軸方向と平行な方向が最大検出方向となるように、つづら折り形状で配置されており、磁気抵抗素子Ｒ１及びＲ４がＹ軸方向と平行な方向が最大検出方向となるように、つづら折り形状で配置されている。
【００３７】
磁気センサの磁界検出方向と実質的に直交する方向と、一対の永久磁石２ａ、２ｂ間の磁界方向とが、平行及び垂直のいずれでもないように、上記一対の永久磁石２ａ、２ｂと磁気抵抗アレイ１ａとが配置されている。図６Ａに示すように、永久磁石２ａのＮ極から永久磁石２ｂのＳ極へ向かう磁力線とＸ軸方向とが所定の角度θをなすように、一対の永久磁石２ａ及び２ｂと磁気抵抗アレイ１ａとを配置している。この角度θは５°から８５°の範囲に選ばれている。好ましくは、Ｙ軸方向の磁界強度をＸ軸方向の磁界強度の１／２に設定する。このときの上記角度θは、ほぼ２６．５°である。
【００３８】
本実施形態では、上記４個の磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を、第１方向の一例としての、Ｙ軸の負の方向から第１方向とは反対方向である第２方向の一例としての、Ｙ軸の正の方向へ向かう磁界に対しては、上記ブリッジ回路の対向する接続点Ｖ＋及びＶ−の差電圧が正の値を示し、上記Ｙ軸の正の方向から上記Ｙ軸の負の方向に向かう磁界に対しては上記差電圧が負の値を示すように、調整することができる。
【００３９】
このように設定すると、Ｙ軸の磁界強度とＶ＋とＶ−の電圧差分との特性は、図６Ｂのようになる。図６Ｂでは、Ｎ→Ｓ方向の磁界に対しては、点Ｃから点Ａのように変化する。すなわち、中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）はゼロから負の値へと変化する。そして、Ｓ→Ｎ方向の磁界に対しては、点Ｃから点Ｂのように変化する。すなわち、中点電圧の差分（Ｖ＋とＶ−の電圧差分）はゼロから正の値へと変化する。
【００４０】
本実施形態の磁気センサによれば、Ｎ→Ｓ方向の磁界に対してはブリッジ回路のＶ＋とＶ−の電圧差分は負の値を示し、Ｓ→Ｎ方向の磁界に対してはブリッジ回路のＶ＋とＶ−の電圧差分は正の値を示す。よって、ブリッジ回路の中点電圧の差分から磁界方向を判断可能な磁気センサが得られる。
【００４１】
本実施形態による磁気センサによれば、第１実施形態による磁気センサと同様に、感度特性のリニアリティー性が大いに改善され、Ｓ→Ｎ方向またはＮ→Ｓ方向の磁界印加方向が判別できるようになり、磁界印加のＵＰとＤＯＷＮによる磁気抵抗素子のヒステリシスがほとんどなくなる。
【実施例】
【００４２】
本発明の実施例について説明する。図１に示すような、両端に永久磁石を配置した磁気抵抗素子について、具体的なパターンの一例を説明する。ブリッジ回路を構成する長方形のパターンの長さは２３０μｍ、幅は９μｍである。パターン間隔は２μｍである。磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のパターンは、２１個の長方形のパターンで繋がって構成される。素子薄膜の厚さは４００ｎｍである。【００４３】
一対の永久磁石はそれぞれ、長さが１．５ｍｍ、幅が０．６ｍｍ、厚さが０．２ｍｍである。永久磁石の材料はフェライトマグネットとした。永久磁石とＸ軸方向の角度は１５４°とした。したがって、対向する永久磁石のＮ極からＳ極へ向かう磁力線とＸ軸方向の角度は２６°である。永久磁石は、磁気抵抗素子または磁気センサの組立工程（封止）で、同一基板上に固定、配置する。【００４４】
本発明は上記実施形態及び上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれるものであることはいうまでもない。【００４５】
この出願は、２０１３年１月１８日に出願された日本出願特願２０１３−７３４８号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の活用例として、水道メーターやガスメーターの回転検出、磁気電流センサ、モータのエンコーダなどが考えられる。
【符号の説明】
【００４７】
１、１ａ    磁気抵抗アレイ
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ    永久磁石
Ｒ１〜Ｒ４    磁気抵抗素子
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月25日(2016.5.25)
【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】
異極同士が対向するように間隔をあけて配置された一対の永久磁石と、
前記一対の永久磁石間に配置された磁気抵抗アレイを有し、
前記磁気抵抗アレイは、４個の磁気抵抗素子がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置され、かつ前記４個の磁気抵抗素子がブリッジ回路接続されており、
磁界検出方向と実質的に直交する方向と、前記一対の永久磁石間の磁界方向とが、平行及び垂直のいずれでもないように、かつ、前記隣接する素子同士のうちの一方の最大検出方向と前記磁界検出方向とが平行となるように、前記一対の永久磁石と前記磁気抵抗アレイとが配置されている磁気センサ。
【請求項２】
前記４個の磁気抵抗素子の抵抗値は、
第１方向から前記第１方向とは反対方向である第２方向へ向かう磁界に対しては、前記ブリッジ回路の対向する接続点の差電圧が正の値を示し、前記第２方向から前記第１方向に向かう磁界に対しては前記差電圧が負の値を示すように構成されている、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記第１方向から前記第２方向へ向かう磁界に対しては、前記差電圧が正の値を示しつつ単調増加し、前記第２方向から前記第１方向に向かう磁界に対しては前記差電圧が負の値を示しつつ単調減少するように、前記４個の磁気抵抗素子の抵抗値が構成されている、請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記４個の磁気抵抗素子のうち対角に位置する２個の磁気抵抗素子は、磁界検出方向とは実質的に直交する方向に沿った複数本の領域が所定間隔で平行に配置し、順次折り返すように連結され、電気的に直列接続されたつづら折り状の構成であり、
前記４個の磁気抵抗素子のうちの残りの２個の磁気抵抗素子は、前記磁界検出方向とは実質的に平行な方向に沿った複数本の領域が所定間隔で平行に配置し、順次折り返すように連結され、電気的に直列接続されたつづら折り状の構成である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記磁界検出方向とは実質的に直交する方向と、前記一対の永久磁石間の磁界方向とがなす角度は、５度から８５度の範囲である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記角度は、２６度から２６．５度までの範囲である、請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１方向及び前記第２方向は、前記磁界検出方向と平行である、請求項２または請求項３に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記第１方向及び前記第２方向は、前記磁界検出方向とは実質的に直交する方向と平行である、請求項２または請求項３に記載の磁気センサ。
【請求項９】
一対の永久磁石を異極同士が対向するように間隔をあけて配置する工程と、
４個の磁気抵抗素子がその隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるように配置し、かつ前記４個の磁気抵抗素子がブリッジ回路接続されてなる磁気抵抗アレイを前記一対の永久磁石の間に配置する工程とを備え、
前記４個の磁気抵抗素子の抵抗値を、
第１方向から前記第１方向とは反対方向である第２方向へ向かう磁界に対しては、前記ブリッジ回路の対向する接続点の差電圧が正の値を示し、前記第２方向から前記第１方向に向かう磁界に対しては前記差電圧が負の値を示すように調整する工程を含み、
前記磁気抵抗アレイを前記一対の永久磁石の間に配置する工程において、磁界検出方向と実質的に直交する方向と、前記一対の永久磁石間の磁界方向とが、平行及び垂直のいずれでもないように、かつ、前記隣接する素子同士のうちの一方の最大検出方向と前記磁界検出方向とが平行となるように、前記磁気抵抗アレイを前記一対の永久磁石の間に配置する、磁気センサの製造方法。
【国際調査報告】
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