(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一に構成されてブリッジ接続された磁界強度検知型の少なくとも一対のＧＭＲ素子と、
前記一対のＧＭＲ素子に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段とを備え、磁性体の移動を検出する磁気センサであって、
前記一対のＧＭＲ素子を同一の平面内に所定間隔を隔てて配置し、かつ
前記バイアス磁界印加手段を、前記平面内において前記一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に前記平面内において直交する方向に対して所定角度傾いた方向であって、反対向きの等しい強度のバイアス磁界が前記一対のＧＭＲ素子に印加されるように配置したことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記一対のＧＭＲ素子は、絶縁基板に形成された線状のグラニュラ薄膜又は線状の人工格子膜で構成され、かつ前記絶縁基板には前記一対のＧＭＲ素子に電気接続された複数の電極が設けられている請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記一対のＧＭＲ素子、前記絶縁基板及び前記複数の電極は、樹脂により成型されたパッケージ内に収容され、かつ
前記複数の電極に電気接続された複数の導電性のリードフレームを、前記パッケージから突出させた請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記バイアス磁界印加手段を、直方体状であって長尺状の第１面をＮ極に磁化するとともに前記第１面の反対側の第２面をＳ極に磁化した永久磁石で構成し、
前記永久磁石を、前記第１面又は前記第２面を前記一対のＧＭＲ素子に対向させ、かつ前記一対のＧＭＲ素子に対向した前記第１面又は前記第２面における２つの長辺間の中心線が前記一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に対して前記所定角度だけ傾き、かつ前記一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線の中点が前記中心線上の点に対向するように配置した請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の磁気センサ。
【請求項５】
移動方向に対して直交する方向に延設された少なくとも１つの凸部又は凹部を有する磁性体の移動の検出に適用され、
前記一対のＧＭＲ素子を、前記一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が前記磁性体の移動方向に直交するように配置した請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記一対のＧＭＲ素子は、長手方向と短手方向の形状異方性を有し、かつ
前記一対のＧＭＲ素子を、長手方向が一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に直交するように配置した請求項１乃至５のうちのいずれか一つに記載の磁気センサ。
【請求項７】
同一に構成されてブリッジ接続された磁界強度検知型の少なくとも一対のＧＭＲ素子からなる第１組のＧＭＲ素子と、
前記第１組のＧＭＲ素子とそれぞれ同一に構成されてブリッジ接続された磁界強度検知型の少なくとも一対のＧＭＲ素子からなる第２組のＧＭＲ素子と、
前記第１組の一対のＧＭＲ素子及び前記第２組の一対のＧＭＲ素子に対してバイアス磁界をそれぞれ印加するバイアス磁界印加手段とを備えた磁気センサであって、
前記第１組の一対のＧＭＲ素子を同一の平面内に所定間隔を隔てて配置し、
前記第２組の一対のＧＭＲ素子を、前記平面内に所定間隔を隔てるとともに、前記第２組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が前記第１組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線と所定距離隔てて平行になるように配置し、かつ
前記バイアス磁界印加手段を、前記平面内において前記第１組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線及び前記第２組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に前記平面内において直交する方向に対してそれぞれ所定角度傾いた方向であって、反対向きの等しい強度のバイアス磁界が前記第１組の一対のＧＭＲ素子及び前記第２組の一対のＧＭＲ素子にそれぞれ印加されるように配置したことを特徴とする磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体の移動を検出する磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、同一に構成されてブリッジ接続された一対のＧＭＲ素子と、一対のＧＭＲ素子に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁石とを備え、磁性体の移動を検出する磁気センサは知られている。例えば、下記特許文献１には、同一平面内に一対のＧＭＲ素子を配置し、前記平面内にて一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線と平行な方向であって反対向きの同じ強度のバイアス磁界が一対のＧＭＲ素子に印加されるようにバイアス磁石を配置した磁気センサが示されている。そして、一対のＧＭＲ素子を配置した平面が外周面に凹凸を有する磁性体（歯車）の凹凸面に対向し、かつ一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が磁性体の移動方向（歯車の回転方向）になるように、この磁気センサを配置して、磁性体の移動によるＧＭＲ素子の抵抗変化に応じた電圧波形をブリッジ接続された一対のＧＭＲ素子から出力するようにしている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、磁化方向が一方向に固定された強磁性体のピン相と、電流が主として流れる非磁性体を介してピン層に積層された強磁性体のフリー層とからなる一対のＳＶ−ＧＭＲ素子を用いて、外周面に凹凸を有する磁性体（歯車）の移動を検出する磁気センサが示されている。この磁気センサにおいても、一対のＳＶ−ＧＭＲ素子はブリッジ接続されていて、磁性体の移動によるＳＶ−ＧＭＲ素子の抵抗変化に応じた電圧を出力する。ただし、この磁気センサにおいては、一対のＳＶ−ＧＭＲ素子を同一平面内に配置するとともに、一対のＳＶ−ＧＭＲ素子の各ピン層の磁化方向を、前記平面内にて一対のＳＶ−ＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線と直交する方向であって互いに反対方向としておき、一対のＳＶ−ＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線と直交する同一方向に同じ強度のバイアス磁界が一対のＳＶ−ＧＭＲ素子に印加されるようにバイアス磁石を配置している。そして、一対のＳＶ−ＧＭＲ素子を配置した平面が外周面に凹凸を有する磁性体（歯車）の凹凸面に対向し、かつ一対のＳＶ−ＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が磁性体の移動方向（歯車の回転方向）と直交する方向になるように、この磁気センサを配置して、磁性体の移動によるＧＭＲ素子の抵抗変化に応じた電圧をブリッジ接続された一対のＧＭＲ素子から出力するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２９４６２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３３７９５号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された磁気センサにあっては、磁性体における凹凸部の形状及びピッチにより、出力電圧波形の振幅が大きく変化するとともに、出力電圧波形に大きな歪みも発生する（すなわち、出力電圧波形が正弦波形から大きくずれる）。したがって、この磁気センサにおいては、磁性体の凹凸部の形状及びピッチに合わせてＧＭＲ素子を配置する必要があり、移動が検出される磁性体ごとに磁気センサを用意する必要があるという問題がある。
【０００６】
上記特許文献２に記載された磁気センサでは、出力電圧は磁性体の凹凸部のピッチには影響されない。しかし、ピン層の磁化方向が異なる一対のＳＶ−ＧＭＲ素子を同一平面上に配置するためには、予め用意しておいた一対のＳＶ−ＧＭＲ素子を基体上（特許文献２ではバイアス磁石上）に配置して固定する必要があり、磁気センサの製造工程が複雑になって磁気センサの製造コストが高くなる。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、その目的は、磁性体の凹凸部の形状及びピッチによる出力電圧波形に対する影響を少なくして、低製造コストを実現する磁気センサを提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００８】
前述した目的を達成するため、本発明の特徴は、同一に構成されてブリッジ接続された磁界強度検知型の少なくとも一対のＧＭＲ素子（２２ａ，２２ｂ又は２２ｃ，２２ｄ）と、一対のＧＭＲ素子に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加手段（３０）とを備え、磁性体の移動を検出する磁気センサであって、一対のＧＭＲ素子を同一の平面内に所定間隔を隔てて配置し、かつバイアス磁界印加手段を、前記平面内において一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に前記平面内において直交する方向に対して所定角度傾いた方向であって、反対向きの等しい強度のバイアス磁界が一対のＧＭＲ素子に印加されるように配置したことにある。
【０００９】
この場合、例えば、一対のＧＭＲ素子は、絶縁基板（２１）に形成された線状のグラニュラ薄膜又は線状の人工格子膜で構成され、かつ絶縁基板には一対のＧＭＲ素子に電気接続された複数の電極（２３ａ〜２３ｄ）が設けられている。また、例えば、一対のＧＭＲ素子、絶縁基板及び複数の電極は、樹脂により成型されたパッケージ（１０）内に収容され、かつ複数の電極に電気接続された複数の導電性のリードフレーム（１３ａ〜１３ｄ）を、パッケージから突出させている。
【００１０】
また、例えば、バイアス磁界印加手段を、直方体状であって長尺状の第１面をＮ極に磁化するとともに第１面の反対側の第２面をＳ極に磁化した永久磁石で構成し、永久磁石を、第１面又は第２面を一対のＧＭＲ素子に対向させ、かつ一対のＧＭＲ素子に対向した第１面又は第２面における２つの長辺間の中心線が一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に対して前記所定角度だけ傾き、かつ一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線の中点が前記中心線上の点に対向するように配置する。また、例えば、磁気センサは、移動方向に対して直交する方向に延設された少なくとも１つの凸部又は凹部を有する磁性体の移動の検出に適用され、一対のＧＭＲ素子を、一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が磁性体の移動方向に直交するように配置する。
【００１１】
上記本発明に係る磁気センサを用いて、磁性体で構成した歯車の回転を検出するためには、一対のＧＭＲ素子を配置した平面が歯車の歯の外周面に対向し、かつ一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が歯車の回転方向と直交するように、磁気センサを歯車に対して配置する。そして、歯車を回転させれば、一対のＧＭＲ素子の抵抗値は磁性体の移動に応じて逆方向に変化して、ブリッジ接続された一対のＧＭＲ素子から歯車の回転に応じた正弦波状の信号が得られる。そして、後述する第２実験結果（図８参照）からも分かるように、歯車ピッチが変化しても、高精度の正弦波状の信号を出力電圧として得ることができ、歯車の回転位置を高精度で検出することができる。なお、本発明に係る磁気センサは、歯車以外の磁性体の移動の検出にも利用できる。ただし、この場合の出力は正弦波状には変化しない。また、本発明の磁気センサにおいては、磁界強度検知型の一対のＧＭＲ素子を同一に構成して平面内に配置すればよいので、例えば同一構成の一対のＧＭＲ素子を絶縁基板などの基体上に形成すればよく、磁気センサを簡単に構成できる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、一対のＧＭＲ素子は、長手方向と短手方向の形状異方性を有し、かつ一対のＧＭＲ素子を、長手方向が一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に直交するように配置したことにある。これによれば、後述する第１実験結果（図７参照）からも分かるように、長手方向が一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に平行になるように配置した場合に比べて、高い感度異方性が得られ、大きな出力を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、同一に構成されてブリッジ接続された磁界強度検知型の少なくとも一対のＧＭＲ素子からなる第１組のＧＭＲ素子（２２ａ，２２ｂ又は２２ｃ，２２ｄ）と、第１組のＧＭＲ素子とそれぞれ同一に構成されてブリッジ接続された磁界強度検知型の少なくとも一対のＧＭＲ素子からなる第２組のＧＭＲ素子（２２ａ，２２ｂ又は２２ｃ，２２ｄ）と、第１組の一対のＧＭＲ素子及び第２組の一対のＧＭＲ素子に対してバイアス磁界をそれぞれ印加するバイアス磁界印加手段（６０）とを備えた磁気センサであって、第１組の一対のＧＭＲ素子を同一の平面内に所定間隔を隔てて配置し、第２組の一対のＧＭＲ素子を、前記平面内に所定間隔を隔てるとともに、第２組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が第１組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線と所定距離隔てて平行になるように配置し、かつバイアス磁界印加手段を、前記平面内において第１組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線及び第２組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線に前記平面内において直交する方向に対してそれぞれ所定角度傾いた方向であって、反対向きの等しい強度のバイアス磁界が第１組の一対のＧＭＲ素子及び第２組の一対のＧＭＲ素子にそれぞれ印加されるように配置したことにある。
【００１４】
この本発明の他の特徴においても、磁性体で構成した歯車の回転を検出するためには、第１及び第２組の一対のＧＭＲ素子を配置した平面が歯車の歯の外周面に対向し、かつ一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が歯車の回転方向と直交するように、磁気センサを歯車に対して配置する。そして、歯車を回転させれば、前述のように、ブリッジ接続された第１及び第２の一対のＧＭＲ素子から歯車の回転に応じた正弦波状の信号がそれぞれ得られる。第１組及び第２組の一対のＧＭＲ素子は、第２組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が第１組の一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線と所定距離隔てて平行になるように配置されているので、第２組のブリッジ接続された一対のＧＭＲ素子から得られる正弦波状の信号は、第１組のブリッジ接続された一対のＧＭＲ素子から得られる正弦波状の信号とは位相が異なる。したがって、これによれば、位相の異なる２つの正弦波状の信号を用いて歯車の回転角度を簡単かつ高精度で検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気センサのチップパッケージ内の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１の磁気センサにおけるセンサチップの拡大平面図である。
【図３】図１の磁気センサの斜視図である。
【図４】図１の磁気センサのブリッジ回路図である。
【図５】図１の磁気センサによる磁性体歯車の回転の検出状態を示す斜視図である。
【図６】印加磁界強度に対するＧＭＲ素子の抵抗値の変化特性を示すグラフである。
【図７】ブリッジ接続したＧＭＲ素子のバイアス磁界方向による感度異方性を示すグラフである。
【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、異なる凹凸ピッチを有する３種類の磁性体歯車の回転を、図１の磁気センサ（第１実施形態に係る磁気センサ）により検出した検出信号の波形図である。
【図９】比較例に係る磁気センサのチップパッケージ内の概略構成を示す平面図である。
【図１０】図９の磁気センサにおけるセンサチップの拡大平面図である。
【図１１】図９の磁気センサによる磁性体歯車の回転の検出状態を示す斜視図である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、異なる凹凸ピッチを有する３種類の磁性体歯車の回転を、図９の磁気センサ（比較例に係る磁気センサ）により検出した検出信号の波形図である。
【図１３】磁性体歯車の凹凸ピッチに対する図１の磁気センサ（第１実施形態に係る磁気センサ）の出力値と、図９の磁気センサ（比較例に係る磁気センサ）の出力値との比較を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る磁気センサのチップパッケージ内の概略構成を示す平面図である。
【図１５】図１４の磁気センサの斜視図である。
【図１６】図１４の磁気センサ（第２実施形態に係る磁気センサ）の出力電圧波形図である。
【図１７】歯車以外の磁性体の移動の検出に磁気センサを適用した例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る磁気センサのチップパッケージ１０内の概略構成を示す平面図である。図２は図１の磁気センサにおけるセンサチップ２０の拡大平面図であり、図３は図１の磁気センサの斜視図である。なお、本明細書においては、図１の上下方向を磁気センサの前後方向（図１の下側を磁気センサの前側、図１の上側を磁気センサの後側）とし、図１の左右方向を磁気センサの左右方向とし、かつ図１における紙面の表裏方向を磁気センサの上下方向として説明する。
【００１７】
チップパッケージ１０は、エポキシ樹脂により、直方体状に構成されている。チップパッケージ１０内には、チップパッケージ１０の上下方向のほぼ中央位置にて上下面に平行にして、薄板状に非磁性の導電体材料（例えば、銅板）で形成されたアイランド部１１、突出部１２ａ，１２ｂ及びリードフレーム部１３ａ〜１３ｄが組み込まれている。
【００１８】
アイランド部１１は、平面視で長方形状に構成され、チップパッケージ１０の左右方向の中央位置かつ前後方向の若干後方位置に配置されている。アイランド部１１の左右辺及び前後辺は、チップパッケージ１０の左右辺及び前後辺とそれぞれ平行である。突出部１２ａ，１２ｂは、平面視で鉤型形状にアイランド部１１と一体形成され、内側端部の後端をアイランド部１１の前端にそれぞれ接続させ、外側端部の前端をチップパッケージ１０の前面から突出させている。なお、突出部１２ａ，１２ｂは、アイランド部１１の周囲にエポキシ樹脂を流し込んで、アイランド部１１、突出部１２ａ，１２ｂ及びリードフレーム部１３ａ〜１３ｄをチップパッケージ１０内に固定する際に、アイランド部１１を支持するために設けられている。リードフレーム部１３ａ〜１３ｄも、平面視で鉤型形状を有し、それらの前端部をアイランド部１１の前部近傍に位置させ、それらの後端部をチップパッケージ１０の後面から突出させている。
【００１９】
アイランド部１１の前部上面には、センサチップ２０が固定されている。センサチップ２０は、シリコン、ガラス、セラミック等の絶縁体材料で長方形の板状に構成された絶縁基板２１を備えている。絶縁基板２１は、本実施形態では、前後方向の長さＬ１が１．０５mmに設定され、左右方向の長さＬ２がそれぞれ１．８mmに設定され、厚みが０．４mmに設定されている。この絶縁基板２１は、その左右辺及び前後辺をチップパッケージ１０の左右辺及び前後辺とそれぞれ平行にして、ダイボンド材によりアイランド部１１の上面に固着されている。
【００２０】
絶縁基板２１の上面には、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）２２ａ〜２２ｄ及び電極２３ａ〜２３ｄが配置されている。ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄは、Ａｇ−ＦｅＣｏからなる線状のグラニュラ薄膜で構成されており、絶縁基板２１の上面上にスパッタリング法を用いてグラニュラ薄膜を成膜することにより、絶縁基板２１上に形成されている。ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄは絶縁基板２１の上面における左側かつ前側部分に設けた長方形領域２１ａに成膜され、ＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃは絶縁基板２１の上面における右側かつ前側部分に設けた長方形領域２１ｂに成膜されている。長方形領域２１ａ，２１ｂの形状及び大きさは同じであり、前後方向の長さを左右方向の長さよりも大きくしている。長方形領域２１ａ，２１ｂの左右辺は絶縁基板２１及びチップパッケージ１０の左右辺とそれぞれ平行であるとともに、長方形領域２１ａ，２１ｂの前後辺は絶縁基板２１及びチップパッケージ１０の前後辺とそれぞれ平行である。また、長方形領域２１ａ，２１ｂの前後方向の位置は同じであり、すなわち長方形領域２１ａ，２１ｂの前辺から絶縁基板２１及びチップパッケージ１０の前辺までの距離は同じであり、長方形領域２１ａ，２１ｂは絶縁基板２１の左右方向の中心線ＣＬ１に対して左右対称に位置する。これらの長方形領域２１ａ，２１ｂにおいては、本実施形態では、前後方向の長さＬ３が０．４８２５mmに設定され、左右方向の長さＬ４が０．３mmに設定されている。また、長方形領域２１ａの右端から長方形領域２１ｂの左端までの長さＬ５は、本実施形態では０．９２mmに設定されている。そして、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄの中心とＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃの中心との間の距離Ｌ６は、１．２２mmである。
【００２１】
ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄは、長方形領域２１ａ上に、長手方向を前後方向にするとともに短手方向を左右方向にして、それぞれ複数の折り返し部がある線状に形成されている。より具体的には、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄは、長方形領域にて、前後方向に一直線状に一定長さ（長さＬ３よりも若干短い長さ）延設させた後に折り返して、前記一直線状に延びた前端部又は後端部を湾曲させて若干長さだけ左右方向に延設して、さらに前記一直線状に延設させた方向と反対方向に一直線状に延設することを繰返す。
【００２２】
また、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄは、隣合う線状部分の左右方向の間隔を大きくした部分と、隣合う線状部分の左右方向の間隔を小さくした部分とを有するように、折り返して構成されている。そして、ＧＭＲ素子２２ａにおける隣合う線状部分の左右方向の間隔を大きくした部分に、ＧＭＲ素子２２ｄにおける隣合う線状部分の左右方向の間隔を小さくした部分を侵入させるとともに、ＧＭＲ素子２２ｄにおける隣合う線状部分の左右方向の間隔を大きくした部分に、ＧＭＲ素子２２ａにおける隣合う線状部分の左右方向の間隔を小さくした部分を侵入させる。なお、これらのＧＭＲ素子２２ａ，２２ｂの折り返し回数は、例えば、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄの前後方向に延設された直線部分の本数が１７本となるように設定されている。
【００２３】
ＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃは、長方形領域２１ｂ上に、長手方向を前後方向にするとともに短手方向を左右方向にして、それぞれ複数の折り返し部がある線状に形成されている。ＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃも、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄと同様に構成されている。そして、ＧＭＲ素子２２ｂは、前記中心線ＣＬ１に対して、ＧＭＲ素子２２ａと左右対称になるように配置されている。また、ＧＭＲ素子２２ｃは、前記中心線ＣＬ１に対して、ＧＭＲ素子２２ｄと左右対称になるように配置されている。
【００２４】
電極２３ａ〜２３ｄは、薄板状に非磁性の導電体材料（例えば、アルミニウム）で、絶縁基板２１上に平面視で正方形状にパターン形成されている。電極２３ａはＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃの後方に位置し、電極２３ｂはＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄの後方に位置する。電極２３ａ，２３ｂは、前記中心線ＣＬ１に対して左右対称に配置されている。電極２３ｃはＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃの左方であって前記中心線ＣＬ１とＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃの間に位置し、電極２３ｄはＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄの右方であって前記中心線ＣＬ１とＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄの間に位置する。電極２３ａ，２３ｂは、前記中心線ＣＬ１に対して左右対称に配置されている。
【００２５】
また、絶縁基板２１上には、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄと電極２３ａ〜２３ｄとをそれぞれ電気接続するための配線パターン２４が形成されている。この配線パターン２４も、薄板状の非磁性の導電体材料（例えば、アルミニウム）で構成されている。ＧＭＲ素子２２ａの一端（右上端）は配線パターン２４により電極２３ａに電気接続され、ＧＭＲ素子２２ａの他端（左下端）は配線パターン２４により電極２３ｃに接続されている。ＧＭＲ素子２２ｂの一端（右下端）は配線パターン２４により電極２３ｂに電気接続され、ＧＭＲ素子２２ｂの他端（左上端）は配線パターン２４により電極２３ｃに接続されている。これにより、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｂはハーフブリッジ接続されている。また、ＧＭＲ素子２２ｃの一端（左上端）は配線パターン２４により電極２３ａに電気接続され、ＧＭＲ素子２２ｃの他端（右下端）は配線パターン２４により電極２３ｄに接続されている。ＧＭＲ素子２２ｄの一端（左下端）は配線パターン２４により電極２３ｂに電気接続され、ＧＭＲ素子２２ｄの他端（右上端）は配線パターン２４により電極２３ｄに接続されている。これにより、ＧＭＲ素子２２ｃ，２２ｄもハーフブリッジ接続されている。
【００２６】
電極２３ａ〜２３ｄは、導電線（例えば、金線）からなるワイヤ１４ａ〜１４ｄを介して、リードフレーム部１３ａ〜１３ｄにそれぞれ電気接続されている。リードフレーム部１３ａには外部に設けた電気回路装置から電圧Ｖが供給され、リードフレーム部１３ｂは前記電気回路装置により接地されている。リードフレーム１３ｃ，１３ｄは、前記電気回路装置に電圧Ｏ１，Ｏ２をそれぞれ出力する。これにより、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄは図４に示すように、フルブリッジ回路を構成している。また、前記電気回路装置は差動増幅器２５を備えており、差動増幅器２５は出力電圧Ｏ１，Ｏ２の差分電圧を出力する。
【００２７】
チップパッケージ１０の下面には、永久磁石である直方体のバイアス磁石３０がダイボンド材により固着されている。バイアス磁石３０は、本実施形態では、ネオジウムと鉄を主原料としたネオジウム磁石からなり、上面及び下面の長辺及び短辺の長さＬ７，Ｌ８がそれぞれ７mm、３mmに設定され、厚みＬ９が３mmに設定されている。また、バイアス磁石３０は、厚み方向を２等分する面を境界として分極されて境界面に対して垂直方向に２極に着磁されており、上側がＮ極になっているとともに、下側がＳ極になっている。そして、バイアス磁石３０は、その上面の中心位置を、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄとＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃの中心を通る中心線ＣＬ２と前記中心線ＣＬ１との交点位置に対向させ、かつその上面の両長辺間の中心を通る中心線ＣＬ３を中心線ＣＬ２に対して所定角度（本実施形態では４５度）傾斜させている。これによって、バイアス磁石３０は、図１のＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄ上に記した矢印方向の磁界を発生し、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄには、それぞれ長手方向すなわち前記中心線ＣＬ１に対して前記所定角度（本実施形態では４５度）傾斜した方向のバイアス磁界が印加される。ただし、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄに印加されるバイアス磁界の方向は、ＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃに印加されるバイアス磁界の方向と反対になる。また、本実施形態においては、バイアス磁石３０の上面からＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄまでの距離は、１．０mmに設定されている。
【００２８】
前記のように構成した磁気センサは次のようにして製造される。まず、電極２３ａ〜２３ｄ及び配線パターン２４を、絶縁基板２１上にパターン形成する。そして、絶縁基板２１の上面上にスパッタリング法を用いてグラニュラ薄膜を成膜することにより、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄを形成する。なお、前記とは逆に、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄを形成した後に、電極２３ａ〜２３ｄ及び配線パターン２４を形成してもよい。これにより、絶縁基板２１上にＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄ、電極２３ａ〜２３ｄ及び配線パターン２４を設けたセンサチップ２０が完成する。
【００２９】
次に、アイランド部１１、突出部１２ａ，１２ｂ及びリードフレーム部１３ａ〜１３ｄを図１に示す位置に配置し、アイランド部１１部の上面上に絶縁基板２１の下面をダイボンド材により接着することにより、アイランド部１１上にセンサチップ２０を固着する。なお、この場合も、前記とは逆に、アイランド部１１上にセンサチップ２０を固着した後に、アイランド部１１、突出部１２ａ，１２ｂ及びリードフレーム部１３ａ〜１３ｄを図１に示す位置に配置してもよい。次に、電極２３ａ〜２３ｄとリードフレーム部１３ａ〜１３ｄにワイヤ１４ａ〜１４ｄの両端をそれぞれワイヤボンディング（超音波加熱接続）により接続して、電極２３ａ〜２３ｄとリードフレーム部１３ａ〜１３ｄとをワイヤ１４ａ〜１４ｄを介して電気接続する。
【００３０】
その後、エポキシ樹脂を用いて、センサチップ２０、アイランド部１１、突出部１２ａ，１２ｂの後部、リードフレーム部１３ａ〜１３ｄの前部、及びワイヤ１４ａ〜１４ｄを内部に収容するとともに、突出部１２ａ，１２ｂの前部及びリードフレーム部１３ａ〜１３ｄの後部を突出させたチップパッケージ１０をモールド成型する。次に、チップパッケージ１０の下面に、事前に着磁したバイアス磁石３０の上面をダイボンド材により接着することにより、チップパッケージ１０及びバイアス磁石３０が一体となった磁気センサが完成する。
【００３１】
このようにして製造される磁気センサにおいては、電極２３ａ〜２３ｄ及び配線パターン２４を絶縁基板２１上にパターン形成するとともに、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄを絶縁基板２１上にグラニュラ薄膜を成膜形成するだけで、センサチップ２０が製造される。そして、センサチップ２０をアイランド部１１に固着するとともに、電極２３ａ〜２３ｄとリードフレーム１３ａ〜１３ｄとをワイヤ１４ａ〜１４ｄにより電気接続し、かつモールド成型によりセンサチップ２０、アイランド部１１、突出部１２ａ，１２ｂ、リードフレーム部１３ａ〜１３ｄ及びワイヤ１４ａ〜１４ｄを含むチップパッケージ１０が製造される。そして、チップパッケージ１０にバイアス磁石３０を固着するだけで磁気センサが完成するので、磁気センサを簡単に製造できる。
【００３２】
次に、このようにして製造された磁気センサを用いて磁性体である歯車４０の回転を検出する磁性体の移動検出装置について説明する。歯車４０は、円形の外周面上にそれぞれ同じ形状及び大きさの方形状の凸部（歯）４１と凹部を交互に配置させている。磁気センサは、図５に示すように、チップパッケージ１０の上面が歯車４０の歯４１の外周面に平行に対向し、かつチップパッケージ１０（センサチップ２０）の前後方向（図１の中心線ＣＬ１の方向）が歯車４０の回転方向（歯４１の移動方向）に一致、すなわちＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向が歯車４０の回転方向に一致するように、図示しない固定部品により歯車４０に対して配置される。そして、この第１実施形態では、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの上表面から前記一つの歯４１の外周面までの距離は０．８mmに設定されている。歯車４０の回転方向は、図１においてチップパッケージ１０の右側に矢印で示す方向であり、図５において歯車４０の下側に示す矢印の方向である。
【００３３】
このように磁気センサを歯車４０に対して配置した状態で、歯車４０を回転させると、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄをそれらの素子面に対して平行に通過する磁界と、ＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃをそれらの素子面に対して平行に通過する磁界は互いに反対方向であって、それらの磁界強度は、１８０度の位相差をもってそれぞれほぼ正弦波状に変化する。具体的には、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄをそれらの素子面に対して平行に通過する磁界であって歯車４０の回転方向と反対方向成分を有する磁界強度（この磁界強度を正の印加磁界強度とする）は、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄが隣合う２つの歯４１の中間位置にあるとき正の所定強度であり、歯車４０の回転に従って前記正の所定強度から徐々に大きくなった後、小さくなって、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄが一つの歯４１に対向する位置に来ると、ほぼ前記正の所定強度に戻る。歯車４０がさらに回転すると、前記正の印加磁界強度はほぼ前記正の所定値より徐々に小さくなった後、大きくなって、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄが隣合う２つの歯４１の中間位置に来ると、前記正の所定強度に戻る。なお、前記正の印加磁界強度の変化は、ほぼ正弦波状である。
【００３４】
一方、ＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃをそれらの素子面に対して平行に通過する磁界であって歯車４０の回転方向と同一方向成分を有する磁界強度（この磁界強度を負の印加磁界強度とする）は、ＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃが隣合う２つの歯４１の中間位置にあるとき負の所定強度であり、歯車４０の回転に従って前記負の所定強度から徐々に小さくなった後、大きくなって、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄが一つの歯４１に対向する位置に来ると、ほぼ前記負の所定強度に戻る。歯車４０がさらに回転すると、前記負の印加磁界強度はほぼ前記負の所定強度より徐々に大きくなった後、小さくなって、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄが隣合う２つの歯４１の中間位置に来ると、前記負の所定強度に戻る。なお、前記負の印加磁界強度の変化も、ほぼ正弦波状である。また、前記正の所定強度と前記負の所定強度の絶対値は等しい。
【００３５】
前記正の印加磁界強度の変化により、図６に実線で示す印加磁界強度に対するＧＭＲ素子の抵抗値の変化特性からも理解できるように、歯車４０が歯４１の１ピッチ分だけ回転する時間を１周期として、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの抵抗値はほぼ正弦波状に変化する。そして、ＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃの抵抗値変化は、ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄの抵抗値変化に対して、１８０度（歯車４０の歯４１の１／２ピッチ）だけ位相を異ならせる。
【００３６】
したがって、図４に示す電気回路装置から、磁性体からなる歯車４０の回転を表し、歯４１の１ピッチ分を１周期とする正弦波信号からなる、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すような出力電圧信号が取り出される。この場合、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄはフルブリッジ接続され、出力電圧Ｏ１，Ｏ２の差分電圧が差動増幅器２５から出力されるので、大きな振幅値を有する歯車４０の回転検出信号を得ることができる。
【００３７】
次に、上記第１実施形態の磁気センサを用いた歯車４０の回転検出による効果について、実験結果に基づいて説明する。
【００３８】
ａ１．第１実験結果
まず、チップパッケージ１０にバイアス磁石３０を固着した上記第１実施形態の磁気センサに外部磁界を印加して、上記電気回路装置の差動増幅器２５の出力電圧（差分電圧）を測定した。この場合、外部磁界の印加方向を中心線ＣＬ１（図１参照）の方向すなわちＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向にして、磁界強度を正負に変化させてＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄに外部磁界を印加した。なお、この外部磁界の方向は、図１に矢印で示す歯車４０の回転方向と反対方向（図１の上方向）を正方向として、前記回転方向（図１の下方向）を負方向とする。具体的には、外部磁界強度を、０KA/mから約２２KA/mまで徐々に上昇させた後に、約−２２KA/mまで徐々に下降させ、その後に０KA/mまで上昇させた。なお、この外部磁界の印加は、上述した歯車４０の回転によるＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄに対する印加磁界の変化に対応する。
【００３９】
そして、外部磁界強度の所定値ずつの変化ごとに、差動増幅器２５の出力電圧値を測定した。この測定結果を図７のグラフに実線で示す。これによれば、広動作磁界範囲で、高いリニア特性を有し、ヒステリシスの無い出力特性が得られたことが分かる。
【００４０】
次に、前記測定と同じ上記第１実施形態の磁気センサを用いて、外部磁界の印加方向を中心線ＣＬ２（図１参照）の方向すなわちＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの短手方向に、磁界強度を正負に変化させてＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄに外部磁界を印加した。なお、この外部磁界の方向は、図１の左方向を正方向として、図１の右方向を負方向とする。そして、外部磁界強度を、前記場合と同様に、約−２２KA/mから約２２KA/mの範囲で変化させた。
【００４１】
そして、外部磁界強度の所定値ずつの変化ごとに、差動増幅器２５の出力電圧値を測定した。この測定結果を図７のグラフに破線で示す。これによっても、比較的広動作磁界範囲で、高いリニア特性を有し、ヒステリシスの無い出力特性が得られたことが分かる。しかし、この測定結果から、外部磁界の印加方向をＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの短手方向とした場合には、外部磁界の印加方向をＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向にした場合に比べて、出力電圧値の変化は１５〜２０％程度低下している。すなわち、外部磁界の印加方向をＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向にした場合には、外部磁界の印加方向をＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの短手方向にした場合に比べて、１５〜２０％程度高い感度異方性が得られることが分かった。
【００４２】
これについて考察すると、図６の実線は、ＧＭＲ素子の長手方向を磁界の印加方向としたときにおける、印加磁界強度に対するＧＭＲ素子の抵抗値の変化特性を示す一般的なグラフである。図６の破線は、ＧＭＲ素子の短手方向を磁界の印加方向としたときにおける、印加磁界強度に対するＧＭＲ素子の抵抗値の変化特性を示す一般的なグラフである。すなわち、前記感度異方性に関しては、前記長手方向を磁界の印加方向とする場合の方が、前記短手方向を磁界の印加方向とする場合よりも、印加磁界強度に対するＧＭＲ素子の抵抗値の変化が大きくなることからも理解される。
【００４３】
この第１実験結果から、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向において磁界強度を変化させることが、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの短手方向において磁界強度を変化させることよりも好ましいことが分かる。したがって、上記第１実施形態のように、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向が歯車４０の回転方向に一致するように、磁気センサを歯車４０に対して配置することが好ましい。その結果、上記第１実施形態の歯車４０の回転検出においては、振幅の大きくかつ高精度な正弦波状の出力電圧を得ることができる。
【００４４】
ａ２．第２実験結果
次に、歯車ピッチの異なる歯車４０に対して、上記第１実施形態のように磁気センサを配置して、歯車４０を回転させて出力電圧を測定した。なお、ここで言う歯車ピッチとは、隣合う２つの歯４１の回転方向幅の中心と歯車４０の回転中心を結ぶ２つの直線が前記隣合う歯４１の外周面と交差する２点間の円周方向の長さ、すなわち直線距離ではなく前記２点間の円弧の長さである。また、次の図８のおける電気角とは、１歯車ピッチを３６０度に対応させたものである。
【００４５】
図８（Ａ）は歯車ピッチが２．３６mmである場合の測定結果であり、図８（Ｂ）は歯車ピッチが３．１４mmである場合の測定結果であり、図８（Ｃ）は歯車ピッチが４．７１mmである場合の測定結果である。図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）においては、測定結果である出力電圧の変化を実線で示し、出力電圧波形と正弦波形との比較のために正弦波形を破線で示している。
【００４６】
この第２実験結果によれば、歯車ピッチが小さくなると、出力電圧の振幅値は低下するものの、いずれの場合でも、出力電圧はほぼ正弦波状に変化する。その結果、上記第１実施形態にように構成した磁気センサを用いて、上記第１実施形態のように歯車４０に対して磁気センサを配置すれば、歯車ピッチが変化しても、高精度の正弦波信号を出力電圧として得ることができ、歯車４０の回転位置を高精度で検出することができる。
【００４７】
ａ３．第３実験結果
次に、上記背景技術（特許文献１）で説明したように、一対のＧＭＲ素子の中心を結ぶ直線が歯車の回転方向になるように磁気センサを配置して、歯車の回転の測定結果と、上記第１実施形態の測定結果とを比較する。
【００４８】
この場合、比較対象となる磁気センサにおいても、図９に示すように、上記第１実施形態のチップパッケージ１０と同様なチップパッケージ１０’内に、上記第１実施形態のアイランド部１１、突出部１２ａ，１２ｂ及びリードフレーム部１３ａ〜１３ｄと同様なアイランド部１１’、突出部１２ａ’，１２ｂ’及びリードフレーム部１３ａ’〜１３ｄ ’が組み込まれている。
【００４９】
アイランド部１１’の前部上面には、センサチップ２０’が固定されている。センサチップ２０’は、上記第１実施形態の絶縁基板２１と同様に絶縁基板２１’の下面をアイランド部１１’の上面に固着させている。また、絶縁基板２１’の上面には、図１０に示すように、上記第１実施形態の電極２３ａ〜２３ｄ及び配線パターン２４と同様な電極２３ａ’〜２３ｄ’及び配線パターン２４’が設けられている。また、電極２３ａ’〜２３ｄ’は、上記第１実施形態のワイヤ１４ａ〜１４ｄと同様なワイヤ１４ａ’〜１４ｄ’により、リードフレーム部１３ａ’〜１３ｄ ’に電気接続されている。
【００５０】
この場合も、図１０に示すように、絶縁基板２１’には、ＧＭＲ素子２２ａ’，２２ｄ’が絶縁基板２１’の上面における左側かつ前側部分に設けた長方形領域２１ａ’に配置されるとともに、ＧＭＲ素子２２ｂ’，２２ｃ’が絶縁基板２１’の上面における右側かつ前側部分に配置されている。これらのＧＭＲ素子２２ａ’〜２２ｄ’も、上記第１実施形態の場合と同様に、グラニュラ薄膜で形成されている。ただし、ＧＭＲ素子２２ａ’，２２ｄ’は、長方形領域２１ａ’上に、長手方向を左右方向にするとともに短手方向を前後方向にして、それぞれ複数の折り返し部がある線状に形成されている。ＧＭＲ素子２２ｂ’，２２ｃ’は、長方形領域２１ｂ’上に、長手方向を左右方向にするとともに短手方向を前後方向にして、それぞれ複数の折り返し部がある線状に形成されている。
【００５１】
そして、ＧＭＲ素子２２ａ’，２２ｂ’は、絶縁基板２１’の左右方向の中心線ＣＬ１’に対してそれぞれ左右対称に配置されている。また、ＧＭＲ素子２２ｃ’，２２ｄ’も、前記中心線ＣＬ１’に対してそれぞれ左右対称に配置されている。なお、長方形領域２１ａ’，２１ｂ’の面積は上記第１実施形態の長方形領域２１ａ，２１ｂの面積と同じであるとともに、ＧＭＲ素子２２ａ’〜２２ｄ’の線状部分の幅、長手方向及び短手方向の総長さも上記第１実施形態のＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの線状部分の幅、長手方向及び短手方向の総長さとそれぞれ同じである。また、ＧＭＲ素子２２ａ’，２２ｄ’（長方形領域２１ａ’）の中心位置とＧＭＲ素子２２ｂ’，２２ｃ’（長方形領域２１ｂ’）の中心位置との距離Ｌ１０（素子ピッチ）は、上記第１実施形態の場合と同じ１．２２mmである。
【００５２】
チップパッケージ１０’の下面には、上記第１実施形態のバイアス磁石３０と同様に、ネオジウムと鉄を主原料としたネオジウム磁石で構成した直方体状のバイアス磁石３０’が固着されている。このバイアス磁石３０’においては、その上面及び下面は正方形で各辺の長さはそれぞれ３mm、３mmに設定され、厚みが５mmに設定されている。また、このバイアス磁石３０’も、厚み方向を２等分する面を境界として分極されて境界面に対して垂直方向に２極に着磁されており、上側がＮ極になっているとともに、下側がＳ極になっている。そして、バイアス磁石３０’は、その上面の中心位置を、ＧＭＲ素子２２ａ’，２２ｄ’とＧＭＲ素子２２ｂ’，２２ｃ’の中心を通る中心線ＣＬ２’と前記中心線ＣＬ１’との交点位置に対向させ、かつその上面の前後方向の一対の辺を前記中心線ＣＬ１’に平行にしている。これによって、バイアス磁石３０’は、図９のＧＭＲ素子２２ａ’〜２２ｄ ’上に記した矢印方向の磁界が発生し、ＧＭＲ素子２２ａ’〜２２ｄ ’には、それぞれ長手方向にバイアス磁界が印加される。この場合も、ＧＭＲ素子２２ａ’，２２ｄ’に印加されるバイアス磁界の方向は、ＧＭＲ素子２２ｂ’，２２ｃ’に印加されるバイアス磁界の方向と反対になる。また、この場合も、バイアス磁石３０’の上面からＧＭＲ素子２２ａ’〜２２ｄ ’までの距離は、１．０mmに設定されている。
【００５３】
そして、前記のように構成した磁気センサを用いた上記第１実施形態と同様な歯車４０の回転の検出においても、図１１に示すように、チップパッケージ１０’の上面を歯車４０の外周面に平行に対向させて、図示しない固定部品により歯車４０に対して配置される。ただし、この場合には、磁気センサは、チップパッケージ１０’の左右方向（中心線ＣＬ２’の方向）が歯車４０の回転方向（歯４１の移動方向）に一致、すなわちＧＭＲ素子２２ａ’〜２２ｄ ’の長手方向が歯車４０の回転方向に一致するように、歯車４０に対して配置される。また、この場合も、ＧＭＲ素子２２ａ’〜２２ｄ ’の上表面から前記一つの歯４１までの距離は０．８mmに設定されている。なお、歯車４０の回転方向は、図９においてチップパッケージ１０の右側に矢印で示す方向であり、図１１において歯車４０の下側に示す矢印の方向である。
【００５４】
このように磁気センサを歯車４０に対して配置した状態で、歯車４０を回転させると、ＧＭＲ素子２２ａ’，２２ｄ’をそれらの素子面に対して平行に通過する磁界と、ＧＭＲ素子２２ｂ’，２２ｃ’をそれらの素子面に対して平行に通過する磁界は互いに反対方向であって、それらの磁界強度は、１８０度の位相差をもってそれぞれほぼ正弦波状に変化する。具体的な磁界強度の変化は、上記説明した第１実施形態の場合と同じである。そして、ＧＭＲ素子２２ａ’〜２２ｄ ’を上記第１実施形態で説明したように電気回路装置に接続すれば（図４参照）、歯車４０の回転を表し、歯４１の１ピッチ分を１周期とする正弦波信号からなり、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すような出力電圧信号が取り出される。
【００５５】
図１２（Ａ）は歯車ピッチが２．３６mmである場合の測定結果であり、図１２（Ｂ）は歯車ピッチが３．１４mmである場合の測定結果であり、図１２（Ｃ）は歯車ピッチが４．７１mmである場合の測定結果である。図１２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）においても、測定結果である出力電圧の変化を実線で示し、出力電圧波形と正弦波形との比較のために正弦波形を破線で示している。
【００５６】
この第２実験結果によっても、歯車ピッチが小さくなると、出力電圧の振幅値は低下する。そして、歯車ピッチが３．１４mmである場合には、図１２（Ｂ）に示すように、出力電圧波形はほぼ正弦波状に変化する。しかし、歯車ピッチが２．３６mmである場合、及び歯車ピッチが４．７１mmである場合には、出力電圧波形は正弦波状に変化しない。すなわち、先行技術に示された磁気センサによる従来の歯車４０の回転検出においては、出力電圧波形が、歯車ピッチに応じて大きく変化するとともに、正弦波形から大きくずれる。その結果、上記第１実施形態（本方式）によれば、前記先行技術（従来方式）の場合に比べて、歯車ピッチが変化しても、出力として高精度な正弦波信号を得ることができ、歯車の高精度な回転位置の検出が可能となる。
【００５７】
さらに、図１３は、歯車ピッチを変化させた場合における、上記第１実施形態（本方式）による出力電圧のピーク間の差電圧を実線で示し、前記先行技術（従来方式）による出力電圧のピーク間の差電圧を破線で示している。これによれば、上記第１実施形態（本方式）によれば、前記先行技術（従来方式）による場合に比べて、歯車ピッチが小さな領域で大きな出力電圧が得られることも理解できる。
【００５８】
ｂ．第２実施形態
次に、磁性体である歯車４０の回転を表す２相信号を出力する磁気センサについて説明する。図１４は、第２実施形態に係る磁気センサのチップパッケージ５０内の概略構成を示す平面図である。図１５は、図１４の磁気センサの斜視図である。なお、この第２実施形態においても、図１４の上下方向を磁気センサの前後方向（図１４の下側を磁気センサの前側、図１４上側を磁気センサの後側）とし、図１４の左右方向を磁気センサの左右方向とし、かつ図１４における紙面の表裏方向を磁気センサの上下方向として説明する。
【００５９】
チップパッケージ５０は、上記第１実施形態と同様に、エポキシ樹脂により直方体状に構成されている。ただし、チップパッケージ５０は、磁気センサの前後方向（及び左右方向）に対して傾けて配置されている。この場合も、チップパッケージ５０内には、チップパッケージ５０の上下方向のほぼ中央位置にて上下面に平行にして、薄板状に非磁性の導電体材料（例えば、銅板）で形成されたアイランド部５１、突出部５２ａ，５２ｂ及びリードフレーム部５３ａ〜５３ｈが組み込まれている。
【００６０】
アイランド部５１は、平面視で略長方形状に構成され、チップパッケージ５０のほぼ中央位置に、各辺をチップパッケージ５０の上下面の各辺にほぼ平行にして配置されている。突出部５２ａ，５２ｂは、上記第１実施形態の突出部１２ａ，１２ｂと同一機能を有するもので、平面視で長尺状のほぼ長方形状に形成されている。突出部５２ａは、その右下端をアイランド部５１に接続させてアイランド部５１と一体形成され、その左上端をチップパッケージ５０の左上側面から突出させている。突出部５２ｂは、その右下端をチップパッケージ５０の右下側面から突出させている。リードフレーム部５３ａ〜５３ｄ及びリードフレーム部５３ｅ〜５３ｈは、上記第１実施形態のリードフレーム部１３ａ〜１３ｄとそれぞれ同一機能を有するもので、平面視で長尺状のほぼ長方形状に形成されている。リードフレーム部５３ａ，５３ｆ，５３ｇ，５３ｈは、それらの右下端をチップパッケージ５０の右下側面から突出させている。リードフレーム部５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅは、それらの左上端をチップパッケージ５０の左上側面から突出させている。
面から突出させている。
【００６１】
アイランド部５１の上面には、２つのセンサチップ２０Ａ，２０Ｂが固定されている。これらのセンサチップ２０Ａ，２０Ｂは、上記第１実施形態のセンサチップ２０と同様に構成されているので、それらの具体的な構成に関しては、上記第１実施形態の場合と同じ符号を付して説明を省略する。
【００６２】
センサチップ２０Ａ，２０Ｂは、前後位置及び左右位置をそれぞれ異ならせて絶縁基板２１上に配置され、センサチップ２０Ｂは、アイランド部５１の上面上にて、センサチップ２０Ａを１８０度回転させて配置されている。センサチップ２０Ａにおける絶縁基板２１の左右方向の中心線ＣＬ１、及びセンサチップ２０Ｂにおける絶縁基板２１の左右方向の中心線ＣＬ１は共に前後方向に延びており、前記２つの中心線ＣＬ１，ＣＬ１は互いに平行である。また、センサチップ２０ＡにおけるＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄとＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃの中心を通る中心線ＣＬ２、及びセンサチップ２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄとＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃの中心を通る中心線ＣＬ２は共に左右方向に延びており、前記２つの中心線ＣＬ２，ＣＬ２は互いに平行である。
【００６３】
センサチップ２０Ａ，２０Ｂの左右方向の配置に関しては、８個全てのＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄが歯車４０の歯４１の回転方向と直交する方向の幅内に収まっていればよく、センサチップ２０Ａ，２０Ｂの両中心線ＣＬ１，ＣＬ１間の距離は適当に設定される。しかし、センサチップ２０Ａ，２０Ｂの両中心線ＣＬ２，ＣＬ２間の距離Ｌ１１は、２相の出力信号の位相差に関係するので、必要とする２相の出力信号の位相差に対応させて設定する必要がある。具体的には、前記必要とする２相の出力信号の位相差をαとするならば、歯車４０の歯４１の１ピッチの長さをＬｐとしたとき、前記距離Ｌ１１は下記数１の関係にあるように設定される。
（数１）
Ｌ１１／Ｌｐ＝α／２π
【００６４】
本第２実施形態では、歯４１の１ピッチが３．１４ｍｍの歯車４０の回転を検出し、かつ９０度の位相の異なる２つの出力信号を得るために、前記距離Ｌ１１は後述する歯車４０の歯４１の１ピッチである３．１４ｍｍの１／４である０．７８５ｍｍに設定されている。
【００６５】
センサチップ２０Ａの電極２３ａ〜２３ｄは、上記第１実施形態のワイヤ１４ａ〜１４ｄと同様なワイヤ５４ａ〜５４ｄを介して、リードフレーム部５３ａ〜５３ｄにそれぞれ電気接続されている。センサチップ２０Ｂの電極２３ａ〜２３ｄは、上記第１実施形態のワイヤ１４ａ〜１４ｄと同様なワイヤ５５ａ〜５５ｄを介して、リードフレーム部５３ｅ〜５３ｈにそれぞれ電気接続されている。リードフレーム部５３ａ，５３ｅには外部に設けた電気回路装置から電圧Ｖが供給され、リードフレーム部５３ｂ，５３ｆは前記電気回路装置により接地されている。リードフレーム部５３ｃ，５３ｇは前記電気回路装置に電圧Ｏ１，Ｏ１をそれぞれ出力し、リードフレーム部５３ｄ，５３ｈは前記電気回路装置に電圧Ｏ２，Ｏ２をそれぞれ出力する。これにより、センサチップ２０ＡのＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄは図４に示す第１フルブリッジ回路を構成するとともに、センサチップ２０ＢのＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄも図４に示す第２フルブリッジ回路を構成する。なお、前記電気回路装置が第１及び第２フルブリッジ回路に関する差動増幅器２５をそれぞれ備えている点も上記第１実施形態と同じであり、センサチップ２０Ａ，２０Ｂに関する各出力電圧Ｏ１，Ｏ２の差分電圧がそれぞれ出力される。
【００６６】
チップパッケージ５０の下面には、図１５に示すように、永久磁石である直方体のバイアス磁石６０がダイボンド材により固着されている。バイアス磁石６０は、上記第１実施形態と同様に構成されており、この場合も、上面及び下面の長辺及び短辺の長さがそれぞれ７mm、３mmに設定され、厚みが３mmに設定されている。そして、バイアス磁石６０は、その上面の中心位置を、センサチップ２０Ａにおける両中心線ＣＬ１，ＣＬ２の交点と、センサチップ２０Ｂにおける両中心線ＣＬ１，ＣＬ２の交点とを結ぶ直線の中点に対向させ、かつその上面の両長辺間の中心を通る中心線ＣＬ３をセンサチップ２０Ａ，２０Ｂにおける両中心線ＣＬ２，ＣＬ２に対して所定角度（本実施形態では４５度）傾斜させている。これによって、バイアス磁石６０は、図１４のセンサチップ２０Ａ，２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄ上にそれぞれ記した矢印方向の磁界を発生し、センサチップ２０Ａ，２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄには、それぞれ長手方向すなわちセンサチップ２０Ａ，２０Ｂにおける中心線ＣＬ１，ＣＬ１に対して前記所定角度（本実施形態では４５度）傾斜した方向のバイアス磁界が印加される。この場合も、センサチップ２０Ａ，２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄに印加されるバイアス磁界の方向は、センサチップ２０Ａ，２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃに印加されるバイアス磁界の方向とそれぞれ反対になる。また、この第２実施形態においても、バイアス磁石６０の上面からセンサチップ２０Ａ，２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄまでの距離は、１．０mmに設定されている。
【００６７】
このように構成した第２実施形態に係る一対のセンサチップ２０Ａ，２０Ｂを有する磁気センサも、上記第１実施形態の場合と同様に製造される。そして、前記製造された磁気センサを用いて磁性体である歯車４０の回転の検出においては、上記第１実施形態の場合と同様に、磁気センサは、チップパッケージ５０の上面が歯車４０の歯４１の外周面に平行に対向し、かつチップパッケージ５０（センサチップ２０Ａ，２０Ｂ）の前後方向（図１４の両中心線ＣＬ１，ＣＬ１の方向）が歯車４０の回転方向（歯４１の移動方向）に一致、すなわちセンサチップ２０Ａ，２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向が歯車４０の回転方向に一致するように、図示しない固定部品により歯車４０に対して配置される。この場合、歯車４０の歯４１の１ピッチは、３，１４ｍｍである。そして、この第２実施形態においても、センサチップ２０Ａ，２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの上表面から前記一つの歯４１の外周面までの距離は０．８mmに設定されている。また、歯車４０の回転方向は、図１４においてチップパッケージ５０の右側に矢印で示す方向である。
【００６８】
このように磁気センサを歯車４０に対して配置した状態で、歯車４０を回転させると、上記第１実施形態で説明したように、センサチップ２０Ａ，２０Ｂに対応した一対の電気回路装置（図４参照）から、第１及び第２フルブリッジ回路の一対の正弦波状の差分電圧信号がそれぞれ出力される。この場合、歯車４０の回転方向に直交するセンサチップ２０Ａにおける中心線ＣＬ２とセンサチップ２０Ｂにおける中心線ＣＬ２との距離Ｌ１１は、歯車４０の歯４１の１ピッチの１／４である。したがって、この第２実施形態においては、図１６に実線及び破線で示すように、９０度位相の異なる一対の出力Ａ，Ｂを得ることができる。
【００６９】
その結果、歯車４０の回転を表す正弦波状の出力Ａ及び余弦波状の出力Ｂを得ることができ、出力Ａ，Ｂを用いた逆正接（アークタンジェント）演算により、歯車４０の回転角度を簡単に計算することもできる。また、上記第１実施形態に係る磁気センサにおいても、歯車４０の回転角度を計算することはできるが、出力変化の少ないピーク値付近では１相出力のみでは検出角度の精度は悪化する。これに対して、この第２実施形態によれば、２相の出力Ａ，Ｂを用いることにより、歯車４０の回転角度を高精度で得ることができる。
【００７０】
なお、前記第２実施形態においては、２相の出力Ａ，Ｂを得るようにしたが、さらに多相の出力を得るようにしてもよい。この場合、出力数に等しい複数のセンサチップをチップパッケージ内に組込み、複数のセンサチップからの出力を得るようにすればよい。そして、前記第２実施形態のように、前記中心線ＣＬ２に対応した複数のセンサチップの中心線を歯車４０の回転方向に直交させ、前記複数のセンサチップの中心線の間隔を所定の距離に定めるように、複数のセンサチップをチップパッケージ内に組込むようにする。例えば、１２０度ずつ位相の異なる３つの出力を得るためには、前記第２実施形態のセンサチップ２０Ａ，２０Ｂに加えて、前記中心線ＣＬ２に対応した他の１つのセンサチップの中心線が前記中心線ＣＬ２に平行であり、各センサチップの前記中心線間の距離が歯車４０の歯４１の１ピッチ長さの１／３となるように、３つのセンサチップをチップパッケージ内に組込むようにすればよい。
【００７１】
ｃ．変形例
上記第１及び第２実施形態においては、各種長さ及び距離Ｌ１〜Ｌ１１を所定の値に設定したが、この値は適宜変更され得る。また、上記第１及び第２実施形態においては、バイアス磁石３０，６０のチップパッケージ１０，５０（センサチップ２０，２０Ａ，２０Ｂ）側をＮ極にして反対側をＳ極に磁化したが、このＮ極とＳ極を逆にしてもよい。また、上記第１及び第２実施形態では、アイランド部１１，５１及び突出部１２ａ，１２ｂ，５２ａ，５２ｂを、リードフレーム１３ａ〜１３ｄ，５３ａ〜５３ｈと同様な非磁性の導電板で構成した。しかし、アイランド部１１，５１及び突出部１２ａ，１２ｂ，５２ａ，５２ｂは導電性を必要としないので、非磁性であれば、導電性を有さない材料の薄板を用いてもよい。
【００７２】
また、上記第１及び第２実施形態においては、４個のＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄでフルブリッジ回路を構成し、フルブリッジ回路から正弦波状の出力信号を得て、歯車４０の回転を検出するようにした。しかし、出力値は小さくなるが、２個のＧＭＲ素子２２ａ，２２ｂ（又は２２ｃ，２２ｄ）でハーフブリッジ回路を構成し、ハーフブリッジ回路から正弦波状の出力信号を得て、歯車４０の回転を検出するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記第１及び第２実施形態においては、バイアス磁石３０，６０によるバイアス磁界の方向が歯車４０の回転方向に対して４５度だけ傾斜させるようにした。しかし、センサチップ２０，２０Ａ，２０ＢにおけるＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄとＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃに反対方向のバイアス磁界が付与され、かつ歯車４０の回転によりＧＭＲ素子２２ａ，２２ｄとＧＭＲ素子２２ｂ，２２ｃとにおける磁界強度の逆方向の変化を得ることができれば、前記４５度の傾斜角度を異ならせてもよい。例えば、前記傾斜角度は、２０〜７０度程度の範囲内であれば、正弦波状の出力を得ることができて歯車４０の回転を検出できる。
【００７４】
また、上記第１及び第２実施形態においては、面内感磁素子である磁界強度検知型のＧＭＲ素子として、グラニュラ薄膜を用いたＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄを用いた。しかし、これに代えて、面内感磁素子である磁界強度検知型のＧＭＲ素子として、人工格子型のＧＭＲ素子を用いることができる。この人工格子型のＧＭＲ素子は、例えば、日本応用磁気学会誌Vol.15,No51991,P813〜821の「人工格子の磁気抵抗効果」と題する論文に記載されている数オングストロームから数十オングストロームの厚さの磁性層と非磁性層とを交互に積層させた積層体、いわゆる人工格子膜（(Ｆｅ／Ｃｒ)ｎ,(パーマロイ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ)ｎ,(Ｃｏ／Ｃｕ)ｎなど）で構成される。
【００７５】
また、上記第１及び第２実施形態では、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向を歯車４０の回転方向に一致させて、歯車４０の回転によりＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向の磁界強度を変化させるようにした。しかし、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの短手方向を歯車４０の回転方向に一致させて、歯車４０の回転によりＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの短手方向の磁界強度を変化させてもよい。これによっても、上述した第１実験結果で説明したように、振幅は多少減少するものの、歯車４０の回転に応じた正弦波状の出力信号を得ることができる。また、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向又は短手方向を歯車４０の回転方向に一致させずに、ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの長手方向（又は短手方向）を歯車４０の回転方向に対して傾斜させてもよい。
【００７６】
また、上記第１及び第２実施形態では、ＧＭＲ素子として、グラニュラ薄膜を折り返しながら直線状に延設させたＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄを用いた。しかし、このＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄに代えて、渦巻き状のＧＭＲ素子を用いてもよい。この渦巻き状のＧＭＲ素子とは、絶縁基板上に、外側から内側に渦巻き状に線状のグラニュラ薄膜（又は人工格子膜）を延設させ、内側端から外側に渦巻き状に線状のグラニュラ薄膜（又は人工格子膜）を延設させたものである。
【００７７】
また、上記第１及び第２実施形態では、バイアス磁界印加手段として、永久磁石であるバイアス磁石３０，６０を用いているが、これに代えて磁気コイルを用い、磁気コイルに電流を流すことによりバイアス磁界を発生させてもよい。
【００７８】
また、上記第１及び第２実施形態では、磁気センサを磁性体からなる歯車４０の回転を検出する検出装置に適用した。しかし、上述した磁気センサは、歯車４０でなくても、図１７に示すように、磁性体からなる円盤状部材７０の外周面に凹凸を形成した一つ以上の凸部７１を有するような円盤状部材の回転の検出にも適用され得る。また、円盤状部材の外周面に一つ以上の凹部を有する円盤状部材の回転検出にも適用され得る。この場合も、上記第１及び第２実施形態の場合と同様に、凸部７１の外周面に対向させて上述した磁気センサを配置すればよい。さらには、回転体でなくても、磁性体からなり凸部又は凹部を有していて直線的に移動する移動体の検出にも、上述した磁気センサは適用され得る。この場合も、移動体の凹凸部に対向させて上述した磁気センサを配置すればよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０，５０…チップパッケージ、１１，５１…アイランド部、１３ａ〜１３ｄ，５３ａ〜５３ｈ…リードフレーム部、１４ａ〜１４ｄ，５４ａ〜５４ｄ，５５ａ〜５５ｄ…ワイヤ、２０，２０Ａ，２０Ｂ…センサチップ、２１…絶縁基板、２２ａ〜２２ｄ…ＧＭＲ素子、２３ａ〜２３ｄ…電極、２４…配線パターン、３０，６０…バイアス磁石、４０…歯車
【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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