【手続補正書】
【提出日】平成22年1月25日(2010.1.25)
【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】
検出対象電流の供給により誘導磁界を発生する導体の近傍に配置され、前記検出対象電
流を検出する電流センサであって、
一定方向に固着された磁化方向を有する固着層と、非磁性の中間層と、前記誘導磁界に
応じて磁化方向が変化すると共に前記固着層の磁化方向と異なる方向の異方性磁界を発現
する自由層とを含む積層構造をそれぞれ有する第１および第２の磁気抵抗効果素子を備え
、
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子における各積層構造が同一階層に設けられ、
前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗値と前記第２の磁気抵抗効果素子の抵抗値とが前記
誘導磁界に応じて互いに逆方向に変化する
ことを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記第１の磁気抵抗効果素子の積層構造と、前記第２の磁気抵抗効果素子の積層構造と
は、それらの積層面と平行な軸を回転中心軸とする回転移動または前記回転移動と平行移動とにより互いに重なり合うような関係にある
ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ
【請求項３】
前記中心軸の方向は、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の双方における自由層の異方性磁界の方向と一致している
ことを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子における各自由層がいずれも同一階層に位置する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子を支持する支持部材をさらに備え、
前記支持部材は、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子における各積層構造の積層面
と平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ異なる素子基板に形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１の磁気抵抗効果素子が形成された素子基板は、対向配置された一対の支持部材
における一対の対向面のうちの一方に設けられ、
前記第２の磁気抵抗効果素子が形成された素子基板は、前記一対の対向面のうちの他方
に設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記一対の支持部材は、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子における各積層構造の
積層面と平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子のそれぞれに対し、互いに等しい値の定電流を
供給する第１および第２の定電流源と、
前記定電流によって前記第１および第２の磁気抵抗効果素子のそれぞれに生ずる電圧降
下の差分を検出する差分検出器と
を備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記電圧降下の差分に応じた補償電流が流れることにより、前記検出対象電流に基づい
て前記第１および第２の磁気抵抗効果素子に印加される各誘導磁界とは逆方向の補償磁界
を前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の各々に付与するように構成された補償電流ラ
インをさらに備えた
ことを特徴とする請求項９に記載の電流センサ。
【請求項１１】
前記異方性磁界の方向に沿ったバイアス磁界を前記第１および第２の磁気抵抗効果素子
に対して印加するバイアス磁界印加手段を備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１２】
検出対象電流の供給により誘導磁界を発生する導体の近傍に配置され、前記検出対象電
流を検出する電流センサであって、
一定方向に固着された磁化方向を有する固着層と、非磁性の中間層と、前記誘導磁界に
応じて磁化方向が変化すると共に前記固着層の磁化方向と異なる方向の異方性磁界を発現
する自由層とを含む積層構造をそれぞれ有する第１から第４の磁気抵抗効果素子を備え、
前記第１から第４の磁気抵抗効果素子における各積層構造が同一階層に設けられ、
前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗値と前記第３の磁気抵抗効果素子の抵抗値とが、前
記誘導磁界に応じて互いに同方向に変化し、
前記第２および第４の磁気抵抗効果素子の抵抗値が、前記誘導磁界に応じて前記第１お
よび第３の磁気抵抗効果素子の抵抗値と逆方向に変化する
ことを特徴とする電流センサ。
【請求項１３】
前記第１および第３の磁気抵抗効果素子の各積層構造は、互いに等価な関係にあり、
前記第２および第４の磁気抵抗効果素子の各積層構造は、互いに等価な関係にあり、
前記第１および第３の磁気抵抗効果素子の各積層構造と、前記第２および第４の磁気抵
抗効果素子の各積層構造とは、それらの積層面と平行な軸を回転中心軸とする回転移動または前記回転移動と平行移動とにより互いに重なり合うような関係にある
ことを特徴とする請求項１２に記載の電流センサ。
【請求項１４】
前記第１から第４の磁気抵抗効果素子は、前記回転中心軸から互いに等しい距離に位置する
ことを特徴とする請求項１３に記載の電流センサ。
【請求項１５】
前記中心軸の方向は、前記第１から第４の磁気抵抗効果素子の全てにおける自由層の異方性磁界の方向と一致している
ことを特徴とする請求項１４に記載の電流センサ。
【請求項１６】
前記第１から第４の磁気抵抗効果素子における各自由層が全て同一階層に位置する
ことを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１７】
前記第１から第４の磁気抵抗効果素子を支持する支持部材をさらに備え、
前記支持部材は、前記第１から第４の磁気抵抗効果素子における各積層構造の積層面と
平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有する
ことを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１８】
前記第１および第３の磁気抵抗効果素子は第１の素子基板に形成され、前記第２および
第４の磁気抵抗効果素子は前記第１の素子基板とは異なる第２の素子基板に形成されてい
る
ことを特徴とする請求項１２から請求項１７のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１９】
前記第１の素子基板は、対向配置された一対の支持部材における一対の対向面のうちの
一方に設けられ、
前記第２の素子基板は、前記一対の対向面のうちの他方に設けられている
ことを特徴とする請求項１８に記載の電流センサ。
【請求項２０】
前記一対の支持部材は、前記第１から第４の磁気抵抗効果素子における各積層構造の積
層面と平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有する
ことを特徴とする請求項１９に記載の電流センサ。
【請求項２１】
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の一端同士が第１の接続点において接続され、
前記第３および第４の磁気抵抗効果素子の一端同士が第２の接続点において接続され、前
記第１の磁気抵抗効果素子の他端と前記第３の磁気抵抗効果素子の他端とが第３の接続点
において接続され、前記第２の磁気抵抗効果素子の他端と前記第４の磁気抵抗効果素子の
他端とが第４の接続点において接続されてなるブリッジ回路と、
前記第１の接続点と前記第２の接続点との間に電圧が印加されたときに生ずる前記第３
の接続点と前記第４の接続点との間の電位差に応じて流れる補償電流により、前記検出対象電流に基づいて前記第１から第４の磁気抵抗効果素子に印加される各誘導磁界とは逆方向の補償磁界を前記第１から第４の磁気抵抗効果素子の各々に付与するように構成された補償電流ラインと
をさらに備えたことを特徴とする請求項１２から請求項２０のいずれか１項に記載の電
流センサ。
【請求項２２】
前記異方性磁界の方向に沿ったバイアス磁界を前記第１から第４の磁気抵抗効果素子に
対して印加するバイアス磁界印加手段を備えた
ことを特徴とする請求項１２から請求項２１のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項２３】
前記バイアス磁界印加手段は、コイルからなる
ことを特徴とする請求項１１または請求項２２に記載の電流センサ。
【請求項２４】
前記固着層の磁化方向は、前記固着層および自由層の間に生ずる交換結合磁界と前記自
由層の異方性磁界との合成磁界の方向と直交している
ことを特徴とする請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項２５】
検出対象電流の供給により誘導磁界を発生する導体の近傍に配置され、前記検出対象電
流を検出する電流センサを製造する方法であって、
一の基体上に、一定方向の異方性磁界を発現すると共に前記誘導磁界に応じて磁化方向
が変化する第１の強磁性層と、非磁性の中間層と、前記第１の強磁性層よりも大きな保磁
力を有する第２の強磁性層とを順に積層してなる積層構造をそれぞれ含む複数の磁気抵抗
効果素子を一括して形成する工程と、
前記複数の磁気抵抗効果素子の全てについて、前記異方性磁界の方向と異なる方向とな
るように前記第２の強磁性層の磁化方向を一括して設定する工程と、
前記基体を前記磁気抵抗効果素子ごとに複数に分割することで、それぞれ１つの前記磁気抵抗効果素子が設けられた第１および第２の素子基板を取り出す工程と、
前記第１および第２の素子基板を、前記磁気抵抗効果素子における各積層構造が同一階
層に位置し、かつ、前記誘導磁界に応じて前記第１の素子基板における磁気抵抗効果素子
の抵抗値と前記第２の素子基板における磁気抵抗効果素子の抵抗値とが互いに逆方向の変
化を示すように配置する工程と
を含むことを特徴とする電流センサの製造方法。
【請求項２６】
前記第１および第２の素子基板を、前記第１の素子基板における積層構造と前記第２の
素子基板における積層構造とがそれらの積層面と平行な軸を回転中心軸とする回転移動または前記回転移動と平行移動とにより互いに重なり合うような関係となるように配置する
ことを特徴とする請求項２５に記載の電流センサの製造方法。
【請求項２７】
検出対象電流の供給により誘導磁界を発生する導体の近傍に配置され、前記検出対象電
流を検出する電流センサを製造する方法であって、
一の基体上に、一定方向の異方性磁界を発現すると共に前記誘導磁界に応じて磁化方向
が変化する第１の強磁性層と、非磁性の中間層と、前記第１の強磁性層よりも大きな保磁
力を有する第２の強磁性層とを順に積層してなる積層構造をそれぞれ含む複数の磁気抵抗
効果素子を一括して形成する工程と、
前記複数の磁気抵抗効果素子の全てについて、前記異方性磁界の方向と異なる方向とな
るように前記第２の強磁性層の磁化方向を一括して設定する工程と、
前記基体を複数に分割することで、２つの前記磁気抵抗効果素子を各々含む第１および第２の素子モジュールを形成する工程と、
前記第１および第２の素子モジュールを、それらの素子モジュールに含まれる４つの磁気抵抗効果素子における各積層構造が同一階層に位置し、かつ、前記誘導磁界に応じて前記第１の素子モジュールにおける磁気抵抗効果素子の抵抗値と前記第２の素子モジュールにおける磁気抵抗効果素子の抵抗値とが互いに逆方向の変化を示すように配置する工程と
を含むことを特徴とする電流センサの製造方法。
【請求項２８】
前記第１および第２の素子モジュールを、前記第１の素子モジュールにおける積層構造
と前記第２の素子モジュールにおける積層構造とがそれらの積層面と平行な軸を回転中心軸とする回転移動または前記回転移動と平行移動とにより互いに重なり合うような関係となるように配置する
ことを特徴とする請求項２７に記載の電流センサの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
一般に、制御機器の回路に流れる制御電流を正確に測定するにあたっては、その回路内
に抵抗を直列接続し、この抵抗の電圧降下を測定する方法を用いる。しかし、この場合に
は、制御系とは異なる負荷が加わることとなり制御系に対して何らかの悪影響を与える可
能性が生じてしまう。このため、制御電流によって発生する電流磁界の勾配を検出するこ
とによって間接的に測定する方法が用いられている。具体的には、Ｕ字状の湾曲導体に制
御電流を供給し、その湾曲導体の周囲に生じる電流磁界の変化をホール素子によって検出
する方法である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平７−１２３０９０号公報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第１の電流センサでは、第１および第２の磁気抵抗効果素子における各自由層
がいずれも同一階層に位置することが望ましい。同様に、本発明の第２の電流センサでは、第１から第４の磁気抵抗効果素子における各自由層がいずれも同一階層に位置することが望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第１および第２の電流センサでは、第１および第２の磁気抵抗効果素子（また
は第１から第４の磁気抵抗効果素子）を支持する支持部材をさらに備え、この支持部材が
、第１および第２の磁気抵抗効果素子における各積層構造の積層面と平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有するようにするとよい。そのような構成であれば、その基準平面が検出対象電流の流れる方向と平行をなすように本発明の第１の電流センサを導体の近傍に配置することで、第１および第２の磁気抵抗効果素子（または第１から第４の磁気抵抗効果素子）における各積層構造が導体に対して全て等しい距離に位置することとなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第１の電流センサの製造方法は、検出対象電流の供給により誘導磁界を発生す
る導体の近傍に配置され、検出対象電流を検出する電流センサを製造する方法であって、
以下の（Ａ１）から（Ａ４）の各工程を含むようにしたものである。
（Ａ１）一の基体上に、一定方向の異方性磁界を発現すると共に誘導磁界に応じて磁化方
向が変化する第１の強磁性層と、非磁性の中間層と、第１の強磁性層よりも大きな保磁力
を有する第２の強磁性層とを順に積層してなる積層構造をそれぞれ含む複数の磁気抵抗効
果素子を一括して形成する工程。
（Ａ２）複数の磁気抵抗効果素子の全てについて、異方性磁界の方向と異なる方向となる
ように第２の強磁性層の磁化方向を一括して設定する工程。
（Ａ３）基体を磁気抵抗効果素子ごとに複数に分割することで、それぞれ１つの磁気抵抗効果素子が設けられた第１および第２の素子基板を取り出す工程。
（Ａ４）第１および第２の素子基板を、磁気抵抗効果素子における各積層構造がその積層
面に沿った同一階層に位置し、かつ、誘導磁界に応じて第１の素子基板における磁気抵抗
効果素子の抵抗値と第２の素子基板における磁気抵抗効果素子の抵抗値とが互いに逆方向
の変化を示すように配置する工程。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
さらに、第１および第２の磁気抵抗効果素子（または第１から第４の磁気抵抗効果素子
）を支持する支持部材をさらに備え、この支持部材が、第１および第２の磁気抵抗効果素
子（または第１から第４の磁気抵抗効果素子）における各積層構造の積層面と平行であり
、かつ、外側に面した基準平面を有するようにすれば、導体と本発明の第１および第２の電流センサとの相対位置をより正確かつ容易に決定することができ、検出対象電流の検出を簡便に行うことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
第２のモジュール２０は、第１のモジュール１０とほぼ同様の構成を有している。すな
わち、図６および図７に示したように、素子基板２１、ＭＲ素子層２２および薄膜コイル
層２３は、素子基板１１、ＭＲ素子層１２および薄膜コイル層１３とそれぞれ対応した構
成となっている。図６は、第２のモジュール２０を拡大して表した分解斜視図であり、図
７は、図６に示したVII−VII切断線に沿った矢視方向における断面図である。ＭＲ素子層２２において、ＭＲ素子５Ａに対応するＭＲ素子５Ｂは、素子パターン５０Ａ１，５０Ａ２に対応する素子パターン５０Ｂ１，５０Ｂ２を有している。素子パターン５０Ｂ１，５０Ｂ２は、連結部５５Ｂおよび連結部５６Ｂによって並列接続されている。また、薄膜コイル層２３において、薄膜コイル６１Ａに相当する薄膜コイル６１Ｂは、素子パターン５０Ｂ１，５０Ｂ２のそれぞれと対応してＹ軸に沿って延在する巻線体部分６２Ｂ，６３Ｂを含んでおり、薄膜コイル６１Ａと同様に補償電流Ｉｄが供給されることで補償電流ラインＣの一部として機能するものである。さらに、薄膜コイル層２３の上には電極膜７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂが設けられており、このうち、電極膜７３Ｂがコンタクトホール（図示せず）を介して連結部５５Ｂと接続され、電極膜７４Ｂがコンタクトホール５６Ｂ（図７参照）を介して連結部５６Ｂと接続されている。薄膜コイル６１Ｂにおける一方の端部６４Ｂはコンタクトホール（図示せず）を介して電極膜７１Ｂと接続されており、
他方の端部６５Ｂはコンタクトホール（図示せず）を介して電極膜７２Ｂと接続されてい
る。−Ｙ方向へ検出対象電流Ｉｍが流れる場合、第２のモジュール２０では、補償電流Ｉ
ｄが端部６４Ｂから端部６５Ｂへ向かって流れるように接続される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第２のモジュール２０では、以下に説明するように、素子パターン５０Ｂ１，５０Ｂ２
における磁化Ｊ５１Ｂの向きが、第１のモジュール１０の素子パターン５０Ａ１，５０Ａ
２における磁化Ｊ５１Ａの向きと異なっている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
仮に、第１および第２のＭＲ素子５Ａ，５Ｂが全く同一の特性を有するとした場合
、すなわち、
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ
かつ
ΔＲ１＝−ΔＲ２＝ΔＲ
であると仮定した場合、式（３）は、
Ｖ０＝Ｉ０×（Ｒ１＋ΔＲ１−Ｒ２−ΔＲ２）
＝Ｉ０×（Ｒ＋ΔＲ−Ｒ＋ΔＲ）
＝Ｉ０×（２×ΔＲ）  …（４）
となる。したがって、外部磁界と抵抗変化量との関係が既知であるＭＲ素子５Ａ，５Ｂを
用いるようにすれば、誘導磁界Ｈｍの大きさを測定することができる。式（４）で表され
る電位差Ｖ０は、合成ベクトルＶ１，Ｖ２と、磁化Ｊ５１Ａ，Ｊ５１Ｂとのなす角度によ
って決まるものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
一方、本実施の形態の第２のモジュール２０では、図１７に示したように、素子基板２
１の上に設けられたＭＲ素子層２２が、ＭＲ素子５Ｂと共にＭＲ素子５Ｄを含むように構
成されている。また、薄膜コイル層２３には、ＭＲ素子５Ｂに対応する薄膜コイル６１Ｂ
と共にＭＲ素子５Ｄに対応する薄膜コイル６１ＤがＸＹ平面内において巻回するように設けられている。ＭＲ素子５Ｂは、素子パターン５０Ａ１，５０Ａ２に対応する素子パターン５０Ｂ１，５０Ｂ２を有しており、それらは連結部５５Ｂおよび連結部５６Ｂによって並列接続されている。一方、ＭＲ素子５Ｄは、素子パターン５０Ｃ１，５０Ｃ２に対応する素子パターン５０Ｄ１，５０Ｄ２を有しており、それらは連結部５８Ｂおよび連結部５９Ｂによって並列接続されている。また、薄膜コイル６１Ｂは、素子パターン５０Ｂ１，５０Ｂ２のそれぞれと対応してＹ軸に沿って延在する巻線体部分６２Ｂ，６３Ｂを含んでおり、薄膜コイル６１Ｄは、素子パターン５０Ｄ１，５０Ｄ２のそれぞれと対応してＹ軸に沿って延在する巻線体部分６２Ｄ，６３Ｄを含んでいる。薄膜コイル６１Ｂ，６１Ｄは、補償電流Ｉｄが供給されることで補償電流ラインＣの一部として機能するものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
【図１】本発明における第１の実施の形態としての電流センサの構成を示す部分破断図である。
【図２】図１に示した電流センサの分解斜視図である。
【図３】図１に示した電流センサの側面図および断面図である。
【図４】図１に示した第１のモジュール１０の構成を示す分解斜視図である。
【図５】図１に示した第１のモジュール１０の構成を示す断面図である。
【図６】図１に示した第２のモジュール２０の構成を示す分解斜視図である。
【図７】図１に示した第２のモジュール２０の構成を示す断面図である。
【図８】図１に示した第１のモジュール１０の要部である素子パターン５０Ａ１，５０Ａ２の構成を示す分解斜視図である。
【図９】図１に示した第２のモジュール２０の要部である素子パターン５０Ｂ１，５０Ｂ２の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】図８に示した素子パターンにおける磁化の向きおよび磁界の向きの関係を説明する説明図である。
【図１１】図１に示した電流センサの回路構成を示す回路図である。
【図１２】図１に示した第１および第２のモジュール１０，２０における補償電流Ｉｄの向きと補償磁界Ｈｄの向きとの関係を説明する説明図である。
【図１３】図１に示した電流センサの製造方法を説明するための一工程を表す断面図である。
【図１４】図１３に続く一工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に続く一工程を説明するための上面図である。
【図１６】本発明における第２の実施の形態としての電流センサの要部構成を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明における第２の実施の形態としての電流センサの他の要部構成を示す分解斜視図である。
【図１８】第２の実施の形態としての電流センサの回路構成を示す回路図である。
【図１９】第１の実施の形態の変形例としての電流センサの要部における磁化の向きおよび磁界の向きの関係を説明する説明図である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2009002911.tif 000001