(57)【要約】【課題】  特に、外部磁界の極性に関係なく、双極にて安定して動作させることが可能な磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサを提供することを目的としている。【解決手段】  正方向への外部磁界Ｈ１の磁界強度変化に基づいて、第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の抵抗値Ｒは変化する一方、第２の磁気抵抗効果素子１２，１３は、一定の抵抗値を保つ。また、負方向への外部磁界Ｈ２の磁界強度変化に基づいて、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の抵抗値Ｒは変化する一方、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１は、一定の抵抗値を保つ。これにより、外部磁界の極性に関係なく、双極にて安定して動作させることが可能な磁気センサとなる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界の磁界強度変化に基づいて抵抗値が変化する第１の磁気抵抗効果素子と、第２の磁気抵抗効果素子を直列に接続し、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子間の接続部の電位を出力する直列回路を有し、
前記外部磁界の一方向を正方向と、前記一方向とは逆方向を負方向としたときに、前記外部磁界の正方向への磁界強度変化に基づいて、前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第２の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保ち、
前記外部磁界の負方向への磁界強度変化に基づいて、前記第２の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第１の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保つことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記正方向の磁界強度変化に基づく前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向と、前記負方向の磁界強度変化に基づく前記第２の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向とは、前記外部磁界の無磁場状態を基準として逆傾向を示す請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記外部磁界が正方向であるときの前記第２の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値Ｘ１は、前記正方向への磁界強度変化に基づいて変化する前記第１の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値Ｘ２よりも大きく、最大抵抗値Ｘ３よりも小さい値であり、
前記外部磁界が負方向であるときの前記第１の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値Ｘ４は、前記負方向への磁界強度変化に基づいて変化する第２の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値Ｘ５よりも大きく、最大抵抗値Ｘ６よりも小さい値であり、
（固定抵抗値Ｘ１−最低抵抗値Ｘ２：最大抵抗値Ｘ３−固定抵抗値Ｘ１）の比率と、（最大抵抗値Ｘ６−固定抵抗値Ｘ４：固定抵抗値Ｘ４−最低抵抗値Ｘ５）の比率は同じである請求項２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記固定抵抗値Ｘ１は、最低抵抗値Ｘ２と最大抵抗値Ｘ３との中間値であり、前記固定抵抗値Ｘ４は、最低抵抗値Ｘ５と最大抵抗値Ｘ６との中間値である請求項３記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記第１の磁気抵抗効果素子及び第２の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、及びフリー磁性層を有する同じ膜構成であり、
横軸を外部磁界、縦軸を磁気抵抗効果素子の抵抗値としたＲ−Ｈ曲線上にて、前記第１の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１は、前記外部磁界の正方向にシフトし、前記第２の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２は、前記外部磁界の負方向にシフトしている請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１と、前記第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２（絶対値）は、同じ大きさである請求項５記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記外部磁界の無磁場状態にて、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子のどちらか一方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化は同じ方向であり、他方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化は反平行であり、前記第１の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化と前記第２の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化は同じ方向を向いている請求項５または６に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子は夫々、２つづつ設けられ、夫々、一つづつの前記磁気抵抗効果素子が第１の直列回路を構成するとともに、残りの第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子とが第２の直接回路を構成し、
前記第１の直列回路の前記第１の磁気抵抗効果素子と、前記第２の直列回路の前記第２の磁気抵抗効果素子とが並列に接続されるとともに、前記第１の直列回路の第２の磁気抵抗効果素子と、前記第２の直列回路の第１の磁気抵抗効果素子とが並列に接続され、
前記第１の直列回路での接続部の電位と、前記第２の直列回路での接続部の電位との差を差動電圧として出力する請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子を備えた非接触式の磁気センサに係り、特に外部磁界の極性に関係なく、双極にて安定して動作させることが可能な磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
無接点方式とすることができる磁気センサには、ホール素子や磁気抵抗効果素子等が用いられる。ホール素子では、消費電力が高くなること、ヒステリシスがないため、わざわざヒステリシス回路を設置する必要があること、素子の小型化が難しい等の理由で、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが注目されている。【０００３】
近年、このような磁気センサは、折畳み式携帯電話等の開閉検知に用いられる。例えば、従来では、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子を用い、これらを直列に接続して、前記素子間の電位を出力し、外部磁界の磁界強度変化に基づく出力変化によって、オン・オフの切換信号を出力する。オン信号が出力されて、折畳み式携帯電話が開いたと検知されれば、例えば表示画面下等のバックライトが光るように制御されている。
【特許文献１】特開平８−１７３１１号公報
【特許文献２】特開２００３−６０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した開閉検知の方法では、次のような問題があった。すなわち前記磁気抵抗効果素子の抵抗変化は、外部磁界の極性に依存するために、磁気センサと対向配置される磁石の向きが制限される。すなわち、前記磁石の配置を正しい向きとは逆向きにしてしまうと、前記外部磁界の極性が反転するため、前記磁気抵抗効果素子の抵抗値は極性が反転した前記外部磁界の磁界強度変化によっても変化しなくなり、よって開閉検知を適切に行うことができなかった。【０００５】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、外部磁界の極性に関係なく、双極にて安定して動作させることが可能な磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明における磁気センサは、外部磁界の磁界強度変化に基づいて抵抗値が変化する第１の磁気抵抗効果素子と、第２の磁気抵抗効果素子を直列に接続し、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子間の接続部の電位を出力する直列回路を有し、
前記外部磁界の一方向を正方向と、前記一方向とは逆方向を負方向としたときに、前記外部磁界の正方向への磁界強度変化に基づいて、前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第２の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保ち、
前記外部磁界の負方向への磁界強度変化に基づいて、前記第２の磁気抵抗効果素子の抵抗値は変化する一方、前記第１の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保つことを特徴とするものである。【０００７】
本発明では、外部磁界の極性に関係なく、双極対応の磁気センサとして形成できる。したがって外部磁界を生じさせる例えば磁石等の外部磁界発生手段の配置に従来に比べて規制が無くなり、組み立てが容易になる。【０００８】
また、本発明では、前記正方向の磁界強度変化に基づく前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向と、前記負方向の磁界強度変化に基づく前記第２の磁気抵抗効果素子の抵抗変化の増減傾向とは、前記外部磁界の無磁場状態を基準として逆傾向を示すことが好ましい。【０００９】
このように逆傾向を示すことで、前記接続部からの電位の変化を、外部磁界が正方向と負方向のときとで同じ傾向にできる。すなわち前記接続部からの電位が、外部磁界が正方向で磁界強度が増加するにつれて低下する傾向であれば、外部磁界が負方向で磁界強度が増加する場合も、同様に、低下する傾向に出来る。よって、外部磁界の方向の違いによって、回路変更や制御部での制御の変更を特にしなくてもよい。【００１０】
また本発明では、前記外部磁界が正方向であるときの前記第２の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値Ｘ１は、前記正方向への磁界強度変化に基づいて変化する前記第１の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値Ｘ２よりも大きく、最大抵抗値Ｘ３よりも小さい値であり、
前記外部磁界が負方向であるときの前記第１の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値Ｘ４は、前記負方向への磁界強度変化に基づいて変化する第２の磁気抵抗効果素子の最低抵抗値Ｘ５よりも大きく、最大抵抗値Ｘ６よりも小さい値であり、
（固定抵抗値Ｘ１−最低抵抗値Ｘ２：最大抵抗値Ｘ３−固定抵抗値Ｘ１）の比率と、（最大抵抗値Ｘ６−固定抵抗値Ｘ４：固定抵抗値Ｘ４−最低抵抗値Ｘ５）の比率は同じであることが好ましい。このとき、前記固定抵抗値Ｘ１は、最低抵抗値Ｘ２と最大抵抗値Ｘ３との中間値であり、前記固定抵抗値Ｘ４は、最低抵抗値Ｘ５と最大抵抗値Ｘ６との中間値であることが好ましい。【００１１】
上記のようにすることで、外部磁界が正方向に作用しているときに、前記第１の磁気抵抗効果素子の変動抵抗値が、前記第２の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値Ｘ１と同じになるタイミングがあり、及び外部磁界が負方向に作用しているときに、前記第２の磁気抵抗効果素子の変動抵抗値が、前記第１の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値Ｘ４と同じになるタイミングがある。そして、このタイミング時の電位を、前記切換信号を切り替えるための閾値電位とすることが出来る。本発明では、上記のように調整することで、前記タイミングを外部磁界が正のときと負のときとで、同じタイミングにできるため、特にオフセットがなく、双極対応の磁気センサとして閾値電位の調整が簡単で、且つ安定な動作を行うことができる。【００１２】
また本発明では、前記第１の磁気抵抗効果素子及び第２の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、及びフリー磁性層を有する同じ膜構成であり、
横軸を外部磁界、縦軸を磁気抵抗効果素子の抵抗値としたＲ−Ｈ曲線上にて、前記第１の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１は、前記外部磁界の正方向にシフトし、前記第２の磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層と前記フリー磁性層間に作用する第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２は、前記外部磁界の負方向にシフトしていることが好ましい。【００１３】
上記のように調整することで、いわゆるヒステリシスループを、第１の磁気抵抗効果素子では、外部磁界が正の領域に、第２の磁気抵抗効果素子では、外部磁界が負の領域に形成できる。したがって、前記外部磁界の正方向への磁界強度変化に基づいて、前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化するともに、前記第２の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保ち、前記外部磁界の負方向への磁界強度変化に基づいて、前記第２の磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化するとともに、前記第１の磁気抵抗効果素子は、一定の抵抗値を保つことが出来る双極対応の磁気センサを簡単且つ適切に形成することが出来る。【００１４】
また本発明では、前記第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１と、前記第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２（絶対値）は、同じ大きさであることが、より好ましい。【００１５】
このようにすることで、外部磁界が正のときと負のときとで、同じタイミングで磁気抵抗効果素子の抵抗値を変化させることができ、双極対応の磁気センサとして、安定した動作を得ることが出来る。【００１６】
上記のように層間結合磁界を調整することで、前記外部磁界の無磁場状態にて、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子のどちらか一方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化は同じ方向であり、他方の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化は反平行であり、前記第１の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化と前記第２の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化は同じ方向を向いている構成となる。【００１７】
また本発明では、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子は夫々、２つづつ設けられ、夫々、一つづつの前記磁気抵抗効果素子が第１の直列回路を構成するとともに、残りの第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子とが第２の直接回路を構成し、
前記第１の直列回路の前記第１の磁気抵抗効果素子と、前記第２の直列回路の前記第２の磁気抵抗効果素子とが並列に接続されるとともに、前記第１の直列回路の第２の磁気抵抗効果素子と、前記第２の直列回路の第１の磁気抵抗効果素子とが並列に接続され、
前記第１の直列回路での接続部の電位と、前記第２の直列回路での接続部の電位との差を差動電圧として出力する形態であることがより好ましい。【００１８】
これにより、外部磁界の磁界強度変化に基づく電位の変動を大きくでき、感度に優れた磁気センサとなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、外部磁界の極性に関係なく、双極対応の磁気センサとして形成できる。したがって外部磁界を生じさせる磁石の配置に従来に比べて規制が無くなり、組み立てが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１ないし図４は、本実施形態の非接触式磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図、図５、図７は、本実施形態の非接触式磁気センサの部分平面図、図６、図８は、磁気センサの回路構成図、図９は、図５に示すＡ−Ａ線から切断し矢印方向から見た前記非接触式磁気センサの部分断面図、図１０Ａは、第１の磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を示すグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図１０Ｂは、第２の磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を示すグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図１０Ｃは、図１０Ａと図１０Ｂのヒステリシス特性を合わせたグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図１１は、外部磁界と差動電位との関係を示すグラフ、図１２はプラズマトリートメント時のガス圧や電力値と、層間結合磁界Ｈｉｎとの関係を示すグラフ、である。【００２１】
図１に示すように折畳み式携帯電話１は、第１部材２と第２部材３とを有して構成される。前記第１部材２は画面表示側であり、前記第２部材３は操作体側である。前記第１部材２の前記第２部材３との対向面には液晶ディスプレイやレシーバ等が設けられている。前記第２部材３の前記第１部材２との対向面には、各種釦及びマイク等が設けられている。図１は折畳み式携帯電話１を閉じた状態であり、図１に示すように前記第１部材２には磁石５が内臓され、前記第２部材３には磁気センサ４が内臓されている。図１に示すように閉じた状態で、前記磁石５と磁気センサ４は互いに対向した位置に配置されている。あるいは前記磁気センサ４は前記磁石５との対向位置よりも、外部磁界Ｈ１の進入方向と平行な方向にずれた位置に配置されてもよい。【００２２】
図１では、前記磁石５から放出された外部磁界Ｈ１が、前記磁気センサ４に伝わり、前記磁気センサ４では前記外部磁界Ｈ１を検出し、これにより、折畳み式携帯電話１は閉じた状態にあることが検出される。【００２３】
一方、図２のように折畳み式携帯電話１を開くと、前記第１部材２が前記第２部材３から離れるにつれて、徐々に前記磁気センサ４に伝わる外部磁界Ｈ１の大きさは小さくなっていき、やがて前記磁気センサ４に伝わる外部磁界Ｈ１はゼロになる。前記磁気センサ４に伝わる外部磁界Ｈ１の大きさがある所定の大きさ以下となった場合に、前記折畳み式携帯電話１が開いた状態にあることが検出され、例えば、前記携帯電話１内に内臓される制御部にて、液晶ディスプレイや操作釦の裏側にあるバックライトが光るように制御されている。【００２４】
本実施形態の磁気センサ４は、双極対応のセンサである。すなわち図１では、磁石５のＮ極は図示左側にＳ極は図示右側に位置するが、図３に示すように極性を逆にした場合（Ｎ極が図示右側、Ｓ極が図示左側）、前記磁気センサ４に及ぼされる外部磁界Ｈ２の方向は、図１の外部磁界Ｈ１の方向と反転する。本実施形態では、かかる場合でも、図３のように折畳み式携帯電話１を閉じた状態から図４のように前記携帯電話１を開いたとき、開いたことが適切に検知されるようになっている。【００２５】
図５に示すように、前記第２部材３内に内臓される回路基板６上に本実施形態の磁気センサ４が搭載されている。前記磁気センサ４は一つの素子台７上に、第１の磁気抵抗効果素子１０，１１と、第２の磁気抵抗効果素子１２，１３とが夫々、２つづつ設けられている。【００２６】
図５に示すように磁気抵抗効果素子１０〜１３はブリッジ回路を構成している。前記第１の磁気抵抗効果素子１０と第２の磁気抵抗効果素子１２とは直列接続されて第１の直列回路１４を構成する。一方、前記第１の磁気抵抗効果素子１１と前記第２の磁気抵抗効果素子１３とは直列接続されて第２の直列回路１５を構成する。【００２７】
前記第１の直列回路１４の第１の磁気抵抗効果素子１０と、第２の直列回路１５の第２の磁気抵抗効果素子１３とは並列に接続され、その接続部が入力端子１６となっている。また、前記第１の直列回路１４の第２の磁気抵抗効果素子１２と、第２の直列回路の第１の磁気抵抗効果素子１１とは並列に接続され、その接続部が、アース端子１７となっている。【００２８】
図５に示すように、前記第１の直列回路１４の第１の磁気抵抗効果素子１０と前記第２の磁気抵抗効果素子１２間の第１の接続部は、第１の出力端子１８であり、前記第２の直列回路１５の第１の磁気抵抗効果素子１１と前記第２の磁気抵抗効果素子１３間の第２の接続部は、第２の出力端子１９である。各端子１６〜１９は、前記回路基板６上の図示しない各端子とワイヤボンディングやダイボンディング等で電気的に接続されている。【００２９】
図６に示すように、前記第１の出力端子１８及び前記第２の出力端子１９は、差動増幅器（オペアンプ）２０に接続され、さらに制御部２１に接続されている。【００３０】
前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１及び前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１４は、共に、以下の膜構成を有している。【００３１】
すなわち図９に示すように、前記第１の磁気抵抗効果素子１０（１１）及び第２の磁気抵抗効果素子１３（１２）は共に、下から下地層３０，シード層３１、反強磁性層３２、固定磁性層３３、非磁性中間層３４、フリー磁性層３５，３７（第２磁気抵抗効果素子１３のほうのフリー磁性層を符号３７とした）、及び保護層３６の順で積層されている。前記下地層３０は、例えば、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成される。前記シード層３１は、ＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒ等で形成される。前記反強磁性層３２は、元素α（ただしαは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、又は、元素αと元素α′（ただし元素α′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成される。例えば前記反強磁性層３２は、ＩｒＭｎやＰｔＭｎで形成される。前記固定磁性層３３及びフリー磁性層３５，３７はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金等の磁性材料で形成される。また前記非磁性中間層３４はＣｕ等の非磁性導電材料で形成される。トンネル型磁気抵抗効果素子とする場合には、前記非磁性中間層３４をＴｉＯｘ等の絶縁障壁層で形成する。また前記保護層３６はＴａ等で形成される。前記固定磁性層３３やフリー磁性層３５，３７は積層フェリ構造（磁性層／非磁性層／磁性層の積層構造であり、非磁性層を挟んだ２つの磁性層の磁化方向が反平行である構造）であってもよい。また前記固定磁性層３３やフリー磁性層３５，３７は材質の異なる複数の磁性層の積層構造であってもよい。【００３２】
前記第１の磁気抵抗効果素子１０及び第２の磁気抵抗効果素子１３では、前記反強磁性層３２と前記固定磁性層３３とが接して形成されているため磁場中熱処理を施すことにより前記反強磁性層３２と前記固定磁性層３３との界面に交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、前記固定磁性層３３の磁化方向は一方向に固定される。図９では、前記固定磁性層３３の磁化方向３３ａを矢印方向で示している。第１の磁気抵抗効果素子１０（１１）及び第２の磁気抵抗効果素子１３（１２）において前記固定磁性層３３の磁化方向３３ａは共に図示Ｘ２方向である。【００３３】
一方、前記フリー層３５，３７の磁化方向は、第１の磁気抵抗効果素子１０と第２の磁気抵抗効果素子１３とで異なっている。図７に示すように前記第１の磁気抵抗効果素子１０（１１）では前記フリー磁性層３５の磁化方向３５ａが図示Ｘ２方向であり、固定磁性層３３の磁化方向３３ａと同じ方向であるが、前記第２の磁気抵抗効果素子１３（１２）では前記フリー磁性層７の磁化３７ａが図示Ｘ１方向であり、前記固定磁性層３３の磁化方向３３ａと反平行である。【００３４】
図５に示すように、図１，図２で示した外部磁界Ｈ１が図示Ｘ２側から図示Ｘ１方向に向けて磁気センサ４に及ぼされているとする。この外部磁界Ｈ１の方向を「正の方向（プラスの方向）」とする。一方、図７では、図３，図４に示した外部磁界Ｈ２が、図示Ｘ１側から図示Ｘ２方向に向けて磁気センサ４に及ぼされており、この外部磁界Ｈ２の方向を「負の方向（マイナスの方向）」とする。【００３５】
図５のように外部磁界（正方向の磁界）Ｈ１が、磁気センサ４に及ぼされると、前記外部磁界Ｈ１の方向と反対方向に磁化されているフリー磁性層３５の磁化３５ａは変動して前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の抵抗値は変化する。図１０Ａは第１の磁気抵抗効果素子１０，１１のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線である。なおグラフでは縦軸が抵抗値Ｒとなっているが、抵抗変化率（％）であってもよい。図１０Ａに示すように、外部磁界Ｈ１が無磁場状態（ゼロ）から正方向へ徐々に増加していくと、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ１上を辿って徐々に大きくなっていく。この抵抗値Ｒが変化する部分で最低抵抗値をＸ２とする。一方、抵抗値Ｒが変化する部分で最大抵抗値をＸ３とする。この最大抵抗値Ｘ３の位置から徐々に外部磁界Ｈ１を小さくしていくと、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ２上を辿って徐々に小さくなり、やがて最低抵抗値Ｘ２に達する。このように、第１の磁気抵抗効果素子１０，１１には正方向の外部磁界Ｈ１の磁界強度変化に対して、曲線ＨＲ１と曲線ＨＲ２で囲まれたヒステリシスループ（ＨＲ―Ａ）が形成される。前記最大抵抗値Ｘ３と最低抵抗値Ｘ２の中間値であって、前記ヒステリシスループＨＲ―Ａの広がり幅の中心値がヒステリシスループＨＲ―Ａの「中点」である。そして前記ヒステリシスループＨＲ−Ａの中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１の大きさが決定される。なお図１０Ｂにおける第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２も上記と同様の方法で求められる。また、前記ヒステリシスループＨＲ−Ａの中点を通る広がり幅は、保磁力の２倍と同じである。前記保磁力はあまり小さいと、チャタリングが発生しやすくなる等の問題があるから、前記保磁力はある程度、大きいことが望ましい。前記保磁力は、２．５Ｏｅ程度に調整される。【００３６】
図１０Ａに示すように第１の磁気抵抗効果素子１０，１１では、前記第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１が正の磁界方向へシフトしている。正方向への外部磁界Ｈ１をもっと強くしていくと外部磁界Ｈ１の磁界強度がＢの位置までは、最大抵抗値Ｘ３を保つが、それよりも外部磁界Ｈ１を大きくすると、やがて、固定磁性層３３の磁化３３ａまでも、前記外部磁界Ｈ１の方向に向いてしまい、フリー磁性層３５の磁化３５ａと共に同じ方向に向き始めるので、第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の抵抗値Ｒは徐々に小さくなっていくが、実際の使用において、外部磁界Ｈ１が磁界強度Ｂよりも大きくなる磁石５は用いない。【００３７】
一方、図７に示すように負方向に外部磁界Ｈ２が及ぼされると、前記外部磁界Ｈ２の方向と、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１のフリー磁性層３５の無磁場状態（外部磁界ゼロ）での磁化３５ａの方向と一致しているので、前記フリー磁性層３５は負方向の前記外部磁界Ｈ２の磁界強度変化によっても変動することななく、前記フリー磁性層３５の磁化３５ａと前記固定磁性層３３の磁化３３ａは平行状態を保つ。その結果、図１０Ａに示すように、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の抵抗値Ｒは、負方向の外部磁界Ｈ２において、一定の抵抗値（固定抵抗値）Ｘ４を保っている。【００３８】
次に前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３のヒステリシス特性について説明する。
図５のように外部磁界（正方向の磁界）Ｈ１が、磁気センサ４に及ぼされると、前記外部磁界Ｈ１の方向と同方向に磁化されているフリー磁性層３７の磁化３７ａは変動しない。よって、図１０Ｂに示すように、外部磁界Ｈがゼロの位置から正方向に外部磁界Ｈ１を大きくしても前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３は、一定の抵抗値（固定抵抗値）Ｘ１を保っている。ただし、前記外部磁界Ｈ１の磁界強度がＣの位置以上に強くなりすぎると、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の固定磁性層３３の磁化３３ａが前記外部磁界Ｈ１の方向に反転するので、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の抵抗値Ｒは低下し始めるが、図１０Ａで説明したと同様、実際の使用において、外部磁界Ｈ１が磁界強度Ｃよりも大きくなる磁石５は使用しない。【００３９】
図７に示すように負方向に外部磁界Ｈ２が及ぼされると、前記外部磁界Ｈ２の方向と、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３のフリー磁性層３７の無磁場状態（外部磁界ゼロ）での磁化３７ａの方向とは反平行であるため、前記フリー磁性層３７の磁化３７ａは、負方向の前記外部磁界Ｈ２の影響を受けて、変動する。外部磁界Ｈが無磁場状態では、図９に示すように、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の固定磁性層３３の磁化３３ａと前記フリー磁性層３７の磁化３７ａは反平行であるため、抵抗値Ｒとしては高い抵抗値を示すが、負方向の前記外部磁界Ｈ２（絶対値）を徐々に大きくして前記フリー磁性層３７の磁化３７ａが反転し始めると、前記フリー磁性層３７の磁化３７ａが前記固定磁性層３３の磁化３３ａ方向に近づくので、徐々に第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の抵抗値Ｒは曲線ＨＲ３上を辿って低下していく。この抵抗値Ｒが変化する部分で最低抵抗値をＸ５とする。一方、抵抗値Ｒが変化する部分で最大抵抗値をＸ６とする。この最低抵抗値Ｘ５の位置から徐々に負方向への外部磁界Ｈ２（絶対値）を小さくしていくと（すなわち外部磁界Ｈ２をゼロに近付けると）、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ４上を辿って徐々に大きくなり、やがて最大抵抗値Ｘ６に達し、前記曲線ＨＲ３とＨＲ４で囲まれたヒステリシスループＨＲ−Ｂを形成する。【００４０】
図１０Ｂに示すように前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２は、負の磁界方向へシフトしている。【００４１】
このように本実施形態では、Ｒ−Ｈ曲線上にて、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１は、外部磁界の正方向にシフトし、一方、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２は、外部磁界の負方向にシフトしており、このようにシフト方向を異ならしめることで、双極対応の磁気センサ４と出来るのである。【００４２】
その原理を図１０Ｃで説明する。図１０Ｃは、図１０Ａに示す第１の磁気抵抗効果素子１０，１１のヒステリシス特性と、図１０Ｂに示す第２の磁気抵抗効果素子１２、１３のヒステリシス特性とを同一のＲ−Ｈ曲線上に載せたものである。【００４３】
今、図１０Ｃに示すように外部磁界の磁界強度が「使用範囲」内において変化する場合を考える。【００４４】
まず、図１０Ｃに示すように、外部磁界Ｈが無磁場状態（ゼロの位置）から徐々に、正方向に前記外部磁界Ｈ１を大きくしていくと、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の抵抗値Ｒは、ヒステリシスループ（ＨＲ−Ａ）の位置で抵抗変化する。一方、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１が抵抗変化している正方向への外部磁界Ｈ１の強度変化に対して、前記第２の磁気抵抗効果素子１２、１３は、一定の抵抗値（固定抵抗値）Ｘ１を保っている。すなわち、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３は、正方向の外部磁界Ｈ１に対して固定抵抗素子として機能しているのである。よって図６の回路図に示すように、第１の磁気抵抗効果素子１０、１１は正方向への外部磁界Ｈ１の強度変化に対して抵抗変化する素子として機能し、一方、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３は、固定抵抗として一定の抵抗値Ｘ１を保っているのである。したがって、正方向への外部磁界Ｈ１の磁界強度変化があると、第１の直列回路１４の第１の出力端子１８からの電圧値、及び第２の直列回路１５の第２の出力端子１９からの電圧値は、夫々変化する。【００４５】
一方、図１０Ｃに示すように、外部磁界Ｈが無磁場状態（ゼロの位置）から徐々に負方向に外部磁界Ｈ２（絶対値）を大きくしていくと、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の抵抗値Ｒは、ヒステリシスループ（ＨＲ−Ｂ）の位置で抵抗変化する。一方、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３が抵抗変化している負方向への外部磁界Ｈ２の強度変化に対して、前記第１の磁気抵抗効果素子１０、１１は、一定の抵抗値（固定抵抗値）Ｘ４を保っている。すなわち、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１は、負方向の外部磁界Ｈ２に対して固定抵抗素子として機能しているのである。よって図８の回路図に示すように、第２の磁気抵抗効果素子１２、１３は負方向への外部磁界Ｈ２の強度変化に対して抵抗変化する素子として機能し、一方、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１は、固定抵抗として一定の抵抗値Ｘ４を保っているのである。したがって、負方向への外部磁界Ｈ２の磁界強度変化があると、第１の直列回路１４の第１の出力端子１８からの電圧値、及び第２の直列回路１５の第２の出力端子１９からの電圧値は、夫々変化する。【００４６】
以上のように、本実施形態では、正方向、負方向の双方向の外部磁界に対して、磁気センサ４から出力を得ることができるので、双極対応の磁気センサ４にできる。したがって、前記外部磁界Ｈ１，Ｈ２を生じさせる磁石５の向きを図１，図２のように配置しても、それとは反対向きの図３，図４のように配置しても、どちらでも対応でき、従来に比べて、前記磁石５の配置の仕方に制約を受けないので、前記磁気センサ４及び磁石５の装置内への組み込みが楽になる。【００４７】
本実施形態では、図１０Ａで説明したように、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１は、正方向に、第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１がシフトし、図１０Ｂで説明したように、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３は、負方向に、第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２がシフトしている。このとき、本形態では、図９で説明したように第１の磁気抵抗効果素子１０、１１では、固定磁性層３３及びフリー磁性層３５の磁化３３ａ，３５ａは互いに平行であり、且つＸ１からＸ２方向、すなわち負方向の外部磁界Ｈ２と同方向に向いている。一方、第２の磁気抵抗効果素子１２，１３では、固定磁性層３３及びフリー磁性層３７の磁化３３ａ，３７ａは互いに反平行であり、且つ、前記固定磁性層３３の磁化３３ａは、第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の固定磁性層３３の磁化３３ａと同一方向を向き、前記フリー磁性層３７の磁化３７ａは、Ｘ２からＸ１方向、すなわち正方向の外部磁界Ｈ１と同方向を向いている。【００４８】
図１０Ａ，Ｂで説明した互いに逆符号の層間結合磁界Ｈｉｎ１，Ｈｉｎ２を得て、例えば図９に示す磁化状態を得るには、例えば、前記非磁性中間層３４の表面に対するプラズマトリートメント（ＰＴ）の際の、ガス流量（ガス圧）や電力値を適切に調整すればよい。【００４９】
図１２に示すように、ガス流量（ガス圧）の大きさ、及び電力値の大きさに応じて、層間結合磁界Ｈｉｎが変化することがわかっている。図１２に示す電力の大きさはＷ１＞Ｗ２＞Ｗ３であり、１００Ｗ〜３００Ｗ程度の範囲内である。図１２に示すように、前記ガス流量（ガス圧）や電力値を大きくするほど層間結合磁界Ｈｉｎを正値から負値へ変化させることができる。よって、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１に対するプラズマトリ−トメントのガス流量や電力値と、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３に対するプラズマトリートメントのガス流量や電力値を適切に調整することで、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１を、正方向にシフトさせ、一方、第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２を、負方向にシフトさせることができる。【００５０】
また、前記層間結合磁界Ｈｉｎの大きさは前記非磁性中間層３４の膜厚でも変化する。
また、前記層間結合磁界Ｈｉｎの大きさは、下から、反強磁性層／固定磁性層／非磁性中間層／フリー磁性層の順に積層されている場合に、前記反強磁性層の膜厚を変えることでも調整できる。【００５１】
第１の磁気抵抗効果素子１０、１１では第１の前記層間結合磁界Ｈｉｎ１が正値であり、かかる場合には前記固定磁性層３３と前記フリー磁性層３５間には互いの磁化を平行にしようとする相互作用が働く。また、第２の磁気抵抗効果素子１２、１３では第２の前記層間結合磁界Ｈｉｎ２が負値であり、かかる場合には前記固定磁性層３３と前記フリー磁性層３７間には互いの磁化を反平行にしようとする相互作用が働く。そして、各磁気抵抗効果素子１０〜１３の反強磁性層３２と固定磁性層３３との間に同一方向の交換結合磁界（Ｈｅｘ）を磁場中熱処理にて生じさせることで、各磁気抵抗効果素子１０〜１３の固定磁性層３３の磁化３３ａを同一方向に固定でき、また固定磁性層３３とフリー磁性層３５，３７との間には上記した相互作用が働いて、図９の磁化状態となる。【００５２】
本実施形態では、第１の磁気抵抗効果素子１０、１１の正方向への外部磁界Ｈ１の磁界強度変化に基づく抵抗値の増減傾向と、前記第２の磁気抵抗効果素子１２、１３の負方向への外部磁界Ｈ２の磁界強度変化に基づく抵抗値の増減傾向は、前記外部磁界Ｈの無磁場状態を基準として互いに逆傾向を示す。すなわち、前記第１の磁気抵抗効果素子１０、１１は、例えば、前記無磁場状態から正方向への外部磁界Ｈ１が大きくなるにつれて、徐々に、抵抗値Ｒが上昇する傾向を示し、一方、第２の磁気抵抗効果素子１２，１３は、前記無磁場状態から負方向への外部磁界Ｈ２（絶対値）が大きくなるにつれて、徐々に、前記抵抗値Ｒが低下する傾向を示す。【００５３】
このため、正方向への外部磁界Ｈ１が徐々に大きくなったとき、図６に示す第１の出力端子１８の電位は徐々に低下し、一方、図６に示す第２の出力端子１９の電位は徐々に上昇する。同様に、負方向への外部磁界Ｈ２（絶対値）が徐々に大きくなったとき、図８に示す第１の出力端子１８の電位は徐々に低下し、一方、図８に示す第２の出力端子１９の電位は徐々に上昇する。このように、電位の変化を、外部磁界が正方向と負方向とで同じ傾向にできる。よって図６，図８に示すような一般的なブリッジ回路を組むだけで、外部磁界が正方向であろうが負方向であろうが、制御部２１にて同じ制御を行うことが可能であり、特に外部磁界の極性に応じて回路変更や制御方法の変更等を行う必要がない。【００５４】
本実施形態では、図５に示すように、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の素子長さ寸法はＬ１であり、一方、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の素子長さ寸法はＬ２である。前記素子長さ寸法Ｌ１のほうが、前記素子長さ寸法Ｌ２よりも短くなっている。よって、図１０Ｃに示すように、外部磁界Ｈが無磁場状態（ゼロ）のときの抵抗値Ｒは第１の磁気抵抗効果素子１０，１１のほうが、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３よりも小さくなっている。素子抵抗は、ほかに断面積や材質、膜構成を変更することでも変えることができるが、簡単な製造工程で、しかも温度係数（ＴＣＲ）のばらつきを抑制するには、断面積や材質、膜構成は同じにしておいたほうが好適である。よって図９に示す各層の膜厚や材質を、第１の磁気抵抗効果素子１０，１１と第２の磁気抵抗効果素子１２，１３とで同じにしておく。ただし層間結合磁界Ｈｉｎを変えるために、前記非磁性中間層３４の膜厚を変更することを除外しない。また、第１の磁気抵抗効果素子１０，１１と第２の磁気抵抗効果素子１２，１３とで膜構成を同じにしておく。例えば、第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の固定磁性層３３を人工フェリ構造にすれば、第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の固定磁性層３３も人工フェリ構造とする。【００５５】
また本実施形態では、製造方法も簡単である。すなわち非磁性中間層３４に対するプラズマトリートメントの条件を変えればよいので、少なくとも第１の磁気抵抗効果素子１０，１１及び前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３を前記非磁性中間層３４まで同じ工程で製造できる。さらに、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の固定磁性層３３と、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の固定磁性層３３を同じ磁化方向３３ａに固定するので、磁場中熱処理の際の磁場方向を同じにでき、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１及び前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３に対して同時に磁場中熱処理を行える。【００５６】
また、図１０Ｃに示すように、正方向の前記外部磁界Ｈ１が作用しているときの前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の固定抵抗値Ｘ１は、前記正方向への磁界強度変化に基づいて変化する前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の最低抵抗値Ｘ２よりも大きく、最大抵抗値Ｘ３よりも小さい値となっている。また、負方向の前記外部磁界Ｈ２が作用しているときの前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１の固定抵抗値Ｘ４は、前記負方向への磁界強度変化に基づいて変化する第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の最低抵抗値Ｘ５よりも大きく、最大抵抗値Ｘ６よりも小さい値である。そして図１０Ｃに示すように、（固定抵抗値Ｘ１−最低抵抗値Ｘ２：最大抵抗値Ｘ３−固定抵抗値Ｘ１）の比率と、（最大抵抗値Ｘ６−固定抵抗値Ｘ４：固定抵抗値Ｘ４−最低抵抗値Ｘ５）の比率は同じとなっている。【００５７】
さらに、本実施形態では、前記第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１の大きさと、前記第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２の大きさ(絶対値)とが同じ大きさになっている。【００５８】
本実施形態では、図６，図８に示すように出力端子１８，１９は差動増幅器２０に接続されており、前記差動増幅器２０からの差動電位と、外部磁界Ｈとの関係は図１１に示す曲線Ｄ，Ｆのようになっている。【００５９】
図１１に示すように、外部磁界Ｈが無磁場状態（ゼロ）では、前記差動電位はＴ１であり、このＴ１は例えば正値（当然、差動増幅器２０の制御により負値でもよいが、ここでは正値として説明する）である。正方向への外部磁界Ｈ１が徐々に大きくなると、図１０Ｃで説明したように第１の磁気抵抗効果素子１０,１１の抵抗値Ｒは上昇するが、第２の磁気抵抗効果素子１２,１３は固定抵抗として機能し、図１１に示す曲線Ｄのように前記差動電位は徐々に低下し始める。本実施形態では、第２の磁気抵抗効果素子１２、１３の固定抵抗値Ｘ１が、前記第１の磁気抵抗効果素子１０,１１の最低抵抗値Ｘ２と、最大抵抗値Ｘ３との間を通っているので、外部磁界Ｈ１がＨ１―Ａ（図１１参照）まで大きくなると、前記第１の磁気抵抗効果素子１０,１１の変動する抵抗値Ｒと、前記第２の磁気抵抗効果素子１２,１３の固定抵抗値Ｘ１は一致し、前記差動電位はゼロになる。【００６０】
また、負方向に外部磁界Ｈ２（絶対値）が徐々に大きくなると、図１０Ｃで説明したように第２の磁気抵抗効果素子１２,１３の抵抗値Ｒは低下するが、第１の磁気抵抗効果素子１０,１１は固定抵抗として機能し、差動電位は図１１に示す曲線Ｆのように徐々に低下し始める。本実施形態では、第１の磁気抵抗効果素子１０、１１の固定抵抗値Ｘ４が、前記第２の磁気抵抗効果素子１２,１３の最低抵抗値Ｘ５と、最大抵抗値Ｘ６との間を通っているので、外部磁界Ｈ２がＨ２―Ｂ（図１１参照）まで大きくなると、前記第２の磁気抵抗効果素子１２,１３の抵抗値Ｒと、前記第１の磁気抵抗効果素子１０,１１の固定抵抗値Ｘ４は一致し、前記差動電位はゼロになる。【００６１】
このように本実施形態では、正方向の外部磁界Ｈ１が作用している際に、前記第１の磁気抵抗効果素子１０,１１の変動抵抗値Ｒと、前記第２の磁気抵抗効果素子１２,１３の固定抵抗値Ｘ１とが一致して差動電位がゼロになるタイミングがあり、同様に、負方向の外部磁界Ｈ２が作用している際に、前記第２の磁気抵抗効果素子１２,１３の変動抵抗値Ｒと、前記第１の磁気抵抗効果素子１０,１１の固定抵抗値Ｘ４とが一致して差動電位がゼロになるタイミングがあり、このタイミングでの電位を閾値電位とする。制御部２１には、前記閾値電位と、使用時に刻々と変化する差動電位とを比較する比較部が設けられ、前記差動電位が、閾値電位と同じになったとき、すなわち差動電位がゼロとなったときに、前記制御部２１にてオン・オフ信号の切り替えを行うことができる。【００６２】
本実施形態では、上記したように（固定抵抗値Ｘ１−最低抵抗値Ｘ２：最大抵抗値Ｘ３−固定抵抗値Ｘ１）の比率と、（最大抵抗値Ｘ６−固定抵抗値Ｘ４：固定抵抗値Ｘ４−最低抵抗値Ｘ５）の比率は同じとなっている。さらに、第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１と、第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２（絶対値）の大きさは同じであるため、図１１に示すように、差動電位がゼロとなるタイミングでの正方向の外部磁界Ｈ１の大きさＨ１―Ａと、負方向の外部磁界Ｈ２の大きさＨ２―Ｂとを同じ大きさにできる。なおゼロ以外の差動電位を閾値電位とすると、図１１に示すように、その閾値電位となる外部磁界の大きさが正方向と負方向とで違ってしまうので、差動電位ゼロを閾値電位とすることが好ましい。【００６３】
また、例えば、上記比率や第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１と、第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２（絶対値）の大きさが異なっている場合は、前記差動電位がゼロとなるときの、正方向への外部磁界Ｈ１と負方向の外部磁界Ｈ２の大きさとは同じにならない。よって、正方向と負方向とで同じ外部磁界の大きさで切り替え信号を出力するようにするにはオフセット量を考慮して、前記正方向と負方向の外部磁界Ｈ１,Ｈ２とで別々の閾値電位に調整することが必要である。【００６４】
また前記外部磁界Ｈ１が正方向であるときの前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３の固定抵抗値Ｘ１が、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１のヒステリシスループＨＲ−Ａと交わらない場合、及び、前記外部磁界Ｈ２が負方向であるときの前記第１の磁気抵抗効果素子の固定抵抗値Ｘ４が、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３のヒステリシスループＨＲ−Ｂと交わらない場合、図１１の一点鎖線で示す曲線Ｇ，Ｈでは、本形態のように、差動電位ゼロのラインを閾値電位にできないので、前記差動電位ゼロからのオフセット量を考慮して閾値電位を調整することが必要となる。【００６５】
一方、本実施形態では、上記のように、差動電位がゼロを閾値電位とすることで、その閾値電位となるときの正方向の外部磁界の大きさＨ１−Ａと負方向の外部磁界の大きさＨ２−Ｂとを同じ大きさにできるので、閾値電位の調整が簡単で、しかも安定した動作を行わせることができる。すなわち、本実施形態では、図１、図２に示すように正方向の外部磁界Ｈ１が磁気センサ４に作用するとき、図１から図２に示す携帯電話を開いてオン信号を出力するタイミング（あるいは、携帯電話を閉じてオフ信号を出力するタイミング）と、図３、図４に示すように負方向の外部磁界Ｈ２が磁気センサ４に作用するとき、図３から図４に示す携帯電話を開いてオン信号を出力するタイミング（あるいは、携帯電話を閉じてオフ信号を出力するタイミング）とを同じタイミングにすることができるのである。このように、本形態では、外部磁界Ｈの極性が異なっても安定した動作を行わせることが可能な磁気センサ４を簡単な回路構成で実現できる。【００６６】
また本形態では、前記固定抵抗値Ｘ１は、最低抵抗値Ｘ２と最大抵抗値Ｘ３との中間値であり、前記固定抵抗値Ｘ４は、最低抵抗値Ｘ５と最大抵抗値Ｘ６との中間値であることが、より好ましい。これにより、オン・オフ信号を切り替える際の、外部磁界の大きさが正方向と負方向とで同じになるように、より高精度に調整でき、安定した動作を得ることが出来る双極対応の磁気センサ４を製造できて好ましい。【００６７】
図１３は、図５，図６とは異なる形態の磁気センサの平面図、図１４は図１３の回路図である。【００６８】
図１３では、第１の磁気抵抗効果素子４０と第２の磁気抵抗効果素子４１とが一つづつ設けられ、前記第１の磁気抵抗効果素子４０と前記第２の磁気抵抗効果素子４１とが直列に接続される。前記第１の磁気抵抗効果素子４０の一端部には入力端子４２が接続され、前記第２の磁気抵抗効果素子４１の一端部にはアース端子４３が接続され、前記第１の磁気抵抗効果素子４０と前記第２の磁気抵抗効果素子４１との接続部に出力端子４４が接続されている。【００６９】
前記第１の磁気抵抗効果素子４０は、図１０Ａに示すヒステリシス特性を有し、前記第２の磁気抵抗効果素子４１は、図１０Ｂに示すヒステリシス特性を有する。よって正方向への外部磁界Ｈ１の磁界強度変化に対して、前記第１の磁気抵抗効果素子４０は抵抗変化するが、前記第２の磁気抵抗効果素子４１は一定の抵抗値を保ち、負方向への外部磁界Ｈ２の磁界強度変化に対して、前記第２の磁気抵抗効果素子４１は抵抗変化するが、前記第１の磁気抵抗効果素子４０は一定の抵抗値を保ち、双極対応の磁気センサとなる。したがって外部磁界を生じさせる磁石５の配置に従来に比べて規制が無くなり、組み立てが容易になる。【００７０】
前記第１の磁気抵抗効果素子４０及び前記第２の磁気抵抗効果素子４１の好ましい膜構成や、ヒステリシス特性等については、上記で説明したブリッジ回路の場合と同様であるので、そちらを参照されたい。【００７１】
具体的な数値の一例を示す。
前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１，４０の長さ寸法Ｌ１は１７００μｍ程度、第２の磁気抵抗効果素子１２，１３，４１の長さ寸法Ｌ２は１７００μｍ程度、前記第１の磁気抵抗効果素子１０，１１，４０の前記非磁性中間層３４の膜厚は、１９〜２３μｍ程度、前記第２の磁気抵抗効果素子１２，１３，４１の前記非磁性中間層３４の膜厚は、１９〜２３μｍ程度である。【００７２】
前記プラズマトリートメントの条件は、例えば、電力値が１３０Ｗ、Ａｒガス圧が、４５ｍＴｏｒｒ（約６Ｐａ）、処理時間が６０秒程度である。【００７３】
層間結合磁界Ｈｉｎの調整は、一方の磁気抵抗効果素子に対し上記したプラズマトリートメントを行って、負にシフトする層間結合磁界を得たとき、他方の磁気抵抗効果素子に対しては、反強磁性層の膜厚を５０〜２００Å程度の範囲内で調整して、正にシフトする層間結合磁界が得られるようにする。反強磁性層の膜厚調整によって、表面状態が変化し、それによって層間結合磁界が変化する。【００７４】
また、前記第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１は、７．５〜１７．５Ｏｅ程度、前記第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２は、−１７．５〜−７．５Ｏｅ程度、使用範囲での外部磁界Ｈの大きさは、−１００〜１００Ｏｅ程度である。【００７５】
また、上記のように、本実施形態の磁気センサ４は、折畳み式携帯電話１の開閉検知に用いられているが、ゲーム機等の携帯式電子機器の開閉検知等に使用されてもよい。本形態は、上記開閉検知以外にも、双極対応の磁気センサ４が必要な用途で使用できる。【００７６】
また磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を与えるか否かは任意である。前記磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層にバイアス磁界を供給しなくてもよいが、前記バイアス磁界を供給する場合には、図９に示す磁化状態となるように制御することが必要である。【００７７】
また前記磁気抵抗効果素子は直線形状以外にミアンダ形状等、特に形状を限定するものではない。【００７８】
なお「磁気センサ」とは、センサ部としての磁気センサ４と磁石（外部磁界発生手段）５とを一組としたもの、あるいは前記センサ部としての磁気センサ４のみを構成したもののどちらであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】正方向に外部磁界Ｈ１が作用した際の、第１実施形態の磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図（閉じた状態）、
【図２】正方向に外部磁界Ｈ１が作用した際の、第１実施形態の磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図（開いた状態）、
【図３】負方向に外部磁界Ｈ２が作用した際の、第１実施形態の磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図（閉じた状態）、
【図４】負方向に外部磁界Ｈ２が作用した際の、第１実施形態の磁気センサを内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図（開いた状態）、
【図５】正方向に外部磁界Ｈ１が作用した際の、本実施形態における磁気センサの部分平面図、
【図６】図５の磁気センサの回路図、
【図７】負方向に外部磁界Ｈ２が作用した際の、本実施形態における磁気センサの部分平面図、
【図８】図７の磁気センサの回路図、
【図９】図５に示すＡ−Ａ線から切断し矢印方向から見た前記磁気センサの部分断面図、
【図１０】Ａは、第１の磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線、Ｂは、第２の磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線、Ｃは、図１０Ａ及び図１０ＢをあわせたＲ−Ｈ曲線、
【図１１】外部磁界Ｈと差動電位との関係を示すグラフ、
【図１２】ガス流量（ガス圧）及び電力値と層間結合磁界Ｈｉｎとの関係を示すグラフ、
【図１３】第２実施形態の磁気センサの部分断面図、
【図１４】図１３に示す磁気センサの回路図、
【符号の説明】
【００８０】
１  折畳み式携帯電話
２  第１部材
３  第２部材
４  磁気センサ
５  磁石
６  回路基板
７  素子台
１０、１１、４０  第１の磁気抵抗効果素子
１２、１３、４１  第２の磁気抵抗効果素子
１４  第１の直列回路
１５  第２の直列回路
１６、４２  入力端子
１７、４３  アース端子
１８  第１の出力端子
１９  第２の出力端子
２０  差動増幅器
２１  制御部
３２  反強磁性層
３３  固定磁性層
３４  非磁性中間層
３５、３７  フリー磁性層
４４  出力端子
Ｈ  外部磁界
Ｈ１  正方向の外部磁界
Ｈ２  負方向の外部磁界
Ｈｉｎ１、Ｈｉｎ２  層間結合磁界
ＨＲ−Ａ、ＨＲ−Ｂ  ヒステリシスループ
【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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【国際調査報告】
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