(57)【要約】【課題】  特に磁気シールド効果を高めた磁気センサ及び磁気エンコーダを提供することを目的とする。【解決手段】  磁気抵抗効果素子２４は、少なくとも磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された磁化変動可能なフリー磁性層との積層構造を有し、磁気抵抗効果素子２４の形成面にて直交する２方向をＸ方向とＹ方向としたとき、固定磁性層は前記Ｙ方向に磁化固定され、磁気抵抗効果素子２４のＸ方向の両側方には非接触の軟磁性体２５が設けられ、軟磁性体２５には磁気抵抗効果素子２４よりもＹ方向の両側に夫々延出する延出部２５ａを備え、各延出部のＹ方向への長さ寸法は３０μｍよりも長い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、少なくとも磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された磁化変動可能なフリー磁性層との積層構造を有し、
前記磁気抵抗効果素子の形成面にて直交する２方向をＸ方向とＹ方向としたとき、前記固定磁性層は前記Ｙ方向に磁化固定され、前記磁気抵抗効果素子の前記Ｘ方向の両側方には前記磁気抵抗効果素子と非接触の軟磁性体が設けられ、前記軟磁性体には前記磁気抵抗効果素子よりも前記Ｙ方向の両側に夫々延出する延出部を備え、
各延出部の前記Ｙ方向への長さ寸法は３０μｍよりも長いことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
各延出部の前記Ｙ方向への長さ寸法は６０μｍ以上である請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
各延出部の前記Ｙ方向への長さ寸法は１００μｍ以下である請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記軟磁性体は、Ｃｏ−Ｘ合金（Ｘは、Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｂ，Ｃ，Ａｌの１種以上から選択される）、あるいは、ＮｉＦｅ合金、又は、ＮｉＦｅ−Ｘ合金（Ｘは同上）で形成される請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子は、前記Ｙ方向に細長い形状で形成された複数の素子部が前記Ｘ方向に並設され、各素子部の前記Ｙ方向への端部同士が接続されてミアンダ形状で形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
相対移動方向に交互にＮ極とＳ極が着磁された着磁面を有する磁界発生部材と、前記着磁面から離れた位置に配置された請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気センサとを有し、
前記磁気センサには複数個の磁気抵抗効果素子が前記相対移動方向に設けられており、各磁気抵抗効果素子は、前記磁気センサの相対移動に伴う外部磁界の変化に基づいて電気抵抗値が変化することを特徴とする磁気エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に磁気シールド効果を高めた磁気センサ及び磁気エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサは例えば、磁気エンコーダに使用される。
【０００３】
図１１は従来の磁気エンコーダに搭載される磁気センサを構成する磁気抵抗効果素子２の平面図である。図示しない磁石からの外部磁界は、Ｘ１方向、あるいはＸ２方向から磁気センサに設けられた各磁気抵抗効果素子２に作用する。磁気抵抗効果素子２は例えば巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）であり、ＧＭＲ素子を構成する固定磁性層の磁化方向はＹ方向の一方向に固定されている。
【０００４】
図１２に示す磁気センサは図１１に示す従来の磁気エンコーダに搭載される磁気センサを改良した平面図である。
【０００５】
図１２に示す磁気センサでは、図１１に示す従来の磁気センサと違って、磁気抵抗効果素子２のＸ１方向及びＸ２方向の両側方に軟磁性体３が設けられている。このような軟磁性体３を設けることで、Ｙ１−Ｙ２方向から外乱磁場が作用したときに、外乱磁場の一部が軟磁性体３に吸収されるので磁気抵抗効果素子２に作用する外乱磁場を見かけ上小さくできる。
【０００６】
図１４は、実際に図１２に示す磁気センサ（比較例）を用いて実験した外乱磁場と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフである。なお実験の詳細については後で詳述する。
【０００７】
図１２に示す磁気センサ（比較例）に用いられた軟磁性体３は、磁気抵抗効果素子２のＹ１−Ｙ２方向の両側から延出する延出部３ａを備える。そして各延出部３ａのＹ方向への長さ寸法Ｔ１５を３０μｍとして、Ｙ１−Ｙ２方向からの外部磁界（外乱磁場）に対する抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定したところ、図１４に示す比較例では波形に歪が生じることがわかった。
【０００８】
したがって磁気センサに対してＹ１−Ｙ２方向に外乱磁場が作用すると再生波形にノイズが乗ってしまいＳＮ比を効果的に大きくできないことがわかった。
【特許文献１】特開２００４−５３３１２０号公報
【特許文献２】特開２００３−２３４５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、特に磁気シールド効果を高めた磁気センサ及び磁気エンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における磁気センサは、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、少なくとも磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された磁化変動可能なフリー磁性層との積層構造を有し、
前記磁気抵抗効果素子の形成面にて直交する２方向をＸ方向とＹ方向としたとき、前記固定磁性層は前記Ｙ方向に磁化固定され、前記磁気抵抗効果素子の前記Ｘ方向の両側方には非接触の軟磁性体が設けられ、前記軟磁性体には前記磁気抵抗効果素子よりも前記Ｙ方向の両側に夫々延出する延出部を備え、
各延出部の前記Ｙ方向への長さ寸法は３０μｍよりも長いことを特徴とするものである。これにより、外乱磁場が作用した際の波形歪を小さくでき、外乱磁場に対する磁気シールド効果を高めることができる。
【００１１】
本発明では、各延出部の前記Ｙ方向への長さ寸法は６０μｍ以上であることが好ましい。また本発明では、各延出部の前記Ｙ方向への長さ寸法は１００μｍ以下であることが好ましい。外乱磁場が作用した際の波形歪をより小さくでき、外乱磁場に対する磁気シールド効果をより効果的に高めることができる。
【００１２】
また本発明では、前記軟磁性体は、Ｃｏ−Ｘ合金（Ｘは、Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｂ，Ｃ，Ａｌの１種以上から選択される）、あるいは、ＮｉＦｅ合金、又は、ＮｉＦｅ−Ｘ合金（Ｘは同上）で形成されることが好ましい。
【００１３】
また本発明では、前記磁気抵抗効果素子は、前記Ｙ方向に細長い形状で形成された複数の素子部が前記Ｘ方向に並設され、各素子部の前記Ｙ方向への端部同士が接続されてミアンダ形状で形成されている構造であることが好適である。
【００１４】
また本発明における磁気エンコーダは、相対移動方向に交互にＮ極とＳ極が着磁された着磁面を有する磁界発生部材と、前記着磁面から離れた位置に配置された上記のいずれかに記載の磁気センサとを有し、
前記磁気センサには複数個の磁気抵抗効果素子が前記相対移動方向に設けられており、各磁気抵抗効果素子は、前記磁気センサの相対移動に伴う外部磁界の変化に基づいて電気抵抗値が変化することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によれば外乱磁場に対する磁気シールド効果を向上でき、移動距離（移動位置）や移動速度等を高精度に検出することが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の磁気センサ及び磁気エンコーダによれば、外乱磁場が作用した際の波形歪を小さくでき、外乱磁場に対する磁気シールド効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本実施形態の磁気エンコーダの斜視図、図２は、図１の磁気センサを構成する各磁気抵抗効果素子を拡大して示した部分平面図、図３は図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た磁気センサの部分断面図（なお磁気抵抗効果素子をミアンダ形状で図示せず省略して示した）、図４は、磁気抵抗効果素子の積層構造を説明するための断面図（図２のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大断面図）、図５は、磁気センサの回路図、図６は、図１とは異なる本実施形態の磁気エンコーダの模式図、である。
【００１８】
各図におけるＸ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向、及びＺ１−Ｚ２方向は、特定の方向を示しているわけでない。Ｘ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向は、平面内で直交する２方向を指し、平面に直交する方向がＺ方向である。
【００１９】
この形態では、Ｘ１−Ｘ２方向は、磁石２１及び磁気センサ２２の相対移動方向であり、磁気センサ２２を構成する基板２３の横方向である。この実施形態において特に断らない限り「相対移動方向」とは磁気センサ２２の相対移動方向を指す。そしてこの実施形態では、磁気センサ２２の相対移動方向はＸ１方向である。よって、磁石２１が固定で磁気センサ２２が移動する場合は、磁気センサ２２はＸ１方向に動き、磁気センサ２２が固定で磁石２１が移動する場合は、磁石２１がＸ２方向に動いている。なお磁石２１及び磁気センサ２２の双方が動く形態でもよい。Ｙ１−Ｙ２方向は、基板２３の平面内にて相対移動方向に対して直交する磁気センサ２２の縦方向である。Ｚ１−Ｚ２方向は磁石２１と磁気センサ２２とが所定の間隔を空けて対向する高さ方向である。
【００２０】
図１に示すように磁気エンコーダ２０は、磁石（磁界発生部材）２１と磁気センサ２２を有して構成される。
【００２１】
磁石２１は図示Ｘ１−Ｘ２方向に延びる棒形状であり、磁気センサ２２との対向面が図示Ｘ１−Ｘ２方向に所定幅にてＮ極とＳ極とが交互に着磁された着磁面である。Ｎ極とＳ極との中心間距離（ピッチ）はλである。
【００２２】
図１に示すように磁気センサ２２は、基板２３と、共通の基板２３の表面（磁石２１との対向面）２３ａ側に設けられた複数の磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈとを有して構成される。磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈは基板２３上に直接形成されてもよいし基板２３との間に絶縁層（図示しない）が介在してもよい。
【００２３】
図１に示すように、８個の磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈは、Ｘ１−Ｘ２方向に４個ずつ、Ｙ１−Ｙ２方向に２個ずつマトリクス状に配列している。Ｘ１−Ｘ２方向にて隣り合う各磁気抵抗効果素子の中心間の間隔はλ／２である。
【００２４】
図２に示すように、各磁気抵抗効果素子２４（個々の磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈをまとめて符号２４で示した。以下、磁気抵抗効果素子２４という表記は磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈの別を問わない意味である）は、Ｙ１−Ｙ２方向に細長形状で形成された複数本の素子部２６がＸ１−Ｘ２方向に配列され各素子部２６の端部間が連結されたミアンダ形状で形成されることが好適である。図２に示す実施形態では、各素子部２６の端部間も素子部２６と同じ層構造で形成されており、一体化されたミアンダ形状となっているが、接続端部の部分は例えば非磁性の電極や、ハードバイアス層で形成される形態でも良い。
【００２５】
図２に示すように磁気抵抗効果素子２４の両側には非磁性導電材料で形成された配線部２９が形成されている。この配線部２９は、図５で説明する入力端子、グランド端子、出力端子のいずれかと接続される。
【００２６】
磁気抵抗効果素子２４は、図４に示すように、下から反強磁性層７、固定磁性層８、非磁性層９、フリー磁性層１０及び保護層１１の順で積層された構造で形成される。ただし、図４の積層構造は一例である。例えば固定磁性層８は積層フェリ構造で形成されてもよい。また、例えば反強磁性層７はＩｒＭｎ、固定磁性層８はＣｏＦｅ、非磁性層９はＣｕ、フリー磁性層１０はＮｉＦｅ、保護層１１はＴａで形成される。
【００２７】
磁気抵抗効果素子２４は、少なくとも固定磁性層８とフリー磁性層１０が非磁性層９を介して積層された積層部分を備える。反強磁性層７と固定磁性層８との間には交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じて固定磁性層８の磁化は一方向に固定されている。
【００２８】
一方、フリー磁性層１０の磁化方向は固定されておらず外部磁界Ｈによって磁化変動する。
【００２９】
上記の構成では非磁性層９がＣｕで形成された巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）の構成であるが、例えば非磁性層９がＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等の絶縁材料で形成されるとき、トンネル型磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）として構成される。
【００３０】
図２，図４に示すように各磁気抵抗効果素子２４の固定磁性層８の固定磁化方向（Ｐ方向）は、Ｙ１方向である。すなわち「相対移動方向」に対して直交する方向である。固定磁性層８の固定磁化方向（Ｐ方向）はＹ２方向でもよい。
【００３１】
一方、フリー磁性層１０の磁化方向（Ｆ方向）は、無磁場状態（磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈに外部磁界が作用していない状態）では、図４に示すようにＹ２方向である。よって、無磁場状態では、固定磁性層８の固定磁化方向（Ｐ方向）とフリー磁性層１０の磁化方向（Ｆ方向）とが反平行状態となっている。このように反平行状態にするには、固定磁性層８とフリー磁性層１０の間に作用する層間バイアス磁界Ｈｉｎを調整すればよい。層間バイアス磁界Ｈｉｎは、フリー磁性層１０と固定磁性層８との間に介在する非磁性層９の膜厚や反強磁性層７の膜厚等を調整することで調整できる。
【００３２】
なお、無磁場状態では、固定磁性層８の固定磁化方向（Ｐ方向）とフリー磁性層１０の磁化方向（Ｆ方向）とが平行状態となっている構成でもよい。
【００３３】
次に以下では、磁気抵抗効果素子２４ａを第１の磁気抵抗効果素子２４ａ、磁気抵抗効果素子２４ｂを第２の磁気抵抗効果素子２４ｂ、磁気抵抗効果素子２４ｃを第３の磁気抵抗効果素子２４ｃ、磁気抵抗効果素子２４ｄを第４の磁気抵抗効果素子２４ｄ、磁気抵抗効果素子２４ｅを第５の磁気抵抗効果素子２４ｅ、磁気抵抗効果素子２４ｆを第６の磁気抵抗効果素子２４ｆ、磁気抵抗効果素子２４ｇを第７の磁気抵抗効果素子２４ｇ、磁気抵抗効果素子２４ｈを第８の磁気抵抗効果素子２４ｈと称することとする。
【００３４】
図５に示すように、第１の磁気抵抗効果素子２４ａ、第３の磁気抵抗効果素子２４ｃ、第７の磁気抵抗効果素子２４ｇ及び第５の磁気抵抗効果素子２４ｅによりＡ相のブリッジ回路が構成されている。第１の磁気抵抗効果素子２４ａと第３の磁気抵抗効果素子２４ｃとがＡ相第１出力端子（Ｖａ１）５０を介して直列接続されている。また、第７の磁気抵抗効果素子２４ｇと第５の磁気抵抗効果素子２４ｅとがＡ相第２出力端子（Ｖａ２）５１を介して直列接続される。また、第１の磁気抵抗効果素子２４ａと第７の磁気抵抗効果素子２４ｇとが入力端子５２を介して、及び第３の磁気抵抗効果素子２４ｃと第５の磁気抵抗効果素子２４ｅとがグランド端子５３を介して接続されている。
【００３５】
図５に示すようにＡ相第１出力端子（Ｖａ１）５０とＡ相第２出力端子（Ｖａ２）５１は、第１の差動増幅器５８の入力部側に接続され、第１の差動増幅器５８から差動出力が得られるようになっている。
【００３６】
また本実施形態ではもう一つＢ相のブリッジ回路が、第２の磁気抵抗効果素子２４ｂ、第４の磁気抵抗効果素子２４ｄ、第８の磁気抵抗効果素子２４ｈ、及び第６の磁気抵抗効果素子２４ｆにより構成されている。第２の磁気抵抗効果素子２４ｂと第４の磁気抵抗効果素子２４ｄとが、Ｂ相第１出力端子（Ｖｂ１）５４を介して直列接続され、第８の磁気抵抗効果素子２４ｈと第６の磁気抵抗効果素子２４ｆがＢ相第２出力端子（Ｖｂ２）５５を介して直列接続されている。また、図５に示すように第２の磁気抵抗効果素子２４ｂと第８の磁気抵抗効果素子２４ｈとが入力端子５２を介して、及び第４の磁気抵抗効果素子２４ｄと第６の磁気抵抗効果素子２４ｆとが、グランド端子５７を介して接続されている。
【００３７】
図５に示すようにＢ相第１出力端子（Ｖｂ１）５４とＢ相第２出力端子（Ｖｂ２）５５は、第２の差動増幅器６０の入力部側に接続され、第２の差動増幅器６０から差動出力が得られる。
【００３８】
Ａ相の入力端子５２とＢ相の入力端子５６は共通の入力端子としてもよいし別々にしてもよい。グランド端子についても同様である。
【００３９】
磁気センサ２２のＸ１方向への相対移動により、各磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈには図１に示す磁石２１からの外部磁界Ｈ１，Ｈ２が作用する。外部磁界Ｈ１の磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈに作用する向きはＸ１方向であり、外部磁界Ｈ２の磁気抵抗効果素子２４ａ〜２４ｈに作用する向きはＸ２方向である。そして図５に示すＡ相のブリッジ回路及びＢ相ブリッジ回路からは、位相がλ／２分ずれた出力波形が得られる。出力波形に基づき、磁気センサ２２あるいは磁石２１の移動速度、移動距離、移動方向を知ることが可能となる。
【００４０】
本実施形態では、図１、図２、図３に示すように、各磁気抵抗効果素子２４のＸ１−Ｘ２方向の両側方には軟磁性体２５が設けられている。
【００４１】
図３に示すように基板２３上に形成された磁気抵抗効果素子２４上は絶縁層２７に覆われる。そして各磁気抵抗効果素子２４に対して一対の軟磁性体２５が、絶縁層２７の上面２７ａに形成されている。図３に示すように軟磁性体２５の上面は絶縁層２８で覆われている。
【００４２】
図２に示すように軟磁性体２５は、Ｘ１−Ｘ２方向への幅寸法がＴ１で形成され、Ｙ１−Ｙ２方向への長さ寸法がＴ２で形成される。
【００４３】
図２に示すように磁気抵抗効果素子２４を構成する素子部２６の素子幅はＴ３で形成され、素子長さがＴ４で形成される。なお素子長さＴ４は、素子部２６の端部間が非磁性の電極やハードバイアス層等の接続端部にて接続されるときは接続端部を除いた部分での長さ寸法で規定される。
【００４４】
図２に示すように各素子部２６間のＸ１−Ｘ２方向への間隔はＴ５で形成される。図３に示すように、磁気抵抗効果素子２４のＸ１−Ｘ２方向への幅寸法（素子部２６全体の幅寸法）は、Ｔ６で形成される。
【００４５】
図２に示すように、軟磁性体２５は、磁気抵抗効果素子２４のＹ１−Ｙ２方向の両側よりもＹ１−Ｙ２方向に夫々延出して形成された延出部２５ａを備える。各延出部２５ａの延出長さはＴ７で形成される。なお、磁気抵抗効果素子２４を構成する素子部２６の端部間が非磁性の電極やハードバイアス層等の接続端部にて接続されるときは接続端部の部分を含めずに、素子部２６の端部を基準位置として各延出部２５ａの延出長さＴ７が規定される。
【００４６】
図３に示すように、磁気抵抗効果素子２４と軟磁性体２５とのＸ１−Ｘ２方向への間隔はＴ８で形成される。さらに図３に示すように軟磁性体２５の膜厚はＴ９で形成され、磁気抵抗効果素子２４の膜厚はＴ１０で形成され、磁気抵抗効果素子２４と軟磁性体２５とのＺ１−Ｚ２方向への間隔はＴ１１で形成される。
【００４７】
軟磁性体２５は、Ｃｏ−Ｘ合金（Ｘは、Ｚｒ，Ｆｅ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｂ，Ｃ，Ａｌの１種以上から選択される）、あるいは、ＮｉＦｅ合金、又は、ＮｉＦｅ−Ｘ合金（Ｘは同上）で形成されるが、このうち、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂで形成されることが好適である。
【００４８】
軟磁性体２５の幅寸法Ｔ１は、１０〜４００μｍ程度、軟磁性体２５の長さ寸法Ｔ２は、８０〜４００μｍ程度、磁気抵抗効果素子２４を構成する素子部２６の素子幅Ｔ３は、２〜２０μｍ程度、素子長さＴ４は、２０〜２００μｍ程度、各素子部２６間の間隔Ｔ５は、２〜３０μｍ程度、磁気抵抗効果素子２４の幅寸法Ｔ６は、６〜８０μｍ程度、磁気抵抗効果素子２４と軟磁性体２５との間隔Ｔ８は、０〜５μｍ程度、軟磁性体２５の膜厚Ｔ９は０．２〜５μｍ程度、磁気抵抗効果素子２４の膜厚Ｔ１０は０．０２〜０．０６μｍ程度、磁気抵抗効果素子２４と軟磁性体２５とのＺ１−Ｚ２方向への間隔Ｔ１１は、０．１〜３μｍ程度である。
【００４９】
本実施形態では、軟磁性体２５の各延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７を規定すべく以下の実験を行った。
【００５０】
（実施例１）
軟磁性体２５の幅寸法Ｔ１を５０μｍ、軟磁性体２５の長さ寸法Ｔ２を２２０μｍ、各延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７を６０μｍ、軟磁性体２５の膜厚Ｔ９を０．５μｍとした。また軟磁性体２５をＣｏ87.6at%Ｚｒ3.0at%Ｎｂ9.4at%で形成した。
【００５１】
また磁気抵抗効果素子２４の素子部２６の素子幅Ｔ３を８μｍ、磁気抵抗効果素子２４の長さ寸法Ｔ４を１００μｍ、素子部２６間の間隔Ｔ５を２μｍ、磁気抵抗効果素子２４の膜厚Ｔ１０を０．０３μｍ、磁気抵抗効果素子２４の幅寸法Ｔ６を７８μｍ、磁気抵抗効果素子２４と軟磁性体２５とのＸ１−Ｘ２方向への間隔Ｔ８を各１．０μｍ、磁気抵抗効果素子２４と軟磁性体２５との膜厚方向への間隔Ｔ１１を０．３μｍとした。
【００５２】
また磁気抵抗効果素子２４を構成する固定磁性層８の固定磁化方向（Ｐ方向）をＹ１方向とした。また固定磁性層８とフリー磁性層１０との間に作用する層間バイアス磁界Ｈｉｎが５０Ｏｅとなるように調整した。フリー磁性層１０の磁化方向（Ｆ方向）は無磁場状態ではＹ２方向であり、固定磁性層８の固定磁化方向（Ｐ方向）とフリー磁性層１０の磁化方向（Ｆ方向）は反平行である。
【００５３】
（従来例）
図１１に示すように軟磁性体２５を設けない構成を従来例とした。なお軟磁性体２５以外の条件は全て実施例１と同じである。
【００５４】
実験では上記した実施例１及び従来例の磁気センサに対して、まずＸ１−Ｘ２方向に外部磁界を作用させて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。その実験結果が図７に示されている。
【００５５】
次に、上記した実施例１及び従来例の磁気センサに対して、Ｙ１−Ｙ２方向に外部磁界を作用させて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。その実験結果が図８に示されている。
【００５６】
図８に示すように外部磁界がＹ２方向に作用したときは、フリー磁性層１０の磁化方向（Ｆ方向）は変動しないので電気抵抗値としては高いままである。一方、外部磁界がＹ１方向に作用すると、フリー磁性層１０の磁化方向（Ｆ方向）がＹ２方向からＹ１方向に変動するため、電気抵抗値が小さくなっていき、図８のように抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が変化する。
【００５７】
図８に示すように、外部磁界がＹ１側での実施例１の波形は、従来例の波形よりも外部磁界（絶対値）が大きくなる方向へシフトしている。換言すれば、実施例１と従来例とに同じ大きさのＹ１方向からの外部磁界が作用しても、実施例１では従来例よりも磁気抵抗効果素子２４に作用する外部磁界を見かけ上小さくできる。このように波形がシフトしたのは磁気抵抗効果素子２４のＸ１−Ｘ２方向の両側に設けられた軟磁性体２５がＹ１−Ｙ２方向からの外部磁界を吸収しているためである。
【００５８】
Ｙ１−Ｙ２方向からの外部磁界は外乱磁場であるから、上記のように波形をシフトできることで、実施例１は従来例よりも外乱磁場に対する磁気シールド効果を高めることができる。
【００５９】
また図８に示すように、実施例１では全体的に波形歪が生じていないことがわかった。波形歪は後述する比較例では生じてしまう。後述する比較例と実施例１との違いは、軟磁性体２５の延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７である。すなわち実施例１での延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７は、後述する比較例よりも長く設定している。図２に示す延出部２５ａのＹ１−Ｙ２方向の端面２５ａ１付近には磁化方向がＹ１−Ｙ２方向にない複数の磁区が形成されているものと考えられる。そして延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７を長くすることで、上記した磁区が持つ自発磁化の磁気抵抗効果素子２４に対する影響を小さくでき、その結果、波形歪を小さくできるものと推測される。
【００６０】
（実施例２）
軟磁性体２５の長さ寸法Ｔ２を３００μｍ、各延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７を１００μｍとした。それ以外の条件は全て、実施例１と同じに設定した。
【００６１】
実験では上記した実施例２及び従来例の磁気センサに対して、Ｘ１−Ｘ２方向に外部磁界を作用させて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。その実験結果が図９に示されている。
【００６２】
図９に示すように実施例２のＸ１−Ｘ２方向の外部磁界に対する波形は、図７に示す実施例１とほぼ同じであった。
【００６３】
次に、上記した実施例２及び従来例の磁気センサに対して、Ｙ１−Ｙ２方向に外部磁界を作用させて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。その実験結果が図１０に示されている。
【００６４】
図１０に示すように実施例２のＹ１−Ｙ２方向の外部磁界（外乱磁場）に対する波形は、図８の実施例１とほぼ同じであった。すなわち実施例１と同様に波形がシフトするとともに、波形歪が小さくなっており、磁気シールド効果を向上できていることがわかった。
【００６５】
（比較例）
図１２に示すように軟磁性体３の長さ寸法を１６０μｍ、延出部３ａの長さ寸法Ｔ１５を３０μｍとした。それ以外の条件は全て、実施例１と同じに設定した。
【００６６】
実験では上記した比較例及び従来例の磁気センサに対して、Ｘ１−Ｘ２方向に外部磁界を作用させて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。その実験結果が図１３に示されている。
【００６７】
図１３に示すように比較例のＸ１−Ｘ２方向の外部磁界に対する波形は、図７に示す実施例１、図９に示す実施例２とほぼ同じであった。
【００６８】
次に、上記した比較例及び従来例の磁気センサに対して、Ｙ１−Ｙ２方向に外部磁界を作用させて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。その実験結果が図１４に示されている。
【００６９】
図１４に示すように比較例のＹ１−Ｙ２方向の外部磁界（外乱磁場）に対する波形は、図８の実施例１や図１０に示す実施例２と同様にシフトしているものの、低磁場領域で波形歪が大きくなっており、実施例１及び実施例２に比べて磁気シールド効果が低下していることがわかった。
【００７０】
このような波形歪が生じたのは、比較例での延出部３ａの長さ寸法Ｔ１５は３０μｍであり実施例１及び実施例２に比べて短いためである。上記したように、延出部３ａのＹ１−Ｙ２方向の端面３ａ１付近には磁化方向がＹ１−Ｙ２方向にない複数の磁区が形成されているものと考えられる。Ｙ１−Ｙ２方向からの外部磁界が大きいと波形歪は小さくなるが、通常、外乱磁場は、０．１〜５０Ｏｅ程度に小さく、このように小さい外乱磁場がＹ１−Ｙ２方向から作用したとき、延出部３ａの端面３ａ１付近での磁壁移動が十分でなく、磁化がＹ１−Ｙ２方向に無い磁区が端面３ａ１付近に依然として残っているものと考えられる。すなわち磁気飽和には達していない。そのため、比較例のように延出部３ａの長さ寸法Ｔ７が短いと、端面３ａ１付近に残された磁区が持つ自発磁化の磁気抵抗効果素子２に対する影響が大きくなり、その結果、波形歪が大きくなるものと推測される。
【００７１】
上記の実験結果により、本実施形態では、軟磁性体２５の各延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７を３０μｍよりも大きいと設定した。また各延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７は６０μｍ以上が好ましいと設定した。また長さ寸法Ｔ７が長すぎても、磁気センサ全体の大きさが大きくなり、また延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７を１００μｍとした実施例２のＹ１−Ｙ２方向の外部磁界に対する波形は、長さ寸法Ｔ７を６０μｍとした実施例１とさほど変わらなかったため、長さ寸法Ｔ７の好ましい範囲の上限値を１００μｍに設定した。
【００７２】
また、本実施形態では、磁気抵抗効果素子２４の長さ寸法Ｔ４に対する各延出部２５ａの長さ寸法Ｔ７の比（Ｔ７／Ｔ４）を０．３以上に設定し、また比（Ｔ７／Ｔ４）の好ましい範囲を０．６以上とし、比（Ｔ７／Ｔ４）の上限を１．０に設定した。
以上により磁気シールド効果を向上させることが可能になる。
【００７３】
上記した磁気センサ２２を用いた磁気エンコーダ２０の構成は短周波エンコーダと呼ばれる構成である。あるいは、図５に示す直列接続される磁気抵抗効果素子どうしの中心間距離をλ／２にした倍周波エンコーダの構成にすることも可能である。倍周波エンコーダでは、相対移動方向に隣り合う磁気抵抗効果素子の中心間距離がλ／４である。
【００７４】
本実施形態の磁気エンコーダ２０は、図１に示すように磁気センサ２２が磁石２１に対して直線的に相対移動するものであったが、図６に示すように、例えば表面８０ａにＮ極とＳ極とが交互に着磁された回転ドラム８０と磁気センサ２２とを有し、回転ドラム８０の回転によって得られた出力により、回転速度や回転数、回転方向を検知できる回転型の磁気エンコーダであってもよい。
【００７５】
図６の拡大図に示すように、図１に示す直線移動の磁気エンコーダと同様に、Ｎ極とＳ極の中心間距離（ピッチ）をλとしたとき、直列接続される各磁気抵抗効果素子どうしの中心間距離は例えばλに制御されている。図６では代表して直列接続される第１の磁気抵抗効果素子２４ａと第３の磁気抵抗効果素子２４ｃが図示されている。
【００７６】
また本実施形態の磁気センサは、地磁気センサ等の磁気エンコーダ以外の用途にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本実施形態の磁気エンコーダの斜視図、
【図２】図１の磁気センサを構成する各磁気抵抗効果素子を拡大して示した部分平面図、
【図３】図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た磁気センサの部分断面図（なお磁気抵抗効果素子をミアンダ形状で図示せず省略して示した）、
【図４】磁気抵抗効果素子の積層構造を説明するための断面図（図２のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大断面図）、
【図５】磁気センサの回路図、
【図６】図１とは異なる本実施形態の磁気エンコーダの模式図、
【図７】実施例１と従来例におけるＸ１−Ｘ２方向からの外部磁界と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【図８】実施例１と従来例におけるＹ１−Ｙ２方向からの外部磁界と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【図９】実施例２と従来例におけるＸ１−Ｘ２方向からの外部磁界と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【図１０】実施例２と従来例におけるＹ１−Ｙ２方向からの外部磁界と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【図１１】従来例の磁気センサに搭載される磁気抵抗効果素子の部分を拡大して示した部分拡大平面図、
【図１２】比較例の磁気センサに搭載される磁気抵抗効果素子の部部を拡大して示した部分拡大平面図、
【図１３】比較例と従来例におけるＸ１−Ｘ２方向からの外部磁界と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【図１４】比較例と従来例におけるＹ１−Ｙ２方向からの外部磁界と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
【００７８】
７  反強磁性層
８  固定磁性層
９  非磁性層
１０  フリー磁性層
１１  保護層
２０  磁気エンコーダ
２１  磁石
２２  磁気センサ
２３  基板
２４、２４ａ〜２４ｈ  磁気抵抗効果素子
２５  軟磁性体
２５ａ  延出部
２６  素子部
２７、２８  絶縁層
５０、５１、５４、５５  出力端子
５２、５６  入力端子
５３、５７  グランド端子
８０  回転ドラム
Ｔ４  磁気抵抗効果素子（素子部）の長さ寸法
Ｔ７  延出部の長さ寸法
【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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