(57)【要約】【課題】平面的なギャップを用いた場合と比べて、磁界の検出感度を高めることが可能な磁気センサを提供する。【解決手段】第１の層Ｚ１に形成された磁性体層２と、第２の層Ｚ２に形成された磁性体層３，４と、第１の層Ｚ１と第２の層Ｚ２の間に位置する第３の層Ｚ３に形成された感磁素子Ｒ１，Ｒ２とを備える。感磁素子Ｒ１，Ｒ２は、平面視で、磁性体層２及び磁性体層３，４と重なる位置に配置される。本発明によれば、磁性体層２と磁性体層３，４によって立体的なギャップが形成され、このギャップによって形成される磁路上に感磁素子Ｒ１，Ｒ２が配置されていることから、ギャップを狭くしつつ、磁性体層２から磁性体層３，４に直接流れる磁束成分を抑えることができる。これにより、平面的なギャップを用いた場合と比べて、磁界の検出感度を高めることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層に形成された第１の磁性体層と、
前記第１の層とは異なる第２の層に形成された第２の磁性体層と、
前記第１の層と前記第２の層の間に位置する第３の層に形成された感磁素子と、を備え、
前記感磁素子は、平面視で、前記第１及び第２の磁性体層と重なる位置に配置されることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層は、平面視で重なりを有しており、
前記感磁素子は、平面視で、前記第１及び第２の磁性体層の両方と重なる部分を有していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記感磁素子は、平面視で、全体が前記第１及び第２の磁性体層の両方と重なることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層は、平面視で前記感磁素子と重なることなく互いに重なるオーバーハング部分を有しており、
前記オーバーハング部分の幅は、前記感磁素子の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項５】
第１の層に形成された第１の磁性体層と、
前記第１の層とは異なる第２の層に形成された第２の磁性体層と、
前記第１の層と前記第２の層の間に位置する第３の層に形成された感磁素子と、を備え、
前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層は、平面視で互いに重なることなく平面方向にギャップを形成しており、
前記感磁素子は、幅が前記ギャップ以上であり、且つ、平面視で前記ギャップと重なる位置に配置されることを特徴とする磁気センサ。
【請求項６】
前記感磁素子の幅に対する前記ギャップの幅の比が０倍超、０．９倍以下であることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１の磁性体層を覆う外部磁性体をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至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の磁性体層は、第１及び第２の領域に分離されており、
前記感磁素子は、直列接続された第１及び第２の感磁素子を含み、
前記第２の磁性体層は、平面視で、前記第１の磁性体層の前記第１及び第２の領域間に配置され、
前記第１の感磁素子は、前記第１の磁性体層の前記第１の領域と前記第２の磁性体層の間に位置するギャップによって形成される磁路上に配置され、
前記第２の感磁素子は、前記第１の磁性体層の前記第２の領域と前記第２の磁性体層の間に位置するギャップによって形成される磁路上に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記感磁素子が磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記感磁素子は、前記第１乃至第３の層の積層方向に感度を有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気センサに関し、特に、２つの磁性体層間のギャップによって形成される磁路上に感磁素子が配置されてなる磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
感磁素子を用いた磁気センサは、電流計や磁気エンコーダなどに広く用いられている。特許文献１及び２に記載されているように、磁気センサが形成される基板には、感磁素子に効率よく磁束を集めるための磁性体層が設けられることがある。しかしながら、特許文献１及び２に記載された磁気センサにおいては、２つの磁性体層によって形成されるギャップが平面的であることから、磁界の検出感度を高めることが困難であった。以下、この問題に関し、図面を用いてより具体的に説明する。【０００３】
図３０は、平面的なギャップを用いた第１のレイアウトを示す模式的な断面図である。【０００４】
図３０に示すレイアウトにおいては、ｘ方向に延在する磁性体層８，９を備え、これらはいずれも同一の層に形成されている。つまり、磁性体層８，９のｚ方向における位置は互いに同じである。ここで、ｘ方向とは基板の素子形成面と平行な平面方向であり、ｚ方向とは基板の素子形成面に対して垂直な積層方向である。そして、磁性体層８，９によって形成されるギャップＧには、感磁素子Ｒが配置されている。これにより、例えば、磁性体層９から磁性体層８へ流れる磁束φを感磁素子Ｒに印加することができる。しかしながら、図３０に示すレイアウトでは、感磁素子Ｒが磁性体層８，９と同一層に配置されていることから、ギャップＧのｘ方向における幅ＷＧＸを感磁素子Ｒのｘ方向における幅ＷＲＸよりも大きくしなければならない（ＷＧＸ＞ＷＲＸ）。このため、必然的にギャップＧの幅ＷＧＸが大きくなり、磁束の漏れが増大することから、磁界の検出感度が低下するという問題がある。ギャップＧの幅ＷＧＸを小さくするためには、感磁素子Ｒの幅ＷＲＸを小さくすれば良いが、この場合には、感磁素子Ｒ自体の感度が低下してしまう。【０００５】
図３１は、平面的なギャップを用いた第２のレイアウトを示す模式的な断面図である。【０００６】
図３１に示すレイアウトは、感磁素子Ｒが磁性体層８，９とは異なる層に配置されている点において、図３０に示した第１のレイアウトと相違している。このように、感磁素子Ｒを磁性体層８，９とは異なる層に配置すれば、ギャップＧの幅ＷＧＸを感磁素子Ｒの幅ＷＲＸと同じかそれ以下に設定することが可能となるため、磁束の漏れを低下させることが可能となる。尚、図３１に示す第２のレイアウトでは、ギャップＧの幅ＷＧＸを感磁素子Ｒの幅ＷＲＸとほぼ同じとしている（ＷＧＸ≒ＷＲＸ）。しかしながら、この場合であっても、感磁素子Ｒ自体の感度を十分に確保するためには、感磁素子Ｒの幅ＷＲＸをある程度確保する必要があるため、ギャップＧの幅ＷＧＸを感磁素子Ｒの幅ＷＲＸとほぼ同じに設定しても、磁束の漏れを十分に低下させることはできない。【０００７】
図３２は、平面的なギャップを用いた第３のレイアウトを示す模式的な断面図である。【０００８】
図３２に示すレイアウトは、ギャップＧの幅ＷＧＸを感磁素子Ｒの幅ＷＲＸよりも十分に狭く設定した点において、図３１に示した第２のレイアウトと相違している（ＷＧＸ＜ＷＲＸ）。このようなレイアウトによれば、磁束の漏れを大幅に低下させることが可能となる。しかしながら、図３２に示すレイアウトでは、ほとんどの磁束φが感磁素子Ｒを通過することなく、磁性体層９から磁性体層８に直接流れることから、磁界の検出感度はかえって低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５２９７５３９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１３３８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、平面的なギャップを用いた磁気センサにおいては、磁界の検出感度を高めることは容易ではなかった。【００１１】
したがって、本発明は、平面的なギャップを用いた場合と比べて、磁界の検出感度を高めることが可能な磁気センサ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】
【００１２】
本発明の一側面による磁気センサは、第１の層に形成された第１の磁性体層と、第１の層とは異なる第２の層に形成された第２の磁性体層と、第１の層と第２の層の間に位置する第３の層に形成された感磁素子とを備え、感磁素子は、平面視で、第１及び第２の磁性体層と重なる位置に配置されることを特徴とする。【００１３】
本発明によれば、第１の磁性体層と第２の磁性体層によって立体的なギャップが形成され、このギャップによって形成される磁路上に感磁素子が配置されていることから、ギャップを狭くしつつ、第１の磁性体層から第２の磁性体層に直接流れる磁束成分を抑えることができる。これにより、平面的なギャップを用いた場合と比べて、磁界の検出感度を高めることが可能となる。特に、第１乃至第３の層の積層方向に感度を有する感磁素子を用いれば、従来と比べて極めて高い検出感度を得ることが可能となる。【００１４】
本発明において、第１の磁性体層と第２の磁性体層は、平面視で重なりを有しており、感磁素子は、平面視で、第１及び第２の磁性体層の両方と重なる部分を有していても構わない。これによれば、より多くの磁束を感磁素子に印加することが可能となる。【００１５】
本発明において、感磁素子は、平面視で、全体が第１及び第２の磁性体層の両方と重っていても構わない。これによれば、よりいっそう多くの磁束を感磁素子に印加することが可能となる。【００１６】
本発明において、第１の磁性体層と第２の磁性体層は、平面視で感磁素子と重なることなく互いに重なるオーバーハング部分を有しており、オーバーハング部分の幅は、感磁素子の幅よりも狭いものであっても構わない。これによれば、第１の磁性体層から第２の磁性体層に直接流れる磁束成分をより少なくすることが可能となる。【００１７】
本発明の他の側面による磁気センサは、第１の層に形成された第１の磁性体層と、第１の層とは異なる第２の層に形成された第２の磁性体層と、第１の層と第２の層の間に位置する第３の層に形成された感磁素子とを備え、第１の磁性体層と第２の磁性体層は、平面視で互いに重なることなく平面方向にギャップを形成しており、感磁素子は、幅がギャップ以上であり、且つ、平面視でギャップと重なる位置に配置されていても構わない。【００１８】
本発明によれば、第１の磁性体層と第２の磁性体層によって立体的且つ平面点なギャップが形成され、このギャップによって形成される磁路上に感磁素子が配置されていることから、感磁素子の幅を平面方向におけるギャップの幅以上としつつ、第１の磁性体層から第２の磁性体層に直接流れる磁束成分を抑えることができる。これにより、単なる平面的なギャップを用いた場合と比べて、磁界の検出感度を高めることが可能となる。【００１９】
この場合、感磁素子の幅に対するギャップの幅の比は、０倍超、０．９倍以下であっても構わない。これによれば、第１の磁性体層と第２の磁性体層を同じ層に形成する方法では得られない高い感度を得ることが可能となる。【００２０】
本発明による磁気センサは、第１の磁性体層を覆う外部磁性体をさらに備えていても構わない。これによれば、垂直方向の磁束の選択性を高めることができる。【００２１】
本発明において、第１の磁性体層は、第１及び第２の領域に分離されており、感磁素子は、直列接続された第１及び第２の感磁素子を含み、第２の磁性体層は、平面視で、第１の磁性体層の第１及び第２の領域間に配置され、第１の感磁素子は、第１の磁性体層の第１の領域と第２の磁性体層の間に位置するギャップによって形成される磁路上に配置され、第２の感磁素子は、第１の磁性体層の第２の領域と第２の磁性体層の間に位置するギャップによって形成される磁路上に配置されるものであっても構わない。これによれば、より高い検出精度を得ることが可能となる。【００２２】
本発明において、感磁素子は磁気抵抗素子であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明によれば、立体的なギャップによって形成される磁路上に感磁素子を配置していることから、平面的なギャップを用いた場合と比べて、磁界の検出感度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１の構成を示す略平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【図３】図３は、ギャップＧ１の第１のバリエーションを示す略断面図である。
【図４】図４は、ギャップＧ１の第２のバリエーションを示す略断面図である。
【図５】図５は、ギャップＧ１の第３のバリエーションを示す略断面図である。
【図６】図６は、ギャップＧ１の第４のバリエーションを示す略断面図である。
【図７】図７は、ギャップＧ１の第５のバリエーションを示す略断面図である。
【図８】図８は、ギャップＧ１の第６のバリエーションを示す略断面図である。
【図９】図９は、ギャップＧ１の第７のバリエーションを示す略断面図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の第１の変形例によるによる磁気センサの略断面図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態の第２の変形例によるによる磁気センサの略断面図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の第３の変形例によるによる磁気センサの略断面図である。
【図１３】図１３は、ギャップの幅Ｗ０と感度の関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ１００の外観を示す略斜視図である。
【図１５】図１５は、磁気センサ１００の略分解斜視図である。
【図１６】図１６は、図１４に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【図１７】図１７は、センサ基板２０の素子形成面２１の構造を説明するための略平面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【図１９】図１９は、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４とボンディングパッド５１〜５４の接続関係を説明するための回路図である。
【図２０】図２０は、第１の変形例による磁気センサ１０１の主要部の構成を説明するための略断面図である。
【図２１】図２１は、第２の変形例による磁気センサ１０２の主要部の構成を説明するための略平面図である。
【図２２】図２２は、第３の変形例による磁気センサ１０３の主要部の構成を説明するための略平面図である。
【図２３】図２３は、第４の変形例による磁気センサ１０４の主要部の構成を説明するための略平面図である。
【図２４】図２４は、第５の変形例による磁気センサ１０５の主要部の構成を説明するための略平面図である。
【図２５】図２５は、図２４に示すＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。
【図２６】図２６は、第６の変形例による磁気センサ１０６の主要部の構成を説明するための略平面図である。
【図２７】図２７は、第７の変形例による磁気センサ１０７の主要部の構造を説明するための略平面図である。
【図２８】図２８は、磁束φが均等に分配される様子を説明するための図である。
【図２９】図２９は、第８の変形例による磁気センサ１０８の構成を説明するための略斜視図である。
【図３０】図３０は、平面的なギャップを用いた第１のレイアウトを示す模式的な断面図である。
【図３１】図３１は、平面的なギャップを用いた第２のレイアウトを示す模式的な断面図である。
【図３２】図３２は、平面的なギャップを用いた第３のレイアウトを示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１の構成を示す略平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、本実施形態による磁気センサ１は、磁性体層２〜４と感磁素子Ｒ１，Ｒ２を備えている。感磁素子Ｒ１，Ｒ２は、磁束密度によって物理特性の変化する素子であれば特に限定されないが、磁界の向きに応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗素子であることが好ましい。本実施形態においては、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の感度方向は、それぞれ図２の矢印Ｅ１，Ｅ２が示す方向を向いている。つまり、感磁素子Ｒ１の感度方向はｚ方向におけるプラス側に向いており、感磁素子Ｒ２の感度方向はｚ方向におけるマイナス側に向いている。これに加え、或いは、これに代えて、感磁素子Ｒ１，Ｒ２は、いずれも図２の矢印Ｃが示す方向（ｘ方向におけるプラス側）に感度を有していても構わない。
【００２８】
磁性体層２〜４は、ｘｙ平面における磁路を構成する層である。特に限定されるものではないが、磁性体層２〜４としては、樹脂材料に磁性フィラーが分散された複合磁性材料からなる膜であっても構わないし、ニッケル又はパーマロイなどの軟磁性材料からなる薄膜もしくは箔であっても構わないし、フェライトなどからなる薄膜又はバルクシートであっても構わない。本実施形態による磁気センサ１は、磁性体層２によってｚ方向の磁束φを集め、これを磁性体層３，４に分配することによって、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の物理特性を変化させる。上述の通り、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の感度方向は、図２の矢印Ｅ１，Ｅ２が示す方向を向いており、或いは、矢印Ｃが示す方向に揃えられていることから、磁性体層２にｚ方向の磁束φが与えられると、感磁素子Ｒ１，Ｒ２からは差動信号を得ることが可能となる。これにより、磁束φの磁束密度を検出することが可能となる。
【００２９】
図２に示すように、磁性体層２と磁性体層３，４は、互いに異なる層に形成されている。つまり、磁性体層２は第１の層Ｚ１に形成され、磁性体層３，４は第１の層Ｚ１とはｚ方向における位置が異なる第２の層Ｚ２に形成されている。第１の層Ｚ１と第２の層Ｚ２の間には、感磁素子Ｒ１，Ｒ２が形成される第３の層Ｚ３が設けられる。第２の層Ｚ２と第３の層Ｚ３は絶縁層５によって分離され、第３の層Ｚ３と第１の層Ｚ１は絶縁層６によって分離される。これらの各層は、基板などの表面に積層することができる。この場合、基板の表面がｘｙ平面を構成することになり、絶縁層５，６の積層方向がｚ方向となる。
【００３０】
本実施形態においては、磁性体層２のｘ方向における一方（左側）の端部と磁性体層３のｘ方向における一方（右側）の端部との間にｚ方向のギャップＧ１が形成され、このギャップＧ１によって形成される磁路上に感磁素子Ｒ１が配置される。同様に、磁性体層２のｘ方向における他方（右側）の端部と磁性体層４のｘ方向における一方（左側）の端部との間にｚ方向のギャップＧ２が形成され、このギャップＧ２によって形成される磁路上に感磁素子Ｒ２が配置される。
【００３１】
磁性体層２と磁性体層３，４は、ｚ方向に重なりを有していても構わないし、ｚ方向に重なりを有していなくても構わないし、ｘ方向におけるエッジの位置が一致していても構わない。いずれにしても、磁性体層２と磁性体層３，４によって形成されるギャップＧ１，Ｇ２は立体的となるため、平面的なギャップを用いた場合と比べて、ギャップＧ１，Ｇ２の幅を狭くすることができる。例えば、図２に示すように磁性体層２と磁性体層３，４がｚ方向に重なりを有している場合、ギャップＧ１，Ｇ２の幅は、絶縁層５，６の厚みによって定義される。通常、絶縁層等の厚みは、平面的な加工精度と比べてかなり小さいことから、立体的なギャップを用いることにより、極めて狭いギャップを実現することができる。しかも、本実施形態においては、立体的なギャップＧ１，Ｇ２に感磁素子Ｒ１，Ｒ２が配置されるため、ギャップＧ１，Ｇ２のｚ方向における高さによって感磁素子Ｒ１，Ｒ２のｘ方向における幅が制限されることもない。
【００３２】
以下、図２に示す領域Ｂ、つまり、ギャップＧ１のいくつかのバリエーションについて説明する。以下に説明するギャップＧ１の構成は、ギャップＧ２についても当てはまるものである。
【００３３】
図３は、ギャップＧ１の第１のバリエーションを示す略断面図である。
【００３４】
図３に示す第１のバリエーションは、磁性体層２と磁性体層３がｚ方向に重なりを有しており、且つ、感磁素子Ｒ１の全体が磁性体層２，３の両方とｚ方向に重なる例である。ここで、磁性体層２と磁性体層３が重なる部分のｘ方向における幅をＷ２３とし、感磁素子Ｒ１のｘ方向における幅をＷＲＸとした場合、
Ｗ２３＞ＷＲＸ
である。尚、ギャップＧ１のｚ方向における高さはＷＧＺであり、Ｗ２３やＷＲＸの値にかかわらず、絶縁層５，６の厚みによって制御することができる。このため、ＷＧＺの値は、Ｗ２３やＷＲＸよりも大幅に小さくすることが可能である。図３に示す構成によれば、例えば磁性体層２から磁性体層３に流れる磁束φがギャップＧ１において感磁素子Ｒ１に印加され、そのｚ方向成分又はｘ方向成分によって感磁素子Ｒ１の物理特性が変化する。特に、ＷＧＺの値については非常に小さくすることができるため、感磁素子Ｒ１の感度方向がｚ方向を向いている場合、感磁素子Ｒ１の物理特性を大きく変化させることが可能となる。但し、ギャップＧ１を通過する磁束φは全てｚ方向を向いているわけではなく、ｚ方向成分とｘ方向成分が混在する斜め方向を向いていることから、感磁素子Ｒ１の感度方向がｘ方向を向いている場合であっても、感磁素子Ｒ１の物理特性を十分に変化させることが可能である。ここで、図３に示す構成においては、平面視で磁性体層２，３が互いに重なり、且つ、感磁素子Ｒ１と重ならないオーバーハング部分が必然的に生じる。オーバーハング部分のｘ方向における幅ＷＯＨについては特に限定されないが、破線で示すように幅ＷＯＨが大きすぎると、感磁素子Ｒ１を経由することなく磁性体層２から磁性体層３にバイパスする磁束φ０が増大するため、幅ＷＯＨについては感磁素子Ｒ１の幅ＷＲＸよりも小さいことが好ましい。
【００３５】
図４は、ギャップＧ１の第２のバリエーションを示す略断面図である。
【００３６】
図４に示す第２のバリエーションは、磁性体層２と磁性体層３が重なる幅Ｗ２３と感磁素子Ｒ１の幅ＷＲＸがほぼ等しく（Ｗ２３≒ＷＲＸ）、且つ、オーバーハング部分がほぼ存在しない点において、第１のバリエーションと相違している。換言すれば、磁性体層２のｘ方向における一方（左側）の端部が感磁素子Ｒ１のｘ方向における一方（左側）の端部とほぼ一致し、且つ、磁性体層３のｘ方向における一方（右側）の端部が感磁素子Ｒ１のｘ方向における他方（右側）の端部とほぼ一致している。図４に示す構成によれば、オーバーハング部分を介した磁束のバイパスが少なく、大部分の磁束が感磁素子Ｒ１を経由することから、第１のバリエーションに比べて高い感度を得ることが可能となる。
【００３７】
図５は、ギャップＧ１の第３のバリエーションを示す略断面図である。
【００３８】
図５に示す第３のバリエーションは、磁性体層２と磁性体層３が重なる幅Ｗ２３が感磁素子Ｒ１の幅ＷＲＸよりも小さい（Ｗ２３＜ＷＲＸ）点において、第２のバリエーションと相違している。これにより、平面視で、磁性体層２と感磁素子Ｒ１は重なるが磁性体層３が重ならない部分が生じ、且つ、磁性体層３と感磁素子Ｒ１は重なるが磁性体層２が重ならない部分が生じる。前者のｘ方向における幅はＷ２Ｒであり、後者のｘ方向における幅はＷ３Ｒである。図５に示す構成が例示するように、磁性体層２，３の一方又は両方は、平面視で感磁素子Ｒ１と重ならない部分を有していても構わない。この場合、幅Ｗ２３，Ｗ２Ｒ，Ｗ３Ｒ等を適切に設計することにより、ギャップＧ１における磁束のｘ方向成分を高めることが可能となる。このため、本例は、感磁素子Ｒ１がｘ方向に感度を有している場合に効果的である。
【００３９】
図６は、ギャップＧ１の第４のバリエーションを示す略断面図である。
【００４０】
図６に示す第４のバリエーションは、平面視で磁性体層２と磁性体層３が重なっておらず、ｘ方向における端部の位置がほぼ一致している点において、第３のバリエーションと相違している。この場合、感磁素子Ｒ１の幅ＷＲＸは、
ＷＲＸ≒Ｗ２Ｒ＋Ｗ３Ｒ
となる。図６に示す構成が例示するように、磁性体層２と磁性体層３は、平面視で重なりを有していなくても構わない。この場合、ギャップＧ１における磁束の漏れがやや大きくなるものの、ギャップＧ１における磁束のｘ方向成分をより高めることが可能となる。このため、本例は、感磁素子Ｒ１がｘ方向に感度を有している場合に効果的である。
【００４１】
図７は、ギャップＧ１の第５のバリエーションを示す略断面図である。
【００４２】
図７に示す第５のバリエーションは、平面視で磁性体層２と磁性体層３が重なっておらず、これにより、感磁素子Ｒ１が平面視で磁性体層２，３のいずれとも重ならない部分を有している点において、第４のバリエーションと相違している。但し、感磁素子Ｒ１は、一部で磁性体層２及び磁性体層３と重なっており、その幅はそれぞれＷ２Ｒ，Ｗ３Ｒである。磁性体層２，３のいずれとも重ならない部分のｘ方向における幅はＷ０であり、感磁素子Ｒ１はこの幅Ｗ０に相当する部分においてギャップＧ１と平面視で重なっている。幅Ｗ０が大きくなると、その分、磁束の漏れが増大するものの、図７に示す例では、幅Ｗ０が感磁素子Ｒ１のｘ方向における幅ＷＲＸよりも小さいことから、従来の磁気センサのように、平面的なギャップを用いた場合に比べると、高い検出感度を得ることが可能となる。また、図３２に示した例と比べると、より強いｚ方向成分の磁束φを感磁素子Ｒ１に与えることが可能となる。
【００４３】
図８は、ギャップＧ１の第６のバリエーションを示す略断面図である。
【００４４】
図８に示す第６のバリエーションは、磁性体層２と磁性体層３のｘ方向におけるギャップの幅Ｗ０と感磁素子Ｒ１の幅ＷＲＸがほぼ等しい（Ｗ０≒ＷＲＸ）点において、第５のバリエーションと相違している。換言すれば、磁性体層２のｘ方向における一方（左側）の端部が感磁素子Ｒ１のｘ方向における一方（右側）の端部とほぼ一致しており、且つ、磁性体層３のｘ方向における一方（右側）の端部が感磁素子Ｒ１のｘ方向における他方（左側）の端部とほぼ一致している。図８に示す構成によれば、磁束の漏れがさらに増大するものの、幅Ｗ０が感磁素子Ｒ１のｘ方向における幅ＷＲＸとほぼ同等であることから、従来の磁気センサのように、平面的なギャップを用いた場合に比べると、高い検出感度を得ることが可能となる。また、図３１に示した例と比べると、より強いｚ方向成分の磁束φを感磁素子Ｒ１に与えることが可能となる。
【００４５】
図９は、ギャップＧ１の第７のバリエーションを示す略断面図である。
【００４６】
図９に示す第７のバリエーションは、磁性体層２、磁性体層３及び感磁素子Ｒ１が平面視でいずれも重ならない部分を有している点において、第５又は第６のバリエーションと相違している。磁性体層２、磁性体層３及び感磁素子Ｒ１がいずれも重ならない部分のｘ方向における幅はＷ１である。このような構成であっても、磁性体層３と感磁素子Ｒ１の重なる幅Ｗ３Ｒ（又はＷ２Ｒ）の方が上記の幅Ｗ１よりも大きければ（Ｗ２Ｒ又はＷ３Ｒ＞Ｗ１）、磁性体層２と磁性体層３のｘ方向におけるギャップの幅Ｗ０が感磁素子Ｒ１の幅ＷＲＸよりも小さくなる（Ｗ０＜ＷＲＸ）ことから、平面的なギャップを用いた場合に比べると、高い検出感度を得ることが可能となる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態による磁気センサ１は、磁性体層２と磁性体層３，４が立体的なギャップＧ１，Ｇ２を形成しており、このギャップＧ１，Ｇ２によって形成される磁路上に感磁素子Ｒ１，Ｒ２が配置されていることから、感磁素子Ｒ１，Ｒ２のｘ方向における幅ＷＲＸを縮小することなく、ギャップＧ１，Ｇ２のｚ方向における高さＷＧＺを狭くすることができる。これにより、平面的なギャップを用いた場合に比べてより高い検出感度を得ることが可能となる。
【００４８】
尚、磁性体層２と磁性体層３，４の位置関係は図２に示した位置関係に限定されず、図１０に示す第１の変形例のように、磁性体層２を第２の層Ｚ２に配置し、磁性体層３，４を第１の層Ｚ１に配置しても構わない。また、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の位置関係についても図２に示した位置関係に限定されず、図１１に示す第２の変形例のように、感磁素子Ｒ１を第４の層Ｚ４に形成し、感磁素子Ｒ２を第３の層Ｚ３に形成しても構わない。図１１に示す例では、第１の層Ｚ１と第４の層Ｚ４が絶縁層１５によって分離され、第４の層Ｚ４と第５の層Ｚ５が絶縁層１６によって分離される。そして、磁性体層３を第５の層Ｚ５に形成し、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の感度方向を図１１の矢印Ｅ１，Ｅ２が示す方向（又はその逆）に向ければ、感磁素子Ｒ１，Ｒ２から差動信号を得ることが可能となる。これによれば、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の感度方向を同方向とすることができる。さらに、図１２に示す第３の変形例のように、磁性体層２を第１の層Ｚ１から第２の層Ｚ２に遷移させ、磁性体層３を第１の層Ｚ１に配置するとともに、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の感度方向を図１２の矢印Ｅ１，Ｅ２が示す方向（又はその逆）に向けても構わない。
【００４９】
図１３は、ギャップの幅Ｗ０と感度の関係をシミュレーションした結果を示すグラフであり、感磁素子Ｒ１の幅ＷＲＸが５μｍであり、ギャップのｘ方向における中心位置と感磁素子Ｒ１のｘ方向における中心位置を一致させた状態で、ギャップの幅Ｗ０を変化させることによる感度の変化を◆印のプロットで示している。図１３には、比較のため、磁性体層２〜４が同じ層に形成されている場合（図３１及び図３２参照）の特性を△印のプロットで示している。また、感度の値については、磁性体層２〜４が同じ層に形成されている場合であって、ギャップの幅Ｗ０が７μｍである場合に得られる感度を１としている。
【００５０】
図１３に示すように、磁性体層２〜４が同じ層に形成されている場合は、ギャップの幅Ｗ０が３μｍである場合に最も高い感度（２．２倍）が得られている。これに対し、本実施形態のように磁性体層２と磁性体層３，４を異なる層に配置することによって立体的なギャップＧ１，Ｇ２を形成すれば、磁性体層２〜４を同じ層に形成する場合よりも全域で高い感度が得られている。特に、ギャップの幅Ｗ０を０μｍ超、４．５μｍ以下とすれば、つまり、感磁素子Ｒ１の幅ＷＲＸに対するギャップの幅Ｗ０の比を０倍超、０．９倍以下とすれば、比較例における最高感度（２．２倍）を超える感度を得ることが可能となる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
図１４は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ１００の外観を示す略斜視図である。また、図１５は磁気センサ１００の略分解斜視図であり、図１６は図１４に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【００５２】
図１４〜図１６に示すように、本実施形態による磁気センサ１００は、開口部１１を有する回路基板１０と、開口部１１に配置されたセンサ基板２０と、センサ基板２０に固定された第１〜第４の外部磁性体３１〜３４とを備えている。センサ基板２０は、回路基板１０よりも小さいチップ部品であり、後述する感磁素子を有している。また、第１〜第４の外部磁性体３１〜３４は、フェライトなど透磁率の高い軟磁性材料からなるブロックである。
【００５３】
センサ基板２０は略直方体形状を有し、ｘｙ平面を構成する素子形成面２１には第１の外部磁性体３１が配置されている。センサ基板２０の作製方法としては、集合基板に多数のセンサ基板２０を同時に形成し、これらを分離することによって多数個取りする方法が一般的であるが、本発明がこれに限定されるものではなく、個々のセンサ基板２０を別個に作製しても構わない。詳細については後述するが、素子形成面２１には４つの感磁素子Ｒ１〜Ｒ４及び磁性体層４０が形成されている。また、素子形成面２１には４つのボンディングパッド５１〜５４が設けられており、対応するボンディングワイヤＢＷを介して、回路基板１０に設けられたボンディングパッド６１〜６４にそれぞれ接続されている。
【００５４】
さらに、第２及び第３の外部磁性体３２，３３は、センサ基板２０のｘ方向における両側にそれぞれ配置されている。第２及び第３の外部磁性体３２，３３は、センサ基板２０の底部に位置する第４の外部磁性体３４を介して接続されており、これにより第２〜第４の外部磁性体３２〜３４は単一の磁性ブロック３５を構成する。そして、この磁性ブロック３５が回路基板１０の開口部１１に挿入されるよう配置されている。磁性ブロック３５には、センサ基板２０を収容するための凹部３６が設けられており、この凹部３６にセンサ基板２０が収容されると、センサ基板２０の素子形成面２１と、第２及び第３の外部磁性体３２，３３の先端が近接し、ほぼ同一平面を構成する。
【００５５】
次に、センサ基板２０の素子形成面２１に形成される各構成要素について詳細に説明する。
【００５６】
図１７は、センサ基板２０の素子形成面２１の構造を説明するための略平面図である。また、図１８は、図１７に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【００５７】
図１７に示すように、センサ基板２０の素子形成面２１には、磁性体層４０が形成されている。特に限定されるものではないが、磁性体層４０としては、樹脂材料に磁性フィラーが分散された複合磁性材料からなる膜であっても構わないし、ニッケル又はパーマロイなどの軟磁性材料からなる薄膜もしくは箔であっても構わないし、フェライトなどからなる薄膜又はバルクシートであっても構わない。
【００５８】
本実施形態においては、磁性体層４０が第１の領域４１〜第６の領域４６に分割されている。第１の領域４１〜第６の領域４６はいずれも矩形状であり、いずれも２辺がｘ方向に延在し、残りの２辺がｙ方向に延在する。このうち、第１の領域４１と第２の領域４２は、素子形成面２１のｘ方向における略中央部に配置されており、互いにｙ方向に隣接している。また、第１の領域４１のｘ方向における両側には、第１の領域４１の端部と重なるように第３の領域４３と第５の領域４５が設けられている。同様に、第２の領域４２のｘ方向における両側には、第２の領域４２の端部と重なるように第４の領域４４と第６の領域４６が設けられている。また、第３の領域４３と第４の領域４４は互いにｙ方向に隣接しており、同様に、第５の領域４５と第６の領域４６は互いにｙ方向に隣接している。
【００５９】
特に限定されるものではないが、第１の外部磁性体３１のｙ方向における幅は、磁性体層４０の第１及び第２の領域４１，４２のｙ方向における合計幅よりも広く、これにより、第１及び第２の領域４１，４２のｙ方向における全幅が第１の外部磁性体３１によって覆われていることが好ましい。これによれば、製造時において、第１の外部磁性体３１と磁性体層４０との相対的な位置関係にずれが生じたとしても、検出精度が大幅に低下することがない。位置ずれとしては、ｘｙ方向におけるずれの他、回転ずれも考えられる。
【００６０】
ここで、磁性体層４０の第１の領域４１と第２の領域４２は、互いに同じ形状及びサイズを有しており、ｘ方向に延在する仮想的な直線Ｌ１を対称軸として線対称である。このような対称形状のため、第１の外部磁性体３１を介して取り込まれた磁束は、磁性体層４０の第１の領域４１と第２の領域４２に対してほぼ均等に分配される。また、第１及び第２の領域４１，４２は、いずれもｙ方向に延在する仮想的な直線Ｌ２を対称軸として線対称となるよう配置されている。
【００６１】
また、磁性体層４０の第３の領域４３と第４の領域４４は、互いに同じ形状及びサイズを有しており、ｘ方向に延在する仮想的な直線Ｌ１を対称軸として線対称である。このような対称形状のため、第２の外部磁性体３２を介して取り込まれた磁束は、磁性体層４０の第３及び第４の領域４３，４４に対してほぼ均等に分配される。同様に、磁性体層４０の第５の領域４５と第６の領域４６は、互いに同じ形状及びサイズを有しており、ｘ方向に延在する仮想的な直線Ｌ１を対称軸として線対称である。このような対称形状のため、第３の外部磁性体３３を介して取り込まれた磁束は、磁性体層４０の第５及び第６の領域４５，４６に対してほぼ均等に分配される。また、第３及び第４の領域４３，４４と第５及び第６の領域４５，４６は、ｙ方向に延在する仮想的な直線Ｌ２を対称軸として互いに線対称となるよう配置されている。
【００６２】
第１の領域４１のｘ方向における一方の端部は、ｚ方向に延在する第１のギャップＧ１を介して、第３の領域４３のｘ方向における一方の端部と対向している。また、第１の領域４１のｘ方向における他方の端部は、ｚ方向に延在する第４のギャップＧ４を介して、第５の領域４５のｘ方向における一方の端部と対向している。同様に、第２の領域４２のｘ方向における一方の端部は、ｚ方向に延在する第３のギャップＧ３を介して、第４の領域４４のｘ方向における一方の端部と対向している。また、第２の領域４２のｘ方向における他方の端部は、ｚ方向に延在する第２のギャップＧ２を介して、第６の領域４６のｘ方向における一方の端部と対向している。上述の通り、各領域４１〜４６はいずれも矩形であるため、各領域４１〜４６の上記端部のｙ方向における長さは、当該領域のｙ方向における幅とほぼ一致している。
【００６３】
図１７及び図１８に示すように、第１〜第４のギャップＧ１〜Ｇ４には、それぞれｙ方向に延在する第１〜第４の感磁素子Ｒ１〜Ｒ４が配置されている。図１８に示す例では、センサ基板２０の表面に絶縁層２４，２５，２６がこの順に積層されており、絶縁層２５の表面が素子形成面２１を構成している。そして、素子形成面２１である絶縁層２５の表面に感磁素子Ｒ１〜Ｒ４が設けられ、下層に位置する絶縁層２４の表面に磁性体層４０の第３〜第６の領域４３〜４６が設けられ、上層に位置する絶縁層２６の表面に磁性体層４０の第１及び第２の領域４１，４２が設けられている。これにより、立体的なギャップＧ１〜Ｇ４が形成され、これらギャップＧ１〜Ｇ４間に感磁素子Ｒ１〜Ｒ４が配置されている。本実施形態においては、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の感度方向は、図１７の矢印Ｅ１，Ｅ２が示す方向を向いている。つまり、感磁素子Ｒ１，Ｒ３の感度方向はｚ方向におけるプラス側に向いており、感磁素子Ｒ２，Ｒ４の感度方向はｚ方向におけるマイナス側に向いている。これに加え、或いは、これに代えて、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４は、図１７の矢印Ｃが示す方向（ｘ方向におけるプラス側）に感度を有していても構わない。
【００６４】
図１８に示すように、第１の外部磁性体３１はｚ方向の磁束φを集め、これを磁性体層４０の第１及び第２の領域４１，４２に放出する役割を果たす。第１の外部磁性体３１のｚ方向における高さについては特に限定されないが、ｚ方向における高さをより高くすることによって、ｚ方向の磁束の選択性を高めることができる。但し、第１の外部磁性体３１のｚ方向における高さが高すぎると、第１の外部磁性体３１の支持が不安定となるおそれがあることから、安定的な支持を確保できる範囲において高くすることが好ましい。
【００６５】
第１の外部磁性体３１を介して磁性体層４０の第１及び第２の領域４１，４２に集められた磁束φは、第１及び第２の領域４１，４２に対してほぼ均等に分配された後、第１〜第４の感磁素子Ｒ１〜Ｒ４を介してそれぞれ第３〜第６の領域４３〜４６へと放出される。これにより、感磁素子Ｒ１，Ｒ３と感磁素子Ｒ２，Ｒ４には、互いに逆方向の磁束が与えられることになる。上述の通り、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の感度方向は、矢印Ｅ１，Ｅ２が示す方向、或いは、矢印Ｃが示す方向に向けられていることから、磁束のｚ方向及び／又はｘ方向における成分に対して感度を持つことになる。
【００６６】
磁性体層４０の第３及び第４の領域４３，４４に到達した磁束は、第２の外部磁性体３２に回収される。同様に、磁性体層４０の第５及び第６の領域４５，４６に到達した磁束は、第３の外部磁性体３３に回収される。
【００６７】
図１９は、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４とボンディングパッド５１〜５４の接続関係を説明するための回路図である。
【００６８】
図１９に示すように、ボンディングパッド５１，５４には、回路基板１０側からそれぞれグランド電位Ｇｎｄ及び電源電位Ｖｄｄが供給される。また、ボンディングパッド５１，５４間には、感磁素子Ｒ１，Ｒ２が直列に接続されるとともに、感磁素子Ｒ４，Ｒ３が直列に接続される。そして、感磁素子Ｒ３，Ｒ４の接続点はボンディングパッド５２に接続され、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の接続点はボンディングパッド５３に接続される。このようなブリッジ接続により、ボンディングパッド５３に現れる電位Ｖａとボンディングパッド５２に現れる電位Ｖｂを参照することにより、磁束密度に応じた感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の電気抵抗の変化を高感度に検出することが可能となる。
【００６９】
具体的には、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４が全て同一の感度方向を有していることから、第１の外部磁性体３１からみて一方側に位置する感磁素子Ｒ１，Ｒ３の抵抗変化量と、第１の外部磁性体３１からみて他方側に位置する感磁素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗変化量との間には差が生じる。この差は、図１９に示した差動ブリッジ回路によって２倍に増幅され、ボンディングパッド５２，５３に現れる。回路基板１０には、図示しない電圧検出回路が設けられており、ボンディングパッド５２，５３に現れる電位Ｖａ，Ｖｂの差を検出することによって、磁束密度を測定することが可能となる。
【００７０】
そして、本実施形態による磁気センサ１００は、センサ基板２０の素子形成面２１に磁性体層４０が設けられており、磁性体層４０に設けられた４つのギャップＧ１〜Ｇ４にそれぞれ感磁素子Ｒ１〜Ｒ４が配置されていることから、ある感磁素子に流れる電流によって生じる磁束が他の感磁素子に影響を与えることがない。これにより、従来よりも高い検出精度を得ることが可能となる。しかも、４つのギャップＧ１〜Ｇ４はいずれも立体的であることから、平面的なギャップを用いた場合に比べてより高い検出感度を得ることが可能となる。
【００７１】
また、磁性体層４０を構成する各領域４１〜４６が矩形であることから、磁性体層を複雑な形状とした場合に顕著となるバルクハウゼンノイズを抑制することも可能となる。また、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４のｙ方向における長さを十分に確保することができるため、高いＳ／Ｎ比を得ることも可能となる。
【００７２】
さらに、本実施形態による磁気センサ１００は、第１の外部磁性体３１を備えていることから、ｚ方向の磁束を選択的に検出することができる。しかも、本実施形態による磁気センサ１００は、第２の外部磁性体３２と第３の外部磁性体３３が一体化されていることから、センサ基板２０の背後に回り込む磁束の磁気抵抗を低減することもできる。
【００７３】
以下、本実施形態による磁気センサ１００のいくつかの変形例について説明する。
【００７４】
図２０は、第１の変形例による磁気センサ１０１の主要部の構成を説明するための略断面図である。図２０に示す例では、磁性体層４０の第１及び第２の領域４１，４２と第３〜第６の領域４３〜４６が異なる層に位置しており、且つ、互いに重なりを有していない。このため、第１及び第２の領域４１，４２と第３〜第６の領域４３〜４６によって斜め方向のギャップＧ１〜Ｇ４が形成され、これらギャップＧ１〜Ｇ４に相当する位置に感磁素子Ｒ１〜Ｒ４が配置されている。この場合、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と磁性体層４０は、重なりを有していても構わないし、重なりを有していなくても構わない。
【００７５】
図２１は、第２の変形例による磁気センサ１０２の主要部の構成を説明するための略平面図である。図２１に示す例では、磁性体層４０の第１の領域４１と第２の領域４２が一体的であり、且つ、全体として矩形である。第２の変形例による磁気センサ１０２が例示するように、本発明において、磁性体層４０の第１の領域４１と第２の領域４２が互いに分離していることは必須でなく、両者が一体化していても構わない。
【００７６】
図２２は、第３の変形例による磁気センサ１０３の主要部の構成を説明するための略平面図である。図２２に示す例では、磁性体層４０の第３の領域４３と第４の領域４４が一体的であり、且つ、全体として矩形であるとともに、磁性体層４０の第５の領域４５と第６の領域４６が一体的であり、且つ、全体として矩形である。第３の変形例による磁気センサ１０３が例示するように、本発明において、磁性体層４０の第３の領域４３と第４の領域４４や、第５の領域４５と第６の領域４６が互いに分離していることは必須でなく、両者が一体化していても構わない。
【００７７】
図２３は、第４の変形例による磁気センサ１０４の主要部の構成を説明するための略平面図である。図２３に示す例では、磁性体層４０の第１の領域４１と第２の領域４２が一体的であり、且つ、全体として矩形であり、第３の領域４３と第４の領域４４が一体的であり、且つ、全体として矩形であり、磁性体層４０の第５の領域４５と第６の領域４６が一体的であり、且つ、全体として矩形である。このような構成によれば、磁性体層４０の平面形状がより単純化することから、バルクハウゼンノイズをより低減することが可能となる。
【００７８】
図２４は、第５の変形例による磁気センサ１０５の主要部の構成を説明するための略平面図である。また、図２５は、図２４に示すＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。
【００７９】
図２４及び図２５に示す例では、第１〜第４の感磁素子Ｒ１〜Ｒ４がそれぞれ第１〜第４のギャップＧ１〜Ｇ４に配置された２つの感磁素子によって構成されている。具体的には、直列接続された２つの感磁素子Ｒ１１，Ｒ１２によって第１の感磁素子Ｒ１が構成され、直列接続された２つの感磁素子Ｒ２１，Ｒ２２によって第２の感磁素子Ｒ２が構成され、直列接続された２つの感磁素子Ｒ３１，Ｒ３２によって第３の感磁素子Ｒ３が構成され、直列接続された２つの感磁素子Ｒ４１，Ｒ４２によって第４の感磁素子Ｒ４が構成されている。これによれば、より大きな磁気抵抗効果を得ることができるため、センサ基板２０のサイズをほとんど大型化することなく、高い検出精度を得ることが可能となる。尚、直列接続される２つの感磁素子（例えばＲ１１とＲ１２）の間には、磁性体層４０の第７の領域４７を追加しても構わない。また、各感磁素子Ｒ１〜Ｒ４を直列接続された３以上の感磁素子によって構成しても構わない。
【００８０】
図２５に示す例では、感磁素子Ｒ１が２つの感磁素子Ｒ１１，Ｒ１２によっているとともに、感磁素子Ｒ１１の一部が磁性体層４０の第１及び第７の領域４１，４７と重なりを有し、感磁素子Ｒ１２の一部が磁性体層４０の第３及び第７の領域４３，４７と重なりを有している。ここで、第７の領域４７は、第１及び第２の領域４１，４３とは異なる層に形成されており、これにより立体的なギャップが形成されている。つまり、第７の領域４７がセンサ基板２０の表面に形成され、感磁素子Ｒ１１，Ｒ１２が絶縁層２２の表面に形成され、第１及び第３の領域４１，４３が絶縁層２３の表面に形成されている。図示しない他の感磁素子Ｒ２〜Ｒ４についても、感磁素子Ｒ１と同様の構成を有している。このように、磁性体層４０に第７の領域４７を設けるとともに、各感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と磁性体層４０が重なるよう配置すれば、漏れ磁束が低減されるため、より高い検出精度を得ることが可能となる。
【００８１】
図２６は、第６の変形例による磁気センサ１０６の主要部の構成を説明するための略平面図である。図２６に示す例では、磁性体層４０の第７の領域４７がギャップＧ１の延在方向であるｙ方向に多数分割されている。図示しない他のギャップＧ２〜Ｇ４上においても同様の構成を有している。このように、磁性体層４０の第７の領域４７をｙ方向に分割すれば、ギャップＧ１〜Ｇ４を介した磁束の流れがｘ方向に制限され、ｙ方向にはほとんど流れなくなる。つまり、磁性体層４０の第７の領域４７をｙ方向に分割することによって磁気的な異方性が生じることから、より高い検出精度を得ることが可能となる。
【００８２】
図２７は、第７の変形例による磁気センサ１０７の主要部の構造を説明するための略平面図である。
【００８３】
図２７に示す第７の変形例においては、第１の磁性体層４１は、中央に位置する第１の主領域Ｍ１と、第１の主領域Ｍ１からｘ方向に離れるに従ってｙ方向における幅が狭くなる第１〜第４の収束領域Ｓ１〜Ｓ４を含む。第１の主領域Ｍ１は、第１の外部磁性体３１によって覆われる部分である。上述の通り、第１〜第４の収束領域Ｓ１〜Ｓ４は、第１の主領域Ｍ１からｘ方向に離れるに従ってｙ方向における幅が狭くなるテーパー形状部分であり、本実施形態では、第１及び第３の収束領域Ｓ１，Ｓ３が第１の主領域Ｍ１に対してｘ方向マイナス側（左側）に位置し、第２及び第４の収束領域Ｓ２，Ｓ４が第１の主領域Ｍ１に対してｘ方向プラス側（右側）に位置する。
【００８４】
ここで、第１の磁性体層４１は二回対称形状を有している。このため、ｙ方向に延在する仮想的な直線Ｌ１を対称軸として、第１の収束領域Ｓ１と第４の収束領域Ｓ４は線対称であり、且つ、第２の収束領域Ｓ２と第３の収束領域Ｓ３は線対称である。さらに、ｘ方向に延在する仮想的な直線Ｌ２を対称軸として、第１の収束領域Ｓ１と第３の収束領域Ｓ３は線対称であり、且つ、第２の収束領域Ｓ４と第４の収束領域Ｓ４は線対称である。このような対称形状のため、第１の外部磁性体３１を介して取り込まれた磁束が第１の主領域Ｍ１に入射されると、図２８に示すように、この磁束φが第１〜第４の収束領域Ｓ１〜Ｓ４に対してほぼ均等に分配される。そして、分配された磁束φは、テーパー形状を有する第１〜第４の収束領域Ｓ１〜Ｓ４を通過することにより、磁束密度が高められる。
【００８５】
一方、第２の磁性体層４２は、第２の主領域Ｍ２と、第２の主領域Ｍ２からｘ方向（プラス側）に離れるに従ってｙ方向における幅が狭くなる第５及び第７の収束領域Ｓ５，Ｓ７を含む。同様に、第３の磁性体層４３は、第３の主領域Ｍ３と、第３の主領域Ｍ３からｘ方向（マイナス側）に離れるに従ってｙ方向における幅が狭くなる第６及び第８の収束領域Ｓ６，Ｓ８を含む。第２の主領域Ｍ２は、センサ基板２０のｘ方向マイナス側における端部近傍に位置し、これにより、第２の外部磁性体３２と近接する。一方、第３の主領域Ｍ３は、センサ基板２０のｘ方向プラス側における端部近傍に位置し、これにより、第３の外部磁性体３３と近接する。
【００８６】
第５の収束領域Ｓ５の先端部は、ｚ方向に延在する第１のギャップＧ１を介して第１の収束領域Ｓ１の先端部と対向している。また、第７の収束領域Ｓ７の先端部は、ｚ方向に延在する第３のギャップＧ３を介して第３の収束領域Ｓ３の先端部と対向している。ここで、第５の収束領域Ｓ５と第７の収束領域Ｓ７は、ｘ方向に延在する仮想的な直線Ｌ２を対称軸として線対称である。このような対称形状のため、第２の外部磁性体３２を介して取り込まれた磁束が第２の主領域Ｍ２に入射されると、この磁束が第５及び第７の収束領域Ｓ５，Ｓ７に対してほぼ均等に分配される。
【００８７】
第６の収束領域Ｓ６の先端部は、ｚ方向に延在する第２のギャップＧ２を介して第２の収束領域Ｓ２の先端部と対向している。また、第８の収束領域Ｓ８の先端部は、ｚ方向に延在する第４のギャップＧ４を介して第４の収束領域Ｓ４の先端部と対向している。ここで、第６の収束領域Ｓ６と第８の収束領域Ｓ８は、ｘ方向に延在する仮想的な直線Ｌ２を対称軸として線対称である。このような対称形状のため、第３の外部磁性体３３を介して取り込まれた磁束が第３の主領域Ｍ３に入射されると、この磁束が第６及び第８の収束領域Ｓ６，Ｓ８に対してほぼ均等に分配される。
【００８８】
このように、第７の変形例においては、ギャップＧ１〜Ｇ４を構成する８つの収束領域Ｓ１〜Ｓ８は、いずれも対応する感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に向かって幅が狭くなるテーパー形状を有していることから、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に与えられる磁束の密度が高められる。さらに、第１の磁性体層４１に含まれる第１の主領域Ｍ１は、４つの収束領域Ｓ１〜Ｓ４の全ての根元部分に接続される広い面積を有していることから、第１の外部磁性体３１を介した磁束φの集磁効果が高く、これにより高い検出精度を得ることも可能となる。
【００８９】
図２９は、第８の変形例による磁気センサ１０８の構成を説明するための略斜視図である。図２９に示す例では、ｘｙ平面を有する回路基板１０の表面にセンサ基板２０が横倒しで搭載されている。つまり、センサ基板２０の素子形成面２１がｘｚ面を構成しており、第１の外部磁性体３１がｙ方向に延在している。このような構成によれば、回路基板１０に開口部１１を設ける必要がなくなるとともに、回路基板１０の主面と平行な方向の磁束を選択的に検出することが可能となる。また、第１の外部磁性体３１の高さ（ｙ方向における長さ）を長くしても、第１の外部磁性体３１の支持が不安定となることがない。
【００９０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
１    磁気センサ
２〜４，８，９    磁性体層
５，６，１５，１６    絶縁層
１０    回路基板
１１    開口部
２０    センサ基板
２１    素子形成面
２２〜２６    絶縁層
３１〜３４    外部磁性体
３５    磁性ブロック
３６    凹部
４０〜４７    磁性体層（領域）
５１〜５４，６１〜６４    ボンディングパッド
１００〜１０８    磁気センサ
ＢＷ    ボンディングワイヤ
Ｇ，Ｇ１〜Ｇ４    ギャップ
Ｍ１〜Ｍ３    主領域
Ｒ，Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２    感磁素子
Ｓ１〜Ｓ８    収束領域
Ｚ１    第１の層
Ｚ２    第２の層
Ｚ３    第３の層
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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