特許 6777058 磁気センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6777058

(24)【登録日】2020年10月12日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】磁気センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20201019BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20201019BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20201019BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/09

   G01R33/02 Q

   H01L43/08 P

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-216488(P2017-216488)

(22)【出願日】2017年11月9日

(65)【公開番号】特開2019-86463(P2019-86463A)

(43)【公開日】2019年6月6日

【審査請求日】2019年1月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】渡部 司也

【審査官】 青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／０２４６２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１２９６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３００１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１９８４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１２００３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気抵抗効果を有する長尺な素子部と、
前記素子部の短手方向の両側から前記素子部を挟むように配置されている軟磁性体と、
を備え、
前記軟磁性体には開口が形成され、前記素子部のすべては前記開口内に配置されており、
前記素子部における長手方向の少なくとも一方の端部領域の幅は、その長手方向の中央領域側から前記長手方向に離れるに従い徐々に狭くなる、
磁気センサ。

【請求項2】

前記素子部における長手方向の両方の端部領域の幅は、その長手方向の中央領域側から前記長手方向に離れるに従い徐々に狭くなる、
請求項１に記載の磁気センサ。

【請求項3】

前記端部領域の幅は、その長手方向の中央領域側から前記長手方向に離れるに従い徐々に狭くなって端部でゼロになる、
請求項１又は２に記載の磁気センサ。

【請求項4】

前記端部領域の幅は、前記素子部の長手方向の中央から前記長手方向に離れるに従い徐々に狭くなる、
請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気センサ。

【請求項5】

前記素子部は、前記長手方向及び前記短手方向に直交する直交方向から見て、楕円形とされている、
請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気センサ。

【請求項6】

前記軟磁性体は、前記長手方向及び前記短手方向に直交する直交方向から見て、少なくとも前記端部領域との間で隙間を形成せずに配置されている、
請求項１〜５の何れか１項に記載の磁気センサ。

【請求項7】

前記軟磁性体は、前記長手方向及び前記短手方向に直交する直交方向から見て、前記素子部との間で隙間を形成して配置されている、
請求項１〜５の何れか１項に記載の磁気センサ。

【請求項8】

磁気抵抗効果を有する長尺な素子部と、
前記素子部の短手方向の両側から前記素子部を挟むように配置されている軟磁性体と、
を備え、
前記素子部における長手方向の少なくとも一方の端部領域の幅は、その長手方向の中央領域側から前記長手方向に離れるに従い徐々に狭くなり、
前記軟磁性体は、前記長手方向及び前記短手方向に直交する直交方向から見て、少なくとも前記端部領域との間で隙間を形成せずに配置される、
磁気センサ。

【請求項9】

前記素子部は、トンネル磁気抵抗効果を有する、
請求項１〜８の何れか１項に記載の磁気センサ。

【請求項10】

前記素子部は、巨大磁気抵抗効果を有する、
請求項１〜８の何れか１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、磁気センサに関する。

【背景技術】

【0002】

移動体の位置を検出するためのセンサとして、磁気抵抗効果を有する素子を備えた磁気センサが知られている（特許文献１参照）。磁気センサは、磁石に対して相対移動することで磁石が発生する外部磁場の変化を検出し、更に検出した外部磁場の変化に基づいて移動体の移動量を算出する。

【0003】

特許文献１に開示されている磁気センサは、その図１に示されるように、磁気抵抗効果を有する巨大磁気抵抗薄膜と、軟磁性薄膜とを備えている。この磁気センサは、その図１に示されるように、巨大磁気抵抗薄膜は長尺とされ、軟磁性薄膜は巨大磁気抵抗薄膜の短手方向の両側に配置されている。また、軟磁性薄膜は、厚み方向から見ると、矩形とされている。そして、この磁気センサでは、磁界感度の悪い巨大磁気抵抗薄膜を軟磁性薄膜と複合化することにより、磁界感度を高くしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−８７８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の開示のとおり、巨大磁気抵抗薄膜の両側に軟磁性薄膜を配置することで磁気センサの感度は向上する。この場合、軟磁性薄膜（軟磁性体）の幅を広くするほど磁気センサの感度は向上する。
しかしながら、軟磁性薄膜（軟磁性体）の幅を広くするほど、磁場中における感度軸方向（この場合は巨大磁気抵抗薄膜の短手方向）と直交する巨大磁気抵抗薄膜の長手方向での出力ノイズが悪化する。

【0006】

本発明は、長尺な素子部の長手方向の出力ノイズを低減させる磁気センサの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果を有する長尺な素子部と、前記素子部の短手方向の両側から前記素子部を挟むように配置されている軟磁性体と、を備え、前記軟磁性体には開口が形成され、前記素子部のすべては前記開口内に配置されており、前記素子部における長手方向の少なくとも一方の端部領域の幅は、その長手方向の中央領域側から前記長手方向に離れるに従い徐々に狭くなる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の磁気センサは、長尺な素子部の長手方向の出力ノイズを低減させる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】本実施形態の磁気センサの要部の平面図である。

【図1B】本実施形態の磁気センサの回路構成図である。

【図1C】本実施形態の磁気センサの要部を構成する素子部の断面図である。

【図2】比較形態の磁気センサの要部の平面図及び比較形態において出力ノイズの発生メカニズムを説明するための模式図である。

【図3】本実施形態の磁気センサと、比較形態の磁気センサとにおいて、磁場印加時間に対する出力変化を示すグラフである。

【図4】第１変形例の磁気センサの要部の平面図である。

【図5】第２変形例の磁気センサの要部の平面図である。

【図6A】第３変形例の磁気センサの要部の平面図である。

【図6B】第４変形例の磁気センサの要部の平面図である。

【図6C】第５変形例の磁気センサの要部の平面図である。

【図6D】第６変形例の磁気センサの要部の平面図である。

【図6E】第７変形例の磁気センサの要部の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本実施形態及び変形例についてこれらの記載順で説明する。

【0011】

≪本実施形態≫
＜構成＞
本実施形態の磁気センサ１０は、一例として、磁石を有する移動体（図示省略）の位置を検出するためのセンサ、すなわち、位置センサとされている。本実施形態の磁気センサ１０は、上記磁石に対して相対移動することで磁石が発生する外部磁場の変化を検出し、更に検出した当該変化に基づいて移動体の移動量を算出するようになっている。この場合、本実施形態の磁気センサ１０は、後述する主軸（図１ＡのＸ軸）を感度軸として、移動体が発生する主軸に沿った方向（主軸に平行な方向）からの磁場の変化を検出するようになっている。
以下の説明では、図１Ａにおいて、Ｘ軸（素子部２０及び軟磁性体３０の短手方向に沿った軸）を主軸、Ｙ軸（素子部２０及び軟磁性体３０の長手方向に沿った軸）を他軸という。

【0012】

本実施形態の磁気センサ１０は、図１Ａに示されるように、素子部２０と、軟磁性体３０とで構成される磁気抵抗効果素子部１００を備えている。また、本実施形態の磁気センサ１０は、図１Ｂに示されるように、複数の磁気抵抗効果素子部１００がブリッジ接続されているセンサ部２００と、センサ部２００と電気接続された入力端子３１０、グランド端子３２０、外部出力端子３３０、３４０等を有する集積回路３００とを備えている。

【0013】

ここで、素子部２０は、一例として、板状とされ、後述する磁気抵抗効果を有する材料で構成されている。また、素子部２０は、その厚み方向から見ると、楕円形とされている。別言すれば、素子部２０は、楕円形とされる素子部２０の長軸方向及び短軸方向に直交する方向、すなわち、厚み方向から見ると、長尺状とされている。素子部２０の長手方向は、楕円形としての素子部２０の長軸方向と一致している。また、素子部２０の短手方向は、素子部２０の短軸方向と一致している。図１Ａでは便宜上模式的に図示しているが、実際の素子部２０は、一例として、長軸の長さが約２０μｍ、短軸の長さが約１μｍとされる細長い楕円形とされている。なお、前述のとおり、本実施形態の素子部２０は楕円形とされていることから、素子部２０における長軸方向の端部領域２２は、長軸方向の中央領域２１側から徐々に幅が狭くなって端部でゼロになる。別言すると、端部領域２２は、素子部２０の長軸方向の中央から前記長手方向に離れるに従い徐々に幅が狭くなる。
軟磁性体３０は、一例として、長尺とされている。軟磁性体３０には、素子部２０の形状（楕円形）と同じ形状の開口３１が形成されている。軟磁性体３０は、素子部２０（及び自身の）厚み方向から見て、開口３１内で素子部２０と隙間を形成することなく素子部２０を囲んでいる。すなわち、軟磁性体３０は、少なくとも素子部２０の端部領域２２との間で隙間を形成せずに配置されている。なお、素子部２０及び軟磁性体３０は、基板（図示省略）上に配置されている。

【0014】

〔素子部〕
本実施形態の素子部２０は、図１Ｃに示されるように、一例として、一般的なスピンバルブ型の膜構成を有している。具体的には、素子部２０は、外部磁場に応じて磁化方向が変化するフリー層１５１と、外部磁場に対して磁化方向が固定されたピンド層１５３と、フリー層１５１とピンド層１５３との間に位置し、フリー層１５１及びピンド層１５３に接するスペーサ層１５２と、スペーサ層１５２の反対側でピンド層１５３に隣接する反強磁性層１５４と、を有している。フリー層１５１、スペーサ層１５２、ピンド層１５３及び反強磁性層１５４は、上記基板上に積層されている。反強磁性層１５４は、ピンド層１５３との交換結合によってピンド層１５３の磁化方向を固定している。ピンド層１５３は、非磁性中間層を挟んで２つの強磁性層が設けられたシンセティック構造を有していてもよい。スペーサ層１５２は、Ａｌ２Ｏ３等の非磁性絶縁体からなるトンネルバリア層とされている。そのため、本実施形態の素子部２０は、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子として機能する。すなわち、本実施形態の素子部２０は、トンネル磁気抵抗効果を有する。なお、ＴＭＲ素子は、例えば、ＧＭＲ素子に比べて、ＭＲ変化率が大きく、ブリッジ回路の出力電圧を大きくすることができるという点で好ましい。

【0015】

〔軟磁性体〕
本実施形態の軟磁性体３０は、図１Ａに示されるように、厚み方向から見ると、一例として、矩形状とされている。また、楕円形の開口３１の長軸は、軟磁性体３０の長手方向に沿っている。そのため、軟磁性体３０は、図１Ａに示されるように、一例として、素子部２０の長軸（図示省略）及び短軸（図示省略）に対して線対称とされている。

【0016】

軟磁性体３０は、前述のとおり、素子部２０の周囲に配置されることにより、磁気センサ１０の感度を向上させる機能、すなわち、ヨークとしての機能を有する。本実施形態の軟磁性体３０は、一例として、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＳｉＢ、ＣｏＺｒＮｂ等で形成されている。
以下の説明では、軟磁性体３０における素子部２０の長軸方向の両端よりも外側にはみ出している部分をはみ出し領域３４といい、軟磁性体３０における端部以外の部分を非はみ出し領域３２という（図１Ａ参照）。

【0017】

（中央領域）
図１Ａでは便宜上模式的に図示しているが、実際の非はみ出し領域３２の最小幅Ｗｍは、一例として、素子部２０の最大幅Ｗ０よりも広い。そのため、本実施形態の場合、非はみ出し領域３２の最小幅Ｗｍが素子部２０の最大幅Ｗ０以下の場合に比べて、磁気センサ１０の感度を高感度にしている。

【0018】

（端部）
長手方向の両方のはみ出し領域３４の長さＬは、一例として、非はみ出し領域３２の最小幅Ｗｍ未満とされている。また、はみ出し領域３４の長さＬは、一例として、軟磁性体３０の最大幅Ｗ０未満とされている。

【0019】

以上が、本実施形態の磁気センサ１０の構成についての説明である。

【0020】

＜作用効果＞
次に、本実施形態の作用効果について、本実施形態（図１Ａ参照）と、比較形態（図２参照）とを比較して説明する。当該比較は、図３のグラフに示されるように、各磁気センサに定められた大きさの磁場を印加した場合に時間に対する各磁気センサの出力の測定により行った。なお、比較形態の説明において、本実施形態と同じ要素について説明する場合、本実施形態と同じ名称及び符号を用いる。

【0021】

〔測定方法〕
次に、測定の方法について図３を参照しつつ説明する。

【0022】

本測定では、本実施形態の磁気センサ１０と、比較形態の磁気センサ１０Ａとに対して、他軸方向に定められた大きさの磁場を印加する。そして、上記磁場を印加した場合の各磁気センサ１０、１０Ａの出力を一例として０．１秒ごとに記録する。次いで、各磁気センサ１０、１０Ａの出力のスペクトルを比較する。ここで、図３のグラフでは、本実施形態の磁気センサ１０と、比較形態の磁気センサ１０Ａのスペクトルとを示している。また、図３では、各磁気センサ１０、１０Ａの出力の最大値と最小値との差の１/２が１となるように、各出力のスペクトルが規格化されている。

【0023】

ここで、Ｘ軸方向を感度軸とする磁気センサは、理想的には、他軸方向からの磁場が印加された場合には出力がないことが好ましい。しかしながら、実際には、この磁気センサに他軸方向からの磁場を印加した場合、素子部２０には軟磁性体３０から主軸方向を向く不安定な磁場成分Ｂｘ（図２参照）が印加される。そして、この磁気センサは、磁場成分Ｂｘの印加により影響を受けて出力する。すなわち、図３のグラフの各スペクトルは、各磁気センサ１０、１０Ａにとって、他軸方向の磁場による出力ノイズに相当する。
以上により、各磁気センサ１０、１０Ａの出力のスペクトルは、時間に対して平坦であるほどよい。さらに出力が低い、すなわち０に近いほどよい。なお、以降の説明では、他軸方向の磁場による出力ノイズを、単に、「出力ノイズ」と表記する。

【0024】

〔比較形態〕
比較形態の磁気センサ１０Ａの具体的な構成について図２を参照しながら説明する。比較形態の磁気センサ１０Ａは、本実施形態の磁気センサ１０の素子部２０及び軟磁性体３０に換えて素子部２０Ａ及び一対の軟磁性体３０Ａを備えている。素子部２０Ａは、一例として、長尺とされ、厚み方向から見ると矩形とされている。すなわち、比較形態の素子部２０Ａの長手方向の端側部分の幅は、本実施形態の場合と異なり、長手方向の中央側から外側の端部に亘って徐々に狭くなっていない。一対の軟磁性体３０は、一例として、長尺とされ、素子部２０の短手方向の両側に沿って配置されている。比較形態の磁気センサ１０Ａは、上記の点以外は本実施形態の磁気センサ１０（図１Ａ参照）と同様の構成とされている。

【0025】

〔考察（作用効果の具体的な説明）〕
次に、本実施形態の磁気センサ１０の出力スペクトルと、比較形態の磁気センサ１０Ａの出力スペクトルとを比較しての考察を説明する。

【0026】

図３のグラフによると、比較形態の場合、測定開始から数秒後（図３のグラフでは測定開始から３秒〜４秒後）に出力が大きく変化していた。すなわち、出力のスペクトルに飛びが発生していた。ここで、飛びとは、図３中の符号ＮＤの部分を意味する。これに対して、本実施形態の場合、出力のスペクトルの飛びＮＤは観測されなかった。そのため、本実施形態の磁気センサ１０は、比較形態の磁気センサ１０Ａに比べて、出力ノイズが小さかった。
ここで、本明細書では、出力ノイズのうち０．１（秒）間に前述のように規格化した出力の変化量が０．００１以上の場合、すなわち、０．１（秒）間に規格化した出力の変化率が０．１（％）以上の場合を前述の「飛びＮＤ」と定義する。そして、本実施形態の場合、比較形態の場合に比べて出力ノイズが小さい理由は、以下のように考えられる。すなわち、比較形態の素子部２０Ａの長手方向の端部領域の幅は、本実施形態の場合と異なり、長手方向の中央領域側から端部側に離れるに従い徐々に狭くなっておらず、端部は素子部２０の短手方向に沿った平面とされている（図２参照）。
そのため、素子部２０Ａの長手方向の端部領域では、図２の拡大図に示されるように、短手方向を向く不安定な磁場成分Ｂｘが発生すると考えられる。その結果、比較形態の場合、図３に示されるように、出力のスペクトルに飛びＮＤが発生したと考えられる。
これに対して、本実施形態の磁気センサ１０の場合、素子部２０をその厚み方向から見ると素子部２０は長軸方向を主軸方向とする楕円形とされている（図１Ａ参照）。別言すると、本実施形態の素子部２０の幅は、厚み方向から見て、長手方向の中央側から長手方向に離れるに従い徐々に狭くなる形状とされている。そのため、本実施形態の素子部２０の長手方向の端部領域２２には、比較形態のような短手方向を向く不安定な磁場成分Ｂｘ（図２参照）が発生し難く、発生したとしても比較形態の場合に比べて小さい。その結果、本実施形態の場合、図３に示されるように、比較形態の場合に発生した出力のスペクトルに飛びＮＤが観測されなかったと考えられる。
したがって、本実施形態の磁気センサ１０は、出力ノイズを低減させる（又は飛びＮＤの発生を抑制する）ことができる。本効果は、本実施形態の場合のように軟磁性体３０の最小幅Ｗｍが素子部２０の最大幅Ｗ０よりも広い場合に、出力ノイズが大きくなることから、特に有効といえる。また、本効果は、本実施形態のように、素子部２０がトンネル磁気抵抗効果を有する場合にＳ／Ｎ比を大きくできる点で特に有効といえる。
なお、本実施形態の磁気センサ１０の場合、軟磁性体３０が開口３１内で素子部２０と隙間を形成することなく素子部２０を囲んでいることの効果については後述する。

【0027】

以上が、本実施形態の磁気センサ１０の作用効果についての説明である。また、以上が、本実施形態の磁気センサ１０についての説明である。

【0028】

≪第１変形例≫
次に、第１変形例の磁気センサ１０Ｂについて図４を参照しつつ説明する。ここで、図４は本変形例の磁気センサ１０Ｂの構成を示す。

【0029】

本変形例の磁気センサ１０Ｂは、本実施形態の磁気センサ１０の軟磁性体３０が素子部２０から離間している一対の軟磁性体３０Ｂとされている。本変形例の磁気センサ１０Ｂは、上記の点以外、本実施形態の磁気センサ１０と同様の構成とされている。

【0030】

本変形例の磁気センサ１０Ｂの出力ノイズは、本実施形態の磁気センサ１０の場合（図３のグラフ参照）の出力ノイズと同等であった（図示省略）。そして、本変形例の場合、比較形態の場合に観察されたような出力の飛びＮＤ（図３参照）は観測されなかった。
以上より、本変形例の磁気センサ１０Ｂは、前述の比較形態の磁気センサ１０Ａに比べて、出力ノイズを低減させる（又は飛びＮＤの発生を抑制する）ことができる。ここで、本変形例の場合に本実施形態の場合と同様の効果を有する理由は、本変形例の素子部２０が本実施形態の素子部２０と同じために、本変形例の場合に図２を用いて説明した磁場成分Ｂｘの発生が起こり難いといえるためと考えられる。

【0031】

なお、本変形例の測定の結果、以下のことがわかった。すなわち、本変形例は、本実施形態と同様に出力ノイズを低減させることができるものの、本実施形態ほどの感度がない（図示省略）。この理由は、本実施形態の場合、本変形例の場合と異なり、軟磁性体３０が開口３１内で素子部２０を隙間なく囲んでいるために、磁場成分Ｂｘの発生が起こり難かったためと考えられる。
以上により、本実施形態の磁気センサ１０は、本変形例の磁気センサ１０Ｂに比べて、高感度である。別の見方をすると、本実施形態の磁気センサ１０は、前述の比較形態の磁気センサ１０Ａに比べて、感度を向上させつつ出力ノイズを低減させることができる。

【0032】

以上が、本変形例の磁気センサ１０Ｂについての説明である。

【0033】

≪第２変形例≫
次に、第２変形例の磁気センサ１０Ｃについて図５を参照しつつ説明する。本変形例の磁気センサ１０Ｃは、本実施形態の磁気センサ１０における、その長手方向（素子部２０の長軸方向）の両端部分が、素子部２０の短軸方向に沿って切断された形状となっている。すなわち、本変形例の素子部２０Ｃは、素子部２０Ｃの厚み方向から見て少なくともその長軸方向の両端部分以外の部分が楕円形の一部とされている。別の見方をすると、本変形例の素子部２０Ｃの端部領域２２Ｃの幅は、中央領域２１Ｃ側から徐々に狭くなる。
また、本変形例の磁気センサ１０Ｃの軟磁性体３０Ｃは切断された形状になっていることにより一対とされている。すなわち、本変形例の一対の軟磁性体３０Ｃは、素子部２０Ｃの厚み方向から見て、素子部２０Ｃの短軸方向の両側で対をなしつつ当該両側と隙間なく配置されている。別の見方をすると、一対の軟磁性体３０Ｃは、素子部２０ＣをＸ方向の両側から挟んで端部領域２２ＣのＹ軸方向の端以外の部分との間で隙間を形成せずに配置されている。本変形例の磁気センサ１０Ｃは、上記の点以外は本実施形態の磁気センサ１０（図１Ａ参照）と同様の構成とされている。

【0034】

本変形例の素子部２０Ｃは、厚み方向から見て楕円形ではないもの、楕円形に近い楕円状といえる。そして、本変形例の素子部２０Ｃの長手方向の端側部分の幅は、前述の比較形態の素子部２０Ａ（図２参照）と異なり、長手方向の中央側から外側の端に亘って徐々に狭くなっている。そのため、本変形例の素子部２０Ｃの長手方向の端部領域２２Ｃには、比較形態のような短手方向を向く不安定な磁場成分Ｂｘ（図２参照）が発生し難い又は発生したとしても比較形態の場合に比べて小さいと考えられる。すなわち、本変形例は、磁場成分Ｂｘが発生し難く、飛びＮＤがなく、出力ノイズが小さい。
また、本変形例の素子部２０Ｃは、前述の比較形態の磁気センサ１０Ｂの場合（図４参照）と異なり、軟磁性体３０Ｃとの間で隙間を形成していない。そのため、本変形例の磁気センサ１０Ｃは、第１変形例の磁気センサ１０Ｂに比べて、高感度であると推認される。
以上より、本変形例の磁気センサ１０Ｃは、素子部２０がその厚み方向から見るとその短軸方向を主軸方向とする楕円状とされ、且つ、素子部２０Ｃが軟磁性体３０Ｃとの間で隙間を形成していないことにより、感度を向上させつつ出力ノイズを低減させることができると推認される。
なお、本変形例の磁気センサ１０Ｃは、本実施形態の場合（図１Ａ参照）と異なり、素子部２０Ｃの長手方向の両端よりも外側で軟磁性体３０Ｃが繋がっていない。そのため、本変形例の磁気センサ１０Ｃの場合、本実施形態の磁気センサ１０のように軟磁性体３０における一方側の非はみ出し領域３２から他方側の非はみ出し領域３２にはみ出し領域３４を経由して磁束が流れることがない。
したがって、本変形例の磁気センサ１０Ｃの場合、本実施形態の磁気センサ１０の場合に比べて、短手方向の磁場が素子部２０Ｃの短手方向の一方側の軟磁性体３０Ｃから他方側の軟磁性体３０Ｃに流れ難く素子部２０Ｃに印加され易い点で有効といえる。

【0035】

以上が、本変形例の磁気センサ１０Ｃについての説明である。

【0036】

以上のとおり、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲には、例えば、下記のような形態も含まれる。

【0037】

例えば、本実施形態では、素子部２０の形状と軟磁性体３０の開口３１の形状とは、同じであるとして説明した（図１Ａ参照）。しかしながら、少なくとも素子部２０がその長手方向の中央領域側から端部に亘って徐々に幅が狭くなる形状とされ、且つ、開口３１内に素子部２０を配置していれば、素子部２０の形状と開口３１の形状とは同じでなくてもよい。例えば、図６Ａの第３変形例の磁気センサ１０Ｄのように、開口３１の形状が厚み方向から見て矩形状であってもよい。本変形例の場合であっても、前述の比較形態の場合に比べて、出力ノイズを低減させることができるといえる。

【0038】

また、本実施形態では、軟磁性体３０が素子部２０との間に隙間を形成することなく配置されているとして説明した（図１Ａ参照）。しかしながら、少なくとも素子部２０がその長手方向の中央領域側から端部に亘って徐々に幅が狭くなる形状とされていれば、図６Ｂの第４変形例の磁気センサ１０Ｅ及び図６Ｄの第６変形例の磁気センサ１０Ｇのように、軟磁性体３０と素子部２０との間に隙間が形成されていてもよい。本変形例の場合であっても、前述の比較形態の場合に比べて、出力ノイズを低減させることができるといえる。

【0039】

また、本実施形態では、素子部２０は感度軸方向と直交する方向を長軸方向とする楕円形であるとして説明した。すなわち、素子部２０における長手方向の両方の端部領域２２は、それぞれ長手方向の中央領域側から両端部に亘って徐々に幅が狭くなるとして説明した（図１Ａ参照）。しかしながら、図６Ｃの第５変形例の磁気センサ１０Ｆのように、素子部２０の長手方向の一方の端部領域２２のみが長手方向の中央領域から端部に亘って徐々に幅が狭くなる構成であってもよい。本変形例の場合、前述の比較形態（素子部２０Ａの長手方向の両端部分の幅が長手方向の中央側から両端に亘って同じ幅である。図２参照）の場合に比べて、出力ノイズを小さくすることができると考えられる。以上より、本変形例の場合、感度を向上させつつ出力ノイズを低減させることができるといえる。

【0040】

また、本実施形態では、素子部２０の形状と軟磁性体３０の開口３１の形状とは、同じであるとして説明した（図１Ａ参照）。しかしながら、少なくとも素子部２０がその長手方向の中央領域側から端部に亘って徐々に幅が狭くなる形状とされていれば、図６Ｄの第６変形例の磁気センサ１０Ｇのように、素子部２０の形状と開口３１の形状とが異なる形状であってもよい。本変形例の場合であっても、前述の比較形態の場合に比べて、出力ノイズを低減させることができるといえる。

【0041】

また、第１変形例では、一対の軟磁性体３０Ｂが素子部２０を素子部２０の短手方向の両側で挟むように配置されているとして説明した。しかしながら、軟磁性体３０Ｂが素子部２０を挟むように配置されていれば、軟磁性体３０Ｂは対をなしていなくてもよい。例えば、図６Ｅの第７変形例の磁気センサ１０Ｈのように、軟磁性体３０ＢがＵ字状であってもよい。本変形例の場合であっても、前述の比較形態の場合に比べて、出力ノイズを低減させることができるといえる。

【0042】

また、本実施形態では、素子部２０を構成するスペーサ層をトンネルバリア層とし、素子部２０をＴＭＲ素子であるとして説明した。しかしながら、素子部２０を構成するスペーサ層をＣｕなどの非磁性金属からなる非磁性導電層とし、素子部２０を巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）としてもよい。また、素子部２０を異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）としてもよい。これらの変形例の場合であっても、比較形態の場合に比べて、感度を向上させつつ出力ノイズを低減させることができるといえる。

【0043】

また、本実施形態では、軟磁性体３０の非はみ出し領域３２の最小幅Ｗｍが、素子部２０の最大幅Ｗ０よりも広いとした（図１Ａ参照）。しかしながら、非領域３２の最小幅Ｗｍは素子部２０の最大幅Ｗ０以下であってもよい。軟磁性体３０を配置することにより磁気センサ１０の感度の向上のトレードオフとして出力ノイズが発生することを鑑みると、本変形例の場合であっても前述の実施形態の効果を奏するといえる。

【0044】

なお、本実施形態及び第１〜第８変形例のうちの一形態に他の形態の要素を組み合せた形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、第７変形例（図６Ｅ）の磁気センサ１０Ｈの素子部２０に換えて第６変形例の要素（菱形状の素子部２０）を組み合せた変形例も、本発明の技術的範囲に含まれる。

【0045】

また、本実施形態の磁気センサ１０は、一例として、位置センサであるとして説明した。しかしながら、主軸方向に印加される磁場を検出する構成であれば、本実施形態の磁気センサ１０は位置センサでなくてもよい。例えば、磁気センサ１０は、角度センサ、エンコーダその他のセンサであってもよい。

【符号の説明】

【0046】

１０ 磁気センサ
１０Ｂ 磁気センサ
１０Ｃ 磁気センサ
１０Ｄ 磁気センサ
１０Ｅ 磁気センサ
１０Ｆ 磁気センサ
１０Ｇ 磁気センサ
１０Ｈ 磁気センサ
２０ 素子部
２０Ｃ 素子部
２２ 端部領域
２１ 中央領域
２２Ｃ 端部領域
３０ 軟磁性体
３０Ｂ 軟磁性体
３０Ｃ 軟磁性体
３１ 開口
３２ 非はみ出し領域
３４ はみ出し領域
Ｗ０ 素子部の最大幅
Ｗｍ 軟磁性体の最小幅

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】