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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024010867
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】磁気センサ装置および磁気式エンコーダ
(51)【国際特許分類】
G01R 33/09 20060101AFI20240118BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20240118BHJP
G01D 5/244 20060101ALI20240118BHJP
G01D 5/245 20060101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
G01R33/09
G01R33/02 Q
G01D5/244 K
G01D5/245 110C
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022112420
(22)【出願日】2022-07-13
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002907
【氏名又は名称】弁理士法人イトーシン国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】蔡 永福
【テーマコード（参考）】
2F077
2G017
【Ｆターム（参考）】
2F077AA48
2F077CC02
2F077NN02
2F077NN04
2F077NN05
2F077NN06
2F077NN17
2F077NN26
2F077PP14
2F077TT11
2F077TT16
2F077VV09
2F077VV33
2F077WW03
2F077WW06
2G017AA02
2G017AD55
2G017BA09
2G017BA15
2G017CB02
2G017CB18
2G017CB21
2G017CB22
(57)【要約】
【課題】一様な外部磁界を用いて磁気センサを検査することができる磁気センサ装置および磁気式エンコーダを実現する。
【解決手段】磁気センサ装置２は、磁気センサ４と、ダイパッド６０と、４つのリード６１～６４とを備えている。磁気センサ４は、４つのアームＲ１～Ｒ４を含むブリッジ回路４Ａと、ブリッジ回路４Ａに電気的に接続された４つのパッド１１～１４とを有している。アームＲ３は、回路構成上、パッド１１とパッド１４との間に設けられている。アームＲ４は、回路構成上、パッド１２とパッド１４との間に設けられている。磁気センサ４は、更に、アームＲ３の一端と他端との間に電気的に接続され且つダイパッド６０に電気的に接続されたサブパッド１５を有している。
【選択図】図７
【解決手段】磁気センサ装置２は、磁気センサ４と、ダイパッド６０と、４つのリード６１～６４とを備えている。磁気センサ４は、４つのアームＲ１～Ｒ４を含むブリッジ回路４Ａと、ブリッジ回路４Ａに電気的に接続された４つのパッド１１～１４とを有している。アームＲ３は、回路構成上、パッド１１とパッド１４との間に設けられている。アームＲ４は、回路構成上、パッド１２とパッド１４との間に設けられている。磁気センサ４は、更に、アームＲ３の一端と他端との間に電気的に接続され且つダイパッド６０に電気的に接続されたサブパッド１５を有している。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の方向の磁界成分を含む対象磁界を検出するように構成された磁気センサと、
前記磁気センサを支持するダイパッドと、
複数のリードとを備えた磁気センサ装置であって、
前記磁気センサは、それぞれ複数の磁気検出素子によって構成されると共に前記磁界成分の強度の変化に応じて抵抗値が変化するように構成された複数のアームを含むブリッジ回路と、前記ブリッジ回路に電気的に接続された複数のパッドとを有し、
前記複数のアームの各々は、前記第１の方向における位置に応じて強度が変化する前記磁界成分に対しては感度を有するが、前記第１の方向における位置によらずに強度および方向が同一の外部磁界に対しては感度を有さないように構成され、
前記複数のパッドの各々は、前記複数のリードのうちの対応する１つのリードに電気的に接続され、
前記複数のパッドは、第１のパッドと、第２のパッドと、第３のパッドとを含み、
前記複数のアームは、回路構成上前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間に設けられた第１のアームと、回路構成上前記第２のパッドと前記第３のパッドとの間に設けられた第２のアームとを含み、
前記磁気センサは、更に、前記第１のアームの一端と他端との間に電気的に接続され且つ前記ダイパッドに電気的に接続された第１のサブパッドを有することを特徴とする磁気センサ装置。
前記磁気センサを支持するダイパッドと、
複数のリードとを備えた磁気センサ装置であって、
前記磁気センサは、それぞれ複数の磁気検出素子によって構成されると共に前記磁界成分の強度の変化に応じて抵抗値が変化するように構成された複数のアームを含むブリッジ回路と、前記ブリッジ回路に電気的に接続された複数のパッドとを有し、
前記複数のアームの各々は、前記第１の方向における位置に応じて強度が変化する前記磁界成分に対しては感度を有するが、前記第１の方向における位置によらずに強度および方向が同一の外部磁界に対しては感度を有さないように構成され、
前記複数のパッドの各々は、前記複数のリードのうちの対応する１つのリードに電気的に接続され、
前記複数のパッドは、第１のパッドと、第２のパッドと、第３のパッドとを含み、
前記複数のアームは、回路構成上前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間に設けられた第１のアームと、回路構成上前記第２のパッドと前記第３のパッドとの間に設けられた第２のアームとを含み、
前記磁気センサは、更に、前記第１のアームの一端と他端との間に電気的に接続され且つ前記ダイパッドに電気的に接続された第１のサブパッドを有することを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項2】
前記第１のパッドと前記第３のパッドの一方は、前記磁気センサの電源ポートを構成し、
前記第１のパッドと前記第３のパッドの他方は、前記磁気センサのグランドポートを構成し、
前記第２のパッドは、前記磁気センサの信号ポートを構成することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
前記第１のパッドと前記第３のパッドの他方は、前記磁気センサのグランドポートを構成し、
前記第２のパッドは、前記磁気センサの信号ポートを構成することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項3】
前記第１のサブパッドは、前記磁気センサ装置が被実装体に実装された状態では、外部の回路に電気的に接続されないことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項4】
前記第２のアームの一端と他端との間には、いかなるパッドも電気的に接続されていないことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項5】
前記磁気センサは、更に、前記第２のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第２のサブパッドを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項6】
前記第２のサブパッドは、前記複数のリードおよび前記ダイパッドには電気的に接続されていないことを特徴とする請求項５記載の磁気センサ装置。
【請求項7】
前記複数のパッドは、更に、第４のパッドを含み、
前記複数のアームは、更に、回路構成上前記第３のパッドと前記第４のパッドとの間に設けられた第３のアームと、回路構成上前記第１のパッドと前記第４のパッドとの間に設けられた第４のアームとを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
前記複数のアームは、更に、回路構成上前記第３のパッドと前記第４のパッドとの間に設けられた第３のアームと、回路構成上前記第１のパッドと前記第４のパッドとの間に設けられた第４のアームとを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項8】
前記第２のアームの一端と他端との間、前記第３のアームの一端と他端との間および前記第４のアームの一端と他端との間には、いかなるパッドも電気的に接続されていないことを特徴とする請求項７記載の磁気センサ装置。
【請求項9】
前記磁気センサは、更に、前記第２のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第２のサブパッドと、前記第３のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第３のサブパッドと、前記第４のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第４のサブパッドとを有することを特徴とする請求項７記載の磁気センサ装置。
【請求項10】
前記第２のサブパッド、前記第３のサブパッドおよび前記第４のサブパッドは、前記複数のリードおよび前記ダイパッドには電気的に接続されていないことを特徴とする請求項９記載の磁気センサ装置。
【請求項11】
前記複数のリードの数は４つであることを特徴とする請求項７記載の磁気センサ装置。
【請求項12】
前記複数のアームは、前記磁界成分の強度の周期的な変化に応じて、前記複数のアームの各々の抵抗値が互いに異なる位相で変化するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項13】
前記複数のアームの各々は、直列に接続された２つの抵抗体を含み、
前記複数のアームの各々において、前記２つの抵抗体は、前記磁界成分の強度の周期的な変化に応じて、前記２つの抵抗体の各々の抵抗値が同じ位相で変化するように構成されると共に、前記外部磁界の強度または方向の周期的な変化に応じて、前記２つの抵抗体の各々の抵抗値が逆位相で変化するように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の磁気センサ装置。
前記複数のアームの各々において、前記２つの抵抗体は、前記磁界成分の強度の周期的な変化に応じて、前記２つの抵抗体の各々の抵抗値が同じ位相で変化するように構成されると共に、前記外部磁界の強度または方向の周期的な変化に応じて、前記２つの抵抗体の各々の抵抗値が逆位相で変化するように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の磁気センサ装置。
【請求項14】
前記第１のサブパッドは、前記第１のアームの前記２つの抵抗体の接続点に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１３記載の磁気センサ装置。
【請求項15】
前記複数の磁気検出素子は、複数の磁気抵抗効果素子であり、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、変化可能な第２の磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、変化可能な第２の磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項16】
前記複数のアームの各々は、直列に接続された２つの抵抗体を含み、
前記２つの抵抗体の一方における前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記２つの抵抗体の他方における前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の第２の磁化は、前記第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含むことを特徴とする請求項１５記載の磁気センサ装置。
前記２つの抵抗体の一方における前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記２つの抵抗体の他方における前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の第２の磁化は、前記第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含むことを特徴とする請求項１５記載の磁気センサ装置。
【請求項17】
前記第１のサブパッドは、前記第１のアームの前記２つの抵抗体の接続点に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１６記載の磁気センサ装置。
【請求項18】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の磁気センサ装置と、
前記対象磁界を発生する磁界発生器とを備え、
前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記磁気センサと前記磁界発生器の少なくとも一方が動作すると、基準位置における前記磁界成分の強度が変化するように構成されていることを特徴とする磁気式エンコーダ。
前記対象磁界を発生する磁界発生器とを備え、
前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記磁気センサと前記磁界発生器の少なくとも一方が動作すると、基準位置における前記磁界成分の強度が変化するように構成されていることを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項19】
前記磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が前記第１の方向に交互に配列された磁気スケールであることを特徴とする請求項１８記載の磁気式エンコーダ。
【請求項20】
前記磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が回転軸の周りに交互に配列された磁気スケールであることを特徴とする請求項１８記載の磁気式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気センサ装置および磁気式エンコーダに関する。
【背景技術】
【0002】
磁気センサを用いた磁気式エンコーダは、所定の方向に位置が変化する可動物体の位置を検出するために用いられている。所定の方向は、直線的な方向または回転方向である。可動物体の位置を検出するために用いられる磁気式エンコーダは、可動物体の位置の変化に対応して、所定の範囲内で、磁気センサに対する磁気スケール等の磁界発生器の相対位置が変化するように構成されている。
【0003】
磁気センサに対する磁界発生器の相対位置が変化すると、磁界発生器によって発生されて磁気センサに印加される対象磁界の一方向の成分の強度が変化する。磁気センサは、例えば、対象磁界の一方向の成分の強度を検出して、この一方向の成分の強度に対応し且つ互いに位相の異なる２つの検出信号を生成する。磁気式エンコーダは、２つの検出信号に基づいて、磁気センサに対する磁界発生器の相対位置と対応関係を有する検出値を生成する。
【0004】
磁気式エンコーダ用の磁気センサとしては、複数の磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが用いられている。例えば、特許文献１には、磁気抵抗効果素子として、磁石および磁気センサの相対移動方向とこの相対移動方向に直交する方向に、複数のＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子を配置した磁気センサが開示されている。この磁気センサは、相互に逆方向に磁化されたピン層を有する第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子とが直列に接続された回路を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１０－２８１７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一般的に、磁気式エンコーダは、別々に製造された磁気センサと磁界発生器とを組み合わせることによって完成する。磁気式エンコーダの製造時には、磁気式エンコーダに不良の磁気センサが含まれることによる製造歩留まりの低下を防止するために、磁気センサを磁界発生器に組み合わせる組立工程の前に、磁気センサを検査することが望ましい。磁気センサを検査する方法としては、例えば、磁気センサに検査用の磁界を印加して、磁気センサの出力を測定する方法がある。また、磁気センサに検査用の磁界を印加する装置としては、磁気センサの全体に一様な磁界を印加するものがある。
【0007】
特許文献１に開示された磁気センサのように、互いに逆方向の磁化を有する２つの磁気抵抗効果素子が直列に接続された回路を含む磁気センサに対して一様な磁界を印加した場合、回路の抵抗値は変化せず、磁気センサの出力も変化しない。このように、一様な外部磁界に対して感度を有さない回路を含む磁気センサを用いた磁気式エンコーダでは、組立工程の前に、検査用の一様な磁界を用いて磁気センサを検査することができなかった。
【0008】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、一様な外部磁界に対して感度を有さない回路を有する磁気センサであっても、一様な外部磁界を用いて磁気センサを検査することができる磁気センサ装置および磁気式エンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の磁気センサ装置は、第１の方向の磁界成分を含む対象磁界を検出するように構成された磁気センサと、磁気センサを支持するダイパッドと、複数のリードとを備えている。磁気センサは、それぞれ複数の磁気検出素子によって構成されると共に磁界成分の強度の変化に応じて抵抗値が変化するように構成された複数のアームを含むブリッジ回路と、ブリッジ回路に電気的に接続された複数のパッドとを有している。複数のアームの各々は、第１の方向における位置に応じて強度が変化する磁界成分に対しては感度を有するが、第１の方向における位置によらずに強度および方向が同一の外部磁界に対しては感度を有さないように構成されている。
【0010】
複数のパッドの各々は、複数のリードのうちの対応する１つのリードに電気的に接続されている。複数のパッドは、第１のパッドと、第２のパッドと、第３のパッドとを含んでいる。複数のアームは、回路構成上第１のパッドと第２のパッドとの間に設けられた第１のアームと、回路構成上第２のパッドと第３のパッドとの間に設けられた第２のアームとを含んでいる。磁気センサは、更に、第１のアームの一端と他端との間に電気的に接続され且つダイパッドに電気的に接続された第１のサブパッドを有している。
【0011】
本発明の磁気式エンコーダは、本発明の磁気センサ装置と、対象磁界を発生する磁界発生器とを備えている。磁気センサと磁界発生器は、磁気センサと磁界発生器の少なくとも一方が動作すると、基準位置における磁界成分の強度が変化するように構成されている。
【発明の効果】
【0012】
本発明の磁気センサ装置および磁気式エンコーダでは、磁気センサは、第１のアームの一端と他端との間に電気的に接続され且つダイパッドに電気的に接続された第１のサブパッドを有している。これにより、本発明によれば、一様な外部磁界を用いて磁気センサを検査することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す斜視図である。
【図2】本発明の第１の実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す正面図である。
【図3】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置を示す斜視図である。
【図4】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置を示す斜視図である。
【図5】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の内部を示す斜視図である。
【図6】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の内部を示す平面図である。
【図7】本発明の第１の実施の形態における磁気センサを示す平面図である。
【図8】本発明の第１の実施の形態における磁気センサの構成を示す回路図である。
【図9】本発明の第１の実施の形態における複数の抵抗体の配置を説明するための説明図である。
【図10】本発明の第１の実施の形態における１つの抵抗体を示す平面図である。
【図11】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第１の例を示す斜視図である。
【図12】本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子の第２の例を示す斜視図である。
【図13】本発明の第１の実施の形態における磁気センサとダイパッドおよび複数のリードとの接続関係を説明するための説明図である。
【図14】本発明の第１の実施の形態における基礎構造物を示す平面図である。
【図15】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の第１の変形例を示す平面図である。
【図16】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ装置の第２の変形例を示す斜視図である。
【図17】本発明の第２の実施の形態における磁気センサを示す平面図である。
【図18】本発明の第２の実施の形態における磁気センサの構成を示す回路図である。
【図19】本発明の第２の実施の形態におけるダイパッドおよび複数のリードと磁気センサとの接続関係を説明するための説明図である。
【図20】本発明の第３の実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す斜視図である。
【図21】本発明の第３の実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気式エンコーダの概略の構成について説明する。図１は、磁気式エンコーダ１を示す斜視図である。図２は、磁気式エンコーダ１を示す正面図である。本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１は、本実施の形態に係る磁気センサ装置２と、磁界発生器３とを含んでいる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気式エンコーダの概略の構成について説明する。図１は、磁気式エンコーダ１を示す斜視図である。図２は、磁気式エンコーダ１を示す正面図である。本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１は、本実施の形態に係る磁気センサ装置２と、磁界発生器３とを含んでいる。
【0015】
磁界発生器３は、位置検出用の磁界であって、磁気センサ装置２が検出すべき磁界（検出対象磁界）である対象磁界ＭＦを発生する。対象磁界ＭＦは、仮想の直線に平行な方向の磁界成分を含んでいる。磁気センサ装置２と磁界発生器３は、磁気センサ装置２と磁界発生器３の少なくとも一方が動作すると、基準位置における磁界成分の強度が変化するように構成されている。基準位置は、磁気センサ装置２が配置された位置であってもよい。磁気センサ装置２は、上記の磁界成分を含む対象磁界ＭＦを検出して、磁界成分の強度に対応する少なくとも１つの検出信号を生成する。
【0016】
磁気センサ装置２と磁界発生器３の動作の態様としては、磁気センサ装置２と磁界発生器３の少なくとも一方が移動する第１の態様と、磁気センサ装置２と磁界発生器３の少なくとも一方が回転する第２の態様がある。第１の態様では、磁気センサ装置２に対する磁界発生器３の相対的な位置が変化するが、第２の態様では、磁気センサ装置２に対する磁界発生器３の相対的な位置は変化しなくてもよい。
【0017】
磁界発生器３は、複数組のＮ極とＳ極が所定の方向に交互に配列された磁気スケールであってもよい。磁気スケールは、磁気テープ等の磁気媒体に対して複数組のＮ極とＳ極を交互に着磁したものであってもよいし、複数の磁石を上記の所定の方向に沿って配置したものであってもよい。所定の方向は、直線的な方向であってもよいし、回転方向であってもよい。所定の方向が直線的な方向である場合、磁気センサ装置２または磁界発生器３は、直線的な方向に沿った所定の範囲内において移動可能であってもよい。所定の方向が回転方向である場合、磁気センサ装置２または磁界発生器３は、回転方向に沿った所定の範囲内において回転可能であってもよい。
【0018】
本実施の形態では、磁界発生器３は、直線的な方向に複数組のＮ極とＳ極を着磁したリニアスケールである。磁気センサ装置２または磁界発生器３は、磁界発生器３の長手方向に沿って移動可能である。図２に示したように、磁界発生器３の長手方向に隣接する２つのＮ極の間隔、すなわち１つのＳ極を介して隣接する２つのＮ極の中心間距離を磁極ピッチと言い、磁極ピッチの大きさを記号Ｌｐで表す。１つのＮ極を介して隣接する２つのＳ極の中心間距離は、磁極ピッチＬｐと等しい。
【0019】
ここで、図１および図２に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。本実施の形態では、磁界発生器３の長手方向に平行な一方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向に垂直な２方向であって、互いに直交する２つの方向をＹ方向とＺ方向とする。図２では、Ｙ方向を図２における手前から奥に向かう方向として表している。また、Ｘ方向とは反対の方向を－Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を－Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を－Ｚ方向とする。また、「Ｚ方向から見たとき」という表現は、Ｚ方向に離れた位置から対象物を見ることを意味する。
【0020】
磁気センサ装置２は、磁界発生器３に対して－Ｚ方向に離れた位置に配置されている。磁気センサ装置２は、対象磁界ＭＦのＸ方向に平行な方向の磁界成分ＭＦｘの強度を検出することができるように構成された磁気センサを含んでいる。なお、磁気センサは、後で説明する図３、図５、図７および図８に示されている。磁界成分ＭＦｘの強度は、例えば、磁界成分ＭＦｘの方向がＸ方向のときに正の値で表され、磁界成分ＭＦｘの方向が－Ｘ方向のときに負の値で表される。磁界発生器３を所定の位置に固定した場合、磁界成分ＭＦｘの強度は、Ｘ方向に平行な方向における位置に応じて変化する。そのため、磁気センサ装置２または磁界発生器３がＸ方向に平行な方向に沿って移動すると、磁気センサ装置２が検出する磁界成分ＭＦｘの強度は、周期的に変化する。Ｘ方向に平行な方向は、本発明における「第１の方向」に対応する。
【0021】
次に、図３ないし図６を参照して、磁気センサ装置２について詳しく説明する。図３および図４は、磁気センサ装置２を示す斜視図である。図５は、磁気センサ装置２の内部を示す斜視図である。図６は、磁気センサ装置２の内部を示す平面図である。
【0022】
磁気センサ装置２は、磁気センサ４を備えている。磁気センサ４は、支持体によって支持されていてもよい。この支持体は、導電材料によって形成されていてもよい。本実施の形態では、磁気センサ装置２は、磁気センサ４を支持する支持体として、ダイパッド６０を備えている。
【0023】
磁気センサ装置２は、更に、複数のリードを備えている。本実施の形態では、複数のリードの数は４つである。以下、４つのリードを、符号６１，６２，６３，６４で表す。後述するように、磁気センサ４は、複数のパッド（電極）を有している。複数のパッドは、複数のボンディングワイヤによって、リード６１～６４に接続されている。
【0024】
磁気センサ４は、例えば接着剤８１によってダイパッド６０に接合されている。磁気センサ４は、更に、接着剤８１によってリード６１～６４に接合されていてもよい。
【0025】
磁気センサ装置２は、更に、磁気センサ４を封止する封止樹脂を備えている。封止樹脂は、磁気センサ装置２のパッケージ本体（以下、単に本体と記す。）８０の大部分を構成する。
【0026】
本実施の形態では特に、本体８０は、ほぼ直方体形状をなしている。本体８０は、本体８０の外周部を構成する底面８０Ａ、上面８０Ｂおよび４つの側面８０Ｃ～８０Ｆを有している。底面８０Ａと上面８０Ｂは互いに反対側を向き、側面８０Ｃ，８０Ｄも互いに反対側を向き、側面８０Ｅ，８０Ｆも互いに反対側を向いている。側面８０Ｃ～８０Ｆは、底面８０Ａおよび上面８０Ｂに対して垂直になっている。図３は、上面８０Ｂ側から見た磁気センサ装置２を示している。図４は、底面８０Ａ側から見た磁気センサ装置２を示している。
【0027】
図３および図４に示したように、底面８０Ａは、本体８０における－Ｚ方向の端に位置する。上面８０Ｂは、本体８０におけるＺ方向の端に位置する。側面８０Ｃは、本体８０における－Ｘ方向の端に位置する。側面８０Ｄは、本体８０におけるＸ方向の端に位置する。側面８０Ｅは、本体８０における－Ｙ方向の端に位置する。側面８０Ｆは、本体８０におけるＹ方向の端に位置する。
【0028】
リード６１，６２は、底面８０Ａと側面８０Ｅとの間の稜線およびその近傍に配置されている。また、リード６１，６２は、Ｘ方向にこの順に並んでいる。リード６３，６４は、底面８０Ａと側面８０Ｆとの間の稜線およびその近傍に配置されている。また、リード６３，６４は、Ｘ方向にこの順に並んでいる。
【0029】
ダイパッド６０とリード６１～６４の各々は、封止樹脂によって覆われていない露出面を有している。ダイパッド６０とリード６１～６４の各々の露出面は、図示しないめっき層によって覆われていてもよい。
【0030】
磁気センサ装置２は、更に、ダイパッド６０に接続されたサブリード７１，７２を備えている。図６では、ダイパッド６０とサブリード７１との境界およびダイパッド６０とサブリード７２との境界を、それぞれ点線で示している。サブリード７１は、側面８０Ｅに露出している。サブリード７２は、側面８０Ｆに露出している。Ｘ方向に平行な方向におけるサブリード７２の寸法は、Ｘ方向に平行な方向におけるサブリード７１の寸法よりも大きい。
【0031】
磁気センサ装置２は、更に、それぞれリード６１，６２，６３，６４に接続されたサブリード７３，７４，７５，７６を備えている。図６では、１つのリードと１つのサブリードとの境界を点線で示している。サブリード７３，７５は、側面８０Ｃに露出している。サブリード７４，７６は、側面８０Ｄに露出している。
【0032】
磁気センサ装置２は、本体８０の底面８０Ａが被実装体に対向する姿勢で、被実装体上に実装される。被実装体は、例えば回路を含む基板であってもよい。ダイパッド６０は、磁気センサ装置２が被実装体に実装された状態では、基板の回路等の外部の回路に接続されていなくてもよい。あるいは、ダイパッド６０は、磁気センサ４の動作に影響のない外部の回路に接続されていてもよい。
【0033】
【0034】
次に、図７および図８を参照して、磁気センサ４について詳しく説明する。図７は、磁気センサ４を示す平面図である。図８は、磁気センサ４の構成を示す回路図である。図８に示したように、磁気式エンコーダ１は、更に、プロセッサ４０を備えている。プロセッサ４０は、磁気センサ４が生成する、磁界成分ＭＦｘの強度に対応する少なくとも１つの検出信号に基づいて、磁気センサ装置２または磁界発生器３の位置と対応関係を有する検出値Ｖｓを生成する。プロセッサ４０は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。
【0035】
磁気センサ４は、ブリッジ回路４Ａと、ブリッジ回路４Ａに電気的に接続された複数のパッド（電極）を有している。ブリッジ回路４Ａは、複数のアームを含んでいる。複数のアームの各々は、複数の磁気検出素子（以下、ＭＲ素子と記す。）によって構成されると共に、磁界成分ＭＦｘの強度の変化に応じて抵抗値が変化するように構成されている。複数のアームの各々は、磁界成分ＭＦｘに対しては感度を有するが、Ｘ方向に平行な方向における位置によらずに強度および方向が同一の外部磁界に対しては感度を有さないように構成されている。以下、上記の外部磁界を、一様な外部磁界と言う。
【0036】
【0037】
本実施の形態では、磁気センサ４は、複数のパッドとして、４つのパッド１１，１２，１３，１４を有している。また、ブリッジ回路４Ａは、複数のアームとして、４つのアームＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を含んでいる。アームＲ１は、回路構成上、パッド１１とパッド１３との間に設けられている。アームＲ２は、回路構成上、パッド１２とパッド１３との間に設けられている。アームＲ３は、回路構成上、パッド１２とパッド１４との間に設けられている。アームＲ４は、回路構成上、パッド１１とパッド１４との間に設けられている。なお、本出願において、「回路構成上」という表現は、物理的な構成における配置ではなく、回路図上での配置を指すために用いている。
【0038】
パッド１１は、磁気センサ４の電源ポートとして用いられるものであり、電源に接続される。パッド１２は、磁気センサ４のグランドポートとして用いられるものであり、グランドに接続される。パッド１３，１４は、磁気センサ４の信号ポートとして用いられるものであり、プロセッサ４０に接続されている。
【0039】
磁気センサ４は、定電圧駆動であってもよいし、定電流駆動であってもよい。磁気センサ４が定電圧駆動である場合、パッド１１には、所定の大きさの電圧が印加される。磁気センサ４が定電流駆動である場合、パッド１１には、所定の大きさの電流が供給される。
【0040】
磁気センサ４は、パッド１３の電位と対応関係を有する信号を、第１の検出信号Ｓ１として生成し、パッド１４の電位と対応関係を有する信号を、第２の検出信号Ｓ２として生成する。プロセッサ４０は、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、検出値Ｖｓを生成する。なお、磁気センサ４およびプロセッサ４０の少なくとも一方は、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々の振幅、位相およびオフセットを補正することができるように構成されていてもよい。
【0041】
アームＲ１～Ｒ４の各々は、直列に接続された２つの抵抗体を含んでいる。２つの抵抗体の各々は、複数のＭＲ素子によって構成されると共に、それぞれ磁界成分ＭＦｘの強度に応じて抵抗値が変化するように構成されている。また、アームＲ１～Ｒ４の各々において、２つの抵抗値は、磁界成分ＭＦｘの強度の周期的な変化に応じて、２つの抵抗体の各々の抵抗値が同じ位相で変化するように構成されると共に、一様な外部磁界の強度または方向の周期的な変化に応じて、２つの抵抗体の各々の抵抗値が逆位相で変化するように構成されている。
【0042】
以下、アームＲ１の２つの抵抗体を符号Ｒ１１，Ｒ１２で表し、アームＲ２の２つの抵抗体を符号Ｒ２１，Ｒ２２で表し、アームＲ３の２つの抵抗体を符号Ｒ３１，Ｒ３２で表し、アームＲ４の２つの抵抗体を符号Ｒ４１，Ｒ４２で表す。
【0043】
抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２は、回路構成上の配置に関する以下の要件を満たしている。抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２は、パッド１１とパッド１３とを接続する第１の経路５に、パッド１１側からこの順に設けられている。抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２は、パッド１２とパッド１３とを接続する第２の経路６に、パッド１２側からこの順に設けられている。抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２は、パッド１２とパッド１４とを接続する第３の経路７に、パッド１２側からこの順に設けられている。抵抗体Ｒ４１，Ｒ４２は、パッド１１とパッド１４とを接続する第４の経路８に、パッド１１側からこの順に設けられている。
【0044】
磁気センサ４は、更に、サブパッド１５を有している。サブパッド１５は、アームＲ３の一端と他端との間に電気的に接続されている。本実施の形態では特に、サブパッド１５は、抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２の接続点に電気的に接続されている。
【0045】
図７に示したように、磁気センサ４は、更に、基板１０を有している。パッド１１～１４、サブパッド１５および抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２は、基板１０の上に設けられている。
【0046】
次に、図９を参照して、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の配置について説明する。図９は、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の配置を説明するための説明図である。抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の各々の抵抗値は、第１の検出信号Ｓ１と対応関係を有している。抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の各々の抵抗値は、第２の検出信号Ｓ２と対応関係を有している。抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の組と抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の組は、第１の検出信号Ｓ１の位相と第２の検出信号Ｓ２の位相が互いに異なるように、Ｘ方向に平行な方向において互いに異なる位置に配置されている。
【0047】
図９において、符号Ｃ１１は、抵抗体Ｒ１１内の第１の位置を示し、符号Ｃ１２は、抵抗体Ｒ１２内の第２の位置を示し、符号Ｃ２１は、抵抗体Ｒ２１内の第３の位置を示し、符号Ｃ２２は、抵抗体Ｒ２２内の第４の位置を示している。第１ないし第４の位置Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２は、それぞれ抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の物理的な位置を特定するための位置である。本実施の形態では特に、第１の位置Ｃ１１は、Ｚ方向から見たときの抵抗体Ｒ１１の重心であり、第２の位置Ｃ１２は、Ｚ方向から見たときの抵抗体Ｒ１２の重心であり、第３の位置Ｃ２１は、Ｚ方向から見たときの抵抗体Ｒ２１の重心であり、第４の位置Ｃ２２は、Ｚ方向から見たときの抵抗体Ｒ２２の重心である。
【0048】
また、図９において、符号Ｃ３１は、抵抗体Ｒ３１内の第５の位置を示し、符号Ｃ３２は、抵抗体Ｒ３２内の第６の位置を示し、符号Ｃ４１は、抵抗体Ｒ４１内の第７の位置を示し、符号Ｃ４２は、抵抗体Ｒ４２内の第８の位置を示している。第５ないし第８の位置Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ４１，Ｃ４２は、それぞれ抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の物理的な位置を特定するための位置である。本実施の形態では特に、第５の位置Ｃ３１は、Ｚ方向から見たときの抵抗体Ｒ３１の重心であり、第６の位置Ｃ３２は、Ｚ方向から見たときの抵抗体Ｒ３２の重心であり、第７の位置Ｃ４１は、Ｚ方向から見たときの抵抗体Ｒ４１の重心であり、第８の位置Ｃ４２は、Ｚ方向から見たときの抵抗体Ｒ４２の重心である。
【0049】
ここで、設計ピッチλを以下のように定義する。設計ピッチλは、抵抗体Ｒ１１内における所定の位置と抵抗体Ｒ３１内における所定の位置の、Ｘ方向に平行な方向における間隔の４倍である。本実施の形態では特に、抵抗体Ｒ１１内における所定の位置は第１の位置Ｃ１１であり、抵抗体Ｒ３１内における所定の位置は第５の位置Ｃ３１である。
【0050】
また、本実施の形態では特に、Ｘ方向に平行な方向における第１の位置Ｃ１１と第５の位置Ｃ３１との間隔と、Ｘ方向に平行な方向における第２の位置Ｃ１２と第６の位置Ｃ３２との間隔と、Ｘ方向に平行な方向における第３の位置Ｃ２１と第７の位置Ｃ４１との間隔と、Ｘ方向に平行な方向における第４の位置Ｃ２２と第８の位置Ｃ４２との間隔は、互いに等しい。従って、抵抗体Ｒ１１，Ｒ３１の組の代わりに、抵抗体Ｒ１２，Ｒ３２の組、抵抗体Ｒ２１，Ｒ４１の組、または抵抗体Ｒ２２，Ｒ４２の組を用いて、設計ピッチλを定義することもできる。
【0051】
ここで、複数組のＮ極とＳ極を含み、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２の位相差が９０°になる特定の磁界発生器を想定する。設計ピッチλは、１つのＳ極を介して隣接する２つのＮ極の間隔と実質的に等しくなる。特定の磁界発生器は、図２に示した磁界発生器３であってもよい。この場合、設計ピッチλは、図２に示した磁極ピッチＬｐと等しくなる。あるいは、特定の磁界発生器は、磁極ピッチが磁界発生器３の磁極ピッチＬｐとは異なる磁界発生器であってもよい。この場合、設計ピッチλは、磁極ピッチＬｐとは異なる大きさになる。以下、特定の磁界発生器が磁界発生器３である場合、すなわち設計ピッチλが磁極ピッチＬｐと等しくなる場合を例にとって説明する。
【0052】
抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２は、物理的な配置に関する以下の要件を満たしている。Ｘ方向に平行な方向における第１の位置Ｃ１１と第２の位置Ｃ１２との間隔は、設計ピッチλの１／２の奇数倍と等しい。Ｘ方向に平行な方向における第３の位置Ｃ２１と第４の位置Ｃ２２との間隔は、設計ピッチλの１／２の奇数倍と等しい。Ｘ方向に平行な方向における第１の位置Ｃ１１と第３の位置Ｃ２１との間隔は、ゼロまたは設計ピッチλの整数倍と等しい。
【0053】
Ｘ方向に平行な方向における第５の位置Ｃ３１と第６の位置Ｃ３２との間隔は、設計ピッチλの１／２の奇数倍と等しい。Ｘ方向に平行な方向における第７の位置Ｃ４１と第８の位置Ｃ４２との間隔は、設計ピッチλの１／２の奇数倍と等しい。Ｘ方向に平行な方向における第５の位置Ｃ３１と第７の位置Ｃ４１との間隔は、ゼロまたは設計ピッチλの整数倍と等しい。Ｘ方向に平行な方向における第１の位置Ｃ１１と第５の位置Ｃ３１との間隔は、設計ピッチλの（４ｎ－３）／４と等しい。なお、ｎは１以上の整数である。
【0054】
本実施の形態では、第２の位置Ｃ１２は、第１の位置Ｃ１１に対して、Ｘ方向にλ／２だけ離れた位置であり、第４の位置Ｃ２２は、第３の位置Ｃ２１に対して、Ｘ方向にλ／２だけ離れた位置である。また、Ｘ方向に平行な方向における第１の位置Ｃ１１と第３の位置Ｃ２１との間隔はゼロである。すなわち、Ｘ方向に平行な方向における第３の位置Ｃ２１は、同方向における第１の位置Ｃ１１と同じである。第３の位置Ｃ２１は、第１の位置Ｃ１１に対して－Ｙ方向の先にある。また、Ｘ方向に平行な方向における第４の位置Ｃ２２は、同方向における第２の位置Ｃ１２と同じである。第４の位置Ｃ２２は、第２の位置Ｃ１２に対して－Ｙ方向の先にある。
【0055】
抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２は、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２に対して、Ｙ方向の先に配置されている。抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の物理的な配置の規則は、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の物理的な配置の規則と同様である。抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の物理的な配置の説明中の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２および第１ないし第４の位置Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２を、それぞれ抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２および第５ないし第８の位置Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ４１，Ｃ４２に置き換えれば、抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の物理的な配置の説明になる。
【0056】
また、本実施の形態では、第５の位置Ｃ３１（第７の位置Ｃ４１）は、第１の位置Ｃ１１（第３の位置Ｃ２１）に対して、λ／４だけＸ方向の先にある。第６の位置Ｃ３２（第８の位置Ｃ４２）は、第２の位置Ｃ１２（第４の位置Ｃ２２）に対して、λ／４だけＸ方向の先にある。
【0057】
次に、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の構成について説明する。第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々は、理想的な正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）を描くように所定の信号周期で周期的に変化する理想成分を含んでいる。本実施の形態では、第１の検出信号Ｓ１の理想成分の位相と第２の検出信号Ｓ２の理想成分の位相が、互いに異なるように、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２が構成されている。図２に示した磁極ピッチＬｐおよび図９に示した設計ピッチλは、理想成分における１周期すなわち電気角の３６０°に相当する。
【0058】
また、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々は、理想成分の他に、それぞれ理想成分の高次の高調波に相当する複数の高調波成分を含んでいる。本実施の形態では、複数の高調波成分が低減されるように、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２が構成されている。
【0059】
以下、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の構成について具体的に説明する。始めに、ＭＲ素子５０の構成について説明する。本実施の形態では、ＭＲ素子５０は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、磁化固定層と、自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいる。磁化固定層は、方向が固定された第１の磁化を有している。自由層は、Ｘ方向に平行な方向およびＹ方向に平行な方向の両方に平行な平面内（ＸＹ平面内）において変化可能な第２の磁化を有している。磁化固定層、自由層およびギャップ層は、Ｚ方向に平行な方向に積層されている。
【0060】
スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。本実施の形態では特に、磁気センサ４の寸法を小さくするために、ＭＲ素子５０は、ＴＭＲ素子であることが好ましい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。
【0061】
図７および図８において、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２内に描かれた矢印は、その抵抗体に含まれる複数のＭＲ素子５０の各々の磁化固定層の第１の磁化の方向を表している。
【0062】
抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２は、磁化固定層の磁化に関する以下の要件を満たしている。抵抗体Ｒ１１，Ｒ２２における磁化固定層の第１の磁化は、前述の第１の方向（Ｘ方向に平行な方向）に平行な一方向である第１の磁化方向の成分を含んでいる。抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１における磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含んでいる。抵抗体Ｒ３１，Ｒ４２における磁化固定層の第１の磁化は、第２の磁化方向の成分を含んでいる。抵抗体Ｒ３２，Ｒ４１における磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向を含んでいる。本実施の形態では特に、第１の磁化方向は－Ｘ方向であり、第２の磁化方向はＸ方向である。
【0063】
なお、第１の磁化が特定の磁化方向の成分を含んでいる場合、特定の磁化方向の成分は、第１の磁化の主成分であってもよい。あるいは、第１の磁化は、特定の磁化方向に直交する方向の成分を含んでいなくてもよい。本実施の形態では、第１の磁化が特定の磁化方向の成分を含んでいる場合、第１の磁化の方向は、特定の磁化方向またはほぼ特定の磁化方向になる。
【0064】
複数のＭＲ素子５０の各々の自由層の第２の磁化の方向は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて、ＸＹ平面内で変化する。これにより、パッド１３，１４（信号ポート）の各々の電位は、磁界成分ＭＦｘの強度に応じて変化する。
【0065】
次に、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の各々における複数のＭＲ素子５０の配置について説明する。ここで、１つ以上のＭＲ素子５０の集合を、素子群という。抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の各々は、複数の素子群を含んでいる。複数の素子群は、誤差成分が低減されるように、設計ピッチλに基づいて、所定の間隔を開けて配置されている。なお、以下の説明において、複数の素子群の配置について説明する場合、素子群の所定の位置を基準にして説明するものとする。所定の位置は、例えば、Ｚ方向から見たときの素子群の重心である。
【0066】
図１０は、抵抗体Ｒ１１を示す平面図である。図１０に示したように、抵抗体Ｒ１１は、８つの素子群３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８を含んでいる。素子群３１～３８の各々は、４つの区画に区分けされている。各区画には、１つ以上のＭＲ素子５０が配置される。従って、各素子群は、４つ以上のＭＲ素子５０を含んでいる。複数のＭＲ素子５０は、素子群内において直列に接続されていてもよい。この場合、複数の素子群は、直列に接続されていてもよい。あるいは、複数のＭＲ素子５０は、素子群に関わらずに直列に接続されていてもよい。
【0067】
図１０では、理想成分の第３高調波（３次の高調波）に相当する高調波成分と、理想成分の第５高調波（５次の高調波）に相当する高調波成分と、理想成分の第７高調波（７次の高調波）に相当する高調波成分が低減されるように、素子群３１～３８が配置されている。図１０に示したように、素子群３１～３４は、Ｘ方向に沿って配置されている。素子群３２は、素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／１０だけ離れた位置に配置されている。素子群３３は、素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／６だけ離れた位置に配置されている。素子群３４は、素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／１０＋λ／６だけ離れた位置（素子群３２に対して、Ｘ方向にλ／６だけ離れた位置）に配置されている。
【0068】
また、図１０に示したように、素子群３５～３８は、素子群３１～３４の－Ｙ方向の先において、Ｘ方向に沿って配置されている。素子群３５は、素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／１４だけ離れた位置に配置されている。素子群３６は、素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／１４＋λ／１０だけ離れた位置（素子群３２に対して、Ｘ方向にλ／１４だけ離れた位置）に配置されている。素子群３７は、素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／１４＋λ／６だけ離れた位置（素子群３３に対して、Ｘ方向にλ／１４だけ離れた位置）に配置されている。素子群３８は、素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／１４＋λ／１０＋λ／６だけ離れた位置（素子群３４に対して、Ｘ方向にλ／１４だけ離れた位置）に配置されている。
【0069】
複数の高調波成分を低減するための複数の素子群の配置は、図１０に示した例に限られない。ここで、ｋ，ｍをそれぞれ１以上且つ互いに異なる整数とする。例えば、２ｋ＋１次の高調波に相当する高調波成分を低減する場合、第１の素子群を第２の素子群に対してＸ方向にλ／（４ｋ＋２）だけ離れた位置に配置する。更に、２ｍ＋１次の高調波に相当する誤差成分を低減する場合、第３の素子群を第１の素子群に対してＸ方向にλ／（４ｍ＋２）だけ離れた位置に配置し、第４の素子群を第２の素子群に対してＸ方向にλ／（４ｍ＋２）だけ離れた位置に配置する。このように、複数の高調波に相当する高調波成分を低減する場合、ある１つの高調波に相当する誤差成分を低減するための複数の素子群の各々は、他の高調波に相当する誤差成分を低減するための複数の素子群の各々に対して、Ｘ方向に、設計ピッチλに基づく所定の間隔だけ離れた位置に配置される。
【0070】
本実施の形態では、抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の各々における複数の素子群の構成および配置は、抵抗体Ｒ１１における複数の素子群の構成および配置と同じである。すなわち、抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の各々も、図１０に示した構成および位置関係の８つの素子群３１～３８を含んでいる。なお、抵抗体Ｒ２１の素子群３１は、Ｘ方向について抵抗体Ｒ１１の素子群３１と同じ位置に配置されている。抵抗体Ｒ２２の素子群３１は、Ｘ方向について抵抗体Ｒ１２の素子群３１と同じ位置に配置されている。抵抗体Ｒ１２の素子群３１は、抵抗体Ｒ１１の素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／２だけ離れた位置に配置されている。抵抗体Ｒ２２の素子群３１は、抵抗体Ｒ２１の素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／２だけ離れた位置に配置されている。
【0071】
抵抗体Ｒ４１の素子群３１は、Ｘ方向について抵抗体Ｒ３１の素子群３１と同じ位置に配置されている。抵抗体Ｒ４２の素子群３１は、Ｘ方向について抵抗体Ｒ３２の素子群３１と同じ位置に配置されている。抵抗体Ｒ３１の素子群３１は、抵抗体Ｒ１１の素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／４だけ離れた位置に配置されている。抵抗体Ｒ３２の素子群３１は、抵抗体Ｒ３１の素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／２だけ離れた位置に配置されている。抵抗体Ｒ４２の素子群３１は、抵抗体Ｒ４１の素子群３１に対して、Ｘ方向にλ／２だけ離れた位置に配置されている。
【0072】
以上説明した抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の構成により、第１の検出信号Ｓ１の理想成分に対する第２の検出信号Ｓ２の理想成分の位相差が、所定の信号周期（理想成分の信号周期）の１／４の奇数倍になると共に、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々の複数の高調波成分が低減される。
【0073】
なお、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の位置と、素子群３１～３８の位置は、ＭＲ素子５０の作製の精度等の観点から、上述の位置からわずかにずれていてもよい。
【0074】
次に、図１１および図１２を参照して、ＭＲ素子５０の第１および第２の例について説明する。図１１は、ＭＲ素子５０の第１の例を示す斜視図である。第１の例では、ＭＲ素子５０は、Ｚ方向にこの順に積層された磁化固定層５１、ギャップ層５２および自由層５３を含む積層膜５０Ａを含んでいる。Ｚ方向から見た積層膜５０Ａの平面形状は、円形であってもよいし、図１１に示したように正方形またはほぼ正方形であってもよい。
【0075】
ＭＲ素子５０の積層膜５０Ａの下面は、図示しない下部電極によって、他のＭＲ素子５０の積層膜５０Ａの下面に電気的に接続され、ＭＲ素子５０の積層膜５０Ａの上面は、図示しない上部電極によって、更に他のＭＲ素子５０の積層膜５０Ａの上面に電気的に接続されている。これにより、複数のＭＲ素子５０は、直列に接続されている。なお、積層膜５０Ａにおける層５１～５３の配置は、図１１に示した配置とは上下が反対でもよい。
【0076】
ＭＲ素子５０は、更に、自由層５３に対して印加されるバイアス磁界を発生するバイアス磁界発生器５０Ｂを含んでいる。バイアス磁界の方向は、Ｘ方向に平行な方向と交差する方向である。第１の例では、バイアス磁界発生器５０Ｂは、２つの磁石５４，５５を含んでいる。磁石５４は、積層膜５０Ａに対して、－Ｙ方向の先に配置されている。磁石５５は、積層膜５０Ａに対して、Ｙ方向の先に配置されている。第１の例では特に、積層膜５０Ａと磁石５４，５５は、ＸＹ平面に平行な１つの仮想の平面と交差する位置に配置されている。また、図１１において、磁石５４，５５内の矢印は、磁石５４，５５の磁化の方向を表している。第１の例では、バイアス磁界の方向は、Ｙ方向である。
【0077】
図１２は、ＭＲ素子５０の第２の例を示す斜視図である。ＭＲ素子５０の第２の例の構成は、積層膜５０Ａの平面形状および磁石５４，５５の位置を除いて、ＭＲ素子５０の第１の例の構成と同じである。第２の例では、磁石５４，５５は、Ｚ方向について積層膜５０Ａとは異なる位置に配置されている。図１２に示した例では特に、磁石５４，５５は、積層膜５０Ａに対して、Ｚ方向の先に配置されている。また、Ｚ方向から見た積層膜５０Ａの平面形状は、Ｙ方向に長い長方形である。Ｚ方向から見たときに、磁石５４，５５は、積層膜５０Ａと重なる位置に配置されている。
【0078】
なお、バイアス磁界の方向および磁石５４，５５の配置は、図１１および図１２に示した例に限られない。例えば、バイアス磁界の方向は、Ｘ方向に平行な方向およびＺ方向に平行な方向と交差する方向であればよく、Ｙ方向に対して傾いた方向であってもよい。また、磁石５４，５５は、Ｘ方向に平行な方向において互いにずれていてもよい。
【0079】
また、バイアス磁界発生器５０Ｂの代わりに、形状磁気異方性や結晶磁気異方性等の一軸磁気異方性によって、自由層５３にバイアス磁界を印加してもよい。
【0080】
次に、図１３を参照して、磁気センサ４と、磁気センサ装置２のリード６１～６４およびダイパッド６０との接続関係について説明する。図１３は、上記接続関係を説明するための説明図である。図１３において、符号８２は、ボンディングワイヤを示している。
【0081】
磁気センサ４のパッド１１（電源ポート）は、ボンディングワイヤ８２を介してリード６２に電気的に接続されている。磁気センサ４のパッド１２（グランドポート）は、ボンディングワイヤ８２を介してリード６３に電気的に接続されている。磁気センサ４のパッド１３（信号ポート）は、ボンディングワイヤ８２を介してリード６１に電気的に接続されている。磁気センサ４のパッド１４（信号ポート）は、ボンディングワイヤ８２を介してリード６４に電気的に接続されている。
【0082】
サブパッド１５は、ダイパッド６０に電気的に接続されている。本実施の形態では特に、サブパッド１５は、ボンディングワイヤ８２およびサブリード７２を介してダイパッド６０に電気的に接続されている。
【0083】
次に、本実施の形態における検出値Ｖｓの生成方法について説明する。プロセッサ４０は、例えば、以下のようにして検出値Ｖｓを生成する。プロセッサ４０は、第１の検出信号Ｓ１に対する第２の検出信号Ｓ２の比のアークタンジェントすなわちａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１）を計算することによって、０°以上３６０°未満の範囲内で初期検出値を求める。初期検出値は、上記のアークタンジェントの値そのものであってもよいし、アークタンジェントの値に所定の角度を加えたものであってもよい。
【0084】
上記のアークタンジェントの値が０°のときには、Ｘ方向について、磁界発生器３のＳ極の位置と、抵抗体Ｒ１１，Ｒ２１の各々の素子群３１の位置が一致する。また、上記のアークタンジェントの値が１８０°のときには、Ｘ方向について、磁界発生器３のＮ極の位置と、抵抗体Ｒ１１，Ｒ２１の各々の素子群３１の位置が一致する。従って、初期検出値は、磁極ピッチＬｐ内での磁気センサ装置２に対する磁界発生器３の相対的な位置（以下、相対位置とも言う。）と対応関係を有している。
【0085】
また、プロセッサ４０は、初期検出値の１周期分を電気角の３６０°とし、基準位置からの電気角の回転数をカウントする。電気角の１回転は、相対位置の磁極ピッチＬｐ分の移動量に相当する。プロセッサ４０は、初期検出値と、電気角の回転数に基づいて、相対位置と対応関係を有する検出値Ｖｓを生成する。
【0086】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ装置２の製造方法について説明する。磁気センサ装置２の製造方法は、複数の磁気センサ４を作製する工程と、複数の磁気センサ４を用いて複数の磁気センサ装置２を作成する工程とを含んでる。
【0087】
始めに、複数の磁気センサ４を作製する工程について説明する。複数の磁気センサ４を作製する工程では、まず、複数の磁気センサ４の基板１０となる部分を含むウェハ上に、複数の磁気センサ４の基板１０以外の構成要素を形成して、それぞれ後に磁気センサ４となる初期磁気センサ４Ｐが複数列に配列された基礎構造物１００を作製する。図１４は、基礎構造物１００を作製する工程における積層体の上面の一部を示す平面図である。
【0088】
次に、この基礎構造物１００を切断することによって複数の初期磁気センサ４Ｐを互いに分離する。このようにして、複数の磁気センサ４が作製される。
【0089】
ここで、１つの初期磁気センサ４Ｐに注目して、基礎構造物１００を作製する工程について更に詳しく説明する。基礎構造物１００を作製する工程は、基板１０の上に複数のＭＲ素子５０を形成する工程と、基板１０の上にパッド１１～１４およびサブパッド１５を形成する工程と、複数のＭＲ素子５０、パッド１１～１４およびサブパッド１５に接続される複数の配線を形成する工程とを含んでいる。
【0090】
複数のＭＲ素子５０を形成する工程では、まず、後に複数のＭＲ素子５０となる複数の初期ＭＲ素子を形成する。複数の初期ＭＲ素子の各々は、後に磁化固定層５１となる初期磁化固定層と、自由層５３と、ギャップ層５２とを含んでいる。
【0091】
次に、レーザ光と、所定の方向の外部磁界とを用いて、初期磁化固定層の磁化の方向を、上記の所定の方向に固定する。例えば、後に抵抗体Ｒ１１，Ｒ２２，Ｒ３２，Ｒ４１を構成する複数のＭＲ素子５０になる複数の初期ＭＲ素子では、第１の磁化方向（－Ｘ方向）の外部磁界を印加しながら、複数の初期ＭＲ素子に対してレーザ光を照射する。レーザ光の照射が完了すると、初期磁化固定層の磁化の方向は、第１の磁化方向に固定される。これにより、初期磁化固定層は磁化固定層５１になり、複数の初期ＭＲ素子は、抵抗体Ｒ１１，Ｒ２２，Ｒ３２，Ｒ４１を構成する複数のＭＲ素子５０になる。
【0092】
また、後に抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４２を構成する複数のＭＲ素子５０になる他の複数の初期ＭＲ素子では、外部磁界の方向を第２の磁化方向（Ｘ方向）とすることにより、他の複数の初期ＭＲ素子の各々の初期磁化固定層の磁化の方向を、第２の磁化方向に固定することができる。このようにして、複数のＭＲ素子５０が形成される。
【0093】
次に、複数の磁気センサ装置２を作成する工程について説明する。複数の磁気センサ装置２を作成する工程では、複数のリードフレームが格子状に配列されたリードフレーム構造体が用いられる。複数のリードフレームの各々は、１つの磁気センサ４に用いられるダイパッド６０、リード６１～６４およびサブリード７１～７６を含んでいる。リード６１～６４およびサブリード７１～７６は、リードフレーム構造体の枠部材に接続されている。
【0094】
ここで、１つのリードフレームに注目する。複数の磁気センサ装置２を作成する工程では、まず、リードフレームのダイパッド６０の上に、磁気センサ４を搭載する。次に、ボンディングワイヤ８２によって、磁気センサ４のパッド１１～１４とリード６１～６４とを接続すると共に、磁気センサ４のサブパッド１５とサブリード７２とを接続する。次に、封止樹脂によって、磁気センサ４を封止する。
【0095】
複数の磁気センサ装置２を作成する工程では、複数の磁気センサ４が封止樹脂によって封止された構造物が作製される。この構造物を切断することによって、複数の磁気センサ装置２が作製される。リードフレーム構造体の枠部材は、構造物を切断する工程において除去される。
【0096】
次に、本実施の形態に係る磁気式エンコーダ１および磁気センサ装置２の作用および効果について説明する。本実施の形態では、磁気センサ４は、磁界発生器３によって発生される対象磁界ＭＦの磁界成分ＭＦｘを検出するように構成されている。磁界成分ＭＦｘの強度は、Ｘ方向に平行な方向における位置に応じて変化する。本実施の形態では特に、磁気センサ４のブリッジ回路４ＡのアームＲ１～Ｒ４の各々は、磁界成分ＭＦｘに対して感度を有するように構成されている。具体的には、アームＲ１～Ｒ４の各々に含まれる２つの抵抗体が、前述の複数の要件を満足するように構成されている。
【0097】
一方、アームＲ１～Ｒ４の各々に含まれる２つの抵抗体を、前述の複数の要件を満足するように構成した場合、アームＲ１～Ｒ４の各々は、一様な外部磁界に対して感度を有さなくなる。例えば、一様な外部磁界の方向が、Ｘ方向からＹ方向に向かって０°よりも大きく９０°未満の角度だけ回転した方向である場合、アームＲ３の抵抗体Ｒ３１の抵抗値は減少し、アームＲ３の抵抗体Ｒ３２の抵抗値は増加する。その結果、アームＲ３の抵抗値は、変化しないか、ほとんど変化しない。同様に、アームＲ１，Ｒ２，Ｒ４の各々の抵抗値も、変化しないか、ほとんど変化しない。
【0098】
このように、磁気センサ４に一様な外部磁界を印加しても、アームＲ１～Ｒ４の各々の抵抗値は、変化しないか、ほとんど変化しない。そのため、磁気センサ４に一様な外部磁界を印加しても、パッド１１（電源ポート）とパッド１３（信号ポート）との間の抵抗値、パッド１２（グランドポート）とパッド１３（信号ポート）との間の抵抗値、パッド１１（電源ポート）とパッド１４（信号ポート）との間の抵抗値、ならびにパッド１２（グランドポート）とパッド１４（信号ポート）との間の抵抗値も、変化しないか、ほとんど変化しない。また、磁気センサ４に一様な外部磁界を印加した状態でパッド１１（電源ポート）を電源に接続しても、パッド１３，１４（信号ポート）の電位は、変化しないか、ほとんど変化しない。
【0099】
このように、アームＲ１～Ｒ４の各々が一様な外部磁界に対して感度を有していないため、検査用の磁界として一様な外部磁界を用いた場合には、２つのパッド間の抵抗値を測定する方法や、パッド１３，１４の電位を測定する方法によって、磁気センサ４を検査することはできない。
【0100】
これに対し、本実施の形態では、磁気センサ４は、サブパッド１５を有している。サブパッド１５は、アームＲ３の一端と他端との間に電気的に接続されている。本実施の形態では特に、サブパッド１５は、抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２の接続点に接続されている。抵抗体Ｒ３１の抵抗値は、一様な外部磁界の強度および方向に応じて変化する。そのため、パッド１１とサブパッド１５との間の抵抗値も、一様な外部磁界の強度および方向に応じて変化する。また、抵抗体Ｒ３２の抵抗値も、一様な外部磁界の強度および方向に応じて変化する。そのため、パッド１２とサブパッド１５との間の抵抗値と、パッド１４とサブパッド１５との間の抵抗値も、一様な外部磁界の強度および方向に応じて変化する。また、パッド１１（電源ポート）を電源に接続すると、サブパッド１５の電位は、一様な外部磁界の強度および方向に応じて変化する。従って、本実施の形態によれば、検査用の磁界として一様な外部磁界を用いた場合であっても、サブパッド１５を利用して抵抗値を測定する方法や、サブパッド１５の電位を測定する方法によって、磁気センサ４を検査することができる。
【0101】
また、本実施の形態では、サブパッド１５は、ダイパッド６０に電気的に接続されている。従って、本実施の形態によれば、ダイパッド６０に検査用プローブを接触させることによって、磁気センサ４を検査することができる。
【0102】
なお、本実施の形態では、サブパッド１５に検査用プローブを直接接触させることによっても、磁気センサ４を検査することができる。従って、本実施の形態によれば、図１４に示した基礎構造物１００に一様な外部磁界を印加することによっても、磁気センサ４（初期磁気センサ４Ｐ）を検査することができる。
【0103】
また、本実施の形態では、サブパッド１５に接続するためのリードを追加する必要がない。これにより、本実施の形態によれば、磁気センサ装置２を小型化することができる。
【0104】
なお、本実施の形態では、アームＲ１の一端と他端との間、アームＲ２の一端と他端との間およびアームＲ４の一端と他端との間には、いかなるパッドも電気的に接続されていない。
【0105】
［変形例］
次に、本実施の形態に係る磁気センサ装置２の第１および第２の変形例について説明する。始めに、図１５を参照して、第１の変形例について説明する。図１５は、磁気センサ装置２の第１の変形例を示す平面図である。第１の変形例では、磁気センサ装置２は、図３ないし図６に示したサブリード７１の代わりに、ダイパッド６０に接続されたサブリード７７を備えている。図１５では、ダイパッド６０とサブリード７７との境界を点線で示している。サブリード７７は、側面８０Ｅに露出している。Ｘ方向に平行な方向におけるサブリード７７の寸法は、Ｘ方向に平行な方向におけるサブリード７２の寸法と同じか、ほぼ同じである。
次に、本実施の形態に係る磁気センサ装置２の第１および第２の変形例について説明する。始めに、図１５を参照して、第１の変形例について説明する。図１５は、磁気センサ装置２の第１の変形例を示す平面図である。第１の変形例では、磁気センサ装置２は、図３ないし図６に示したサブリード７１の代わりに、ダイパッド６０に接続されたサブリード７７を備えている。図１５では、ダイパッド６０とサブリード７７との境界を点線で示している。サブリード７７は、側面８０Ｅに露出している。Ｘ方向に平行な方向におけるサブリード７７の寸法は、Ｘ方向に平行な方向におけるサブリード７２の寸法と同じか、ほぼ同じである。
【0106】
次に、図１６を参照して、第２の変形例について説明する。図１６は、磁気センサ装置２の第２の変形例を示す斜視図である。第２の変形例は、以下の点で第１の変形例と異なっている。第２の変形例では、磁気センサ装置２の本体８０の底面８０Ａに、サブリード７２，７７が露出している。
【0107】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ装置２は、第１の実施の形態における磁気センサ４の代わりに、磁気センサ１０４を備えている。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ装置２は、第１の実施の形態における磁気センサ４の代わりに、磁気センサ１０４を備えている。
【0108】
図１７は、本実施の形態における磁気センサ１０４を示す平面図である。図１８は、本実施の形態における磁気センサ１０４の構成を示す回路図である。磁気センサ１０４の構成は、基本的には、第１の実施の形態における磁気センサ４の構成と同じである。すなわち、磁気センサ１０４は、アームＲ１～Ｒ４を含むブリッジ回路４Ａと、パッド１１～１４と、サブパッド１５とを有している。
【0109】
磁気センサ１０４は、更に、３つのサブパッド１６，１７，１８を有している。サブパッド１６は、アームＲ１の一端と他端との間に電気的に接続されている。サブパッド１７は、アームＲ２の一端と他端との間に電気的に接続されている。サブパッド１８は、アームＲ４の一端と他端との間に電気的に接続されている。
【0110】
本実施の形態では特に、サブパッド１６は、アームＲ１の抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２の接続点に接続されている。サブパッド１７は、アームＲ２の抵抗体Ｒ２１，Ｒ２２の接続点に接続されている。サブパッド１８は、アームＲ４の抵抗体Ｒ４１，Ｒ４２の接続点に接続されている。
【0111】
次に、図１９を参照して、磁気センサ１０４と、磁気センサ装置２のリード６１～６４およびダイパッド６０との接続関係について説明する。図１９は、上記接続関係を説明するための説明図である。磁気センサ１０４のパッド１１～１４とリード６１～６４との接続関係は、第１の実施の形態と同じである。
【0112】
本実施の形態では、サブパッド１５～１８のうちの１つのパッドが、ダイパッド６０に電気的に接続されている。図１９に示した例では、サブパッド１５が、ボンディングワイヤ８２およびサブリード７２を介してダイパッド６０に電気的に接続されている。しかし、サブパッド１５の代わりに、サブパッド１６～１８のうちの１つのパッドが、ダイパッド６０に電気的に接続されていてもよい。
【0113】
本実施の形態によれば、検査用の磁界として一様な外部磁界を用いた場合であっても、サブパッド１５～１８を利用して抵抗値を測定する方法や、サブパッド１５～１８の電位を測定する方法によって、磁気センサ１０４を検査することができる。なお、磁気センサ装置２の製造過程において、封止樹脂によって磁気センサ１０４を封止する前の状態であれば、ダイパッド６０に接続されたサブパッド以外のサブパッドを利用して、磁気センサ１０４を検査することができる。磁気センサ装置２が完成した後は、ダイパッド６０を利用して、磁気センサ１０４を検査することができる。
【0114】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【0115】
［第３の実施の形態］
次に、図２０および図２１を参照して、本実施の形態に係る磁気式エンコーダについて説明する。図２０は、本実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す斜視図である。図２１は、本実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す平面図である。
次に、図２０および図２１を参照して、本実施の形態に係る磁気式エンコーダについて説明する。図２０は、本実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す斜視図である。図２１は、本実施の形態に係る磁気式エンコーダを示す平面図である。
【0116】
本実施の形態に係る磁気式エンコーダ２０１は、第１の実施の形態で説明した磁気センサ装置２と、磁界発生器２０３とを備えている。磁界発生器２０３は、所定の回転軸Ｃを中心として回転するように構成されている。
【0117】
磁界発生器２０３は、複数組のＮ極とＳ極が回転軸Ｃの周りに交互に配列された磁気スケール（回転スケール）である。磁界発生器２０３は、回転軸Ｃに平行な一方向の端に位置する端面２０３ａを有している。複数組のＮ極とＳ極は、端面２０３ａに設けられている。図２０および図２１では、理解を容易にするために、Ｎ極にハッチングを付している。磁気センサ装置２は、端面２０３ａに対向するように配置されている。基準位置、例えば磁気センサ装置２が配置された位置における磁界成分ＭＦｘ（図２参照）の強度は、磁界発生器２０３の回転に伴って変化する。
【0118】
本実施の形態では、回転軸Ｃに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とし、回転軸Ｃに平行な方向であって、磁気センサ装置２から磁界発生器２０３に向かう方向をＺ方向としてもよい。Ｙ方向は、回転軸Ｃから磁気センサ装置２に向かう方向であってもよい。
【0119】
磁気式エンコーダ２０１は、更に、第１の実施の形態で説明したプロセッサ４０（図８参照）を備えている。磁気式エンコーダ２０１では、磁気センサ装置２の磁気センサ４（図８参照）が生成する第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、磁界発生器２０３の回転位置と対応関係を有する検出値Ｖｓを生成する。
【0120】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【0121】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、請求の範囲の要件を満たす限り、ＭＲ素子５０の数および配置は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。
【0122】
また、サブパッド１５のアームＲ３に対する接続箇所は、抵抗体Ｒ３１，Ｒ３２の接続点に限られない。例えば、抵抗体Ｒ３１または抵抗体Ｒ３２を直列に接続された２つの抵抗体部分に分割することを考える。この場合、サブパッド１５は、２つの抵抗体部分の接続点に電気的に接続されてもよい。
【0123】
また、第１の実施の形態における磁気センサ４は、サブパッド１５の代わりに、第２の実施の形態におけるサブパッド１６～１８のうちのいずれかを有していてもよい。
【0124】
また、磁気センサ装置２は、ダイパッド６０の代わりに、あるいはダイパッド６０に加えて、磁気センサ４または１０４を支持する任意の支持体を備えていてもよい。支持体は、導電材料によって形成されていてもよいし、絶縁材料によって形成されていてもよい。
【0125】
以上説明したように、本発明の磁気センサ装置は、第１の方向の磁界成分を含む対象磁界を検出するように構成された磁気センサと、磁気センサを支持するダイパッドと、複数のリードとを備えている。磁気センサは、それぞれ複数の磁気検出素子によって構成されると共に磁界成分の強度の変化に応じて抵抗値が変化するように構成された複数のアームを含むブリッジ回路と、ブリッジ回路に電気的に接続された複数のパッドとを有している。複数のアームの各々は、第１の方向における位置に応じて強度が変化する磁界成分に対しては感度を有するが、第１の方向における位置によらずに強度および方向が同一の外部磁界に対しては感度を有さないように構成されている。
【0126】
複数のパッドの各々は、複数のリードのうちの対応する１つのリードに電気的に接続されている。複数のパッドは、第１のパッドと、第２のパッドと、第３のパッドとを含んでいる。複数のアームは、回路構成上第１のパッドと第２のパッドとの間に設けられた第１のアームと、回路構成上第２のパッドと第３のパッドとの間に設けられた第２のアームとを含んでいる。磁気センサは、更に、第１のアームの一端と他端との間に電気的に接続され且つダイパッドに電気的に接続された第１のサブパッドを有している。
【0127】
本発明の磁気センサ装置において、第１のパッドと第３のパッドの一方は、磁気センサの電源ポートを構成してもよい。第１のパッドと第３のパッドの他方は、磁気センサのグランドポートを構成してもよい。第２のパッドは、磁気センサの信号ポートを構成してもよい。
【0128】
また、本発明の磁気センサ装置において、第１のサブパッドは、磁気センサ装置が被実装体に実装された状態では、外部の回路に電気的に接続されなくてもよい。
【0129】
また、本発明の磁気センサ装置において、第２のアームの一端と他端との間には、いかなるパッドも電気的に接続されていなくてもよい。あるいは、磁気センサは、更に、第２のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第２のサブパッドを含んでいてもよい。第２のサブパッドは、複数のリードおよびダイパッドには電気的に接続されていなくてもよい。
【0130】
また、本発明の磁気センサ装置において、複数のパッドは、更に、第４のパッドを含んでいてもよい。複数のアームは、更に、回路構成上第３のパッドと第４のパッドとの間に設けられた第３のアームと、回路構成上第１のパッドと第４のパッドとの間に設けられた第４のアームとを含んでいてもよい。第２のアームの一端と他端との間、第３のアームの一端と他端との間および第４のアームの一端と他端との間には、いかなるパッドも電気的に接続されていなくてもよい。あるいは、磁気センサは、更に、第２のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第２のサブパッドと、第３のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第３のサブパッドと、第４のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第４のサブパッドとを有していてもよい。第２のサブパッド、第３のサブパッドおよび第４のサブパッドは、複数のリードおよびダイパッドには電気的に接続されていなくてもよい。複数のリードの数は４つであってもよい。
【0131】
また、本発明の磁気センサ装置において、複数のアームは、磁界成分の強度の周期的な変化に応じて、複数のアームの各々の抵抗値が互いに異なる位相で変化するように構成されていてもよい。この場合、複数のアームの各々は、直列に接続された２つの抵抗体を含んでいてもよい。複数のアームの各々において、２つの抵抗体は、磁界成分の強度の周期的な変化に応じて、２つの抵抗体の各々の抵抗値が同じ位相で変化するように構成されると共に、外部磁界の強度または方向の周期的な変化に応じて、２つの抵抗体の各々の抵抗値が逆位相で変化するように構成されていてもよい。第１のサブパッドは、第１のアームの２つの抵抗体の接続点に電気的に接続されていてもよい。
【0132】
また、本発明の磁気センサ装置において、複数の磁気検出素子は、複数の磁気抵抗効果素子であってもよい。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、変化可能な第２の磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいてもよい。この場合、複数のアームの各々は、直列に接続された２つの抵抗体を含んでいてもよい。２つの抵抗体の一方における複数の磁気抵抗効果素子の各々の磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向の成分を含んでいてもよい。２つの抵抗体の他方における複数の磁気抵抗効果素子の各々の磁化固定層の第２の磁化は、第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含んでいてもよい。第１のサブパッドは、第１のアームの２つの抵抗体の接続点に電気的に接続されていてもよい。
【0133】
本発明の磁気式エンコーダは、本発明の磁気センサ装置と、対象磁界を発生する磁界発生器とを備えている。磁気センサと磁界発生器は、磁気センサと磁界発生器の少なくとも一方が動作すると、基準位置における磁界成分の強度が変化するように構成されている。
【0134】
本発明の磁気式エンコーダにおいて、磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が第１の方向に交互に配列された磁気スケールであってもよい。あるいは、磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が回転軸の周りに交互に配列された磁気スケールであってもよい。
【符号の説明】
【0135】
１…磁気式エンコーダ、２…磁気センサ装置、３…磁界発生器、４…磁気センサ、４Ａ…ブリッジ回路、５…第１の経路、６…第２の経路、７…第３の経路、８…第４の経路、１０…基板、１１～１４…パッド、１５…サブパッド、３１～３８…素子群、４０…プロセッサ、５０…ＭＲ素子、５０Ａ…積層膜、５０Ｂ…バイアス磁界発生器、５１…磁化固定層、５２…ギャップ層、５３…自由層、５４，５５…磁石、６０…ダイパッド、６１～６４…リード、７１～７６…サブリード、８０…本体、８０Ａ…底面、８０Ｂ…上面、８０Ｃ～８０Ｆ…側面、８１…接着剤、８２…ボンディングワイヤ、１００…基礎構造物、Ｒ１～Ｒ４…アーム、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２…抵抗体、Ｓ１…第１の検出信号、Ｓ２…第２の検出信号、Ｖｓ…検出値。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【手続補正書】
【提出日】2023-07-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0059】
以下、抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の構成について具体的に説明する。始めに、ＭＲ素子５０の構成について説明する。本実施の形態では、ＭＲ素子５０は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、磁化固定層と、自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいる。磁化固定層は、方向が固定された第１の磁化を有している。自由層は、Ｘ方向に平行な方向およびＹ方向に平行な方向の両方に平行な平面内（ＸＹ平面内）において方向が変化可能な第２の磁化を有している。磁化固定層、自由層およびギャップ層は、Ｚ方向に平行な方向に積層されている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0062】
抵抗体Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２は、磁化固定層の磁化に関する以下の要件を満たしている。抵抗体Ｒ１１，Ｒ２２における磁化固定層の第１の磁化は、前述の第１の方向（Ｘ方向に平行な方向）に平行な一方向である第１の磁化方向の成分を含んでいる。抵抗体Ｒ１２，Ｒ２１における磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含んでいる。抵抗体Ｒ３１，Ｒ４２における磁化固定層の第１の磁化は、第２の磁化方向の成分を含んでいる。抵抗体Ｒ３２，Ｒ４１における磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向の成分を含んでいる。本実施の形態では特に、第１の磁化方向は－Ｘ方向であり、第２の磁化方向はＸ方向である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0086】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ装置２の製造方法について説明する。磁気センサ装置２の製造方法は、複数の磁気センサ４を作製する工程と、複数の磁気センサ４を用いて複数の磁気センサ装置２を作成する工程とを含んでいる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0132】
また、本発明の磁気センサ装置において、複数の磁気検出素子は、複数の磁気抵抗効果素子であってもよい。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、方向が変化可能な第２の磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいてもよい。この場合、複数のアームの各々は、直列に接続された２つの抵抗体を含んでいてもよい。２つの抵抗体の一方における複数の磁気抵抗効果素子の各々の磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向の成分を含んでいてもよい。２つの抵抗体の他方における複数の磁気抵抗効果素子の各々の磁化固定層の第２の磁化は、第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含んでいてもよい。第１のサブパッドは、第１のアームの２つの抵抗体の接続点に電気的に接続されていてもよい。
【手続補正5】
【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】
第１の方向の磁界成分を含む対象磁界を検出するように構成された磁気センサと、
前記磁気センサを支持するダイパッドと、
複数のリードとを備えた磁気センサ装置であって、
前記磁気センサは、それぞれ複数の磁気検出素子によって構成されると共に前記磁界成分の強度の変化に応じて抵抗値が変化するように構成された複数のアームを含むブリッジ回路と、前記ブリッジ回路に電気的に接続された複数のパッドとを有し、
前記複数のアームの各々は、前記第１の方向における位置に応じて強度が変化する前記磁界成分に対しては感度を有するが、前記第１の方向における位置によらずに強度および方向が同一の外部磁界に対しては感度を有さないように構成され、
前記複数のパッドの各々は、前記複数のリードのうちの対応する１つのリードに電気的に接続され、
前記複数のパッドは、第１のパッドと、第２のパッドと、第３のパッドとを含み、
前記複数のアームは、回路構成上前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間に設けられた第１のアームと、回路構成上前記第２のパッドと前記第３のパッドとの間に設けられた第２のアームとを含み、
前記磁気センサは、更に、前記第１のアームの一端と他端との間に電気的に接続され且つ前記ダイパッドに電気的に接続された第１のサブパッドを有することを特徴とする磁気センサ装置。
前記磁気センサを支持するダイパッドと、
複数のリードとを備えた磁気センサ装置であって、
前記磁気センサは、それぞれ複数の磁気検出素子によって構成されると共に前記磁界成分の強度の変化に応じて抵抗値が変化するように構成された複数のアームを含むブリッジ回路と、前記ブリッジ回路に電気的に接続された複数のパッドとを有し、
前記複数のアームの各々は、前記第１の方向における位置に応じて強度が変化する前記磁界成分に対しては感度を有するが、前記第１の方向における位置によらずに強度および方向が同一の外部磁界に対しては感度を有さないように構成され、
前記複数のパッドの各々は、前記複数のリードのうちの対応する１つのリードに電気的に接続され、
前記複数のパッドは、第１のパッドと、第２のパッドと、第３のパッドとを含み、
前記複数のアームは、回路構成上前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間に設けられた第１のアームと、回路構成上前記第２のパッドと前記第３のパッドとの間に設けられた第２のアームとを含み、
前記磁気センサは、更に、前記第１のアームの一端と他端との間に電気的に接続され且つ前記ダイパッドに電気的に接続された第１のサブパッドを有することを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項2】
前記第１のパッドと前記第３のパッドの一方は、前記磁気センサの電源ポートを構成し、
前記第１のパッドと前記第３のパッドの他方は、前記磁気センサのグランドポートを構成し、
前記第２のパッドは、前記磁気センサの信号ポートを構成することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
前記第１のパッドと前記第３のパッドの他方は、前記磁気センサのグランドポートを構成し、
前記第２のパッドは、前記磁気センサの信号ポートを構成することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項3】
前記第１のサブパッドは、前記磁気センサ装置が被実装体に実装された状態では、外部の回路に電気的に接続されないことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項4】
前記第２のアームの一端と他端との間には、いかなるパッドも電気的に接続されていないことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項5】
前記磁気センサは、更に、前記第２のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第２のサブパッドを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項6】
前記第２のサブパッドは、前記複数のリードおよび前記ダイパッドには電気的に接続されていないことを特徴とする請求項５記載の磁気センサ装置。
【請求項7】
前記複数のパッドは、更に、第４のパッドを含み、
前記複数のアームは、更に、回路構成上前記第３のパッドと前記第４のパッドとの間に設けられた第３のアームと、回路構成上前記第１のパッドと前記第４のパッドとの間に設けられた第４のアームとを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
前記複数のアームは、更に、回路構成上前記第３のパッドと前記第４のパッドとの間に設けられた第３のアームと、回路構成上前記第１のパッドと前記第４のパッドとの間に設けられた第４のアームとを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項8】
前記第２のアームの一端と他端との間、前記第３のアームの一端と他端との間および前記第４のアームの一端と他端との間には、いかなるパッドも電気的に接続されていないことを特徴とする請求項７記載の磁気センサ装置。
【請求項9】
前記磁気センサは、更に、前記第２のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第２のサブパッドと、前記第３のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第３のサブパッドと、前記第４のアームの一端と他端との間に電気的に接続された第４のサブパッドとを有することを特徴とする請求項７記載の磁気センサ装置。
【請求項10】
前記第２のサブパッド、前記第３のサブパッドおよび前記第４のサブパッドは、前記複数のリードおよび前記ダイパッドには電気的に接続されていないことを特徴とする請求項９記載の磁気センサ装置。
【請求項11】
前記複数のリードの数は４つであることを特徴とする請求項７記載の磁気センサ装置。
【請求項12】
前記複数のアームは、前記磁界成分の強度の周期的な変化に応じて、前記複数のアームの各々の抵抗値が互いに異なる位相で変化するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項13】
前記複数のアームの各々は、直列に接続された２つの抵抗体を含み、
前記複数のアームの各々において、前記２つの抵抗体は、前記磁界成分の強度の周期的な変化に応じて、前記２つの抵抗体の各々の抵抗値が同じ位相で変化するように構成されると共に、前記外部磁界の強度または方向の周期的な変化に応じて、前記２つの抵抗体の各々の抵抗値が逆位相で変化するように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の磁気センサ装置。
前記複数のアームの各々において、前記２つの抵抗体は、前記磁界成分の強度の周期的な変化に応じて、前記２つの抵抗体の各々の抵抗値が同じ位相で変化するように構成されると共に、前記外部磁界の強度または方向の周期的な変化に応じて、前記２つの抵抗体の各々の抵抗値が逆位相で変化するように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の磁気センサ装置。
【請求項14】
前記第１のサブパッドは、前記第１のアームの前記２つの抵抗体の接続点に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１３記載の磁気センサ装置。
【請求項15】
前記複数の磁気検出素子は、複数の磁気抵抗効果素子であり、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、方向が変化可能な第２の磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、方向が変化可能な第２の磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項16】
前記複数のアームの各々は、直列に接続された２つの抵抗体を含み、
前記２つの抵抗体の一方における前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記２つの抵抗体の他方における前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の第２の磁化は、前記第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含むことを特徴とする請求項１５記載の磁気センサ装置。
前記２つの抵抗体の一方における前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の第１の磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記２つの抵抗体の他方における前記複数の磁気抵抗効果素子の各々の前記磁化固定層の第２の磁化は、前記第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含むことを特徴とする請求項１５記載の磁気センサ装置。
【請求項17】
前記第１のサブパッドは、前記第１のアームの前記２つの抵抗体の接続点に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１６記載の磁気センサ装置。
【請求項18】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の磁気センサ装置と、
前記対象磁界を発生する磁界発生器とを備え、
前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記磁気センサと前記磁界発生器の少なくとも一方が動作すると、基準位置における前記磁界成分の強度が変化するように構成されていることを特徴とする磁気式エンコーダ。
前記対象磁界を発生する磁界発生器とを備え、
前記磁気センサと前記磁界発生器は、前記磁気センサと前記磁界発生器の少なくとも一方が動作すると、基準位置における前記磁界成分の強度が変化するように構成されていることを特徴とする磁気式エンコーダ。
【請求項19】
前記磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が前記第１の方向に交互に配列された磁気スケールであることを特徴とする請求項１８記載の磁気式エンコーダ。
【請求項20】
前記磁界発生器は、複数組のＮ極とＳ極が回転軸の周りに交互に配列された磁気スケールであることを特徴とする請求項１８記載の磁気式エンコーダ。