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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】P2024129393
(43)【公開日】2024-09-27
(54)【発明の名称】磁気センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 33/09 20060101AFI20240919BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20240919BHJP
H10N 50/10 20230101ALI20240919BHJP
【ＦＩ】
G01R33/09
G01R33/02 V
H10N50/10 U
H10N50/10 Z
【審査請求】有
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023038569
(22)【出願日】2023-03-13
(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】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(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】礒田 剛大
(72)【発明者】
【氏名】太田 憲和
(72)【発明者】
【氏名】渡部 司也
(72)【発明者】
【氏名】平林 啓
【テーマコード（参考）】
2G017
5F092
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AA10
2G017AC07
2G017AD55
2G017AD63
2G017BA09
5F092AA01
5F092AA12
5F092AB01
5F092AC08
5F092AC12
5F092BB16
5F092BB30
5F092BB33
5F092BC03
5F092BC04
5F092BC07
5F092CA23
5F092EA01
5F092FA08
(57)【要約】
【課題】配線の抵抗値を小さくすることができる磁気センサを実現する。
【解決手段】磁気センサ１は、互いに反対側に位置する第１の端面３０ａおよび第２の端面３０ｂを有する軟磁性体３０と、第１の端面３０ａの近傍に配置された第１のＭＲ素子２０Ａと、第２の端面３０ｂの近傍に配置された第２のＭＲ素子２０Ｂと、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとを電気的に接続すると共に、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとが並ぶ第１の方向に直交する第２の方向から見たときに軟磁性体３０と重なる部分を含む第１のリード４１と、を備えている。
【選択図】図６
【解決手段】磁気センサ１は、互いに反対側に位置する第１の端面３０ａおよび第２の端面３０ｂを有する軟磁性体３０と、第１の端面３０ａの近傍に配置された第１のＭＲ素子２０Ａと、第２の端面３０ｂの近傍に配置された第２のＭＲ素子２０Ｂと、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとを電気的に接続すると共に、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとが並ぶ第１の方向に直交する第２の方向から見たときに軟磁性体３０と重なる部分を含む第１のリード４１と、を備えている。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに反対側に位置する第１の端面および第２の端面を有する軟磁性体と、
前記第１の端面の近傍に配置された第１の磁気抵抗効果素子と、
前記第２の端面の近傍に配置された第２の磁気抵抗効果素子と、
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とを電気的に接続すると共に、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とが並ぶ第１の方向に直交する第２の方向から見たときに前記軟磁性体と重なる部分を含む第１のリードと、
を備えたことを特徴とする磁気センサ。
前記第１の端面の近傍に配置された第１の磁気抵抗効果素子と、
前記第２の端面の近傍に配置された第２の磁気抵抗効果素子と、
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とを電気的に接続すると共に、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とが並ぶ第１の方向に直交する第２の方向から見たときに前記軟磁性体と重なる部分を含む第１のリードと、
を備えたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項2】
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各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
前記第１の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記第２の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、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１記載の磁気センサ。
前記第１の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記第２の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、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１記載の磁気センサ。
【請求項3】
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各々は、前記第１の方向および前記第２の方向の各々と交差する第３の方向に長い形状を有していることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項4】
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各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含むと共に、バイアス磁界が前記第１の方向および前記第２の方向の各々と交差する方向に前記自由層に印加され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。
【請求項5】
前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第１のリードの各々は、前記第１の方向および前記第２の方向の各々と交差する第３の方向における寸法である幅を有し、
前記第１のリードは、前記第１のリードの前記幅が、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子の各々の前記幅以上になる部分を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
前記第１のリードは、前記第１のリードの前記幅が、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子の各々の前記幅以上になる部分を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項6】
前記軟磁性体は、前記第２の方向に平行な方向の成分を含む入力磁界を受けて、前記第１の方向に平行な方向の成分を含む出力磁界を発生するように構成されたヨークであることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項7】
前記第１のリードは、前記軟磁性体と前記第１および第２の磁気抵抗効果素子との間の位置、または、前記第１のリードと前記軟磁性体との間に前記第１および第２の磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置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。
【請求項8】
更に、それぞれ前記軟磁性体を含む複数の軟磁性構造体と、
それぞれ前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第１のリードを含む複数の素子対と、
複数の素子対を電気的に接続する複数の第２のリードと、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
それぞれ前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第１のリードを含む複数の素子対と、
複数の素子対を電気的に接続する複数の第２のリードと、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項9】
前記複数の素子対は、隣接する第１の素子対および第２の素子対を含み、
前記複数の第２のリードは、前記第１の素子対の前記第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一方を、いかなる磁気抵抗効果素子も介在させずに、前記第２の素子対に電気的に接続する特定の第２のリードを含み、
前記第１の素子対の前記第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他方は、前記第１の素子対の前記第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前記一方を介して、前記第２の素子対に電気的に接続されていることを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
前記複数の第２のリードは、前記第１の素子対の前記第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一方を、いかなる磁気抵抗効果素子も介在させずに、前記第２の素子対に電気的に接続する特定の第２のリードを含み、
前記第１の素子対の前記第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他方は、前記第１の素子対の前記第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前記一方を介して、前記第２の素子対に電気的に接続されていることを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
【請求項10】
前記第１の素子対および前記第２の素子対は、前記第１の方向に並んでいることを特徴とする請求項９記載の磁気センサ。
【請求項11】
前記特定の第２のリードは、前記第１の素子対の前記第２の磁気抵抗効果素子と前記第２の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子とを電気的に接続することを特徴とする請求項１０記載の磁気センサ。
【請求項12】
前記第１の素子対および前記第２の素子対は、前記第１の方向および前記第２の方向の各々と交差する第３の方向に並んでいることを特徴とする請求項９記載の磁気センサ。
【請求項13】
前記特定の第２のリードは、前記第１の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子とを電気的に接続することを特徴とする請求項１２記載の磁気センサ。
【請求項14】
前記複数の軟磁性構造体は、前記第１の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子との間に配置された前記軟磁性体である第１の軟磁性体と、前記第２の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子との間に配置された前記軟磁性体である第２の軟磁性体とを含み、
前記第１の素子対の前記第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、前記第２の軟磁性体よりも、前記第１の軟磁性体により近い位置に配置されていることを特徴とする請求項９記載の磁気センサ。
前記第１の素子対の前記第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、前記第２の軟磁性体よりも、前記第１の軟磁性体により近い位置に配置されていることを特徴とする請求項９記載の磁気センサ。
【請求項15】
更に、第１のポートと、
第２のポートと、
第３のポートと、
を備え、
前記複数の素子対は、回路構成上前記第１のポートと前記第２のポートとの間に設けられた少なくとも１つの第１の素子対と、回路構成上前記第２のポートと前記第３のポートとの間に設けられた少なくとも１つの第２の素子対とを含むことを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
第２のポートと、
第３のポートと、
を備え、
前記複数の素子対は、回路構成上前記第１のポートと前記第２のポートとの間に設けられた少なくとも１つの第１の素子対と、回路構成上前記第２のポートと前記第３のポートとの間に設けられた少なくとも１つの第２の素子対とを含むことを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
【請求項16】
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各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
前記第１の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記第２の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、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み、
前記第１の方向において、前記少なくとも１つの第１の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子が並ぶ順序と、前記少なくとも１つの第２の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子が並ぶ順序は、互いに反対であることを特徴とする請求項１５記載の磁気センサ。
前記第１の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記第２の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、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み、
前記第１の方向において、前記少なくとも１つの第１の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子が並ぶ順序と、前記少なくとも１つの第２の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子が並ぶ順序は、互いに反対であることを特徴とする請求項１５記載の磁気センサ。
【請求項17】
請求項１記載の磁気センサの製造方法であって、
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各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
前記製造方法は、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を形成する工程を含み、
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を形成する工程は、
それぞれ、後に前記磁化固定層となる初期磁化固定層と、前記自由層とを含む複数の初期磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
レーザ光と外部磁界とを用いて、前記複数の初期磁気抵抗効果素子のうち後に前記第１の磁気抵抗効果素子になる初期磁気抵抗効果素子の前記初期磁化固定層の前記磁化の方向を固定すると共に、前記複数の初期磁気抵抗効果素子のうち後に前記第２の磁気抵抗効果素子になる初期磁気抵抗効果素子の前記初期磁化固定層の前記磁化の方向を固定する工程とを含むことを特徴とする磁気センサの製造方法。
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各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
前記製造方法は、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を形成する工程を含み、
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を形成する工程は、
それぞれ、後に前記磁化固定層となる初期磁化固定層と、前記自由層とを含む複数の初期磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
レーザ光と外部磁界とを用いて、前記複数の初期磁気抵抗効果素子のうち後に前記第１の磁気抵抗効果素子になる初期磁気抵抗効果素子の前記初期磁化固定層の前記磁化の方向を固定すると共に、前記複数の初期磁気抵抗効果素子のうち後に前記第２の磁気抵抗効果素子になる初期磁気抵抗効果素子の前記初期磁化固定層の前記磁化の方向を固定する工程とを含むことを特徴とする磁気センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軟磁性体と磁気抵抗効果素子とを含む磁気センサに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサとしては、基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いたものが知られている。スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な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有している。基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、基板の面に平行な方向の磁界に対して感度を有するように構成される場合が多い。
【0003】
一方、磁気センサを含むシステムでは、基板上に設けられた磁気抵抗効果素子によって、基板の面に垂直な方向の磁界を検出したい場合がある。これを実現する磁気センサとしては、軟磁性体よりなる１つ以上の磁界変換素子を備えた磁気センサが知られている。磁界変換素子は、基板の面に垂直な方向の磁界を、基板の面に平行な方向の磁界に変換して、磁気抵抗効果素子に与える。このような磁気センサは、例えば特許文献１に記載されている。
【0004】
特許文献１には、磁界変換部と複数の磁気抵抗効果素子と配線部とを備えた磁気センサが開示されている。磁界変換部は、複数のヨークを含んでいる。複数のヨークの各々は、一方向に長い形状を有し、入力磁界を受けて出力磁界を発生する。複数の磁気抵抗効果素子は、複数のヨークの各々の両側に複数個ずつ配置されている。複数個の磁気抵抗効果素子の各々は、複数のヨークの各々の長手方向に長い形状を有している。配線部は、複数のヨークの各々の長手方向に沿って並ぶ複数個の磁気抵抗効果素子を直列に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－１７４１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
磁気センサの感度を高めるためには、磁気センサにおける磁気抵抗効果素子の占有面積を大きくすることが効果的である。一方、磁気センサが搭載される装置の小型化に伴って、磁気センサの小型化も要求されている。磁気抵抗効果素子の占有面積を大きくしたり、磁気センサを小型化したりしようとすると、複数の磁気抵抗効果素子を電気的に接続するための配線の幅が小さくなる。その結果、配線の抵抗値が大きくなり、磁気センサの感度が低下してしまうという問題があった。この問題は、特に、ヨークのような一方向に長い構造物に沿って配置された複数の磁気抵抗効果素子を直列に接続する配線を含む磁気センサにおいて顕著になる。
【0007】
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、複数の磁気抵抗効果素子を電気的に接続する配線の抵抗値を小さくすることができる磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の磁気センサは、互いに反対側に位置する第１の端面および第２の端面を有する軟磁性体と、第１の端面の近傍に配置された第１の磁気抵抗効果素子と、第２の端面の近傍に配置された第２の磁気抵抗効果素子と、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子とを電気的に接続すると共に、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並ぶ第１の方向に直交する第２の方向から見たときに軟磁性体と重なる部分を含む第１のリードと、を備えている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の磁気センサでは、第１のリードは、軟磁性体と重なる部分を含んでいる。これにより、本発明によれば、複数の磁気抵抗効果素子を電気的に接続する配線の抵抗値を小さく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】
【0010】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。
【図2】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの配線と複数の素子対を模式的に示す平面図である。
【図3】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの回路構成を示す回路図である。
【図4】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの一部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の一部を示す側面図である。
【図6】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの一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抵抗効果素子を示す斜視図である。
【図8】比較例の磁気センサの一部を示す平面図である。
【図9】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの変形例の一部を示す側面図である。
【図10】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの配線と複数の素子対を模式的に示す平面図である。
【図11】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの配線と複数の素子対を模式的に示す平面図である。
【図12】本発明の第４の実施の形態における磁気センサシステムを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
［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ないし図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの概略の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る磁気センサ１を示す平面図である。図２は、本実施の形態に係る磁気センサ１の配線と複数の素子対を模式的に示す平面図である。図３は、本実施の形態に係る磁気センサ１の回路構成を示す回路図である。
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ないし図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの概略の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る磁気センサ１を示す平面図である。図２は、本実施の形態に係る磁気センサ１の配線と複数の素子対を模式的に示す平面図である。図３は、本実施の形態に係る磁気センサ１の回路構成を示す回路図である。
【0012】
本実施の形態に係る磁気センサ１は、例えば、地磁気センサの一部として用いられるものである。磁気センサ１は、電源ポートＶと、グランドポートＧと、第１の出力ポートＥ１と、第２の出力ポートＥ２と、第１の抵抗部Ｒ１と、第２の抵抗部Ｒ２と、第３の抵抗部Ｒ３と、第４の抵抗部Ｒ４とを備えている。第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々は、複数の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）を含んでいる。
【0013】
図３に示したように、第１の抵抗部Ｒ１は、回路構成上、電源ポートＶと第１の出力ポートＥ１との間に設けられている。第２の抵抗部Ｒ２は、回路構成上、グランドポートＧと第１の出力ポートＥ１との間に設けられている。第３の抵抗部Ｒ３は、回路構成上、グランドポートＧと第２の出力ポートＥ２との間に設けられている。第４の抵抗部Ｒ４は、回路構成上、電源ポートＶと第２の出力ポートＥ２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。
【0014】
電源ポートＶには、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランドポートＧはグランドに接続される。
【0015】
電源ポートＶ、グランドポートＧ、第１の出力ポートＥ１および第２の出力ポートＥ２のうちの任意の３つのポートは、本発明における「第１のポート」、「第２のポート」および「第３のポート」に対応する。例えば、電源ポートＶとグランドポートＧが、それぞれ「第１のポート」および「第３のポート」に対応していてもよい。この場合、第１の出力ポートＥ１が「第２のポート」に対応していてもよいし、第２の出力ポートＥ２が「第２のポート」に対応していてもよい。
【0016】
図２に示したように、磁気センサ１は、更に、配線４０を備えている。第１の抵抗部Ｒ１は、配線４０によって、電源ポートＶおよび第１の出力ポートＥ１に電気的に接続されている。第２の抵抗部Ｒ２は、配線４０によって、グランドポートＧおよび第１の出力ポートＥ１に電気的に接続されている。第３の抵抗部Ｒ３は、配線４０によって、グランドポートＧおよび第２の出力ポートＥ２に電気的に接続されている。第４の抵抗部Ｒ４は、配線４０によって、電源ポートＶおよび第２の出力ポートＥ２に電気的に接続されている。
【0017】
図１および図２に示したように、磁気センサ１は、更に、基板１０を備えている。電源ポートＶ、グランドポートＧ、第および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４、ならびに配線４０は、基板１０に設けられている。
【0018】
ここで、図１および図２に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。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。本実施の形態では特に、基板１０の面に垂直な一方向を、Ｚ方向とする。
【0019】
また、以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。また、磁気センサ１の構成要素に関して、Ｚ方向の端に位置する面を「上面」と言い、－Ｚ方向の端に位置する面を「下面」と言う。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】
図１および図２は、基板１０における第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の配置の一例を示している。この例では、第１および第２の抵抗部Ｒ１，Ｒ２は、基板１０のＹ方向の端部に沿って、Ｘ方向に平行な方向に並んでいる。第２の抵抗部Ｒ２は、第１の抵抗部Ｒ１に対して、Ｘ方向の先に配置されている。
【0021】
第３および第４の抵抗部Ｒ３，Ｒ４は、基板１０の－Ｙ方向の端部に沿って、Ｘ方向に平行な方向に並んでいる。第４の抵抗部Ｒ４は、第３の抵抗部Ｒ３に対して、－Ｘ方向の先に配置されている。また、第３の抵抗部Ｒ３は、第２の抵抗部Ｒ２に対して、－Ｙ方向の先に配置されている。第４の抵抗部Ｒ４は、第１の抵抗部Ｒ１に対して、－Ｙ方向の先に配置されている。
【0022】
なお、基板１０における第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の配置は、図１および図２に示した例に限られない。例えば、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４は、Ｘ方向に平行な方向またはＹ方向に平行な方向に、所定の順序で配置されていてもよい。
【0023】
第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々は、それぞれ軟磁性体３０を含む複数の軟磁性構造体と、それぞれ第１のＭＲ素子２０Ａ、第２のＭＲ素子２０Ｂおよび第１のリード４１を含む複数の素子対と、複数の素子対を電気的に接続する複数の第２のリード４２とを含んでいる。なお、第１および第２のリード４１，４２は、後で説明する図５に示されている。第１および第２のリード４１，４２は、配線４０の一部を構成する。
【0024】
図２では、便宜上、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々に含まれる素子対の数を３つにしている。しかし、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々に含まれる素子対の数は、３つよりも多くてもよい。第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々において、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂは、配線４０（第１および第２のリード４１，４２）によって、交互に電気的に接続されている。
【0025】
次に、図４ないし図６を参照して、軟磁性体３０、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂ、ならびに第１および第２のリード４１，４２について詳しく説明する。図４は、磁気センサ１の一部を示す斜視図である。図５は、磁気センサ１の一部を示す側面図である。図６は、磁気センサの一部を示す平面図である。図４ないし図６は、磁気センサ１の一部として、第１の抵抗部Ｒ１の一部または第３の抵抗部Ｒ３の一部を示している。
【0026】
軟磁性体３０は、Ｚ方向に平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、Ｘ方向に平行な方向の出力磁界成分を含む出力磁界を発生するように構成されたヨークである。軟磁性体３０は、例えばＹ方向に長い直方体形状を有している。本実施の形態では、複数の軟磁性構造体の各々は、軟磁性体３０のみを含んでいる。なお、複数の軟磁性構造体の各々は、軟磁性体３０以外の他の軟磁性体を含んでいてもよい。他の軟磁性体は、軟磁性体３０と同じ形状を有していてもよいし、軟磁性体３０とは異なる形状を有していてもよい。
【0027】
軟磁性体３０は、互いに反対側に位置する第１の端面３０ａおよび第２の端面３０ｂを有している。図５に示したように、第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３では、第１の端面３０ａは、軟磁性体３０の－Ｘ方向の端に位置し、第２の端面３０ｂは、軟磁性体３０のＸ方向の端に位置する。図示しないが、第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４では、第１の端面３０ａは、軟磁性体３０のＸ方向の端に位置し、第２の端面３０ｂは、軟磁性体３０の－Ｘ方向の端に位置する。
【0028】
なお、図５に示した例とは逆に、第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３において、第１の端面３０ａが軟磁性体３０のＸ方向の端に位置し、第２の端面３０ｂが軟磁性体３０の－Ｘ方向の端に位置していてもよい。この場合、第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４では、第１の端面３０ａは、軟磁性体３０の－Ｘ方向の端に位置し、第２の端面３０ｂは、軟磁性体３０のＸ方向の端に位置する。
【0029】
第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々は、軟磁性体３０から発生される出力磁界成分を検出可能な位置に配置されている。第１のＭＲ素子２０Ａは、軟磁性体３０の第１の端面３０ａの近傍に配置されている。第２のＭＲ素子２０Ｂは、軟磁性体３０の第２の端面３０ｂの近傍に配置されている。本実施の形態では特に、複数の軟磁性構造体（軟磁性体３０）の数は、複数の素子対の数と同じである。１つの軟磁性体３０は、１つの素子対を構成する第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとの間に配置されている。また、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々は、軟磁性体３０の下方に配置されている。また、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々は、Ｙ方向に長い形状を有している。
【0030】
複数の軟磁性体３０は、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。複数の素子対は、複数の軟磁性体３０に合わせて、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。
【0031】
ここで、図５を参照して、１つの素子対について説明する。１つの素子対では、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂは、Ｘ方向に平行な方向に並んでいる。第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂは、第１のリード４１によって電気的に接続されている。図５に示した例では、第１のリード４１は、第１のリード４１と軟磁性体３０との間に第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂを挟む位置に配置され、第１のＭＲ素子２０Ａの下面と第２のＭＲ素子２０Ｂの下面に接続されている。
【0032】
第１のリード４１は、Ｚ方向から見たときに、軟磁性体３０と重なる部分を含んでいる。すなわち、第１のリード４１は、軟磁性体３０の下方を通過するように延在して、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとを接続している。本実施の形態では特に、第１のリード４１は、Ｘ方向に延在している。
【0033】
次に、図５を参照して、Ｘ方向に隣接する２つの素子対について説明する。以下、２つの素子対の一方を第１の素子対と言い、２つの素子対の他方を第２の素子対と言う。第２のリード４２は、第１の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂの一方を、いかなるＭＲ素子も介在させずに、第２の素子対に電気的に接続する。
【0034】
図５に示した例、すなわち第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３では、特定の第１のリード４１は、第１の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａを、いかなるＭＲ素子も介在させずに、この第１のＭＲ素子２０Ａの－Ｘ方向側に隣接する第２の素子対の第２のＭＲ素子２０Ｂに電気的に接続する。第１の素子対の第２のＭＲ素子２０Ｂは、第２の素子対には、直接的には接続されていない。
【0035】
また、他の特定の第１のリード４１は、第１の素子対の第２のＭＲ素子２０Ｂを、いかなるＭＲ素子も介在させずに、この第２のＭＲ素子２０ＢのＸ方向側に隣接する他の第２の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａに電気的に接続する。第１の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａは、他の第２の素子対には、直接的には接続されていない。
【0036】
上記の第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３においてＸ方向に隣接する２つの素子対についての説明は、第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４にも当てはまる。第１の抵抗部Ｒ１または第３の抵抗部Ｒ３においてＸ方向に隣接する２つの素子対についての説明中の、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとを入れ替えれば、第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４においてＸ方向に隣接する２つの素子対についての説明になる。
【0037】
次に、図６を参照して、配線４０の形状について説明する。第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々において、複数の第１のリード４１および複数の第２のリード４２は、配線４０の一部を構成する。第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４において、Ｚ方向から見たときの配線４０の形状は、ミアンダ形状である。
【0038】
図６に示したように、配線４０は、複数の第１の部分４０Ａと、複数の第２の部分４０Ｂとを含んでいる。図６では、第１の部分４０Ａと第２の部分４０Ｂとの境界を、点線で示している。複数の第１の部分４０Ａの各々は、Ｘ方向に平行な方向に延在している。また、複数の第１の部分４０Ａは、Ｙ方向に並ぶように配列されている。複数の第１の部分４０Ａの各々は、複数の第１のリード４１および複数の第２のリード４２によって構成されている。
【0039】
複数の第２の部分４０Ｂの各々は、Ｙ方向に隣接する２つの第１の部分４０Ａを接続している。複数の第２の部分４０Ｂの各々は、第２のリード４２の一部によって構成されている。
【0040】
次に、図６を参照して、Ｙ方向に隣接する２つの素子対（第１の素子対と第２の素子対）について説明する。第１の部分４０Ａの長手方向の一端の近傍に位置する第１の素子対は、他の第１の部分４０Ａの長手方向の一端の近傍に位置する第２の素子対に接続されている。第２のリード４２（第１の部分４０Ａの一部と他の第１の部分４０Ａの一部と第２の部分４０Ｂ）は、第１の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂの一方を、いかなるＭＲ素子も介在させずに、第２の素子対に電気的に接続する。
【0041】
図６に示した例、すなわち第１の抵抗部Ｒ１または第３の抵抗部Ｒ３では、特定の第２のリード４２は、図６における上下方向の中央に位置する特定の第１の部分４０Ａの－Ｘ方向側の一端の近傍に位置する第１の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａを、いかなるＭＲ素子も介在させずに、この第１のＭＲ素子２０Ａの－Ｙ方向側に隣接する第２の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａに電気的に接続する。第１の素子対の第２のＭＲ素子２０Ｂは、第２の素子対には、直接的には接続されていない。
【0042】
また、他の特定の第２のリード４２は、特定の第１の部分４０ＡのＸ方向側の一端の近傍に位置する他の第１の素子対の第２のＭＲ素子２０Ｂを、いかなるＭＲ素子も介在させずに、この第２のＭＲ素子２０ＢのＹ方向側に隣接する他の第２の素子対の第２のＭＲ素子２０Ｂに電気的に接続する。他の第１の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａは、他の第２の素子対には、直接的には接続されていない。
【0043】
第１の部分４０Ａの長手方向の両端の近傍に位置する２つの素子対以外の少なくとも１つの素子対は、Ｙ方向または－Ｙ方向に隣接する他の素子対には、直接的には接続されていない。
【0044】
図６が第１の抵抗部Ｒ１の一部を示している場合、上記の説明は、第３の抵抗部Ｒ３にも当てはまってもよい。あるいは、第３の抵抗部Ｒ３では、特定の第２のリード４２は、特定の第１の部分４０Ａの－Ｘ方向側の一端の近傍に位置する第１の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａを、この第１のＭＲ素子２０ＡのＹ方向側に隣接する第２の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａに電気的に接続してもよく、他の特定の第２のリード４２は、特定の第１の部分４０ＡのＸ方向側の一端の近傍に位置する他の第１の素子対の第２のＭＲ素子２０Ｂを、この第２のＭＲ素子２０Ｂの－Ｙ方向側に隣接する他の第２の素子対の第２のＭＲ素子２０Ｂに電気的に接続してもよい。
【0045】
上記の第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３においてＹ方向に隣接する２つの素子対についての説明は、第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４にも当てはまる。第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３においてＹ方向に隣接する２つの素子対についての説明中の、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとを入れ替えれば、第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４においてＹ方向に隣接する２つの素子対についての説明になる。
【0046】
次に、図６を参照して、第１のＭＲ素子２０Ａ、第２のＭＲ素子２０Ｂおよび配線４０（第１および第２のリード４１，４２）の形状について説明する。第１のＭＲ素子２０Ａ、第２のＭＲ素子２０Ｂおよび配線４０の各々は、Ｙ方向に平行な方向における寸法である幅を有している。第１のＭＲ素子２０Ａの幅は、第１のＭＲ素子２０Ａの長手方向の寸法でもある。第２のＭＲ素子２０Ｂの幅は、第２のＭＲ素子２０Ｂの長手方向の寸法でもある。
【0047】
第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々において、配線４０（第１のリード４１および第２のリード４２）は、配線４０の幅（第１のリード４１の幅および第２のリード４２の幅）が、第１のＭＲ素子２０Ａおよび第２のＭＲ素子２０Ｂの各々の幅以上になる部分を含んでいる。図６に示したように、配線４０の第１の部分４０Ａの幅は、一定であってもよい。あるいは、配線４０の第１の部分４０Ａの幅は、一定ではなくてもよい。
【0048】
なお、図６では、便宜上、軟磁性体３０のＹ方向に平行な方向における寸法が、配線４０の幅よりも小さくなるように描かれている。しかし、軟磁性体３０の上記の寸法は、配線４０の幅以上であってもよい。
【0049】
次に、図７を参照して、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの構成について説明する。図７は、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂを示す斜視図である。第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの構成は、後述する磁化固定層の磁化の方向を除いて同じである。
【0050】
第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂは、いずれも、スピンバルブ型のＭＲ素子である。第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層２２と、印加される磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層２４と、磁化固定層２２と自由層２４の間に配置されたギャップ層２３とを有している。第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂ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。ＴＭＲ素子では、ギャップ層２３はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層２３は非磁性導電層である。第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂでは、自由層２４の磁化の方向が磁化固定層２２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。
【0051】
第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々は、Ｙ方向に平行な方向に長い形状を有している。これにより、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の自由層２４は、磁化容易軸方向がＹ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、印加される磁界が存在しない状態では、自由層２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向になっている。Ｘ方向に平行な方向の出力磁界成分が存在する場合には、出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層２４の磁化の方向が変化する。従って、自由層２４の磁化の方向が磁化固定層２２の磁化の方向に対してなす角度は、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々が受けた出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の抵抗値は、出力磁界成分に対応したものとなる。なお、磁化容易軸方向は、形状異方性、すなわち形状異方性によるバイアス磁界によらずに、自由層２４に対してバイアス磁界を印加する磁石を設けることにより、Ｙ方向に平行な方向に設定することができる。
【0052】
第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々は、更に、反強磁性層２１を有している。反強磁性層２１、磁化固定層２２、ギャップ層２３および自由層２４は、この順に積層されている。反強磁性層２１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層２２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層２２の磁化の方向を固定する。なお、磁化固定層２２は、いわゆるセルフピン止め型の固定層（Synthetic Ferri Pinned 層、ＳＦＰ層）であってもよい。セルフピン止め型の固定層は、強磁性層、非磁性中間層および強磁性層を積層させた積層フェリ構造を有し、２つの強磁性層を反強磁性的に結合させてなるものである。磁化固定層２２がセルフピン止め型の固定層である場合、反強磁性層２１を省略してもよい。
【0053】
なお、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々における層２１～２４の配置は、図７に示した配置とは上下が反対でもよい。
【0054】
次に、図２および図３を参照して、磁化固定層２２の磁化の方向について説明する。第１のＭＲ素子２０Ａの磁化固定層２２の磁化は、第１の磁化方向の成分を含んでいる。第２のＭＲ素子２０Ｂの磁化固定層２２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。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。図２および図３において、第１のＭＲ素子２０Ａに描かれた矢印は、第１の磁化方向を表し、第２のＭＲ素子２０Ｂに描かれた矢印は、第２の磁化方向を表している。
【0055】
なお、磁化固定層２２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、磁化固定層２２の磁化の主成分であってもよい。あるいは、磁化固定層２２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、磁化固定層２２の磁化が特定の磁化方向の成分を含んでいる場合、磁化固定層２２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。
【0056】
次に、図２および図３を参照して、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々における第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂが並ぶ順序について説明する。第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３では、複数の素子対の各々において、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂは、Ｘ方向にこの順に並んでいる。第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４では、複数の素子対の各々において、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂは、－Ｘ方向にこの順に並んでいる。すなわち、本実施の形態では、Ｘ方向に平行な方向において、第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３の複数の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂが並ぶ順序と、第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４の複数の素子対の第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂが並ぶ順序は、互いに反対である。
【0057】
次に、図２および図３を参照して、磁気センサ１が生成する少なくとも１つの検出信号について詳しく説明する。入力磁界成分が存在せず、その結果、出力磁界成分も存在しない状態では、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の自由層２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向になっている。第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３では、入力磁界成分の方向がＺ方向の場合、第１のＭＲ素子２０Ａが受ける出力磁界成分の方向はＸ方向になり、第２のＭＲ素子２０Ｂが受ける出力磁界成分の方向は－Ｘ方向になる。この場合、第１のＭＲ素子２０Ａの自由層２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向からＸ方向に向かって傾き、第２のＭＲ素子２０Ｂの自由層２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向から－Ｘ方向に向かって傾く。その結果、出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の抵抗値は減少し、第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３の各々の抵抗値も減少する。
【0058】
第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４では、入力磁界成分の方向がＺ方向の場合、第１のＭＲ素子２０Ａが受ける出力磁界成分の方向は－Ｘ方向になり、第２のＭＲ素子２０Ｂが受ける出力磁界成分の方向はＸ方向になる。この場合、第１のＭＲ素子２０Ａの自由層２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向から－Ｘ方向に向かって傾き、第２のＭＲ素子２０Ｂの自由層２４の磁化の方向は、Ｙ方向に平行な方向からＸ方向に向かって傾く。その結果、出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の抵抗値は増加し、第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４の各々の抵抗値も増加する。
【0059】
入力磁界成分の方向が－Ｚ方向の場合は、出力磁界成分の方向と、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々の抵抗値の変化は、上述の入力磁界成分の方向がＺ方向の場合とは逆になる。
【0060】
第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の抵抗値の変化量は、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々が受ける出力磁界成分の強度に依存する。出力磁界成分の強度が大きくなると、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の抵抗値は、その増加量またはその減少量がそれぞれ大きくなる方向に変化する。出力磁界成分の強度が小さくなると、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の抵抗値は、その増加量またはその減少量がそれぞれ小さくなる方向に変化する。出力磁界成分の強度は、入力磁界成分の強度に依存する。
【0061】
このように、入力磁界成分の方向と強度が変化すると、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４のそれぞれの抵抗値は、第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３の各々の抵抗値が増加すると共に第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４の各々の抵抗値が減少するか、第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３の各々の抵抗値が減少すると共に第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４の各々の抵抗値が増加するように変化する。これにより、図１ないし図３に示した第１の出力ポートＥ１と第２の出力ポートＥ２の各々の電位が変化する。磁気センサ１は、第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２の電位に対応する２つの信号、または第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２の電位差に対応する信号を、少なくとも１つの検出信号として生成する。少なくとも１つの検出信号は、自由層２４の磁化の方向が磁化固定層２２の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化する。
【0062】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ１のその他の構成について簡単に説明する。図示しないが、基板１０を除く磁気センサ１の構成要素は、基板１０を除く磁気センサ１の構成要素の周囲に配置された図示しない絶縁層と共に、基板１０の上に積層されている。また、電源ポートＶ、グランドポートＧならびに第１および第２の出力ポートＥ１，Ｅ２は、図示しない絶縁層から露出するように形成される。
【0063】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法について簡単に説明する。磁気センサ１の製造方法は、基板１０の上に複数の第１のＭＲ素子２０Ａおよび複数の第２のＭＲ素子２０Ａを形成する工程と、配線４０を形成する工程とを含んでいる。
【0064】
複数の第１のＭＲ素子２０Ａおよび複数の第２のＭＲ素子２０Ｂを形成する工程では、まず、後に複数の第１のＭＲ素子２０Ａおよび複数の第２のＭＲ素子２０Ｂ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、少なくとも、後に磁化固定層２２となる初期磁化固定層と、自由層２４と、ギャップ層２３とを含んでいる。
【0065】
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、後に複数の第１のＭＲ素子２０Ａ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２２になり、複数の初期ＭＲ素子は、複数の第１のＭＲ素子２０Ａになる。
【0066】
また、後に複数の第２のＭＲ素子２０Ｂ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、複数の第２のＭＲ素子２０Ａが形成される。
【0067】
次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の作用および効果について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ１は、互いに反対側に位置する第１の端面３０ａおよび第２の端面３０ｂを有する軟磁性体３０と、第１の端面３０ａの近傍に配置された第１のＭＲ素子２０Ａと、第２の端面３０ｂの近傍に配置された第２のＭＲ素子２０Ｂと、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとを電気的に接続する第１のリード４１と、を備えている。本実施の形態では、第１のリード４１は、Ｚ方向から見たときに軟磁性体３０と重なる部分を含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、軟磁性体３０と重ならないように配線４０を形成する場合に比べて、配線４０の抵抗値を小さくすることができる。
【0068】
図８は、比較例の配線１４０を備えた比較例の磁気センサの一部を示す平面図である。図８は、本実施の形態における第１の抵抗部Ｒ１の一部または第３の抵抗部Ｒ３の一部に相当する部分を示している。Ｚ方向から見たときの比較例の配線１４０の形状は、ミアンダ形状である。
【0069】
比較例の配線１４０は、それぞれＹ方向に並んだ複数個の第１のＭＲ素子２０Ａを電気的に接続する複数の第１の部分１４０Ａと、それぞれＹ方向に並んだ複数個の第２のＭＲ素子２０Ｂを電気的に接続する複数の第２の部分１４０Ｂと、それぞれＸ方向に隣接する第１の部分１４０Ａと第２の部分１４０Ｂとを接続する第３の部分１４０Ｃとを含んでいる。図８では、第１の部分１４０Ａと第３の部分１４０Ｃとの境界と、第２の部分１４０Ｂと第３の部分１４０Ｃとの境界を、それぞれ点線で示している。
【0070】
複数の第１の部分１４０Ａの各々の幅（短手方向の寸法）は、第１のＭＲ素子２０Ａの短手方向の寸法とほぼ等しくなる。複数の第２の部分１４０Ｂの各々の幅（短手方向の寸法）は、第２のＭＲ素子２０Ｂの短手方向の寸法とほぼ等しくなる。そのため、比較例の磁気センサでは、比較的、配線１４０の抵抗が大きくなる。
【0071】
これに対し、本実施の形態では、図６に示したように、配線４０の幅（短手方向の寸法）は、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の長手方向の寸法すなわち第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々の幅とほぼ等しくすることが可能である。これにより、本実施の形態によれば、比較例に比べて、配線４０の抵抗値を小さくすることができる。
【0072】
また、本実施の形態によれば、磁気センサ１における第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの占有面積を同じにして比較すると、配線４０の抵抗値を相対的に小さくすることができ、これにより、磁気センサ１の感度を高めることができる。また、本実施の形態によれば、磁気センサ１における第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの占有面積を小さくしても、配線４０の抵抗値が大きくなることを抑制することができる。また、本実施の形態によれば、比較例に比べて配線４０の抵抗値を小さくすることができることから、磁気センサ１の感度を保持しながら、第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの占有面積を小さくして、磁気センサ１を小型化することができる。
【0073】
［変形例］
次に、図９を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の変形例について説明する。図９は、図５に対応する側面図である。変形例では、第１のリード４１は、軟磁性体３０と第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂとの間に配置され、第１のＭＲ素子２０Ａの上面と第２のＭＲ素子２０Ｂの上面に接続されている。
次に、図９を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の変形例について説明する。図９は、図５に対応する側面図である。変形例では、第１のリード４１は、軟磁性体３０と第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂとの間に配置され、第１のＭＲ素子２０Ａの上面と第２のＭＲ素子２０Ｂの上面に接続されている。
【0074】
【0075】
本実施の形態では、複数の軟磁性構造体（軟磁性体３０）の数は、複数の素子対の数よりも少ない。１つの軟磁性体３０は、Ｙ方向に並ぶ複数の素子対を構成する複数の第１のＭＲ素子２０Ａと複数の第２のＭＲ素子２０Ｂとの間に配置されている。
【0076】
また、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々は、少なくとも１つの軟磁性体３０を含んでいる。少なくとも１つの軟磁性体３０が複数の軟磁性体３０である場合、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々において、複数の軟磁性体３０は、Ｘ方向に並ぶように配列されていてもよい。
【0077】
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。
【0078】
【0079】
本実施の形態では、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々における複数の軟磁性構造体（軟磁性体３０）の姿勢と複数の素子対の姿勢が、第１の実施の形態と異なっている。複数の軟磁性構造体（軟磁性体３０）の姿勢と複数の素子対の姿勢は、Ｚ方向から見たときに、第１の実施の形態に示した姿勢から、時計回り方向に９０°回転した姿勢になっている。
【0080】
本実施の形態では、軟磁性体３０は、Ｚ方向に平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、Ｙ方向に平行な方向の出力磁界成分を含む出力磁界を発生するように構成されている。軟磁性体３０は、例えばＸ方向に長い直方体形状を有している。
【0081】
第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３では、軟磁性体３０の第１の端面３０ａは、軟磁性体３０の－Ｙ方向の端に位置し、軟磁性体３０の第２の端面３０ｂは、軟磁性体３０の－Ｘ方向の端に位置する。第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４では、軟磁性体３０の第１の端面３０ａは、軟磁性体３０のＹ方向の端に位置し、軟磁性体３０の第２の端面３０ｂは、軟磁性体３０の－Ｙ方向の端に位置する。
【0082】
第１および第２のＭＲ素子２０Ａ，２０Ｂの各々は、Ｘ方向に長い形状を有している。１つの素子対では、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂは、Ｙ方向に平行な方向に並んでいる。図示しないが、第１のリード４１は、Ｙ方向に延在している。
【0083】
本実施の形態では、第１の磁化方向は－Ｙ方向であり、第２の磁化方向はＹ方向である。すなわち、本実施の形態では、第１のＭＲ素子２０Ａの磁化固定層２２の磁化は、－Ｙ方向の成分を含み、第２のＭＲ素子２０Ｂの磁化固定層２２の磁化は、Ｙ方向の成分を含んでいる。
【0084】
第１および第３の抵抗部Ｒ１，Ｒ３では、複数の素子対の各々において、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂは、－Ｙ方向にこの順に並んでいる。第２および第４の抵抗部Ｒ２，Ｒ４では、複数の素子対の各々において、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂは、Ｙ方向にこの順に並んでいる。
【0085】
出力磁界成分の方向と、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１～Ｒ４の各々の抵抗値の変化の関係は、第１の実施の形態と同じである。
【0086】
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。
【0087】
【0088】
磁気センサシステム１００は、磁気センサ１と、所定の磁界を発生する磁界発生部とを備えている。
【0089】
本実施の形態では、磁界発生部は、発生する磁界の一部である部分磁界が磁気センサ１に印加されるように構成された磁石２である。この部分磁界は、Ｚ方向に平行な第１の磁界成分Ｈｚと、Ｘ方向に平行な第２の磁界成分Ｈｘとを含んでいる。
【0090】
磁石２の磁化の方向はＸ方向であり、第２の磁界成分Ｈｘの方向は－Ｘ方向である。第１の磁界成分Ｈｚの方向は、所定の位置からＸ方向に移動するとＺ方向になり、所定の位置から－Ｘ方向に移動すると－Ｚ方向になる。
【0091】
磁気センサシステム１００の磁気センサ１は、第１ないし第３のいずれかの実施の形態に係る磁気センサ１であってもよい。この場合、磁気センサ１は、第１の磁界成分Ｈｚを検出するように構成される。
【0092】
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ないし第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【0093】
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、軟磁性体３０、第１のＭＲ素子２０Ａ、第２のＭＲ素子２０Ｂ、第１のリード４１および第２のリード４２の各々の形状、配置および数は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。
【0094】
また、軟磁性体３０は、第１のＭＲ素子２０Ａ、第２のＭＲ素子２０Ｂ、第１のリード４１および第２のリード４２の下方に配置されていてもよい。この場合、第１のリード４１は、軟磁性体３０の上方を跨ぐように延在して、第１のＭＲ素子２０Ａと第２のＭＲ素子２０Ｂとを接続する。
【0095】
以上説明したように、本発明の磁気センサは、互いに反対側に位置する第１の端面および第２の端面を有する軟磁性体と、第１の端面の近傍に配置された第１の磁気抵抗効果素子と、第２の端面の近傍に配置された第２の磁気抵抗効果素子と、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子とを電気的に接続すると共に、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並ぶ第１の方向に直交する第２の方向から見たときに軟磁性体と重なる部分を含む第１のリードと、を備えている。
【0096】
本発明の磁気センサにおいて、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含んでいてもよい。第１の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化は、第１の磁化方向の成分を含んでいてもよい。第２の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化は、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。
【0097】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の各々は、第１の方向および第２の方向の各々と交差する第３の方向に長い形状を有していてもよい。
【0098】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含むと共に、バイアス磁界が第１の方向および第２の方向の各々と交差する方向に自由層に印加されるように構成されていてもよい。
【0099】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１の磁気抵抗効果素子、第２の磁気抵抗効果素子および第１のリードの各々は、第１の方向および第２の方向の各々と交差する第３の方向における寸法である幅を有していてもよい。第１のリードは、第１のリードの幅が、第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子の各々の幅以上になる部分を含んでいてもよい。
【0100】
また、本発明の磁気センサにおいて、軟磁性体は、第２の方向に平行な方向の成分を含む入力磁界を受けて、第１の方向に平行な方向の成分を含む出力磁界を発生するように構成されたヨークであってもよい。
【0101】
また、本発明の磁気センサにおいて、第１のリードは、軟磁性体と第１および第２の磁気抵抗効果素子との間の位置、または、第１のリードと軟磁性体との間に第１および第２の磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置されていてもよい。
【0102】
また、本発明の磁気センサは、更に、それぞれ軟磁性体を含む複数の軟磁性構造体と、それぞれ第１の磁気抵抗効果素子、第２の磁気抵抗効果素子および第１のリードを含む複数の素子対と、複数の素子対を電気的に接続する複数の第２のリードと、を備えていてもよい。
【0103】
本発明の磁気センサが複数の軟磁性構造体、複数の素子対および複数の第２のリードを備えている場合、複数の素子対は、隣接する第１の素子対および第２の素子対を含んでいてもよい。複数の第２のリードは、第１の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の一方を、いかなる磁気抵抗効果素子も介在させずに、第２の素子対に電気的に接続する特定の第２のリードを含んでいてもよい。第１の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の他方は、第１の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の一方を介して、第２の素子対に電気的に接続されていてもよい。第１の素子対および第２の素子対は、第１の方向に並んでいてもよい。特定の第２のリードは、第１の素子対の第２の磁気抵抗効果素子と第２の素子対の第１の磁気抵抗効果素子とを電気的に接続してもよい。
【0104】
複数の素子対が隣接する第１の素子対および第２の素子対を含む場合、第１の素子対および第２の素子対は、第１の方向および第２の方向の各々と交差する第３の方向に並んでいてもよい。特定の第２のリードは、第１の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の素子対の第１の磁気抵抗効果素子とを電気的に接続してもよい。
【0105】
複数の素子対が隣接する第１の素子対および第２の素子対を含む場合、複数の軟磁性構造体は、第１の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子との間に配置された軟磁性体である第１の軟磁性体と、第２の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子との間に配置された軟磁性体である第２の軟磁性体とを含んでいてもよい。第１の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子は、第２の軟磁性体よりも、第１の軟磁性体により近い位置に配置されていてもよい。
【0106】
また、本発明の磁気センサが複数の軟磁性構造体、複数の素子対および複数の第２のリードを備えている場合、本発明の磁気センサは、更に、第１のポートと、第２のポートと、第３のポートと、を備えていてもよい。複数の素子対は、回路構成上第１のポートと第２のポートとの間に設けられた少なくとも１つの第１の素子対と、回路構成上第２のポートと第３のポートとの間に設けられた少なくとも１つの第２の素子対とを含んでいてもよい。第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含んでいてもよい。第１の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化は、第１の磁化方向の成分を含んでいてもよい。第２の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化は、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の方向において、少なくとも１つの第１の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子が並ぶ順序と、少なくとも１つの第２の素子対の第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子が並ぶ順序は、互いに反対であってもよい。
【0107】
また、本発明の磁気センサの製造方法は、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子を形成する工程を含んでいる。第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含んでいる。第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子を形成する工程は、それぞれ、後に磁化固定層となる初期磁化固定層と、自由層とを含む複数の初期磁気抵抗効果素子を形成する工程と、レーザ光と外部磁界とを用いて、複数の初期磁気抵抗効果素子のうち後に第１の磁気抵抗効果素子になる初期磁気抵抗効果素子の初期磁化固定層の磁化の方向を固定すると共に、複数の初期磁気抵抗効果素子のうち後に第２の磁気抵抗効果素子になる初期磁気抵抗効果素子の初期磁化固定層の磁化の方向を固定する工程とを含んでいる。
【符号の説明】
【0108】
１…磁気センサ、２…磁石、１０…基板、２０Ａ…第１のＭＲ素子、２０Ｂ…第２のＭＲ素子、２１…反強磁性層、２２…磁化固定層、２３…ギャップ層、２４…自由層、３０…軟磁性体、３０ａ…第１の端面、３０ｂ…第２の端面、４０…配線、４１…第１のリード、４２…第２のリード、１００…磁気センサシステム、Ｒ１…第１の抵抗部、Ｒ２…第２の抵抗部、Ｒ３…第３の抵抗部、Ｒ４…第４の抵抗部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】