(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】P2024157700
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】磁気センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 33/09 20060101AFI20241031BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20241031BHJP
H10N 50/10 20230101ALI20241031BHJP
H10N 50/80 20230101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
G01R33/09
G01R33/02 W
G01R33/02 V
H10N50/10 Z
H10N50/80 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023072210
(22)【出願日】2023-04-26
(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
【テーマコード（参考）】
2G017
5F092
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AA03
2G017AA10
2G017AC01
2G017AC07
2G017AD55
2G017AD63
2G017BA09
5F092AB01
5F092AC08
5F092AC12
5F092BB16
5F092BB30
5F092BB33
5F092BC04
5F092BC07
5F092BC42
5F092FA08
(57)【要約】
【課題】複数の磁気検出素子を電気的に接続するための配線の構造を簡単に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、複数のＭＲ素子３０と、それぞれ第１の方向Ｄ１に長い部分を含む複数のヨーク４０と、それぞれ第２の方向Ｄ２に長い部分を含む複数のシールド５０とを備えている。複数のＭＲ素子３０は、複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３を含んでいる。複数のヨーク４０は、それぞれ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々を挟む複数のヨーク対を含んでいる。複数のシールド５０は、それぞれ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々を挟む複数のシールド対を含んでいる。複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に並んでいる。
【選択図】図４
【解決手段】磁気センサ１は、複数のＭＲ素子３０と、それぞれ第１の方向Ｄ１に長い部分を含む複数のヨーク４０と、それぞれ第２の方向Ｄ２に長い部分を含む複数のシールド５０とを備えている。複数のＭＲ素子３０は、複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３を含んでいる。複数のヨーク４０は、それぞれ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々を挟む複数のヨーク対を含んでいる。複数のシールド５０は、それぞれ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々を挟む複数のシールド対を含んでいる。複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に並んでいる。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の磁気検出素子と、
それぞれ第１の方向に長い部分を含む複数のヨークと、
それぞれ前記第１の方向と交差する第２の方向に長い部分を含む複数のシールドと備え、
前記複数の磁気検出素子は、互いに電気的に接続された複数の第１の特定の素子を含み、
前記複数のヨークは、それぞれ複数の第１の特定の素子の各々を挟むように配置された第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークよりなる複数のヨーク対を含み、
複数のヨーク対の各々において、前記第１の特定のヨークおよび前記第２の特定のヨークは、前記第１の特定のヨークと前記第２の特定のヨークとの間に挟まれた１つの第１の特定の素子を中心として、前記第１の方向に平行な方向において互いにずれており、
前記複数のシールドは、それぞれ複数の第１の特定の素子の各々を挟むように配置された第１の特定のシールドおよび第２の特定のシールドよりなる複数のシールド対を含み、
前記複数の第１の特定の素子は、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方向に並んでいることを特徴とする磁気センサ。
それぞれ第１の方向に長い部分を含む複数のヨークと、
それぞれ前記第１の方向と交差する第２の方向に長い部分を含む複数のシールドと備え、
前記複数の磁気検出素子は、互いに電気的に接続された複数の第１の特定の素子を含み、
前記複数のヨークは、それぞれ複数の第１の特定の素子の各々を挟むように配置された第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークよりなる複数のヨーク対を含み、
複数のヨーク対の各々において、前記第１の特定のヨークおよび前記第２の特定のヨークは、前記第１の特定のヨークと前記第２の特定のヨークとの間に挟まれた１つの第１の特定の素子を中心として、前記第１の方向に平行な方向において互いにずれており、
前記複数のシールドは、それぞれ複数の第１の特定の素子の各々を挟むように配置された第１の特定のシールドおよび第２の特定のシールドよりなる複数のシールド対を含み、
前記複数の第１の特定の素子は、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方向に並んでいることを特徴とする磁気センサ。
【請求項2】
前記複数の磁気検出素子は、それぞれ前記複数の第１の特定の素子よりなる複数の第１の素子グループを含み、
前記複数の第１の素子グループは、前記第２の方向に平行な方向に並んでいることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
前記複数の第１の素子グループは、前記第２の方向に平行な方向に並んで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3】
前記複数のヨーク対の各々において、前記第１の特定のヨークと前記第２の特定のヨークの少なくとも一方は、前記複数の第１の特定の素子のうちの２つの間に挟まれていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【請求項4】
前記複数の磁気検出素子は、更に、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並び、互いに電気的に接続され且つ前記複数の第１の特定の素子の各々には電気的に直接接続されていない複数の第２の特定の素子を含み、
前記複数の第１の特定の素子のうちの１つと、前記複数の第２の特定の素子のうちの１つは、それらの間に前記第１の特定のヨークまたは前記第２の特定のヨークを挟むよう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。
前記複数の第１の特定の素子のうちの１つと、前記複数の第２の特定の素子のうちの１つは、それらの間に前記第１の特定のヨークまたは前記第２の特定のヨークを挟むよう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5】
前記複数の磁気検出素子は、それぞれ前記複数の第１の特定の素子よりなり且つ前記第２の方向に並ぶ複数の第１の素子グループと、それぞれ前記複数の第２の特定の素子よりなり且つ前記第２の方向に並ぶ複数の第２の素子グループとを含むことを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
【請求項6】
前記複数のヨーク対の各々において、前記第１の特定のヨークと前記第２の特定のヨークの少なくとも一方は、前記複数の第１の特定の素子のうちの２つに挟まれ且つ前記複数の第２の特定の素子のうちの２つに挟まれていることを特徴とする請求項４または５記載の磁気センサ。
【請求項7】
更に、第１の端子と、
第２の端子と、
第３の端子とを備え、
前記複数の第１の特定の素子は、回路構成上、前記第１の端子と前記第２の端子との間に設けられ、
前記複数の第２の特定の素子は、回路構成上、前記第２の端子と前記第３の端子との間に設けられていることを特徴とする請求項４または５記載の磁気センサ。
第２の端子と、
第３の端子とを備え、
前記複数の第１の特定の素子は、回路構成上、前記第１の端子と前記第２の端子との間に設けられ、
前記複数の第２の特定の素子は、回路構成上、前記第２の端子と前記第３の端子との間に設けられていることを特徴とする請求項４または５記載の磁気センサ。
【請求項8】
前記複数の磁気検出素子は、更に、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並び、互いに電気的に接続され且つ前記複数の第１の特定の素子の各々には電気的に直接接続されていない複数の第２の特定の素子を含み、
前記複数の第１の特定の素子のうちの１つと、前記複数の第２の特定の素子のうちの１つは、それらの間に前記第１の特定のシールドまたは前記第２の特定のシールドを挟むよう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。
前記複数の第１の特定の素子のうちの１つと、前記複数の第２の特定の素子のうちの１つは、それらの間に前記第１の特定のシールドまたは前記第２の特定のシールドを挟むよう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9】
前記複数の磁気検出素子の各々は、第１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第２の磁化を有する自由層とを含む磁気抵抗効果素子であり、
前記磁化固定層の前記第１の磁化は、所定の一方向の成分を含み、
前記所定の一方向は、前記複数の磁気検出素子において同じ方向であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
前記磁化固定層の前記第１の磁化は、所定の一方向の成分を含み、
前記所定の一方向は、前記複数の磁気検出素子において同じ方向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10】
更に、上面を有し、前記複数の磁気検出素子、前記複数のヨークおよび前記複数のシールドを支持する支持部材を備え、
前記複数のヨークは、前記支持部材の前記上面に垂直な一方向から見たときに前記複数のシールドのうちの対応するシールドと十字状に交差する少なくとも１つのヨークを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
前記複数のヨークは、前記支持部材の前記上面に垂直な一方向から見たときに前記複数のシールドのうちの対応するシールドと十字状に交差する少なくとも１つのヨーク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11】
更に、上面を有し、前記複数の磁気検出素子、前記複数のヨークおよび前記複数のシールドを支持する支持部材を備え、
前記複数のヨークは、前記支持部材の前記上面に垂直な一方向から見たときに前記複数のシールドのうちの対応するシールドとＴ字状に交差する少なくとも１つのヨークを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
前記複数のヨークは、前記支持部材の前記上面に垂直な一方向から見たときに前記複数のシールドのうちの対応するシールドとＴ字状に交差する少なくとも１つのヨーク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12】
更に、前記複数の磁気検出素子によって構成された複数の抵抗部を備え、
前記複数の磁気検出素子は、前記複数の抵抗部に対応する複数の領域に分割して配置され、
前記複数の領域の各々は、前記第１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。
前記複数の磁気検出素子は、前記複数の抵抗部に対応する複数の領域に分割して配置され、
前記複数の領域の各々は、前記第１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13】
更に、第１の電源端子と、
第２の電源端子と、
グランド端子と、
第１の出力端子と、
第２の出力端子と、
第３の出力端子と、
第４の出力端子と、
前記第１の電源端子と前記第１の出力端子との間に設けられた第１の抵抗部と、
前記グランド端子と前記第１の出力端子との間に設けられた第２の抵抗部と、
前記グランド端子と前記第２の出力端子との間に設けられた第３の抵抗部と、
前記第１の電源端子と前記第２の出力端子との間に設けられた第４の抵抗部と、
前記第２の電源端子と前記第３の出力端子との間に設けられた第５の抵抗部と、
前記グランド端子と前記第３の出力端子との間に設けられた第６の抵抗部と、
前記グランド端子と前記第４の出力端子との間に設けられた第７の抵抗部と、
前記第２の電源端子と前記第４の出力端子との間に設けられた第８の抵抗部とを備え、
前記第１ないし第８の抵抗部は、前記複数の磁気検出素子によって構成され、
前記複数の磁気検出素子は、更に、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並び、互いに電気的に接続され且つ前記複数の第１の特定の素子の各々には電気的に直接接続されていない複数の第２の特定の素子を含み、
前記複数の第１の特定の素子と前記複数の第２の特定の素子の各々は、第１の領域、第２の領域、第３の領域および第４の領域に分割して配置され、
前記第１の抵抗部は、前記複数の第１の特定の素子のうち前記第１の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第２の抵抗部は、前記複数の第２の特定の素子のうち前記第１の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第３の抵抗部は、前記複数の第１の特定の素子のうち前記第２の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第４の抵抗部は、前記複数の第２の特定の素子のうち前記第２の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第５の抵抗部は、前記複数の第１の特定の素子のうち前記第３の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第６の抵抗部は、前記複数の第２の特定の素子のうち前記第３の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第７の抵抗部は、前記複数の第１の特定の素子のうち前記第４の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第８の抵抗部は、前記複数の第２の特定の素子のうち前記第４の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第１の領域と前記第２の領域は、所定の間隔を開けて配置され、
前記第３の領域と前記第４の領域は、前記第１の領域と前記第２の領域との間において、前記第１の領域と前記第２の領域とが並ぶ方向に直交する方向に並ぶよう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。
第２の電源端子と、
グランド端子と、
第１の出力端子と、
第２の出力端子と、
第３の出力端子と、
第４の出力端子と、
前記第１の電源端子と前記第１の出力端子との間に設けられた第１の抵抗部と、
前記グランド端子と前記第１の出力端子との間に設けられた第２の抵抗部と、
前記グランド端子と前記第２の出力端子との間に設けられた第３の抵抗部と、
前記第１の電源端子と前記第２の出力端子との間に設けられた第４の抵抗部と、
前記第２の電源端子と前記第３の出力端子との間に設けられた第５の抵抗部と、
前記グランド端子と前記第３の出力端子との間に設けられた第６の抵抗部と、
前記グランド端子と前記第４の出力端子との間に設けられた第７の抵抗部と、
前記第２の電源端子と前記第４の出力端子との間に設けられた第８の抵抗部とを備え、
前記第１ないし第８の抵抗部は、前記複数の磁気検出素子によって構成され、
前記複数の磁気検出素子は、更に、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並び、互いに電気的に接続され且つ前記複数の第１の特定の素子の各々には電気的に直接接続されていない複数の第２の特定の素子を含み、
前記複数の第１の特定の素子と前記複数の第２の特定の素子の各々は、第１の領域、第２の領域、第３の領域および第４の領域に分割して配置され、
前記第１の抵抗部は、前記複数の第１の特定の素子のうち前記第１の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第２の抵抗部は、前記複数の第２の特定の素子のうち前記第１の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第３の抵抗部は、前記複数の第１の特定の素子のうち前記第２の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第４の抵抗部は、前記複数の第２の特定の素子のうち前記第２の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第５の抵抗部は、前記複数の第１の特定の素子のうち前記第３の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第６の抵抗部は、前記複数の第２の特定の素子のうち前記第３の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第７の抵抗部は、前記複数の第１の特定の素子のうち前記第４の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第８の抵抗部は、前記複数の第２の特定の素子のうち前記第４の領域に配置された複数の素子によって構成され、
前記第１の領域と前記第２の領域は、所定の間隔を開けて配置され、
前記第３の領域と前記第４の領域は、前記第１の領域と前記第２の領域との間において、前記第１の領域と前記第２の領域とが並ぶ方向に直交する方向に並ぶよう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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の磁気検出素子と複数のヨークとを含み、所定の方向の磁界を検出するように構成された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複数の磁気検出素子を用いたものが知られている。磁気検出素子としては、例えば磁気抵抗効果素子が用いられる。また、所定の方向の磁界を検出するために、検出対象の磁界を受けて所望の方向の磁界成分を出力する軟磁性体を設けた磁気センサが知られている。
【0003】
特許文献１には、外部磁界のＸ方向に平行な方向の成分を検出する第１の磁気センサと、外部磁界のＹ方向に平行な方向の成分を検出する第２の磁気センサと、外部磁界のＺ方向に平行な方向の成分を検出する第３の磁気センサと、複数のヨークを含む磁界変換部と、軟磁性層とを含む磁気センサ装置が開示されている。磁界変換部は、Ｚ方向に平行な方向の磁界成分を受けて、第３の磁気センサに印加される磁界成分を出力する。第３の磁気センサは、磁界変換部から出力される磁界成分を検出するように構成されている。軟磁性層は、第３の磁気センサの全域を覆っている。
【0004】
特許文献２には、軟磁性フラックスコンセントレータの４つの隅の位置の近傍にそれぞれ磁気抵抗センシングユニットを配置したＹ軸磁界センサが開示されている。このＹ軸磁界センサでは、４つの隅のうちの２つの近傍の磁気抵抗センシングユニットは、プッシュアームの磁気抵抗センシングユニットであり、４つの隅のうちの他の２つの近傍の磁気抵抗センシングユニットは、プルアームの磁気抵抗センシングユニットである。プッシュアームの磁気抵抗センシングユニットのピンニング層の磁化方向と、プルアームの磁気抵抗センシングユニットのピンニング層の磁化方向は同じである。Ｙ軸に平行な方向の外部磁界の作用下では、プッシュアームおよびプルアームの自由層の磁界方向は反対向きとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－１６８２３９号公報
【特許文献2】特表２０１７－５３４８５５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、磁気センサは、複数の磁気検出素子によって構成されたブリッジ回路を有している。ブリッジ回路は、２つまたは４つのアームを含んでいる。２つまたは４つのアームの各々において、複数の磁気検出素子は、直列に接続されている。
【0007】
ところで、特許文献２のＹ軸磁界センサのように、検出対象の磁界を受けて所望の方向の磁界成分を出力する軟磁性体を設けた磁気センサでは、軟磁性体と磁気検出素子との位置関係に応じて、磁気検出素子に印加される磁界成分の方向が変化する。そのため、この磁気センサでは、アーム毎に、複数の磁気検出素子の各々に印加される磁界成分の方向が一致するように、複数の磁気検出素子を配置する必要がある。しかしながら、このように複数の磁気検出素子を配置した状態でブリッジ回路を構成しようとすると、複数の磁気検出素子を電気的に接続するための配線の構造が複雑になるという問題があった。この問題は、特に、磁気センサの感度を高めるために、単位面積当たりの磁気検出素子の数を多くする場合に顕著になる。
【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、複数の磁気検出素子と複数のヨークとを含み、所定の方向の磁界を検出するように構成された磁気センサにおいて、単位面積当たりの磁気検出素子の数を多くしながら、複数の磁気検出素子を電気的に接続するための配線の構造を簡単にすることが可能な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】
【0009】
本発明の磁気センサは、複数の磁気検出素子と、それぞれ第１の方向に長い部分を含む複数のヨークと、それぞれ第１の方向と交差する第２の方向に長い部分を含む複数のシールドと備えている。複数の磁気検出素子は、互いに電気的に接続された複数の第１の特定の素子を含んでいる。複数のヨークは、それぞれ複数の第１の特定の素子の各々を挟むように配置された第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークよりなる複数のヨーク対を含んでいる。複数のヨーク対の各々において、第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークは、第１の特定のヨークと第２の特定のヨークとの間に挟まれた１つの第１の特定の素子を中心として、第１の方向に平行な方向において互いにずれている。複数のシールドは、それぞれ複数の第１の特定の素子の各々を挟むように配置された第１の特定のシールドおよび第２の特定のシールドよりなる複数のシールド対を含んでいる。複数の第１の特定の素子は、第１の方向および第２の方向の各々と交差する方向に並んでいる。
【発明の効果】
【0010】
本発明の磁気センサでは、複数の第１の特定の素子は、第１の方向および第２の方向の各々と交差する方向に並んでいる。これにより、本発明によれば、複数の磁気検出素子を電気的に接続するための配線の構造を簡単にすることが可能な磁気センサを実現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】
【0011】
【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素子配置領域を示す平面図である。
【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の実施の形態における複数の磁気検出素子、複数のヨークおよび複数のシールド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】本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの動作を説明するための説明図である。
【図9】本発明の第１の実施の形態における複数のヨークが着磁した状態を示す説明図である。
【図10】本発明の第１の実施の形態における複数のヨークが着磁した状態を示す説明図である。
【図11】本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す断面図である。
【図12】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す断面図である。
【図13】本発明の第４の実施の形態に係る磁気センサの素子配置領域を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
［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。本実施の形態に係る磁気センサ１は、複数の磁気検出素子と、複数のヨーク４０と、複数のシールド５０と、複数の磁気検出素子、複数のヨーク４０および複数のシールド５０を支持する支持部材６０と備えている。
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。本実施の形態に係る磁気センサ１は、複数の磁気検出素子と、複数のヨーク４０と、複数のシールド５０と、複数の磁気検出素子、複数のヨーク４０および複数のシールド５０を支持する支持部材６０と備えている。
【0013】
支持部材６０は、直方体形状を有していてもよい。支持部材６０は、第１の面と、第１の面とは反対側に位置する第２の面と、第１の面と第２の面とを接続する４つの側面とを有している。図１は、支持部材６０の第１の面側から見た磁気センサ１を示している。
【0014】
ここで、図１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。本実施の形態では特に、支持部材６０の第１の面に垂直な方向であって、支持部材の第２の面から第１の面に向かう方向を、Ｚ方向とする。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。
【0015】
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。支持部材６０の第１の面は、支持部材６０の上面でもある。支持部材６０の第２の面は、支持部材６０の下面でもある。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。
【0016】
磁気センサ１は、更に、第１の検出回路１０と、第２の検出回路２０とを備えている。第１および第２の検出回路１０，２０の各々は、複数の磁気検出素子によって構成されている。本実施の形態では特に、複数の磁気検出素子は、複数の磁気抵抗効果素子３０である。以下、磁気抵抗効果素子を、ＭＲ素子と記す。
【0017】
第１の検出回路１０は、対象磁界の一方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも１つの第１の検出信号を生成するように構成されている。第２の検出回路２０は、対象磁界の他の一方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも１つの第２の検出信号を生成するように構成されている。本実施の形態では特に、第１の検出回路１０は、対象磁界のＸ方向に平行な方向の成分を検出するように構成されている。第２の検出回路２０は、対象磁界のＹ方向に平行な方向の成分を検出するように構成されている。
【0018】
第１および第２の検出回路１０，２０の各々は、複数のＭＲ素子３０によって構成された複数の抵抗部を含んでいる。複数のＭＲ素子３０は、複数の抵抗部毎に、複数個ずつ配置され且つ互いに電気的に接続されている。
【0019】
複数のヨーク４０は、複数の抵抗部毎に複数個ずつ配置されている。同様に、複数のシールド５０は、複数の抵抗部毎に複数個ずつ配置されている。複数のヨーク４０と複数のシールド５０の各々は、軟磁性体によって構成されている。
【0020】
【0021】
図３に示したように、第１の検出回路１０は、電源端子Ｖ１と、グランド端子Ｇと、第１の出力端子Ｅ１１と、第２の出力端子Ｅ１２と、第１の抵抗部Ｒ１１と、第２の抵抗部Ｒ１２と、第３の抵抗部Ｒ１３と、第４の抵抗部Ｒ１４とを含んでいる。
【0022】
第１の抵抗部Ｒ１１は、回路構成上、電源端子Ｖ１と第１の出力端子Ｅ１１との間に設けられている。第２の抵抗部Ｒ１２は、回路構成上、グランド端子Ｇと第１の出力端子Ｅ１１との間に設けられている。第３の抵抗部Ｒ１３は、回路構成上、グランド端子Ｇと第２の出力端子Ｅ１２との間に設けられている。第４の抵抗部Ｒ１４は、回路構成上、電源端子Ｖ１と第２の出力端子Ｅ１２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。
【0023】
複数のＭＲ素子３０は、複数の第１のＭＲ素子３１と、複数の第２のＭＲ素子３２と、複数の第３のＭＲ素子３３と、複数の第４のＭＲ素子３４とを含んでいる。複数の第１のＭＲ素子３１は、互いに電気的に接続されていると共に、第１の抵抗部Ｒ１１を構成している。複数の第２のＭＲ素子３２は、互いに電気的に接続されていると共に、第２の抵抗部Ｒ１２を構成している。複数の第３のＭＲ素子３３は、互いに電気的に接続されていると共に、第３の抵抗部Ｒ１３を構成している。複数の第４のＭＲ素子３４は、互いに電気的に接続されていると共に、第４の抵抗部Ｒ１４を構成している。複数の第１のＭＲ素子３１、複数の第２のＭＲ素子３２、複数の第３のＭＲ素子３３および複数の第４のＭＲ素子３４の各々は、直列に接続されていてもよい。
【0024】
図３に示したように、第２の検出回路２０は、電源端子Ｖ２と、グランド端子Ｇと、第３の出力端子Ｅ２１と、第４の出力端子Ｅ２２と、第５の抵抗部Ｒ２１と、第６の抵抗部Ｒ２２と、第７の抵抗部Ｒ２３と、第８の抵抗部Ｒ２４とを含んでいる。グランド端子Ｇは、第１の検出回路１０の構成要素でもあり、第２の検出回路２０の構成要素でもある。
【0025】
第５の抵抗部Ｒ２１は、回路構成上、電源端子Ｖ２と第３の出力端子Ｅ２１との間に設けられている。第６の抵抗部Ｒ２２は、回路構成上、グランド端子Ｇと第３の出力端子Ｅ２１との間に設けられている。第７の抵抗部Ｒ２３は、回路構成上、グランド端子Ｇと第４の出力端子Ｅ２２との間に設けられている。第８の抵抗部Ｒ２４は、回路構成上、電源端子Ｖ２と第４の出力端子Ｅ２２との間に設けられている。
【0026】
複数のＭＲ素子３０は、更に、複数の第５のＭＲ素子３５と、複数の第６のＭＲ素子３６と、複数の第７のＭＲ素子３７と、複数の第８のＭＲ素子３８とを含んでいる。複数の第５のＭＲ素子３５は、互いに電気的に接続されていると共に、第５の抵抗部Ｒ２１を構成している。複数の第６のＭＲ素子３６は、互いに電気的に接続されていると共に、第６の抵抗部Ｒ２２を構成している。複数の第７のＭＲ素子３７は、互いに電気的に接続されていると共に、第７の抵抗部Ｒ２３を構成している。複数の第８のＭＲ素子３８は、互いに電気的に接続されていると共に、第８の抵抗部Ｒ２４を構成している。複数の第５のＭＲ素子３５、複数の第６のＭＲ素子３６、複数の第７のＭＲ素子３７および複数の第８のＭＲ素子３８の各々は、直列に接続されていてもよい。
【0027】
ここで、複数のＭＲ素子を配置するための領域を、素子配置領域と言う。素子配置領域は、支持部材６０の上面をＺ方向から見たときに、支持部材６０と重なっている。本実施の形態では特に、素子配置領域は、複数の領域を含んでいる。複数のＭＲ素子３０は、複数の領域に分割して配置されている。
【0028】
図２に示したように、本実施の形態では、素子配置領域は、複数の領域として、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２と、第３の領域Ａ３と、第４の領域Ａ４とを含んでいる。第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２は、所定の間隔を開けて配置されている。第３の領域Ａ３と第４の領域Ａ４は、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との間において、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とが並ぶ方向に直交する方向に並ぶように配置されている。本実施の形態では特に、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２は、Ｙ方向に平行な方向に並ぶと共に、第１の領域Ａ１は、第２の領域Ａ２に対してＹ方向の先に配置されている。第３の領域Ａ３と第４の領域Ａ４は、Ｘ方向に平行な方向に並ぶと共に、第３の領域Ａ３は、第４の領域Ａ４に対して－Ｘ方向の先に配置されている。
【0029】
第１ないし第４の領域Ａ１～Ａ４の各々は、一方向に長い形状を有していてもよい。図２に示した例では、第１および第２の領域Ａ１，Ａ２の各々は、Ｘ方向に平行な方向に長い形状を有している。第３および第４の領域Ａ３，Ａ４の各々は、Ｙ方向に平行な方向に長い形状を有している。
【0030】
複数の第１のＭＲ素子３１と複数の第２のＭＲ素子３２は、第１の領域Ａ１に配置されている。すなわち、図２に示したように、第１の抵抗部Ｒ１１と第２の抵抗部Ｒ１２は、第１の領域Ａ１に配置されている。
【0031】
複数の第３のＭＲ素子３３と複数の第４のＭＲ素子３４は、第２の領域Ａ２に配置されている。すなわち、図２に示したように、第３の抵抗部Ｒ１３と第４の抵抗部Ｒ１４は、第２の領域Ａ２に配置されている。
【0032】
複数の第５のＭＲ素子３５と複数の第６のＭＲ素子３６は、第３の領域Ａ３に配置されている。すなわち、図２に示したように、第５の抵抗部Ｒ２１と第６の抵抗部Ｒ２２は、第３の領域Ａ３に配置されている。
【0033】
複数の第７のＭＲ素子３７と複数の第８のＭＲ素子３８は、第４の領域Ａ４に配置されている。すなわち、図２に示したように、第７の抵抗部Ｒ２３と第８の抵抗部Ｒ２４は、第４の領域Ａ４に配置されている。
【0034】
磁気センサ１は、更に、配線部７０を備えている。配線部７０は、複数のＭＲ素子３０と、電源端子Ｖ１，Ｖ２、グランド端子Ｇならびに第１ないし第４の出力端子Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２とを電気的に接続している。また、配線部７０は、第１ないし第８の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々において、複数のＭＲ素子３０を電気的に接続している。
【0035】
電源端子Ｖ１，Ｖ２およびグランド端子Ｇは、例えば、第１の領域Ａ１に対してＹ方向の先に配置されていてもよい。第１ないし第４の出力端子Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２は、例えば、第２の領域Ａ２に対して－Ｙ方向の先に配置されていてもよい。
【0036】
複数のヨーク４０の各々は、第１の領域Ａ１に配置された複数の第１のヨーク４１と、第２の領域Ａ２に配置された複数の第２のヨーク４２と、第３の領域Ａ３に配置された複数の第３のヨーク４３と、第４の領域Ａ４に配置された複数の第４のヨーク４４とを含んでいる。複数の第１のヨーク４１、複数の第２のヨーク４２、複数の第３のヨーク４３および複数の第４のヨーク４４の各々は、第１の方向に長い部分を含んでいる。本実施の形態では特に、複数の第１のヨーク４１と複数の第２のヨーク４２における第１の方向は、Ｘ方向であり、複数の第３のヨーク４３と複数の第４のヨーク４４における第１の方向は、Ｙ方向である。
【0037】
複数の第１のヨーク４１は、それぞれＹ方向に平行な方向において隣接する２つの第１のヨーク４１よりなる複数のヨーク対を含んでいる。複数のヨーク対の各々において、２つの第１のヨーク４１は、複数の第１のＭＲ素子３１のうちの１つまたは複数の第２のＭＲ素子３２のうちの１つを挟むように配置されている。
【0038】
複数の第２のヨーク４２は、それぞれＹ方向に平行な方向において隣接する２つの第２のヨーク４２よりなる複数のヨーク対を含んでいる。複数のヨーク対の各々において、２つの第２のヨーク４２は、複数の第３のＭＲ素子３３のうちの１つまたは複数の第４のＭＲ素子３４のうちの１つを挟むように配置されている。
【0039】
複数の第３のヨーク４３は、それぞれＸ方向に平行な方向において隣接する２つの第３のヨーク４３よりなる複数のヨーク対を含んでいる。複数のヨーク対の各々において、２つの第３のヨーク４３は、複数の第５のＭＲ素子３５のうちの１つまたは複数の第６のＭＲ素子３６のうちの１つを挟むように配置されている。
【0040】
複数の第４のヨーク４４は、それぞれＸ方向に平行な方向において隣接する２つの第４のヨーク４４よりなる複数のヨーク対を含んでいる。複数のヨーク対の各々において、２つの第４のヨーク４４は、複数の第７のＭＲ素子３７のうちの１つまたは複数の第８のＭＲ素子３８のうちの１つを挟むように配置されている。
【0041】
複数のシールド５０の各々は、第１の領域Ａ１に配置された複数の第１のシールドと、第２の領域Ａ２に配置された複数の第２のシールドと、第３の領域Ａ３に配置された複数の第３のシールドと、第４の領域Ａ４に配置された複数の第４のシールドとを含んでいる。複数の第１のシールド、複数の第２のシールド、複数の第３のシールドおよび複数の第４のシールドの各々は、第２の方向に長い部分を含んでいる。本実施の形態では特に、複数の第１のシールドと複数の第２のシールドにおける第２の方向は、Ｙ方向であり、複数の第３のシールドと複数の第４のシールドにおける第２の方向は、Ｘ方向である。
【0042】
複数の第１のシールドは、それぞれＸ方向に平行な方向において隣接する２つの第１のシールドよりなる複数のシールド対を含んでいる。複数のシールド対の各々において、２つの第１のシールドは、複数の第１のＭＲ素子３１のうちの少なくとも１つおよび複数の第２のＭＲ素子３２のうちの少なくとも１つを挟むように配置されている。
【0043】
複数の第２のシールドは、それぞれＸ方向に平行な方向において隣接する２つの第２のシールドよりなる複数のシールド対を含んでいる。複数のシールド対の各々において、２つの第２のシールドは、複数の第３のＭＲ素子３３のうちの少なくとも１つおよび複数の第４のＭＲ素子３４のうちの少なくとも１つを挟むように配置されている。
【0044】
複数の第３のシールドは、それぞれＹ方向に平行な方向において隣接する２つの第３のシールドよりなる複数のシールド対を含んでいる。複数のシールド対の各々において、２つの第３のシールドは、複数の第５のＭＲ素子３５のうちの少なくとも１つおよび複数の第６のＭＲ素子３６のうちの少なくとも１つを挟むように配置されている。
【0045】
複数の第４のシールドは、それぞれＹ方向に平行な方向において隣接する２つの第４のシールドよりなる複数のシールド対を含んでいる。複数のシールド対の各々において、２つの第４のシールドは、複数の第７のＭＲ素子３７のうちの少なくとも１つおよび複数の第８のＭＲ素子３８のうちの少なくとも１つを挟むように配置されている。
【0046】
次に、図４ないし図６を参照して、複数のＭＲ素子３０、複数のヨーク４０および複数のシールド５０の配置について詳しく説明する。図４は、複数のＭＲ素子３０、複数のヨーク４０および複数のシールド５０を示す平面図である。図５は、図４において５－５線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。図６は、図４において６－６線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。
【0047】
始めに、複数のＭＲ素子３０の配置について詳しく説明する。図４は、図２に示した第１ないし第４の領域Ａ１～Ａ４のうちの１つに配置された複数のＭＲ素子３０、複数のヨーク４０および複数のシールド５０の配置を模式的に示している。図４に示した複数のＭＲ素子３０は、第１ないし第４の領域Ａ１～Ａ４のうちの１つに配置された２つの抵抗部を構成する。なお、図４では、理解を容易にするために、複数のＭＲ素子３０、複数のヨーク４０および複数のシールド５０の各々の数を、図１と異ならせている。複数のＭＲ素子３０、複数のヨーク４０および複数のシールド５０の各々の数は、図１または図４に示した例に限定されない。
【0048】
ここで、図４ないし図６に示したように、第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２および第３の方向Ｄ３を定義する。第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２および第３の方向Ｄ３は、互いに直交する。図４に示した複数のヨーク４０の各々は、第１の方向Ｄ１に長い部分を含んでいる。図４に示した複数のシールドの各々は、第２の方向Ｄ２に長い部分を含んでいる。
【0049】
図４が、第１の領域Ａ１または第２の領域Ａ２に配置された複数のＭＲ素子３０、複数のヨーク４０および複数のシールド５０を示している場合、第１の方向Ｄ１はＸ方向と一致し、第２の方向Ｄ２はＹ方向と一致し、第３の方向Ｄ３はＺ方向と一致してもよい。図４が、第３の領域Ａ３または第４の領域Ａ４に配置された複数のＭＲ素子３０、複数のヨーク４０および複数のシールド５０を示している場合、第１の方向Ｄ１はＹ方向と一致し、第２の方向Ｄ２は－Ｘ方向と一致し、第３の方向Ｄ３はＺ方向と一致してもよい。
【0050】
図４に示した複数のＭＲ素子３０は、２つの抵抗部の一方を構成する複数のＭＲ素子３０Ａと、２つの抵抗部の他方を構成する複数のＭＲ素子３０Ｂとを含んでいる。例えば、図４が、第１の領域Ａ１に示した複数のＭＲ素子３０を示している場合、複数のＭＲ素子３０Ａと複数のＭＲ素子３０Ｂの一方は、第１の抵抗部Ｒ１１を構成する複数の第１のＭＲ素子３１に対応し、複数のＭＲ素子３０Ａと複数のＭＲ素子３０Ｂの他方は、第２の抵抗部Ｒ１２を構成する複数の第２のＭＲ素子に対応する。
【0051】
配線部７０は、複数のＭＲ素子３０Ａを電気的に接続する第１の配線７１と、複数のＭＲ素子３０Ｂを電気的に接続する第２の配線７２とを含んでいる。本実施の形態では特に、複数のＭＲ素子３０Ａは、第１の配線７１によって直列に接続されている。複数のＭＲ素子３０Ｂは、第２の配線７２によって直列に接続されている。図４に示した例では、複数のＭＲ素子３０は、更に、第１の配線７１と第２の配線７２のいずれにも接続されていない複数のＭＲ素子３０Ｃを含んでいる。
【0052】
図５および図６に示したように、第１の配線７１は、複数の下部電極７１Ａと複数の上部電極７１Ｂとを含んでいる。複数のＭＲ素子３０Ａは、複数の下部電極７１Ａおよび複数の上部電極７１Ｂによって直列に接続されている。また、第２の配線７２は、複数の下部電極７２Ａと複数の上部電極７２Ｂとを含んでいる。複数のＭＲ素子３０Ｂは、複数の下部電極７２Ａおよび複数の上部電極７２Ｂによって直列に接続されている。
【0053】
複数のＭＲ素子３０Ａは、電気的に接続された複数の第１の特定の素子３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３を含んでいる。本実施の形態では特に、複数の第１の特定の素子３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３は、直列に接続されている。複数の第１の特定の素子３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に並んでいる。
【0054】
ここで、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に一列に並んだ複数の第１の特定の素子３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３よりなるグループを、第１の素子グループと言う。複数のＭＲ素子３０Ａは、第２の方向Ｄ２に平行な方向に並ぶ複数の第１の素子グループを含んでいる。従って、複数のＭＲ素子３０Ａは、複数の第１の特定の素子３０Ａ１と、複数の第１の特定の素子３０Ａ２と、複数の第１の特定の素子３０Ａ３とを含んでいる。複数の第１の素子グループは、第１の配線７１によって直列に接続されている。
【0055】
複数の第１の特定の素子３０Ａ１は、第２の方向Ｄ２に平行な方向に並んでいるものとする。図４では、複数の第１の特定の素子３０Ａ１を代表して、１つの第１の特定の素子３０Ａ１に符号を付している。同様に、複数の第１の特定の素子３０Ａ２は、第２の方向Ｄ２に平行な方向に並んでいるものとする。図４では、複数の第１の特定の素子３０Ａ２を代表して、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１に電気的に直接接続された１つの第１の特定の素子３０Ａ２に符号を付している。同様に、複数の第１の特定の素子３０Ａ３は、第２の方向Ｄ２に平行な方向に並んでいるものとする。図４では、複数の第１の特定の素子３０Ａ３を代表して、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ２に電気的に直接接続された１つの第１の特定の素子３０Ａ３に符号を付している。
【0056】
複数のＭＲ素子３０Ｂは、電気的に接続された複数の第２の特定の素子３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｂ３を含んでいる。本実施の形態では特に、複数の第２の特定の素子３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｂ３は、直列に接続されている。複数の第２の特定の素子３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｂ３は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に並んでいる。本実施の形態では特に、複数の第２の特定の素子３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｂ３は、複数の第１の特定の素子３０Ａ１，３０Ａ２，３０Ａ３が並ぶ方向と同じかほぼ同じ方向に並んでいる。
【0057】
ここで、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に一列に並んだ複数の第２の特定の素子３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｂ３よりなるグループを、第２の素子グループと言う。複数のＭＲ素子３０Ｂは、第２の方向Ｄ２に平行な方向に並ぶ複数の第２の素子グループを含んでいる。従って、複数のＭＲ素子３０Ｂは、複数の第２の特定の素子３０Ｂ１と、複数の第２の特定の素子３０Ｂ２と、複数の第２の特定の素子３０Ｂ３とを含んでいる。複数の第２の素子グループは、第２の配線７２によって直列に接続されている。
【0058】
複数の第２の特定の素子３０Ｂ１は、第２の方向Ｄ２に平行な方向に並んでいるものとする。図４では、複数の第２の特定の素子３０Ｂ１を代表して、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１に隣接する１つの第２の特定の素子３０Ｂ１に符号を付している。同様に、複数の第２の特定の素子３０Ｂ２は、第２の方向Ｄ２に平行な方向に並んでいるものとする。図４では、複数の第２の特定の素子３０Ｂ２を代表して、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ２に隣接する１つの第２の特定の素子３０Ｂ２に符号を付している。同様に、複数の第１の特定の素子３０Ｂ３は、第２の方向Ｄ２に平行な方向に並んでいるものとする。図４では、複数の第２の特定の素子３０Ｂ３を代表して、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ３に隣接する１つの第２の特定の素子３０Ｂ３に符号を付している。
【0059】
また、複数の第１の素子グループと複数の第２の素子グループは、第２の方向Ｄ２に平行な方向において、交互に並んでいる。従って、複数の第１の特定の素子３０Ａ１と複数の第２の特定の素子３０Ｂ１は、第２の方向Ｄ２に平行な方向において、交互に並んでいる。第２の方向Ｄ２に平行な方向において隣接する第１の特定の素子３０Ａ１と第２の特定の素子３０Ｂ１は、電気的に直接接続されていない。
【0060】
同様に、複数の第１の特定の素子３０Ａ２と複数の第２の特定の素子３０Ｂ２は、第２の方向Ｄ２に平行な方向において、交互に並んでいる。第２の方向Ｄ２に平行な方向において隣接する第１の特定の素子３０Ａ２と第２の特定の素子３０Ｂ２は、電気的に直接接続されていない。
【0061】
同様に、複数の第１の特定の素子３０Ａ３と複数の第２の特定の素子３０Ｂ３は、第２の方向Ｄ２に平行な方向において、交互に並んでいる。第２の方向Ｄ２に平行な方向において隣接する第１の特定の素子３０Ａ３と第２の特定の素子３０Ｂ３は、電気的に直接接続されていない。
【0062】
なお、複数の第２の特定の素子３０Ｂ１、複数の第２の特定の素子３０Ｂ２および複数の第２の特定の素子３０Ｂ３は、第２の方向Ｄ２に平行な方向において隣接する場合に限らず、第１ないし第４の出力端子Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２のうちのいずれかに電気的に直接接続される素子を除いて、複数の第１の特定の素子３０Ａ１、複数の第２の特定の素子３０Ａ２、複数の第２の特定の素子３０Ｂ３には電気的に直接接続されていない。図４に示した例では特に、第１の方向Ｄ１に平行な方向において第１の特定の素子と第２の特定の素子が隣接するが、これらの素子は電気的に直接接続されていない。また、第２の方向Ｄ２に平行な方向において第１の特定の素子と第２の特定の素子が隣接するが、これらの素子は電気的に直接接続されていない。
【0063】
次に、複数のヨーク４０の配置について詳しく説明する。ここでは、まず、図４において符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３と図４において符号を付した第２の特定の素子３０Ｂ１～３０Ｂ３の周囲に配置された複数のヨーク４０に注目して、複数のヨーク４０の配置について説明する。
【0064】
図４に示したように、複数のヨーク４０のうち、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１に対して第２の方向Ｄ２の先にあるヨークを符号４０Ａで表し、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ２に対して第２の方向Ｄ２の先にあるヨークを符号４０Ｂで表し、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ３に対して第２の方向Ｄ２の先にあるヨークを符号４０Ｃで表す。また、複数のヨーク４０のうち、符号を付した第２の特定の素子３０Ｂ１に対して第２の方向Ｄ２の先にあるヨークを符号４０Ｄで表し、符号を付した第２の特定の素子３０Ｂ２に対して第２の方向Ｄ２の先にあるヨークを符号４０Ｅで表し、符号を付した第２の特定の素子３０Ｂ３に対して第２の方向Ｄ２の先にあるヨークを符号４０Ｆで表す。
【0065】
複数のヨーク４０は、それぞれ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々を挟むように配置された第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークよりなる複数のヨーク対を含んでいる。図４では、ヨーク４０Ａとヨーク４０Ｄは、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１を挟むように配置されている。従って、ヨーク４０Ａとヨーク４０Ｄの一方は第１の特定のヨークに対応し、ヨーク４０Ａとヨーク４０Ｄの他方は第２の特定のヨークに対応する。
【0066】
ヨーク４０Ａとヨーク４０Ｄは、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１を中心として、第１の方向Ｄ１に平行な方向において互いにずれている。符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１は、第１の方向Ｄ１の端に位置する第１の端部と、第１の方向Ｄ１とは反対方向の端に位置する第２の端部とを有している。ヨーク４０Ａの、第１の方向Ｄ１の端に位置する端部は、第１の端部に対して第１の方向Ｄ１の先に位置する。ヨーク４０Ｄの、第１の方向Ｄ１とは反対方向の端に位置する端部は、第２の端部に対して、第１の方向Ｄ１とは反対方向の先に位置する。
【0067】
同様に、ヨーク４０Ｂとヨーク４０Ｅは、図４において符号を付した第１の特定の素子３０Ａ２を挟むように配置されている。従って、ヨーク４０Ｂとヨーク４０Ｅの一方は、第１の特定のヨークに対応し、ヨーク４０Ｂとヨーク４０Ｅの他方は、第２の特定のヨークに対応する。
【0068】
ヨーク４０Ｂとヨーク４０Ｅは、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ２を中心として、第１の方向Ｄ１に平行な方向において互いにずれている。符号を付した第１の特定の素子３０Ａ２、ヨーク４０Ｂおよびヨーク４０Ｅの位置関係は、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１、ヨーク４０Ａおよびヨーク４０Ｄの位置関係と同様である。
【0069】
同様に、ヨーク４０Ｃとヨーク４０Ｆは、図４において符号を付した第１の特定の素子３０Ａ３を挟むように配置されている。従って、ヨーク４０Ｃとヨーク４０Ｆの一方は、第１の特定のヨークに対応し、ヨーク４０Ｃとヨーク４０Ｆの他方は、第２の特定のヨークに対応する。
【0070】
ヨーク４０Ｃとヨーク４０Ｆは、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ３を中心として、第１の方向Ｄ１に平行な方向において互いにずれている。符号を付した第１の特定の素子３０Ａ３、ヨーク４０Ｃおよびヨーク４０Ｆの位置関係は、符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１、ヨーク４０Ａおよびヨーク４０Ｄの位置関係と同様である。
【0071】
ヨーク４０Ｄは、図４において符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１と図４において符号を付していない第１の特定の素子３０Ａ１との間に挟まれていると共に、図４において符号を付した第１の特定の素子３０Ａ２と図４において符号を付していない第１の特定の素子３０Ａ２との間に挟まれている。また、ヨーク４０Ｄは、図４において符号を付した第２の特定の素子３０Ｂ２と図４において符号を付していない第２の特定の素子３０Ｂ２との間にも挟まれている。
【0072】
ヨーク４０Ｅは、図４において符号を付した第１の特定の素子３０Ａ２と図４において符号を付していない第１の特定の素子３０Ａ２との間に挟まれていると共に、図４において符号を付した第１の特定の素子３０Ａ３と図４において符号を付していない第１の特定の素子３０Ａ３との間に挟まれている。また、ヨーク４０Ｅは、図４において符号を付した第２の特定の素子３０Ｂ３と図４において符号を付していない第２の特定の素子３０Ｂ３との間にも挟まれている。
【0073】
ここまでは、図４において符号を付した第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３と図４において符号を付した第２の特定の素子３０Ｂ１～３０Ｂ３の周囲に配置された複数のヨーク４０に注目して、複数のヨーク４０の配置について説明してきた。上記の説明は、図４において符号を付していない第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３と図４において符号を付していない第２の特定の素子３０Ｂ１～３０Ｂ３の周囲に配置された複数のヨーク４０にも当てはまる。
【0074】
また、上記の説明は、ヨーク４０Ａ～４０Ｆの位置を変更すれば、第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３と第２の特定の素子３０Ｂ１～３０Ｂ３とを入れ替えた場合にも当てはまる。
【0075】
【0076】
次に、複数のシールド５０の配置について詳しく説明する。ここで、図４に示したように、４つのシールド５０をそれぞれ符号５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄで表す。シールド５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄは、第１の方向Ｄ１に沿ってこの順に並んでいる。
【0077】
複数のシールド５０は、それぞれ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々を挟むように配置された第１の特定のシールドおよび第２の特定のシールドよりなる複数のシールド対を含んでいる。図４では、シールド５０Ａとシールド５０Ｂは、複数の第１の特定の素子３０Ａ１を挟むように配置されている。従って、シールド５０Ａとシールド５０Ｂの一方は、第１の特定のシールドに対応し、シールド５０Ａとシールド５０Ｂの他方は、第２の特定のシールドに対応する。シールド５０Ａとシールド５０Ｂは、更に、複数の第２の特定の素子３０Ｂ１を挟むように配置されている。
【0078】
同様に、シールド５０Ｂとシールド５０Ｃは、複数の第１の特定の素子３０Ａ２を挟むように配置されている。従って、シールド５０Ｂとシールド５０Ｃの一方は、第１の特定のシールドに対応し、シールド５０Ｂとシールド５０Ｃの他方は、第２の特定のシールドに対応する。シールド５０Ｂとシールド５０Ｃは、更に、複数の第２の特定の素子３０Ｂ２を挟むように配置されている。
【0079】
同様に、シールド５０Ｃとシールド５０Ｄは、複数の第１の特定の素子３０Ａ３を挟むように配置されている。従って、シールド５０Ｃとシールド５０Ｄの一方は、第１の特定のシールドに対応し、シールド５０Ｃとシールド５０Ｄの他方は、第２の特定のシールドに対応する。シールド５０Ｃとシールド５０Ｄは、更に、複数の第２の特定の素子３０Ｂ３を挟むように配置されている。
【0080】
【0081】
また、図４および図６に示したように、複数のヨーク４０のいくつかと複数のシールド５０のうちの１つは、１つの構造体すなわち１つの軟磁性体によって構成されていてもよい。この場合、複数のヨーク４０は、第３の方向Ｄ３すなわちＺ方向から見たときに、複数のシールド５０のうちの対応するシールドと十字状に交差する少なくとも１つのヨーク４０（図４に示した例では複数のヨーク）と、複数のシールド５０のうちの対応するシールドとＴ字状に交差する少なくとも１つのヨーク４０（図４に示した例では複数のヨーク）とを含んでいる。
【0082】
次に、図５および図６を参照して、磁気センサ１のその他の構成について説明する。磁気センサ１は、支持部材６０として、基板６１と、絶縁層６２，６３，６４，６５とを備えている。絶縁層６２は、基板６１の上に配置されている。複数の下部電極７１Ａと複数の下部電極７２Ａは、絶縁層６２の上に配置されている。複数のＭＲ素子３０Ａは、複数の下部電極７１Ａの上に配置されている。複数のＭＲ素子３０Ｂは、複数の下部電極７２Ａの上に配置されている。複数の上部電極７１Ｂは、複数のＭＲ素子３０Ａの上に配置されている。複数の上部電極７２Ｂは、複数のＭＲ素子３０Ｂの上に配置されている。絶縁層６３は、複数のＭＲ素子３０Ａ、複数のＭＲ素子３０Ｂ、複数の下部電極７１Ａ、複数の下部電極７２Ａ、複数の上部電極７１Ｂおよび複数の上部電極７２Ｂの周囲に配置されている。
【0083】
絶縁層６４は、絶縁層６３、複数の上部電極７１Ｂおよび複数の上部電極７２Ｂの上に配置されている。複数のヨーク４０および複数のシールド５０は、絶縁層６４の上に配置されている。絶縁層６５は、複数のヨーク４０、複数のシールド５０および絶縁層６４を覆っている。
【0084】
【0085】
ＭＲ素子３０は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。ＭＲ素子３０は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層３０２と、対象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３０４と、磁化固定層３０２と自由層３０４の間に配置されたギャップ層３０３とを有している。ＭＲ素子３０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３０３はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層３０３は非磁性導電層である。ＭＲ素子３０では、自由層３０４の磁化の方向が磁化固定層３０２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。
【0086】
各ＭＲ素子３０において、自由層３０４は、磁化容易軸方向が、磁化固定層３０２の磁化の方向に直交する方向となる形状異方性を有している。本実施の形態では特に、ＭＲ素子３０は、第１の方向Ｄ１に平行な方向に長い形状を有している。これにより、自由層３０４は、磁化容易軸方向が第１の方向Ｄ１に平行な方向となる形状異方性を有している。
【0087】
ＭＲ素子３０は、更に、反強磁性層３０１を有している。反強磁性層３０１、磁化固定層３０２、ギャップ層３０３および自由層３０４は、第３の方向Ｄ３すなわちＺ方向にこの順に積層されている。反強磁性層３０１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層３０２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層３０２の磁化の方向を固定する。なお、磁化固定層３０２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３０２がセルフピン止め型の固定層である場合、反強磁性層３０１を省略してもよい。
【0088】
なお、ＭＲ素子３０における層３０１～３０４の配置は、図７に示した配置とは上下が反対でもよい。
【0089】
図３において、白抜きの矢印は、ＭＲ素子３０の磁化固定層３０２の磁化の方向を表している。本実施の形態では、ＭＲ素子３０の磁化固定層３０２の磁化は、第２の方向Ｄ２に平行な一方向の成分を含んでいる。なお、磁化固定層３０２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３０２の磁化の主成分であってもよい。あるいは、磁化固定層３０２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３０２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３０２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。
【0090】
図３に示した例では、複数の第１のＭＲ素子３１、複数の第２のＭＲ素子３２、複数の第３のＭＲ素子３３および複数の第４のＭＲ素子３４の各々において、磁化固定層３０２の磁化の方向は、Ｙ方向である。また、複数の第１のＭＲ素子３１、複数の第２のＭＲ素子３２、複数の第３のＭＲ素子３３および複数の第４のＭＲ素子３４の各々において、磁化固定層３０２の磁化の方向は、Ｘ方向である。
【0091】
次に、図８を参照して、磁気センサ１の動作について説明する。図８は、磁気センサ１の動作を説明するための説明図である。図８では、理解を容易にするために、磁気センサ１の第１の検出回路１０を模式的に描いている。
【0092】
図８では、複数の第１のＭＲ素子３１を代表して１つの第１のＭＲ素子３１を示し、複数の第２のＭＲ素子３２を代表して１つの第２のＭＲ素子３２を示し、複数の第３のＭＲ素子３３を代表して１つの第３のＭＲ素子３３を示し、複数の第４のＭＲ素子３４を代表して１つの第４のＭＲ素子３４を示している。
【0093】
また、図８では、複数のヨーク４０を代表して、５つのヨーク４０１，４０２，４０３，４０４，４０５を示している。ヨーク４０１，４０２は、図３に示した第１のヨーク４１に対応する。ヨーク４０３，４０４は、図３に示した第２のヨーク４２に対応する。ヨーク４０５は、第１のヨーク４１と第２のヨーク４２を兼ねている。ヨーク４０１とヨーク４０２は、ヨーク４０１とヨーク４０２との間にヨーク４０５を挟むように配置されている。また、ヨーク４０３とヨーク４０４も、ヨーク４０３とヨーク４０４との間にヨーク４０５を挟むように配置されている。
【0094】
第１のＭＲ素子３１は、ヨーク４０１とヨーク４０５との間に配置されている。第２のＭＲ素子３２は、ヨーク４０２とヨーク４０５との間に配置されている。第３のＭＲ素子３３は、ヨーク４０３とヨーク４０５との間に配置されている。第４のＭＲ素子３４は、ヨーク４０４とヨーク４０５との間に配置されている。
【0095】
また、図８では、複数のシールド５０を代表して、３つのシールド５０１，５０２，５０３を示している。第１および第２のＭＲ素子３１，３２は、シールド５０１とシールド５０２との間に配置されている。第３および第４のＭＲ素子３３，３４は、シールド５０２とシールド５０３との間に配置されている。
【0096】
対象磁界が存在しない状態では、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々の自由層３０４の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向になっている。Ｘ方向の成分を含む対象磁界が発生した場合、Ｘ方向の成分に対応する磁束は、ヨーク４０１，４０２、ヨーク４０５およびヨーク４０３，４０４を順に通過する。これにより、第１および第３のＭＲ素子３１，３３には、－Ｙ方向の成分を含む磁界が印加され、第２および第４のＭＲ素子３２，３４には、Ｙ方向の成分を含む磁界が印加される。この場合、第１および第３のＭＲ素子３１，３３の各々の自由層３０４の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向から－Ｙ方向に向かって傾き、第２および第４のＭＲ素子３２，３４の各々の自由層３０４の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向からＹ方向に向かって傾く。その結果、対象磁界が存在しない場合と比べて、第１および第３のＭＲ素子３１，３３の各々の抵抗値は増加し、第１および第３の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の各々の抵抗値も増加する。また、対象磁界が存在しない状態と比べて、第２および第４のＭＲ素子３２，３４の各々の抵抗値は減少し、第２および第４の抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の各々の抵抗値も減少する。
【0097】
－Ｘ方向の成分を含む対象磁界が発生した場合には、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々に印加される磁界の成分の方向と、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４の抵抗値の変化は、Ｘ方向の成分を含む対象磁界が発生した場合とは逆になる。
【0098】
第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々の抵抗値の変化量は、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々が受ける磁界のＹ方向に平行な成分の強度に依存する。Ｙ方向に平行な成分の強度が大きくなると、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４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。Ｙ方向に平行な成分の強度が小さくなると、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４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。Ｙ方向に平行な成分の強度は、対象磁界のＸ方向に平行な方向の成分の強度に依存する。
【0099】
ここで、対象磁界のＸ方向に平行な方向の成分を、対象磁界のＸ成分と言う。対象磁界のＸ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Ｒ１１～Ｒ１４の各々の抵抗値は、第１および第３の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３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Ｒ１２，Ｒ１４の各々の抵抗値が減少するか、第１および第３の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３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Ｒ１２，Ｒ１４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および第２の出力端子Ｅ１１，Ｅ１２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の出力端子Ｅ１１，Ｅ１２の電位に対応する２つの信号、または第１および第２の出力端子Ｅ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を、少なくとも１つの第１の検出信号として生成する。
【0100】
上記の第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４についての説明は、第２の検出回路２０の第５ないし第８の抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４にも当てはまる。上記の第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４についての説明中の第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４、第１のヨーク４１、第２のヨーク４２、Ｘ方向およびＹ方向を、それぞれ、第５ないし第８の抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４、第５ないし第８のＭＲ素子３５～３８、第３のヨーク４３、第４のヨーク４４、Ｙ方向およびＸ方向に置き換えれば、第５ないし第８の抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４についての説明になる。
【0101】
ここで、対象磁界のＹ方向に平行な方向の成分を、対象磁界のＹ成分と言う。対象磁界のＹ成分の方向と強度が変化すると、第５ないし第８の抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４の各々の抵抗値は、第５および第７の抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の各々の抵抗値が増加すると共に第６および第８の抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の各々の抵抗値が減少するか、第５および第７の抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の各々の抵抗値が減少すると共に第６および第８の抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４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３および第４の出力端子Ｅ２１，Ｅ２２の各々の電位が変化する。磁気センサ１は、第３および第４の出力端子Ｅ２１，Ｅ２２の電位に対応する２つの信号、または第３および第４の出力端子Ｅ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を、少なくとも１つの第２の検出信号として生成する。
【0102】
次に、図８を参照して、複数のシールド５０の機能について説明する。第１の検出回路１０では、Ｙ成分を含む対象磁界が発生した場合、Ｙ成分に対応する磁束の大部分は、シールド５０１～５０３を選択的に通過する。これにより、対象磁界のＹ成分に起因するＹ方向の磁界が第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４に印加されることを抑制することができる。
【0103】
同様に、第２の検出回路２０では、Ｘ成分を含む対象磁界が発生した場合、Ｘ成分に対応する磁束の大部分は、シールド５０１～５０３を選択的に通過する。これにより、対象磁界のＸ成分に起因するＸ方向の磁界が第５ないし第８のＭＲ素子３５～３８に印加されることを抑制することができる。
【0104】
次に、図９および図１０を参照して、複数のヨーク４０が着磁した状態における磁気センサ１の出力について説明する。図９は、第１の検出回路１０の複数のヨーク４０がＹ方向に着磁した状態を示す説明図である。図１０は、第１の検出回路１０の複数のヨーク４０がＸ方向に着磁した状態を示す説明図である。なお、図９および図１０では、図８と同様に、第１の検出回路１０を模式的に描いている。
【0105】
図９において、ヨーク４０１～４０５に重なるように描かれた矢印は、Ｙ方向の外部磁界によって着磁したヨーク４０１～４０５の磁化方向を示している。また、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４に重なるように描かれた矢印は、着磁したヨーク４０１～４０５に起因して発生する磁界を示している。なお、図示しないが、ヨーク４０１～４０５がＹ方向に着磁する環境下では、複数のシールド５０もＹ方向に着磁する。
【0106】
図９に示したように、ヨーク４０１～４０５の各々がＹ方向に着磁した場合、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々には、Ｙ方向の磁界が印加される。この場合、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々の自由層３０４の磁化の方向は、Ｘ方向に平行な方向からＹ方向に向かって傾く。その結果、ヨーク４０１～４０５が着磁していない場合と比べて、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々の抵抗値は減少し、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４の各々の抵抗値も減少する。この場合、図１ないし図３に示した第１および第２の出力端子Ｅ１１，Ｅ１２の各々の電位は変化しない。すなわち、この場合には、少なくとも１つの第１の検出信号は出力されない。
【0107】
ヨーク４０１～４０５の各々が－Ｙ方向に着磁した場合には、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々に印加される磁界の成分の方向と、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４の抵抗値の変化は、ヨーク４０１～４０５の各々がＹ方向に着磁した場合とは逆になる。
【0108】
また、図１０において、ヨーク４０１～４０５と複数のシールド５０に重なるように描かれた矢印は、Ｘ方向の外部磁界によって着磁したヨーク４０１～４０５および複数のシールド５０の磁化方向を示している。また、ヨーク４０１～４０５の各々の端部の近傍に描かれた矢印は、着磁したヨーク４０１～４０５に起因して発生する磁界を示している。
【0109】
図１０に示したように、ヨーク４０１～４０５の各々がＸ方向に着磁した場合、ヨーク４０１，４０２の各々のＸ方向の端部の近傍、ヨーク４０３，４０４の各々の－Ｘ方向の端部の近傍、ヨーク４０５のＸ方向の端部の近傍およびヨーク４０５の－Ｘ方向の端部の近傍において、磁界が発生する。図１０に示したように、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々の配置ならびに第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々のＸ方向に平行な方向における寸法を、これらの磁界に重ならないようにすることにより、これらの磁界が第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４の各々に印加されることを防止することができる。この場合、図１ないし図３に示した第１および第２の出力端子Ｅ１１，Ｅ１２の各々の電位は変化しない。すなわち、この場合には、少なくとも１つの第１の検出信号は出力されない。
【0110】
上記のヨーク４０１～４０５の各々がＸ方向に着磁した場合についての説明は、ヨーク４０１～４０５の各々が－Ｘ方向に着磁した場合にも当てはまる。
【0111】
また、図９および図１０を参照して説明した第１の検出回路１０についての説明は、第２の検出回路２０にも当てはまる。上記の第１の検出回路１０についての説明中の第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４、第１ないし第４のＭＲ素子３１～３４、Ｘ方向およびＹ方向を、それぞれ、第５ないし第８の抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４、第５ないし第８のＭＲ素子３５～３８、Ｙ方向およびＸ方向に置き換えれば、第２の検出回路２０についての説明になる。
【0112】
以上説明したように、本実施の形態に係る磁気センサ１は、複数のＭＲ素子３０と、それぞれ第１の方向Ｄ１に長い部分を含む複数のヨーク４０と、それぞれ第２の方向Ｄ２に長い部分を含む複数のシールド５０と備えている。複数のＭＲ素子３０は、互いに電気的に接続された複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３を含んでいる。
【0113】
複数のヨーク４０は、それぞれ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々を挟むように配置された第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークよりなる複数のヨーク対を含んでいる。複数のヨーク対の各々において、第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークは、第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３のうちのいずれかであって、第１の特定のヨークと第２の特定のヨークとの間に挟まれた１つの第１の特定の素子を中心として、第１の方向Ｄ１に平行な方向において互いにずれている。
【0114】
複数のシールド５０は、それぞれ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々を挟むように配置された第１の特定のシールドおよび第２の特定のシールドよりなる複数のシールド対を含んでいる。
【0115】
複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に並んでいる。もし、複数の第１の特定の素子を第１の方向Ｄ１に並べる場合、図４に示した複数のヨーク４０の配置では、２つの第１の特定の素子しか配置できない。これに対し、本実施の形態では、３つの第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３を配置することができる。このように、本実施の形態によれば、単位面積当たりのＭＲ素子３０の数を多くすることができる。
【0116】
また、複数のＭＲ素子３０は、更に、互いに電気的に接続され且つ複数の第１の特定の素子３０Ａ１～３０Ａ３の各々には電気的に直接接続されていない複数の第２の特定の素子３０Ｂ１～３０Ｂ３を含んでいる。複数の第２の特定の素子３０Ｂ１～３０Ｂ３も、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に並んでいる。もし、複数の第１の特定の素子を第１の方向Ｄ１に並べると共に複数の第２の特定の素子を第１の方向Ｄ１に並べる場合、複数の第１の特定の素子と複数の第２の特定の素子は、第１の特定の素子と第２の特定の素子が第１の方向Ｄ１に交互に並ぶように配置される。この場合、複数の第１の特定の素子を直列に接続する第１の配線７１は、第２の特定の素子を避けるように形成され、複数の第２の特定の素子を直列に接続する第２の配線７２は、第１の特定の素子を避けるように形成される。このように第１の配線７１と第２の配線７２を形成すると、第１の配線７１と第２の配線７２とが交差する回数が増加する。これにより、第１の配線７１と第２の配線７２の構造が複雑になる。
【0117】
これに対し、本実施の形態では、第１の配線７１と第２の配線７２の各々を、特定の素子を避けるように形成する必要はない。これにより、本実施の形態によれば、第１の配線７１と第２の配線７２の構造すなわち配線部７０の構造を簡単にすることができる。
【0118】
また、本実施の形態によれば、単位面積当たりのＭＲ素子３０の数を多くしながら、複数のヨーク４０と複数のシールド５０を用いた磁気センサ１を実現することができる。すなわち、本実施の形態によれば、前述の複数のヨーク４０の機能と前述の複数のシールド５０の機能を有する磁気センサ１を実現することができる。
【0119】
次に、本実施の形態におけるその他の効果について説明する。第１の検出回路１０では、第１の抵抗部Ｒ１１を構成する複数の第１のＭＲ素子３１、第２の抵抗部Ｒ１２を構成する複数の第２のＭＲ素子３２、第３の抵抗部Ｒ１３を構成する複数の第３のＭＲ素子３３および第４の抵抗部Ｒ１４を構成する複数の第４のＭＲ素子３４の各々において、磁化固定層３０２の磁化の方向は、Ｙ方向である。これにより、本実施の形態によれば、図１および図２に示したように、第１および第２の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２を１つの第１の領域Ａ１に配置し、第３および第４の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２を１つの第２の領域Ａ２に配置することが可能になる。ＭＲ素子３０の数およびＭＲ素子３０の各々の平面形状（Ｚ方向から見た形状）の大きさを同じにして比較すると、本実施の形態によれば、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４を４つの抵抗部に分割して配置する場合に比べて、支持部材６０の平面形状すなわち磁気センサ１の平面形状を小さくすることができる。また、支持部材６０の平面形状すなわち磁気センサ１の平面形状を同じにして比較すると、本実施の形態によれば、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４を４つの抵抗部に分割して配置する場合に比べて、ＭＲ素子３０の数を多くすることができる。
【0120】
なお、複数の第１のＭＲ素子３１、複数の第２のＭＲ素子３２、複数の第３のＭＲ素子３３および複数の第４のＭＲ素子３４の各々において、磁化固定層３０２の磁化の方向は、－Ｙ方向であってもよい。
【0121】
上記の第１の検出回路１０についての説明は、第２の検出回路２０にも当てはまる。なお、第５の抵抗部Ｒ２１を構成する複数の第５のＭＲ素子３５、第６の抵抗部Ｒ２２を構成する複数の第６のＭＲ素子３６、第７の抵抗部Ｒ２３を構成する複数の第７のＭＲ素子３７および第８の抵抗部Ｒ２４を構成する複数の第８のＭＲ素子３８の各々において、磁化固定層３０２の磁化の方向は、Ｘ方向であってもよいし、－Ｘ方向であってもよい。
【0122】
また、図４に示した例では、複数のＭＲ素子３０は、第１の配線７１と第２の配線７２のいずれにも接続されていない複数のＭＲ素子３０Ｃを含んでいる。本実施の形態では、複数のヨーク４０と複数のシールド５０は、複数のＭＲ素子３０Ｃに対しても設けられている。これにより、本実施の形態によれば、複数のヨーク４０と複数のシールド５０よりなる構造体の形状を、ＸＺ平面およびＹＺ平面の各々に対して対称にすることができる。その結果、本実施の形態によれば、複数のヨーク４０と複数のシールド５０を通過する磁束の分布に偏りが生じることを抑制することができる。
【0123】
［第２の実施の形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１１は、本実施の形態に係る磁気センサ１の一部を示す断面図である。なお、図１１は、第１の実施の形態における図５と同様の位置における断面を示している。
次に、図１１を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１１は、本実施の形態に係る磁気センサ１の一部を示す断面図である。なお、図１１は、第１の実施の形態における図５と同様の位置における断面を示している。
【0124】
本実施の形態に係る磁気センサ１は、複数のバイアス磁界発生部８０を備えている。複数のバイアス磁界発生部８０の各々は、複数のＭＲ素子３０のうちの対応するＭＲ素子３０に対して印加されるバイアス磁界を発生するように構成されている。バイアス磁界は、第１の方向Ｄ１に平行な方向の成分を含んでいる。なお、バイアス磁界が特定の方向の成分を含んでいる場合、特定の方向の成分は、バイアス磁界の主成分であってもよい。あるいは、バイアス磁界は、特定の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、バイアス磁界が特定の方向の成分を含んでいる場合、バイアス磁界の磁化の方向は、特定の方向またはほぼ特定の方向になる。
【0125】
図１１に示した例では、複数のバイアス磁界発生部８０は、第１の方向Ｄ１に平行な方向に配置された２つの磁界発生体８１，８２であって、複数のＭＲ素子３０のうちの対応する１つのＭＲ素子３０を挟むように配置された２つの磁界発生体８１，８２を含んでいる。２つの磁界発生体８１，８２とＭＲ素子３０との間には、図示しない絶縁層が介在している。また、２つの磁界発生体８１，８２の各々は、下部電極７１Ａおよび上部電極７１Ｂとの間に配置されている。図示しない絶縁層は、２つの磁界発生体８１，８２と下部電極７１Ａおよび上部電極７１Ｂの少なくとも一方との間にも介在している。
【0126】
２つの磁界発生体８１，８２の各々は、磁石であってもよい。あるいは、２つの磁界発生体８１，８２の各々は、強磁性体部と、強磁性体部に接して強磁性体部と交換結合する反強磁性体部とを含む積層体であってもよい。
【0127】
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。
【0128】
［第３の実施の形態］
次に、図１２を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１２は、本実施の形態に係る磁気センサ１の一部を示す断面図である。なお、図１２は、第１の実施の形態における図５に示した断面に対して垂直な断面を示している。
次に、図１２を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１２は、本実施の形態に係る磁気センサ１の一部を示す断面図である。なお、図１２は、第１の実施の形態における図５に示した断面に対して垂直な断面を示している。
【0129】
本実施の形態に係る磁気センサ１は、それぞれ軟磁性体よりなる複数のサブヨーク９０を備えている。複数のサブヨーク９０は、それぞれ２つのサブヨーク９０よりなる複数のサブヨーク対を含んでいる。複数のサブヨーク対の各々において、２つのサブヨーク９０は、第２の方向Ｄ２に平行な方向に配置されていると共に、複数のＭＲ素子３０のうちの対応する１つのＭＲ素子３０を挟むように配置されている。複数のサブヨーク９０の各々は、第１の方向Ｄ１に長い部分を含んでいる。２つのサブヨーク９０とＭＲ素子３０との間には、図示しない絶縁層が介在している。また、２つのサブヨーク９０の各々は、下部電極７１Ａおよび上部電極７１Ｂとの間に配置されている。図示しない絶縁層は、２つのサブヨーク９０と下部電極７１Ａおよび上部電極７１Ｂの少なくとも一方との間にも介在している。
【0130】
複数のサブヨーク９０は、対象磁界に起因して複数のヨーク４０から発生する磁界を複数のＭＲ素子３０に誘導する機能を有している。
【0131】
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または第２の実施の形態と同様である。
【0132】
【0133】
本実施の形態では、素子配置領域の第１ないし第４の領域Ａ１～Ａ４の配置が、第１の実施の形態と異なっている。すなわち、本実施の形態では、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２は、Ｙ方向に平行な方向に並ぶように配置され、第３の領域Ａ３と第４の領域Ａ４は、Ｘ方向に平行な方向に並ぶように配置されている。第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とを合わせた領域と、第３の領域Ａ３と第４の領域Ａ４とを合わせた領域は、Ｙ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。
【0134】
本実施の形態では特に、第２の領域Ａ２は、第１の領域Ａ１に対して、－Ｙ方向の先に配置されている。第３の領域Ａ３と第４の領域Ａ４は、第２の領域Ａ２に対して、－Ｙ方向の先に配置されている。第４の領域Ａ４は、第３の領域Ａ３に対してＸ方向の先に配置されている。
【0135】
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。
【0136】
なお、本発明は、上記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、複数の第１の特定の素子は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に、ジグザグに並ぶように配置されていてもよい。同様に、複数の第２の特定の素子は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の各々と交差する方向に、ジグザグに並ぶように配置されていてもよい。
【0137】
また、第１の検出回路１０は、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４によって構成されたフルブリッジの代わりに、第１および第２の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２または第３および第４の抵抗部Ｒ１３，Ｒ１４によって構成されたハーフブリッジを有していてもよい。同様に、第２の検出回路２０は、第５ないし第８の抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４によって構成されたフルブリッジの代わりに、第５および第６の抵抗部Ｒ２１，Ｒ２２または第７および第８の抵抗部Ｒ２３，Ｒ２４によって構成されたハーフブリッジを有していてもよい。
【0138】
以上説明したように、本発明の磁気センサは、複数の磁気検出素子と、それぞれ第１の方向に長い部分を含む複数のヨークと、それぞれ第１の方向と交差する第２の方向に長い部分を含む複数のシールドと備えている。複数の磁気検出素子は、互いに電気的に接続された複数の第１の特定の素子を含んでいる。複数のヨークは、それぞれ複数の第１の特定の素子の各々を挟むように配置された第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークよりなる複数のヨーク対を含んでいる。複数のヨーク対の各々において、第１の特定のヨークおよび第２の特定のヨークは、第１の特定のヨークと第２の特定のヨークとの間に挟まれた１つの第１の特定の素子を中心として、第１の方向に平行な方向において互いにずれている。複数のシールドは、それぞれ複数の第１の特定の素子の各々を挟むように配置された第１の特定のシールドおよび第２の特定のシールドよりなる複数のシールド対を含んでいる。複数の第１の特定の素子は、第１の方向および第２の方向の各々と交差する方向に並んでいる。
【0139】
本発明の磁気センサにおいて、複数の磁気検出素子は、それぞれ複数の第１の特定の素子よりなる複数の第１の素子グループを含んでいてもよい。複数の第１の素子グループは、第２の方向に平行な方向に並んでいてもよい。
【0140】
また、本発明の磁気センサにおいて、複数のヨーク対の各々において、第１の特定のヨークと第２の特定のヨークの少なくとも一方は、複数の第１の特定の素子のうちの２つの間に挟まれていてもよい。
【0141】
また、本発明の磁気センサにおいて、複数の磁気検出素子は、更に、第１の方向および第２の方向の各々と交差する方向に並び、互いに電気的に接続され且つ複数の第１の特定の素子の各々には電気的に直接接続されていない複数の第２の特定の素子を含んでいてもよい。複数の第１の特定の素子のうちの１つと、複数の第２の特定の素子のうちの１つは、それらの間に第１の特定のヨークまたは第２の特定のヨークを挟むように配置されていてもよい。複数の磁気検出素子は、それぞれ複数の第１の特定の素子よりなり且つ第２の方向に並ぶ複数の第１の素子グループと、それぞれ複数の第２の特定の素子よりなり且つ第２の方向に並ぶ複数の第２の素子グループとを含んでいてもよい。複数のヨーク対の各々において、第１の特定のヨークと第２の特定のヨークの少なくとも一方は、複数の第１の特定の素子のうちの２つに挟まれ且つ複数の第２の特定の素子のうちの２つに挟まれていてもよい。本発明の磁気センサは、更に、第１の端子と、第２の端子と、第３の端子とを備えていてもよい。複数の第１の特定の素子は、回路構成上、第１の端子と第２の端子との間に設けられていてもよい。複数の第２の特定の素子は、回路構成上、第２の端子と第３の端子との間に設けられていてもよい。
【0142】
また、本発明の磁気センサにおいて、複数の磁気検出素子は、更に、第１の方向および第２の方向の各々と交差する方向に並び、互いに電気的に接続され且つ複数の第１の特定の素子の各々には電気的に直接接続されていない複数の第２の特定の素子を含んでいてもよい。複数の第１の特定の素子のうちの１つと、複数の第２の特定の素子のうちの１つは、それらの間に第１の特定のシールドまたは第２の特定のシールドを挟むように配置されていてもよい。
【0143】
また、本発明の磁気センサにおいて、複数の磁気検出素子の各々は、第１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第２の磁化を有する自由層とを含む磁気抵抗効果素子であってもよい。磁化固定層の第１の磁化は、所定の一方向の成分を含んでいてもよい。所定の一方向は、複数の磁気検出素子において同じ方向であってもよい。
【0144】
また、本発明の磁気センサは、更に、上面を有し、複数の磁気検出素子、複数のヨークおよび複数のシールドを支持する支持部材を備えていてもよい。複数のヨークは、支持部材の上面に垂直な一方向から見たときに複数のシールドのうちの対応するシールドと十字状に交差する少なくとも１つのヨークを含んでいてもよい。あるいは、複数のヨークは、支持部材の上面に垂直な一方向から見たときに複数のシールドのうちの対応するシールドとＴ字状に交差する少なくとも１つのヨークを含んでいてもよい。
【0145】
また、本発明の磁気センサは、更に、複数の磁気検出素子によって構成された複数の抵抗部を備えていてもよい。複数の磁気検出素子は、複数の抵抗部に対応する複数の領域に分割して配置されていてもよい。複数の領域の各々は、第１の方向に長い形状を有していてもよい。
【0146】
また、本発明の磁気センサは、更に、第１の電源端子と、第２の電源端子と、グランド端子と、第１の出力端子と、第２の出力端子と、第３の出力端子と、第４の出力端子と、第１の電源端子と第１の出力端子との間に設けられた第１の抵抗部と、グランド端子と第１の出力端子との間に設けられた第２の抵抗部と、グランド端子と第２の出力端子との間に設けられた第３の抵抗部と、第１の電源端子と第２の出力端子との間に設けられた第４の抵抗部と、第２の電源端子と第３の出力端子との間に設けられた第５の抵抗部と、グランド端子と第３の出力端子との間に設けられた第６の抵抗部と、グランド端子と第４の出力端子との間に設けられた第７の抵抗部と、第２の電源端子と第４の出力端子との間に設けられた第８の抵抗部とを備えていてもよい。第１ないし第８の抵抗部は、複数の磁気検出素子によって構成されていてもよい。
【0147】
複数の磁気検出素子は、更に、第１の方向および第２の方向の各々と交差する方向に並び、互いに電気的に接続され且つ複数の第１の特定の素子の各々には電気的に直接接続されていない複数の第２の特定の素子を含んでいてもよい。複数の第１の特定の素子と複数の第２の特定の素子の各々は、第１の領域、第２の領域、第３の領域および第４の領域に分割して配置されていてもよい。
【0148】
第１の抵抗部は、複数の第１の特定の素子のうち第１の領域に配置された複数の素子によって構成されていてもよい。第２の抵抗部は、複数の第２の特定の素子のうち第１の領域に配置された複数の素子によって構成されていてもよい。第３の抵抗部は、複数の第１の特定の素子のうち第２の領域に配置された複数の素子によって構成されていてもよい。第４の抵抗部は、複数の第２の特定の素子のうち第２の領域に配置された複数の素子によって構成されていてもよい。第５の抵抗部は、複数の第１の特定の素子のうち第３の領域に配置された複数の素子によって構成されていてもよい。第６の抵抗部は、複数の第２の特定の素子のうち第３の領域に配置された複数の素子によって構成されていてもよい。第７の抵抗部は、複数の第１の特定の素子のうち第４の領域に配置された複数の素子によって構成されていてもよい。第８の抵抗部は、複数の第２の特定の素子のうち第４の領域に配置された複数の素子によって構成されていてもよい。
【0149】
第１の領域と第２の領域は、所定の間隔を開けて配置されていてもよい。第３の領域と第４の領域は、第１の領域と第２の領域との間において、第１の領域と第２の領域とが並ぶ方向に直交する方向に並ぶように配置されていてもよい。
【符号の説明】
【0150】
１…磁気センサ、１０…第１の検出回路、２０…第２の検出回路、３０…ＭＲ素子、４０…ヨーク、５０…シールド、６０…支持部材、６１…基板、６２～６５…絶縁層、７０…配線部、７１…第１の配線、７２…第２の配線、３０１…反強磁性層、３０２…磁化固定層、３０３…ギャップ層、３０４…自由層、Ａ１…第１の領域、Ａ２…第２の領域、Ａ３…第３の領域、Ａ４…第４の領域、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、Ｄ３…第３の方向、Ｅ１１…第１の出力端子、Ｅ１２…第２の出力端子、Ｅ２１…第３の出力端子、Ｅ２２…第４の出力端子、Ｇ…グランド端子、Ｒ１１…第１の抵抗部、Ｒ１２…第２の抵抗部、Ｒ１３…第３の抵抗部、Ｒ１４…第４の抵抗部、Ｒ２１…第５の抵抗部、Ｒ２２…第６の抵抗部、Ｒ２３…第７の抵抗部、Ｒ２４…第８の抵抗部、Ｖ１，Ｖ２…電源端子。
【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】