知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024049079
(43)【公開日】2024-04-09
(54)【発明の名称】磁気センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 33/02 20060101AFI20240402BHJP
H10N 50/00 20230101ALI20240402BHJP
【ＦＩ】
G01R33/02 D
H01L43/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022155332
(22)【出願日】2022-09-28
(71)【出願人】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】株式会社レゾナック
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100125346
【弁理士】
【氏名又は名称】尾形 文雄
(74)【代理人】
【識別番号】100173598
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 桜子
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 大三
(72)【発明者】
【氏名】冨田 浩幸
(72)【発明者】
【氏名】利根川 翔
【テーマコード（参考）】
2G017
5F092
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AA10
2G017AD55
2G017AD63
2G017AD65
5F092AA01
5F092AB01
5F092AC01
5F092BD04
5F092BD19
5F092BE06
5F092FA08
(57)【要約】
【課題】磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサの感度を向上させる。
【解決手段】磁気センサは、軟磁性体を含み、長手方向と短手方向とを有し、長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子と、軟磁性体を含み、感受素子における長手方向の端部から長手方向に突出する突出部と、突出部に対向して設けられ、軟磁性体からなり、突出部に対して磁力線を誘導する誘導部材とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】磁気センサは、軟磁性体を含み、長手方向と短手方向とを有し、長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子と、軟磁性体を含み、感受素子における長手方向の端部から長手方向に突出する突出部と、突出部に対向して設けられ、軟磁性体からなり、突出部に対して磁力線を誘導する誘導部材とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軟磁性体を含み、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子と、
軟磁性体を含み、前記感受素子における前記長手方向の端部から当該長手方向に突出する突出部と、
前記突出部に対向して設けられ、軟磁性体からなり、当該突出部に対して磁力線を誘導する誘導部材と
を備える磁気センサ。
軟磁性体を含み、前記感受素子における前記長手方向の端部から当該長手方向に突出する突出部と、
前記突出部に対向して設けられ、軟磁性体からなり、当該突出部に対して磁力線を誘導する誘導部材と
を備える磁気センサ。
【請求項2】
前記誘導部材は、前記突出部に重なって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項3】
前記誘導部材が前記突出部に重なっている領域の前記長手方向の長さは、当該突出部の当該長手方向の長さの１０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項4】
前記誘導部材は、前記長手方向の端部が、前記突出部よりも当該長手方向にはみ出していることを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項5】
前記短手方向に並ぶ複数の前記感受素子と、
それぞれの前記感受素子における前記長手方向の端部から当該長手方向に突出する複数の前記突出部とを備え、
前記誘導部材は、複数の前記突出部に対向して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
それぞれの前記感受素子における前記長手方向の端部から当該長手方向に突出する複数の前記突出部とを備え、
前記誘導部材は、複数の前記突出部に対向して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項6】
前記誘導部材は、前記感受素子に含まれる軟磁性体よりも透磁率が高い軟磁性体を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気センサに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、一軸異方性を付与された複数個の軟磁性体膜からなる感磁部と、軟磁性体膜からなり磁束を感磁部に誘導するヨーク部とを備えた磁気インピーダンス効果素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－２４９４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
磁気インピーダンス効果によって磁界を感受する感受素子を用いた磁気センサには、磁界の変化に対する感度が高いことが求められる。
本発明は、磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサの感度を向上させることを目的とする。
本発明は、磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサの感度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明によれば、下記（１）～（６）に係る発明が提供される。
（１）軟磁性体を含み、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子（感受素子３１）と、
軟磁性体を含み、前記感受素子における前記長手方向の端部から当該長手方向に突出する突出部（突出部４０）と、
前記突出部に対向して設けられ、軟磁性体からなり、当該突出部に対して磁力線を誘導する誘導部材（第１誘導部材５１、第２誘導部材５２）と
を備える磁気センサ。
（２）前記誘導部材は、前記突出部に重なって設けられていることを特徴とする（１）に記載の磁気センサ。
（３）前記誘導部材が前記突出部に重なっている領域の前記長手方向の長さは、当該突出部の当該長手方向の長さの１０％以上１００％以下であることを特徴とする（２）に記載の磁気センサ。
（４）前記誘導部材は、前記長手方向の端部が、前記突出部よりも当該長手方向にはみ出していることを特徴とする（２）または（３）のいずれかに記載の磁気センサ。
（５）前記短手方向に並ぶ複数の前記感受素子と、
それぞれの前記感受素子における前記長手方向の端部から当該長手方向に突出する複数の前記突出部とを備え、
前記誘導部材は、複数の前記突出部に対向して設けられていることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の磁気センサ。
（６）前記誘導部材は、前記感受素子に含まれる軟磁性体よりも透磁率が高い軟磁性体を含むことを特徴とする（１）～（５）のいずれかに記載の磁気センサ。
（１）軟磁性体を含み、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子（感受素子３１）と、
軟磁性体を含み、前記感受素子における前記長手方向の端部から当該長手方向に突出する突出部（突出部４０）と、
前記突出部に対向して設けられ、軟磁性体からなり、当該突出部に対して磁力線を誘導する誘導部材（第１誘導部材５１、第２誘導部材５２）と
を備える磁気センサ。
（２）前記誘導部材は、前記突出部に重なって設けられていることを特徴とする（１）に記載の磁気センサ。
（３）前記誘導部材が前記突出部に重なっている領域の前記長手方向の長さは、当該突出部の当該長手方向の長さの１０％以上１００％以下であることを特徴とする（２）に記載の磁気センサ。
（４）前記誘導部材は、前記長手方向の端部が、前記突出部よりも当該長手方向にはみ出していることを特徴とする（２）または（３）のいずれかに記載の磁気センサ。
（５）前記短手方向に並ぶ複数の前記感受素子と、
それぞれの前記感受素子における前記長手方向の端部から当該長手方向に突出する複数の前記突出部とを備え、
前記誘導部材は、複数の前記突出部に対向して設けられていることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載の磁気センサ。
（６）前記誘導部材は、前記感受素子に含まれる軟磁性体よりも透磁率が高い軟磁性体を含むことを特徴とする（１）～（５）のいずれかに記載の磁気センサ。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサの感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施形態が適用される磁気センサの一例を説明する図である。
【図2】本実施形態が適用される磁気センサの一例を説明する図である。
【図3】（ａ）～（ｂ）は、本実施形態が適用されるセンサ部の一例を説明する図である。
【図4】誘導部の変形例を説明する図であって、磁気センサを上方から見た図である。
【図5】磁気センサにおける感受素子の長手方向に印加された磁界と感受部のインピーダンスとの関係を示す図である。
【図6】本実施形態が適用される磁気センサおよび従来の磁気センサにおけるインピーダンスと磁界との関係の一例を示した図である。
【図7】磁気センサの誘導部の構成と異方性磁界との関係を示した図である。
【図8】磁気センサの誘導部の構成と感度との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（磁気センサ１の構成）
図１、図２は、本実施形態が適用される磁気センサ１の一例を説明する図である。図１は、磁気センサ１の平面図であり、図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線での断面図である。
（磁気センサ１の構成）
図１、図２は、本実施形態が適用される磁気センサ１の一例を説明する図である。図１は、磁気センサ１の平面図であり、図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線での断面図である。
【0009】
図１、図２に示すように、本実施形態が適用される磁気センサ１は、非磁性の基板１０と、基板１０上に設けられ、磁界を感受する感受部３０および感受部３０から突出する突出部４０とを含むセンサ部２０と、センサ部２０の突出部４０に対向して設けられ磁力線を誘導する誘導部５０とを備えている。
【0010】
磁気センサ１は、一例として、長手方向と短手方向とを有する長方形の平面形状を有している。磁気センサ１の平面形状は、数ｍｍ角である。例えば、磁気センサ１の長手方向（図１における左右方向）の長さが５ｍｍ～２０ｍｍ、短手方向（図１における上下方向）の長さが３ｍｍ～５ｍｍ程度とすることができる。なお、磁気センサ１の平面形状の大きさは、他の値であってもよい。また、磁気センサ１の平面形状は、長方形以外の形状であってもよい。
【0011】
基板１０は、非磁性体からなる基板であって、例えば、ガラス、サファイア等の酸化物基板、シリコン等の半導体基板、あるいは、アルミニウム、ステンレススティール、ニッケルリンメッキを施した金属等の金属基板等が挙げられる。なお、基板１０の導電性が高い場合には、感受部３０が設けられる側の基板１０の表面に、基板１０と感受部３０とを電気的に絶縁する絶縁体層を設けるとよい。このような絶縁体層を構成する絶縁体としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２等の酸化物、又は、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ等の窒化物等が挙げられる。ここでは、基板１０は、ガラスであるとして説明する。このような基板１０の厚さは、例えば、０．３ｍｍ～２ｍｍである。なお、厚さは他の値であってもよい。
【0012】
（センサ部２０の構成）
続いて、磁気センサ１におけるセンサ部２０について説明する。
図３（ａ）～（ｂ）は、本実施形態が適用されるセンサ部２０の一例を説明する図である。図３（ａ）は、センサ部２０の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の拡大図である。
センサ部２０は、磁界を感受する感受部３０と、感受部３０の後述する感受素子３１における長手方向の端部から長手方向に突出する突出部４０とを備えている。
続いて、磁気センサ１におけるセンサ部２０について説明する。
図３（ａ）～（ｂ）は、本実施形態が適用されるセンサ部２０の一例を説明する図である。図３（ａ）は、センサ部２０の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の拡大図である。
センサ部２０は、磁界を感受する感受部３０と、感受部３０の後述する感受素子３１における長手方向の端部から長手方向に突出する突出部４０とを備えている。
【0013】
感受部３０は、平面形状が長手方向と短手方向とを有する長方形状の複数の感受素子３１を備えている。図３における左右方向が、感受素子３１の長手方向であり、紙面の上下方向が感受素子３１の短手方向である。複数の感受素子３１は、長手方向が並列するように、短手方向に間隙を介して配置されている。そして、感受部３０は、隣接する感受素子３１をつづら折りに直列接続する接続部３２と、電流供給のための電線が接続される端子部３３とを備えている。
なお、図３（ａ）に示す感受部３０は、２４本の感受素子３１を有している。感受部３０における感受素子３１の数は、１本であってもよく、２４以外の複数本であってもよい。
なお、図３（ａ）に示す感受部３０は、２４本の感受素子３１を有している。感受部３０における感受素子３１の数は、１本であってもよく、２４以外の複数本であってもよい。
【0014】
感受素子３１には、長手方向に交差する方向、例えば長手方向に直交する短手方向（すなわち、感受素子３１の幅方向）に、一軸磁気異方性が付与されている。付言すると、感受素子３１は、感受素子３１を構成する軟磁性体（後述する軟磁性体層１０１）に、一軸磁気異方性が付与されている。なお、長手方向に交差する方向とは、長手方向に対して４５°を超えた角度を有すればよい。
本実施形態の磁気センサ１（図１参照）では、感受素子３１が、磁界又は磁界の変化を感受して磁気インピーダンス効果を生じる。つまり、磁気センサ１では、感受素子３１が直列接続された感受部３０のインピーダンス変化により磁界又は磁界の変化が計測される。以下では、感受部３０のインピーダンスを、磁気センサ１のインピーダンスと表記することがある。
本実施形態の磁気センサ１（図１参照）では、感受素子３１が、磁界又は磁界の変化を感受して磁気インピーダンス効果を生じる。つまり、磁気センサ１では、感受素子３１が直列接続された感受部３０のインピーダンス変化により磁界又は磁界の変化が計測される。以下では、感受部３０のインピーダンスを、磁気センサ１のインピーダンスと表記することがある。
【0015】
接続部３２は、隣接する感受素子３１の端部間に設けられ、隣接する感受素子３１をつづら折りに直列接続する。
端子部３３は、接続部３２で接続されていない感受素子３１の２個の端部にそれぞれ設けられている。端子部３３は、電流を供給する電線を接続するパッド部として機能する。端子部３３は、電線を接続しうる大きさであればよい。なお、端子部３３は、図１の紙面において、感受部３０における右側に設けているが、左側に設けてもよく、左右に分けて設けてもよい。
端子部３３は、接続部３２で接続されていない感受素子３１の２個の端部にそれぞれ設けられている。端子部３３は、電流を供給する電線を接続するパッド部として機能する。端子部３３は、電線を接続しうる大きさであればよい。なお、端子部３３は、図１の紙面において、感受部３０における右側に設けているが、左側に設けてもよく、左右に分けて設けてもよい。
【0016】
ここで、感受素子３１の長手方向の長さを長さＬ１とする。そして、感受素子３１の短手方向の幅をＷ１とする。また、隣接する感受素子３１の間の間隔を間隔Ｇ１とする。感受素子３１の長さＬ１は、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍ、幅Ｗ１は、例えば１０μｍ～１５０μｍ、間隔Ｇ１は、例えば、１０μｍ～１５０μｍである。なお、それぞれの感受素子３１の大きさ（長さＬ１、幅Ｗ１、厚さ等）、感受素子３１の数、感受素子３１間の間隔Ｇ１等は、感受、つまり計測したい磁界の大きさなどによって設定されればよい。
【0017】
また、複数の感受素子３１を合わせた短手方向の幅を幅Ｗ２とする。付言すると、幅Ｗ２は、複数の感受素子３１のうち短手方向の一端（図３（ａ）における上側）に位置する感受素子３１の端部から、短手方向の他端（図３（ａ）における下側）に位置する感受素子３１の端部までの短手方向に沿った長さである。複数の感受素子３１を合わせた短手方向の幅Ｗ２は、それぞれの感受素子３１の幅Ｗ１および感受素子３１の間の間隔Ｇ１によって異なるが、例えば、０．５ｍｍ～１０ｍｍ程度である。
【0018】
突出部４０は、感受部３０における感受素子３１の長手方向の両端にそれぞれ設けられている。なお、以下では、センサ部２０（感受部３０、突出部４０）における長手方向の一方の端部（図３（ａ）における左側の端部）を、長手方向の一端と表記する。同様に、センサ部２０（感受部３０、突出部４０）における長手方向の他方の端部（図３（ａ）における右側の端部）を、長手方向の他端と表記する。
【0019】
突出部４０は、それぞれの感受素子３１の長手方向の一端から、感受素子３１とは反対側に向けて長手方向に突出した複数の第１突出部４１を備えている。本実施形態の突出部４０では、第１突出部４１の長手方向の他端が、感受素子３１の長手方向の一端と連続している。
また、突出部４０は、それぞれの感受素子３１の長手方向の他端から、感受素子３１とは反対側に向けて長手方向に突出した複数の第２突出部４２とを備えている。本実施形態の突出部４０では、第２突出部４２の長手方向の一端が、感受素子３１の長手方向の他端と連続している。
付言すると、本実施形態の突出部４０では、複数の第１突出部４１および複数の第２突出部４２が、感受部３０から櫛歯状に突出している。
また、突出部４０は、それぞれの感受素子３１の長手方向の他端から、感受素子３１とは反対側に向けて長手方向に突出した複数の第２突出部４２とを備えている。本実施形態の突出部４０では、第２突出部４２の長手方向の一端が、感受素子３１の長手方向の他端と連続している。
付言すると、本実施形態の突出部４０では、複数の第１突出部４１および複数の第２突出部４２が、感受部３０から櫛歯状に突出している。
【0020】
第１突出部４１と第２突出部４２とは、磁気センサ１における長手方向の中央において短手方向に延びる中心軸に対して対称な形状を有している。第１突出部４１の長手方向の長さ、および第２突出部４２の長手方向の長さを、長さＬ２とする。それぞれの第１突出部４１は、短手方向の幅が、感受素子３１の幅と等しい幅Ｗ１であり、長手方向の長さが長さＬ２である長方形状である。また、それぞれの第２突出部４２は、短手方向の幅が、感受素子３１の幅と等しい幅Ｗ１であり、長手方向の長さが長さＬ２である長方形状である。
さらに、突出部４０全体でみると、複数の第１突出部４１を合わせた短手方向の幅、および複数の第２突出部４２を合わせた短手方向の幅は、感受部３０の複数の感受素子３１を合わせた短手方向の幅Ｗ２と等しくなっている。
さらに、突出部４０全体でみると、複数の第１突出部４１を合わせた短手方向の幅、および複数の第２突出部４２を合わせた短手方向の幅は、感受部３０の複数の感受素子３１を合わせた短手方向の幅Ｗ２と等しくなっている。
【0021】
第１突出部４１は、センサ部２０に対して外部から磁力線が入力される側に設けられている。第１突出部４１は、感受素子３１に対し、外部から磁力線を誘導する。
また、第２突出部４２は、センサ部２０から磁力線が出力される側に設けられている。第２突出部４２は、感受素子３１を通過した磁力線が外部に向けてそのまま通過する。
つまり、突出部４０は、磁力線を誘導するヨークとして機能する。このため、突出部４０は、磁力線が透過しやすい軟磁性体（後述する軟磁性体層１０１）を含んでいる。
また、第２突出部４２は、センサ部２０から磁力線が出力される側に設けられている。第２突出部４２は、感受素子３１を通過した磁力線が外部に向けてそのまま通過する。
つまり、突出部４０は、磁力線を誘導するヨークとして機能する。このため、突出部４０は、磁力線が透過しやすい軟磁性体（後述する軟磁性体層１０１）を含んでいる。
【0022】
ここで、突出部４０の第１突出部４１および第２突出部４２は、長手方向に突出している。「長手方向に突出」とは、第１突出部４１および第２突出部４２が感受素子３１に対して突出する方向が、長手方向の成分を含むことを意味する。したがって、第１突出部４１および第２突出部４２は、短手方向とは異なる方向に突出していれば、長手方向に傾斜して延びていてもよい。なお、感受素子３１に対し磁力線を誘導し、または、感受素子３１を通過した磁力線を外部へ誘導しやすくする観点からは、図１、図３等に示すように、第１突出部４１および第２突出部４２は、長手方向に沿って延びていることが好ましい。
【0023】
本実施形態の磁気センサ１は、感受素子３１における長手方向の端部から長手方向に突出する突出部４０を備えることで、磁気センサ１に予め定められた大きさの外部磁界を印加した場合に、それぞれの感受素子３１にかかる磁界の大きさが長手方向に亘って均一になる。これにより、突出部４０を備えない場合と比べて、感受部３０のインピーダンス変化により磁界又は磁界の変化を計測する磁気センサ１の感度が向上する。
【0024】
続いて、図２により、センサ部２０の断面構造について説明する。
センサ部２０は、一例として、基板１０側から４層の軟磁性体層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄを備えている。また、センサ部２０は、軟磁性体層１０１ａと軟磁性体層１０１ｂとの間に、軟磁性体層１０１ａと軟磁性体層１０１ｂとに還流磁区の発生を抑制する磁区抑制層１０２ａを備えている。さらに、センサ部２０は、軟磁性体層１０１ｃと軟磁性体層１０１ｄとの間に、軟磁性体層１０１ｃと軟磁性体層１０１ｄとに還流磁区の発生を抑制する磁区抑制層１０２ｂを備えている。さらにまた、センサ部２０は、軟磁性体層１０１ｂと軟磁性体層１０１ｃとの間に、感受部３０の抵抗（ここでは、電気抵抗をいう）を低減させる導電体層１０３を備えている。軟磁性体層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄをそれぞれ区別しない場合には、軟磁性体層１０１と表記する。磁区抑制層１０２ａ、１０２ｂをそれぞれ区別しない場合には、磁区抑制層１０２と表記する。
センサ部２０は、一例として、基板１０側から４層の軟磁性体層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄを備えている。また、センサ部２０は、軟磁性体層１０１ａと軟磁性体層１０１ｂとの間に、軟磁性体層１０１ａと軟磁性体層１０１ｂとに還流磁区の発生を抑制する磁区抑制層１０２ａを備えている。さらに、センサ部２０は、軟磁性体層１０１ｃと軟磁性体層１０１ｄとの間に、軟磁性体層１０１ｃと軟磁性体層１０１ｄとに還流磁区の発生を抑制する磁区抑制層１０２ｂを備えている。さらにまた、センサ部２０は、軟磁性体層１０１ｂと軟磁性体層１０１ｃとの間に、感受部３０の抵抗（ここでは、電気抵抗をいう）を低減させる導電体層１０３を備えている。軟磁性体層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄをそれぞれ区別しない場合には、軟磁性体層１０１と表記する。磁区抑制層１０２ａ、１０２ｂをそれぞれ区別しない場合には、磁区抑制層１０２と表記する。
【0025】
軟磁性体層１０１は、磁気インピーダンス効果を示すアモルファス合金の軟磁性体で構成される。軟磁性体層１０１を構成する軟磁性体としては、Ｃｏを主成分とした合金に高融点金属Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ等を添加したアモルファス合金を用いるのがよい。このようなＣｏを主成分とした合金としては、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＦｅＴａ、ＣｏＷＺｒ、ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢ等が挙げられる。それぞれの軟磁性体層１０１の厚さは、例えば、１００ｎｍ～１μｍである。それぞれの軟磁性体層１０１の厚さは、互いに等しくてもよいし、異なっていてもよい。
ここで、軟磁性体とは、外部磁界によって容易に磁化されるが、外部磁界を取り除くと速やかに磁化がないかまたは磁化が小さい状態に戻る、いわゆる保磁力の小さい材料である。
また、本明細書において、アモルファス合金、アモルファス金属とは、結晶のような原子の規則的な配列を有していない構造を有し、スパッタリング法などで形成されるものをいう。
ここで、軟磁性体とは、外部磁界によって容易に磁化されるが、外部磁界を取り除くと速やかに磁化がないかまたは磁化が小さい状態に戻る、いわゆる保磁力の小さい材料である。
また、本明細書において、アモルファス合金、アモルファス金属とは、結晶のような原子の規則的な配列を有していない構造を有し、スパッタリング法などで形成されるものをいう。
【0026】
磁区抑制層１０２は、磁区抑制層１０２を挟む上下の軟磁性体層１０１に還流磁区の発生を抑制する。
一般に、軟磁性体層１０１には、それぞれの磁化の向きが異なる複数の磁区が形成されやすい。この場合、磁化の向きが環状を呈する還流磁区が形成される。外部磁界が大きくなると、磁壁が移動し、磁化の向きが外部磁界の向きと同じ磁区の面積が大きくなり、磁化の向きが外部磁界の向きと逆の磁区の面積が小さくなる。そして、さらに外部磁界が大きくなると、磁化の向きが外部磁界の向きと異なる磁区において、磁化の向きが外部磁界の向きと同じ向きを向くように磁化回転が生じる。そして、ついには隣接する磁区同士の間に存在していた磁壁が消滅し、１つの磁区（単磁区）となる。つまり、還流磁区が形成されていると、外部磁界の変化に伴って、還流磁区を構成する磁壁が階段状に不連続に移動するバルクハウゼン効果が生じる。この磁壁の不連続な移動は、磁気センサ１におけるノイズとなり、磁気センサ１から得られる出力におけるＳ／Ｎの低下を生じるおそれがある。磁区抑制層１０２は、磁区抑制層１０２の上下に設けられた軟磁性体層１０１に面積の小さな複数の磁区が形成されるのを抑制する。これにより、還流磁区が形成されることが抑制され、磁壁が不連続に移動することによるノイズの発生を抑制する。なお、磁区抑制層１０２は、磁区抑制層１０２を含まない場合に比べて、形成される磁区の数が少なく、つまり磁区の大きさが大きくなる効果が得られればよい。
一般に、軟磁性体層１０１には、それぞれの磁化の向きが異なる複数の磁区が形成されやすい。この場合、磁化の向きが環状を呈する還流磁区が形成される。外部磁界が大きくなると、磁壁が移動し、磁化の向きが外部磁界の向きと同じ磁区の面積が大きくなり、磁化の向きが外部磁界の向きと逆の磁区の面積が小さくなる。そして、さらに外部磁界が大きくなると、磁化の向きが外部磁界の向きと異なる磁区において、磁化の向きが外部磁界の向きと同じ向きを向くように磁化回転が生じる。そして、ついには隣接する磁区同士の間に存在していた磁壁が消滅し、１つの磁区（単磁区）となる。つまり、還流磁区が形成されていると、外部磁界の変化に伴って、還流磁区を構成する磁壁が階段状に不連続に移動するバルクハウゼン効果が生じる。この磁壁の不連続な移動は、磁気センサ１におけるノイズとなり、磁気センサ１から得られる出力におけるＳ／Ｎの低下を生じるおそれがある。磁区抑制層１０２は、磁区抑制層１０２の上下に設けられた軟磁性体層１０１に面積の小さな複数の磁区が形成されるのを抑制する。これにより、還流磁区が形成されることが抑制され、磁壁が不連続に移動することによるノイズの発生を抑制する。なお、磁区抑制層１０２は、磁区抑制層１０２を含まない場合に比べて、形成される磁区の数が少なく、つまり磁区の大きさが大きくなる効果が得られればよい。
【0027】
このような磁区抑制層１０２としては、Ｒｕ、ＳｉＯ２等の非磁性体や、ＣｒＴｉ、ＡｌＴｉ、ＣｒＢ、ＣｒＴａ、ＣｏＷ等の非磁性アモルファス金属が挙げられる。このような磁区抑制層１０２の厚さは、例えば１０ｎｍ～１００ｎｍである。
【0028】
導電体層１０３は、感受部３０の抵抗を低減する。より詳しくは、導電体層１０３は、軟磁性体層１０１より導電性が高く、導電体層１０３を含まない場合に比べて、感受部３０の抵抗を小さくする。磁気センサ１は、磁界又は磁界の変化を、２つの端子部３３の間に交流電流を流した際におけるインピーダンス（以下では、インピーダンスＺと表記する）の変化（ΔＺと表記する）として計測する。この際、交流電流の周波数が高いほど、外部磁界の変化（ここでは、ΔＨと表記する）に対するインピーダンスＺの変化率ΔＺ／ΔＨ（以下ではインピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨと表記する）が大きくなる。しかし、導電体層１０３を含まない状態で交流電流の周波数を高くすると、磁気センサ１とした状態における浮遊容量により、逆にインピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨが小さくなってしまう。感受部３０の抵抗をＲ、浮遊容量をＣとし、磁気センサ１を抵抗Ｒと浮遊容量Ｃとの並列回路とすると、磁気センサ１の緩和周波数ｆ０は、式（１）で表せる。
【0029】
【数1】
【0030】
式（１）から分かるように、浮遊容量Ｃが大きいと、緩和周波数ｆ０が小さくなり、緩和周波数ｆ０より交流電流の周波数を高くすると、逆にインピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨが低下する。そこで、導電体層１０３を設けて、感受部３０の抵抗Ｒを低減させることで、緩和周波数ｆ０を高くしている。
【0031】
このような導電体層１０３としては、導電性が高い金属または合金を用いることが好ましく、導電性が高く且つ非磁性の金属または合金を用いることがより好ましい。このような導電体層１０３としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属が挙げられる。導電体層１０３の厚さは、例えば、１０ｎｍ～１μｍである。導電体層１０３は、導電体層１０３を含まない場合に比べて、感受部３０の抵抗が低減されるものであればよい。
【0032】
磁区抑制層１０２を挟む上下の軟磁性体層１０１、及び導電体層１０３を挟む上下の軟磁性体層１０１は、互いに反強磁性結合（ＡＦＣ：Antiferromagnetically Coupled）している。上下の軟磁性体層１０１が反強磁性結合することで、反磁界が抑制され、磁気センサ１の感度が向上する。
【0033】
なお、本実施形態では、センサ部２０が、軟磁性体層１０１、磁区抑制層１０２、導電体層１０３を備えているが、センサ部２０の構成はこれに限られない。センサ部２０は、少なくとも軟磁性体層１０１を有していれば、必ずしも磁区抑制層１０２または導電体層１０３を有していなくてもよい。
【0034】
（誘導部５０の構成）
続いて、磁気センサ１の誘導部５０について説明する。
上述したように、誘導部５０は、センサ部２０の突出部４０に対向して設けられている。本実施形態では、誘導部５０は、センサ部２０の突出部４０上に重なって設けられており、突出部４０の上面に対向している。具体的には、誘導部５０は、突出部４０の第１突出部４１上に重なって設けられている第１誘導部材５１と、突出部４０の第２突出部４２上に重なって設けられている第２誘導部材５２とを備えている。なお、誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２は、センサ部２０の感受部３０には重なっていない。
詳細については後述するが、第１誘導部材５１は、外部から磁力線を誘導し第１突出部４１に磁力線を集束する。また、第２誘導部材５２は、感受素子３１および第２突出部４２を通過した磁力線を誘導し外部に発散する。本実施形態では、誘導部５０の第１誘導部材５１または第２誘導部材５２が、誘導部材の一例である。
続いて、磁気センサ１の誘導部５０について説明する。
上述したように、誘導部５０は、センサ部２０の突出部４０に対向して設けられている。本実施形態では、誘導部５０は、センサ部２０の突出部４０上に重なって設けられており、突出部４０の上面に対向している。具体的には、誘導部５０は、突出部４０の第１突出部４１上に重なって設けられている第１誘導部材５１と、突出部４０の第２突出部４２上に重なって設けられている第２誘導部材５２とを備えている。なお、誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２は、センサ部２０の感受部３０には重なっていない。
詳細については後述するが、第１誘導部材５１は、外部から磁力線を誘導し第１突出部４１に磁力線を集束する。また、第２誘導部材５２は、感受素子３１および第２突出部４２を通過した磁力線を誘導し外部に発散する。本実施形態では、誘導部５０の第１誘導部材５１または第２誘導部材５２が、誘導部材の一例である。
【0035】
第１誘導部材５１と第２誘導部材５２とは、同じ形状を有している。この例では、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２は、磁気センサ１を上方（図２の上側）から見た場合に、長手方向および短手方向に延びる辺を有する長方形の板状の形状を有している。また、第１誘導部材５１と第２誘導部材５２とは、磁気センサ１を上方から見た場合に、磁気センサ１における長手方向の中央において短手方向に延びる中心軸に対して対称に配置されている。
以下では、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の長手方向の長さを、長さＬ３とする。また、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の短手方向の幅を、幅Ｗ３とする。さらに、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の厚さ（上下方向の厚さ）を、厚さＤ１とする。
以下では、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の長手方向の長さを、長さＬ３とする。また、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の短手方向の幅を、幅Ｗ３とする。さらに、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の厚さ（上下方向の厚さ）を、厚さＤ１とする。
【0036】
第１誘導部材５１は、磁気センサ１を上方から見た場合に、突出部４０の複数の第１突出部４１に重なっている。また、第１誘導部材５１は、感受部３０上、および感受部３０のそれぞれの感受素子３１と突出部４０のそれぞれの第１突出部４１との境界の上には設けられていない。
本実施形態では、第１誘導部材５１は、第１突出部４１に対し、長手方向における一端側の一部の領域に重なっている。そして、第１誘導部材５１は、第１突出部４１のうち、長手方向における他端側の領域には設けられていない。付言すると、第１突出部４１のうち、長手方向における他端側の領域は、第１誘導部材５１に被覆されずに露出している。
本実施形態では、第１誘導部材５１は、第１突出部４１に対し、長手方向における一端側の一部の領域に重なっている。そして、第１誘導部材５１は、第１突出部４１のうち、長手方向における他端側の領域には設けられていない。付言すると、第１突出部４１のうち、長手方向における他端側の領域は、第１誘導部材５１に被覆されずに露出している。
【0037】
第１誘導部材５１のうち、第１突出部４１に重なっている部分の長手方向の長さを、長さＸ１とする。この例では、第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さＸ１は、第１突出部４１の長さＬ２の約２／３の長さとなっている。第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さＸ１は、第１突出部４１の長さＬ２の１０％以上１００以下であることが好ましく、２０％以上８０％以下であることがより好ましく、３０％以上７０％以下であることがさらに好ましい。
【0038】
また、第１誘導部材５１は、長手方向の長さＬ３が、第１突出部４１の長手方向の長さＬ２よりも長い（Ｌ３＞Ｌ２）。そして、第１誘導部材５１は、長手方向の一端が、第１突出部４１における長手方向の一端よりも外側にはみ出している。付言すると、第１誘導部材５１のうち長手方向の一端は、第１突出部４１には重なっていない。
第１誘導部材５１のうち第１突出部４１の外側にはみ出している部分の長手方向の長さを、長さＸ２とする。本実施形態では、第１誘導部材５１のうち第１突出部４１の外側にはみ出している長さＸ２が、第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さＸ１よりも長くなっている（Ｘ２＞Ｘ１）。これにより、第１誘導部材５１のうち第１突出部４１の外側にはみ出している長さＸ２が、第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さＸ１より短い場合と比べて、第１誘導部材５１により、外部からの磁力線を第１突出部４１に集束しやすくなる。
第１誘導部材５１のうち第１突出部４１の外側にはみ出している部分の長手方向の長さを、長さＸ２とする。本実施形態では、第１誘導部材５１のうち第１突出部４１の外側にはみ出している長さＸ２が、第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さＸ１よりも長くなっている（Ｘ２＞Ｘ１）。これにより、第１誘導部材５１のうち第１突出部４１の外側にはみ出している長さＸ２が、第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さＸ１より短い場合と比べて、第１誘導部材５１により、外部からの磁力線を第１突出部４１に集束しやすくなる。
【0039】
また、本実施形態の第１誘導部材５１は、短手方向の幅Ｗ３が、複数の第１突出部４１を合わせた短手方向の幅（すなわち、複数の感受素子３１を合わせた短手方向の幅Ｗ２）よりも大きい。これにより、第１誘導部材５１は、短手方向に並ぶ全ての第１突出部４１上に跨って設けられている。
【0040】
第２誘導部材５２は、第１誘導部材５１と同様に、磁気センサ１を上方から見た場合に、突出部４０の第２突出部４２に重なっている。また、第２誘導部材５２は、感受部３０上、および感受部３０のそれぞれの感受素子３１と突出部４０のそれぞれの第２突出部４２との境界の上には設けられていない。
本実施形態では、第２誘導部材５２は、第２突出部４２に対し、長手方向における他端側の一部の領域に重なっている。そして、第２誘導部材５２は、第２突出部４２のうち、長手方向における一端側の領域には設けられていない。付言すると、第２突出部４２のうち、長手方向における一端側の領域は、第２誘導部材５２に被覆されずに露出している。
本実施形態では、第２誘導部材５２は、第２突出部４２に対し、長手方向における他端側の一部の領域に重なっている。そして、第２誘導部材５２は、第２突出部４２のうち、長手方向における一端側の領域には設けられていない。付言すると、第２突出部４２のうち、長手方向における一端側の領域は、第２誘導部材５２に被覆されずに露出している。
【0041】
第２誘導部材５２のうち、第２突出部４２に重なっている部分の長手方向の長さは、第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さと等しい長さＸ１である。この例では、第２誘導部材５２と第２突出部４２とが重なっている長さＸ１は、第２突出部４２の長さＬ２の約２／３の長さとなっている。第２誘導部材５２と第２突出部４２とが重なっている長さＸ１は、第１誘導部材５１と同様に、第２突出部４２の長さＬ２の１０％以上１００％以下であることが好ましく、２０％以上８０％以下であることがより好ましく、３０％以上７０％以下であることがさらに好ましい。
【0042】
また、第２誘導部材５２は、第１誘導部材５１と同様に、長手方向の長さＬ３が、第２突出部４２の長手方向の長さＬ２よりも長い（Ｌ３＞Ｌ２）。そして、第２誘導部材５２は、長手方向の他端が、第２突出部４２における長手方向の他端よりも外側にはみ出している。付言すると、第２誘導部材５２のうち長手方向の他端は、第２突出部４２には重なっていない。
第２誘導部材５２のうち第２突出部４２の外側にはみ出している部分の長さは、第１誘導部材５１のうち第１突出部４１の外側にはみ出している部分の長さと同じ長さＸ２である。そして、第２誘導部材５２のうち第２突出部４２の外側にはみ出している長さＸ２は、第２誘導部材５２と第２突出部４２とが重なっている長さＸ１よりも長くなっている（Ｘ２＞Ｘ１）。これにより、第２誘導部材５２のうち第２突出部４２の外側にはみ出している長さＸ２が、第２誘導部材５２と第２突出部４２とが重なっている長さＸ１より短い場合と比べて、第２誘導部材５２により、第２突出部４２を通過した磁力線を外部へ発散しやすくなる。
なお、以下の説明において、第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さＸ１、および第２誘導部材５２と第２突出部４２とが重なっている長さＸ１を、まとめて、「誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１」等と表記する場合がある。
第２誘導部材５２のうち第２突出部４２の外側にはみ出している部分の長さは、第１誘導部材５１のうち第１突出部４１の外側にはみ出している部分の長さと同じ長さＸ２である。そして、第２誘導部材５２のうち第２突出部４２の外側にはみ出している長さＸ２は、第２誘導部材５２と第２突出部４２とが重なっている長さＸ１よりも長くなっている（Ｘ２＞Ｘ１）。これにより、第２誘導部材５２のうち第２突出部４２の外側にはみ出している長さＸ２が、第２誘導部材５２と第２突出部４２とが重なっている長さＸ１より短い場合と比べて、第２誘導部材５２により、第２突出部４２を通過した磁力線を外部へ発散しやすくなる。
なお、以下の説明において、第１誘導部材５１と第１突出部４１とが重なっている長さＸ１、および第２誘導部材５２と第２突出部４２とが重なっている長さＸ１を、まとめて、「誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１」等と表記する場合がある。
【0043】
また、本実施形態の第２誘導部材５２は、第１誘導部材５１と同様に、短手方向の幅Ｗ３が、複数の第２突出部４２を合わせた短手方向の幅（すなわち、複数の感受素子３１を合わせた短手方向の幅Ｗ２）よりも大きい（Ｗ３＞Ｗ２）。これにより、第２誘導部材５２は、短手方向に並ぶ全ての第２突出部４２上に跨って設けられている。
【0044】
第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の長手方向の長さＬ３、短手方向の幅Ｗ３および厚さＤ１は、長いほど、外部から磁力線を集めやすく、また外部へ磁力線を発散しやすいため好ましい一方で、磁気センサ１が大型化しやすい。第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の長手方向の長さＬ３および短手方向の幅Ｗ３は、感受部３０や突出部４０の大きさや第１誘導部材５１および第２誘導部材５２として用いる軟磁性体の種類等によっても異なるが、例えば、１ｍｍ～３０ｍｍ程度とすることができる。
また、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の厚さＤ１は、例えば、０．１ｍｍ～１０ｍｍ程度とすることができる。
また、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の厚さＤ１は、例えば、０．１ｍｍ～１０ｍｍ程度とすることができる。
【0045】
誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２は、軟磁性体で構成されている。第１誘導部材５１および第２誘導部材５２は、上述したセンサ部２０の軟磁性体層１０１を構成する軟磁性体と比べて、透磁率が高い軟磁性体で構成されていることが好ましい。
第１誘導部材５１および第２誘導部材５２を構成する軟磁性体としては、透磁率の高いセラミックスや合金を用いることができる。このような軟磁性体としては、フェライト（ソフトフェライト）、パーマロイ、センダスト等が挙げられ、フェライトまたはパーマロイを用いることが好ましく、フェライトを用いることがより好ましい。フェライトとしては、例えば、材質がＭｎＺｎフェライトで、初透磁率が２５００±２５％、飽和磁束密度Ｂｓが４２０ｍＴのものが挙げられる。
第１誘導部材５１および第２誘導部材５２を構成する軟磁性体としては、透磁率の高いセラミックスや合金を用いることができる。このような軟磁性体としては、フェライト（ソフトフェライト）、パーマロイ、センダスト等が挙げられ、フェライトまたはパーマロイを用いることが好ましく、フェライトを用いることがより好ましい。フェライトとしては、例えば、材質がＭｎＺｎフェライトで、初透磁率が２５００±２５％、飽和磁束密度Ｂｓが４２０ｍＴのものが挙げられる。
【0046】
また、第１誘導部材５１または第２誘導部材５２として、導電性の高い軟磁性体を用いる場合、第１誘導部材５１または第２誘導部材５２の表面に絶縁層を設けたり、第１誘導部材５１と第１突出部４１との間、または、第２誘導部材５２と第２突出部４２との間に絶縁性の部材を挟んだりすることが好ましい。これにより、第１誘導部材５１または第２誘導部材５２を介して、複数の第１突出部４１または複数の第２突出部４２が導通することが抑制される。
第１誘導部材５１または第２誘導部材５２の表面に設ける絶縁層や、第１誘導部材５１と第１突出部４１との間、または、第２誘導部材５２と第２突出部４２との間に挟む絶縁性の部材は、透磁率の高い軟磁性体からなることが好ましい。
第１誘導部材５１または第２誘導部材５２の表面に設ける絶縁層や、第１誘導部材５１と第１突出部４１との間、または、第２誘導部材５２と第２突出部４２との間に挟む絶縁性の部材は、透磁率の高い軟磁性体からなることが好ましい。
【0047】
（磁気センサ１の製造）
図１～図３に示した磁気センサ１は、例えば、次のようにして製造される。
まず、基板１０上に、基板１０の表面において、センサ部２０（感受部３０、突出部４０）の平面形状を除いた部分を覆うフォトレジストのパターンを、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。次いで、基板１０上に、軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄを順に、例えばスパッタリング法により堆積する。そして、フォトレジスト上に堆積された軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄを、フォトレジストとともに除去する。すると、基板１０上に、感受部３０および突出部４０の平面形状に加工された、軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄからなる積層体が残る。このようにして、図２に示すセンサ部２０の積層構造が形成される。
図１～図３に示した磁気センサ１は、例えば、次のようにして製造される。
まず、基板１０上に、基板１０の表面において、センサ部２０（感受部３０、突出部４０）の平面形状を除いた部分を覆うフォトレジストのパターンを、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。次いで、基板１０上に、軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄを順に、例えばスパッタリング法により堆積する。そして、フォトレジスト上に堆積された軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄを、フォトレジストとともに除去する。すると、基板１０上に、感受部３０および突出部４０の平面形状に加工された、軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄからなる積層体が残る。このようにして、図２に示すセンサ部２０の積層構造が形成される。
【0048】
軟磁性体層１０１は、長手方向と交差する方向、例えば短手方向に一軸磁気異方性が付与されている。一軸磁気異方性は、基板１０上に形成された感受素子３１を、例えば３ｋＧ（０．３Ｔ）の回転磁界中における４００℃での熱処理（回転磁界中熱処理）と、それに引き続く３ｋＨ（０．３Ｔ）の静磁界中における４００℃での熱処理（静磁界中熱処理）とを行うことで付与できる。一軸磁気異方性の付与を、回転磁界中熱処理および静磁界中熱処理で行う代わりに、感受素子３１を構成する軟磁性体層１０１の堆積時にマグネトロンスパッタリング法を用いて行ってもよい。つまり、マグネトロンスパッタリング法に用いられる磁石（マグネット）が形成する磁界により、軟磁性体層１０１の堆積と同時に、軟磁性体層１０１に一軸磁気異方性が付与される。
【0049】
次いで、基板１０上に形成されたセンサ部２０における突出部４０の第１突出部４１および第２突出部４２上に、誘導部５０を構成する第１誘導部材５１および第２誘導部材５２を、それぞれ重ねて積載する。
以上により、基板１０上に設けられた感受部３０と突出部４０とを含むセンサ部２０と、センサ部２０の突出部４０に上に設けられた誘導部５０とを備える磁気センサ１が得られる。
以上により、基板１０上に設けられた感受部３０と突出部４０とを含むセンサ部２０と、センサ部２０の突出部４０に上に設けられた誘導部５０とを備える磁気センサ１が得られる。
【0050】
以上に説明した製造方法では、感受部３０の接続部３２および端子部３３と、突出部４０とは、感受部３０の感受素子３１と一体として形成される。
接続部３２、端子部３３は、感受素子３１とは別に、導電性のＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属で形成してもよい。また、感受素子３１と一体として形成された接続部３２、端子部３３上に、導電性のＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属を積層してもよい。
さらに、突出部４０は、感受素子３１とは異なる種類の軟磁性体により構成されてもよい。
接続部３２、端子部３３は、感受素子３１とは別に、導電性のＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属で形成してもよい。また、感受素子３１と一体として形成された接続部３２、端子部３３上に、導電性のＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属を積層してもよい。
さらに、突出部４０は、感受素子３１とは異なる種類の軟磁性体により構成されてもよい。
【0051】
（誘導部５０の変形例）
続いて、誘導部５０の変形例について説明する。
図４は、誘導部５０の変形例を説明する図であって、磁気センサ１を上方から見た図である。なお、図１～図３に示した磁気センサ１と同様の構成については、同じ符号を用い、ここでは詳細な説明は省略する。
図１～図３に示した例では、誘導部５０は、センサ部２０の突出部４０上に重なって設けられている。これに対し、図４に示す例では、誘導部５０は、センサ部２０の突出部４０に対し長手方向に隣接して設けられており、突出部４０の長手方向の端部に対して長手方向に対向している。
続いて、誘導部５０の変形例について説明する。
図４は、誘導部５０の変形例を説明する図であって、磁気センサ１を上方から見た図である。なお、図１～図３に示した磁気センサ１と同様の構成については、同じ符号を用い、ここでは詳細な説明は省略する。
図１～図３に示した例では、誘導部５０は、センサ部２０の突出部４０上に重なって設けられている。これに対し、図４に示す例では、誘導部５０は、センサ部２０の突出部４０に対し長手方向に隣接して設けられており、突出部４０の長手方向の端部に対して長手方向に対向している。
【0052】
具体的には、図４に示す誘導部５０では、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２は、基板１０上に設けられている。そして、第１誘導部材５１は、第１突出部４１に対して長手方向に隣接して設けられ、第１突出部４１の長手方向の一端に対向している。付言すると、第１誘導部材５１は、第１突出部４１の長手方向の一端に接触している。また、第２誘導部材５２は、第２突出部４２に対して長手方向に隣接して設けられ、第２突出部４２の長手方向の他端に対向している。付言すると、第２誘導部材５２は、第２突出部４２の長手方向の他端に接触している。
【0053】
図４に示す誘導部５０では、図１、図２に示した例と同様に、第１誘導部材５１が、外部から磁力線を誘導し第１突出部４１に磁力線を集束する。また、第２誘導部材５２が、感受素子３１および第２突出部４２を通過した磁力線を誘導し外部に発散する。
【0054】
（感受部３０の作用）
続いて、磁気センサ１における感受部３０の作用について説明する。
図５は、磁気センサ１における感受素子３１の長手方向に印加された磁界と感受部３０のインピーダンスとの関係を示す図である。図５において、横軸が磁界Ｈ、縦軸がインピーダンスＺである。
続いて、磁気センサ１における感受部３０の作用について説明する。
図５は、磁気センサ１における感受素子３１の長手方向に印加された磁界と感受部３０のインピーダンスとの関係を示す図である。図５において、横軸が磁界Ｈ、縦軸がインピーダンスＺである。
【0055】
図５に示すように、感受部３０のインピーダンスＺは、感受素子３１の長手方向に印加される磁界Ｈが０のときに値Ｚ０をとる。インピーダンスＺは、磁界Ｈが大きくなるに従い大きくなり、磁界Ｈが異方性磁界Ｈｋとなったとき最大値Ｚｋとなる。そして、インピーダンスＺは、磁界Ｈが異方性磁界Ｈｋより大きくなると小さくなる。なお、インピーダンスＺ０からインピーダンスＺの最大値ＺｋへのインピーダンスＺの変化量Ｚｋ－Ｚ０を、インピーダンス変化量ΔＺｍａｘと表記する。
磁界Ｈが異方性磁界Ｈｋよりも小さい範囲において、磁界Ｈの変化量ΔＨに対してインピーダンスＺの変化量ΔＺが大きい部分、つまりインピーダンスの変化率ΔＺ／ΔＨが大きい部分を用いると、磁界Ｈの微弱な変化ΔＨをインピーダンスＺの変化量ΔＺとして取り出すことができる。図５では、インピーダンスの変化率ΔＺ／ΔＨが大きい磁界Ｈの中心を磁界Ｈｂとして示している。つまり、磁界Ｈｂの近傍（図５でΔＨの矢印で示す範囲）における磁界Ｈの変化量ΔＨが高精度に計測できる。
磁界Ｈが異方性磁界Ｈｋよりも小さい範囲において、磁界Ｈの変化量ΔＨに対してインピーダンスＺの変化量ΔＺが大きい部分、つまりインピーダンスの変化率ΔＺ／ΔＨが大きい部分を用いると、磁界Ｈの微弱な変化ΔＨをインピーダンスＺの変化量ΔＺとして取り出すことができる。図５では、インピーダンスの変化率ΔＺ／ΔＨが大きい磁界Ｈの中心を磁界Ｈｂとして示している。つまり、磁界Ｈｂの近傍（図５でΔＨの矢印で示す範囲）における磁界Ｈの変化量ΔＨが高精度に計測できる。
【0056】
ここで、インピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨが最も大きい部分、つまり磁界Ｈｂにおける単位磁界当たりのインピーダンスの変化量Ｚｍａｘを、磁界ＨｂでのインピーダンスＺｂで割ったもの（Ｚｍａｘ／Ｚｂ）が感度である。感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが高いほど、磁気インピーダンス効果が大きく、磁界又は磁界の変化を計測しやすい。換言すれば、磁界Ｈに対するインピーダンスＺの変化が急峻なほど感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが高くなる。これには、異方性磁界Ｈｋが小さいほどよい。また、インピーダンスＺの変化量ΔＺｍａｘが大きいほどよい。
本実施形態の磁気センサ１の使用時には、感受部３０における感受素子３１の長手方向に磁束が透過するように、例えばコイルに電流を流すことで発生した磁界Ｈｂを、バイアス磁界として外部から印加する。なお、以下の説明において、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂを感度Ｓｍａｘと記載する。
本実施形態の磁気センサ１の使用時には、感受部３０における感受素子３１の長手方向に磁束が透過するように、例えばコイルに電流を流すことで発生した磁界Ｈｂを、バイアス磁界として外部から印加する。なお、以下の説明において、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂを感度Ｓｍａｘと記載する。
【0057】
（誘導部５０による効果）
続いて、本実施形態の磁気センサ１における誘導部５０による効果について、誘導部５０を有していない従来の磁気センサ（以下、従来の磁気センサと表記する）と比較しながら説明する。従来の磁気センサは、誘導部５０を有していない以外は、本実施形態の磁気センサ１と同様の構成を有するものとする。従来の磁気センサについても、本実施形態の磁気センサ１と同様の構成については、同様の符号を用いて説明する。
図６は、本実施形態が適用される磁気センサ１および従来の磁気センサにおけるインピーダンスＺと磁界Ｈとの関係の一例を示した図である。図６において、横軸が磁界Ｈ（Ｏｅ）、縦軸がインピーダンスＺ（Ω）である。図６は、磁界Ｈが±１０Ｏｅの範囲におけるインピーダンスＺを示している。なお、図６において、「誘導部あり」で示すグラフが誘導部５０を備える本実施形態の磁気センサ１に対応し、「誘導部なし」で示すグラフが誘導部５０を有していない従来の磁気センサに対応する。
続いて、本実施形態の磁気センサ１における誘導部５０による効果について、誘導部５０を有していない従来の磁気センサ（以下、従来の磁気センサと表記する）と比較しながら説明する。従来の磁気センサは、誘導部５０を有していない以外は、本実施形態の磁気センサ１と同様の構成を有するものとする。従来の磁気センサについても、本実施形態の磁気センサ１と同様の構成については、同様の符号を用いて説明する。
図６は、本実施形態が適用される磁気センサ１および従来の磁気センサにおけるインピーダンスＺと磁界Ｈとの関係の一例を示した図である。図６において、横軸が磁界Ｈ（Ｏｅ）、縦軸がインピーダンスＺ（Ω）である。図６は、磁界Ｈが±１０Ｏｅの範囲におけるインピーダンスＺを示している。なお、図６において、「誘導部あり」で示すグラフが誘導部５０を備える本実施形態の磁気センサ１に対応し、「誘導部なし」で示すグラフが誘導部５０を有していない従来の磁気センサに対応する。
【0058】
図６は、本実施形態の磁気センサ１および従来の磁気センサにおいて、２つの端子部３３の間に５０ＭＨｚの高周波電流を流して測定したものである。
また、本実施形態の磁気センサ１および従来の磁気センサについて、感受部３０および突出部４０の形状は、図３に示したものと同様とした。具体的には、感受部３０における感受素子３１の本数を２４本とし、感受素子３１の長手方向の長さＬ１を４．３ｍｍ、感受素子３１の短手方向の幅Ｗ１を０．１ｍｍ、隣接する感受素子３１同士の短手方向の間隔を０．０５ｍｍとした。また、突出部４０（第１突出部４１、第２突出部４２）の長手方向の長さＬ２を３．０ｍｍとした。
さらに、本実施形態の磁気センサ１において、誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２として、長手方向の長さＬ３が１８ｍｍ、短手方向の幅Ｗ３が１０ｍｍ、厚さＤ１が２ｍｍのフェライトを用いた。そして、磁気センサ１において、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１を、それぞれ２．０ｍｍとした。
また、本実施形態の磁気センサ１および従来の磁気センサについて、感受部３０および突出部４０の形状は、図３に示したものと同様とした。具体的には、感受部３０における感受素子３１の本数を２４本とし、感受素子３１の長手方向の長さＬ１を４．３ｍｍ、感受素子３１の短手方向の幅Ｗ１を０．１ｍｍ、隣接する感受素子３１同士の短手方向の間隔を０．０５ｍｍとした。また、突出部４０（第１突出部４１、第２突出部４２）の長手方向の長さＬ２を３．０ｍｍとした。
さらに、本実施形態の磁気センサ１において、誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２として、長手方向の長さＬ３が１８ｍｍ、短手方向の幅Ｗ３が１０ｍｍ、厚さＤ１が２ｍｍのフェライトを用いた。そして、磁気センサ１において、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１を、それぞれ２．０ｍｍとした。
【0059】
図６に示すように、誘導部５０を備える本実施形態の磁気センサ１では、誘導部５０を有していない従来の磁気センサと比べて、異方性磁界Ｈｋが小さくなり、磁界Ｈに対するインピーダンスＺの変化が急峻となっている。
【0060】
ここで、誘導部５０を有していない従来の磁気センサでは、予め定められた大きさの外部磁界を印加した場合に、感受部３０において、短手方向の両端に位置する感受素子３１と、短手方向の中央に位置する感受素子３１とで、感受素子３１を長手方向に通過する磁力線の密度（以下、磁束密度と表記する）に差が生じる場合がある。この結果、従来の磁気センサでは、感受部３０において、短手方向の両端に位置する感受素子３１と、短手方向の中央に位置する感受素子３１とで、インピーダンスＺが最大となる磁界である異方性磁界Ｈｋの大きさに差が生じる場合がある。例えば、従来の磁気センサでは、短手方向の中央に位置する感受素子３１の異方性磁界Ｈｋと比べて、短手方向の両端に位置する感受素子３１の異方性磁界Ｈｋが高くなる場合がある。この場合、従来の磁気センサ全体では、磁界Ｈに対するインピーダンスＺの変化がなだらかとなり、磁界または磁界の変化を計測する感度が低下するおそれがある。
【0061】
これに対し、本実施形態の磁気センサ１では、誘導部５０により磁力線が誘導されることで、短手方向の両端に位置する感受素子３１と、短手方向の中央に位置する感受素子３１とで、磁束密度に差が生じにくくなる。
具体的には、本実施形態の磁気センサ１では、誘導部５０の第１誘導部材５１により、外部の広い範囲からの磁力線が集められる。そして、第１誘導部材５１により集められた磁力線が、第１誘導部材５１と対向する第１突出部４１を通ってそれぞれの感受素子３１に誘導される。
また、本実施形態の磁気センサ１では、それぞれの感受素子３１を通過した磁力線が、そのまま第２突出部４２を通過する。そして、第２突出部４２を通過した磁力線が、第２突出部４２と対向する誘導部５０の第２誘導部材５２により、外部へ発散されやすくなる。
具体的には、本実施形態の磁気センサ１では、誘導部５０の第１誘導部材５１により、外部の広い範囲からの磁力線が集められる。そして、第１誘導部材５１により集められた磁力線が、第１誘導部材５１と対向する第１突出部４１を通ってそれぞれの感受素子３１に誘導される。
また、本実施形態の磁気センサ１では、それぞれの感受素子３１を通過した磁力線が、そのまま第２突出部４２を通過する。そして、第２突出部４２を通過した磁力線が、第２突出部４２と対向する誘導部５０の第２誘導部材５２により、外部へ発散されやすくなる。
【0062】
これにより、本実施形態の磁気センサ１では、それぞれの感受素子３１を磁力線が長手方向に平行に透過しやすくなり、それぞれの感受素子３１の磁束密度が高くなる。この結果、本実施形態の磁気センサ１では、短手方向の両端に位置する感受素子３１と、短手方向の中央に位置する感受素子３１とで、磁束密度に差が生じにくくなる。さらに、本実施形態の磁気センサ１では、それぞれの感受素子３１の磁束密度が高くなることで、それぞれの感受素子３１の異方性磁界Ｈｋが低くなり、磁気センサ１全体では、図６に示すように、磁界Ｈに対するインピーダンスＺの変化が急峻となる。
以上により、本実施形態の磁気センサ１は、突出部４０に対向して設けられる誘導部５０を有することにより、磁界または磁界の変化を計測する感度が向上する。
以上により、本実施形態の磁気センサ１は、突出部４０に対向して設けられる誘導部５０を有することにより、磁界または磁界の変化を計測する感度が向上する。
【0063】
続いて、磁気センサ１の誘導部５０の構成の違い、より具体的には、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１の違いによる磁気センサ１の特性の差について説明する。
図７は、磁気センサ１の誘導部５０の構成と異方性磁界Ｈｋとの関係を示した図である。図８は、磁気センサ１の誘導部５０の構成と感度Ｓｍａｘとの関係を示した図である。なお、図７、図８には、併せて従来の磁気センサの異方性磁界Ｈｋ、感度Ｓｍａｘも示している。
図７は、磁気センサ１の誘導部５０の構成と異方性磁界Ｈｋとの関係を示した図である。図８は、磁気センサ１の誘導部５０の構成と感度Ｓｍａｘとの関係を示した図である。なお、図７、図８には、併せて従来の磁気センサの異方性磁界Ｈｋ、感度Ｓｍａｘも示している。
【0064】
図７、図８は、本実施形態の磁気センサ１および従来の磁気センサにおいて、２つの端子部３３の間に５０ＭＨｚの高周波電流を流して測定したものである。
また、本実施形態の磁気センサ１および従来の磁気センサについて、感受部３０および突出部４０の形状は、図６にインピーダンスＺと磁界Ｈとの関係を示したものと同じ形状とした。
さらに、本実施形態の磁気センサ１において、誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２として、長手方向の長さＬ３が１８ｍｍ、短手方向の幅Ｗ３が１０ｍｍ、厚さＤ１が２ｍｍのフェライト、および、長手方向の長さＬ３が１０ｍｍ、短手方向の幅Ｗ３が６ｍｍ、厚さＤ１が０．５ｍｍのパーマロイを用いた。フェライトとしては、材質がＭｎＺｎフェライトで、初透磁率が２５００、飽和磁束密度Ｂｓが４２０ｍＴのものを用いた。また、パーマロイとしては、Ｎｉを７８％含み、初透磁率が６００００、飽和磁束密度Ｂｓが７２０ｍＴのものを用いた。
また、本実施形態の磁気センサ１および従来の磁気センサについて、感受部３０および突出部４０の形状は、図６にインピーダンスＺと磁界Ｈとの関係を示したものと同じ形状とした。
さらに、本実施形態の磁気センサ１において、誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２として、長手方向の長さＬ３が１８ｍｍ、短手方向の幅Ｗ３が１０ｍｍ、厚さＤ１が２ｍｍのフェライト、および、長手方向の長さＬ３が１０ｍｍ、短手方向の幅Ｗ３が６ｍｍ、厚さＤ１が０．５ｍｍのパーマロイを用いた。フェライトとしては、材質がＭｎＺｎフェライトで、初透磁率が２５００、飽和磁束密度Ｂｓが４２０ｍＴのものを用いた。また、パーマロイとしては、Ｎｉを７８％含み、初透磁率が６００００、飽和磁束密度Ｂｓが７２０ｍＴのものを用いた。
【0065】
そして、誘導部５０としてフェライトを用いた磁気センサ１とパーマロイを用いた磁気センサ１とのそれぞれにおいて、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１を、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとした。なお、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１が０ｍｍである磁気センサ１では、図４に示した変形例のように、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２がセンサ部２０の突出部４０に対し長手方向に隣接して設けられている。また、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１が３ｍｍである磁気センサ１では、突出部４０の全体に誘導部５０が重なっている。なお、いずれの例においても、感受部３０上には、誘導部５０は設けられていない。
【0066】
図７に示すように、誘導部５０を有する本実施形態の磁気センサ１は、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２としてフェライトおよびパーマロイを用いたいずれの例においても、誘導部５０を有しない従来の磁気センサと比べて、異方性磁界Ｈｋが低下している。
そして、誘導部５０を有する磁気センサ１同士を比較すると、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２としてフェライトおよびパーマロイを用いたいずれの例においても、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１が長いほど、異方性磁界Ｈｋが低下している。
そして、誘導部５０を有する磁気センサ１同士を比較すると、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２としてフェライトおよびパーマロイを用いたいずれの例においても、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１が長いほど、異方性磁界Ｈｋが低下している。
【0067】
また、図８に示すように、誘導部５０を有する本実施形態の磁気センサ１は、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２としてフェライトおよびパーマロイを用いたいずれの例においても、誘導部を有しない従来の磁気センサと比べて、感度Ｓｍａｘが向上している。
そして、誘導部５０を有する磁気センサ１同士を比較すると、第１誘導部材５１及び第２誘導部材５２としてフェライトおよびパーマロイを用いたいずれの例においても、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１が０ｍｍ、３ｍｍの磁気センサ１と比べて、１ｍｍ、２ｍｍの磁気センサ１のほうが、感度Ｓｍａｘが向上している。
これにより、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１が、突出部４０の長さＬ２の３０％以上７０％以下であると、磁気センサ１の感度Ｓｍａｘがより向上することが確認された。
そして、誘導部５０を有する磁気センサ１同士を比較すると、第１誘導部材５１及び第２誘導部材５２としてフェライトおよびパーマロイを用いたいずれの例においても、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１が０ｍｍ、３ｍｍの磁気センサ１と比べて、１ｍｍ、２ｍｍの磁気センサ１のほうが、感度Ｓｍａｘが向上している。
これにより、誘導部５０が突出部４０と重なっている長さＸ１が、突出部４０の長さＬ２の３０％以上７０％以下であると、磁気センサ１の感度Ｓｍａｘがより向上することが確認された。
【0068】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形を行ってもよい。
上述した磁気センサ１では、誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２とで、形状（長さＬ３、幅Ｗ３、厚さＤ１）、突出部４０と重なっている長さＸ１、および材質を互いに等しいものとしたが、これらが互いに異なっていてもよい。また、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の形状は、長方形の板状に限られるものではなく、変更して構わない。
上述した磁気センサ１では、誘導部５０の第１誘導部材５１および第２誘導部材５２とで、形状（長さＬ３、幅Ｗ３、厚さＤ１）、突出部４０と重なっている長さＸ１、および材質を互いに等しいものとしたが、これらが互いに異なっていてもよい。また、第１誘導部材５１および第２誘導部材５２の形状は、長方形の板状に限られるものではなく、変更して構わない。
【0069】
また、上述した磁気センサ１では、誘導部５０が、外部から磁力線を誘導し第１突出部４１に磁力線を集束する第１誘導部材５１と、感受素子３１および第２突出部４２を通過した磁力線を誘導し外部に発散する第２誘導部材５２との双方を備えているが、これに限られない。磁気センサ１において予め定められた感度を得られれば、第１誘導部材５１または第２誘導部材５２の少なくとも一方を備えていればよい。なお、磁気センサ１の感度をより向上させる観点からは、誘導部５０が第１誘導部材５１と第２誘導部材５２との双方を備えていることが好ましい。
【0070】
さらにまた、上述した磁気センサ１では、突出部４０が第１突出部４１および第２突出部４２の双方を備えているが、これに限られない。磁気センサ１において予め定められた感度を得られれば、第１突出部４１および第２突出部４２の少なくとも一方を備えていればよい。例えば、突出部４０が第１突出部４１のみを備える場合、この第１突出部４１に対向するように、誘導部５０（第１誘導部材５１）を設ければよい。
【符号の説明】
【0071】
１…磁気センサ、１０…基板、２０…センサ部、３０…感受部、３１…感受素子、３２…接続部、３３…端子部、４０…突出部、４１…第１突出部、４２…第２突出部、５０…誘導部、５１…第１誘導部材、５２…第２誘導部材、１０１…軟磁性体層、１０２…磁区抑制層、１０３…導電体層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
