特許 7020176 磁気センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-07

(45)【発行日】2022-02-16

(54)【発明の名称】磁気センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20220208BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20220208BHJP

【ＦＩ】

G01R33/09

H01L43/08 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018032791

(22)【出願日】2018-02-27

(65)【公開番号】P2019148475

(43)【公開日】2019-09-05

【審査請求日】2021-01-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115738

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲頭 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100121681

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 和文

(74)【代理人】

【識別番号】100130982

【弁理士】

【氏名又は名称】黒瀬 泰之

(72)【発明者】

【氏名】原谷 進

(72)【発明者】

【氏名】山口 仁

(72)【発明者】

【氏名】五木田 剛男

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１３／１４１１２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１２６３９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１０／１４３７１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３１３４１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２０４１５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００６／０９８３７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－３２６３７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ｇ０１Ｒ ３３／０６

Ｇ０１Ｒ ３３／２０

Ｇ０１Ｒ １５／２０

Ｈ０１Ｌ ４３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向を長手方向とし、前記第１の方向と直交する第２の方向を感磁方向とする感磁素子と、
前記感磁素子に巻回され、前記第１の方向を軸方向とするコイル状部分を有する導体パターンと、
前記感磁素子に沿って前記第１の方向に延在するエッジを有する第１の磁性体層と、を備え、
前記感磁素子には、前記導体パターンによって前記第１の方向に磁気バイアスが印加されるとともに、第１の磁性体層によって前記第２の方向に磁気バイアスが印加されることを特徴とする磁気センサ。

【請求項2】

前記感磁素子に沿って前記第１の方向に延在するエッジを有する第２の磁性体層をさらに備え、
前記感磁素子は、前記第１の磁性体層の前記エッジと前記第２の磁性体層の前記エッジからなるギャップによって形成される磁路上に配置され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】

前記導体パターンは、前記コイル状部分に接続され、平面視で前記第１及び第２の磁性体層の少なくとも一方と重なる引き出し部分をさらに含む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】

前記導体パターンの前記コイル状部分は、一端が前記第１の磁性体層と重なり、他端が前記第２の磁性体層と重なり、積層方向における一方側で前記感磁素子と交差する複数の第１平面導体部と、一端が前記第１の磁性体層と重なり、他端が前記第２の磁性体層と重なり、前記積層方向における他方側で前記感磁素子と交差する複数の第２平面導体部と、前記第１平面導体部の前記一端と前記第２平面導体部の前記一端を接続する複数の第１スルーホール導体部と、前記第１平面導体部の前記他端と前記第２平面導体部の前記他端を接続する複数の第２スルーホール導体部とを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の磁気センサ。

【請求項5】

前記第１平面導体部の前記一端と前記他端の前記第１の方向における位置の差は、前記第２平面導体部の前記一端と前記他端の前記第１の方向における位置の差と異なることを特徴とする請求項４に記載の磁気センサ。

【請求項6】

前記第２平面導体部は、前記積層方向において前記感磁素子と前記第１及び第２の磁性体層との間に位置することを特徴とする請求項４又は５に記載の磁気センサ。

【請求項7】

前記第２平面導体部は、前記第１平面導体部よりも導体厚が薄いことを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ。

【請求項8】

前記感磁素子は、検出対象となる外部磁界によって互いに逆方向に磁界が印加され、且つ、前記導体パターンに流れる電流によって互いに同方向に磁気バイアスが印加される第１及び第２の感磁素子を含み、
前記第１及び第２の感磁素子がハーフブリッジ接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気センサ。

【請求項9】

前記感磁素子は、前記外部磁界によって互いに逆方向に磁界が印加され、且つ、前記導体パターンに流れる電流によって互いに同方向に磁気バイアスが印加される第３及び第４の感磁素子をさらに含み、
前記第１乃至第４の感磁素子がフルブリッジ接続されていることを特徴とする請求項８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し、特に、感磁素子に２方向から磁気バイアスを印加することが可能な磁気センサに関する。

【背景技術】

【0002】

磁気センサに用いられる感磁素子には、検出対象となる外部磁界とは別に磁気バイアスが印加されることがある。例えば、特許文献１，２に記載された磁気センサは、感磁素子の感磁方向（固定磁化方向）と直交する長手方向に磁気バイアスを印加することによって、感磁素子のヒステリシス性を抑制している。

【0003】

一方、感磁素子の感磁方向である短手方向に磁気バイアスを印加すれば、動作点がシフトすることから、より高い検出感度を得ることが可能である。

【0004】

したがって、感磁素子に対し、短手方向と長手方向の２方向から磁気バイアスを印加すれば、検出感度が高められると同時に、感磁素子のヒステリシス性を抑制することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平５－５４３４２号公報

【文献】特開２００８－２４９５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、感磁素子に対して２方向から磁気バイアスを印加するためには、長手方向に磁気バイアスを与える手段と、短手方向に磁気バイアスを与える手段の両方を設ける必要があるため、センサの装置構成が複雑化するという問題があった。

【0007】

したがって、本発明は、比較的簡単な構成によって感磁素子に２方向から磁気バイアスを印加することが可能な磁気センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明による磁気センサは、第１の方向を長手方向とし、第１の方向と直交する第２の方向を感磁方向とする感磁素子と、感磁素子に巻回され、第１の方向を軸方向とするコイル状部分を有する導体パターンと、感磁素子に沿って第１の方向に延在するエッジを有する第１の磁性体層と、を備え、感磁素子には、導体パターンによって第１の方向に磁気バイアスが印加されるとともに、第１の磁性体層によって第２の方向に磁気バイアスが印加されることを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、検出対象となる外部磁界が第１の磁性体層によって効率よく感磁素子に印加されるとともに、導体パターンと第１の磁性体層によって第１及び第２の方向から磁気バイアスを与えることができるため、比較的簡単な構成によって感磁素子に２方向から磁気バイアスを印加することが可能となる。

【0010】

本発明による磁気センサは、感磁素子に沿って第１の方向に延在するエッジを有する第２の磁性体層をさらに備え、感磁素子は、第１の磁性体層のエッジと第２の磁性体層のエッジからなるギャップによって形成される磁路上に配置されるものであっても構わない。これによれば、検出対象となる外部磁界を第１及び第２の磁性体層によって効率よく感磁素子に印加することが可能となる。

【0011】

本発明において、導体パターンは、コイル状部分に接続され、平面視で第１及び第２の磁性体層の少なくとも一方と重なる引き出し部分をさらに含むものであっても構わない。これによれば、引き出し部分の向きや長さなどに基づいて、第２の方向の磁気バイアスの向きや強さを調整することが可能となる。

【0012】

本発明において、導体パターンのコイル状部分は、一端が第１の磁性体層と重なり、他端が第２の磁性体層と重なり、積層方向における一方側で感磁素子と交差する複数の第１平面導体部と、一端が第１の磁性体層と重なり、他端が第２の磁性体層と重なり、積層方向における他方側で感磁素子と交差する複数の第２平面導体部と、第１平面導体部の一端と第２平面導体部の一端を接続する複数の第１スルーホール導体部と、第１平面導体部の他端と第２平面導体部の他端を接続する複数の第２スルーホール導体部とを含むものであっても構わない。これによれば、基板上に形成された多層配線によってコイル状部分を構成することが可能となる。

【0013】

本発明において、第１平面導体部の一端と他端の第１の方向における位置の差は、第２平面導体部の一端と他端の第１の方向における位置の差と異なるものであっても構わない。これによれば、コイル状部分に流れる電流によって生じる磁束に第１の方向成分だけでなく、第２の方向成分も重畳することから、コイル状部分によって第２の方向に磁気バイアスを与えることが可能となる。

【0014】

本発明において、第２平面導体部は、積層方向において感磁素子と第１及び第２の磁性体層との間に位置するものであっても構わない。これによれば、導体パターンと第１及び第２の磁性体層の干渉を防止することが可能となる。この場合、第２平面導体部は、第１平面導体部よりも導体厚が薄くても構わない。これによれば、ギャップを介して流れる磁束を効率よく感磁素子に印加することが可能となる。

【0015】

本発明において、感磁素子は、検出対象となる外部磁界によって互いに逆方向に磁界が印加され、且つ、導体パターンに流れる電流によって互いに同方向に磁気バイアスが印加される第１及び第２の感磁素子を含み、第１及び第２の感磁素子がハーフブリッジ接続されていても構わない。これによれば、高い信号レベルを得ることが可能となる。

【0016】

本発明において、感磁素子は、外部磁界によって互いに逆方向に磁界が印加され、且つ、導体パターンに流れる電流によって互いに同方向に磁気バイアスが印加される第３及び第４の感磁素子をさらに含み、第１乃至第４の感磁素子がフルブリッジ接続されていても構わない。これによれば、より高い信号レベルを得ることが可能となる。

【発明の効果】

【0017】

このように、本発明による磁気センサは、比較的簡単な構成によって感磁素子に２方向から磁気バイアスを印加することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１０の構造を説明するための平面図である。

【図2】図２は、図１に示すＡ１－Ａ１線に沿った略断面図である。

【図3】図３は、磁束φが均等に分配される様子を説明するための模式図である。

【図4】図４は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４と端子電極５１～５４の接続関係を説明するための回路図である。

【図5】図５は、図１に示す領域Ｂ１を拡大して示す透視平面図である。

【図6】図６は、図５に示す領域Ｂ２をさらに拡大して示す透視平面図である。

【図7】図７は、図６に示すＡ２－Ａ２線に沿った略断面図である。

【図8】図８は、図７に示す領域Ｂ３をさらに拡大して示す透視平面図である。

【図9】図９は、導体パターン６０に電流を流した場合に生じる磁界のシミュレーション結果である。

【図10】図１０は、導体パターン６０に電流を流した場合に生じる磁界のシミュレーション結果である。

【図11】図１１は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ１０Ａの構造を説明するための平面図である。

【図12】図１２は、図１１に示す領域Ｅ１を拡大して示す透視平面図である。

【図13】図１３は、図１２に示す領域Ｅ２をさらに拡大して示す透視平面図である。

【図14】図１４は、図１３に示すＡ３－Ａ３線に沿った略断面図である。

【図15】図１５は、図１４に示す領域Ｅ３をさらに拡大して示す透視平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

【0020】

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１０の構造を説明するための平面図である。また、図２は、図１に示すＡ１－Ａ１線に沿った略断面図である。

【0021】

図１及び図２に示すように、本実施形態による磁気センサ１０は、センサ基板２０と外部磁性体３１～３３を備えている。センサ基板２０は、略直方体形状を有するチップ部品であり、その素子形成面２１には４つの感磁素子Ｒ１～Ｒ４及び３つの磁性体層４１～４３が形成されている。また、素子形成面２１には６つの端子電極５１～５６が設けられており、ボンディングワイヤなどを介して図示しない回路基板に接続される。

【0022】

外部磁性体３１～３３は、フェライトなど透磁率の高い軟磁性材料からなるブロックである。外部磁性体３１は素子形成面２１の略中央部に配置され、ｚ方向に突出する形状を有している。これに対し、外部磁性体３２，３３は、センサ基板２０のｘ方向における両側にそれぞれ配置され、その先端はＬ字状に折れ曲がって素子形成面２１を覆っている。

【0023】

センサ基板２０の素子形成面２１には、磁性体層４１～４３が形成されている。磁性体層４１は、素子形成面２１の略中央に位置し、そのｘ方向における両側に磁性体層４２，４３が配置される。特に限定されるものではないが、磁性体層４１～４３としては、樹脂材料に磁性フィラーが分散された複合磁性材料からなる膜であっても構わないし、ニッケル又はパーマロイなどの軟磁性材料からなる薄膜もしくは箔であっても構わないし、フェライトなどからなる薄膜又はバルクシートであっても構わない。

【0024】

磁性体層４１は、中央に位置し、外部磁性体３１によって覆われる主領域Ｍ１と、主領域Ｍ１からｘ方向に離れるに従ってｙ方向における幅が狭くなる収束領域Ｓ１～Ｓ４を含む。図１に示すように、収束領域Ｓ１，Ｓ３は主領域Ｍ１に対してｘ方向マイナス側（左側）に位置し、収束領域Ｓ２，Ｓ４は主領域Ｍ１に対してｘ方向プラス側（右側）に位置する。

【0025】

一方、磁性体層４２は、外部磁性体３２によって覆われる主領域Ｍ２と、主領域Ｍ２からｘ方向（プラス側）に離れるに従ってｙ方向における幅が狭くなる収束領域Ｓ５，Ｓ７を含む。同様に、磁性体層４３は、外部磁性体３３によって覆われる主領域Ｍ３と、主領域Ｍ３からｘ方向（マイナス側）に離れるに従ってｙ方向における幅が狭くなる収束領域Ｓ６，Ｓ８を含む。

【0026】

外部磁性体３１は、ｚ方向の磁束φを取り込む役割を果たす。外部磁性体３１を介して取り込まれた磁束φは、主領域Ｍ１に入射され、図３に示すように収束領域Ｓ１～Ｓ４に対してほぼ均等に分配される。収束領域Ｓ１～Ｓ４に達した磁束φは、それぞれｙ方向に延在するギャップＧ１～Ｇ４を介して、収束領域Ｓ５～Ｓ８に供給される。収束領域Ｓ５，Ｓ７に到達した磁束は、主領域Ｍ２を介して外部磁性体３２に回収される。同様に、収束領域Ｓ６，Ｓ８に到達した磁束は、主領域Ｍ３を介して外部磁性体３３に回収される。

【0027】

図１に示すように、ギャップＧ１～Ｇ４によって形成される磁路上には、それぞれｙ方向を長手方向とする感磁素子Ｒ１～Ｒ４が配置されている。感磁素子Ｒ１～Ｒ４は、ギャップＧ１～Ｇ４内に配置されていても構わないが、ギャップＧ１～Ｇ４外であっても、当該ギャップによって形成される磁路上に配置されていれば足りる。また、ギャップＧ１～Ｇ４の幅方向はｘ方向であっても構わないし、感磁素子Ｒ１～Ｒ４にｘ方向成分を有する磁束φを印加可能である限り、ギャップＧ１～Ｇ４の幅方向がｚ方向成分を有していても構わない。

【0028】

感磁素子Ｒ１～Ｒ４は、磁束密度によって物理特性の変化する素子であれば特に限定されないが、磁界の向きに応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗素子であることが好ましく、スピンバルブ型ＧＭＲ素子又はスピンバルブ型ＴＭＲ素子であることが特に好ましい。本実施形態においては、感磁素子Ｒ１～Ｒ４の感磁方向（固定磁化方向）は、図１の矢印Ｐが示す方向（ｘ方向におけるプラス側）に全て揃えられている。

【0029】

かかる構成により、外部磁性体３１を介して主領域Ｍ１に集められた磁束φは、感磁素子Ｒ１～Ｒ４を介してほぼ均等に分配される。このため、感磁素子Ｒ１，Ｒ３と感磁素子Ｒ２，Ｒ４には、互いに逆方向の磁束が与えられることになる。上述の通り、感磁素子Ｒ１～Ｒ４の磁化固定方向は、矢印Ｐが示すｘプラス方向に向けられていることから、磁束のｘ方向における成分に対して感度を持つ。

【0030】

図４は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４と端子電極５１～５４の接続関係を説明するための回路図である。

【0031】

図４に示すように、端子電極５１，５４には、それぞれグランド電位Ｇｎｄ及び電源電位Ｖｄｄが供給される。また、端子電極５１，５４間には、感磁素子Ｒ１，Ｒ２が直列に接続されるとともに、感磁素子Ｒ４，Ｒ３が直列に接続される。そして、感磁素子Ｒ３，Ｒ４の接続点は端子電極５２に接続され、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の接続点は端子電極５３に接続される。このようなフルブリッジ接続により、端子電極５３に現れる電位Ｖａと端子電極５２に現れる電位Ｖｂを参照することにより、磁束密度に応じた感磁素子Ｒ１～Ｒ４の電気抵抗の変化を高感度に検出することが可能となる。

【0032】

具体的には、感磁素子Ｒ１～Ｒ４が全て同一の磁化固定方向を有していることから、外部磁性体３１からみて一方側に位置する感磁素子Ｒ１，Ｒ３の抵抗変化量と、外部磁性体３１からみて他方側に位置する感磁素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗変化量との間には差が生じる。この差は、図４に示したフルブリッジ回路によって２倍に増幅され、端子電極５２，５３に現れる。したがって、端子電極５２，５３に現れる電位Ｖａ，Ｖｂの差を検出することによって、磁束密度を測定することが可能となる。

【0033】

図５は、図１に示す領域Ｂ１を拡大して示す透視平面図であり、図６は、図５に示す領域Ｂ２をさらに拡大して示す透視平面図である。また、図７は、図６に示すＡ２－Ａ２線に沿った略断面図であり、図８は、図７に示す領域Ｂ３をさらに拡大して示す透視平面図である。

【0034】

図５～図８に示すように、センサ基板２０の素子形成面２１には、磁性体層４１～４３の下層に導体パターン６０がさらに形成されている。導体パターン６０は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４の周囲に巻回され、ｙ方向を軸方向とするコイル状部分Ｃと、コイル状部分Ｃの両端に接続された引き出し部分Ｄを有している。図５～図８には感磁素子Ｒ２の近傍のみが示されているが、他の感磁素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４の周囲もコイル状部分Ｃで囲まれている。以下、感磁素子Ｒ２近傍の導体パターン６０に着目して説明するが、他の感磁素子Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４の近傍にも同様の導体パターン６０が形成されている。

【0035】

導体パターン６０は、図１に示す端子電極５５，５６に接続され、外部から任意の電流を流すことが可能である。感磁素子Ｒ１～Ｒ４に対応するそれぞれの導体パターン６０は、直列接続されていても構わないし、並列接続されていても構わないし、互いに独立して個別の端子電極が割り当てられていても構わない。

【0036】

導体パターン６０のコイル状部分Ｃは、感磁素子Ｒ２よりも下層に位置する複数の第１平面導体部６１と、感磁素子Ｒ２よりも上層に位置する複数の第２平面導体部６２と、第１平面導体部６１の一端と第２平面導体部６２の一端を接続する複数の第１スルーホール導体部６３と、第１平面導体部６１の他端と第２平面導体部６２の他端を接続する複数の第２スルーホール導体部６４とを含んでいる。そして、第１平面導体部６１についてはｘ方向にほぼ直線的に延在するのに対し、第２平面導体部６２については、両端の位置が１ピッチ分だけｙ方向にシフトしていることから、コイル状部分Ｃはｙ方向を軸方向とするソレノイドコイルを構成する。

【0037】

このため、導体パターン６０に直流電流を流すと、感磁素子Ｒ２にはｙ方向の磁気バイアスが印加されることになる。ｙ方向は、感磁素子Ｒ２の感磁方向ではないが、ｙ方向に所定の磁気バイアスを印加することにより、感磁素子Ｒ２のヒステリシス性を抑制することが可能となる。ｙ方向の磁気バイアスの強さは、導体パターン６０に流す電流によって任意に調整することが可能である。

【0038】

さらに、導体パターン６０の引き出し部分Ｄは、平面視で磁性体層４１，４３と重なっているため、導体パターン６０に直流電流を流すと、磁性体層４１，４３に磁束が発生する。例えば、図５に示すように、引き出し部分Ｄのうち、磁性体層４１と重なる部分Ｄ１はｙ方向に延在する部分を有し、磁性体層４３と重なる部分Ｄ３はｙ方向に延在する部分を有していることから、導体パターン６０に矢印Ｉで示す方向に電流を流すと、磁性体層４１には矢印φ１で示す方向に磁束が発生し、磁性体層４３には矢印φ３で示す方向に磁束が発生する。その結果、ギャップＧ２を介し、磁性体層４１から磁性体層４３に向かって磁界が発生することから、感磁素子Ｒ２にはｘ方向の磁気バイアスが印加されることになる。ｘ方向は、感磁素子Ｒ２の感磁方向であり、ｘ方向に所定の磁気バイアスを印加することにより感磁素子Ｒ２の動作点がシフトすることから、より高い検出感度を得ることが可能となる。図８に示すように、ギャップＧ２は、感磁素子Ｒ２に沿ってｙ方向に延在する磁性金属板４１のエッジ４１ａと、感磁素子Ｒ２に沿ってｙ方向に延在する磁性金属板４３のエッジ４３ａによって構成される。

【0039】

ｘ方向の磁気バイアスの強さは、導体パターン６０に流す電流によって調整できるとともに、部分Ｄ１，Ｄ３のうちｙ方向に延在する部分に長さによって調整することができる。導体パターン６０に流す電流の電流量は、コイル状部分Ｃが発生すべきｙ方向の磁気バイアスの強さによって決定されることから、ｘ方向の磁気バイアスの強さは、引き出し部分Ｄの形状によって調整することが好ましい。

【0040】

このように、本実施形態による磁気センサ１０は、導体パターン６０に電流を流すことによって、感磁素子Ｒ１～Ｒ４に２方向から磁気バイアスを印加することができる。つまり、感磁素子Ｒ１～Ｒ４にｘ方向の磁気バイアスを印加する手段と、感磁素子Ｒ１～Ｒ４にｙ方向の磁気バイアスを印加する手段を別個に設ける必要がないことから、比較的簡単な構成によって感磁素子Ｒ１～Ｒ４に２方向から磁気バイアスを印加することが可能となる。

【0041】

ここで、ｘ方向の磁気バイアス量は、導体パターン６０の引き出し部分Ｄだけでなく、コイル状部分Ｃを構成する第１平面導体部６１及び第２平面導体部６２の形状によっても調整することが可能である。本実施形態においては、第１平面導体部６１及び第２平面導体部６２の一端が磁性体層４１と重なっており、第１平面導体部６１及び第２平面導体部６２の他端が磁性体層４３と重なっているため、この部分における平面形状によってｘ方向の磁気バイアスが変化する。例えば、第２平面導体部６２は、両端の位置が１ピッチ分だけｙ方向にシフトした平面形状を有しているため、矢印Ｉで示す方向に電流を流すと、発生する磁束には、ｙ方向成分のみならずｘ方向成分も含まれ、その結果、磁性体層４１から磁性体層４３に向かって磁界が発生する。

【0042】

また、本実施形態においては、積層方向（ｚ方向）に見て、第２平面導体部６２が感磁素子Ｒ２と磁性体層４１，４３の間に位置しているとともに、第２平面導体部６２の導体厚Ｔ２が第１平面導体部６１の導体厚Ｔ１よりも薄く設定されている。これにより、ギャップＧ２と感磁素子Ｒ２のｚ方向における距離が短縮されることから、ギャップＧ２を介して流れる磁束を効率よく感磁素子Ｒ２に印加することが可能となる。

【0043】

図９及び図１０は、導体パターン６０に電流を流した場合に生じる磁界のシミュレーション結果である。図９に示すように、導体パターン６０に電流を流すと、主に引き出し部分Ｄのうちｙ方向に延在する部分からｘ方向の磁束が発生し、その結果、図１０に示すようにギャップＧ２に生じる磁界にｘ方向成分が重畳していることが分かる。

【0044】

＜第２の実施形態＞
図１１は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ１０Ａの構造を説明するための平面図である。また、図１２は、図１１に示す領域Ｅ１を拡大して示す透視平面図であり、図１３は、図１２に示す領域Ｅ２をさらに拡大して示す透視平面図である。また、図１４は、図１３に示すＡ３－Ａ３線に沿った略断面図であり、図１５は、図１４に示す領域Ｅ３をさらに拡大して示す透視平面図である。

【0045】

図１１～図１５に示すように、本実施形態による磁気センサ１０Ａは、外部磁性体３２，３３と磁性体層４２，４３が削除されている点において、第１の実施形態による磁気センサ１０と相違している。その他の構成は、第１の実施形態による磁気センサ１０と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0046】

本実施形態においては、磁性体層４２，４３が存在しないことから、感磁素子Ｒ１～Ｒ４はギャップＧ１～Ｇ４によって形成される磁路上に配置されるのではなく、ｙ方向に延在する磁性体層４１のエッジ４１ａに沿って配置されることになる。このような構成であっても、外部磁性体３１を介して取り込まれた磁束φが磁性体層４１を介して感磁素子Ｒ１～Ｒ４に印加されることから、第１の実施形態と同様、端子電極５２，５３に現れる電位Ｖａ，Ｖｂの差を検出することによって磁束密度を測定することが可能となる。そして、第１の実施形態と同様、端子電極５５，５６を介して導体パターン６０に電流を流すことにより、感磁素子Ｒ１～Ｒ４にｘ方向の磁気バイアス及びｙ方向の磁気バイアスを印加することができる。

【0047】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

【0048】

例えば、上記実施形態では４つの感磁素子Ｒ１～Ｒ４を用い、これらをフルブリッジ接続しているが、本発明による磁気センサに使用する感磁素子の数がこれに限定されるものではない。このため、感磁素子Ｒ１，Ｒ４を省略し、２つの感磁素子Ｒ２，Ｒ３をハーフブリッジ接続することも可能である。

【符号の説明】

【0049】

１０，１０Ａ 磁気センサ
２０ センサ基板
２１ 素子形成面
３１～３３ 外部磁性体
４１～４３ 磁性体層
４１ａ，４３ａ エッジ
５１～５６ 端子電極
６０ 導体パターン
Ｂ１～Ｂ３，Ｅ１～Ｅ３ 領域
Ｃ コイル状部分
Ｄ 引き出し部分
Ｄ１，Ｄ３ 部分
Ｇ１～Ｇ４ ギャップ
Ｍ１～Ｍ３ 主領域
Ｒ１～Ｒ４ 感磁素子
Ｓ１～Ｓ８ 収束領域
φ 磁束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】