CN101587174B

CN101587174B - 磁传感器

Info

Publication number: CN101587174B
Application number: CN2009101388920A
Authority: CN
Inventors: 笠岛多闻
Original assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Current assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2029-05-14
Also published as: JP5500785B2; US8193805B2; CN101587174A; US20090284254A1; JP2009276159A

Abstract

本发明提供可高灵敏度检测磁场的磁传感器。该磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值。并且，以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置上述磁阻效应元件。此外，在上述电桥电路的周围，配置了使上述磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的磁体。

Description

磁传感器

技术领域

本发明涉及磁传感器，特别涉及使用磁阻效应元件的磁传感器。

背景技术

作为测量装置，正在开发能够检测磁场变化的磁传感器，例如，用于电流计、磁编码器等各种用途。下述非专利文献1公开了这种磁传感器的一个例子，使用GMR元件(巨磁阻效应元件(Giant Magneto Resistive effect元件)作为检测磁场变化的元件。另外，GMR元件是根据输入的磁力而改变输出的电阻值的元件，基于该输出的电阻值，可以测量所检测的磁场的变化。

因此，作为使用GMR元件的磁传感器的具体结构的一个例子，如非专利文献1所示，在基板上配置四个GMR元件，构成电桥电路。接着，通过检测电桥电路的差动电压，来检测GMR元件的电阻值随作为检测对象的磁场的变化而产生的变化。由此，可以构成对磁场变化具有高灵敏度的传感器。

具体而言，非专利文献1公开的磁传感器，作为检测磁场变化的元件，设置了使用GMR元件(巨磁阻效应元件)的GMR芯片(磁场检测芯片)，该GMR元件是输出的电阻值根据输入磁场的方向而改变的自旋阀型元件。并且，GMR元件在各自的一个面上，被磁化固定在所定方向，从而能够检测所定方向的磁场。此时，为了GMR芯片的小型化以及减小每个电阻值的偏差，在一个GMR芯片上形成用于构成电桥电路的四个GMR元件。因此，所有四个GMR元件的磁化固定方向都为同一方向。

使用构成上述电桥电路的GMR芯片来检测一个方向的磁场时，由于所有GMR元件中磁场的变化都大致相同，因此，各GMR元件输出的电阻值根据该变化而产生的变化也大致相同。因而难以检测电桥电路中的差动电压。为了解决这个问题，非专利文献1中，用NiFe膜覆盖在四个GMR元件中的两个GMR元件上。这样就无法检测用NiFe膜覆盖的GMR元件中磁场的变化，因此另外两个GMR元件的电阻值随磁场的变化而变化。由此，可以检测电桥电路中的差动电压，进而可以检测磁场的变化。

[非专利文献1]NVE CORPORATION(美国)，”NVE CORPORATION GMRSensor Catalog”，[online]，P7，[2008年3月17日检索]，网络<URL：http://www.nve.com/Downloads/catalog.pdf>

然而，在上述非专利文献1中公开的技术中，存在以下问题：在构成电桥电路的各GMR元件中，用NiFe膜覆盖的两个GMR元件的电阻值没有变化，因此，没有输出较大的差动电压，从而无法高精密度地检测磁场。

另一方面，为了高精密度地检测一个方向的磁场，利用具有如上所述的GMR元件的电桥电路时，有必要使磁化固定方向不同，例如将GMR元件两两分开配置。但是，如果采用将GMR元件分开的结构，则用多个芯片构成电桥电路，各GMR元件的电阻值产生误差，即使磁场为0也会产生补偿电压，无法进行高精密度测量。此外，为了构成电桥电路，需要将由多个芯片上形成的GMR元件连接的连接点和配线等，这样会增加电阻，补偿电压可能进一步增大。并且，如果用多个芯片构成，则需要如上所述的连接点、配线、以及基板等，因此存在无法实现传感器的小型化的问题。

另外，如果磁场为0时的补偿电压较大，则该补偿电压的温度特性变差。即，四个GMR元件的电阻值，随温度的上升和下降而增加和减小，但由于将如上所述GMR元件分开，因此其偏差变大。其结果产生较大的补偿电压，使高精密度检测磁场变得越发困难。

此外，如果将GMR元件分开设置，则无法密集配置这些元件。于是，由于GMR元件的膜厚度存在偏差，因而各GMR元件的电阻偏差变大，会产生与上述同样的补偿电压增大的问题。而且，如果将GMR元件分开设置，则需要在每个元件上形成垫板，致使元件面积增大，无法实现芯片的小型化。此外，芯片难以小型化会导致制造工序中制造的芯片个数减少、产品单价增加的问题。

发明内容

本发明的目的是提供可以解决上述问题、实现小型化和低成本化、同时能够实现提高磁场检测精密度的磁传感器。

本发明的实施方式之一的磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，上述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值。并且，以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件。此外，在上述电桥电路的周围，配置了使磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的磁体。

此外，上述磁体例如为软磁体。另外，上述磁阻效应元件与磁体优选为，沿磁阻效应元件的磁化方向配置在同一直线上。

并且，上述磁传感器，具体采用以下结构：上述电桥电路配置有四个上述磁阻效应元件，同时，在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的两个成对的磁阻效应元件从而形成元件形成部，上述元件形成部形成于与各对该磁阻效应元件相对应的两个位置上，该两个位置的元件形成部之间配置有磁体。此时，也可以将上述磁体载置在形成有磁阻效应元件的面上。

并且，可以对上述各元件形成部分别配置其它磁体，上述其它磁体配置在上述各元件形成部的、与另一个元件形成部侧相反的一侧。并且，可以将上述各其它磁体配置于形成有磁阻效应元件的面的下方。

根据上述发明，首先，由于电桥电路是由将磁化固定方向朝向同一方向而配置的多个磁阻效应元件形成，因此可以在一个芯片上形成电桥电路，从而可以减小每个电阻值的偏差。接着，本发明在电桥电路的周围配置磁体。由此，以具有同一磁化固定方向的状态形成磁阻效应元件，相对于该磁阻效应元件的、存在于磁传感器周围的磁场的方向，因磁体而产生变化。因此，根据磁体的配置，可以使一个方向的外部磁场在磁阻效应元件间在不同的方向上改变。例如，在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的两个成对的磁阻效应元件从而形成元件形成部，并且该元件形成部形成在两个位置上，以磁场入射的状态配置磁体，对于其中一个元件形成部磁体是配置在磁化固定方向上，对于另一个元件形成部磁体是配置在其相反方向上。因此，由电桥电路输出较大差动电压，故可以实现提高一个方向的磁场的检测精密度。

此时，特别是，可以在一个芯片上形成构成电桥电路的GMR元件，因此，可以减小每个电阻值的偏差，抑制补偿电压，可以实现进一步提高磁场的检测精密度。而且，通过在一个芯片上构成电桥电路，可以实现芯片整体的小型化，从而可以提高芯片的制造效率，实现降低传感器的成本。

此外，作为本发明另一实施方式的测量仪器，可具有配置上述磁传感器而构成。并且，该测量仪器也可以配置磁场产生装置，该磁场产生装置产生相对于形成了磁阻效应元件的面垂直入射的磁场。

此外，作为本发明的另一实施方式的电流计，包括具有局部被切断的空隙部的大致环状的磁体芯、以及贯通该磁体芯的大致中心位置的导体，该电流计通过检测由流过导体的电流在磁体芯产生的磁场来测量该电流。并且，该电流计具有将上述磁传感器配置在形成于上述磁体芯的空隙部上的结构。此时，可以采用使形成了上述磁传感器配置的磁阻效应元件的面朝向形成上述空隙部的磁体芯的断面的状态，来配置上述磁传感器。

此外，作为本发明的另一个实施方式的旋转角传感器，包括在所定方向产生磁场的磁场产生装置、以及上述磁传感器。并且，以可旋转的状态设置上述磁场产生装置。进一步在磁场产生装置的旋转周围(回転周囲)配置上述磁场检测传感器，使该磁场产生装置的旋转圆(回転円)的半径方向与磁阻效应元件的磁化固定方向一致。并且，上述磁场产生装置为大致圆柱形，可以由N极形成该磁场产生装置的外周面的一半。此外，也可以在磁场产生装置的旋转周围配置至少两个磁传感器，使其具有从该磁场发生装置的旋转中心相互呈90度的角度。

此外，作为本发明的另一个实施方式的磁传感器的制造方法，首先连接输出的电阻值根据输入磁场的方向而改变的多个磁阻效应元件，配置上述磁阻效应元件使其磁化固定方向全部朝向同一方向，从而形成具有能够检测所定连接点间的差动电压的结构的电桥电路。接着，在上述电桥电路的周围配置使磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的磁体。

并且，在形成上述电桥电路时，由四个磁阻效应元件构成电桥电路，同时，在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的两个成对的所述磁阻效应元件从而形成元件形成部，通过在与各对该磁阻效应元件相对应的两个位置上形成上述元件形成部来形成电桥电路。此外，在配置上述磁体时，在上述两个位置的元件形成部之间配置磁体。

此外，可以在配置上述磁体时，对上述各元件形成部分别配置其它磁体，上述其它磁体配置在上述各元件形成部的、与另一个元件形成部侧相反的一侧。

由于本发明具有如上所述的结构功能，因此，根据一个方向的磁场变化，从电桥电路输出较大差动电压，故可以实现提高磁场的检测精密度。特别是，由于可以在一个芯片上形成上述电桥电路，因此具有以下效果：可以抑制各磁阻效应元件的偏差，进一步提高磁场检测精密度，同时还可实现传感器的小型化、低成本化。

附图说明

图1(a)是表示GMR元件特性的说明图。

图1(b)是表示GMR元件特性的说明图。

图2是表示GMR芯片结构的示意图。

图3是表示GMR芯片的局部放大图。

图4是表示形成于GMR芯片上、由GMR元件所构成的电桥电路的示意图。

图5是表示磁场相对GMR芯片的状态图。

图6是表示实施方式1中磁传感器的结构图。

图7是表示实施方式1中磁场相对磁传感器的状态图。

图8是表示实施方式2中磁传感器的结构图。

图9是表示实施方式2中磁场相对磁传感器的状态图。

图10是表示实施方式3中磁传感器的结构图。

图11是表示实施方式3中磁场相对磁传感器的状态图。

图12是表示实施方式4中电流计的结构图。

图13是表示实施方式4中电流计的结构图。

图14是表示实施方式5中编码器的结构图。

图15是表示实施方式5中编码器的结构图。

具体实施方式

通过实施方式对本发明具体的结构进行说明。以下，在实施方式1至3中，说明本发明的磁传感器的结构，在实施方式4至5中，说明利用磁传感器的各种测量仪器。

<实施方式1>

参照图1(a)至图7对本发明的第1实施方式进行说明。图1(a)、1(b)是表示GMR元件的特性的说明图。图2至图5是表示GMR芯片的一个例子的示意图。图6至图7是表示本实施方式中磁传感器的一个例子的示意图。

首先，参照图1(a)、1(b)对本发明所使用的GMR元件的特性进行说明。GMR元件是根据输入磁场的方向而改变输出电阻值的自旋阀型的GMR元件(巨磁阻效应元件)。并且，图1(a)、1(b)表示磁场H相对于GMR元件的倾斜角(侵入角)与电阻值之间的关系。

图1(a)的例子中在GMR芯片100的上表面形成GMR元件。该GMR元件的结构为：沿该箭头A方向磁化固定该GMR元件，从而能够检测箭头A方向的磁场。

并且，在图1(a)中，将GMR元件配置在相对于GMR元件的形成面垂直入射的磁场H中。此时，如图1(b)所示，GMR元件的电阻值为“Ro”。与之相对，如果磁场H的方向倾斜，则如图1(a)的虚线所示，相对于GMR元件面的磁场H的入射角为：自垂直方向只倾斜-Δθ(Δ(δ)：用于表示变化量)或者+Δθ的角度。于是，由于GMR元件如上所述磁化固定于一个方向，因此在该方向中磁场的方向发生变化，如图1(b)所示，MR电阻值变化。这样，GMR元件具有以下特性：当在入射磁场的方向为垂直的状态下将电阻值设定为Ro时，该磁场H的方向只倾斜微小角度时，特别是电阻值变化较大。

[结构]

接着，参照图2至图5，对用于本实施方式的磁感应器1的GMR芯片10的结构进行说明。如图2所示，GMR芯片10为大致长方体的形状，在其一个面(上表面)上，形成四个GMR元件R1、R2、R3、R4。将这些GMR元件R1、R2、R3、R4以如图4所示的方式连接，构成电桥电路。即，分别将GMR元件R1、R3以及GMR元件R2、R4串联，该串联连接的GMR元件R1、R3与R2、R4相对于电源并联，构成闭合电路。由此，可以检测GMR元件R1与R3的连接点Va、以及GMR元件R2与R4的连接点Vb之间的差动电压。另外，以能够检测如上所述的差动电压的状态，预先在GMR芯片10上形成电桥电路。

然后，本发明的实施方式中，特别是如图2所示，在大致相同的位置即元件形成部11上，形成GMR元件R1、R4，R1、R4是四个GMR元件中在如图4所示的电桥电路中相邻而不连接的两个成对的GMR元件。此外，在大致相同的位置即元件形成部12上，形成在电桥电路中相邻而不连接的另外两个成对的GMR元件R2、R3。其中，图3表示元件形成部11的放大图，如该图所示，两个GMR元件R1、R4在相同的位置形成蛇形(锯齿形)，并且，元件形成部12中的GMR元件R2、R3也同样在相同的位置形成蛇形。此外，所有的GMR元件R1、R2、R3、R4磁化固定在同一方向即箭头A方向上。

接着，如上所述，将每两个GMR元件(R1和R4、R2和R3)所形成的各元件形成部11、12相互分离设置。例如，如图2所示，在GMR芯片10的长边方向即GMR元件的磁化固定方向的两端附近，形成各元件形成部11、12。此时，在所形成的各元件形成部11、12之间空出能配置后述的磁体21的区域。

其中，图5是上述GMR芯片10的侧视图，是表示将该GMR芯片10配置在磁场H中时的状态图。如该图所示，磁场H相对GMR元件R1、R2、R3、R4的磁化固定方向A垂直，当该磁场H的方向变化时，磁场H由该垂直状态相对所有的GMR元件R1、R2、R3、R4大致只变化相同角度。于是，所有的GMR元件R1、R2、R3、R4的电阻值只变化相同值。但是，此时，在由这些GMR元件R1、R2、R3、R4构成的如图4所示的电桥电路中，检测上述连接点Va-Vb间的差动电压变得困难。

与之相对，本发明的磁感应器1，在上述GMR芯片10上形成的电桥电路的周围配置磁体21，该磁体21使输入GMR元件R1、R2、R3、R4的磁场H的方向发生变化。具体而言，本实施方式的磁感应器1，在基板B上搭载如上所述的GMR芯片10，进一步在形成于GMR芯片10上的电桥电路的各元件形成部11、12之间载置磁体21。另外，磁体21例如是软性铁氧体(软磁体)。由此，本实施方式，特别是，磁体21与GMR元件R1、R2、R3、R4形成沿该GMR元件的磁化固定方向A配置在同一直线上的状态。另外，磁体21的配置位置并非仅限于上述位置。例如，可以不载置于GMR芯片10，而配置在该GMR芯片10的上方。并且，也不一定限制配置在各元件形成部11、12之间。

[操作]

接着，参照图7对上述结构的磁传感器1的操作进行说明。图7与上述图5的例子同样，表示将磁传感器1配置在大致垂直于GMR元件R1、R2、R3、R4的元件面的磁场H中的状态。由此，本实施方式中，如该图所示，从磁体21更上方到该磁体21中心附近，磁场H被磁体21吸引，并且，从磁体21的中心附近到各元件形成部11、12所形成的下方，磁场H向离开磁体21的方向弯曲。于是，磁场H相对位于磁体21两边的各元件形成部11、12(GMR元件(R1和R4、R2和R3))，分别向相反方向入射。具体而言，如图7虚线箭头Y1、Y2所示，对元件形成部11的GMR元件R1、R4入射向与磁化固定方向A相同的方向变化的磁场H；对元件形成部12的GMR元件R2、R3入射向与磁化固定方向A相反的方向变化的磁场H。

由此，在电桥电路中，GMR元件R1、R4的电阻值和GMR元件R2、R3的电阻值分别向相反的符号变化。例如，GMR元件R1、R4的电阻值只变化+ΔR，GMR元件R2、R3的电阻值只变化-ΔR。因此，作为差动电压检测点的Va和Vb的差增大，可以检测较大的差动电压值。另外，检测差动电压的电路，例如可形成于基板B上，通过与形成于GMR芯片10上的上述电桥电路连接，可以检测差动电压。

如上所述，通过使用上述结构的磁传感器，可以实现提高磁场的检测精密度。其结果可能将磁传感器用于各种测量仪器。特别是，本实施方式中，可将电桥电路形成在一个芯片上，因此，可以减小每个GMR元件的偏差，从而可抑制电桥电路中的补偿电压，实现进一步提高磁场的检测精密度。此外，由于不是将构成电桥电路的GMR元件形成在多个分离的芯片上，而是形成在一个芯片上，因此可以实现芯片整体的小型化，从而提高芯片的制造效率，并且也可以实现传感器的低成本化。

[制造方法]

接着，对上述磁传感器1的制造方法进行说明。首先，构成如上所述电桥电路，在GMR芯片10上形成配置在各元件形成部11、12上的四个GMR元件R1、R2、R3、R4(第一工序)。然后，在该GMR芯片10上，即各元件形成部11、12之间载置磁体21(第二工序)。另外，根据需要，在任意时机，将GMR芯片10配置在基板上，并且连接各种配线。

由此，可以制造磁传感器1，通过单体或者组装成其它结构，可用作各种测量仪器。

<实施方式2>

接着，参照图8至图9对本发明的第2实施方式进行说明。

[结构]

如图8所示，本实施方式中的磁传感器1，除了具有上述的实施方式1中的GMR芯片10上配置的磁体21，还配置了另外两个磁体22、23(例如，软性铁氧体(软磁体))。具体而言，在GMR芯片10的两端侧，即在上述各元件形成部11、12的更外侧，分别配置磁体22、23。换言之，对元件形成部11在GMR 芯片10位于元件形成部12侧的相反侧的端部、对元件形成部12在GMR芯片10位于的元件形成部11侧的相反侧的端部，分别配置磁体22、23。由此，如图9所示，形成下列状态：在形成于上述各元件形成部11、12的GMR元件R1、R2、R3、R4的元件面下方配置各磁体22、23。

[操作]

接着，参照图9对上述结构的磁传感器1的操作进行说明。图9与上述图7的例子同样，表示将磁传感器1配置在大致垂直于GMR元件R1、R2、R3、R4的元件面的磁场H中的状态。由此，从磁体21的中心附近到形成各元件形成部11、12的下方，与上述相同，磁场H向离开磁体21的方向弯曲，并且，被设置在GMR芯片10的两端部的各磁体22、23吸引。因此，与上述实施方式1的情况比较，磁场H相对各元件形成部11、12(GMR元件(R1和R4、R2和R3))，分别以更大的角度向相反方向入射。具体而言，如图9虚线箭头Y1、Y2所示，相对元件形成部11的GMR元件R1、R4入射向与磁化固定方向A相同方向变化的磁场H；相对元件形成部12的GMR元件R2、R3入射向与磁化固定方向A相反方向变化的磁场H。

由此，在电桥电路中，GMR元件R1、R4的电阻值和GMR元件R2、R3的电阻值分别向相反的符号变化。例如，GMR元件R1、R4的电阻值只变化+ΔR，GMR元件R2、R3的电阻值只变化-ΔR。因此，作为差动电压检测点的Va和Vb的差增大，可以检测较大的差动电压值。另外，检测差动电压的电路，例如形成于基板B上，该基板B上的差动电压检测电路通过与形成于GMR芯片10上的上述电桥电路连接，可以检测差动电压。

如上所述，通过使用上述结构的磁传感器，可实现提高磁场的检测精密度。其结果可能将磁传感器用于各种测量仪器。特别是，本实施方式中，可将电桥电路形成在一个芯片上，因此，可以减小每个GMR元件的偏差，从而可抑制电桥电路中的补偿电压，实现进一步提高磁场的检测精密度。此外，由于不是将构成电桥电路的GMR元件形成在多个分离的芯片上，而是形成在一个芯片上，因此可以实现芯片整体的小型化，从而提高芯片的制造效率，并且也可以实现传感器的低成本化。

[制造方法]

另外，上述磁传感器1的制造方法与上述实施方式1相同。即，首先，在 GMR芯片10上形成构成如上所述电桥电路的四个GMR元件R1、R2、R3、R4(第一工序)。然后，在该GMR芯片10上、以及GMR芯片10的两端部，分别配置磁体21、22、23(第二工序)。另外，根据需要，在任意时机，将GMR芯片10配置在基板B上，并且连接各种配线。

<实施方式3>

接着，参照图10至图11，对本发明的第3实施方式进行说明。如图10所示，本实施方式中的磁传感器1采用以下结构：在上述实施方式1中的GMR芯片10上不配置的磁体21，而在GMR芯片10的两侧分别配置上述实施方式2中说明的磁体22、23(例如，软性铁氧体(软磁体))。

如图11所示，即使是这样的结构，在各元件形成部11、12的形成处，也与上述同样，磁场H的方向受到设置在GMR芯片10的两端部的各磁体22、23的吸引而变化。因此，磁场H相对各元件形成部11、12(GMR元件(R1和R4、R2和R3))，以一定角度分别向相反方向入射。即，如图11虚线箭头Y1、Y2所示，相对元件形成部11的GMR元件R1、R4入射向与磁化固定方向A相同方向变化的磁场H；相对元件形成部12的GMR元件R2、R3入射向与磁化固定方向A相反方向变化的磁场H。

由此，在电桥电路中，GMR元件R1、R4的电阻值和GMR元件R2、R3的电阻值分别向相反的符号变化。例如，GMR元件R1、R4的电阻值只变化+ΔR，GMR元件R2、R3的电阻值只变化-ΔR。因此，作为差动电压检测点的Va和Vb的差增大，可以检测较大的差动电压值。另外，检测差动电压的电路，例如形成于基板B上，该基板B上的差动电压检测电路通过与形成于GMR芯片1上的上述电桥电路连接，可以检测差动电压。

<实施方式4>

接着，参照图12至图13，对本发明的第4实施方式进行说明。将本实施方式作为利用上述磁传感器1的测量仪器的一个例子对电流计进行说明。

如图12所示，电流计具有大致为口字形(环形)的磁体芯3，该磁体芯3被局部切断而形成间隙30(空隙部)，在上述间隙30上配置如实施方式1至3中说明的磁传感器1。此时，在形成间隙30的磁体芯3的切断面、即形成间隙 30的相互相对的壁面的一方上配置磁传感器1，使GMR元件R1、R2、R3、R4的形成面相对。并且，如图13所示，以贯穿大致为口字形的磁体芯3的大致中心位置的状态，配置导线31(导体)，测定流过该导线31的电流。

根据如上所述结构，一旦导线31有电流流过，则沿围绕其周围的磁体芯3产生环状磁场H。于是，磁场H垂直入射到间隙30上配置的磁传感器1上形成的GMR元件R1、R2、R3、R4的形成面上。即，导线31和磁体芯3作为磁场产生装置而发挥作用，该磁场产生装置产生由磁传感器1测量的磁场。

并且，如上述各实施方式所说明的，因导线31流通电流而使磁体芯3产生的磁场H，受该磁传感器1上所装备的磁体21等的影响而被弯曲。因此，磁场以所定角度入射磁传感器1的GMR元件R1、R2、R3、R4。具体而言，磁场H相对于各元件形成部11、12(GMR元件(R1和R4、R2和R3))，以一定角度分别向相反方向入射。因此，电桥电路中，GMR元件R1、R4的电阻值和GMR元件R2、R3的电阻值，分别向相反的符号变化。例如，GMR元件R1、R4的电阻值只变化+ΔR，GMR元件R2、R3的电阻值只变化-ΔR。因此，作为差动电压检测点的Va和Vb的差增大，可以检测较大的差动电压值。

如上所述，通过使用上述结构的磁传感器1，能够高精密度地检测流过导线31的电流。特别是本实施方式中，可以在一个芯片上形成电桥电路，因此可以减小每个电阻值的偏差，从而抑制了补偿电压，并可以实现进一步提高磁场的检测精密度。另外，构成电桥电路的GMR元件不是形成在分离的多个芯片上，而是形成在一个芯片上，因此可以实现芯片整体的小型化。所以，即使在如上所述的磁体芯3的微小的间隙30上也能够配置，并且也适用于各种测量仪器。

<实施方式5>

接着，参照图14至图15，对本发明的第5实施方式进行说明。将本实施方式作为利用上述磁传感器1的测量仪器的一个例子对编码器(角度传感器)进行说明。

如图14所示，编码器具有由半圆柱的N极和S极相合而形成的大致为圆柱状的磁铁4(磁场产生装置)。并且，以在圆柱的中心轴可旋转的状态将该磁铁4设置在基板或基台上，并在该旋转周围配置上述磁传感器1。

特别是，本实施方式中，配置两个磁传感器1，使上述磁铁4的半径方向与 GMR元件R1、R2、R3、R4的磁化固定方向一致。此时，所配置的两个磁传感器1具有自磁铁4的中心轴相互呈90度的角度。

因此，如果磁铁4旋转，则来自磁铁4的磁场H的方向随旋转角度而变化，因而可以测量来自各磁传感器1的正弦波形的差动电压值。例如，磁传感器1离N极越近，得到的正电压值越大；当磁传感器1朝向N极和S极的中间时，电压为0；磁传感器1离S极越近，得到的负电压值越小。并且，配置的两个磁传感器1相互错离90度，因此，各自所测量的电压值，位相错离90度。

并且，编码器具有与两个磁传感器1连接的测量部5，该测量部5输入由该各磁传感器1测量的差动电压。该测量部5，用sin、cos从由各磁传感器1测量的位相的不同正弦波形的电压值计算出tan，从而可以求出磁铁4的旋转角。另外，即使在磁铁4静止时，也同样可以从两个磁传感器1的输出来计算出tan，从而计算磁铁4的旋转角，也能够作为绝对编码器而发挥作用。

另外，将磁传感器1用于编码器时的结构，并不限于上述结构。例如，磁铁4没有必要一定是N极和S极分成每个半圆柱的结构，可以仅由N极形成磁铁4的外周面的一半，或者也可以仅由N极形成外周的一部分。并且，磁传感器1也不一定限于装备两个，可以是一个，或者可以配置三个以上。

另外，上述作为使用磁传感器1的测量仪器的一个例子，对电流计和编码器进行了说明，但本发明的磁传感器1也可适用于其它各种测量仪器。

以上，参照上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明并非仅限于上述实施方式。对于本发明的结构和具体内容，可以在本发明的范围内进行本技术领域的技术人员能够理解的各种变更。

本发明是基于2008年5月14日在日本申请的日本专利申请2008-126621的专利申请而享受主张优先权的利益的申请，该专利申请所记载的内容，全部包含在本说明书中。

产业上的适用性

本发明可用于磁传感器、电流计、编码器等各种测量仪器，具有运用于产业上的可能性。

Claims

1.一种磁传感器，其特征在于：

该磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，其中，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值；

以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件；

在所述电桥电路的周围，配置了使所述磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的磁体；

所述电桥电路配置有四个所述磁阻效应元件，同时，在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的两个成对的所述磁阻效应元件从而形成元件形成部，所述元件形成部形成于与各对该磁阻效应元件相对应的两个位置上；

所述磁体配置在使输入磁场对一个位置上的元件形成部的磁阻效应元件入射向与磁化固定方向相同的方向变化，并使输入磁场对另一个位置上的元件形成部的磁阻效应元件入射向与磁化固定方向相反的方向变化；

且所述磁体配置在使输入磁场对两个位置上的元件形成部的磁阻效应元件入射的磁通线减少一致。

2.权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：所述磁体为软磁体。

3.权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：所述磁阻效应元件与所述磁体沿所述磁阻效应元件的磁化方向配置在同一直线上。

4.权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：该两个位置的元件形成部之间配置有所述磁体。

5.权利要求4所述的磁传感器，其特征在于：所述磁体载置在形成有所述磁阻效应元件的面上。

6.权利要求4所述的磁传感器，其特征在于：对所述各元件形成部分别配置其它磁体，所述其它磁体配置在所述各元件形成部的、与另一个元件形成部侧相反的一侧。

7.权利要求6所述的磁传感器，其特征在于：将所述各其它磁体配置于形成有所述磁阻效应元件的面的下方。

8.权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：对所述各元件形成部分别配置所述磁体，所述磁体配置在所述各元件形成部的、与另一个元件形成部侧相反的一侧。

9.一种测量仪器，该测量仪器具有磁传感器，通过由该磁传感器检测所定的磁场，来测量所定的测量值，其特征在于：

该磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值；同时，以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件；在所述电桥电路的周围，配置了使输入所述磁阻效应元件的磁场的方向变化的磁体；

10.权利要求9所述的测量仪器，其特征在于：该测量仪器具有磁场产生装置，所述磁场产生装置产生相对于形成了所述磁传感器配置的所述磁阻效应元件的面垂直入射的磁场。

11.一种电流计，包括具有局部被切断的空隙部的大致环状的磁体芯、以及贯通该磁体芯的大致中心位置的导体，该电流计通过检测由流过所述导体的电流在所述磁体芯产生的磁场来测量该电流，其特征在于：

在所述空隙部配置有磁传感器，

所述磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值；同时，以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件；在所述电桥电路的周围，配置了使输入所述磁阻效应元件的磁场的方向变化的磁体；

12.权利要求11所述的电流计，其特征在于：以使形成了所述磁传感器配置的磁阻效应元件的面朝向形成所述空隙部的磁体芯的断面的状态，来配置所述磁传感器。

13.一种旋转角传感器，其特征在于：

该旋转角传感器包括在所定方向产生磁场的磁场产生装置、以及磁传感器，

所述磁传感器具有以下结构：该磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值；所定同时，以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件；在所述电桥电路的周围，配置了使输入所述磁阻效应元件的磁场的方向变化的磁体，

可旋转地设置所述磁场产生装置，同时，

在所述磁场产生装置的旋转周围配置所述磁传感器，使该磁场产生装置的旋转圆的半径方向与磁阻效应元件的磁化固定方向一致；

14.权利要求13所述的旋转角传感器，其特征在于：所述磁场产生装置为大致圆柱形，由N极形成该磁场产生装置的外周面的一半。

15.权利要求14所述的旋转角传感器，其特征在于：在所述磁场产生装置的旋转周围配置至少两个所述磁传感器，使其具有从该磁场发生装置的旋转中心相互呈90度的角度。

16.一种磁传感器的制造方法，该方法包括：

形成电桥电路，该电桥电路由多个磁阻效应元件连接而构成，以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件，从而能够检测所定连接点间的差动电压，其中，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值；

在所述电桥电路的周围配置使所述磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的磁体；

在形成所述电桥电路时，由四个所述磁阻效应元件构成所述电桥电路，同时，在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的两个成对的所述磁阻效应元件从而形成元件形成部，通过在与各对该磁阻效应元件相对应的两个位置上形成所述元件形成部来构成所述电桥电路；

在配置所述磁体时，使输入磁场对一个位置上的元件形成部的磁阻效应元件入射向与磁化固定方向相同的方向变化，并使输入磁场对另一个位置上的元件形成部的磁阻效应元件入射向与磁化固定方向相反的方向变化；以及

在配置所述磁体时，使输入磁场对两个位置上的元件形成部的磁阻效应元件入射的磁通线减少一致。

17.权利要求16所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

在配置所述磁体时，在所述两个位置的元件形成部之间配置所述磁体。

18.权利要求16所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

在配置所述磁体时，对所述各元件形成部分别配置其它磁体，所述其它磁体配置在所述各元件形成部的、与另一个元件形成部侧相反的一侧。