CN108627781A - 磁传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种即使是超过规定范围的磁场强度的外部磁场被施加的情况也能够防止对象物的位置检测误差的增大的磁传感器，其特征在于：具备能够检测外部磁场的磁阻效应元件(11)、软磁性体屏蔽(12)，在侧面图中软磁性体屏蔽(12)位于磁阻效应元件(11)的上方和/或下方，在俯视图中磁阻效应元件(11)的大小为物理性地被包含于软磁性体屏蔽(12)的大小。

Description

磁传感器
技术领域
本发明涉及磁传感器。
背景技术
一直以来，在汽车方向盘等的旋转位置的检测和对象物的直线位 移的检测等用途上广泛地使用了磁传感器。磁传感器是一种通过检测 从被设置于检测对象物的磁石发生的磁场的方向或大小从而就能够检 测对象物的旋转位置或直线位移的传感器。近年来，作为磁传感器是 一种具有磁化自由层和磁化固定层的层叠体，并且广泛地使用了对应 于外部磁场的自由层的伴随于磁化方向变化而电阻发生变化的磁阻效 应元件。如果外部磁场作用于磁阻效应元件的话则磁化自由层的磁化 方向发生变化并且与磁化固定层中的磁化方向的相对的角度发生变 化。该磁化方向的变化作为磁阻效应元件的磁阻的变化而表现出来， 由此就能够检测外部磁场的强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-210335号公报
专利文献2：日本特表2016-535845号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
可是，对于在检测对象物的旋转位置或直线位移的检测等的用途 上被使用的磁阻效应元件来说，检测的外部磁场的磁场强度被设定于 规定范围。如果该范围内的磁场强度的外部磁场被施加于磁阻效应元 件的话则根据磁阻效应元件的输出检测对象物的旋转位置和直线位移 等。
另外，对于磁阻效应元件来说会有以下所述情况，即，根据其使 用环境和使用状况等的影响，除了从磁石发生的外部磁场之外还要施 加来自马达的泄漏磁场和地磁等外部磁场的情况。如果根据这些其他 外部磁场的影响将超过规定范围的磁场强度的外部磁场施加于磁阻效 应元件的话则对象物上的旋转位置和直线位移等的位置检测的误差变大。
本发明就是借鉴了以上所述技术问题而做出的不懈努力之结果， 其目的在于提供一种即使是超过规定范围的磁场强度的外部磁场被施 加的情况也能够防止对象物的位置检测误差增大的磁传感器。
解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明(发明1)所提供的磁传感器的特 征为：具备能够检测外部磁场的磁阻效应元件、软磁性体屏蔽，在侧 面视图中所述软磁性体屏蔽位于所述磁阻效应元件的上方和/或下方， 在俯视图中所述磁阻效应元件的大小为物理性地被包含于所述软磁性 体屏蔽的大小。
根据上述发明(发明1)，在俯视图中物理性地包含磁阻效应元件 的大小的软磁性体屏蔽通过在侧面视图中位于磁阻效应元件的上方和/ 或下方从而即使是超过规定范围的磁场强度的外部磁场被施加的情况 也能够防止对象物的位置检测误差的增加。
在上述发明(发明1)中，所述软磁性体屏蔽的俯视图形状优选为 大致圆形(发明2)，所述软磁性体屏蔽的俯视图形状优选为N边形(N 为6以上的偶数)(发明3)。
在上述发明(发明1～3)中，所述软磁性体屏蔽优选为柱状(发明 4)，所述软磁性体屏蔽也可以是锥状(发明5)。
在上述发明(发明1～3)中，也可以是所述软磁性体屏蔽包含具有 第1面以及与该第1面相对的第2面的柱状部、从所述柱状部的所述 第1面侧突出的凸状部，以使所述第2面与所述磁阻元件相对的形式 进行定位的形状(发明6)，也可以是所述软磁性体屏蔽包含具有第1 面以及与该第1面相对的第2面的柱状部、被形成于所述柱状部的所 述第1面侧而成的凹状部，以使所述第2面与所述磁阻元件相对的形 式进行定位的形状(发明7)。
在上述发明(发明1～3)中，所述软磁性体屏蔽也可以具有在厚度 方向上进行贯通的贯通孔(发明8)。
在上述发明(发明1～3)中，所述软磁性体屏蔽的直径φs和所述 磁阻效应元件的直径φm优选满足下述式(1)所表示的关系(发明9)， 所述软磁性体屏蔽的厚度h和所述磁阻效应元件的直径φm优选满足下 述式(2)所表示的关系(发明10)。
φs≥1.3φm (1)
h＞0.3φm (2)
在上述发明(发明1～3)中，优选在超过70mT的磁场强度的外部 磁场被施加于所述磁阻效应元件的时候被输出的高次谐波成分V3rd与 在70mT以下的磁场强度的外部磁场被施加于所述磁阻效应元件的时 候被输出的高次谐波成分V3rd大致相同(发明11)。
在上述发明(发明1～3)中，优选具备多个所述磁阻效应元件并且 所述软磁性体屏蔽分别对应于所述多个磁阻效应元件来进行设置(发 明12)，在此情况下，所述软磁性体屏蔽的直径φs优选为所述磁阻效 应元件直径φm的2倍～2.75倍(发明13)。
发明效果
根据本发明，即使是超过规定范围的磁场强度的外部磁场被施加 的情况也能够防止对象物的位置检测误差的增大。
附图说明
图1A是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的概略立体 图。
图1B是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的概略侧面 图。
图1C是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的概略平面 图。
图2A是表示包含本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的磁传 感器封装概略结构的截面图。
图2B是表示使用了本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的检 测电路概略结构的电路图。
图3A是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁阻效应元件概略结 构的立体图。
图3B是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁阻效应元件概略结 构的截面图。
图4是以曲线表示在200mT的外部磁场中被施加于磁阻效应元件 的磁场强度的衰减效果不同于各个软磁性体屏蔽直径大小的特性的特 性图。
图5A是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的变形例的 概略侧面图。
图5B是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的变形例的 概略平面图。
图5C是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的变形例的 概略侧面图。
图6是表示本发明的第1实施方式所涉及的软磁性体屏蔽被配置 于上方的磁阻效应元件被排列成多个阵列状的磁传感器的概略平面 图。
图7是表示图6所表示的磁传感器中的磁场强度的衰减效果的特 性图。
图8A是表示本发明的第2实施方式所涉及的磁传感器的全体概略 立体图。
图8B是表示本发明的第2实施方式所涉及的磁传感器的概略侧面 图。
图9A是表示本发明的第3实施方式所涉及的磁传感器的全体概略 立体图。
图9B是表示本发明的第3实施方式所涉及的磁传感器的概略侧面 图。
图10是表示本发明的第4实施方式所涉及的磁传感器的全体概略 截面图。
图11A是表示本发明的第5实施方式所涉及的磁传感器的全体概 略立体图。
图11B是表示本发明的第5实施方式所涉及的磁传感器的概略侧 面图。
图12A是表示本发明的第6实施方式所涉及的磁传感器的全体概 略立体图。
图12B是表示本发明的第6实施方式所涉及的磁传感器的概略截 面图。
图13是表示在使用了实施例1的软磁性体屏蔽的情况下被施加于 磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图14是表示在使用了实施例2的软磁性体屏蔽的情况下被施加于 磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图15是表示在使用了实施例3的软磁性体屏蔽的情况下被施加于 磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图16是表示在使用了实施例4的软磁性体屏蔽的情况下被施加于 磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图17是表示在使用了实施例5的软磁性体屏蔽的情况下被施加于 磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图18是表示在使用了实施例6的软磁性体屏蔽的情况下被施加于 磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图19是表示在使用了实施例7的软磁性体屏蔽的情况下被施加于 磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图20是表示在使用了实施例8以及实施例9的软磁性体屏蔽的情 况下被施加于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图21是表示在使用了实施例10以及实施例11的软磁性体屏蔽的 情况下被施加于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图22是表示在使用了实施例12以及实施例13的软磁性体屏蔽的 情况下被施加于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图23是表示在使用了实施例14的软磁性体屏蔽的情况下被施加 于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图24是表示在使用了实施例15的软磁性体屏蔽的情况下被施加 于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图25是表示在使用了实施例16的软磁性体屏蔽的情况下被施加 于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图26是表示在使用了实施例17的软磁性体屏蔽的情况下被施加 于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的特性图。
图27A是在比较例1中被使用的大致四棱柱状的软磁性体屏蔽的 概略平面图。
图27B是表示在使用了比较例1的软磁性体屏蔽的情况下被施加 于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的模式图。
图28A是在比较例2中被使用的俯视图大致长方形状的软磁性体 屏蔽的概略平面图。
图28B是表示在使用了比较例2的软磁性体屏蔽的情况下被施加 于磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的模式图。
图29是表示在使用了比较例3的软磁性体屏蔽的情况下被施加于 磁阻效应元件的磁场强度的衰减效果的模式图。
具体实施方式
以下是参照附图并就本发明的实施方式进行详细说明。还有，图 面是模式性的或者是概念性的图面，各个构件的尺寸和构件之间的大 小之比等并不一定要限定与实物相同，另外，即使是表示相同构件等 也会有在图面上彼此的尺寸或比被不同表示的情况。另外，在添附于 本说明书的图面上为了便于理解而会有时而从实物变更各部的形状、 比例尺以及纵横尺寸比等时而进行夸张表示的情况。
[第1实施方式]
图1A是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器1的概略立 体图，图1B是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器1的概略 侧面图，图1C是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器1的概 略平面图。磁传感器1是为了检测由旋转体等的相对移动而产生的旋 转角度和对象物的直线性的位移等而被使用的磁传感器。例如，在角 度检测对象即旋转体上设置作为磁场发生部的磁石，由该磁场发生部 产生被检测磁场。在磁传感器1被装入到旋转角度传感器来进行使用 的情况下，磁传感器1生成具有与基准位置上的被检测磁场的方向相 对于基准方向所成的角度相对应的关系的角度检测值。
第1实施方式所涉及的磁传感器1具备磁阻效应元件11和软磁性 体屏蔽12。如图1B所示，第1实施方式所涉及的磁传感器1以在侧 视图中软磁性体屏蔽12位于磁阻效应元件11上方并且在俯视图中磁 阻效应元件11的大小成为物理性地包含于软磁性体屏蔽12的大小的 形式被构成。以下是就第1实施方式所涉及的磁传感器1所具备的各 个构成要素进行详细说明。
图2A是表示包含本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器1的磁 传感器封装10概略结构的截面图，图2B是表示使用了第1实施方式 所涉及的磁传感器的检测电路概略结构的电路图。磁传感器封装10具 有基部4、被设置于基部4上的磁传感器部2、连接引线6、电连接磁 传感器部2以及连接引线6的接合引线(bonding wire)等的配线部5、 将这些所述构件密封成一体的密封部3。密封部3例如是由环氧树脂等 树脂材料构成。在磁传感器部2中包含磁传感器1。
磁传感器部2具有作为磁场检测部的伴随于外部磁场的变化而输 出检测信号的磁检测元件电路21,22。磁检测元件电路21输出具有与 被检测磁场的方向相对于第1方向D1所成的角度相对应的关系的检测 信号Vout。磁检测元件电路22输出具有与被检测磁场的方向相对于第 2方向D2所成的角度相对应的关系的检测信号Vout。
运算放大器221被连接于磁检测元件电路21，放大检测信号Vout并输出传感器信号S1。运算放大器222被连接于磁检测元件电路22， 放大检测信号Vout并输出传感器信号S2。运算部23根据该2个信号 S1,S2计算出具有与角度θ相对应的关系的角度检测值。还有，运算部 23包含角度检测值计算部、补正处理部、补正信息保持部，但是关于 这些构件的详细说明被省略。
磁检测元件电路21具有至少包含1对由串联连接的2个磁检测元 件构成的磁检测元件对的惠斯通电桥电路。如图2B所示，在本实施方 式中磁检测元件电路21具有包含第1磁检测元件MR1以及第2磁检 测元件MR2被串联连接而成的第1磁检测元件对、第3磁检测元件MR3以及第4磁检测元件MR4被串联连接而成的第2磁检测元件对的 惠斯通电桥电路C21。
如图2B所示，惠斯通电桥电路C21包含第1磁检测元件对、第2 磁检测元件对、第1磁检测元件MR1以及第3磁检测元件MR3的各 一端被连接的电源端口V21、第2磁检测元件MR2以及第4磁检测元 件MR4的各一端被连接的接地端口G21、第1输出端口E211、第2 输出端口E212。第1输出端口E211被连接于第1磁检测元件对中的 第1磁检测元件MR1与第2磁检测元件MR2之间(中点)，第2输出 端口E212被连接于第2磁检测元件对中的第3磁检测元件MR3与第 4磁检测元件MR4之间(中点)。电源端口V21被连接于能够将电流 提供给磁检测元件电路21的第1电源供给源VS，接地端口G21被连 接于接地(基准电位点)VG。还有，第1电源供给源VS既可以是提供 恒定电圧为可能的恒定电圧电源，也可以是能够提供恒定电流的恒定 电流电源。
与以上所述相同，磁检测元件电路22也具有至少包含1对由被串 联连接的2个磁检测元件构成的磁检测元件对的惠斯通电桥电路。如 图2B所示，在本实施方式中磁检测元件电路22具有包含第1磁检测 元件MR1以及第2磁检测元件MR2被串联连接而成的第1磁检测元 件对、第3磁检测元件MR3以及第4磁检测元件MR4被串联连接而 成的第2磁检测元件对的惠斯通电桥电路C21。磁检测元件电路22的 具体结构因为与磁检测元件电路21相同，所以省略说明。
在第1实施方式中，在超过规定范围的磁场强度的外部磁场被施 加于磁传感器1的情况下，分别从磁检测元件电路21,22输出的第1 信号S1以及第2信号S2的波形发生失真，并且变成包含以描绘出理 想的正弦曲线的形式周期性地进行变化的理想成分、相当于相对于该 理想成分的1个以上的高次谐波的1个以上的误差成分。信号S1,S2 各自通过包含1个以上的误差成分从而变成角度检测值θs含有误差。 于是，一般来说就磁传感器而言可以了解到角度误差是对应于被检测 磁场的强度进行变化，即存在有角度误差的磁场强度依存性。在信号 S1中包含有作为误差成分的相对于理想成分的第3高次谐波成分 V3rd1，在信号S2中包含有作为误差成分的相对于理想成分的第3高次 谐波成分V3rd2。第1实施方式所涉及的磁传感器1即使检测磁场的磁 场强度发生变化也以在磁场强度变化前后上述第3高次谐波成分成为 大致相同的形式进行构成。
作为包含于惠斯通电桥电路C21的第1～第4磁检测元件 MR1～MR4例如可以列举AMR元件、GMR元件、TMR元件等磁阻效 应元件，相对来说特别优选输出电压相对较大的GMR元件和TMR元 件等。
图3A是表示第1实施方式所涉及的磁阻效应元件11概略结构的 立体图，图3B是表示第1实施方式所涉及的磁阻效应元件11概略结 构的截面图。作为第1～第4磁检测元件MR1～MR4的GMR元件和TMR 元件如图3A所示具有多个下部引线电极61、多个MR层叠体50、多个上部引线电极62。下部引线电极61以及上部引线电极62例如是由 选自Cu、Al、Au、Ta、Ti等当中的1种导电材料或者2种以上的导电 材料的复合膜构成，其厚度分别为0.3～2.0μm的程度。
多个下部引线电极61被设置于基板(没有图示)上。多个下部引 线电极61分别具有细长的大致长方形状，并且是以规定间隙存在于在 被排列成阵列状的多个MR层叠体50(参照图6)的电串联方向上进 行邻接的2个下部引线电极61之间的形式被设置。分别在下部引线电 极61的长边方向的两端近旁设置MR层叠体50。即，在多个下部引线 电极61上分别设置2个MR层叠体50。
本实施方式所涉及的MR层叠体50如图3B所示具有磁化方向被 固定的磁化固定层53、磁化方向对应于被施加的磁场的方向进行变化 的自由层51、被配置于磁化固定层53与自由层51之间的非磁性层52、 和反铁磁性层54。
MR层叠体50具有从下部引线电极61侧按顺序层叠自由层51、 非磁性层52、磁化固定层53以及反铁磁性层54的结构。自由层51 被电连接于下部引线电极61，反铁磁性层54被电连接于上部引线电极 62。作为构成自由层51以及磁化固定层53的材料例如可以列举NiFe、 CoFe、CoFeB、CoFeNi、Co2MnSi、Co2MnGe、FeOx(Fe的氧化物) 等。自由层51以及磁化固定层53的厚度分别为1～20nm的程度。
非磁性层52为间隔层，并且是为了使隧道磁阻效应(TMR效应) 或者巨磁阻效应(GMR效应)表现于MR层叠体50的必须的膜。作 为构成非磁性层52的材料可以列举MgO、Mg-Al-O、Al-O等氧化物； Cu、Au、Ag、Cr、Ag-Zn、Ni-Al等金属材料；等。还有，非磁性层 52的厚度为0.1～5nm的程度。
反铁磁性层54例如是由含有选自Pt、Ru、Rh、Pd、Ni、Cu、Ir、 Cr以及Fe当中的至少1种元素和Mn的反铁磁性材料构成。该反铁磁 性材料中的Mn的含量例如是35～95原子％的程度。由反铁磁性材料构 成的反铁磁性层54由在与磁化固定层53之间的交换耦合而起到一个 固定磁化固定层53的磁化方向的作用。还有，也可以不设置反铁磁性 层54，将磁化固定层53设定为第1磁化固定层、非磁性中间层、第2 磁化固定层的3层结构，通过非磁性中间层来使第1磁化固定层和第2 磁化固定层作反铁磁性耦合。
多个上部引线电极62被设置于多个MR层叠体50上。各个上部 引线电极62具有细长的大致长方形状。上部引线电极62是以规定间 隙存在于在被排列成阵列状的多个MR层叠体50的电串联方向上进行 邻接的2个上部引线电极62之间的形式并且是以串联连接多个MR层 叠体50的形式被设置，并电连接进行邻接的2个MR层叠体50的反 铁磁性层54彼此。还有，MR层叠体50也可以具有从下部引线电极 61侧按顺序层叠反铁磁性层54、磁化固定层53、非磁性层52以及自 由层51而构成的结构。另外，也可以在自由层51与下部引线电极61或者上部引线电极62之间具有间隙层(保护层)。在第1实施方式中， 在MR层叠体50所位于的上部引线电极62的上方配置软磁性体屏蔽 12。
在MR层叠体50中，阻值对应于自由层51的磁化方向相对于磁 化固定层53的磁化方向所成的角度进行变化，在该角度为0°(磁化 方向互相平行)的时候阻值成为最小，在180°(磁化方向互相反平行) 的时候阻值成为最大。
如图1A以及图1C所示，磁阻效应元件11为大致圆柱状，但是磁 阻效应元件11的形状并没有特别的限定，例如也可以是后面所述的六 棱柱状等。关于磁阻效应元件11的大小也没有特别的限定，但是可以 对应于检测对象物的大小和与检测对象物的位置关系等作适当设定。 还有，在以下的说明中将磁阻效应元件11的直径设定为φm。
软磁性体屏蔽12包含矫顽力小且导磁率高的软磁性材料，通过利 用该特性从而就能够防止超过规定范围的磁场强度的外部磁场被施加 到磁阻效应元件。作为软磁性材料例如可以列举将氧化铁作为主成分 并显示出软磁性的铁氧体、镍·铁化合物即坡莫合金等。
如图1A以及图1C所示，软磁性体屏蔽12具有大致圆柱形状并 且具有将俯视图形状作为大致相同尺寸的大致圆的上表面和下表面。 作为第1实施方式中的软磁性体屏蔽12的俯视图形状如果是大致的圆 即可，虽然不限定于正圆但是就尽可能减少磁阻效应元件11的面内方 向上的外部磁场的磁场强度的分布的不均匀的观点而言优选以正圆来 形成。还有，在这里所谓“正圆”是指将通过圆的中心在圆周上有两 端的互相垂直的2根线段的长度(直径)定义为φa、φb并在将φa设 定为1的时候φb成为0.977～0.987的圆。
软磁性体屏蔽12的俯视图上的直径φs在与磁阻效应元件11的直 径φm的关系上优选被设定成满足下述式(1)的大小。
φs≥1.3φm (1)
通过将直径φs为直径φm的1.3倍以上的软磁性体屏蔽12配置于 磁阻效应元件11的上方，从而就可变成在俯视图中磁阻效应元件11 的大小为物理性地包含于软磁性体屏蔽12的大小的磁传感器。还有， 如同图1A以及图1B所示，在此将软磁性体屏蔽12的中心轴和磁阻 效应元件11的中心轴设定为同一个轴，软磁性体屏蔽12被配置于磁 阻效应元件11的上方。还有，对于磁阻效应元件11的大小只要成为 物理性地包含于软磁性体屏蔽12的大小来说，软磁性体屏蔽12被配 置于磁阻效应元件11的上方的话即可，例如即使是两者的中心轴多少 有点偏离的情况，如果是做成在顶视图中磁阻效应元件11不从软磁性 体屏蔽12突出的那样的配置的话即可。
图4是表示在磁场强度为200mT的外部磁场中被施加于磁阻效应 元件11的外部磁场的磁场强度的衰减效果不同于各个软磁性体屏蔽直 径大小的特性的特性图。在图4中，纵轴表示磁场强度，横轴表示磁 阻效应元件11的位置，以向图面下方突出的曲线来表示外部磁场的磁 场强度的衰减效果。图中的阴影部分表示磁阻效应元件11的位置区域。 如后面所述，被施加于磁阻效应元件11的外部磁场的磁场强度优选为 20～80mT。为此，作为由软磁性体屏蔽12起到的磁场强度的衰减效果 优选200mT的磁场强度的外部磁场被衰减到上述20～80mT的范围。
在此，以细线表示使用具有磁阻效应元件11直径φm0.6倍的直径 φs1的软磁性体屏蔽12的情况下的外部磁场的磁场强度的变化的曲 线，以粗线表示使用具有磁阻效应元件11直径φm等倍的直径φs2的软 磁性体屏蔽12的情况下的外部磁场的磁场强度的变化的曲线，以两点 一划线表示使用具有磁阻效应元件11直径φm1.3倍的直径φs3的软磁 性体屏蔽12的情况下的外部磁场的磁场强度的变化的曲线，以长虚线 表示使用具有磁阻效应元件11直径φm1.6倍的直径φs4的软磁性体屏 蔽12的情况下的外部磁场的磁场强度的变化的曲线，以点划线表示使 用具有磁阻效应元件11直径φm2.0倍的直径φs5的软磁性体屏蔽12的 情况下的外部磁场的磁场强度的变化的曲线，以虚线表示使用具有磁 阻效应元件11直径φm2.3倍的直径φs6的软磁性体屏蔽12的情况下的 外部磁场的磁场强度的变化的曲线，以实线表示使用具有磁阻效应元 件11直径φm2.6倍的直径φs7的软磁性体屏蔽12的情况下的外部磁场 的磁场强度的变化的曲线。
正如从图4就可明了那样，优选使用外部磁场的磁场强度被衰减 到以上所述的20～80mT范围的直径为φs5～φs7的软磁性体屏蔽12。即， 软磁性体屏蔽12的直径φs优选为磁阻效应元件11直径φm的1.3倍以 上，进一步优选为2倍以上，更加优选为2～2.75倍。如果软磁性体屏 蔽12的直径φs为小于磁阻效应元件11直径φm的1.3倍的话则磁阻效 应元件11的面方向上的外部磁场的磁场强度的分布的平坦性会恶化， 并且恐怕减少由磁传感器引起的包含于检测角度中的误差将变得困 难。
如果软磁性体屏蔽12的直径φs超过磁阻效应元件11直径φm的 2.75倍的话则在如后面所述将多个磁阻效应元件11排列成阵列状软磁 性体屏蔽12被配置于磁阻效应元件11各自的正上方的情况下恐怕由 软磁性体屏蔽12起到屏蔽效应会降低。
软磁性体屏蔽12的厚度h对于与磁阻效应元件11的直径φm的关 系来说优选被设定成满足下述式(2)的大小。
h＞0.3φm (2)
通过将软磁性体屏蔽12的厚度h设定为超过磁阻效应元件11直 径φm的0.3倍的厚度，从而就能够进一步提高外部磁场的磁场强度的 衰减效果。还有，软磁性体屏蔽12的厚度h的上限并没有特别的限定， 即使设定得较厚也可推测过厚并不会损坏磁传感器1的性能。
如图1A～图1C所示，在第1实施方式所涉及的磁传感器1中，以 上所述的软磁性体屏蔽12被配置于磁阻效应元件11的上方。在此情 况下，软磁性体屏蔽12与磁阻效应元件11之间的距离d越近则外部 磁场的磁场强度的衰减效果越高，软磁性体屏蔽12与磁阻效应元件11 之间的距离d越则外部磁场的磁场强度的衰减效果越高低。因此，软 磁性体屏蔽12与磁阻效应元件11之间的距离d例如可以在0.1μm～1 μm范围内作适当设定。
在第1实施方式所涉及的磁传感器1中，具有以上所述的直径以 及厚度的软磁性体屏蔽12被配置于磁阻效应元件11的上方。由此， 在来自超过80mT的磁场强度的外部磁场被施加于磁阻效应元件11的 情况下的磁阻效应元件11的输出信号中所包含的高次谐波成分V3rd成 为与80mT以下的磁场强度的外部磁场被施加于磁阻效应元件11的时 候的在输出信号中所包含的高次谐波成分V3rd大致相同。为此，即使 超过检测范围的磁场强度的外部磁场被施加于磁阻效应元件11，磁阻 效应元件11也能够输出所希望的检测信号，由此，防止对象物的位置 检测误差的增大就成为可能。
还有，就以上所述而言是将磁场强度的检测范围的上限设定在 80mT，这是因为要将第1实施方式所涉及的磁阻效应元件11作为TMR 元件来进行说明。即，80mT是将磁阻效应元件11作为TMR元件的情 况下的一般性的检测范围的上限值。替代此种情况，将磁阻效应元件 11作为GMR元件的情况下的一般性的检测范围的上限值被设定成 70mT。在此情况下，磁传感器1是以超过70mT的磁场强度的外部磁 场被施加于磁阻效应元件11的时候的在输出信号中所包含的高次谐波 成分V3rd与70mT以下的磁场强度的外部磁场被施加于磁阻效应元件 11的时候的在输出信号中所包含的高次谐波成分V3rd成为大致相同的 形式被构成。
图5A是表示第1实施方式所涉及的磁传感器1的变形例的概略侧 面图，图5B是表示变形例所涉及的磁传感器1的概略平面图。在图 5A以及图5B所表示的磁传感器1中，软磁性体屏蔽12被配置于磁阻 效应元件11的下方。在这一点上，图5A以及图5B所表示的磁传感器 1与图1A～图1C所表示的磁传感器1不同。即使对于图5A以及图5B 所表示的磁传感器1来说，在俯视图中磁阻效应元件11的大小也成为 物理性地包含于软磁性体屏蔽12中的大小。
图5C是表示作为第1实施方式所涉及的磁传感器的变形例的具有 与图1A～图1C以及图5A～图5B所表示的磁传感器1不同的结构的磁 传感器1的概略侧面图。在图5C所表示的磁传感器1中，软磁性体屏 蔽12T,12B分别被配置于磁阻效应元件11的上下。在这一点上，图5C 所表示的磁传感器1与图1A～图1C所表示磁传感器1以及图5A～图 5B所表示的磁传感器1不同。即使对于图5C所表示的磁传感器1来 说，在俯视图中磁阻效应元件11的大小也成为物理性地包含于软磁性 体屏蔽12T,12B中的大小。
即，图5A～图5C所表示的变形例中，通过以在俯视图中磁阻效应 元件11的大小成为物理性地包含于软磁性体屏蔽12中的大小的形式 构成磁传感器1，即使与图1A～图1C所表示的磁传感器1相同将超过 检测范围的磁场强度的外部磁场施加于磁阻效应元件11，防止对象物 的位置检测误差的增大也成为可能。
图6是表示软磁性体屏蔽12被配置于上方的磁阻效应元件11被 排列成多个阵列状的磁传感器1的概略平面图。在图6中表示了由虚 线表示的磁阻效应元件11以7行×7列被排列并且分别对应于磁阻效 应元件11在它们的上方(图示中的观察者侧)软磁性体屏蔽12以7 行×7列被排列的磁传感器1，但是磁传感器1的结构并不限定于以上 所述，考虑了检测对象物的大小和形状等的结构可以被适当设定。另 外，在图6中，用符号D表示互相进行邻接的软磁性体屏蔽12(磁阻 效应元件11)彼此的间隔。还有，为了确认磁场强度的衰减效果而如 同以图6的虚线Bx进行表示的那样将外部磁场的磁场强度设定为 200mT，沿着在X轴方向上进行排列的7个磁阻效应元件11测定磁场 强度，如同以图6的虚线By进行表示的那样沿着在Y轴方向上进行 排列的7个磁阻效应元件11测定磁场强度。
图7是表示图6所表示的磁传感器1中的磁场强度的衰减效果的 一个例子的特性图，用曲线MFB表示以图6中的虚线S围起来的3个 磁阻效应元件11上的磁场强度的衰减效果。在图7中，用网线表示软 磁性体屏蔽12的屏蔽区域SR。在这里的磁场强度的衰减效果对于以 包含3个磁阻效应元件11的横1列进行排列的7个磁阻效应元件11 来说是通过描绘成在X轴方向上表示测定磁场强度的结果且在横轴上 表示磁阻效应元件11的位置并且在纵轴上表示磁场强度的曲线来确认 的。如图7所示，作为将软磁性体屏蔽12的直径φs设定成磁阻效应 元件11直径φm的2倍的情况下的磁场强度的衰减效果(外部磁场强 度：200mT)，优选3个磁阻效应元件11的位置P1,P2,P3上的磁场强 度衰减至20～80mT的检测范围。另外，如同图7所表示的那样，在以 屏蔽区域SR覆盖的元件部分(P1,P2,P3)优选磁场强度的分布实质上 为平坦。
[第2实施方式]
图8A是表示本发明的第2实施方式所涉及的磁传感器1的全体概 略立体图，图8B是表示本发明的第2实施方式所涉及的磁传感器1的 概略侧面图。还有，对于与第1实施方式所涉及的磁传感器1大致相 同的结构来说标注相同的符号并省略对其进行说明。
如同图8A以及图8B所表示的那样，构成第2实施方式所涉及的 磁传感器1的软磁性体屏蔽12具有六棱柱状。还有，作为构成磁传感 器1的软磁性体屏蔽12的形状并不限定于六棱柱状，如果俯视图形状 为N边形(N为6以上的偶数)的柱状例如是八棱柱、十二棱柱、十 六棱柱等的话即可。另外，如果在俯视图中仅以规定的角度围绕中心 轴使构成磁传感器1的软磁性体屏蔽12的形状旋转的话则优选与自身 相重叠的M次对称形状(M为4以上的偶数)的N棱柱状。通过将软 磁性体屏蔽12设定为包含俯视图六角形的俯视图N边形(N为6以上 的偶数)的柱状并且优选设定为俯视图M次对称形状(M为4以上的 偶数)的N棱柱状，从而减少磁阻效应元件11的面内方向上的外部磁 场的磁场强度的分布的不均匀就成为可能。
通过与体1实施方式相同将第2实施方式所涉及的软磁性体屏蔽 12配置于磁阻效应元件11的上方或者下方，从而即使超过检测范围的 磁场强度(例如80mT以上)的外部磁场被施加于磁阻效应元件11， 在来自磁阻效应元件11的输出信号中所包含的高次谐波成分V3rd也成 为与80mT以下的磁场强度的外部磁场被施加于磁阻效应元件11的时 候的在输出信号中所包含的高次谐波成分V3rd大致相同。为此，磁阻 效应元件11能够输出所希望的检测信号，并且防止对象物的位置检测 误差的增大成为可能。
[第3实施方式]
图9A是表示本发明的第3实施方式所涉及的磁传感器1的全体概 略立体图，图9B是表示本发明的第3实施方式所涉及的磁传感器1的 概略侧面图。还有，对于与第1实施方式所涉及的磁传感器1大致相 同的结构来说标注相同的符号并省略对其进行说明。
如同图9A以及图9B所表示的那样，构成第3实施方式所涉及的 磁传感器1的软磁性体屏蔽12具有圆锥状部12p位于俯视图圆形的圆 柱状部12c上的形状。软磁性体屏蔽12的形状并不限定于以上所述的 形状，也可以是具有圆柱状部12c的上面的至少一部分进行突出的凸 状部的形状。作为软磁性体屏蔽12的形状例如可以适当设定具有比圆 柱状部12c直径小的直径且比圆柱状部12c的厚度薄的小圆柱状部(凸 状部)位于圆柱状部12c上的形状等。还有，在软磁性体屏蔽12上并 不限定于以上所述的圆柱状部12c，例如可以是六棱柱等N棱柱(N 为6以上的偶数)，优选可以适当设定M次对称形状(M为4以上的 偶数)的N棱柱等柱状部。另外，在软磁性体屏蔽12上也并不限定于 圆锥状部12p，例如可以是六棱锥等N棱锥(N为6以上的偶数)，优 选可以适当设定M次对称形状(M为4以上的偶数)的N棱锥等凸状 部。对于第3实施方式所涉及的磁传感器1来说，从与第1实施方式 相同获得外部磁场的磁场强度的衰减效果的观点出发，可以以磁阻效 应元件11的上面与软磁性体屏蔽12的大致平坦的下面[与圆锥状部 12p、小圆柱状部(凸状部)相对的一侧的面]相对的形式配置双方。
通过将第3实施方式所涉及的软磁性体屏蔽12配置于磁阻效应元 件11的上方，从而即使超过检测范围的磁场强度(例如超过80mT) 的外部磁场被施加于磁阻效应元件11，在来自磁阻效应元件11的输出 信号中所包含的高次谐波成分V3rd也成为与80mT以下的磁场强度的 外部磁场被施加于磁阻效应元件11的时候的在输出信号中所包含的高 次谐波成分V3rd大致相同。为此，磁阻效应元件11能够输出所希望的 检测信号，并且防止对象物的位置检测误差的增大成为可能。
[第4实施方式]
图10是表示本发明的第4实施方式所涉及的磁传感器1的全体概 略截面图。还有，对于与第1实施方式所涉及的磁传感器1大致相同 的结构来说标注相同的符号并省略对其进行说明。
如同图10所表示的那样，在构成第4实施方式所涉及的磁传感器 1的软磁性体屏蔽12上形成上面向下面侧凹陷成研钵状的研钵状部 12n。还有，作为软磁性体屏蔽12的上面向下面侧凹陷的方式并不限 定于研钵状，也可以是软磁性体屏蔽12的上面的至少一部分向下面侧 凹陷的方式(凹状部)。作为软磁性体屏蔽12的方式，例如可以适当 设定直径比软磁性体屏蔽12直径φs小且比软磁性体屏蔽12厚度薄的 大致圆柱状的空间部分、软磁性体屏蔽12的上面的一部分向下面侧凹 陷的方式等。
从与第3实施方式相同的观点出发，即使是在第4实施方式中也 可以以磁阻效应元件11的上面与软磁性体屏蔽12的大致平坦的下面 (与研钵状部12n的凹状部相对的一侧的面)相对的形式配置双方。 即使通过将第4实施方式所涉及的软磁性体屏蔽12配置于磁阻效应元 件11的上方从而超过检测范围的磁场强度(例如超过80mT)的外部 磁场被施加于磁阻效应元件11，在来自磁阻效应元件11的输出信号中 所包含的高次谐波成分V3rd也成为与80mT以下的磁场强度的外部磁 场被施加于磁阻效应元件11的时候的在输出信号中所包含的高次谐波 成分V3rd大致相同。为此，磁阻效应元件11能够输出所希望的检测信 号，并且防止对象物的位置检测误差的增大成为可能。
[第5实施方式]
图11A是表示本发明的第5实施方式所涉及的磁传感器1的全体 概略立体图，图11B是表示本发明的第5实施方式所涉及的磁传感器 1的概略侧面图。还有，对于与第1实施方式所涉及的磁传感器1大致 相同的结构来说标注相同的符号并省略对其进行说明。
如同图11A以及图11B所表示的那样，构成第5实施方式所涉及 的磁传感器1的软磁性体屏蔽12具有大致圆锥形状。还有，作为软磁 性体屏蔽12的形状并不限定于大致圆锥形状，例如如果是六棱锥状、 八棱锥状、十二棱锥状、十六棱锥状等N棱锥形状(N为6以上的偶 数)并且如果优选为俯视图M次对称形状(M为4以上的偶数)的N 棱柱状的话即可。在此，作为N棱锥形状的例示可以列举N为6以上 的偶数的形状，其所依据的理由与第2实施方式所涉及的六棱柱状的 软磁性体屏蔽12的情况相同。
在第5实施方式中，通过软磁性体屏蔽12为大致圆锥状从而软磁 性体屏蔽12中的屏蔽可能区域(在俯视图中取得磁屏蔽效应的区域) 因为比俯视图中的软磁性体屏蔽12的面积来得狭窄，所以从确保充分 的屏蔽可能区域的观点出发，例如相对于第1实施方式所涉及的大致 圆柱状的软磁性体屏蔽12可以设定相对较大的尺寸的软磁性体屏蔽。 例如，如同图11B所表示的那样，作为第5实施方式所涉及的软磁性 体屏蔽12的尺寸优选自底面起的厚度h为2φm以上；底面直径φsb 为2φm以上。另外，对于第5实施方式所涉及的软磁性体屏蔽12来 说也从与第3实施方式以及第4实施方式相同的观点出发，可以以磁 阻效应元件11的上面与软磁性体屏蔽12的下面相对的形式配置该双 方。
通过将第5实施方式所涉及的软磁性体屏蔽12配置于磁阻效应元 件11的上方从而即使超过检测范围的磁场强度(例如超过80mT)的 外部磁场被施加于磁阻效应元件11，在来自磁阻效应元件11的输出信 号中所包含的高次谐波成分V3rd也成为与80mT以下的磁场强度的外 部磁场被施加于磁阻效应元件11的时候的在输出信号中所包含的高次 谐波成分V3rd大致相同。为此，磁阻效应元件11能够输出所希望的检 测信号，并且防止对象物的位置检测误差的增大成为可能。
[第6实施方式]
图12A是表示本发明的第6实施方式所涉及的磁传感器1的全体 概略立体图，图12B是表示本发明的第6实施方式所涉及的磁传感器 1的概略截面图。还有，对于与第1实施方式所涉及的磁传感器1大致 相同的结构来说标注相同的符号并省略对其进行说明。
如同图12A以及图12B所表示的那样，构成第6实施方式所涉及 的磁传感器1的软磁性体屏蔽12与第1实施方式相同为大致圆柱形状， 在形成在厚度方向上贯通中心轴的贯通孔12h这一点上与第1实施方 式所涉及的软磁性体屏蔽12不同。贯通孔12h的深度h相当于软磁性 体屏蔽12的厚度。在第6实施方式中，从能够减少磁阻效应元件11 的面内方向上的外部磁场的磁场强度的分布的不均匀的观点出发，可 以调整贯通孔12h的直径Wh和深度h。贯通孔12h的直径Wh可以以 0.03φm以下来做适当设定。
通过与第1实施方式相同将第6实施方式所涉及的软磁性体屏蔽 12配置于磁阻效应元件11的上方或者下方从而即使超过检测范围的磁 场强度(例如超过80mT)的外部磁场被施加于磁阻效应元件11，在来 自磁阻效应元件11的输出信号中所包含的高次谐波成分V3rd也成为与 80mT以下的磁场强度的外部磁场被施加于磁阻效应元件11的时候的 在输出信号中所包含的高次谐波成分V3rd大致相同。为此，磁阻效应 元件11能够输出所希望的检测信号，并且防止对象物的位置检测误差 的增大成为可能。
以上所说明的实施方式是为了便于理解本发明而被记载的方式， 但不是为了限定本发明而被记载的方式。因此，上述实施方式所公开 的各个要素是包含了属于本发明技术范围的所有设计变更或均等物的 主要内容。
在上述实施方式中，作为MR元件是将具有层叠膜结构的TMR元 件和GMR元件列举成例子来进行了说明，但是本发明并不限定于如此 形态，例如强磁性材料的具有单层膜结构的AMR元件也是可以的。
实施例
以下是列举实施例等来进一步详细说明本发明，但是本发明丝毫 不限定于以下所述的实施例等。
[实施例1]
作为具有图1A～图1C所表示的结构的磁传感器1而准备软磁性体 屏蔽12被配置于上方的磁阻效应元件11被排列成多个阵列状的磁传 感器1。对于所涉及的磁传感器1来说，将大致圆柱状的磁阻效应元件 11的直径设定为φm，将大致圆柱状的软磁性体屏蔽12的直径φs设定 为2.0φm，将厚度h设定为φm，将软磁性体屏蔽12配置于磁阻效应 元件11的正上方，将磁阻效应元件11与软磁性体屏蔽12的配置间隔 设定为0.075φm，将进行邻接的2个软磁性体屏蔽12(磁阻效应元件 11)彼此的间隔D设定为3.3φm。根据在200mT的外部磁场被施加于 实施例1的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻 效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF1x、沿着在Y轴方向上进 行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF1y，确认衰减 效果(参照图6)。将确认结果表示于表1以及图13。还有，在图13 以及以后进行说明的图14～图26、图27B、图28B以及图29所表示的 特性图中，纵轴表示磁场强度MF(单位：mT)，横轴表示磁阻效应元 件11的位置P(单位：μm)，用被从横轴向垂直方向上进行延伸的虚 线夹住的宽度(双向箭头)来表示磁阻效应元件11的直径φm。在实 施例1中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测 定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测 定的磁场强度大致相同，所以MF1x曲线以及MF1y曲线被重叠描绘(图 13)。还有，如同以下所述将磁场强度的衰减效果的评价基准设定为 “〇”、“△”、“×”来进行表示。
[衰减效果的评价基准]
〇：被施加于磁阻效应元件11的外部磁场的磁场强度大致归纳于 20～80mT。
△：虽然时而被施加于磁阻效应元件11的外部磁场的磁场强度的 一部分从20～80mT偏离时而磁阻效应元件11的在面内的磁场强度分 布的平坦性降低，但是一种实用上没有问题的水准。
“×”：被施加于磁阻效应元件11的外部磁场的磁场强度基本上 从20～80mT偏离，或者磁阻效应元件11的在面内的磁场强度分布的 平坦性发生显著恶化。
[实施例2]
除了将软磁性体屏蔽12的直径φs设定为2.6φm之外，准备具有 与实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将200mT的外部磁场施加 于实施例2的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁 阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF2x、沿着在Y轴方向上 进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF2y，确认衰 减效果。将结果表示于表1以及图14中。在实施例2中，沿着在X轴 方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y轴 方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度大致相同的曲 线MF2x以及曲线MF2y被大致重叠着描绘出(图14)。
[实施例3]
除了将软磁性体屏蔽12的厚度h设定为1.6φm之外，准备具有与 实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将200mT的外部磁场施加于 实施例3的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻 效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF3x、沿着在Y轴方向上进 行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF3y，确认衰减 效果。将结果表示于表1以及图15中。在实施例3中，因为沿着在X 轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y 轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度大致相同， 所以曲线MF3x以及曲线MF3y被大致重叠着描绘出(图15)。
[实施例4]
除了将软磁性体屏蔽12的直径φs设定为1.3φm之外，准备具有 与实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将200mT的外部磁场施加 于实施例4的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁 阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF4x、沿着在Y轴方向上 进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF4y，确认衰 减效果。将结果表示于表1以及图16中。在实施例4中，因为沿着在 X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在 Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度大致相 同，所以曲线MF4x以及曲线MF4y被大致重叠着描绘出(图16)。
[实施例5]
除了将软磁性体屏蔽12的厚度h设定为0.8φm之外，准备具有与 实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将200mT的外部磁场施加于 实施例5的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻 效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF5x、沿着在Y轴方向上进 行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF5y，确认衰减 效果。将结果表示于表1以及图17中。在实施例5中，因为沿着在X 轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y 轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度大致相同， 所以曲线MF5x以及曲线MF5y被大致重叠着描绘出(图17)。
[实施例6]
除了图8A～图8B所表示的结构即将软磁性体屏蔽12的形状设定 为六棱柱之外，准备具有与实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将 200mT的外部磁场施加于实施例6的磁传感器1的情况下的沿着在X 轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线 MF6x、沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而 获得的曲线MF6y，确认衰减效果。将结果表示于表1以及图18中。在 实施例6中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行 测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行 测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF6x以及曲线MF6y被大致重叠 着描绘出(图18)。
[实施例7]
除了图12A～图12B所表示的结构即将直径0.2φm的贯通孔12h 形成于软磁性体屏蔽12之外，准备具有与实施例1相同结构的磁传感 器1。根据在将200mT的外部磁场施加于实施例7的磁传感器1的情 况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而 获得的曲线MF7x、沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测 定磁场强度而获得的曲线MF7y，确认衰减效果。将结果表示于表1以 及图19中。在实施例7中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效 应元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效 应元件11进行测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF7x以及曲线MF7y被大致重叠着描绘出(图19)。
[实施例8]
除了图11A～图11B所表示的结构即将软磁性体屏蔽12的形状做 成底面直径为2φm的大致圆锥状并将软磁性体屏蔽12的厚度h设定 为2.0φm之外，准备具有与实施例1相同结构的磁传感器1。根据在 将200mT的外部磁场施加于实施例8的磁传感器1的情况下的沿着在 X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线 MF8x(粗线)、沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁 场强度而获得的曲线MF8y(粗线)，确认衰减效果。将结果表示于表1 以及图20中。在实施例8中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻 效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻 效应元件11进行测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF8x以及曲线 MF8y被大致重叠着描绘出(图20)。
[实施例9]
除了将软磁性体屏蔽12的厚度h设定为φm之外，准备具有与实 施例8相同结构的磁传感器1。根据在将200mT的外部磁场施加于实 施例9的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效 应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF9x(细线)、沿着在Y轴方向 上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF9y(细 线)，确认衰减效果。将结果表示于表1以及图20中。在实施例9中， 因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强 度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强 度大致相同，所以曲线MF9x以及曲线MF9y被大致重叠着描绘出(图 20)。
[实施例10]
除了图9A～图9B所表示的结构即将软磁性体屏蔽12做成按所述 顺序层叠圆柱状部12c和圆锥状部12p的结构并将中心轴上的厚度设 定为φm之外，准备具有与实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将 200mT的外部磁场施加于实施例10的磁传感器1的情况下的沿着在X 轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线 MF10x(细线)、沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁 场强度而获得的曲线MF10y(细线)，确认衰减效果。将结果表示于表 1以及图21中。在实施例10中，因为沿着在X轴方向上进行排列的 磁阻效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的 磁阻效应元件11进行测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF10x以及 曲线MF10y被大致重叠着描绘出(图21)。
[实施例11]
除了将软磁性体屏蔽12配置于磁阻效应元件11的正下方之外， 准备具有与实施例10相同结构的磁传感器1。在磁传感器1的面内的 X轴方向和Y轴方向上求得在将200mT的外部磁场施加于实施例11 的磁传感器1的情况下的被施加于磁阻效应元件11的磁场强度，根据 曲线MF11x以及曲线MF11y(粗线)确认衰减效果。将结果表示于表1 以及图21中。在实施例11中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁 阻效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁 阻效应元件11进行测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF11x以及曲 线MF11y被大致重叠着描绘出(图21)。
[实施例12]
除了图10所表示的结构即将研钵状部12n形成于软磁性体屏蔽12 的上面并将中心轴上的厚度设定为0.8φm之外，准备具有与实施例1 相同结构的磁传感器1。在磁传感器1的面内的X轴方向和Y轴方向 上求得在将200mT的外部磁场施加于实施例12的磁传感器1的情况 下的被施加于磁阻效应元件11的磁场强度，根据曲线MF12x以及曲线 MF12y(细线)确认衰减效果。将结果表示于表1以及图22中。在实 施例12中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行 测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行 测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF12x以及曲线MF12y被大致重叠 着描绘出(图22)。
[实施例13]
除了将软磁性体屏蔽12配置于磁阻效应元件11的正下方之外， 准备具有与实施例12相同结构的磁传感器1。在磁传感器1的面内的 X轴方向和Y轴方向上求得在将200mT的外部磁场施加于实施例13 的磁传感器1的情况下的被施加于磁阻效应元件11的磁场强度，根据 曲线MF13x以及曲线MF13y(粗线)确认衰减效果。将结果表示于表1 以及图22中。在实施例13中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁 阻效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁 阻效应元件11进行测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF13x以及曲 线MF13y被大致重叠着描绘出(图22)。
[实施例14]
除了做成图5A～图5B所表示的结构即做成将软磁性体屏蔽12配 置于磁阻效应元件11的正下方的磁传感器1之外，准备具有与实施例 1相同结构的磁传感器1。在磁传感器1的面内的X轴方向和Y轴方 向上求得在将200mT的外部磁场施加于实施例14的磁传感器1的情 况下的被施加于磁阻效应元件11的磁场强度，根据曲线MF14x以及曲 线MF14y确认衰减效果。将结果表示于表1以及图23中。在实施例14 中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁 场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁 场强度大致相同，所以曲线MF14x以及曲线MF14y被大致重叠着描绘出 (图23)。
[实施例15]
除了做成图5C所表示的结构即做成将2个软磁性体屏蔽12分别 配置于磁阻效应元件11的正上方以及正下方的磁传感器1之外，准备 具有与实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将200mT的外部磁场 施加于实施例15的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列 的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF15x、沿着在Y轴方 向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MF15y， 确认衰减效果。将结果表示于表1以及图24中。在实施例15中，因 为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度 与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度 大致相同，所以曲线MF15x以及曲线MF15y被大致重叠着描绘出(图 24)。
[实施例16]
除了将进行邻接的软磁性体屏蔽12(磁阻效应元件11)彼此的间 隔D设定为2.6φm之外，准备具有与实施例1相同结构的磁传感器1。 根据在将200mT的外部磁场施加于实施例16的磁传感器1的情况下 的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得 的曲线MF16x、沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁 场强度而获得的曲线MF16y，确认衰减效果。将结果表示于表1以及图 25中。在实施例16中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应 元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应 元件11进行测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF16x以及曲线MF16y被大致重叠着描绘出(图25)。
[实施例17]
除了将进行邻接的软磁性体屏蔽12(磁阻效应元件11)彼此的间 隔D设定为4.0φm之外，准备具有与实施例1相同结构的磁传感器1。 根据在将200mT的外部磁场施加于实施例17的磁传感器1的情况下 的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得 的曲线MF17x、沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁 场强度而获得的曲线MF17y，确认衰减效果。将结果表示于表1以及图 26中。在实施例17中，因为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应 元件11进行测定的磁场强度与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应 元件11进行测定的磁场强度大致相同，所以曲线MF17x以及曲线MF17y被大致重叠着描绘出(图26)。
[比较例1]
除了如图27A所示将软磁性体屏蔽12做成大致四棱柱状之外，准 备具有与实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将200mT的外部磁 场施加于比较例1的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排 列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MFc1x、沿着在Y轴 方向上进行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MFc1y， 确认衰减效果。将结果表示于表1以及图27B中。在比较例1中，因 为沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度 与沿着在Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度 大致相同，所以曲线MFc1x以及曲线MFc1y被大致重叠着描绘出(图 27B)。
[比较例2]
除了如图28A所示将软磁性体屏蔽12做成俯视图为大致长方形状 的大致长方体状之外，准备具有与实施例1相同结构的磁传感器1。在 比较例2中，使用了多个将图面的上下方向设定为长边方向的俯视图 大致长方形状的软磁性体屏蔽12在相对于该长边方向进行垂直的方向 上被排列的软磁性体屏蔽12。根据在将200mT的外部磁场施加于比较 例2的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻效应 元件11测定磁场强度而获得的曲线MFc2x、沿磁阻效应元件11的Y轴 方向测定磁场强度而获得的曲线MFc2y，确认衰减效果。将结果表示于 表1以及图28B中。在比较例2中，由曲线MFc2x来描绘沿着在X轴 方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度，由曲线MFc2y来描绘沿着磁阻效应元件11的Y轴方向进行测定的磁场强度(图28B)。
[比较例3]
除了将软磁性体屏蔽12的厚度h设定为0.3φm之外，准备具有与 实施例1相同结构的磁传感器1。根据在将200mT的外部磁场施加于 比较例3的磁传感器1的情况下的沿着在X轴方向上进行排列的磁阻 效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MFc3x、沿着在Y轴方向上进 行排列的磁阻效应元件11测定磁场强度而获得的曲线MFc3y，确认衰 减效果。将结果表示于表1以及图29中。在比较例3中，因为沿着在 X轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度与沿着在 Y轴方向上进行排列的磁阻效应元件11进行测定的磁场强度大致相 同，所以曲线MFc3x以及曲线MFc3y被大致重叠着描绘出(图29)。
[表1]
如从表1以及图13～图26、图27B、图28B以及图29所表示的结 果就可明了那样，通过使直径φs为磁阻效应元件11直径φm的1.3倍 以上且厚度h超过磁阻效应元件11直径φm的0.3倍的软磁性体屏蔽 12位于磁阻效应元件11的上方和/或下方并且在俯视图中磁阻效应元 件11的大小成为物理性地包含于软磁性体屏蔽12的大小，从而即使 是施加超过磁阻效应元件11的检测范围的外部磁场的情况也能够确认 到被衰减到20～80mT检测范围内的磁场强度的外部磁场被施加到磁阻 效应元件11的情况。另外，从以上所述的结果可以确认到大致圆柱状、 俯视图形状为N边形(N为6以上的偶数)的柱状、圆锥状部位于圆 柱状部上的形状、N棱锥(N为6以上的偶数)的凸状部位于N棱柱 状部(N为6以上的偶数)上的形状、上面凹陷成研钵状的柱状、大 致圆锥形状、N棱锥形状(N为6以上的偶数)等的软磁性体屏蔽比 大致四棱柱状或俯视图大致长方形状的软磁性体屏蔽更是衰减到磁场 强度为20～80mT的检测范围，并且实质上在磁阻效应元件11的面内 没有使磁场强度发生变化。综上所述，就可推测通过使用满足以上所 述主要条件的磁传感器1从而就能够减少对象物的旋转位置和直线位 移等的位置检测误差。
符号说明
1.磁传感器
11.磁阻效应元件
12.软磁性体屏蔽
12c.圆柱状部(柱状部)
12p.圆锥状部(凸状部)
12n.研钵状部(凹状部)
12h.贯通孔

Claims (13)

1.一种磁传感器，其特征在于：
具备：
能够检测外部磁场的磁阻效应元件；以及
软磁性体屏蔽，
在侧面视图中所述软磁性体屏蔽位于所述磁阻效应元件的上方和/或下方，
在俯视图中所述磁阻效应元件的大小为物理性地被包含于所述软磁性体屏蔽的大小。
2.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽的俯视图形状为大致圆形。
3.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽的俯视图形状为N边形，其中N为6以上的偶数。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽为柱状。
5.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽为锥状。
6.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽包含具有第1面以及与该第1面相对的第2面的柱状部、和从所述柱状部的所述第1面侧突出的凸状部，
以使所述第2面与所述磁阻效应元件相对的形式进行定位。
7.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽包含具有第1面以及与该第1面相对的第2面的柱状部、和被形成于所述柱状部的所述第1面侧而成的凹状部，使所述第2面与所述磁阻元件相对的形式进行定位。
8.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽具有在厚度方向上进行贯通的贯通孔。
9.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽的直径φs和所述磁阻效应元件的直径φm满足下述式(1)所表示的关系，
φs≥1.3φm (1)。
10.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽的厚度h和所述磁阻效应元件的直径φm满足下述式(2)所表示的关系，
h＞0.3φm (2)。
11.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
在超过70mT的磁场强度的外部磁场被施加于所述磁阻效应元件时被输出的高次谐波成分V3rd与在70mT以下的磁场强度的外部磁场被施加于所述磁阻效应元件的时候被输出的高次谐波成分V3rd大致相同。
12.如权利要求1～3中任意一项所述的磁传感器，其特征在于：
具备多个所述磁阻效应元件，
所述软磁性体屏蔽分别对应于所述多个磁阻效应元件而设置。
13.如权利要求12所述的磁传感器，其特征在于：
所述软磁性体屏蔽的直径φs为所述磁阻效应元件直径φm的2倍～2.75倍。
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