CN1854676A - 用于指示装置的磁传感器 - Google Patents

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CN1854676A CNA2006100841568A CN200610084156A CN1854676A CN 1854676 A CN1854676 A CN 1854676A CN A2006100841568 A CNA2006100841568 A CN A2006100841568A CN 200610084156 A CN200610084156 A CN 200610084156A CN 1854676 A CN1854676 A CN 1854676A
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大桥俊幸
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Abstract

本发明涉及一种磁传感器，包括第一至第四GMR元件。第一至第四GMR元件的固定层具有朝向X轴正向、X轴负向、Y轴负向、以及Y轴正向的各磁化方向。当磁***于初始位置时，第一至第四GMR元件的自由层具有朝向Y轴正向、Y轴负向、X轴负向、以及X轴正向的各磁化方向。当磁***于初始位置时，磁体的磁化轴穿过第一至第四GMR元件的质心。磁传感器从这些GMR元件的电阻检测磁体的水平磁场的改变从而确定磁体的位置，该水平磁场穿过第一至第四GMR元件且根据磁体的移动位置而改变。

Description

用于指示装置的磁传感器
技术领域
本发明涉及一种用于指示装置的磁传感器，该磁传感器检测被外部操作力移动的磁体的位置。
背景技术
如图21所示，传统公知的指示装置100包括安装基板101、树脂部分102、薄盘状磁体103、以及磁传感器110。磁体103借助于树脂部分102支承在安装基板101上。当磁体103没有接收到外部操作力时，它位于预定初始位置。当磁体103接收到外部操作力时，它在平行于安装基板101的主面(main face)(X-Y平面)的方向上相对于安装基板101移动。
如图21和22所示，磁传感器110包括电路板111和四个霍尔元件(Hallelement)112a、112b、112c、以及112d。磁传感器110固定于安装基板101从而经安装基板101面向磁体103。这里，平行于Z轴方向并穿过位于初始位置的磁体103的质心的轴被当作X和Y轴的原点O。霍尔元件112a和霍尔元件112c设置在X轴上，关于Y轴对称。霍尔元件112b和霍尔元件112d布置在Y轴上，关于X轴对称。四个霍尔元件112a、112b、112c和112d与原点O间隔开相同的距离。
如图23所示，磁传感器110还包括检测电路。检测电路形成在电路板111上。检测电路包括差动放大器113a、差动放大器113b、以及检测部件114。差动放大器113a输出从霍尔元件112a和霍尔元件112c输出的电压之间的差。差动放大器113b输出从霍尔元件112b和霍尔元件112d输出的电压之间的差。基于差动放大器113a和113b的输出，检测部件114输出确定磁体103的位置的信号(例如，参见日本专利申请公开No.2003-196019)。
在此指示装置100中，当磁体103位于初始位置时，磁体103与四个霍尔元件112a、112b、112c和112d之间的各距离彼此相等。因此，四个霍尔元件112a、112b、112c和112d在沿Z轴方向穿过它们的磁通密度方面彼此相等。结果，全部霍尔元件输出相同的电压，使得差动放大器113a和113b两者的输出变成零。结果，检测部件114输出表明磁体103位于初始位置的信号。
同时，当磁体103沿X轴正方向移动时，沿Z轴方向穿过霍尔元件112c的磁通密度变得大于沿Z轴方向穿过霍尔元件112a磁通密度。因而，霍尔元件112c输出比霍尔元件112a高的电压。结果，差动放大器113a输出与霍尔元件112c和霍尔元件112a的输出电压之间的差对应的正电压。该电压的大小随着磁体103接近霍尔元件112c而增大。
同时，沿Z轴方向穿过霍尔元件112b的磁通密度和沿Z轴方向穿过霍尔元件112d的磁通密度与磁体103位于初始位置的情况相比减小相同的量。因此，霍尔元件112b和霍尔元件112d输出相同的电压，使得差动放大器113b的输出保持为零。结果，检测部件114输出表明磁体103已经沿X轴正方向移动与差动放大器113a的输出电压对应的距离的信号。如上所述，配置磁传感器110从而通过检测磁体103产生的磁场的垂直分量(与连接磁体103的一个磁极的磁化中心和其另一磁极的磁化中心的直线平行的磁场分量；此例中，沿Z轴方向的磁场)来检测磁体103的位置。注意，连接磁体的一个磁极的磁化中心和其另一磁极的磁化中心的直线也称为“磁化轴”。
然而，这样的指示装置100的缺点在于：对磁体103的尺寸，霍尔元件112a、112b、112c和112d的布置位置以及它们之间的距离有相当多的限制。该缺点将参照附图24和25予以说明，同时将以磁体沿X轴正方向移动的情况作为示例。图24是示出其中磁体103位于初始位置的状态的示意图。图25是示出其中磁体103已经移动到磁体103的磁化轴穿过霍尔元件112c的中心的位置(下文称为“检测限制位置”)的状态的示意图。
从图24和25可知，在磁体103从如图24所示的初始位置移动到如图25所示的检测限制位置期间，随着磁体103沿X轴正方向移动，穿过霍尔元件112a的垂直磁场的磁力线(磁通)密度逐渐减小，且穿过霍尔元件112c的垂直磁场的磁力线密度逐渐增大。
然而，当磁体103到达如图25所示的检测限制位置附近时，垂直磁场几乎不作用于霍尔元件112a。因此，即使当磁体103进一步沿X轴正向移动而超出图25所示的检测限制位置时，霍尔元件112a的输出也几乎不变。同时，当磁体103进一步沿X轴正向移动而超出图25所示的检测限制位置时，穿过霍尔元件112c的垂直磁场的磁力线密度开始减小。结果，对于磁体沿X轴正向距检测限制位置一短距离的情况和磁体沿X轴负方向距检测限制位置一短距离的情况，磁传感器110输出相同的值。
因此，在传统的指示装置100中，磁体103沿X轴方向可移动的范围(磁体103的位置可被检测到的X轴范围)被限制于霍尔元件112a和霍尔元件112c之间。因此，不能提供其中磁体103可移动大距离的指示装置。该问题可通过增大霍尔元件112a和霍尔元件112c之间的距离来解决。然而，在此情况下，由于需要向各个霍尔元件施加足够的垂直磁场，磁体103的尺寸增大，和/或磁体103和安装基板101之间的距离增大。结果，出现了磁传感器110和指示装置100的尺寸增大的问题。
发明内容
本发明用于解决上述问题，本发明的目标之一在于提供用于指示装置的磁传感器，该磁传感器减少对磁体和元件的布局的限制，并可精确地检测磁体的位置。
本发明提供用于指示装置的磁传感器，其检测支承在安装基板上的磁体的位置，使得当外部操作力施加到磁体上时，磁体从预定初始位置移动，该移动包括平行于基板主表面的分量，其中，当磁***于初始位置时，连接磁体的一个磁极的磁化中心和其另一磁极的磁化中心的直线与安装基板的主表面垂直相交，该磁传感器包括一个巨磁致电阻元件，固定地安装到安装基板使得其固定层的层平面平行于安装基板的主表面，并且该固定层的磁化方向与预定的第一方向一致；并且另一巨磁致电阻元件固定地安装到安装基板使得其固定层的层平面平行于该安装基板的主表面，且该固定层的磁化方向与不同于所述第一方向的方向一致(优选地，不平行或反平行于第一方向并且与第一方向交叉的方向)。基于所述两个巨磁致电阻元件的电阻来检测磁体的位置。
采用该构造，当磁***于初始位置时，连接磁体的一个磁极的磁化中心和其另一磁极的磁化中心的直线(例如磁化轴，其是平行于Z轴方向的直线)与安装基板的主表面(例如与X-Y平面平行的平面)垂直交叉。磁体产生的磁场(磁力线；磁通)从磁体的磁化中心绕磁化轴放射状地延伸(见图4)。例如，当假定磁体为盘的形式时，磁体产生的磁场(磁力线；磁通)从盘的底或顶表面的中心绕磁体的轴放射状地延伸。此外，响应于操作力，磁体移动，该移动包括平行于基板的主表面的分量(例如，平行于X轴方向的分量和/或平行于Y轴方向的分量)。
如图1和13所示，巨磁致电阻元件GMR1(31)固定地安装到安装基板，使得其固定层的层平面平行于安装基板的主表面，并且固定层的磁化方向与预定第一方向(例如X轴正向)一致。另一巨磁致电阻元件GMR3(33)固定地安装到安装基板，使得其固定层的层平面平行于安装基板的主表面，且该固定层的磁化方向与不同于(交叉)所述第一方向的方向(例如Y轴负向)一致。由于每个巨磁致电阻元件的固定层、自由层等的层平面平行于磁体Mg产生的水平磁场(在垂直于磁化轴的平面内延伸的磁场)，所以自由层的磁化方向根据水平磁场而改变。
因此，当磁体Mg在平行于安装基板的主表面的平面(X-Y平面)内移动时，在平行于安装基板的主表面的平面内应用到巨磁致电阻元件GMR1和GMR3的磁场(磁体Mg产生的水平磁场)的方向出现改变。
由于此改变，巨磁致电阻元件GMR1的自由层的磁化方向改变，从而与磁体Mg产生的相应水平磁场的方向一致，因此，巨磁致电阻元件GMR1的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角度变为预定角α1。结果，巨磁致电阻元件GMR1的电阻R1改变。类似地，巨磁致电阻元件GMR3的自由层的磁化方向改变，从而与磁体Mg产生的相应水平磁场的方向一致，因此，巨磁致电阻元件GMR3的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的夹角变为预定角α2。结果，巨磁致电阻元件GMR3的电阻R3改变。
在该情况下，如从图1和13所示的示例显见的那样，角α1和α2的组合(α1，α2)与磁体Mg的特定位置对应。同时，每个巨磁致电阻元件呈现根据固定层的磁化方向和自由层的磁化方向之间形成的角而改变的电阻。因此，巨磁致电阻元件GMR1和GMR3的电阻R1和R3的组合(R1，R3)与磁体Mg的特定位置对应。因此，磁体Mg的位置可以从电阻R1和R3的组合被检测到。
如上所述，本发明的磁传感器借助于巨磁致电阻元件检测磁体Mg产生的水平磁场。磁体Mg产生的水平磁场比磁体Mg产生的垂直磁场延伸更宽的范围。此外，巨磁致电阻元件的灵敏度十分高。因此，即使当磁体Mg和巨磁致电阻元件间的距离增大时，磁体Mg的位置也可被检测到。由于上述特征，可提供用于指示装置的磁传感器，其具有减小的对磁体和元件的布局的限制。
本发明提供用于指示装置的另一磁传感器，其检测支承在安装基板上的磁体的位置，使得当外部操作力施加到磁体上时，磁体从预定初始位置移动，该移动包括平行于基板的主表面的分量，其中，当磁***于初始位置时，连接磁体的一个磁极的磁化中心和其另一磁极的磁化中心的直线与安装基板的主表面垂直相交，该磁传感器包括第一至第四巨磁致电阻元件，其中基于第一至第四巨磁致电阻元件的电阻检测磁体的位置。
例如，如图1和13的部分(A)所示，第一巨磁致电阻元件GMR1(31)固定地安装到安装基板，使得其固定层的层平面平行于安装基板的主表面，并且该固定层的磁化方向与预定第一方向(例如X轴正向)一致，且配置以使得当磁***于初始位置时，元件的自由层的磁化方向与90度不同于第一方向的方向(例如Y轴正向)一致。
第二巨磁致电阻元件GMR2(32)固定地安装到安装基板，使得其固定层的层平面平行于安装基板的主表面，并且该固定层的磁化方向与第二方向(例如X轴负向)一致，该第二方向与所述第一方向相反(例如180度不同于所述第一方向)，并配置该元件以使得当磁***于初始位置时，元件的自由层的磁化方向与90度不同于所述第二方向的方向(例如Y轴负向)一致。
因此，如图1所示，当磁体Mg在平行于安装基板的主表面的平面(X-Y平面)内沿与连接第一和第二巨磁致电阻元件GMR1和GMR2的直线(在图1的例子中为平行于Y轴的直线)垂直的方向(此例中，沿X轴方向)移动时，磁体Mg产生的在平行于安装基板的主表面的平面内施加到第一和第二巨磁致电阻元件GMR1和GMR2的水平磁场的方向发生改变。
随着该改变，第一巨磁致电阻元件GMR1的自由层的磁化方向改变从而与磁体Mg产生的相应水平磁场的方向一致，因此，第一巨磁致电阻元件GMR1的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角度变为预定角θ1。结果，第一巨磁致电阻元件GMR1的电阻R1改变。相似地，第二巨磁致电阻元件GMR2的自由层的磁化方向改变从而与磁体Mg产生的相应水平磁场的方向一致，因此，第二巨磁致电阻元件GMR2的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间的角度变为预定角θ2。结果，第二巨磁致电阻元件GMR2的电阻R2改变。
在该情况下，如从图1所示的示例显见的那样，当第一巨磁致电阻元件GMR1的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角度θ1为钝角时，第二巨磁致电阻元件GMR2的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角θ2成为锐角。因此，从第一巨磁致电阻元件GMR1的电阻和第二巨磁致电阻元件GMR2的电阻之间的幅度关系，可确定磁体Mg沿X轴正向移动还是沿X轴负向移动，且可以从它们的电阻确定移动距离。
此外，如从图1所示的示例显见的那样，当磁体Mg从初始位置沿X轴方向的移动距离变大时，第一和第二巨磁致电阻元件GMR1和GMR2之一的固定层和自由层的磁化方向变得接近于彼此反平行(相差180度角)。因此，元件之一的电阻接近最大值。同时，当磁体Mg的移动距离变大时，另一元件的固定层和自由层的磁化方向变得接近于彼此平行(相差0度角)。因此，另一元件的电阻接近最小值。
即使在磁体的磁化轴移动很大之后(见图1的部分(B)和(C)或图1的部分(D)和(E))，该情况仍成立。因此，对于磁体Mg以及第一和第二巨磁致电阻元件GMR1和GMR2的布置、尺寸、距离等的限制非常小。
例如，如图1和13的部分(A)所示，第三巨磁致电阻元件GMR3(33)固定地安装到安装基板，使得其固定层的层平面平行于安装基板的主表面，且该固定层的磁化方向与90度不同于所述第一方向的第三方向(例如Y轴负向)一致，并配置该元件使得当磁***于初始位置时，元件的自由层的磁化方向与90度不同于所述第三方向的方向(例如X轴负向)一致。
第四巨磁致电阻元件GMR4(34)固定地安装到安装基板，使得其固定层的层平面平行于安装基板的主表面，并且该固定层的磁化方向与第四方向(例如Y轴正向)一致，该第四方向与所述第三方向相反(例如180度不同于所述第三方向)，并配置该元件以使得当磁***于初始位置时，元件的自由层的磁化方向与90度不同于所述第四方向的方向(例如X轴正向)一致。
因此，当磁体Mg沿Y轴方向移动时，第三巨磁致电阻元件GMR3的自由层的磁化方向和第四巨磁致电阻元件GMR4的自由层的磁化方向以相同方式改变(见图13)。结果，第三和第四巨磁致电阻元件的电阻R3和R4根据磁体Mg沿Y轴方向的位置而改变。换句话说，第一至第四巨磁致电阻元件GMR1至GMR4的电阻R1、R2、R3和R4的组合对应于磁体Mg的位置。因此，本发明的磁传感器基于第一至第四巨磁致电阻元件GMR1至GMR4各自的电阻检测磁体Mg的位置。
如上所述，本发明的磁传感器通过第一至第四巨磁致电阻元件检测磁体Mg产生的水平磁场。磁体Mg产生的水平磁场比磁体Mg产生的垂直磁场延伸更大的范围。此外，巨磁致电阻元件的灵敏度十分高。因此，即使当磁体Mg和巨磁致电阻元件之间的距离增大时，也可检测到磁体Mg的位置。另外，即使当磁体的磁化轴移动很大时，巨磁致电阻元件也呈现出与磁体的该位置对应的电阻。
由于上述特征，可提供用于指示装置的磁传感器，其具有减小的对磁体Mg和第一至第四巨磁致电阻元件的布置、尺寸、距离等的限制。
在此磁传感器的情况下，优选地，第一至第四巨磁致电阻元件形成在单个基板上。这可进一步减小磁传感器的尺寸。
优选地，第一至第四巨磁致电阻元件设置在单个菱形(更优选地，正方形)的角落部分；连接第一巨磁致电阻元件和第二巨磁致电阻元件的线形成该菱形的一条对角线；连接第三巨磁致电阻元件和第四巨磁致电阻元件的线形成该菱形的另一条对角线。
另外，优选地，当磁***于初始位置时，连接磁体的一个磁极的磁化中心和其另一磁极的磁化中心的直线(磁化轴)穿过该正方形的质心。这使得能够设置巨磁致电阻元件从而指示装置的磁体充当用于使自由层的磁化方向返回到其初始磁化方向的偏置磁膜。在此情况下，可省略偏置磁膜以降低磁传感器的成本。
附图说明
结合附图参照下面关于优选实施例的详细说明，本发明的各种其它目的、特征和许多附加优点将易于理解，附图中：
图1A-1E是用于说明根据本发明一实施例的磁传感器的基本操作的平面图；
图2是指示装置的平面图，根据本发明一实施例的磁传感器应用于该指示装置；
图3是沿图2的线3-3截取的指示装置的剖视图；
图4是图2所示的磁体的透视图，示出磁体产生的磁场的磁力线；
图5是图3所示的磁传感器的放大剖视图；
图6是图3所示的磁传感器的基板的放大平面图；
图7是图6所示的第一巨磁致电阻元件的放大平面图；
图8是沿图7的线8-8截取的第一巨磁致电阻元件的示意性剖视图；
图9A是示出图6所示的第一巨磁致电阻元件的层结构的示图；
图9B是示出第一巨磁致电阻元件的电阻随外磁场而变化的曲线图；
图10A是示出图6所示的第二巨磁致电阻元件的电阻随外磁场二而改变的曲线图；
图10B是示出图6所示的第三巨磁致电阻元件的电阻随外磁场而改变的曲线图；
图10C是示出图6所示的第四巨磁致电阻元件的电阻随外磁场而改变的曲线图；
图11是图3所示的磁传感器的电路简图；
图12是示出通过图3所示的磁传感器检测的磁场的磁力线的视图；
图13A-13O示出对于每种情况每个巨磁致电阻元件的固定层和自由层的磁化方向，其中图3所示的磁体和磁传感器分别具有不同的相关位置关系；
图14是用于制造图3所示的磁传感器的晶片(基板)的局部平面图；
图15是用于固定图3所示的磁传感器的固定层(被钉扎层或固定层)的磁化方向的磁体阵列的平面图；
图16是沿图15的线16-16截取的磁体阵列的剖视图；
图17是图15所示的磁体阵列的永磁体的五个永磁体的透视图；
图18是磁体阵列和晶片的局部平面图，用于示出固定图3所示的磁传感器的巨磁致电阻元件的被钉扎层的磁化方向的方法；
图19A是电路图，示出根据本发明的磁传感器的修改；
图19B是曲线图，示出图19A所示的磁传感器的输出特性；
图20A是示出根据本发明另一修改的磁传感器的SAF元件的层结构的示图；
图20B是图20A所示的SAF元件的示意性透视图；
图20C是曲线图，示出图20A所示的SAF元件的电阻随外磁场的改变；
图21是常规指示装置的剖视图；
图22是图21所示的磁传感器的平面图；
图23是图21所示的磁传感器的电路图；
图24是用于说明图21所示的磁传感器的操作的示意性剖视图；
图25是用于说明图21所示的磁传感器操作的另一示意性剖视图。
具体实施方式
接着将参照附图详细描述根据本发明的用于指示装置的磁传感器的实施例。
<结构>
图2是指示装置10的平面图，根据本发明的磁传感器应用于该指示装置。图3是沿图2的线3-3截取的指示装置10的剖视图。
指示装置10用作例如便携式电话的输入设备(指针移动设备)。指示装置10包括安装基板11、树脂部分12、薄盘状磁体13、以及磁传感器20。
安装基板11是板部件，具有在X-Y-Z正交坐标系中平行于X-Y平面的主表面11a、以及平行于主表面11a的下表面11b。未示出的印刷布线形成在安装基板11的下表面11b上。
树脂部分12包括固定部分12a和保持部分12b。固定部分12a固定地结合到安装基板11。保持部分12b采用一般的圆柱形。树脂部分12保持磁体13，使得磁体13被收纳在形成在保持部分12b的顶表面上的凹陷(recess)中。在安装基板11和保持部分12b之间形成间隔。采用此构造，树脂部分12保持磁体13，使得当没有外部操作力施加到磁体13时，磁体13维持在图2和3所示的初始位置，当外部操作力施加到磁体13时，树脂部分12平滑地变形从而相对于安装基板11移动磁体13。因此，根据外部操作力的方向，磁体13的移动可包括平行于安装基板11的主表面11a的分量(即，X轴方向分量和Y轴方向分量)、以及垂直于主表面11a的分量(即，Z轴方向分量)。
磁体13由硬铁磁材料形成，并且以磁化轴与盘形的中心轴一致的方式被磁化。如图4所示，磁体13产生的磁场(磁力线；磁通)从磁体13的磁化中心P绕磁体13的中心轴(磁化轴)放射状地延伸。由于磁体13采用盘状形状，所以磁化中心P与磁体13的底和顶表面的各中心一致。设置磁体13使得朝向Z轴负向的末端部分(即面向磁传感器20的端表面)作为N级。
磁传感器20包括体(body)20a和多个突出电极20b。体20a通过突出电极20b固定到安装基板11的下表面11b，使得当磁体13位于初始位置时体20a经由安装基板11面向磁体13。体20a是薄板部件，当固定于安装基板11时，如图2所示，从上面观察时体20a具有带沿X轴和Y轴的侧面的正方形形状，且如图3所示在Z轴方向具有小的厚度。突出电极20b电连接到形成在安装基板11的下表面上的未示出的印刷布线。
如图5和6所示，体20a包括基板21、连接金属线22、第一巨磁致电阻元件31、第二巨磁致电阻元件32、第三巨磁致电阻元件33、第四巨磁致电阻元件34、以及磁***置确定部分(位置确定部件)35(见图11)。
基板21是硅形成的单个(独石(monolithic))基板。基板21是薄板部件，当磁传感器20固定到安装基板11时，从上方观察时基板21具有带沿X轴和Y轴的侧面的正方形形状，且在Z轴方向上具有小的厚度。未示出的IC电路和未示出的布线层，包括上述磁***置确定部分35，形成在基板21内。IC电路和布线层的端子借助于连接金属线22电连接到突出电极20b。
第一巨磁致电阻元件31、第二巨磁致电阻元件32、第三巨磁致电阻元件33、以及第四巨磁致电阻元件34形成在基板21的主表面(上表面)上。在基板21上设置第一巨磁致电阻元件31位于基板21的朝向Y轴正向的末端附近且位于其关于X轴方向的中心。在基板21上设置第二巨磁致电阻元件32位于基板21的朝向Y轴负向的末端附近且位于其关于X轴方向的中心。在基板21上设置第三巨磁致电阻元件33位于基板21的朝向X轴负向的末端附近且位于其关于Y轴方向的中心。在基板21上设置第四巨磁致电阻元件34位于基板21的朝向X轴正向的末端附近且位于其关于Y轴方向的中心。
也就是说，第一至第四巨磁致电阻元件31至34设置在单个菱形(此例中为正方形)SQ的各个角部分。因此，连接第一巨磁致电阻元件31和第二巨磁致电阻元件32的线形成菱形SQ的一条对角线，连接第三巨磁致电阻元件33和第四巨磁致电阻元件34的线形成菱形SQ的另一条对角线。磁体13和磁传感器20以这样的方式彼此相对设置，即处于一状态，该状态中磁传感器20固定到安装基板11，磁体13位于初始位置，连接磁体13的一个磁极的磁化中心和其另一磁极的磁化中心的直线(即磁化轴)经过菱形(正方形)SQ的质心O。质心O作为用于表示磁体13的位置的X轴和Y轴的原点O。
第一至第四巨磁致电阻元件31至34具有相同的结构，除了它们在基板21上的位置、它们的取向、它们的固定层的固定磁化方向、以及初始状态中它们的自由层的磁化方向以外。因此，在下面的描述中，将结合图7-9描述第一巨磁致电阻元件31作为代表。
如图7所示，图7是第一巨磁致电阻元件31的放大平面图，图8是沿图7的线8-8截取的第一巨磁致电阻元件31的示意性剖视图，第一巨磁致电阻元件31包括多个(在此例中为四个)窄条部分31a1至31a4、以及一对端子部分31b1和31b2。
窄条部分31a1至31a4平行于Y轴方向延伸。位于朝向X轴负向侧的外窄条部分31a1通过其位于朝向Y轴负向侧的端部连接到端子部分31b1。窄条部分31a1的位于朝向Y轴正向侧的另一末端弯曲从而朝向X轴正向延伸，且连接到窄条部分31a2的位于朝向Y轴正向侧的一个末端。窄条部分31a2的位于朝向Y轴负向侧的另一末端弯曲从而朝向X轴正向延伸，且连接到窄条部分31a3的位于朝向Y轴负向侧的一个末端。窄条部分31a3的位于朝向Y轴正向侧的另一末端弯曲从而朝向X轴正向延伸，并连接到窄条部分31a4的位于朝向Y轴正向侧的一个末端。窄条部分31a4的位于朝向Y轴负向侧的另一个末端连接到端子部分31b2。如上所述，第一巨磁致电阻元件31是其中多个窄条部分以蜿蜒图案布置且串联连接的元件。
每个窄条部分31a1至31a4由具有图9A所示的层结构的自旋阀膜形成。自旋阀膜包括形成在基板21上的自由层F、形成在自由层F上的间隔层S、形成在间隔层S上的固定层P、以及形成在固定层P上的保护层(盖帽层)C。实际上，由SiO2或SiN形成的未示出的绝缘-布线层形成在基板21的上表面与自由层F之间。
自由层F是其磁化方向根据外磁场的方向而改变的层。自由层F包括直接形成在基板21上的CoZrNb非晶磁层、形成在CoZrNb非晶磁层上的NiFe磁层、以及形成在NiFe磁层上的CoFe层。这些层构成软铁磁膜。
由于窄条部分31a1至31a4平行于Y轴方向延伸，所以自由轴F平行于Y轴方向延伸。因此，当没有外磁场施加到自由层F时，由于形状各向异性，自由层F的磁化方向(下文称为“初始状态磁化方向”)与自由层F的轴向(在第一巨磁致电阻元件31的情况下为Y轴正向)一致。
间隔层S是非磁导电材料(本示例中为Cu)形成的膜。
固定层(磁化固定层)P是包括CoFe磁层(铁磁膜)Pd的单个固定层；反铁磁膜Pi由包括45mol％至55mol％量Pt的PtMn合金形成且层叠在CoFe磁层Pd上。CoFe磁层Pd构成被钉扎层Pd，其在交换耦合条件下与反铁磁膜(钉扎层)Pi排成一线，且其磁化(磁化向量)方向被钉扎(被固定)在X轴正向。CoFe磁层Pd的磁化方向是每个巨磁致电阻元件的固定层(被钉扎层)的固定磁化方向。
保护层C由钛(Ti)或钽(Ta)形成。
利用上述构造，可从端子部分31b1和31b2获得作为窄条部分31a1至31a4的各电阻总和的第一巨磁致电阻元件31的电阻。结果，如图9B所示，在-Hc到+Hc的范围内，第一巨磁致电阻元件31具有电阻R1，其随着外磁场在固定层P的CoFe磁层Pd的固定磁化方向(在此例中为X轴正向)的分量Hx而改变；即，随着外磁场在X轴正向的强度增大而减小的电阻。
回到图6，第二巨磁致电阻元件32的固定层沿X轴负向被磁化，且在初始状态第二巨磁致电阻元件32的自由层的磁化方向为Y轴负向。第三巨磁致电阻元件33的固定层沿Y轴负向被磁化，且在初始状态第三巨磁致电阻元件33的自由层的磁化方向为X轴负向。第四巨磁致电阻元件34的固定层沿Y轴正向被磁化，且在初始状态第四巨磁致电阻元件34的自由层的磁化方向为X轴正向。
结果，如图10A所示，第二巨磁致电阻元件32具有电阻R2，其随着外磁场沿X轴正向的分量Hx的幅度增大而增大。如图10B所示，第三巨磁致电阻元件33具有电阻R3，其随着外磁场沿Y轴正向的分量Hy的幅度增大而增大。如图10C所示，第四巨磁致电阻元件34具有电阻R4，其随着外磁场沿Y轴正向的分量Hy的幅度增大而减小。
如图11所示，磁***置确定部分35连接到第一至第四巨磁致电阻元件31至34。磁***置确定部分35包括查找表(lookup table)35a，其存储第一至第四磁致电阻元件31至34的电阻组合(R1、R2、R3、R4)与磁体13的位置(X-Y)之间的关系。磁***置确定部分35测量第一至第四巨磁致电阻元件31至34的各个电阻，并且暂时存储它们的测量值。随后，磁***置确定部分35基于查找表35a以及第一至第四巨磁致电阻元件31至34的电阻R1至R4的实际值确定磁体13的位置(X-Y)，并输出表示所确定的磁***置的信号。
<操作>
将参照图12和13描述具有上述结构的指示装置10(磁传感器20)的操作(用于检测磁体13的位置的方法)。
如图12所示，磁传感器20(第一至第四巨磁致电阻元件31至34)检测磁体13产生的磁场的水平分量(垂直于磁化轴的分量，磁化轴是连接一个磁极的磁化中心和另一磁极的磁化中心的直线)。如上所述，磁体13产生的磁场(磁力线；磁通)从磁体13的磁化中心P绕磁体13的中心轴(磁化轴)反射状地延伸(见图4)。
因此，如图13所示，自由层的磁化方向根据磁体13的位置而改变。图13包括多个示意性平面图，分别示出对于磁体13和磁传感器20(基板21)具有不同的相对位置关系的情况巨磁致电阻元件31至34的每个的固定层和自由层的磁化方向。
特别地，当磁体13位于初始位置时，固定层的磁化方向和自由层的磁化方向如(H)所示。在此情况下，第一巨磁致电阻元件31的自由层的磁化方向与Y轴正向一致。第二巨磁致电阻元件32的自由层的磁化方向与Y轴负向一致。第三巨磁致电阻元件33的自由层的磁化方向与X轴负向一致。第四巨磁致电阻元件34的自由层的磁化方向与X轴正向一致。
结果，在每个巨磁致电阻元件中，固定层的磁化方向与自由层的磁化方向彼此垂直相交(彼此间形成90°角)。因此，巨磁致电阻元件分别具有图9B、10A、10B和10C所示的各个值R0。所以，图11所示的磁***置确定部分35通过查阅上述表35a确定磁体13位于初始位置(原点；即(X、Y)＝(0、0))。
如上所述，在磁传感器20中，当磁体13位于初始位置时，磁体13的水平磁场与巨磁致电阻元件的各自由层的初始磁化方向一致。因此，不必在每个自由层的窄条部分的相对末端形成偏置磁膜，否则需要形成所述偏置磁膜以使得每个自由层的磁化返回到初始状态。结果，可更低成本地提供磁传感器20。
接着，假定磁体13已经从(H)所示的位置朝向X轴正向移动，如(I)所示。在此情况下，第一巨磁致电阻元件31的自由层的磁化方向从Y轴正向逆时针旋转θ1角，且第二巨磁致电阻元件32的自由层的磁化方向从Y轴负向顺时针旋转θ1角。
因此，第一巨磁致电阻元件31的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角变为90°+θ1的钝角。因此，如图9B所示，第一巨磁致电阻元件31的电阻R1具有值R0+ΔR1(ΔR1＞0)。同时，第二巨磁致电阻元件32的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角变为90°-θ1的锐角。因此，如图10A所示，第二巨磁致电阻元件32的电阻R2具有值R0-ΔR1。
相反，第三巨磁致电阻元件33的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角以及第四巨磁致电阻元件34的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角保持为90°。因此，第三巨磁致电阻元件33的电阻R3和第四巨磁致电阻元件34的电阻R4仍为R0。
在该情况中，图11所示的磁***置确定部分35从表35查找第一至第四巨磁致电阻元件的电阻分别为R0+ΔR1、R0-ΔR1、R0和R0的情况，从而确定磁体13位于X轴上的特定位置(即(X，Y)＝(X1、0)；X1＞0)。
接着，假定磁体13从(I)所示的位置朝向X轴正向进一步移动，如(J)所示。在此情况下，第一巨磁致电阻元件31的自由层的磁化方向从Y轴正向逆时针旋转角θ2(＞θ1)，且第二巨磁致电阻元件32的自由层的磁化方向从Y轴负向顺时针旋转角θ2。
因此，第一巨磁致电阻元件31的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角为90°+θ2的钝角。所以，如图9B所示，第一巨磁致电阻元件31的电阻R1具有值R0+ΔR2(ΔR2＞ΔR1)。同时，第二巨磁致电阻元件32的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角为90°-θ2的锐角。因此，如图10A所示，第二巨磁致电阻元件32的电阻R2具有值R0-ΔR2。
相反，第三巨磁致电阻元件33的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角以及第四巨磁致电阻元件34的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角保持为90°。因此，第三巨磁致电阻元件33的电阻R3和第四巨磁致电阻元件34的电阻R4仍为R0。
在此情况下，图11所示的磁***置确定部分35从表35查找第一至第四巨磁致电阻元件的电阻分别为R0+ΔR2、R0-ΔR2、R0和R0的情况，从而确定磁体13位于X轴上的特定位置(即(X、Y)＝(X2、0)；X2＞X1)。
接着，假定磁体13从(H)所示的位置朝向Y轴正向移动，如(C)所示。在此情况下，第三巨磁致电阻元件33的自由层的磁化方向从X轴负向逆时针旋转角θ3，且第四巨磁致电阻元件34的自由层的磁化方向从X轴正向顺时针旋转角θ3。
因此，第三巨磁致电阻元件33的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角为90°-θ3的锐角。所以，如图10B所示，第三巨磁致电阻元件33的电阻R3具有值R0-ΔR3(ΔR3＞0)。同时，第四巨磁致电阻元件34的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角为90°+θ3的钝角。因此，如图10C所示，第四巨磁致电阻元件34的电阻R4具有值R0+ΔR3。
相反，第一巨磁致电阻元件31的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角以及第二巨磁致电阻元件32的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角保持为90°。因此，第一巨磁致电阻元件31的电阻R1和第二巨磁致电阻元件32的电阻R2仍为R0。
在此情况下，图11所示的磁***置确定部分35从表35a查找第一至第四巨磁致电阻元件的电阻分别为R0、R0、R0-ΔR3和R0+ΔR3的情况，从而确定磁体13位于Y轴上的特定位置(即(X、Y)＝(0、Y1)；Y1＞0)。
从上述可知，第一至第四巨磁致电阻元件31至34的固定层的磁化方向和其自由层的磁化方向之间形成的角根据磁体13的位置3而改变。换句话说，第一至第四巨磁致电阻元件31至34的电阻(R1、R2、R3和R4)根据磁体13的位置而改变。因此，磁***置确定部分35基于查找表35a以及第一至第四巨磁致电阻元件31至34的电阻(R1、R2、R3和R4)的实际值确定磁体13的位置(X、Y)。
<制造磁传感器20的方法以及固定固定层的磁化的方法>
接着，将描述制造磁传感器20的方法；特别地，用于固定第一至第四巨磁致电阻元件31至34的每个的固定层的磁化的方法。首先，如平面图14所示，构成第一至第四巨磁致电阻元件31至34的多个岛形膜M形成在将成为基板21的基板21-1上。这些膜M以这样的方式形成，即当基板21-1通过随后的切割步骤沿图14中交替的长短虚线所示的切割线CT被切割且分成图6所示的单个磁传感器20的基板21时，元件31至34设置在基板21上的各位置处，如图6所示。
接下来，准备图15和16所示的磁体阵列50。图15是磁体阵列50的平面图。图16是沿图15的线16-16截取的磁体阵列50的剖视图。磁体阵列50包括每个具有平行六面体形状的多个永磁体(条形永磁体)51以及由透明石英玻璃形成的板52。永磁体51以正方形栅格图案布置，其上端表面固定到板52的下表面。永磁体51以这样的方式布置，即在包括永磁体51的末端表面的平面内，直接相临的磁极具有不同的极性。
即，在磁体阵列50中，设置每个具有大致平行六面体形状且具有垂直于平行六面体的中心轴截取的大致正方形横截面的多个永磁体51，使得永磁体51的大致正方形末端表面的质心与正方形格子的格点一致，且某一永磁体51的磁极与另一永磁体51的磁极在极性上相反，所述另一永磁体51与所述某一永磁体51直接相邻地定位。
图17是选自上述永磁体51的五个永磁体51的透视图。从此图显见，在某一永磁体51的末端表面(其上形成磁极(此例中为N极)的末端表面)，产生不同的磁场，该磁场从N级沿彼此分开90°的四个不同方向延伸并到达与该N级直接相邻的S级。在本实施例中，这些磁场用于固定第一至第四巨磁致电阻元件31至34的被钉扎层的磁化方向。
接着，将承载膜M的基板21-1置于磁体阵列50上。此时，确定基板21相对于磁体阵列50的相对位置，使得沿切割线CT切割基板21-1所形成的每个正方形的角与彼此相邻的四个磁体51的各个端表面的中心一致，如平面图18所示。结果，如图18中箭头所示，磁场沿与膜M的窄条部分的纵向垂直的方向应用到每个膜M。
随后，在磁场中进行热处理，由此组合状态的基板21-1和磁体阵列50在真空中被加热到250℃至280℃，且然后允许持续约4小时。采用此步骤，固定层P(被钉扎层Pd)的磁化方向被固定。
此后，执行预定的必要处理，且如图18所示地沿切割线CT切割基板21-1。结果，同时制造了大量磁传感器20。
如上所述，根据本发明实施例的磁传感器具有下列特征：
(1)磁传感器包括设置在基板21的主表面上的至少两个(优选地，至少四个)巨磁致电阻元件。
(2)所述巨磁致电阻元件中，至少两个(优选地，至少四个)巨磁致电阻元件在固定层的固定磁化方向上彼此不同(例如，在两个相邻的巨磁致电阻元件的固定层的磁化方向之间存在90°角度差)。换句话，元件的固定层的固定磁化方向彼此交叉。
(3)当磁体13位于初始位置时，所述至少两个(优选地，至少四个)巨磁致电阻元件的固定层的固定磁化方向与磁体13产生的水平磁场垂直相交。
(4)当磁体13位于初始位置时，所述至少两个(优选地，至少四个)巨磁致电阻元件的自由层的磁化方向平行于磁体13产生的水平磁场。
由于磁传感器20基于磁体13的水平磁场的方向检测磁体13的位置，所以磁传感器20可以用作小指示装置的磁传感器，其减少了对磁体13和巨磁致电阻元件的布局限制，并且其能够精确地检测磁体13的位置。
本发明不限于上述实施例，在不偏离本发明的范围的情况下可采用各种修改。例如，上述实施例的磁传感器20包括四个巨磁致电阻元件；即，第一巨磁致电阻元件31至第四巨磁致电阻元件34；然而，磁传感器20可包括两个巨磁致电阻元件；即，第一巨磁致电阻元件31和第三巨磁致电阻元件33。
在此情况下，第一巨磁致电阻元件(一个巨磁致电阻元件)31的电阻R1和第三巨磁致电阻元件(另一个巨磁致电阻元件)33的电阻R3的组合(R1、R3)对应于磁体13的特定位置。因此，磁体13的位置可以从电阻R1和R3的组合检测到。另外，第一巨磁致电阻元件31和第三巨磁致电阻元件33的固定层的磁化方向不一定需要彼此垂直交叉，只要这些元件的固定层的磁化方向彼此交叉。注意，术语“交叉”不包括“平行”和“反平行”。
此外，可配置磁传感器20，使得磁体13在安装基板11上被支承为仅沿X轴方向可移动，仅第一巨磁致电阻元件31和第二巨磁致电阻元件32形成在基板21上并连接以形成如图19A所示的半桥电路，从而检测磁体13沿X轴方向的位置。图19B是示出这样的传感器的输出特性的曲线图。
每个巨磁致电阻元件可被图20A所示的包括合成自旋阀膜的巨磁致电阻元件(下文称为“SAF元件”)代替。该合成自旋阀膜包括形成在基板21上的自由层F；形成在自由层F上的间隔层S；形成在间隔层S上的固定层P′；以及形成在固定层P′上的保护层(盖帽层)C。
合成自旋阀膜的自由层F、间隔层S、以及保护层C具有与图9A所示的普通自旋阀膜的那些相同的结构。也就是说，仅合成自旋阀膜的固定层P′不同于普通自旋阀膜的固定层P。
固定层P′是多层固定层，包括由CoFe制成的第一铁磁膜P1；层叠在第一铁磁膜P1上且由Ru制成的交换耦合膜Ex；层叠在交换耦合膜Ex上且由CoFe制成的第二铁磁膜P2；以及层叠在第二铁磁膜P2上且由包括45mol％至55mol％量的Pt的PtMn合金制成的交换偏置膜(反铁磁膜)Eb。
交换耦合膜Ex夹在第一铁磁膜P1和第二铁磁膜P2之间。第一铁磁膜P1、交换耦合膜Ex、以及第二铁磁膜P2构成被钉扎层，其磁化方向被钉扎在固定方向上，因此该磁化方向不随外磁场的变化而改变。交换偏置膜Eb构成用于经第二铁磁膜P2和交换耦合膜Ex钉扎第一铁磁膜(被钉扎层)P1的磁化方向的钉扎层。注意，第一铁磁膜P1、交换耦合膜Ex、以及第二铁磁膜P2可称为“被钉扎层”。
交换偏置膜Eb与第二铁磁膜P2交换耦合且将第二铁磁膜P2的磁化(磁化向量)方向固定到预定方向。第一铁磁膜P1和第二铁磁膜P2经交换耦合膜Ex彼此交换耦合。此时，如图20B中的箭头所示，第一铁磁膜P1和第二铁磁膜P2的磁化方向彼此反平行。
如图20C所示，在-Hc到+Hc的范围，如上配置的SAF元件呈现随外磁场H而改变的电阻，该外磁场H沿固定层P′的第一铁磁膜(被钉扎层)P1的固定磁化方向变化。

Claims (20)

1.一种用于指示装置的磁传感器，其检测支承在安装基板上的磁体的位置使得当外部操作力施加到该磁体上时，该磁体从预定初始位置移动，该移动包括与所述基板的主表面平行的分量，其中当该磁***于所述初始位置时，连接该磁体的一个磁极的磁化中心和其另一个磁极的磁化中心的直线与所述安装基板的所述主表面垂直相交，所述磁传感器包括：
一个巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板上，使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且所述固定层的磁化方向与预定第一方向一致；以及
另一巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板上，使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且所述固定层的磁化方向与不同于所述第一方向的方向一致，
其中基于所述两个巨磁致电阻元件的电阻检测所述磁体的位置。
2.一种用于指示装置的磁传感器，其检测支承在安装基板上的磁体的位置使得当外部操作力施加到该磁体时，该磁体从预定初始位置移动，该移动包括与所述基板的主表面平行的分量，其中当该磁***于所述初始位置时，连接该磁体的一个磁极的磁化中心和其另一个磁极的磁化中心的直线与所述安装基板的所述主表面垂直相交，所述磁传感器包括：
第一巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板上，使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且所述固定层的磁化方向与预定第一方向一致，且该第一巨磁致电阻元件被配置来使得当该磁***于所述初始位置时，该元件的自由层的磁化方向和与所述第一方向相差90度的方向一致；
第二巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板上，使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且所述固定层的磁化方向与第二方向一致，该第二方向与所述第一方向相反，且该第二巨磁致电阻元件被配置来使得当所述磁***于所述初始位置时，该元件的自由层的磁化方向和与所述第二方向相差90度的方向一致；
第三巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且所述固定层的磁化方向与第三方向一致，该第三方向与所述第一方向相差90度，且该第三巨磁致电阻元件被配置来使得当所述磁***于所述初始位置时，该元件的自由层的磁化方向和与所述第三方向相差90度的方向一致；以及
第四巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板上，使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且该固定层的磁化方向与第四方向一致，该第四方向与所述第三方向相反，且该第四巨磁致电阻元件被配置来使得当所述磁***于所述初始位置时，该元件的自由层的磁化方向和与所述第四方向相差90度的方向一致，
其中基于所述第一至第四巨磁致电阻元件的电阻检测所述磁体的位置。
3.如权利要求2所述的磁传感器，其中所述第一至第四巨磁致电阻元件形成在单个基板上。
4.如权利要求2所述的磁传感器，其中所述第一至第四巨磁致电阻元件设置在单个菱形的角部分；连接所述第一巨磁致电阻元件和所述第二巨磁致电阻元件的线形成所述菱形的一条对角线；连接所述第三巨磁致电阻元件和所述第四巨磁致电阻元件的线形成所述菱形的另一条对角线。
5.如权利要求4所述的磁传感器，其中所述菱形是正方形。
6.如权利要求5所述的磁传感器，其中当所述磁***于所述初始位置时，连接所述磁体的一个磁极的磁化中心和其另一个磁极的磁化中心的直线经过所述正方形的质心。
7.如权利要求3所述的磁传感器，其中所述第一至第四巨磁致电阻元件设置在单个菱形的角部分；连接所述第一巨磁致电阻元件和所述第二巨磁致电阻元件的线形成所述菱形的一条对角线；连接所述第三巨磁致电阻元件和所述第四巨磁致电阻元件的线形成所述菱形的另一条对角线。
8.如权利要求7所述的磁传感器，其中所述菱形是正方形。
9.如权利要求8所述的磁传感器，其中当所述磁***于所述初始位置时，连接所述磁体的一个磁极的磁化中心和其另一个磁极的磁化中心的直线经过所述正方形的质心。
10.一种用于指示装置的磁传感器，其检测支承在安装基板上的磁体的位置使得当外部操作力施加到该磁体时，该磁体从预定初始位置移动，该移动包括与所述基板的主表面平行的分量，其中当该磁***于所述初始位置时，连接该磁体的一个磁极的磁化中心和其另一个磁极的磁化中心的直线与所述安装基板的所述主表面垂直相交，所述磁传感器包括：
第一巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板上，使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且所述固定层的磁化方向与预定第一方向一致，且该第一巨磁致电阻元件被配置来使得当该磁***于所述初始位置时，该元件的自由层的磁化方向和与所述第一方向相差90度的方向一致；
第三巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且所述固定层的磁化方向与第三方向一致，该第三方向与所述第一方向相差90度，且该第三巨磁致电阻元件被配置来使得当所述磁***于所述初始位置时，该元件的自由层的磁化方向和与所述第三方向相差90度的方向一致；以及
位置确定部，其基于所述第一和所述第三巨磁致电阻元件的电阻确定所述磁体的位置。
11.如权利要求10所述的磁传感器，还包括：
第二巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且所述固定层的磁化方向与第二方向一致，该第二方向与所述第一方向相反，且该第二巨磁致电阻元件被配置来使得当所述磁***于所述初始位置时，该元件的自由层的磁化方向和与所述第二方向相差90度的方向一致；以及
第四巨磁致电阻元件，其固定地固着到所述安装基板使得其固定层的层平面平行于所述安装基板的所述主表面，且该固定层的磁化方向与第四方向一致，该第四方向与所述第三方向相反，且该第四巨磁致电阻元件被配置来使得当所述磁***于所述初始位置时，该元件的自由层的磁化方向和与所述第四方向相差90度的方向一致，其中
所述位置确定部件基于所述第一至第四巨磁致电阻元件的电阻确定所述磁体的位置。
12.如权利要求11所述的磁传感器，其中所述位置确定部件包括查找表，其存储所述第一至第四巨磁致电阻元件的电阻的组合与所述磁体的位置之间的关系。
13.如权利要求11所述的磁传感器，其中所述第一至第四巨磁致电阻元件形成在单个基板上。
14.如权利要求12所述的磁传感器，其中所述第一至第四巨磁致电阻元件形成在单个基板上。
15.如权利要求11所述的磁传感器，其中所述第一至第四巨磁致电阻元件设置在单个菱形的角部分；连接所述第一巨磁致电阻元件和所述第二巨磁致电阻元件的线形成所述菱形的一条对角线；连接所述第三巨磁致电阻元件和所述第四巨磁致电阻元件的线形成所述菱形的另一条对角线。
16.如权利要求12所述的磁传感器，其中所述第一至第四巨磁致电阻元件设置在单个菱形的角部分；连接所述第一巨磁致电阻元件和所述第二巨磁致电阻元件的线形成所述菱形的一条对角线；连接所述第三巨磁致电阻元件和所述第四巨磁致电阻元件的线形成所述菱形的另一条对角线。
17.如权利要求15所述的磁传感器，其中所述菱形是正方形。
18.如权利要求16所述的磁传感器，其中所述菱形是正方形。
19.如权利要求10所述的磁传感器，其中当所述磁***于所述初始位置时，连接所述磁体的一个磁极的磁化中心和其另一个磁极的磁化中心的直线经过所述正方形的质心。
20.如权利要求11所述的磁传感器，其中当所述磁***于所述初始位置时，连接所述磁体的一个磁极的磁化中心和其另一个磁极的磁化中心的直线经过所述正方形的质心。
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