JP2019215182A - Magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁気センサに関し、特に、感磁素子に印加される磁束を打ち消す補償コイルを備えた磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor, and more particularly, to a magnetic sensor having a compensation coil for canceling a magnetic flux applied to a magneto-sensitive element.
磁気センサの中には、感磁素子に印加される磁束を打ち消す補償コイルを設けることによって、クローズドループ制御を行うタイプの磁気センサが存在する。例えば、特許文献1に記載された磁気センサは、感磁素子と、測定対象となる磁界をシールドする磁気シールドと、磁気シールドと感磁素子の間に配置された補償コイルとを備えている。磁気シールドは、感磁素子に印加される磁界を減衰させる役割を果たし、これにより、測定対象となる磁界が強い場合であっても、補償コイルに流す電流を小さく抑えることができる。 Among the magnetic sensors, there is a magnetic sensor of a type that performs a closed-loop control by providing a compensation coil that cancels a magnetic flux applied to a magnetic sensing element. For example, the magnetic sensor described in Patent Literature 1 includes a magnetic sensing element, a magnetic shield that shields a magnetic field to be measured, and a compensation coil disposed between the magnetic shield and the magnetic sensing element. The magnetic shield plays a role of attenuating the magnetic field applied to the magnetosensitive element, whereby the current flowing through the compensation coil can be kept small even when the magnetic field to be measured is strong.
しかしながら、特許文献1に記載された磁気センサは、補償コイルと感磁素子との距離が遠いため、補償コイルから発生する磁界を感磁素子に効率的に印加することが困難であるという問題があった。 However, the magnetic sensor described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to efficiently apply a magnetic field generated from the compensation coil to the magneto-sensitive element because the distance between the compensation coil and the magneto-sensitive element is long. there were.
したがって、本発明は、補償コイルから発生する磁界を感磁素子に効率的に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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic sensor capable of efficiently applying a magnetic field generated from a compensation coil to a magneto-sensitive element.
本発明による磁気センサは、第1の磁気ギャップを介して互いに対向する第1及び第2の磁性体層と、第1の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置された感磁素子と、少なくとも一部が第1の磁気ギャップ間に配置され、感磁素子に印加される磁束を打ち消す補償コイルと備えることを特徴とする。 A magnetic sensor according to the present invention includes at least a first magnetic layer and a second magnetic layer opposed to each other via a first magnetic gap, and a magneto-sensitive element arranged on a magnetic path formed by the first magnetic gap. A part thereof is disposed between the first magnetic gaps, and a compensation coil for canceling a magnetic flux applied to the magneto-sensitive element is provided.
本発明によれば、第1の磁気ギャップを形成する第1及び第2の磁性体層を備えていることから、磁束を効率よく感磁素子に印加することができる。しかも、第1の磁気ギャップ間に補償コイルが配置されていることから、第1及び第2の磁性体層と補償コイルの両方を感磁素子に近づけることができ、これにより補償コイルから発生する磁界を感磁素子に効率的に印加することが可能となる。 According to the present invention, since the first and second magnetic layers forming the first magnetic gap are provided, the magnetic flux can be efficiently applied to the magneto-sensitive element. In addition, since the compensation coil is arranged between the first magnetic gaps, both the first and second magnetic layers and the compensation coil can be brought close to the magnetosensitive element, thereby generating from the compensation coil. A magnetic field can be efficiently applied to the magnetosensitive element.
本発明において、第1の磁性体層、第2の磁性体層、感磁素子及び補償コイルは、いずれもセンサ基板上に形成されており、感磁素子は、第1の磁性体層、第2の磁性体層及び補償コイルよりも下層に形成されていても構わない。これによれば、感磁素子の下地面をより平坦な状態とすることができるため、下地面の凹凸に起因する感磁素子の特性ばらつきを低減することが可能となる。この場合、第1及び第2の磁性体層と補償コイルは、センサ基板上の同層に形成されていても構わない。これによれば、第1の磁気ギャップ間に補償コイルを容易に配置することが可能となる。 In the present invention, the first magnetic layer, the second magnetic layer, the magnetic sensing element, and the compensation coil are all formed on a sensor substrate, and the magnetic sensing element includes the first magnetic layer, the first magnetic layer, and the second magnetic layer. It may be formed below the second magnetic layer and the compensation coil. According to this, since the lower ground of the magnetic sensing element can be made flat, it is possible to reduce variations in the characteristics of the magnetic sensing element due to the unevenness of the underlying surface. In this case, the first and second magnetic layers and the compensation coil may be formed in the same layer on the sensor substrate. According to this, it becomes possible to arrange | position a compensation coil easily between 1st magnetic gaps.
本発明において、感磁素子は、平面視で、第1の磁性体層、第2の磁性体層及び補償コイルと重なっても構わない。これによれば、第1及び第2の磁性体層に流れる磁束と、補償コイルによって生成されるキャンセル磁束の両方を効率よく感磁素子に印加することが可能となる。 In the present invention, the magneto-sensitive element may overlap the first magnetic layer, the second magnetic layer, and the compensation coil in plan view. According to this, both the magnetic flux flowing through the first and second magnetic layers and the cancel magnetic flux generated by the compensation coil can be efficiently applied to the magneto-sensitive element.
本発明において、補償コイルは、第1の磁気ギャップ間に配置された複数の導体パターンを含むものであっても構わない。これによれば、少ない電流でより多くのキャンセル磁束を発生させることが可能となる。 In the present invention, the compensation coil may include a plurality of conductor patterns arranged between the first magnetic gaps. According to this, it becomes possible to generate more canceling magnetic flux with less current.
本発明による磁気センサは、それぞれ第1及び第2の磁性体層と重なり、第2の磁気ギャップを介して互いに対向する第3及び第4の磁性体層をさらに備え、感磁素子の積層位置は、第1及び第2の磁性体層と第3及び第4の磁性体層の間にあり、感磁素子は、第1及び第2の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置されていても構わない。これによれば、感磁素子が2つの磁気ギャップによって上下方向から挟まれる構成となることから、より多くの磁束が感磁素子に印加される。これにより、微弱な磁界をより高感度に検出することが可能となる。 The magnetic sensor according to the present invention further includes third and fourth magnetic layers overlapping with the first and second magnetic layers and facing each other via the second magnetic gap, respectively. Is located between the first and second magnetic layers and the third and fourth magnetic layers, and the magneto-sensitive element is disposed on a magnetic path formed by the first and second magnetic gaps. No problem. According to this, since the magnetosensitive element is sandwiched from above and below by the two magnetic gaps, more magnetic flux is applied to the magnetosensitive element. Thereby, a weak magnetic field can be detected with higher sensitivity.
本発明において、第1及び第2の磁性体層は、第1の磁気ギャップに近づくほど膜厚が薄くなる形状を有していても構わない。これによれば、磁束を感磁素子により集中させることが可能となる。 In the present invention, the first and second magnetic layers may have a shape in which the film thickness decreases as approaching the first magnetic gap. According to this, the magnetic flux can be concentrated by the magnetosensitive element.
本発明において、第1及び第2の磁性体層は、いずれも、積層位置が感磁素子から遠い第1層と、積層位置が感磁素子から近い第2層が積層された構造を有し、第1の磁気ギャップの近傍においては、第1層に覆われることなく第2層が露出していても構わない。これによれば、磁性体層の磁気抵抗をより低減しつつ、磁束を感磁素子に集中させることが可能となる。この場合、第1層は第2層よりも厚くても構わないし、第1層と第2層は、互いに異なる磁性材料からなるものであっても構わない。 In the present invention, each of the first and second magnetic layers has a structure in which a first layer whose lamination position is far from the magneto-sensitive element and a second layer whose lamination position is close to the magneto-sensitive element are laminated. In the vicinity of the first magnetic gap, the second layer may be exposed without being covered by the first layer. According to this, it is possible to concentrate the magnetic flux on the magnetosensitive element while further reducing the magnetic resistance of the magnetic layer. In this case, the first layer may be thicker than the second layer, and the first layer and the second layer may be made of different magnetic materials.
このように、本発明によれば、補償コイルから発生する磁界を感磁素子に効率的に印加することができる。これにより、補償コイルに流す電流を少なくすることが可能となり、その結果、磁気センサの電気回路ノイズを低減することも可能となる。 As described above, according to the present invention, the magnetic field generated from the compensation coil can be efficiently applied to the magneto-sensitive element. As a result, the current flowing through the compensation coil can be reduced, and as a result, the electric circuit noise of the magnetic sensor can be reduced.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<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の外観を示す略斜視図である。また、図2は、磁気センサ10に含まれるセンサチップ20の略上面図であり、図3は、図2に示すA−A線に沿った略断面図である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of a
図1〜図3に示すように、本実施形態による磁気センサ10は、センサチップ20と、センサチップ20に付加された外部磁性体30,40とを備えている。センサチップ20は、センサ基板21と、センサ基板21上に設けられた感磁素子R1〜R4、端子電極51〜56、磁性体層61〜63、補償コイル70を備えている。センサチップ20の作製方法としては、集合基板に多数のセンサチップ20を同時に形成し、これらを分離することによって多数個取りする方法が一般的であるが、本発明がこれに限定されるものではなく、個々のセンサチップ20を別個に作製しても構わない。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
外部磁性体30,40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30,40は、接着剤などを用いてセンサチップ20に接着されていても構わないし、センサチップ20とともに図示しない他の基板に搭載され、センサチップ20との相対的な位置関係が固定されているものであっても構わない。本発明において外部磁性体30,40を用いることは必須でないが、これらを用いることにより、特にz方向の磁界を高感度に検出することが可能となる。
The external
外部磁性体30は平面視で、つまりz方向から見て、感磁素子R1,R3と感磁素子R2,R4との間に配置されており、z方向を長手方向とする直方体形状を有している。外部磁性体30はz方向の磁束を集め、これを磁性体層61に沿ってx方向における両側にスプリットさせる役割を果たす。外部磁性体30のz方向における高さについては特に限定されないが、z方向における高さをより高くすることによって、z方向の磁束の選択性を高めることができる。
The external
外部磁性体40は、センサチップ20の側面(yz面)及び裏面(xy面)を覆っている。外部磁性体40は、z方向における位置がセンサチップ20の表面を超えるよう、センサチップ20の側面を覆う第1及び第2の部分41,42がz方向に延長され、さらにこの延長された部分からセンサチップ20側に折り曲げられたオーバーハング部分OH1,OH2を有している。
The external
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い。本実施形態においては、感磁素子R1〜R4の感度方向(固定磁化方向)は、図2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。感磁素子R1〜R4は、センサ基板21の表面を覆う絶縁層22上に形成されている。絶縁層22は、感磁素子R1〜R4が形成される下地面を平滑化する役割を果たす。これにより、本実施形態においては感磁素子R1〜R4を非常に平滑な表面に形成することができ、下地面の凹凸に起因する感磁素子R1〜R4の特性ばらつきを低減することが可能となる。
The magneto-sensitive elements R1 to R4 are not particularly limited as long as the physical characteristics change according to the magnetic flux density, but are preferably magnetoresistive elements whose electric resistance changes according to the direction of the magnetic field. In the present embodiment, the sensitivity directions (fixed magnetization directions) of the magneto-sensitive elements R1 to R4 are all aligned in the direction indicated by the arrow P in FIG. 2 (the plus side in the x direction). The magneto-sensitive elements R1 to R4 are formed on an insulating layer 22 that covers the surface of the
感磁素子R1〜R4は絶縁層23で覆われる。絶縁層23の表面には、磁性体層61〜63及び補償コイル70が形成され、これらはさらに絶縁層24で覆われる。磁性体層61は、平面視でセンサチップ20の略中央に位置し、そのx方向における両側に磁性体層62,63が配置される。磁性体層61の中央部は外部磁性体30によって覆われ、磁性体層62,63の端部は外部磁性体40のオーバーハング部分OH2,OH1によってそれぞれ覆われる。特に限定されるものではないが、磁性体層61〜63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。
The magneto-sensitive elements R1 to R4 are covered with the insulating
磁性体層61と磁性体層62は磁気ギャップG2,G4を介して対向し、磁性体層61と磁性体層63は磁気ギャップG1,G3を介して対向している。そして、これら磁気ギャップG1〜G4間を通過するよう、スパイラル状の補償コイル70が配置される。特に、本実施形態においては、磁性体層61〜63と補償コイル70が同層に形成されている。さらに、平面視で磁気ギャップG1〜G4と重なる位置には、それぞれ感磁素子R1〜R4が配置される。これにより、感磁素子R1〜R4にはそれぞれ磁気ギャップG1〜G4を介して流れる磁束が印加されるとともに、補償コイル70によって生じる磁束も印加される。
The
図4は、端子電極51〜56と感磁素子R1〜R4及び補償コイル70との接続関係を説明するための回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a connection relationship between the
図4に示すように、感磁素子R1は端子電極53,54間に接続され、感磁素子R2は端子電極51,53間に接続され、感磁素子R3は端子電極51,52間に接続され、感磁素子R4は端子電極52,54間に接続されている。端子電極54には電源電位Vccが与えられ、端子電極51には接地電位GNDが与えられる。そして、感磁素子R1〜R4は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30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30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。これにより、感磁素子R1〜R4は差動ブリッジ回路を構成し、磁束密度に応じた感磁素子R1〜R4の電気抵抗の変化が端子電極52,53に現れることになる。
As shown in FIG. 4, the magneto-sensitive element R1 is connected between the
端子電極52,53から出力される差動信号は、本実施形態による磁気センサ10が搭載される実装基板に設けられた差動アンプ81に入力される。差動アンプ81の出力信号は、端子電極56にフィードバックされる。図4に示すように、端子電極55と端子電極56との間には補償コイル70が接続されており、これにより、補償コイル70は差動アンプ81の出力信号に応じたキャンセル磁界を発生させる。かかる構成により、外部磁束の磁束密度に応じた感磁素子R1〜R4の電気抵抗の変化が端子電極52,53に現れると、これに応じた電流が補償コイル70に流れ、逆方向の磁束を発生させる。これにより、外部磁束が打ち消される。そして、差動アンプ81から出力される電流を検出回路82によって電流電圧変換すれば、外部磁束の強さを検出することが可能となる。
The differential signals output from the
そして、図3に示すように、本実施形態においては、磁性体層61〜63によって形成される磁気ギャップG1〜G4間に補償コイル70が配置されていることから、磁性体層61〜63を流れる磁束と、補償コイル70によって発生する磁束の両方を効率よく感磁素子R1〜R4に印加することが可能となる。しかも、本実施形態においては、感磁素子R1〜R4が磁性体層61〜63及び補償コイル70の下方に位置しており、感磁素子R1〜R4とセンサ基板21との間には絶縁層22が介在しているのみであることから、感磁素子R1〜R4が形成される下地面を非常に平坦な状態とすることが可能となる。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, since the
さらに、本実施形態においては、感磁素子R1〜R4のx方向における幅W1が磁気ギャップG1〜G4のx方向における幅W2よりも広い。これにより、平面視で、磁気ギャップG1〜G4のx方向における全幅が感磁素子R1〜R4と重なるとともに、磁性体層61〜63のx方向における端部が感磁素子R1〜R4と重なる。これにより、磁気ギャップG1〜G4によって形成される磁路を通過する磁束の大部分が感磁素子R1〜R4に印加されることから、高い検出感度を得ることができる。また、よりいっそう高い検出感度を得るためには、磁性体層61〜63と感磁素子R1〜R4の重なり幅W3を感磁素子R1〜R4のx方向における幅W1の0.1倍以上、0.3倍以下とすることが好ましく、0.2倍程度とすることが最も好ましい。一例として、感磁素子R1〜R4のx方向における幅W1が5μmである場合、重なり幅W3は1μm程度であることが最も好ましい。
Further, in the present embodiment, the width W1 of the magneto-sensitive elements R1 to R4 in the x direction is wider than the width W2 of the magnetic gaps G1 to G4 in the x direction. Thus, in plan view, the entire width of the magnetic gaps G1 to G4 in the x direction overlaps with the magneto-sensitive elements R1 to R4, and ends of the
尚、図3に示す例では、磁性体層61〜63の膜厚と補償コイル70の膜厚がほぼ同じであるが、本発明においてこの点は必須でない。したがって、図5に示すように、磁性体層61〜63の膜厚T1が補償コイル70の膜厚T2よりも厚くても構わないし(T1>T2)、図6に示すように、磁性体層61〜63の膜厚T1が補償コイル70の膜厚T2よりも薄くても構わない(T1<T2)。つまり、磁性体層61〜63によって形成される磁気ギャップG1〜G4間に補償コイル70が配置されていれば足りる。
In the example shown in FIG. 3, the thickness of the
以下、本発明の他の実施形態について説明する。 Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.
<第2の実施形態>
図7は、本発明の第2の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図2に示すA−A線に沿った断面に対応している。
<Second Embodiment>
FIG. 7 is a view for explaining the structure of the magnetic sensor according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to a cross section along the line AA shown in FIG.
図7に示すように、本実施形態においては、磁性体層61〜63によって形成される磁気ギャップG1〜G4間に、補償コイル70を構成する複数の導体パターン71〜73が配置されている。つまり、本実施形態においては、補償コイル70のターン数が1ターンではなく、3ターン構成であり、より少ない電流でより多くのキャンセル磁束を発生可能に構成されている。本実施形態においても、磁性体層61〜63と補償コイル70が同層に形成されている。
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, a plurality of
さらに、本実施形態においては、磁性体層61〜63のx方向におけるエッジが磁気ギャップG1〜G4に近づくほど膜厚が薄くなるよう、感磁素子R1〜R4に向かって斜め方向にカットされた形状を有している。つまり、磁性体層61〜63のx方向における先端が絶縁層23の表面で尖っており、その先端が感磁素子R1〜R4に向いている。これにより、磁気ギャップG1〜G4を介して流れる磁束が感磁素子R1〜R4により印加されやすくなることから、より高い検出感度を得ることが可能となる。また、磁性体層61〜63の上記形状に合わせ、補償コイル70を構成する導体パターン71,73のエッジも斜め方向にカットされた形状となっている。
Further, in the present embodiment, the
その他の構成は、第1の実施形態による磁気センサ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。 Other configurations are the same as those of the magnetic sensor according to the first embodiment, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
本実施形態が例示するように、本発明において磁気ギャップ間に配置する補償コイルの導体パターン数については限定されず、複数本の導体パターンが磁気ギャップ間に配置されていても構わない。 As exemplified in the present embodiment, the number of conductor patterns of the compensation coil arranged between the magnetic gaps in the present invention is not limited, and a plurality of conductor patterns may be arranged between the magnetic gaps.
本実施形態による磁気センサは、次の工程によって作製することができる。 The magnetic sensor according to the present embodiment can be manufactured by the following steps.
まず、図8に示すように、センサ基板21の表面に絶縁層22、感磁素子R1〜R4及び絶縁層23をこの順に形成した後、全面に磁性体層60を形成し、さらに、磁性体層60の表面にレジスト膜91を形成する。レジスト膜91は、フォトリソグラフィー法を用い、最終的に磁性体層61〜63となる部分を覆う位置に形成する。感磁素子R1〜R4の上部にはレジスト膜91が形成されず、磁性体層60が露出した状態とされる。
First, as shown in FIG. 8, an insulating layer 22, magnetic sensing elements R1 to R4, and an insulating
次に、図9に示すように、レジスト膜91をマスクとして磁性体層60をミリング又はエッチングする。これにより、レジスト膜91で覆われていない部分の磁性体層60が除去され、1つの磁性体層60が3つの磁性体層61〜63に分離される。この時、ミリング条件又はエッチング条件の設定により、エッジ部を斜めにカットすることが可能である。
Next, as shown in FIG. 9, the
次に、レジスト膜91を全て除去した後、図10に示すように、全面に薄い絶縁層27を形成し、さらに、感磁素子R1〜R4を通過するよう、平面視でスパイラル状のレジスト膜92を形成する。この状態で電解めっきを行うことにより、図11に示すように、補償コイル70を構成する複数の導体パターン71〜73を形成する。隣接する導体パターン71〜73間はレジスト膜92によって分離され、これにより、スパイラル状の導体パターン71〜73が形成される。
Next, after removing the entire resist
次に、図12に示すように、レジスト膜92を全て除去した後、全面に絶縁層28を形成する。この状態で、磁性体層61〜63が露出するまで研磨を行うことにより、磁性体層61〜63の表面に形成されている不要な導体パターンを除去する。そして、全面に絶縁層27を形成すれば、図7に示した第2の実施形態による磁気センサが完成する。
Next, as shown in FIG. 12, after removing the entire resist
このような工程により、磁性体層61〜63のエッジを感磁素子R1〜R4に向かって斜めにカットした形状とすることが可能となる。
According to such a process, it is possible to form a shape in which the edges of the
<第3の実施形態>
図13は、本発明の第3の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図2に示すA−A線に沿った断面に対応している。
<Third Embodiment>
FIG. 13 is a view for explaining the structure of the magnetic sensor according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to a cross section taken along line AA shown in FIG.
図13に示すように、本実施形態においては、磁性体層61〜63の下部に磁性体層61a〜63a(磁性体層63aは図示せず)が配置されており、これら磁性体層61a〜63aによって、磁気ギャップG1〜G4と重なる別の磁気ギャップG1a〜G4a(磁気ギャップG1a,G3a,G4aは図示せず)が形成されている。センサ基板21と磁性体層61a〜63aの間には、絶縁層25,26が介在している。感磁素子R1〜R4は、上方に磁気ギャップG1〜G4が位置し、下方に磁気ギャップG1a〜G4aが位置するよう、磁性体層61〜63と磁性体層61a〜63aによって積層方向に挟まれた構成を有している。磁性体層61a〜63aについても、x方向におけるエッジが磁気ギャップG1〜G4に近づくほど膜厚が薄くなる形状を有している。
As shown in FIG. 13, in the present embodiment,
その他の構成は、第2の実施形態による磁気センサ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。 Other configurations are the same as those of the magnetic sensor according to the second embodiment, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and overlapping description will be omitted.
本実施形態によれば、感磁素子R1〜R4が磁気ギャップG1〜G4によって形成される磁路上のみならず、磁気ギャップG1a〜G4aによって形成される磁路上にも位置していることから、磁性体層61〜63を流れる磁束のみならず、磁性体層61a〜63aを流れる磁束も感磁素子R1〜R4に印加される。これにより、外部磁性体30によって集磁された磁束のより多くが感磁素子R1〜R4に印加されることから、より高い検出感度を得ることが可能となる。
According to the present embodiment, the magnetic sensing elements R1 to R4 are located not only on the magnetic path formed by the magnetic gaps G1 to G4 but also on the magnetic path formed by the magnetic gaps G1a to G4a. Not only the magnetic flux flowing through the body layers 61 to 63, but also the magnetic flux flowing through the
図示しないが、磁性体層61a〜63aを斜めにカットした形状とする方法としては、絶縁層26を斜めにエッチングした後、全面に磁性体層を形成し、さらに、絶縁層26が露出するまで研磨する方法が挙げられる。
Although not shown, as a method of forming the
<第4の実施形態>
図14は、本発明の第4の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図2に示すA−A線に沿った断面に対応している。
<Fourth Embodiment>
FIG. 14 is a view for explaining the structure of the magnetic sensor according to the fourth embodiment of the present invention, and corresponds to a cross section along the line AA shown in FIG.
図14に示すように、本実施形態においては、補償コイル70を構成する複数の導体パターン71〜73が磁気ギャップG1a〜G4a間に配置されている点において、第3の実施形態による磁気センサと相違している。その他の構成は、第3の実施形態による磁気センサ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。
As shown in FIG. 14, the present embodiment differs from the magnetic sensor according to the third embodiment in that a plurality of
本実施形態が例示するように、本発明において感磁素子と補償コイルの上下位置については限定されず、磁気ギャップ間に補償コイルが配置されていれば足りる。 As exemplified in this embodiment, the vertical position of the magneto-sensitive element and the compensation coil is not limited in the present invention, and it is sufficient that the compensation coil is arranged between the magnetic gaps.
<第5の実施形態>
図15は、本発明の第5の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図2に示すA−A線に沿った断面に対応している。
<Fifth Embodiment>
FIG. 15 is a view for explaining the structure of the magnetic sensor according to the fifth embodiment of the present invention, and corresponds to a cross section along the line AA shown in FIG.
図15に示すように、本実施形態においては、磁性体層61〜63がそれぞれ磁性体層611〜631(磁性体層631は図示せず)と磁性体層612〜632(磁性体層632は図示せず)の積層膜からなり、磁性体層61a〜63aがそれぞれ磁性体層61a1〜63a1(磁性体層63a1は図示せず)と磁性体層61a2〜63a2(磁性体層63a2は図示せず)の積層膜からなる点において、第3の実施形態と相違している。その他の構成は、第3の実施形態による磁気センサ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。
As shown in FIG. 15, in this embodiment,
磁性体層611〜631,61a1〜63a1は積層位置が感磁素子R1〜R4から遠い第1層を構成し、磁性体層612〜632,61a2〜63a2は積層位置が感磁素子R1〜R4から近い第2層を構成する。そして、磁気ギャップG1〜G4,G1a〜G4aの近傍においては、磁性体層612〜632,61a2〜63a2が磁性体層611〜631,61a1〜63a1に覆われることなく露出している。これによれば、第3の実施形態と同様、磁気ギャップG1〜G4,G1a〜G4aを介して流れる磁束がより感磁素子R1〜R4に印加されやすくなることから、より高い検出感度を得ることが可能となる。
Magnetic layer 61 1 ~63 1, 61a 1 ~63a 1 is stacked position constitutes the distant first layer from the magnetic sensing element R1 to R4,
特に、第1層を構成する磁性体層611〜631,61a1〜63a1の膜厚を厚くし、第2層を構成する磁性体層612〜632,61a2〜63a2の膜厚を薄く設定すれば、全体の磁気抵抗を低く抑えつつ、感磁素子R1〜R4に磁束をより集中させることが可能となる。この場合、第1層を構成する磁性体層611〜631,61a1〜63a1の材料と、第2層を構成する磁性体層612〜632,61a2〜63a2の材料については、互いに異なる磁性材料を用いても構わない。一例として、第1層を構成する磁性体層611〜631,61a1〜63a1の材料として磁歪の少ないNiFe系材料を用い、第2層を構成する磁性体層612〜632,61a2〜63a2の材料として残留磁束密度の大きいCoFe系材料を用いることができる。
In particular, the thickness of the magnetic layer 61 1 ~63 1, 61a 1 ~63a 1 constituting the first layer thicker, the
<第6の実施形態>
図16は、本発明の第6の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図2に示すA−A線に沿った断面に対応している。
<Sixth Embodiment>
FIG. 16 is a view for explaining the structure of the magnetic sensor according to the sixth embodiment of the present invention, and corresponds to a cross section taken along line AA shown in FIG.
図16に示すように、本実施形態においては、補償コイル70が磁気ギャップG1a〜G4a間に配置されている点において、第5の実施形態による磁気センサと相違している。その他の構成は、第5の実施形態による磁気センサ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。
As shown in FIG. 16, the present embodiment is different from the magnetic sensor according to the fifth embodiment in that the
本実施形態が例示するように、磁性体層を積層構造とする場合においても、感磁素子と補償コイルの上下位置については特に限定されない。 As exemplified in the present embodiment, even when the magnetic layer has a laminated structure, the vertical position of the magneto-sensitive element and the compensation coil is not particularly limited.
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。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It goes without saying that they are included in the range.
10 磁気センサ
20 センサチップ
21 センサ基板
22〜28 絶縁層
30,40 外部磁性体
41 外部磁性体の第1の部分
42 外部磁性体の第2の部分
51〜56 端子電極
60〜63,61a〜63a 磁性体層
70 補償コイル
71〜73 導体パターン
81 差動アンプ
82 検出回路
91,92 レジスト膜
G1〜G4,G1a〜G4a 磁気ギャップ
OH1,OH2 オーバーハング部分
R1〜R4 感磁素子
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置された感磁素子と、
少なくとも一部が前記第1の磁気ギャップ間に配置され、前記感磁素子に印加される磁束を打ち消す補償コイルと、備えることを特徴とする磁気センサ。 First and second magnetic layers facing each other via a first magnetic gap;
A magnetic sensing element disposed on a magnetic path formed by the first magnetic gap;
A magnetic sensor comprising: a compensation coil disposed at least partially between the first magnetic gaps and canceling out a magnetic flux applied to the magnetosensitive element.
前記感磁素子は、前記第1の磁性体層、前記第2の磁性体層及び前記補償コイルよりも下層に形成さ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。 The first magnetic layer, the second magnetic layer, the magnetosensitive element, and the compensation coil are all formed on a sensor substrate,
The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetosensitive element is formed below the first magnetic layer, the second magnetic layer, and the compensation coil.
前記感磁素子の積層位置は、前記第1及び第2の磁性体層と前記第3及び第4の磁性体層の間にあり、
前記感磁素子は、前記第1及び第2の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の磁気センサ。 And further comprising third and fourth magnetic layers respectively overlapping the first and second magnetic layers and facing each other via a second magnetic gap,
The laminated position of the magnetosensitive element is between the first and second magnetic layers and the third and fourth magnetic layers,
6. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetosensitive element is disposed on a magnetic path formed by the first and second magnetic gaps.
前記第1の磁気ギャップの近傍においては、前記第1層に覆われることなく前記第2層が露出し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。 Each of the first and second magnetic layers has a structure in which a first layer whose stacking position is far from the magnetosensitive element and a second layer whose stacking position is close to the magnetosensitive element are stacked.
The magnetic sensor according to claim 1, wherein the second layer is exposed in the vicinity of the first magnetic gap without being covered with the first layer.
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