JP4904358B2 - 磁気検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、磁気抵抗効果素子を備えた磁気検出装置に係り、特に、双極検出対応の磁気検出装置として従来に比べて素子数を減らすことが出来るとともに、回路構成を簡単に出来る磁気検出装置に関する。
図１７は従来の磁気検出装置の回路構成図である。磁気検出装置はセンサ部Ｓと集積回路（ＩＣ）１とから構成されている。図１７に示す磁気検出装置は双極検出対応型センサである。前記センサ部Ｓは、正方向の外部磁界に対して抵抗値が変化するＧＭＲ素子等の第１磁気抵抗効果素子２を備えた第１ブリッジ回路ＢＣ１と、負方向の外部磁界に対して抵抗値が変化するＧＭＲ素子等の第２磁気抵抗効果素子３を備えた第２ブリッジ回路ＢＣ２とを有する。「正方向の外部磁界」とは任意の一方向の外部磁界を指すが、図２０の形態では、第１磁気抵抗効果素子２の抵抗値は変動するが、第２磁気抵抗効果素子３の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）方向の外部磁界を指し、「負方向の外部磁界」とは前記正方向の外部磁界の反対方向の外部磁界であり、図２０の形態では、第２磁気抵抗効果素子３の抵抗値は変動するが、第１磁気抵抗効果素子２の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）方向の外部磁界を指す。
図１７に示すように、各第１磁気抵抗効果素子２は、夫々、固定抵抗素子４と直列回路を構成し、各直列回路は並列接続されて第１ブリッジ回路ＢＣ１が構成される。前記第１ブリッジ回路ＢＣ１を構成する２本の直列回路の各出力取り出し部は、第１の差動増幅器６に接続されている。また図１７に示すように、各第２磁気抵抗効果素子３は、夫々、固定抵抗素子５と直列回路を構成し、各直列回路は並列接続されて第２ブリッジ回路ＢＣ２が構成される。前記第２ブリッジ回路ＢＣ２を構成する２本の直列回路の各出力取り出し部は、第２の差動増幅器７に接続されている。
前記集積回路１内には、差動増幅器６，７のほかに、シュミットトリガー型のコンパレータ１２，１３、ラッチ回路８，９等が設けられており、外部磁界検出信号は外部出力端子１０，１１から取り出される。
図１７に示す磁気検出装置では、正方向の外部磁界が作用すると、第１ブリッジ回路ＢＣ１を構成する第１磁気抵抗効果素子２の抵抗値が変動することで、出力が前記第１の差動増幅器６で差動増幅され、それに基づき検出信号が生成されて、前記検出信号が第１外部出力端子１０から出力される。一方、磁気検出装置に、負方向の外部磁界が作用すると、第２ブリッジ回路ＢＣ２を構成する第２磁気抵抗効果素子３の抵抗値が変動することで、出力が前記第２の差動増幅器７で差動増幅され、それに基づき検出信号が生成されて、前記検出信号が第２外部出力端子１１から出力される。
以上のように図１７に示す磁気検出装置は、正方向及び負方向のどちらの方向の外部磁界も検知可能な双極検出対応型センサとなっている。
特開２００４−７７３７４号公報 特開２００４−１８０２８６号公報 特開２００５−２１４９００号公報 特開２００３−１４８３３号公報 特開２００３−１４８３４号公報 特開２００３−１２１２６８号公報 特開２００４−３０４０５２号公報
しかしながら図１７に示す従来の磁気検出装置では、センサ部Ｓを構成する素子数が多く必要であった。すなわち双極検出対応型センサとしたことで、ブリッジ回路ＢＣ１，ＢＣ２が２つ必要となり、素子数が合計で８個必要となった。
また、ブリッジ回路ＢＣ１，ＢＣ２が２つ設けられたことで、夫々のブリッジ回路ＢＣ１，ＢＣ２に対して差動増幅器６，７、コンパレータ１２，１３、信号ライン等が必要となり回路構成が複雑化し、また集積回路１の小型化にも支障を来たすといった問題があった。
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、素子数を減らすことが出来るとともに、回路構成を簡単に出来る双極検出対応型の磁気検出装置を提供することを目的としている。
本発明における磁気検出装置は、
第１直列回路と、第２直列回路と、第３直列回路を有し、
前記第１直列回路を構成する複数の抵抗素子には、少なくともいずれか一つに、ある一方向の外部磁界に対し電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した第１磁気抵抗効果素子が含まれ、
前記第２直列回路を構成する複数の抵抗素子には、少なくともいずれか一つに、前記一方向とは逆方向の外部磁界に対し電気抵抗が変化する第２磁気抵抗効果を利用した第２磁気抵抗効果素子が含まれ、
前記第３直列回路を構成する複数の抵抗素子は、前記第１直列回路を構成する抵抗素子、及び前記第２直列回路を構成する抵抗素子の夫々とブリッジ接続される共通の抵抗素子であり、
前記第１直列回路の第１出力取り出し部と前記第２直列回路の第２出力取り出し部は一方ずつ、第１接続切換部を介して共通の差動出力部に前記第３直列回路の第３出力取り出し部と共に接続可能とされており、
前記第１接続切換部にて、前記第１出力取り出し部と前記差動出力部が接続されたとき、前記第１直列回路と前記第３直列回路とが並列接続してなる、前記一方向の外部磁界検出用の第１ブリッジ回路が前記差動出力部に接続された状態に切り換わり、前記第１接続切換部にて、前記第２出力取り出し部と前記差動出力部が接続されたとき、前記第２直列回路と前記第３直列回路とが並列接続してなる、前記逆方向の外部磁界検出用の第２ブリッジ回路が前記差動出力部に接続された状態に切り換わることを特徴とするものである。
本発明では、上記構成により双極検出対応型の磁気検出装置において、従来よりも素子数を減らすことが出来るとともに、回路構成を簡単に出来る。すなわち本発明では、第３直列回路を第１ブリッジ回路及び第２ブリッジ回路の共通配線としたことで、従来に比べて、２つのブリッジ形成に必要な素子数を減らすことができる。しかも、本発明では、第１接続切換部を設けて、第１出力取り出し部及び第２出力取り出し部の差動出力部への接続を切り換えることで、第１ブリッジ回路が差動出力部に接続された状態と、第２ブリッジ回路が差動出力部に接続された状態との２状態を簡単な回路構成で得ることが出来る。
また本発明では、前記第１直列回路は、第１抵抗素子と、第２抵抗素子とが前記第１の出力取り出し部を介して直列接続され、前記第１抵抗素子が前記第１磁気抵抗効果素子で形成され、
前記第２直列回路は、第３抵抗素子と、第４抵抗素子とが前記第２の出力取り出し部を介して、直列接続されてなり、前記第３抵抗素子が前記第２磁気抵抗効果素子で形成され、
前記第３直列回路は、第５抵抗素子と第６抵抗素子とが前記第３の出力取り出し部を介して、直列接続され、
前記第１抵抗素子と、前記第６抵抗素子とが並列接続されるとともに、前記第２抵抗素子と前記第５抵抗素子とが並列接続されて、前記第１ブリッジ回路が構成され、
前記第３抵抗素子と、前記第５抵抗素子とが並列接続されるとともに、前記第４抵抗素子と前記第６抵抗素子とが並列接続されて、前記第２ブリッジ回路が構成されていることが好ましい。
また本発明では、第１外部出力端子と、第２外部出力端子と、前記差動出力部と前記第１外部出力端子間の接続、及び前記差動出力部と前記第２外部出力端子間の接続を切り換える第２接続切換部と、を備え、
前記第１接続切換部により前記第１出力取り出し部と前記差動出力部間が接続されたとき、前記第２接続切換部により前記差動出力部と前記第１外部出力端子間が接続され、前記第１接続切換部により前記第２出力取り出し部と前記差動出力部間が接続されたとき、前記第２接続切換部により前記差動出力部と前記第２外部出力端子間が接続されることが好ましい。
本発明では、簡単な回路構成で、外部磁界方向の検知も可能な２出力の双極検出対応型センサにできる。
また本発明では、入力端子及びアース端子の少なくともどちらか一方の端子と前記第１直列回路間の接続、及び前記一方の端子と前記第２直列回路間の接続とを切り換える第３接続切換部を備え、
前記第１接続切換部により前記第１出力取り出し部と前記差動出力部間が接続されたとき、前記第３接続切換部により前記第１直列回路と前記一方の端子間が接続され、前記第１接続切換部により前記第２出力取り出し部と前記差動出力部間が接続されたとき、前記第３接続切換部により前記第２直列回路と前記一方の端子間が接続されることが好ましい。これにより、第１直列回路及び第２直列回路のうち差動出力部に接続されていない側の直列回路に電流が流れず、消費電流の低減を図ることが出来、また検出感度を向上させることが出来る。
本発明では、双極検出対応型の磁気検出装置において、従来よりも素子数を減らすことが出来るとともに、回路構成を簡単に出来る。さらに消費電流を低減できる。
図１，図２は本実施形態の磁気検出装置２０の回路構成図、図３は第１磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図４は第２磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、図５は本実施形態の磁気検出装置２０のセンサ部の抵抗素子形状を示す磁気検出装置２０の部分拡大斜視図、図６は図５に示すＡ−Ａ線から厚さ方向に前記磁気検出装置を切断し矢印方向から見た前記磁気検出装置の部分断面図、図７は、第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子の層構造を示す部分断面図、図８は、主に固定抵抗素子の層構造を説明するための部分断面図、図９〜図１６は、本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例であり、前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図や部分平面図、である。
図１に示す本実施形態の磁気検出装置２０は、センサ部２１と集積回路（ＩＣ）２２とを有して構成される。
前記センサ部２１には、第１抵抗素子（第１磁気抵抗効果素子）２３と第２抵抗素子（本実施形態では固定抵抗素子）２４とが第１出力取り出し部（接続部）２５を介して直列接続された第１直列回路２６、第３抵抗素子（第２磁気抵抗効果素子）２７と第４抵抗素子（本実施形態では固定抵抗素子）２８とが第２出力取り出し部（接続部）２９を介して直列接続された第２直列回路３０、及び、第５抵抗素子（本実施形態では固定抵抗素子）３１と第６抵抗素子（本実施形態では固定抵抗素子）３２が第３出力取り出し部３３を介して直列接続された第３直列回路３４が設けられる。
なお上記のように「抵抗素子」の表記は、第１〜第６までの通し番号とした。なお以下では、各抵抗素子を、主に「磁気抵抗効果素子」及び「固定抵抗素子」として表記し、「磁気抵抗効果素子」及び「固定抵抗素子」と区別する必要のない説明箇所については「抵抗素子」の表記を使用することとした。
前記第３直列回路３４は、共通回路として前記第１直列回路２６及び前記第２直列回路３０と夫々ブリッジ回路を構成している。以下では前記第１直列回路２６と前記第３直列回路３４とが並列接続されてなるブリッジ回路を第１ブリッジ回路ＢＣ３と、前記第２直列回路３０と前記第３直列回路３４とが並列接続されてなるブリッジ回路を第２ブリッジ回路ＢＣ４と称する。
図１に示すように、前記第１ブリッジ回路ＢＣ３では、第１抵抗素子２３と、前第６抵抗素子３２とが並列接続されるとともに、前記第２抵抗素子２４と前記第５抵抗素子３１とが並列接続されている。また前記第２ブリッジ回路ＢＣ４では、前記第３抵抗素子２７と、前記第５抵抗素子３１とが並列接続されるとともに、前記第４抵抗素子２８と前記第６抵抗素子３２とが並列接続されている。
図１に示すように前記集積回路２２には入力端子（電源）３９、アース端子４２及び２つの外部出力端子４０，４１が設けられている。前記入力端子３９、アース端子４２及び外部出力端子４０，４１は夫々図示しない機器側の端子部とワイヤボンディングやダイボンディング等で電気的に接続されている。
前記入力端子３９に接続された信号ライン５０及び前記アース端子４２に接続された信号ライン５１は、前記第１直列回路２６，第２直列回路３０及び第３直列回路３４の両側端部に設けられた電極の夫々に接続されている。
図１に示すように集積回路２２内には、１つの差動増幅器（差動出力部）３５が設けられ、前記差動増幅器３５の＋入力部、−入力部のどちらかに、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３が接続されている。なお、前記第３出力取り出し部３３と前記差動増幅器３５の接続は、次に説明する、前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５及び第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９と差動増幅器３５間の接続状態と異なって固定されている（非接続状態にはならない）。
前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５及び第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９は夫々第１スイッチ回路（第１接続切換部）３６の入力部に接続され、前記第１スイッチ回路３６の出力部は前記差動増幅器３５の−入力部、＋入力部のどちらか（前記第３出力取り出し部３３が接続されていない側の入力部）に接続されている。
図１に示すように、前記差動増幅器３５の出力部はシュミットトリガー型のコンパレータ３８に接続され、さらに前記コンパレータ３８の出力部は第２のスイッチ回路（第２接続切換部）４３の入力部に接続され、さらに前記第２スイッチ回路４３の出力部側は２つのラッチ回路４６，４７及びＦＥＴ回路５４、５５を経て第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１に夫々接続される。
さらに図１に示すように、前記集積回路２２内には第３のスイッチ回路４８が設けられている。前記第３のスイッチ回路４８の出力部は、前記アース端子４２に接続された信号ライン５１に接続され、前記第３のスイッチ回路４８の入力部には、第１直列回路２６及び第２直列回路３０の一端部が接続されている。
さらに図１に示すように、前記集積回路２２内には、インターバルスイッチ回路５２及びクロック回路５３が設けられている。前記インターバルスイッチ回路５２のスイッチがオフされると集積回路２２内への通電が停止するようになっている。前記インターバルスイッチ回路５２のスイッチのオン・オフは、前記クロック回路５３からのクロック信号に連動しており、前記インターバルスイッチ回路５２は通電状態を間欠的に行う節電機能を有している。
前記クロック回路５３からのクロック信号は、第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、及び第３スイッチ回路４８にも出力される。前記第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、及び第３スイッチ回路４８では前記クロック信号を受けると、そのクロック信号を分割し、非常に短い周期でスイッチ動作を行うように制御されている。例えば１パルスのクロック信号が数十ｍｓｅｃであるとき、数十μｍｓｅｃ毎にスイッチ動作を行う。
前記第１磁気抵抗効果素子２３は正方向の外部磁界（＋Ｈ）の強度変化に基づいて磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子であり、一方、前記第２磁気抵抗効果素子２７は、前記正方向と反対方向である負方向の外部磁界（−Ｈ）の磁界強度変化に基づいて磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果素子である。
ここで、正方向の外部磁界（＋Ｈ）はある一方向を示し、本実施形態では、図示Ｘ１方向に向く方向である。この方向の外部磁界が作用すると、図３，図４で説明するように、第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値は変動するが、第２磁気抵抗効果素子２７の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）。
一方、負方向の外部磁界（−Ｈ）は、前記正方向とは逆方向の外部磁界であり、図示Ｘ２方向に向く方向である。この方向の外部磁界が作用すると、図３，図４で説明するように、第２磁気抵抗効果素子２７の抵抗値は変動するが、第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値は変動しない（すなわち固定抵抗として作用する）。
前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２７の層構造及びヒステリシス特性について以下で詳しく説明する。
図７に示すように、前記第１の磁気抵抗効果素子２３及び第２の磁気抵抗効果素子２７は共に、下から下地層６０，シード層６１、反強磁性層６２、固定磁性層６３、非磁性中間層６４、フリー磁性層６５，６７（第２磁気抵抗効果素子２７のフリー磁性層を符号３７とした）、及び保護層６６の順で積層されている。前記下地層６０は、例えば、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成される。前記シード層６１は、ＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒ等で形成される。前記反強磁性層６２は、元素α（ただしαは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、又は、元素αと元素α′（ただし元素α′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成される。例えば前記反強磁性層６２は、ＩｒＭｎやＰｔＭｎで形成される。前記固定磁性層６３及びフリー磁性層６５，６７はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金等の磁性材料で形成される。また前記非磁性中間層６４はＣｕ等で形成される。また前記保護層６６はＴａ等で形成される。前記固定磁性層６３やフリー磁性層６５，６７は積層フェリ構造（磁性層／非磁性層／磁性層の積層構造であり、非磁性層を挟んだ２つの磁性層の磁化方向が反平行である構造）であってもよい。また前記固定磁性層６３やフリー磁性層６５，６７は材質の異なる複数の磁性層の積層構造であってもよい。
前記第１の磁気抵抗効果素子２３及び第２の磁気抵抗効果素子２７では、前記反強磁性層６２と前記固定磁性層６３とが接して形成されているため磁場中熱処理を施すことにより前記反強磁性層６２と前記固定磁性層６３との界面に交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、前記固定磁性層６３の磁化方向は一方向に固定される。図５及び図７では、前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａを矢印方向で示している。第１の磁気抵抗効果素子２３及び第２の磁気抵抗効果素子２７において前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａは共に図示Ｘ１方向（正方向）である。
一方、前記フリー磁性層６５，６７の磁化方向は、第１の磁気抵抗効果素子２３と第２の磁気抵抗効果素子２７とで異なっている。図７に示すように前記第１の磁気抵抗効果素子２３では前記フリー磁性層６５の磁化方向６５ａが図示Ｘ２方向（負方向）であり、固定磁性層６３の磁化方向６３ａと同じ方向であるが、前記第２の磁気抵抗効果素子２７では前記フリー磁性層６７の磁化方向６７ａが図示Ｘ１方向（正方向）であり、前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａと反平行である。
正方向の外部磁界（＋Ｈ）が作用すると、第２の磁気抵抗効果素子２７のフリー磁性層６７の磁化６７ａは変動しないが、第１の磁気抵抗効果素子２３のフリー磁性層６５の磁化６５ａは変動して前記第１の磁気抵抗効果素子２３の抵抗値は変化する。図３は第１の磁気抵抗効果素子２３のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線である。なお図のグラフでは縦軸が抵抗値Ｒであるが、抵抗変化率（％）であってもよい。図３に示すように、外部磁界が無磁場状態（ゼロ）から徐々に正方向に増加していくと、フリー磁性層６５の磁化６５ａと固定磁性層６３の磁化６３ａとの平行状態が崩れて反平行状態に近づくため前記第１の磁気抵抗効果素子２３の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ１上を辿って徐々に大きくなり、正方向の外部磁界（＋Ｈ）を徐々にゼロに向けて小さくしていくと、前記第１の磁気抵抗効果素子２３の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ２上を辿って徐々に小さくなる。
このように、第１の磁気抵抗効果素子２３には正方向の外部磁界（＋Ｈ）の磁界強度変化に対して、曲線ＨＲ１と曲線ＨＲ２で囲まれたヒステリシスループＨＲが形成される。前記第１の磁気抵抗効果素子２３の最大抵抗値と最低抵抗値の中間値であって、前記ヒステリシスループＨＲの広がり幅の中心値がヒステリシスループＨＲの「中点」である。そして前記ヒステリシスループＨＲの中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１の大きさが決定される。図３に示すように第１の磁気抵抗効果素子２３では、前記第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１が正の磁界方向へシフトしている。
一方、負方向の外部磁界（−Ｈ）が及ぼされると、前記第１の磁気抵抗効果素子２３のフリー磁性層６５の磁化６５ａは変動しないが、第２の磁気抵抗効果素子２７のフリー磁性層６７の磁化６７ａは変動して前記第２の磁気抵抗効果素子２７の抵抗値が変動する。
図４は第２の磁気抵抗効果素子２７のヒステリシス特性を示すＲ−Ｈ曲線である。図４に示すように、外部磁界が無磁場状態（ゼロ）から徐々に負方向に増加していくと、フリー磁性層６７の磁化６７ａと固定磁性層６３の磁化６３ａとの反平行状態が崩れて平行状態に近づくため、前記第２の磁気抵抗効果素子２７の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ３上を辿って徐々に小さくなり、一方、負方向の外部磁界（−Ｈ）を徐々にゼロに向けて変化させると、前記第２の磁気抵抗効果素子２７の抵抗値Ｒは、曲線ＨＲ４上を辿って徐々に大きくなる。
このように、第２の磁気抵抗効果素子２７には負方向の外部磁界（−Ｈ）の磁界強度変化に対して、曲線ＨＲ３と曲線ＨＲ４で囲まれたヒステリシスループＨＲが形成される。前記第２の磁気抵抗効果素子２７の最大抵抗値と最低抵抗値の中間値であって、前記ヒステリシスループＨＲの広がり幅の中心値がヒステリシスループＨＲの「中点」である。そして前記ヒステリシスループＨＲの中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２の大きさが決定される。図４に示すように第２の磁気抵抗効果素子２７では、前記第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２が負の磁界方向へシフトしている。
このように本実施形態では、前記第１の磁気抵抗効果素子２３の第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１は、正の磁界方向にシフトし、一方、前記第２の磁気抵抗効果素子２７の第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２は、負の磁界方向にシフトしている。
図３、図４で説明した互いに逆符号の層間結合磁界Ｈｉｎ１，Ｈｉｎ２を得るには、例えば、前記非磁性中間層６４の表面に対するプラズマトリートメント（ＰＴ）の際の、ガス流量（ガス圧）や電力値を適切に調整すればよい。ガス流量（ガス圧）の大きさ、及び電力値の大きさに応じて、層間結合磁界Ｈｉｎが変化することがわかっている。前記ガス流量（ガス圧）や電力値を大きくするほど層間結合磁界Ｈｉｎを正値から負値へ変化させることができる。また、前記層間結合磁界Ｈｉｎの大きさは前記非磁性中間層６４の膜厚でも変化する。あるいは、前記層間結合磁界Ｈｉｎの大きさは、下から、反強磁性層／固定磁性層／非磁性中間層／フリー磁性層の順に積層されている場合に、前記反強磁性層の膜厚を変えることでも調整できる。
第１の磁気抵抗効果素子２３では第１の前記層間結合磁界Ｈｉｎ１が正値であり、かかる場合には前記固定磁性層６３と前記フリー磁性層６５間には互いの磁化を平行にしようとする相互作用が働く。また、第２の磁気抵抗効果素子２７では第２の前記層間結合磁界Ｈｉｎ２が負値であり、かかる場合には前記固定磁性層６３と前記フリー磁性層６７間には互いの磁化を反平行にしようとする相互作用が働く。そして、各磁気抵抗効果素子２３，２７の反強磁性層６２と固定磁性層６３との間に同一方向の交換結合磁界（Ｈｅｘ）を磁場中熱処理にて生じさせることで、各磁気抵抗効果素子２３，２７の固定磁性層６３の磁化６３ａを同一方向に固定でき、また固定磁性層６３とフリー磁性層６５，６７との間には上記した相互作用が働いて、図７の磁化状態となる。
上記した第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２７は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したものであったが、ＧＭＲ素子以外に、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を利用したＡＭＲ素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用したＴＭＲ素子であってもよい。
一方、第１の磁気抵抗効果素子２３に直列接続される固定抵抗素子２４は、前記第１の磁気抵抗効果素子２３と積層順が異なるだけで、前記第１の磁気抵抗効果素子２３と同じ材料層で形成される。すなわち図８に示すように、前記固定抵抗素子２４は下から下地層６０、シード層６１、反強磁性層６２、第１磁性層６３、第２磁性層６５、非磁性中間層６４、及び保護層６６の順に積層される。前記第１磁性層６３が、第１の磁気抵抗効果素子２３を構成する固定磁性層６３に該当し、前記第２磁性層６５が前記第１の磁気抵抗効果素子２３を構成するフリー磁性層６５に該当している。図８に示すように、前記固定抵抗素子２３では、前記反強磁性層６２上に第１磁性層６３及び第２磁性層６５が連続して積層されて第１磁性層６３及び第２磁性層６５の磁化は共に、反強磁性層６２との間で生じる交換結合磁界（Ｈｅｘ）により固定されており、前記第２磁性層６５は前記第１の磁気抵抗効果素子２３のフリー磁性層６５のように外部磁界に対して磁化変動しない。
図８に示すように、前記固定抵抗素子２４の各層を、前記第１の磁気抵抗効果素子２３に対応する各層と同じ材料で構成することで、前記第１の磁気抵抗効果素子２３と前記固定抵抗素子２４の素子抵抗をほぼ同じにでき、また前記第１磁気抵抗効果素子２３の温度係数（ＴＣＲ）と、前記固定抵抗素子２３の温度係数とのばらつきを抑制でき、この結果、温度変化に対しても中点電位のばらつきを抑制でき、動作安定性を向上させることが出来る。なお材料のみならず第１の磁気抵抗効果素子２３と対応する各層の膜厚も前記第１の磁気抵抗効果素子２３の各層と等しいとさらに好ましい。
図示しないが上記と同じように、前記第２の磁気抵抗効果素子２７と直列接続された固定抵抗素子２８は、前記第２の磁気抵抗効果素子２７と積層順が異なるだけで、前記第２の磁気抵抗効果素子２７と同じ材料層で形成される。
また第３直列回路３４を構成する固定抵抗素子３１，３２は、互いに同じ材料層で形成した素子抵抗がほぼ同じ抵抗素子であれば、特に層構造について限定しない。すなわち固定抵抗素子３１，３２は例えばシート抵抗の高い抵抗材料で形成された単層構造で形成されてもよいが、第１直列回路２６及び第２直列回路３０を構成する各固定抵抗素子２４，２８を形成する工程で、同時に、固定抵抗素子３１，３２を形成することが製造工程を簡略化でき好ましい。よって、前記固定抵抗素子３１，３２を、第１直列回路２６及び第２直列回路３０の固定抵抗素子２４，２８と同様に、前記第１磁気抵抗効果素子２３あるいは第２磁気抵抗効果素子２７と積層順が異なるだけで、前記前記第１磁気抵抗効果素子２３あるいは第２磁気抵抗効果素子２７と同じ材料層で形成することが好適である。
次に、外部磁界の検出原理について説明する。
まずは、本実施形態の磁気検出装置２０に外部磁界が作用していない場合について説明する。かかる場合、前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２７の抵抗値は共に変化しない。前記クロック回路５３からのクロック信号を第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３及び第３スイッチ回路４８の夫々が受けると、図１に示すように、第１スイッチ回路３６が前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５と差動増幅器３５間を接続、第２スイッチ回路４３が前記コンパレータ３８と第１外部出力端子４０間を接続、及び、第３スイッチ回路４８が第１直列回路２６とアース端子４２間を接続する正方向の外部磁界（＋Ｈ）検出回路状態と、図２のように、第１スイッチ回路３６が前記第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９と差動増幅器３５間を接続、第２スイッチ回路４３が前記コンパレータ３８と第２外部出力端子４１間を接続、及び、第３スイッチ回路４８が第２直列回路３０とアース端子４２間を接続する負方向の外部磁界（−Ｈ）検出回路状態とに、数十μｓｅｃごとに切り換わる。
外部磁界が及んでいなければ、図１の正方向の外部磁界（＋Ｈ）検出回路状態では、第１ブリッジ回路ＢＣ３の第１出力取り出し部２５と第３出力取り出し部３３間の差動電位、及び図２の負方向の外部磁界（−Ｈ）検出回路状態では、第２ブリッジ回路ＢＣ４の第２出力取り出し部２９と第３出力取り出し部３３間の差動電位が、共にほぼ０となる。差動増幅器３５から、差動電位が０の出力がコンパレータ３８に向けて出力されると、前記コンパレータ３８では、シュミットトリガー入力により、例えば高レベル信号が、前記ラッチ回路４６，４７、ＦＥＴ回路５４を経て第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１から出力されるように制御されている。
次に、本実施形態の磁気検出装置２０に正方向の外部磁界（＋Ｈ）が及ぼされると、第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値が変動し、前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５での中点電位が変動する（図１の回路構成において図３に示すヒステリシス特性を持っていると、具体的には電位が大きくなる）。
今、図１に示す正方向の外部磁界（＋Ｈ）検出回路状態では、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３の中点電位を基準電位とし、前記第１直列回路２６と第３直列回路３４とで構成される第１ブリッジ回路ＢＣ３の第１出力取り出し部２５と第３出力取り出し部３３との差動電位を、前記差動増幅器３５にて生成し、コンパレータ３８に向けて出力する。前記コンパレータ３８では、前記差動電位を、シュミットトリガー入力によりパルス波形の信号に整形し、整形された検出信号がラッチ回路４６及びＦＥＴ回路５４を経て第１外部出力端子４０から出力される。このとき、正方向の外部磁界（＋Ｈ）が所定以上の大きさであると前記検出信号は、前記第１外部出力端子４０から低レベル信号として出力されるように制御されている。なお前記正方向の外部磁界（＋Ｈ）の大きさがある一定値よりも小さいときは、前記コンパレータ３８では、高レベル信号を生成するように制御されており、外部磁界が作用していない場合と変化がない。
一方、正方向の外部磁界（＋Ｈ）が作用している場合に図２の負方向の外部磁界（−Ｈ）検出回路状態に切り換わっても、第２磁気抵抗効果素子２７は抵抗変化しないから、外部磁界が作用していない場合と同様に、前記第２外部出力端子４１からは高レベル信号が出力されるように制御される。
このように、第１外部出力端子４０では、ある一定以上の正方向の外部磁界（＋Ｈ）が作用すると、高レベル信号から低レベル信号に（あるいはその逆であってもよい）信号レベルが変化するため、この信号レベルの変化によってある一定以上の大きさの正方向の外部磁界（＋Ｈ）が作用していることを検知できる。
同様に、本実施形態の磁気検出装置２０に負方向の外部磁界（−Ｈ）が及ぼされると、第２磁気抵抗効果素子２３の抵抗値が変動し、前記第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９での中点電位が変動する（図１の回路構成において図４に示すヒステリシス特性を持っていると、具体的には電位が大きくなる）。
今、図２に示す負方向の外部磁界（−Ｈ）検出回路状態では、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３の中点電位を基準電位とし、前記第２直列回路３０と第３直列回路３４とで構成される第２ブリッジ回路ＢＣ４の第２出力取り出し部２９と第３出力取り出し部３３間の差動電位を前記差動増幅器３５で生成し、それをコンパレータ３８に向けて出力する。前記コンパレータ３８では、前記差動電位を、シュミットトリガー入力によりパルス波形の信号に整形し、整形された検出信号が、ラッチ回路４６及びＦＥＴ回路５４を経て第２外部出力端子４１から出力される。このとき、負方向の外部磁界（−Ｈ）が所定以上の大きさであると前記検出信号は、前記第２出力端子４１から低レベル信号として出力されるように制御される。なお前記負方向の外部磁界（−Ｈ）の大きさがある一定値よりも小さいときは、前記コンパレータ３８では、高レベル信号を生成するように制御されるので、外部磁界が作用していない場合と変化がない。
一方、負方向の外部磁界（−Ｈ）が作用している場合に図１の正方向の外部磁界（＋Ｈ）検出回路状態に切り換わっても、第１磁気抵抗効果素子２３は抵抗変化しないから、外部磁界が作用していない場合と同様に、前記第１外部出力端子４０からは高レベル信号が出力されるように制御される。
このように、第２外部出力端子４１では、ある一定以上の負方向の外部磁界（−Ｈ）が作用すると、高レベル信号から低レベル信号に（あるいはその逆であってもよい）信号レベルが変化するため、この信号レベルの変化によってある一定以上の大きさの負方向の外部磁界が作用していることを検知できる。
なお前記負方向の外部磁界（−Ｈ）の大きさがある一定値よりも小さいときは、前記コンパレータ３８では、高レベル信号を生成するので、外部磁界が作用していない場合と変化がない。
そして前記第１外部出力端子４０あるいは前記第２外部出力端子４１から出力された検出信号を、図示しない機器側の処理回路等で、例えば後述する折畳み式携帯電話の開閉検知信号として使用する。
次に本実施形態の磁気検出装置２０の断面形状について図６を用いて説明する。図６に示すように、前記磁気検出装置２０は、例えばケイ素（Ｓｉ）で形成された基板７０上に、図示しないシリカ（ＳｉＯ２）の下地膜が一定の厚さで形成される。
前記下地膜上に、集積回路２２を構成する差動増幅器やコンパレータ等の能動素子７１〜７４や抵抗器７５，７６、及び配線層（信号ライン）７７等が形成されている。前記配線層７７は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で形成される。
図６に示すように、前記基板７０上及び集積回路２２上は、レジスト層等から成る絶縁層７８で覆われている。前記絶縁層７８には、前記配線層７７上の一部に穴部７８ｂが形成され、前記穴部７８ｂから前記配線層７８の上面が露出している。
前記絶縁層７８の表面７８ａは平坦化面で形成され、平坦化された前記絶縁層７８の表面７８ａに、第１磁気抵抗効果素子２３、第２磁気抵抗効果素子２７、各固定抵抗素子２４、２８、３１、３２が図５に示すミアンダー形状で形成されている。これにより、各素子の素子抵抗を増大させて消費電流を低減できる。
図５に示すように、各素子の両側端部には、電極２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂが形成され、前記第１磁気抵抗効果素子２３の電極２３ｂと前記固定抵抗素子２４の電極２４ｂ間が第１出力取り出し部２５によって接続され、前記第１出力取り出し部２５が図６に示すように前記配線層７７上に電気的に接続されている。同様に、第２磁気抵抗効果素子２７の電極２７ｂと固定抵抗素子２８の電極２８ｂ間が第２出力取り出し部２９により接続され、前記第２出力取り出し部２９が図示しない配線層に電気的に接続され、固定抵抗素子３２の電極３２ｂと固定抵抗素子３１の電極３１ｂ間が第３出力取り出し部３３により接続され、前記第３出力取り出し部３３が図示しない配線層に電気的に接続されている。
図６に示すように、前記素子上、電極上及び出力取り出し部上は、例えばアルミナやはシリカで形成された絶縁層８０で覆われている。そして前記磁気検出装置２０はモールド樹脂８１によりパッケージ化される。
本実施形態の磁気検出装置２０の特徴的部分について説明する。
本実施形態の磁気検出装置２０は、正方向の外部磁界（＋Ｈ）を検出するための第１ブリッジ回路ＢＣ３と負方向の外部磁界（−Ｈ）を検出するための第２ブリッジ回路ＢＣ４を有する双極検出対応の磁気センサである。
本実施形態では、固定抵抗素子３１，３２が直列接続された第３直列回路３４の中点電位を前記第１ブリッジ回路ＢＣ３と、前記第２ブリッジ回路ＢＣ４の基準電位として共通化し、且つ、前記第１ブリッジ回路ＢＣ３を構成する第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５と差動増幅器３５間の接続、及び前記第２ブリッジ回路ＢＣ４を構成する第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９と差動増幅器３５間の接続を交互に切り換える第１スイッチ回路３６を集積回路２２内に設けている。
本実施形態の磁気検出装置２０は、上記したように、双極検出対応の磁気検出装置２０であるが、第３直列回路３４を前記第１ブリッジ回路ＢＣ３と、前記第２ブリッジ回路ＢＣ４の双方で共通回路として使用することで、従来、磁気抵抗効果素子を用いた双極検出対応型センサでは、素子数が全部で少なくとも８個必要であったものを本実施形態では図１，図２に示すように全部で６個で構成でき、素子数を減らすことが可能である。
素子数を減らしたことのメリットとしては、製造効率の向上以外に、図５，図６で示すように、限られた素子形成領域内に、各素子を大きく形成できることが挙げられる。図５に示すように各素子は素子抵抗を大きくすべくミアンダー形状で形成されるが、このとき各素子を従来より広い面積で形成できるため、各素子の素子長さを従来よりも長くでき素子抵抗を適切に向上させることができる。
さらに本実施形態では第３直列回路３４を第１ブリッジ回路ＢＣ３及び第２ブリッジ回路ＢＣ４の共通回路としたことで、一つの差動増幅器３５にダイレクトに前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３を接続し、あとは、第１スイッチ回路３６によって、第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５と差動増幅器３５間の接続、及び第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９と差動増幅器３５間の接続を切り換える回路構成とすれば、１つの差動増幅器３５を設けるだけで、第１ブリッジ回路ＢＣ３と差動増幅器３５とが接続された正方向の外部磁界検出状態（図１）と、第２ブリッジ回路ＢＣ４と差動増幅器３５とが接続された負方向の外部磁界検出状態（図２）との２検出状態を交互に得ることが出来、簡単な回路構成で適切に、第１ブリッジ回路ＢＣ３及び第２ブリッジ回路ＢＣ４の双方から前記差動増幅器３５にて差動電位を得ることが出来る。
また本実施形態ではコンパレータ３８も一つで済み信号ラインの数も減らすことができ、よって回路構成を簡単に出来、しかも回路を小さく形成できる。
以上により本実施形態によれば双極対応型センサにおいて、従来よりも、素子数を減らすことができるとともに回路構成を簡単に出来る。
また本実施形態では図１，図２に示すように、差動増幅器３５と、２つの外部出力端子４０，４１間の接続を切り換える第２スイッチ回路４３が設けられ、前記第１スイッチ回路３６により、第１ブリッジ回路ＢＣ３の第１出力取り出し部２５と前記差動増幅器３５とが接続されているとき、前記第２スイッチ回路４３では、前記差動増幅器３５と前記第１外部出力端子４０間を接続し、前記第１スイッチ回路３６により、第２ブリッジ回路ＢＣ４の第２出力取り出し部２９と前記差動増幅器３５とが接続されているとき、前記第２スイッチ回路４３では、前記差動増幅器３５と前記第２外部出力端子４１とを接続している。
このように本実施形態では２つの外部出力端子４０，４１が設けられ、前記第１スイッチ回路３６と前記第２スイッチ回路４３とを連動させることで、前記第１外部出力端子４０からは正方向の外部磁界（＋Ｈ）の検出信号を得ることができ、前記第２外部出力端子４１からは負方向の外部磁界（−Ｈ）の検出信号を得ることができる。このように２出力とすることで、どちらの出力端子からの検出信号かにより、外部磁界の方向も検知することが可能となっている。
また本実施形態では、アース端子４２と第１直列回路２６間の接続、及び前記アース端子４２と前記第２直列回路３０間の接続とを切り換える第３スイッチ回路４８が設けられている。
そして、前記第１スイッチ回路３６により前記第１ブリッジ回路ＢＣ３と前記差動増幅器３５部間が接続されたとき、前記第３スイッチ回路４８により前記第１直列回路２６と前記アース端子４２間が接続され、前記第１スイッチ回路３６により前記第２ブリッジ回路ＢＣ４と前記差動増幅器３５間が接続されたとき、前記第３スイッチ回路４８により前記第２直列回路３０と前記アース端子４２間が接続される。これにより、前記第１ブリッジ回路ＢＣ３と前記差動増幅器３５部間が接続されたとき、第２直列回路３０に電流は流れず、また前記第２ブリッジ回路ＢＣ４と前記差動増幅器３５部間が接続されたとき、第１直列回路２６に電流は流れないため、消費電流の低減を図ることが出来、また検出感度を向上させることが出来る。
前記第３スイッチ回路４８は、入力端子３９と第１直列回路２６間、及び入力端子３９と第２直列回路３０間に前記アース端子４２側とともに、あるいは前記アース端子４２側に代えて設けられていてもよい。
本実施形態による双極検出対応型の磁気検出装置２０は、例えば折畳み式携帯電話の開閉検知に使用できる。
図９に示すように折畳み式携帯電話９０は、第１部材９１と第２部材９２とを有して構成される。前記第１部材９１は画面表示側であり、前記第２部材９２は操作体側である。前記第１部材９１の前記第２部材９２との対向面には液晶ディスプレイやレシーバ等が設けられている。前記第２部材９２の前記第１部材９１との対向面には、各種釦及びマイク等が設けられている。図９は折畳み式携帯電話９０を閉じた状態であり、図９に示すように前記第１部材９１には磁石９４が内臓され、前記第２部材９２には本実施形態の磁気検出装置２０が内臓されている。図９に示すように閉じた状態で、前記磁石９４と磁気検出装置２０は互いに対向した位置に配置されている。あるいは前記磁気検出装置２０は前記磁石９４との対向位置よりも、外部磁界の進入方向と平行な方向にずれた位置に配置されてもよい。
図９では、前記磁石９４から放出された正方向の外部磁界（＋Ｈ）が、前記磁気検出装置２０に伝わり、前記磁気検出装置２０では前記外部磁界（＋Ｈ）を検出し、これにより、折畳み式携帯電話９０は閉じた状態にあることが検出される。
一方、図１０のように折畳み式携帯電話９０を開くと、前記第１部材９１が前記第２部材９２から離れるにつれて、徐々に前記磁気検出装置２０に伝わる外部磁界（＋Ｈ）の大きさは小さくなっていき、やがて前記磁気検出装置２０に伝わる外部磁界（＋Ｈ）はゼロになる。前記磁気検出装置２０に伝わる外部磁界（＋Ｈ）の大きさがある所定の大きさ以下となった場合に、前記折畳み式携帯電話９０が開いた状態にあることが検出され、例えば、前記携帯電話９０内に内臓される制御部にて、液晶ディスプレイや操作釦の裏側にあるバックライトが光るように制御されている。
本実施形態の磁気検出装置２０は、双極対応型センサである。すなわち図９では、磁石９４のＮ極は図示左側にＳ極は図示右側に位置するが、図１１に示すように極性を逆にした場合（Ｎ極が図示右側、Ｓ極が図示左側）、前記磁気検出装置２０に及ぼされる外部磁界（−Ｈ）の方向（以下、負方向という）は、図１の外部磁界（＋Ｈ）の方向と反転する。本実施形態では、かかる場合でも、図１１のように折畳み式携帯電話９０を閉じた状態から図１２のように前記携帯電話９０を開いたとき、開いたことが適切に検知されるようになっている。
よって、外部磁界の極性に関係なく磁石９４を配置できるので、前記磁石９４の配置に規制が無くなり、組み立てが容易になる。
上記した開閉検知方法では、外部磁界の方向まで認知できなくても、双極にて外部磁界の変化だけを検知できればよいので、例えば図１，図２に示す外部出力端子４０，４１はどちらか一つでもよい。
すなわち例えば図１，図２に示す第２スイッチ回路４３を無くして、コンパレータ３８からラッチ回路４６、ＦＥＴ回路５４を経て外部出力端子４０に至る一つの信号ラインを形成すると、前記外部出力端子４０からは、正方向の外部磁界（＋Ｈ）検知信号、負方向の外部磁界（−Ｈ）検知信号の双方の信号を得ることが出来る。このとき、双方の検知信号は例えば上記したように低レベル信号であるため、どちらの外部磁界検知信号かまで判別できなくなるが、開閉検知においては、外部磁界の方向まで認知できなくてもよいニーズがあり、したがって、外部出力端子を一つだけにして、さらに回路構成を簡単にしてもよい。
あるいは、以下に説明するように、ターンオーバータイプの折畳み携帯電話１００のように、外部磁界の方向によって異なる機能を起動させるような場合は、図１，図２に示すように外部出力端子４０，４１を２つ設けて、外部磁界の方向まで検知できるようにしたほうがよい。
図１３のように折畳み携帯電話１００を開くと、図１０，図１２で説明したように、磁気検出装置２０に及ぼされる外部磁界の強度変化によって、携帯電話１００が開いたことが検知される。図１３のときの磁石１０１の配置は図１５に示す平面図で示すとおりであり、前記携帯電話１００の第１の部材１０２を、回転軸を中心として１８０度回転させ、図１３の状態において、前記第１の部材１０２の内面であった画面表示面１０２ａを、図１４、図１６に示すように、外面に向ける。このとき図１６に示すように磁石１０１の向きは、図１５の配置状態から反転する。例えば、第１の部材１０２をターンオーバーさせることでカメラ機能を起動させる場合には、磁気検出装置２０は、図１３のように携帯電話１００を開いたり閉じたりしたことを検知する開閉検知機能のほかに、磁石１０１の向きが反転したことを検知できないといけないが、本実施形態の磁気検出装置２０では、図１，図２に示す回路構成によって、正方向の外部磁界（＋Ｈ）検知信号か、負方向の外部磁界（−Ｈ）検知信号かを２つの外部出力端子４０，４１を持たせることで検知可能としている。
本実施形態におけるセンサ部２１の素子構成は一例であり、これに限定されるべきものではない。本実施形態では、第１ブリッジ回路ＢＣ３で正方向の外部磁界（＋Ｈ）を検知し、第２ブリッジ回路ＢＣ４で負方向の外部磁界（−Ｈ）を検知するが、このように正方向及び負方向の外部磁界を２つのブリッジ回路ＢＣ３，ＢＣ４で検知するとともに、各ブリッジ回路に共有する直列回路が存在すればよい。例えば、本実施形態におけるセンサ部２１の素子構成では、第１ブリッジ回路ＢＣ３と第２ブリッジ回路ＢＣ４とで共有した第５，第６抵抗素子３１，３４は外部磁界に対し抵抗変化しない固定抵抗であり、第３出力取り出し部３３での固定電位を基準として、第１ブリッジ回路ＢＣ３の差動電位、及び第２ブリッジ回路ＢＣ４の差動電位が生じるので、前記差動電位は、図１７の従来のセンサ構成に比べて小さくなる。
よって、従来のセンサ構成の場合での差動電位と同等の差動電位を得るために、図１，図２に示す前記第５抵抗素子３１を、第１直列回路２６に配置されている第１磁気抵抗効果素子２３と同じ磁気抵抗効果素子で形成し、また、前記第６抵抗素子３２を、第２直列回路３０に配置されている第２磁気抵抗効果素子２７と同じ磁気抵抗効果素子で形成してもよい。
あるいは、図１，図２に示す第１直列回路２６に接続された第２抵抗素子２４及び、第２直列回路３０に接続された第４抵抗素子２８は、外部磁界に対し抵抗変化しない固定抵抗であったが、例えば、第２抵抗素子２４を、正方向の外部磁界（＋Ｈ）に対して電気抵抗が変化するが、外部磁界の磁界強度変化に対する抵抗値の増減が、前記第１磁気抵抗効果素子２３とは逆傾向を示す磁気抵抗効果素子で形成し、また、第４抵抗素子２８を、負方向の外部磁界（−Ｈ）に対して電気抵抗が変化するが、外部磁界の磁界強度変化に対する抵抗値の増減が、前記第２磁気抵抗効果素子２７とは逆傾向を示す磁気抵抗効果素子で形成すると、差動電位を大きくでき検出感度を良好にできて好適である。
図１，図２に示す実施形態では、第１直列回路２６と第３直列回路３４とで構成される第１ブリッジ回路ＢＣ３、及び第２直列回路３０及び第３直列回路３４とで構成される第２ブリッジ回路ＢＣ４では、ゼロの外部磁界（無磁場状態）を基準として正方向、及び負方向に徐々に大きくなると、差動電位の増減傾向は、正方向の外部磁界が作用するときと、負方向の外部磁界が作用するときとで同じとなる。このように差動電位の増減傾向を同じにすることで、前記コンパレータ３８のシュミットトリガー入力値を正方向の外部磁界が作用するときと、負方向の外部磁界が作用するときとで適宜変更する必要がなく、制御が楽であるし、また一つのコンパレータ３８を用いれば足りる。
また本実施形態では、第１接続切換部、第２接続切換部、及び第３接続切換部としてスイッチ回路３６，４３，４８を提示したが、スイッチ回路に限定されない。スイッチ機能を持つ能動素子等であってもよい。
また磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を与えるか否かは任意である。前記磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層にバイアス磁界を供給しなくてもよいが、前記バイアス磁界を供給する場合には、例えば固定磁性層とフリー磁性層との磁化を無磁場状態で直交する関係に制御する。
また本実施形態の磁気検出装置２０は、折畳み式携帯電話の開閉検知以外にゲーム機等の携帯式電子機器の開閉検知等に使用されてもよい。本形態は、上記開閉検知以外にも、双極検出対応の磁気検出装置２０が必要な用途で使用できる。
本実施形態の磁気検出装置の正方向の外部磁界検出回路状態を示す回路構成図、 本実施形態の磁気検出装置の負方向の外部磁界検出回路状態を示す回路構成図、 第１磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、 第２磁気抵抗効果素子のヒステリシス特性を説明するためのグラフ（Ｒ−Ｈ曲線）、 本実施形態の磁気検出装置のセンサ部の抵抗素子形状を示す磁気検出装置２０の部分拡大斜視図、 図５に示すＡ−Ａ線から厚さ方向に前記磁気検出装置を切断し矢印方向から見た前記磁気検出装置の部分断面図、 第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子の層構造を示す部分断面図、 主に固定抵抗素子の層構造を説明するための部分断面図、 本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、前記電話を閉じた状態を示す）、 本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、前記電話を開いた状態を示す）、 本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、磁石の配置を図９とは逆にし、前記電話を閉じた状態を示す）、 本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、磁石の配置を図１０とは逆にし、前記電話を開いた状態を示す）、 本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、前記電話を開いた状態を示す）、 本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の部分模式図であり、第１の部材をターンオーバーさせた状態を示す）、 本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の図１３の部分平面図）、 本実施形態の磁気検出装置の用途を説明するための一例（前記磁気検出装置を内臓した折畳み式携帯電話の図１５の部分平面図）、 従来の磁気検出装置の回路構成図、
符号の説明
２０ 磁気検出装置
２１ センサ部
２２ 集積回路（ＩＣ）
２３ 第１磁気抵抗効果素子（第１抵抗素子）
２４ 固定抵抗素子（第２抵抗素子）
２５ 第１出力取り出し部
２６ 第１直列回路
２７ 第２磁気抵抗効果素子（第３抵抗素子）
２８ 固定抵抗素子（第４抵抗素子）
２９ 第２出力取り出し部
３０ 第２直列回路
３１ 固定抵抗素子（第５抵抗素子）
３２ 固定抵抗素子（第６抵抗素子）
３３ 第３出力取り出し部
３４ 第３直列回路
３５ 差動増幅器
３６ 第１スイッチ回路（第１接続切換部）
３８ コンパレータ
３９ 入力端子
４０ 第１外部出力端子
４１ 第２外部出力端子
４２ アース端子
４３ 第２スイッチ回路
４６、４７ ラッチ回路
４８ 第３スイッチ回路
５３ クロック回路
６２ 反強磁性層
６３ 固定磁性層（第１磁性層）
６４ 非磁性中間層
６５、６７ フリー磁性層（第２磁性層）
７８、８０ 絶縁層
８１ モールド樹脂
９０、１００ 折畳み式携帯電話
９１、１０２ 第１部材
９２ 第２部材
９４、１０１ 磁石

Claims (6)

  1. 第１直列回路と、第２直列回路と、第３直列回路を有し、
    前記第１直列回路を構成する複数の抵抗素子には、少なくともいずれか一つに、（＋Ｈ）方向の外部磁界に対し電気抵抗が変化し、前記（＋Ｈ）方向とは逆方向の（−Ｈ）方向の外部磁界に対し電気抵抗が変化しない磁気抵抗効果を利用した第１磁気抵抗効果素子が含まれ、
    前記第２直列回路を構成する複数の抵抗素子には、少なくともいずれか一つに、前記（−Ｈ）方向の外部磁界に対し電気抵抗が変化し、前記（＋Ｈ）方向の外部磁界に対して電気抵抗が変化しない磁気抵抗効果を利用した第２磁気抵抗効果素子が含まれ、
    前記第３直列回路を構成する複数の抵抗素子は、前記第１直列回路を構成する抵抗素子、及び前記第２直列回路を構成する抵抗素子の夫々とブリッジ接続される共通の抵抗素子であり、
    前記第１直列回路の第１出力取り出し部と前記第２直列回路の第２出力取り出し部は一方ずつ、第１接続切換部を介して共通の差動出力部に前記第３直列回路の第３出力取り出し部と共に接続可能とされており、
    前記第１接続切換部にて、前記第１出力取り出し部と前記差動出力部が接続されたとき、前記第１直列回路と前記第３直列回路とが並列接続してなる、前記（＋Ｈ）方向の外部磁界検出用の第１ブリッジ回路が前記差動出力部に接続された状態に切り換わり、前記第１接続切換部にて、前記第２出力取り出し部と前記差動出力部が接続されたとき、前記第２直列回路と前記第３直列回路とが並列接続してなる、前記（−Ｈ）方向の外部磁界検出用の第２ブリッジ回路が前記差動出力部に接続された状態に切り換わることを特徴とする双極対応型磁気検出装置。
  2. 前記第１直列回路は、第１抵抗素子と、第２抵抗素子とが前記第１の出力取り出し部を介して直列接続され、前記第１抵抗素子が前記第１磁気抵抗効果素子で形成され、
    前記第２直列回路は、第３抵抗素子と、第４抵抗素子とが前記第２の出力取り出し部を介して、直列接続されてなり、前記第３抵抗素子が前記第２磁気抵抗効果素子で形成され、
    前記第３直列回路は、第５抵抗素子と第６抵抗素子とが前記第３の出力取り出し部を介して、直列接続され、
    前記第１抵抗素子と、前記第６抵抗素子とが並列接続されるとともに、前記第２抵抗素子と前記第５抵抗素子とが並列接続されて、前記第１ブリッジ回路が構成され、
    前記第３抵抗素子と、前記第５抵抗素子とが並列接続されるとともに、前記第４抵抗素子と前記第６抵抗素子とが並列接続されて、前記第２ブリッジ回路が構成されている請求項１記載の双極対応型磁気検出装置。
  3. 第１外部出力端子と、第２外部出力端子と、前記差動出力部と前記第１外部出力端子間の接続、及び前記差動出力部と前記第２外部出力端子間の接続を切り換える第２接続切換部と、を備え、
    前記第１接続切換部により前記第１出力取り出し部と前記差動出力部間が接続されたとき、前記第２接続切換部により前記差動出力部と前記第１外部出力端子間が接続され、前記第１接続切換部により前記第２出力取り出し部と前記差動出力部間が接続されたとき、前記第２接続切換部により前記差動出力部と前記第２外部出力端子間が接続され、
    （＋Ｈ）方向の外部磁界が作用したとき、前記第１磁気抵抗効果素子の電気抵抗値の変化に基づいて、前記第１外部出力端子から（＋Ｈ）の検出信号が出力され、（−Ｈ）方向の外部磁界が作用したとき、前記第２磁気抵抗効果素子の電気抵抗値の変化に基づいて、前記第２外部出力端子から（−Ｈ）の検出信号が出力される請求項１又は２に記載の双極対応型磁気検出装置。
  4. 入力端子及びアース端子の少なくともどちらか一方の端子と前記第１直列回路間の接続、及び前記一方の端子と前記第２直列回路間の接続とを切り換える第３接続切換部を備え、
    前記第１接続切換部により前記第１出力取り出し部と前記差動出力部間が接続されたとき、前記第３接続切換部により前記第１直列回路と前記一方の端子間が接続され、前記第１接続切換部により前記第２出力取り出し部と前記差動出力部間が接続されたとき、前記第３接続切換部により前記第２直列回路と前記一方の端子間が接続される請求項１ないし３のいずれかに記載の双極対応型磁気検出装置。
  5. 前記第１磁気抵抗効果素子の固定磁性層とフリー磁性層間に作用する第１の層間結合磁界Ｈｉｎ１は、Ｒ−Ｈ曲線上で（＋Ｈ）の外部磁界方向にシフトしており、前記第２磁気抵抗効果素子の固定磁性層とフリー磁性層間に作用する第２の層間結合磁界Ｈｉｎ２は、Ｒ−Ｈ曲線上で（−Ｈ）の外部磁界方向にシフトしている請求項１ないし４のいずれかに記載の双極対応型磁気検出装置。
  6. 前記第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子の固定磁性層は共に同じ方向であって（＋Ｈ）方向あるいは（−Ｈ）方向のどちらかの方向に磁化固定されており、前記第１磁気抵抗効果素子のフリー磁性層の磁化方向は、無磁場状態にて、（−Ｈ）方向を向いており、前記第２磁気抵抗効果素子のフリー磁性層の磁化方向は、無磁場状態にて、（＋Ｈ）方向を向いている請求項５記載の双極対応型磁気検出装置。
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