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公開番号2024129393
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023038569
出願日2023-03-13
発明の名称磁気センサ
出願人TDK株式会社
代理人インフォート弁理士法人,弁理士法人イトーシン国際特許事務所
主分類G01R 33/09 20060101AFI20240919BHJP(測定;試験)
要約【課題】配線の抵抗値を小さくすることができる磁気センサを実現する。
【解決手段】磁気センサ1は、互いに反対側に位置する第1の端面30aおよび第2の端面30bを有する軟磁性体30と、第1の端面30aの近傍に配置された第1のMR素子20Aと、第2の端面30bの近傍に配置された第2のMR素子20Bと、第1のMR素子20Aと第2のMR素子20Bとを電気的に接続すると共に、第1のMR素子20Aと第2のMR素子20Bとが並ぶ第1の方向に直交する第2の方向から見たときに軟磁性体30と重なる部分を含む第1のリード41と、を備えている。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
互いに反対側に位置する第１の端面および第２の端面を有する軟磁性体と、
前記第１の端面の近傍に配置された第１の磁気抵抗効果素子と、
前記第２の端面の近傍に配置された第２の磁気抵抗効果素子と、
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子とを電気的に接続すると共に、前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子とが並ぶ第１の方向に直交する第２の方向から見たときに前記軟磁性体と重なる部分を含む第１のリードと、
を備えたことを特徴とする磁気センサ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子の各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含み、
前記第１の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、第１の磁化方向の成分を含み、
前記第２の磁気抵抗効果素子の前記磁化固定層の前記磁化は、前記第１の磁化方向とは反対の第２の磁化方向の成分を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子の各々は、前記第１の方向および前記第２の方向の各々と交差する第３の方向に長い形状を有していることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子の各々は、所定の方向の磁化を有する磁化固定層と、印加される磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層とを含むと共に、バイアス磁界が前記第１の方向および前記第２の方向の各々と交差する方向に前記自由層に印加されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第１のリードの各々は、前記第１の方向および前記第２の方向の各々と交差する第３の方向における寸法である幅を有し、
前記第１のリードは、前記第１のリードの前記幅が、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子の各々の前記幅以上になる部分を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記軟磁性体は、前記第２の方向に平行な方向の成分を含む入力磁界を受けて、前記第１の方向に平行な方向の成分を含む出力磁界を発生するように構成されたヨークであることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１のリードは、前記軟磁性体と前記第１および第２の磁気抵抗効果素子との間の位置、または、前記第１のリードと前記軟磁性体との間に前記第１および第２の磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項８】
更に、それぞれ前記軟磁性体を含む複数の軟磁性構造体と、
それぞれ前記第１の磁気抵抗効果素子、前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第１のリードを含む複数の素子対と、
複数の素子対を電気的に接続する複数の第２のリードと、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記複数の素子対は、隣接する第１の素子対および第２の素子対を含み、
前記複数の第２のリードは、前記第１の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子の一方を、いかなる磁気抵抗効果素子も介在させずに、前記第２の素子対に電気的に接続する特定の第２のリードを含み、
前記第１の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子の他方は、前記第１の素子対の前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子の前記一方を介して、前記第２の素子対に電気的に接続されていることを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記第１の素子対および前記第２の素子対は、前記第１の方向に並んでいることを特徴とする請求項９記載の磁気センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性体と磁気抵抗効果素子とを含む磁気センサに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサとしては、基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いたものが知られている。スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、基板の面に平行な方向の磁界に対して感度を有するように構成される場合が多い。
【０００３】
一方、磁気センサを含むシステムでは、基板上に設けられた磁気抵抗効果素子によって、基板の面に垂直な方向の磁界を検出したい場合がある。これを実現する磁気センサとしては、軟磁性体よりなる１つ以上の磁界変換素子を備えた磁気センサが知られている。磁界変換素子は、基板の面に垂直な方向の磁界を、基板の面に平行な方向の磁界に変換して、磁気抵抗効果素子に与える。このような磁気センサは、例えば特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１には、磁界変換部と複数の磁気抵抗効果素子と配線部とを備えた磁気センサが開示されている。磁界変換部は、複数のヨークを含んでいる。複数のヨークの各々は、一方向に長い形状を有し、入力磁界を受けて出力磁界を発生する。複数の磁気抵抗効果素子は、複数のヨークの各々の両側に複数個ずつ配置されている。複数個の磁気抵抗効果素子の各々は、複数のヨークの各々の長手方向に長い形状を有している。配線部は、複数のヨークの各々の長手方向に沿って並ぶ複数個の磁気抵抗効果素子を直列に接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１７４１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁気センサの感度を高めるためには、磁気センサにおける磁気抵抗効果素子の占有面積を大きくすることが効果的である。一方、磁気センサが搭載される装置の小型化に伴って、磁気センサの小型化も要求されている。磁気抵抗効果素子の占有面積を大きくしたり、磁気センサを小型化したりしようとすると、複数の磁気抵抗効果素子を電気的に接続するための配線の幅が小さくなる。その結果、配線の抵抗値が大きくなり、磁気センサの感度が低下してしまうという問題があった。この問題は、特に、ヨークのような一方向に長い構造物に沿って配置された複数の磁気抵抗効果素子を直列に接続する配線を含む磁気センサにおいて顕著になる。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の磁気抵抗効果素子を電気的に接続する配線の抵抗値を小さくすることができる磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁気センサは、互いに反対側に位置する第１の端面および第２の端面を有する軟磁性体と、第１の端面の近傍に配置された第１の磁気抵抗効果素子と、第２の端面の近傍に配置された第２の磁気抵抗効果素子と、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子とを電気的に接続すると共に、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子とが並ぶ第１の方向に直交する第２の方向から見たときに軟磁性体と重なる部分を含む第１のリードと、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の磁気センサでは、第１のリードは、軟磁性体と重なる部分を含んでいる。これにより、本発明によれば、複数の磁気抵抗効果素子を電気的に接続する配線の抵抗値を小さくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの配線と複数の素子対を模式的に示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの回路構成を示す回路図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す斜視図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す側面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。
比較例の磁気センサの一部を示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの変形例の一部を示す側面図である。
本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの配線と複数の素子対を模式的に示す平面図である。
本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの配線と複数の素子対を模式的に示す平面図である。
本発明の第４の実施の形態における磁気センサシステムを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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