磁传感器的制作方法

专利名称：磁传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁传感器，特别涉及使用磁阻效应元件的磁传感器。
背景技术：
作为测量装置，正在开发能够检测磁场变化的磁传感器，例如，用于电流 计、磁编码器等各种用途。下述非专利文献l公开了这种磁传感器的一个例子，
-使用GMR元件(巨磁阻效应元件(Giant Magneto Resistive effect元件)作为抬r 测磁场变化的元件。另外，GMR元件是根据输入的磁力而改变输出的电阻值的 元件，基于该输出的电阻值，可以测量所检测的磁场的变化。
因此，作为使用GMR元件的磁传感器的具体结构的一个例子，如非专利文 献l所示，在基板上配置四个GMR元件，构成电桥电路。接着，通过检测电桥 电路的差动电压，来检测GMR元件的电阻值随作为检测对象的磁场的变化而产 生的变化。由此，可以构成对磁场变化具有高灵敏度的传感器。
具体而言，非专利文献1公开的磁传感器，作为检测磁场变化的元件，设 置了使用GMR元件(巨磁阻效应元件)的GMR芯片(》兹场4企测芯片)，该GMR 元件是输出的电阻值根据输入磁场的方向而改变的自旋阀型元件。并且，GMR 元件在各自的一个面上，被/f兹化固定在所定方向，从而能够纟佥测所定方向的^兹 场。此时，为了 GMR芯片的小型化以及减小每个电阻值的偏差，在一个GMR 芯片上形成用于构成电桥电路的四个GMR元件。因此，所有四个GMR元件的 石兹<乜固定方向都为同 一 方向。
使用构成上述电桥电路的GMR芯片来检测一个方向的磁场时，由于所有 GMR元件中磁场的变化都大致相同，因此，各GMR元件输出的电阻值根据该 变化而产生的变化也大致相同。因而难以检测电桥电路中的差动电压。为了解 决这个问题，非专利文献l中，用NiFe膜覆盖在四个GMR元件中的两个GMR 元件上。这样就无法检测用NiFe膜覆盖的GMR元件中磁场的变化，因此另外 两个GMR元件的电阻值随磁场的变化而变化。由此，可以检测电桥电路中的差动电压，进而可以检测磁场的变化。 NVE CORPORATION (美国)，"NVE CORPORATION GMR Sensor Catalog", [online], P7, [ 2008年3月17日检索],网络〈URL : http:〃www.nve.com/Downloads/catalog.pdf >
然而，在上述非专利文献1中公开的技术中，存在以下问题在构成电桥 电路的各GMR元件中，用NiFe膜覆盖的两个GMR元件的电阻值没有变化， 因此，没有输出较大的差动电压，从而无法高精密度地检测磁场。
另 一方面，为了高精密度地检测一个方向的磁场，利用具有如上所述的GMR 元件的电桥电路时，有必要使;兹化固定方向不同，例如将GMR元件两两分开配 置。但是，如果采用将GMR元件分开的结构，则用多个芯片构成电桥电路，各 GMR元件的电阻值产生误差，即使磁场为0也会产生补偿电压，无法进行高精 密度测量。此外，为了构成电桥电路，需要将由多个芯片上形成的GMR元件连 接的连接点和配线等，这样会增加电阻，补偿电压可能进一步增大。并且，如 果用多个芯片构成，则需要如上所述的连接点、配线、以及基板等，因此存在 无法实现传感器的小型化的问题。
另外，如果磁场为0时的补偿电压较大，则该补偿电压的温度特性变差。 即，四个GMR元件的电阻值，随温度的上升和下降而增加和减小，^旦由于将如 上所述GMR元件分开，因此其偏差变大。其结果产生较大的补偿电压，使高精 密度4全测磁场变得越发困难。
此外，如果将GMR元件分开设置，则无法密集配置这些元件。于是，由于 GMR元件的膜厚度存在偏差，因而各GMR元件的电阻偏差变大，会产生与上 述同样的补偿电压增大的问题。而且，如果将GMR元件分开设置，则需要在每 个元件上形成垫板，致使元件面积增大，无法实现芯片的小型化。此外，芯片 难以小型化会导致制造工序中制造的芯片个数减少、产品单价增加的问题。

发明内容
本发明的目的是提供可以解决上述问题、实现小型化和低成本化、同时能 够实现提高磁场检测精密度的磁传感器。
本发明的实施方式之一的磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能 够斗企测所定连4妄点间的差动电压的电桥电^各，上述不兹阻效应元件根据输入f兹场的方向而改变输出的电阻值。并且，以该石兹阻效应元件的石兹4匕固定方向全部朝 向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件。此外，在上述电桥电路的周围，配 置了使磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的》兹体。
此外，上述磁体例如为软磁体。另外，上述磁阻效应元件与；兹体优选为， 沿石兹阻效应元件的》兹化方向配置在同 一直线上。
并且，上述磁传感器，具体采用以下结构上述电桥电路配置有四个上述 磁阻效应元件，同时，在大致相同的位置设置该电桥电^各中相邻而不连接的两 个成对的,兹阻效应元件从而形成元件形成部，上述元件形成部形成于与各对该 i兹阻效应元件相对应的两个位置上，该两个位置的元件形成部之间配置有》兹体。 此时，也可以将上述^兹体载置在形成有磁阻效应元件的面上。
并且，可以对上述各元件形成部分别配置其它磁体，上述其它磁体配置在 上述各元件形成部的、与另一个元件形成部侧相反的一侧。并且，可以将上述 各其它磁体配置于形成有》兹阻效应元件的面的下方。
根据上述发明，首先，由于电桥电路是由将磁化固定方向朝向同一方向而 配置的多个磁阻效应元件形成，因此可以在一个芯片上形成电桥电路，从而可 以减小每个电阻值的偏差。接着，本发明在电桥电路的周围配置磁体。由此， 以具有同一磁化固定方向的状态形成磁阻效应元件，相对于该》兹阻效应元件的、 存在于磁传感器周围的磁场的方向，因磁体而产生变化。因此，才艮据磁体的配 置，可以^吏一个方向的外部^兹场在i兹阻效应元件间在不同的方向上改变。例如， 在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的两个成对的》兹阻效应元件
y^人而形成元件形成部，并且该元件形成部形成在两个位置上，以》兹场入射的状 态配置磁体，对于其中一个元件形成部磁体是配置在磁化固定方向上，对于另 一个元件形成部磁体是配置在其相反方向上。因此，由电桥电路输出较大差动 电压，故可以实现提高一个方向的磁场的检测精密度。
此时，特别是，可以在一个芯片上形成构成电桥电^各的GMR元件，因此， 可以减小每个电阻值的偏差，抑制补偿电压，可以实现进一步提高磁场的检测 精密度。而且，通过在一个芯片上构成电桥电路，可以实现芯片整体的小型化， 从而可以提高芯片的制造效率，实现降低传感器的成本。
此外，作为本发明另一实施方式的测量仪器，可具有配置上述磁传感器而 构成。并且，该测量仪器也可以配置磁场产生装置，该磁场产生装置产生相对于形成了磁阻效应元件的面垂直入射的磁场。
此外，作为本发明的另一实施方式的电流计，包括具有局部^皮切断的空隙 部的大致环状的磁体芯、以及贯通该磁体芯的大致中心位置的导体，该电流计 通过检测由流过导体的电流在磁体芯产生的磁场来测量该电流。并且，该电流 计具有将上述磁传感器配置在形成于上述磁体芯的空隙部上的结构。此时，可
以采用使形成了上述磁传感器配置的磁阻效应元件的面朝向形成上述空隙部的 磁体芯的断面的状态，来配置上述磁传感器。
此外，作为本发明的另一个实施方式的旋转角传感器，包括在所定方向产 生磁场的磁场产生装置、以及上述磁传感器。并且，以可旋转的状态设置上述 磁场产生装置。进一步在磁场产生装置的旋转周围(回転周囲)配置上述磁场 检测传感器，使该磁场产生装置的旋转圓(回転円)的半径方向与磁阻效应元
件的磁化固定方向一致。并且，上述磁场产生装置为大致圓柱形，可以由N极 形成该^磁场产生装置的外周面的一半。此外，也可以在^f兹场产生装置的旋转周 围配置至少两个磁传感器，使其具有从该磁场发生装置的旋转中心相互呈90度 的角度。
此外，作为本发明的另一个实施方式的磁传感器的制造方法，首先连接输 出的电阻值根据输入磁场的方向而改变的多个磁阻效应元件，配置上述磁阻效 应元件^使其^兹化固定方向全部朝向同 一方向，从而形成具有能够4企测所定连冲妻 点间的差动电压的结构的电桥电路。接着，在上述电桥电路的周围配置使磁阻 效应元件的输入磁场的方向变化的》兹体。
并且，在形成上述电桥电路时，由四个磁阻效应元件构成电桥电路，同时， 在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的两个成对的所述磁阻效应 元件从而形成元件形成部，通过在与各对该石兹阻效应元件相对应的两个位置上 形成上述元件形成部来形成电桥电^各。此外，在配置上述》兹体时，在上述两个 位置的元件形成部之间配置》兹体。
此外，可以在配置上述磁体时，对上述各元件形成部分别配置其它磁体， 上述其它磁体配置在上述各元件形成部的、与另一个元件形成部侧相反的一侧。
由于本发明具有如上所述的结构功能，因此，根据一个方向的磁场变化， 从电桥电路输出较大差动电压，故可以实现提高磁场的检测精密度。特别是， 由于可以在一个芯片上形成上述电桥电路，因此具有以下效果可以抑制各磁阻效应元件的偏差，进一步提高磁场检测精密度，同时还可实现传感器的小型
化、低成本化。


图l(a)是表示GMR元件特性的说明图。 图l(b)是表示GMR元件特性的说明图。 图2是表示GMR芯片结构的示意图。 图3是表示GMR芯片的局部放大图。
图4是表示形成于GMR芯片上、由GMR元件所构成的电桥电路的示意图。
图5是表示磁场相对GMR芯片的状态图。
图6是表示实施方式1中i兹传感器的结构图。
图7是表示实施方式1中磁场相对磁传感器的状态图。
图8是表示实施方式2中磁传感器的结构图。
图9是表示实施方式2中磁场相对磁传感器的状态图。
图10是表示实施方式3中磁传感器的结构图。
图11是表示实施方式3中磁场相对磁传感器的状态图。
图12是表示实施方式4中电流计的结构图。
图13是表示实施方式4中电流计的结构图。
图14是表示实施方式5中编码器的结构图。图15是表示实施方式5中编码器的结构图。
具体实施例方式
通过实施方式对本发明具体的结构进行说明。以下，在实施方式1至3中， 说明本发明的磁传感器的结构，在实施方式4至5中，说明利用磁传感器的各 种测量仪器。
<实施方式1>
参照图l(a)至图7对本发明的第1实施方式进行说明。图l(a)、 l(b)是表示 GMR元件的特性的说明图。图2至图5是表示GMR芯片的一个例子的示意图。 图6至图7是表示本实施方式中磁传感器的一个例子的示意图。
首先，参照图l(a)、 l(b)对本发明所使用的GMR元件的特性进行说明。GMR
巨磁阻效应元件)。并且，图l(a)、 l(b)表示磁场H相对于GMR元件的倾斜角(侵入 角)与电阻值之间的关系。
图1 (a)的例子中在GMR芯片100的上表面形成GMR元件。该GMR元 件的结构为沿该箭头A方向磁化固定该GMR元件，从而能够检测箭头A方 向的磁场。
并且，在图1 (a)中，将GMR元件配置在相对于GMR元件的形成面垂直 入射的磁场H中。此时，如图1 (b)所示，GMR元件的电阻值为"Ro"。与之 相对，如果磁场H的方向倾斜，则如图1 (a)的虚线所示，相对于GMR元件 面的磁场H的入射角为自垂直方向只倾斜-A9 ( △ (S):用于表示变化量) 或者+A6的角度。于是，由于GMR元件如上所述磁化固定于一个方向，因此在 该方向中磁场的方向发生变化，如图1(b)所示，MR电阻值变化。这样，GMR 元件具有以下特性当在入射磁场的方向为垂直的状态下将电阻值设定为Ro时， 该磁场H的方向只倾斜微小角度时，特别是电阻值变化较大。
接着，参照图2至图5，对用于本实施方式的磁感应器1的GMR芯片10 的结构进行说明。如图2所示，GMR芯片IO为大致长方体的形状，在其一个 面(上表面)上，形成四个GMR元件R1、 R2、 R3、 R4。将这些GMR元件Rl、 R2、 R3、 R4以如图4所示的方式连接，构成电桥电路。即，分别将GMR元件 Rl、 R3以及GMR元件R2、 R4串联，该串联连接的GMR元件Rl、 R3与R2、 R4相对于电源并联，构成闭合电路。由此，可以检测GMR元件R1与R3的连 接点Va、以及GMR元件R2与R4的连接点Vb之间的差动电压。另外，以能 够检测如上所述的差动电压的状态，预先在GMR芯片IO上形成电桥电路。
然后，本发明的实施方式中，特别是如图2所示，在大致相同的位置即元 件形成部ll上，形成GMR元件R1、 R4， Rl、 R4是四个GMR元件中在如图 4所示的电桥电路中相邻而不连接的两个成对的GMR元件。此外，在大致相同 的位置即元件形成部12上，形成在电桥电路中相邻而不连接的另外两个成对的 GMR元件R2、 R3。其中，图3表示元件形成部11的放大图，如该图所示，两 个GMR元件R1、 R4在相同的位置形成蛇形(锯齿形)，并且，元件形成部12 中的GMR元件R2、 R3也同样在相同的位置形成蛇形。此外，所有的GMR元 件R1、 R2、 R3、 R4磁化固定在同一方向即箭头A方向上。接着，如上所述，将每两个GMR元件(Rl和R4、 R2和R3 )所形成的各 元件形成部ll、 12相互分离设置。例如，如图2所示，在GMR芯片IO的长边 方向即GMR元件的》兹化固定方向的两端附近，形成各元件形成部11、 12。此 时，在所形成的各元件形成部11、 12之间空出能配置后述的磁体21的区域。
其中，图5是上述GMR芯片IO的侧视图，是表示将该GMR芯片10配置 在磁场H中时的状态图。如该图所示，磁场H相对GMR元件Rl、 R2、 R3、 R4的磁化固定方向A垂直，当该磁场H的方向变化时，磁场H由该垂直状态 相对所有的GMR元件Rl、 R2、 R3、 R4大致只变化相同角度。于是，所有的 GMR元件Rl、 R2、 R3、 R4的电阻值只变化相同值。但是，此时，在由这些 GMR元件R1、 R2、 R3、 R4构成的如图4所示的电桥电路中，检测上述连接点 Va-Vb间的差动电压变得困难。
与之相对，本发明的磁感应器l，在上述GMR芯片IO上形成的电桥电路 的周围配置磁体21,该磁体21使输入GMR元件Rl、 R2、 R3、 R4的磁场H 的方向发生变化。具体而言，本实施方式的磁感应器l，在基板B上搭载如上所 述的GMR芯片10,进一步在形成于GMR芯片IO上的电桥电路的各元件形成 部ll、 12之间载置磁体21。另夕卜，磁体21例如是软性铁氧体(软磁体)。由此， 本实施方式，特别是，磁体21与GMR元件Rl 、 R2、 R3、 R4形成沿该GMR 元件的磁化固定方向A配置在同一直线上的状态。另外，磁体21的配置位置并 非仅限于上述位置。例如，可以不载置于GMR芯片10，而配置在该GMR芯片 IO的上方。并且，也不一定限制配置在各元件形成部11、 12之间。 [操作]
接着，参照图7对上述结构的磁传感器1的操作进行说明。图7与上述图5 的例子同样，表示将磁传感器1配置在大致垂直于GMR元件R1、 R2、 R3、 R4 的元件面的^兹场H中的状态。由此，本实施方式中，如该图所示，A人^f兹体21更 上方到该磁体21中心附近，磁场H被磁体21吸引，并且，从磁体21的中心附 近到各元件形成部11、 12所形成的下方，^兹场H向离开^兹体21的方向弯曲。 于是，磁场H相对位于磁体21两边的各元件形成部11、 12 (GMR元件(Rl 和R4、 R2和R3))，分别向相反方向入射。具体而言，如图7虚线箭头Y1、 Y2所示，对元件形成部11的GMR元件R1、 R4入射向与》兹化固定方向A相同 的方向变化的磁场H;对元件形成部12的GMR元件R2、 R3入射向与磁化固定方向A相反的方向变4匕的》兹场H。
由此，在电桥电路中，GMR元件Rl、 R4的电阻值和GMR元件R2、 R3 的电阻值分别向相反的符号变化。例如，GMR元件Rl、 R4的电阻值只变化+ △ R， GMR元件R2、 R3的电阻值只变化-AR。因此，作为差动电压检测点的 Va和Vb的差增大，可以检测较大的差动电压值。另外，检测差动电压的电路， 例如可形成于基板B上，通过与形成于GMR芯片IO上的上述电桥电路连接， 可以4企测差动电压。
如上所述，通过使用上述结构的磁传感器，可以实现提高磁场的检测精密 度。其结果可能将磁传感器用于各种测量仪器。特别是，本实施方式中，可将 电桥电路形成在一个芯片上，因此，可以减小每个GMR元件的偏差，从而可抑 制电桥电路中的补偿电压，实现进一步提高磁场的检测精密度。此外，由于不 是将构成电桥电路的GMR元件形成在多个分离的芯片上，而是形成在一个芯片 上，因此可以实现芯片整体的小型化，从而提高芯片的制造效率，并且也可以 实现传感器的低成本化。 [制造方法]
接着，对上述磁传感器1的制造方法进行说明。首先，构成如上所述电桥 电路，在GMR芯片10上形成配置在各元件形成部11、 12上的四个GMR元件 Rl、 R2、 R3、 R4 (第一工序)。然后，在该GMR芯片10上，即各元件形成部 11、 12之间载置磁体21 (第二工序)。另外，根据需要，在任意时机，将GMR 芯片IO配置在基板上，并且连接各种配线。
由此，可以制造磁传感器l,通过单体或者组装成其它结构，可用作各种测 量仪器。
<实施方式2>
接着，参照图8至图9对本发明的第2实施方式进行说明。 [结构]
如图8所示，本实施方式中的^兹传感器1，除了具有上述的实施方式1中的 GMR芯片10上配置的磁体21 ，还配置了另外两个磁体22、 23 (例如，软性铁 氧体(软磁体))。具体而言，在GMR芯片IO的两端侧，即在上述各元件形成 部ll、 12的更外侧，分别配置磁体22、 23。换言之，对元件形成部11在GMR芯片IO位于元件形成部12側的相反侧的端部、对元件形成部12在GMR芯片 10位于的元件形成部11侧的相反侧的端部，分别配置磁体22、 23。由此，如 图9所示，形成下列状态在形成于上述各元件形成部11、 12的GMR元件R1、 R2、 R3、 R4的元件面下方配置各磁体22、 23。 [操作]
接着，参照图9对上述结构的磁传感器1的"l喿作进行说明。图9与上述图7 的例子同样，表示将磁传感器l配置在大致垂直于GMR元件R1、 R2、 R3、 R4 的元件面的石兹场H中的状态。由此，从A兹体21的中心附近到形成各元件形成部 11、 12的下方，与上述相同，,兹场H向离开磁体21的方向弯曲，并且，被设 置在GMR芯片10的两端部的各》兹体22、 23吸引。因此，与上述实施方式1的 情况比较，磁场H相对各元件形成部11、 12( GMR元件(Rl和R4、 R2和R3 )), 分别以更大的角度向相反方向入射。具体而言，如图9虚线箭头Y1、 Y2所示， 相对元件形成部11的GMR元件Rl、 R4入射向与磁化固定方向A相同方向变 化的磁场H;相对元件形成部12的GMR元件R2、 R3入射向与磁化固定方向 A相反方向变化的磁场H。
由此，在电桥电3各中，GMR元件Rl、 R4的电阻值和GMR元件R2、 R3 的电阻值分别向相反的符号变化。例如，GMR元件R1、 R4的电阻值只变化十 △ R, GMR元件R2、 R3的电阻值只变化-AR。因此，作为差动电压4全测点的 Va和Vb的差增大，可以检测较大的差动电压值。另外，检测差动电压的电路， 例如形成于基板B上，该基板B上的差动电压才企测电路通过与形成于GMR芯 片IO上的上述电桥电路连接，可以检测差动电压。
如上所述，通过使用上述结构的磁传感器，可实现提高磁场的检测精密度。 其结果可能将磁传感器用于各种测量仪器。特别是，本实施方式中，可将电桥 电路形成在一个芯片上，因此，可以减小每个GMR元件的偏差，从而可抑制电 桥电路中的补偿电压，实现进一步提高磁场的检测精密度。此外，由于不是将 构成电桥电路的GMR元件形成在多个分离的芯片上，而是形成在一个芯片上， 因此可以实现芯片整体的小型化，从而提高芯片的制造效率，并且也可以实现 传感器的低成本化。 [制造方法]
另外，上述磁传感器1的制造方法与上述实施方式1相同。即，首先，在GMR芯片IO上形成构成如上所述电桥电路的四个GMR元件RI、 R2、 R3、 R4 (第一工序)。然后，在该GMR芯片10上、以及GMR芯片IO的两端部，分 别配置磁体21、 22、 23 (第二工序)。另外，根据需要，在任意时机，将GMR 芯片10配置在基板B上，并且连接各种配线。
〈实施方式3〉
接着，参照图10至图11,对本发明的第3实施方式进行说明。如图10所 示，本实施方式中的《兹传感器1采用以下结构在上述实施方式1中的GMR芯 片10上不配置的磁体21,而在GMR芯片10的两側分别配置上述实施方式2 中说明的磁体22、 23 (例如，软性铁氧体(软磁体))。
如图11所示，即使是这样的结构，在各元件形成部11、 12的形成处，也 与上述同样，磁场H的方向受到设置在GMR芯片10的两端部的各磁体22、 23 的吸引而变化。因此，磁场H相对各元件形成部11 、 12 ( GMR元件(Rl和R4、 R2和R3)),以一定角度分别向相反方向入射。即，如图ll虚线箭头Yl、 Y2 所示，相对元件形成部11的GMR元件R1、 R4入射向与,兹化固定方向A相同 方向变化的石兹场H;相对元件形成部12的GMR元件R2、 R3入射向与f兹化固 定方向A片目反方向变4b的》兹场H。
由此，在电桥电3各中，GMR元件Rl、 R4的电阻值和GMR元件R2、 R3 的电阻值分别向相反的符号变化。例如，GMR元件R1、 R4的电阻值只变化十 △ R, GMR元件R2 、 R3的电阻值只变化-△ R。因此，作为差动电压^f全测点的 Va和Vb的差增大，可以检测较大的差动电压值。另外，检测差动电压的电路， 例如形成于基板B上，该基板B上的差动电压检测电路通过与形成于GMR芯 片1上的上述电桥电路连接，可以;险测差动电压。
<实施方式4>
接着，参照图12至图13,对本发明的第4实施方式进行说明。将本实施方 式作为利用上述磁传感器1的测量仪器的一个例子对电流计进行说明。
如图12所示，电流计具有大致为口字形(环形)的不兹体芯3,该;兹体芯3 被局部切断而形成间隙30 (空隙部)，在上述间隙30上配置如实施方式1至3 中说明的》兹传感器1。此时，在形成间隙30的》兹体芯3的切断面、即形成间隙30的相互相对的壁面的一方上配置磁传感器1,使GMR元件R1、 R2、 R3、 R4 的形成面相对。并且，如图13所示，以贯穿大致为口字形的磁体芯3的大致中 心位置的状态，配置导线31(导体)，测定流过该导线31的电流。
根据如上所述结构， 一旦导线31有电流流过，则沿围绕其周围的磁体芯3 产生环状磁场H。于是，磁场H垂直入射到间隙30上配置的磁传感器1上形成 的GMR元件R1、 R2、 R3、 R4的形成面上。即，导线31和;兹体芯3作为^兹场 产生装置而发挥作用，该磁场产生装置产生由磁传感器1测量的磁场。
并且，如上述各实施方式所说明的，因导线31流通电流而使^兹体芯3产生 的磁场H，受该磁传感器1上所装备的磁体21等的影响而被弯曲。因此，磁场 以所定角度入射磁传感器1的GMR元件R1、 R2、 R3、 R4。具体而言，磁场H 相对于各元件形成部ll、 12 (GMR元件(Rl和R4、 R2和R3))，以一定角度 分别向相反方向入射。因此，电桥电路中，GMR元件Rl 、 R4的电阻值和GMR 元件R2、 R3的电阻^直，分别向相反的符号变化。例如，GMR元件R1、 R4的 电阻值只变化+AR, GMR元件R2、 R3的电阻值只变化-AR。因此，作为差动 电压检测点的Va和Vb的差增大，可以检测较大的差动电压值。
如上所述，通过使用上述结构的磁传感器1,能够高精密度地检测流过导线 31的电流。特别是本实施方式中，可以在一个芯片上形成电桥电路，因此可以 减小每个电阻值的偏差，从而抑制了补偿电压，并可以实现进一步提高磁场的 检测精密度。另外，构成电桥电路的GMR元件不是形成在分离的多个芯片上， 而是形成在一个芯片上，因此可以实现芯片整体的小型化。所以，即使在如上 所述的磁体芯3的微小的间隙30上也能够配置，并且也适用于各种测量仪器。
<实施方式5>
接着，参照图14至图15，对本发明的第5实施方式进行说明。将本实施方 式作为利用上述磁传感器1的测量仪器的一个例子对编码器(角度传感器)进 行说明。
如图14所示，编码器具有由半圓柱的N极和S极相合而形成的大致为圓柱 状的磁铁4 (磁场产生装置)。并且，以在圆柱的中心轴可旋转的状态将该磁铁 4设置在基板或基台上，并在该旋转周围配置上述磁传感器1。
特别是，本实施方式中，配置两个石兹传感器l,使上述磁铁4的半径方向与GMR元件R1、 R2、 R3、 R4的》兹化固定方向一致。此时，所配置的两个磁传感 器1具有自磁铁4的中心轴相互呈90度的角度。
因此，如果磁铁4旋转，则来自磁铁4的磁场H的方向随旋转角度而变化， 因而可以测量来自各磁传感器1的正弦波形的差动电压值。例如，》兹传感器1 离N极越近，得到的正电压值越大；当磁传感器1朝向N极和S极的中间时， 电压为0;磁传感器1离S极越近，得到的负电压值越小。并且，配置的两个f兹 传感器1相互错离90度，因此，各自所测量的电压值，位相错离90度。
并且，编码器具有与两个》兹传感器1连接的测量部5，该测量部5输入由该 各磁传感器1测量的差动电压。该测量部5，用sin、 cos从由各》兹传感器1测量 的位相的不同正弦波形的电压值计算出tan,从而可以求出磁铁4的旋转角。另 外，即使在磁铁4静止时，也同样可以从两个磁传感器1的输出来计算出tan， 从而计算磁铁4的旋转角，也能够作为绝对编码器而发挥作用。
另外，将》兹传感器1用于编码器时的结构，并不限于上述结构。例如，,兹 铁4没有必要一定是N极和S极分成每个半圆柱的结构，可以仅由N极形成磁 铁4的外周面的一半，或者也可以仅由N极形成外周的一部分。并且，磁传感 器1也不一定限于装备两个，可以是一个，或者可以配置三个以上。
另外，上述作为使用磁传感器1的测量仪器的一个例子，对电流计和编码 器进行了说明，但本发明的磁传感器1也可适用于其它各种测量仪器。
以上，参照上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明并非仅限于上 述实施方式。对于本发明的结构和具体内容，可以在本发明的范围内进行本4支 术领域的技术人员能够理解的各种变更。
本发明是基于2008年5月14日在日本申请的日本专利申请2008-126621 的专利申请而享受主张优先权的利益的申请，该专利申请所记载的内容，全部 包含在本说明书中。
产业上的适用性
本发明可用于磁传感器、电流计、编码器等各种测量仪器，具有运用于产 业上的可能性。
权利要求
1.一种磁传感器，其特征在于该磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，其中，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值；以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件；在所述电桥电路的周围，配置了使所述磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的磁体。
2. 权利要求1所述的磁传感器，其特征在于所述磁体为软磁体。
3. 权利要求1所述的磁传感器，其特征在于所述》兹阻效应元件与所述磁 体沿所述石兹阻效应元件的f兹化方向配置在同 一直线上。
4. 权利要求1所述的^兹传感器，其特征在于所述电桥电路配置有四个所 述磁阻效应元件，同时，在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的 两个成对的所述磁阻效应元件从而形成元件形成部，所述元件形成部形成于与 各对该-兹阻效应元件相对应的两个位置上，该两个位置的元件形成部之间配置 有所述磁体。
5. 权利要求4所述的磁传感器，其特征在于所述磁体载置在形成有所述 v磁阻j爻应元件的面上。
6. 权利要求4所述的磁传感器，其特征在于对所述各元件形成部分别配 置其它磁体，所述其它磁体配置在所述各元件形成部的、与另一个元件形成部 侧相反的一侧。
7. 权利要求6所述的磁传感器，其特征在于将所述各其它》兹体配置于形 成有所述磁阻效应元件的面的下方。
8. 权利要求1所述的磁传感器，其特征在于所述电桥电路配置有四个所 述磁阻效应元件，同时，在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的 两个成对的所述》兹阻效应元件/人而形成元件形成部，所述元件形成部形成于与 各对该/磁阻效应元件相对应的两个位置上，对所述各元件形成部分别配置所述 磁体，所述磁体配置在所述各元件形成部的、与另一个元件形成部侧相反的一 侧。
9. 一种测量仪器，该测量仪器具有磁传感器，通过由该磁传感器检测所定的磁场，来测量所定的测量值，其特征在于该磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的 差动电压的电桥电路，所述》兹阻效应元件根据输入;兹场的方向而改变输出的电 阻值；同时，以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置 所述^兹阻效应元件；在所述电桥电路的周围，配置了 4吏输入所述》兹阻效应元件 的^P兹场的方向变化的》兹体。
10. 权利要求9所述的测量仪器，其特征在于该测量仪器具有磁场产生 装置，所述磁场产生装置产生相对于形成了所述磁传感器配置的所述磁阻效应 元件的面垂直入射的》兹场。
11. 一种电流计，包括具有局部被切断的空隙部的大致环状的磁体芯、以及 贯通该磁体芯的大致中心位置的导体，该电流计通过检测由流过所述导体的电 流在所述磁体芯产生的磁场来测量该电流，其特征在于在所述空隙部配置有i兹传感器，所述磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间 的差动电压的电桥电路，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的 电阻值；同时，以该》兹阻效应元件的》兹化固定方向全部朝向同一方向的状态配 置所述石兹阻效应元件；在所述电桥电^各的周围，配置了〗吏输入所述》兹阻效应元 件的磁场的方向变化的磁体。
12. 权利要求11所述的电流计，其特征在于以使形成了所述磁传感器配 置的磁阻效应元件的面朝向形成所述空隙部的磁体芯的断面的状态，来配置所 述;兹传感器。
13. —种旋转角传感器，其特征在于该旋转角传感器包括在所定方向产生磁场的磁场产生装置、以及磁传感器， 所述磁传感器具有以下结构该磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而 成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，所述磁阻效应元件根据输 入磁场的方向而改变输出的电阻值；所定同时，以该磁阻效应元件的磁化固定 方向全部朝向同一方向的状态配置所述磁阻效应元件；在所述电桥电路的周围， 配置了使输入所述磁阻效应元件的磁场的方向变化的磁体， 可旋转地设置所述磁场产生装置，同时，在所述磁场产生装置的旋转周围配置所述磁传感器，使该磁场产生装置的 旋转圆的半径方向与磁阻效应元件的》兹化固定方向 一致。
14. 权利要求13所述的旋转角传感器，其特征在于所述磁场产生装置为 大致圆柱形，由N极形成该/磁场产生装置的外周面的一半。
15. 权利要求14所述的旋转角传感器，其特征在于在所述磁场产生装置 的旋转周围配置至少两个所述磁传感器，使其具有从该磁场发生装置的旋转中 心相互呈90度的角度。
16. —种i兹传感器的制造方法，该方法包括形成电桥电路，该电桥电路由多个磁阻效应元件连接而构成，以该磁阻效 应元件的i兹化固定方向全部朝向同 一方向的状态配置所述/f兹阻效应元件，乂人而 能够检测所定连接点间的差动电压，其中，所述磁阻效应元件根据输入磁场的 方向而改变输出的电阻值；在所述电桥电路的周围配置使所述磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的 磁体。
17. 权利要求16所述的磁传感器的制造方法，其特征在于 在形成所述电桥电3各时，由四个所述f兹阻效应元件构成所述电桥电3各，同时，在大致相同的位置"^殳置该电桥电路中相邻而不连^l娄的两个成对的所述^P兹阻 效应元件从而形成元件形成部，通过在与各对该磁阻效应元件相对应的两个位 置上形成所述元件形成部来构成所述电桥电5^,在配置所述磁体时，在所述两个位置的元件形成部之间配置所述》兹体。
18. 权利要求17所述的磁传感器的制造方法，其特征在于 在配置所述磁体时，对所述各元件形成部分别配置其它；兹体，所述其它石兹体配置在所述各元件形成部的、与另 一个元件形成部侧相反的一侧。
19. 权利要求16所述的磁传感器的制造方法，其特征在于 在形成所述电桥电路时，由四个所述》兹阻效应元件构成所述电桥电路，同时，在大致相同的位置设置该电桥电路中相邻而不连接的两个成对的所述磁阻 效应元件从而形成元件形成部，通过在与各对该磁阻效应元件相对应的两个位 置上形成所述元件形成部来形成所述电桥电路，在配置所述磁体时，对所述各元件形成部分别配置所述f兹体，所述f兹体配 置在所述各元件形成部的、与另 一个元件形成部侧相反的 一侧。
全文摘要
本发明提供可高灵敏度检测磁场的磁传感器。该磁传感器具有由多个磁阻效应元件连接而成以能够检测所定连接点间的差动电压的电桥电路，所述磁阻效应元件根据输入磁场的方向而改变输出的电阻值。并且，以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝向同一方向的状态配置上述磁阻效应元件。此外，在上述电桥电路的周围，配置了使上述磁阻效应元件的输入磁场的方向变化的磁体。
文档编号G01R33/09GK101587174SQ20091013889
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月14日 优先权日2008年5月14日
发明者笠岛多闻 申请人:新科实业有限公司