磁传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够使用磁铁和磁传感器元件来检测磁铁的位置的磁传感器，尤其涉及能够检测磁铁在磁化方向的位置的磁传感器。
【背景技术】
[0002]在直线运动执行元件、非接触开关等中，使用用于检测磁铁的位置的磁传感器。在下述专利文献I中，公开了指示器用的磁传感器。图15是用于对与专利文献I所记载的以往例的磁传感器有关的概略的检测方法进行说明的俯视图。如图15(a)?图15(e)所示，以往例的磁传感器110具有圆形的磁铁120及四个巨磁阻效应元件131?134，通过四个巨磁阻效应元件131?134来检测通过来自外部的操作力而移动的磁铁120的位置。
[0003]图15(a)表示初始状态的磁传感器110。在初始状态，磁铁120的中心与四个巨磁阻效应元件131?134的重心重合而设置。如图15(b)及图15(c)所示，在磁铁120沿X2方向移动时，从磁铁120对第一巨磁阻效应元件131及第二巨磁阻效应元件132施加的水平磁场的朝向变化。由此，第一巨磁阻效应元件131及第二巨磁阻效应元件132的自由磁性层的磁化方向变化为沿着来自磁铁120的水平磁场方向。第二巨磁阻效应元件132的自由磁性层的磁化方向与初始状态相比较，向由固定磁性层的磁化方向与自由磁性层的磁化方向所成的角度变大的方向变化。此外，第二巨磁阻效应元件132的自由磁性层的磁化方向朝其与固定磁性层的磁化方向的角度变小的方向变化。其结果是，第一巨磁阻效应元件131的电阻值及第二巨磁阻效应元件132的电阻值变化，根据该电阻值变化，检测磁铁120的位置。
[0004]如图15(d)及图15(e)所示，磁铁120向Xl方向移动时，第一巨磁阻效应元件131及第二巨磁阻效应元件132的自由磁性层的磁化方向变化为与图15(b)及图15(c)所示的方向的相反方向。由此，第一巨磁阻效应元件131的电阻值及第二巨磁阻效应元件132的电阻值变化，检测磁铁120的位置。
[0005]此外，在下述专利文献2中，公开了能够检测来自磁铁的磁场强度的霍尔元件。在使用霍尔元件作为对磁铁的位置进行检测的磁传感器元件的情况下，能够通过检测与霍尔元件的感磁面正交的垂直磁场的强度，来检测磁铁的位置。
[0006]专利文献1:日本特开2006 - 276983号公报
[0007]专利文献2:日本特开2003 - 149312号公报
[0008]专利文献3:日本特开2012 — 127799号公报
[0009]但是，在图15(a)?图15(e)所示的以往例的磁传感器110中，磁铁120设置成不仅能够沿Xl — X2方向移位，还能够沿Y方向、Z方向移位。为此，磁铁120沿Y方向移动了的情况下，在进行X方向上的位置检测的第一巨磁阻效应元件131及第二巨磁阻效应元件132中，Y方向成分的磁场起作用而自由磁性层的磁化方向变化。由此，磁铁120的X方向上的位置的检测产生误差，难以用磁传感器110进行正确的位置检测。
[0010]此外，在使用专利文献2所记载的霍尔元件作为磁传感器元件的情况下，霍尔元件检测相对于感磁面的垂直成分的磁场强度。磁场强度同霍尔元件与磁铁的距离的平方成反比例变化，因此即使磁铁的X方向的位置不变的情况下，磁铁向Z方向或Y方向移动时，霍尔元件与磁铁的距离变化，通过霍尔元件检测的磁场强度变化。该磁场强度变化成为X方向上的磁铁位置的检测误差成分，磁铁的X方向上的正确的位置检测变得困难。
[0011 ] 在专利文献3中，记载了一种磁传感器，通过设置将Z轴方向的外部磁场转换到XY方向的软磁体，能够以较少的芯片数检测多个轴的外部磁场。但是，关于检测磁铁的位置并且抑制检测误差的磁传感器的构成，并未记载。
【发明内容】
[0012]本发明解决上述课题，其目的在于，提供一种磁传感器，能够抑制由磁铁向检测方向以外的方向的移动引起的误差的产生，并能够高精度地检测磁铁的位置。
[0013]本发明的磁传感器，具有在第一方向上被磁化后的磁铁和二个磁传感器元件，所述磁传感器检测所述磁铁在所述第一方向上的位置，所述二个磁传感器元件在与所述第一方向交叉的第二方向上互相设有间隔地配置，并在与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向上与所述磁铁对置而配置，该软磁体在所述第三方向上位于所述磁铁与所述二个磁传感器元件之间，并且在所述第二方向上位于所述二个磁传感器彼此之间，所述二个磁传感器元件分别具有磁化已固定的固定磁性层和磁化根据外部磁场而变化的自由磁性层，从所述磁铁产生的磁通被设置在使所述二个磁传感器元件的所述自由磁性层的磁化饱和的范围内，并且所述二个磁传感器元件的所述固定磁性层的磁化方向互相相同，通过所述二个磁传感器元件构成电桥电路。
[0014]由此，通过磁传感器元件及软磁体，形成将从磁铁产生的磁场的第三方向的成分转换到第二方向的磁路。因此，从磁铁产生的磁场的第三方向的成分被分支到在第二方向上互相相反的方向并分别作用于二个磁传感器元件。二个磁传感器元件检测将该分支后的第二方向的磁场成分与从磁铁产生的第一方向的磁场成分叠加后的磁场成分，而能够检测磁铁在第一方向上的位置。因此，关于磁铁在第一方向上的位置的检测，从磁铁产生的磁场的第二方向的成分不起作用。
[0015]此外，即使在磁铁向第一方向以外的方向移动从而从磁铁产生的磁场的第二方向的成分作用于二个磁传感器元件的情况下，二个磁传感器元件的固定磁性层的磁化方向也相同，通过二个磁传感器元件构成电桥电路，因此第二方向的磁场成分的输出被抵消。因此能够抑制由从磁铁产生的磁场的第二方向的成分引起的误差。
[0016]并且，磁铁被设置成从磁铁产生的磁通使二个磁传感器元件的自由磁性层的磁化饱和，因此自由磁性层的磁化不依赖于磁场强度而仅依赖于来自磁铁的磁场作用于磁传感器元件的方向。因此，即使在磁铁向第三方向移动了的情况下，磁场强度变化但作用于二个磁传感器元件的磁场的方向的变化较小，因此磁铁向第三方向移动了的情况下的误差的产生得到抑制。
[0017]因此，根据本发明的磁传感器，能够抑制由磁铁向检测方向以外的方向移动引起的误差的产生，能够高精度地检测磁铁的位置。
[0018]优选的是，所述二个磁传感器元件及所述软磁体沿所述第一方向延伸而设置，所述二个磁传感器元件的所述固定磁性层的磁化方向都朝向所述第二方向。由此，能够可靠地检测作用于磁传感器元件的第一方向上的磁场，能够高精度地检测磁铁在第一方向上的位置。此外，能够可靠地抵消从磁铁产生的磁场的第二方向的成分而抑制检测误差的产生。
[0019]优选的是，所述软磁体具有在所述第三方向上对置的端部，位于所述二个磁传感器元件侧的所述端部与所述二个磁传感器元件的一部分重合而配置。由此，从磁铁产生的磁场的第三方向的成分收敛于软磁体，在磁传感器元件的一部分与软磁体重合的部分通过后磁路被转换到磁传感器元件的第二方向。因此，能够可靠地将从磁铁产生的磁场的第三方向的成分转换到第二方向，因此能够高精度地检测磁铁在第一方向上的位置。
[0020]优选的是，所述磁传感器元件的宽度方向的中心位于所述软磁体的外侧。由此，能够可靠地将从磁铁产生的磁场的第三方向的成分磁路转换到第二方向。
[0021]优选的是，在本发明的磁传感器中，所述磁传感器还具有二个磁传感器元件，通过四个所述磁传感器元件来构成全桥电路。由此，能够通过磁传感器元件的电阻变化来获得差动输出，能够高精度地检测磁铁在第一方向上的位置。此外，在磁铁向第一方向以外的方向移动了的情况下，成为误差成分的磁传感器元件的电阻变化通过全桥电路而抵消。因此，能够抑制误差，能够高精度地检测磁铁在第一方向上的位置。
[0022]优选的是，在从所述第三方向观察时，包括所述二个磁传感器元件的传感器元件组被设置在与所述磁铁的中心重合的位置。即使是这种形态，也能够将从磁铁产生的磁场的第三方向的成分转换到第二方向来检测磁铁的位置。因此，在磁铁的位置的检测中，无需检测从磁铁产生的磁场的第二方向的成分，因此在从第三方向观察时使磁传感器元件相对于磁铁错开而配置等的制约变少，能够提高设计自由度。
[0023]发明的效果
[0024]根据本发明的磁传感器，能够抑制由磁铁向检测方向以外的方向移动引起的误差的产生，能够高精度地检测磁铁的位置。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的实施方式的磁传感器的(a)侧视图及(b)俯视图。
[0026]图2是构成本实施方式的磁传感器的磁传感器元件及软磁体的俯视图。
[0027]图3是在图2的II1-1II线的位置切断并从箭头方向观察时的磁传感器的局部放大剖视图。
[0028]图4是用图2的III 一 III线切断并从箭头方向观察时的磁传感器元件的局部放大剖视图。
[0029]图5是用于说明自由磁性层的磁化方向与磁传感器元件的电阻的关系的曲线。
[0030]图6是对从磁铁产生的磁场与磁传感器元件的自由磁性层的磁化方向的关系进行表示的(a)侧视图及(b)磁传感器元件及软磁体的俯视图。
[0031]图7由四个磁传感器元件构成的全桥电路。
[0032]图8是用于说明磁铁向X方向移动了时的位置检测方法的(a)侧视图及(b)局部放大剖视图。
[0033]图9是用于说明磁铁向X方向移动了时的位置检测方法的磁传感器元件及软磁体的俯视图。
[0034]图10是磁铁向X方向移动了时的全桥电路。
[0035]图11是对磁铁向Y方向移动了时的从磁铁产生的磁场与作用于磁传感器元件的磁场的方向的关系进行表示的(a)磁传感器的俯视图及(b)磁传感器元件及软磁体的俯视图。
[0036]图12是对磁铁向Z方向移动了时的从磁铁产生的磁场与磁传感器元件的自由磁性层的磁化方向的关系进行表示的(a)侧视图及(b)磁传感器元件及软磁体的俯视图。