磁场检测传感器及使用其的磁场检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用了磁阻效应元件的检测微小磁场的磁场检测传感器。
【背景技术】
[0002]近年来，生物磁场测定、探伤测定及非破坏检测等测定微弱磁场的需求不断增长。
[0003]在微小磁场的测定中，将检测对象的磁场效率良好地在磁阻效应元件的感磁方向上取入是重要的，另外，该磁阻效应元件的电阻变化率由于环境温度的变动而发生变动并且磁场检测传感器的输出发生变动的、所谓温度飘移成为问题。另外，制造成本的削减及传感器的小型化等一般的课题也存在。
[0004]根据专利文献I (日本特开2009-276159号公报)，具备以连接有所输出的电阻值对应于所输入的磁场的方向而发生变化的多个磁阻效应元件并且能够检测规定的连接点之间的差动电压的方式构成的桥式电路。而且，上述磁阻效应元件以该磁阻效应元件的磁化固定方向全部朝着相同方向的方式配置。再有，在上述桥式电路的周围，配置使输入到磁阻效应元件的磁场的方向发生变化的磁性体。
[0005]具体来说，采用上述桥式电路具备4个所述磁阻效应元件并且将在大致相同地方形成了在该桥式电路彼此相邻且未连接的成对的2个该磁阻效应元件的元件形成部对应于该磁阻效应元件的各对而形成于2个地方，将上述磁性体配置于该2个地方的元件形成部之间的磁场检测传感器的结构。
[0006]由上述磁性体的配置，能够使一个方向的检测磁场沿在上述磁阻效应元件之间不同的方向变化，相对于一方在磁化固定方向上入射磁场，相对于另一方在其相反方向上入射磁场。由此，因为从该桥式电路输出大的差动电压，所以能够谋求一个方向的检测磁场的检测精度提尚。
[0007]另外，根据专利文献2 (日本特开2010-276422号公报)，由GMR元件构成桥式电路，以相对于该GMR元件的磁化固定方向垂直的方向的磁场成为检测磁场的方式配置磁性体。
[0008]再有，具备用于使与检测磁场相反方向、即消除检测磁场的方向的其他磁场产生的螺线管线圈，并且具备控制用于在该螺线管线圈产生其他磁场的电流的控制器。
[0009]上述螺线管线圈以围绕形成有上述桥式电路的传感器并且该桥式电路位于左右的中心而且即使在高度方向上也位于中央的方式配置。
[0010]上述控制器控制用于输入检测磁场的值、即从上述桥式电路输出的差动电压值并对应于该差动电压值而产生消除检测磁场的方向的其他磁场的电流。
[0011]由上述控制器，以从上述桥式电路输出的差动电压值、即检测磁场的值成为零的方式控制流到上述螺线管线圈的电流。
[0012]另外，根据专利文献3(W02011/081197号公报)，磁场检测传感器成为由GMR元件构成桥式电路，一对坡莫合金轭铁(permalloy yoke)设置于该GMR元件Rl和R3的X轴方向两侧，另外，在该GMR元件R2和R4的X轴方向两侧也设置一对坡莫合金轭铁，作为产生与检测磁场相反方向的其他磁场产生的磁场产生导体而将平面螺旋线圈配置于该GMR元件的下侧的结构。
[0013]由上述GMR元件形成的桥式电路、上述坡莫合金轭铁以及上述平面螺旋线圈形成于相同的层叠体内。
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:日本特开2009-276159号公报
[0017]专利文献2:日本特开2010-276422号公报
[0018]专利文献3:W02011/081197号公报
【发明内容】
[0019]发明所要解决的问题
[0020]一般来说，磁阻效应元件具有电阻变化率容易根据环境温度的变动而改变的特征。在如专利文献I那样由磁阻效应元件构成桥式电路，将从该桥式电路输出的差动电压作为磁场检测传感器的输出的情况下，存在使检测精度降低等的缺点。为了检测微小磁场，有必要防止由于这样的环境温度的变动而引起的检测精度的降低。
[0021]另外，如专利文献2那样具备用于对应于从桥式电路输出的差动电压值而产生消除检测磁场的方向的其他磁场的螺线管线圈、控制用于在该螺线管线圈产生其他磁场的电流的控制器，通过以检测磁场的值成为零的方式控制电流从而防止由于环境温度的变动而引起的检测精度的降低，但是因为该螺线管线圈有必要围绕形成有桥式电路的磁场检测传感器，所以对于传感器的小型化来说是不利的，再有，会有因为由焊接烙铁进行的搭载为必要的部件，因而对于组装时的位置精度来说产生偏差，并且对于检测精度来说产生产品的个体差等的问题。
[0022]另外，根据专利文献3，通过在构成桥式电路的GMR元件的X轴方向两侧设置坡莫合金轭铁，从而能够谋求由相对于该GMR元件的感磁方向的聚磁效应得到的检测精度的提尚O
[0023]在检测微小磁场的情况下，由聚磁场效应得到的检测精度的提高是非常有效的。一般来说，已知由坡莫合金轭铁等的磁性体产生的聚磁效应与相对于磁阻效应元件的感磁方向的磁性体的截面积或长度成比例而变得良好。在上述坡莫合金轭铁的情况下，相对于GMR元件的感磁方向的截面积依赖于成膜工艺中的膜厚方向。然而，如果在成膜工艺中增大膜厚的话，则膜应力变强，引起膜的剥离或裂纹等的质量问题的风险变大。
[0024]因此，本发明是有鉴于以上所述那样的问题而完成的发明，其目的在于，提供一种即使是使用了磁阻效应元件的桥式电路也能够防止由于环境温度的变动而引起的检测精度的降低并且能够以注重制造时的位置偏移或产品的小型化的方式检测微小磁场的磁场检测传感器。
[0025]解决问题的技术手段
[0026]为了达到上述目的，本发明所涉及的磁场检测传感器具备:桥式电路，以连接有电阻值对应于检测磁场的方向而变化的多个磁阻效应元件并且能够输出规定的连接点之间的差动电压的方式构成；磁场产生导体，在所述桥式电路的中心附近配置对所述检测磁场进行聚磁并且使所述检测磁场的方向变化的磁性体，将与所述检测磁场的方向成相反方向的磁场给予所述磁阻效应元件；差动运算电路，用于输入所述桥式电路的差动电压，并将在所述磁场产生导体产生与所述检测磁场的方向成相反方向的所述磁场的反馈电流流到所述磁场产生导体；电压转换电路，用于将所述反馈电流作为电压值输出；所述磁场产生导体和所述磁阻效应元件形成于相同的层叠体内。
[0027]根据本发明，通过在上述磁场产生导体产生与检测磁场的方向成相反方向的磁场从而在上述磁阻效应元件中成为磁平衡的状态，并且能够抑制由于环境温度引起的上述磁阻效应元件的电阻变化率的变化，能够防止检测精度的降低。另外，通过将上述磁阻效应元件和上述磁场产生导体形成于相同的层叠体内，从而除了比使用螺线管线圈的情况更有利于传感器产品的小型化之外，也可以抑制制造时的位置精度的偏差。
[0028]上述磁场产生导体优选在上述层叠体中较上述磁阻效应元件配置于更下层。
[0029]根据本发明，通过在上述层叠体中将上述磁场产生导体较上述磁阻效应元件配置于更下层，从而能够使该磁阻效应元件接近上述磁性体，该磁阻效应元件能够效率良好地响应来自该磁性体的磁通量。
[0030]另外，在本发明中，上述磁场产生导体也可以由成膜工艺形成。
[0031]在检测微小磁场的情况下，可以了解到因为大的电流不流到使与检测磁场成相反方向的反馈电流磁场产生的上述磁场产生导体，所以即使减薄该磁场产生导体的膜厚，也不会影响到检测精度。
[0032]根据本发明，因为通过使用成膜工艺来减薄该磁场产生导体的膜厚从而在形成有该磁场产生导体的层的平坦度提高，所以在上述层叠体中，在将用于保持与下一上层部的绝缘的绝缘层进行成膜的工序中，确保该绝缘层的平坦度变得容易，该绝缘层中的用于平坦化的材料或层叠工序成为不必要，进而产品的小型化或制造成本的降低成为可能。
[0033]另外，作为本发明的其他方式的磁场检测装置也可以是具备检测所述检测磁场的交流磁场成分的所述磁场检测传感器的磁场检测装置。具备上述磁场检测传感器和能够测定微小信号的测量器而构成。根据本发明，由能够检测微小磁场的上述磁场检测传感器和能够测定微小信号的测量器，能够非接触地在被检测部检测出生物体磁等的微小磁场。
[0034]能够抑制由环境温度的变动而引起的磁阻效应元件的电阻变化率的变化所带来的影响并且能够确保能够测定微小检测磁场的检测精度，并且可以抑制产品成本。
【附图说明】
[0035]图1是实施方式I的桥式电路的模式图。
[0036]图2是将磁性体配置于实施方式I的桥式电路的层叠体的侧面的模式图。
[0037]图3是将磁性体配置于实施方式I的桥式电路的层叠体的上表面的模式图。
[0038]图4是实施方式I的磁场产生导体的配线图形的模式图。
[0039]图5是表示由实施方式I的磁性体引起的检测磁场的变化和磁阻效应元件的电阻变化的模式图。
[0040]图6是实施方式I的电路的概要图。
[0041]图7是实施方式2的脑磁场测定装置的概要图。
[0042]图8是实施方式2的心磁场测定装置的概要图。
【具体实施方式】
[0043]以下，一边参照附图一边对本发明的优选的实施方式进行说明。还有，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，在以下所记载的构成要素中包括本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素。再有，以下所记载的构成要素能够适当组合。还有，附图是模式性的图，为了便于说明，厚度与平面尺寸的关系以及设备彼此之间的厚度的比率在能够获得本实施方式的效果的范围内也可以与现实的传感器结构不同。
[0044](实施方式I)
[0045]图1是构成本实施方式I的磁场检测传感器的桥式电路的概要图。桥式电路具备第I磁阻效应元件10、第2磁阻效应元件20、第3磁阻效应元件30以及第4磁阻效应元件40。第I?第4磁阻效应元件(10、20、30、40)所具有的固定磁化方向相同。第I磁阻效应元件10的一端和第2磁阻效应元件20的一端被连接到电源供给端子Vc。第I磁阻效应元件10的另一端被连接于第4磁阻效应元件40的一端，第2磁阻效应元件20的另一端