JP2019211385A - 磁気検出装置及び磁気バイアス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制した上でバイアス磁界を適正に印加することができる磁気検出装置及び磁気バイアス装置を提供する。【解決手段】磁気検出装置１は、ＭＩ素子２１と、上側導電部材３３Ａと、下側導電部材３３Ｂとを備える。ＭＩ素子２１は、外部磁界を検出する。上側導電部材３３Ａは、平面状に形成され、ＭＩ素子２１の積層方向の一方側に積層される。下側導電部材３３Ｂは、平面状に形成され、ＭＩ素子２１の積層方向の他方側に積層され、積層方向に沿って上側導電部材３３Ａに対向する。上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、電流が印加されＭＩ素子２１にバイアス磁界を印加する。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気検出装置及び磁気バイアス装置に関する。

従来、磁気検出装置として、例えば、特許文献１には、外部磁界を検出する磁気センサが開示されている。磁気センサは、磁気検出素子としての磁気コアと、当該磁気コアにバイアス磁界を印加するソレノイドコイルとを備えている。

特開２００８−２７５５７８号公報

ところで、上述の特許文献１に記載の磁気センサは、例えば、ソレノイドコイルの大型化を抑制した上で、所定のバイアス磁界を磁気コアに印加するすることが望まれている。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の大型化を抑制した上でバイアス磁界を適正に印加することができる磁気検出装置及び磁気バイアス装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る磁気検出装置は、外部磁界を検出する磁気検出素子と、平面状に形成され前記磁気検出素子の積層方向の一方側に積層される第１導電部材と、平面状に形成され前記磁気検出素子の前記積層方向の他方側に積層され前記積層方向に沿って前記第１導電部材に対向する第２導電部材と、を備え、前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、電流が印加され前記磁気検出素子にバイアス磁界を印加することを特徴とする。

上記磁気検出装置において、前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、前記磁気検出素子が前記外部磁界を検出する磁界検出方向と交差する方向に沿って電流が流れ、且つ、それぞれ逆向きに電流が流れることが好ましい。

上記磁気検出装置において、前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、前記磁気検出素子が前記外部磁界を検出する磁界検出方向に沿って電流が流れ、且つ、それぞれ逆向きに電流が流れることが好ましい。

上記磁気検出装置において、前記磁気検出素子は、第１延在方向に沿って延在して形成され、前記磁気検出素子が前記外部磁界を検出する磁界検出方向が前記第１延在方向に沿った方向であり、前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、前記第１延在方向と交差する方向に沿って電流が流れることが好ましい。

上記磁気検出装置において、前記磁気検出素子は、第２延在方向に沿って延在して形成され、前記磁気検出素子が前記外部磁界を検出する磁界検出方向が前記第２延在方向に交差する方向であり、前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、前記第２延在方向に沿って電流が流れることが好ましい。

上記磁気検出装置において、前記第１導電部材が第１外面に形成された第１基材と、前記第２導電部材が第２外面に形成された第２基材と、を備え、前記第１基材及び前記第２基材は、前記第１基材の前記第１外面側とは反対側の面である第１内面、又は、前記第２基材の前記第２外面側とは反対側の面である第２内面の少なくとも一方に凹部が形成され、前記磁気検出素子は、前記第１内面及び前記第２内面を前記積層方向に沿って組み合わせた状態で前記凹部に収容されることが好ましい。

上記磁気検出装置において、電力供給用の配線パターンが形成された第３基材を備え、前記第２基材は、前記第３基材に積層され、前記第２導電部材は、前記配線パターンに直接接続されることが好ましい。

本発明に係る磁気バイアス装置は、平面状に形成された導電部材であり外部磁界を検出する磁気検出素子の積層方向の一方側に積層される第１導電部材と、平面状に形成された導電部材であり前記磁気検出素子の前記積層方向の他方側に積層され前記積層方向に沿って前記第１導電部材に対向する第２導電部材と、を備え、前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、電流が印加され前記磁気検出素子にバイアス磁界を印加することを特徴とする。

本発明に係る磁気検出装置及び磁気バイアス装置において、平面状の第１導電部材及び平面状の第２導電部材は、電流が印加され磁気検出素子にバイアス磁界を印加する。この構成により、磁気検出装置及び磁気バイアス装置は、疑似的なソレノイドコイルを形成することができ、バイアス磁界を印加する部材を小型化することができる。この結果、磁気検出装置及び磁気バイアス装置は、バイアス磁界を適正に印加することができる。

図１は、第１実施形態に係る磁気検出装置の要部の構成例を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る磁気検出装置の要部の構成例を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る磁気バイアス装置によるバイアス磁界を示す平面図である。 図４は、比較例に係るソレノイドコイルの電流の流れ方を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る疑似ソレノイドコイルの電流の流れ方を示す図である。 図６は、比較例に係るソレノイドコイルの磁界強度を示す図である。 図７は、第１実施形態に係る疑似ソレノイドコイルの磁界強度を示す図である。 図８は、比較例に係るソレノイドコイルの磁界分布を示す図である。 図９は、比較例に係るソレノイドコイルの磁界分布を示す図である。 図１０は、第１実施形態の変形例に係る磁気検出装置の構成例を示す断面図である。 図１１は、第１実施形態の変形例に係る磁気検出装置の構成例を示す断面図である。 図１２は、第１実施形態の変形例に係る磁気検出装置の構成例を示す断面図である。 図１３は、第２実施形態に係る磁気バイアス装置によるバイアス磁界を示す平面図である。 図１４は、第３実施形態に係る磁界検出方向とバイアス磁界との関係を示す図である。 図１５は、第３実施形態に係る磁界検出方向とバイアス磁界と外部磁界との関係を示す図である。 図１６は、第３実施形態に係る磁界検出方向と合成磁界との関係を示す図である。 図１７は、第３実施形態に係るＭＲ素子の磁界強度（合成磁界角度）と抵抗値との関係を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔第１実施形態〕
図面を参照しながら第１実施形態に係る磁気検出装置１及び磁気バイアス装置３０について説明する。磁気検出装置１は、磁気バイアス装置３０を含んで構成され、外部磁界を検出する装置である。磁気バイアス装置３０は、磁気検出素子であるＭＩ素子２１（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）にバイアス磁界を印加する装置である。以下、磁気検出装置１及び磁気バイアス装置３０について詳細に説明する。磁気検出装置１は、例えば、図１、図２、図３に示すように、基材１０と、磁気検出部２０と、磁気バイアス装置３０とを備える。

ここで、図１では、磁気検出装置１の要部の構成例を示しており、基材１０や疑似ソレノイドコイル３３の配線等の構成要素を一部省略して図示している。図２では、磁気検出装置１の要部の構成例を示しており、ＭＩ素子２１の電極２２等を省略して図示している。図３では、複数のＭＩ素子２１をミアンダ状に接続した構成を図示している。

以下の説明では、ＭＩ素子２１が延在する方向を第１延在方向と称する。磁気バイアス装置３０の上側導電部材３３Ａ（下側導電部材３３Ｂ）とＭＩ素子２１とを積層する方向を積層方向と称する。上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂに電流が流れる方向を通電方向と称する。典型的には、第１延在方向、積層方向、及び、通電方向は、それぞれ直交するが、これに限定されない。

基材１０は、絶縁性の材料から構成され、矩形状に形成されている。基材１０は、実装面１０ａを有し、当該実装面１０ａにＭＩ素子２１が形成されている。

磁気検出部２０は、外部磁界を検出するものである。磁気検出部２０は、複数のＭＩ素子２１と、電極２２と、バイパス配線２３（図３参照）とを含んで構成される。ＭＩ素子２１は、薄膜状に形成された素子である。ＭＩ素子２１は、外部磁界によりインピーダンスが変化する。ＭＩ素子２１は、高周波電流が印加され、外部磁界により変化したインピーダンスを出力する。ＭＩ素子２１は、第１延在方向に沿って延在して形成されている。ＭＩ素子２１は、或る一定の方向（磁界検出方向）の外部磁界を検出する。つまり、ＭＩ素子２１は、外部磁界に反応する感度方向（磁界検出方向）が一定の方向である。ＭＩ素子２１の磁界検出方向は、当該ＭＩ素子２１が延在する第１延在方向に沿った方向である。ＭＩ素子２１は、磁界検出方向における外部磁界の大きさ及び向きを検出する。ＭＩ素子２１は、検出した外部磁界の大きさ及び向きをインピーダンスの変化として出力する。

電極２２は、高周波電流が印加されるものである。電極２２は、ミアンダ状に接続された一方側のＭＩ素子２１の端子に接続される電極２２Ａと、ミアンダ状に接続された他方側のＭＩ素子２１の端子に接続される電極２２Ｂとを含んで構成される。電極２２Ａ、２２Ｂは、高周波電源（図示省略）に接続され、当該高周波電源により高周波電流が印加され、ＭＩ素子２１に高周波電流を流す。

バイパス配線２３は、ＭＩ素子２１同士を電気的に接続するものである（図３参照）。バイパス配線２３は、例えば、隣り合うＭＩ素子２１同士を接続し、各ＭＩ素子２１をミアンダ状に接続する。

磁気バイアス装置３０は、ＭＩ素子２１にバイアス磁界を印加するものである。磁気バイアス装置３０は、図１及び図２に示すように、第１配線パターン群３１Ａと、第２配線パターン群３１Ｂと、第１ワイヤ群３２Ａと、第２ワイヤ群３２Ｂと、疑似ソレノイドコイル３３とを含んで構成される。

第１配線パターン群３１Ａは、疑似ソレノイドコイル３３（上側導電部材３３Ａ）の通電方向の一方側に設けられている。第１配線パターン群３１Ａは、例えば、３つの配線パターン３１ａ〜３１ｃを含んで構成される。各配線パターン３１ａ〜３１ｃは、通電方向に直交する幅方向（第１延在方向）に沿って一定の間隔をあけて配列されている。各配線パターン３１ａ〜３１ｃは、それぞれ第１ワイヤ群３２Ａ（ボンディングワイヤ）を介して上側導電部材３３Ａの通電方向の一方側に電気的に接続される。例えば、配線パターン３１ａは、ワイヤ３２ａを介して上側導電部材３３Ａの通電方向の一方側に接続される。配線パターン３１ｂは、ワイヤ３２ｂを介して上側導電部材３３Ａの通電方向の一方側に接続される。配線パターン３１ｃは、ワイヤ３２ｃを介して上側導電部材３３Ａの通電方向の一方側に接続される。

第２配線パターン群３１Ｂは、疑似ソレノイドコイル３３（上側導電部材３３Ａ）の通電方向の他方側に設けられている。第２配線パターン群３１Ｂは、例えば、３つの配線パターン３１ｄ〜３１ｆを含んで構成される。各配線パターン３１ｄ〜３１ｆは、通電方向に直交する幅方向（第１延在方向）に沿って一定の間隔をあけて配列されている。各配線パターン３１ｄ〜３１ｆは、それぞれ第２ワイヤ群３２Ｂ（ボンディングワイヤ）を介して上側導電部材３３Ａの通電方向の他方側に電気的に接続される。例えば、配線パターン３１ｄは、ワイヤ３２ｄを介して上側導電部材３３Ａの通電方向の他方側に接続される。配線パターン３１ｅは、ワイヤ３２ｅを介して上側導電部材３３Ａの通電方向の他方側に接続される。配線パターン３１ｆは、ワイヤ３２ｆを介して上側導電部材３３Ａの通電方向の他方側に接続される。

第１ワイヤ群３２Ａは、上側導電部材３３Ａの一方側と第１配線パターン群３１Ａとを電気的に接続するものである。第１ワイヤ群３２Ａは、例えば、３つのワイヤ３２ａ〜３２ｃを含んで構成される。各ワイヤ３２ａ〜３２ｃは、それぞれ上側導電部材３３Ａの通電方向の一方側と各配線パターン３１ａ〜３１ｃとを電気的に接続する。各ワイヤ３２ａ〜３２ｃは、上側導電部材３３Ａの通電方向の一方側において、それぞれが通電方向に直交する幅方向（第１延在方向）に沿って一定の間隔をあけて接続されている。

第２ワイヤ群３２Ｂは、上側導電部材３３Ａの他方側と第２配線パターン群３１Ｂとを電気的に接続するものである。第２ワイヤ群３２Ｂは、例えば、３つのワイヤ３２ｄ〜３２ｆを含んで構成される。各ワイヤ３２ｄ〜３２ｆは、それぞれ上側導電部材３３Ａの通電方向の他方側と各配線パターン３１ｄ〜３１ｆとを電気的に接続する。各ワイヤ３２ｄ〜３２ｆは、上側導電部材３３Ａの通電方向の他方側において、それぞれが通電方向に直交する幅方向（第１延在方向）に沿って一定の間隔をあけて接続されている。

第１ワイヤ群３２Ａ及び上側導電部材３３Ａの接続点と、第２ワイヤ群３２Ｂ及び上側導電部材３３Ａの接続点とは、通電方向において略同一直線上に位置する。すなわち、ワイヤ３２ａ及び上側導電部材３３Ａの接続点と、ワイヤ３２ｄ及び上側導電部材３３Ａの接続点とは、通電方向において略同一直線上に位置する。また、ワイヤ３２ｂ及び上側導電部材３３Ａの接続点と、ワイヤ３２ｅ及び上側導電部材３３Ａの接続点とは、通電方向において略同一直線上に位置する。さらに、ワイヤ３２ｃ及び上側導電部材３３Ａの接続点と、ワイヤ３２ｆ及び上側導電部材３３Ａの接続点とは、通電方向において略同一直線上に位置する。この構成により、磁気バイアス装置３０は、上側導電部材３３Ａの通電方向の一方側から他方側に向けて平行な電流Ｉ１を流すことができる。なお、磁気バイアス装置３０は、下側導電部材３３Ｂも上側導電部材３３Ａと同様に構成されている。

疑似ソレノイドコイル３３は、ＭＩ素子２１にバイアス磁界を印加するものである。疑似ソレノイドコイル３３は、線状導体１０１が螺旋状に巻き回されて形成されたソレノイドコイル１００（図４参照）を疑似的に構成するものである。疑似ソレノイドコイル３３は、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂを含んで構成される。上側導電部材３３Ａは、平面状（シート状）に形成された導電性の部材である。上側導電部材３３Ａは、例えば、薄膜状に形成された配線パターンである。上側導電部材３３Ａは、矩形状に形成され、ＭＩ素子２１の積層方向の一方側に積層される。上側導電部材３３Ａは、ＭＩ素子２１が外部磁界を検出する磁界検出方向（第１延在方向）と交差する方向に沿って電流が流れる。典型的には、上側導電部材３３Ａは、磁界検出方向（第１延在方向）と直交する方向に沿って電流が流れる。

下側導電部材３３Ｂは、平面状（シート状）に形成された導電性の部材である。下側導電部材３３Ｂは、例えば、薄膜状に形成された配線パターンである。下側導電部材３３Ｂは、上側導電部材３３Ａと同等の大きさの矩形状に形成される。下側導電部材３３Ｂは、ＭＩ素子２１の積層方向の他方側に積層され、当該積層方向に沿って上側導電部材３３Ａに対向する。下側導電部材３３Ｂは、ＭＩ素子２１が外部磁界を検出する磁界検出方向（第１延在方向）と交差する方向に沿って電流が流れる。典型的には、下側導電部材３３Ｂは、磁界検出方向（第１延在方向）と直交する方向に沿って電流が流れる。

上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、それぞれ逆向きに電流が流れる。例えば、上側導電部材３３Ａは、通電方向の一方側から他方側に向けて電流が流れ、下側導電部材３３Ｂは、通電方向の他方側から一方側に向けて電流が流れる。すなわち、上側導電部材３３Ａは、通電方向において第１配線パターン群３１Ａ側から第２配線パターン群３１Ｂ側に向けて電流が流れ、下側導電部材３３Ｂは、第２配線パターン群３１Ｂ側から第１配線パターン群３１Ａ側に向けて電流が流れる。これにより、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、線状導体１０１が螺旋状に巻き回されて形成されたソレノイドコイル１００を疑似的に構成することができる。つまり、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、は、ＭＩ素子２１が薄膜状であることから、上側導電部材３３Ａと下側導電部材３３Ｂとの間隔をμｍオーダーまで短くすることができ、ソレノイドコイル１００を疑似的に構成することができる。この結果、磁気バイアス装置３０は、図３に示すように、ＭＩ素子２１の磁界検出方向に沿ってバイアス磁界Ｈ１を印加することができる。このバイアス磁界Ｈ１により、磁気検出装置１は、ＭＩ素子２１の出力インピーダンスを所定の範囲に設定できるので、正方向及び負方向の外部磁界を適正に検出することができる。

ここで、比較例のソレノイドコイル１００は、図４に示すように、線状導体１０１が螺旋状に巻き回されて形成されるので、隣接する線状導体１０１の間に絶縁部を設ける必要がある。これに対して、第１実施形態に係る疑似ソレノイドコイル３３は、図５に示すように、ソレノイドコイル１００のように隣接する線状導体１０１の間に絶縁部を設ける必要がない。このため、疑似ソレノイドコイル３３は、断面積を大きくすることができ、ソレノイドコイル１００に流れる電流Ｉ２の電流値よりも電流Ｉ１の電流値を大きくすることができる。ソレノイドコイル１００は、断面積を大きくする場合、線状導体１０１の巻き数を増やす必要があるが、この場合には抵抗値が増加し消費電力及び発熱が大きくなる問題がある。

図６には、比較例に係る薄型状のソレノイドコイル１００における磁界強度を図示している。ソレノイドコイル１００は、電流Ｉ２が流れることにより長辺側及び短辺側からソレノイドコイル１００の内部にバイアス磁界Ｈ２を印加している。ソレノイドコイル１００の短辺側により印加されるバイアス磁界Ｈ２は、ソレノイドコイル１００の長辺側により印加されるバイアス磁界Ｈ２よりも小さく、ソレノイドコイル１００の内部の磁界強度に与える影響は微小である。

図７には、第１実施形態に係る疑似ソレノイドコイル３３における磁界強度を図示している。疑似ソレノイドコイル３３は、電流Ｉ１が流れることにより上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂによりソレノイドコイル１００の内部にバイアス磁界Ｈ１を印加している。疑似ソレノイドコイル３３は、ソレノイドコイル１００の短辺側により印加されるバイアス磁界Ｈ２を含まない。しかしながら、上述したように、ソレノイドコイル１００の短辺側により印加されるバイアス磁界Ｈ２は、ソレノイドコイル１００の内部の磁界強度に与える影響が微小である。この結果、疑似ソレノイドコイル３３は、ソレノイドコイル１００のバイアス磁界Ｈ２と同等のバイアス磁界Ｈ１を印加することができる。

図８には、比較例に係るソレノイドコイル１０３の磁界分布を図示している。ソレノイドコイル１０３は、開口部が正方向に形成されている。ソレノイドコイル１０３は、磁界が同心円状に分布している。

図９には、比較例に係るソレノイドコイル１００の磁界分布を図示している。ソレノイドコイル１００は、開口部が長方形（縦横比が１対２の長方形）に形成されている。ソレノイドコイル１００は、同心円状の磁界を上下に押しつぶしたように磁界が分布している。長方形のソレノイドコイル１００と正方形のソレノイドコイル１０３とは、中心部における磁界の強度に差異がほとんど見られない。第１実施形態に係る疑似ソレノイドコイル３３は、長方形のソレノイドコイル１００と同様に磁界が分布すると推測できる（図６及び図７参照）。

以上のように、第１実施形態に係る磁気検出装置１は、ＭＩ素子２１と、上側導電部材３３Ａと、下側導電部材３３Ｂとを備える。ＭＩ素子２１は、外部磁界を検出する。上側導電部材３３Ａは、平面状に形成され、ＭＩ素子２１の積層方向の一方側に積層される。下側導電部材３３Ｂは、平面状に形成され、ＭＩ素子２１の積層方向の他方側に積層され、積層方向に沿って上側導電部材３３Ａに対向する。上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、電流が印加されＭＩ素子２１にバイアス磁界を印加する。

この構成により、磁気検出装置１は、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂにより疑似ソレノイドコイル３３を形成することができ、ＭＩ素子２１にバイアス磁界を印加することができる。このバイアス磁界により、磁気検出装置１は、ＭＩ素子２１から出力されるインピーダンスの変化に基づいて外部磁界の大きさ及び向きを判別することができる。

磁気検出装置１は、平面状の上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂにより疑似ソレノイドコイル３３を形成するので、例えば線状導体１０１により形成したソレノイドコイル１００よりも電流値を大きくすることができる。これにより、磁気検出装置１は、バイアス磁界を印加する部材を小型化することができる。この結果、磁気検出装置１は、バイアス磁界を適正に印加することができる。

磁気検出装置１は、例えば、微細加工技術によって集積化したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）として実装される。ＭＥＭＳにおいて、積層プロセスを用いる３次元構造では、従来の線状導体１０１の厚膜化や段差処理の難しさ等により線状導体１０１の多層巻形状が困難であり、ソレノイドコイル１００により発生可能なバイアス磁界に限界があった。これに対して、第１実施形態に係る磁気検出装置１は、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂにより疑似ソレノイドコイル３３を構成するので、多層巻形状を不要とすることで製造プロセスを簡素化できる。さらに、磁気検出装置１は、隣接する線状導体１０１の間に絶縁部を設ける必要がないので断面積を大きくすることができ、装置の大型化を抑制した上で所定のバイアス磁界を得ることができる。また、磁気検出装置１は、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂを積層方向に沿ってそれぞれ複数枚積層することで積層構造を形成することができ、バイアス磁界の強化を容易に実現できる。

上記磁気検出装置１において、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、ＭＩ素子２１が外部磁界を検出する磁界検出方向と交差する方向に沿って電流が流れ、且つ、それぞれ逆向きに電流が流れる。この構成により、磁気検出装置１は、磁界検出方向に沿ってＭＩ素子２１にバイアス磁界Ｈ１を印加することができる。

上記磁気検出装置１において、ＭＩ素子２１は、第１延在方向に沿って延在して形成され、磁界検出方向が第１延在方向に沿った方向である。上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、第１延在方向と交差する方向に沿って電流が流れる。この構成により、磁気検出装置１は、疑似ソレノイドコイル３３によりＭＩ素子２１にバイアス磁界を印加することができる。

第１実施形態に係る磁気バイアス装置３０は、上側導電部材３３Ａと、下側導電部材３３Ｂとを備える。上側導電部材３３Ａは、平面状に形成された導電部材であり、外部磁界を検出するＭＩ素子２１の積層方向の一方側に積層される。下側導電部材３３Ｂは、平面状に形成された導電部材であり、ＭＩ素子２１の積層方向の他方側に積層され、積層方向に沿って上側導電部材３３Ａに対向する。上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、電流が印加されＭＩ素子２１にバイアス磁界を印加する。この構成により、磁気バイアス装置３０は、上述した磁気検出装置１と同等の効果を奏することができる。

〔第１実施形態の変形例〕
次に、第１実施形態の変形例に係る磁気検出装置１Ａについて説明する。磁気検出装置１Ａは、下側導電部材３３Ｂをボンディングワイヤではなく配線基板５０（図１２参照）に積層して電力供給部（図示省略）と電気的に接続する点で第１実施形態の磁気検出装置１と異なる。なお、第１実施形態の変形例では、第１実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

変形例に係る磁気検出装置１Ａは、図１０、図１１、図１２に示すように、磁気検出部２０と、磁気バイアス装置３０と、第２基材としての下側基材４１と、第１基材としての上側基材４２とを備える。上側基材４２は、絶縁性の材料から形成され、積層方向から視た場合、矩形状に形成されている。上側基材４２は、本体部４２ａと、当該本体部４２ａにおいて積層方向の一方側（上側）に形成された上側基材外面（第１外面）４２ｇと、本体部４２ａにおいて積層方向の他方側（下側）に形成された上側基材内面（第１内面）４２ｈとを含んで構成される。上側基材４２は、上側基材外面４２ｇに上側導電部材３３Ａが形成されている。上側基材４２は、上側基材内面４２ｈに凹部（ザグリ）４２ｂが形成されている。凹部４２ｂは、例えば、溝状に形成されている。凹部４２ｂは、本体部４２ａの両側に設けられた各立設部４２ｃにより挟まれた収容空間部を形成している。各立設部４２ｃは、それぞれ下側基材内面（第２内面）４１ａに接合される接合面４２ｄを有している。各接合面４２ｄは、例えば、接着剤４２ｅ等により下側基材内面４１ａに接着され固定される。

下側基材４１は、絶縁性の材料から形成され、積層方向から視た場合、上側基材４２と同等の大きさの矩形状に形成されている。下側基材４１は、本体部４１ｃと、当該本体部４１ｃにおいて積層方向の一方側（下側）に形成された下側基材外面（第２外面）４１ｂと、本体部４１ｃにおいて積層方向の他方側（上側）に形成された下側基材内面４１ａとを含んで構成される。下側基材４１は、下側基材外面４１ｂに下側導電部材３３Ｂが形成されている。また、下側基材４１は、下側基材外面４１ｂ側とは反対側の下側基材内面４１ａにＭＩ素子２１が形成されている。ＭＩ素子２１は、図１１に示すように、上側基材内面４２ｈ及び下側基材内面４１ａを積層方向に沿って組み合わせた状態で凹部４２ｂに収容される。つまり、ＭＩ素子２１は、上側基材内面４２ｈ及び下側基材内面４１ａを組み合わせた状態で、凹部４２ｂの各立設部４２ｃ及び下側基材内面４１ａにより囲まれる収容空間部に収容される。上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、上側基材内面４２ｈ及び下側基材内面４１ａを組み合わせた状態で、疑似ソレノイドコイル３３を構成する。

疑似ソレノイドコイル３３（３３Ａ、３３Ｂ）は、図１２に示すように、下側導電部材３３Ｂをボンディングワイヤではなく配線基板５０に積層して電力供給部と電気的に接続する。配線基板５０は、電力供給用の配線パターン５１、５２、５５、５６、５９と、ベース基材５３と、基材５４ａ、５４ｂと、ワイヤ５７、５８とを含んで構成される。配線基板５０は、ベース基材５３上に配線パターン５１、５２が形成されている。配線基板５０は、配線パターン５１の上には基材５４ａが立設され、配線パターン５２の上には基材５４ｂが立設されている。配線基板５０は、基材５４ａの配線パターン５１側とは反対側に配線パターン５５が形成され、基材５４ｂの配線パターン５２側とは反対側に配線パターン５６が形成されている。配線パターン５１及び配線パターン５５は、配線パターン５９を介して電気的に接続されている。そして、配線基板５０は、配線パターン５２に電力供給部の正極側が接続され、配線パターン５６に電力供給部の負極側が接続される。

疑似ソレノイドコイル３３は、下側基材４１がベース基材５３に積層されることで下側導電部材３３Ｂが配線パターン５１、５２に電気的に直接接続される。疑似ソレノイドコイル３３は、例えば、下側導電部材３３Ｂの通電方向の一方側が配線パターン５１に直接接続され、下側導電部材３３Ｂの通電方向の他方側が配線パターン５２に直接接続される。疑似ソレノイドコイル３３は、上側導電部材３３Ａがワイヤ５７、５８を介して配線パターン５５、５６に接続される。疑似ソレノイドコイル３３は、例えば、上側基材４２の通電方向の一方側がワイヤ５７を介して配線パターン５５に接続され、上側基材４２の通電方向の他方側がワイヤ５８を介して配線パターン５６に接続される。疑似ソレノイドコイル３３は、電力供給部により配線パターン５２に電流が印加されると、下側導電部材３３Ｂ及び上側導電部材３３Ａにそれぞれ逆向きの電流が流れる。疑似ソレノイドコイル３３は、例えば、下側導電部材３３Ｂの配線パターン５２側から配線パターン５１側に電流が流れ、上側導電部材３３Ａのワイヤ５７側からワイヤ５８側に電流が流れる。つまり、電流は、配線パターン５２、下側導電部材３３Ｂ、配線パターン５１、配線パターン５９、配線パターン５５、ワイヤ５７、上側導電部材３３Ａ、ワイヤ５８、配線パターン５６の順に流れる。

以上のように、第１実施形態の変形例に係る磁気検出装置１Ａは、上側基材４２と、下側基材４１とを備える。上側基材４２は、上側導電部材３３Ａが上側基材外面４２ｇに形成されている。下側基材４１は、下側導電部材３３Ｂが下側基材外面４１ｂに形成されている。上側基材４２及び下側基材４１は、上側基材４２の上側基材外面４２ｇ側とは反対側の面である上側基材内面４２ｈ、又は、下側基材４１の下側基材外面４１ｂ側とは反対側の面である下側基材内面４１ａの少なくとも一方に凹部４２ｂが形成される。第１実施形態では、凹部４２ｂは、上側基材４２の上側基材内面４２ｈに形成されている。ＭＩ素子２１は、上側基材内面４２ｈ及び下側基材内面４１ａを積層方向に沿って組み合わせた状態で凹部４２ｂに収容される。この構成により、磁気検出装置１Ａは、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３ＢによりＭＩ素子２１を積層方向に沿って挟むことができる。磁気検出装置１Ａは、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂにより疑似ソレノイドコイル３３を構成することができるので、疑似ソレノイドコイル３３によりＭＩ素子２１にバイアス磁界を印加することができる。

上記磁気検出装置１Ａは、電力供給用の配線パターン５１、５２が形成されたベース基材５３を備える。下側基材４１は、ベース基材５３に積層される。下側導電部材３３Ｂは、配線パターン５１、５２に直接接続される。この構成により、磁気検出装置１Ａは、配線パターン５１、５２を介して下側導電部材３３Ｂに電力を供給することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る磁気検出装置１Ｂについて説明する。磁気検出装置１Ｂは、ＭＩ素子２１の代わりにＭＲ素子６１を用いて外部磁界を検出する点で第１実施形態に係る磁気検出装置１と異なる。なお、第２実施形態では、第１実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態に係る磁気検出装置１Ｂは、図１３に示すように、磁気検出部６０と、磁気バイアス装置７０とを備える。

磁気検出部６０は、外部磁界を検出するものである。磁気検出部６０は、磁気検出素子としての複数のＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子６１と、電極６２と、バイパス配線６３とを含んで構成される。ＭＲ素子６１は、外部磁界により抵抗が変化する素子であり、例えば、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗素子；Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子等がある。ＭＲ素子６１は、電流が印加され、外部磁界により変化した抵抗値を出力する。ＭＲ素子６１は、第２延在方向に沿って延在して形成されている。ＭＲ素子６１は、或る一定の方向（磁界検出方向）の外部磁界を検出する。つまり、ＭＲ素子６１は、外部磁界に反応する感度方向（磁界検出方向）が一定の方向である。ＭＲ素子６１の磁界検出方向は、当該ＭＲ素子６１が延在する第２延在方向に交差（例えば直交）する方向である。ＭＲ素子６１は、磁界検出方向における外部磁界の大きさ及び向きを検出する。ＭＲ素子６１は、検出した外部磁界の大きさ及び向きを抵抗値の変化として出力する。

電極６２は、電流が印加されるものである。電極６２は、ミアンダ状に接続された一方側のＭＲ素子６１の端子に接続される電極６２Ａと、ミアンダ状に接続された他方側のＭＲ素子６１の端子に接続される電極６２Ｂとを含んで構成される。電極６２Ａ、６２Ｂは、疑似ソレノイドコイル７１の上側導電部材７１Ａ及び下側導電部材（図示省略）と重ならないことが好ましい。この構成により、電極６２Ａ、６２Ｂは、疑似ソレノイドコイル７１に干渉することを抑制できる。電極６２Ａ、６２Ｂは、電源（図示省略）に接続され、当該電源により電流が印加され、ＭＲ素子６１に電流を流す。

バイパス配線６３は、ＭＲ素子６１同士を電気的に接続するものである（図１３参照）。バイパス配線６３は、例えば、隣り合うＭＲ素子６１同士を接続し、各ＭＲ素子６１をミアンダ状に接続する。

磁気バイアス装置７０は、ＭＲ素子６１にバイアス磁界を印加するものである。磁気バイアス装置７０は、疑似ソレノイドコイル７１を含んで構成される。疑似ソレノイドコイル７１は、ＭＲ素子６１にバイアス磁界を印加するものである。疑似ソレノイドコイル７１は、ソレノイドコイル１００（図４参照）を疑似的に構成するものである。疑似ソレノイドコイル７１は、上側導電部材７１Ａ及び下側導電部材を含んで構成される。上側導電部材７１Ａは、平面状（シート状）に形成された導電性の部材である。上側導電部材７１Ａは、例えば、薄膜状に形成された配線パターンである。上側導電部材７１Ａは、矩形状に形成され、ＭＲ素子６１の積層方向の一方側に積層される。上側導電部材７１Ａは、ＭＲ素子６１が外部磁界を検出する磁界検出方向と交差する方向に沿って電流が流れる。典型的には、上側導電部材７１Ａは、磁界検出方向と直交する方向に沿って電流が流れる。

下側導電部材は、平面状（シート状）に形成された導電性の部材である。下側導電部材は、例えば、薄膜状に形成された配線パターンである。下側導電部材は、上側導電部材７１Ａと同等の大きさの矩形状に形成される。下側導電部材は、ＭＲ素子６１の積層方向の他方側に積層され、当該積層方向に沿って上側導電部材７１Ａに対向する。下側導電部材は、ＭＲ素子６１が外部磁界を検出する磁界検出方向と交差する方向に沿って電流が流れる。典型的には、下側導電部材は、磁界検出方向と直交する方向に沿って電流が流れる。

上側導電部材７１Ａ及び下側導電部材は、それぞれ逆向きに電流が流れる。例えば、上側導電部材７１Ａは、通電方向の一方側から他方側に向けて電流が流れ、下側導電部材は、通電方向の他方側から一方側に向けて電流が流れる。これにより、上側導電部材７１Ａ及び下側導電部材は、線状導体１０１が螺旋状に巻き回されて形成されたソレノイドコイル１００を疑似的に構成することができる。この結果、磁気バイアス装置７０は、図１３に示すように、ＭＲ素子６１の磁界検出方向に沿ってバイアス磁界Ｈ３を印加することができる。このバイアス磁界Ｈ３により、磁気検出装置１Ｂは、ＭＲ素子６１の出力抵抗値を所定の範囲に設定できるので、正方向及び負方向の外部磁界を適正に検出することができる。

以上のように、第２実施形態に係る磁気検出装置１Ｂにおいて、ＭＲ素子６１は、第２延在方向に沿って延在して形成され、磁界検出方向が第２延在方向に交差する方向である。上側導電部材７１Ａ及び下側電部材は、第２延在方向に沿って電流が流れる。この構成により、磁気検出装置１Ｂは、疑似ソレノイドコイル７１によりＭＲ素子６１にバイアス磁界を印加することができる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る磁気検出装置１Ｃについて説明する。磁気検出装置１Ｃは、ＭＲ素子６１Ａの磁界検出方向（感度方向）Ｐに対して直交する方向にバイアス磁界Ｈ４を印加する点で第１及び第２実施形態と異なる。なお、第３実施形態では、第１及び第２実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

ＭＲ素子６１Ａは、例えば、スピンバルブＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、スピンバルブＴＭＲ（Ｔｕｎｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子である。ＭＲ素子６１Ａは、図１７に示すように、磁界強度（合成磁界角度）に対して或る閾値を境に抵抗値が変わる特性を持っており、例えば、メモリの読み取り素子として利用されている。ここで、図１７は、ＭＲ素子６１Ａの磁界強度（合成磁界角度）と抵抗値との関係を示す図であり、縦軸が磁界強度（合成磁界角度）及び抵抗値の各パラメータ値を表し、横軸が外部磁界の強さを表す。ＭＲ素子６１Ａは、バイアス磁界Ｈ４を用いて磁界の角度を検出することにより外部磁界（検出磁界）Ｑの大きさを検出する。ＭＲ素子６１Ａは、固定層の磁化の向きと自由層の磁化の向きとの関係によって抵抗値が変化する。固定層は、外部磁界Ｑによって磁化の向きが変化しない層であり、自由層は、外部磁界Ｑによって磁化の向きが変化する層である。自由層の磁化の向きの変化は、固定層の磁化の向きと同じ方向の磁界の強さに対しては或る閾値で急激に変化し、一方、或る閾値を超えた磁界の強さでは磁界の向きに対しては連続的に変化する。

ここで、磁気検出装置１Ｃにおいて、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、ＭＲ素子６１Ａが外部磁界Ｑを検出する磁界検出方向（感度方向）Ｐに沿って電流が流れ、且つ、それぞれ逆向きに電流が流れる。これにより、磁気検出装置１Ｃは、図１４に示すように、磁界検出方向（感度方向）Ｐに対して交差方向（直交方向）に沿ってバイアス磁界Ｈ４を印加する。磁気検出装置１Ｃは、図１５に示すように、磁界検出方向（感度方向）Ｐに沿って外部磁界Ｑを検出した場合、図１６に示すように、ＭＲ素子６１Ａにかかる磁界が、バイアス磁界Ｈ４及び外部磁界Ｑを合成した合成磁界Ｈ５となる。ＭＲ素子６１Ａは、外部磁界Ｑが大きくなるにつれて合成磁界Ｈ５も大きくなり、合成磁界Ｈ５の強さに応じた抵抗値に基づいて外部磁界Ｑを検出することができる。なお、ＭＲ素子６１Ａ以外のＡＭＲ素子やＭＩ素子においても、合成磁界Ｈ５による角度依存性を有しているので適用することができる。

以上のように、磁気検出装置１Ｃにおいて、上側導電部材３３Ａ及び下側導電部材３３Ｂは、ＭＲ素子６１Ａが外部磁界Ｑを検出する磁界検出方向Ｐに沿って電流が流れ、且つ、それぞれ逆向きに電流が流れる。この構成により、磁気検出装置１Ｃは、磁界検出方向Ｐに交差（直交）する方向に沿ってＭＲ素子６１Ａにバイアス磁界Ｈ４を印加することができる。これにより、磁気検出装置１Ｃは、バイアス磁界Ｈ４及び外部磁界Ｑにより形成される合成磁界Ｈ５の強さに応じた抵抗値に基づいて外部磁界Ｑを検出することができる。

〔第１〜第３実施形態の変形例〕
次に、第１〜第３実施形態の変形例について説明する。磁気検出素子は、ＭＩ素子２１又はＭＲ素子６１等を用いて説明したが、これに限定されず、外部磁界を検出可能な素子であれば、その他の素子であってもよい。

凹部４２ｂは、上側基材４２の上側基材内面４２ｈに形成されている例について説明したが、これに限定されない。凹部４２ｂは、下側基材４１の下側基材内面４１ａに形成されてもよいし、下側基材４１の下側基材内面４１ａ及び上側基材外面４２ｇの上側基材内面４２ｈの両方に形成されてもよい。

下側導電部材３３Ｂは、下側基材４１をベース基材５３に積層することで配線パターン５１、５２に電気的に直接接続される例について説明したが、これに限定されない。上側導電部材３３Ａは、上側基材４２をベース基材５３に積層することで配線パターン５１、５２に電気的に直接接続されてもよい。この場合、下側導電部材３３Ｂは、ワイヤ５７、５８を介して配線パターン５５、５６に接続される。

１、１Ａ、１Ｂ 磁気検出装置
２１ ＭＩ素子（磁気検出素子）
３３Ａ 上側導電部材（第１導電部材）
３３Ｂ 下側導電部材（第２導電部材）
３０、７０ 磁気バイアス装置
６１、６１Ａ ＭＲ素子（磁気検出素子）
４１ 下側基材（第２基材）
４２ 上側基材（第１基材）
４２ｇ 上側基材外面（第１外面）
４２ｈ 上側基材内面（第１内面）
４１ｂ 下側基材外面（第２外面）
４１ａ 下側基材内面（第２内面）
４２ｂ 凹部
５３ ベース基材（第３基材）
５１、５２ 配線パターン

Claims (8)

1. 外部磁界を検出する磁気検出素子と、
   平面状に形成され前記磁気検出素子の積層方向の一方側に積層される第１導電部材と、
   平面状に形成され前記磁気検出素子の前記積層方向の他方側に積層され前記積層方向に沿って前記第１導電部材に対向する第２導電部材と、を備え、
   前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、電流が印加され前記磁気検出素子にバイアス磁界を印加することを特徴とする磁気検出装置。
2. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、前記磁気検出素子が前記外部磁界を検出する磁界検出方向と交差する方向に沿って電流が流れ、且つ、それぞれ逆向きに電流が流れる請求項１に記載の磁気検出装置。
3. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、前記磁気検出素子が前記外部磁界を検出する磁界検出方向に沿って電流が流れ、且つ、それぞれ逆向きに電流が流れる請求項１に記載の磁気検出装置。
4. 前記磁気検出素子は、第１延在方向に沿って延在して形成され、前記磁気検出素子が前記外部磁界を検出する磁界検出方向が前記第１延在方向に沿った方向であり、
   前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、前記第１延在方向と交差する方向に沿って電流が流れる請求項１又は２に記載の磁気検出装置。
5. 前記磁気検出素子は、第２延在方向に沿って延在して形成され、前記磁気検出素子が前記外部磁界を検出する磁界検出方向が前記第２延在方向に交差する方向であり、
   前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、前記第２延在方向に沿って電流が流れる請求項１又は２に記載の磁気検出装置。
6. 前記第１導電部材が第１外面に形成された第１基材と、
   前記第２導電部材が第２外面に形成された第２基材と、を備え、
   前記第１基材及び前記第２基材は、前記第１基材の前記第１外面側とは反対側の面である第１内面、又は、前記第２基材の前記第２外面側とは反対側の面である第２内面の少なくとも一方に凹部が形成され、
   前記磁気検出素子は、前記第１内面及び前記第２内面を前記積層方向に沿って組み合わせた状態で前記凹部に収容される請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
7. 電力供給用の配線パターンが形成された第３基材を備え、
   前記第２基材は、前記第３基材に積層され、
   前記第２導電部材は、前記配線パターンに直接接続される請求項６に記載の磁気検出装置。
8. 平面状に形成された導電部材であり外部磁界を検出する磁気検出素子の積層方向の一方側に積層される第１導電部材と、
   平面状に形成された導電部材であり前記磁気検出素子の前記積層方向の他方側に積層され前記積層方向に沿って前記第１導電部材に対向する第２導電部材と、を備え、
   前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、電流が印加され前記磁気検出素子にバイアス磁界を印加することを特徴とする磁気バイアス装置。

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