JPH10170619A - 磁気センサとその交番バイアス磁界印加方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気センサとその磁気センサに交番バイアス
磁界を印加する方法に関し、任意方向からの外部磁界に
対しその方向と磁界強度を測定する。 【解決手段】 磁性膜パターン24_-1〜24_-4に複数の導体
層25_-1〜25_-4が積層され、内部磁化方向が直交する少な
くとも一対のバーバーポール型磁気抵抗体パターン22_-1
〜22_-4が設けられた磁気抵抗素子21と、磁気抵抗体パタ
ーン22_-1〜22_-4のそれぞれの内部磁化方向に交番バイア
ス磁界Hb_-1, Hb_-2を印加する交番磁界印加手段を具えた
磁気センサ。交番バイアス磁界Hb_-1, Hb_-2の印加に際し
磁界方向の各切替え毎に零磁界時間を設けた交番バイア
ス磁界の印加方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小磁界の測定を
可能にした磁気センサと、その磁気センサにおける交番
バイアス磁界の印加方法に関する。

【０００２】地磁気レベルの微弱な磁界の方向と強さが
正確に測定できると、地磁気または磁石からの磁界を計
測し、センサが置かれている位置の方位や距離等を決定
することができ、方位センサやポインティングデバイス
等の広範な用途に応用できるようになる。

【０００３】

【従来の技術】図１０は磁性膜を使用した従来の磁気方
位センサの説明図、図１１は図１０の磁気方位センサに
おける抵抗変化特性の説明図である。

【０００４】図１０において、磁気方位センサに使用す
る磁気検出素子１は、Ｓｉ等にてなる基板上に、強磁性
薄膜よりなる細長い磁気抵抗パターン２を折り返し状に
形成し、その両端に導体端子３を形成してなる。

【０００５】磁気抵抗パターン２の長さ方向（内部磁
化）に直交する外部磁界Ｈｅを検出する磁気検出素子１
には、磁気抵抗パターン２の長さ方向に対し交差（望ま
しくは直交）方向に交番バイアス磁界Ｈｂを印加する。

【０００６】かかる磁気検出素子１において、作動のた
めの所定電流を供給した磁気抵抗パターン２の内部磁化
Ｍに直交方向の外部磁界Ｈｅが印加されたとき、その抵
抗変化特性は、横軸を磁界強度Ｈ，横軸の原点を通る縦
軸を磁気抵抗の変化量ΔＲとした図１１に示す如く、抵
抗変化特性４は縦軸を対称軸とした山形形状である。

【０００７】そこで、交番バイアス磁界Ｈｂと作動電流
ｉが印加された磁気検出素子１に、外部磁界Ｈｅが付与
されたとき、プラスバイアスに対する磁界変化は Ｈｂ→Ｈｂ＋Ｈｅ となり、マイナスバイアスに対する磁界変化は −Ｈｂ→−Ｈｂ＋Ｈｅ となる。

【０００８】従って、プラスバイアスに対する磁界変化
に伴う抵抗変化をδ_-1とし、マイナスバイアスに対する
磁界変化に伴う抵抗変化をδ_-2とすると、磁気検出素子
１を用いたセンサにおける抵抗変化量（出力）δは δ＝δ_-1＋δ_-2 となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図１０に示す抵抗変化特性をもった従来の磁気センサに
おいて、外部磁界Ｈｅは交番バイアス磁界Ｈｂからの変
動分として検出されるため、バイアス磁界Ｈｂの値が異
なると同じ外部磁界Ｈｅに対して出力値が異なる場合が
あり、正確な測定ができないという問題点があった。

【００１０】一方、バーバーポール型磁気抵抗素子を用
い、その素子の内部磁化と同方向に交番バイアス磁界を
印加する磁界センサ（例えば特開平４−１９１６８５
号）が知られている。

【００１１】図１２は内部磁化方向に交番バイアス磁界
を印加する従来の磁界センサ用磁気抵抗素子の略式平面
図であり、磁気抵抗素子５は、矢印で示す如く図の左右
方向（左方向）に内部磁化Ｍ方向を揃えた、４個のバー
バーポール型磁気抵抗体パターン６_-1〜６_-4が形成さ
れ、それらの磁気抵抗体パターン６_-1〜６_-4は接続端子
７_-1〜７_-4を介してフルブリッジに接続されている。

【００１２】かかる磁気抵抗素子５に、所定の作動電流
（ｉ）および内部磁化Ｍと同方向の交番バイアス磁界Ｈ
ｂを印加したとき、バイアス磁界Ｈｂの値に関わらず外
部磁界Ｈｅを正確に測定できる。

【００１３】しかし、磁気抵抗素子５により測定される
外部磁界Ｈｅは、磁気抵抗体パターン６_-1〜６_-4の形成
面に平行、かつ、内部磁化Ｍに直角方向の外部磁界Ｈｅ
のみを正確に測定する構成であり、任意方向からの外部
磁界Ｈｅに対してその方向と磁界強度を測定できないと
いう問題点がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１はバーバーポール型
磁気抵抗体パターンとその抵抗変化特性の説明図であ
り、強磁性体パターン１２を形成し、その長さ方向（内
部磁化Ｍ方向）に対し４５度の傾斜角度で等間隔の複数
の導体層１３が積層された帯状の磁気抵抗体パターン１
１において、内部磁化Ｍは強磁性体パターン１２の長さ
方向を向き易く、特に外部磁界がない状態で内部磁化Ｍ
は、（ａ）図のように右向きまたは（ｂ）図のように左
向きになっている。

【００１５】そして、磁気抵抗体パターン１１の幅方
向、即ち内部磁化Ｍに直角方向の外部磁界Ｈｅを印加し
た場合、磁気抵抗体パターン１１の抵抗変化特性は、縦
軸を磁気抵抗の変化量ΔＲ，ΔＲ＝０を通る横軸を磁界
強度Ｈとした（ｃ）図に示す如く、内部磁化Ｍの向きに
よって傾斜が逆になる。

【００１６】即ち、例えば図１（ａ）に示す如く内部磁
化Ｍが右向きのときの抵抗変化特性１４と、図１（ｂ）
に示す如く内部磁化Ｍが左向きのときの抵抗変化特性１
５は傾斜が逆であり、その内部磁化Ｍを反転させるに
は、反転させたい方向に数Ｏｅ以上の磁界を印加すれば
よいことが分かっている。

【００１７】そこで、内部磁化Ｍに直角方向の外部磁界
Ｈｅを、図１（ａ）の磁気抵抗体パターン１１に印加し
たときの出力をＡとし、同一外部磁界Ｈｅを図１（ｂ）
の磁気抵抗体パターン１１に印加したときの出力はＢと
なり、内部磁化Ｍの向きを右向きと左向きに切替える
と、外部磁界Ｈｅに対する出力は Ａ＋Ｂ となる。

【００１８】磁気抵抗体パターン１１の前記特性を利用
し、従来技術の問題点を解決する本発明の第１の磁気セ
ンサは、磁性膜パターンに複数の導体層が積層され、内
部磁化方向が直交する少なくとも一対のバーバーポール
型磁気抵抗体パターンが設けられた磁気抵抗素子と、該
一対の磁気抵抗体パターンのそれぞれの内部磁化方向に
交番バイアス磁界を印加する交番磁界印加手段を備えた
ことを特徴とする。

【００１９】本発明の第２の磁気センサは、バーバーポ
ール型の第１の磁気抵抗体パターンと、内部磁化方向が
該第１の磁性体パターンと同一であって、磁性膜パター
ンに積層された複数の導体層の傾斜が該第１の磁性体パ
ターンの導体層の傾斜に対し９０度をなすバーバーポー
ル型の第２の磁気抵抗体パターンと、内部磁化方向が該
第１の磁気抵抗体パターンの内部磁化方向に対し９０度
をなすバーバーポール型の第３の磁気抵抗体パターン
と、内部磁化方向が該第３の磁性体パターンと同一であ
って、磁性膜パターンに積層された複数の導体層の傾斜
が該第３の磁性体パターンの導体層の傾斜に対し９０度
をなすバーバーポール型の第４の磁気抵抗体パターン
が、フルブリッジに接続された磁気抵抗素子と、該第１
および第２の磁気抵抗体パターンの内部磁化方向に交番
バイアス磁界を印加する第１の交番磁界発生手段と、該
第３および第４の磁気抵抗体パターンの内部磁化方向に
交番バイアス磁界を印加する第２の交番磁界発生手段を
備えたことを特徴とする。

【００２０】本発明の第３の磁気センサは、バーバーポ
ール型の第１の磁気抵抗体パターンと、内部磁化方向が
該第１の磁性体パターンと同一であって、磁性膜パター
ンに積層された複数の導体層の傾斜が該第１の磁性体パ
ターンの導体層の傾斜に対し９０度をなすバーバーポー
ル型の第２の磁気抵抗体パターンと、内部磁化方向が該
第１の磁気抵抗体パターンの内部磁化方向に対し９０度
をなすバーバーポール型の第３の磁気抵抗体パターン
と、内部磁化方向が該第３の磁性体パターンと同一であ
って、磁性膜パターンに積層された複数の導体層の傾斜
が該第３の磁性体パターンの導体層の傾斜に対し９０度
をなすバーバーポール型の第４の磁気抵抗体パターン
が、フルブリッジに接続された磁気抵抗素子と、該第１
〜第４の磁気抵抗体パターンの内部磁化方向に対し約４
５度の方向に交番バイアス磁界を印加する交番磁界発生
手段を備えたことを特徴とする。

【００２１】本発明の第４の磁気センサは、前記本発明
の第１〜第３の磁気センサにおいて、前記交番磁界発生
手段が、前記磁気抵抗素子を収納したパッケージに巻回
したコイルである。

【００２２】本発明の第５の磁気センサは、前記本発明
の第１〜第３の磁気センサにおいて、前記交番磁界発生
手段が、絶縁基板上に導体パターンをスパイラル状に形
成したコイルである。

【００２３】本発明の第６の磁気センサは、前記本発明
の第４または第５の磁気センサにおいて、前記コイルと
磁気抵抗素子およびパッケージが、絶縁基板上に積層し
形成されてなる。

【００２４】磁気抵抗体パターン１１の前記特性を利用
し、従来技術の問題点を解決する本発明の磁気センサに
おける交番バイアス磁界印加方法は、前記本発明の第１
〜第３の磁気センサにおいて、前記交番バイアス磁界の
印加に際し磁界方向の各切替え毎に、零磁界時間を設け
ることである。

【００２５】前記本発明の第１の磁気センサは、内部磁
化の方向が直交する少なくとも一対のバーバーポール型
磁気抵抗体パターンを具え、その磁気抵抗体パターンの
それぞれの内部磁化方向に交番バイアス磁界を印加す
る。

【００２６】そこで、その一対の磁気抵抗体パターンに
検出されるべき外部磁界が印加されると、一対の磁気抵
抗体パターンには印加された外部磁界の内部磁化方向成
分の強さに応じた出力を発生する。そのため、印加され
た該外部磁界の方向とその強さを検出可能にする。

【００２７】前記本発明の第２および第３の磁気センサ
は、２対の磁気抵抗体パターンフルブリッジ接続するこ
とで、入力電圧を共通として各磁気抵抗素子出力を得る
ことができる。

【００２８】前記本発明の第４および第５の磁気センサ
は、容易かつ簡易な交番バイアス磁界発生手段を提供す
るものである。前記本発明の第６の磁気センサは、本発
明の第４および第５の磁気センサを小型化せしるもので
ある。

【００２９】前記本発明の交番バイアス磁界印加方法
は、磁界が印加されたとき磁気抵抗体パターンの内部磁
化が印加磁界のバイアス磁界成分方向に揃い、そのあと
でバイアス磁界零の状態でも内部磁化の向きは、バイア
ス磁界成分方向に揃ったままになる。その結果、一層正
確な外部磁界の測定を可能にする。

【００３０】

【発明の実施の形態】図２は本発明の実施例による磁気
センサの磁気抵抗素子の説明図、図３は本発明の実施例
による磁気センサを備えた磁気検出装置の説明図、図４
は交番バイアス磁界印加手段の第１の実施例の説明図、
図５は交番バイアス磁界印加手段の第２の実施例の説明
図、図６は本発明による交番バイアス磁界印加方法の説
明図である。

【００３１】簡略した図２において、磁気抵抗素子２１
は接続端子２３_-1と２３_-2と２３_-3と２３_-4を介して、
バーバーポール型磁気抵抗体パターン２２_-1と２２_-2と
２２ _-3と２２_-4がフルブリッジ構成に接続されている。

【００３２】内部磁化が図の左右方向の磁気抵抗体パタ
ーン２２_-1は、強磁性薄膜２４_-1の上に形成した複数の
導体層２５_-1が、図の右上から左下方向に４５度傾斜す
るように形成されている。

【００３３】接続端子２３_-1を介して磁気抵抗体パター
ン２２_-1に接続し、内部磁化が磁気抵抗体パターン２２
_-1と同じ方向の磁気抵抗体パターン２２_-2は、強磁性薄
膜２４_-2の上に形成した複数の導体層２５_-2の傾斜が図
の左上か右下方向に４５度、即ち導体層２５_-1と２５_-2
が９０度をなすように形成されている。

【００３４】接続端子２３_-2を介して磁気抵抗体パター
ン２２_-2に接続し、内部磁化が図の上下方向の磁気抵抗
体パターン２２_-3は、強磁性薄膜２４_-3の上に形成した
複数の導体層２５_-3が、図の左上から右下方向に４５度
傾斜するように形成されている。

【００３５】接続端子２３_-3を介して磁気抵抗体パター
ン２２_-3に接続し、内部磁化が磁気抵抗体パターン２２
_-3と同じ方向の磁気抵抗体パターン２２_-4は、強磁性薄
膜２４_-4の上に形成した複数の導体層２５_-4の傾斜が図
の右上から左下方向に４５度、即ち導体層２５_-3と２５
_-4が９０度をなすように形成されている。

【００３６】そして、磁気抵抗体パターン２２_-1と２２
_-4は、接続端子_-4を介して接続されており、磁気抵抗体
パターン２２_-1と２２_-2に印加する外部磁界検出用の交
番バイアス磁界Ｈｂ_-1が図の左右方向であるのに対し、
磁気抵抗体パターン２２_-1と２２_-2に印加する外部磁界
検出用の交番バイアス磁界Ｈｂ_-2は、図の上下方向であ
る。

【００３７】かかる磁気抵抗素子２１において、強磁性
薄膜２４_-1〜２４_-4を厚さ５００Å〜２０００Åの８２
％Ｎｉ−Ｆｅにて形成し、導体層２５_-1〜２５_-4を厚さ
５０００Åの金で形成したとき、内部磁化の反転は数Ｏ
ｅ程度の磁界を印加させることで可能であり、磁気抵抗
体パターン２２_-1〜２２_-4の形成面に平行かつ任意方向
からの外部磁界Ｈｅが印加されると、磁気抵抗体パター
ン２２_-1〜２２_-4は、それぞれの内部磁化の方向の磁界
成分の強さに応じた抵抗変化が生じ、その変化分を演算
処理させることで、外部磁界Ｈｅの方向と強度を知るこ
とができる。

【００３８】なお、磁気抵抗体パターン２２_-1と２２_-2
と２２_-3と２２_-4の内部磁化の方向に４５度の交番バイ
アス磁界Ｈｂ_-3は、磁気抵抗体パターン２２_-1〜２２_-4
の内部磁のＭ方向の成分をもつ。従って、交番バイアス
磁界Ｈｂ_-1とＨｂ_-2に変え交番バイアス磁界Ｈｂ_-3を印
加させるようにしても、外部磁界Ｈｅの方向と強度を知
ることができる。

【００３９】図３において、磁気検出装置３１の磁気抵
抗素子２１には、駆動電源３２から接続端子２３_-4，２
３_-2を介して作動電流を供給する。交番バイアス磁界発
生手段をなす一対のコイル３３と３４は、同期検出用抵
抗Ｒｓを介して交流電源３５に接続され、交流電源３５
から所定周波数の交流電流を供給され、磁気抵抗素子２
１に対して直交２方向の交番バイアス磁界Ｈｂ_-1とＨｂ
_-2（図２参照）を印加する。

【００４０】磁気抵抗素子２１の出力端子となる接続端
子２３_-1と２３_-3は、入力側結合コンデンサＣ_-1または
Ｃ_-2を介して、抵抗検出手段をなす交流増幅器３６に接
続され、交流増幅器３６は出力側結合コンデンサ３７を
介してアナログスイッチ３８の入力端子３９に接続さ
れ、アナログスイッチ３８の制御入力端子４０には、同
期検出用抵抗Ｒｓの電圧が差動増幅器４１を介して増幅
され入力される。

【００４１】アナログスイッチ３８の出力端子４２は、
交番バイアス磁界の周波数成分の通過を素子するＲＣフ
ィルタ４３を介して、出力端子４４に接続されている。
図４（ａ）において磁気抵抗センサ５１は、図４（ｂ）
に概略を示す如き磁気抵抗素子５２を収容した磁気抵抗
素子パッケージ５３に、交番バイアス磁界印加用のコイ
ル５４と５５を巻回してなる。

【００４２】前出の磁気抵抗素子２１に相当する磁気抵
抗素子５２には、内部磁化が図の左右方向であるバーバ
ーポール型磁気抵抗体パターン５６と、内部磁化が図の
上下方向であるバーバーポール型磁気抵抗体パターン５
７が少なくとも形成されており、磁気抵抗体パターン５
６が磁気抵抗素子２１の磁気抵抗体パターン２２_-1また
は２２_-2に相当すると、磁気抵抗体パターン５７は、磁
気抵抗素子２１の磁気抵抗体パターン２２_-3または２２
_-4に相当する。

【００４３】コイル５４が磁気抵抗体パターン５６の内
部磁化と同一方向の交番バイアス磁界を印加させると
き、コイル５５は磁気抵抗体パターン５７の内部磁化と
同一方向の交番バイアス磁界を印加させるように、即ち
コイル５４は磁気抵抗体パターン５６の内部磁化と同一
方向に巻回され、コイル５５は磁気抵抗体パターン５７
の内部磁化と同一方向に巻回されている。

【００４４】そこで、コイル５４と５５に交互に所定の
交番電流を流すと、コイル５４に所定の交番電流を流し
て発生する交番磁界は、磁気抵抗体パターン５６にその
内部磁化方向の交番バイアス磁界を印加し、コイル５５
に所定の交番電流を流して発生する交番磁界は、磁気抵
抗体パターン５７にその内部磁化方向の交番バイアス磁
界を印加するようになり、磁気抵抗素子５２と同一面の
外部磁界Ｈｅの方向と強さが検出される。

【００４５】図５（ａ）において磁気抵抗センサ６１
は、図５（ｂ）に概略を示す如き磁気抵抗素子６２を収
容した磁気抵抗素子パッケージ６３に、交番バイアス磁
界印加用のコイル６４を巻回してなる。

【００４６】前出の磁気抵抗素子２１に相当する磁気抵
抗素子６２には、内部磁化が図の左上から右下に向かう
方向のバーバーポール型磁気抵抗体パターン６５と、内
部磁化が図の右上から左下に向かう方向のバーバーポー
ル型磁気抵抗体パターン６６が少なくとも形成されてい
る。そして、磁気抵抗体パターン６５が磁気抵抗素子２
１の磁気抵抗体パターン２２_-1または２２_-2に相当する
とき、磁気抵抗体パターン６６は、磁気抵抗素子２１の
磁気抵抗体パターン２２_-3または２２_-4に相当する。

【００４７】コイル６４は、磁気抵抗素子パッケージ６
３の上下方向に巻回、即ち磁気抵抗体パターン６５の内
部磁化方向と、磁気抵抗体パターン６５の内部磁化方向
に対し４５度方向に巻回されている。

【００４８】そこで、コイル６４に所定の交番電流を流
して発生する交番磁界は、磁気抵抗体パターン６５と６
６に、それぞれの内部磁化方向に交番バイアス磁界を印
加するようになり、磁気抵抗素子６２と同一面の外部磁
界Ｈｅの方向と強さが検出される。

【００４９】しかし、コイル５４と５５または６４に交
番電流を流して発生する磁界には、バイアス磁界方向と
検出すべき外部磁界方向の両成分があり、バイアス磁界
印加時の出力に磁気抵抗素子から発生する出力には、外
部磁界方向のバイアス磁界成分を含み、正確な外部磁界
の検出が不可能となる。

【００５０】そこで、前記不都合を回避し正確な外部磁
界を検出するには図６に示す如く、プラス磁界（電圧）
＋Ｈｂとマイナス磁界（電圧）−Ｈｂの切替え間に適当
な零磁界（電圧）時間を設け、その零磁界時に外部磁界
による磁気抵抗の変化を検出する。

【００５１】即ち、例えばプラスのバイアス磁界を磁気
抵抗素子に印加したとき、磁気抵抗体パターンの内部磁
化はそのプラスバイアス磁界成分方向に揃い、その内部
磁化はプラスバイアス磁界印加に続くバイアス磁界零時
でも維持される。そこで、そのバイアス磁界零時の状態
で外部磁界による磁気抵抗体パターンの抵抗値変化を測
定する。

【００５２】次いで、マイナスのバイアス磁界を磁気抵
抗素子に印加し、そのマイナスバイアス磁界の印加に続
くバイアス磁界零時に、マイナスバイアス磁界印加によ
る磁気抵抗体パターンの磁気抵抗値変化を測定する。そ
の結果、外部磁界の正確な測定を可能にする。

【００５３】図７は本発明による積層型磁気センサの製
造例の説明図、図８は本発明によるバイアス磁界印加用
スパイラルコイルパターンの実施例（その１）、図９は
本発明によるバイアス磁界印加用スパイラルコイルパタ
ーンの実施例（その２）である。

【００５４】図７（ａ）において、絶縁基板例えば表面
にＳｉＯ₂ を被着させたＳｉ基板またはガラス基板７１
の表面に、フォトリソプロセスを用いバイアス磁界発生
用コイルの一部（下層部）となる導体パターン７２_-1を
形成する。

【００５５】次いで、図７（ｂ）に示す如く、レジスト
またはポリイミドまたは窒化シリコン等にてなる絶縁層
７３を被着したのち、平坦な絶縁層７３の表面に図７
（ｃ）に示す如く、パーマロイ等にてなる強磁性体パタ
ーン７４の上に金等にてなる複数の導体層７５を積層し
た磁気抵抗体パターン７６を形成する。

【００５６】次いで、図７（ｄ）に示す如く磁気抵抗体
パターン７６が形成された絶縁層７３の上に、ＳｉＮ等
にてなる平坦化絶縁層７７を被着したのち、図７（ｅ）
に示す如く、絶縁層７７の上にバイアス磁界発生用コイ
ルの一部（上層部）となる導体パターン７２_-2と、絶縁
保護膜７８を形成し、磁気抵抗素子とバイアス磁界発生
用コイルを積層形成した磁気抵抗素子が完成する。

【００５７】ただし、導体パターン７２_-1と７２_-2は、
絶縁層７３と絶縁層７７を貫通するスルーホール（図示
せず）によって接続せしめ、全体として磁気抵抗体パタ
ーン７６に交番バイアス磁界を印加するためのコイルを
構成する。

【００５８】図８において、ガラス等にてなる基板８１
の表面には、円形スパイラル状の導体パターン８２を形
成する。しかるのち、前記絶縁層７３に相当する絶縁層
で導体パターン８２を覆ったのち、その絶縁層の上に外
部磁界検出用の磁気抵抗素子、例えば図２の磁気抵抗体
パターン２２_-1に相当するバーバーポール型磁気抵抗体
パターン８３_-1と、磁気抵抗体パターン２２_-2に相当す
るバーバーポール型磁気抵抗体パターン８３_-2と、磁気
抵抗体パターン２２_-3に相当するバーバーポール型磁気
抵抗体パターン８３_-3と、磁気抵抗体パターン２２_-4に
相当するバーバーポール型磁気抵抗体パターン８３_-4を
形成し、磁気抵抗体パターン８３_-1，８３_-2，８３_-3，
８３_-4を例えばフルブリッジに接続させると、本発明に
よる磁気センサが完成する。

【００５９】なお、スパイラル状の導体パターン８２に
よるバイアス磁界は、磁気抵抗体パターン８３_-1と８３
_-2および８３_-3と８３_-4とで互いに逆方向なので、磁気
抵抗体パターン８３_-1と８３_-2および８３_-3と８３_-4に
形成する傾斜導体パターンの向きは同方向となる。

【００６０】かかる磁気センサにおいて、導体パターン
８２の両端の端子を交流電源に接続し、導体パターン８
２に所定の±の交流電流を流すと、導体パターン８２の
周囲には、導体パターン８２の中心から外方に向かう方
向またはその逆方向の磁界が発生し、図２に示す磁気抵
抗素子２１と同様に、外部磁界Ｈｅの方向と強さが検出
可能となる。

【００６１】図９において、ガラス等にてなる基板９１
の表面には、角形スパイラル状の導体パターン９２を形
成する。しかるのち、前記絶縁層７３に相当する絶縁層
で導体パターン９２を覆ったのち、その絶縁層の上に外
部磁界検出用の磁気抵抗素子、例えば図２の磁気抵抗体
パターン２２_-1に相当するバーバーポール型磁気抵抗体
パターン９３_-1と、磁気抵抗体パターン２２_-2に相当す
るバーバーポール型磁気抵抗体パターン９３_-2と、磁気
抵抗体パターン２２_-3に相当するバーバーポール型磁気
抵抗体パターン９３_-3と、磁気抵抗体パターン２２_-4に
相当するバーバーポール型磁気抵抗体パターン９３_-4を
形成し、磁気抵抗体パターン９３_-1，９３_-2，９３_-3，
９３_-4を例えばフルブリッジに接続させると、本発明に
よる磁気センサが完成する。

【００６２】なお、スパイラル状の導体パターン９２に
よるバイアス磁界は、磁気抵抗体パターン９３_-1と９３
_-2および９３_-3と９３_-4とで互いに逆方向なので、磁気
抵抗体パターン９３_-1と９３_-2および９３_-3と９３_-4に
形成する傾斜導体パターンの向きは同方向となる。

【００６３】かかる磁気センサにおいて、導体パターン
９２の両端の端子を交流電源に接続し、導体パターン９
２に所定の±の交流電流を流すと、導体パターン９２の
周囲には、導体パターン９２の中心から外方に向かう方
向またはその逆方向の磁界が発生し、図２に示す磁気抵
抗素子２１と同様に、外部磁界Ｈｅの方向と強さが検出
可能となる。

【００６４】なお、スパイラル状の導体パターン８２お
よび９２に流す交番電流は、図６を用いて説明した如き
電流、即ちプラス電圧とマイナス電圧の切替え間に適当
な零電圧時間を設けることになる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の磁気センサ
およびバイアス磁界印加方法は、磁気抵抗体パターン形
成面に平行であれば、任意方向からの微弱な外部磁界に
対してその方向と磁界強度を測定可能、例えば地磁気の
検出，地磁気からの推定方位を正確に検知可能にした。

【図面の簡単な説明】

【図１】 バーバーポール型磁気抵抗体パターンとその
抵抗変化特性の説明図

【図２】 本発明の実施例による磁気センサの磁気抵抗
素子の説明図

【図３】 本発明の実施例による磁気センサを備えた磁
気検出装置の説明図

【図４】 交番バイアス磁界印加手段の第１の実施例の
説明図

【図５】 交番バイアス磁界印加手段の第２の実施例の
説明図

【図６】 本発明による交番バイアス磁界印加方法の説
明図

【図７】 本発明による積層型磁気センサの製造例の説
明図

【図８】 本発明によるバイアス磁界印加用スパイラル
コイルパターンの実施例（その１）

【図９】 本発明によるバイアス磁界印加用スパイラル
コイルパターンの実施例（その２）

【図１０】 磁性膜を使用した従来の磁気方位センサの
説明図

【図１１】 図１０の磁気方位センサにおける抵抗変化
特性の説明図

【図１２】 交番バイアス磁界を印加する従来の磁界セ
ンサ用磁気抵抗素子の略式平面図

【符号の説明】

１１，２２_-1〜２２_-4，５６，５７，６５，６６，８３
_-1〜８３_-4，９３_-1〜９３_-4 磁気抵抗体パターン １２，７４ 強磁性体パターン ２４_-1〜２４_-4 強磁性薄膜 １３，２５_-1〜２５_-4，７５ 導体層 ２１，５２，６２ 磁気抵抗素子 ２３_-1〜２３_-4 接続端子 ３３，３４，５４，５５，６４，８２，９２ 交番バイ
アス磁界発生手段をなすコイル ５１，６１ 磁気抵抗センサ ５３，６３ 磁気抵抗素子パッケージ ７１ 基板 ７２_-1，７２_-2 コイルの一部となる導体パターン Ｍ 内部磁化 Ｈｂ 交番バイアス磁界 Ｈｅ 外部磁界

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性膜パターンに複数の導体層が積層さ
   れ、内部磁化方向が直交する少なくとも一対のバーバー
   ポール型磁気抵抗体パターンが設けられた磁気抵抗素子
   と、該一対の磁気抵抗体パターンのそれぞれの内部磁化
   方向に交番バイアス磁界を印加する交番磁界印加手段、 を備えたことを特徴とする磁気センサ。
2. 【請求項２】 バーバーポール型の第１の磁気抵抗体パ
   ターンと、内部磁化方向が該第１の磁性体パターンと同
   一であって、磁性膜パターンに積層された複数の導体層
   の傾斜が該第１の磁性体パターンの導体層の傾斜に対し
   ９０度をなすバーバーポール型の第２の磁気抵抗体パタ
   ーンと、内部磁化方向が該第１の磁気抵抗体パターンの
   内部磁化方向に対し９０度をなすバーバーポール型の第
   ３の磁気抵抗体パターンと、内部磁化方向が該第３の磁
   性体パターンと同一であって、磁性膜パターンに積層さ
   れた複数の導体層の傾斜が該第３の磁性体パターンの導
   体層の傾斜に対し９０度をなすバーバーポール型の第４
   の磁気抵抗体パターンとが、フルブリッジに接続された
   磁気抵抗素子と、 該第１および第２の磁気抵抗体パターンの内部磁化方向
   に交番バイアス磁界を印加する第１の交番磁界発生手段
   と、 該第３および第４の磁気抵抗体パターンの内部磁化方向
   に交番バイアス磁界を印加する第２の交番磁界発生手段
   を備えたこと、 を特徴とする磁気センサ。
3. 【請求項３】 バーバーポール型の第１の磁気抵抗体パ
   ターンと、内部磁化方向が該第１の磁性体パターンと同
   一であって、磁性膜パターンに積層された複数の導体層
   の傾斜が該第１の磁性体パターンの導体層の傾斜に対し
   ９０度をなすバーバーポール型の第２の磁気抵抗体パタ
   ーンと、内部磁化方向が該第１の磁気抵抗体パターンの
   内部磁化方向に対し９０度をなすバーバーポール型の第
   ３の磁気抵抗体パターンと、内部磁化方向が該第３の磁
   性体パターンと同一であって、磁性膜パターンに積層さ
   れた複数の導体層の傾斜が該第３の磁性体パターンの導
   体層の傾斜に対し９０度をなすバーバーポール型の第４
   の磁気抵抗体パターンとが、フルブリッジに接続された
   磁気抵抗素子と、 該第１〜第４の磁気抵抗体パターンの内部磁化方向に対
   し約４５度の方向に交番バイアス磁界を印加する交番磁
   界発生手段を備えたこと、 を特徴とする磁気センサ。
4. 【請求項４】 前記交番磁界発生手段が、前記磁気抵抗
   素子を収納したパッケージに巻回したコイルであるこ
   と、 を特徴とする請求項１または２または３記載の磁気セン
   サ。
5. 【請求項５】 前記交番磁界発生手段が、絶縁基板上に
   導体パターンをスパイラル状に形成したコイルであるこ
   と、 を特徴とする請求項１または２または３記載の磁気セン
   サ。
6. 【請求項６】 前記コイルと磁気抵抗素子およびパッケ
   ージが、絶縁基板上に積層し形成されてなること、 を特徴とする請求項４または５記載の磁気センサ。
7. 【請求項７】 請求項１〜３記載の磁気センサにおい
   て、前記交番バイアス磁界の印加に際し磁界方向の各切
   替え毎に零磁界時間を設けること、を特徴とする磁気セ
   ンサの交番バイアス磁界印加方法。