太阳城集团

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磁场产生体、磁传感器系统以及磁传感器.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610459076.X

申请日:

2016.06.22

公开号:

太阳城集团CN106257298A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 33/09申请日:20160622|||公开
IPC分类号: G01R33/09 主分类号: G01R33/09
申请人: TDK株式会社
发明人: 驹﨑洋亮
地址: 日本东京都
优先权: 2015.06.22 JP 2015-124345
专利代理机构: 北京尚诚知识产权代理有限公司 11322 代理人: 杨琦;黄浩
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201610459076.X

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

本发明所涉及的磁场产生体的特征在于具备被排列成规定的图形并产生多个外部磁场的多个磁场产生部。多个磁场产生部的各个包含第1铁磁性体部和第1反铁磁性体部。第1反铁磁性体部与第1铁磁性体部相接并与第1铁磁性体部交换耦合。第1铁磁性体部具有磁化。多个磁场产生部中包含第1铁磁性体部的磁化的方向互相不同的2个磁场产生部。

权利要求书

1.一种磁场产生体,其特征在于:
具备被排列成规定的图形并产生多个外部磁场的多个磁场产生部,
所述多个磁场产生部的各个包含第1铁磁性体部和第1反铁磁性体部,
所述第1反铁磁性体部与所述第1铁磁性体部相接并与所述第1铁磁性体部交换耦合,
所述第1铁磁性体部具有作为第1铁磁性体部整体的磁化,
所述多个磁场产生部中包含作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向互相不同的2
个磁场产生部。
2.如权利要求1所述的磁场产生体,其特征在于:
所述第1铁磁性体部包含被层叠的多层的结构层;
所述多层的结构层中包含与所述第1反铁磁性体部相接的第1铁磁性层。
3.如权利要求2所述的磁场产生体,其特征在于:
所述多层的结构层中进一步包含处于与所述第1铁磁性层相比更远离所述第1反铁磁
性体部的位置的第2铁磁性层。
4.如权利要求3所述的磁场产生体,其特征在于:
在所述多层的结构层中进一步包含介于所述第1铁磁性层与所述第2铁磁性层之间的
非磁性层。
5.如权利要求4所述的磁场产生体,其特征在于:
所述第1铁磁性层和所述第2铁磁性层经由所述非磁性层而进行铁磁性的交换耦合,所
述第1铁磁性层和所述第2铁磁性层中任一个都具有与作为所述第1铁磁性体部整体的磁化
相同方向的磁化。
6.如权利要求4所述的磁场产生体,其特征在于:
所述第1铁磁性层和所述第2铁磁性层经由所述非磁性层而进行反铁磁性的交换耦合,
所述第2铁磁性层具有与作为所述第1铁磁性体部整体的磁化相同方向的磁化。
7.如权利要求1所述的磁场产生体,其特征在于:
所述第1铁磁性体部具有互相朝向相反侧的第1面和第2面,
所述第1反铁磁性体部与所述第1铁磁性体部的所述第1面相接,
所述多个磁场产生部的各个进一步包含与所述第1铁磁性体部的所述第2面相接并与
所述第1铁磁性体部交换耦合的第2反铁磁性体部。
8.如权利要求7所述的磁场产生体,其特征在于:
所述第1反铁磁性体部和所述第2反铁磁性体部是阻隔温度互相不同的反铁磁性体部。
9.如权利要求1所述的磁场产生体,其特征在于:
所述第1反铁磁性体部具有互相朝向相反侧的第1面和第2面,
所述第1铁磁性体部与所述第1反铁磁性体部的所述第1面相接,
所述多个磁场产生部的各个进一步包含与所述第1反铁磁性体部的所述第2面相接并
与所述第1反铁磁性体部交换耦合的第2铁磁性体部,
所述第2铁磁性体部具有作为第2铁磁性体部整体的磁化。
10.一种磁传感器系统,其特征在于:
是具备相对的位置关系能够进行变化的刻度尺和磁传感器,并用于检测与所述刻度尺
和所述磁传感器的相对的位置关系相关联的物理量的磁传感器系统,
所述刻度尺由磁场产生体构成,
所述磁场产生体具备被排列成规定的图形并产生多个外部磁场的多个磁场产生部,
所述多个磁场产生部的各个包含第1铁磁性体部和第1反铁磁性体部,
所述第1反铁磁性体部与所述第1铁磁性体部相接并与所述第1铁磁性体部交换耦合,
所述第1铁磁性体部具有作为第1铁磁性体部整体的磁化,
在所述多个磁场产生部中包含作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向互相不同的
2个磁场产生部。
11.如权利要求10所述的磁传感器系统,其特征在于:
所述多个磁场产生部被排列成一列,
所述多个磁场产生部中的任意的邻接的2个磁场产生部是作为所述第1铁磁性体部整
体的磁化的方向互相不同的磁场产生部。
12.如权利要求11所述的磁传感器系统,其特征在于:
所述邻接的2个磁场产生部的一方中的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向和
另一方中的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向,与所述多个磁场产生部的列进行
延伸的方向交叉并且是互相相反的方向。
13.如权利要求10所述的磁传感器系统,其特征在于:
所述多个磁场产生部以构成具有外周部和内周部的集合体的形式被排列成环状,
所述多个磁场产生部中的任意的邻接的2个磁场产生部是作为所述第1铁磁性体部整
体的磁化的方向互相不同的磁场产生部。
14.如权利要求13所述的磁传感器系统,其特征在于:
所述邻接的2个磁场产生部的一方中的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向是
从所述外周部朝向所述内周部的方向,另一方中的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的
方向是从所述内周部朝向所述外周部的方向。
15.一种磁传感器,其特征在于:
具备:
检测检测对象的磁场的多个磁检测元件;以及
产生被施加于所述多个磁检测元件的多个偏置磁场的偏置磁场产生体,
所述偏置磁场产生体由磁场产生体构成,
所述磁场产生体具备被排列成规定的图形并产生多个外部磁场的多个磁场产生部,
所述多个磁场产生部的各个包含第1铁磁性体部和第1反铁磁性体部,
所述第1反铁磁性体部与所述第1铁磁性体部相接并与所述第1铁磁性体部交换耦合,
所述第1铁磁性体部具有作为第1铁磁性体部整体的磁化,
所述多个磁场产生部中包含作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向互相不同的2
个磁场产生部,
所述多个偏置磁场的各个,是起因于所述多个磁场产生部中的至少1个磁场产生部中
的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的偏置磁场。
16.如权利要求15所述的磁传感器,其特征在于:
所述多个磁检测元件的各个是磁阻效应元件。
17.如权利要求16所述的磁传感器,其特征在于:
所述磁阻效应元件具备具有方向被固定的磁化的磁化固定层、磁化对应于所述检测对
象的磁场进行变化的自由层、以及被配置于所述磁化固定层与所述自由层之间的非磁性
层。
18.如权利要求17所述的磁传感器,其特征在于:
所述多个磁场产生部中的任意的磁场产生部中的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化
的方向,与起因于所述任意的磁场产生部中的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的偏置
磁场被施加的特定的磁检测元件的所述磁化固定层的磁化的方向相交叉。
19.如权利要求15所述的磁传感器,其特征在于:
所述多个磁检测元件中包含串联连接的第1磁检测元件和第2磁检测元件,
所述多个磁场产生部中包含第1以及第2磁场产生部,
施加于所述第1磁检测元件的偏置磁场起因于所述第1磁场产生部中的作为所述第1铁
磁性体部整体的磁化,
施加于所述第2磁检测元件的偏置磁场起因于所述第2磁场产生部中的作为所述第1铁
磁性体部整体的磁化,
所述第1以及第2磁场产生部是作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向互相不同的
磁场产生部。
20.如权利要求15所述的磁传感器,其特征在于:
所述多个磁检测元件中包含串联连接的第1磁检测元件和第2磁检测元件,
所述多个磁场产生部中包含第1~第4磁场产生部,
施加于所述第1磁检测元件的偏置磁场起因于所述第1磁场产生部中的作为所述第1铁
磁性体部整体的磁化和所述第2磁场产生部中的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化,
施加于所述第2磁检测元件的偏置磁场起因于所述第3磁场产生部中的作为所述第1铁
磁性体部整体的磁化和所述第4磁场产生部中的作为所述第1铁磁性体部整体的磁化,
所述第1以及第3磁场产生部是邻接并且作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向互
相不同的磁场产生部,
所述第2以及第4磁场产生部是邻接并且作为所述第1铁磁性体部整体的磁化的方向互
相不同的磁场产生部。

说明书

磁场产生体、磁传感器系统以及磁传感器

技术领域

本发明涉及具备多个磁场产生部的磁场产生体和包含该磁场产生体的磁传感器
系统以及磁传感器。

背景技术

近年来,在各种各样用途中正在使用检测相太阳城集团动作体的旋转动作或直线动作的
物理量的磁传感器系统。在日本专利申请公开2014-209089号公报中记载有具备刻度尺
(scale)和磁传感器并且以由磁传感器来产生关联于与刻度尺和磁传感器的相对位置关系
的信号的形式进行构成的磁传感器系统。

磁传感器包含检测对象的磁场的磁检测元件。以下将检测对象的磁场称之为对象
磁场。在日本专利申请公开2014-209089号公报中记载有作为磁检测元件而使用所谓自旋
阀型磁阻效应元件(以下也记作为MR元件)的磁传感器。自旋阀型的MR元件具备具有方向被
固定的磁化的磁化固定层、磁化对应于对象磁场而进行变化的自由层、被配置于磁化固定
层与自由层之间的非磁性层。在自旋阀型的MR元件中包含非磁性层为隧道势垒(tunnel
barrier)层的TMR元件、非磁性层为非磁性导电层的GMR元件。

磁传感器系统的刻度尺具有被排列成规定的图形并产生多个外部磁场的多个磁
场产生部。一般来说多个磁场产生部分别是由永久磁铁来进行构成。多个磁场产生部的磁
化的方向是以交替转换的形式被设定。由此,多个磁场产生部所产生的外部磁场的方向作
交替切换。

在磁传感器中具有配备了对于磁检测元件施加偏置磁场(bias magnetic field)
的构件的组件。偏置磁场例如是为了以磁检测元件相对于对象磁场的强度的变化作线性应
答的形式进行工作而被使用的。另外,在使用了自旋阀型MR元件的磁传感器中,偏置磁场也
是为了在没有对象磁场的时候对自由层实施单磁畴化并且使自由层的磁化的方向朝着一
定方向而被使用的。

在日本专利申请公开2014-209089号公报中记载有具备产生被施加于多个MR元件
的多个偏置磁场的偏置磁场产生体的磁传感器。偏置磁场产生体包含对应于多个MR元件进
行设置的多对磁场产生部。一对磁场产生部是以介于对应于一对磁场产生部之间的MR元件
的形式被配置的。各个磁场产生部是由永久磁铁构成并会产生外部磁场。

以下如同刻度尺那样将具备被排列成规定图形并产生多个外部磁场的多个磁场
产生部的结构体称作为磁场产生体。在包含偏置磁场产生体的磁传感器中,构成偏置磁场
产生体的多个磁场产生部被排列成规定的图形。因此,该偏置磁场产生体也可以被称作为
磁场产生体。

在包含具备由各个永久磁铁构成的多个磁场产生部的磁场产生体的磁传感器系
统或磁传感器中,会产生如以下所述那样的问题。像这样的磁传感器系统或磁传感器通常
是在所谓对象磁场的强度不超过永久磁铁的矫顽力的条件下被使用。但是,因为磁传感器
系统或磁传感器能够在各种各样的环境下被使用,所以有超过永久磁铁的矫顽力的强度的
干扰磁场可能会产生一时被施加于永久磁铁。如果像这样的干扰磁场被一时施加于永久磁
铁的话,则永久磁铁的磁化的方向从当初的方向开始产生变化,即使没了干扰磁场也会有
变得就这样从当初的方向开始产生变化的情况。在此情况下,各个磁场产生部所产生的磁
场的方向从所希望的方向进行变化。

另外,就具备由各个永久磁铁构成的多个磁场产生部的磁场产生体而言,会存在
有所谓不容易将多个磁场产生部排列成所希望的图形的问题。以下是如同刻度尺那样将以
多个磁场产生部的磁化的方向进行交替转换的形式进行设定的磁场产生体作为例子来就
该问题进行详细说明。在以下说明过程中,多个磁场产生部的磁化的方向被假设为以第1方
向和第2方向进行交替转换。另外,将磁化被设定为第1方向的多个磁场产生部称作为多个
第1磁场产生部,并且将磁化被设定为第2方向的多个磁场产生部称作为多个第2磁场产生
部。该磁场产生部的制作是由以下所述方法来实行。

首先,制作包含磁化没有被设定成规定方向的多个初始磁场产生部的初始磁场产
生体。接着,相对于成为多个第1磁场产生部的预定的多个初始磁场产生部施加它们的矫顽
力以上的强度的第1方向磁场,并将这些磁化设定成第1方向。此时,相对于成为多个第2磁
场产生部的预定的多个初始磁场产生部,以它们的矫顽力以上的强度的磁场不被施加的形
式去进行控制。磁化被设定成第1方向的多个初始磁场产生部成为多个第1磁场产生部。

接着,相对于成为多个第2磁场产生部的预定的多个初始磁场产生部施加它们的
矫顽力以上的强度的第2方向磁场,将这些磁化设定成第2方向。此时,相对于磁化已被设定
成第1方向的多个第1磁场产生部,以它们的矫顽力以上的强度的磁场不被施加的形式去进
行控制。磁化被设定成第2方向的多个初始磁场产生部成为多个第2磁场产生部。

太阳城集团以上所述的磁场产生体的制作方法,有必要在邻接的2个初始磁场产生部之
间或者在邻接的第1磁场产生部与初始磁场产生部之间使被施加的磁场的强度有较大差
异。为了使其成为可能而增大邻接的2个磁场产生部之间的距离等对策是必要的。因此,对
于具备由各个永久磁铁构成的多个磁场产生部的磁场产生体来说将多个磁场产生部排列
成所希望的图形并不是件容易的事。

另外,如果增大邻接的2个磁场产生部之间的距离,则会产生所谓多个磁场产生部
的配置自由度降低或多个磁场产生部的占有面积增大的问题。再有,还会产生所谓在邻接
的2个磁场产生部之间的外部磁场的变化变得缓慢并且将磁场产生体作为刻度尺来使用的
磁传感器系统的分辨率降低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多个磁场产生部被排列成所希望的图形并且相对于
干扰磁场的耐受性高的磁场产生体和包含该磁场产生体的磁传感器系统以及磁传感器。

本发明的磁场产生体具备被排列成规定的图形并产生多个外部磁场的多个磁场
产生部。多个磁场产生部的各个包含第1铁磁性体部和第1反铁磁性体部。第1反铁磁性体部
与第1铁磁性体部接触并与第1铁磁性体部交换耦合。第1铁磁性体部具有作为第1铁磁性体
部整体的磁化。多个磁场产生部中包含作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向互相不同的2
个磁场产生部。

在本发明的磁场产生体中,第1铁磁性体部也可以包含被层叠的多层的结构层。在
此情况下,在多层的结构层中包含与第1反铁磁性体部相接的第1铁磁性层。多层的结构层
中也可以进一步包含处于比第1铁磁性层更远离第1反铁磁性体部的位置的第2铁磁性层。
在多层的结构层中也可以进一步包含介于第1铁磁性层与第2铁磁性层之间的非磁性层。第
1铁磁性层和第2铁磁性层也可以经由非磁性层进行铁磁性的交换耦合。在此情况下,第1铁
磁性层和第2铁磁性层中任一个都具有与作为第1铁磁性体部整体的磁化相同方向的磁化。
或者,第1铁磁性层和第2铁磁性层也可以经由非磁性层进行反铁磁性的交换耦合。在此情
况下,第2铁磁性层具有与作为第1铁磁性体部整体的磁化相同方向的磁化。

另外,在本发明的磁场产生体中,也可为,第1铁磁性体部具有互相朝向相反侧的
第1面和第2面,第1反铁磁性体部与第1铁磁性体部的第1面相接。在此情况下,多个磁场产
生部的各个也可以进一步包含与第1铁磁性体部相接的第2面并与第1铁磁性体部进行交换
耦合的第2反铁磁性体部。第1反铁磁性体部和第2反铁磁性体部也可以是阻隔温度互相不
同的反铁磁性体部。

另外,在本发明的磁场产生体中,也可为,第1反铁磁性体部具有互相朝向相反侧
的第1面和第2面,第1铁磁性体部与第1反铁磁性体部的第1面相接。在此情况下,多个磁场
产生部的各个也可以进一步包含与第1反铁磁性体部的第2面相接并与第1反铁磁性体部进
行交换耦合的第2铁磁性体部。第2铁磁性体部具有作为第2铁磁性体部整体的磁化。

本发明的磁传感器系统为具备相对的位置关系能够进行变化的刻度尺和磁传感
器,并用于检测关联于刻度尺与磁传感器的相对位置关系的物理量的磁传感器系统。刻度
尺是由本发明的磁场产生体构成。

在本发明的磁传感器系统中,多个磁场产生部也可以被排列成一列。在此情况下,
多个磁场产生部中的任意的邻接的2个磁场产生部也可以是作为第1铁磁性体部整体的磁
化的方向互相不同的磁场产生部。另外,邻接的2个磁场产生部的一方中的作为第1铁磁性
体部整体的磁化的方向和另一方中的作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向也可以与多个
磁场产生部的列进行延伸的方向交叉并且是互相相反的方向。

另外,在本发明的磁传感器系统中,多个磁场产生部也可以以构成具有外周部和
内周部的集合体的形式被排列成环状。在此情况下,多个磁场产生部中的任意的邻接的2个
磁场产生部也可以是一种作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向互相不同的磁场产生部。
另外,邻接的2个磁场产生部的一方中的作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向也可以是从
外周部朝向内周部的方向,另一方中的作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向也可以是从
内周部朝向外周部的方向。

本发明的磁传感器具备检测对象磁场的多个磁检测元件、产生被施加于多个磁检
测元件的多个偏置磁场的偏置磁场产生体。偏置磁场产生体是由本发明的磁场产生体构
成。多个偏置磁场各自是起因于多个磁场产生部中至少1个磁场产生部中的作为第1铁磁性
体部整体的磁化的偏置磁场。

在本发明的磁传感器中,多个磁检测元件各自也可以是磁阻效应元件。磁阻效应
元件也可以具备具有方向被固定的磁化的磁化固定层、磁化对应于对象磁场进行变化的自
由层、被配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。另外,多个磁场产生部中的任意磁场
产生部中的作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向也可以与起因于任意磁场产生部中的作
为第1铁磁性体部整体的磁化的偏置磁场被施加的特定磁检测元件的磁化固定层的磁化的
方向相交叉。

另外,在本发明的磁传感器中,可以为,在多个磁检测元件中包含被串联连接的第
1磁检测元件和第2磁检测元件,在多个磁场产生部中包含第1以及第2磁场产生部。施加于
第1磁检测元件的偏置磁场起因于第1磁场产生部中的作为第1铁磁性体部整体的磁化。施
加于第2磁检测元件的偏置磁场起因于第2磁场产生部中的作为第1铁磁性体部整体的磁
化。第1以及第2磁场产生部是作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向互相不同的磁场产生
部。

另外,在本发明的磁传感器中,可以为,在多个磁检测元件中包含串联连接的第1
磁检测元件和第2磁检测元件,多个磁场产生部中包含第1~第4磁场产生部。施加于第1磁
检测元件的偏置磁场起因于第1磁场产生部中的作为第1铁磁性体部整体的磁化和第2磁场
产生部中的作为第1铁磁性体部整体的磁化。施加于第2磁检测元件的偏置磁场起因于第3
磁场产生部中的作为第1铁磁性体部整体的磁化和第4磁场产生部中的作为第1铁磁性体部
整体的磁化。第1以及第3磁场产生部是邻接并且作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向互
相不同的磁场产生部。第2以及第4磁场产生部是邻接并且作为第1铁磁性体部整体的磁化
的方向互相不同的磁场产生部。

太阳城集团在本发明的磁场产生体中的各个磁场产生部,通过第1反铁磁性体部和第1铁
磁性体部进行交换耦合从而规定作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向。在各个磁场产生
部上即使暂时性地施加了能够使作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向进行反转的强度的
干扰磁场,如果没有了这样的干扰磁场的话,则作为第1铁磁性体部整体的磁化的方向会返
回到当初的方向。另外,本发明的磁场产生体即使不增大邻接的2个磁场产生部之间的距离
也能够容易地进行制作。因此,根据本发明,能够实现多个磁场产生部被排列成所希望的图
形并且相对于干扰磁场的耐受性高的磁场产生体和包含该磁场产生体的磁传感器系统以
及磁传感器。

本发明的其他目的和特征以及益处由以下说明就会得以充分了解。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器系统概略结构的立体图。

图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁场产生体的一部分的立体图。

图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁场产生部的第1例的侧面图。

图4是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁场产生部的第2例的侧面图。

图5是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁场产生部的第3例的侧面图。

图6是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁场产生部的第4例的侧面图。

图7是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁场产生部的第5例的侧面图。

图8是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁场产生部的第7例的侧面图。

图9是表示本发明的第1实施方式所涉及的磁场产生部的第8例的侧面图。

图10是本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的立体图。

图11是本发明的第1实施方式所涉及的磁传感器的电路图。

图12是表示本发明的第1实施方式所涉及的MR元件结构的一个例子的侧面图。

图13是表示永久磁铁的磁化曲线的特性图。

图14是表示磁场产生部的磁化曲线的特性图。

图15是表示本发明的第2实施方式所涉及的磁传感器系统概略结构的立体图。

图16是表示本发明的第3实施方式所涉及的磁传感器系统概略结构的立体图。

图17是本发明的第3实施方式所涉及的磁传感器的电路图。

图18是表示本发明的第3实施方式所涉及的磁传感器的一部分的截面图。

图19是表示本发明的第3实施方式所涉及的MR元件和磁场产生部的结构的一个例
子的侧面图。

图20是表示本发明的第3实施方式所涉及的磁传感器系统的变形例的概略结构的
立体图。

图21是本发明的第4实施方式所涉及的磁传感器的电路图。

图22是表示本发明的第4实施方式所涉及的磁传感器的一部分的截面图。

图23是本发明的第5实施方式所涉及的磁传感器的电路图。

图24是本发明的第6实施方式所涉及的磁传感器系统电路结构的电路图。

图25是本发明的第7实施方式所涉及的磁传感器系统电路结构的电路图。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下是参照附图并就本发明的实施方式进行详细说明。首先,参照图1并就本发明
的第1实施方式所涉及的磁传感器系统得概略结构进行说明。本实施方式所涉及的磁传感
器系统具备相对位置可以进行变化的刻度尺(scale)1和磁传感器4,是用于检测与刻度尺1
和磁传感器4的相对位置关系相关联的物理量的磁传感器系统。本实施方式中的刻度尺1是
由本实施方式所涉及的磁场产生体100构成的线性刻度尺(linear scale)。磁场产生体100
具备被排列成规定的图形并且产生多个外部磁场的多个磁场产生部200。在本实施方式中,
多个磁场产生部200被排列成一列。

在本实施方式中,将多个磁场产生部200的列进行延伸的方向设定为X方向。另外,
将垂直于X方向的2个方向并且互相进行垂直的2个方向设定为Y方向和Z方向。还有,在本申
请中所使用的X方向、Y方向、Z方向中的任一个都是以在图1中用双方向的箭头进行表示的
形式作为包括特定的一个方向和其反方向的方向来定义的。另外,磁场的方向或磁化的方
向是作为只表示特定的一个方向的方向来定义的。

多个磁场产生部200各自的形状例如是长方体形状。多个磁场产生部200的X方向
的宽度相等或者基本相等。刻度尺1具有垂直于Z方向的侧面1a。磁传感器4被配置于与刻度
尺1的侧面1a进行相对的位置。刻度尺1和磁传感器4的一方连动于没有图示的动作体并在X
方向上作直线移动。由此,刻度尺1与磁传感器4的相对位置关系产生变化。磁传感器系统检
测作为关联于刻度尺1与磁传感器4的相对位置关系的物理量的相对于磁传感器4的刻度尺
1的相对位置或速度。

如果刻度尺1与磁传感器4的相对位置关系产生变化,则被施加于磁传感器4的磁
场的方向基于磁传感器4的对象磁场即多个磁场产生部200所产生的多个外部磁场的一部
分进行变化。在图1所表示的例子中,对象磁场的X方向正投影成分在磁传感器4被配置的位
置上振动。

接着,参照图1~图3并就多个磁场产生部200的结构作如下详细说明。图2是表示
磁场产生体100的一部分的立体图。图3是表示磁场产生部200的第1例的侧面图。如图3所
示,多个磁场产生部200各自包含第1铁磁性体部220和第1反铁磁性体部210。在本实施方式
中,第1铁磁性体部220和第1反铁磁性体部210沿着Y方向被层叠。第1铁磁性体部220具有互
相朝向相反侧的第1面220a和第2面220b。第1反铁磁性体部210与第1铁磁性体部220的第1
面220a相接并与第1铁磁性体部220交换耦合。

第1铁磁性体部220具有作为第1铁磁性体部220整体的磁化。还有,所谓作为第1铁
磁性体部220整体的磁化是指对第1铁磁性体部220整体中的原子、结晶晶格等的每单位磁
矩的向量和进行体积平均的值。以下将作为第1铁磁性体部220整体的磁化单单称作为第1
铁磁性体部220的磁化。图1以及图2中的空心箭头是表示第1铁磁性体部220的磁化的方向。

在本实施方式所涉及的磁场产生体100中,通过第1反铁磁性体部210和第1铁磁性
体部220进行交换耦合从而规定第1铁磁性体部220的磁化的方向。由此,磁场产生体100具
有对于干扰磁场的高耐受性。对此会在后面作详细说明。

在多个磁场产生部200中包含第1铁磁性体部220的磁化的方向互相不同的2个磁
场产生部。在图2中,符号200A,200B表示多个磁场产生部200中的任意的邻接的2个磁场产
生部。如图2所示,2个磁场产生部200A,200B是第1铁磁性体部220的磁化的方向互相不同的
磁场产生部。在本实施方式中特别是磁场产生部200A中的第1铁磁性体部220的磁化的方向
和磁场产生部200B中的第1铁磁性体部220的磁化的方向与多个磁场产生部200的列进行延
伸的方向(X方向)进行交叉,并且是互相相反的方向。

在此,如图2所示定义第1方向D1和第2方向D2。在本实施方式中,第1以及第2方向
D1,D2分别为平行于Z方向的特定的一个方向。在图2中第1方向D1为朝向左下侧的方向。第2
方向D2为与第1方向D1相反的方向。在图2所表示的例子中,磁场产生部200A中的第1铁磁性
体部220的磁化的方向为第1方向D1。磁场产生部200B中的第1铁磁性体部220的磁化的方向
为第2方向D2。

第1铁磁性体部220既可以由1层铁磁性层来进行构成也可以包含被层叠的多层的
结构层。图3所表示的磁场产生部200的第1例子是第1铁磁性体部220由1层铁磁性层构成的
情况的例子。在第1例子中,第1铁磁性体部220(铁磁性层)由含有Co、Fe、Ni中1个以上的元
素的铁磁性材料形成。作为像这样的铁磁性材料的例子可以列举CoFe或CoFeB、CoNiFe。第1
反铁磁性体部210由IrMn、PtMn等反铁磁性材料形成。

以下是参照图4~图9并就磁场产生部200的第2~第8例子进行说明。第2~第8例
子无论哪一个都是第1铁磁性体部220包含被层叠的多层的结构层的例子。

图4表示磁场产生部200的第2例子。在第2例子中,在第1铁磁性体部220的多层的
结构层中包含与第1反铁磁性体部210相接的第1铁磁性层221、处于比第1铁磁性层221更远
离第1反铁磁性体部210的位置的第2铁磁性层222。第1铁磁性层221和第2铁磁性层222无论
哪一个都具有与第1铁磁性体部220的磁化相同方向的磁化。在图4中,第1以及第2铁磁性层
221,222内的空心箭头表示第1以及第2铁磁性层221,222的磁化的方向。还有,即使是在与
这以后的说明过程中所使用的图4相同的图中,太阳城集团第1以及第2铁磁性层221,222等铁磁性
层的磁化的方向也使用与图4相同的表示方式。

为了放大磁场产生部所产生的外部磁场并且对磁场产生部200实行小型化而第1
铁磁性体部220优选包含由饱和磁通密度大的铁磁性材料形成的铁磁性层。但是,像这样的
铁磁性层与第1反铁磁性体部210的交换耦合能量未必大。因此,在第2例子中优选由能够增
大与第1反铁磁性体部210的交换耦合能量的铁磁性材料来形成第1铁磁性层221,并且优选
由饱和磁通密度比构成第1铁磁性层221的铁磁性材料来得大的铁磁性材料来形成第2铁磁
性层222。由此,就能够既增大第1铁磁性体部220与第1反铁磁性体部210的交换耦合能量又
增大磁场产生部200所产生的外部磁场,并且能够对磁场产生部200实行小型化。作为第1铁
磁性层221的例子可以列举CoFe层。作为第2铁磁性层222的例子可以列举Fe层。

图5表示磁场产生部200的第3例子。在第3例子中,在第1铁磁性体部220的多层的
结构层中与第2例子相同包含第1以及第2铁磁性层221,222。第1铁磁性层221和第2铁磁性
层222既可以由相同的铁磁性材料来进行形成又可以由不同的铁磁性材料来形成。

另外,在第3例子所涉及的多层的结构层中进一步包含介于第1铁磁性层221与第2
铁磁性层222之间的非磁性层224。作为非磁性层224的材料是使用例如Ru。在第3例子中,第
1铁磁性层221和第2铁磁性层222是以它们的磁化的方向成为相同的形式通过非磁性层224
而铁磁性地进行交换耦合。第1铁磁性层221和第2铁磁性层222无论哪一个都具有与第1铁
磁性体部220的磁化相同的方向的磁化。非磁性层224的厚度被设定成第1铁磁性层221与第
2铁磁性层222的交换耦合不会消失的那样的厚度。

图6表示磁场产生部200的第4例子。在第4例子中,在第1铁磁性体部220的多层的
结构层中与第3例子相同包含第1铁磁性层221、第2铁磁性层222以及非磁性层224。在第4例
子中,第1铁磁性层221和第2铁磁性层222是以它们的磁化的方向成为互相相反的形式通过
非磁性层224来进行反铁磁性的交换耦合。第1铁磁性层221具有与第1铁磁性体部220的磁
化相反方向的磁化,第2铁磁性层222具有与第1铁磁性体部220的磁化相同方向的磁化。

在第4例子中,第2铁磁性层222整体中的每单位磁矩的总和大于第1铁磁性层221
整体中的每单位磁矩的总和。因此,在第4例子中,第1铁磁性体部220的磁化的方向与第2铁
磁性层222的磁化的方向相一致。

作为第1铁磁性层221的例子可以列举Co90Fe10层。作为第2铁磁性层222的例子可
以列举Co30Fe70层。还有,Co90Fe10层是表示由90原子%的Co和10原子%的Fe构成的合金,
Co30Fe70层是表示由30原子%的Co和70原子%的Fe构成的合金。第2铁磁性层222的厚度优
选大于第1铁磁性层221的厚度。

在第4例子中,会有反铁磁性地进行耦合的第1铁磁性层221与第2铁磁性层222的
交换耦合能量变得大于第1反铁磁性体部210与第1铁磁性层221的交换耦合能量的情况。在
此情况下,能够提高第2铁磁性层222的磁化的固定力,其结果能够提高相对于干扰磁场的
磁场产生体100的耐受性。

图7表示磁场产生部200的第5例子。在第5例子中,多个磁场产生部200各自除了第
1铁磁性体部220以及第1反铁磁性体部210之外还包含与第1铁磁性体部220的第2面220b相
接并与第1铁磁性体部220交换耦合的第2反铁磁性体部230。作为形成第2反铁磁性体部230
的反铁磁性材料例如可以使用与第1例子中的第1反铁磁性体部210相同的反铁磁性材料。
在第5例子中特别是第1反铁磁性体部210和第2反铁磁性体部230是由相同的反铁磁性材料
来形成的。

另外,在第5例子中,在第1铁磁性体部220的多个的结构层中与第2例子相同包含
第1以及第2铁磁性层221,222。在第5例子所涉及的多层的结构层中进一步包含处于与第1
以及第2铁磁性层221,222相比更远离第1反铁磁性体部210的位置并且与第2反铁磁性体部
230相接的第3铁磁性层223。第1铁磁性层221和第2铁磁性层222以及第3铁磁性层223无论
哪一个都具有与第1铁磁性层220的磁化相同方向的磁化。在第5例子中,优选由能够增大与
第1以及第2反铁磁性体部210,230的交换耦合能量的铁磁性材料来形成第1以及第3铁磁性
层221,223,并且优选由饱和磁通密度比构成第1以及第3铁磁性层221,223的铁磁性材料来
得大的铁磁性材料来形成第2铁磁性层222。作为第1以及第3铁磁性层221,223的例子可以
列举CoFe层。作为第2铁磁性层222的例子可以列举Fe层。

第1铁磁性体部220的磁化的方向是通过第1以及第2反铁磁性体部210,230与第1
铁磁性体部220进行交换耦合来规定的。在第5例子中,与磁场产生部200只包含第1反铁磁
性体部210以及第1铁磁性体部220的情况相比较相对能够提高第1铁磁性体部220的磁化的
固定力,其结果就能够提高磁场产生体100的对于干扰磁场的耐受性。

还有,在第5例子中,也可以取代图7所表示的第1铁磁性体部220而使用图3所表示
的第1例子中的第1铁磁性体部220。在此情况下也是第1铁磁性体部220的磁化的方向是通
过第1以及第2反铁磁性体部210,230与第1铁磁性体部220进行交换耦合来规定的。

接着,就磁场产生部200的第6例子作如下说明。第6例子中的磁场产生部200的结
构基本上与图7所表示的第5例子中的磁场产生部200相同。但是,在第6例子中第1反铁磁性
体部210和第2反铁磁性体部230其阻隔温度互相不同。

以下是就第6例子的作用以及效果进行说明。在此,以第1反铁磁性体部210为IrMn
层;第2反铁磁性体部230为PtMn层;第1以及第3铁磁性层221,223为CoFe层的情况为例子来
进行说明。在此情况下,第1反铁磁性体部210与第1铁磁性层221的耦合力强于第2反铁磁性
体部230与第3铁磁性层223的耦合力。另外,第2反铁磁性体部230(PtMn层)其阻隔温度高于
第1反铁磁性体部210(InMn层)。在此情况下,如果磁场产生部200的温度超过第1反铁磁性
体部210的阻隔温度的话则,第1反铁磁性体部210与第1铁磁性层221之间的交换耦合消失。
但是,如果磁场产生部200的温度是小于第2反铁磁性体部230的阻隔温度,则第2反铁磁性
体部230与第3铁磁性层223之间的交换耦合不消失,第1铁磁性体部220的磁化的方向不产
生变化。之后,如果磁场产生部200的温度变成小于第1反铁磁性体部210的阻隔温度,则就
这样第1铁磁性体部220的磁化的方向被维持,并且第1反铁磁性体部210与第1铁磁性层221
之间的强耦合被复原。综上所述,根据第6例子,能够实现即使曝以高温,第1铁磁性体部220
的磁化的方向也难以产生变化的磁场产生体100。

图8表示磁场产生部200的第7例子。在第7例子中,多个磁场产生部200各自与第5
例子相同包含第1铁磁性体部220、第1反铁磁性体部210以及第2反铁磁性体部230。另外,在
第1铁磁性体部220的多层的结构层中与第5例相同包含第1~第3铁磁性层221,222,223。构
成第1~第3铁磁性层221~223的铁磁性材料既可以完全相同又可以完全不同。并且也可以
2个相同。

另外,在第7例子所涉及的多层的结构层中进一步包含介于第1铁磁性层221与第2
铁磁性层222之间的非磁性层224、介于第2铁磁性层222与第3铁磁性层223之间的非磁性层
225。作为非磁性层224,225的材料可以使用例如Ru。第1铁磁性层221与第2铁磁性层222经
由非磁性层224反铁磁性地进行交换耦合。第2铁磁性层222与第3铁磁性层223经由非磁性
层225反铁磁性地进行交换耦合。第1以及第3铁磁性层221,223具有与第1铁磁性体部220的
磁化相反方向的磁化,第2铁磁性层222具有与第1铁磁性体部220的磁化相同方向的磁化。

在第7例子中,第2铁磁性层222整体中的每单位磁矩的总和大于第1以及第3铁磁
性层221,223整体中的每单位磁矩的总和。因此,在第7例子中,第1铁磁性体部220的磁化的
方向与第2铁磁性层222的磁化的方向相一致。

图9表示磁场产生部200的第8例子。在第8例子中,多个磁场产生部200各自与第5
例子相同包含第1铁磁性体部220、第1反铁磁性体部210以及第2反铁磁性体部230。另外,在
第1铁磁性体部220的多层的结构层中与第5例相同包含第1~第3铁磁性层221,222,223。构
成第1~第3铁磁性层221~223的铁磁性材料既可以完全相同又可以完全不同。并且也可以
2个相同。

第1反铁磁性体部210具有互相朝向相反侧的第1面210a和第2面210b。第1铁磁性
体部220与第1反铁磁性体部210的第1面210a相接。第8例子中的多个磁场产生部200各自进
一步包含与第1反铁磁性体部210的第2面210b相接并与第1反铁磁性体部210交换耦合的第
2铁磁性体部240。第2铁磁性体部240具有作为第2铁磁性体部240整体的磁化。以下将第2铁
磁性体部240整体的磁化单单称之为第2铁磁性体部240的磁化。第2铁磁性体部240的磁化
的方向与第1铁磁性体部200的磁化的方向相同。

第2铁磁性体部240具有互相朝向相反侧的第1面240a和第2面240b。第2铁磁性体
部240的第1面240a与第1反铁磁性体部210的第2面210b相接。第8例子中的多个磁场产生部
200各自进一步包含与第2铁磁性体部240的第2面240b相接并与第2铁磁性体部240交换耦
合的第3反铁磁性体部250。构成第1~第3反铁磁性体部210,230,250的反铁磁性材料既可
以完全相同又可以完全不同,并且也可以2个相同。

第2铁磁性体部240包含被层叠的多层的结构层。多层的结构层中包含与第1反铁
磁性体部210相接的第1铁磁性层241、处于与第1铁磁性层241相比更加远离第1反铁磁性体
部210的位置的第2铁磁性层242、处于与第1以及第2铁磁性层241,242相比更加远离第1反
铁磁性体部210的位置并且与第3反铁磁性体部250相接的第3铁磁性层243。构成第1~第3
铁磁性层241~243的铁磁性材料既可以完全相同又可以完全不同,并且也可以2个相同。

第8例子的磁场产生部200包含具有相同方向的磁化的2个铁磁性体部220,240。由
此,根据第8例子,能够提高磁场产生体100的对于干扰磁场的耐受性。另外,在第8例子中,
能够由1个反铁磁性体部210在相同方向上规定2个铁磁性体部220,240的磁化的方向。因
此,在第8例子中,能够有效地制作具有相同方向的磁化的2个铁磁性体部220,240。

在第8例子中,取代图9所表示的第1铁磁性体部220而既可以使用图3所表示的第1
例子中的第1铁磁性体部220,又可以使用图8所表示的第7例子中的第1铁磁性体部220。另
外,取代图9所表示的第2铁磁性体部240而既可以使用与图3所表示的第1例子中的第1铁磁
性体部220相同结构的铁磁性体部,又可以使用与图8所表示的第7例子中的第1铁磁性体部
220相同结构的铁磁性体部。另外,本实施方式中的磁场产生部200的结构也可以是从图9所
表示的磁场产生部200的结构除去第2以及第3反铁磁性体部230,250的结构。

接着,参照图10以及图11并就本实施方式中的磁传感器4的结构的一个例子作如
下说明。图10是磁传感器4的立体图。图11是磁传感器4的电路图。磁传感器4具备4个磁阻效
应元件(以下记作为MR元件)10A,10B,10C,10D、未图示的基板、2个上部电极31,32、2个下部
电极41,42。下部电极41,42被配置于未图示的基板之上。

上部电极31具有基部310、从基部310分叉成两支的枝部311,312。上部电极32具有
基部320从基部320分叉成两支的枝部321,322。下部电极41具有基部410、从基部410分叉成
两支的枝部411,412。下部电极42具有基部420从基部420分叉成两支的枝部421,422。上部
电极31的枝部311与下部电极41的枝部411相对。上部电极31的枝部312与下部电极42的枝
部421相对。上部电极32的枝部321与下部电极41的枝部412相对。上部电极32的枝部322与
下部电极42的枝部422相对。

MR元件10A被配置于下部电极41的枝部411与上部电极31的枝部311之间。MR元件
10B被配置于下部电极42的枝部421与上部电极31的枝部312之间。MR元件10C被配置于下部
电极42的枝部422与上部电极32的枝部322之间。MR元件10D被配置于下部电极41的枝部412
与上部电极32的枝部321之间。

如图10所示,上部电极31的基部310包含第1输出端口E1。上部电极32的基部320包
含第2输出端口E2。下部电极41的基部410包含电源端口V。下部电极42的基部420包含接地
端口G。

MR元件10A和MR元件10B经由上部电极31被串联连接。MR元件10C和MR元件10D经由
上部电极32被串联连接。

如图11所示,MR元件10A的一端被连接于电源端口V。MR元件10A的另一端被连接于
第1输出端口E1。MR元件10B的一端被连接于第1输出端口E1。MR元件10B的另一端被连接于
接地端口G。MR元件10A,10B构成半桥式电路。MR元件10C的一端被连接于第2输出端口E2。MR
元件10C的另一端被连接于接地端口G。MR元件10D的一端被连接于电源端口V。MR元件10D的
另一端被连接于第2输出端口E2。MR元件10C,10D构成半桥式电路。MR元件10A,10B,10C,10D
构成惠斯通电桥电路。

将规定大小的电源电压施加于电源端口V。接地端口G被接地。MR元件10A,10B,
10C,10D各自的电阻对应于对象磁场产生变化。MR元件10A,10C的电阻值在相同相位产生变
化。MR元件10B,10D的电阻值在与MR元件10A,10C的电阻值错开180°的相位产生变化。第1输
出端口E1输出对应于MR元件10A,10B的连接点电位的第1检测信号。第2输出端口E2输出对
应于MR元件10D,10C的连接点电位的第2检测信号。第1以及第2检测信号对应于对象磁场产
生变化。第2检测信号其相位与第1检测信号错开180°。磁传感器4的输出信号由包括求取第
1检测信号与第2检测信号之差的处理的运算而被生成的。例如,磁传感器4的输出信号是通
过将规定的补偿电压施加于从第1检测信号减去第2检测信号来获得的信号从而被生成的。
该磁传感器4的输出信号对应于对象磁场进行变化。

接着,参照图12并就MR元件10A~10D的结构的一个例子进行说明。图12是表示MR
元件10A~10D的结构的一个例子的侧面图。还有,在以下的说明过程中对于任意的MR元件、
上部电极以及下部电极标注符号10,30,40。在本实施方式中,作为MR元件10是使用自旋阀
型的MR元件。MR元件10至少具备具有方向被固定的磁化的磁化固定层13、磁化对应于对象
磁场进行变化的自由层15、被配置于磁化固定层13与自由层15之间的非磁性层14。

在图12所表示的例子中,MR元件10进一步具有基底层11、反铁磁性层12以及保护
层16。在该例子中,基底层11、反铁磁性层12、磁化固定层13、非磁性层14、自由层15以及保
护层16从下部电极起40侧起按这个顺序沿着Z方向被层叠。基底层11和保护层16具有导电
性。基底层11是为了排除没有图示的基板的结晶轴的影响并且提高被形成于基底层11之上
的各层的结晶性或取向性而被使用的。作为基底层11的材料可以使用例如Ta或Ru。反铁磁
性层12由与磁化固定层13的交换耦合而成为固定磁化固定层13中的磁化的方向的层。反铁
磁性层12是由IrMn、PtMn等反铁磁性材料来形成的。

在磁化固定层13上,由与反铁磁性层12的交换耦合而固定磁化的方向。在图12所
表示的例子中,磁化固定层13具有按顺序被层叠于反铁磁性层12之上的外层131、非磁性中
间层132以及内层133,并成为所谓合成(synthetic)固定层。外层131和内层133例如是由
CoFe、CoFeB、CoNiFe等铁磁性材料来形成的。外层131由与反铁磁性层12的交换耦合而固定
磁化的方向。外层131与内层133反铁磁性地进行耦合,并且磁化的方向在互相相反的方向
上被固定。非磁性中间层132在外层131与内层133之间产生反铁磁性交换耦合,并在互相相
反的方向上固定外层131的磁化的方向和内层133的磁化的方向。非磁性中间层132是由Ru
等非磁性材料来形成的。在磁化固定层13具有外层131、非磁性中间层132以及内层133的情
况下,所谓磁化固定层13的磁化的方向是指内层133的磁化的方向。

在MR元件10为TMR元件的情况下,非磁性层14为隧道势垒(tunnel barrier)层。隧
道势垒层例如也可以是使镁层的一部分或者全体氧化来形成的层。在MR元件10为GMR元件
的情况下,非磁性层14为非磁性导电层。自由层15可以由例如CoFe、CoFeB、NiFe、CoNiFe等
软磁性材料来形成。保护层16是为了保护其下面各层的层。作为保护层16的材料可以使用
Ta、Ru、W、Ti等。

基底层11被连接于下部电极40,保护层16被连接于上部电极30。在MR元件10上变
成电流由下部电极40和上部电极30而被提供那样。该电流在与构成MR元件10的各层的面相
交叉的方向例如相对于构成MR元件10的各层的面为垂直方向的Z方向上进行流动。

MR元件10上,自由层15的磁化对应于被施加于自由层15的磁场而产生变化。如果
是作更为详细的说明,则自由层15的磁化的方向以及大小对应于被施加于自由层15的磁化
的方向以及大小而产生变化。MR元件10的电阻值由自由层15的磁化的方向以及大小而产生
变化。例如,在自由层15的磁化的大小为一定的情况下,在自由层15的磁化的方向与磁化固
定层13的磁化的方向相同的时候MR元件10的电阻值成为最小值,在自由层15的磁化的方向
为与磁化固定层13的磁化的方向相反的方向的时候,MR元件10的电阻成为最大值。

还有,在图10中表示了MR元件10的形状为圆柱形状的例子。但是,MR元件10的形状
也可以是长方体形状等其他形状。

接着,参照图10以及图11并就MR元件10A~10D各自的磁化固定层13的磁化的方向
作如下说明。图10以及图11中,MR元件10A~10D内的全部涂黑的箭头是表示MR元件10A~
10D中的磁化固定层13的磁化的方向。在此,如图10以及图11所示定义第3方向D3以及第4方
向D4。在本实施方式中,第3以及第4方向D3,D4分别为平行于X方向的特定的一个方向。在图
10以及图11中,第3方向D3为朝向右侧的方向。第4方向D4为与第3方向D3相反的方向。

如图10以及图11所示,MR元件10A中的磁化固定层13的磁化的方向为第4方向D4,
MR元件10B中的磁化固定层13的磁化的方向为第3方向D3。在此情况下,MR元件10A,10B的连
接点的电位对应于平行于第3以及第4方向D3,D4的方向即X方向上的对象磁场成分的强度
而产生变化。以下将X方向的对象磁场成分称之为对象磁场的X方向成分。第1输出端口E1输
出对应于MR元件10A,10B的连接点的电位的第1检测信号。第1检测信号表示对象磁场的X方
向成分的强度。

另外,如图10以及图11所示,MR元件10C中的磁化固定层13的磁化的方向为第4方
向D4,MR元件10D中的磁化固定层13的磁化的方向为第3方向D3。在此情况下,MR元件10C,
10D的连接点的电位对应于对象磁场的X方向成分的强度而产生变化。第2输出端口E2输出
对应于MR元件10C,10D的连接点的电位的第2检测信号。第2检测信号表示对象磁场的X方向
成分的强度。

在MR元件10A和MR元件10D中,包含于其中的磁化固定层13的磁化的方向为互相相
反的方向。另外,在MR元件10B和MR元件10C中,包含于其中的磁化固定层13的磁化的方向为
互相相反的方向。因此,相对于第1检测信号的第2检测信号的相位差成为180°。

还有,MR元件10A~10D中的磁化固定层13的磁化的方向从MR元件的制作精度等观
点出发还可以从以上所述方向稍微做一点移动调整。

接着,就本实施方式所涉及的磁场产生体100以及磁传感器系统的作用以及效果
作如下说明。在本实施方式中,多个磁场产生部200各自具备第1铁磁性体部220和第1反铁
磁性体部210,第1反铁磁性体部210与第1铁磁性体部220交换耦合。由此,规定第1铁磁性体
部220的磁化的方向。

在此,一边与比较例的磁场产生体以及磁传感器系统相比较一边就本实施方式所
涉及的磁场产生体100以及磁传感器系统的效果作如下说明。比较例的磁场产生体为取代
本实施方式中的多个磁场产生部200而具备分别由永久磁铁构成的多个磁场产生部的磁场
产生体。比较例的磁传感器系统为取代本实施方式所涉及的磁场产生体100而使用比较例
的磁场产生体的磁传感器系统。

首先,参照图13和图14并对永久磁铁的磁化曲线和磁场产生部200的磁化曲线进
行比较。图13是表示永久磁铁的磁化曲线的特性图。图14是表示1个磁场产生部200的磁化
曲线的特性图。在图13以及图14中,横轴表示磁场,纵轴表示磁化。磁场和磁化的不管哪一
个都是以正值来表示有关规定方向的大小,并且以负值来表示有关与规定方向相反的方向
的大小。另外,磁化曲线中的箭头表示磁场的变化方向。另外,以符号HS进行表示的磁场的
范围表示对象磁场的范围。

比较例的磁传感器系统是在所谓对象磁场的强度不超过永久磁铁的矫顽力的条
件下被使用。但是,磁传感器系统因为要能够在各种各样的环境中被使用,所以会产生超过
永久磁铁矫顽力的强度的干扰磁场暂时性地被施加于永久磁铁。如果超过永久磁铁矫顽力
的强度的干扰磁场暂时性地被施加于永久磁铁的话,则会有永久磁铁的磁化的方向从当初
的方向起产生变化并且干扰磁场即使消失也就这样从当初的方向起产生变化的情况。例
如,如图13所示在超过对象磁场范围HS的正值的干扰磁场被暂时性地施加于永久磁铁的情
况下,在干扰磁场没有之后永久磁铁的磁化的方向被固定于正方向。另外,如果超过对象磁
场范围HS的负值的干扰磁场被暂时性地施加于永久磁铁的情况下,在干扰磁场没有之后永
久磁铁的磁化的方向被固定于负方向。鉴于这种情况,在比较例的磁传感器系统中如果超
过永久磁铁矫顽力的强度的干扰磁场被暂时性地施加于永久磁铁的话则会有磁场产生体
所产生的磁场的方向从所希望的方向起产生变化的情况。

相对于此,在本实施方式所涉及的磁场产生部200中,从图14就可理解那样即使暂
时性地施加了能够反转第1铁磁性体部220的磁化的方向的大强度的干扰磁场,如果像那样
的干扰磁场消失,则第1铁磁性体部220的磁化的方向返回到当初的方向。就这样,本实施方
式所涉及的磁场产生体100相对于干扰磁场的耐受性高。该效果正如磁场产生部200的第5
~第8例子那样磁场产生部200通过具备多个反铁磁性体部从而被增强。

另外,本实施方式所涉及的磁场产生体100即使不增大所邻接的2个磁场产生部
200之间的距离也能够容易地进行制作。本实施方式所涉及的磁场产生体100的制作例如以
下所述第1以及第2方法来实行。首先,就第1方法作如下说明。在第1方法中,以各自分开的
工序形成第1铁磁性体部220的磁化被设定于第1方向D1的多个磁场产生部200A(参照图2)、
第1铁磁性体部220的磁化被设定于第2方向D2的多个磁场产生部200B(参照图2)。多个磁场
产生部200A的形成是一边施加第1方向D1的磁场一边实行的。由此,多个磁场产生部200A各
自中的第1铁磁性体部220的磁化被设定于第1方向D1。同样,多个磁场产生部200B的形成是
一边施加第2方向D2的磁场一边实行的。由此,多个磁场产生部200B各自中的第1铁磁性体
部220的磁化被设定于第2方向D2。

在此,例如就以先前的工序形成多个磁场产生部200A并且以后面的工序形成多个
磁场产生部200B的情况来进行考虑。在此情况下,在形成多个磁场产生部200B的工序中,将
第2方向D2的磁场施加于已经被形成的多个磁场产生部200A。此时,即使多个磁场产生部
200A的第1铁磁性体部220的磁化的方向暂时性地产生反转,如果第2方向D2的磁场消失,则
多个磁场产生部200A的第1铁磁性体部220的磁化的方向返回到第1方向D1。

接着,就第2方法作如下说明。在第2方法中,首先制作具备第1铁磁性体部220的磁
化不被设定于规定方向的多个初始磁场产生部的初始磁场产生体。在多个初始磁场产生部
中包含成为多个磁场产生部200A的预定的多个第1初始磁场产生部、成为多个磁场产生部
200B的预定的多个第2初始磁场产生部。

接着,一边相对于多个第1初始磁场产生部各自施加第1方向D1的磁场,一边在直
至比被包含于多个第1初始磁场产生部各自中的反铁磁性体部210的阻隔温度来得高的温
度使多个第1初始磁场产生部各自的温度上升之后再让其降低。由此,多个第1初始磁场产
生部各自中的第1铁磁性体部220的磁化被设定为第1方向D1,并且多个第1初始磁场产生部
成为多个磁场产生部200A。

接着,一边相对于多个第2初始磁场产生部各自施加第2方向D2的磁场,一边在直
至比被包含于多个第2初始磁场产生部各自中的反铁磁性体部210的阻隔温度来得高的温
度使多个第2初始磁场产生部各自的温度上升之后再让其降低。由此,多个第2初始磁场产
生部各自中的第1铁磁性体部220的磁化被设定为第2方向D2,并且多个第2初始磁场产生部
成为多个磁场产生部200B。还有,也可以在形成了多个磁场产生部200B之后形成多个磁场
产生部200A。

在第1方法和第2方法任意一个方法中都是即使增大所邻接的2个磁场产生部200
之间的距离也能够容易地设定所邻接的2个磁场产生部200各自的第1铁磁性体部220的磁
化的方向。

综上所述,根据本实施方式,能够实现多个磁场产生部200被排列成所希望的图形
并且相对于干扰磁场的耐受性高的磁场产生体100和包含该磁场产生体100的磁传感器系
统。另外,根据本实施方式,通过减小所邻接的2个磁场产生部200之间的距离从而就能够提
高磁传感器系统的分辨率。

[第2实施方式]

以下是参照图15并就本发明的第2实施方式进行说明。图15是表示本实施方式所
涉及的磁传感器系统概略结构的立体图。本实施方式所涉及的磁传感器系统在以下所述方
面与第1实施方式不同。本实施方式所涉及的磁传感器系统取代第1实施方式中的刻度尺1
而具备刻度尺2。刻度尺2是一种由本实施方式所涉及的磁场产生体300构成的环状旋转刻
度尺。磁场产生体300具备被排列成规定图形并且产生多个外部磁场的多个磁场产生部
400。多个磁场产生部400以构成具有外周部300a和内周部300b的集合体的形式被排列成环
状。外周部300a也是磁场产生体300的外周部。内周部300b也是磁场产生体300的内周部。

多个磁场产生部400的形状例如是能够以通过厚壁圆筒中心轴C的1个以上的平面
将厚壁圆筒切断成N等分(N为2以上的偶数)的形状。在图15所表示的例子中,N即多个磁场
产生部400的个数为6。

磁传感器4被配置于与外周部300a进行相对的位置。刻度尺2连动于做旋转动作的
未图示的动作体,将中心轴C作为中心并在旋转方向D上进行旋转。由此,刻度尺2与磁传感
器4的相对的位置关系在旋转方向D上产生变化。磁传感器系统检测关联于刻度尺2与磁传
感器4的相对位置关系的物理量。具体地来说磁传感器系统检测作为上述物理量的与刻度
尺2相连动的上述动作体的旋转位置和旋转速度等。

多个磁场产生部400各自内部结构与第1实施方式中的多个磁场产生部200各自内
部结构相同。即,多个磁场产生部400各自包含第1铁磁性体部和第1反铁磁性体部。第1铁磁
性体部和第1反铁磁性体部沿着平行于中心轴C的方向被层叠。磁场产生部400的其他结构
与在第1实施方式中进行说明的磁场产生部200的第1~第8例子当中任意一个相同。

在图15中,空心箭头表示第1铁磁性体部的磁化的方向。另外,在图15中,符号
400A,400B表示多个磁场产生部400中的任意的所邻接2个磁场产生部。如图15所示2个磁场
产生部400A,400B为第1铁磁性体部的磁化的方向互相不同的磁场产生部。在本实施方式中
特别是磁场产生部400A的第1铁磁性体部的磁化的方向是从外周部300a朝向内周部300b的
方向。磁场产生部400B的第1铁磁性体部的磁化的方向是从内周部300b朝向外周部300a的
方向。

在此,将从外周部300a朝向内周部300b的磁化的方向设定为第1方向,将从内周部
300b朝向外周部300a的磁化的方向设定为第2方向。在本实施方式中,以第1铁磁性体部的
磁化的方向在第1方向和第2方向上交替转换的形式排列多个磁场产生部400。

如果刻度尺2与磁传感器4的相对位置关系产生变化的话则被施加于磁传感器4的
磁场的方向根据磁传感器4的对象磁场即多个磁场产生部400所产生的多个外部磁场的一
部分进行变化。在图15所表示的例子中,对象磁场的方向在垂直于中心轴C的平面内将配置
磁传感器4的位置作为中心进行旋转。在图15所表示的例子中特别是如果刻度尺2旋转1圈,
对象磁场的方向旋转6格即产生6个周期的变化。

本实施方式中的磁传感器4的结构与第1实施方式中的图10以及图11所表示的例
子相同。还有,在本实施方式中,磁传感器4是以以下所述形式被配置于与外周部300a进行
相对的位置,即图10~图12所表示的Z方向成为与从配置磁传感器4的位置相对于中心轴C
垂直画出的直线相平行或者基本平行并且图10~图12所表示的X方向相对于垂直于中心轴
C的平面成为平行或者基本平行。

本实施方式中的其他结构和作用以及效果与第1实施方式相同。

[第3实施方式]

接着,参照图16并就本发明的第3实施方式作如下说明。图16是表示本实施方式所
涉及的磁传感器系统概略结构的立体图。本实施方式所涉及的磁传感器系统具备线性刻度
尺即刻度尺1和本实施方式所涉及的磁传感器5。刻度尺1与磁传感器5的位置关系以及相对
于磁传感器5的刻度尺1相对性的动作和第1实施方式中的刻度尺1与磁传感器4的位置关系
以及相对于磁传感器4的刻度尺1相对性的动作相同。

在本实施方式中,刻度尺1是由磁场产生体500构成。磁场产生体500具备被排列成
规定图形并且产生多个外部磁场的多个磁场产生部600。在本实施方式中,多个磁场产生部
600被排列成一列。多个磁场产生部600的结构也可以与第1实施方式中的多个磁场产生部
200的结构相同。或者多个磁场产生部600各自也可以由永久磁铁来构成。多个磁场产生部
600的磁化的方向是以交替转换的形式被设定。

接着,参照图17以及图18并就本实施方式所涉及的磁传感器5作如下说明。图17是
磁传感器5的电路图。图18是表示磁传感器5的一部分的截面图。磁传感器5具备检测对象磁
场的多个磁检测元件、使被施加于多个磁检测元件的多个偏置磁场产生的偏置磁场产生体
8。在本实施方式中,多个磁检测元件各自为MR元件。

偏置磁场产生体8是由本实施方式所涉及的磁场产生体9构成。磁场产生体9具备
被排列成规定的图形并且产生多个外部磁场的多个磁场产生部。本实施方式所涉及的多个
磁场产生部各自的结构基本上与第1实施方式所涉及的多个磁场产生部200各自的结构相
同。即,本实施方式所涉及的多个磁场产生部各自至少包含第1铁磁性体部和第1反铁磁性
体部。即使是在本实施方式中也与第1实施方式相同以符号220表示第1铁磁性体部,并且以
符号210表示第1反铁磁性体部。上述多个偏置磁场各自起因于多个磁场产生部中至少1个
磁场产生部中的第1铁磁性体部220的磁化的偏置磁场。

在本实施方式中特别是在磁传感器5的多个MR元件中包含被串联连接的2个MR元
件101,102、被串联连接的2个MR元件111,112。MR元件101,102中任一个都是对应于本发明
所涉及的第1磁检测元件。MR元件111,112中任一个都是对应于本发明所涉及的第2磁检测
元件。

另外,在本实施方式中,在磁场产生体9的多个磁场产生部中包含2个第1磁场产生
部201,211、2个第2磁场产生部202,212。

如图18所示,磁传感器5进一步具备基板51、2个上部电极33,34、3个下部电极43,
44,45。下部电极43,44,45在基板51上互相拉开间隔并被排列成一列。MR元件101被配置于
下部电极43中最接近于下部电极44的端部近旁之上。MR元件102被配置于下部电极44中最
接近于下部电极43的端部近旁之上。MR元件111被配置于下部电极44中最接近于下部电极
45的端部近旁之上。MR元件112被配置于下部电极45中最接近于下部电极44的端部近旁之
上。磁场产生部201,202,211,212分别被配置于MR元件101,102,111,112之上。上部电极33
被配置于磁场产生部201,202之上。上部电极34被配置于磁场产生部211,212之上。

磁传感器5进一步具备绝缘层52,53、保护膜54。绝缘层52在基板51之上被配置于
下部电极43,44,45的周围。绝缘层53在下部电极43,44,45以及绝缘层52之上被配置于MR元
件101,102,111,112以及磁场产生部210,202,211,212的周围。保护膜54是以覆盖上部电极
33,34以及绝缘层53的形式进行配置。

磁传感器5包含半桥式电路。半桥式电路包含被串联连接的第1磁检测元件列R1以
及第2磁检测元件列R2。如图17所示,第1磁检测元件R1是由MR元件101,102构成。第2磁检测
元件R2是由MR元件111,112构成。磁传感器5进一步包含电源端口V、接地端口G、输出端口E。
第1磁检测元件列R1的一端被连接于电源端口V。第1磁检测元件列R1的另一端被连接于输
出端口E。第2磁检测元件列R2的一端被连接于输出端口E。第2磁检测元件列R2的另一端被
连接于接地端口G。

将规定大小的电源电压施加于电源端口V。接地端口G被连接于接地。MR元件101,
102,111,112各自的电阻对应于对象磁场而产生变化。MR元件101,102的电阻值以相同的相
位进行变化。MR元件111,112的电阻值以与MR元件101,102的电阻值相差180°的相位进行变
化。输出端口E输出对应于第1磁场检测元件列R1与第2磁场检测元件列R2的连接点即MR元
件102与MR元件111的连接点的电位的检测信号。检测信号对应于对象磁场而产生变化。磁
传感器5的输出信号是通过使用检测信号实行规定运算从而被生成。例如,磁传感器5的输
出信号是通过将规定补偿电压附加于检测信号从被生成的。磁传感器5的输出信号对应于
对象磁场而产生变化。

接着,参照图19并就MR元件101,102,111,112各自的结构的一个例子和磁场产生
部201,202,211,212各自的结构的一个例子作如下说明。图19是表示MR元件和磁场产生部
的结构的一个例子的侧面图。还有,在以下的说明过程中太阳城集团任意的MR元件、磁场产生部、
上部电极以及下部电极分别是标注符号10,20,30,40来进行表示。

MR元件10的结构与第1实施方式相同。即,MR元件10至少具有磁化固定层13、自由
层15、非磁性层14。在图19所表示的例子中,MR元件10进一步具有基底层11、反铁磁性层12
以及保护层16。在该例子中,基底层11、反铁磁性层12、磁化固定层13、非磁性层14、自由层
15以及保护层16从下部电极40侧起按该顺序沿着Z方向被层叠。

磁场产生部20至少包含第1铁磁性体部220和第1反铁磁性体部210。在图19所表示
的例子中,第1反铁磁性体部210和第1铁磁性体部220从MR元件10侧起按该顺序沿着Z方向
被层叠。还有,在图19中表示了磁场产生部20是在第1实施方式中已作了说明的磁场产生部
200的第1例子的结构的情况下的例子。但是,磁场产生部20也可以是在第1实施方式中已作
了说明的磁场产生部200的第2~第8例子中的任意一个结构。

接着,参照图17并就MR元件101,102,111,112各自的磁化固定层13的磁化的方向
作如下说明。在图17中,MR元件101,102,111,112内的全部涂黑的箭头是表示MR元件101,
102,111,112中的磁化固定层13的磁化的方向。在此,如图17所示定义第3以及第4方向D3,
D4。第3以及第4方向D3,D4的定义与第1实施方式相同。在图17中,第3方向D3为朝向右侧的
方向。第4方向D4为与第3方向D3相反的方向。

如图17所示,MR元件101,102各自中的磁化固定层13的磁化的方向为第3方向D3,
MR元件111,112各自中的磁化固定层13的磁化的方向为第4方向D4。在此情况下,MR元件
102,111的连接点电位对应于就平行于第3以及第4方向D3,D4的方向而言的对象磁场的成
分即对象磁场的X方向成分的强度而产生变化。输出端口E输出对应于MR元件102,111的连
接点电位的检测信号。检测信号表示对象磁场的X方向成分的强度。

还有,MR元件101,102,111,112中的磁化固定层13的磁化的方向从MR元件的制作
精度等观点出发还可以从以上所述方向稍微做一点移动调整。

接着,参照图17并就磁场产生部201,202,211,212各自的第1铁磁性体部220的磁
化的方向、施加于MR元件101,102,111,112的偏置磁场作如下说明。在图17中,磁场产生部
201,202,211,212内的两点划线的箭头表示磁场产生部201,202,211,212中的第1铁磁性体
部220的磁化的方向。

在此,如图17所示定义第5方向D5以及第6方向D6。在本实施方式中,第5以及第6方
向D5,D6分别是平行于Y方向的特定的一个方向。在图17中,第5方向D5为朝向上侧的方向。
第6方向D6为与第5方向D5相反的方向。在本实施方式中特别是磁场产生部201,211中的第1
铁磁性体部220的磁化的方向为第5方向D5。磁场产生部202,212中的第1铁磁性体部220的
磁化方向为第6方向D6。

磁传感器5包含1个对应于1个半桥式电路进行设置的第1以及第2磁场产生部集合
体组。第1磁场产生部集合体包含磁场产生部201,202,并且产生被施加于构成第1磁场检测
元件列R1的MR元件101,102的2个偏置磁场。第2磁场产生部集合体包含磁场产生部211,
212,并且产生被施加于构成第2磁场检测元件列R2的MR元件111,112的2个偏置磁场。

施加于MR元件101的偏置磁场是起因于磁场产生部201的第1铁磁性体部220的磁
化。被施加于MR元件102的偏置磁场是起因于磁场产生部202的第1铁磁性体部220的磁化。
MR元件101的位置上的偏置磁场的主成分的方向是与磁场产生部201的第1铁磁性体部220
的磁化的方向相反的方向即第6方向D6。MR元件102的位置上的偏置磁场的主成分的方向是
与磁场产生部202的第1铁磁性体部220的磁化的方向相反的方向即第5方向D5。

磁场产生部201的第1铁磁性体部220的磁化的方向(第5方向D5)与MR元件101的磁
化固定层13的磁化的方向(第3方向D3)相交叉。磁场产生部202的第1铁磁性体部220的磁化
的方向(第6方向D6)与MR元件102的磁化固定层13的磁化的方向(第3方向D3)相交叉。

施加于MR元件111的偏置磁场起因于磁场产生部211的第1铁磁性体部220的磁化。
施加于MR元件112的偏置磁场起因于磁场产生部212的第1铁磁性体部220的磁化。MR元件
111的位置上的偏置磁场的主成分的方向是与磁场产生部211的第1铁磁性体部220的磁化
的方向相反的方向即第6方向D6。MR元件112的位置上的偏置磁场的主成分的方向是与磁场
产生部212的第1铁磁性体部220的磁化的方向相反的方向即第5方向D5。

磁场产生部211的第1铁磁性体部220的磁化的方向(第5方向D5)与MR元件111的磁
化固定层13的磁化的方向(第4方向D4)相交叉。磁场产生部212的第1铁磁性体部220的磁化
的方向(第6方向D6)与MR元件112的磁化固定层13的磁化的方向(第4方向D4)相交叉。

偏置磁场是为了在对于与磁化固定层13的磁化的方向相平行的方向来说的对象
磁场成分即对象磁场的X方向成分的强度成为0的时候对自由层15实施单磁区化并且使自
由层15的磁化的方向朝着一定方向而被使用的。

在本实施方式中,构成第1磁场产生部集合体的磁场产生部201,202是第1铁磁性
体部220的磁化的方向互相不同的磁场产生部。在本实施方式中特别是以被施加于MR元件
101的偏置磁场主成分的方向和被施加于MR元件102的偏置磁场主成分的方向成为互相相
反方向的形式构成磁场产生部201,202。由此,根据本实施方式,能够在第1磁检测元件列R1
中抵消给予MR元件101灵敏度等的偏置磁场的影响和给予MR元件102灵敏度等的偏置磁场
的影响。其结果,根据本实施方式,能够防止第1磁检测元件列R1的特性起因于偏置磁场而
变得与所希望的特性不相同那样的情况。

同样,在本实施方式中,构成第2磁场产生部集合体的磁场产生部211,212是第1铁
磁性体部220的磁化的方向互相不同的磁场产生部。在本实施方式中特别是以被施加于MR
元件111的偏置磁场主成分的方向和被施加于MR元件112的偏置磁场主成分的方向成为互
相相反方向的形式构成磁场产生部211,212。由此,根据本实施方式,能够在第2磁检测元件
列R2中抵消给予MR元件111灵敏度等的偏置磁场的影响和给予MR元件112灵敏度等的偏置
磁场的影响。其结果根据本实施方式,能够防止第2磁检测元件列R2的特性起因于偏置磁场
而变得与所希望的特性不相同那样的情况。

本实施方式所涉及的磁场产生体9能够由与第1实施方式所涉及的磁场产生体100
相同的制作方法来进行制作。如在第1实施方式中所说明的那样即使不增大所邻接的2个磁
场产生部之间的距离也能够容易地设定所邻接的2个磁场产生部各自的第1铁磁性体部220
的磁化的方向。根据本实施方式,能够实现磁场产生部201,202,211,212被排列成所希望的
图形并且相对于干扰磁场的耐受性高的磁场产生体9以及包含该磁场产生体9的磁传感器
5。另外,根据本实施方式,通过减小所邻接的2个磁场产生部之间的距离从而就能够提高磁
场产生部201,202,211,212的配置自由度,或者能够减少磁场产生部201,202,211,212的占
有面积。

[变形例]

接着,参照图20并就本实施方式中的磁传感器系统得变形例作如下说明。图20是
表示本实施方式所涉及的磁传感器系统的变形例的概略结构的立体图。在变形例中,磁传
感器系统取代图16所表示的刻度尺1而具备环状的旋转刻度尺即刻度尺2。刻度尺2与磁传
感器5的位置关系以及相对于磁传感器5的刻度尺2的相对动作和第2实施方式中的刻度尺2
与磁传感器4的位置关系以及相对于磁传感器4的刻度尺2的相对动作相同。

刻度尺2是由磁场产生体700构成。磁场产生体700具备被排列成规定图形并且产
生多个外部磁场的多个磁场产生部800。在变形例中,多个磁场产生部800与第2实施方式中
的多个磁场产生部400相同是以构成具有外周部和内周部的集合体的形式被排列成环状。
在图20所表示的例子中,多个磁场产生部800为6个。多个磁场产生部800各自的内部结构与
图16所表示的多个磁场产生部600各自的内部结构相同。

本实施方式中的其他结构和作用以及效果与第1或者第2实施方式相同。

[第4实施方式]

接着,参照图21以及图22并就本发明的第4实施方式作如下说明。图21是本实施方
式所涉及的磁传感器的电路图。图22是表示本实施方式所涉及的磁传感器的截面图。本实
施方式所涉及的磁传感器5在以下所述方面与第3实施方式不同。在本实施方式所涉及的磁
传感器5中,在偏置磁场产生体8(磁场产生体9)的多个磁场产生部中包含2个第1磁场产生
部201,211、2个第2磁场产生部202,212、2个第3磁场产生部203,213、2个第4磁场产生部
204,214。

如图22所示,磁场产生部201,202被埋入到绝缘层53。如图21以及图22所示,磁场
产生部201和磁场产生部202是以MR元件101介于彼此之间的形式沿着Y方向拉开规定间隔
进行配置。同样,磁场产生部203,204,211~214被埋入到绝缘层53。磁场产生部203和磁场
产生部204是以MR元件102介在于彼此之间的形式沿着Y方向拉开规定间隔进行配置。磁场
产生部211和磁场产生部212是以MR元件111介于它们之间的形式沿着Y方向拉开规定间隔
进行配置。磁场产生部213和磁场产生部214是以MR元件112介于它们之间的形式沿着Y方向
拉开规定间隔进行配置。

另外,如图21所示,磁场产生部201和磁场产生部203在X方向上彼此邻接。磁场产
生部202和磁场产生部204在X方向上彼此邻接。磁场产生部211和磁场产生部213在X方向上
彼此邻接。磁场产生部212和磁场产生部214在X方向上彼此邻接。

在本实施方式中,上部电极33被配置于MR元件101,102之上。上部电极34(参照图
18)被配置于MR元件111,112之上。

接着,参照图22并就磁场产生部201~204,211~214各自结构的一个例子作如下
说明。如图22所示,磁场产生部201,202各自至少包含第1铁磁性体部220和第1反铁磁性体
部210。在图22所表示的例子中,第1反铁磁性体部210和第1铁磁性体部220沿着Z方向被层
叠。还有,在图22中表示了磁场产生部201,202各自是在第1实施方式中已作了说明的磁场
产生部200的第1例子的结构的情况下的例子。但是,磁场产生部201,202各自也可以是在第
1实施方式中已作了说明的磁场产生部200的第2~第8例子中的任意一个结构。

虽然没有图示但是磁场产生部203,204,211~214各自的结构与磁场产生部201,
202各自的结构相同。对于以上所述的磁场产生部201,202来说的说明也完全适合于磁场产
生部203,204,211~214。

接着,参照图21并就磁场产生部201~204,211~214各自的第1铁磁性体部220的
磁化的方向、被施加于MR元件101,102,111,112的偏置磁场作如下说明。在图21中,磁场产
生部201~204,211~214内的空心箭头表示磁场产生部201~204,211~214中的第1铁磁性
体部220的磁化的方向。

在此,如图21所示定义第5以及第6方向D5,D6。第5以及第6方向D5,D6的定义与第3
实施方式相同。在图21中,第5方向D5为朝向上侧的方向。第6方向D6为与第5方向D5相反的
方向。磁场产生部201,202,211,212中的第1铁磁性体部220的磁化的方向为第5方向D5。磁
场产生部203,204,213,214中的第1铁磁性体部220的磁化的方向为第6方向D6。

与第3实施方式相同,在本实施方式中也是磁传感器5包含1个对应于1个半桥式电
路进行设置的第1以及第2磁场产生部集合体组。在本实施方式中,第1磁场产生部集合体包
含1组第1~第4磁场产生部201~204,并产生被施加于构成第1磁检测元件列R1的MR元件
101,102的2个偏置磁场。第2磁场产生部集合体包含另1组第1~第4磁场产生部211~214,
并产生被施加于构成第2磁检测元件列R2的MR元件111,112的2个偏置磁场。

被施加于MR元件101的偏置磁场是一种起因于磁场产生部201的第1铁磁性体部
220的磁化和磁场产生部202的第1铁磁性体部220的磁化的偏置磁场。被施加于MR元件102
的偏置磁场是一种起因于磁场产生部203的第1铁磁性体部220的磁化和磁场产生部204的
第1铁磁性体部220的磁化的偏置磁场。MR元件101的位置上的偏置磁场的主成分的方向是
与磁场产生部201,202各自的第1铁磁性体部220的磁化的方向(第5方向D5)相同的方向。MR
元件102的位置上的偏置磁场的主成分的方向是与磁场产生部203,204各自的第1铁磁性体
部220的磁化的方向(第6方向D6)相同的方向。

MR元件101,102各自的磁化固定层13的磁化的方向与第3实施方式相同。在此,如
图21所示定义第3以及第4方向D3,D4。第3以及第4方向D3,D4的定义与第3实施方式相同。在
图21中,第3方向D3为朝向右侧的方向。第4方向D4为与第3方向D3相反的方向。如图21所示
MR元件101,102各自中的磁化固定层13的磁化的方向为第3方向D3。磁场产生部201,202各
自的第1铁磁性体部220的磁化的方向(第5方向D5)与MR元件101的磁化固定层13的磁化的
方向(第3方向D3)相交叉。磁场产生部203,204各自的第1铁磁性体部220的磁化的方向(第6
方向D6)与MR元件102的磁化固定层13的磁化的方向(第3方向D3)相交叉。

被施加于MR元件111的偏置磁场是一种起因于磁场产生部211的第1铁磁性体部
220的磁化和磁场产生部212的第1铁磁性体部220的磁化的偏置磁场。被施加于MR元件112
的偏置磁场是一种起因于磁场产生部213的第1铁磁性体部220的磁化和磁场产生部214的
第1铁磁性体部220的磁化的偏置磁场。MR元件111的位置上的偏置磁场的主成分的方向是
与磁场产生部211,212各自的第1铁磁性体部220的磁化的方向(第5方向D5)相同的方向。MR
元件112的位置上的偏置磁场的主成分的方向是与磁场产生部213,214各自的第1铁磁性体
部220的磁化的方向(第6方向D6)相同的方向。

MR元件111,112各自的磁化固定层13的磁化的方向与第3实施方式相同。如图21所
示MR元件111,112各自中的磁化固定层13的磁化的方向为第4方向D4。磁场产生部211,212
各自的第1铁磁性体部220的磁化的方向(第5方向D5)与MR元件111的磁化固定层13的磁化
的方向(第4方向D4)相交叉。磁场产生部213,214各自的第1铁磁性体部220的磁化的方向
(第6方向D6)与MR元件112的磁化固定层13的磁化的方向(第4方向D4)相交叉。

在本实施方式中,磁场产生部201,203是邻接并且第1铁磁性体部220的磁化的方
向互相不同的磁场产生部。磁场产生部202,204是邻接并且第1铁磁性体部220的磁化的方
向互相不同的磁场产生部。在本实施方式中特别是以被施加于MR元件101的偏置磁场主成
分的方向和被施加于MR元件102的偏置磁场主成分的方向成为互相相反方向的形式构成磁
场产生部201~204。由此,根据本实施方式,能够在第1磁检测元件列R1中抵消给予MR元件
101灵敏度等的偏置磁场的影响和给予MR元件102灵敏度等的偏置磁场的影响。其结果根据
本实施方式,能够防止第1磁检测元件列R1的特性起因于偏置磁场而变得与所希望的特性
不相同那样的情况。

同样,在本实施方式中,磁场产生部211,213是邻接并且第1铁磁性体部220的磁化
的方向互相不同的磁场产生部。磁场产生部212,214是邻接并且第1铁磁性体部220的磁化
的方向互相不同的磁场产生部。在本实施方式中特别是以被施加于MR元件111的偏置磁场
主成分的方向和被施加于MR元件112的偏置磁场主成分的方向成为互相相反方向的形式构
成磁场产生部211~214。由此,根据本实施方式,能够在第2磁检测元件列R2中抵消给予MR
元件111灵敏度等的偏置磁场的影响和给予MR元件112灵敏度等的偏置磁场的影响。其结
果,根据本实施方式,能够防止第2磁检测元件列R2的特性起因于偏置磁场而变得与所希望
的特性不相同那样的情况。

本实施方式所涉及的磁场产生体9能够由与第1实施方式所涉及的磁场产生体100
相同的制作方法来进行制作。如在第1实施方式中所说明的那样即使不增大所邻接的2个磁
场产生部之间的距离也能够容易地设定所邻接的2个磁场产生部各自的第1铁磁性体部220
的磁化的方向。根据本实施方式,能够实现磁场产生部201~204,211~214被排列成所希望
的图形并且相对于干扰磁场的耐受性高的磁场产生体9以及包含该磁场产生体9的磁传感
器5。另外,根据本实施方式,通过减小所邻接的2个磁场产生部之间的距离从而就能够提高
磁场产生部201~204,211~214的配置自由度,并且能够减少磁场产生部201~204,211~
214的占有面积。

另外,本实施方式所涉及的磁传感器系统既可以具备第3实施方式中的图16所表
示的刻度尺1,也可以具备第3实施方式中的图20所表示的刻度尺2。本实施方式所涉及的其
他结构和作用以及效果与第3实施方式相同。

[第5实施方式]

接着,参照图23并就本发明的第5实施方式作如下说明。图23是本实施方式所涉及
的磁传感器的电路图。本实施方式所涉及的磁传感器5在以下所述方面与第4实施方式不
同。如图23所示,在本实施方式中磁场产生部201~204,211~214中的第1铁磁性体部220的
磁化的方向中任一个都是相对于X方向和Y方向双方进行倾斜的方向。

在此,将图23所表示的第6方向D6设定为基准,以以下所述形式定义第7以及第8方
向。第6方向D6是在第4实施方式中被定义的方向。在图23中,第6方向D6为朝向下侧的方向。
第7方向为从第6方向D6以顺时针方向仅仅旋转了第1角度的方向。第8方向为从第6方向D6
以逆时针方向仅仅旋转了第2角度的方向。第1以及第2角度是大于0°且小于90°范围内的角
度。在图23中,第7方向为朝向左下侧的方向,第8方向为朝向右下侧的方向。磁场产生部
201,202,211,212中的第1铁磁性体部220的磁化的方向为以上所述的第7方向。磁场产生部
203,204,213,214中的第1铁磁性体部220的磁化的方向为以上所述的第8方向。第1角度与
第2角度优选相等。

在本实施方式中,被施加于MR元件101,102的偏置磁场中任一个都是起因于磁场
产生部201~204中的4个第1铁磁性体部220的磁化的偏置磁场。在图23中,MR元件101,102
近旁的两点划线的箭头表示MR元件101,102各自位置上的偏置磁场的主成分的方向。在本
实施方式中特别是磁场产生部201~204中的4个第1铁磁性体部220的磁化的方向是以MR元
件101,102各自位置上的偏置磁场的主成分的方向成为第6方向D6的形式进行设定。

另外,施加于MR元件111,112的偏置磁场中任一个都是起因于磁场产生部211~
214中的4个第1铁磁性体部220的磁化的偏置磁场。在图23中,MR元件111,112近旁的两点划
线的箭头表示MR元件111,112各自位置上的偏置磁场的主成分的方向。在本实施方式中特
别是磁场产生部211~214中的4个第1铁磁性体部220的磁化的方向是以MR元件111,112各
自位置上的偏置磁场的主成分的方向成为第6方向D6的形式进行设定。

一般来说MR元件的灵敏度和MR元件的对象磁场的强度的范围处于此消彼长
(trade off)的关系,这些可以对应于要求来进行调整。MR元件的灵敏度和对象磁场的强度
的范围能够由被施加于MR元件的偏置磁场的大小来进行调整。在本实施方式中,例如通过
调整第1以及第2角度从而就能够容易地调整被施加于MR元件101,102,111,112的偏置磁场
的大小。由此,根据本实施方式,能够容易地调整MR元件101,102,111,112的灵敏度和MR元
件101,102,111,112的对象磁场的强度的范围。

本实施方式中的其他结构和作用以及效果与第4实施方式相同。

[第6实施方式]

接着,参照图24并就本发明的第6实施方式作如下说明。图24是本实施方式所涉及
的磁传感器系统的电路结构的电路图。本实施方式所涉及的磁传感器系统具备本实施方式
所涉及的第1磁传感器5A以及第2磁传感器5B,并且是为了检测对象磁场的方向以及大小的
磁传感器系统。在本实施方式中,所谓对象磁场例如是一种地磁或任意磁铁所产生的磁场。

第1以及第2磁传感器5A,5B各自的结构与第4实施方式所涉及的磁传感器5的结构
相同。第1磁传感器5A中的MR元件101,102,111,112以及磁场产生部201~204,211~214的
配置、MR元件101,102,111,112各自的磁化固定层13的磁化的方向、磁场产生部201~204,
211~214各自的第1铁磁性体部220的磁化的方向、以及被施加于MR元件101,102,111,112
的偏置磁场的方向与第4实施方式相同。

第2磁传感器5B中的MR元件101,102,111,112以及磁场产生部201~204,211~214
是以在XY平面内以逆时针方向使第1磁传感器5A中的MR元件101,102,111,112以及磁场产
生部201~204,211~214只旋转90°那样的形式进行配置。因此,第2磁传感器5B中的MR元件
101,102,111,112各自的磁化固定层13的磁化的方向成为在XY平面内以逆时针方向使第1
磁传感器5A中的MR元件101,102,111,112各自的磁化固定层13的磁化的方向只旋转90°的
方向。同样,第2磁传感器5B中的磁场产生部201~204,211~214各自的第1铁磁性体部220
的磁化的方向成为以在XY平面内以逆时针方向使第1磁传感器5A中的磁场产生部201~
204,211~214各自的第1铁磁性体部220的磁化的方向只旋转90°的方向。因此,被施加于第
2磁传感器5B中的MR元件101,102,111,112的偏置磁场的方向成为在XY平面内以逆时针方
向使被施加于第1磁传感器5A中的MR元件101,102,111,112的偏置磁场的方向只旋转90°的
方向。

第1磁传感器5A的输出端口E输出对应于第1磁传感器5A中的MR元件102和MR元件
111的连接点电位的第1检测信号。在第1磁传感器5A上,MR元件102,111的连接点电位对应
于对象磁场的X方向成分的强度而进行变化。第1检测信号表示对象磁场的X方向成分的强
度。

第2磁传感器5B的输出端口E输出对应于第2磁传感器5B中的MR元件102和MR元件
111的连接点电位的第2检测信号。在第2磁传感器5B上,MR元件102,111的连接点电位对应
于对于Y方向来说的对象磁场的成分(以下称之为对象磁场的Y方向成分)的强度而进行变
化。第2检测信号表示对象磁场的Y方向成分的强度。

本实施方式所涉及的磁传感器系统进一步具备运算部7。运算部7具有2个输入端
和1个输出端。运算部7的2个输入端分别被连接于第1以及第2磁传感器5A,5B各自的输出端
口E。运算部7根据第1以及第2检测信号计算出表示对象磁场的方向或大小的输出信号。运
算部7的工作例如能够由微电脑来实现。

还有,第1以及第2磁传感器5A,5B也可以取代由第4实施方式中的磁场产生体9构
成的偏置磁场产生体而具备由第3实施方式所涉及的磁场产生体9构成的偏置磁场产生体。
本实施方式中的其他结构和作用以及效果与第3或者第4实施方式相同。

[第7实施方式]

接着,参照图25并就本发明的第7实施方式作如下说明。图25是本实施方式所涉及
的磁传感器系统的电路结构的电路图。本实施方式所涉及的磁传感器系统在以下所述方面
与第6实施方式不同。本实施方式所涉及的磁传感器系统取代由第6实施方式中的第1以及
第2磁场传感器5A,5B而具备第1磁传感器6A以及第2磁传感器6B。第1以及第2磁场传感器
6A,6B各自与第1以及第2磁场传感器5A,5B相同具备多个MR元件。

在第1磁传感器6A的多个MR元件中包含被串联连接的2个MR元件101,102、被串联
连接的2个MR元件111,112、被串联连接的2个MR元件113,114。MR元件101,103,111,113中任
一个都是对应于本发明所涉及的第1磁检测元件。MR元件102,104,112,114中任一个都是对
应于本发明所涉及的第2磁检测元件。MR元件101~104,111~114各自的构成与第1实施方
式中的MR元件10相同。

另外,第1磁传感器6A具备由具有多个磁场产生部的磁场产生体构成的偏置磁场
产生体。在第1磁传感器6A的多个磁产生部中包含4个第1磁场产生部201,205,211,215、4个
第2磁场产生部202,206,212,216、4个第3磁场产生部203,207,213,217、4个第4磁场产生部
204,208,214,218。磁场产生部201~204,211~214的结构与第6实施方式中的磁场产生部
201~204,211~214相同。同样,磁场产生部205~208,215~218的结构与第6实施方式中的
磁场产生部201~204,211~214相同。

第1磁传感器6A包含配置MR元件101,102,111,112以及磁场产生部201~204,211
~214的第1区域、配置MR元件103,104,113,114以及磁场产生部205~208,215~218的第2
区域。在图25所表示的例子中,第1区域和第2区域就Y方向而言是处于互相不同的位置。

MR元件101,102,111,112以及磁场产生部201~204,211~214的配置与在第6实施
方式中已作了说明的第1磁传感器5A中的MR元件101,102,111,112以及磁场产生部201~
204,211~214的配置相同。MR元件103,104,113,114以及磁场产生部205~208,215~218的
配置除了就Y方向而言处于不同的位置的这一点之外与MR元件101,102,111,112以及磁场
产生部201~204,211~214的配置相同。

MR元件101,102,111,112各自的磁化固定层13的磁化的方向、磁场产生部201~
204,211~214各自的第1铁磁性体部220的磁化方向、以及被施加于MR元件101,102,111,
112的偏置磁场的方向与在第6实施方式中已作了说明的第1磁传感器5A中的MR元件101,
102,111,112各自的磁化固定层13的磁化的方向、磁场产生部201~204,211~214各自的第
1铁磁性体部220的磁化方向、以及被施加于MR元件101,102,111,112的偏置磁场的方向相
同。

MR元件103,104,113,114各自的磁化固定层13的磁化的方向为与MR元件101,102,
111,112各自的磁化固定层13的磁化的方向相反的方向。磁场产生部205~208,215~218各
自的第1铁磁性体部220的磁化方向、以及被施加于MR元件103,104,113,114的偏置磁场的
方向与磁场产生部201~204,211~214各自的第1铁磁性体部220的磁化方向、以及被施加
于MR元件101,102,111,112的偏置磁场的方向相同。

第1磁传感器6A包含第1以及第2半桥式电路。第1以及第2半桥式电路分别包含被
串联连接的第1以及第2磁检测元件列。第1半桥式电路的第1磁检测元件列是由MR元件101,
102构成。第1半桥式电路的第2磁检测元件列是由MR元件111,112构成。第2半桥式电路的第
1磁检测元件列是由MR元件103,104构成。第2半桥式电路的第2磁检测元件列是由MR元件
113,114构成。MR元件101~104,111~114构成了惠斯通电桥电路。

第1磁传感器6A进一步包含电源端口V、接地端口G、第1输出端口E1、第2输出端口
E2。在第1半桥电路中,第1磁检测元件列的一端被连接于电源端口V。第1磁检测元件列的另
一端被连接于第1输出端口E1。第2磁检测元件列的一端被连接于第1输出端口E1。第2磁检
测元件列的另一端被连接于接地端口G。

在第2半桥式电路中,第1磁检测元件列的一端被连接于电源端口V。第1磁检测元
件列的另一端被连接于第2输出端口E2。第2磁检测元件列的一端被连接于第2输出端口E2。
第2磁检测元件列的另一端被连接于接地端口G。

将规定大小的电源电压施加于电源端口V。接地端口G被接地。MR元件101~104,
111~114各自的电阻对应于对象磁场而产生变化。MR元件101,102,113,114的电阻值以相
同的相位进行变化。MR元件103,104,111,112的电阻值以与MR元件101,102,113,114的电阻
值相差180°的相位进行变化。第1输出端口E1输出对应于第1半桥式电路中的第1磁检测元
件列与第2磁检测元件列的连接点即MR元件102与MR元件111的连接点的电位的第1检测信
号。第2输出端口E2输出对应于第2半桥式电路中的第1磁检测元件列与第2磁检测元件列的
连接点即MR元件104与MR元件113的连接点的电位的第2检测信号。第1以及第2检测信号对
应于对象磁场而产生变化。第2检测信号的相位与第1检测信号的相位相差180°。

第2磁传感器6B的结构与第1磁传感器6A的结构相同。但是,第2磁传感器6B中的MR
元件101~104,111~114以及磁场产生部201~208,211~218是以在XY平面内以逆时针旋
转方向使第1磁传感器6A中的MR元件101~104,111~114以及磁场产生部201~208,211~
218只旋转90°那样的形式进行配置。因此,第2磁传感器6B中的MR元件101~104,111~114
各自的磁化固定层13的磁化的方向成为在XY平面内以逆时针旋转方向使第1磁传感器6A中
的MR元件101~104,111~114各自的磁化固定层13的磁化的方向只旋转90°的方向。同样,
第2磁传感器6B中的磁场产生部201~208,211~218各自的第1铁磁性体部220的磁化的方
向成为在XY平面内以逆时针旋转方向使第1磁传感器6A中的磁场产生部201~208,211~
218各自的第1铁磁性体部220的磁化的方向只旋转90°的方向。因此,被施加于第2磁传感器
6B中的MR元件101~104,111~118上的偏置磁场的方向成为在XY平面内以逆时针旋转方向
使被施加于第1磁传感器6A中的MR元件101~104,111~118上的偏置磁场的方向只旋转90°
的方向。

在第1磁传感器6A中,第1磁传感器6A中的MR元件102,111的连接点的电位、第1磁
传感器6A中的MR元件104,113的连接点的电位对应于对象磁场的X方向成分的强度而进行
变化。第1磁传感器6A的第1以及第2检测信号表示对象磁场的X方向成分的强度。

在第2磁传感器6B中,第2磁传感器6B中的MR元件102,111的连接点的电位、第2磁
传感器6B中的MR元件104,113的连接点的电位对应于对象磁场的Y方向成分的强度而进行
变化。第2磁传感器6B的第1以及第2检测信号表示对象磁场的Y方向成分的强度。

本实施方式所涉及的磁传感器系统进一步具备2个差分电路7A,7B、运算部7C。差
分电路7A,7B以及运算部7C分别具有2个输入端和1个输出端。差分电路7A的2个输入端分别
被连接于第1磁传感器6A的第1以及第2输出端口E1,E2。差分电路7B的2个输入端分别被连
接于第2磁传感器6B的第1以及第2输出端口E1,E2。运算部7C的2个输入端分别被连接于差
分电路7A,7B的各个输出端。

差分电路7A输出由包括求取第1磁传感器6A的第1检测信号与第2检测信号的差的
处理的运算而生成的第1运算信号。差分电路7B输出由包括求取第2磁传感器6B的第1检测
信号与第2检测信号的差的处理的运算而生成的第2运算信号。运算部7C根据第1以及第2运
算信号计算出表示对象磁场的方向或大小的输出信号。差分电路7A,7B以及运算部7C例如
能够由1个微电脑来实现。

还有,第1以及第2磁传感器6A,6B也可以取代本实施方式所涉及的偏置磁场产生
体而具备由第3实施方式所涉及的磁场产生体9构成的偏置磁场产生体。本实施方式所涉及
的其他结构和作用以及效果与第3或者第6实施方式相同。

还有,本发明并不限定于以上所述的各个实施方式,只要脱离本发明的宗旨各种
各样的变更都是可能的。例如,只要满足权利要求范围的必要条件,多个MR元件以及多个磁
场产生部的个数、形状以及配置并不限定于各个实施方式所表示的例子,可以是任意的。

另外,MR元件10也可以从下部电极40侧起按基底层11、自由层15、非磁性层14、磁
化固定层13、反铁磁性层12以及保护层16这个顺序进行层叠。

根据以上说明就可明了本发明的各种各样形态或变形例是能够实施的。因此,在
权利要求范围的均等范围内即使以上述最佳方式以外的方式来实施本发明也是可能的。

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磁场 产生 传感器 系统 以及
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