磁传感器装置的制作方法

本发明涉及一种磁传感器装置。

背景技术：

近年来，在各种用途中，使用用于检测物理量(例如，移动体的旋转移动或直线移动所引起的位置或移动量(变化量)等)的物理量检测装置(位置检测装置)。作为该物理量检测装置，已知有具备能够检测外部磁场的变化的磁传感器和能够使相对于磁传感器的相对位置变化的磁场产生部(例如磁铁)的装置，从磁传感器输出对应于外部磁场的变化的传感器信号。

作为磁传感器，已知有检测被检测磁场的磁传感器元件被设置于基板上的磁传感器，作为该磁传感器元件，使用电阻对应于外部磁场的变化而变化的磁阻效应元件(gmr元件、tmr元件等)等。

上述磁阻效应元件由至少具有：能够使磁化方向对应于外部磁场而变化的自由层；磁化方向被固定的磁化固定层；以及介于自由层和磁化固定层之间的非磁性层的层叠结构构成。在具有这种结构的磁阻效应元件中，通过自由层的磁化方向与磁化固定层的磁化方向的角度确定该磁阻效应元件的电阻值。于是，自由层的磁化方向对应于外部磁场而变化，由此引起的自由层与磁化固定层的磁化方向的角度变化，从而磁阻效应元件的电阻值变化。通过该电阻值的变化，输出对应于外部磁场的变化的传感器信号。设置于基板上的磁阻效应元件以相对于平行于基板的面的方向的磁场具有灵敏度的方式构成的情况较多。

另一方面，在磁传感器中，也存在通过设置于基板上的磁阻效应元件来检测垂直于基板的面的方向的磁场的要求(参照专利文献1)。作为上述磁传感器，有用于检测磁铁的位置的磁传感器。在该磁传感器中，在设置有磁阻效应元件的基板的上方设置有磁铁，在磁阻效应元件与磁铁之间设置有软磁性体。该软磁性体将磁铁产生的磁场的分量中的相对于基板面的垂直方向的垂直磁场分量转换成平行于磁阻效应元件具有灵敏度的基板面的方向的磁场分量，转换了的磁场分量施加于磁阻效应元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-129697号公报

技术实现要素：

在上述磁传感器中，从磁铁产生并施加于磁阻效应元件的磁场的强度或磁场的方向由磁铁和磁阻效应元件之间的长度(间隙)确定。在上述磁传感器的组装时，有时产生上述间隙的偏差，有时按照设计的强度或方向的磁场未施加于磁阻效应元件。如果施加于磁阻效应元件的磁场的强度或方向从设计发生变化，则来自磁传感器的输出中可能产生噪声或偏移，或者可能使磁传感器的灵敏度变动。为了抑制这种输出的噪声或偏移的产生、灵敏度的变动，一般在磁传感器设置有用于对磁阻效应元件施加偏置电流的驱动ic。通过该驱动ic的控制，在规定的范围内调整的偏置电流能够施加于磁阻效应元件，但是偏置电流的能够调整的范围受到限定，从而仅通过偏置电流的调整，难以抑制上述噪声或偏移的产生、灵敏度的变动等。另外，在用户使用安装有上述磁传感器的应用的过程中，有时上述间隙会发生变动。实质上不能通过由驱动ic的控制得到的偏置电流来修正由这样的间隙的变动引起的磁传感器的特性的变化。

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种使检测精度提高的磁传感器装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种磁传感器装置，其特征在于，具备：磁场转换部，其接受沿着第一方向输入的输入磁场，并沿着与所述第一方向正交的第二方向输出输出磁场；磁场检测部，其设置于所述输出磁场能够被施加的位置；以及磁屏蔽，其遮蔽沿着正交于所述第一方向和所述第二方向这两者的第三方向的外部磁场，当沿着所述第一方向观察时，所述磁场转换部具有所述第三方向上的长度比所述第二方向上的长度长的形状，当沿着所述第一方向观察时，所述磁屏蔽设置于与所述磁场转换部和所述磁场检测部重叠的位置，所述外部磁场的磁场透过率为1～30％。

在上述磁传感器装置中，当沿着所述第一方向观察时，所述磁屏蔽可以具有所述第三方向上的最大长度比所述第二方向上的最大长度短的形状，对应于所述输出磁场的磁场强度而从所述磁传感器装置输出的传感器信号的线性度可以为1％以下，所述第一方向上的所述磁屏蔽与所述磁场检测部之间的长度可以为0～10μm。

在上述磁传感器装置中，多个所述磁屏蔽可以沿着所述第三方向并列，也可以是所述磁屏蔽包含第一磁屏蔽和第二磁屏蔽，所述磁场转换部和所述磁场检测部设置于所述第一方向上的所述第一磁屏蔽和所述第二磁屏蔽之间，所述第一方向上的所述第一磁屏蔽与所述第二磁屏蔽之间的长度为1～40μm。

在上述磁传感器装置中，当沿着所述第一方向观察时，所述磁屏蔽可以位于所述磁场转换部和所述磁场检测部的跟前侧或里侧，也可以是具备多个所述磁场检测部，当沿着所述第一方向观察时，所述多个磁场检测部设置于以通过所述磁场转换部的短边方向的中心且沿着所述磁场转换部的长边方向的轴线为中心的线对称的位置。

在上述磁传感器装置中，可以是所述磁场检测部包含磁阻效应元件，所述磁阻效应元件具有磁化被固定的磁化固定层和磁化方向对应于施加的所述输出磁场而变化的磁化自由层，所述磁场检测部也可以包含tmr元件或gmr元件。

根据本发明，可以提供一种使检测精度提高的磁传感器装置。

附图说明

图1是示出包含本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器装置的相机模块的大致结构的立体图。

图2是示意性地示出图1所示的相机模块的内部构造的示意图。

图3是示出图1所示的相机模块的驱动装置的立体图。

图4是示出图3所示的驱动装置的多个线圈的立体图。

图5a是示出图3所示的驱动装置的主要部分的截面图。

图5b是示出图3所示的驱动装置的主要部分的截面图。

图6是示出本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器装置的主要部分的立体图。

图7是用于说明由磁传感器与磁铁之间的长度的差异引起的、磁传感器与磁铁的相对位置的变动所引起的第一磁场分量的磁场强度的变化的图表。

图8是用于说明由磁传感器与磁铁之间的长度的差异引起的磁传感器的输出电压的变化与阻抗匹配器的输入电压范围的关系的图表。

图9是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器的大致结构的立体图。

图10是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器的大致结构的立体图。

图11是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器的大致结构的立体图。

图12是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器的大致结构的立体图。

图13是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器的大致结构的俯视图。

图14是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器的大致结构的侧视图。

图15是示出本发明的一个实施方式中的磁阻效应元件的大致结构的立体图。

图16是示出本发明的一个实施方式中的磁场检测部的大致结构的立体图。

图17是示出本发明的一个实施方式中的磁场检测部的电路结构的电路图。

图18是用于说明本发明的一个实施方式中的磁阻效应元件的自由层和磁化固定层的初始状态下的磁化方向的说明图。

图19是用于说明当第三磁场分量施加于本发明的一个实施方式中的磁阻效应元件时的自由层和磁化固定层的磁化方向的说明图。

图20是示出试验例1的结果的图表。

图21是示出试验例2的结果的图表。

图22是示出试验例3的结果的图表。

具体实施方式

参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

此外，在本实施方式所涉及的磁传感器装置中，根据需要，在一些附图中规定“x方向、y方向和z方向”。在此，x方向和y方向是实质上与本实施方式中的基板104的第一面104a和第二面104b(参照图2)平行的平面内的互相正交的方向，z方向是基板104的厚度方向(与基板104的第一面104a和第二面104b正交的方向)。

本实施方式中的相机模块100例如构成具备光学抖动修正机构和自动聚焦机构的智能电话用的相机的一部分，与使用了cmos等的图像传感器200组合而使用(参照图1和图2)。

相机模块100具备驱动装置、透镜102、壳体103和基板104(参照图1和图2)。驱动装置具有使透镜102移动的功能。驱动装置包含本实施方式所涉及的磁传感器装置。壳体103具有保护驱动装置的功能。基板104具有第一面104a和与其相对的第二面104b。

透镜102以使其光轴方向与z方向平行的姿势，配置于基板104的第一面104a的上方。基板104具有使通过了透镜102的光通过的开口部(省略图示)。相机模块100以使通过了透镜102和基板104的开口部的光入射于图像传感器200的方式，相对于图像传感器200进行定位。

驱动装置具备第一保持构件105、第二保持构件106、多条第一线(wire)107和多条第二线108(参照图2)。第二保持构件106保持透镜102，例如可以具有能够在其内部安装透镜102的筒状的形状。

第二保持构件106相对于第一保持构件105能够在一个方向、具体来说平行于透镜102的光轴方向(z方向)的方向上进行位置变更地设置。在本实施方式中，第一保持构件105具有能够在其内部容纳透镜102和第二保持构件106的箱状的形状。多条第二线108连接第一保持构件105和第二保持构件106，并且以第二保持构件106能够相对于第一保持构件105沿着z方向相对地移动的方式，支撑第二保持构件106。

第一保持构件105在基板104的第一面104a的上方，相对于基板104能够在x方向和y方向的至少一个方向上进行位置变更地设置。多条第一线107连接基板104和第一保持构件105，并且以第一保持构件105相对于基板104能够沿着x方向和y方向的至少一个方向相对地移动的方式，支撑第一保持构件105。当相对于基板104的第一保持构件105的相对位置变化时，相对于基板104的第二保持构件106的相对位置也变化。

驱动装置具备多个磁铁(第一～第八磁铁21～28)以及多个线圈(第一～第六线圈31～36)(参照图1和图3)。第一磁铁21和第二磁铁22以沿着y方向将透镜102夹在它们之间的方式配置。第三磁铁23和第四磁铁24以沿着x方向将透镜102夹在它们之间的方式配置。第五～第八磁铁25～28分别配置于第一～第四磁铁21～24的上方(+z方向)。第一～第八磁铁21～28固定于第一保持构件105。

第一磁铁21、第二磁铁22、第五磁铁25和第六磁铁26分别具有将长边方向朝向x方向的长方体形状。第三磁铁23、第四磁铁24、第七磁铁27和第八磁铁28分别具有将长边方向朝向y方向的长方体形状(参照图1和图3)。第一磁铁21的磁化方向h(参照图6)和第六磁铁26的磁化方向为+y方向，第二磁铁22和第五磁铁25的磁化方向为-y方向。第三磁铁23和第八磁铁28的磁化方向为+x方向，第四磁铁24和第七磁铁27的磁化方向为-x方向。

第一线圈31配置于第一磁铁21与基板104之间，第二线圈32配置于第二磁铁22与基板104之间(参照图2)。第三线圈33配置于第三磁铁23与基板104之间，第四线圈34配置于第四磁铁24与基板104之间。第五线圈35配置于第一磁铁21和第五磁铁25与透镜102之间，第六线圈36配置于第二磁铁22和第六磁铁26与透镜102之间。第一～第四线圈31～34固定于基板104的第一面104a，第五线圈35和第六线圈36固定于第二保持构件106。

对第一线圈31主要施加从第一磁铁21产生的磁场，对第二线圈32主要施加从第二磁铁22产生的磁场，对第三线圈33主要施加从第三磁铁23产生的磁场，对第四线圈34主要施加从第四磁铁24产生的磁场。

第五线圈35包含沿着第一磁铁21在x方向延伸的第一导体部351、沿着第五磁铁25在x方向延伸的第二导体部352、以及将第一导体部351和第二导体部352的一个端部彼此和另一个端部彼此在z方向连接的两个第三导体部353(参照图4)。第六线圈36包含沿着第二磁铁22在x方向延伸的第一导体部361、沿着第六磁铁26在x方向延伸的第二导体部362、以及将第一导体部361和第二导体部362的一个端部彼此和另一个端部彼此在z方向连接的两个第三导体部363(参照图4)。

对第五线圈35的第一导体部351，主要施加从第一磁铁21产生的磁场的+y方向的分量。对第五线圈的第二导体部352，主要施加从第五磁铁25产生的磁场的-y方向的分量。对第六线圈36的第一导体部361，主要施加从第二磁铁22产生的磁场的-y方向的分量。对第六线圈36的第二导体部362，主要施加从第六磁铁26产生的磁场的+y方向的分量。

驱动装置具备在第一线圈31和第二线圈32的任一者的内侧固定于基板104的磁传感器10、以及在第三线圈33和第四线圈34的任一者的内侧固定于基板104的磁传感器10。在本实施方式中，两个磁传感器10分别配置于第一线圈31的内侧和第四线圈34的内侧(参照图5a、图5b)。这两个磁传感器10为了降低抖动的影响，输出用于使透镜102的位置改变的传感器信号。

配置于第一线圈31的内侧的磁传感器10检测从第一磁铁21产生的磁场，并输出对应于第一磁铁21的位置的传感器信号。配置于第四线圈34的内侧的磁传感器10检测从第四磁铁24产生的磁场，并输出对应于第四磁铁24的位置的传感器信号。在后面描述各磁传感器10的结构。

驱动装置具备磁铁41和磁传感器42(参照图1和图3)。磁传感器42用于在自动地进行焦点对准时检测透镜102的位置。磁传感器42在第一磁铁21的端面21a和第四磁铁24的端面24a的附近固定于基板104的第一面104a。磁传感器42例如可以包含霍尔元件、amr元件、gmr元件、tmr元件等的磁阻效应元件等。

磁铁41在磁传感器42的上方，固定于第二保持构件106，并且具有长方体形状。当第二保持构件106相对于第一保持构件105的相对位置沿着平行于z方向的方向变化时，磁铁41相对于第一保持构件105的相对位置也沿着平行于z方向的方向变化。

此处，对驱动装置的动作进行说明。

驱动装置构成光学抖动修正机构和自动聚焦机构的一部分。驱动装置、光学抖动修正机构和自动聚焦机构由相机模块100的外部的控制部(省略图示)控制。

光学抖动修正机构例如构成为能够通过相机模块100的外部的陀螺仪传感器等检测抖动。当光学抖动修正机构检测出抖动时，控制部以透镜102相对于基板104的相对位置根据抖动的方式而变化的方式控制驱动装置。由此，可以使透镜102的绝对位置稳定，从而能够降低抖动的影响。此外，透镜102相对于基板104的相对位置根据抖动的方式，沿着x方向和y方向变化。

自动聚焦机构例如以能够通过图像传感器200或自动聚焦传感器等检测焦点对准被摄体的状态的方式构成。控制部以成为焦点对准被摄体的状态的方式，通过驱动装置使透镜102相对于基板104的相对位置沿着z方向变化。由此，可以自动地进行相对于被摄体的焦点对准。

对与光学抖动修正机构相关的驱动装置的动作进行说明。

当通过控制部向第一线圈31和第二线圈32施加电流时，由于从第一磁铁21和第二磁铁22产生的磁场以及从第一线圈31和第二线圈32产生的磁场的相互作用，固定有第一磁铁21和第二磁铁22的第一保持构件105沿着y方向移动。其结果，透镜102也沿着y方向移动。另外，当通过控制部向第三线圈33和第四线圈34施加电流时，由于从第三磁铁23和第四磁铁24产生的磁场以及从第三线圈33和第四线圈34产生的磁场的相互作用，固定有第三磁铁23和第四磁铁24的第一保持构件105沿着x方向移动。其结果，透镜102也沿着x方向移动。控制部基于与由两个磁传感器10检测的第一磁铁21和第四磁铁24的位置相对应的信号，检测透镜102的位置。

对与自动聚焦机构相关的驱动装置的动作进行说明。

在使透镜102相对于基板104的相对位置沿着z方向移动的情况下，控制部以在第一导体部351中在+x方向流通电流，且在第二导体部352中在-x方向流通电流的方式，向第五线圈35施加电流，并且以在第一导体部361中在-x方向流通电流，且在第二导体部362中在+x方向流通电流的方式，向第六线圈36施加电流。通过这些电流以及从第一磁铁21、第二磁铁22、第五磁铁25和第六磁铁26产生的磁场，对第五线圈35的第一导体部351和第二导体部352、以及第六线圈36的第一导体部361和第二导体部362作用z方向的洛伦兹力。由此，固定有第五线圈35和第六线圈36的第二保持构件106沿着z方向移动。其结果，透镜102也沿着z方向移动。此外，在使透镜102相对于基板104的相对位置沿着-z方向移动的情况下，控制部可以向第五线圈35和第六线圈36施加与上述的沿着z方向使透镜102移动的情况相反方向的电流。

当透镜102相对于基板104的相对位置沿着z方向变化时，磁铁41相对于磁传感器42的相对位置也沿着z方向变化。磁传感器42至少检测磁铁41产生的磁场，并生成对应于磁铁41的位置的信号。控制部基于由磁传感器42生成的信号，检测透镜102的位置。

接下来，对本实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构进行说明。

本实施方式所涉及的磁传感器装置具备配置于第一线圈31的内侧的磁传感器10和作为磁场产生部的第一磁铁21。另外，本实施方式所涉及的磁传感器装置具备配置于第二线圈32的内侧的磁传感器10和作为磁场产生部的第二磁铁22。以下，列举具备配置于第一线圈31的内侧的磁传感器10和第一磁铁21的磁传感器装置为例进行说明，但是下述的说明当然也适用于具备配置于第二线圈32的内侧的磁传感器10和第二磁铁22的磁传感器装置。

在磁传感器装置中，磁传感器10和第一磁铁21以作为第一磁铁21产生的磁场的一部分的部分磁场能够被施加于磁传感器10的方式构成。从第一磁铁21产生的部分磁场例如包含平行于作为第一方向的z方向的第一磁场分量h1和平行于作为第三方向的y方向的第三磁场分量h3。在本实施方式中，第一磁铁21的磁化方向h平行于y方向，并且能够施加于磁传感器10的第三磁场分量h3的方向平行于-y方向(参照图6)。在本实施方式中，第三磁场分量h3的磁场强度可以为100mt(毫特斯拉)以上。当该磁场强度小于100mt时，即使下述的第三磁场分量h3的磁场透过率小(例如小于1％)，由磁传感器10与第一磁铁21之间的长度g1(参照图5a、图5b)的偏差引起的来自磁传感器10的输出的变动也相对地变小，但是当该磁场强度为100mt以上时，由磁传感器10与第一磁铁21之间的长度g1的偏差引起的来自磁传感器10的输出的变动相对地变大。

如上所述，磁传感器10被固定于基板104，第一磁铁21被固定于第一保持构件105。当相对于基板104的第一保持构件105的位置沿着y方向变化时，相对于磁传感器10的第一磁铁21的相对位置也沿着y方向变化。来自磁传感器10的输出对应于y方向上的第一磁铁21相对于磁传感器10的相对位置。

磁传感器10和第一磁铁21以当它们的相对位置沿着y方向变化时，第一磁场分量h1变化的方式构成。在本实施方式中，当第一保持构件105沿着y方向移动，并且磁传感器10和第一磁铁21的相对位置变化时，第一磁场分量h1变化。如下述那样，在本实施方式中，第一磁场分量h1被转换成平行于作为第二方向的x方向的第二磁场分量h2，输出对应于该第二磁场分量h2的信号。如果第一磁铁21和磁传感器10以它们之间的长度g1(z方向的长度)成为按照设计的方式组装，则伴随着磁传感器10和第一磁铁21的相对位置的变化，从磁传感器10输出期望的信号。然而，当该长度g1小时，对应于磁传感器10与第一磁铁21的相对位置的变化的第一磁场分量h1的磁场强度bh1的变化率会变大(参照图7)。另外，当该长度g1大时，对应于磁传感器10与第一磁铁21的相对位置的变化的第一磁场分量h1的磁场强度的变化率bh1会变小(参照图7)。

另外，磁传感器10具备将从下述的磁场检测部12(参照图9)输出的信号(模拟信号)放大的、作为模拟前端(afe)的运算放大器等的阻抗匹配器。从该阻抗匹配器输出的信号被输入到用于计算第一磁铁21与磁传感器10的相对位置的信号处理电路并进行信号处理，但是当来自磁场检测部12的输出电压超过阻抗匹配器的输入电压范围时，阻抗匹配器有可能将错误的信号输入到信号处理电路。当磁传感器10与第一磁铁21的上述长度g1是按照设计的话，则来自磁场检测部12的输出电压不会超过阻抗匹配器的输入电压范围，但是当上述长度g1小时，来自磁场检测部12的输出电压有可能超过该输入电压范围，当上述长度g1大时，来自磁场检测部12的输出电压有可能变得过小(参照图8)。

本实施方式所涉及的磁传感器装置具备以第一磁场分量h1的磁场强度对应于磁传感器10与第一磁铁21的相对位置的变化以适当的变化率变化，并且使来自磁场检测部12的输出电压不超过阻抗匹配器的输入电压范围的方式，对磁场检测部12施加规定的电流值的偏置电流的驱动器ic。然而，当本实施方式中的磁传感器10与第一磁铁21的上述长度g1由于组装时的偏差等从设计值变化时，对应于磁传感器10与第一磁铁21的相对位置的变化，施加于磁传感器10的第一磁场分量h1的磁场强度有可能难以以适当的变化率变化，或者来自磁场检测部12的输出电压有可能变化。即，产生磁传感器10的灵敏度的偏差等。然而，在本实施方式中的磁传感器10中，如下述那样，可以抑制由磁传感器10与第一磁铁21的上述长度g1的组装时的偏差等引起的灵敏度的偏差等。

本实施方式中的磁传感器10具备：磁场转换部11，其将从第一磁铁21产生的z方向的磁场分量(第一磁场分量h1)作为输入磁场输入，并且将该第一磁场分量h1转换成x方向的磁场分量(第二磁场分量h2)而输出；磁场检测部12，其设置于作为从该磁场转换部11输出的输出磁场的第二磁场分量h2能够被施加的位置；以及磁屏蔽13，其用于遮挡从第一磁铁21产生的y方向的磁场分量(第三磁场分量h3)作为外部磁场施加于磁场检测部12(参照图9～图12)。

磁场转换部11包含由软磁性体构成的多个磁轭111。在本实施方式中，列举磁场转换部11包含多个磁轭111的方式为例，但是不限于此，磁场转换部11也可以包含一个磁轭111。多个磁轭111是y方向的长度比x方向的长度长的形状，例如当沿着z方向观察时具有长方形形状。多个磁轭111当沿着z方向观察时可以以各磁轭111的长边方向平行于y方向的方式设置，也可以以沿着x方向排列的方式设置。在本实施方式中，多个磁轭111的形状、长边方向的长度以及短边方向的长度互相相同，但这些中的至少一者也可以不同。另外，各磁轭111在y方向上连续，但是也可以在y方向上分割成多个(例如2个)。此外，当沿着z方向观察时的各磁轭111的形状为长方形形状是一个例子，不限于该方式。例如，当沿着z方向观察时的各磁轭111的形状可以是四个角为89～91°的四边形，也可以是四个角被弄圆了的长方形。

磁场检测部12通过施加第二磁场分量h2(参照图19)而输出对应于第一磁场分量h1的变化的信号。磁场检测部12可以包含至少一个磁阻效应元件120。如图13所示，在本实施方式中，磁场检测部12包含第一电阻部r1、第二电阻部r2、第三电阻部r3和第四电阻部r4，第一～第四电阻部r1～r4的各个只要包含至少一个磁阻效应元件120即可，但是第一～第四电阻部r1～r4也可以分别包含串联连接多个磁阻效应元件而成的元件列。在图13所示的例子中，第一～第四电阻部r1～r4的各个所包含的元件列具有串联连接的16个磁阻效应元件120。此外，第一～第四电阻部r1～r4也可以分别包含并联连接多个磁阻效应元件而成的元件列。

作为本实施方式中的磁阻效应元件120，例如，可以使用tmr元件、gmr元件等的mr元件。磁阻效应元件120具有包含依次层叠的反铁磁性层124、磁化固定层123、非磁性层12以及自由层121的mr层叠体125(参照图15)。反铁磁性层124由反铁磁性材料构成，通过在与磁化固定层123之间产生交换耦合，从而起到固定磁化固定层123的磁化方向的作用。另外，通过将磁化固定层123设为作为铁磁性层/非磁性中间层/铁磁性层的层叠铁构造并且使两个铁磁性层反铁磁性地耦合而成的所谓自钉扎型的固定层(syntheticferripinned(合成铁钉扎)层、sfp层)，从而可以省略反铁磁性层124。

在tmr元件中，非磁性层122是隧道势垒层。在gmr元件中，非磁性层122是非磁性导电层。在tmr元件、gmr元件中，电阻值根据自由层121的磁化的方向相对于磁化固定层123的磁化的方向所成的角度而变化，并且在该角度为0°(彼此的磁化方向平行)时电阻值最小，在为180°(彼此的磁化方向反向平行)时最大。

磁阻效应元件120可以是当沿着z方向观察时大致长方形形状的多个mr层叠体125经由上部引线电极126和下部引线电极127而串联连接而成的元件(参照图16)。此外，在图16所示的mr层叠体125沿着其层叠方向(+z方向、-z方向)流通电流，但是本实施方式中的磁阻效应元件120也可以是沿着mr层叠体125的面内方向(例如+x方向、-x方向)流通电流的cip(currentinplane(平面内电流))型的元件。上部引线电极126和下部引线电极127例如由cu、al、au、ta、ti等中的一种导电材料或两种以上的导电材料的复合膜构成。此外，所谓大致长方形形状，意味着除了当沿着z方向观察时，y方向上的长度比x方向上的长度长的长方形形状之外，还包含y方向上的长度比x方向上的长度长，且四个角为89～91°的四边形形状，或y方向上的长度比x方向上的长度长，且四个角被弄圆了的圆角四边形形状等。在本实施方式中，当沿着z方向观察时的mr层叠体125的形状不限于大致长方形形状，也可以是椭圆形形状、长圆形形状等。

多个下部引线电极127具有例如大致长方形形状，以在多个mr层叠体125的电串联方向上相邻的两个下部引线电极127之间具有规定的间隙的方式，并且以串联连接多个mr层叠体125的方式配置，将相邻的两个mr层叠体125彼此电连接。在下部引线电极127的长边方向的两端附近，分别设置有mr层叠体125。即，在多个下部引线电极127上，分别设置有两个mr层叠体125。

多个上部引线电极126设置于多个mr层叠体125上。各上部引线电极126具有例如细长的大致长方形形状。上部引线电极126以在多个mr层叠体125的电串联方向上相邻的两个上部引线电极126之间具有规定的间隙的方式，并且以串联连接多个mr层叠体125的方式配置，将相邻的两个mr层叠体125彼此电连接。此外，在自由层121与下部引线电极127或上部引线电极126之间也可以设置有盖层(保护层)。

当沿着z方向观察时，第一电阻部r1所包含的多个磁阻效应元件120和第四电阻部r4所包含的多个磁阻效应元件120配置于在x方向上最接近各磁阻效应元件120的磁场转换部11(磁轭111)的-x侧，第二电阻部r2所包含的多个磁阻效应元件120和第三电阻部r3所包含的多个磁阻效应元件120配置于在x方向上最接近各磁阻效应元件120的磁场转换部11(磁轭111)的+x侧(参照图13)。多个磁阻效应元件120配置于以通过磁场转换部11(磁轭111)的短边方向的中心的轴线(沿着磁场转换部11(磁轭111)的长边方向延伸的轴线)为中心的线对称的位置(参照图13)。此外，不限于图13所示的方式，至少一个磁场转换部11(磁轭111)的上述轴线与配置于该磁场转换部11(磁轭111)的+x侧的磁阻效应元件120之间的长度(x方向上的长度)和该磁场转换部11(磁轭111)的上述轴线与配置于该磁场转换部11(磁轭111)的-x侧的磁阻效应元件120之间的长度(x方向上的长度)可以互相实质上相同，也可以互相不同。该两个长度互相实质上相同意味着两个长度的比为1:0.95～1:1.05左右。另外，多个磁阻效应元件120也可以不配置于以至少一个磁场转换部11(磁轭111)的上述轴线为中心而线对称的位置。

当沿着z方向观察时，磁屏蔽13包含以将磁场转换部11和磁场检测部12夹于其间的方式定位的第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132(参照图9～图12)。即，当沿着z方向观察时，磁屏蔽13与磁场转换部11和磁场检测部12重叠。此外，只要能够实现本实施方式所涉及的磁传感器装置所具有的效果，当沿着z方向观察时，磁屏蔽13可以与磁场转换部11和磁场检测部12的一部分重叠，也可以与磁场转换部11和磁场检测部12的全部重叠。当沿着z方向观察时，第一磁屏蔽131位于比磁场转换部11和磁场检测部12更靠近+z方向(上方)的位置，第二磁屏蔽132位于比磁场转换部11和磁场检测部12更靠近-z方向(下方)的位置。当沿着z方向观察时，第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132均可以具有y方向上的最大长度比x方向上的最大长度短的形状，例如，可以具有长方形形状、四个角的角度为89～91°的四边形形状、四个角被弄圆了的圆角长方形形状、长方形的四个角被倒角了的形状(八边形形状)、包含椭圆状的长圆状、将长方形的相对的两条短边设为圆弧状的形状、梯形、平行四边形、菱形等的形状。此外，包含第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132的磁屏蔽13例如在具有四个角的角度为89～91°的四边形形状、梯形、菱形等的四边形形状的情况下，两组相对的两条边中的至少一组的相对的两条边可以为平行，两组相对的两条边也可以均为不平行。

磁屏蔽13例如可以由软磁性材料构成。作为软磁性材料，例如，可以列举nife等。在磁屏蔽13由nife构成的情况下，为了降低磁屏蔽13的热应力，优选磁屏蔽13由ni的比例为35～60质量％的组成的nife构成。如果是这样的组成的nife，则可以减小热膨胀系数。当还考虑到磁屏蔽13的磁特性时，优选磁屏蔽13由ni的比例为40～60质量％的组成的nife构成。作为磁屏蔽13所要求的性能之一，可以列举最大磁通吸收量大。磁屏蔽13的最大磁通吸收量实质上与磁屏蔽13的饱和磁化和厚度(z方向上的尺寸)的积成比例。为了确保磁屏蔽13的性能，磁屏蔽13的饱和磁化与厚度的积、即每单位面积的磁矩优选为0.6emu/cm²以上。

此外，在本实施方式中，当沿着z方向观察时，磁屏蔽13包含位于磁场转换部11和磁场检测部12的一侧、即上方(+z侧)的第一磁屏蔽131和位于磁场转换部11和磁场检测部12的另一侧、即下方(-z侧)的第二磁屏蔽132，但是只要实现磁屏蔽13的功能，也可以省略第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132的任一者。另外，第一磁屏蔽131可以是多个磁屏蔽131a～131d并列于y方向的方式(参照图11)，第二磁屏蔽132可以是多个磁屏蔽132a～132d并列于y方向的方式(参照图12)，第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132这两者可以是多个磁屏蔽131a～131d、132a～132d并列于y方向的方式(参照图10)。通过多个磁屏蔽131a～131d、132a～132d并列于y方向，从而该磁屏蔽13难以饱和。

本实施方式中的磁场检测部12的电路结构只要是桥接连接四个电阻部(第一～第四电阻部r1～r4)而成的惠斯通电桥电路即可(参照图17)。此外，该磁场检测部12的电路结构也可以是串联连接两个电阻部(例如，第一电阻部r1和第二电阻部r2)而成的半桥电路。

惠斯通电桥电路包含电源端口v、接地端口g、第一输出端口e1、第二输出端口e2、设置于电源端口v和第一输出端口e1之间的第一电阻部r1、设置于第一输出端口e1和接地端口g之间的第二电阻部r2、设置于电源端口v和第二输出端口e2之间的第三电阻部r3、设置于第二输出端口e2和接地端口g之间的第四电阻部r4。在电源端口v，通过连接有恒定电流源而施加有规定的大小的电源电压(恒定电流)，接地端口g被连接于地线。施加于电源端口v的恒定电流通过未图示的驱动器ic控制为规定的电流值。

在本实施方式中，所有的mr层叠体125中的磁化固定层123的磁化方向(图18和图19所示的实线的箭头)被固定于互相相同的方向(+x方向)(参照图18和图19)。此外，所有的mr层叠体125中的磁化固定层的磁化方向被固定于互相大致相同的方向即可，在这种情况下，各mr层叠体125中的磁化固定层123的磁化方向相对于+x方向以10°以内的角度倾斜即可。由于当沿着z方向观察时所有的mr层叠体125具有在y方向长的形状，因此各mr层叠体125中的自由层121具有易磁化轴方向为y方向的形状各向异性。因此，初始状态(未施加第二磁场分量h2的状态)下的所有mr层叠体125中的自由层121的磁化方向(图18所示的虚线的箭头)互相相同，并且是相对于磁化固定层123的磁化方向的正交方向(+y方向)(参照图18)。通过磁化固定层123和自由层121的磁化方向为上述方向，从而伴随着对应于第二磁场分量h2的第一～第四电阻部r1～r4的电阻值变化，第一输出端口e1和第二输出端口e2的电位差变化，输出作为该电位差的变化的信号。

在本实施方式所涉及的磁传感器装置中，当从第一磁铁21产生磁场时，该磁场的一部分即部分磁场中的平行于z方向的第一磁场分量h1输入到磁场转换部11，并通过该磁场转换部11转换为第二磁场分量h2而输出。在第一电阻部r1和第四电阻部r4所包含的磁阻效应元件120，施加有-x方向的第二磁场分量h2，自由层121的磁化方向对应于此而变化。另一方面，在第二电阻部r2和第三电阻部r3所包含的磁阻效应元件120，施加有+x方向的第二磁场分量h2，自由层121的磁化方向对应于此而变化(参照图19)。由此，第一电阻部r1和第四电阻部r4中的自由层121和磁化固定层123的相互的磁化所成的角度θ1、θ4超过90°。另一方面，第二电阻部r2和第三电阻部r3中的自由层121和磁化固定层123的相互的磁化所成的角度θ2、θ3小于90°(参照图19)。此外，在图19中，虚线的箭头表示通过第二磁场分量h2的施加而方向变化的自由层121的磁化，空心虚线的箭头表示初始状态下的自由层121的磁化方向。

在作为从第一磁铁21产生的磁场的一部分的部分磁场包含平行于y方向的第三磁场分量h3。在本实施方式中，第三磁场成分h3的磁场透过率为1～30％、优选为3～10％。如果第三磁场分量h3的磁场透过率为1～30％，则可以将来自磁传感器10的输出的线性度设为1％以下。在本实施方式中，磁场透过率被定义为施加于磁场检测部12的第三磁场分量h3的磁场强度相对于从第一磁铁21产生的第三磁场分量h3的磁场强度的百分比。磁场透过率例如是使用电磁场分析软件(jmag，jsol公司制)等求得的值。线性度被定义为磁传感器10的输出相对于磁传感器10与第一磁铁21的相对位置变化量的、自该输出的理想直线起的偏离量。上述理想直线是表示从使磁传感器10与第一磁铁21的彼此的几何中心在z方向一致的状态，将第一磁铁21沿着±y方向相对地移动时的来自磁传感器10的输出的理想性的变化的图表(表示第一磁铁21的相对位置与磁传感器10的输出的关系的图表)，并且由一次函数表示。输出的理想性的变化是指，在由第一磁铁21产生的磁场的分布均匀的情况下的、伴随第一磁铁21的相对的移动的输出的变化。例如，上述线性度将表示实际上使第一磁铁21沿着±y方向相对地移动时的来自磁传感器10的输出的变化的图表(表示第一磁铁21的相对位置与磁传感器10的输出的关系的图表)与上述理想直线重叠，求出该图表以及理想直线之间的磁传感器10的输出的差分的绝对值的最大值δvmax、以及磁传感器10的输出的最大值和最小值的差分(磁传感器10的输出范围)δv，从而能够作为相对于该输出范围δv的输出的差分的绝对值的最大值δvmax的比例(％)而求得。

在本实施方式中，为了将第三磁场分量h3的磁场透过率设为上述范围内，例如，可以适当调整z方向上的磁屏蔽13与磁场检测部12之间的长度g2(参照图14)、z方向上的第一磁屏蔽131与第二磁屏蔽132之间的长度g3(参照图14)、在y方向上并列的多个第一磁屏蔽131a～131d和/或多个第二磁屏蔽132a～132d的宽度w131、w132(y方向的长度，参照图10)，或者使构成磁屏蔽13的材料的相对磁导率相对地变小，或者省略第一磁屏蔽131和第一磁屏蔽131的任一者。

在本实施方式中，z方向上的磁屏蔽13与磁场检测部12之间的长度g2可以为0～10μm、优选为0～6μm、更优选为1～5μm。如果该长度g2在上述范围内，则可以将第三磁场分量h3的磁场透过率设为1～30％。此外，在磁屏蔽13包含第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132的情况下，上述长度g2可以被定义为最靠近磁场检测部12的磁屏蔽(在图14中为第二磁屏蔽132)与磁场检测部12之间的长度。

在本实施方式中，在磁屏蔽13包含第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132的情况下，z方向上的第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132之间的长度g3优选为在与上述长度g2之间具有下式所示的关系。由于上述长度g3具有下式所示的关系，因此可以将第三磁场分量h3的磁场透过率设为1～30％。此外，上述长度g3可以为1～40μm、优选为4～15μm。

[式1]

在本实施方式中，在y方向上并列的多个第一磁屏蔽131a～131d和/或多个第二磁屏蔽132a～132d的宽度w131、w132(y方向的长度)优选为12μm以上、更优选为17～40μm。如果该宽度w131、w132在上述范围内，则可以将第三磁场分量h3的磁场透过率设为1～30％。此外，如果该宽度w131、w132超过50μm，则第一磁屏蔽131a～131d及第二磁屏蔽132a～132d有可能会饱和。

在本实施方式中，磁屏蔽13的构成材料的相对磁导率优选为200～18000、更优选为1000～10000。如果相对磁导率在上述范围内，则磁屏蔽13可以吸收第三磁场分量h3的一部分，并且可以将第三磁场分量h3的磁场透过率设为1～30％。

在本实施方式中，从第一磁铁21产生的第三磁场成分h3的磁场强度为200mt以上，磁场透过率为1～30％。因此，第三磁场分量h3的一部分(2～60mt的磁场强度的第三磁场分量h3)施加于磁阻效应元件120。由于自由层121的磁化方向与第三磁场分量h3的施加方向相同，因此当将第二磁场分量h2施加于磁阻效应元件120时，自由层121的磁化方向难以发生变化，磁传感器10的灵敏度会降低，来自磁传感器10的输出会降低。另一方面，为了抑制磁传感器10的灵敏度的降低，并且增加来自磁传感器10的输出，调整从驱动器ic施加于磁场检测部12的电流值，但是由于磁传感器10与第一磁铁21之间的长度g1的偏差，来自磁传感器10的输出有时变得过大，或者不充分。在本实施方式中，200mt以上的磁场强度的第三磁场分量h3的磁场透过率为1～30％，从而即使存在磁传感器10与第一磁铁21之间的长度g1的偏差，也可以将来自磁传感器10的输出设定为适当的范围。另外，可以使来自磁传感器10的输出的线性度良好。因此，根据本实施方式，即使发生在磁传感器10与第一磁铁21的组装时能够产生的其长度g1的偏差，也可以提高磁传感器装置的检测精度。

以上说明的实施方式为了使本发明的理解变得容易而记载，并非为了限定本发明而记载。因此，上述实施方式所公开的各要素旨在还包含落入本发明的技术范围内的所有设计变更及等同物。

实施例

以下，列举实施例等对本发明进行更详细的说明，但是本发明完全不限于下述的实施例等。

[试验例1]

使用具有图10所示的结构的磁传感器10(样品1)，通过模拟求得当使第一磁铁21和磁传感器10之间的长度g1从初始状态沿着+z方向和-z方向变动时的磁传感器10的输出的变动。在样品1中，将上述初始状态下的第一磁铁21和磁传感器10之间的长度g1设为0.5mm，将第三磁场分量h3的磁场强度设为200mt，将第三磁场分量h3的磁场透过率设为10％。同样地，使用不具有该磁传感器10中的磁屏蔽13(第一磁屏蔽131和第二磁屏蔽132)的样品(样品2)，通过模拟求得磁传感器10的输出的变动。将结果示于图20。此外，在图20中，图表的横轴表示从规定的位置起的+z方向和-z方向上的变动距离(d)，纵轴表示磁传感器10的输出(op)。横轴(d)上的零表示上述规定的位置，纵轴(op)表示当使第一磁铁21和磁传感器10的距离变动时的磁传感器10的输出、以及在其规定的位置上的与磁传感器10的输出的差分。另外，在样品1中，将施加于磁传感器10的第三磁场分量h3的磁场强度设为从第一磁铁21产生的第三磁场分量h3的磁场强度的10％，在样品2中，将施加于磁传感器10的第三磁场分量h3的磁场强度设为从第一磁铁21产生的第三磁场分量h3的磁场强度的100％。此外，在样品1和样品2中，将从第一磁铁21产生的第二磁场分量h2的磁场强度设为±100mt(毫特斯拉)，将第二磁场分量h2的磁场强度设为第一磁场分量h1的磁场强度的15％，并将磁传感器10的灵敏度设为100(mv/v/deg)。

在图20所示的图表中，样品1的结果以实线表示，样品2的结果以虚线表示。如从图20所示的结果可知的那样，在样品1的磁传感器10中，可以得到比样品2的磁传感器10更大的输出。据此，能够推断通过在磁传感器10施加有第三磁场分量h3，从而磁传感器10的灵敏度降低，如样品1的磁传感器10那样，能够说通过具有能够吸收第三磁场分量h3的磁屏蔽13，从而能够抑制磁传感器10的灵敏度降低。另一方面，当如样品2那样由第三磁场分量h3引起而磁传感器10的灵敏度降低时，需要大幅地放大磁传感器10的输出，但是当大幅地放大磁传感器10的输出时，会产生磁传感器10的输出所包含的噪声也变大等的问题。另外，在样品2中，线性度为1.4％，需要使该线性度更加提高。

[试验例2]

在上述样品1的磁传感器10中，通过模拟求得使第三磁场分量h3的磁场透过率(％)变动时的磁传感器10的灵敏度变动率(％)与线性度(％)。将结果示于图21。此外，灵敏度变动率(％)是以第一磁铁21与磁传感器10之间的长度g1为初始状态时的(0.5mm)的灵敏度(s1)为基准，使上述g1变动时的灵敏度(s2)的变动率(％)，并且是通过下式计算的值。

灵敏度变动率(％)＝(s1-s2)/s1×100

在图21所示的图表中，灵敏度变动率(％)由实线表示，线性度(％)由虚线表示。如图21所示，确认了通过将第三磁场成分h3的磁场透过率(％)设为1～30％，可以抑制磁传感器10的灵敏度的降低，并且线性度为1.0％以下。

[试验例3]

在上述样品1的磁传感器10中，使用电磁场分析软件(jmag，jsol公司制)求得了在使第一磁屏蔽131的宽度w131和第二磁屏蔽132的宽度w132在10～50μm的范围内变动时的磁场透过率(％)。将结果示于图22。

如从图22所示的结果可知的那样，通过将第一磁屏蔽131的宽度w131和第二磁屏蔽132的宽度w132设为12μm以上，可以使磁场透过率为30％以下。

符号的说明

10……磁传感器

11……磁场转换部

111……磁轭

12……磁场检测部

120……磁阻效应元件

13……磁屏蔽

131……第一磁屏蔽

132……第二磁屏蔽。