磁传感器制造技术

本发明专利技术提供一种磁传感器。磁传感器包括MR元件和偏置磁场发生部。MR元件具有沿着Z方向层叠的磁化固定层、非磁性层和自由层。偏置磁场发生部具有沿Z方向层叠的第一反铁磁性层、铁磁性层和第二反铁磁性层。偏置磁场发生部具有位于Z方向的两端的第一端面和第二端面。MR元件配置成，MR元件整体被包括在将与偏置磁场发生部的第一端面相当的假想平面沿着Z方向向与第二端面相反侧移动而形成的空间内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括磁检测元件和用于产生施加到该磁检测元件的偏置磁场的偏置磁场发生部的磁传感器。
技术介绍
近年来，在各种用途中，使用用于检测与动作体的旋转动作或直线动作相关的物理量的磁传感系统。一般来说，磁传感系统包括标尺(scale)和磁传感器，由磁传感器生成与标尺和磁传感器的相对位置关系相关的信号。磁传感器包括用于检测作为检测对象的磁场的磁检测元件。以下，将作为检测对象的磁场称作对象磁场。在日本专利申请公开2003-215145号公报、日本专利申请公开2008-151759号公报和日本专利申请公开2012-185044号公报中记载有使用所谓的自旋阀(spin-valve)型的磁阻效应元件(以下记作MR元件。)作为磁检测元件的磁传感器。自旋阀型的MR元件包括具有磁化方向固定的磁化固定层、磁化根据对象磁场变化的自由层和配置在磁化固定层和自由层之间的非磁性层。自旋阀型的MR元件包括非磁性层为隧道势垒层的TMR元件和非磁性层为非磁性导电层的GMR元件。磁传感器中，有一种是包括对磁检测元件施加偏置磁场的单元的部件。偏置磁场例如用于使磁检测元件对对象磁场的强度变化线性地做出响应。另外，利用自旋阀型的MR元件的磁传感器中，偏置磁场还用于在没有对象磁场时使自由层单磁畴化，且使自由层的磁化的方向朝向固定的方向。日本专利申请公开2003-215145号公报和日本专利申请公开2008-151759号公报中，记载有包括自旋阀型的MR元件和用于产生偏置磁场的永磁铁的磁传感器。日本专利申请公开2012-185044号公报中，记载有包括自旋阀型的
MR元件和与MR元件的自由层接触从而在与自由层之间产生交换耦合磁场的反铁磁性层的磁传感器。如日本专利申请公开2003-215145号公报和日本专利申请公开2008-151759号公报中所记载的、使用永磁铁作为产生偏置磁场的单元的磁传感器存在如下的问题。这种磁传感器通常在对象磁场的强度不超过永磁铁的矫顽力的条件下使用。但是，磁传感器可能在各种环境下使用，所以有可能发生超过永磁铁的矫顽力的强度的外部磁场暂时施加到永磁铁的情况。当这样的外部磁场暂时施加到永磁铁时，有时永磁铁的磁化方向从初始的方向改变，即使外部磁场消失，也保持从初始的方向改变后的状态。这种情况下，导致偏置磁场的方向从期望的方向改变。另一方面，如日本专利申请公开2012-185044号公报中所记载的那样，以与MR元件的自由层接触的方式设置有反铁磁性层的磁传感器有如下的第一和第二个问题。第一个问题是，因为自由层与反铁磁性层交换耦合导致自由层具有磁各向异性，结果是，自由层的矫顽力增加，MR元件对对象磁场的响应的线性有可能变差。第二个问题是，构成反铁磁性层的原子，例如IrMn等Mn类反铁磁性材料中的Mn在自由层内扩散，结果导致，MR元件的磁阻变化率有可能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够对磁检测元件施加稳定的偏置磁场的磁传感器。本专利技术的磁传感器包括：用于检测对象磁场的至少一个磁检测元件；和用于产生对至少一个磁检测元件施加的偏置磁场的偏置磁场发生部。偏置磁场发生部包括沿第一方向层叠的铁磁性层和第一反铁磁性层，并且具有位于第一方向的两端的第一端面和第二端面。铁磁性层具有位于第一方向的两端的第一面和第二面。第一反铁磁性层与铁磁性层的第一面接触而与铁磁性层交换耦合。至少一个磁检测元件配置成，至少一个磁检测元件中的各个磁检测元件的至少一部分被包括在将与偏置磁场发生部的第一端面相当的假想平面沿着第一方向向与第二端面相反的一侧移动而形成的空间内。在本专利技术的磁传感器中，铁磁性层可以具有与正交于第一方向的第二方向平行的方向的磁化，至少一个磁检测元件的位置上的偏置磁场可以包括与铁磁性层的磁化的方向相反方向的分量。另外，偏置磁场发生部的第一端面可以包括各自具有面积的第一端部区域、第二端部区域和中央区域。第一端部区域包括位于第一端面的第二方向的一端的第一端部。第二端部区域包括位于第一端面的第二方向的另一端的第二端部。中央区域位于第一端部区域和第二端部区域之间，以正交于第二方向的第一边界线为界与第一端部区域相邻，并且以正交于第二方向的第二边界线为界与第二端部区域相邻。至少一个磁检测元件可以配置成，至少一个磁检测元件整体被包括在将与中央区域相当的假想平面沿着第一方向向与偏置磁场发生部的第二端面相反的一侧移动而形成的空间内。第一端部和第一边界线之间的距离以及第二端部和第二边界线之间的距离均可以为第一端部和第二端部之间的距离的10％或35％。另外，在本专利技术的磁传感器中，至少一个磁检测元件可以是至少一个磁阻效应元件。至少一个磁阻效应元件可以包括：磁化方向固定的磁化固定层；磁化根据对象磁场而变化的自由层；和，配置在磁化固定层和自由层之间的非磁性层。磁化固定层、非磁性层和自由层可以沿着第一方向层叠。本专利技术的磁传感器还可以包括：第一电极和第二电极，其相对于至少一个磁阻效应元件而言位于第一方向的两侧，并对至少一个磁阻效应元件供给电流。此时，偏置磁场发生部可以配置在第一电极和至少一个磁阻效应元件之间。在本专利技术的磁传感器中，偏置磁场发生部还可以包括：第二反铁磁性层，其与铁磁性层的第二面接触而与铁磁性层交换耦合。在本专利技术的磁传感器的偏置磁场发生部中，通过第一反铁磁性层与铁磁性层交换耦合，从而规定铁磁性层的磁化的方向。在该偏置磁场发生部中，即便暂时施加强度大到使铁磁性层的磁化的方向反转的外部磁场，只要那样的外部磁场消失，铁磁性层的磁化的方向就会回到初始方向。因此，根据本专利技术的磁传感器，也能够对磁检测元件施加稳定的偏置磁场。本专利技术的其他目的、特征和优点将通过以下的说明变得显而易见。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的磁传感系统的概略的结构的立体图。图2是本专利技术的第一实施方式的磁传感器的立体图。图3是本专利技术的第一实施方式的磁传感器的电路图。图4是将图2所示的磁传感器的一部分放大表示的立体图。图5是将图2所示的磁传感器的一部分放大表示的侧视图。图6是表示图2所示的偏置磁场发生部的结构的一例的侧视图。图7是表示图2所示的MR元件的结构的一例的侧视图。图8是表示图2所示的磁传感器的偏置磁场发生部与MR元件的位置关系的俯视图。图9是表示图2所示的磁传感器的偏置磁场发生部与MR元件的位置关系的立体图。图10是表示永磁铁的磁化曲线的特性图。图11是表示图6所示的偏置磁场发生部的磁化曲线的特性图。图12是表示图9所示的基准平面上的偏置磁场的基准分量的强度分布的特性图。图13是将本专利技术的第二实施方式的磁传感器的一部分放大表示的侧视图。图14是表示本专利技术的第三实施方式的磁传感系统的概略的结构的立体图。具体实施方式[第一实施方式]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。首先，参照图1，对包括本专利技术的第一实施方式的磁传感器的磁传感系统的一例进行说明。图1是表示本实施方式的磁传感系统的结构的立体图。图1所示的磁传感系统包括本实施方式的磁传感器1和产生磁传感器1所检测的对象磁场的旋转标尺(rotation scale)50。旋转标尺50与进行旋转动作的未图示的动作体联动，以规定的中心轴C为中心沿着旋转方向D
旋转。由此，旋转标尺50与磁传感器1的相对位置关系在旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感器，其特征在于：包括：用于检测作为检测对象的磁场的至少一个磁检测元件；和用于产生对所述至少一个磁检测元件施加的偏置磁场的偏置磁场发生部，所述偏置磁场发生部包括沿第一方向层叠的铁磁性层和第一反铁磁性层，并且具有位于所述第一方向的两端的第一端面和第二端面，所述铁磁性层具有位于所述第一方向的两端的第一面和第二面，所述第一反铁磁性层与所述铁磁性层的所述第一面接触而与所述铁磁性层交换耦合，所述至少一个磁检测元件配置成，所述至少一个磁检测元件中的各个磁检测元件的至少一部分被包括在将与所述偏置磁场发生部的所述第一端面相当的假想平面沿着所述第一方向向与所述第二端面相反的一侧移动而形成的空间内。

【技术特征摘要】
2015.02.17 JP 2015-0281451.一种磁传感器，其特征在于：包括：用于检测作为检测对象的磁场的至少一个磁检测元件；和用于产生对所述至少一个磁检测元件施加的偏置磁场的偏置磁场发生部，所述偏置磁场发生部包括沿第一方向层叠的铁磁性层和第一反铁磁性层，并且具有位于所述第一方向的两端的第一端面和第二端面，所述铁磁性层具有位于所述第一方向的两端的第一面和第二面，所述第一反铁磁性层与所述铁磁性层的所述第一面接触而与所述铁磁性层交换耦合，所述至少一个磁检测元件配置成，所述至少一个磁检测元件中的各个磁检测元件的至少一部分被包括在将与所述偏置磁场发生部的所述第一端面相当的假想平面沿着所述第一方向向与所述第二端面相反的一侧移动而形成的空间内。2.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：所述铁磁性层具有与第二方向平行的方向的磁化，该第二方向与所述第一方向正交，所述至少一个磁检测元件的位置上的所述偏置磁场包括与所述铁磁性层的所述磁化的方向相反方向的分量。3.如权利要求2所述的磁传感器，其特征在于：所述偏置磁场发生部的所述第一端面包括各自具有面积的第一端部区域、第二端部区域和中央区域，所述第一端部区域包括位于所述第一端面的所述第二方向的一端的第一端部，所述第二端部区域包括位于所述第一端面的所述第二方向的另一端的第二端部，所述中央区域位于所述第一端部区域和所述第二端部区域之间，
\t以正交于所述第二方向的第一边界线为界与所述第一端部区域相邻，并且以正...

【专利技术属性】
技术研发人员：驹﨑洋亮，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP