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JP2009002911A5 - - Google Patents

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Claims (28)

  1. 検出対象電流の供給により誘導磁界を発生する導体の近傍に配置され、前記検出対象電
    流を検出する電流センサであって、
    一定方向に固着された磁化方向を有する固着層と、非磁性の中間層と、前記誘導磁界に
    応じて磁化方向が変化すると共に前記固着層の磁化方向と異なる方向の異方性磁界を発現
    する自由層とを含む積層構造をそれぞれ有する第１および第２の磁気抵抗効果素子を備え
    、
    前記第１および第２の磁気抵抗効果素子における各積層構造が同一階層に設けられ、
    前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗値と前記第２の磁気抵抗効果素子の抵抗値とが前記
    誘導磁界に応じて互いに逆方向に変化する
    ことを特徴とする電流センサ。
  2. 前記第１の磁気抵抗効果素子の積層構造と、前記第２の磁気抵抗効果素子の積層構造と
    は、それらの積層面と平行な軸を回転中心軸とする回転移動または前記回転移動と平行移動とにより互いに重なり合うような関係にある
    ことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ
  3. 前記中心軸の方向は、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の双方における自由層の異方性磁界の方向と一致している
    ことを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。
  4. 前記第１および第２の磁気抵抗効果素子における各自由層がいずれも同一階層に位置する
    ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電流センサ。
  5. 前記第１および第２の磁気抵抗効果素子を支持する支持部材をさらに備え、
    前記支持部材は、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子における各積層構造の積層面
    と平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有する
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電流センサ。
  6. 前記第１および第２の磁気抵抗効果素子は、それぞれ異なる素子基板に形成されている
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電流センサ。
  7. 前記第１の磁気抵抗効果素子が形成された素子基板は、対向配置された一対の支持部材
    における一対の対向面のうちの一方に設けられ、
    前記第２の磁気抵抗効果素子が形成された素子基板は、前記一対の対向面のうちの他方
    に設けられている
    ことを特徴とする請求項６に記載の電流センサ。
  8. 前記一対の支持部材は、前記第１および第２の磁気抵抗効果素子における各積層構造の
    積層面と平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有する
    ことを特徴とする請求項７に記載の電流センサ。
  9. 前記第１および第２の磁気抵抗効果素子のそれぞれに対し、互いに等しい値の定電流を
    供給する第１および第２の定電流源と、
    前記定電流によって前記第１および第２の磁気抵抗効果素子のそれぞれに生ずる電圧降
    下の差分を検出する差分検出器と
    を備えた
    ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電流センサ。
  10. 前記電圧降下の差分に応じた補償電流が流れることにより、前記検出対象電流に基づい
    て前記第１および第２の磁気抵抗効果素子に印加される各誘導磁界とは逆方向の補償磁界
    を前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の各々に付与するように構成された補償電流ラ
    インをさらに備えた
    ことを特徴とする請求項９に記載の電流センサ。
  11. 前記異方性磁界の方向に沿ったバイアス磁界を前記第１および第２の磁気抵抗効果素子
    に対して印加するバイアス磁界印加手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電流センサ。
  12. 検出対象電流の供給により誘導磁界を発生する導体の近傍に配置され、前記検出対象電
    流を検出する電流センサであって、
    一定方向に固着された磁化方向を有する固着層と、非磁性の中間層と、前記誘導磁界に
    応じて磁化方向が変化すると共に前記固着層の磁化方向と異なる方向の異方性磁界を発現
    する自由層とを含む積層構造をそれぞれ有する第１から第４の磁気抵抗効果素子を備え、
    前記第１から第４の磁気抵抗効果素子における各積層構造が同一階層に設けられ、
    前記第１の磁気抵抗効果素子の抵抗値と前記第３の磁気抵抗効果素子の抵抗値とが、前
    記誘導磁界に応じて互いに同方向に変化し、
    前記第２および第４の磁気抵抗効果素子の抵抗値が、前記誘導磁界に応じて前記第１お
    よび第３の磁気抵抗効果素子の抵抗値と逆方向に変化する
    ことを特徴とする電流センサ。
  13. 前記第１および第３の磁気抵抗効果素子の各積層構造は、互いに等価な関係にあり、
    前記第２および第４の磁気抵抗効果素子の各積層構造は、互いに等価な関係にあり、
    前記第１および第３の磁気抵抗効果素子の各積層構造と、前記第２および第４の磁気抵
    抗効果素子の各積層構造とは、それらの積層面と平行な軸を回転中心軸とする回転移動または前記回転移動と平行移動とにより互いに重なり合うような関係にある
    ことを特徴とする請求項１２に記載の電流センサ。
  14. 前記第１から第４の磁気抵抗効果素子は、前記回転中心軸から互いに等しい距離に位置する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の電流センサ。
  15. 前記中心軸の方向は、前記第１から第４の磁気抵抗効果素子の全てにおける自由層の異方性磁界の方向と一致している
    ことを特徴とする請求項１４に記載の電流センサ。
  16. 前記第１から第４の磁気抵抗効果素子における各自由層が全て同一階層に位置する
    ことを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１項に記載の電流センサ。
  17. 前記第１から第４の磁気抵抗効果素子を支持する支持部材をさらに備え、
    前記支持部材は、前記第１から第４の磁気抵抗効果素子における各積層構造の積層面と
    平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有する
    ことを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の電流センサ。
  18. 前記第１および第３の磁気抵抗効果素子は第１の素子基板に形成され、前記第２および
    第４の磁気抵抗効果素子は前記第１の素子基板とは異なる第２の素子基板に形成されてい
    る
    ことを特徴とする請求項１２から請求項１７のいずれか１項に記載の電流センサ。
  19. 前記第１の素子基板は、対向配置された一対の支持部材における一対の対向面のうちの
    一方に設けられ、
    前記第２の素子基板は、前記一対の対向面のうちの他方に設けられている
    ことを特徴とする請求項１８に記載の電流センサ。
  20. 前記一対の支持部材は、前記第１から第４の磁気抵抗効果素子における各積層構造の積
    層面と平行であり、かつ、外側に面した基準平面を有する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の電流センサ。
  21. 前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の一端同士が第１の接続点において接続され、
    前記第３および第４の磁気抵抗効果素子の一端同士が第２の接続点において接続され、前
    記第１の磁気抵抗効果素子の他端と前記第３の磁気抵抗効果素子の他端とが第３の接続点
    において接続され、前記第２の磁気抵抗効果素子の他端と前記第４の磁気抵抗効果素子の
    他端とが第４の接続点において接続されてなるブリッジ回路と、
    前記第１の接続点と前記第２の接続点との間に電圧が印加されたときに生ずる前記第３
    の接続点と前記第４の接続点との間の電位差に応じて流れる補償電流により、前記検出対象電流に基づいて前記第１から第４の磁気抵抗効果素子に印加される各誘導磁界とは逆方向の補償磁界を前記第１から第４の磁気抵抗効果素子の各々に付与するように構成された補償電流ラインと
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１２から請求項２０のいずれか１項に記載の電
    流センサ。
  22. 前記異方性磁界の方向に沿ったバイアス磁界を前記第１から第４の磁気抵抗効果素子に
    対して印加するバイアス磁界印加手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１２から請求項２１のいずれか１項に記載の電流センサ。
  23. 前記バイアス磁界印加手段は、コイルからなる
    ことを特徴とする請求項１１または請求項２２に記載の電流センサ。
  24. 前記固着層の磁化方向は、前記固着層および自由層の間に生ずる交換結合磁界と前記自
    由層の異方性磁界との合成磁界の方向と直交している
    ことを特徴とする請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の電流センサ。
  25. 検出対象電流の供給により誘導磁界を発生する導体の近傍に配置され、前記検出対象電
    流を検出する電流センサを製造する方法であって、
    一の基体上に、一定方向の異方性磁界を発現すると共に前記誘導磁界に応じて磁化方向
    が変化する第１の強磁性層と、非磁性の中間層と、前記第１の強磁性層よりも大きな保磁
    力を有する第２の強磁性層とを順に積層してなる積層構造をそれぞれ含む複数の磁気抵抗
    効果素子を一括して形成する工程と、
    前記複数の磁気抵抗効果素子の全てについて、前記異方性磁界の方向と異なる方向とな
    るように前記第２の強磁性層の磁化方向を一括して設定する工程と、
    前記基体を前記磁気抵抗効果素子ごとに複数に分割することで、それぞれ１つの前記磁気抵抗効果素子が設けられた第１および第２の素子基板を取り出す工程と、
    前記第１および第２の素子基板を、前記磁気抵抗効果素子における各積層構造が同一階
    層に位置し、かつ、前記誘導磁界に応じて前記第１の素子基板における磁気抵抗効果素子
    の抵抗値と前記第２の素子基板における磁気抵抗効果素子の抵抗値とが互いに逆方向の変
    化を示すように配置する工程と
    を含むことを特徴とする電流センサの製造方法。
  26. 前記第１および第２の素子基板を、前記第１の素子基板における積層構造と前記第２の
    素子基板における積層構造とがそれらの積層面と平行な軸を回転中心軸とする回転移動または前記回転移動と平行移動とにより互いに重なり合うような関係となるように配置する
    ことを特徴とする請求項２５に記載の電流センサの製造方法。
  27. 検出対象電流の供給により誘導磁界を発生する導体の近傍に配置され、前記検出対象電
    流を検出する電流センサを製造する方法であって、
    一の基体上に、一定方向の異方性磁界を発現すると共に前記誘導磁界に応じて磁化方向
    が変化する第１の強磁性層と、非磁性の中間層と、前記第１の強磁性層よりも大きな保磁
    力を有する第２の強磁性層とを順に積層してなる積層構造をそれぞれ含む複数の磁気抵抗
    効果素子を一括して形成する工程と、
    前記複数の磁気抵抗効果素子の全てについて、前記異方性磁界の方向と異なる方向とな
    るように前記第２の強磁性層の磁化方向を一括して設定する工程と、
    前記基体を複数に分割することで、２つの前記磁気抵抗効果素子を各々含む第１および第２の素子モジュールを形成する工程と、
    前記第１および第２の素子モジュールを、それらの素子モジュールに含まれる４つの磁気抵抗効果素子における各積層構造が同一階層に位置し、かつ、前記誘導磁界に応じて前記第１の素子モジュールにおける磁気抵抗効果素子の抵抗値と前記第２の素子モジュールにおける磁気抵抗効果素子の抵抗値とが互いに逆方向の変化を示すように配置する工程と
    を含むことを特徴とする電流センサの製造方法。
  28. 前記第１および第２の素子モジュールを、前記第１の素子モジュールにおける積層構造
    と前記第２の素子モジュールにおける積層構造とがそれらの積層面と平行な軸を回転中心軸とする回転移動または前記回転移動と平行移動とにより互いに重なり合うような関係となるように配置する
    ことを特徴とする請求項２７に記載の電流センサの製造方法。
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