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WO2020084953A1 - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ Download PDF

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WO2020084953A1
WO2020084953A1 PCT/JP2019/036013 JP2019036013W WO2020084953A1 WO 2020084953 A1 WO2020084953 A1 WO 2020084953A1 JP 2019036013 W JP2019036013 W JP 2019036013W WO 2020084953 A1 WO2020084953 A1 WO 2020084953A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
layer
mechanical drive
drive unit
sensor chip
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/036013
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English (en)
French (fr)
Inventor
崇人 福井
笠島　多聞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
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Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic sensor, and more particularly to a magnetic sensor that reduces 1 / f noise by mechanically displacing a magnetic path.
  • Non-Patent Documents 1 to 3 As a method of reducing 1 / f noise in a magnetic sensor, as described in Non-Patent Documents 1 to 3, measurement is performed by mechanically displacing a magnetic path using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). A method of amplitude-modulating the magnetic field of interest has been proposed.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • Non-Patent Document 1 As shown in FIG. 17, a GMR element 4 is arranged in a magnetic gap between a magnetic path 1 and a magnetic path 2, and a GMR element 4 is covered with a variable magnetic path 3 having a MEMS structure.
  • a method of changing the ratio of the magnetic flux passing through the GMR element 4 by driving the variable magnetic path 3 up and down has been proposed. According to this, by driving the variable magnetic path 3 at a high speed, the magnetic field to be measured is amplitude-modulated, so that 1 / f noise can be reduced.
  • Non-Patent Documents 1 to 3 it is necessary to perform a high temperature process such as sputtering or milling after forming a magneto-sensitive element such as an MR element on a wafer. There is a problem that the characteristics of the magneto-sensitive element are deteriorated by the high temperature process.
  • a magnetic sensor according to the present invention is provided on a first magnetic path formed by first and second magnetic layers and a first magnetic gap between the first magnetic layer and the second magnetic layer.
  • a sensor chip including the provided first magnetic sensing element; and a first mechanical drive unit having a structure in which a piezoelectric layer and a bypass magnetic layer are laminated and bonded to the sensor chip via an adhesive.
  • the first mechanical drive unit has a fixed region fixed to the sensor chip via an adhesive, and a displacement region displaced by applying a drive voltage to the piezoelectric layer. Accordingly, the positional relationship between the bypass magnetic layer included in the displacement region and the first magnetic path changes.
  • the mechanical drive unit is fixed to the sensor chip with an adhesive, it is not necessary to perform a high temperature process after forming the magnetic sensing element. Therefore, it is possible to reduce the 1 / f noise while preventing the characteristic deterioration of the magneto-sensitive element due to the high temperature process.
  • the mechanical drive unit is a post-installed component, the sensor chip and the mechanical drive unit can be manufactured separately, and it is easy to change specifications such as shape and structure.
  • the magnetic sensor according to the present invention further includes a first external magnetic body provided at a position overlapping the first magnetic body layer and not overlapping the first mechanical drive unit, and the first mechanical drive unit.
  • the fixed region may be located on the second magnetic layer side when viewed from the first magnetic sensing element. According to this, since the magnetic field to be measured is collected by the first external magnetic body, high detection sensitivity can be obtained and the selectivity of the magnetic flux in the direction perpendicular to the sensor chip can be improved. Is possible.
  • the fixed region of the first mechanical drive unit is located on the side of the second magnetic body layer, the first mechanical drive unit and the first external magnetic body do not interfere with each other.
  • the fixed region of the first mechanical drive unit may overlap with the second magnetic layer. According to this, since the fixed region of the first mechanical drive unit and the second magnetic layer are formed on the same plane position on the sensor chip, the area of the sensor chip can be reduced.
  • the magnetic sensor according to the present invention may further include a second external magnetic body provided at a position overlapping the fixed region of the second magnetic body layer and the first mechanical drive unit. According to this, a larger amount of magnetic flux passes through the magnetic sensing element, so that higher detection sensitivity can be obtained.
  • the magnetic sensor according to the present invention further includes a second mechanical drive unit that has a structure in which a piezoelectric layer and a bypass magnetic layer are laminated by being bonded to the sensor chip via an adhesive, and the sensor chip is the third And a second magnetic sensing element provided on the second magnetic path formed by the second magnetic gap between the first magnetic layer and the third magnetic layer.
  • the second mechanical drive unit includes a fixed region fixed to the sensor chip via an adhesive and a displacement region displaced by applying a drive voltage to the piezoelectric layer, and the second mechanical drive unit responds to the drive voltage according to the drive voltage.
  • the positional relationship between the bypass magnetic layer included in the displacement region and the second magnetic path may be changed. According to this, it is possible to obtain a differential signal from the first magnetic sensing element and the second magnetic sensing element by driving the first and second mechanical drive units in synchronization.
  • the first mechanical drive unit may have a structure in which the piezoelectric body layer is formed on one surface of the spring body and the bypass magnetic body layer is formed on the other surface of the spring body. I do not care. According to this, the first mechanical drive unit can be easily manufactured, and a large displacement amount can be obtained.
  • the piezoelectric body layer may be a thin film formed on one surface of the spring body
  • the bypass magnetic body layer may be a plated film formed on the other surface of the spring body. . According to this, the thicknesses of the piezoelectric layer and the bypass magnetic layer can be made very thin, so that the drive frequency of the first mechanical drive section can be increased.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of a magnetic sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of a magnetic sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of a magnetic sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing the appearance of the magnetic sensor according to the first modification.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing the appearance of the magnetic sensor according to the second modification.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the sensor chip 10.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining an example in which the magnetic layer and the magnetic sensing element have an overlap.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an appearance of a magnetic sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of a magnetic sensor according to
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing the connection relationship of the magnetic sensitive elements R1 to R4.
  • FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the structure of the mechanical drive unit 30.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the plane positions of the mechanical drive units 30 and 40.
  • FIG. 13 is a schematic plan view for explaining the structure of the mechanical drive unit 30A according to the first modification.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the magnetic sensor according to the embodiment, showing a state in which a drive voltage is not applied to the mechanical drive units 30 and 40.
  • FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the structure of the mechanical drive unit 30.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the plane positions of the mechanical drive units 30 and 40.
  • FIG. 13 is a schematic plan view for explaining the structure of the mechanical drive
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the magnetic sensor according to the embodiment, showing a state in which a drive voltage is applied to the mechanical drive units 30 and 40.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the mechanical drive unit 30B according to the second modification. It is a schematic diagram of the conventional magnetic sensor which has a MEMS structure.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the appearance of a magnetic sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 2 and 3 are schematic exploded perspective views of the magnetic sensor according to the preferred embodiment of the present invention.
  • the magnetic sensor according to the present embodiment includes a circuit board 6 whose main surface is the xz plane, a sensor chip 10 mounted on the main surface of the circuit board 6, and first to first 3 external magnetic bodies 21 to 23, and first and second mechanical drive units 30 and 40 bonded to the sensor chip 10.
  • the sensor chip 10 has an element forming surface 11 and a back surface 12 that form an xy plane, and side surfaces 13 and 14 that form a yz plane.
  • the magnetic sensing elements R1 to R4 and the magnetic substance are formed on the element forming surface 11.
  • Layers M1 to M3 are formed.
  • the external magnetic bodies 21 to 23 play a role of collecting magnetic flux in the sensor chip 10, and are all made of a high magnetic permeability material such as ferrite.
  • the external magnetic body 21 is a rod-shaped body having the z direction as the longitudinal direction, and is positioned at the substantially central portion of the element forming surface 11 in the x direction so as to cover a part of the magnetic body layer M1.
  • the external magnetic body 22 covers a part of the magnetic body layer M2, and also covers the side surface 13 and the back surface 12 of the sensor chip 10, and has a rod-like shape whose longitudinal direction is the z direction.
  • the external magnetic body 23 covers a part of the magnetic body layer M3, covers the side surface 14 and the back surface 12 of the sensor chip 10, and has a rod-like shape with the z direction as the longitudinal direction.
  • the widths of the external magnetic bodies 22, 23 in the x direction are constant on the back surface 12 side of the sensor chip 10, but as in the example shown in FIG.
  • the width in the x direction may have a narrowed shape at a predetermined z direction position.
  • the external magnetic body 22 and the external magnetic body 23 are separate components, but as in the example shown in FIG. 5, an external magnetic body 24 in which these are integrated is used. I don't mind.
  • the magnetic sensor according to the present embodiment includes mechanical drive units 30 and 40 bonded to the element forming surface 11 of the sensor chip 10 with an adhesive 50.
  • the mechanical drive unit 30 is bonded to one side in the x direction when viewed from the external magnetic body 21, and the mechanical drive unit 40 is bonded to the other side in the x direction when viewed from the external magnetic body 21.
  • the mechanical driving unit 30 has its shape displaced in accordance with the driving voltage applied between the terminal electrodes T21 and T22, and the mechanical driving unit 40 applies between the terminal electrodes T23 and T24. The shape is displaced according to the driving voltage.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the sensor chip 10
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the magnetic sensitive elements R1 to R4 are not particularly limited as long as they are elements whose electric resistance changes depending on the direction of the magnetic flux, and for example, MR elements can be used.
  • the fixed magnetization directions of the magnetic sensitive elements R1 to R4 are aligned in the same direction (for example, the plus side in the x direction).
  • the magnetic sensitive elements R1 to R4 are covered with an insulating layer 15, and magnetic layers M1 to M3 made of permalloy or the like are formed on the surface of the insulating layer 15. The portions of the magnetic layers M1 to M3 located on one side in the y direction (upper side in FIG.
  • 6) are defined as magnetic layers M11, M21, M31, and the other side in the y direction (lower side in FIG. 6).
  • the magnetic sensitive element R1 is located between the magnetic layers M11 and M21 in plan view (viewed from the z direction)
  • the magnetic sensing element R2 is located between the magnetic layers M12 and M22
  • the magnetic sensing element R3 is located between the magnetic layer M11 and the magnetic layer M31
  • the magnetic sensing element R4 is located between the magnetic layer M12. It is located between the magnetic layers M32.
  • each of the magnetic sensitive elements R1 to R4 is located between the two magnetic material layers in a plan view, and the magnetic sensitive elements R1 to R4 are located on the magnetic path formed by the magnetic gaps G1 to G4 composed of the two magnetic material layers. It is sufficient if the magnetic sensitive elements R1 to R4 are arranged. Further, the widths of the magnetic gaps G1 to G4 need not be wider than the widths of the magnetic sensitive elements R1 to R4, and the widths of the magnetic gaps G1 to G4 may be narrower than the magnetic sensitive elements R1 to R4. In the example shown in FIG.
  • the width Gx of the magnetic gap G1 in the x direction is narrower than the width Rx of the magnetic sensitive element R1 in the x direction, which allows the magnetic layers M1 and M2 and the magnetic sensitive element to be seen from the z direction.
  • R1 overlaps and has an OV.
  • the relationship between the magnetic gaps G1 to G4 and the magnetic sensitive elements R1 to R4 may be the relationship shown in FIG.
  • regions 21a to 23a indicate regions covered by the external magnetic bodies 21 to 23, and regions 30a and 40a covered by mechanical drive units 30 and 40, respectively.
  • the region 50a indicates the region where the adhesive 50 is provided.
  • the outer magnetic body 21 covers the magnetic body layer M1
  • the outer magnetic body 22 covers the magnetic body layer M2
  • the outer magnetic body 23 covers the magnetic body layer M3.
  • the mechanical drive unit 30 covers a portion of the magnetic layer M1 that does not overlap the external magnetic body 21, the magnetic sensitive elements R1 and R2, and most of the magnetic layer M2.
  • the mechanical drive unit 40 covers a portion of the magnetic layer M1 that does not overlap with the external magnetic body 21, the magnetic sensing elements R3 and R4, and most of the magnetic layer M3.
  • the adhesive 50 is provided on both ends in the x direction.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing the connection relationship of the magnetic sensitive elements R1 to R4.
  • the magnetic sensitive element R1 is connected between the terminal electrodes T11 and T13
  • the magnetic sensitive element R2 is connected between the terminal electrodes T12 and T14
  • the magnetic sensitive element R3 is connected between the terminal electrodes T11 and T12.
  • the magnetic sensing element R4 is connected between the terminal electrodes T13 and T14.
  • a feedback current according to the differential signal Va is applied to the compensation coil C via the terminal electrodes T15 and T16, whereby the magnetic fields applied to the magnetic sensitive elements R1 to R4 are canceled.
  • closed loop control it becomes possible to detect the magnetic field collected via the external magnetic bodies 21 to 23 with higher accuracy.
  • FIG. 10 is a schematic plan view for explaining the structure of the mechanical drive unit 30, and FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG.
  • the shape and structure of the mechanical drive unit 40 is the same as that of the mechanical drive unit 30 shown in FIGS. 10 and 11, and thus redundant description will be omitted.
  • the mechanical drive unit 30 includes a spring body 31 made of silicon or the like, a piezoelectric structure P formed on one surface of the spring body 31, and the other surface of the spring body 31. And the bypass magnetic layer 32 formed on the.
  • the piezoelectric structure P includes a piezoelectric layer 33 made of a piezoelectric material such as PZT, and electrode layers 34 and 35 formed on both surfaces of the piezoelectric layer 33.
  • the bypass magnetic layer 32 is preferably made of a high magnetic permeability material such as permalloy, and is preferably a plating film formed by plating on the surface of the spring body 31.
  • the piezoelectric layer 33 made of PZT or the like is preferably a thin film formed by a sputtering method. As described above, when the bypass magnetic layer 32 is a plating film and the piezoelectric layer 33 is a thin film, the total thickness is larger than that in the case where a bulk magnetic material or piezoelectric material is bonded to the surface of the spring body 31. The thickness can be reduced.
  • Reference numeral 50b shown in FIGS. 10 and 11 indicates an area where the adhesive 50 is provided.
  • the bypass magnetic layer 32 does not exist in the portion 50b where the adhesive 50 is provided, but this point is not essential in the present invention, and the bypass magnetic layer 32 is formed on the entire surface of the spring body 31.
  • the material of the electrode layers 34 and 35 is not particularly limited, but it is preferable to use a metal material having high adhesion such as titanium (Ti) for the electrode layer 34 in contact with the spring body 31, and for the electrode layer 35 exposed to the outside. It is preferable to use a metal material having high corrosion resistance such as gold (Au).
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the plane positions of the mechanical drive units 30 and 40.
  • the mechanical drive unit 30 is provided at a position that completely covers the magnetic sensing elements R1 and R2 in a plan view and also covers a part of the magnetic layer M1 and most of the magnetic layer M2.
  • the mechanical drive unit 40 is provided at a position that completely covers the magneto-sensitive elements R3 and R4 in a plan view and covers another part of the magnetic layer M1 and most of the magnetic layer M3.
  • the x-direction positions of the terminal electrodes T21 to T24 are also indicated by arrows. As shown by the arrows in FIG. 12, the terminal electrodes T21 and T23 are connected to the electrode layers 35 of the mechanical drive units 30 and 40, respectively, and the terminal electrodes T22 and T24 are connected to the electrode layer 34 of the mechanical drive units 30 and 40, respectively. Connected.
  • the planar shape of the mechanical drive units 30 and 40 does not need to be T-shaped as shown in FIG. 10, and may be rectangular as in the mechanical drive unit 30A shown in FIG. In the mechanical drive unit 30A shown in FIG. 13, there is only one exposed position of the electrode layer 34.
  • the mechanical drive unit 30A shown in FIG. 13 has the advantage of being easy to manufacture.
  • the mechanical drive unit 30 shown in FIG. 10 since the electrode layers 34 are exposed at two upper and lower locations, the mechanical drive unit 30 and the mechanical drive unit 40 can have the completely same shape. There is no need to make different ones.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the magnetic sensor according to the present embodiment, showing a state in which a drive voltage is not applied to the mechanical drive units 30 and 40.
  • the mechanical drive units 30 and 40 are substantially flat in the state where the drive voltage is not applied to the mechanical drive units 30 and 40. Therefore, although a part of the magnetic field taken in via the external magnetic body 21 in this state is applied to the magnetic sensitive elements R1 to R4 via the magnetic body layer M1, most of it is a mechanical drive unit.
  • the bypass magnetic layer 32 included in 30, 40 is bypassed.
  • the magnetic field component bypassed by the bypass magnetic layer 32 is not applied to the magnetic sensitive elements R1 to R4 and therefore does not contribute to the differential signal Va. Therefore, in this state, the detection sensitivity of the magnetic sensor is low.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the magnetic sensor according to the present embodiment, showing a state in which a drive voltage is applied to the mechanical drive units 30 and 40.
  • the piezoelectric layer 33 contracts.
  • the fixing regions 30a and 40a located at the ends of the mechanical drive units 30 and 40 are fixed to the sensor chip by the adhesive 50, these parts do not displace and the adhesives Displacement regions 30b and 40b that are not fixed by 50 are displaced so as to warp upward.
  • the bypass magnetic layer 32 included in the displacement regions 30b and 40b is separated from the magnetic path formed by the magnetic gaps G1 to G4, so that the magnetic field taken in via the external magnetic body 21 is large.
  • the portion is applied to the magnetic sensitive elements R1 to R4, and the magnetic field passing through the bypass magnetic layer 32 becomes small. Therefore, the detection sensitivity of the magnetic sensor is high.
  • the differential signal Va is amplitude-modulated with the frequency of the drive voltage as the sampling frequency. Then, by demodulating the amplitude-modulated differential signal Va, it is possible to obtain a measurement result in which 1 / f noise is reduced.
  • the frequency component of the magnetic field to be measured is in a low frequency band such as 0.1 Hz to 1 kHz
  • the S / N ratio is reduced by 1 / f noise, and thus the magnetic field to be measured is particularly weak. Is difficult to measure.
  • the differential signal Va can be amplitude-modulated at an arbitrary sampling frequency. Therefore, by setting the sampling frequency to several kHz, for example, the influence of 1 / f noise is almost eliminated. It becomes possible.
  • the bypass magnetic layer 32 is a plating film and the piezoelectric layer 33 is a thin film, Since the entire thickness is reduced and the weight is reduced, it becomes possible to drive the mechanical drive units 30 and 40 at a frequency of several kHz or higher. Further, as in the mechanical drive unit 30B shown in FIG. 16, by removing the spring body 31 to make the overall thickness thinner, it becomes possible to drive at a higher frequency.
  • the piezoelectric layer 33 does not need to be a thin film, and may be in a bulk shape.
  • the magnetic sensitive elements R1 to R4 are formed as in the case of forming the MEMS structure. There is no need to carry out a high temperature process after that, and it is possible to work at room temperature. Therefore, the characteristic deterioration of the magnetic sensitive elements R1 to R4 due to the high temperature process does not occur. Further, since the mechanical drive units 30 and 40 are separate parts, they can be designed separately from the sensor chip 10. Therefore, the magnetic sensor according to the present embodiment can be easily changed in design.
  • the four magnetic sensitive elements R1 to R4 are full-bridge connected, but this point is not essential in the present invention, and the two magnetic sensitive elements may be half-bridge connected, or 1 Only one magnetic sensitive element may be used.
  • the three external magnetic bodies 21 to 23 are used, but it is not essential to use the external magnetic bodies in the present invention.

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Abstract

【課題】高温プロセスが必要なＭＥＭＳ構造を用いることなく、磁路を機械的に変位させることによって１／ｆノイズを低減することが可能な磁気センサを提供する。 【解決手段】本発明による磁気センサは、磁性体層Ｍ１１，Ｍ２１と、磁性体層Ｍ１１，Ｍ２１間の磁気ギャップＧ１によって形成される磁路上に設けられた感磁素子Ｒ１を含むセンサチップ１０と、接着剤５０を介してセンサチップ１０に接着された機械的駆動部３０とを備える。機械的駆動部３０は、接着剤５０を介してセンサチップに固定された固定領域３０ａと、駆動電圧を印加することにより変位する変位領域３０ｂとを有する。本発明によれば、接着剤によって機械的駆動部をセンサチップに固定した構造を有していることから、感磁素子を形成した後に高温プロセスを行う必要がない。このため、高温プロセスによる感磁素子の特性劣化を防止しつつ、１／ｆノイズを低減することが可能となる。

Description

磁気センサ
　本発明は磁気センサに関し、特に、磁路を機械的に変位させることによって１／ｆノイズを低減した磁気センサに関する。
　現在、感磁素子を用いた磁気センサは様々な分野で利用されているが、極めて微弱な磁界を検出するためには、Ｓ／Ｎ比の高い磁気センサが必要となる。ここで、磁気センサのＳ／Ｎ比を低下させる要因として、１／ｆノイズが挙げられる。１／ｆノイズは、測定対象となる磁界の周波数成分が低いほど顕著となることから、例えば１ｋＨｚ以下といった低周波領域の磁界を高感度に検出するためには、１／ｆノイズを低減させることが重要となる。
　磁気センサにおいて１／ｆノイズを低減させる方法としては、非特許文献１～３に記載されているように、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて磁路を機械的に変位させることによって、測定対象となる磁界を振幅変調する方法が提案されている。
　例えば非特許文献１には、図１７に示すように、磁路１と磁路２の間の磁気ギャップにＧＭＲ素子４を配置するとともに、ＭＥＭＳ構造を有する可変磁路３によってＧＭＲ素子４を覆い、可変磁路３を上下に駆動することによってＧＭＲ素子４を通過する磁束の割合を変化させる方法が提案されている。これによれば、可変磁路３を高速に駆動することにより、測定対象となる磁界が振幅変調されることから、１／ｆノイズを低減することが可能となる。
Hybrid Integration of Magnetoresistive Sensors with MEMS as a Strategy to Detect Ultra-Low Magnetic Fields, Micromachines 2016, 7, 88 Hybrid GMR Sensor Detecting 950 pT/sqrt(Hz) at 1 Hz and Room Temperature, Sensors 2018, 18, 790 FABRICATION OF MICROMECHANICALLY-MODULATED MGO MAGNETIC TUNNEL JUNCTION SENSORS, Gerardo Jaramillo, Mei Lin Chan, Andre Guedes, David A. Horsley
　しかしながら、非特許文献１～３に記載されたＭＥＭＳ構造を得るためには、ウェーハ上にＭＲ素子などの感磁素子を形成した後、スパッタリングやミリングなどの高温プロセスを行う必要があることから、高温プロセスによって感磁素子の特性が劣化するという問題があった。
　したがって、本発明は、高温プロセスが必要なＭＥＭＳ構造を用いることなく、磁路を機械的に変位させることによって１／ｆノイズを低減することが可能な磁気センサを提供することを目的とする。
　本発明による磁気センサは、第１及び第２の磁性体層と、第１の磁性体層と第２の磁性体層との間の第１の磁気ギャップによって形成される第１の磁路上に設けられた第１の感磁素子とを含むセンサチップと、接着剤を介してセンサチップに接着され、圧電体層とバイパス磁性体層が積層された構造を有する第１の機械的駆動部とを備え、第１の機械的駆動部は、接着剤を介してセンサチップに固定された固定領域と、圧電体層に駆動電圧を印加することにより変位する変位領域とを有し、駆動電圧に応じて、変位領域に含まれるバイパス磁性体層と第１の磁路との位置関係が変化することを特徴とする。
　本発明によれば、ＭＥＭＳ構造とは異なり、接着剤によって機械的駆動部をセンサチップに固定した構造を有していることから、感磁素子を形成した後に高温プロセスを行う必要がない。このため、高温プロセスによる感磁素子の特性劣化を防止しつつ、１／ｆノイズを低減することが可能となる。しかも、機械的駆動部は後付け部品であることから、センサチップと機械的駆動部を別個に作製することができ、形状・構造などの仕様変更も容易である。
　本発明による磁気センサは、第１の磁性体層と重なり、且つ、第１の機械的駆動部と重ならない位置に設けられた第１の外部磁性体をさらに備え、第１の機械的駆動部の固定領域は、第１の感磁素子から見て第２の磁性体層側に位置するものであっても構わない。これによれば、測定対象となる磁界が第１の外部磁性体によって集磁されることから、高い検出感度を得ることができるとともに、センサチップに対して垂直方向の磁束の選択性を高めることが可能となる。しかも、第１の機械的駆動部の固定領域が第２の磁性体層側に位置していることから、第１の機械的駆動部と第１の外部磁性体が干渉することもない。
　本発明において、第１の機械的駆動部の固定領域は、第２の磁性体層と重なっていても構わない。これによれば、第１の機械的駆動部の固定領域と第２の磁性体層がセンサチップ上の同じ平面位置に形成されることから、センサチップの面積を縮小することが可能となる。
　本発明による磁気センサは、第２の磁性体層及び第１の機械的駆動部の固定領域と重なる位置に設けられた第２の外部磁性体をさらに備えていても構わない。これによれば、より多くの磁束が感磁素子を通過することから、より高い検出感度を得ることが可能となる。
　本発明による磁気センサは、接着剤を介してセンサチップに接着され、圧電体層とバイパス磁性体層が積層された構造を有する第２の機械的駆動部をさらに備え、センサチップは、第３の磁性体層と、第１の磁性体層と第３の磁性体層との間の第２の磁気ギャップによって形成される第２の磁路上に設けられた第２の感磁素子とをさらに含み、第２の機械的駆動部は、接着剤を介してセンサチップに固定された固定領域と、圧電体層に駆動電圧を印加することにより変位する変位領域とを有し、駆動電圧に応じて、変位領域に含まれるバイパス磁性体層と第２の磁路との位置関係が変化するものであっても構わない。これによれば、第１及び第２の機械的駆動部を同期して駆動することにより、第１の感磁素子と第２の感磁素子から差動信号を得ることが可能となる。
　本発明において、第１の機械的駆動部は、バネ体の一方の表面に圧電体層が形成され、バネ体の他方の表面にバイパス磁性体層が形成された構造を有するものであっても構わない。これによれば、第１の機械的駆動部を容易に作製することができるとともに、大きな変位量を得ることが可能となる。この場合、圧電体層は、バネ体の一方の表面に形成された薄膜であっても構わないし、バイパス磁性体層は、バネ体の他方の表面に形成されたメッキ膜であっても構わない。これによれば、圧電体層及びバイパス磁性体層の厚みを非常に薄く形成することができるため、第１の機械的駆動部の駆動周波数を高めることが可能となる。
　このように、本発明によれば、高温プロセスが必要なＭＥＭＳ構造を用いることなく、磁路を機械的に変位させることによって１／ｆノイズを低減することが可能な磁気センサを提供することが可能となる。
図１は、本発明の好ましい実施形態による磁気センサの外観を示す略斜視図である。 図２は、本発明の好ましい実施形態による磁気センサの略分解斜視図である。 図３は、本発明の好ましい実施形態による磁気センサの略分解斜視図である。 図４は、第１の変形例による磁気センサの外観を示す略斜視図である。 図５は、第２の変形例による磁気センサの外観を示す略斜視図である。 図６は、センサチップ１０の略平面図である。 図７は、図６のＡ－Ａ線に沿った略断面図である。 図８は、磁性体層と感磁素子が重なりを有している例を説明するための略断面図である。 図９は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４の接続関係を示す回路図である。 図１０は、機械的駆動部３０の構造を説明するための略平面図である。 図１１は、図１０に示すＢ－Ｂ線に沿った略断面図である。 図１２は、機械的駆動部３０，４０の平面位置を説明するための模式図である。 図１３は、第１の変形例による機械的駆動部３０Ａの構造を説明するための略平面図である。 図１４は、実施形態による磁気センサの略断面図であり、機械的駆動部３０，４０に駆動電圧を印加していない状態を示している。 図１５は、実施形態による磁気センサの略断面図であり、機械的駆動部３０，４０に駆動電圧を印加した状態を示している。 図１６は、第２の変形例による機械的駆動部３０Ｂの構造を説明するための略断面図である。 ＭＥＭＳ構造を有する従来の磁気センサの模式図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明の好ましい実施形態による磁気センサの外観を示す略斜視図である。また、図２及び図３は、本発明の好ましい実施形態による磁気センサの略分解斜視図である。
　図１～図３に示すように、本実施形態による磁気センサは、ｘｚ面を主面とする回路基板６と、回路基板６の主面上に載置されたセンサチップ１０及び第１～第３の外部磁性体２１～２３と、センサチップ１０に接着された第１及び第２の機械的駆動部３０，４０とを備えている。センサチップ１０は、ｘｙ面を構成する素子形成面１１及び裏面１２と、ｙｚ面を構成する側面１３，１４を有しており、素子形成面１１上には感磁素子Ｒ１～Ｒ４及び磁性体層Ｍ１～Ｍ３が形成されている。
　外部磁性体２１～２３は、センサチップ１０に磁束を集める役割を果たし、いずれもフェライトなどの高透磁率材料によって構成される。このうち、外部磁性体２１はｚ方向を長手方向とする棒状体であり、磁性体層Ｍ１の一部を覆うよう、素子形成面１１のｘ方向における略中央部に位置決めされている。外部磁性体２２は、磁性体層Ｍ２の一部を覆うとともに、センサチップ１０の側面１３及び裏面１２を覆っており、ｚ方向を長手方向とする棒状形状を有している。同様に、外部磁性体２３は、磁性体層Ｍ３の一部を覆うとともに、センサチップ１０の側面１４及び裏面１２を覆っており、ｚ方向を長手方向とする棒状形状を有している。かかる構成により、ｚ方向の磁界が選択的に集磁され、集磁された磁界がセンサチップ１０に印加されることになる。
　図１～図３に示す例では、外部磁性体２２，２３のｘ方向における幅がセンサチップ１０の裏面１２側において一定であるが、図４に示す例のように、外部磁性体２２，２３のｘ方向における幅が所定のｚ方向位置において絞られた形状を有していても構わない。また、図１～図３に示す例では、外部磁性体２２と外部磁性体２３を別部品としているが、図５に示す例のように、これらが一体化された外部磁性体２４を用いても構わない。
　さらに、本実施形態による磁気センサは、接着剤５０を介してセンサチップ１０の素子形成面１１上に接着された機械的駆動部３０，４０を備えている。機械的駆動部３０は、外部磁性体２１から見てｘ方向における一方側に接着され、機械的駆動部４０は、外部磁性体２１から見てｘ方向における他方側に接着されている。詳細については後述するが、機械的駆動部３０は、端子電極Ｔ２１，Ｔ２２間に印加する駆動電圧に応じてその形状が変位し、機械的駆動部４０は、端子電極Ｔ２３，Ｔ２４間に印加する駆動電圧に応じてその形状が変位する。
　図６はセンサチップ１０の略平面図であり、図７は図６のＡ－Ａ線に沿った略断面図である。
　図６及び図７に示すように、センサチップ１０の素子形成面１１には、４つの感磁素子Ｒ１～Ｒ４が形成されている。感磁素子Ｒ１～Ｒ４は、磁束の向きによって電気抵抗が変化する素子であれば特に限定されず、例えばＭＲ素子などを用いることができる。感磁素子Ｒ１～Ｒ４の固定磁化方向は、互いに同じ向き（例えばｘ方向におけるプラス側）に揃えられている。感磁素子Ｒ１～Ｒ４は絶縁層１５で覆われており、絶縁層１５の表面には、パーマロイなどからなる磁性体層Ｍ１～Ｍ３が形成されている。そして、磁性体層Ｍ１～Ｍ３のうち、ｙ方向における一方側（図６における上側）に位置する部分を磁性体層Ｍ１１，Ｍ２１，Ｍ３１と定義し、ｙ方向における他方側（図６における下側）に位置する部分を磁性体層Ｍ１２，Ｍ２２，Ｍ３２と定義した場合、平面視で（ｚ方向から見て）、感磁素子Ｒ１は磁性体層Ｍ１１と磁性体層Ｍ２１の間に位置し、感磁素子Ｒ２は磁性体層Ｍ１２と磁性体層Ｍ２２の間に位置し、感磁素子Ｒ３は磁性体層Ｍ１１と磁性体層Ｍ３１の間に位置し、感磁素子Ｒ４は磁性体層Ｍ１２と磁性体層Ｍ３２の間に位置している。これにより、磁気ギャップＧ１～Ｇ４を通過する磁界が感磁素子Ｒ１～Ｒ４に印加される。
　但し、本発明において、各感磁素子Ｒ１～Ｒ４が平面視で２つの磁性体層間に位置することは必須でなく、２つの磁性体層からなる磁気ギャップＧ１～Ｇ４によって形成される磁路上に各感磁素子Ｒ１～Ｒ４が配置されていれば足りる。また、磁気ギャップＧ１～Ｇ４の幅が感磁素子Ｒ１～Ｒ４の幅よりも広い必要はなく、磁気ギャップＧ１～Ｇ４の幅が感磁素子Ｒ１～Ｒ４よりも狭くても構わない。図８に示す例では、磁気ギャップＧ１のｘ方向における幅Ｇｘが感磁素子Ｒ１のｘ方向における幅Ｒｘよりも狭く、これにより、ｚ方向にから見て磁性体層Ｍ１，Ｍ２と感磁素子Ｒ１が重なりＯＶを有している。磁気ギャップＧ１～Ｇ４と感磁素子Ｒ１～Ｒ４との関係は、図８に示す関係であっても構わない。
　図６及び図７において、符号２１ａ～２３ａで示す領域はそれぞれ外部磁性体２１～２３によって覆われる領域を示しており、符号３０ａ，４０ａで示す領域はそれぞれ機械的駆動部３０，４０によって覆われる領域を示しており、符号５０ａで示す領域は接着剤５０が設けられる領域を示している。図６及び図７に示すように、外部磁性体２１は磁性体層Ｍ１を覆い、外部磁性体２２は磁性体層Ｍ２を覆い、外部磁性体２３は磁性体層Ｍ３を覆う。また、機械的駆動部３０は、磁性体層Ｍ１のうち外部磁性体２１と重ならない部分、感磁素子Ｒ１，Ｒ２、並びに、磁性体層Ｍ２の大部分を覆う。同様に、機械的駆動部４０は、磁性体層Ｍ１のうち外部磁性体２１と重ならない部分、感磁素子Ｒ３，Ｒ４、並びに、磁性体層Ｍ３の大部分を覆う。さらに、接着剤５０は、ｘ方向における両端部に設けられる。
　図９は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４の接続関係を示す回路図である。
　図９に示すように、感磁素子Ｒ１は端子電極Ｔ１１，Ｔ１３間に接続され、感磁素子Ｒ２は端子電極Ｔ１２，Ｔ１４間に接続され、感磁素子Ｒ３は端子電極Ｔ１１，Ｔ１２間に接続され、感磁素子Ｒ４は端子電極Ｔ１３，Ｔ１４間に接続される。このようなフルブリッジ接続により、端子電極Ｔ１１，Ｔ１４間に所定の電源電圧を印加すれば、端子電極Ｔ１２，Ｔ１３には、磁界強度に応じた差動信号Ｖａが現れることになる。さらに、センサチップ１０には補償コイルＣが設けられている。補償コイルＣには、端子電極Ｔ１５，Ｔ１６を介して差動信号Ｖａに応じたフィードバック電流が与えられ、これにより、感磁素子Ｒ１～Ｒ４に印加される磁界がキャンセルされる。このようなクローズドループ制御により、外部磁性体２１～２３を介して集磁された磁界をより高精度に検出することが可能となる。
　図１０は機械的駆動部３０の構造を説明するための略平面図であり、図１１は図１０に示すＢ－Ｂ線に沿った略断面図である。尚、機械的駆動部４０の形状及び構造は、図１０及び図１１に示す機械的駆動部３０と同一であることから、重複する説明は省略する。
　図１０及び図１１に示すように、機械的駆動部３０は、シリコンなどからなるバネ体３１と、バネ体３１の一方の表面に形成された圧電構造体Ｐと、バネ体３１の他方の表面に形成されたバイパス磁性体層３２とを備えている。圧電構造体Ｐは、ＰＺＴなどの圧電材料からなる圧電体層３３と、その両面に形成された電極層３４，３５からなる。バイパス磁性体層３２は、パーマロイなどの高透磁率材料によって構成され、バネ体３１の表面にメッキ形成されたメッキ膜であることが好ましい。ＰＺＴなどからなる圧電体層３３については、スパッタリング法によって形成された薄膜であることが好ましい。このように、バイパス磁性体層３２をメッキ膜とし、圧電体層３３を薄膜とすれば、バネ体３１の表面にバルク状の磁性体材料や圧電材料を接着する場合と比べて、全体の厚さを薄くすることができる。
　図１０及び図１１に示す符号５０ｂは、接着剤５０が設けられる領域を示している。本例では、接着剤５０が設けられる部分５０ｂにバイパス磁性体層３２が存在しないが、本発明においてこの点は必須でなく、バネ体３１の表面の全面にバイパス磁性体層３２を形成しても構わない。電極層３４，３５の材料については特に限定されないが、バネ体３１と接する電極層３４についてはチタン（Ｔｉ）など密着性の高い金属材料を用いることが好ましく、外部に露出する電極層３５については金（Ａｕ）など耐食性の高い金属材料を用いることが好ましい。
　図１２は、機械的駆動部３０，４０の平面位置を説明するための模式図である。
　図１２に示すように、機械的駆動部３０は、平面視で感磁素子Ｒ１，Ｒ２を完全に覆い、且つ、磁性体層Ｍ１の一部及び磁性体層Ｍ２の大部分を覆う位置に設けられる。同様に、機械的駆動部４０は、平面視で感磁素子Ｒ３，Ｒ４を完全に覆い、且つ、磁性体層Ｍ１の別の一部及び磁性体層Ｍ３の大部分を覆う位置に設けられる。また、図１２には、端子電極Ｔ２１～Ｔ２４のｘ方向位置についても矢印で示されている。図１２の矢印で示すように、端子電極Ｔ２１，Ｔ２３はそれぞれ機械的駆動部３０，４０の電極層３５に接続され、端子電極Ｔ２２，Ｔ２４はそれぞれ機械的駆動部３０，４０の電極層３４に接続される。
　尚、機械的駆動部３０，４０の平面形状は、図１０に示すＴ字型である必要はなく、図１３に示す機械的駆動部３０Ａのように矩形であっても構わない。図１３に示す機械的駆動部３０Ａにおいては、電極層３４の露出位置が一箇所のみである。図１３に示す機械的駆動部３０Ａは、作製が容易であるという利点を有している。一方、図１０に示す機械的駆動部３０は、上下２箇所で電極層３４が露出しているため、機械的駆動部３０と機械的駆動部４０を完全に同じ形状とすることができ、両者を作り分ける必要がなくなる。
　図１４は、本実施形態による磁気センサの略断面図であり、機械的駆動部３０，４０に駆動電圧を印加していない状態を示している。
　図１４に示すように、機械的駆動部３０，４０に駆動電圧を印加していない状態においては、機械的駆動部３０，４０がほぼ平坦である。このため、この状態で外部磁性体２１を介して取り込まれた磁界のうち、一部は磁性体層Ｍ１を介して感磁素子Ｒ１～Ｒ４に印加されるものの、大部分は、機械的駆動部３０，４０に含まれるバイパス磁性体層３２をバイパスする。バイパス磁性体層３２によってバイパスされた磁界成分は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４には印加されないため、差動信号Ｖａに寄与しない。このため、この状態においては、磁気センサの検出感度は低くなる。
　図１５は、本実施形態による磁気センサの略断面図であり、機械的駆動部３０，４０に駆動電圧を印加した状態を示している。
　機械的駆動部３０，４０に駆動電圧を印加すると、圧電体層３３が収縮する。図１５に示すように、機械的駆動部３０，４０の端部に位置する固定領域３０ａ，４０ａは、接着剤５０によってセンサチップに固定されていることから、この部分は変位せず、接着剤５０によって固定されていない変位領域３０ｂ，４０ｂが上側に反るよう変位する。その結果、変位領域３０ｂ，４０ｂに含まれるバイパス磁性体層３２は、磁気ギャップＧ１～Ｇ４によって形成される磁路からの距離が離れることから、外部磁性体２１を介して取り込まれた磁界の大部分が感磁素子Ｒ１～Ｒ４に印加され、バイパス磁性体層３２を経由する磁界は僅かとなる。このため、磁気センサの検出感度は高くなる。
　したがって、機械的駆動部３０，４０に所定の周波数を有する駆動電圧を印加すれば、駆動電圧の周波数をサンプリング周波数として差動信号Ｖａが振幅変調される。そして、振幅変調された差動信号Ｖａを復調することにより、１／ｆノイズが低減された測定結果を得ることが可能となる。一例として、測定対象となる磁界の周波数成分が０．１Ｈｚ～１ｋＨｚといった低周波帯である場合、１／ｆノイズによってＳ／Ｎ比が低下するため、測定対象となる磁界が特に微弱である場合には測定困難となる。しかしながら、本実施形態による磁気センサを用いれば、差動信号Ｖａを任意のサンプリング周波数にて振幅変調できることから、例えばサンプリング周波数を数ｋＨｚに設定することにより、１／ｆノイズの影響をほとんど除去することが可能となる。
　サンプリング周波数を高めるためには、機械的駆動部３０，４０をより高速に駆動する必要があるが、上述の通り、バイパス磁性体層３２をメッキ膜とし、圧電体層３３を薄膜とすれば、全体の厚さが薄くなり軽量化されることから、機械的駆動部３０，４０を数ｋＨｚ以上の周波数で駆動することが可能となる。さらに、図１６に示す機械的駆動部３０Ｂのように、バネ体３１を削除することによって全体の厚さをより薄くすれば、より高い周波数で駆動することが可能となる。但し、圧電体層３３が薄膜である必要はなく、バルク状であっても構わない。
　しかも、機械的駆動部３０，４０は、接着剤５０を用いてセンサチップ１０上に後付けされる別部品であることから、ＭＥＭＳ構造を形成する場合のように、感磁素子Ｒ１～Ｒ４を形成した後に高温プロセスを行う必要がなく、常温での作業が可能である。このため、高温プロセスによる感磁素子Ｒ１～Ｒ４の特性劣化も生じない。また、機械的駆動部３０，４０が別部品であることから、センサチップ１０とは別に設計可能である。このため、本実施形態による磁気センサは、設計変更なども容易である。
　以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
　例えば、上記実施形態では、４つの感磁素子Ｒ１～Ｒ４をフルブリッジ接続しているが、本発明においてこの点は必須でなく、２つの感磁素子をハーフブリッジ接続しても構わないし、１つの感磁素子のみを用いても構わない。
　また、上記実施形態では、３つの外部磁性体２１～２３を用いているが、本発明において外部磁性体を用いることは必須でない。
１，２　　磁路
３　　可変磁路
４　　ＭＲ素子
６　　回路基板
１０　　センサチップ
１１　　素子形成面
１２　　裏面
１３，１４　　側面
１５　　絶縁層
２１～２４　　外部磁性体
２１ａ～２３ａ　　外部磁性体の位置
３０，３０Ａ，３０Ｂ，４０　　機械的駆動部
３０ａ，４０ａ　　固定領域
３０ｂ，４０ｂ　　変位領域
３１　　バネ体
３２　　バイパス磁性体層
３３　　圧電体層
３４，３５　　電極層
５０　　接着剤
５０ａ，５０ｂ　　接着剤の位置
Ｃ　　補償コイル
Ｇ１～Ｇ４　　磁気ギャップ
Ｍ１～Ｍ３，Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２，Ｍ３１，Ｍ３２　　磁性体層
Ｐ　　圧電構造体
Ｒ１～Ｒ４　　感磁素子
Ｔ１１～Ｔ１６，Ｔ２１～Ｔ２４　　端子電極
Ｖａ　　差動信号

Claims (8)

  1. 　第１及び第２の磁性体層と、前記第１の磁性体層と前記第２の磁性体層との間の第１の磁気ギャップによって形成される第１の磁路上に設けられた第１の感磁素子とを含むセンサチップと、
    　接着剤を介して前記センサチップに接着され、圧電体層とバイパス磁性体層が積層された構造を有する第１の機械的駆動部と、を備え、
    　前記第１の機械的駆動部は、前記接着剤を介して前記センサチップに固定された固定領域と、前記圧電体層に駆動電圧を印加することにより変位する変位領域とを有し、前記駆動電圧に応じて、前記変位領域に含まれる前記バイパス磁性体層と前記第１の磁路との位置関係が変化することを特徴とする磁気センサ。
  2. 　前記第１の磁性体層と重なり、且つ、前記第１の機械的駆動部と重ならない位置に設けられた第１の外部磁性体をさらに備え、
    　前記第１の機械的駆動部の前記固定領域は、前記第１の感磁素子から見て前記第２の磁性体層側に位置することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
  3. 　前記第１の機械的駆動部の前記固定領域は、前記第２の磁性体層と重なることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
  4. 　前記第２の磁性体層及び前記第１の機械的駆動部の前記固定領域と重なる位置に設けられた第２の外部磁性体をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の磁気センサ。
  5. 　接着剤を介して前記センサチップに接着され、圧電体層とバイパス磁性体層が積層された構造を有する第２の機械的駆動部をさらに備え、
    　前記センサチップは、第３の磁性体層と、前記第１の磁性体層と前記第３の磁性体層との間の第２の磁気ギャップによって形成される第２の磁路上に設けられた第２の感磁素子とをさらに含み、
    　前記第２の機械的駆動部は、前記接着剤を介して前記センサチップに固定された固定領域と、前記圧電体層に駆動電圧を印加することにより変位する変位領域とを有し、前記駆動電圧に応じて、前記変位領域に含まれる前記バイパス磁性体層と前記第２の磁路との位置関係が変化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気センサ。
  6. 　前記第１の機械的駆動部は、バネ体の一方の表面に前記圧電体層が形成され、前記バネ体の他方の表面に前記バイパス磁性体層が形成された構造を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気センサ。
  7. 　前記圧電体層は、前記バネ体の前記一方の表面に形成された薄膜であることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ。
  8. 　前記バイパス磁性体層は、前記バネ体の前記他方の表面に形成されたメッキ膜であることを特徴とする請求項６又は７に記載の磁気センサ。
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