以下、本発明の実施の形態について添付図� ��を参照して詳細に説明する。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1に係るGMRセン� �10の構成を説明するための図である。図1に� �すように、実施の形態1に係るGMRセンサ10は� �センサチップ11上に、2個のGMR素子(巨大磁気� ��抗効果素子)12及び13と、2個の固定抵抗素子1 4及び15とで形成されるブリッジ回路16と、こ� ��ブリッジ回路16に接続される電源端子17、グ ランド端子18、第1出力端子19及び第2出力端子 20とを備えている。

 また、GMRセンサ10は、このセンサチップ11 の一部又は全部の上方側(図1に示す手前側)を 、センサチップ11から一定距離だけ離間した� ��態で同図に示す左右方向に水平移動する磁� ��21を備えている(図1に不図示)。磁石21は、セ ンサチップ11に対向配置され、センサチップ1 1に対向する面がS極に着磁され、その反対側� ��面がN極に着磁されている。磁石21は、例え� ��、本GMRセンサ10がパワーウィンドウスイッ� �に適用された場合において、運転者のスイ� �チ操作に応じてセンサチップ11の上方側であ ってGMR素子12及び13の近傍を水平移動可能に� �成されている。

 本実施の形態に係るGMRセンサ10において� �、磁石21による外部磁界、すなわち、磁石21� ��ら発生する磁束をGMR素子12及び13に作用させ る。そして、GMR素子12及び13の電気抵抗値の� �化を、当該磁束の向きにより生じさせ、こ� �らを有するブリッジ回路16の出力電圧から磁 石21の位置を検出する。GMRセンサ10に接続さ� �た不図示の制御ICは、GMRセンサ10で検出され� ��磁石21の位置に基づいて、例えば、運転者� �操作状態を検出することが可能となる。特� �、本実施の形態に係るGMRセンサ10においては 、磁石21の位置に応じたGMR素子12及び13の磁化 方向に応じて電気抵抗値を変化させることか ら、従来のような磁力のバラつきや環境温度 による変動の影響を抑えることができる。

 磁気に感応して出力信号を出力するGMR素� ��12及び13は、基本的な構成として、交換バイ アス層(反強磁性層)、固定層(ピン止め磁性層 )、非磁性層及び自由層(フリー磁性層)をウエ ハー(図示せず)上に積層して形成され、巨大� ��気抵抗効果を利用したGMR(Giant Magneto-Resistanc e)素子の一種である磁気抵抗効果素子として� ��成されている。

 なお、GMR素子12及び13が巨大磁気抵抗効果(GM R)を発揮するためには、例えば、交換バイア� ��層がα-Fe ₂ O ₃ 層、固定層がNiFe層、非磁性層がCu層、自由層 がNiFe層から形成されることが好ましいが、� �れらのものに限定されるものではなく、磁� �抵抗効果を発揮するものであれば、いずれ� �ものであってもよい。また、GMR素子12及び13� ��、磁気抵抗効果を発揮するものであれば、� ��記の積層構造のものに限定されるものでは� ��い。

 実施の形態1に係るブリッジ回路16におい� ��、GMR素子12は、図1に示すように、一端が固� ��抵抗素子14の一端に接続される一方、他端� �固定抵抗素子15の一端に接続されている。ま た、GMR素子13は、一端が固定抵抗素子14の他� �に接続される一方、他端が固定抵抗素子15の 他端に接続されている。

 そして、電源端子17は、GMR素子12と固定抵 抗素子15との中継線に接続され、グランド端� ��18は、GMR素子13と固定抵抗素子14との中継線� ��接続されている。また、第1出力端子19は、G MR素子12と固定抵抗素子14との中継線に接続さ れ、第2出力端子20は、GMR素子13と固定抵抗素� ��15との中継線に接続されている。

 また、実施の形態1に係るGMRセンサ10にお� ��ては、センサチップ11上に、GMR素子12とGMR素 子13とを、磁石21の移動方向に所定の間隔を� �けて配置している。図1においては、磁石21� �移動方向に距離d1だけずらした状態でGMR素子 12とGMR素子13とを配置している。

 このようにGMR素子12とGMR素子13とが、磁石 21の移動方向に所定の間隔d1を空けて配置さ� �ているため、磁石21の左右方向の移動に応じ て図2に示す電気抵抗値の変化が得られる。� �2は、実施の形態1に係る磁石21の位置に応じ� ��ブリッジ回路16の電気抵抗値の変化を説明� �るための図である。なお、図2においては、� ��軸に電気抵抗値の変化の割合を示し、横軸� ��磁石21の位置を示している。

 図2に示すように、磁石21が、GMR素子12とGM R素子13との間の距離d1に対応する部分を移動� ��ている場合には、ブリッジ回路16の電気抵� �値が変化することなく維持されている。こ� �は、磁石21の中央部分がGMR素子12とGMR素子13� �の間に配置され、磁石21からの磁束がGMR素子 12及びGMR素子13の自由層の磁化方向に影響を� �えることがなくなるためである。従って、� �リッジ回路16の電気抵抗値の変化は、3つの� �域で安定した状態となる。

 このように、実施の形態1に係るGMRセンサ 10においては、ブリッジ回路16の電気抵抗値� �変化が3つ領域で安定することから、GMRセン� ��10に接続された不図示の制御ICは、容易にこ れらの状態を検出することができる。この結 果、安定した3段のセンサ出力を確保するこ� �が可能となる。

 なお、実施の形態1に係るGMRセンサ10にお� ��ては、センサチップ11上に、GMR素子12とGMR素 子13とを、磁石21の移動方向に所定の間隔d1を 空けて配置する場合について示している。し かし、GMR素子12及び13の構成及び配置につい� �は、これに限定されるものではなく、適宜� �更が可能である。

 例えば、図3に示すように、それぞれのGMR 素子12及び13を2分割し、分割後のGMR素子12a(13a )と、GMR素子12b(13b)とを磁石21の移動方向に所� ��の間隔d1を空けて配置するようにしても良� �(GMRセンサ10’)。このように、GMR素子12及び13 を構成した場合においても、実施の形態1に� �るGMRセンサ10と同様に、安定した3段階のセ� �サ出力を確保することが可能となる。

 (実施の形態2)
 実施の形態2に係るGMRセンサ40は、GMR素子を2 分割している点、並びに、分割後のそれぞれ のGMR素子を所定の間隔を空けてセンサチップ 11上に配置している点で、実施の形態1に係る GMRセンサ10と相違する。

 図4は、実施の形態2に係るGMRセンサ40の構 成を説明するための図である。なお、図4に� �いて、図1と同様の構成については、同一の� ��号を付し、その説明を省略する。図4に示す GMRセンサ40においては、ブリッジ回路16を構� �するGMR素子12及び13が2分割されている点で、 図1に示すGMRセンサ10と相違する。前者は、GMR 素子12a及びGMR素子12bで構成され、後者は、GMR 素子13a及びGMR素子13bで構成されている。

 実施の形態2に係るブリッジ回路16におい� ��、GMR素子12aは、図4に示すように、一端が固 定抵抗素子14の一端に接続される一方、他端� ��GMR素子12bの一端に接続されている。GMR素子1 2bは、一端がGMR素子12aに接続される一方、他� ��が固定抵抗素子15の一端に接続されている� �一方、GMR素子13aは、一端が固定抵抗素子15の 他端に接続される一方、他端がGMR素子13bの一 端に接続されている。GMR素子13bは、一端がGMR 素子13aに接続される一方、他端が固定抵抗素 子14の他端に接続されている。

 そして、電源端子17は、GMR素子12bと固定� �抗素子15との中継線に接続され、グランド端 子18は、GMR素子13bと固定抵抗素子14との中継� �に接続されている。また、第1出力端子19は� �GMR素子12aと固定抵抗素子14との中継線に接続 され、第2出力端子20は、GMR素子13aと固定抵抗 素子15との中継線に接続されている。

 また、実施の形態2に係るGMRセンサ40にお� ��ては、センサチップ11上に、GMR素子12aと、GM R素子12bと、GMR素子13aと、GMR素子13bとを、磁� �21の移動方向に所定の間隔d2を空けて配置し� ��いる。図4においては、磁石21の移動方向に� ��離d2だけずらした状態でGMR素子12a、GMR素子12 b、GMR素子13a及びGMR素子13bを配置している。

 ここで、実施の形態2に係るGMRセンサ40に� ��いて、磁石21が移動した場合のGMR素子12a、GM R素子12b、GMR素子13a及びGMR素子13bの状態につ� �て説明する。図5は、実施の形態2に係るGMRセ ンサ40において、磁石21が移動した場合のGMR� �子12a、GMR素子12b、GMR素子13a及びGMR素子13bの� �態について説明するための模式図である。� �5においては、実施の形態2に係るGMRセンサ40� ��、図4における下方側から見た場合について 示している。

 磁石21は、上述したように、センサチッ� �11に対向配置され、センサチップ11に対向す� ��面がS極に着磁され、その反対側の面がN極� �着磁されている。この場合、磁石21からは図 5に示すような磁束が発生している。そして� �磁石21における上下領域には、その中心に配 置される磁束中立線を中心として、磁束が中 立状態となっている。

 なお、実施の形態2に係るGMR素子12a、GMR素 子12b、GMR素子13a及びGMR素子13bは、磁束中立線 よりも右方側の磁束が作用する場合に電気抵 抗値が予め定めた閾値よりも低くなるように 設定される一方、磁束中立線よりも左方側の 磁束が作用する場合に電気抵抗値が閾値より も高くなるように設定されている。

 図5(a)に示すように、磁石21が同図に示す� ��も左方側に配置されるGMR素子12aよりも左方� ��に配置されている場合には、全てのGMR素子1 2a、GMR素子12b、GMR素子13a及びGMR素子13bに磁束� ��立線よりも右方側の磁束が作用することと� ��る。このため、全てのGMR素子12a、GMR素子12b� ��GMR素子13a及びGMR素子13bの電気抵抗値は、低� ��状態(ロー状態:L)を示している。

 そして、図5(a)に示す位置から、磁束中立 線がGMR素子12aとGMR素子12bとの間に配置される 位置に磁石21が移動した場合には、図5(b)に示 すように、GMR素子12aに磁束中立線よりも左方 側の磁束が作用する一方、他のGMR素子12b、GMR 素子13a及びGMR素子13bに磁束中立線よりも右方 側の磁束が作用することとなる。このため、 GMR素子12aの電気抵抗値は、高い状態(ハイ状� �:H)を示す一方、他のGMR素子12b、GMR素子13a及� �GMR素子13bの電気抵抗値は、低い状態(ロー状� ��:L)を示している。

 さらに、図5(b)に示す位置から、磁束中立 線がGMR素子12bとGMR素子13aとの間に配置される 位置に磁石21が移動した場合には、図5(c)に示 すように、GMR素子12a及びGMR素子12bに磁束中立 線よりも左方側の磁束が作用する一方、GMR素 子13a及びGMR素子13bに磁束中立線よりも右方側 の磁束が作用することとなる。このため、GMR 素子12a及びGMR素子12bの電気抵抗値は、高い状 態(ハイ状態:H)を示す一方、GMR素子13a及びGMR� �子13bの電気抵抗値は、低い状態(ロー状態:L)� ��示している。

 このように、実施の形態2に係るGMRセンサ 40においては、GMR素子12aと、GMR素子12bと、GMR� ��子13aと、GMR素子13bとが、磁石21の移動方向� �所定の間隔d2を空けて配置されているため、 磁石21の左右方向の移動に応じて図6に示す出 力電圧が得られる。図6は、実施の形態2に係� ��GMRセンサ40において、磁石21の位置に応じた ブリッジ回路16の出力電圧を説明するための� ��である。

 なお、図6においては、縦軸に出力電圧を 示し、横軸に磁石21の位置を示している。こ� ��場合において、縦軸に示す出力電圧は、電� ��端子17に5Vの電圧が印加されている場合につ いて示している。横軸に示す磁石21の位置は� ��GMR素子12bとGMR素子13aの中央を「0mm」とし、� ��れより左方側をマイナス表示する一方、右� ��側をプラス表示している。

 ブリッジ回路16の出力電圧は、図6に示す� ��うに、磁石21の位置が右方側に移動するに� �れて段階的に上がっていく。具体的には、� �5(a)に示す磁石21の位置において最も出力電� �が低くなっている。そして、磁石21の位置に 応じてGMR素子12a、GMR素子12b、GMR素子13a及びGMR 素子13bの電気抵抗値が、順次、ロー状態から ハイ状態に切り替わることで、段階的に出力 電圧が上がっていくこととなる。

 このように、実施の形態2に係るGMRセンサ 40においては、ブリッジ回路16の出力電圧が� �階的に変化することから(ここでは、5段階)� �GMRセンサ40に接続された不図示の制御ICは、� ��易にこれらの状態を検出することができる� ��しかも、磁石21の位置に応じたGMR素子12及び 13の磁化方向に応じて出力電圧が変化するこ� ��から、従来のように磁力のバラつきや環境� ��度による変動の影響を抑えることができる� ��この結果、安定した5段階のセンサ出力を確 保することが可能となる。

 特に、実施の形態2に係るGMRセンサ40にお� ��ては、GMR素子12及び13を2分割し、分割後のGM R素子12aと、GMR素子12bと、GMR素子13aと、GMR素� �13bとを、磁石21の移動方向に同一の間隔d2を� ��けて配置していることから、磁石21の位置� �応じて均等に出力電圧を変化させることが� �きるので、安定して複数段のセンサ出力を� �保することが可能となる。

 例えば、図6の下方に示すように、出力電 圧に応じて磁石21の5つの位置(POS1~POS5)を検出� ��ることが可能となる。従って、例えば、実� ��の形態2に係るGMRセンサ40を、自動車等に搭� ��されるパワーウィンドウスイッチに適用し� ��場合においては、磁石21の5つの位置(POS1~POS5 )に応じて「自動降下」、「手動降下」、「� �立保持」、「手動上昇」及び「自動上昇」� �5つの状態を検出することが可能となる。

 なお、実施の形態2に係るGMRセンサ40にお� ��ては、GMR素子12及び13を2分割し、分割後のGM R素子12aと、GMR素子12bと、GMR素子13aと、GMR素� �13bとを、磁石21の移動方向に所定の間隔d2を� ��けて配置する場合について示している。し� ��し、GMR素子12及び13の構成及び配置について は、これに限定されるものではなく、適宜変 更が可能である。

 例えば、図7に示すように、それぞれのGMR 素子12及び13を4分割し、分割後のGMR素子12a(13a )と、GMR素子12b(13b)と、GMR素子12c(13c)と、GMR素� ��12d(13d)とを磁石21の移動方向に所定の間隔d2� ��空けて配置するようにしても良い(GMRセンサ 40’)。このように、GMR素子12及び13を構成し� �場合においても、実施の形態2に係るGMRセン� ��40と同様の効果を得ることが可能となる。

 このように変更した場合には、図8に示す ようなブリッジ回路16の出力電圧を得ること� ��できる。すなわち、図6と同様に、磁石21の� ��置が右方側に移動するに連れて段階的に上� ��っていく。磁石21の位置に応じてGMR素子12a� �GMR素子12b、GMR素子13a及びGMR素子13bの電気抵� �値が、順次、ロー状態からハイ状態に切り� �わることで、段階的に出力電圧が上がって� �くこととなる。

 また、検出する磁石21の位置に応じて特� �のGMR素子とGMR素子との間隔を大きくするこ� �や、小さくするようにしても良い。このよ� �に特定のGMR素子間の間隔を調整することで� �例えば、特定の出力電圧を示す範囲を広げ� �ことができるので、特定の磁石21の位置を検 出し易くすることが可能となる。この場合に は、本GMRセンサ40(40’)が適用されるスイッチ 装置における操作性を向上することが可能と なる。

 なお、本発明は上記実施の形態に限定さ� ��ず、種々変更して実施することが可能であ� ��。上記実施の形態において、添付図面に図� ��されている大きさや形状などについては、� ��れに限定されず、本発明の効果を発揮する� ��囲内で適宜変更することが可能である。そ� ��他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限り� ��おいて適宜変更して実施することが可能で� ��る。