CN109959883A - 磁传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明的磁传感器包括检测外部磁场的X、Y、Z方向上的分量的第一至第三检测器。与Z方向正交的基准平面包括通过垂直投影第一至第三检测部而形成的第一至第三区域。假设第一直线和第二直线穿过第三区域的重心并且垂直于Z方向并且彼此相互正交,则第一区域包括在平行于第一直线的方向上的位于第三区域的两侧的两个部分区域,且第二区域包括位于平行于第二直线的方向上的位于第三区域的两侧的两个部分区域。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测外部磁场的彼此正交的三个方向上的分量的磁传感器。
背景技术
近来,手机等移动通信设备有时会装入地磁传感器。对于这种用途的地磁传感器而言,要求小型且能够检测外部磁场的三维的方向。这样的地磁传感器,例如,能够通过使用检测外部磁场彼此正交的三个方向上的分量的磁传感器来实现。作为磁传感器,已知有使用了设置在基板上的多个磁检测元件的磁传感器。作为磁检测元件,例如可以采用磁阻效应元件。
国际公开第2011/068146号公报中记载了一种地磁传感器,在支撑体上设置有X轴磁传感器、Y轴磁传感器和Z轴磁传感器。在该地磁传感器中,Z轴磁传感器包括磁阻效应元件和软磁性体。软磁性体将平行于Z轴的方向上的垂直磁场分量转换为垂直于Z轴的方向上的水平磁场分量,并将该水平磁场分量赋予磁阻效应元件。
中国实用新型No.205159303U号说明书记载了一种搭载于传感器基板上的磁传感器。该磁传感器由X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器组成。Z轴传感器具有磁阻效应元件和由磁性材料形成的Z磁场转换部件。Z磁场转换部件将Z方向上的磁场转换成沿X-Y平面的磁场。
在用于检测外部磁场的彼此正交的三个方向上的分量的三个检测部被一体化而成的磁传感器中,存在因三个检测部的配置的原因,而可能有两个检测部的特性彼此不同,或两个检测部中的各个的特性劣化的问题。
例如,在国际公开2011/068146中记载的地磁传感器中,即使X轴磁传感器和Y轴磁传感器设计成分别单独具有相同的特性,在安装入地磁传感器的状态下,X轴磁传感器和Y轴磁传感器的各自的输出有可能不是相同的特性。其原因在于,包括于Z轴磁传感器中的软磁性体具有收集磁通的作用,由于这种影响,与没有软磁性体的情况相比,施加到各个X轴磁传感器和Y轴磁传感器的磁场是不同的。
此外,在实用新型No.205159303U号说明书中记载的磁传感器中,当施加X方向上的外部磁场时X轴传感器的特性和当施加Y方向上的外部磁场时Y轴传感器的特性与各自设计的特性相比,有可能劣化。其原因被认为在于X轴传感器、Y轴传感器以及Z轴传感器的配置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁传感器,该传感器是用于检测外部磁场的彼此正交的三个方向上的分量的三个检测部被一体化而成的磁传感器,其能够抑制由于三个检测部的配置而使得两个检测部的特性彼此不同,或者两个检测部的各自的特性恶化的情况。
本发明的磁传感器包括:第一检测部,用于检测第一分量,该第一分量是与外部磁场的第一方向平行的方向上的分量;第二检测部,用于检测第二分量,该第二分量是与外部磁场的第二方向平行的方向上的分量;第三检测部,用于检测第三分量,该第三分量是与外部磁场的第三方向平行的方向上的分量;以及支撑部,支撑第一至第三检测部。
其中,第一至第三方向彼此正交。第一至第三检测部中的各个包括至少一个磁检测元件。第三检测部还包括由软磁性材料制成的软磁性结构体。
支撑部具有与所述第三方向正交的基准平面。基准平面包括彼此不同的第一区域、第二区域和第三区域。第一区域是通过在基准平面上垂直投影第一检测部而形成的区域。第二区域是通过在基准平面上垂直投影第二检测部而形成的区域。第三区域是通过在基准平面上垂直投影第三检测部而形成的区域。
当将通过第三区域的重心,垂直于第三方向且彼此正交的两条直线设为第一直线和第二直线时,第一区域包括位于平行于第一直线的方向上的第三区域的两侧的第一部分区域和第二部分区域,第二区域包括位于平行于第二直线的方向上的第三区域的两侧的第三部分区域和第四部分区域。
在本发明的磁传感器中,第一区域的任意部分可以不与第二直线交叉,并且第二区域的任意部分可以不与第一直线交叉。
另外,在本发明的磁传感器中,支撑部可包括具有上表面的基板。在这种情况下,第一至第三检测部可以配置在基板的上表面之上或上方。而且,基准平面可以是基板的上表面。
此外,在本发明的磁传感器中,包括于第一至第三检测部中的所有磁检测元件可以配置在与基准平面等距的位置处。
此外,在本发明的磁传感器中,软磁性结构体可以包括磁场转换部,其接收外部磁场的第三分量并输出垂直于第三方向的方向上的输出磁场分量。输出磁场分量的强度与外部磁场的第三分量的强度具有对应关系。在这种情况下,第三检测部可以检测输出磁场分量的强度。
另外,在本发明的磁传感器中,软磁性结构体可包括至少一个软磁性层。
另外,在本发明的磁传感器中,第一区域和第二区域具有以下位置关系:从第三方向观察,如果以第三区域的重心为中心将第一区域旋转90°,则与第二区域重叠。
另外,在本发明的磁传感器中,第一和第二部分区域的各自可以是相对于第一直线呈线对称的形状,并且第三和第四部分区域的各自可以是相对于第二直线呈线对称的形状。
此外,在本发明的磁传感器中,可以至少一个磁检测元件是至少一个磁阻效应元件。
在本发明的磁传感器中,第一直线可以平行于第一方向、也可以平行于第二方向。或者可以是第一直线相对于第一方向形成的角度是45°。
在本发明的磁传感器中,第一区域包括位于平行于第一直线的方向上的第三区域的两侧的第一部分区域和第二部分区域,第二区域包括位于平行于第二直线的方向上的第三区域的两侧的第三部分区域和第四部分区域。由此,根据本发明,能够抑制由三个检测部的配置引起的两个检测部的特性彼此不同,或者使得两个检测部各自的特性恶化。
根据以下的说明,本发明的其它目的、特征及优点将变得充分明显。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的磁传感器的大致构成的平面图。
图2是表示本发明第一实施方式的磁传感器的电路构成的一个例子的电路图。
图3是表示本发明第一实施方式的磁传感器中的第一和第二检测部的构成以及与第一检测部有关的配线的说明图。
图4是表示本发明第一实施方式的磁传感器中的第一和第二检测部的构成以及与第二检测部有关的配线的说明图。
图5是表示与本发明第一实施方式的磁传感器中的第三检测部有关的配线的说明图。
图6是表示本发明第一实施方式的磁传感器中的磁阻效应元件的透视图。
图7是表示本发明第一实施方式的磁传感器中的一个电阻部的一部分的透视图。
图8是示出本发明第一实施方式的磁传感器中的磁场转换部的构成的一个示例的说明图。
图9是表示本发明第一实施方式的磁传感器中的第一至第三检测部中的各个的一部分的截面图。
图10是表示将X方向的外部磁场施加到第一比较例的磁传感器的状态的说明图。
图11是表示将Y方向的外部磁场施加到第一比较例的磁传感器的状态的说明图。
图12是表示将X方向的外部磁场施加到第二比较例的磁传感器的状态的说明图。
图13是表示将Y方向的外部磁场施加到第二比较例的磁传感器的状态的说明图。
图14是表示将X方向的外部磁场施加到本发明第一实施方式的磁传感器的状态的说明图。
图15是表示将Y方向的外部磁场施加到本发明第一实施方式的磁传感器的状态的说明图。
图16是表示本发明第二实施方式的磁传感器的大致构成的平面图。
图17是表示本发明第三实施方式的磁传感器的大致构成的平面图。
图18是示出本发明第三实施方式的磁传感器中的第一和第二检测部的构成以及与第一检测部相关的配线的说明图。
图19是示出本发明第三实施方式的磁传感器中的第一和第二检测部的构成以及与第二检测部有关的配线的说明图。
图20是表示本发明第四实施方式的磁传感器中的第一和第二检测部的构成的说明图。
具体实施方式
[第一实施方式]
在下文中,参照附图详细说明本发明的实施方式。首先,参照图1,说明本发明第一实施方式的磁传感器的大致构成。根据本实施方式的磁传感器1是检测在外部磁场的彼此正交的三个方向上的分量的传感器。
如图1所示,磁传感器1包括:第一检测部10,用于检测外部磁场的第一分量,该第一分量是与第一方向平行的方向上的分量;第二检测部20,用于检测外部磁场的第二分量,该第二分量是与第二方向平行的方向上的分量;第三检测部30,用于检测外部磁场的第三分量,该第三分量是与第三方向平行的方向上的分量;以及支撑部50。第一至第三方向彼此正交。第一至第三检测部10、20、30中的各个包括至少一个磁检测元件。
第三检测部30还包括由软磁性材料制成的软磁性结构体40。软磁性结构体40包括磁场转换部42和至少一个软磁性层。磁场转换部42接收外部磁场的第三分量,并在垂直于第三方向的方向上输出输出磁场分量。在下文中,也将外部磁场的第三分量称为输入磁场分量。输出磁场分量的强度与输入磁场分量的强度具有对应关系。第三检测部30通过检测输出磁场分量的强度来检测输入磁场分量的强度。稍后将详细说明软磁性结构体40。
支撑部50是支撑第一至第三检测部10、20、30的结构体。支撑部50包括具有彼此位于相对侧的下表面和上表面51a的基板51。
在此,如图1所示,定义X方向、Y方向和Z方向。X方向、Y方向和Z方向彼此正交。X方向和Y方向是与基板51的上表面51a平行的方向。Z方向是与基板51的上表面51a垂直的方向,并且是从基板51的下表面朝向上表面51a的方向。此外,将与X方向相反的方向定义为-X方向,将与Y方向相反的方向定义为-Y方向,将与Z方向相反的方向定义为-Z方向。在下文中,将相对于基准位置位于Z方向上的前端的位置称为“上方”,并将相对于基准位置位于与“上方”相反侧的位置称为“下方”。此外,关于磁传感器1的构成元件,将位于Z方向的端部的表面称为“上表面”,将位于-Z方向的端部的表面称为“下表面”。
在本实施方式中,特别地,第一方向与X方向一致,第二方向与Y方向一致,第三方向与Z方向一致。
第一至第三检测部10、20、30配置在基板51的上表面51a之上或上方。
支撑部50具有与第三方向即Z方向正交的基准平面RP。在本实施方式中,特别地,基准平面RP是基板51的上表面51a。
基准平面RP包括彼此不同的第一区域A10、第二区域A20和第三区域A30。第一区域A10是通过在基准平面RP上垂直投影第一检测部10而形成的区域。第二区域A20是通过在基准平面RP上垂直投影第二检测部20而形成的区域。第三区域A30是通过在基准平面RP上垂直投影第三检测部30而形成的区域。
在此,穿过第三区域A30的重心C30并且垂直于第三方向(Z方向)并且彼此正交的两条直线被定义为第一直线L1和第二直线L2。在本实施方式中,特别地,第一直线L1平行于X方向,第二直线L2平行于Y方向。
在本实施方式中,第一检测部10包括配置在彼此不同位置的第一部分11和第二部分12。第一区域A10包括通过在基准平面RP上垂直投影第一部分11而形成的第一部分区域A11和通过在基准平面RP上垂直投影第二部分12而形成的第二部分区域A12。第一和第二部分区域A11、A12位于在平行于第一直线L1的方向上的第三区域A30的两侧。
此外,第二检测部20包括配置在彼此不同位置的第一部分21和第二部分22。第二区域A20包括通过在基准平面RP上垂直投影第一部分21而形成的第三部分区域A21和通过在基准平面RP上垂直投影第二部分22而形成的第四部分区域A22。第三和第四部分区域A21、A22位于在平行于第二直线L2的方向上的第三区域A30的两侧。
在本实施方式中,第一和第二部分区域A11、A12都位于与第一直线L1交叉的位置。另外,第三和第四部分区域A21、A22都位于与第二直线L2交叉的位置。
优选第一区域A10的任意部分都不与第二直线L2交叉。同样,优选第二区域A20的任意部分都不与第一直线L1交叉。
特别地,在本实施方式中,第一区域A10和第二区域A20具有以下位置关系:从第三方向(Z方向)观察,如果以第三区域A30的重心C30为中心将第一区域A10旋转90°时,则与第二区域A20重叠。在图1中,如果以重心C30为中心将第一和第二部分区域A11、A12在逆时针方向上旋转90°,则第一和第二部分区域A11、A12分别与第三和第四部分区域A21、A22重叠。
此外,在本实施方式中,特别地,第一和第二部分区域A11、A12中的各自为相对于第一直线L1呈线对称的形状。另外,第三和第四部分区域A21、A22中的各自为相对于第二直线L2呈线对称的形状。
如图1所示,磁传感器1还包括配置在基板51的上表面51a之上或上方的多个端子。该多个端子包括:对应于第一检测部10的电源端子Vx和输出端子Vx+、Vx-,对应于第二检测部20的电源端子Vy和输出端子Vy+、Vy-,对应于第三检测部30的电源端子Vz和输出端子Vz+、Vz-,以及第一至第三检测部10、20、30共同使用的接地端子G。
接下来,参照图2说明磁传感器1的电路构成的一个示例。在该示例中,第一检测部10包括构成惠斯通电桥电路的四个电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4。各个电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4具有根据作为与外部磁场的第一方向(X方向)平行的方向上的分量的第一分量而变化的电阻值。电阻部Rx1设置在电源端子Vx和输出端子Vx+之间。电阻部Rx2置设在输出端子Vx+和接地端子G之间。电阻部Rx3设置在电源端子Vx和输出端子Vx-之间。电阻部Rx4设置在输出端子Vx-和接地端子G之间。
第二检测部20包括构成惠斯通电桥电路的四个电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4。电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4中的各个具有根据作为与外部磁场的第二方向(Y方向)平行的方向上的分量的第二分量而变化的电阻值。电阻部Ry1设置在电源端子Vy和输出端子Vy+之间。电阻部Ry2设置在输出端子Vy+和接地端子G之间。电阻部Ry3设置在电源端子Vy和输出端子Vy-之间。电阻部Ry4设置在输出端子Vy-和接地端子G之间。
第三检测部30包括构成惠斯通电桥电路的四个电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4。各个电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4具有根据从磁场转换部42输出的输出磁场分量而变化的电阻值。电阻部Rz1设置在电源端子Vz和输出端子Vz+之间。电阻部Rz2设置在输出端子Vz+和接地端子G之间。电阻部Rz3设置在电源端子Vz和输出端子Vz-之间。电阻部Rz4设置在输出端子Vz-和接地端子G之间。
在下文中,电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Ry1、Ry2、Ry3、Ry4、Rz1、Rz2、Rz3、Rz4中的任一项称为电阻部R。电阻部R包括至少一个磁检测元件。在该实施方式中,特别地,至少一个磁检测元件是至少一个磁阻效应元件。在下文中,磁阻效应元件将被称为MR元件。
在本实施方式中,特别地,MR元件是自旋阀型的MR元件。该自旋阀型MR元件包括:具有方向固定的磁化的磁化固定层、具有方向能根据所施加的磁场的方向发生变化的自由层、以及配置在磁化固定层和自由层之间的间隙层。自由层和磁化固定层都包含磁性材料。自旋阀型MR元件可以是TMR(隧道磁阻效应)元件、GMR(巨磁阻效应)元件。在TMR元件中,间隙层是隧道势垒层。在GMR元件中,间隙层是非磁性导电层。在自旋阀型的MR元件中,电阻值根据自由层的磁化方向相对于磁化固定层的方向所形成的角度而变化,该角度为0°时,电阻值为最小值,角度为180°时,电阻值为最大值。在各个MR元件中,自由层具有易磁化轴方向成为垂直于磁化固定层的磁化方向的方向的形状各向异性。
在图2中,实心箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化方向。在图2所示的示例中,电阻部Rx1、Rx4的各自中的MR元件的磁化固定层的磁化方向是X方向。电阻部Rx2、Rx3的各自中的MR元件的磁化固定层的磁化方向是-X方向。
此外,电阻部Ry1、Ry4的各自中的MR元件的磁化固定层的磁化方向是Y方向。电阻部Ry2、Ry3的各自中的MR元件的磁化固定层的磁化方向是-Y方向。稍后说明电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的各自中的MR元件的磁化固定层的磁化方向。
外部磁场的第一分量的检测值与输出端子Vx+和输出端子Vx-之间的电位差具有对应关系。外部磁场的第二分量的检测值与输出端子Vy+和输出端子Vy-之间的电位差具有对应关系。外部磁场的第三分量即输入磁场分量的检测值,与输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差具有对应关系。例如,各个检测值可以是通过相对于相应的电位差调整幅度或偏移而获得的值。
接下来,参照图3和图4,说明电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Ry1、Ry2、Ry3、Ry4的配置的一个示例。在该示例中,第一检测部10的第一部分11包括电阻部Rx1、Rx4,第一检测部10的第二部分12包括电阻部Rx2、Rx3。另外,第二检测部20的第一部分21包括电阻部Ry1、Ry4,第二检测部20的第二部分22包括电阻部Ry2、Ry3。图3还示出了与第一检测部10有关的配线。另外,图4还示出了与第二检测部20有关的配线。
在图3和图4中,实心箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化方向。在图3和图4所示的示例中,在第一检测部10的第一部分11、第一检测部10的第二部分12、第二检测部20的第一部分21、第二检测部20的第二部分22的各自中,包括于其中的多个MR元件的磁化固定层的磁化方向为相同方向。因此,根据该示例,容易设定多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向。
图5示出与第三检测部30有关的配线。
接下来,参照图6说明MR元件的构成的一个示例。图6所示的MR元件100包括从基板51侧依次堆叠的反铁磁性层101、磁化固定层102、间隙层103以及自由层104。反铁磁性层101由反铁磁性材料制成,并在与磁化固定层102的之间产生交换耦合,从而固定磁化固定层102的磁化方向。
另外,MR元件100中的层101~104的配置可以与图6所示的配置上下相反。此外,MR元件100可以是不包括反铁磁性层101的结构。在该结构中,例如,可以替代反铁磁性层101和磁化固定层102,是包括两个铁磁性层和配置在两个铁磁性层之间的非磁性金属层的人造反铁磁性结构的磁化固定层的结构。此外,磁检测元件可以是用于检测除例如霍尔元件、磁阻抗元件等、MR元件之外的磁场的元件。
接下来,参照图7说明电阻部R的构成的一个示例。在该示例中,电阻部R包括串联连接的多个MR元件100。电阻部R还包括一个以上连接层,以串联连接多个MR元件100的方式电连接电路构成上相邻的两个MR元件100。在图7所示的示例中,电阻部R包括一个以上的下部连接层111和一个以上的上部连接层112作为一个以上的连接层。下部连接层111在电路构成上与相邻的两个MR元件100的下表面接触,并且电连接该两个MR元件100。上部连接层112与电路构成上两个相邻MR元件100的上表面接触,并且电连接该两个MR元件100。
接下来,参照图8,针对第三检测部30的磁场转换部42的构成的示例进行说明。在该示例中,磁场转换部42包括:对应于电阻部Rz1的下部磁轭42B1和上部磁轭42T1、对应于电阻部Rz2的下部磁轭42B2和上部磁轭42T2、对应于电阻部Rz3的下部磁轭42B3和上部磁轭42T3、对应于电阻部Rz4的下部磁轭42B4和上部磁轭42T4。
下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4中的各自都具有在垂直于Z方向的方向上长的长方体形状。
下部磁轭42B1和上部磁轭42T1配置在电阻部Rz1附近。下部磁轭42B1配置在比电阻部Rz1更靠近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T1配置在比电阻部Rz1更远离基板51的上表面51a的位置。当从上方看时,电阻部Rz1位于下部磁轭42B1和上部磁轭42T1之间。
下部磁轭42B2和上部磁轭42T2配置在电阻部Rz2附近。下部磁轭42B2配置在比电阻部Rz2更靠近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T2配置在比电阻部Rz2更远离基板51的上表面51a的位置。当从上方看时,电阻部Rz2位于下部磁轭42B2和上部磁轭42T2之间。
下部磁轭42B3和上部磁轭42T3配置在电阻部Rz3的附近。下部磁轭42B3配置在比电阻部Rz3更靠近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T3配置在比电阻部Rz3更远离基板51的上表面51a的位置。当从上方看时,电阻部Rz3位于下部磁轭42B3和上部磁轭42T3之间。
下部磁轭42B4和上部磁轭42T4配置在电阻部Rz4附近。下部磁轭42B4配置在比电阻部Rz4更靠近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T4配置在比电阻部Rz4更远离基板51的上表面51a的位置。当从上方看时,电阻部Rz4位于下部磁轭42B4和上部磁轭42T4之间。
由磁场转换部42输出的输出磁场分量包括:由下部磁轭42B1和上部磁轭42T1产生而施加到电阻部Rz1的磁场分量;由下部磁轭42B2和上部磁轭42T2产生而施加到电阻部Rz2得磁场分量;由下部磁轭42B3和上部磁轭42T3产生而施加到电阻部Rz3的磁场分量;以及由下部磁轭42B4和上部磁轭42T4产生而施加到电阻部Rz4的磁场分量。
在图8中,四个白色箭头分别表示,当输入磁场分量的方向为Z方向时,施加到电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的磁场分量的方向。此外,在图8中,四个实心箭头分别表示,电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的MR元件100的磁化固定层102的磁化的方向。电阻部Rz1、Rz4的MR元件100的磁化固定层102的磁化方向分别与输入磁场分量的方向为Z方向时施加到电阻部Rz1、Rz4的磁场分量的方向相同。电阻部Rz2、Rz3的MR元件100的磁化固定层102的磁化方向分别与输入磁场分量的方向是Z方向时施加到电阻部Rz2、Rz3的磁场分量的方向相反。
在此,说明第三检测部30的作用。在不存在输入磁场分量的状态下,电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的MR元件100的自由层104的磁化方向垂直于磁化固定层102的磁化的方向。
当输入磁场分量的方向为Z方向时,在电阻部Rz1、Rz4的MR元件100中,自由层104的磁化方向从垂直于磁化固定层102的磁化方向的方向朝着磁化固定层102的磁化方向倾斜。此时,在电阻部Rz2、Rz3的MR元件100中,自由层104的磁化方向从垂直于磁化固定层102的磁化方向的方向朝着与磁化固定层102的磁化方向相反的方向倾斜。其结果是,与不存在输入磁场分量的状态相比,电阻部Rz1、Rz4的电阻值减小,电阻部的电阻值Rz2、Rz3的电阻值增大。
输入磁场分量的方向是-Z方向的情况与上述情况相反,与输入磁场分量不存在的状态相比,电阻部Rz1、Rz4的电阻值增加,电阻部Rz2、Rz3的电阻值减小。
电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的电阻值的变化量取决于输入磁场分量的强度。
当输入磁场分量的方向和强度改变时,各个电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的电阻值以以下方式变化,即,电阻部Rz1、Rz4的电阻值增加并且电阻部Rz2、Rz3的电阻值减小,或者,电阻部Rz1、Rz4的电阻值减小并且电阻部Rz2、Rz3的电阻值增加。由此,输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差变化。因此,基于该电位差,可以检测输入磁场分量。
接下来,参照图9,说明第一至第三检测部10、20、30的结构的一个示例。图9示出了第一至第三检测部10、20、30的各自一部分。在该示例中,第一至第三检测部10、20、30配置在基板51之上。基板51具有上表面51a和下表面51b。
除了电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4之外,第一检测部10还包括分别由绝缘材料制成的绝缘层66A、67A、68A。绝缘层66A配置在基板51的上表面51a上。电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4配置在绝缘层66A之上。图9示出了包括于电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4中的多个MR元件100中的一个以及与其连接的下部连接层111和上部连接层112。绝缘层67A配置在基板51的上表面51a之上的电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4的周围。绝缘层68A覆盖电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4和绝缘层67A。
第二检测部20的结构与第一检测部10相同。也就是说,第二检测部20,除了电阻部Ry1、Ry2、Ry3和Ry4之外,还包括分别由绝缘材料制成的绝缘层66B、67B和68B。绝缘层66B配置在基板51的上表面51a之上。电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4配置在绝缘层66B之上。图9中示出了包括于电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4中的多个MR元件100中的一个,以及与其连接的下部连接层111和上部连接层112。绝缘层67B配置在基板51的上表面51a之上的电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4的周围。绝缘层68B覆盖电阻部RY1、RY2、RY3、RY4和绝缘层67B。
除了电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4和软磁性结构体40之外,第三检测部30还包括分别由绝缘材料制成的绝缘层61、62、63和64。在图9所示的示例中,软磁性结构体40包括磁场转换部42和两个软磁性层41、43。
磁场转换部42包括图8中所示的下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4。在图9中,下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4中的一个由符合42B表示,并且与其对应的上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4中的一个由符号42T表示。
软磁性层41配置在基板51的上表面51a之上。下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4配置在软磁性层41上。绝缘层61配置在软磁性层41之上的下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4的周围。
电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4配置在绝缘层61上。图9示出了包括在电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4中的多个MR元件100中的一个,以及与其连接的下部连接层111和上部连接层112。绝缘层62配置在下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和绝缘层61上的电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的周围。
上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4配置在绝缘层62上。绝缘层63在电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4和绝缘层62上,配置于上部磁轭部42T1、42T2、42T3、42T4的周围。
软磁性层43配置在上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4和绝缘层63之上。绝缘层64覆盖软磁性层43。
当从上方看时,软磁性层41、43存在于第三检测部30的整个区域或几乎整个区域上。换句话说,通过在基板51的上表面51a上,即基准平面RP上垂直投影软磁性层41而形成的区域、以及通过在基准平面RP上垂直投影软磁性层43而形成的区域都与第三区域A30一致或几乎一致。
在图9所示的示例中,包括于第一至第三检测部10、20、30中的全部磁检测元件,即,MR元件100配置在位于距基板51的上表面51a即基准平面RP相等的距离的位置。
另外,磁场转换部42可仅包括下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4的一方。另外,软磁性结构体40可以仅包括软磁性层41、43的一方。
接下来,说明本实施方式的磁传感器1的作用和效果。在本实施方式的磁传感器1中,第一检测部10检测作为与外部磁场的第一方向(X方向)平行的方向上的分量的第一分量,第二检测部20检测作为与外部磁场的第二方向(Y方向)平行的方向上的分量的第二分量。在下文中,平行于第一方向(X方向)的方向称为第一检测部10的磁敏方向,平行于第二方向(Y方向)的方向被称为第二检测部20的磁敏方向。在本实施方式中,第一直线L1平行于第一检测部10的磁敏方向,第二直线L2平行于第二检测部20的磁敏方向。
第三检测部30,通过上述作用,检测输入磁场分量,输入磁场分量是平行于外部磁场的第三方向(Z方向)的方向上的分量。第三检测部30包括软磁性结构体40。软磁性结构体40包括磁场转换部42和两个软磁性层41、43。软磁性结构体40具有收集与平行于基准平面RP的方向上的磁场对应的磁通的作用。该软磁性结构体40对分别施加到各个第一检测部10和第二检测部20的磁场产生影响。因此,根据第一至第三检测部10、20、30的配置,由于软磁性结构体40,第一检测部10和第二检测部20的输出的特性有可能大为不同。
另外,第一和第二检测部10、20中的各个包括MR元件。MR元件包括磁性材料。因此,第一和第二检测部10、20还具有收集与平行于基准平面RP的方向上的磁场对应的磁通的作用。因此,根据第一至第三检测部10、20、30的配置,第一和第二检测部10、20的各自的特性,可能比所设计的特性劣化。
在本实施方式中,第一区域A10包括第一部分区域A11和第二部分区域A12,第一部分区域A11和第二部分区域A12位于平行于第一直线L1的方向上的第三区域A30的两侧,第二区域A20包括第三部分区域A21和第四部分区域A22,第三部分区域A21和第四部分区域A22位于平行于第二直线L2的方向上的第三区域A30的两侧。结果,根据本实施方式,由于第一至第三检测部10、20、30的配置,第一和第二检测部10、20的特性彼此不同,可以抑制第一及第二检测部10、20的各自的特性的劣化。在下文中,一边与第一和第二比较例进行比较一边进行详细说明。
图10和图11示出了第一比较例的磁传感器201的示意性构成。磁传感器201包括:第一检测部210,用于检测外部磁场的平行于第一方向(X方向)的第一分量;第二检测部220,用于检测外部磁场的平行于第二方向(Y方向)的第二分量;第三检测部230,用于检测外部磁场的平行于第三方向(Z方向)上的第三分量;以及支撑部250。在下文中,也将平行于第一方向(X方向)的方向称为第一检测部210的磁敏方向,将平行于第二方向(Y方向)的方向称为第二检测部220的磁敏方向。尽管未示出,但是第三检测部230包括与本实施方式中的磁场转换部42相同的磁场转换部。该磁场转换部对应于软磁性结构体。
支撑部250具有与第三方向(Z方向)正交的基准平面RP2。基准平面RP2包括彼此不同的第一区域A210、第二区域A220和第三区域A230。第一区域A210是通过在基准平面RP2上垂直投影第一检测部210而形成的区域。第二区域A220是通过在基准平面RP2上垂直投影第二检测部220而形成的区域。第三区域A230是通过在基准平面RP2上垂直投影第三检测部230而形成的区域。
第一区域A210、第三区域A230和第二区域A220沿着第一方向(X方向)按顺序排列。
图10示出了X方向上的外部磁场施加到磁传感器201的状态。图11示出了Y方向上的外部磁场被施加到磁传感器201的状态。在图10和11中,带箭头的多条曲线示意性地表示第三区域A230的附近的磁通。如图10和11所示,包括在第三检测部230中的磁场转换部具有收集与平行于基准平面RP2的方向上的磁场相对应的磁通的作用。
通过磁场转换部的作用,在第一检测部210中,较之施加垂直于其磁敏方向的外部磁场时(参照图11),施加有其磁敏方向的外部磁场(参照图10)在第一检测部210中的磁通密度增大。相反,第二检测部220中,较之施加有垂直于其磁敏方向的外部磁场时(参照图10)比,施加其磁敏方向的外部磁场(参照图11)时在第二检测部220中的磁通密度变小。其结果,第一检测部210和第二检测部220中,其输出的特性,具体来说是输出的变化相对于外部磁场的方向相对磁敏方向所形成的角度的变化的特性大为不同。
图12和图13示出了第二比较例的磁传感器301的大致的构成。磁传感器301与本实施方式的磁传感器1的不同之处在于以下方面。在磁传感器301中,第一检测部10不包括第二部分12,并且仅由第一部分11构成。因此,第一区域A10不包括第二部分区域A12,而是仅由第一部分区域A11构成。另外,第二检测部20不包括第二部分22,并且仅由第一部分21构成。因此,第二区域A20不包括第四部分区域A22,而是仅由第三部分区域A21构成。
这样,在磁传感器301中,第一区域A10仅存在于平行于第一直线L1的方向上的第三区域A30的一侧,第二区域A20仅存在于平行于第二直线L2的方向上的第三区域A30的一侧。这可以解释如下。第一区域A10仅存在于第二直线L2的一侧,第二区域A20仅存在于第一直线L1的一侧。第一检测部10仅存在于包括第二直线L2的YZ平面的一侧,并且第二检测部20仅存在于包括第一直线L1的XZ平面的一侧。
图12示出了X方向上的外部磁场施加到磁传感器301的状态。图13示出了Y方向上的外部磁场施加到磁传感器301的状态。在图12和13中,带箭头的多条曲线示意性地表示第三区域A30附近的磁通。
如图12所示,当X方向上的外部磁场施加到磁传感器301上时,在第三区域A30的附近,磁通的方向或密度相对于包括第一直线L1的XZ平面为不对称。这是因为具有收集磁通的作用的第二检测部20仅存在于包括第一直线L1的XZ平面上的一个侧面。
第一检测部10可以通过包括第一直线L1的XZ平面分成两部分。在图12所示的情况下,在第一检测部10的上述两个部分中,磁场相对于包括第一直线L1的XZ平面不对称。在将包括第一直线L1的XZ平面对称的磁场施加到第一检测部10的上述两个部分的前提下,在设计有第一检测部10时,在图12所示的情况下,与设计特性相比,施加X方向上的外部磁场时的第一检测部10的特性可能劣化。
如图13所示,当Y方向上的外部磁场施加到磁传感器301上时,在第三区域A30附近,磁通的方向或密度相对于包括第二直线L2的YZ平面不对称。这是因为具有收集磁通的作用的第一检测部10仅存在于包括第二直线L2的YZ平面的一侧。
第二检测部20可以通过包括第二直线L2的YZ平面分成两部分。在图13所示的情况下,在第二检测部20的上述两个部分中,磁场相对于包括第二直线L2的YZ平面不对称。在将相对于包括第二直线L2的YZ平面对称的磁场施加到第二检测部10的上述两个部分的前提下,在设计有第二检测部20时,在图13所示的情况下,与设计特性相比,施加了Y方向上的外部磁场时的第二检测部20的特性有可能劣化。
接下来,参照图14和图15,针对本实施方式的磁传感器1,说明当施加X方向上的外部磁场时和当施加Y方向上的外部磁场时的状态。图14示出了X方向上的外部磁场施加到磁传感器1的状态。图15示出了Y方向上的外部磁场施加到磁传感器1的状态。在图14和图15中,带箭头的多条曲线示意性地表示第三区域A30附近的磁通。
首先,说明与第一比较例相比时本实施方式的效果。如上所述,包括在第三检测部30中的软磁性结构体40具有收集与平行于基准平面RP的方向的磁场相对应的磁通的作用。
在本实施方式的磁传感器1中,通过上述软磁性结构体40的作用,在第一检测部10,较之施加垂直于其磁敏方向的外部磁场时(参照图15),施加其磁敏方向的外部磁场时(参照图14)在第一检测部10中的磁通密度增大。同样地,第二检测部20中,较之施加垂直于其磁敏方向的外部磁场时(参照图14),施加其磁敏方向的外部磁场时(参照图15)在第二检测部20中的磁通密度增大。结果,第一检测部10和第二检测部20中,其输出的特性,特别是输出的变化相对于外部磁场的方向相对磁敏方向所形成的角度的变化的特性基本相同。因此,根据本实施方式,由于软磁性结构体40能够抑制第一检测部10和第二检测部20的输出特性的不同。
上述效果,特别地,通过第一区域A10和第二区域A20为以下位置关系能显著地发挥,即,从第三方向(Z方向)观察时,以重心C30为中心将第一区域A10旋转90°时,则与第二区域A20重叠。
另外,即使包括在第一至第三检测部10、20、30中的全部磁检测元件,即MR元件100配置于距基板51的上表面51a即基准平面RP相同的距离的位置,也能显著地发挥上述效果。
另外,在本实施方式中,通过软磁性结构体40的作用,在各个第一检测部10和第二检测部20中,能够增大施加磁敏方向上的外部磁场时的磁通密度。其结果,根据本实施方式,可以提高第一检测部10和第二检测部20各自的灵敏度。通过软磁性结构体40包括软磁性层41、43中的至少一个,该效果可以显著地发挥。
接下来,说明与第二比较例相比时的本实施方式的效果。在本实施方式中,第一区域A10包括位于平行于第一直线L1的方向上的第三区域A30的两侧的第一和第二部分区域A11、A12。这可以解释如下。第一和第二部分区域A11、A12位于第二直线L2的两侧。第一检测部10的第一和第二部分11和12存在于包括第二直线L2的YZ平面的两侧。
此外,第二区域A20包括位于平行于第二直线L2的方向上的第三区域A30的两侧的第三和第四部分区域A21、A22。这可以解释如下。第三和第四部分区域A21、A22位于第一直线L1的两侧。第二检测部20的第一和第二部分21、22存在于包括第一直线L1的XZ平面的两侧。
通过这些特征,在本实施方式中,如图14所示,当在X方向上的外部磁场施加到磁传感器1上时,在第三区域A30的附近,磁通的方向和密度相对于包括第一直线L1的XZ平面呈对称或大致对称。此外,如图15所示,当在Y方向上的外部磁场施加到磁传感器1上时,在第三区域A30的附近,磁通的方向和密度相对于包括第二直线L2的YZ平面呈对称或大致对称。因此,根据本实施方式,能够抑制各个第一和第二检测部10、20的特性比所设计的特性劣化。
上述效果尤其是通过第一和第二部分区域A11、A12的各自相对于第一直线L1呈线对称形状,且第三和第四部分区域A21、A22的各自相对于第二直线L2呈线对称形状,而能够显著地发挥。
如上所述,根据本实施方式,由于第一至第三检测部10、20、30的配置,第一和第二检测部10、20的特性彼此不同,能够抑制各个第一和第二检测部10、20各自的特性的劣化。
[第二实施方式]
接下来,说明本发明的第二实施方式。首先,参照图16,说明本实施方式的磁传感器1的示意性构成。
在本实施方式中,第一检测部10和第二检测部20的位置与第一实施方式的位置不同。如图16所示,本实施方式中的第一检测部10构成为将图1所示的第一检测部10处于以第三区域A30的重心C30为中心逆时针方向旋转90°的位置。因此,本实施方式中的第一区域A10位于将图1所示的第一区域A10以重心C30为中心逆时针旋转90°的位置。此外,本实施方式中的第二检测部20位于将图1所示的第二检测部20以重心C30为中心逆时针旋转90°的位置。因此,本实施方式中的第二区域A20位于将图1所示的第二区域A20以重心C30为中心逆时针旋转90°的位置。
在本实施方式中,穿过重心C30并与第一和第二部分区域A11、A12交叉的第一直线L1平行于第二方向(Y方向)。此外,穿过重心C30并与第三和第四部分区域A21、A22相交的第二直线L2平行于第一方向(X方向)。因此,在本实施方式中,第一直线L1垂直于第一检测部10的磁敏方向,第二直线L2垂直于第二检测部20的磁敏方向。
在本实施方式中,由于包括在第三检测部30中的软磁性结构体40的作用,第一检测部10中,相比施加了其磁敏方向上的外部磁场时,在施加了与其磁敏方向正交的方向上的外部磁场时第一检测部10中的磁通密度变大。类似地,第二检测部20中,相比施加了其磁敏方向上的外部磁场时,在施加了与其磁敏方向正交的方向上的外部磁场时第二检测部20中的磁通密度增加。其结果,在第一检测部10和第二检测部20中,其输出的特性,具体来说是输出的变化相对于外部磁场的方向相对磁敏方向所形成的角度的变化的特性相同或者基本相同。因此,与第一实施方式一样,根据本实施方式,由于软磁性结构体40能够抑制第一检测部10和第二检测部20的输出特性的不同。
另外,在本实施方式中,得不到第一实施方式的磁传感器1的效果中,由于软磁性结构体40的作用而能够提高第一检测部10和第二检测部20的各自的灵敏度的效果。
本实施方式中的其它结构、作用以及效果与第一实施方式同样。
[第三实施方式]
接下来,说明本发明的第三实施方式。首先,参照图17,说明根据本实施方式的磁传感器1的大致构成。
本实施方式中的第一检测部10、第二检测部20以及第三检测部30位于以第三区域A30的重心C30为中心将图1中所示的第一检测部10、第二检测部20以及第三检测部30逆时针旋转45°的位置。因此,在本实施方式中,第一区域A10、第二区域A20以及第三区域A30位于以重心C30为中心将图1中示出的第一区域A10、第二区域A20以及第三区域A30逆时针旋转45°的位置。
与第一实施方式一样,第一检测部10包括第一部分11和第二部分12,第一区域A10包括第一和第二部分区域A11、A12。此外,第二检测部20包括第一部分21和第二部分22,第二区域A20包括第三和第四部分区域A21、A22。
此外,在本实施方式中,穿过重心C30并且与第一和第二部分区域A11、A12相交的第一直线L1相对于第一方向(X方向)形成的角度是45°,穿过重心C30并且与第三和第四部分区域A21、A22相交的第二直线L2相对于第二方向(Y方向)形成的角度是45°。
接下来,参照图18和图19,说明本实施方式中的第一和第二检测部10、20的构成的一个示例。在该示例中,与第一实施方式中一样,第一检测部10的第一部分11包括电阻部Rx1、Rx4,并且第一检测部10的第二部分12包括电阻部Rx2、Rx3。电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4和电源端子Vx、输出端子Vx+、Vx-以及接地端子G之间的连接关系与第一实施方式中的相同。图18还示出了与第一检测部10相关的配线。
另外,第二检测部20的第一部分21包括电阻部Ry1、Ry4,第二检测部20的第二部分22包括电阻部Ry2、Ry3。电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4和电源端子Vy、输出端子Vy+、Vy-以及接地端子G之间的连接关系与第一实施方式中的相同。图19还示出了与第二检测部20相关的配线。
在电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Ry1、Ry2、Ry3、Ry4各自中的MR元件的磁化固定层的磁化方向与第一实施方式中的相同。在图18和19中,实心箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化方向。
在本实施方式中,第一直线L1是,平行于第一方向(X方向)的方向,即相对于检测部10的磁敏方向所形成的角度为45°。第二直线L2是平行于第二方向(Y方向)的方向,即相对于第二检测部20的磁敏方向形成的角度也是45°。因此,在该实施方式中,第一检测部10和第二检测部20中,其输出的特性,具体而言输出的变化相对于外部磁场的方向相对磁敏方向所形成的角度变化的特性相同或基本相同。因此,与第一实施方式一样,根据本实施方式,由于软磁性结构体40能够抑制第一检测部10和第二检测部20的的输出特性的不同。
本实施方式中的其他构成、作用以及效果与第1实施方式相同。
[第四实施方式]
接下来,说明本发明的第四实施方式。首先,参照图20,说明根据本实施方式的磁传感器1与第三实施方式的不同之处。在本实施方式中,第一方向与图20中的逆时针方向从X方向旋转45°的方向一致,第二方向与图20中的逆时针方向从Y方向旋转45°的方向一致。在下文中,本实施方式中的第一方向由符号D1表示,并且本实施方式中的第二方向由符号D2表示。
在本实施方式中,第一直线L1平行于第一方向D1,第二直线L2平行于第二方向D2。
第一检测部10构成为能够检测与外部磁场的第一方向D1平行的方向上的分量。具体而言,在本实施方式中,第一检测部10的电阻部Rx1、Rx4中的MR元件的磁化固定层的磁化方向是第一方向D1。第一检测部10的电阻部Rx2、Rx3中的MR元件的磁化固定层的磁化方向是与第一方向D1相反的方向。在本实施方式中,与第一方向D1平行的方向是第一检测部10的磁敏方向。
另外,第二检测部20构成为能够检测与外部磁场的第二方向D2平行的方向上的分量。具体而言,在本实施方式中,第二检测部20的电阻部Ry1、Ry4中的MR元件的磁化固定层的磁化方向是第二方向D2。第二检测部20的各个电阻部Ry2、Ry3中的MR元件的磁化固定层的磁化方向与第二方向D2相反。在本实施方式中,与第二方向D2平行的方向是第二检测部20的磁敏方向。
在图20中,实心箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化的方向。
本实施方式中的第一至第三检测部10、20、30的构成是将第一实施方式中的第一至第三检测部10、20、30以第三区域A30的重心C30为中心逆时针旋转45°而获得的构成。
下文中,针对使用本实施方式中的第一和第二检测部10、20检测与外部磁场的X方向平行的方向上的分量和与外部磁场的Y方向平行的方向上的分量的情况进行说明。首先,将输出端子Vx+和输出端子Vx-之间的电位差设为V1,将输出端子Vy+和输出端子Vy-之间的电位差设为V2。与外部磁场的X方向平行的方向上的分量的检测值与由下述式(1)表示的值Sx具有对应关系。与外部磁场的Y方向平行的方向上的分量的检测值与由下述式(2)表示的值Sy具有对应关系。
Sx=V1-V2 (1)
Sy=V1+V2 (2)
在与外部磁场的X方向平行的方向上的分量的检测值可以是通过相对于值Sx调整幅度和偏移而获得的值。在与外部磁场的Y方向平行的方向上的分量的检测值可以是通过相对于值Sy调整幅度和偏移而获得的值。
在本实施方式中,第一直线L1平行于第一检测部10的磁敏方向,第二直线L2平行于第二检测部20的磁敏方向。因此,在本实施方式中,与第一实施方式一样,在第一检测部10和第二检测部20中,输出的特性,具体而言,输出的变化相对于外部磁场的方向相对磁敏方向所形成的角度变化的特性相同或基本相同。因此,与第一实施方式中一样,根据本实施方式,由于软磁性结构体40可以抑制第一检测部10和第二检测部20的输出的特性的不同。
在本实施方式中,第一至第三检测部10、20、30的构成可以是将第二实施方式中的第一至第三检测部10、20、30以第三区域A30的重心C30为中心逆时针旋转45°来获得的构成。在这种情况下,第一直线L1平行于第二方向D2,并且垂直于第一检测部10的磁敏方向。此外,第二直线L2平行于第一方向D1并且垂直于第二检测部20的磁敏方向。在这种情况下,通过与第二实施方式中相同的作用,由于软磁性结构体40可以抑制第一检测部10和第二检测部20的输出特性的不同。
本实施方式中的其它构成、作用以及效果与第1至第3实施方式中的任意一个相同。
另外,本发明并不限定于上述的各个实施方式,可以有各种各样的变更。例如,第一至第三检测部中的各个构成不限于各个实施方式中举出的示例,只要可以满足权利要求的要求即可。
根据以上的说明,显而易见能够实施本发明的各种方式或变形例。因此,在权利要求的均等的范围内即使是上述的优选的实施方式以外的方式也能够实施本发明。
Claims (12)
1.一种磁传感器,其特征在于,
包括:
第一检测部,用于检测外部磁场的第一分量,该第一分量是与第一方向平行的方向上的分量;
第二检测部,用于检测所述外部磁场的第二分量,该第二分量是与第二方向平行的方向上的分量;
第三检测部,用于检测所述外部磁场的第三分量,该第三分量是与第三方向平行的方向上的分量;以及
支撑部,支撑所述第一至第三检测部,
其中,所述第一至第三方向彼此正交,
所述第一至第三检测部中的各个包括至少一个磁检测元件,
所述第三检测部还包括由软磁性材料制成的软磁性结构体,
所述支撑部具有与所述第三方向正交的基准平面,
所述基准平面包括彼此不同的第一区域、第二区域和第三区域,
所述第一区域是通过在所述基准平面上垂直投影所述第一检测部而形成的区域,
所述第二区域是通过在所述基准平面上垂直投影所述第二检测部而形成的区域,
所述第三区域是通过在所述基准平面上垂直投影所述第三检测部而形成的区域,
当将通过所述第三区域的重心、垂直于所述第三方向且彼此正交的两条直线设为第一直线和第二直线时,所述第一区域包括位于平行于所述第一直线的方向上的所述第三区域的两侧的第一部分区域和第二部分区域,所述第二区域包括位于平行于所述第二直线的方向上的所述第三区域的两侧的第三部分区域和第四部分区域。
2.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一区域的任意部分都不与所述第二直线相交,并且所述第二区域的任意部分都不与所述第一直线相交。
3.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述支撑部包括具有上表面的基板,
所述第一至第三检测部配置于所述基板的上表面之上或上方,
所述基准平面是所述基板的上表面。
4.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
包括在所述第一至第三检测部中的全部磁检测元件配置于与所述基准平面等距的位置处。
5.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述软磁性结构体包括磁场转换部,该磁场转换部接收所述外部磁场的第三分量并输出垂直于所述第三方向的方向的输出磁场分量,
所述输出磁场分量的强度与所述外部磁场的第三分量的强度具有对应关系,
所述第三检测部检测所述输出磁场分量的强度。
6.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述软磁性结构体包括至少一个软磁性层。
7.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一区域和所述第二区域具有以下位置关系:从所述第三方向观察,如果以所述第三区域的重心为中心将所述第一区域旋转90°,则与所述第二区域重叠。
8.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一和第二部分区域中的各个是相对于所述第一直线呈线对称的形状,并且所述第三和第四部分区域中的各个是相对于所述第二直线呈线对称的形状。
9.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述至少一个磁检测元件是至少一个磁阻效应元件。
10.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一直线平行于所述第一方向。
11.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一直线平行于所述第二方向。
12.根据权利要求1所述的磁传感器,其特征在于,
所述第一直线相对于所述第一方向形成的角度是45°。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120013332A1 (en) * | 2009-03-26 | 2012-01-19 | Aichi Steel Corporation | Magnetic detection device |
US20140266184A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Meng-Huang Lai | Planarized three-dimensional (3d) magnetic sensor chip |
US9450178B2 (en) * | 2014-06-03 | 2016-09-20 | Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation | Magnetoresistive sensor, related manufacturing method, and related electronic device |
CN106249181A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-12-21 | 上海矽睿科技有限公司 | 单芯片三轴磁传感器 |
CN106469782A (zh) * | 2015-08-21 | 2017-03-01 | Tdk株式会社 | 磁传感器装置 |
WO2017094888A1 (ja) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | アルプス電気株式会社 | 磁気検知装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6069475A (en) * | 1996-09-17 | 2000-05-30 | Tokin Corporation | Magnetic sensor utilizing impedance variation of a soft magnetic element in dependence upon a magnetic field strength and a method of manufacturing the same |
JP5597206B2 (ja) | 2009-12-02 | 2014-10-01 | アルプス電気株式会社 | 磁気センサ |
CN103267520B (zh) * | 2013-05-21 | 2016-09-14 | 江苏多维科技有限公司 | 一种三轴数字指南针 |
DE102013107821A1 (de) * | 2013-07-22 | 2015-01-22 | Sensitec Gmbh | Mehrkomponenten-Magnetfeldsensor |
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CN106483479A (zh) * | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 张庆瑞 | 单电桥磁场传感器 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120013332A1 (en) * | 2009-03-26 | 2012-01-19 | Aichi Steel Corporation | Magnetic detection device |
US20140266184A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Meng-Huang Lai | Planarized three-dimensional (3d) magnetic sensor chip |
US9450178B2 (en) * | 2014-06-03 | 2016-09-20 | Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation | Magnetoresistive sensor, related manufacturing method, and related electronic device |
CN106469782A (zh) * | 2015-08-21 | 2017-03-01 | Tdk株式会社 | 磁传感器装置 |
WO2017094888A1 (ja) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | アルプス電気株式会社 | 磁気検知装置 |
CN106249181A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-12-21 | 上海矽睿科技有限公司 | 单芯片三轴磁传感器 |
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