JP2018205236A - Magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor.
従来より、一対の磁気抵抗素子が磁界の影響を受けたときの一対の磁気抵抗素子の抵抗値の変化に基づいて、一対の磁気抵抗素子の中点から磁気信号を出力するように構成された磁気センサが、例えば特許文献1で提案されている。 Conventionally, a magnetic signal is output from the middle point of a pair of magnetoresistive elements based on a change in the resistance value of the pair of magnetoresistive elements when the pair of magnetoresistive elements is affected by a magnetic field. A magnetic sensor is proposed in Patent Document 1, for example.
この磁気センサでは、一対の磁気抵抗素子のうちの一方の磁気抵抗素子は複数の第1抵抗部が直列接続されて構成され、他方の磁気抵抗素子は複数の第2抵抗部が直列接続されて構成されている。また、各第1抵抗部のうちの一部と各第2抵抗部のうちの一部が所定の配置にレイアウトされた第1レイアウト部と、各第1抵抗部及び各第2抵抗部のうちの他の抵抗部が第1レイアウト部と同じ配置にレイアウトされた第2レイアウト部と、に分割されている。 In this magnetic sensor, one magnetoresistive element of the pair of magnetoresistive elements is configured by connecting a plurality of first resistor portions in series, and the other magnetoresistive element is configured by connecting a plurality of second resistor portions in series. It is configured. In addition, a first layout unit in which a part of each first resistor unit and a part of each second resistor unit are laid out in a predetermined arrangement, and each of the first resistor unit and each second resistor unit The other resistance portion is divided into a second layout portion laid out in the same arrangement as the first layout portion.
そして、第1レイアウト部は基板の一面の角部に配置される一方、第2レイアウト部は基板の一面のうち第1レイアウト部よりも角部から離れた位置に配置されている。これにより、第1レイアウト部が基板の一面の角部で受ける応力が、角部から離れた第2レイアウト部に分散するので、応力によるセンサ出力の変動が抑制される。 The first layout portion is disposed at a corner portion on one surface of the substrate, while the second layout portion is disposed at a position farther from the corner portion than the first layout portion on one surface of the substrate. Thereby, since the stress which the 1st layout part receives in the corner of one side of a substrate is distributed to the 2nd layout part away from the corner, the change of the sensor output by stress is controlled.
しかしながら、上記従来の技術では、各レイアウト部の配置が規定されることで各抵抗部に掛かる応力が分散されているものの、応力自体は各抵抗部に印加されているので、応力の影響は完全に除去されていない。このため、例えば、基板が熱の影響を受けることで基板に熱応力が発生した場合等のように、基板に発生する応力の影響によってセンサ出力が変動してしまう可能性がある。 However, in the above conventional technique, although the stress applied to each resistance portion is dispersed by defining the arrangement of each layout portion, the stress itself is applied to each resistance portion. Has not been removed. For this reason, for example, the sensor output may fluctuate due to the influence of the stress generated on the substrate, such as when the substrate is affected by heat and thermal stress is generated on the substrate.
本発明は上記点に鑑み、基板に発生する応力によるセンサ出力の変動を抑制することができる構成を備えた磁気センサを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a magnetic sensor having a configuration capable of suppressing fluctuations in sensor output due to stress generated on a substrate.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、磁気センサは、X−Y平面に対応する一面(240)と、一面に垂直なZ平面に対応する側面(241)と、を有する基板(242)を備えている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the magnetic sensor has one surface (240) corresponding to the XY plane and a side surface (241) corresponding to the Z plane perpendicular to the one surface. A substrate (242) is provided.
磁気センサは、一面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、一面に配置された位置に起因して発生する第1応力の成分を含んだ第1磁気信号を出力する第1磁気抵抗素子(261)を備えている。 The magnetic sensor is disposed on one surface and includes a first magnetic component including a first stress component generated due to a position disposed on the one surface based on a change in resistance value when affected by a magnetic field from the outside. A first magnetoresistive element (261) for outputting a signal is provided.
また、磁気センサは、一面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、一面に配置された位置に起因して発生する第2応力の成分を含んだ第2磁気信号を出力する第2磁気抵抗素子(262)を備えている。 In addition, the magnetic sensor is disposed on one surface and includes a second stress component generated due to a position disposed on the one surface based on a change in resistance value when affected by a magnetic field from the outside. A second magnetoresistive element (262) that outputs two magnetic signals is provided.
さらに、磁気センサは、一面あるいは側面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、一面あるいは側面に配置された位置に起因して発生すると共に第1応力及び第2応力を打ち消す打消応力の成分を含んだ打消磁気信号を出力する打消磁気抵抗素子(269、270)を備えている。 Further, the magnetic sensor is arranged on one side or the side surface, and is generated due to a position arranged on the one side or the side surface based on a change in resistance value when affected by a magnetic field from the outside, and the first stress and A canceling magnetoresistive element (269, 270) that outputs a canceling magnetic signal including a canceling stress component that cancels the second stress is provided.
これによると、打消磁気抵抗素子から出力される打消磁気信号には第1応力及び第2応力を打ち消す打消応力の成分が含まれるので、第1磁気信号及び第2磁気信号から第1応力及び第2応力の成分を完全に打ち消すことができる。したがって、基板に発生する応力によるセンサ出力の変動を完全に抑制することができる。 According to this, since the canceling magnetic signal output from the canceling magnetoresistive element includes a canceling stress component that cancels the first stress and the second stress, the first stress and the second magnetic signal are used to cancel the first stress and the second magnetic signal. Two stress components can be completely cancelled. Therefore, fluctuations in sensor output due to stress generated on the substrate can be completely suppressed.
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る磁気センサは、例えば内燃機関のクランク角の角度を検出するものとして用いられる。図1に示されるように、内燃機関であるエンジンのクランク軸に固定された円板状のロータ100の外周部110に対向するように磁気センサ200が配置されている。ロータ100の外周部110には、複数の突起120が等間隔で設けられている。ロータ100はいわゆるギヤである。なお、図1ではロータ100の一部が示されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The magnetic sensor according to the present embodiment is used, for example, for detecting the crank angle of an internal combustion engine. As shown in FIG. 1, a
磁気センサ200は、バイアス磁石210と、このバイアス磁石210に対して所定の位置に配置されたセンサ部220と、バイアス磁石210及びセンサ部220を収納した樹脂製のケース230と、を備えて構成されている。バイアス磁石210は、磁気センサ200の磁界の検出感度を一定分だけ上昇させる役割を果たす。センサ部220は、ロータ100の回転に伴って外周部110の位置すなわちクランク角に応じたパルス状の出力信号を出力するように構成されている。
The
図2に示されるように、センサ部220は、ターミナルリード221と、ICチップ222と、モールド樹脂部223と、コネクタリード224と、を備えて構成されている。このうちのターミナルリード221は、ICチップ222と外部とを電気的に接続するための端子部品である。
As shown in FIG. 2, the
ICチップ222は、接着剤225を介してターミナルリード221に固定されていると共に、ロータ100の回転に伴って磁界の変化を検出するセンシング部が形成された半導体部品である。ICチップ222はワイヤ226を介してターミナルリード221に電気的に接続されている。
The
モールド樹脂部223は、ターミナルリード221の一方の先端部が露出するように、ターミナルリード221、ICチップ222、及びワイヤ226を封止する封止部品である。コネクタリード224はモールド樹脂部223から露出したターミナルリード221の先端部に接続されると共に図示しない外部コネクタに接続されるコネクタ部品である。
The
図3に示されるように、ICチップ222は、一面240及び側面241を有する板状の半導体基板242を有している。半導体基板242の一面240は、平面形状が四角形になっている。
As shown in FIG. 3, the
また、ICチップ222は、半導体基板242の一面240に形成された絶縁膜243と、絶縁膜243の上に形成された磁気抵抗素子膜244と、を有している。磁気抵抗素子膜244は後述する磁気抵抗素子を構成する膜であり、磁界の影響を受けたときに抵抗値が変化するように構成された膜である。さらに、ICチップ222は、磁気抵抗素子膜244の上に形成された電極245と、電極245の一部が露出するように磁気抵抗素子膜244及び電極245を覆う保護膜246と、を有している。
Further, the
図4に示されるように、ICチップ222の絶縁膜243の上や半導体基板242にはロータ100の回転角度を検出するための回路が形成されている。具体的には、電源(VCC)が印加される電源端子250とグランド電位(GND)に接続されるグランド251との間に外部磁界の変化を検出するセンシング部260が接続されている。
As shown in FIG. 4, a circuit for detecting the rotation angle of the
センシング部260は、第1磁気抵抗素子261によって構成された第1ハーフブリッジ回路と、第2磁気抵抗素子262によって構成された第2ハーフブリッジ回路と、を有している。
The
第1磁気抵抗素子261は、第1抵抗部263と第2抵抗部264とが直列接続されている。第2磁気抵抗素子262は、第3抵抗部265と第4抵抗部266とが直列接続されている。第1、第2ハーフブリッジ回路によってフルブリッジ回路が構成されている。第1ハーフブリッジ回路の第1中点267の電圧(V1)は第1磁気信号として演算部252に出力され、第2ハーフブリッジ回路の第2中点268の電圧(V2)は第2磁気信号として演算部252に出力される。第1磁気抵抗素子261及び第2磁気抵抗素子262は、ロータ100の突起120の位置を検出するための素子である。
In the first
また、センシング部260は、第3磁気抵抗素子269によって構成された第3ハーフブリッジ回路、第4磁気抵抗素子270によって構成された第4ハーフブリッジ回路と、を有している。第3磁気抵抗素子269は、第5抵抗部271と第6抵抗部272とが直列接続されている。第4磁気抵抗素子270は、第7抵抗部273と第8抵抗部274とが直列接続されている。第3、第4ハーフブリッジ回路によってフルブリッジ回路が構成されている。
In addition, the
第3ハーフブリッジ回路の第3中点275の電圧(V3)は第3磁気信号として演算部252に出力され、第4ハーフブリッジ回路の第4中点276の電圧(V4)は第4磁気信号として演算部252に出力される。第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270は、第1磁気抵抗素子261及び第2磁気抵抗素子262が受ける応力の成分を打ち消すための磁気信号を出力する素子である。
The voltage (V3) at the
なお、各抵抗部263〜266、271〜274はそれぞれ2個の抵抗の直列接続によって構成されている。もちろん、各抵抗部263〜266、271〜274はそれぞれ1個の抵抗で構成されていても良いし、3個以上の抵抗の直列接続によって構成されていても良い。
In addition, each resistance part 263-266, 271-274 is comprised by the serial connection of two resistances, respectively. Of course, each of the
演算部252は各中点267、268、275、276から入力した各磁気信号を信号処理する演算回路部である。演算部252の基準電位は、電源端子250とグランド251との間に直列接続された第1抵抗253a及び第2抵抗253bの各抵抗値によって調整されている。
The
演算部252の出力端子はコンパレータ254に接続されている。コンパレータ254は、演算部252で信号処理された磁気信号の振幅と閾値とを比較することにより、ロータ100の動きに応じた角度信号を生成する比較回路部である。閾値は、ロータ100の突起120の有無を判定するためのものであり、電源端子250とグランド251との間に接続された第3抵抗255a及び第4抵抗255bの各抵抗値によって設定されている。
The output terminal of the
コンパレータ254の出力端子はトランジスタ256のベースに接続されている。トランジスタ256のコレクタは第5抵抗257を介して出力端子258に接続されている。また、トランジスタ256のエミッタはグランド251に接続されている。
The output terminal of the
次に、センシング部260の各磁気抵抗素子261、262、269、270の具体的な配置について説明する。まず、図5に示されるように、半導体基板242は、X−Y平面に対応する一面240と、一面240に垂直なZ平面に対応する側面241と、を有している。本実施形態では、全ての磁気抵抗素子261、262、269、270が半導体基板242の一面240に配置されている。
Next, a specific arrangement of the
ここで、半導体基板242の一面240に配置される場合とは、一面240に直接配置される場合と、一面240の上に形成された絶縁膜243等の他の薄膜や層の上に配置される場合との両方を含む。実際には、各磁気抵抗素子261、262、269、270は絶縁膜243の上に形成されているが、X−Y平面に配置されているという意味で単に半導体基板242の一面240に配置されていると表現している。各磁気抵抗素子261、262、269、270が側面241に配置される場合も同じである。
Here, the case where the
第1磁気抵抗素子261を構成する第1ハーフブリッジ回路は、半導体基板242の一面240の第1角部240aに配置されている。また、第2磁気抵抗素子262を構成する第2ハーフブリッジ回路は、半導体基板242の一面240の第2角部240bに配置されている。第1角部240a及び第2角部240bは、図1に示されるように磁気センサ200がロータ100に対向配置されたときに、半導体基板242のうちロータ100側に向けられる部分の2つの角部である。
The first half bridge circuit constituting the first
一方、図5に示されるように、第3磁気抵抗素子269を構成する第3ハーフブリッジ回路は、半導体基板242の一面240の第3角部240cに配置されている。また、第4磁気抵抗素子270を構成する第4ハーフブリッジ回路は、半導体基板242の一面240の第4角部240dに配置されている。第3角部240c及び第4角部240dは、第1角部240a及び第2角部240bよりもロータ100から遠ざけられた2つの角部である。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the third half bridge circuit constituting the third
そして、各磁気抵抗素子261、262、269、270の各抵抗部263〜266、271〜274は、半導体基板242の一面240の面方向において一方向に沿って線状にレイアウトされている。ここで、線状とは、各抵抗部263〜266、271〜274の主な配線部分の形態を指しており、図5に示されるように一方向に沿った複数の直線部分が波状に接続されることで1つの抵抗部が構成されている。各磁気抵抗素子261、262、269、270の磁化容易軸は、配線の直線部分の延設方向つまり電流が流れる方向である。
The
本実施形態では、磁界は、半導体基板242の一面240(X−Y平面)に平行に印加されるようになっている。したがって、ロータ100が回転することでセンシング部260に印加される磁界の向きはX−Y平面で変化する。そして、第1磁気抵抗素子261の各抵抗部263、264及び第2磁気抵抗素子262の各抵抗部265、266を構成する配線の主な直線部分は、Y方向に対して45度あるいは135度に傾けられて配置されている。
In the present embodiment, the magnetic field is applied in parallel to one surface 240 (XY plane) of the
一方、第3磁気抵抗素子269の各抵抗部271、272及び第4磁気抵抗素子270の各抵抗部273、274を構成する配線の主な直線部分は、Y方向に平行な部分と直交する部分との両方の方向を含んで線状にレイアウトされている。つまり、直線部分は、Y方向に対して0度、90度、180度のいずれかに傾けられて配置されている。
On the other hand, the main straight line portions of the wirings constituting the
なお、直線部分はY方向に平行な部分とX方向に平行な部分との両方が混在したレイアウトではなく、Y方向に平行な部分のみのレイアウトでも良いし、Y方向に直交する部分のみのレイアウトでも良い。 The straight line portion may not be a layout in which both a portion parallel to the Y direction and a portion parallel to the X direction are mixed, but may be a layout of only a portion parallel to the Y direction, or a layout of only a portion orthogonal to the Y direction. But it ’s okay.
図6に示されるように、半導体基板242の一面240すなわちX−Y平面において、各磁気抵抗素子261、262、269、270を流れる電流の方向と磁界の方向とが交差する場合、図7に示されるように、交差角度によって各磁気抵抗素子261、262、269、270の抵抗率が変化する。
As shown in FIG. 6, in the one
第1磁気抵抗素子261及び第2磁気抵抗素子262のように、磁界方向に対して電流方向が45度あるいは135度に傾けられている場合、これらの角度の前後で抵抗率の変化が大きい。したがって、第1磁気抵抗素子261及び第2磁気抵抗素子262は磁界の変化を検出しやすくなっている。
When the current direction is tilted at 45 degrees or 135 degrees with respect to the magnetic field direction as in the first
これに対し、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270は、磁界方向に対して電流方向が0度、90度、あるいは180度に傾けられている。この角度の場合、図7の破線部に示されるように抵抗率の変化を小さくすることができる。第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270は、第1磁気抵抗素子261及び第2磁気抵抗素子262が受ける応力を打ち消すための信号を出力する素子であり、抵抗率の変化を小さくすることで、第1磁気信号及び第2磁気信号に含まれる抵抗率の変化成分に影響を及ぼしにくくすることができる。
On the other hand, the current direction of the third
上記の配置により、各磁気抵抗素子261、262、269、270は、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、配置位置に起因して発生する応力の成分を含んだ磁気信号を出力する。具体的には、第1磁気抵抗素子261は、第1角部240aの位置に起因して発生する第1応力の成分を含んだ第1磁気信号を出力する。また、第2磁気抵抗素子262は、第2角部240bに起因して発生する第2応力の成分を含んだ第2磁気信号を出力する。
With the above arrangement, each of the
一方、第3磁気抵抗素子269は、第3角部240cの位置に起因して発生すると共に第1応力を打ち消す第3応力の成分を含んだ第3磁気信号を出力する。また、第4磁気抵抗素子270は、第4角部240dの位置に起因して発生すると共に第2応力を打ち消す第4応力の成分を含んだ第4磁気信号を出力する。つまり、第3角部240cには第1角部240aに発生する応力を打ち消す応力が発生し、第4角部240dには第2角部240bに発生する応力を打ち消す応力が発生する。
On the other hand, the third
なお、第1角部240aと第3角部240cとの応力の関係、及び、第2角部240bと第4角部240dとの応力の関係は一例である。例えば、第1角部240aに発生する第1応力と第4角部240dに発生する第4応力とが打ち消される場合もある。したがって、各磁気抵抗素子261、262、269、270が配置される基板に発生する応力の分布に応じて応力が打ち消されるように各磁気抵抗素子261、262、269、270が配置されれば良い。また、応力は、残留応力だけでなく、半導体基板242に発生する熱応力等の他の応力も含まれる。以上が、本実施形態に係る磁気センサ200の構成である。
The stress relationship between the
次に、磁気センサ200の磁気検出の作動について説明する。まず、ロータ100が回転すると、各磁気抵抗素子261、262、269、270が突起120による磁界の影響を受ける。また、各磁気抵抗素子261、262、269、270は、半導体基板242に配置された位置に起因した応力の影響を受ける。このため、各磁気抵抗素子261、262、269、270の抵抗値の変化に基づいて、センシング部260の各中点267、268、275、276の電圧V1〜V4が変化する。
Next, the magnetic detection operation of the
具体的には、第1磁気抵抗素子261は、磁気抵抗の変化(MRE1)及び第1応力(C1)の成分を含んだ第1磁気信号(V1)を出力する。第2磁気抵抗素子262は、磁気抵抗の変化(MRE2)及び第2応力(C2)の成分を含んだ第2磁気信号(V2)を出力する。
Specifically, the first
第3磁気抵抗素子269は、磁気抵抗の変化(MRE3)及び第3応力(C1)の成分を含んだ第3磁気信号(V3)を出力する。第4磁気抵抗素子270は、磁気抵抗の変化(MRE4)及び第4応力(C2)の成分を含んだ第4磁気信号(V4)を出力する。
The third
続いて、演算部252はセンシング部260から入力した各磁気信号を信号処理する。すなわち、演算部252は、第1磁気信号と第2磁気信号との差動増幅を演算しつつ、第1磁気信号及び第2磁気信号に含まれる応力をキャンセルする。
Subsequently, the
具体的には、第1磁気信号と第2磁気信号との差動増幅は、MRE1−MRE2+(C1+C2)である。なお、増幅成分は省略している。第3磁気信号(V3)と第4磁気信号(V4)との演算は、MRE3+MRE4+(C1+C2)である。したがって、MRE1−MRE2+(C1+C2)−{MRE3+MRE4+(C1+C2)}=MRE1−MRE2−{MRE3+MRE4}となり、第1磁気信号及び第2磁気信号に含まれる第1応力(C1)及び第2応力(C2)が完全にキャンセルされ、抵抗変化の成分のみを含んだ磁気信号が得られる。 Specifically, the differential amplification between the first magnetic signal and the second magnetic signal is MRE1-MRE2 + (C1 + C2). Note that the amplification component is omitted. The calculation of the third magnetic signal (V3) and the fourth magnetic signal (V4) is MRE3 + MRE4 + (C1 + C2). Therefore, MRE1-MRE2 + (C1 + C2)-{MRE3 + MRE4 + (C1 + C2)} = MRE1-MRE2- {MRE3 + MRE4}, and the first stress (C1) and the second stress (C2) included in the first magnetic signal and the second magnetic signal. Is completely canceled, and a magnetic signal including only the resistance change component is obtained.
そして、上述のように、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270は、抵抗率の変化が小さくなるように配置されているので、(MRE3+MRE4)の成分を小さくすることができる。このため、メインの(MRE1−MRE2)の成分を最大限に得ることができる。
As described above, since the third
なお、応力のキャンセルは次のように簡単に説明することもできる。すなわち、第1磁気抵抗素子261及び第2磁気抵抗素子262による信号は(MRE1−MRE2+応力変動)となる。また、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270による信号は(MRE3−MRE4+応力変動)となる。したがって、各信号の差動をとることにより、応力変動分をキャンセルすることができる。つまり、(MRE1−MRE2)+(MRE3−MRE4)となる。
The cancellation of stress can be simply explained as follows. That is, the signal from the first
演算部252は上記の演算を行った後、応力がキャンセルされた磁気信号をコンパレータ254に出力する。コンパレータ254は、磁気信号の振幅と閾値とを比較し、Hi/Loの角度信号をトランジスタ256に出力する。これにより、トランジスタ256がコンパレータ254から入力した角度信号のHi/Loに応じてON/OFFすることにより、出力端子258からHi/Loの出力信号を出力する。
After performing the above calculation, the
以上説明したように、本実施形態では、第1磁気信号及び第2磁気信号に含まれる第1応力及び第2応力の成分をキャンセルするための第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270がセンシング部260に設けられている。これにより、第1磁気信号及び第2磁気信号から第1応力及び第2応力の成分を完全に打ち消すことができる。したがって、半導体基板242に発生する応力によるセンサ出力の変動を完全に抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the third
本実施形態では、各磁気抵抗素子261、262、269、270が設けられたICチップ222への内部応力を許容し、各磁気抵抗素子261、262、269、270の配置を変更することにより、応力によるオフセット変動を完全にキャンセルできることが特徴となっている。このように、応力による影響を完全に除去することができれば、高温時の熱応力による特性変動を無視でき、温度に関係なく、動作する磁気センサ200を提供することができる。また、応力成分をキャンセルすることができれば、ICチップ222のサイズを小型化せずに大型化することもでき、作業性向上などを図ることもできる。
In this embodiment, by allowing internal stress to the
また、センサ出力の変動が完全に抑制されるので、閾値に対して磁気信号がオフセットすることがなくなる。このため、磁気信号が閾値を超えるタイミングが進角側や遅角側にずれてしまうこともない。つまり、磁気信号の谷余裕度の低下がない。したがって、パルス抜け等の信頼性の低下もない。 Moreover, since fluctuations in the sensor output are completely suppressed, the magnetic signal is not offset with respect to the threshold value. For this reason, the timing at which the magnetic signal exceeds the threshold value does not shift to the advance side or the retard side. That is, there is no drop in the valley margin of the magnetic signal. Therefore, there is no reduction in reliability such as missing pulses.
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、半導体基板242が特許請求の範囲の「基板」に対応し、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270が特許請求の範囲の「打消磁気抵抗素子」に対応する。また、第3磁気信号及び第4磁気信号が特許請求の範囲の「打消磁気信号」に対応し、第3応力及び第4応力が特許請求の範囲の「打消応力」に対応する。
The correspondence between the description of the present embodiment and the description of the claims is that the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270は、半導体基板242の側面241のうちY−Z平面を構成する面に配置されている。なお、第1磁気抵抗素子261及び第2磁気抵抗素子262は、半導体基板242の一面240(X−Y平面)に配置される。また、磁界はX−Y平面に平行に印加される。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. In the present embodiment, the third
このような配置の場合、図8に示されるように、磁界方向と電流方向とが直交する。また、図9に示されるように、磁界方向と電流方向とが90度前後で抵抗率が変化する。したがって、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270は、配線を構成する主な直線部分がY方向に対して0度〜45度、135度〜180度のいずれかの角度に傾けられて配置されている。
In such an arrangement, as shown in FIG. 8, the magnetic field direction and the current direction are orthogonal to each other. Further, as shown in FIG. 9, the resistivity changes when the magnetic field direction and the current direction are around 90 degrees. Therefore, in the third
このように角度範囲を規定して配線を配置することにより、図9の破線部に示されるように、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270の抵抗率がほとんど変化しないようにすることができる。したがって、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270では、応力による出力変動のみを検出することができ、より振幅の大きいセンサ出力を得ることができる。また、ICチップ222のレイアウトの自由度を高めることができる。
By arranging the wiring with the angle range defined in this way, the resistivity of the third
(第3実施形態)
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、第3磁気抵抗素子269及び第4磁気抵抗素子270は、半導体基板242の側面241のうちZ−X平面を構成する面に配置されている。
(Third embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first and second embodiments will be described. In the present embodiment, the third
このような配置の場合、図10に示されるように、電流方向に対して磁界方向が変化する。また、図11に示されるように、磁界方向と電流方向とが90度前後で抵抗率が変化する。ロータ100が回転することで、磁界方向と電流方向とが90度で交差する場合があるが、図11の破線部に示されるように、当該90度前後の抵抗率の変化は小さいので、第3磁気信号及び第4磁気信号に含まれる抵抗率の変化の影響は小さい。
In such an arrangement, as shown in FIG. 10, the magnetic field direction changes with respect to the current direction. Further, as shown in FIG. 11, the resistivity changes when the magnetic field direction and the current direction are around 90 degrees. As the
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された磁気センサ200の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、各各磁気抵抗素子261、262、269、270が配置される基材は半導体基板242に限られない。もちろん、半導体基板242の一面240は四角形に限られず、円形、楕円形や多角形等の様々な形状に対応可能である。
(Other embodiments)
The configuration of the
また、第3磁気信号及び第4磁気信号に含まれる第1応力及び第2応力を打ち消すための追加の磁気抵抗素子は2個ではなく、1個でも3個以上でも良い。すなわち、半導体基板242の一面240あるいは側面241のうち第1応力及び第2応力を打ち消す打消応力が発生する位置に打消磁気抵抗素子が配置されていれば良い。例えば、基材の材質や形状に基づき、基材のどの位置でどのような応力が発生するかはシミュレーション等で予め把握することができるので、シミュレーション結果に従って応力を打ち消すための素子の数や配置を検討すれば良い。
Further, the number of additional magnetoresistive elements for canceling the first stress and the second stress included in the third magnetic signal and the fourth magnetic signal is not two, but may be one or three or more. That is, the canceling magnetoresistive element may be disposed at a position where a canceling stress that cancels the first stress and the second stress is generated on one
240 一面
241 側面
242 半導体基板
261、262、269、270 磁気抵抗素子
240 One
Claims (5)
前記一面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、前記一面に配置された位置に起因して発生する第1応力の成分を含んだ第1磁気信号を出力する第1磁気抵抗素子(261)と、
前記一面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、前記一面に配置された位置に起因して発生する第2応力の成分を含んだ第2磁気信号を出力する第2磁気抵抗素子(262)と、
前記一面あるいは前記側面に配置され、外部から磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて、前記一面あるいは前記側面に配置された位置に起因して発生すると共に前記第1応力及び前記第2応力を打ち消す打消応力の成分を含んだ打消磁気信号を出力する打消磁気抵抗素子(269、270)と、
を備えている磁気センサ。 A substrate (242) having one surface (240) corresponding to the XY plane and a side surface (241) corresponding to the Z plane perpendicular to the one surface;
A first magnetic signal including a first stress component generated due to a position arranged on the one surface and based on a change in a resistance value when affected by a magnetic field from the outside is generated. A first magnetoresistive element (261) for outputting;
A second magnetic signal including a second stress component generated due to a position arranged on the one surface and based on a change in resistance value when affected by a magnetic field from the outside. A second magnetoresistive element (262) for outputting;
Based on a change in resistance value when placed on the one surface or the side surface and affected by a magnetic field from the outside, the first stress and the first stress are generated due to a position disposed on the one surface or the side surface. A canceling magnetoresistive element (269, 270) that outputs a canceling magnetic signal including a canceling stress component that cancels the second stress;
Magnetic sensor equipped with.
前記打消磁気抵抗素子は、前記基板の前記一面のX−Y平面に配置されていると共に、配線を構成する主な直線部分が前記Y方向に平行、前記Y方向に直交、または前記Y方向に平行と直交の両方の方向に沿って配置されている請求項1に記載の磁気センサ。 The magnetic field is applied in parallel to the XY plane of one surface of the substrate,
The canceling magnetoresistive element is disposed on the XY plane of the one surface of the substrate, and main linear portions constituting the wiring are parallel to the Y direction, orthogonal to the Y direction, or in the Y direction. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is disposed along both parallel and orthogonal directions.
前記打消磁気抵抗素子は、前記側面のうちY−Z平面を構成する面に配置されていると共に、配線を構成する主な直線部分が前記Y方向に対して0度〜45度、135度〜180度のいずれかの角度に傾けられて配置されている請求項1に記載の磁気センサ。 The magnetic field is applied in parallel to the XY plane of one surface of the substrate,
The canceling magnetoresistive element is arranged on the surface constituting the YZ plane of the side surface, and the main straight line portion constituting the wiring is 0 to 45 degrees, 135 degrees to the Y direction. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is disposed to be inclined at any angle of 180 degrees.
前記打消磁気抵抗素子は、前記側面のうちZ−X平面を構成する面に配置されている請求項1に記載の磁気センサ。 The magnetic field is applied in parallel to the XY plane of one surface of the substrate,
The magnetic sensor according to claim 1, wherein the canceling magnetoresistive element is arranged on a surface constituting a ZX plane among the side surfaces.
前記一面あるいは前記側面に配置された位置に起因して発生すると共に前記第1応力を打ち消す第3応力の成分を含んだ第3磁気信号を出力する第3磁気抵抗素子(269)と、
前記一面あるいは前記側面に配置された位置に起因して発生すると共に前記第2応力を打ち消す第4応力の成分を含んだ第4磁気信号を出力する第4磁気抵抗素子(270)と、
を有している請求項1ないし4のいずれか1つに記載の磁気センサ。 The canceling magnetoresistive element is
A third magnetoresistive element (269) that outputs a third magnetic signal that is generated due to a position disposed on the one surface or the side surface and that includes a third stress component that cancels the first stress;
A fourth magnetoresistive element (270) that outputs a fourth magnetic signal that is generated due to a position disposed on the one surface or the side surface and includes a fourth stress component that cancels the second stress;
The magnetic sensor according to claim 1, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017113496A JP2018205236A (en) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | Magnetic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2017113496A JP2018205236A (en) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | Magnetic sensor |
Publications (1)
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JP2018205236A true JP2018205236A (en) | 2018-12-27 |
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ID=64956975
Family Applications (1)
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JP2017113496A Pending JP2018205236A (en) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | Magnetic sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2018205236A (en) |
-
2017
- 2017-06-08 JP JP2017113496A patent/JP2018205236A/en active Pending
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